JP7093686B2 - 積層造形のためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、積層造形に関する。

積層造形プロセスは、部品を製造するためにコンピュータ制御の下で三次元で移動することができるプリントヘッド又はノズルから原材料を分配する又は押し出すことを含み得る。原材料の特性に応じて、原材料がプリントヘッドを通って前進する際に、困難が生じるか、又は望ましくない効果がもたらされ得る。例えば、原材料が粘着性の材料であったり、粘着性の材料を含んだりすると、その原材料は、プリントヘッドに付着したり、プリントヘッドを詰まらせたり、さもなければ汚したりする恐れがある。別の例として、原材料が細長い炭素又はその他の繊維を含む場合、繊維は、よじれたり、割れたり、又はさもなければ、曲がったりして、損傷を受け、或いはプリントヘッドを詰まらせる場合がある。さらに別の例として、原材料が、未硬化な硬化性樹脂又は部分的に硬化した硬化性樹脂であったり、又はそれを含んだりすると、その樹脂は、望ましくない状態で徐々にプリントヘッドの内部で硬化し、漸進的にプリントヘッドを詰まらせ、プリントヘッドを通る原材料の前進動作を部分的又は完全に妨げる場合がある。

したがって、少なくとも上述の懸念に対処することを意図した装置及び方法が有用性を見いだすであろう。

以下の記載は、本発明に係る主題の実施例の非網羅的なリストである。これらの実施例は、特許請求される場合があり、されない場合もある。

本発明による主題の一実施例は、物体を積層造形するためのシステムに関する。当該システムは、原料ライン（ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ ｌｉｎｅ）の供給源、堅化機構、搬送ガイド、供給機構、軟化機構、及び硬化機構を備えている。供給源に由来する原料ラインは、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態で樹脂内に少なくとも部分的に封入された細長い繊維を含む。堅化機構は、原料ラインの樹脂が第１の少なくとも部分的に未硬化の状態で、供給源から原料ラインを受け入れる。堅化機構は、原料ラインの樹脂を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成されている。原料ライン及び樹脂は、樹脂が第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときにより堅い。搬送ガイドは、樹脂が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに、堅化機構から原料ラインを受け入れる。搬送ガイドは、プリント経路に沿って原料ラインを堆積するように構成されている。供給機構は、搬送ガイドを通して原料ラインを供給するように構成されている。軟化機構は、原料ラインが搬送ガイドを通過する際に又は原料ラインが搬送ガイドを出る際に、原料ラインの樹脂を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成され、それにより、搬送ガイドによってプリント経路に沿って原料ラインが堆積される前に、搬送ガイドを出る原料ラインの樹脂は、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある。原料ライン及び樹脂は、樹脂が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂が第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに堅くない。硬化機構は、プリント経路に沿って搬送ガイドによって堆積された原料ラインの樹脂を、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させるように構成されている。

したがって、当該システムは、原料ラインから物体を製造するために使用され得る。さらに、当該システムは、細長い繊維を有する物体を製造するために使用され得る。この細長い繊維は、例えば、物体の所望の特性を規定するために、物体の全体にわたり所望の且つ／又は所定の配向に配向される。原料ラインが供給源内にあるとき、細長い繊維が樹脂内に封入されるので、供給源に由来する原料ラインは、プリプレグ原料ラインであると説明してもよい。さらに、原料ラインはかなりの長さを有する場合があるので、供給源がコンパクト又は管理し易いサイズであるように、供給源内の原料ラインをコイル巻きするか、又はスプールする必要があり得る。したがって、供給源に由来する原料ラインは、損傷を受けずに細長い繊維にコイル巻きされるためには、十分に可撓性又は屈曲可能でなければならないが、さらに、樹脂を流出させず、継続的な可撓性ラインとして原料ラインの一体性を保つために、十分に堅くなければならない。しかしながら、原料ラインの第１の少なくとも部分的に未硬化の状態は、搬送ガイドを通して操作的に供給させ前進させるには、あまりにも可撓性が高い場合があり、当該システムの複合部品に付着したり、さもなければ複合部品を汚したりせずに、当該システムによって操作的に取り扱うには、あまりにもべとべとしていたり、粘着質であったりする場合がある。したがって、堅化機構は、原料ラインを第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させる。それにより、供給機構が汚染又は損傷されることなく、且つ、細長い繊維が曲がったり、割れたり、又はさもなければ損傷を受けたりせずに、供給機構は、原料ラインを搬送ガイド内に前進させることができる。さらに、その後、原料ラインは、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるので、容易に搬送ガイドを通って前進することとなり、最終的にプリント経路に沿って堆積され、物体を製造する。しかし、その堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ラインは、三次元のプリント経路に沿って堆積するには堅過ぎる。したがって、軟化機構は、原料ラインを堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から十分に軟化した未硬化状態、すなわち、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させ、最終的にプリント経路に沿って堆積するために設けられる。軟化機構は、軟化機構の構成に応じて、且つ、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ラインの特性に応じて、原料ラインが搬送ガイドを通過する際又は原料ラインが搬送ガイドを出る際のいずれかにおいて、原料ラインを軟化することができる。最後に、硬化機構は、樹脂を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させ、当該物体を、製造中に又は原位置で、少なくとも部分的に硬化させる。

