JP6793206B2 - 三次元印刷システム - Google Patents

Description

三次元（３Ｄ）印刷は、積層造形方法及びシステムを表すために使用される一般的用語である。この分野では、３Ｄプリンタは、造形材料の選択的付与によって三次元（３Ｄ）物体を生成する。例示的システムでは、造形材料は、種々の層の形で作業領域に形成される。次に、「印刷剤」と呼ばれる薬剤が、作業領域内の各層上に選択的に堆積される。ある場合には、印刷剤は、融着剤及び表面装飾剤を含むことがある。この場合、融着剤は、層の種々の領域に選択的に付与され、それらの領域において造形材料の粒子は一つに融着され、表面装飾剤は、融着作用を低減または増幅すべき場所に選択的に付与される。例えば、表面装飾剤を付与することにより、物体の境界における融着を低減し、鋭く滑らかなエッジを有する部品を生成することができる。印刷剤の付与後、エネルギーが層に印加される。これによって、造形材料の粒子が融着される。次に、一連の断面から物体が構築されるように、このプロセスは、別の層について繰り返される。ある例では、三次元物体は、設計ワークステーションにインストールされた３Ｄモデリングソフトウェア内で設計される。その後、３Ｄモデリングソフトウェアは、造形プロセスを開始するために、印刷ジョブを３Ｄプリンタに提出することができる。

本開示の種々の例は、添付の図面を参照して説明される。
例示的３Ｄ印刷システムを示す概略図である。 比較例による３Ｄ印刷システム及び指示ユーザ端末を示す概略図である。 ３Ｄ印刷システムの例示的構成要素を示す図である。 例示的３Ｄ印刷システムを示す概略図である。 図４の３Ｄ印刷システムの拡張例、及び指示ユーザ端末を示す図である。 図４の３Ｄ印刷システムの別の拡張例、及び指示ユーザ端末を示す図である。 ３Ｄ印刷の例示的方法を示すフロー図である。 例示的な非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体を示す概略図である。

本明細書に記載されたある例は、積層造形システムの適合された種々の構成要素、及び積層造形システムに指示を与える種々の方法を提供する。ある場合には、積層造形システムのためのリムーバブルユニットを使用して、少なくともプリンタ装置のための種々の印刷ジョブ命令が提供され、リムーバブルユニットは、それらの命令内に定義された物体（単数または複数）を作成するための造形材料をさらに提供する。これは、比較例による方法と比較される場合がある。比較例による方法では、印刷ジョブ命令は、プリンタ装置に直接提供され、例えば、印刷ジョブは、設計ワークステーション上のプリンタドライバによる処理の後に、プリンタ装置に送信される。

図１ａ、図１ｂ及び図１ｃは、３つの構成要素、すなわち、プリンタ装置１０１、材料処理ステーション１０２、及びリムーバルユニット１０３を含む３Ｄ印刷システム１００を示している。

プリンタ装置１０１は、造形材料の連続した層の上に印刷剤を堆積させることにより、少なくとも１つの三次元物体を構築するように構成されている。一例では、プリンタ装置１０１は、サーマルまたはピエゾ式プリントヘッドのようなインクジェット型堆積機構を含む場合がある。印刷剤は、融着剤及び表面装飾剤を含む場合がある。造形材料の種々の層にエネルギーを印加し、融着を可能にするために、プリンタ装置１０１は、白熱灯及び／又は赤外線灯のようなエネルギー源をさらに含む場合がある。以下の開示は、他の形態のパウダーベッド積層造形にも適用することができる。プリンタ装置１０１は、印刷ジョブの一部を形成する種々の命令に基づいて三次元物体を構築するように構成されている。これらの印刷ジョブ命令は、印刷剤堆積機構の移動及び／又は発射を制御し、並びに／あるいは、融着エネルギーを印加することにより、物体の断面の一部を形成する造形材料の種々の部分を融着させる場合がある。

リムーバブルユニット１０３は、印刷ジョブのための造形材料を格納するための少なくとも１つの部屋を含む。したがって、リムーバブルユニット１０３は、「造形」ユニットと呼ばれることがある。一例において、造形材料は、ポリマー粉末の形で供給される場合がある。一部の例では、リムーバブルユニット１０３は、印刷ジョブの処理中に、融着された造形材料及び未融着の造形材料を格納するためにも使用される場合がある。リムーバブルユニット１０３は、移動可能であり、プリンタ装置１０１に取り外し可能に結合される場合がある。特定の場合において、リムーバブルユニット１０３は、キャスターに取り付けられる場合がある。一部の例では、リムーバブルユニット１０３の移動は、完全に自動化される場合がある。

材料処理ステーション１０２は、印刷ジョブに関連する種々の材料処理動作を実施するように構成されている。材料処理ステーション１０２は、複数の機能を有する場合がある。ある場合には、材料処理ステーション１０２は、三次元物体を構築するために使用される造形材料をリムーバブルユニット１０３に装填するように構成される。特定の場合において、材料処理ステーション１０２は、例えば、リムーバブルユニット１０３に装填することに加えて、またはその代わりに、複数の後処理動作を実施するように構成される。これらには、三次元物体の「こびりつきを除去し（un-caking）」又は「中身を取り出し（un-packing）」（例えば、依然として粉末形態にある未融着の造形材料を除去し）；三次元物体及び／又はリムーバブルユニット１０３の種々の部分のクリーニングし；及び／又は再利用または廃棄のために余った造形材料を回収することが含まれ得る。

