詳細な説明
三次元プリンタは、粉末のような構築材料から3D物体を形成することができる。3D物体を作成する3Dプリンタのコストは、構築材料のコストに関連付けられるかもしれない。かくして、3Dプリンタは、構築材料としてリサイクル材料を利用することが望まれるかもしれない。更に、幾つかの用途に関して、場合によっては製品純度、強度および仕上がりのような理由で新しい材料を利用することに利益があるかもしれない。
幾つかの3Dプリンタに関して構築材料としてリサイクル材料および新しい材料を混合するために、ユーザは、追加の床面積および3Dプリンタの外部の機器を利用するかもしれない。また、ユーザは、印刷された3D物体を3Dプリンタから取り出す際に周辺機器資源にも依存するかもしれない。増大したコストは、構築材料を混合するために及び取り出すためにプリンタの外部の専用資源によって生じるかもしれない。更に、混合、追加および取り出しの際の構築材料の手作業は、環境による構築材料の二次汚染という結果になるかもしれない。幾つかの3Dプリンタは、材料カートリッジに構築材料を貯蔵しない。
本教示の特定の例は、構築材料の内部ハンドリング又は一体型ハンドリングを有し、構築材料を収容するために材料カートリッジを利用することができる3Dプリンタを提供する。従って、構築材料の手作業および関連した環境による構築材料の二次汚染が低減され得る。実際には、本明細書の例は、構築材料としてリサイクル材料および新しい材料を混合するために内蔵型ハンドリングを提供する3Dプリンタを含むことができる。本明細書において、例示的な3Dプリンタは、印刷された3D物体の取り出しの際に余分な又は未溶融の構築材料の回収などに内蔵型ハンドリングを提供することもできる。プリンタ一体型輸送システムは、例えば、3Dプリンタ内で内部的に材料を輸送するための閉ループ又は実質的に閉ループの材料ハンドリングシステムを含むことができる。3Dプリンタの特定の例は一般に、粉末を混合する又は未溶融粉末から3D物体を取り出すために、外部専用資源、プリンタから離れた広い床面積、又は外部機器を利用しなくてもよい。
本明細書の例は、プリンタに構築材料を追加するために材料カートリッジに貯蔵された構築材料を提供する。材料カートリッジは、構築材料を収容するためのハウジング又はキャニスターであることができる。3Dプリンタの材料カートリッジ受容部は、材料カートリッジを保持することができる。3Dプリンタは、材料から3D物体を形成することができる。材料は、金属、プラスチック、ポリマー、ガラス、セラミック又は他の材料の1つ又は複数から作成され得る。
更に、幾つかの例において、3Dプリンタ内のリサイクル材料は、プリンタに内部的に保持された材料カートリッジへ充填され得る。実際には、カートリッジ受容部における材料カートリッジは、3Dプリンタからの構築材料を受け取ることができ、並びに3D物体の印刷のために、材料を3Dプリンタに利用できるようにすることができる。回収された材料(以降、回収材料と称する)またはリサイクル材料で充填されたカートリッジは、プリンタから取り外されて、将来使うために保管され得る。かくして、幾つかの例は、構築材料の収容された追加および収容された取り除きを行うことができる。特定の例を挙げると、リサイクル材料は、実質的に外部汚染のない状態のままであることができる。閉ループ材料ハンドリングは、3Dプリンタなどに入る未知の材料の危険性を低減することができる。
本例は、構築材料を材料カートリッジから利用可能にするために及び3Dプリンタから材料カートリッジへ構築材料を受け入れるために、着脱可能な材料カートリッジを保持するための一体型カートリッジ受容部を有する3Dプリンタを含む。また、3Dプリンタは、材料カートリッジ受容部により保持された材料カートリッジから構築材料を受け取るために内部貯蔵容器も含むことができる。更に、3Dプリンタ内に一体化された、空気輸送システムのような内部輸送システムが、3D印刷のために貯蔵容器から構築材料を移送することができる。
着脱可能な材料カートリッジを保持する3Dプリンタ材料カートリッジ受容部は、スロット、レセプタクル、キャビティ、及びスリーブなどであることができる。既に述べたように、3Dプリンタは、印刷のために材料カートリッジから構築材料として材料を供給することができる。また、3Dプリンタは、3D印刷からの余分な構築材料のような材料を、材料カートリッジへ受け入れることもできる。3Dプリンタは、2個以上の材料カートリッジ受容部を含むことができる。例えば、前述した材料カートリッジ受容部は、リサイクル材料カートリッジ受容部であることができる。3Dプリンタは、印刷のために新しい材料を構築材料として利用可能にする新しい材料カートリッジ受容部を更に含むことができる。3D印刷に関して、3Dプリンタの1つ又は複数の輸送システムが、例えば、粉末スプレッダ、構築筐体、又は構築プラットフォームに対する新しい材料およびリサイクル材料を含む構築材料の移送を容易にすることができる。
2個のカートリッジ受容部を有する3Dプリンタにおいて、一方のカートリッジ受容部は、新しい材料を収容する第1の材料カートリッジを受容することができる。他方のカートリッジ受容部は、リサイクル材料を収容する第2の材料カートリッジを受容することができるか、又は3Dプリンタから構築材料を収集するための空のカートリッジを受容することができる。リサイクル材料は、3D物体の生成中に溶融されない、構築筐体からの余分な材料であることができる。幾つかの例において、プリンタは、3D物体の生成後、溶融された構築材料から未溶融の構築材料を分離するための構築材料再利用システムを含むことができる。リサイクル材料は、再利用される材料または再利用材料、リサイクルされる材料、余分な材料、及び未溶融材料などと呼ばれ得る。
リサイクル材料カートリッジは、将来使うために又は廃棄されるために、取り外され及び保管され得る。更に、ひとたび新しい材料カートリッジ(新鮮な材料カートリッジ)が3Dプリンタにより空にされたならば、空の新しい材料カートリッジは、未溶融材料またはリサイクル材料を受け取るために、第2のカートリッジ受容部へ挿入され得る。更に、3Dプリンタは、新しい材料カートリッジから受け取った新しい材料(新鮮な材料)を貯蔵するために、又はリサイクル材料カートリッジ又は構築筐体から受け取ったリサイクル材料を貯蔵するために、複数の内部容器を含むことができる。一具現化形態において、新しい材料カートリッジ(例えば、新鮮な粉末コンテナ)が内部容器またはホッパへと空にされ、プリンタにより使用される新鮮な又は新しい材料は、3D物体を形成するためにプリンタの構築材料としてこの内部容器から取られる。しかしながら、別の具現化形態において、内部容器またはホッパは存在せず、新鮮な又は新しい材料が、3D物体を形成するためにプリンタの新しい構築材料カートリッジから直接的に取られる。
材料カートリッジは、材料カートリッジ受容部(例えば、スロット)から関連して動作するように着脱可能であることができる。述べられたように、内部に材料カートリッジを有するスロットは、3Dプリンタに材料を提供し、3Dプリンタから材料を回収することもできる。特定の例において、3Dプリンタは、2個のスロットを有することができ、1番目は「新しい」材料用であり、2番目は「リサイクル」材料用である。他の例は、材料カートリッジのために3個以上のスロット、又は材料カートリッジ(単数)のための単一のスロットを有することができる。新しい又は新鮮な材料スロットは、3D物体の印刷のために構築筐体の構築材料として新しい材料を利用可能にする材料カートリッジを保持することができる。対照的に、リサイクル材料スロットは、構築筐体からのように、3Dプリンタから材料を受け取る材料カートリッジを保持することができる。リサイクル材料スロットの材料カートリッジに入る材料は、3D物体の印刷からの使い残しの余剰材料であることができる。また、リサイクル材料スロットは、3D物体の印刷のために構築筐体の構築材料としてリサイクル材料を利用可能にするために材料カートリッジを保持することもできる。
完全に又は部分的に充填されたリサイクル材料カートリッジは、構築筐体にリサイクル材料を供給する、又は将来使うために取り除かれることができるなどである。言い換えれば、リサイクル材料で充填されたこれらカートリッジの幾つかは、プリンタのスロットの所定位置に存続することできる、又は取り除かれて保管され得る、又は廃棄され得る。リサイクル材料で充填されたこれらリサイクルカートリッジの幾つかは、3Dプリンタが新しい材料と混合されて印刷中に利用または消費されるべきリサイクル材料が足りない場合に将来使うために、取り除かれて保存され得る。材料カートリッジ用の単一のスロットを備える3Dプリンタの特定の例において、新しい材料カートリッジは、スロットへ挿入され、その内容物がプリンタの内部貯蔵容器へ出され得る。次いで、カートリッジは、リサイクル材料の受容器になることができる。
一具現化形態において、プリンタへ投入される材料は、新しい材料である。材料の投入は、外部リサイクル材料を場合によっては又は断続的に含むことができるが、リサイクル材料は、プリンタに対する外部投入として追加されるよりもむしろプリンタから一般的に取り除かれ得る。やはり、リサイクル材料は、印刷動作の結果としてもたらされ、内部的に貯蔵され得る。もたらされるリサイクル材料の量は、内部貯蔵容量を超える可能性があり、プリンタから除去され得る。実際には、リサイクル材料カートリッジ及び3Dプリンタの関連するスロットの目的は、構築筐体から余分な材料を受け取ることであり、それ故にプリンタからの余分な材料の取り出しを容易にすることができる。言い換えれば、3Dプリンタの単一のスロット又は第2のスロットにおけるリサイクルカートリッジは、印刷後に構築筐体から余分な材料を受け取ることができる。余分な材料は、3D物体へ融合しなかった、構築筐体からの構築材料であることができ、リサイクル材料として分類され得る。
3D印刷は、熱溶融システム及び構築プラットフォームを介して行われることができる。プリンタ輸送システムは、印刷用の材料を移送することができる。3Dプリンタは、構築プラットフォームにわたって層毎に構築材料を分散させる(distribute:分配する、散布する)ために、粉末スプレッダ又は粉末スプレッダアームのような構築材料アプリケータを含むことができる。構築材料アプリケータは、構築筐体および構築プラットフォームに対する粉末の受け取り及び放出または分散を容易にするための追加の構成要素を含むことができる。
熱溶融システムは、3D物体を形成するために構築プラットフォーム上の構築材料を溶融するための熱処理ユニット又はモジュールであることができる。プリンタの熱溶融システムの少なくとも一部は、構築プラットフォームを備える構築筐体の上に存在することができる。熱溶融システムは、構築プラットフォーム上の構築材料上へ溶融剤および他の薬剤のような印刷液体を吐出するために、プリントバーのような印刷アセンブリを含むことができる。印刷アセンブリは、構築プラットフォーム上の構築材料から3D物体を生成するために、構築プラットフォーム上の構築材料上へ印刷液体を吐出することができる。プリントバーは、印刷液体を吐出するためのノズルを有することができる。プリントバーは、3D物体を層毎に形成するために3Dモデルの制御下で、構築材料表面の特定の箇所または領域に印刷液体を吐出することができる。幾つかの例において、印刷アセンブリは、3D物体を層毎に形成するために構築材料の選択された部分を凝固させる又は融合(溶融)するためにエネルギー源のコンピュータ制御下で、構築材料の逐次の層の選択された部分上へ印刷液体を吐出することができる。コンピュータ制御は、形成されている物体の3Dモデル毎であることができる。
熱溶融システムは、構築材料へ、ひいては印刷液体が構築材料に塗布された箇所または領域において構築材料(例えば、粉末)の融合を容易にするために構築材料上へ吐出された印刷液体へ、熱または光のようなエネルギーを印加するためのエネルギー源を含むことができる。特定の例において、エネルギー源は、構築プラットフォーム上の構築材料にわたって実質的に均一にエネルギーを印加することができる。幾つかの例において、溶融剤としての印刷液体は、印刷液体が塗布されている構築材料によるエネルギーの吸収を増大させることができる。また、熱溶融システムは、構築プラットフォーム上の構築材料の上にプリントバー又はエネルギー源を保持する、移動させる、及び位置決めするために、キャリッジ(単数または複数)のような1つ又は複数の移動装置も含むことができる。
かくして、本明細書の例は、構築材料の粉末の3Dプリンタ処理(ハンドリング)、並びに3D物体を形成するために印刷液体およびエネルギーを介した構築材料の3Dプリンタ熱溶融を行う。先に述べたように、構築材料は、新しい又は新鮮な材料、並びにプリンタから回収されたリサイクル材料を含むことができる。3Dプリンタは、構築筐体および3Dプリンタが構築材料から3D物体を形成する関連した構築プラットフォームを含むことができる。後述されるように、プリンタは、3D物体の各層が印刷または形成される際に構築プラットフォームを増分的に降下させることができる。更に、本教示の例は、溶融剤、ディテーリング剤、及び着色剤などを含む印刷薬剤のような印刷液体の内部伝達を有する3Dプリンタを提供する。