本発明に係る主題の別の実施例は、原料ラインから物体を積層造形する方法に関し、原料ラインは、樹脂内に少なくとも部分的に封入された細長い繊維を含む。当該方法は、原料ラインの樹脂を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることを含む。原料ライン及び樹脂は、樹脂が第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときにより堅い。当該方法は、原料ラインの樹脂が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、原料ラインを搬送ガイドの中へ導入することさらに含む。当該方法は、原料ラインが搬送ガイドを通過する際に又は原料ラインが搬送ガイドを出る際に、原料ラインの樹脂を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることをさらに含む。原料ライン及び樹脂は、樹脂が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂が第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに堅くない。当該方法は、搬送ガイドを使用して、樹脂が第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、プリント経路に沿って原料ラインを堆積することをさらに含む。当該方法は、原料ラインがプリント経路に沿って搬送ガイドから分配された後、原料ラインの樹脂を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させることをさらに含む。少なくとも部分的に硬化した状態にある樹脂は、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある樹脂より硬化されている。

したがって、当該方法は、原料ラインから物体を製造するために実装され得る。さらに、当該方法は、細長い繊維を有する物体を製造するために実装され得る。この細長い繊維は、物体の所望の特性を規定するなどのために、物体の全体にわたり所望の且つ／又は所定の配向に配向される。細長い繊維が樹脂内に封入されるので、原料ライン１０６は、プリプレグ原料ラインであると説明してもよい。さらに、原料ラインはかなりの長さを有する場合があるので、搬送ガイドの中に導入する前に、原料ラインをコイル巻きするか、又はスプールすることができる。したがって、原料ラインは、損傷を受けずに細長い繊維にコイル巻きされるためには、十分に可撓性又は屈曲可能でなければならないが、さらに、樹脂を流出させず、継続的な可撓性ラインとして原料ラインの一体性を保つために、十分に堅くなければならない。しかしながら、原料ラインの第１の少なくとも部分的に未硬化の状態は、搬送ガイドを通して操作的に供給させ前進させるには、あまりにも可撓性が高い場合があり、関連システムの複合部品に付着したり、さもなければ複合部品を汚したりせずに、システムによって操作的に取り扱うには、あまりにもべとべとしていたり、粘着質であったりする場合がある。したがって、原料ラインを第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることにより、細長い繊維が曲がったり、割れたり、又はさもなければ損傷を受けたりせずに、且つ、樹脂が関連システムを汚染させずに、原料ラインを、搬送ガイドの中へ導入し搬送ガイドを通過させることが容易になる。続いて、原料ラインが搬送ガイドを通過する際に又は原料ラインが搬送ガイドから出る際に、原料ラインを堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることにより、原料ラインは、物体を積層造形するために、搬送ガイドによって三次元で操作可能に堆積するのに十分な可撓性を有することになる。当該方法の幾つかの実装形態では、原料ラインの特性に応じて、原料ラインが搬送ガイドを通過する際に、原料ラインを第２の軟化した硬化状態へ変質させることは有益であり得る。本方法の他の実施態様では、原料ラインが搬送ガイドを出る際に、原料ラインを第２の軟化した未硬化状態へ変質させることは有益であり得る。最後に、樹脂を、第２の少なくとも部分的に未硬化状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ、少なくとも部分的に硬化させることにより、物体の製造中に又はその原位置で、当該物体の硬化が可能となる。