図１ａ、図１ｂ及び図１ｃは、プリンタ装置１０１、リムーバブルユニット１０３及び材料処理ステーション１０２を一緒に使用して３Ｄ物体を製造する際の複数のフェイズを示している。第１フェイズでは、図１ａに示されるように、リムーバブルユニット１０３を材料処理ステーション１０２と係合する。材料処理ステーション１０２は、３Ｄ印刷に備えて造形材料を準備し、例えば混合し、印刷の準備ができたそれらの材料をリムーバブルユニット１０３に装填するように構成されている。造形材料を混合することには、印刷ジョブデータを検討し、異なるタイプ、量、及び／又は色のポリマー粉末をリムーバブルユニット１０３に装填することが含まれ得る。

図１ｂは、第２フェイズを示している。第２フェイズによれば、材料処理ステーション１０２による造形材料の前処理及びリムーバルユニット１０３への装填の後、リムーバブルユニット１０３を材料処理ユニット１０２から係合解除し、材料処理ステーション１０２から移動させ、次のフェイズ、すなわち、積層造形のために、プリンタ装置１０１と係合させることができる。リムーバブルユニット１０３がキャスターに取り付けられている場合、これには、リムーバブルユニットを材料処理ステーション１０２からプリンタ装置１０１へと転がすことが含まれ得る。他の場合には、リムーバブルユニット１０３は、手で移動され（例えば、運搬され）てよいし、及び／又は自動（例えば、ロボット式）処理ラインを使用して移動されてもよい。リムーバブルユニット１０３がプリンタ装置１０１に結合された後、造形材料は、リムーバブルユニット１０３から取り出され、一連の層の形で（例えば、造形プラットフォーム上の）作業領域内に配置される。プリンタ装置１０１は、種々の印刷ジョブ命令に基づいて、印刷剤をそれらの造形材料の層上に堆積させることができる。プリンタ装置１０１は、融着剤が付与された造形材料の種々の部分を固化させるために、さらに、融着エネルギーを印加する場合がある。

三次元物体の積層造形が完了した後、図１ｃに示されるように、リムーバブルユニット１０３は、プリンタ装置１０１から係合解除される。その後、三次元物体の「こびりつきを除去し（un-caking）」、部品を洗浄し、余った粉末を再利用または廃棄のために回収するといった後処理のために、リムーバブルユニット１０３は移動され、材料処理ステーション１０２と再び係合される。

図２は、プリンタ装置１０１、材料処理ステーション１０２、及びリムーバブルユニット１０３（すなわち、図１ａ〜図１ｃに示した構成要素）を含む、比較例による３Ｄ印刷システム２００を示している。リムーバブルユニット１０３は、プリンタ装置１０１と材料処理ステーション１０２との間で移動可能である。図２は、印刷アプリケーションを実行しているユーザ端末２１０も示している。ユーザ端末２１０は、設計ワークステーションを含む場合がある。図２の例では、ユーザ端末２１０は、ネットワーク接続２５０を介して３Ｄ印刷システムに接続されている。他の場合には、ユーザ端末２１０は、例えばユニバーサルシリアルバス接続を使用して、プリンタ装置１０１に直接結合される場合がある。３Ｄ印刷のための比較例によるプロセスは、印刷可能なコンテンツのための種々の命令を、例えばネットワーク接続２５０を介して、ユーザ端末２１０からプリンタ装置１０１へ提出することを含む。例えば、ユーザは、印刷アプリケーション内の３Ｄモデルファイル（例えば、ステレオリソグラフィーファイル（”．ＳＴＬ”ファイル））に定義された三次元物体をロードする場合がある。次いで、ユーザは、（例えば、「印刷」ボタンをクリックすることによって）印刷される三次元物体を提出する場合がある。その後、三次元物体を定義するデータは、３Ｄ印刷ドライバによって処理され、３Ｄ印刷ジョブのための種々の命令に変換される場合がある。三次元物体を定義するデータの処理は、ユーザ端末２１０及び／又はプリンタ装置１０１によって実施される場合がある。この比較例によるプロセスでは、材料処理ステーション１０２とリムーバブルユニット１０３は、「ダム端末」であり、すなわち、これらは、ユーザ端末２１０とプリンタ装置１０１との間で交換される情報に関与しない、未接続／ネットワーク未接続のユニットである。

本明細書に記載される特定の例は、３Ｄ印刷システムの適合された種々の構成要素を使用した、３Ｄ印刷システムに指示を与えるための代替プロセスを提供する。この代替プロセスでは、印刷ジョブ命令は、リムーバブルユニットに伝送される。造形材料を供給するためにリムーバブルユニットがプリンタ装置と係合されたときに、印刷ジョブ命令はさらに、リムーバブルユニットからプリンタ装置へと伝送されることができる。特定の場合において、印刷ジョブ命令は、リムーバブルユニットに直接伝送される場合がある。他の場合には、印刷ジョブ命令は、まず材料処理ステーションに伝送され、その後、前処理の際に、すなわち、リムーバブルユニットが材料処理ステーションに係合されたときに、リムーバブルユニットへと移される。特定の例において、材料処理ステーションは、リムーバブルユニットから種々の印刷ジョブ命令を受信する場合があり、リムーバブルユニットは、材料処理ステーションにおける前処理及び／又は後処理の制御に使用される場合がある。

図３ａは、例示的プリンタ装置３０１を示している。プリンタ装置３０１は、積層造形を実施し、少なくとも１つの三次元物体を生成するように構成されている。この場合、プリンタ装置３０１は、リムーバブルユニットと係合するための連結器３１１と、係合されたリムーバブルユニット内に格納された造形材料を使用して三次元印刷ジョブを完遂するためのプリントコントローラ３１２と、係合されたリムーバブルユニットから三次元印刷ジョブのための種々の命令を受信するためのデータ転送インタフェース３１３とを含む。連結器３１１は、少なくとも２つの状態（すなわち、係合と未係合）を有する機械的連結器を含む場合がある。プリンタ装置３０１上の連結器３１１は、リムーバブルユニット上の対応する連結器と結合するように構成される場合がある。データ転送インターフェース３１３は、有線及び／又は無線インターフェースを含む場合がある。例えば、データ転送インターフェース３１３は、物理インタフェースを含む場合があり、印刷ジョブ命令は、物理インタフェースを介して一連の電気信号として転送される場合がある。無線インターフェースの場合、データ転送インターフェース３１３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、またはＩＥＥＥ８０２．１１インターフェースを含む場合がある。

