JP6954892B2 - 宇宙船装置の宇宙内製造および組み立てならびに技術 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年８月３日に出願され、その全体の参照によって本明細書に組み込まれる、米国仮出願第６２／２００，５６８号の利益を主張する。

本発明は、概して、製造、より具体的には、宇宙における宇宙船装置の付加製造に関する。

付加製造プロセスは、完成部品を形成するために材料を順次結合する。部品の作成は、コンピュータ制御され、所望の部品または他の部品作成命令の３次元表現に従って部品を生成する。「原料」としても知られる材料は、熱溶解層を介して共に、または材料の他の小部分と共に結合され得る。

多くの現在の付加製造技術は、制限されたサイズの部品を生成する。生成される部品のサイズは、付加製造装置の造形容量によって制約される。造形容量は、付加製造装置が部品を作成し得るエリアである。造形容量は、しばしば、付加製造装置が所望の部品を形成することにおいて原料を積層させるかまたはそうでなければ結合し得るエリアによってＸＹ平面において画定される。例えば、熱溶解積層造形装置において、ＸＹ平面は、所望の部品の層を作成する押出装置のＸＹ平面における側方運動によって画定される。初期層が造形架台またはトレイ上に積層され、後続層が取り付けられる。造形容量は、造形台と押出装置または他の結合装置との間で到達可能な最大相対距離によってＺ−方向において限定される。いくつかの付加製造装置において、造形台は、ｚ−軸ステップモータに接続され、部品が作成されるように動く。他の装置において、押出装置は、ｘ−軸およびｙ−軸に加えてｚ−軸において動く。

造形容量のサイズは、現在の付加製造装置の固有の制限である。これは、与えられた容量なので、連続部は、与えられた機械の造形容量よりも大きくなることは決してできない。これは、物体を作成する機械よりも大きな物体を生成することができない、著しい制限の問題を引き起こす。今日の付加製造機械は、より大きな部品を収容するために印刷容量が向上しているが、依然として単純に、これらの機械における必然的なサイズ制限がある。例えば、その造形容量内で超高層ビル全体を造形するために十分に大きな付加製造機械は、機械が大き過ぎて、おそらく存在しないであろう。

全ての付加製造機械におけるサイズ制約が障害である。これは、最終部品または構造体を作成するために任意の後加工なく造形され得る可能な物体を著しく制限する。

Ｄｏｕｇｌａｓ，Ａ．らの米国特許出願第１４／０２０，６５８号に説明されるもの等のプロセスが作成されており、これらは、制限された造形容量を有する付加製造装置を介して生成され得る子部品に所望の部品設計を分割することによって大きな部品を生成する。接続特徴部が各子部品設計に追加され、子部品が生成後に共に接続されることを可能にする。

宇宙船は、発射容量および重量の両方によって非常に制限される。宇宙船が地球から展開されるとき、システムが宇宙において一度、非作動になることを引き起こし得る非常に大きな力を受ける。

上述のように、宇宙船装置を宇宙において生成する付加製造装置が必要とされている。

この概要は、概念の節を導入するために提供される。これらの概念は、詳細な説明の節において以下にさらに説明される。この概要は、本開示の主題の独自の重要な特徴または本質的な特徴を意図せず、この概要は、開示された主題の範囲を特定することの補助として意図されるものではない。

実施形態は、宇宙における衛星等の宇宙船を組み立てるためのシステムおよび方法に関する。システムは、造形エリア、および物体を生成するために使用される材料の部分を受容する材料結合要素を有する造形装置と、造形エリア内において、支持を提供するために、および物体のためのヒートシンクのうちの少なくとも１つを提供するために、物体に接触する少なくとも１つのグリッパと、を備える。システムはまた、物体のためのコールドシンク、および物体からの電気消散経路を備える。システムは、物体をさらに生成するために、ある位置に造形装置を位置決めするために造形装置を物体に対して動かす運動機構をさらに備える。

拡張構造付加製造（ＥＳＡＭＭ）装置によって、宇宙環境、微重力環境、および航海環境のうちの少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの図式に従い付加製造材料を使用して宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つを造形することを含む方法。方法は、ＥＳＡＭＭ装置の一部であり、宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つと接触する少なくとも１つのグリッパを使用して宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つからの放熱、放冷および放電のうちの少なくとも１つを行うことをさらに含む。方法はまた、製造中に宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つを検査することを含む。方法は、ＥＳＡＭＭ装置によって、宇宙船のシステムを形成するために、宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つを電子アセンブリおよび構成要素付属品のうちの少なくとも１つと組み立ておよび統合することをさらに含む。

一方法は、拡張構造付加製造（ＥＳＡＭＭ）装置によって、宇宙環境、微重力環境、および航海環境のうちの少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの図式に従い付加製造材料を使用して宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つを造形することを含む。方法は、ＥＳＡＭＭ装置の一部であり、宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つと接触する少なくとも１つのグリッパを使用して宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つからの放熱、放冷および放電のうちの少なくとも１つを行うことをさらに含む。方法はまた、ＥＳＡＭＭ装置によって、製造中に宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つを検査することと、ＥＳＡＭＭ装置によって、宇宙船のシステムを形成するために、宇宙船部品および構造体のうちの少なくとも１つを電子アセンブリおよび構成要素付属品のうちの少なくとも１つと組み立ておよび統合することと、をさらに含む。

別の方法は、第１の方向において物体を生成するために材料結合構成要素から材料の第１の層を適用することと、第２の方向において物体を生成するために材料結合構成要素から材料の第２の層を適用することと、を含む。

別の方法は、物体が造形される少なくとも１つの方向において無制限の造形エリアを含む造形装置の一部である材料結合構成要素から押し出された材料を用いて物体を作成することと、物体が造形されるときに物体のそれぞれの位置において、造形されている物体に少なくとも１つの減衰機構を取り付けることと、を含む。

別のシステムは、物体を生成するために使用される材料の部分を受容するために造形エリアおよび材料結合構成要素を有する造形装置を備える。システムはまた、物体生成の少なくとも一部分の間に物体と物理的に接触する少なくとも１つの接触装置であって、物体のためのヒートシンク、物体のためのコールドシンク、および物体からの電気消散経路のうちの少なくとも１つを提供する、接触装置を備える。システムは、物体をさらに生成するために、ある位置に造形装置を位置決めするために造形装置を物体に対して動かす運動機構をさらに備える。

本開示の特徴および利点は、同様の参照番号が同一または機能的に類似の要素を示す図面と併せて用いられるときに、以下に明らかにする詳細な説明からより明白になるであろう。

図１は、本開示の態様による、拡張部品を生成する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図２は、本開示の態様による、拡張部品を生成する拡張構造付加製造装置の分解斜視図である。 図３は、本開示の態様による、拡張部品を生成し材料結合システムを示す拡張構造付加製造装置の底面斜視図である。 図４Ａは、本開示の態様による、ギヤ付きホイールを備え、ギヤ付きガイド地形を有する部品を生成する拡張構造付加製造装置の図である。 図４Ｂは、本開示の態様による、ギヤ付きホイールを備え、ギヤ付きガイド地形を有する部品を生成する拡張構造付加製造装置の図である。 図５は、本開示の態様による、ギヤ付きホイールを備え、ギヤ付きガイド地形を有する拡張部品を生成する拡張構造付加製造装置の分解斜視図である。 図６は、本開示の態様による、ギヤ付きホイールを備え、ギヤ付きガイド地形を有する拡張部品を生成する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図７は、本開示の態様による、ローラーを備え、ガイド地形を有する部品を生成する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図８は、本開示の態様による、ローラーを備える拡張構造付加製造装置の分解図である。 図９は、本開示の態様による、トレッドを備える拡張構造付加製造装置の側面図である。 図１０は、本開示の態様による、トレッドを備える拡張構造付加製造装置の底面斜視図である。 図１１Ａは、本開示の態様による、ウォームギヤを備え、ガイド地形を有する部品を生成する拡張構造付加製造装置の図である。 図１１Ｂは、本開示の態様による、ウォームギヤを備え、ガイド地形を有する部品を生成する拡張構造付加製造装置の図である。 図１２は、本開示の態様による、スラスタを備える拡張構造付加製造装置の側面図である。 図１３は、本開示の態様による、スラスタおよび挟持アームを備える拡張構造付加製造装置の側面図である。 図１４は、本開示の態様による、スラスタおよび挟持アームを備え、代表的な材料源を図示する拡張構造付加製造装置の側面図である。 図１５は、本開示の態様による、微制御要素および粗制御要素を含むアームを有する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図１６は、本開示の態様による、複数材料結合構成要素を有する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図１７は、本開示の態様による、追加のアームを有し、各アームが追加の結合構成要素を含む、拡張構造付加製造装置の側面図である。 図１８は、本開示の態様による、走査装置を含む屈伸アームを有する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図１９は、本開示の態様による、造形トレイを含む拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図２０は、本開示の態様による、拡張垂直配向ローラー有する拡張構造付加製造装置の側面図である。 図２１は、本開示の態様による、円形パラボラアンテナを作成する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図２２は、本開示の態様による、大きなシリンダを作成する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図２３は、本開示の態様による、マルチトラス構造体を作成する拡張構造付加製造装置の斜視図である。 図２４は、本開示の態様による、拡張構造付加製造装置を使用して部品、つまり拡張構造体を作成するための代表的なプロセスを例示するフローチャートである。 図２５Ａは、本開示の態様による、宇宙において宇宙船を製造するための拡張構造付加製造装置の図である。 図２５Ｂは、本開示の態様による、宇宙において宇宙船を製造するための拡張構造付加製造装置の図である。 図２６は、本開示の態様による、拡張部品を生成する拡張構造付加製造装置の部分図である。 図２７Ａは、本開示の態様による、印刷済み構造体、掴まれた構造体、ロックされる位置、およびロックされた位置の拡大図の例示図である。 図２７Ｂは、本開示の態様による、印刷済み構造体、掴まれた構造体、ロックされる位置、およびロックされた位置の拡大図の例示図である。 図２７Ｃは、本開示の態様による、印刷済み構造体、掴まれた構造体、ロックされる位置、およびロックされた位置の拡大図の例示図である。 図２７Ｄは、本開示の態様による、印刷済み構造体、掴まれた構造体、ロックされる位置、およびロックされた位置の拡大図の例示図である。 図２８Ａは、本開示の態様による、互いに適合されている、嵌合された印刷済み構造体の斜視図である。 図２８Ｂは、本開示の態様による、互いに適合されている、嵌合された印刷済み構造体の斜視図である。 図２８Ｃは、本開示の態様による、互いに適合されている、嵌合された印刷済み構造体の斜視図である。 図２８Ｄは、本開示の態様による、互いに適合されている、嵌合された印刷済み構造体の斜視図である。 図２８Ｅは、本開示の態様による、互いに適合されている、嵌合された印刷済み構造体の斜視図である。 図２９Ａは、本開示の態様による、宇宙船一式のブロック図である。 図２９Ｂは、本開示の態様による、宇宙において宇宙船または衛星を製造するためのプロセスのフローチャートである。 図３０Ａは、本開示の態様による、組み立てられている宇宙船の図である。 図３０Ｂは、本開示の態様による、組み立てられている宇宙船の図である。 図３１は、本開示の態様による、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる拡張構造付加製造装置の図である。 図３２は、本開示の態様による、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置の別の図である。 図３３は、本開示の態様による、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置のさらに別の図である。 図３４Ａは、本開示の態様による、宇宙において製造された部品である。 図３４Ｂは、本開示の態様による、宇宙において製造された部品である。 図３４Ｃは、本開示の態様による、宇宙において製造された部品である。 図３４Ｄは、本開示の態様による、宇宙において製造された部品である。 図３５は、本開示の態様による、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置のさらに別の図である。 図３６は、本開示の態様による、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置のさらに別の図である。 図３７は、本開示の態様による、宇宙において宇宙船を組み立てる拡張構造付加製造装置である。 図３８Ａは、本開示の態様による、拡張構造付加製造装置の内部図である。 図３８Ｂは、本開示の態様による、拡張構造付加製造装置の内部図である。 図３８Ｃは、本開示の態様による、拡張構造付加製造装置の内部図である。 図３９は、本開示の態様による、コンピューティングシステムのブロック図である。 図４０Ａは、変化する重心を有し得る装置および部品の図である。 図４０Ｂは、変化する重心を有し得る装置および部品の図である。 図４１Ａは、宇宙において生成され得る構造体の図である。 図４１Ｂは、宇宙において生成され得る構造体の図である。 図４２は、宇宙において生成され得る構造体の実施形態である。 図４３は、宇宙において生成され得る構造体の実施形態である。