したがって、本発明の１つ又は複数の実施例を一般論として説明したが、次に、添付図面を参照することとなる。それらは必ずしも正寸で描かれている訳ではなく、複数の図を通して、類似の参照記号は同一又は類似の部分を示している。

本開示の１つ又は複数の実施例に係る、物体を積層造形するためのシステムのブロック図である。 本開示の１つ又は複数の実施例に係る、図１のシステムの概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施例に係る、物体を積層造形する方法のフロー図である。 航空機の製造及び保守方法のフロー図である。 航空機の概略図である。

上述の図１において、様々な要素及び／又は構成要素を連結する実線が存在する場合、これらの実線は、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁的、及びその他の連結、並びに／又はこれらの組み合わせを表し得る。本明細書における「連結（ｃｏｕｐｌｅｄ）」とは、直接的並びに間接的に関連付けられていることを意味する。例えば、部材Ａは部材Ｂに直接的に関連付けられるか、又は、例えば、別の部材Ｃを介して間接的に関連付けられ得る。様々な開示された要素間のすべての関係が必ずしも表わされているわけではないことが理解されるであろう。そのため、ブロック図に示されているもの以外の連結も存在し得る。様々な要素及び／又は構成要素を示すブロックを接続する破線が存在する場合、これらの破線は、機能及び目的の点で実線によって表されているものに類似した連結を表わす。しかしながら、破線によって表わされた連結は、選択的に設けられるか、又は、本開示の代替的な実施例に関連するかのいずれかであり得る。同様に、破線で表わされた要素及び／又は構成要素が存在する場合、それらは本開示の代替的な実施例を示す。実線及び／又は破線で示されている１つ又は複数の要素は、本開示の範囲から逸脱せずに、特定の実施例から省略してもよい。環境要素が存在する場合、それらは点線で表わされる。仮想的な（架空の）要素も、明確性のために示され得る。図１に示す特徴の一部は、図１、他の図面、及び／又はそれらに伴う開示において説明されている他の特徴を含むことを必要とせずに、様々な方法で組み合わせることができるが、このような１つ又は複数の組み合わせは、本明細書では明示的に示されていないことを当業者は理解されよう。同様に、提示された実施例に限定されない追加の特徴を本明細書で図示且つ説明された特徴の一部又は全部と組み合わせることができる。

上記の図３及び図４では、ブロックは、工程及び／又はその一部を表すことが可能であり、様々なブロックを接続する線は、工程又はその一部の任意の特定の順序又は従属関係を示唆しない。破線で示されるブロックは、代替的な工程及び／又はその一部を表す。様々なブロックを接続する破線がある場合、その破線は工程又はその一部の代替的な従属関係を表わす。様々な開示された工程間のすべての従属関係が必ずしも表わされるわけではないことを理解されよう。本明細書に明記された１つ又は複数の方法の工程を記載している図３及び図４、並びに付随する開示は、必ずしも工程が実行されるべき順序を決定付けていると解釈すべきではない。むしろ、ある例示的な順序が示されているが、工程のシーケンスは、適切な場合に修正することができることを理解されたい。したがって、ある特定の工程は、異なる順序で又は同時に実行してもよい。さらに、当業者であれば、記載されたすべての工程を実施する必要はないことを認識するであろう。

以下の説明において、開示された概念の完全な理解をもたらすために、多数の特定の詳細が明記されるが、その概念はこれらの特定事項の一部又は全てがなくとも実施され得る。他の事例においては、開示を不必要に分かりにくくすることを避けるために、既知のデバイス及び／又はプロセスの詳細が省略されている。一部の概念は特定の実施例と併せて説明されることになるが、それらの実施例は、限定を目的とするものではないことが理解されよう。