実際には、3Dプリンタは、印刷液体を利用可能にする液体伝達システムを含むことができる。3Dプリンタは、液体伝達システム及び印刷アセンブリのために印刷液体を液体カートリッジから利用可能にするために、着脱可能な液体カートリッジを保持するための液体カートリッジ受容部を有することができる。幾つかの例において、当該伝達システムは、印刷液体を印刷アセンブリに供給するためのポンプを含む。
図1は、3D物体を形成するために構築材料上へ印刷液体を吐出するための印刷アセンブリ102を有する3Dプリンタ100である。構築材料の逐次の層毎に、印刷アセンブリ102は、構築材料の選択された部分上へ印刷液体を吐出することができる。一例において、3Dプリンタ100は、構築材料の熱溶融(融合)を介して層毎に3D物体を形成する。
印刷アセンブリ102は、プリントバー又はプリントヘッド、或いは他のタイプの印刷アセンブリを含むことができる。印刷アセンブリは、印刷液体を吐出するための印刷ノズルを有するプリントバーであることができる。ノズルは、ダイ又はプリントヘッド上に又はプリントバーの他の基礎構造上に配置され得る。
3Dプリンタ100は、印刷アセンブリ102に印刷液体を供給するための液体伝達システム104を含む。やはり、印刷液体は、印刷薬剤または他の化合物を含むことができる。特定の例において、液体伝達システム104は、印刷アセンブリ102に印刷液体を供給するための原動力を提供するための少なくとも1つのポンプ106を含むことができる。他の例において、ポンプ106は、利用されないが、代わりに重力または他の原動力が、印刷液体を印刷アセンブリ102に伝達するために利用される。
3Dプリンタ100は、関連して動作するように着脱可能な印刷液体カートリッジを受容および保持するための少なくとも1つの液体カートリッジ受容部108を含む。液体カートリッジ受容部108は、印刷液体カートリッジを受容および固定するためのスロット、レセプタクル、又はキャビティであることができる。印刷液体カートリッジは、印刷液体を貯蔵するコンテナであることができ、ユーザにより液体カートリッジ受容部108へ挿入される。動作中、液体伝達システム104は、液体カートリッジ受容部108により保持された印刷液体カートリッジから印刷液体を受け取ることができる。
最後に、3Dプリンタ100は、関連して動作するように着脱可能な材料カートリッジを受容および保持するための少なくとも1つの材料カートリッジ受容部110も有することができる。幾つかの例において、材料カートリッジは、材料カートリッジがプリンタから取り外される際に構築材料が環境に漏出する又は漏れることを防ぐ又は低減するためにシール(封止)される又は実質的にシールされ得る。そのような事は、清浄および材料の便利なハンドリングを容易にすることができる。材料カートリッジ受容部110は、材料カートリッジを受容および固定するためのスロット、レセプタクル又はキャビティであることができる。材料カートリッジは、構築材料(例えば、粉末)を貯蔵するコンテナであることができ、ユーザにより材料カートリッジ受容部110へ挿入される。材料カートリッジ受容部110は、例えば3Dプリンタの構築プラットフォームのためにを含む3D印刷のために、材料を構築材料として材料カートリッジから利用可能にすることができる。特定の例において、材料カートリッジ受容部110は、3D印刷からの余分な構築材料を材料カートリッジへ受け入れることができる。
要約すれば、3Dプリンタ100は、3Dプリンタ100から粉末のような構築材料を材料カートリッジへ受け入れるために及び構築材料を材料カートリッジから利用可能にするために着脱可能な材料カートリッジを保持するための材料カートリッジ受容部110を含む。プリンタ100は、3D物体を構築材料から層毎に形成するために3Dプリンタ100の構築プラットフォーム上の構築材料の選択された部分上に印刷液体を吐出するための印刷アセンブリ102を含む。プリンタ100は、印刷アセンブリ102のために液体カートリッジから印刷液体を利用可能にするために着脱可能な液体カートリッジを保持するための液体カートリッジ受容部108を含む。プリンタ100は、印刷液体を印刷アセンブリ102に供給するために少なくともポンプ106又は重力を利用する伝達システム104を含む。
図2は、構築材料から3D物体を生成するために構築プラットフォーム上の構築材料上へ印刷液体を吐出するためのノズル204を備える印刷アセンブリ202を有する3Dプリンタ200である。印刷アセンブリ202は、3D物体の関連した層を形成するために構築プラットフォームに塗布された構築材料の層の選択された部分に印刷液体を塗布することができる。印刷アセンブリ202は、3D物体の逐次の層を形成するために構築プラットフォーム上の構築材料の逐次の塗布または層の選択された部分上に印刷液体を吐出することができる。動作中、3Dプリンタ200は、3D物体の各層が形成される際に構築プラットフォームを増分的に降下させることができる。
印刷液体は、溶融剤、ディテーリング剤、着色剤、インク、染料、顔料、キャリヤ、色素、及び熱可塑性物質などを含むことができる。印刷アセンブリ202は、プリントバー又は他のタイプの印刷アセンブリを含むことができる。印刷アセンブリは、印刷液体を吐出するための印刷ノズル204を有するプリントバーであることができる。ノズル204は、プリントバーの基礎構造上に存在する又は当該基礎構造の構成要素であることができる。基礎構造は、例えば、ダイ、ピン、プリントヘッド又は他の基礎構造であることができる。
印刷アセンブリ202又はプリントバー上の印刷ノズル204の数は、数百または数千、又はそれ以上に及ぶことができる。一例において、ノズルの数は500個未満のノズルである。別の例において、印刷ノズル204の数は、10000個のノズルから70000個のノズルの範囲内である。更に別の例において、印刷アセンブリ202は、少なくとも30000個の印刷ノズル204を有するプリントバーである。
各ノズル204の直径は、70μm(ミクロン)以下くらい小さくすることができる。直径は、5μm、10μm、15μm、30μm又は50μm、或いはそれらの間の任意の値であることができる。一例において、ノズル直径は、5μmから30μmの範囲内である。各ノズル204の直径は、70μmより大きくすることができる。
ノズル204を介した印刷液体の吐出は、圧力差、ポンプ、サーマル又は熱、加熱要素、熱バブル又はバブルジェット、及び圧電などによって行うことができる。加熱要素が利用される場合、加熱要素は、幾つかの例において抵抗器であることができる。圧電技術は、電圧または電流の印加を用いる圧電性結晶を含むことができる。
既に述べたように、印刷アセンブリ202は、構築プラットフォームにわたって分散された構築材料の逐次の層上へ印刷液体を吐出することができる。印刷アセンブリ202は、形成されている3D物体の個々の層を生成するためにコンピュータ制御下で構築材料の各層の選択された部分上に印刷液体を吐出することができる。コンピュータ制御は、生成されるべき3D物体のモデル(例えば、3Dモデル)毎であることができる。
3Dプリンタ200は、構築材料から3D物体を形成するために構築プラットフォーム上の構築材料にエネルギーを印加するためのエネルギー源206を含む。構築材料の選択された部分上へ吐出された印刷液体の存在は、構築材料のそれら部分が選択的に凝固または融合(溶融)されるように、構築材料のこれら部分へのエネルギー伝達を高めることができる。エネルギー源206は、光源、赤外線光源、近赤外線光源、放射線源、熱源、及び加熱ランプなどを含むことができる。印刷アセンブリ202と連係するエネルギー源206は、構築プラットフォーム上の構築材料から3D物体を層毎に印刷することができる。
3Dプリンタ200は、関連して動作するように着脱可能な印刷液体カートリッジを受容および保持するための少なくとも1つの液体カートリッジ受容部208を含む。前の図面に関連して述べられたように、液体カートリッジ受容部208は、印刷液体カートリッジを受容および固定するためのスロット、レセプタクル、又はキャビティであることができる。図のように、印刷液体は、熱溶融を促進するための溶融剤、溶融を抑制するためのディテーリング剤(例えば、水など)、着色剤、及び他の化合物のような印刷液体であることができる。動作中、液体伝達システム210は、液体カートリッジ受容部208により保持された印刷液体カートリッジから印刷液体を受け取ることができる。
3Dプリンタ200は、印刷アセンブリ202に印刷液体を供給するために液体伝達システム210を含む。特定の例において、当該液体伝達システム210は、印刷アセンブリ202に印刷液体を供給するために、少なくとも1つのポンプ212及び導管214を含むことができる。1つ又は複数のポンプ212は、容積型ポンプ、遠心力ポンプ、及び軸流ポンプなどであることができる。容積型ポンプの例は、隔膜ポンプ又は歯車ポンプを含む。他のタイプの容積型ポンプが利用され得る。更に、特定の例において、ポンプ212は、利用されないが、代わりに印刷液体は、重力または他の原動力によって供給される。伝達システム210は、印刷液体をポンプ212又は重力によって供給することができる。更に、導管214は、チューブ、パイプ、チャネル、管継手、及びバルブなどを含むことができる。最後に、伝達システム210は、印刷液体を受け取って印刷液体を利用可能にするための容器(単数または複数)(例えば、リザーバ(単数または複数))を含むことができる。
更に、3Dプリンタ200は、関連して動作するように着脱可能な、構築材料用の材料カートリッジを受容および固定するための少なくとも1つの材料カートリッジ受容部216も有することができる。前の図面に関連して説明されたように、材料カートリッジ受容部216は、3D印刷のための、例えば3Dプリンタの熱溶融モジュール又は構築プラットフォームのための構築材料として材料カートリッジからの材料を利用可能にすることができる。幾つかの例において、材料カートリッジ受容部216は、3D印刷からの、例えば構築プラットフォームと関連した構築筐体から又は再利用容器またはリサイクル容器からの余分な構築材料を材料カートリッジへ受け入れることができる。既に述べたように、3D印刷からの余分な構築材料で充填された材料カートリッジは、3Dプリンタ200から構築材料を取り除くために材料カートリッジ受容部216から取り外され得る。代案として、プリンタ200において内部的に回収された余分な材料で充填された材料カートリッジは、受容部216に留まり、3D印刷のためのリサイクル材料として当該余分な構築材料を利用可能にすることができる。
3Dプリンタ200は、材料カートリッジから3D印刷への構築材料の移送を容易にするための輸送システム218を含むことができる。輸送システム218は、3Dプリンタ200と一体化され、3Dプリンタ200のハウジング内の内部に存在することができる。幾つかの例において、輸送システム218は、空気輸送システムを含む。機械的、振動、及びオーガー供給などのような、他のタイプの輸送システムが、利用され得る。空気輸送が利用される場合、空気輸送は、幾つかの例において希薄相の状態であることができる。更に、特定の例において、輸送システム218は、3D印刷のために構築材料を供給するために分配容器またはホッパを含む。
図示された例において、3Dプリンタ200は、輸送システム218又は分配容器から構築材料を受け取るための粉末ハンドリングシステム220を含む。粉末ハンドリングシステム220は、例えば、所望量の構築材料を構築材料アプリケータに供給するためのロータリフィーダ及び供給投与装置を含むことができる。粉末スプレッダのような構築材料アプリケータは、構築プラットフォームにわたって投与される構築材料を分散させることができる。係る構築材料の投与(dosing:1回分ずつに分けて供給)および広げることは、3D物体が層毎に形成される際に構築プラットフォームに加えられる構築材料の逐次の層に関して繰り返され得る。
図3は、3D物体を印刷または形成するために構築プラットフォーム上で構築材料の逐次の層の部分を選択的に凝固または融合するための熱溶融システム302を有する3Dプリンタ300である。動作中、3Dプリンタ300は、3D物体を生成するために構築プラットフォーム上に構築材料(例えば、粉末)を配置することができる。幾つかの例において、熱溶融システム302は、3D物体を形成するために構築プラットフォームの上で少なくとも部分的に機能することができる。