図３ｂは、例示的材料処理ステーション３０２を示している。材料処理ステーション３０２は、三次元印刷システムのリムーバブルユニットと係合するための連結器３２１と、係合されたリムーバブルユニットに三次元印刷ジョブのための造形材料を装填するための材料供給システム３２２と、係合されたリムーバブルユニットと材料処理ステーション３０２との間で三次元印刷ジョブのための命令を伝送するためのデータ転送インタフェース３２３とを含む。連結器３２１は、プリンタ装置３０１に関して上で説明したように構成される場合がある。連結器３２１は、プリンタ装置３０１の連結器３１１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。データ転送インターフェース３２３は、上で説明したように有線及び／又は無線インターフェースを含む場合がある。データ転送インタフェース３２３は、プリンタ装置３０１のデータ転送インターフェース３１３と同じであってもよいし、異なっていてもよい。材料供給システム３２２は、少なくとも１つの造形材料供給容器から造形材料を取り出し、所定量の造形材料をリムーバブルユニットの少なくとも１つの部屋の中に堆積させるように構成された真空システムまたはオーガースクリュータイプの機構を含む場合がある。材料供給システム３２２は、異なる造形材料供給容器から供給された異なるタイプの造形材料を、制御された量で混合することができる。特定の場合において、材料供給システム３２２は、例えば、過去の三次元物体についての「こびりつきを除去する（un-caking）」プロセス中に取り出された材料のような、再利用された造形材料を使用する場合がある。

図３ｃは、三次元プリントシステムのための例示的リムーバブルユニット３０３を示している。リムーバブルユニット３０３は、三次元印刷ジョブのための造形材料を格納するための少なくとも１つの部屋３３１を含む。部屋３３１は、裏打ちされていてもよく、例えば、物理的エンクロージャ内の袋または箱を含む場合もあれば、裏打ちされていなくてもよく、例えば、物理的エンクロージャを含む場合もある。複数タイプの造形材料が使用可能である場合、各タイプについて、複数の部屋が設けられてもよい。あるいは、造形材料の異なる混合物が、異なる部屋に格納されてもよい。リムーバブルユニット３０３は、三次元印刷システムのプリンタ装置３０１または材料処理ステーション３０２と係合するための連結器３３２をさらに含む。連結器３３２は、プリンタ装置３０１と材料処理ステーション３０２の両方の対応する機構と結合するように構成された単一の機械的連結器であってもよい。あるいは、連結器３３２は、プリンタ装置３０１と材料処理ステーション３０２の各々について個別の連結器を含む場合がある。連結器３３２は、電力連結器及び／又は電気的連結器、並びに物理的連結器を含む場合がある。

リムーバブルユニット３０３は、印刷ジョブ命令を記憶するためのメモリ３３３をさらに含む。リムーバブルユニットは、任意選択的に、印刷ジョブ命令を送受信するためのデータ転送インタフェース３３４及び／又はコントローラ３３５をさらに含む場合があり、印刷ジョブ命令をメモリ３３３に記憶する場合がある。印刷ジョブ命令は、３Ｄ印刷物を製造するための情報を含む場合があり、例えば（限定はしない）、使用される印刷材料の量及び組成；製造される３Ｄ印刷物の寸法；使用される３Ｄプリンタシステム（例えば、特定のプリンタ装置）の種々の構成要素の識別；及び、そのような物体を作成するように物体の断面の一部を形成する造形材料の部分を融着させる印刷剤堆積機構の移動及び／又は発射、に関する情報を含む場合がある。印刷ジョブ命令は、その命令に対応する３Ｄ印刷システムの各構成要素によって読取り可能でなければならない。リムーバブルユニット３０３のメモリ３３３は、印刷ジョブのための命令を受信し、記憶するように構成されており、（例えば、図１ｂに示したように）プリンタ装置３０１と係合されたときに、それらの命令は、例えばデータ転送インターフェース３３４を介して、プリンタ装置によって読み出される。一例では、命令は、リムーバブルユニット３０３のコントローラ３３５によって受信され、メモリ３３３に送られる。データ転送インタフェース３３４は、印刷ジョブ命令を、プリンタ装置３０１のデータ転送インタフェース３１３に送信することができ、すなわち、プリンタ装置３０１のデータ転送インタフェース３１３を介して送信することができる。ある場合には、データ転送インターフェース３３４は、プリンタ装置３０１のデータ転送インターフェース３１３の物理コネクタ形成部分と結合する物理コネクタを含む場合があり、印刷ジョブ命令をメモリ３３３からプリンタ装置３０１のプリントコントローラ３１２に伝送することができるように構成される場合がある。データ転送インタフェースが無線インタフェースを含む場合、印刷ジョブ命令は、大気を通してリムーバルユニット３０３から送信され、プリンタ装置３０１のデータ転送インタフェース３１３によって受信される場合がある。次いで、データ転送インタフェース３１３は、それらの命令をプリントコントローラ３１２に中継する。一例において、データ転送は、リムーバブルユニット３０３のコントローラ３３５によって処理される。