別途提示されない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本明細書では単に符号として使用されており、これらの用語が表すアイテムに対して、順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことを意図していない。さらに、例えば「第２」のアイテムへの言及は、例えば「第１」の、又はより小さい数が振られたアイテム、及び／又は、例えば「第３」の、又はより大きな数が振られたアイテムの存在を、必要とすることも、排除することもない。

本明細書における「一実施例」への言及は、その実施例に関連して説明される１つ又は複数の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実装形態に含まれることを意味する。明細書内で頻出する「一実施例」という表現は、同一の実施例を表すこともあり、又は同一の実施例を表さないこともある。

本明細書において、特定の機能を実施するように「構成／設定された」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、実際には、任意の変更も伴わずにその特定の機能を実施することが可能であり、さらなる改変の後にその特定の機能を実施する可能性があるにすぎないというものではない。言い換えると、特定の機能を実施するように「構成／設定された」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、その特定の機能を実施するという目的のために、特に選択、創出、実装、利用、プログラミング、且つ／又は設計される。本明細書において、「ように構成／設定された（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」という表現は、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアがさらなる改変なしで特定の機能を実行することを可能にする、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアの既存の特性を意味する。この開示の目的のために、特定の機能を実施するように「構成／設定されている」と説明されたシステム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、追加的又は代替的には、その機能を実施するよう「適合している（ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ）」、且つ／又は「動作可能である（ｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｔｏ）」と説明してもよい。

本開示に係る主題の例示的で非網羅的な実施例が、以下で提供される。これらの実施例は、特許請求されることもあり、又はされないこともある。

概して図１、及び特に図２を参照すると、物体１０２を積層造形するためのシステム３００が開示されている。システム３００は、原料ライン１０６の供給源３０２、堅化機構１１２、搬送ガイド１１６、供給機構１２６、軟化機構１１８、及び硬化機構１２０を備えている。供給原３０２に由来する原料ライン１０６は、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態で樹脂１１０内に少なくとも部分的に封入された細長い繊維１０８を含む。堅化機構１１２は、原料ライン１０６の樹脂１１０が第１の少なくとも部分的に未硬化の状態で、供給源３０２から原料ライン１０６を受け入れる。堅化機構１１２は、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成されている。原料ライン１０６及び樹脂１１０は、樹脂１１０が第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときにより堅い。搬送ガイド１１６は、樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに、堅化機構１１２から原料ライン１０６を受け入れる。搬送ガイド１１６は、プリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積するように構成されている。供給機構１２６は、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を供給するように構成されている。軟化機構１１８は、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際に又は原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出る際に、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成され、それにより、搬送ガイド１１６によってプリント経路１１４に沿って原料ライン１０６が堆積される前に、搬送ガイド１１６を出る原料ライン１０６の樹脂１１０は、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある。原料ライン１０６及び樹脂１１０は、樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂１１０が第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに堅くない。硬化機構１２０は、プリント経路１１４に沿って搬送ガイド１１６によって堆積された原料ライン１０６の樹脂１１０を、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態に変質させるように構成されている。この段落中の上記の主題は、本開示の実施例１を特徴付けるものである。