本明細書の説明の態様は、プリンタ100、200、300及び選択的レーザ焼結(SLS)プリンタ又は電子ビーム溶解(EBM)プリンタのような後続の図面のプリンタに適用可能であることができる。言い換えれば、熱溶融システム302はさらに広く見れば、エネルギー(例えば、レーザ、電子ビームなど)を構築プラットフォーム上の構築材料に印加することによってSLSまたはEBM、或いは他の3D印刷技術を実行することができる選択的凝固モジュールであることができる。他の例において、プリンタ100、200、300及び後続の図面におけるプリンタは、SLSプリンタ又はEBMプリンタではない。代わりに、熱溶融システム302は、印加エネルギー及び印刷液体を介して、選択的凝固のための融合を実施する。他の構成が適用可能である。全体で、構築プラットフォームは、例えば、プリンタ300の内部の輸送システムから粉末の固体粒子のような構築材料を受け取ることができる。熱溶融モジュール302である又は熱溶融モジュール302を含むことができる選択的凝固モジュールは、3D物体を生成または形成するために固体粒子を層毎に3D物体の形状へ凝固させる(例えば、焼結、溶解、溶融(融合)など)ことができる。
熱溶融システム302は、3D物体の形成を容易にするために構築材料の選択された部分上へ印刷液体を吐出するために、プリントバーのような印刷アセンブリ304を含むことができる。熱溶融システム302は、3D物体を層毎に形成するために構築材料の選択された部分を融合または凝固するために、構築材料に、ひいては構築材料上へ吐出された印刷液体にエネルギーを印加するためのエネルギー源306を含む。利用される場合、印刷液体は、印刷液体が存在する構築材料の部分に対するエネルギーの印加、吸収、伝達、又は伝熱を高めることができる。更に、熱溶融システム302は、構築プラットフォームの上で印刷アセンブリ304又はエネルギー源306を位置決めするために、キャリッジのような1つ又は複数の移動装置を含むことができる。
熱溶融システム302は、構築プラットフォーム上に3D物体を形成するために、構築プラットフォーム上の構築材料にエネルギーを印加するためのエネルギー源306を含むことができる。エネルギーの印加は、3D物体を生成するために構築プラットフォーム上の構築材料の逐次の層の部分を選択的に凝固させる(例えば、焼結、溶解、溶融(融合)など)ことができる。エネルギー源306は、光源、熱源、放射線源、レーザ源、加熱ランプ、ハロゲンランプ、電子ビーム源、赤外線(IR)光源、近赤外線光源、及び紫外線(UV)光源などであることができる。
3D物体への構築材料の凝固において印刷液体を利用する3Dプリンタ300の例として、凝固は、構築プラットフォーム上の構築材料の溶融(融合)、結合、及び硬化などを含むことができる。例えば、溶融は、溶融剤としての印刷液体または他の印刷薬剤を用いた熱溶融であることができる。熱溶融の場合、構築材料は、ポリマー、プラスチック、金属、及びセラミックなどを含む様々な材料であることができる。熱溶融を用いる一例において、構築材料は、ポリアミド又はナイロンを含む。3D物体を形成するための構築材料の結合に関しては、構築材料は、例えば、石こう(ジプサム)粉末、硫酸カルシウム二水塩、又は類似の材料を含むことができる。印刷液体は、例えば、構築プラットフォーム上に3D物体を生成するために石こう粉末または類似の粉末を結合するための印刷薬剤を含むことができる。凝固としての硬化の例は、例えば、構築プラットフォームに印加される、構築材料の各層の選択された部分のUV硬化を含むことができる。
3Dプリンタ300は、印刷アセンブリ304に印刷液体を供給するための液体伝達システム308を有する。更に、プリンタ300は、印刷液体カートリッジをそれぞれ受容および保持するための複数の液体カートリッジ受容部312を有する。受容部312は、印刷液体カートリッジを固定するためのスロット、キャビティ、又はレセプタクルであることができる。伝達システム308は、液体カートリッジ受容部312における印刷液体カートリッジからの印刷液体を印刷アセンブリ304に供給することができる。更に、後述されるように、印刷液体リザーバが、液体カートリッジ受容部312と関連付けられ得る。言い換えれば、液体伝達システム308は、液体カートリッジ受容部312へ挿入された液体カートリッジから印刷液体を受け取るための印刷液体リザーバを含むことができる。
更に、3Dプリンタ300は、3D印刷用の構築粉末のような構築材料を収容する材料カートリッジを受容および保持するための少なくとも2個の材料カートリッジ受容部314及び316を含む。幾つかの例において、新しい材料カートリッジが、各受容部314及び316へそれぞれ挿入されることができ、3Dプリンタ300は、構築材料として新しい材料を提供するための2個の新しい材料カートリッジに依存する。また、リサイクル材料カートリッジが、各受容部314及び316へそれぞれ挿入されることができ、3Dプリンタ300は2個のリサイクル材料カートリッジに依存する。プリンタ300は、3D印刷用の構築材料として、受容部314及び316における材料カートリッジからの材料の移送を容易にするために、空気輸送システムのような一体型輸送システム318を含むことができる。
一例において、一方の材料カートリッジ受容部314が、新しい材料カートリッジ受容部であり、他方の材料カートリッジ受容部316が、リサイクル材料カートリッジ受容部である。しかしながら、留意されるべきは、カートリッジ受容部314及び316は、特定の例において新しい材料またはリサイクル材料の専用に固定されなくてもよい。言い換えれば、プリンタ300は、カートリッジ受容部314及び316の個々の動作指定(例えば、新しい材料またはリサイクル材料)でもって柔軟性を提供する導管またはダクト及び関連した制御バルブ(単数または複数)を含むことができる。
新しい材料カートリッジが実質的に又は完全に使い果たされる場合、例えば3Dプリンタ300が材料カートリッジの内容物を消費した場合、材料カートリッジは、ユーザにより取り除かれ、リサイクル材料スロット又は受容部316において後で使用するために別の目的で使用され得る。一例において、リサイクル材料受容部316におけるリサイクル材料カートリッジとしての空のカートリッジは、印刷ジョブの終わりにプリンタから余分な又は未溶融の粉末を受け取ることができる。次いで、リサイクル材料を収容する、リサイクル材料受容部316における材料カートリッジは、印刷のためにリサイクル材料を供給または提供することができる。
空になった新しい材料カートリッジをユーザが取り除くことは一般に、空になった後すぐに又は即座に行われることができ、そのため3Dプリンタ300は、挿入されるべき別の新しい材料カートリッジから追加の新しい材料で補充され得る。しかしながら、空で今は「リサイクル」カートリッジの再取り付け及び再使用は、しばらくの間、行われないかもしれない。空のリサイクルカートリッジは、リサイクル材料が3Dプリンタ300により受け取られることになるまで、プリンタ300から離れて保管され得る。言い換えれば、ユーザは、プリンタ300により将来使うためにプリンタ300の外部の保管庫にリサイクルカートリッジを保持することができる。実際には、ユーザは、空のリサイクルカートリッジの多くを保管することができる。3Dプリンタ300は、リサイクル材料受容部316のようなスロットに空の又は完全に満杯でないリサイクルカートリッジを再取り付けするようにユーザに要求することができる。更に、複数の材料タイプが、別の時刻に3Dプリンタにより利用されることができ、それ故にラベル、マーキング、インジケータ、又は他の技術が、リサイクルカートリッジのリサイクル材料タイプの明細の説明を容易にすることができる。実際には、2個の材料または2個のリサイクル材料が、一方は基材で他方は流れ補助剤(flow aide)等のように異なることができる。
また、3Dプリンタ300は、3Dプリンタ300のハウジング内に新しい材料容器320及びリサイクル材料容器322の双方を有することもできる。また、プリンタ300は、プリンタ300内に追加の材料容器も有することができる。新しい材料容器320は、新しい材料受容部314へ挿入された新しい材料カートリッジから構築材料として新しい材料を受け取ることができる。リサイクル材料容器322は、リサイクル材料受容部316へ挿入されたリサイクル材料カートリッジから構築材料としてリサイクル材料を受け取ることができる。幾つかの例において、リサイクル材料容器322は、3D印刷から回収された余分な構築材料を受け取ることができる。係る回収材料は、構築筐体または再利用容器などからリサイクル材料容器322に流入することができる。幾つかの例において、プリンタ300は、3D物体の生成後、溶融した構築材料から未溶融構築材料を分離するための構築材料再利用システムを含むことができる。更に、特定の例において、容器320及び322は、プリンタ300から関連して動作するように着脱可能であることができる。
内部材料容器320又は322が利用される場合、輸送システム318が、3D印刷に備えて移送するために材料容器320及び322から材料を受け取ることができる。一般に、構築プラットフォーム上で処理された構築材料の各層は、新しい構築材料とリサイクル構築材料の混合物であることができるが、構築プラットフォーム上の構築材料または構築材料の層は、特定の例において、全て新しい材料または全てリサイクル材料であってもよい。
輸送システム318は、構築プラットフォーム及び関連する構築筐体のためのような3D印刷のために構築材料を放出するために輸送システム318の端部に又は当該端部の近くに分配容器を含むことができる。そうするために、一例において、輸送システム318は、構築筐体および構築プラットフォームに構築材料を供給することができる供給ハンドリングシステム324に、分配容器を介して構築材料を供給することができる。
輸送システム318は、3D印刷用の構築材料として新しい材料およびリサイクル材料の双方を移送することができる。輸送システム318は、新しい材料とリサイクル材料の所定の比率を有する構築材料を供給することができる。比率は、ゼロ(例えば、新しい材料が無く、全てリサイクル材料)から1.0(例えば、全て新しい材料で、リサイクル材料が無い)までの範囲にわたることができる。比率は、重量比、体積比、又は他のタイプの比率であることができる。重量比または体積比としての比率は、0.01〜0.99、0.05〜0.95、0.1〜0.9、0.15〜0.85、0.2〜0.8、0.25〜0.75、0.3〜0.7等の範囲を有することができる。特定の例において、分配容器を介した供給は、重量20%の新しい材料および重量80%のリサイクル材料であることができ、0.25の重量比を生じる。別の例において、供給は、体積20%の新しい材料および体積80%のリサイクル材料を有し、0.25の体積比を生じる。
既に述べたように、3Dプリンタ300は、輸送システム318又は分配容器から構築材料を受け取るために供給ハンドリングシステム324を含むことができる。供給ハンドリングシステム324は、構築プラットフォーム上の構築材料の各層のために所望量の構築材料を供給することができる。供給ハンドリングシステム324は、構築プラットフォームにわたって構築材料を分散させるために構築材料アプリケータ326を含むことができる。構築材料アプリケータ326は、粉末スプレッダ、粉末スプレッダアーム、機械的アーム、又はローラなどを含むことができる。更に、幾つかの例において、構築材料アプリケータ326は、図示されたように供給ハンドリングシステム324の構成要素ではないが、代わりに供給ハンドリングシステム324から分離した構成要素である。また、構築材料アプリケータ326は、キャリッジのような移動装置により移動することができる。そうだとしたら、移動装置は、熱溶融システム302における移動装置であることができる。構築材料アプリケータ326は、専用の移動装置に設けられることができ、又はエネルギー源306又は印刷アセンブリ304と移動装置を共用することができる。
供給ハンドリングシステム324は、分配容器の放出部の近く又は当該放出部にフィーダ又はバルブを含むことができる。フィーダは、例えばロータリバルブであることができる。また、供給ハンドリングシステム324は、ロータリフィーダバルブを介して分配容器から構築材料を受け取る投与容器または投与ボックスのような追加の供給装置も含むことができる。投与容器は、ロータリフィーダバルブに又は当該ロータリフィーダバルブの近くに配置され得る。構築材料は、投与された構築材料を構築プラットフォームにわたって広げるために、投与容器から、例えば構築材料アプリケータ326のために構築プラットフォームに隣接する表面に放出することができる。係る投与および広げることは、構築プラットフォームに加えられる構築材料の層毎に繰り返され得る。
図示されたように、3Dプリンタ300は、3D物体を形成するために構築材料を受け取るための構築プラットフォームを有することができる。一例において、構築プラットフォームは、着脱可能であり、3Dプリンタは、3Dプリンタに挿入される構築プラットフォーム無しで製造および販売され得る。また、3Dプリンタは、3Dプリンタが3D物体を形成する構築プラットフォームを少なくとも部分的に含む又は当該構築プラットフォームと関連付けられ得る構築筐体も有することができる。構築筐体は、構築バケット、構築チャンバ、及び構築ハウジングなどであることができる。構築筐体および構築プラットフォームは、プリンタの構築ユニットの構成要素であることができる。図示されたように、特定の例に関して、構築ユニットは、3Dプリンタから関連して動作するように着脱可能であることができる。