実施形態が、添付図を参照して本明細書で説明され、同様の参照番号は、図全体を通して類似または同一の要素を示すように使用される。図は、正確な縮尺で描かれておらず、単に本明細書で開示される態様を例示するために提供される。数個の開示された態様が、例示のための非限定的応用例を参照して以下に説明される。多くの特定の詳細、関係、および方法が本明細書で開示された実施形態の完全な理解を提供するために明らかにされることが理解されるべきである。しかしながら、関連分野の通常の知識を有する者は、開示された実施形態が、特定の詳細のうちの１つ以上がなくても実施され得るか、または他の方法で実施され得ることを即座に認識するであろう。他の事例において、周知の構造または動作は、本明細書で開示される態様を不明瞭にすることを回避するために詳細に示されない。実施形態は、動作または事象の例示された順番によって限定されるものではなく、いくつかの動作が異なる順番および／または他の動作または事象と同時に起こり得る。さらに、全ての例示された動作または事象が実施形態による方法論を実施するために必要とされるものではない。

広範囲にわたって形式を明らかにする数値範囲およびパラメータが近似であるにもかかわらず、特定の非限定的例において明らかにされる数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それぞれの試験測定値において見つかる標準偏差から必然的に結果として生じる一定の誤差を本質的に含有する。さらに、本明細書で開示される全ての範囲は、そこの包含される任意および全ての部分範囲を内包することが理解されることになる。例えば、「１０以下」の範囲は、最小値０と最大値１０の間（およびこれらを含む）の任意および全ての部分範囲、つまり、０以上の最小値および１０以下の最大値、例えば、１〜４を有する任意および全ての部分範囲を含み得る。

本開示は、大きな連続的構造体の付加製造を可能にする装置、システム、および方法を対象とする。このような構造体は、生成されている構造体よりも大きな造形容量を提供することなく構築され得る。種々の態様において、本開示による装置は、限定されるものではないが、宇宙環境、微重力環境、地上環境、自由落下環境、航海環境、可変力環境、他の制御環境、無重力環境等のような環境において機能し得る。本開示による装置は、物体、構造体、拡張可能部品、交換部品、実験的物体、応急の修理、上記の任意の部分等の所望の部品を作成し得る。このような部品の生成に対する命令は、装置内に予めプログラミングされてもよく、ローカルコンピューティング装置（例えば、付加製造装置を収容する宇宙ステーションのコンピューティング装置）によって提供されてもよく、遠隔位置から送信されてもよく（例えば、遠隔サーバから受信されてもよく、別の天体または宇宙船のコンピューティング装置から受信されてもよい）、または本明細書を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかな別の場所で受信されるかもしくは生成されてもよい。

本明細書で開示される拡張構造付加製造装置および関連方法は、大きな構造体、部品、および物体を造形するための多くの応用を有する。それは、一般的な機械の造形容量よりも大きな任意の物体を造形するために使用され得る。このような応用は、限定されるものではないが、ビル建設用の梁、大きな超高層ビルの基盤、大きなアンテナおよび通信装置、その用途に専用に作成されるジェネレーティブデザイン構造体、宇宙における大きな構造体、９０°の曲部を有するパイプを含む、ビル建設用の導管およびパイプ、胴体またはその部分（例えば、航空機胴体）、車両シャシーおよびフレーム、船、潜水艦および型のような部分、圧力容器、ならびに他の大小物体を作成することを含む。

宇宙において構造体を作成するときに、数個の課題および機会が生じる。一般に、宇宙において構造体を作成することは、地球上でその構造体を造形し、それを最終アセンブリ用に宇宙に移送することが好ましい。宇宙において構造体を作成することによって、その構造体は、発射による重力の応力、振動および追加の加速力の対象とならず、このためはるかに少ない重量および過剰造形を要求する。部品は、はるかに少ない重量であり得、結果としてはるかに少ないペイロード容量を要する。

大規模部品は、「造形容量」の制約によって現代の付加製作機械の同等物を宇宙に移送することによって実現されることができない。本開示による装置は、大きな部品、宇宙において連続的構造体および他の物体を造形するために使用され得る。潜在的な宇宙基盤応用例としては、大きな構造体、巨大構築物、宇宙ステーション、宇宙基盤太陽電力基盤、衛星構成要素、ドッキングステーション、燃料倉庫、小惑星採鉱基盤、宇宙船（有人または無人）、惑星体開発基盤、ジェネレーティブデザイン構造体、その用途専用に作成されたもの、展開可能な強固な梁およびトラスよりも大きいもの、または上記の任意の部分を含む。

本開示による装置は、任意の与えられた造形容量よりも大きい連続的部品の生成を可能にする。拡張構造付加製造方法によると、作成された装置または部品のいずれかが、３次元部品を造形するように動く。作成中、造形されている部品は、造形エリアを越えて延びる。装置は、ウォームギヤ、ホイール、推進器、または他の知られた移動の方法と接続することによって動くことができる。

原材料および予め製作された構成要素から少なくとも部分的に製造される衛星および他の宇宙船は、全体システム設計および任務実行に対して実質的利点を提供し得る。本開示による装置は、方式に沿った構成要素の取り付けおよび埋め込みの間に、不定の長さの構造体を製造することができる。本方法論は、発射されたペイロードにおける最適梱包効率および大きな使用率を許容する。

本開示による装置は、宇宙船または宇宙船の部分を造形、組み立て、および／または検査するように構成される。装置は、付加製造、特に、拡張構造付加製造機械技術およびロボット操作、ならびに構造的および電気的機構を使用する。このような機器は、宇宙において既存の宇宙船を修復および改造するように構成され得る。構築された構造体および組み立てられた構成要素の検査は、装置に統合されたかまたは装置と通信する検査装置を介して起こる。

本開示による種々の装置は、圧力環境内（例えば、宇宙船内）、宇宙環境内、天体上で機能し得るが、一方で太陽放射、大きく両極端な熱および熱勾配、原子状酸素等に曝されている。

ここで図１〜３を参照すると、本開示の種々の態様による、部品１０２を生成している拡張構造付加製造装置１００の種々の図が示される。

用語「部品」は、本明細書で開示された拡張構造付加製造装置によって全体的または部分的に作成される物体を意味するように本明細書で使用され得る。このような物体は、それらが作成されるように材料結合構成要素から離れて延びる連続的構造体であり得る。梁または支持材等の構造体の例は、概して直線外形であり得る。圧力容器、通信アレイ、導管、または宇宙船の部分等の他の構造体は、より複雑または不規則な外形を有し得る。

拡張構造付加製造装置１００（「ＥＳＡＭＭ」装置とも呼ばれる）は、本体および／またはフレーム１０４、材料結合システム２０２、および部品作成中に拡張構造付加製造装置を部品に対して動かすように構成された運動機構１０６を有し得る。材料結合システム２０２は、図２に示される横断材等の材料結合構成要素位置決めシステム２０６に接続された可動材料結合構成要素２０４を含み得る。位置決めシステム２０６は、装置１００内で材料結合構成要素２０４を動かす。種々の態様において、材料結合システム２０２は、１つ以上の位置決めシステムを介してかまたは運動機構の部分を介して可動である複数材料結合構成要素２０４を含む。

いくつかの態様において、位置決めシステム２０６は、横断システムである。横断システム２０６は、フレーム１０４と物理的に接続し、これによって支持される。横断システムは、１つ以上の軸に配向された複数リニアアクチュエータを含み得る。各リニアアクチュエータは、ネジ駆動リニアレールを回転させる、ギヤボックスに接続されたステッパモータを含む。搬送台が運動のためにレールに接続され、搬送台および他のリニアアクチュエータおよび材料結合構成要素２０４等の取り付けられた構成要素の正確な位置決めを可能にする。

いくつかの態様において、位置決めシステム２０６が省略され、運動機構１０６が材料結合構成要素２０４を位置決めする。

フレーム１０４は、鋳造品または成形品等の単一片であってもよく、またはフレーム１０４は、複数片から形成されてもよい。フレーム１０４は、モジュール式および／または交換可能な構成要素（例えば、制御電子モジュール、原料モジュール等）を収納する複数部分を含み得る。いくつかの態様において、フレーム１０４は、モノコック構造である。

材料結合システム２０２は、フレーム１０４に固定されるかまたはフレーム１０４の一部である固定部品、および材料結合構成要素２０４等の材料を印刷するために使用される１つ以上の可動部品を有する付加製造装置の一部であり得、このため材料結合構成要素２０４は、フレーム１０４に対して動き得る。材料結合構成要素２０４は、ポリマーフィラメント等の受容された原料を溶解する押出装置であり得、所望の部品を作成するために、位置決めシステム２０６および運動機構１０６を介して、溶解されたフィラメントを配置する。材料結合構成要素２０４は、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）機構または直接金属レーザー焼結機構（可動部分は、装置１００の一部である走査システムの一部であり得る）を備え得る。いくつかの態様において、材料結合構成要素２０４は、電気アーク溶接装置、エネルギービーム溶接装置、酸素燃焼もしくはガス溶接装置、抵抗溶接装置、またはソリッドステート溶接装置等の溶接装置であり得る。他の態様において、材料結合構成要素２０４は、光造形装置、インクジェットヘッド、クラッディングヘッド、コンクリートまたは他の固化材料積層装置、または本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかな任意の他の装置であり得る。複数材料結合構成要素２０４が利用される場合、このような複数材料結合構成要素２０４は、異なる材料を結合もしくはそうでなければ積層し得るか、または異なる特性（例えば、異なる分解能）を有し得る。

従来のプリンタは、印刷ヘッドの運動の範囲によって画定される印刷容量を有する。装置１００は、プリンタによって画定される印刷容量の外側で連続的部品作成を可能にし、これによって従来の付加製造機械に見出されていない、部品１０２を作成するために利用可能な拡張エリアを提供する。