したがって、システム３００は、原料ライン１０６から物体１０２を製造するために使用され得る。さらに、システム３００は、細長い繊維１０８を有する物体１０２を製造するために使用され得る。この細長い繊維は、例えば、物体１０２の所望の特性を画定するために、物体１０２の全体にわたり所望の且つ／又は所定の配向に配向される。原料ライン１０６が供給源３０２内にあるとき、細長い繊維１０８が樹脂１１０内に封入されるので、供給源３０２に由来する原料ライン１０６は、プリプレグ原料ラインであると説明してもよい。さらに、原料ライン１０６はかなりの長さを有する場合があるので、供給源３０２がコンパクト又は管理し易いサイズであるように、供給源３０２内の原料ライン１０６をコイル巻きするか、又はスプールする必要があり得る。したがって、供給源３０２に由来する原料ライン１０６は、損傷を受けず細長い繊維１０８にコイル巻きされるためには、十分に可撓性又は屈曲可能でなければならないが、さらに、樹脂１１０を流出させず、継続的な可撓性ラインとして原料ライン１０６の一体性を保つために、十分に堅くなければならない。しかしながら、原料ライン１０６の第１の少なくとも部分的に未硬化の状態は、搬送ガイド１１６を通して操作的に供給させ前進させるには、あまりにも可撓性が高い場合があり、システム３００の複合部品に付着したり、さもなければ複合部品を汚したりせずに、システム３００によって操作的に取り扱うには、あまりにもべとべとしていたり、粘着質であったりする場合がある。したがって、堅化機構１１２は、原料ライン１０６を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させる。それにより、供給機構１２６が汚染又は損傷されることなく、且つ、細長い繊維１０８が曲がったり、割れたり、又はさもなければ損傷を受けたりせずに、供給機構１２６は、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６内に前進させることができる。さらに、その後、原料ライン１０６は、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるので、容易に搬送ガイド１１６を通って前進することとなり、最終的にプリント経路１１４に沿って堆積され、物体１０２を製造する。しかし、その堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６は、三次元のプリント経路１１４に沿って堆積するには堅過ぎる。したがって、軟化機構１８８は、原料ライン１０６を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から十分に軟化した未硬化状態、すなわち、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させ、最終的にプリント経路１１４に沿って堆積するために設けられる。さらに、軟化機構１１８は、一定の長さの原料ライン１０６が、以前に堆積した一定の長さの原料ライン１０６に対して堆積されるときに、原料ライン１０６の２つの隣接する層の間での適切な湿潤又は接着を保証する。軟化機構１１８は、軟化機構１１８の構成に応じて、且つ、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６の特性に応じて、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際又は原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出る際のいずれかにおいて、原料ライン１０６を軟化し得る。最後に、硬化機構１２０は、樹脂１１０を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させ、物体１０２を、製造中に又は原位置で、少なくとも部分的に硬化させる。

システム３００の幾つかの実施例は、追加的又は代替的に３Ｄプリンタと表現されてもよい。

システム３００によって製造される物体１０２の所望の特性に応じて、細長い繊維１０８は、任意の適切な形態をとり、任意の適切な材料から構築され得る。一実施例では、細長い繊維１０８は、炭素繊維、ガラス繊維、合成有機繊維、アラミド繊維、天然繊維、木質繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、光ファイバー、繊維束、繊維トウ、繊維織り、繊維編み、ワイヤー、金属ワイヤー、導電性ワイヤー、及びワイヤー束を含むが、これらに限定されない。原料ライン１０６は、細長い繊維１０８の単一の構成又は種類から生成されてもよく、又は細長い繊維１０８の１つより多くの構成又は種類から生成されてもよい。「細長い」と言った場合、細長い繊維１０８が、生成されている際に原料ライン１０６に沿って本質的に概して連続的であることを意味しており、例えば、チョップド繊維のセグメントを使用することとは異なる。そうは言っても、細長い繊維１０８は、不連続なセグメントの繊維を含み得る。この場合、不連続なセグメントの繊維は、束にされていたり、織られていたり、編まれていたり、又はさもなければ組み合されていたりするが、それでも、原料ライン１０６に沿って本質的に概して連続的であるとみなされる。細長い繊維１０８は、その長さに対して横断的な又は垂直な寸法（例えば、直径又は幅）よりも大幅に大きい長さを有する。例示的で非排他的な一実施例として、細長い繊維１０８は、それらの直径又は幅よりも、少なくとも１００倍、少なくとも１０００倍、少なくとも１００００倍、少なくとも１０００００倍、又は少なくとも１００００００倍だけ大きい長さを有し得る。

樹脂１１０は、物体１０２の所望の特性に応じて、且つ、システム３００及び硬化機構１２０の機能性に応じて、任意の適切な形態をとる場合がある。幾つかの実施例では、樹脂１１０は、光の選択的な適用によって硬化するように構成された感光性樹脂を含み得る。他の実施例では、樹脂１１０は、熱又は放射線の選択的適用によって硬化されるように構成された熱硬化性樹脂を含み得る。他の種類の樹脂１１０も使用することができ、システム３００内に組み込むことができる。