全体で、3Dプリンタ300は、複数の構築材料カートリッジ及び印刷液体カートリッジを受容するためのインターフェースを含むことができる。更に、プリンタ300は、選択的凝固モジュール又は熱溶融モジュール302を有することができる。プリンタは、印刷された物体を未溶融材料から分離するための構築ユニット処理モジュールも含むことができる。更に、3Dプリンタ300は、分離された3D物体が未溶融材料の取り出し後に回収され得る3D印刷済み物体回収区域を含むことができる。材料カートリッジインターフェースの1つ、例えば受容部314は、新鮮な構築材料の第1のカートリッジを受容することができる。別のカートリッジインターフェース、例えば受容部316は、プリンタからの材料の回収を容易にするために未溶融のリサイクルされる構築材料を収集するための補充可能カートリッジを受容することができる。このように、3Dプリンタは、3D印刷済み物体およびリサイクルされる構築材料のための別個の出力を提供する。
リサイクル材料カートリッジは、取り除かれて、将来使うために保管される又は処分され得る。ひとたび新鮮な材料カートリッジが3Dプリンタにより空にされたならば、空の新鮮な材料カートリッジは、未溶融のリサイクルされる構築材料を受け取るための空のリサイクル材料カートリッジとして第2のカートリッジインターフェース(例えば、受容部316)へ再挿入され得る。最後に、構築材料カートリッジは、或る期間にわたって貯蔵された構築材料の塊をほぐすためにプリンタ内で自動的に刺激を与えられ得る。
本技術の一例が、材料カートリッジを受容するために少なくとも1つのカートリッジ受容部(例えば、スロット、レセプタクル、キャビティなど)を有する3Dプリンタを対象にする。3Dプリンタは、印刷用の構築材料として、材料カートリッジから材料を供給することができる。また、3Dプリンタは、3D印刷から余分な構築材料のような材料を材料カートリッジへ受け入れることもできる。3Dプリンタの輸送システムは、例えば、3Dプリンタが3D物体を印刷する構築プラットフォームを少なくとも部分的に含む又は当該構築プラットフォームと関連付けられ得る、構築筐体(例えば、構築チャンバ、構築バケットなど)に新しい材料およびリサイクル材料を移送することを容易にすることができる。プリントバーのような印刷アセンブリは、3D物体を印刷するために構築プラットフォーム上の構築材料の逐次の層の部分を選択的に溶融(融合)するために、構築プラットフォーム上の構築材料上へ印刷液体(例えば、印刷薬剤)を吐出することができる。プリンタは、構築材料に、ひいては構築プラットフォーム上の構築材料の選択された部分を溶融するために構築プラットフォーム上の構築材料上へ吐出された印刷液体にエネルギーを印加するためのエネルギー源(例えば、加熱ランプ、赤外線光源など)を含むことができる。プリンタは、印刷液体を利用可能にするための伝達システムを含むことができる。複数の印刷薬剤または他の化合物が、印刷液体として利用され得る。
図4は、3D物体404を形成するための構築プラットフォーム402を有する3Dプリンタ400である。3Dプリンタ400は、構築プラットフォーム402に構築材料を塗布し、構築プラットフォーム402上の構築材料から3D物体を生成することができる。構築プラットフォーム402は、3Dプリンタ400の構築筐体(図示せず)と関連付けられ得る。幾つかの例において、構築筐体は、構築プラットフォーム402をすくなとも部分的に含むことができる。更に、構築筐体および関連する構築プラットフォーム402は共に、構築ユニットを構成することができる。特定の例において、構築ユニットは、関連して動作するように着脱可能であることができる。実際には、図4は構築プラットフォーム402を示すが、プリンタ400は、着脱可能な構築ユニットを有する例において、構築プラットフォーム402無しで製造および販売され得る。他の例において、構築ユニットは、関連して動作するように着脱可能であることが意図されない。
3Dプリンタ400は、構築プラットフォーム402用の構築材料の供給のために材料カートリッジを保持するための1つ又は複数の材料カートリッジ受容部406を含むことができる。また、プリンタ400は、カートリッジ受容部(単数または複数)406における材料カートリッジ(単数または複数)から構築材料を受け入れるためにプリンタ400と一体化された1つ又は複数の材料容器408も含むことができる。プリンタ400は、材料容器(単数または複数)408から、又は材料カートリッジ受容部(単数または複数)406における材料カートリッジ(単数または複数)から構築材料を移送するために一体型輸送システム410を含むことができる。幾つかの例において、輸送システム410は、空気輸送システムであることができる。
図示された例において、輸送システム410は、構築材料を供給ハンドリングシステム424に移送する。例えば、輸送システム410は、供給容器または分配容器のような容器を介して、構築材料をプリンタ400の供給ハンドリングシステム424へ伝達することができる。分配容器の出口におけるフィーダは、供給ハンドリングシステム424に構築材料を放出または供給することができる。当該出口は、容器の固体放出ポート又は放出口であることができる。容器から構築材料を受け取って構築材料を供給ハンドリングシステム424に供給するフィーダは、ロータリバルブ、スクリューフィーダ、又はオーガーなどであることができる。
供給ハンドリングシステム424は、構築材料をフィーダ又は分配容器から受け取って所定量を構築プラットフォーム402に供給するために、投与装置またはコンテナのような供給装置426を含むことができる。所定量は、所定の体積または所定の重量であることができる。幾つかの例において、所定量は、固定される、又はフィーダの動作条件により、又は投与コンテナの容量などにより、少なくとも部分的に決定され得る。更に、構築材料の所定量は、構築プラットフォーム402上の構築材料の逐次の層のために供給装置426によって繰り返して放出され得る。
投与コンテナとしての供給装置426は、例えば、構築プラットフォーム402のために構築材料を放出する投与ボックスであることができる。供給装置426は、例えば、構築プラットフォーム402にわたって構築材料を分散させるために、粉末スプレッダのような構築材料アプリケータのために所定量の構築材料を放出することができる。一例において、供給装置426は、構築プラットフォーム402に隣接するプリンタ400の表面に構築材料を放出する。構築材料アプリケータは、当該表面から構築プラットフォーム402を横切るまで構築材料を移動させるために当該表面を横切って移動することができる。
図示された例において、3Dプリンタ400は、3D物体404を生成するために構築プラットフォーム402上の構築材料の目標とされる部分を溶融するための印刷アセンブリ414及びエネルギー源416を有する熱溶融システム412を含む。印刷アセンブリ414は、構築材料の目標とされる部分上に印刷液体を吐出するためのノズルを有するプリントバーを含むことができる。構築材料の目標とされる部分または選択された部分上に印刷液体が存在することは、構築プラットフォーム402上の構築材料のこれら部分への、エネルギー源416からのエネルギーの伝達を高めることができる。動作中、構築材料の逐次の層の目標とされる部分は、3Dモデル又は他の電子データ源に基づいてコンピュータ具現化形態によって選択され得る。
かくして、プリントバーのような印刷アセンブリ414は、3D物体404の層のために構築プラットフォーム402上の構築材料上へ、印刷液体(例えば、溶融剤)を選択的に吐出することができる。やはり、選択的吐出は、生成されるべき物体404の3D物体モデルに基づくことができる。光源または熱源のようなエネルギー源416が、印刷液体および構築材料に対するエネルギーの印加によって3D物体404の層を形成するために、構築プラットフォーム402上の材料を選択的に溶融する又は当該材料の選択的溶融をもたらすことができる。粉末スプレッダ又は他の構築材料アプリケータは、次の層を形成するために構築プラットフォーム402の表面にわたってより多くの構築材料を分散させることができる。印刷アセンブリ414は、次の層を形成するために、構築プラットフォーム402上の構築材料上へ印刷液体を更に吐出することができ、エネルギー源416がエネルギーを印加することができる。実際には、追加の構築材料が、3D物体の次の層を形成するために選択的に溶融され得る。この繰り返される構築プラットフォーム402上への構築材料の分散および構築プラットフォーム402上の構築材料上への溶融剤の吐出(及びエネルギーの印加)は、3D物体404が形成されるまで、逐次の層にわたって継続することができる。3Dプリンタ400は、構築材料の各逐次の層上の目標とされる部分が溶融されて、3D物体404が層毎に形成される際、例えばピストンを介して、構築プラットフォーム402を増分的に降下させることができる。
3Dプリンタ400は、印刷液体カートリッジを保持するために印刷液体カートリッジ受容部418を含む。プリンタ400は一般に、複数の係る受容部418を含む。一例において、プリンタ400は、7個の個別の印刷液体カートリッジを受容するために少なくとも7個の印刷液体カートリッジ受容部418を有する。印刷液体カートリッジ受容部418は、伝達システム420のために、挿入された印刷液体カートリッジからの印刷液体を利用可能にすることができる。印刷液体は、溶融剤、硬化剤、結合剤、ディテーリング剤、着色剤、溶融着色剤、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
3Dプリンタ400は、印刷液体カートリッジ受容部418における印刷液体カートリッジから印刷アセンブリ414に印刷液体を供給するために伝達システム420を含むことができる。幾つかの例において、伝達システム420は、印刷液体を輸送するための原動力を提供するために少なくとも1つのポンプ422を含むことができる。更に、伝達システム420は、サージ能力、供給容量、及び滞留時間などを提供することができる液体容器(例えば、コンテナ、リザーバなど)を有することができる。更に、係る液体容器を利用する伝達システム420の場合、伝達システム420は、液体カートリッジ受容部418における液体カートリッジから液体容器へ印刷液体を移動させるためのポンプ422、及び液体容器から印刷アセンブリ414へ印刷液体を伝達するための別のポンプ422を含むことができる。
図5は、熱溶融モジュール502及び構築プラットフォーム504を含む3Dプリンタ500である。構築筐体503は、構築プラットフォーム504と関連付けられ得る。幾つかの例において、構築筐体503は、構築プラットフォーム504を少なくとも部分的に含む。3Dプリンタ500は、供給輸送システムを介して、供給材料または構築材料(例えば、粉末)を構築プラットフォーム504に供給することができる。特に、プリンタ供給輸送システムは、分配容器530を介して、供給構築材料を粉末ハンドリングシステム(図示せず)に供給することができる。粉末ハンドリングシステムは、例えば、構築材料アプリケータ用の供給投与装置、又は構築プラットフォーム504にわたって供給構築材料を分散させるための粉末スプレッダを含むことができる。かくして、供給輸送システムは、構築プラットフォーム上の構築材料に印刷液体およびエネルギーを印加するための熱溶融モジュール502のために構築材料を提供することを容易にすることができる。
本明細書で使用される限り、構築材料としての用語「粉末」は、例えば、3D印刷プロセスの印刷ジョブ中に層状に積み重ねられて、溶融剤を介して溶融され得る粉末材料または粉末状材料を意味することができる。粉末材料は、粉末材料の幾つかあるタイプの中で、例えば、粉末半結晶熱可塑性材料、粉末金属材料、粉末プラスチック材料、粉末複合材料、粉末セラミック材料、粉末ガラス材料、粉末樹脂材料、又は粉末ポリマー材料であることができる。
プリンタ500は、回収材料508として構築筐体503から余分な構築材料または余分な粉末(例えば、3D物体の部分になっていない粉末)を回収するためにマニホールド506を含むことができる。例において、そのようなことは、3D物体の生成が完了した後に行われる。一例において、構築筐体503からの余分な材料のこの回収は、3D物体の生成の完了後または印刷ジョブの完了後に行われる。別の例において、余分な構築材料の係る回収は、印刷ジョブ中および印刷ジョブの完了後の双方で行われる。