図４は、図３ａ及び図３ｃによる、リムーバブルユニット３０３及び複数のプリンタ装置３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃを示している。図示した例では、図２に示したようにプリンタ装置３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに直接指示を与える代わりに、製造される少なくとも１つの三次元物体のための印刷ジョブ命令を、リムーバブルユニット３０３に供給する。リムーバブルユニット３０３は内部に、例えば部屋３１１内に、印刷ジョブに関連する少なくとも１つの三次元物体のための造形材料を格納している。図４において、リムーバブルユニット３０３は、３Ｄ印刷システムの所与のプリンタ装置３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃと係合すると、リムーバブルユニット３０３からの印刷ジョブ命令を使用して、係合されたプリンタ装置に指示を与える。そして、係合されたプリンタ装置（３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃのうちの１つ）は、リムーバブルユニット３０３からの造形材料を用いて、少なくとも１つの三次元物体を生成することができる。このように、リムーバブルユニット３０３を係合させることによって、印刷ジョブに対してプリンタ装置が選択され、印刷ジョブのためのデータが、リムーバブルユニット３０３から転送される。これにより、３Ｄ印刷パイプラインを制御するときの柔軟性を向上させることができ、使用可能なプリンタ装置３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃをより効率的に使用することが可能になる。

例えば、既知の方法を用いた比較例では、印刷アプリケーションは、複数のプリンタ装置３０１に印刷ジョブを分配することがある。したがって、各プリンタ装置３０１は、印刷キューを有する場合がある。プリンタ装置３０１ａが多数の保留中の印刷ジョブを有している場合、プリンタ装置３０１ａによってその後に受信された印刷ジョブはいずれも、キューの最後に追加される。したがって、ユーザは、保留中の印刷ジョブが完了するのを待つ。これは、他のプリンタ装置３０１ｂ又は３０１ｃのうちの１つがその後に解放された場合であっても当てはまる。上述の例では、印刷ジョブを記憶している特定のリムーバブルユニット３０３が係合されたときに、プリンタ装置３０１の選択が行われる。これによって、プリンタ装置３０１の選択を行うことができる。例えば、ユーザがプリンタ装置３０１ａで印刷しようとしたが、プリンタ装置３０１ａはふさがっており、プリンタ装置３０１ｂ又は３０１ｃのうちの一方が空いている場合、リムーバブルユニット３０３をプリンタ装置３０１ａではなくプリンタ装置３０１ｂ又は３０１ｃのうちの一方と係合させることにより、プリンタ装置の異なる選択を行うことができる。係合の後、印刷ジョブのための命令が、プリンタ装置３０１ｂ、３０１ｃの一方に転送されると、各自のプリンタコントローラ３１２は、それらの命令を使用して、印刷ジョブを開始することができる。同様に、ユーザがプリンタ装置３０１ｂが空くのを待っているが、この装置がその後故障し若しくは誤動作した場合、待機中のリムーバブルユニット３０３は、プリンタ装置３０１上の印刷キューを再構成することなく、別のプリンタ装置（例えば３０１ａ又は３０１ｃ）を待機するために、より単純に移動される場合がある。

図５は、一例による、複数のプリンタ装置５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、材料処理ステーション５０２、及びリムーバブルユニット５０３を含む３Ｄ印刷システム５００を示している。プリンタ装置５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、材料処理ステーション５０２、及びリムーバブルユニット５０３は、図３ａ、図３ｂ及び図３ｃに示したものに対応する場合がある。図示した例では、印刷ジョブのための命令は、印刷アプリケーションを実行しているコンピュータ装置５１０から３Ｄ印刷システム５００に提供される。印刷アプリケーションは、３Ｄモデリングアプリケーション及び／又はプリントサーバを含む場合がある。ある場合には、印刷ジョブは、プリントサーバを実行しているサーバコンピュータ装置から受信され、プリントサーバは、印刷アプリケーションから印刷ジョブを受信する場合がある。

図５の例では、命令は、ネットワーク接続５５１を介して３Ｄ印刷システム５００に中継される。ネットワーク接続５５１は、コンピュータ装置５１０と材料処理ステーション５０２とを結合する。例えば、ネットワーク接続５５１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）の一部を形成している場合がある。ネットワーク接続５５１は、有線または無線接続（例えば、イーサネットまたはＷｉＦｉ接続）を含む場合がある。図示した例では、材料処理ステーション５０２は、ネットワーク接続５５１を介して印刷ジョブを受け取るためのネットワークインターフェース５５２を含む。特定の場合において、材料処理ステーション５０２は、コントローラ及びメモリを含む。コントローラは、ネットワークインターフェース５５２で印刷ジョブを受信した後、リムーバブルユニット５０３が係合されるまで、印刷ジョブをメモリ内に記憶するように構成される場合がある。

使用時には、リムーバブルユニット５０３は、材料処理ステーション５０２と係合され、三次元物体を製造する前に少なくとも１つの前処理動作を実施する。この係合は、リムーバブルユニット５０３の連結器３３２を材料処理ステーションの連結器３２１と結合することによって確立することができる。これには、リムーバブルユニット５０３を材料処理ステーション５０２内にロックするために、１以上のコネクタまたは固定具を結合し、及び／又は機械的連結機構を係合することが含まれ得る。ある場合には、リムーバブルユニット５０３は、キャスターを含み、材料処理ステーション５０２の連結器内の位置に転がし入れられる。

ある場合には、材料処理ステーション５０２は、受信した印刷ジョブ内に定義された３Ｄ印刷ジョブを完遂するための造形材料を準備し、混合し、リムーバブルユニット５０３に装填するように構成される場合がある。ある場合には、材料処理ステーション５０２のコントローラは、例えば材料処理ステーション５０２のメモリに記憶された印刷ジョブを定義する命令に基づいて、係合されたリムーバブルユニット５０３に供給する造形材料の量を決定するように構成される。この場合、材料処理ステーション５０２の材料供給システムは、決定された量の造形材料を、少なくとも１つの造形材料供給容器から係合されたリムーバブルユニット５０３の部屋へ供給するように構成される場合がある。追加または代替のケースとして、前述のコントローラは、メモリ内の命令に基づいて、係合されたリムーバブルユニットに供給する造形材料のタイプを決定するように構成される場合がある。この場合、材料供給システムは、決定されたタイプの造形材料を、前記タイプを収容している少なくとも１つの造形材料供給容器から係合されたリムーバブルユニット５０３の部屋へ供給するように構成される場合がある。ある場合には、コントローラは、メモリ内の命令に基づいて、複数の造形材料供給容器からの異なるタイプの造形材料の混合を制御するように構成される。