部品１０２の作成中に、機器１００は、部品１０２に対して動き、運動機構１０６を介して反対にも動く。運動機構１０６は、種々の推進機構のうちの任意の１つ以上であり得る。１つのこのような推進機構は、１つ以上の固定または可動アーム１１０等の可動係合機構である。アーム１１０は、曲がらないか、またはヒンジおよび／またはボールジョイント等の１つ以上のジョイント１０８によって屈伸され得る。アーム１１０は、把持爪１１２または部品１０２を接続および／または安定させ得る他の部分を含み得る。他の態様において、運動機構１０６は、ローラー、可動軌道、ウォーム、ホイール（ギヤ、ピニオン、およびボールローラーを有するホイール等の歯車を含む）、または操向可能なスラスタ（小型ジェットまたはロケットスラスタ等）を含み得る。このような運動機構１０６用の駆動は、機械的、電気的（モータおよび任意のギヤボックスならびに／またはケーブルおよびプーリ、ラックアンドピニオン）および／または油圧（油圧流体および可動部分に接続されたピストン等）であり得る。運動機構１０６は、例えば、機械的および／または化学的（ロケットのように）であり得る。

拡張構造付加製造装置１００は、部品１０２をその下に付加的に構築し得る。しかしながら、装置１００が、材料結合システム２０２によって画定される従来の「造形容量」の範囲に達するとき、装置１００は、構築されている部品１００を実際に「登攀」するか、および／またはＥＳＡＭＭの従来の「造形容量」の外側で構造体を動かす。このため、ＥＳＡＭＭは、部品１０２の追加の、連続的な、一連の部分を作成することができ、これによって所望される、装置よりも実質的に大きい部品１０２を生成する。

部品１０２の印刷部分が、より大きくおよび／またはより長くなるので、装置１００は、材料結合システム２０２が部品１０２に対して正確な距離に留まるように、必要な速度で部品１０２に沿って登攀するかまたはそうでなければ巧みに動き得る。いくつかの態様において、材料結合構成要素２０４は、運動機構１０６に連結されるかまたは運動機構１０６から連結解除される。連結解除は、装置１００が可変調節レベルを有することを可能にすることになり、運動機構１０６が別途許容するよりも良好な正確さを結合表面（例えば、印刷表面）に許容する。例えば、運動機構１０６がｚ−軸において大きなステップ（用途に応じて１ｍｍ、１ｃｍ、１ｍ等）を許容する場合、材料結合システム２０２は、与えられたｚ−軸においてより細かいステップ（用途に応じて１０、２０、１００ミクロン等）で材料結合構成要素２０４を動かす横断材２０６を含み得る。この形式において、装置１００は、運動機構を介して部品１０２を再位置決めすることなく、部品１０２の数個の層を作成し得る。

結果として、長さ、より多くの従来の制作技術、または重力によって課された制限に無関係に、非常に複雑な構造体がこの方式で作成され得る。

一態様において、運動機構１０６は、爪１１２等のロボットマニピュレータを有するアーム１１０を含み得る。アーム１１０は、各アーム１１０に沿ったサーボモータ等の電気機械的装置の補助を含む６自由度までを有し得る。他の態様において、アーム１１０は、より少ない自由度を有し得る。アーム１１０は、作成された部品１０２の保持部を掴み、部品１０２に対するロボット操作を行うように、作動把持機構（爪１１２）を位置決めするために使用される。マニピュレータおよびアーム１１０は、製造されるアイテムおよび製造される必要がある既に存在する構造体に沿った同一種類の登攀運動を実現するためのサイズ、数量、および位置の範囲であり得る。

他の態様において、アーム１１０は、把持脚を含む把持脚は、所望の様式で部品１０２に取り付くために、その上に適用された接着剤を有し、高摩擦接触表面を有し、変形可能であり、静電付着要素、バキューム、または他の吸着要素等を含み得る。

他の態様において、アーム１１０は、娯楽的な地球基盤登攀に類似の形式で部品１０２を登攀することを容易化する装置を含む。装置は、操縦中の保持のためのアンカーを使用して部品１０２に入り込むモジュールを含み、アンカー統合／使用の後の製造に代えて使用するために部品１０２に沿ってアンカーを作成する。ピックおよび他の表面ドリル装置が、操縦を許容するために表面に「食い込む」ためにも使用され得る。

種々の態様において、装置１００は、１つ以上の原料源を含むか、またはこれに接続される。原料は、任意の材料または部品の生成に適切な材料の組み合わせである。原料は、プラスチック、金属、有機材料、無機材料またはこのような材料の組み合わせであり得る。本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかになるように、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、半田付けワイヤ、高分子基複合材料、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ビスマス、アルミニウム、チタン、スズ、セラミック、ガラス、カーボンファイバー等のような材料が付加製造を介して所望の部品を生成するために使用され得る。いくつかの態様において、原料は、適切な状態、形状、サイズ、および／または材料結合構成要素による利用のために適切な他の物理特性である。原料は、小惑星レゴリス、他の天体のレゴリス、宇宙ゴミ、ゴミ、旧式部品等から生成され得る。いくつかの態様において、原料は、金属粉末を含有するポリマーフィラメントである。別の態様において、原料は、カーボンナノチューブ、ファイバー等を含有するポリマーである。さらに別の態様において、原料は、樹脂、フィルタ、結合剤、および／または粉末等を含有する樹脂である。原料は、液体または異なる物理状態（例えば、固体および液体）を有する材料の組み合わせであってもよい。

いくつかの態様において、装置１００は、フレーム１０４内またはフレーム１０４上に据え付けられた制御電子機器を含む。制御電子機器は、装置１００の部分を作動するか、および／または本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかな機構を介して作動用コマンドを他の発信源から受信し得る。

図１〜３に示された部品１０２は、直線梁であるが、装置１００は、非線形外形を有する部品１０２を製造するために利用され得る。例えば、装置１００は、任意の所望のサイズ（例えば、１０メートル、１００メートル、１キロメートル以上）の皿形状部品１０２を生成し得る。装置１００は、格子、圧力容器、宇宙船モジュール等のような複雑な構造体を生成し得る。

いくつかの態様において、印刷エリアは、部品１０２の事前に作成された層に対して角度を有し得る。これは、部品１０２の曲線部分を作成する一様式である。装置１００は、この形式および内向き螺旋に配向され、皿または他の円形構造を作成する。本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかになるように、装置は、部品１０２の所望の線形または非線形構造体を作成するために、他の様式で配向されるか、または他の方式で部品１０２の部分を作成し得る。

ここで図４Ａ、４Ｂおよび５を参照すると、本開示の種々の態様による、車軸４０６内に保持された屈伸可能なホイール４０８を有するギヤ付きホイールアーム４０４を備える拡張構造付加製造装置１００の種々の図が示される。ホイール４０８。他の態様において、装置１００は、装置を部品１０２に対して動かす移動機構１０６の追加の部分を含む。装置１００は、図４Ａ〜Ｂに示される多数の列等のガイド地形４０２を有する部品１０２を生成し得る。ガイド地形４０２は、装置１００によって作成される任意の構造体であり、部品１０２と装置１００との間の位置決めを維持することを補助するために、運動機構１０６と接続する。ガイド地形４０２は、部品１０２に統合されるか、または部品生成前に部品１０２の所望の設計に追加され得る。ガイド地形４０２は、図４Ａ〜５に示されるように連続的であってもよく、周期的に作成されてもよい。例えば、凹状環が、画定された間隔で部品１０２の表面構造内に統合されてもよく、部品１０２が生成されるように部品１０２を把持するために運動機構に対する配置を提供する。ガイド地形４０２は、１つ以上の多数の拍車状列（図４に示されるもの）、ウォーム歯（図１１に示されるもの）、螺旋歯等であってもよい。ガイド地形４０２は、一連のギザギザ（図７に示されるもの）または一連の突起であってもよい。ガイド地形４０２は、粗面または運動機構と部品１０２との間の摩擦力を増大させる他の特徴を含んでもよい。本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかになるように、ガイド地形４０２は、部品１０２のガイドおよび位置決めを容易化する任意の規則的または不規則的表面処理であり得る。種々の態様において、ガイド地形４０２は、作成されない。

ホイール４０８は、平面ギヤ表面地形４０２またはラック表面地形４２との接続を可能にするギヤ歯付き表面を含む。他の態様において、ホイール４０８は、拍車状ギヤまたは螺旋ギヤを作成するように構成された表面地形４０８との接続を可能にする、拍車状ギヤまたは螺旋ギヤ表面を有する。

ギヤホイールアーム４０４は、フレーム１０４の周囲に均等に離間されてもよく、そうでなくてもよい。いくつかの態様において、ギヤホイールアーム４０４は、各アーム４０４に沿ったサーボモータ等の電気機械的装置の補助を含む６自由度までを有し得る。各アーム４０４のベースにあるものは、モータおよび表面地形４０２内に拘束する拍車状ギヤホイール４０８である。垂直転換がアーム４０４によって最初に制御されるとき、調節機構は、材料結合構成要素２０４が理想範囲内に留まることを確実にする。制御電子機器は、装置の上面に置かれるが、任意の場所に動かされてもよく、および／または密閉構造体内に収納されてもよく、もしくは密閉されなくてもよい。

２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、またはそれよりも多いアームを有し得るマルチアームギヤ機構として構成された運動機構１０６は、３つの主な利益を提供し得る。まず、ギヤを使用すること、および歯または歯ではなく別の解決策を使用して協調する構造体を設計することによって、所望の登攀レートが確実化される（１対１、２対１、３対１等）。第２に、アームは、同一構造体内でさえ、種々の直径を許容するように容易に出入りすることができる。最後に、ギヤ登攀レートは、曲面構造体を作成するために調節され得、１−軸作成を越える運動を許容する。

ここで図６を簡単に参照すると、本開示の態様による、半球状歯を有するギヤ付きホイール４０８を備え、ガイド地形４０２を有する部品１０２を生成する拡張構造付加製造装置１００が示される。部品１０２は、ガイド地形４０２を収納する外側ガイド部分によって生成され得る。このような外側ガイド部分は、横部材６０２を介して所望の構造体６０４から取り外し可能であり得る。部品１０２の作成後、外側ガイドおよび横部材６０２が取り外され、利用のための所望の部分６０４が残る。

ここで図７〜８を参照すると、ローラーを備え、ガイド地形を有する部品を生成する拡張構造付加製造装置１００の種々の図。

いくつかの態様において、移動機構１０６は、より多いローラーアーム７０２のうちの２つを含み得る。各ローラーアーム７０２は、ローラー７０４を含む。他の態様において、ローラーアーム７０２は、回転ボールまたはギザギザを含有する軌道に沿ってかもしくは部品１０２の平滑表面に沿って転がり得る他の物体を含む。部品１０２は、部品１０２の長軸に沿って一連のギザギザを作成する表面地形４０２を含み得る。ローラーアーム７０２は、可変力を提供し、変化する横断面の部品１０２に装置１００が適応することを許容する、アクチュエータ７０６によって制御され得る。ローラーアーム７０２の力は、滑ることなく任意のサイズの外形に対して調節するために可変である。ローラー７０４は、製造された部品１０２に沿った同一種類の登攀運動を実現するためのサイズ、数量（１つ、２つ、３つ以上）、および位置の範囲であり得、回転機構は、任意の作動目的（例えば、接着、高摩擦、軟質）のための範囲であり得る。

ここで図９〜１０を参照すると、トレッドアーム９０２を備える拡張構造付加製造装置１００の種々の図が示される。

移動機構１０６は、トレッドアーム９０２を含み得る。各トレッドアーム９０２は、トレッド９０４が部品１０２の側部に接触することを許容する、屈伸する２つ以上のトレッド９０４を含み得る。トレッド９０４は、部品１０２との接触角度に応じて、内外に揺動し得る。ギヤ基盤装置１０２のように、トレッドアーム９０２を含む装置は、造形中、および部品１０２ごとに直径を変更する能力を有する。ギヤ付きシステムと異なり、構造体は、トレッド９０４に特に適合するように設計されている必要はない。トレッドが部品１０２の外側表面と接触して整合され得る限り、位置決めが維持され得る。