マニホールド506は、真空ポンプ、ブロワー、ベンチュリ、排出装置、水蒸気噴流、又はそれらの任意の組み合わせのような、原動力構成要素511に関連して動作するように結合され得る。プリンタ500は、マニホールド506を介して及び原動力構成要素511により、回収材料508を再利用容器510に輸送することができる。回収材料508及び輸送流体(例えば、空気、ガスなど)は、分離システム507を流れることができる。分離システム507は、回収材料508から輸送流体509を分離するために、サイクロン、フィルタなどを含むことができる。分離された輸送流体509は、原動力構成要素511を介して、例えば環境に、又は追加の処理のための他の機器に放出され得る。分離システム507又は再利用容器510は、より大きな粒子(例えば、塊になった又は部分的に溶融された粒子)を回収材料508から分離するために、ふるい(単数または複数)、スクリーン(単数または複数)、フィルタ(単数または複数)などを含むことができる。
特定の例において、回収材料508は、参照符号538により示されるように、再利用容器510を迂回することができる。そうだとしたら、回収材料508は、供給輸送システムを介して、例えば、参照符号512により示されるように、リサイクルカートリッジ受容部514におけるリサイクル材料カートリッジへ、又はリサイクル材料容器516へ移送され得る。また、リサイクル材料容器516は、リサイクルカートリッジ受容部514におけるリサイクル材料カートリッジにより供給され得る。同様に、新しい材料容器518は、新しいカートリッジ受容部520における新しい材料カートリッジにより供給され得る。幾つかの例において、リサイクルカートリッジ受容部514及び新しいカートリッジ受容部は、プリンタ500の上部よりもプリンタ500の底部に近づいて配置され得る。
更に、プリンタ500は、回収材料508をリサイクル材料524及び新鮮な又は新しい材料526と混ぜ合わせることができる。リサイクル材料容器516及び新しい材料容器518はそれぞれ、リサイクル材料524及び新しい材料526を供給することができる。幾つかの例において、リサイクル材料524及び新しい材料526は、新しい材料526とリサイクル材料524の所望の又は所定の比率(例えば、重量比または体積比)を与えるように供給され得る。回収材料508は、新しい材料526とリサイクル材料524の所望の又は所定の比率を有することができ、又は例えば、100%リサイクル材料として分類され得る。熱溶融システム502及び構築プラットフォーム504のために分配容器530に供給された供給材料528は、リサイクル材料524、新しい材料526、又は回収材料508、或いはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。特定の例において、様々な材料524、526及び508は、供給材料528が分配容器530への経路にいる際にインラインで混ざることができる。
幾つかの例において、供給材料528は、再利用材料容器510からの回収材料522、リサイクル材料容器516からのリサイクル材料524、及び新しい材料容器518からの新しい材料526を含むことができる。回収材料522を用いない例または動作において、新しい材料526及びリサイクル材料524は、材料が分配容器530に移送される際に、供給材料528を形成することができる。分配容器530は、供給材料528を構築材料532として構築プラットフォーム504に供給することができる。特定の例において、構築材料532は、構築プラットフォーム504にわたって構築材料532を広げるために、供給装置または投与装置を介して分配容器530から構築材料アプリケータに放出することができる。
制御システムは、新しい材料とリサイクル材料の所定の比率を有する供給材料528組成物および構築材料532組成物を容易にすることができる。制御システムは、例えば、新しい材料容器518及びリサイクル材料容器516から分配される材料の重量または体積(容積)の計量しながらの供給または調整を適応させることにより、所定の比率の供給を容易にすることができる。
図示された例において、先に述べたように、再利用材料522、リサイクル材料524、及び新しい材料526は、供給材料528として分配容器530に供給され得る。3Dプリンタ500は、供給材料528の分配容器530に対する及び構築筐体503に対する移送を容易にするために輸送システムを含むことができる。輸送システムは、プリンタ500内で一体化された内部輸送システムであることができる。
幾つかの例において、輸送システムは、空気輸送システムを含む。そうだとしたら、空気輸送システムは、ブロワー、ベンチュリ、排出装置、又は水蒸気噴流、或いはそれらの任意の組み合わせであることができる真空構成要素534を含むことができる。空気輸送システムは、濃密相または希薄相であることができる。濃密相である場合、空気輸送システムは、正圧輸送または負圧輸送であることができる。真空構成要素(単数または複数)を有する図示された例において、空気輸送システムは、濃密相負圧または真空であることができる。空気輸送の空気536は、真空構成要素(単数または複数)534を介して放出される。輸送空気536の大部分または全てを引いた供給材料532は、例えば、重力、エアーフローなどにより、分配容器530から構築筐体503へ、又は構築プラットフォーム504上の3D物体の印刷のための他のプリンタ構成要素へ流れることができる。一例において、供給構築材料は、構築筐体503における構築プラットフォーム504にわたって構築材料532を広げる構築材料アプリケータへと、分配容器530から流出する。特定の例において、構築材料アプリケータは、投与ボックス及び粉末スプレッダを含む。
また、3Dプリンタ500は、印刷液体の内部伝達も行うことができる。例えば、プリンタ500は、液体カートリッジ受容部540及び別の液体カートリッジ受容部542を有することができる。プリンタ500は、示された2個に加えて追加の液体カートリッジ受容部を有することができる。液体カートリッジ受容部540及び542はそれぞれ、印刷液体カートリッジを受容することができる。印刷液体カートリッジは、印刷液体を収容することができる。
幾つかの例において、印刷液体は、構築材料の溶融を促進するための溶融剤を含むことができる。一例において、溶融剤は、構築材料の融解または溶融を促進するために近赤外線光を吸収する。溶融剤は、構築プラットフォーム504上の構築材料の加熱および溶融を促進するための光のようなエネルギーを吸収するように調整され得る。溶融剤は、光または放射線を吸収する粒子を保持するためのビヒクル又はキャリヤ(担体)を含むことができる。また、印刷液体は、構築プラットフォーム504上の構築材料の溶融を抑制するディテーリング剤も含むことができる。印刷液体は、黒色、シアン、マゼンタ、及び黄色などのような色を含む着色剤を含むことができる。幾つかの例において、構築材料は一般に白色であることができるが、形成される際の3D物体は、灰色のような、白色以外の色であることができる。着色剤としての印刷液体は、外観上の理由および他の理由で塗布され得る。また、印刷液体は一般に、透明または薄い色合いであることができる。印刷液体は、有色素インク、及び特別に調製されたインクなどを含むことができる。最後に、既に述べたように、印刷液体は、結合剤または硬化剤などであることもできる。
3Dプリンタ500は、液体カートリッジ受容部540及び542における印刷液体カートリッジから熱溶融モジュール502へ印刷液体を供給するために、プリンタ500の内部に液体伝達システム544を含むことができる。特に、液体伝達システム544は、熱溶融モジュール502の印刷アセンブリに印刷液体を供給することができる。例において、印刷アセンブリは、構築プラットフォーム504上の構築材料上へ印刷液体を吐出するための印刷ノズルを有するプリントバーである。
液体伝達システム544は、液体伝達システム544の導管を通じて印刷液体を熱溶融モジュール502へ押し動かす又は輸送するための揚程または圧力差のような原動力を提供するために、少なくとも2個のポンプ546及び548を含むことができる。一例において、第1のポンプ546は、第1の液体カートリッジ受容部540における印刷液体カートリッジから印刷液体を受け取り、第2のポンプ548は、第2の液体カートリッジ受容部542における印刷液体カートリッジから印刷液体を受け取る。ポンプ546及び548は、容積型ポンプ又は遠心力ポンプ、又は他のタイプのポンプであることができる。
幾つかの例において、液体伝達システム544は、印刷液体を保持するために、リザーバのような容器を含むことができる。例えば、図示された例において、伝達システム544は、第1の液体カートリッジ受容部540における印刷液体カートリッジから利用可能にされた印刷液体を受け取るために第1の液体容器を含むことができる。伝達システム544は、第2の液体カートリッジ受容部542における印刷液体カートリッジから利用可能にされた印刷液体を受け取るために第2の液体容器を含むことができる。そうだとしたら、特定の例の場合、図示された第1のポンプ546は、2個のポンプ(第1の液体容器の一方の上流および第1の液体容器の他方の下流)を表すことができる。同様に、図示された第2のポンプ548は、2個のポンプ(第2の液体容器の一方の上流および第2の液体容器の他方の下流)を表すことができる。
図6は、3Dプリンタ600であり、その3Dプリンタ600は、その前部アクセスパネル602が開かれて、3Dプリンタ600の内部を見ることができる状態で示されている。3Dプリンタ600は、構築筐体604を含むことができる。構築筐体604は、3D物体608が、上述されたように新しい材料およびリサイクル材料の混合物からなる供給材料から形成される構築プラットフォーム606と関連付けられ得る。3Dプリンタ600は、新しい材料を新しい材料カートリッジから3Dプリンタ600へ構築材料として利用可能にするために新しい材料カートリッジを受容および保持する新しいカートリッジ受容部610を含むことができる。3Dプリンタ600は、構築筐体604から回収された余分な材料を受け入れるためのリサイクル材料カートリッジを受容および保持するためにリサイクルカートリッジ受容部612を含むことができる。更に、リサイクルカートリッジ受容部612は、リサイクル材料をリサイクル材料カートリッジから3Dプリンタ600へ3D印刷用の構築材料として利用可能にすることができる。更に、プリンタ600は、内部リサイクル容器またはホッパが満杯であり、満杯の内部リサイクル容器からのリサイクル材料で充填されることができる空の又は部分的に空の材料カートリッジを挿入するようにユーザに命令する時を決定することができる。
特定の例において、新しいカートリッジ受容部610又は他の構成要素は、新しい材料カートリッジ内の新しい粉末材料の集塊を防止する、低減する、分解する又は取り除くために新しい材料カートリッジを回転させることができる。同様に、リサイクル材料カートリッジは、リサイクル材料カートリッジ内の粉末リサイクル材料の集塊を防止する又は低減するためにリサイクルカートリッジ受容部612において回転され得る。係る回転が利用される場合、一例において、新しい材料カートリッジ及びリサイクル材料カートリッジは、カートリッジが回転しながら充填または空にされ得る。一例において、プリンタ600及びカートリッジ受容部610及び612は、集塊を低減するために材料カートリッジの回転を行わない。
3Dプリンタ600は、新しいカートリッジ受容部610における新しい材料カートリッジから新しい材料を受け取るために、プリンタ600の内部に新しい材料容器614を含むことができる。プリンタ600は、リサイクルカートリッジ受容部612におけるリサイクル材料カートリッジからリサイクル材料を受け取るために、プリンタ600の内部にリサイクル材料容器616を含むことができる。新しい材料容器614からの新しい材料およびリサイクル材料容器616からのリサイクル材料は、第1の輸送システム621に供給され得る。例えば、新しい材料は、新しい材料容器614から、例えば重力の助力によって、フィーダを介して第1の輸送システム621の導管に流れることができる。同様に、リサイクル材料は、供給材料容器616から、例えば重力の助力によって、フィーダを介して第1の輸送システム621の導管に流れることができる。各容器614及び616の固体放出部に配置された個々のフィーダは、ロータリバルブ、スクリューフィーダ、及びオーガーなどであることができる。
新しい材料およびリサイクル材料は、材料が第1の輸送システム621を介して移動する際に、インラインで混ざる又は混合することができる。一例において、バッフル又は静的ミキサーのような混合装置は、輸送導管においてインラインで利用される。別の例において、第1の輸送システム621は、混合装置を使用せずに混合を促進することができる比較的高い速度で材料が輸送される空気輸送システムである。新しい材料およびリサイクル材料の混合物620は、第1の輸送システム621を介して構築プラットフォーム606に供給され得る。
図6において、破線のボックスは、構築筐体604及び構築プラットフォーム606の上を関連して動作するように移動する構成要素を含む幾つかの構成要素を含むことができる熱溶融モジュール624を表現したものである。熱溶融モジュール624は一般に、構築プラットフォーム606上の構築材料にエネルギーを印加するためにエネルギー源を含むことができる。エネルギー源からのエネルギーは、3D物体608の層(単数または複数)を形成するために構築材料に印加され得る。特定の例において、構築プラットフォーム606の上のエネルギー源の移動、及びエネルギーの印加は、コンピュータ制御下で行われ得る。