概して図１及び特に図２を参照すると、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６は、０．０８ＧＰａより大きく、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有する。堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６は、０．１ＧＰａより大きい剛性率を有する。第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６は、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有する。この段落の上述の記載は、本開示の実施例２を特徴付けており、実施例２は、上述の実施例１に係る主題をさらに含む。

剛性率又は堅さの閾値が０．１Ｇｐａであるので、原料ライン１０６は、堅化機構１１２によって堅くされたときに、搬送ガイド１１６の中へ及び搬送ガイド１１６を通って、供給機構１２６によって前進させられるのに十分な堅さを有する。さらに、原料ライン１０６を０．１ＧＰａ未満の剛性率へ軟らかくすることによって、原料ライン１０６は、曲がりくねったプリント経路、例えば、二次元又は三次元の湾曲を有するプリント経路１１４に沿って堆積され得る。しかしながら、細長い繊維１０８の剛性、対応するトウにおける細長い繊維１０８の数、原料ライン１０６の形状、原料ライン１０６の直径、樹脂１１０の特性等に基づいて、他の閾値の剛性率を利用してもよい。

概して図１及び特に図２を参照すると、堅化機構１１２は、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６の樹脂１１０から熱を引き出して、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成されている。軟化機構１１８は、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６の樹脂１１０を加熱して、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成されている。この段落の前述の主題は、本開示の実施例３を特徴付けており、実施例３は、上述の実施例１又は２に係る主題をさらに含む。

堅化機構１１２が、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるために、原料ライン１０６の樹脂１１０から熱を引き出すときに、堅化機構１１２は、原料ライン１０６の剛性率又は堅さが供給機構１２６に対して十分に高くなる程度まで樹脂１１０を冷却し、それにより、供給機構１２６及び搬送ガイド１１６を望ましくなく汚染したり、べとべとにしたり、又は損傷を与えたりすることなく、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ且つ搬送ガイド１１６を通して操作可能に前進させる。幾つかの実施例では、堅化機構１１２は、樹脂１１０及び／又は原料ライン１０６を凍結させるものとして説明され得る。その後、樹脂１１０及び原料ライン１０６の堅さを逆転させるために、軟化機構１１８は、プリント経路１１４に沿った搬送ガイド１１６による操作可能な堆積のために、樹脂１１０を加熱して、樹脂１１０を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させる。

堅化機構１１２及び軟化機構１１８は、任意の適切な構成を有する場合があり、それぞれ、熱を引き出したり、熱を加えたりするために任意の適切な機構を利用する。例えば、堅化機構１１２は、樹脂１１０から熱を引き出すために、冷凍サイクルを利用し得る。追加的に又は代替的に、堅化機構１１２は、樹脂１１０から熱を引き出すために、原料ライン１０６を通り過ぎて原料ライン１０６と接触する冷却流体を利用し得る。幾つかの実施例では、軟化機構１１８は、抵抗ヒータ、誘導ヒータ、又は放射ヒータであってもよく、又はこれらを含んでもよい。これらのヒータは、例えば、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出るところ又はその近傍において、例えば、搬送ガイド１１６内で操作可能に連結又は位置付けされている。追加的又は代替的に、軟化機構１１８は、樹脂１１０を加熱するレーザ又は加熱流体の流れを含むか、又は利用し得る。幾つかの実施例では、硬化機構１２０は、さらに軟化機構１１８として作動し得る。堅化機構１１２及び軟化機構１１８の他の実施例も、本開示の範囲内にあり、システム３００内に組み込まれ得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、供給機構１２６は、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押し出すように構成されている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例４を特徴付けており、実施例４は、上記の実施例１から３のいずれかに係る主題も含む。