ここで図１１Ａ〜Ｂを参照すると、本開示の態様による、ウォームギヤ１１０２を備え、ガイド地形４０２を有する部品１０２を生成する拡張構造付加製造装置１００の図が示される。

一態様において、装置１００は、各々、モータ付きウォームギヤを含む、２つ、３つ、４つ以上の可動または固定ウォームギヤアーム１１０２を含み得る。このギヤは、部品作成中に部品１０２のガイド地形の歯に入り込むことになる。

ここで図１２を参照すると、本開示の態様による、スラスタ１２０２を備える拡張構造付加製造装置１００の側面図が示される。

いくつかの態様において、ＲＣＳスラスタもしくは類似装置等のスラスタ１２０２またはスラスタポッドは、運動機構１０６の他の部分に代えてかまたはこれに加えて装置１００内に統合される。このような構成は、装置１００が作成されている部品１０２に沿って、直接接触することなく、動くことを許容する。

ここで図１３を参照すると、本開示の態様による、スラスタ１２０２および把持アーム１１０を備える拡張構造付加製造装置１００の側面図が示される。

種々の態様において、運動機構１０６は、微動制御装置および粗動制御装置を含む。スラスタ１２０２は、粗動制御装置の一例であり、装置１００を大きな距離で動かすことが可能であり、小さな距離において精密かつ迅速に装置１００を位置決めすることはできない。スラスタ１２０２はまた、装置１００を１つのエリアから別のエリアに動かし得る。例えば、装置１００は、１００メートル長のトラスを生成し、スラスタ１２０２または類似推進装置を介してトラスの中間地点に変遷し、第１のトラスに接続され直交する第２のトラスを作成することを開始し、これによってより複雑な部品１０２を形成し得る。微動装置は、アーム１１０、ローラーアーム７０２、トレッドアーム９０２、ギヤアーム４０４等を含む。微動装置は、部品１０２上を掴むかまたはそうでなければこれに接触し、装置１００を部品１０２に対して安定させる。このような微動制御装置を介して、装置１００は、部品１０２が作成されるように、部品１０２を「上昇」させ得る。いくつかの微動制御装置は、装置１００を部品１０２に対して動かすかまたは横断させるように使用され得る。

ここで図１４を簡単に参照すると、本開示の態様による、スラスタ１２０２、把持アーム１１０およびそれぞれの材料または原料源１４０２を備える拡張構造付加製造装置１００の側面図が示される。材料源１４０２は、原料を収納するかおよび／または生成する。いくつかの態様において、材料源１４０２は、装置１００内に統合される。別の態様において、材料源１４０２は、脱着可能であるか、交換可能であるか、または補充可能である。さらに別の態様において、材料源１４０２は、別の装置であるか、車両であるか、または本体である。

ここで図１５を参照すると、本開示の態様による、微制御要素および粗制御要素を含むアーム１５０２を有する拡張構造付加製造装置１００の斜視図が示される。

一態様において、運動機構１０６は、１つ以上の組み合わせアーム１５０２を含む。各組み合わせアーム１５０２は、装置１００の小縮尺運動（１ｃｍ以下のステップサイズ）を許容する微動モータ１５０４または他の機構もしくはアセンブリを有する。各組み合わせアームはまた、大縮尺運動（例えば、１０ｃｍ以上のステップサイズ）を許容する粗動モータ（図１５においてフレーム１０４内に位置付けられる）または他の機構もしくはアセンブリを含む。微動モータ１５０４は、微動制御装置である。粗動モータは、粗動制御装置である。粗動モータ１５０６および／または他の粗動制御装置は、高トルク装置であり、物体を共に接合可能であるか、または単一もしくは複数の物体上に著しく大きな力を与えることが可能である。粗動モータ１５０６はまた、装置１００を表面から押し出し、推進力を提供するために使用され得る。

いくつかの態様において、装置１００は、アーム１５０２上に据え付けられた追加の付加製造装置またはその部分を含み得る。例えば、アーム据付押出装置１５０８は、アーム１５０２の端部分上に位置決めされ、これによって構造体または構造体の部分が押出装置１５０８によって作成されることを許容する。いくつかの態様において、付加製造装置全体は、アーム１５０２の端に据え付けられ得るか、またはより一般的に、運動機構１０６の一部分に据え付けられ得る。他の態様において、付加製造装置の積層または結合部分のみが、アーム１５０２の端に据え付けられる。このような場合において、積層または結合部分は、原料源および構造体の作成に必要な他の部分に作動自在に接続される。アーム１５０２は、押出装置１５０８、印刷ヘッド等を、装置１００内に収納されているかまたは接続されている原料源に接続する、チャネル、通路または他の構造体を含有し得る。本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかになるように、他の構築、修復、検査、および／または観測装置がアーム１５０２上に据え付けられ得る。

ここで図１６を参照すると、本開示の態様による、複数材料結合構成要素２０４を有する拡張構造付加製造装置１００の斜視図が示される。装置１００は、複数材料結合構成要素２０４を含み得る。このような結合構成要素２０４は、フレーム１０４に接続されるか、同一もしくは複数横断材２０６に接続されるか、マニピュレータアームに対する運動のために接続された運動機構１０６の部分に接続されるか、または本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかな他の接続装置を有し得る。材料結合構成要素２０４は、各々、異なる種類の材料を結合するか、および／または異なる機構（例えば、熱溶解積層造形、溶接等）を介して材料を結合する。装置は、スラスタ１２０２、アーム１５０２（図１６において示されない）等を含む複数運動装置を含み得る。結合構成要素２０４は、同一材料または異なる種類の材料を使用して構造体およびその部分を作成し得る。

ここで図１７を参照すると、本開示の態様による、追加のアーム１７０２を有し、各アームが追加の結合構成要素２０４を含む、拡張構造付加製造装置１００の斜視図が示される。装置１００は、異なる材料、構築分解能等のために構成された複数結合構成要素２０４を含み得る。例えば、装置１００は、熱可塑性プラスチックの押し出しを介して高分解能部品を生成する１つの結合構成要素２０４ａ、および押し出しを介して低分解能部品を生成する第２の結合構成要素２０４ｂを含み得る。いくつかの態様において、アーム１７０２は、位置決めシステム２０６の全部または一部分を備える。

ここで図１８を参照すると、本開示の態様による、付属品１８０４、つまり走査装置を含む屈伸アーム１８０２を有する拡張構造付加製造装置１００の斜視図が示される。

装置１００は、付属品１８０４を有する１つ以上のアーム１８０２を含み得る。例えば、付属品１８０４は、走査装置（図１８において示される）、カメラ、または他の検出装置であり得る。付属品１８０４はまた、例えば、図１５に示されるようなマニピュレータアーム、爪または他の装置であり得る。本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかになるように、付属品１８０４は、部品１０２を作成すること、部品１０２の品質を保証することを容易化し、部品１０２を他の物体等に接合することを補助する、任意の機構であり得る。

ここで図１９を参照すると、本開示の態様による、造形トレイ１９０４を含む拡張構造付加製造装置１００の斜視図が示される。付属品１８０４は、部品１０２およびその部分を作成するための表面を提供する、造形トレイ１９０４であり得る。

ここで図２０を参照すると、本開示の態様による、拡張垂直配向ローラー２００２を有する拡張構造付加製造装置１００の側面図が示される。ローラー２００２は、結合構成要素２０４によって作成される部品１０２を含む構造体にわたる装置１００の運動を容易化する。スラスタ１２０２は、装置１００を部品１０２の一部分から別の部分、または１つのエリアから別のエリアに変遷させるために利用され得る。

ここで図２１〜２３を参照すると、本開示の種々の態様による、非線形構造１０２を作成する拡張構造付加製造装置１００の斜視図が示される。

装置１００は、図２１に示される皿または図２２に示される大きなシリンダ等の曲線構造体１０２を作成し得る。運動機構１０６の種々の部分は、装置１００を再配向し、非線形構造体の作成を可能にするために利用され得る。例えば、スラスタ１２０２およびローラー２００２は、構造体が作成されるように、装置１００を再配向およびガイドするために使用され得る。結合構成要素２０４を位置決めする運動機構２０６はまた、複雑な構造体が作成され得るように結合構成要素２０４を配置し得る。

装置１００は、第１のトラス２３０２等の構造体１０２の第１の部分を作成し、その後、再配向され、第１のトラス２３０２に接続され第１のトラス２３０２から離れて延びる第２のトラス２３０４等の構造体１０２の追加の部分を作成し得る。

ここで図２４を参照すると、本開示の態様による、拡張構造付加製造装置１００を使用して部品１０２を作成するための代表的なプロセス２４００を例示するフローチャートが示される。

プロセス２４００は、制御が即座にステップ２４０４に進むステップ２４０２で開始する。

ステップ２４０４において、装置１００は、部品１０２のための印刷命令の全部または一部分を受信する。いくつかの態様において、制御電子機器は、装置１００による部品１０２の作成を容易化するために、ガイド地形４０２または他の構造体を部品命令に追加する。

種々の態様において、装置１００が印刷命令を含有し、ステップ２４０４が省略されてもよい。

ステップ２４０６において、部品１０２の第１の部分が装置１００によって受容される。第１の部分は、別の付加製造装置によって生成されてもよく、または別の生成源（例えば、他の方法によって生成される）から供給されてもよい。第１の部分は、部品１０２を作成するためのベースとして働く。他の部分は、部品作成プロセス中に部品１０２に受容され統合され得る。例えば、補強ロッドが周期的に追加され得る。

他の態様において、第１の部分は、装置１００によって事前に作成されている。例えば、第１のトラスが提供される。プロセス２４００は、提供された第１のトラスに接続される追加の構造体を作成するために利用される。

ステップ２４０８において、部品１０２の第１の部分は、部品１０２の作成を容易化するために、装置１００内に位置決めされる。

種々の態様において、装置１００は、別の生成源によって提供された第１の部分を利用することなく部品１０２を作成する。ステップ２４０６および２４０８は、省略され得る。

ステップ２４１０において、装置１００は、１つ以上の層等の部品１０２の一部分を作成する。材料結合システム２０２がｚ−軸運動を含む場合、複数層が生成され得る。

ステップ２４１２において、装置１００が部品１０２に対する現在の位置において、もはや部品１０２の層を生成できなくなった後、部品１０２が完成されたかどうかが判定される。部品１０２が完成された場合、ステップ２４１６が実行し、プロセス２４００を終了する。部品１０２が完成されていない場合、移動機構１０６は、装置１００による部品１０２の追加部分の作成を可能にするために装置１００および／または部品１０２を再位置決めする。

この様式において、装置１００は、装置１００が物体に対して動くように部品１０２の部分を作成し得るか、または装置１００が一部分を作成し、作成を終了し、部品１０２に対して自身を再位置決めし、部品１０２の部分を作成することを再開し得る。装置１００は、このため、本質的に無制限の長さの梁、パイプ等のような非常に長い物体を形成し得る。

図２５Ａは、宇宙において宇宙船を製造するための拡張構造付加製造装置（ＥＳＡＭＭ）１００’の実施形態の側面図であり、図２５Ｂは、ＥＳＡＭＭ装置１００’の底面図である。ＥＳＡＭＭ装置１００’は、付加製造技術を使用して宇宙船（つまり、図３８の宇宙船３８００）を製造している間、宇宙において飛行するように構成される本体またはフレーム２５０４を有する。装置１００’は、エンドエフェクタ２５１２を有する複数のロボットマニピュレータ２５１０を含み得る。各マニピュレータ２５１０のエンドエフェクタは、宇宙船製造および組み立てのための段階の各々において実施される動作に応じて異なり得るかまたは相互交換され得る。