係合の後、図５の例では、材料処理ステーション５０２は、受信した印刷ジョブをリムーバブルユニット５０３に伝送するように構成されている。これには、材料処理ステーション５０２のデータ転送インターフェース３２３からリムーバブルユニット５０３のデータ転送インターフェース３３４へ種々の命令を中継し、それらの命令をリムーバブルユニット５０３のメモリ３３３に記憶することが含まれ得る。命令の転送または中継は、物理的または無線通信インタフェースを介してデータを送受信することによって実施される場合がある。受信した印刷ジョブは、ムーバブルユニットに造形材料を装填する前に転送されてもよいし、装填する間に転送されてもよいし、または、装填した後に転送されてもよい。ある場合には、印刷ジョブの転送は、ユーザが材料処理ステーション５０２のユーザインターフェース（例えば、タッチスクリーンインターフェース）と情報をやりとりすることによって開始される場合がある。例えば、リムーバブルユニット５０３が無事に係合された後、ユーザには、材料処理ステーション５０２のメモリに記憶された１以上の印刷ジョブをリムーバブルユニット５０３にダウンロードする選択肢が提示される場合がある。ある場合には、ユーザには、リモートプリントサーバに記憶された１以上の印刷ジョブが提示される場合があり；ユーザによる選択に応答して、それらの印刷ジョブは、ネットワーク接続５５１を介して転送され、その後、リムーバブルユニット５０３にダウンロードされる。別の場合には、印刷ジョブは、印刷アプリケーションによって特定のリムーバブルユニット５０３に割り当てられる場合がある。この場合、係合されたリムーバブルユニット５０３の識別子が、材料処理ステーション５０２によってリムーバブルユニットから読み出され、少なくとも１つの印刷ジョブ（ローカルまたはリモートのいずれかに記憶されている）のためのデータと比較される。一致が見つかった場合、その識別子に関連付けられた少なくとも１つの印刷ジョブが、リムーバブルユニット５０３にダウンロードされる場合がある。

命令が転送され、例えば、３Ｄ印刷ジョブのための適当な材料がリムーバブルユニット５０３の少なくとも１つの部屋に装填された後、前記ユニット５０３を、材料処理ステーション５０２から係合解除することができる。これには、少なくとも１つの機械的連結器を解除し、及び／又は電気的連結器を切断することが含まれ得る。その後、リムーバブルユニット５０３をプリンタ装置５０１へと移動させ、例えば転がし、又は運搬することができる。

図５において、リムーバブルユニット５０３は、その後、３Ｄ印刷システム５００のプリンタ装置５０１と係合される。プリント命令は、リムーバブルユニット５０３のメモリ３３３に記憶されているため、リムーバブルユニット５０３は、３Ｄ印刷システム５００内の何れの使用可能なプリンタ装置５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃと係合されてもよい。リムーバブルユニット５０３が３Ｄ印刷システム５００の所与のプリンタ装置５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃと係合された後、それらの命令は、リムーバブルユニット５０３のデータ転送インタフェース３３４を介して、データ転送インタフェース３１３に提供される。プリンタ装置５０１のプリントコントローラ３１２は、リムーバブルユニット５０３からの印刷ジョブ命令及び材料素材を使用して、３Ｄ印刷物の製造を実行する。

さらなる例では、プリンタ装置５０１が３Ｄ造形フェイズを完了した後、リムーバブルユニット５０３は、プリンタ装置５０１から、もう一度係合解除される場合がある。これには、少なくとも１つの機械的連結器を解除し、及び／又は電気的連結器を切断することが含まれ得る。その後、リムーバブルユニット５０３を材料処理ステーション５０２に戻すために移動させ、例えば転がし、又は運搬することができる。リムーバブルユニット５０３が材料処理ステーション５０２と再係合された後、例えば三次元物体の「こびりつきを除去し（un-caking）」（例えば、依然として粉末形態にある未融着の造形材料を除去し）；三次元物体及び／又はリムーバブルユニット５０３の種々の部分をクリーニングし；並びに／あるいは、余った造形材料を再利用または廃棄のために回収するといったような、種々の後処理工程を実施することができる。

図６は、一例による、複数のプリンタ装置６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ、複数の材料処理ステーション６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、及びリムーバブルユニット６０３を含む３Ｄ印刷システム６００を示している。プリンタ装置６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ、材料処理ステーション６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、及びリムーバブルユニット６０３は、図３ａ、図３ｂ及び図３ｃに示したものに対応する場合がある。図示した例では、印刷ジョブのための命令は、印刷アプリケーションを実行しているコンピュータ装置６１０から３Ｄ印刷システム６００に提供される。印刷アプリケーションは、３Ｄモデリングアプリケーション及び／又は印刷サーバを含む場合がある。ある場合には、印刷ジョブは、プリントサーバを実行しているサーバコンピュータ装置から受信され、プリントサーバは、印刷アプリケーションから印刷ジョブを受信する場合がある。

図６の例では、命令は、ネットワーク接続６５１を介して３Ｄ印刷システム６００に中継される。ネットワーク接続６５１は、コンピュータ装置６１０とリムーバブルユニット６０３とを結合する。例えば、ネットワーク接続６５１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）の一部を形成している場合がある。ネットワーク接続６５１は、有線または無線接続（例えば、イーサネットまたはＷｉＦｉ接続）を含む場合がある。図示した例では、リムーバブルユニット６０３は、無線ネットワーク接続６５１を介して印刷ジョブ命令を受信するための無線ネットワークインタフェースを含む。リムーバブルユニット６０３は、メモリ３３３と、任意選択で、コントローラ３３５とを含む。無線ネットワークインターフェースにおける印刷ジョブ命令の受信の後、メモリ３３３は、印刷ジョブ命令を記憶するように構成される場合がある。一部の例では、命令は、リムーバブルユニット６０３のコントローラ３３５によって処理される。