供給機構１２６は、搬送ガイド１１６の中へ、搬送ガイド１１６を通して、搬送ガイド１１６の外へ、原料ライン１０６を前進させることを促進する。供給機構１２６は、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押し出すように位置付けられ、搬送ガイド１１６の出口の上流にあり、したがって、搬送ガイド１１６の動き及びプリント経路１１４に沿った原料ライン１０６の堆積の外側に位置付けられる。

概して図１及び特に図２を参照すると、供給機構１２６は、互いに対向するローラ又はベルト１２８を備えている。ローラ又はベルト１２８は、原料ライン１０６の両側と係合し、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押し出すために選択的に回転するように構成されている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例５を特徴付けており、実施例５は、上記の実施例４に係る主題も含む。

互いに対向するローラ又はベルト１２８は、選択的に回転させられたときに、原料ライン１０６と摩擦を起こしながら係合するように作動し、それにより、互いに対向するローラ又はベルト１２８の間に原料ライン１０６が供給され、搬送ガイド１１６の中へ及び搬送ガイド１１６を通して押し出される。追加的に又は代替的に、供給機構１２６は、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押し出すように構成された他のピンチ機構を備え得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム３００は、制御システム１３０をさらに備えている。制御システム１３０は、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性を感知するように構成された少なくとも１つのセンサ１３２を備えている。制御システム１３０は、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、堅化機構１１２、供給機構１２６、軟化機構１１８、又は硬化機構１２０のうちの少なくとも１つを動的に制御するように構成されている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例６を特徴付けており、実施例６は、上記の実施例１から５のいずれかに係る主題も含む。

システム３００は、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性を感知することと、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性に基づいて、堅化機構１１２、供給機構１２６、軟化機構１１８、及び／又は硬化機構１２０を動的に制御することとによって、原料ライン１０６の堅さ、原料ライン１０６の供給速度、及び原料ライン１０６の硬化速度をリアルタイムで制御することができる。

少なくとも１つのセンサ１３２によって感知され得る、原料ライン１０６に関連する物理的特性の例示的で非限定的な実施例には、堅さ、剛性、可撓性、硬度、粘性、温度、硬化の程度、サイズ、体積分率、及び形状が含まれる。

図２では、制御システム１３０とシステム１００の様々な構成要素との間の通信は、稲妻マークによって概略的に表されている。かかる通信は、事実上、有線及び／又は無線であり得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、制御システム１３０は、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある樹脂１１０の堅さを制御するために、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、堅化機構１１２を動的に制御するように構成されている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例７を特徴付けており、実施例７は、上記の実施例６に係る主題も含む。

原料ライン１０６の少なくとも１つの物理的特性に基づいて、堅化機構１１２を動的に制御することによって、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６の堅さを制御することができ、それにより、原料ライン１０６は、供給機構１２６によって搬送ガイド１１６の中へ及び搬送ガイド１１６を通って操作可能に前進させられるのに十分な堅さを確実にもつようになる。

概して図１及び特に図２を参照すると、制御システム１３０は、原料ライン１０６の供給速度を制御するために、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、供給機構１２６を動的に制御するように構成されている。この段落の前述の主題は、本開示の実施例８を特徴付けており、実施例８は、上述の実施例６又は７に係る主題も含む。

原料ライン１０６の１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、供給機構１２６を動的に制御することによって、原料ライン１０６の供給速度を制御することができ、それにより、堅化機構１１２は、原料ライン１０６を適切に堅くするための十分な時間を確実に有し、且つ／又は、軟化機構１１８は、原料ライン１０６を適切に軟らかくするための十分な時間を確実に有するようになる。

概して図１及び特に図２を参照すると、制御システム１３０は、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある樹脂１１０の堅さを制御するために、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、軟化機構１１８を動的に制御するように構成されている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例９を特徴付けており、実施例９は、上記の実施例６から８のいずれかに係る主題も含む。

原料ライン１０６の１つの物理的特性に少なくとも基づいて、軟化機構１１８を動的に制御することによって、原料ライン１０６の第２の少なくとも部分的に未硬化の状態を制御することができ、それにより、搬送ガイド１１６によってプリント経路１１４に沿って操作可能に堆積するために、原料ライン１０６が十分な可撓性を確実にもつようになる。さらに、軟化機構１１８を動的に制御することにより、一定の長さの原料ライン１０６が以前に堆積した長さの原料ライン１０６に対して堆積されるときに、原料ライン１０６の２つの隣接する層の間での湿潤又は接着が保証される。