本体またはフレーム２５０４は、航空電子機器、ロボットマニピュレータ制御、電力管理および制御、ならびに他のコンピューティング機能のための制御システムを有する主支持母線２５３０を含み得る。装置１００’は、１つ以上のコンピューティング装置（つまり、本明細書で詳細に説明される１つ以上の機能を実行するコンピューティング装置４１５０）を含み得る。

装置１００’は、太陽からの太陽エネルギーを使用して装置１００’に給電するための、本体またはフレーム２５０４と統合されるかまたはこれに接続される太陽光パネル２５０５を含み得る。本体またはフレーム２５０４は、製造された部品が出力ポート２５１９を通して押し出される表面２５０４Ｂを含む。出力ポート２５１９は、表面２５０４Ｂの中心にあり得る。出力ポート２５１９は、本体２５０４の中心軸と整列される軸を有し得る。出力ポート２５１９を囲み、少なくとも１つの検査システム２５３５があり得る。検査システム２５３５は、Ｘ線検出、赤外撮像検出、超音波撮像、可視スペクトル撮像もしくは検出、または製造された部品の位置、別の部品の取り付け、予め製作された構成要素の統合、ロボットマニピュレータ機能、実行されている造形プロセス等を検出するための他の検査技術を含み得る。検査システム２５３５は、宇宙船の部品を製造および組み立てるためのコンピュータビジョン向上プロセスを含み得る。いくつかの実施形態において、検査システム２５３５は、１つ以上の撮像システムに光学的に接続された複数のレンズを含み得る。

本体またはフレーム２５０４は、概して、八角形構成を有するように示される。他の形状および構成が使用されてもよい。本体２５０４は、宇宙において装置１００’を修復するための用品、造形されている宇宙船または宇宙船システム内への統合のための予め製作された構成要素等を格納するための格納区画を含み得る。装置１００’は、製造および組み立て動作に応じてエンドエフェクタを相互交換するための予備のエンドエフェクタを含み得る。装置１００’は、宇宙船を形成するために宇宙で組み立てられる構造体を作成するための３次元（３Ｄ）構成要素等の付加製造構成要素を使用して印刷するためのＥＳＡＭＭプリンタ２５５０（本体内において）を含み得る。プリンタ２５５０の出力は、出力ポート２５１９である。

図２６は、拡張部品２６０２を生成する拡張構造付加製造装置１００’’の実施形態の部分図である。装置１００’’は、装置１００’’の軌道および飛行ならびに／または装置１００’’の構成要素の機能を制御するためのコンピューティング装置（つまり、図４１のコンピューティング装置４１５０）を含み得る航空電子機器２６４０を含み得る。航空電子機器２６４０は、図２５に示されるように、ロボットマニピュレータの動作および運動を含み得る。装置１００’’は、押出装置２６０８および横断システム２６０６（つまり、位置決めシステム）を含み得る。装置１００’’は、宇宙の極限環境における付加製造プロセスの周囲の環境を制御するために、熱制御区域２６０３をさらに含み得る。非限定的例として、部品２６０２は、装置１００’の内部ハウジング２６１７内において形成され、装置１００’’の出力ポート２６１９を通って押し出され得る。部品２６０２は、格子、トラスまたは他の長尺物等の複雑な構造体を含み得る。

図２７Ａ〜２７Ｄは、本開示の態様による、印刷済み構造体２７０５、掴まれた構造体、ロックされる位置、およびロックされた位置の拡大図を例示する。図２７Ａにおいて、予め製作された部品２７０５が提供される。予め製作された部品は、装置１００’によって印刷され得るかまたは別の製造技術によって予め製作される。予め製作された集団２７０５は、別の部品または構造体２７０３配置されるかまたはこれに取り付けられる。他の構造体２７０３は、印刷済み構造体であり得る。部品２７０５は、箔材料によって隔離される。図２７Ｂにおいて、部品は、エンドエフェクタ２７１０によって掴まれる。部品は、エンドエフェクタ２７１０を介して連結される。部品２７０５は、部品の反対側２７０７が示される図２７Ｃにおける位置内に拘束される。締結具２７０９が図２７Ｄにおいて示される。締結具２７０９は、図２７Ｄに示される設置の前に装置１００’によって製造され得る。接続構造体は、ＥＳＡＭＭによって製造され得、太陽光アレイ等の予め製作された部品２７０５を据え付けるために構造体および配置を提供する。製造された接続構造体は、締結具２７０９を受容するように設計される接続特徴部を含む。接続特徴部は、締結具２７０９と可逆的に接続されるように設計され得る。

図２８Ａ〜２８Ｅは、共に適合されている、接続可能な印刷済み構造体の実施形態の斜視図である。図２８Ａにおいて、エンドエフェクタ２８１２は、爪またはグリッパである。エンドエフェクタ２８１２は、第１の部品２８０２Ａを把持することが示される。図２８Ｂにおいて、第１の部品２８０２Ａは、取り外され動かされる。図２８Ｃにおいて、第１の部品２８０２Ａは、エンドエフェクタ２８１２を有するロボットマニピュレータによって第２の部品２８０２Ｂに向かって動かされる。図２８Ｄにおいて、第１の部品２８０２Ａおよび第２の部品２８０２Ｂは、ロボットマニピュレータによってかみ合わされ連結される。図２８Ｅにおいて、第１の部品２８０２Ａは、第１の部品２８０２Ａが第２の部品２８０２Ｂに連結されるかまたは締結された後にロボットマニピュレータから解放される。

図２９Ａは、本開示の態様による、宇宙船一式２９００Ａのブロック図である。宇宙船一式２９００Ａは、付加製造技術を使用して宇宙において構成要素部品を製造するための少なくとも１つの電子アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹおよび少なくとも１つの宇宙船材料ＳＭ１、ＳＭ２、．．．ＳＭＸを含み得る。宇宙船一式２９００Ａは、少なくとも１つの構成要素付属品ＣＡ１、ＣＡ２、．．．ＣＡＺを含み得る。複数の電子アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹは、少なくとも１つのコンピューティング装置（つまり、図４１のコンピューティング装置４１５０）を含み得る。実用化において、宇宙船一式２９００Ａが、簡潔のために本明細書で含まれない、図２９Ａに明白に例示されていない多くの他の構成要素および特徴を含み得ることが認識されるべきである。

コンピューティング装置（つまり、図３９のコンピューティング装置４１５０）は、宇宙船を機能させる種々の動作を制御するために、プログラムまたはソフトウェアによって予めプログラムされ得る。一実施形態において、コンピューティング装置は、地球から離れる前かまたは地球から遠隔でプログラムされる。少なくとも１つの電子アセンブリ、アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹは、宇宙船の軌道を制御し飛行中に宇宙において宇宙船を安定化するために、少なくとも１つの電子アセンブリを含み得る。少なくとも１つの電子アセンブリ、アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹは、電力管理および制御モジュールを含み得る。

少なくとも１つの電子アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹは、監視撮像を実施するための電子アセンブリを含み得る。非限定的例として、少なくとも１つの電子アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹは、撮像センサアレイシステムを含み得る。

少なくとも１つの電子アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹは、通信を送信および／または受信するための少なくとも１つの通信システム（つまり、図３３の通信システム３３２０）を含み得る。一実施形態において、通信システムは、１つの衛星から別の衛星への通信を繰り返すためのシステムを含み得る。通信は、ビデオ通信、衛星／セル方式通信、全地球測位システム座標通信、データ通信等を含み得る。

少なくとも１つの電子アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹは、天候条件を検出および報告するための１つ以上の天候検出モジュールを含み得る。

宇宙船一式２９００Ａは、付加製造を使用して通信に使用するための少なくとも１つのアンテナ３３４０を宇宙において作成するための材料（つまり、宇宙船材料ＳＭ１、ＳＭ２、．．．ＳＭＸ）を含み得る。一度、形成されたアンテナ３３４０は、少なくとも１つの電子アセンブリ（つまり、通信システム３３２０）に電気的に連結される。非限定的例として、少なくとも１つのアンテナ３３４０は、図３３に示すパラボラアンテナを含み得る。ただし、パラボラアンテナは、種々の形式のパラボラリフレクタを有することができ、円形皿形状に限定されない。アンテナ３３４０は、金属アンテナを形成する金属、または宇宙に設置および動作するように構成されたアンテナ用の他の材料から構築され得る。アンテナは、金属シート形式パラボラアンテナまたは金属グリッドパラボラアンテナであってもよい。

少なくとも１つの構成要素付属品ＣＡ１、ＣＡ２、．．．ＣＡＺが、太陽光パネル（つまり、図３１の太陽光パネル３１１５）、電力貯蔵装置または貯蔵バッテリー、ならびに宇宙船（つまり、図３８の宇宙船３８００）の組み立ておよび／または動作に必要な他の構成要素を含み得る。一実施形態において、構造体（つまり、図３１の構造体３１２３）は、衛星アームを作成するための付加製造を使用して作られ得る。太陽光パネルは、衛星アームに連結され、宇宙において宇宙船を給電するための電力貯蔵装置に電気的に接続される。一式２９００Ａは、ＥＳＡＭＭ装置１００’を含み得る。いくつかの事例において、一式２９００Ａは、ＥＳＡＭＭ装置１００’を省略してもよい。ＥＳＡＭＭ装置１００’は、装置１００または本明細書で説明された他の変形例と置き換えられ得る。

図２９Ｂは、宇宙において宇宙船または衛星を製造するためのプロセス２９００Ｂの実施形態を示すフローチャートである。プロセス２９００Ｂのブロック２９０２において、宇宙船一式２９００Ａを有する梱包されたペイロードが発射される。ブロック２９０４において、ＥＳＡＭＭ装置１００’が展開される。ブロック２９０６において、ＥＳＡＭＭ装置１００’。ブロック２９０８において、ＥＳＡＭＭ装置１００’は、少なくとも１つの結果として生じるシステムを組み立て得、少なくとも１つの結果として生じるシステムは、構成要素付属品および電子アセンブリのうちの少なくとも１つと組み立てられる、製造された部品を含み得る。製造された部品が組み立てられるとき、製造された部品は、機械的に、電気的に、または機械的および電気的連結の組み合わせを使用して連結され得る。ブロック２９１０において、ＥＳＡＭＭ装置１００’は、結果として生じるシステムを検査する。ブロック２９１０は、宇宙船を完成させるために宇宙において製造および／または組み立てられる必要がある、各結果として生じるシステムのためにブロック２９０６、２９０８および２９１０が繰り返されるように、作られることになる次の構造体のためにブロック２９０６にループバックし得る。いくつかの事例において、付属品は、製造された部品または組み立てられたシステム内に統合される。いくつかの事例において、部品、付属品および電子アセンブリは、図式または計画に従って、共に連結されるかまたは統合される。ブロック２９１２において、構成要素、構造体および結果として生じるシステムが製造および組み立てられた後、宇宙船は、宇宙における動作のために配置される。