また、熱溶融モジュール624は、構築プラットフォーム606上の構築材料上へ印刷液体を吐出するためにプリントバー625も含むことができる。幾つかの例において、プリントバー625は、印刷液体を吐出するためのノズルを有することができる。更に、プリントバー625は、印刷される3D物体608の各層を形成する際に、構築材料上の特定の箇所、ライン又は領域を溶融するために構築材料のこれら部分に印刷液体を吐出することができる。構築プラットフォーム606の上でのプリントバー625の移動および位置決め、及び印刷液体の吐出は、コンピュータ制御下で3Dモデルに従って行われ得る。
3Dプリンタ600は、プリントバー625に印刷液体を供給するためにプリンタ600の内部に又は当該プリンタ600と一体化された印刷液体伝達システム636を含むことができる。印刷液体伝達システム636は、プリンタ600に挿入された着脱可能な印刷液体カートリッジから印刷液体を受け取ることができる。例えば、プリンタ600は、印刷液体カートリッジを保持するための液体カートリッジ受容部(例えば、スロット又はキャビティ)のアセンブリ638を含むことができる。実際には、アセンブリ638は、複数の液体カートリッジを受容するための複数の受容部を有することができる。伝達システム636は、印刷液体カートリッジを保持するための液体カートリッジ受容部を有するアセンブリ638へ挿入された印刷液体カートリッジから印刷液体を受け取ることができる。伝達システム638は、印刷液体カートリッジから印刷液体を受け取るために及び印刷液体を熱溶融モジュール624又はプリントバー625に供給するために、ポンプ、導管、容器またはリザーバ、及び他の構成要素を含むことができる。
図6に示された例において、3Dプリンタ600は、ドア又はアクセスパネル602及び上面622を有する。実際には、プリンタ600は一般に、プリンタ600の構成要素を収容するための部分的または全体の筐体を有することができる。幾つかのプリンタ600の構成要素は、容易に着脱可能または関連して動作するように着脱可能であることができる一方で、他のプリンタ600の構成要素は、より静的であることができ、又は定期的に取り除かれないことが意図され得る。最後に、例えば、参照符号618及び620により示された導管は、第1の輸送システム621を介した材料または粉末の全般的な流れを表現したものである。材料の係る流れ及び第1の輸送システム621と関連付けられるプリンタ600の導管(例えば、パイプ、チューブなど)、管継手、及びバルブは、幾つかの例において、プリンタ600の内側に収容され得る。
余分な構築材料(例えば、凝固していない材料)は、構築筐体604から回収され得る。例えば、第2の輸送システム629が、余分な構築材料628を構築筐体604の底部(又は他の部分)から再利用容器626へ回収または輸送することができる。幾つかの例において、第2の輸送システム629は、余分な構築材料628を回収するために構築筐体604に真空を適用する。特定の例において、余分な材料628は、当該余分な材料が再利用容器626に入る前に、より大きな粒子、及び空気などを取り除くために、第2の輸送システム629の一部として、又は再利用容器626と関連付けられるものとして、フィルタリング、分離、又は他の処理を受けることができる。
第1の輸送システム621は、回収材料を、再利用容器626の底部における放出部から、リサイクル材料または再利用材料618として、リサイクルカートリッジ受容部612におけるリサイクル材料カートリッジへ又はリサイクル材料容器616へ移送することができる。幾つかの例において、再利用容器626は、第2のリサイクル容器として表示され得る。更に、又は再利用容器626が存在しない場合、構築筐体604から回収された余分な材料628は、第1の輸送システム621へ、例えば再利用材料618を輸送する第1の輸送システム621の導管(単数または複数)へ直接的に進むことができる。
構築ユニット処理モジュールは、構築筐体604及び構築プラットフォーム606を含む構築ユニットを包含する又は含むことができる。構築プラットフォーム606は、凝固していない粉末が構築プラットフォーム606を通って流れることを可能にするための開口(穴)を有することができる。更に、構築ユニット処理モジュールは、構築プラットフォーム606から余分な構築材料(例えば、凝固していない粉末)を取り除くために、ふるい、偏心質量または中心を外れた質量を有するモータのような振動源、エアーフロー装置、及び他の構成要素を含むことができる。構築プラットフォーム606上に配置された3D物体608は、余分な材料または粉末が構築筐体604から取り除かれた後に、加速的に冷えることができる。言い換えれば、3D物体608は、周囲の余分な構築材料が除去された状態で、より速く冷えることができる。このように、構築ユニット処理モジュールは、例えば、余分な構築材料を取り除くことにより、冷却プロセスを管理することができる。構築ユニット処理モジュールは、構築筐体604から余分な材料628の放出を行うことができる。
印刷ジョブの終わりに、及び余分な又は凝固していない材料または粉末の大部分または全てが構築筐体604から取り除かれた後に、構築筐体604は、3D物体608の外側に固い皮を付けられた部分的に凝固された粉末を有する3D物体608を含むことができる。特定の例において、この部分的に凝固された粉末は、構築ユニット処理モジュールの一部であることができるビードブラスター、ブラシ又は他のツールにより除去され得る。部分的に凝固された粉末は、構築筐体604から除去され得る。部分的に凝固された粉末は、構築筐体604において、又は3D物体が構築筐体604から取り除かれた後に、3D物体から除去され得る。
更に、幾つかの例において、プリンタ600は、3D印刷済み物体回収区域を有することができる。実際には、ひとたび凝固していない粉末の一部または大部分が3D物体608から(及び構築筐体604から)取り除かれれば、3D物体608は、これらの例において、3D印刷済み物体回収区域を介して回収され得る。動作中、構築プラットフォーム606は、ユーザが3D物体608を回収することができるように、構築筐体604の上部の方へ回収区域まで、手動で又は自動的に、例えば下部のピストンを介して持ち上げられ得る。一例において、この3D印刷済み物体回収区域は、3Dプリンタ600の上部開口または側部開口を通じてユーザ又は機械によりアクセスされ得る。開口は、3Dプリンタ600の外側ハウジング又はケーシングを貫通することができる。幾つかの例において、当該区域は、3Dプリンタ600の蓋または着脱可能な上部を持ち上げることによりアクセスされ得る。他の例において、3Dプリンタのドア(単数または複数)が、当該区域にアクセスするために開かれ得る。
回収区域は、何らかの残っている自由な構築材料または粉末を3D物体608から除去するための及び構築プラットフォーム606を清浄化するためのツールを含むことができる。また、3D印刷済み物体回収区域は、印刷済み3D物体を保管するためのコンテナ、当該区域を照明するための光源、及び印刷済み3D物体の回収中に、余分な構築材料が3Dプリンタ600を出ることを防止または低減するためにエアーフローを提供するための装置なども含むことができる。
最後に、図6は、カートリッジ受容部610又は612へ挿入され得る材料カートリッジ634を示す。示されたようなカートリッジ634は、単なる例であり、上面632を有することができ、新しい材料またはリサイクル材料のような材料を収容または保持するためのコンテナ又はハウジング630を含む。特定の例において、上面632は、ユーザが材料カートリッジ634を持ち上げて、受容部610又は612に材料カートリッジ634を固定するために受容部610又は612へ材料カートリッジ634を挿入することを容易にするためのユーザインターフェースを有することができる。
図7は、3Dプリンタを動作させる方法700である。ブロック702において、方法は、輸送システムを介して構築材料を粉末スプレッダ及び構築プラットフォームに移送することを含む。輸送システムは、特定の例において、空気輸送システムであることができる。移送される構築材料は、3Dプリンタに挿入されたリサイクル材料カートリッジから利用可能にされたリサイクル材料を含むことができる。更に、方法700は、構築プラットフォームと関連付けられた構築筐体から回収された余分な構築材料をリサイクル材料カートリッジへ受け入れることを含むことができる。
輸送システムを介して粉末スプレッダに移送された構築材料は、3Dプリンタの新しい材料カートリッジから利用可能にされた新しい材料を含むことができる。リサイクル材料および新しい材料の移送は、新しい材料とリサイクル材料の所定の比率(例えば、重量比または体積比)を有する構築材料を供給することを含むことができる。一例において、所定の比率は、0.2から0.8の範囲内の重量比または体積比である。この範囲を超える比率が利用されてもよい。実際には、場合によっては、粉末スプレッダに移送された構築材料は、全て新しい材料(例えば、1の比率)または全てリサイクル材料(例えば、0の比率)であることができる。
更に、特定の例において、リサイクル材料の移送は、リサイクル材料カートリッジから、3Dプリンタのリサイクル材料容器へリサイクル材料を受け入れることを含むことができる。同様に、新しい材料を移送することは、新しい材料カートリッジから、3Dプリンタの新しい材料容器へ新しい材料を受け入れることを含むことができる。輸送システムは、リサイクル材料容器および新しい材料容器から、それぞれリサイクル材料および新しい材料を受け取ることができる。
ブロック704において、方法は、粉末スプレッダを介して構築材料を構築プラットフォーム上に配置することを含み、当該構築材料は、新しい材料およびリサイクル材料を含む。ブロック706において、方法は、印刷液体カートリッジを3Dプリンタへ受け入れることを含む。幾つかの例において、3Dプリンタは、印刷液体カートリッジを受容する第1の印刷液体カートリッジ受容部、及び第2の印刷液体カートリッジを受容する第2の印刷液体カートリッジ受容部を含むことができる。
ブロック708において、方法は、重力または3Dプリンタのポンプを介して、印刷液体を印刷液体カートリッジからプリントバーへ供給することを含む。ポンプが利用される場合、ポンプは、容積型ポンプ(例えば、隔膜ポンプ、歯車ポンプなど)又は他のタイプのポンプであることができる。ブロック710において、方法は、プリントバーを介して、構築プラットフォーム上の構築材料上へ印刷液体を吐出することを含む。印刷液体の吐出は、コンピュータ制御下でプリントバーを介して、構築プラットフォーム上の構築材料の選択された部分上へ印刷液体を吐出することを含むことができる。印刷液体は、溶融剤、硬化剤、結合剤、ディテーリング剤、着色剤、着色溶融剤、インク、顔料、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。最後に、方法700は、構築プラットフォーム上の構築材料にエネルギーを印加すること、ひいては構築材料から3D物体を形成するために構築材料上へ吐出された印刷液体にエネルギーを印加することも含むことができる。
図8は、3D物体を生成するために印刷液体および構築材料を受け取る3Dプリンタ800である。構築材料は粉末であることができる。プリンタ800は一般に、ハウジングを有することができ、印刷液体および構築材料のハンドリングのための構成要素をハウジングの内部に有する。プリンタ800は蓋804及びドア又はアクセスパネル806を有する。蓋804の上面は、参照符号802により示される。
プリンタ800は、3D印刷用の印刷液体を受け取る及び供給するための印刷液体供給システム808を含む。当該供給システム808は、着脱可能な印刷液体カートリッジ812を受容および固定するためのカートリッジ受容部アセンブリ810を含む。当該供給システム808は、カートリッジ受容部アセンブリ810へ挿入された印刷液体カートリッジから収集された印刷液体を保持するための複数の容器またはリザーバを有するリザーバアセンブリ814を含む。当該容器は、印刷液体の供給能力またはサージ能力を提供することができる。印刷液体は、当該容器またはリザーバから、3D印刷に、例えば構築筐体および構築プラットフォーム上の印刷アセンブリ又はプリントバーに供給され得る。
3Dプリンタ800は、着脱可能な材料カートリッジ818を保持するための材料カートリッジ受容部816を含むことができる。プリンタ800は、2個以上の材料カートリッジ受容部816を有することができる。材料カートリッジ受容部816は、材料を、3D印刷用(例えば、構築プラットフォーム用)の構築材料として、材料カートリッジ818から利用可能にすることができる。幾つかの例において、また、材料カートリッジ受容部816は、3D印刷から、例えば構築筐体から又は内部再利用材料容器から構築材料を材料カートリッジ818へ受け入れることもできる。