印刷ジョブ命令が受信され、リムーバブルユニット６０３のメモリ３３３に記憶された後、リムーバブルユニット３０３は、複数の材料処理ステーション６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃのうちの１つと係合される場合がある。印刷ジョブ命令がリムーバブルユニット６０３に記憶されているため、リムーバブルデバイス６０３を複数の材料処理ステーション６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃのうちの１つと係合させる選択肢によって、さらなる利益がシステム６００にもたらされる。例えば、ユーザが第１の材料処理ステーション６０２ａを使用しようとしたが、第１の材料処理ステーション６０２ａは既に使用中である場合、リムーバブルユニット６０３を、第１の占有された材料処理ステーション６０２ａではなく、印刷システム６００内の利用可能な材料処理ステーション６０２ｂ、６０３ｃのうちの１つと係合させることによって、代替の材料処理ステーション６０２ｂ、６０２ｃを選択することができる。この係合は、リムーバブルユニット６０３の連結器３３２を選択された材料処理ステーション６０２の連結器３２１と結合することによって確立することができる。これには、リムーバブルユニット６０３を材料処理ステーション６０２内にロックするために、１以上のコネクタまたは固定具を結合し、及び／又は機械的連結機構を係合することが含まれ得る。ある場合には、リムーバブルユニット６０３は、キャスターを含み、材料処理ステーション６０２の連結器内の位置に転がし入れられる。

係合の後、印刷ジョブのための命令は、材料処理ステーション６０２に転送される。特定の場合において、材料処理ステーション６０２は、コントローラ及びメモリを含む。コントローラは、リムーバブルユニット６０３から印刷ジョブを受信した後、印刷ジョブをメモリ内に記憶し、三次元物体を製造する前に少なくとも１つの前処理操作を実施するように構成される場合がある。ある場合には、材料処理ステーション６０２は、受信した印刷ジョブ命令内に定義された３Ｄ印刷ジョブを完遂するための造形材料を準備し、混合し、リムーバブルユニット６０３に装填するように構成される場合がある。ある場合には、材料処理ステーション６０２のコントローラは、例えば材料処理ステーション６０２のメモリに記憶されたような印刷ジョブ命令を定義する命令に基づいて、係合されたリムーバブルユニット６０３に供給する造形材料の量を決定するように構成される。この場合、材料処理ステーション６０２の材料供給システムは、決定された量の造形材料を、少なくとも１つの造形材料供給容器から係合されたリムーバブルユニット６０３の部屋３３１に供給するように構成される場合がある。追加または代替のケースとして、前述のコントローラは、メモリ内の命令に基づいて、係合されたリムーバブルユニット６０３に供給する造形材料のタイプを決定するように構成される場合がある。この場合、材料供給システム６０２は、決定されたタイプの造形材料を、前記タイプを収容している少なくとも１つの造形材料供給容器から係合されたリムーバブルユニット６０３の部屋３３１へ供給するように構成される場合がある。ある場合には、コントローラは、メモリ内の命令に基づいて、それぞれの複数の造形材料供給容器からの異なるタイプの造形材料の混合を制御するように構成される。

３Ｄ印刷ジョブのための材料の準備及び／又は供給が完了した後、リムーバブルユニット６０３は材料処理ステーション６０２から係合解除される。これには、少なくとも１つの機械的連結器を解除し、及び／又は電気的連結器を切断することが含まれ得る。その後、リムーバブルユニット６０３をプリンタ装置６０１に移動させ、例えば転がし、又は運搬することができる。

図６において、リムーバブルユニット６０３は、その後、３Ｄ印刷システム６００のプリンタ装置６０１と係合される。図５に示した例について上で説明したように、リムーバブルユニット６０３は、複数の印刷装置６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃのうちのいずれか１つと係合されることができ、３Ｄ印刷物の製造は、先に説明したように実施される。

さらに別の例では、プリンタ装置６０１が３Ｄ造形フェイズを完了した後、リムーバブルユニット６０３は、プリンタ装置６０１から、もう一度係合解除される場合がある。この係合解除には、少なくとも１つの機械的連結器を解放し、及び／又は電気的連結器を切断することが含まれ得る。その後、後処理のために、リムーバブルユニット６０３を複数の材料処理ステーション６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃのうちの１つに戻すように移動させ、例えば転がし、又は運搬することができる。リムーバブルユニット６０３は、任意の利用可能な材料処理ステーション６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃと係合することができ、重要なことに、これは、前処理段階で使用されたものと必ずしも同じ材料処理ステーション６０２でなくてもよい。一例において、材料処理ステーション６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、及び印刷装置６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃのうちの少なくとも１つへの、又は当該少なくとも１つからの、リムーバブルユニット６０３の結合、分離及び／又は移動は、完全に自動化される場合がある。

図７は、３Ｄ印刷システムに命令する例示的方法７００を示すフロー図である。第１のブロック７１０において、本方法は、少なくとも１つの三次元物体のための印刷ジョブ命令を、三次元印刷システムのリムーバブルユニットに供給することを含み、リムーバブルユニットは、少なくとも１つの三次元物体の造形材料を格納している。

第２のブロック７２０では、リムーバブルユニットを、三次元印刷システムのプリンタ装置と係合させる。

第３のブロック７３０では、リムーバブルユニットにより提供された印刷ジョブ命令を使用して、リムーバブルユニットからの造形材料を用いて少なくとも１つの三次元物体を生成するように、プリンタ装置に指示を与える。