図３０Ａは、組み立てられている宇宙船３０００の実施形態の斜視図であり、図３０Ｂは、側面図である。ＥＳＡＭＭ装置１００’は、格子またはトラス構成を有する拡張構造体３００２’、および宇宙船３０００のハブから離れて延びる第２の拡張構造体３００２を造形し得る。格子またはトラス構成は、中心ハブを有する４つのアームを有する。各アームは、それに連結された宇宙船ハウジング３００５を有する。宇宙船ハウジング３００５は、ハウジング３００５が地球で予め製作されるように、一式の一部であり得る。代替的実施形態において、宇宙船ハウジング３００５は、付加製造を使用して宇宙において製造され得る。さらに別の実施形態において、宇宙船ハウジング３００５は、第三者によって発射された、再利用された宇宙船である。

図３１は、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる拡張構造付加製造装置１００’の実施形態の図である。宇宙船（つまり、宇宙船３８００）は、宇宙船を給電するための太陽光パネル３１１５を必要とし得る。太陽光パネル３１１５は、限定されるものではないが、宇宙船アームを有する等の宇宙船の構造体３１２３に取り付けられる必要があり得る。ここで、装置１００’は、構造体３１２３のトラス骨組を保持するためのロボットマニピュレータ３１１０Ａの端における第１のエンドエフェクタ３１１２Ａと共に示される。エンドエフェクタ３１１２Ｂは、異なるロボットマニピュレータ３１１０Ｂ上にある。装置１００’は、太陽光パネル３１１５を構造体３１２３上に保持および設置する。

装置１００’はまた、電力貯蔵装置または貯蔵バッテリー、ならびに宇宙船（つまり、図３８の宇宙船３８００）の組み立ておよび／または動作に必要な他の構成要素に太陽光パネル３１１５を接続し得る。

装置１００’はまた、装置１００’の本体またはフレームに連結された通信システム３１８０を含み得る。通信システム３１８０は、１つ以上の製造プロセスまたは動作を変更するために装置１００’が遠隔制御されることを許容し得る。通信システム３１８０は、宇宙における継続的使用のために装置１００’が再プログラムおよび／または再構成されることを許容し得る。装置１００’は、他の宇宙船用の他の図式を用いてプログラムされ得る。

非限定的例として、通信システム３１８０のアンテナは、宇宙において製造され得る。

図３２は、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置１００’の実施形態の別の図である。装置１００’は、概して円柱構造体構成を有する拡張構造部品３２０２を保持することを示される。構造部品３２０２の一端は、ロボットマニピュレータに連結されることを示される。構造部品３２０２の他端は、宇宙船用の電子アセンブリおよび／または構成要素付属品に取り付けられる。非限定的例として、太陽光パネル３２１５は、機械的に、電気的に、または機械的および電気的連結の組み合わせを使用して連結されるときに、結果として生じるシステムが宇宙船の電力を管理するように働く、電力管理および制御ユニット３２３０に連結され得る。

複数のロボットマニピュレータは、結果として生じるシステムが構成および形成され得るように、装置１００’が複数構造体および構成要素を同時に取り扱うことを許容する。

図３３は、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置１００’の実施形態のさらに別の図である。少なくとも１つの電子アセンブリＥＡ１、ＥＡ２、．．．ＥＡＹ（図２９）は、通信信号を送信および／または受信するための少なくとも１つの通信システム（つまり、通信システム３３２０）を含み得る。一実施形態において、通信システム３３２０は、ロボットマニピュレータ３３１０のうちの１つによって支持および運搬することを示される。装置１００’は、同様に通信システム３３８０を含み得る。装置１００’は、別のロボットマニピュレータ３３１０を使用してアンテナ３３４０を保持することを示される。アンテナ３３４０は、付加製造を使用して宇宙において製造され得る。一度、形成されたアンテナ３３４０は、少なくとも１つの電子アセンブリ（つまり、通信システム３３２０）に電気的に連結される。別のロボットマニピュレータ３３１０は、通信システム３３２０とアンテナ３３４０とを共に電気的に接続するために使用され得る。

図３４Ａは、宇宙において製造された部品３４０２の実施形態の斜視図であり、図３４Ｂは、宇宙において製造された部品３４０２の側面図である。装置１００’’の別の実施形態が示される。部品３４０２は、押出装置３４０８と関連付けられた材料結合構成要素位置決めシステム３４０６によって保持されていることを示される。材料結合構成要素位置決めシステム３４０６および押出装置３４０８は、フレーム３４０４Ａによって支持され得る。

押出装置３４０８は、別の生成装置２５５０のプリンタの一部である。材料は、交換されるか、補充されるか、および／または置換され得るカートリッジ形式であり得る。カートリッジは、直接配置、または共通停留機構を通して実施されるランデブーおよびドッキングを通してロボットで挿入され、共通コネクタを通して原料が供給される。非限定的例として、生成装置２５５０は、別の種類の材料または別の押出装置に対して特有の別の生成装置と相互交換され得る。別の非限定的例において、装置１００’’は、スタンドアロン宇宙車両として機能し得るが、いくつかの構築ニーズに対して、別の宇宙船が装置１００’’とドッキングされてもよく、材料が停留機構を通して直接、生成装置２５５０に供給され得るか、またはカートリッジが交換されるか、補充されるかまたは置換され得る。

図３４Ｃは、宇宙において製造された部品３４０２の斜視図とは別の実施形態であり、図３４Ｄは、側面図である。部品３４０２は、押出装置３４０８と関連付けられた材料結合構成要素位置決めシステム３４０６によって保持されていることを示される。材料結合構成要素位置決めシステム３４０６は、グリッパ３４１１を備える。図３４Ａおよび３４Ｂにおいて、２つのグリッパ３４１１のみが材料結合構成要素位置決めシステム３４０６の一部として示される。図３４Ｃおよび３４Ｄによると、第３のグリッパ３４１１が示される。第３のグリッパ３４１１は、追加の安定化を提供される。３つのグリッパが示されるが、追加のグリッパがまた使用され得る。したがって、グリッパは、構造体３４０２を把持または保持し得、一方で他のアームが「登攀」のために使用される。グリッパ３４１１はまた、一度、構造体造形が完了すると、追加の構造的支持として使用され得る。

グリッパ３４１１はまた、ヒートシンクまたはコールドシンクのいずれかとして機能するように加熱されるかまたは冷却され得る。このため、ラジエーターが少なくとも１つのグリッパに熱的に連結され得る。グリッパはまた、構造体またはグリッパにおいて生じ得る電荷を消散するために使用され得る。元の製造環境により、温度は、使用されている材料および造形を行われている環境によって決定される、部品３４０２を生成することにおける因子であり得る。非限定的例として、構築されている部品が金属で作られた場合、宇宙において、金属は、良好な熱伝導体であることになる。押出装置３４０８に最も近いグリッパ３４１１は、押出装置に最も近い金属が適切な温度であることを確実にするために加熱され得るが、これに対し、さらに離れたグリッパは、部品において勾配を生成する加熱を最小化するためにより低温であり得る。電気的な見方によると、部品がプラスチックである場合、静電気雲が生じる時間にわたって電位が生じる。少なくとも１つのグリッパ３４１１は、これらの電荷を消散するために電気経路を提供し得る。したがって、グリッパは、装置１００’または部品３４０２が取り付けられる宇宙船上のもの等の電気的構成要素の絶縁に使用され得る。ヒートシンクまたはコールドシンクのいずれかとして使用することによって、グリッパはまた、部品３４０２が、製造プロセスによって製造中または製造後のいずれかにおいて、せん断または割れることを防止するために使用され得る。

図３５は、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置１００’’の実施形態のさらに別の図である。機器１００’’’は、ロボットマニピュレータなしで示されたＥＳＡＭＭ装置に類似する。ただし、ロボットマニピュレータまたはグリッパ３４１１が装置１００’’’と共に提供される。グリッパ３４１１は、ｚ−軸横断機構、つまりｚ−横断システム３５０６の一部である。押出装置３５０８は、装置１００’’’内にある。また示されるものは、装置１００’’’上の航空電子機器２５６０、原材料３５２３、および横断減衰機構３５２７である。エネルギー貯蔵システム３５３１または装置および光発電機器３５３７がまた、示される。図３５において、部品３６０２Ａは、付加製造用の本明細書で説明されたプロセスによって製造されている可能性がある部品および装置１００’’’から遠い端において宇宙船本体３６５５Ａと共に示される。示されないが、宇宙船３５００は、アンテナ３５４０を有する通信システムを設置していてもよい。示されないが、宇宙船３５００は、太陽光パネルアーム３５２７に連結された太陽光パネル３５１５を含んでもよい。

さらに示されるように、グリッパ３５１１が、装置１００’’’の本体内で防護される。中にあることは、本明細書で開示されるようにヒートシンクおよび／またはコールドシンクのいずれかとして使用されるときにグリッパを補助し得る。

一度、宇宙船３５００が解放され動作されると、装置１００’’’は、宇宙船３５００から解放されるかまたは分離され得る。一実施形態において、装置１００’’’は、宇宙船３５００の他の部分上で構成要素と共に働く機能要素（例えば、給電ホーン、センサ、太陽光アレイ）を含み得、機能ユニットを作成する。

図３６は、宇宙において宇宙船用の部品を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置の実施形態のさらに別の図である。装置１００’は、完全に組み立てられ／製造された宇宙船本体３７２３と共に示される。しかしながら、太陽光パネル３７１５等の構成要素付属品は、設置されない。例示において、宇宙船本体３７２３は、宇宙内製造された拡張部品３７０２に取り付けられて示される。拡張部品３７０２は、太陽光パネルをアームによって設置するために少なくとも１つのロボットマニピュレータ３７１０（太陽光パネル３７１５を保持するマニピュレータ）が宇宙船本体３７２３上の接続点に届くことを許容する長さに押し出される。一実施形態において、装置１００’は、太陽光パネル、ならびに宇宙船のアームまたは本体への太陽光パネルの複雑な機械的および／または電気的接続を実施するための少なくとも１つのロボットマニピュレータ３７１０を保持するための少なくとも１つのロボットマニピュレータ３７１０を含み得る。

一実施形態において、４つのロボットマニピュレータ３７１０があり得、２つが太陽光パネルを保持するためのものであり、２つが設置活動を実施するためのものである。他の実施形態において、１つ、３つのロボットマニピュレータ３７１０があり得、２つが太陽光パネルを保持するためのものであり、１つが設置活動を実施するためのものである。いくつかの実施形態において、装置１００’に連結された部品３７０２は、機械的締結または電気的接続等の複雑な設置活動を実施すべく、部品に取り付けられる構造体（つまり、宇宙船本体３７２３）をロボットマニピュレータに近位に配向するために、装置１００’に対して回転または動かされ得る。

いくつかの実施形態において、２つのロボットマニピュレータのみがあり得、１つが保持に使用され、別の１つが機械的締結または電気的接続等の複雑な設置活動を実施するために使用される。

いくつかの実施形態において、１つ以上の製造タスクのために宇宙において追加のロボットマニピュレータを設置可能な少なくとも１つのみの主ロボットマニピュレータがあり得る。代替的に、ロボットマニピュレータの端にあるエンドエフェクタは、宇宙において異なる種類のエンドエフェクタと相互交換され得る。

図３７は、宇宙において宇宙船３８００を組み立てる／製造する拡張構造付加製造装置の実施形態である。図３７の例示は、図３６に示される、宇宙における宇宙船または衛星の製造のための一連のステップであり得る。宇宙船３８００は、衛星等に限定されることなく、宇宙船３８００の動作および飛行のための種々の電子アセンブリ（図示されない）を支持するための宇宙船本体３８２３を含む。衛星は、種々の形状および幾何学的構成を有し得る。一実施形態において、宇宙船本体３８２３は六角形形状等の多角形形状を有し得る。