また、プリンタ800は、材料カートリッジ受容部816へ挿入された材料カートリッジ818から構築材料を受け取ることができる内部材料容器を有する隔室820も含むことができる。幾つかの例において、一方の内部容器は、新しい材料容器であることができ、他方の内部容器はリサイクル材料容器であることができる。特定の例において、また、プリンタ800は、再利用材料容器または第2のリサイクル材料容器として内部容器を有する隔室822も含むことができる。隔室820及び822における内部材料容器の他の構成が適用可能である。更に、特定の例において、内部材料容器は、隔室820及び822に対するユーザアクセスを介して関連して動作するように着脱可能であることができる。
最後に、図示された例において、プリンタ800は、プリンタ800のコンピューティングシステムと関連付けられたユーザ制御パネル824を含む。制御パネル824及びコンピューティングシステムは、プリンタ800の制御機能を行うことができる。更に、3D印刷の際の3D物体の製造は、コンピュータ制御下で行われ得る。モデル及び自動制御は、積層製造および積層造形を容易にすることができる。モデルは、例えばコンピュータ支援設計(CAD)モデル、類似のモデル、又は他の電子データ源であることができる。コンピュータシステムは、ハードウェアプロセッサ及びメモリを有する。ハードウェアプロセッサは、マイクロプロセッサ、中央処理装置(CPU)、ASIC又は他の回路、及びプリンタ制御カード(単数または複数)などであることができる。プロセッサは、1つ又は複数のプロセッサであることができ、1つ又は複数のコアを含むことができる。メモリは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及びキャッシュなどのような揮発性メモリを含むことができる。メモリは、ハードドライブ、及び読み出し専用メモリ(ROM)などのような不揮発性メモリを含むことができる。コンピュータシステムは、メモリに格納されて、プリンタ800の動作を管理するために及び本明細書で説明される様々な技術を容易にするためにプロセッサにより実行されるコード(例えば、命令、ロジックなど)を含むことができる。
図9は、3Dプリンタ内に一体化された印刷液体供給システム900である。供給システム900は、液体カートリッジ902を保持するための液体カートリッジ受容部を含むことができる。図示された例において、供給システム900は、貯蔵容器、及びリザーバなどであることができる容器904を含む。供給システム900は、液体カートリッジ902から容器904に印刷液体を移送することを容易にするための第1のポンプ906を含む。供給システム900は、容器904からの印刷液体を3Dプリンタの印刷アセンブリ908に供給することができる。供給システム900は、容器904から印刷アセンブリ908に印刷液体を移送することを容易にするための第2のポンプ910を含むことができる。
ポンプ906及び910は、容積型ポンプ、隔膜ポンプ、歯車ポンプ、遠心力ポンプ、及び軸流ポンプなどであることができる。特定の例において、ポンプ906及び910の一方または双方は、利用されなくてもよいが、代わりに印刷液体は、重力または他の原動力を介して供給される。更に、供給システム900は、重力、或いは1つ又は複数のポンプ906及び910を介して印刷液体の移送または伝達を容易にするために、チューブ、パイプ及びチャネルのような導管を含み、関連する導管継手、及びバルブなども含む。
図10は、図8の印刷液体供給システム808の一例である。供給システム808は、着脱可能に印刷液体カートリッジ812を保持するためのカートリッジ受容部アセンブリ810を有する。カートリッジ受容部アセンブリ810は、複数の印刷液体カートリッジ812を固定するための複数の受容部スロットを含む。図示された例において、アセンブリ810は、7個の印刷液体カートリッジ812をそれぞれ保持するための7個の受容部スロットを含む。第1の行1002は、4個の受容部スロット及び内部に挿入された関連する個々の印刷液体カートリッジ812を有する。第2の行1004は、3個の受容部スロット及び内部に挿入された関連する個々の印刷液体カートリッジ812を有する。カートリッジ受容部アセンブリ810は、印刷液体カートリッジを保持するために7個より少ない又は7個より多い受容部スロットを有することができる。
また、供給システム808は、印刷液体カートリッジ812から印刷液体を受け取るための容器1006又はコンテナを有するリザーバアセンブリ814も含む。リザーバとしての容器1006又はコンテナは、個々の印刷液体カートリッジ812に対応することができる。この例において、リザーバアセンブリ814の第1の行1008は、4個の容器1006を含む。第2の行1010は、3個の容器1006を含む。一例において、各容器1006は、蓋の付いたリザーバのタブ型容器であることができ、この場合、蓋がリザーバのタブ型容器に対してシールされている。供給システム808は、供給システム808及びそのアセンブリ810及び812を3Dプリンタ(例えば、図8の3Dプリンタ800を参照)へ挿入して固定するためのブラケット1012又は他の結合装置を含むことができる。
更に、供給システム808は、印刷液体の伝達のために、例えば供給システム808の後部1014に、ポンプ、他の機器、管継手、バルブ、ベント、及び導管などを含むことができる。一例において、ポンプは、容積型ポンプまたは隔膜ポンプである。供給システム808は、液体カートリッジ812から関連する容器1006に印刷液体を移送することを容易にするために個別のポンプを含むことができる。更に、供給システム808は、容器1006から3Dプリンタの印刷アセンブリに印刷液体を供給するために追加の個別のポンプを含むことができる。
一例において、供給システム808は、印刷アセンブリのプリントバーにおいて導管マニホールドを含む。マニホールドは、プリントバーに印刷ノズルをプリントヘッド又はダイに印刷液体を分配することができる。異なるダイは、異なる個々の印刷液体を受け取ることができる。更に、特定の例において、容器1006と印刷アセンブリとの間に関連して動作するように配置されたポンプ及び導管が、容器1006とプリントバーとの間で液体を再循環することができる。
更に、印刷液体供給システム808は、印刷アセンブリ、プリントバー又はプリントヘッドに対する印刷液体の入口圧力を調整するための1つ又は複数の圧力制御装置を有することができる。更に、リザーバ容器1006は、リザーバ容器1006内の印刷液体のレベル又は高さを示すためにレベルセンサを有することができる。印刷液体供給システム808は、追加の器具類または制御装置を利用することができる。
印刷液体供給システム808は、レベルセンサと関連付けられた、及び印刷液体供給システム808の他の装置または機能と関連付けられたコントローラを有することができる。幾つかの例において、コントローラは、3Dプリンタのコンピュータシステムと連動することができる。コントローラは、プロセッサ、マイクロプロセッサ、中央処理装置(CPU)、プロセッサにより実行されるコードを格納するメモリ、集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、プリント基板(PCB)、プリント回路アセンブリ(PCA)、プリント板ユニット(PCBA)、プリンタコントローラカード、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、又は他のタイプの回路を含むことができる。ファームウェアが利用され得る。ファームウェアは、例えば読み出し専用メモリ(ROM)又はフラッシュメモリへプログラミングされたような、コントローラに埋め込まれたコードであることができる。ファームウェアは、コントローラハードウェア用の命令またはロジックであることができ、コントローラによる制御、監視、及びデータ操作などを容易にすることができる。一例において、コントローラは、PCA又はPCBAである。更に、印刷液体カートリッジ812は、最初の印刷液体充填量、現在の印刷液体充填量、プリンタファミリ、及び他のデータに関するデータを格納するデータ記憶デバイス又はセキュリティチップを有することができる。
図のように、液体カートリッジ受容部アセンブリ810は、各印刷液体カートリッジ812用の液体カートリッジ受容部を有する。同様に、幾つかの例において、リザーバアセンブリ814は、各印刷液体カートリッジ812から印刷液体を受け取るための個々の容器1006を有する。かくして、例において、供給システム808は、3Dプリンタにより利用される印刷液体のタイプ毎に印刷液体カートリッジ812を受容し、利用される印刷液体のタイプ毎に関連するリザーバ容器1006を有することができる。
各カートリッジ812用(各印刷液体のタイプ用)の個々の容器1006は、プリンタ800が、構築を完了するために、例えば3D物体を形成することに関する印刷ジョブを完了するために適切な印刷液体容量を有することを容易にすることができる。容器1006は、印刷液体用のリザーバとして機能することができ、それ故に個々の印刷液体カートリッジ812の印刷液体を使い果たした場合に3Dプリンタの動作を行うことができる。言い換えれば、幾つかの例においてリザーバ容器1006を用いて、3D印刷は、印刷液体カートリッジ812が枯渇した場合に継続することができる。例えば、これらの例において、3D印刷は、空のカートリッジ812を満杯のカートリッジ812と交換する際に、中断または一時停止されない。実際には、その時間中、リザーバ容器1006は印刷液体を供給することができる。
更に、印刷ジョブの開始前に、ユーザは、カートリッジ受容部アセンブリ810のカートリッジ受容部へ印刷液体カートリッジ812を挿入することができ、3Dプリンタは、カートリッジ812を関連するリザーバ容器1006に注ぐことができる。次いで、ユーザは、空のカートリッジ812を満杯のカートリッジ812と交換することができ、印刷ジョブ又は構築を開始することができる。
幾つかの異なる印刷液体供給システム808が適用可能である。例えば、供給システム808は、冗長な印刷液体カートリッジ812を有することができる。供給システム808は、より少ない印刷液体容器1006を有することができる、又は印刷液体容器1006がなくてもよい。
供給システム808は、直列に又は「デイジーチェーン接続された」容器1006を含むより多くの印刷液体容器1006を有することができる。例えば、2個の容器1006が、印刷液体カートリッジ812から印刷液体を供給するために直列になることができる。例えば、当該直列において及び第2の容器より低い位置に配置されることができる第1の容器は、印刷液体カートリッジ812から印刷液体を受け取る。当該直列において、例えば印刷アセンブリのプリントバーより上の第1の容器より高い位置に配置され得る第2の容器は、第1の容器から印刷液体を受け取る。この例において、第2の容器は、印刷液体をプリントバーに放出する。係る一連の2個以上の印刷液体リザーバ容器1006は、プリントバーに印刷液体を供給するためのポンピングの具現化形態を容易化することができる。
図11は、熱溶融システム1102、及び3D印刷の際に3D物体1106を形成するための構築プラットフォーム1104を有する3Dプリンタ1100である。例において、前述の図面の説明において示されたように、熱溶融システム1102の大部分または全ては、構築プラットフォーム1104の上に配置され得る。更に、図示された本例において、プリンタ1100は、着脱可能な印刷液体カートリッジを受容するために及び印刷液体カートリッジから熱溶融システム1102に印刷液体を供給するために印刷液体供給システム1108を有する。
この例において、プリンタ1100は、構築プラットフォーム1104と関連付けられた構築筐体1110を有する。特定の例において、構築プラットフォーム1104は、プリンタ1100が構築筐体1110内で構築プラットフォーム1104を上げ下げできるように、ピストン(図示せず)上に存在することができる。幾つかの例において、プリンタ1100は、構築プラットフォーム1104の上面が構築筐体1110上側部分に到達する又は構築筐体1110から外へ延びるように、ピストンを介して構築プラットフォーム1104を持ち上げることができる。
更に、プリンタ1100は、余分な構築材料または未溶融の粉末が構築プラットフォーム1104を通って流れる開口(穴)を有するように構築プラットフォーム1104を含む又は包含することができる構築ユニット処理モジュール1112を含む。処理モジュール1112は、3D物体1106を取り扱う及び未溶融粉末を処理するための構成要素11114を含むことができる。構成要素1114は、未溶融粉末を処理するために、フィルタ、ふるい、分離装置、振動源、偏心質量を有するモータ、及びエアーフローを提供するための装置などであることができる。