上で概説した方法のさらなる例では、印刷ジョブ命令をリムーバブルユニットに供給する前に、リムーバブルユニットを材料処理ステーションと係合させ、リムーバブルユニットに、少なくとも１つの三次元物体の造形材料を装填する。

さらなる例では、３Ｄ印刷ジョブ命令をリムーバブルユニットに供給することは、リムーバブルユニットを材料処理ステーションに係合させ、印刷ジョブ命令を材料処理ステーションからリムーバブルユニットのメモリに伝送することを含む。

本方法のさらなる例では、印刷ジョブ命令をリムーバブルユニットに中継する前に、印刷ジョブ命令を印刷アプリケーションから材料処理ステーションに送信する。

さらなる例示的方法では、印刷ジョブ命令をリムーバブルユニットに供給することは、無線通信チャネルを使用して印刷ジョブ命令をリムーバブルユニットに送信することを含む。

図８は、一組のコンピュータ読み取り可能命令８１０、８２０、８３０を含む非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体８００を示している。また、記憶された命令を実行するように構成された積層造形システムのプロセッサ８００も設けられている。命令８１０、８２０、８３０がプロセッサ８００によって実行されると、これらの命令は、プロセッサに、造形材料供給ユニットが積層造形システムに結合されたと判断させ（ブロック８１０）；造形材料供給ユニットから三次元物体構築データを取得させ（ブロック８２０）；物体構築データに従って積層造形システムを使用して少なくとも１つの三次元物体を構築させる（ブロック８３０）。

上記の例によれば、生産性の高い３Ｄ印刷環境で、より柔軟で効率的な装置の使用が可能になる。これには、単一装置故障の場合の迅速な復旧、及び、より効率的なジョブキューイングが含まれる。

上記の例は、単なる例として理解されるべきであり、さらなる例が想定される。例えば、プリンタ装置３０１、材料処理ステーション３０２またはリムーバブルユニット３０３の何れかに組み込まれるデータ転送インターフェースは、例えば無線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、有線、無線、赤外線、ＵＳＢ、近距離通信のような任意の適当なプロトコルによりデータを転送するように構成される場合がある。

さらなる例では、最初の印刷命令受信装置（すなわち、上で説明した例による、材料処理ステーション３０２またはリムーバブルユニット３０３）のみがネットワークに接続される。この例では、３Ｄ印刷システム内の残りの装置は、「ダム端末」であり、すなわち、残りの装置は、ネットワークに接続されない。比較例では、３Ｄ印刷システムのすべての要素がネットワークに接続される。

さらなる例では、個々の３Ｄ印刷ジョブが、印刷アプリケーションまたは他のデバイス監視アプリケーションを通して、ユーザ端末においてユーザによって追跡される。印刷命令が最初に材料処理ステーションに提出される例では、アプリケーションは、３Ｄ印刷環境内の各ネットワーク接続デバイスの可視性、及び追跡される３Ｄ印刷ジョブの一意のＩＤを有する場合がある。特定のジョブを探索しているネットワーク上の各既知のデバイスにクエリを送ることができ、それに従って、所与の３Ｄ印刷ジョブの進行状況の報告が、ユーザ端末に返される場合がある。あるいは、別の例では、３Ｄ印刷システムの種々のネットワーク接続デバイスは、アクティブイベントモデルを使用する場合があり、それによって、特定の３Ｄ印刷ジョブに関連する何らかのイベントが発行され、ジョブイベントへの全ての加入者が、通知を受け取る場合がある。印刷命令が３Ｄ印刷システムのリムーバブルユニットに最初に提供される例では、例えば無線ネットワーク接続を介して、リムーバブルユニットが常にネットワーク接続されていれば、各３Ｄ印刷ジョブを簡単に追跡することができる場合がある。なぜなら、提出するアプリケーションに、命令を受け取るリムーバブルユニット、並びに、リムーバブルユニットが係合する相手方の対応する３Ｄプリンタ装置及び材料処理ステーションに関する情報を提供することができるからである。この例では、アプリケーションが、進行中のジョブに関する情報を探索及び取得するために、ネットワーク上の材料処理ステーション及び３Ｄプリンタ装置のすべてをスキャンする必要はない。

別の例では、３Ｄ印刷システムは、複数の３Ｄプリンタ装置１０１、リムーバブルユニット１０３、及び材料処理ステーション１０２を含む場合がある。リムーバブルユニット１０３は、任意の使用可能な３Ｄプリンタ装置、及び任意の使用可能な材料処理ステーションと係合することができ、材料処理ステーションは、後処理段階のように前処理段階と同じ材料処理ステーションである必要はない。

上で説明した３Ｄ印刷システムは、限定はしないが、パウダーベッド・インクジェット３Ｄ印刷；電子ビーム積層造形；直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ：Direct Metal Laser Sintering）；選択的加熱焼結（ＳＨＳ：SelectiveHeat Sintering）；選択的レーザー焼結（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）；及び選択的レーザー融解（Selective Laser Melting）を含む、「プレロード」パウダーベッド融解（積層造形）法を使用する場合がある。

任意の１つの例に関して説明された特徴は、単独で使用されもよいし、説明された他の特徴と組み合わせて使用されてもよく、また、任意の他の例若しくは任意の他の例の任意の組み合わせの１以上の特徴と組み合わせて使用されてもよいものと理解すべきである。また、添付の特許請求の範囲に規定された本開示の範囲から逸脱することなく、上に記載されていない均等及び改変が使用されてもよい。

Claims (15)