衛星として構成された宇宙船３８００は、宇宙船の電力管理および制御のためのシステムを要求する。このため、宇宙船３８００は、太陽光パネル３８１５が取り付けられるアーム３８１３を含み得る。アーム３８１３は、宇宙船本体の軌道および飛行制御、および／または飛行中に太陽から太陽光エネルギーを得る等のために動くかまたは回転するように構成され得る。

組み立てられた宇宙船３８００は、宇宙船本体３８２３に連結されたアンテナ３８４０をさらに含む。しかしながら、アンテナ３８４０は、通信システム（つまり、通信システム３３２０）に電気的に連結されている。一度、宇宙船３８００が宇宙において完全に組み立てられると、宇宙船３８００は、装置１００’から解放され軌道内に配置され得る。装置１００’は、宇宙船３８００が解放されるまで、宇宙においてそれ自体と宇宙船３８００とを支持および軌道に乗せるように構成されている。拡張部品３８０２は、宇宙船３８００が放出されるときに装置１００’の動作および飛行が影響されないように、組み立てられた宇宙船３８００と装置１００’とを引き離すように働く。

拡張部品３７０２の長さに対する比較において、拡張部品３８０２の長さは、さらに伸ばされるかまたは拡張される。したがって、拡張部品３８０２は、宇宙船３８００が解放されるときに装置および宇宙船が衝突しないように、宇宙船３８００を装置１００’から引き離すようにリアルタイムで増大されている。

装置１００’は、リアルタイムにおいて、宇宙で実行される製造プロセス、および一度完成された宇宙船の発射を含み、装置１００’から独立して機能するための動作的なものがなされる種々の段階に対して、拡張部品３８０２の長さを拡張するかまたは伸ばすように構成され得る。

図３８Ａ〜３８Ｃは、拡張構造付加製造装置３９００の実施形態の内部図である。装置３９００は、ヒンジジョイントを有するロボットアームを形成するために１つ以上のロボットマニピュレータ３９１０を含み得る。マニピュレータ３９１０は、マニピュレータ３９１０の一端を構造体または本体に据え付けるためのマウント３９０９を含む。マニピュレータ３９１０の他端は、そこに取り付けられる、グリッパまたは他のアタッチメント等のエンドエフェクタ３９１２を有し得る。

装置３９００は、可逆組み立てエリアＲＡＡを含む。装置１００、１００’、１００’’または１００’’’は、外部組み立てエリアを有する。装置３９００は、本体に対して内側であるが宇宙にある、可逆組み立てエリアＲＡＡを含み得る。可逆組み立てエリアＲＡＡは、少なくとも１つの検査システム３９３５のカメラまたは撮像装置を含む。装置３９００は、航空電子機器ベイに航空電子機器３９４０システムを含む。装置３９００は、造形エリアＢＡおよび少なくとも１つの組み立てエリアＡＡを含む。

装置３９００は、押出装置３９０８を含み、１つ以上のロボットマニピュレータ３９１０に近位の造形表面を含み得る。装置３９００は、宇宙船または他の構成要素を造形するための１つ以上の材料を使用する付加製造のために構成され得る。

ここで図３９を参照すると、基本構成において、コンピューティング装置４０５０は、任意の種類の据付コンピューティング装置またはモバイルコンピューティング装置を含み得る。コンピューティング装置４０５０は、１つ以上のプロセッサ４０５２およびハードドライブ４０５４のシステムメモリを含み得る。コンピューティング装置の正確な構成および種類に応じて、システムメモリは、揮発性（ＲＡＭ４０５６等）、不揮発性（読み出し専用メモリ（ＲＯＭ４０５８）、フラッシュメモリ４０６０等のような）または２つのいくつかの組み合わせであり得る。システムメモリは、オペレーティングシステム４０６４、１つ以上のアプリケーションを記憶し、飛行、ナビゲーション、航空電子工学、宇宙動作用等の電力管理動作を実施するためのプログラムデータを含み得る。

コンピューティング装置４０５０は、プロセス２９００Ｂの１つ以上のブロックおよび／または本明細書で説明された付加製造プロセスを実行し得る。コンピューティング装置４０５０はまた、追加の特徴または機能を有し得る。例えば、コンピューティング装置４０５０はまた、例えば、磁気ディスク、光学ディスク、またはテープ等の追加のデータ記憶装置（取り外し可能および／または取り外し不可能）を含み得る。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータ等のデータの記憶のための任意の方法または技術で実装された、揮発性および不揮発性、非一時的、取り外し可能および取り外し不可能媒体を含み得る。システムメモリ、取り外し可能記憶装置および取り外し不可能記憶装置は、全てコンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体は、限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的消去可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、または所望のデータを記憶するために使用可能でありコンピューティング装置によってアクセス可能な任意の他の物理媒体を含む。任意のこのようなコンピュータ記憶媒体が、装置の部品であり得る。

コンピューティング装置４０５０はまた、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置等の入力装置（示されない）用のインターフェースを含むかまたは有し得る。コンピューティング装置４０５０は、ディスプレイ４０６２、スピーカー等の出力装置への接続のためのインターフェースを含むかまたは有し得る。コンピューティング装置４０５０は、周辺機器への接続のための周辺バス４０６６を含み得る。コンピューティング装置４０５０は、ネットワークまたは無線ネットワーク越し等の他のコンピューティング装置との通信を装置に許容する通信接続を含有し得る。例として、限定ではなく、通信接続は、有線ネットワークまたは直接配線接続等の有線媒体、ならびに音響、高周波（ＲＦ）、赤外線および他の無線媒体等の無線媒体を含み得る。コンピューティング装置４０５０は、ネットワークに接続する（有線または無線）ために、ネットワークインターフェースカード４０６８を含み得る。

上記の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、限定されるものではないが、開発の簡便化のために、ＣまたはＣ＋＋等の高級プログラミング言語を含む、種々のプログラミング言語で書かれ得る。加えて、本明細書で説明された実施形態の動作を実行するためのコンピュータプログラムはまた、限定されるものではないが、インタプリタ言語等の他のプログラミング言語で書かれ得る。いくつかのモジュールまたはルーチンは、性能および／またはメモリ使用量を改善するために、アセンブリ言語またはさらにマイクロコードで書かれ得る。プログラムモジュールの任意または全ての機能がまた、別個のハードウェア構成要素、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラムされたデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）もしくはマイクロコントローラを使用して実装され得ることがさらに認められるであろう。実施形態のプログラムが記載されるコードは、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびフラッシュメモリにおいてファームウェアとして含まれてもよい。一方で、コードは、磁気テープ、可撓性ディスク、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）等の有形コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。

実施形態は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭおよびＲＯＭ、ならびにハードディスク等の記憶媒体等の、メモリを含むコンピュータまたはデータ処理装置において使用するために構成され得る。

本明細書で特許請求の範囲に挙げられた機能を実施するための「ステップバイステッププロセス」は、特定アルゴリズムであり、本文としての明細書のテキストおよび／またはフローチャートで数式として示され得る。ソフトウェアプログラムの命令は、特定アルゴリズムを実行するための専用機械を作成する。したがって、開示された構造体が、アルゴリズムを実行するためにプログラムされたコンピュータまたはマイクロプロセッサである、本明細書における任意のミーンズプラスファンクションクレームにおいて、開示された構造体は、汎用コンピュータではなく、むしろ開示されたアルゴリズムを実施するためにプログラムされた専用コンピュータである。

汎用コンピュータまたはマイクロプロセッサは、新しい機械を作成するためのアルゴリズム／ステップを実行するためにプログラムされ得る。汎用コンピュータは、一度、本明細書で説明された実施形態のプログラムソフトウェアからの命令に従って特定機能を実施するためにプログラムされると、専用コンピュータになる。アルゴリズム／ステップを実行するソフトウェアプログラムの命令は、装置内に電気経路を作成することによって汎用コンピュータを電気的に変化させる。これらの電気経路は、特定アルゴリズム／ステップを実行するための専用機械を作成する。

別途、定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術および科学用語を含む）は、実施形態が属する分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義された用語等の用語が、関連技術の文脈においてその意味するものと一致している意味を有するように解釈されるべきであり、本明細書で明白に定義されない限り、理想化または過度に形式的な意味において解釈されないことがさらに理解されるであろう。

特に、別途、本論述から明らかであるように具体的に記述されない限り、本説明全体を通して、「処理すること」、「コンピューティング」、「計算すること」、「判定すること」または「表示すること」等が、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理的（電子的）量として表現されるデータをコンピュータシステムメモリ、レジスタまたは他のこのようなデータ記憶装置、送信または表示装置内の物理的量として同様に表現される他のデータに操作および変換する、コンピュータシステム、または類似の電子コンピューティング装置の動作およびプロセスを意味することが認められる。

図４０Ａおよび４０Ｂは、変化する重心を有し得る装置および部品の実施形態である。従来の展開とは違った、構造体を製造することは、２状態（梱包および展開）展開方法ではない。初期状態と最終状態との間には著しい勾配が存在し、摂動が生じ、システムまたは部品の完全体に影響を及ぼし得、結果として重心の変化をもたらし得る。重心の変化は、装置１００’の宇宙船から実際に変化し、部品が伸びるかまたは拡張するときに部品３７２３上に及ぶ。製造プロセスはまた、任務のニーズを変更するために停止されるか、再開されるかまたは変更され得るので、不確定な時間がかかる。一般に、複数環境および導かれた原因によって、このような影響が構造体の構造的完全体と干渉し得るように、大きな構造体は、減衰される必要があり、生じた摂動は、補正される必要がある。製造中に、減衰機構に必要とされるものは、軽減または補正される製造関連の摂動のために要求され得る。部品の横断要素の運動を打ち消すための内部装置が使用され得る。これは、カウンタウエイトおよび横断架台運動および重心（ＣＧ）の位置に基づいて位置および速度を変化させる運動架台からなり得る。

振動および摂動を低減する別のアプローチは、逆層積層を伴う。より具体的には、第１の層が右から左に適用され得る。部品の次または後の層は、左から右に適用される。積層が円形である場合、時計回りおよび反時計回りの層形成が実施され得る。したがって、製造、または生成、プロセス中、造形の１つの層に対する工具経路が遂行され、この運動によって生じた摂動に対して、工具経路において反対の動きが実施され得る。

ＣＧは、製造中に周期的に変化する。この変化は、原料、または材料の使用、原料、または材料、限定されるものではないが容器等の供給源から製造されている構造体３７２３への流れを通して予測および監視され得る。示されないが、センサが使用され得る。この変化は、外部システムに通信され得るか、または外部システムが、例えば、限定されるものではないが、圧電アクチュエータ、カウンタウエイト／バランス等を用いて、摂動を自動的に消散するようにプログラムされ得る。外部システムは、本明細書で開示されたコンピューティング装置４０５０を備え得る。

図４０Ｂは、部品の一部としての、または部品に取り付けられる減衰装置４０３９を有する装置１００’および部品の実施形態である。減衰機構４０３９は、所定または応答的位置において構築中に埋め込まれ得る。本明細書で開示されるコンピューティング装置は、応答的位置を判定するために使用され得る。示されるように、アーム３７５０は、減衰機構４０３９を配置し得る。振動を減衰するための受動および能動の両方の機構または装置が適用され得る。装置４０３９は、有線または無線に対して通信されてもよく、独立システムまたは構成要素として機能し得る。一実施形態において、第１の減衰装置４０３９が構造体３７２３の部品の第１の端にあり、第２の減衰装置４０３９が反対側に位置し、両方が構造体３７２３または部品を減衰するために共に働く。