動作中、印刷ジョブの完了後、形成された3D物体1106及び周囲の構築材料は冷えることができる。3D物体1106は、未溶融粉末が構築筐体1110から取り除かれる際に加速的に冷えることができる。更に、形成された3D物体1106は、構築ユニット処理モジュール1112の構成要素1114の幾つかでもって処理され得る。例えば、余分な構築材料(例えば、未溶融粉末)が取り除かれた後、構築筐体1110内の印刷済み3D物体1106は、3D物体1106の外側に固い皮を付けた部分的に溶融した粉末を有するかもしれない。この部分的に溶融した粉末は、ビードブラスター、ブラシ又は他のツールのような構成要素1114を介して又は用いて取り除かれ得る。
プリンタ1110は、3D印刷済み物体回収区域1116を有することができる。構築プラットフォーム1104は、手動で又は自動的に当該回収区域1116の方へ持ち上げられ得る。言い換えれば、構築プラットフォーム1104は、構築プラットフォーム1104上の印刷済み物体1106をユーザ又は機械に提供するために構築筐体1110の方へ及び構築筐体1110の上部に持ち上げられ得る。一例において、ユーザは、プリンタ1100のハウジングの上面1118にある蓋を持ち上げることにより、当該回収区域1116にアクセスすることができる。別の例において、ハウジングの側部1120のドア又は開口部が、当該回収区域1116に対するアクセスを提供することができる。
当該回収区域1116は、3D物体1106、及び例えば構築筐体1110を含む下にある構築区域を清浄化するために構成要素1122を含むことができる。構成要素1122は、印刷済み物体1106から構築材料または粉末を除去するための及び構築区域を清浄化するためのツールを含むことができる。構成要素1122は、プリンタ1100により形成された又は形成されるべき印刷済み物体1106及び他の印刷済み3D物体を保管するためのコンテナを含むことができる。構成要素1122は、区域1116を照明するためのライト、印刷済み物体回収中にプリンタ1100のハウジングから出るかもしれない構築材料の量を低減するようにエアーフローを提供するための空気装置またはファンのような他の機器を含むことができる。
最後に、プリンタ1100は、3D印刷用の構築材料を供給する及び3D印刷から材料を受け取るための材料カートリッジを保持するための一体型カートリッジ受容部1124を有することができる。プリンタ1100は、2個以上のカートリッジ受容部1124を有することができる。プリンタ1100は、構築材料を受け取る、貯蔵する及び供給するための、ホッパ又はコンテナのような一体型材料容器を更に含むことができる。
図12は、図8に示されたような、内部に挿入された印刷液体カートリッジ812を有する3Dプリンタ800の印刷液体供給システム808のカートリッジ受容部アセンブリ810の一例である。図示された例において、カートリッジ受容部アセンブリ810は、7個の個別の印刷液体カートリッジを受容するための7個のスロットを有する。この例において、3Dプリンタ及びその印刷アセンブリは、挿入された印刷液体カートリッジ812に及びその上に示された文字列により示された印刷液体のタイプを利用する。しかしながら、3Dプリンタ及びカートリッジ受容部アセンブリ810は、他のタイプの印刷液体のために、及び7個より多い又は7個より少ないスロットを有するように構成され得る。更に、3Dプリンタは、例えば印刷液体カートリッジが空になる又はほぼ空になる際に、交換されるべきであることを示すために、1つ又は複数の受容された印刷液体カートリッジ用のインジケータ1200を含むことができる。図示された例において、インジケータ1200は、発光ダイオード(LED)である。他のタイプのインジケータ1200が適用可能である。
幾つかの例において、印刷液体は、構築材料の溶融を促進するための溶融剤を含むことができる。一例において、溶融剤は、構築材料の融解または溶融を促進するために近赤外線光を吸収する熱溶融剤である。溶融剤は、3Dプリンタの構築プラットフォーム上の構築材料の加熱および溶融を促進するための光のようなエネルギーを吸収するように調整され得る。溶融剤は、光または放射線を吸収する粒子を保持するためのビヒクル又はキャリヤを含むことができる。溶融剤は、構築材料の熱溶融を容易にすることに加えて又はその代わりに、構築材料との反応に依存することができる。
また、印刷液体は、構築プラットフォーム上の構築材料の溶融を抑制するディテーリング剤も含むことができる。ディテーリング剤の幾つかの例は、水を含む。印刷液体は、黒色、シアン、マゼンタ、及び黄色などのような色を含む着色剤を含むことができる。また、着色剤は、着色溶融剤であることもできる。着色剤のような印刷液体は、外観上の理由および他の理由で塗布され得る。印刷液体は、顔料インク、及び特殊製法によるインクなどを含むことができる。最後に、印刷液体は、結合剤または硬化剤などであることもできる。
要約すれば、例は、構築材料を3Dプリンタから材料カートリッジへ受け入れるために及び構築材料を材料カートリッジから利用可能にするために着脱可能な材料カートリッジを保持するための材料カートリッジ受容部を有する3Dプリンタを含む。構築材料は、プラスチック、ポリマー、金属、ガラス、セラミック又はそれらの任意の組み合わせを含む粉末を含むことができる。材料カートリッジは、構築材料を貯蔵するためのコンテナであることができる又は当該コンテナを有することができる。材料カートリッジ受容部は、キャビティ、レセプタクル、スロット、又はスリーブ、或いはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。一例において、材料カートリッジへ受け入れられる構築材料は、構築筐体から回収された余分な構築材料を含むことができる。3Dプリンタは、材料カートリッジから構築材料を受け取るための貯蔵容器を含むことができる。3Dプリンタは、貯蔵容器から構築材料アプリケータに構築材料を移送することを容易にするために、空気輸送システムのような輸送システムを有することができ、この場合、貯蔵容器および空気輸送システムは、3Dプリンタの内部にある。構築材料アプリケータは、構築材料を構築プラットフォームにわたって分散させることができる。実際には、3Dプリンタは、構築材料を受け取るために構築プラットフォームを有することができる。また、3Dプリンタは、構築プラットフォームと関連付けられた前述の構築筐体も有することができる。幾つかの例において、材料カートリッジ受容部は、リサイクルカートリッジ受容部であることができ、この場合、材料カートリッジは、リサイクル材料を構築材料として利用可能にするためのリサイクル材料カートリッジである。そうだとしたら、3Dプリンタは、新しい材料カートリッジからの新しい材料を構築材料として利用可能にするために新しい材料カートリッジを保持するための新しい材料カートリッジ受容部を更に含むことができる。特定の例において、3Dプリンタは、リサイクル材料および新しい材料を含む構築材料を構築プラットフォームに供給する。特定の例において、構築プラットフォームに対するこの構築材料の供給は、新しい材料とリサイクル材料の重量または体積に基づいた所定の比率を有することができる。一例において、所定の比率は、0.2〜0.8の範囲内である。この範囲を超える所定の比率が適用可能である。3Dプリンタは、新しいカートリッジ受容部における新しい材料カートリッジから新しい材料を受け取るための新しい材料容器、及びリサイクルカートリッジ受容部におけるリサイクル材料カートリッジからリサイクル材料を受け取るためのリサイクル材料容器を有することができる。
3Dプリンタは、構築材料から3D物体を形成するために3Dプリンタの構築プラットフォーム上の構築材料の選択された部分上に印刷液体を吐出するための印刷アセンブリを含む。印刷アセンブリは、印刷液体を吐出するためのノズルを有するプリントバーである又は当該プリントバーを含む。3Dプリンタは、印刷アセンブリのために印刷液体を液体カートリッジから利用可能にするために着脱可能な液体カートリッジを保持するための液体カートリッジ受容部を含む。プリンタは、印刷液体を印刷アセンブリに供給するためのポンプを含む伝達システムを含む。特定の例において、伝達システムは、液体カートリッジ受容部における液体カートリッジからの印刷液体を印刷アセンブリに供給する。ポンプは、容積型ポンプ又は他のタイプのポンプであることができる。伝達システムは、印刷液体用のリザーバ容器を含むことができる。印刷液体は、熱溶融剤、溶融剤、硬化剤、結合剤、ディテーリング剤、着色剤、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。3Dプリンタは、構築プラットフォーム上の構築材料にエネルギーを印加するためのエネルギー源を含むことができ、それ故に、構築材料の選択された部分上に吐出された印刷液体にエネルギーを印加して、3D物体を形成することができる。3Dプリンタは、3D物体を形成するために、構築プラットフォーム上の構築材料の選択された部分の逐次の層を溶融することができる。最後に、液体カートリッジ受容部は、第1の印刷液体を含む印刷液体を液体カートリッジから利用可能にするための第1の液体カートリッジ受容部であることができる。そうだとしたら、3Dプリンタは、第2の印刷液体を含む印刷液体を第2の液体カートリッジから利用可能にするために着脱可能な第2の液体カートリッジを保持するための第2の液体カートリッジ受容部を更に含むことができ、第2の印刷液体は第1の印刷液体と異なる。
別の例は、3Dプリンタの構築プラットフォームにわたって構築材料を分散させるための構築材料アプリケータを有する3Dプリンタを含む。3Dプリンタは、構築材料を3Dプリンタから着脱可能な材料カートリッジへ受け入れるために、及び構築材料アプリケータ及び構築プラットフォームのために、構築材料を着脱可能な材料カートリッジから利用可能にするために着脱可能な材料カートリッジを保持するための材料カートリッジ受容部を有する。プリンタは、2個以上の材料カートリッジ受容部を有することができる。更に、構築材料アプリケータ及び構築プラットフォームに供給される構築材料は、新しい材料およびリサイクル材料を含むことができる。更に、3Dプリンタは、構築プラットフォーム上の構築材料から3D物体を形成するために、構築プラットフォーム上の構築材料上へ印刷液体を吐出するための熱溶融システムを含む。幾つかの例において、印刷液体は、溶融剤、ディテーリング剤、着色剤、着色溶融剤、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。特定の例において、熱溶融システムは、印刷液体を吐出するためのプリントバーを含む。また、熱溶融システムは、構築材料にエネルギーを印加する、ひいては構築プラットフォーム上に3D物体を形成するために構築材料上へ吐出された印刷液体にエネルギーを印加するエネルギー源も含むことができる。例において、熱溶融システムは、3D物体を形成するために構築プラットフォーム上の構築材料の逐次の層の部分を選択的に溶融する。
3Dプリンタは、熱溶融システムのために印刷液体を印刷液体カートリッジから利用可能にする着脱可能な印刷液体カートリッジを保持するための印刷液体カートリッジ受容部を有する。一具現化形態において、3Dプリンタは、熱溶融システムのために、第2の印刷液体を含む印刷液体を第2の印刷液体カートリッジから利用可能にするために着脱可能な第2の印刷液体カートリッジを保持するための第2の印刷液体カートリッジ受容部を有することができ、この場合、この例示的な具現化形態における第1の印刷液体は、溶融を促進するための溶融剤を含み、第2の印刷液体は溶融を抑制するためのディテーリング剤を含む。更に、3Dプリンタは、印刷液体を熱溶融システムに移送するための、ポンプ及びリザーバ容器を含む印刷液体伝達システムを有する。一例において、リザーバ容器は、リザーバ容器内の印刷液体のレベルを示すためのセンサを有する。特定の例において、ポンプは、隔膜ポンプ又は歯車ポンプのような容積型ポンプ、又は他のタイプの容積型ポンプである。他の例において、ポンプは、遠心力ポンプ又は軸流ポンプなどであることができる。更に他の例において、印刷液体伝達システムは、ポンプを利用しないが、代わりに印刷液体を液体カートリッジから印刷アセンブリに移送するために重力または他の原動力に依存する。また、印刷液体供給システムは、リザーバ容器を利用しなくてもよいが、例えば印刷液体の同じタイプの冗長な印刷液体カートリッジを収容することができる。他の例において、リザーバ容器は、液体カートリッジ受容部における液体カートリッジからの印刷液体を印刷アセンブリに供給するために直列の2個のリザーバ容器であることができる。
本技術は、様々な変更形態および代替形態の影響を受けやすいが、上述された例は、一例として示された。理解されるべきは、本技術は、本明細書に開示された特定の例に制限されることが意図されていない。実際には、本技術は、本技術の範囲内に入る全ての代替案、変更態様、及び等価物を含む。