1. 三次元印刷システムのためのリムーバブルユニットであって、
   三次元印刷ジョブの処理中に使用される造形材料を格納するための少なくとも１つの部屋と、
   三次元印刷システムのプリンタ装置と係合するための連結器と、
   前記プリンタ装置の前記三次元印刷ジョブのための印刷ジョブ命令を記憶するためのメモリと
   を含み、
   前記印刷ジョブ命令は、前記連結器が係合されたときに、前記プリンタ装置によって前記メモリから読み取り可能であり、
   前記メモリは、前記リムーバブルユニットが前記三次元印刷システムの材料処理ステーションと係合したときに、前記材料処理ステーションから前記印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を受信し、記憶するように構成されている、リムーバブルユニット。
2. 前記三次元印刷システムの前記材料処理ステーションと係合するための連結器
   を含み、
   前記メモリは、前記材料処理ステーションと係合したときに、前記材料処理ステーションから前記印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を受信し、記憶するように構成されている、請求項１に記載のリムーバブルユニット。
3. 前記三次元印刷システムの前記材料処理ステーションと係合するための連結器
   を含み、
   前記印刷ジョブ命令は、前記材料処理ステーションの前処理ジョブのための前処理ジョブ命令を含み、
   前記メモリに記憶された前記印刷ジョブ命令は、前記連結器が係合されたときに、前記材料処理ステーションによって読み取り可能であり、
   前記材料処理ステーションは、前記印刷ジョブ命令に基づいて、前記少なくとも１つの部屋に造形材料を充填するように構成される、請求項１に記載のリムーバブルユニット。
4. 前記印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を印刷アプリケーションから受信するための無線若しくは有線ネットワークインタフェースを含む、請求項１に記載のリムーバブルユニット。
5. 前記連結器は、
   機械的連結器と、
   前記機械的連結器と一体化された電気的連結器を含むデータ転送インターフェースと
   を含む、請求項１に記載のリムーバブルユニット。
6. 三次元印刷システムのための材料処理ステーションであって、
   前記三次元印刷システムのリムーバブルユニットと係合するための連結器と、
   三次元印刷ジョブの処理中に使用される造形材料を係合されたリムーバブルユニットに装填するための材料供給システムと、
   プリンタ装置の前記三次元印刷ジョブのための印刷ジョブ命令を当該材料処理ステーションから前記リムーバブルユニットへ伝送するためのデータ転送インターフェースと
   を含む、材料処理ステーション。
7. メモリと、
   コントローラと、
   前記三次元印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を印刷アプリケーションから受信するためのネットワークインターフェースと
   を含み、
   前記コントローラは、前記リムーバブルユニットへのその後の伝送に備えて、前記受信した三次元印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を前記メモリに保存するように構成される、請求項６に記載の材料処理ステーション。
8. 前記コントローラは、
   前記連結器を介した前記リムーバブルユニットの係合を検出し、
   前記三次元印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を、前記データ転送インタフェースを介して、前記係合されたリムーバブルユニットに送信する
   ように構成される、請求項７に記載の材料処理ステーション。
9. 前記コントローラは、
   前記係合されたリムーバブルユニットから識別子を読み出し、
   読み出された前記識別子と、前記印刷アプリケーションによって前記三次元印刷ジョブが割り当てられた特定のリムーバブルユニットの識別子との間に一致が見つかった場合、前記三次元印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を、前記データ転送インタフェースを介して、係合された前記リムーバブルユニットに送信する
   ように構成される、請求項８に記載の材料処理ステーション。
10. 前記印刷ジョブ命令は、前記材料処理ステーションの前処理ジョブのための前処理ジョブ命令を含み、
    前記コントローラは、前記メモリ内の前記印刷ジョブ命令に基づいて、前記係合されたリムーバブルユニットに供給するための造形材料の量を決定するように構成され、
    前記材料供給システムは、前記決定された量の造形材料を、少なくとも１つの造形材料供給容器から前記係合されたリムーバブルユニットの部屋に供給するように構成される、請求項６〜９の何れか一項に記載の材料処理ステーション。
11. 前記コントローラは、前記メモリ内の前記印刷ジョブ命令に基づいて、前記係合されたリムーバブルユニットに供給するための造形材料のタイプを決定するように構成され、
    前記材料供給システムは、前記決定されたタイプの造形材料を、前記タイプを収容している少なくとも１つの造形材料供給容器から前記係合されたリムーバブルユニットの部屋に供給するように構成される、請求項６〜９の何れか一項に記載の材料処理ステーション。
12. 前記コントローラは、前記メモリ内の前記印刷ジョブ命令に基づいて、複数の造形材料供給容器の各々からの異なるタイプの造形材料の混合を制御する、請求項１１に記載の材料処理ステーション。
13. 三次元印刷システムのためのプリンタ装置であって、
    前記三次元印刷システムのリムーバブルユニットと係合するための連結器と、
    係合されたリムーバブルユニット内に格納された造形材料を使用して三次元印刷ジョブを完遂するためのプリントコントローラと、
    当該プリンタ装置の前記三次元印刷ジョブのための印刷ジョブ命令を前記係合されたリムーバブルユニットから受信するためのデータ転送インターフェースと
    を含み、
    前記リムーバブルユニットは、前記リムーバブルユニットが前記三次元印刷システムの材料処理ステーションと係合したときに、前記材料処理ステーションから前記印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令を受信し、記憶するように構成されたメモリを含む、プリンタ装置。
14. 前記プリントコントローラの制御下で、前記三次元印刷ジョブのための前記印刷ジョブ命令に基づいて、少なくとも１つの造形材料の上位層に印刷剤を選択的に堆積させるための印刷剤堆積機構と、
    印刷剤の堆積後に、前記造形材料の融着を可能にするための少なくとも１つのエネルギー源と
    を含む、請求項１３に記載のプリンタ装置。
15. 前記リムーバブルユニットの造形プラットフォーム上に、造形材料の層が連続的に形成され、
    前記連結器は、前記リムーバブルユニットの前記造形プラットフォームを前記印刷剤堆積機構の下に配置するように構成される、請求項１４に記載のプリンタ装置。

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