図４１Ａは、宇宙において生成され得る構造体の実施形態である。生成中、可撓性導電メッシュ４１１３が、本明細書で開示される構造体または部品の製造開始前、製造開始中、製造開始後に取り付けられ得る。メッシュ４１１３は、生成が完了した後に材料が完全に展開されるように、表面上に伸長され得るかまたは構造体４１２３または部品上の特定位置に接続され得る。一実施形態において、メッシュ４１１３はまた、部品または構造体４１２３の製造と関連して製造され得る。

構造体４１２３は、限定されるものではないが、均一断面、曲面、および角度を有する構造体ならびにテーパー付き構成を含む多くの形状を採用し得る。図４１Ｂは、装置１００’から遠位端にテーパーである曲面形状を有する構造体４１２３の実施形態である。示されるように、可変断面を有する部品または構造体４１２３が、本明細書で開示されるように、作られるかまたは製造され得る。

図４２は、宇宙において生成され得る構造体の実施形態である。構造体４２２４、または部品が生成され、それが製造される間に、限定されるものではないが、ワイヤ等のアンテナ要素４２２９が取り付けられるか、埋め込まれるか、または慣例的に展開され得る。一実施形態において、アンテナ要素４２２９は、例えば、限定されるものではないが、構造体を製造するために使用される同一プリンタによって、構造体４２２４と併せて製造され得る。要素４２２９は、適切な形状が生成の最後に作成されることを確実にするために、直線形式に直接配置され得るか、または構造体４２２４の周囲で、独立的様式で横断し得る。ワイヤ、またはアンテナ要素解放機構４２３１は、装置１００’に取り付けられるかまたはその一部であり得る。一実施形態において、ワイヤ解放機構４２３１は、ワイヤを押し出すためにスピンし得る。アンテナ要素４２２９の所望の構成に応じて、限定されるものではないが、直接プルリリース等のような他の解放アプローチが利用され得る。

図４３は、宇宙において生成され得る構造体の実施形態である。構造体４３２３または部品は、作成され、メッシュ４１１３が直接編み込まれ、構造体４３２３が生成されるときに取り付けられる。メッシュ４１１３は、製織システムまたは装置１００’に取り付けられ得る構成要素４３５１によって作成され得、ワイヤ、プラスチックおよび／または複合繊維等の可撓性材料がメッシュ４１１３を作成するために使用され得る。

図４１に対して上に開示されたように、メッシュ４１１３は、一度、構造体４３２３が構築されると配置され得る。メッシュ４１１３は、装置１００’内に格納され、その後、本明細書で開示されたアーム３７１０の少なくとも１つを用いて配置され得る。

一度、構造体が生成されると、装置１００’は、再位置決めされ、異なる配向における製造が開始され得る。非限定的例として、装置１００’は、「ｚ」方向において不定に長い梁を生成し得、その後、構造体に対して、「ｘ」方向において不定の長さの梁を作るために登攀および再位置決めする。これは、不定の直線構造体のみならず、全ての方向において不定の構造体を可能にする。

本明細書で使用される用語法は、特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、限定することを意図されるものではない。本明細書で使用される、単一形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、別途、文脈において明白に示されない限り、同様に複数形を含むように意図される。さらに、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｗｉｔｈ）」またはそれらの変形が詳細な説明および／または特許請求の範囲のいずれかにおいて使用されることにおいて、このような用語は、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」に類似の様式において包含されていることを意図される。さらに、特に記載されない限り、第１の、第２の等の用語の使用は、任意の順番または重要度を示すものではなく、むしろ形式的用語第１の、第２の等は、１つの要素を別の要素と区別するために使用される。

種々の開示された実施形態が上述されたが、それらが単に例として提示され、限定ではないことが理解されるべきである。本明細書で開示された主題に対する多くの変更、省略および／または追加が、実施形態の概念または範囲から逸脱することなく、本明細書で開示された実施形態に従ってなされ得る。また、同等物が、実施形態の概念および範囲から逸脱することなくその要素に対して置き換えられ得る。加えて、特定の特徴が数個の実施のうちの１つに対して開示された可能性があるが、このような特徴は、任意の与えられたまたは特定の用途に対して所望され好適であり得るときに、他の実施の１つ以上の他の特徴と組み合わされ得る。さらに、多くの変更が、実施形態の範囲から逸脱することなく実施形態の教示に特定状況または材料が適合するようになされ得る。

本開示の種々の態様が本明細書で説明されたが、それらが単に例として提示され、限定ではないことが理解されるべきである。形式および詳細における種々の変更が、本開示の概念および範囲から逸脱することなく、そこになされ得ることが、関連分野の知識を有する者にとって明らかであろう。したがって、本開示は、上記の代表的な態様のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびその同等物によってのみ定義されるべきである。

加えて、本開示の構造体、方法論、機能および利点を強調する添付図が、例としての目的のためだけに提示されることが理解されるべきである。本開示は、添付図に示されたもの以外の方式で実装され得るように、十分に柔軟であり構成可能である（例えば、本明細書で述べられていない付加製造装置を利用すること、本明細書で開示されたもの以外のコンピューティング装置内における実施、および本明細書で開示されたもの以外の環境において動作すること）。本明細書の説明を読んだ後に関連分野の知識を有する者にとって明らかになるように、本開示のシステム、方法およびコンピュータプログラム製品の異なる態様からの一定の特徴は、本開示のさらに新しい態様を形成するために組み合わせられ得る。

さらに、前述の要約の目的は、米国特許商標庁、および一般公衆、そして特に特許または法律用語もしくは語法に慣れていない、特に関連分野の科学者、技術者、および専門家が、即座に一瞥して本技術的開示の特質および本質を判断することを可能にすることである。この要約は、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

したがって、本明細書で提供された主題の幅および範囲は、上記の明白に説明された実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。むしろ、実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその同等物によって定義されるべきである。

Claims (25)

1. 付加製造により物体を生成するためのシステムであって、
   前記物体を生成するために使用される材料の部分を受容するために造形エリアおよび材料結合構成要素を有する造形装置と、
   前記造形エリア内において、支持を提供するために、ならびに前記物体のためのヒートシンク、前記物体のためのコールドシンク、および前記物体からの電気消散経路のうちの少なくとも１つを提供するために、前記物体に接触する少なくとも１つのグリッパと、
   前記物体をさらに生成するために、ある位置に前記造形装置を位置決めするために前記造形装置を前記物体に対して動かす運動機構と、
   前記物体が生成されるときに前記物体の上にメッシュを作成するために、前記造形装置に取り付けられた製織構成要素と、を備え、
   前記造形エリアは、前記物体が生成される少なくとも１つの軸において無制限の造形エリアである、システム。
2. 前記物体のための前記ヒートシンクおよび前記コールドシンクの少なくとも１つとして前記少なくとも１つのグリッパを提供するために、前記少なくとも１つのグリッパに熱的に連結されたラジエーターをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記物体が生成されるとき、および一度、前記物体が生成されたときのうちの少なくとも一方において、前記物体との係合のために前記造形装置から通信に使用するためのアンテナ要素を押し出すために、前記造形装置に取り付けられたアンテナ要素解放機構をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記製織構成要素は、前記メッシュとして可撓性導電メッシュを作成するために取り付けられている、請求項１に記載のシステム。
5. 前記造形エリアの一部分および前記少なくとも１つのグリッパは、前記造形装置内にある、請求項１に記載のシステム。
6. 既に生成された前記物体の遠位部に少なくとも届くように、前記造形装置に取り付けられた少なくとも１つのロボットマニピュレータをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
7. 前記物体をさらに生成するために、ある位置に前記造形装置を位置決めするために前記造形装置を前記物体に対して動かすように構成された前記運動機構によって、前記物体は、前記造形装置よりも大きな寸法サイズに造形される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記物体は、前記物体が完成された後に前記造形装置から分離される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記造形装置は、一度、前記物体が完成されたときに、前記物体に取り付けられたままであり、前記物体に対して機能要素を提供する、請求項１に記載のシステム。
10. 前記少なくとも１つのグリッパがその一部である前記造形装置を、前記物体が生成される少なくとも１つの軸に沿って移動させるＺ−横断システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
11. 前記少なくとも１つのグリッパは、前記物体が生成される際に前記物体に発生する摂動を減衰するための減衰機構を配置する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記少なくとも１つのロボットマニピュレータは、前記物体をさらに生成すべく、前記造形装置を位置決めするために前記物体を登攀するように前記造形装置を提供するためにさらに構成される、請求項６に記載のシステム。
13. 宇宙環境において付加製造により物体を生成するためのシステムであって、
    前記物体を生成するために使用される材料の部分を受容するために造形エリアおよび材料結合構成要素を有する造形装置と、
    物体生成の少なくとも一部分の間において前記物体と物理的に接触する少なくとも１つの接触装置であって、前記物体のためのヒートシンク、前記物体のためのコールドシンク、および前記物体からの電気消散経路のうちの少なくとも１つを提供する、少なくとも１つの接触装置と、
    前記物体をさらに生成するために、ある位置に前記造形装置を位置決めするために前記造形装置を前記物体に対して動かす運動機構と、
    前記物体が生成されるときに前記物体の上にメッシュを作成するために、前記造形装置に取り付けられた製織構成要素と、を備え、
    前記造形エリアは、前記物体が生成される少なくとも１つの軸において無制限の造形エリアである、システム。
14. 前記少なくとも１つの接触装置は、前記物体に支持を提供するグリッパである、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記物体のための前記ヒートシンクおよび前記コールドシンクの少なくとも１つとして前記グリッパを提供するために、前記グリッパに熱的に連結されたラジエーターをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記物体が生成されるとき、および一度、前記物体が生成されたときのうちの少なくとも一方において、前記物体との係合のために前記造形装置から通信に使用するためのアンテナ要素を押し出すために、前記造形装置に取り付けられたアンテナ要素解放機構をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記製織構成要素は、前記メッシュとして可撓性導電メッシュを作成するために取り付けられている、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記造形エリアの一部分および前記少なくとも１つの接触装置は、前記造形装置内にある、請求項１３に記載のシステム。
19. 既に生成された前記物体の遠位部に少なくとも届くように、前記造形装置に取り付けられた少なくとも１つのロボットマニピュレータをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
20. 前記物体をさらに生成するために、ある位置に前記造形装置を位置決めするために前記造形装置を前記物体に対して動かすように構成された前記運動機構によって、前記物体は、前記造形装置よりも大きな寸法サイズに造形される、請求項１３に記載のシステム。
21. 前記物体は、前記物体が完成された後に前記造形装置から分離される、請求項１３に記載のシステム。
22. 前記造形装置は、一度、前記物体が完成されたときに、前記物体に取り付けられたままであり、前記物体に対して機能要素を提供する、請求項１３に記載のシステム。
23. 前記少なくとも１つの接触装置がその一部である前記造形装置を、前記物体が生成される少なくとも１つの軸に沿って移動させるＺ−横断システムをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
24. 前記少なくとも１つの接触装置は、前記物体が生成される際に前記物体に発生する摂動を減衰するための減衰機構を配置する、請求項１３に記載のシステム。
25. 前記少なくとも１つのロボットマニピュレータは、前記物体をさらに生成すべく、前記造形装置を位置決めするために前記物体を登攀するように前記造形装置を提供するためにさらに構成される、請求項１９に記載のシステム。

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