概して図１及び特に図２を参照すると、制御システム１３０は、原料ライン１０６の樹脂１１０の硬化速度を制御するために、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、硬化機構１２０を動的に制御するように構成されている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例１０を特徴付けており、実施例１０は、上記の実施例６から９のいずれかに係る主題も含む。

原料ライン１０６の１つの物理的特性に少なくとも基づいて、硬化機構１２０を動的に制御することによって、硬化エネルギーの強度又は電力を制御することができ、それにより、物体１０２がシステム３００によって製造されている際に、原料ライン１０６に所望の程度の硬化又は硬化速度が確実に付与される。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム３００は、表面１３４及び駆動アセンブリ１３６をさらに備えている。プリント経路１１４は、表面１３４に対して静止している。駆動アセンブリ１３６は、物体１０２を積層造形するために、搬送ガイド１１６又は表面１３４のうちの少なくとも一方を互いに対して操作可能に且つ選択的に移動させるように構成されている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例１１を特徴付けており、実施例１１は、上記の実施例１から１０のいずれかに係る主題も含む。

駆動アセンブリ１３６は、搬送ガイド１１６を介して原料ライン１０６が堆積される際に、原料ライン１０６から物体１０２が製造されるように、搬送ガイド１１６と表面１３４との間の相対移動を促進する。

駆動アセンブリ１３６は、物体１０２の積層造形のために、搬送ガイド１１６と表面１３４を三次元で互いに対して操作可能に移動させることができるように、任意の適切な形態をとり得る。幾つかの実施例では、駆動アセンブリ１３６は、ロボットアームであり得る。搬送ガイド１１６は、ロボットアームのエンドエフェクタとして説明され得る。駆動アセンブリ１３６は、任意の複数の自由度で、搬送ガイド１１６と表面１３４との間の相対移動をもたらすことができる。この任意の複数の自由度には、例えば、互いに対して三次元で直交する、三次元での互いに対する少なくとも３つの自由度、三次元での互いに対する少なくとも６つの自由度、三次元での互いに対する少なくとも９つの自由度、及び／又は三次元での互いに対する少なくとも１２の自由度が含まれる。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム３００は、搬送ガイド１１６がプリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積する際に、搬送ガイド１１６の先にあるプリント経路１１４を加熱するように構成されたプリント経路ヒータ１３８をさらに備えている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例１２を特徴付けており、実施例１２は、上記の実施例１から１１のいずれかに係る主題も含む。

搬送ガイド１１６がプリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積する際に、搬送ガイド１１６の先にあるプリント経路１１４を加熱することによって、プリント経路ヒータ１３８は、原料ライン１０６が堆積される表面を整える。例えば、原料ライン１０６が、硬化機構１２０により既に硬化した又は少なくとも部分的に硬化した以前の長さの原料ライン１０６に対して堆積されるとき、以前の長さの原料ライン１０６を加熱することにより、原料ライン１０６の２つの層の間の湿潤及び接着が促進される。

幾つかの実施例では、プリント経路ヒータ１３８は、例えば、原料ライン１０６内の細長い繊維１０８に誘導的に且つ／又は電気的に接続された状態で、誘導加熱及び／又は抵抗加熱を利用することができる。追加的又は代替的に、プリント経路ヒータ１３８は、プリント経路１１４を加熱するための放射ヒータ及び／又はレーザを備え得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム３００は、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積された後、原料ライン１０６を加熱するように構成された堆積原料ラインヒータ１４０をさらに備えている。この段落の上述の主題は、本開示の実施例１３を特徴付けており、実施例１３は、上記の実施例１から１２のいずれかに係る主題も含む。

原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積された後、原料ライン１０６を加熱することによって、堆積原料ラインヒータ１４０は、原料ライン１０６のそれ自体に対する後続の堆積及び接着のために、既に堆積した原料ライン１０６を適切に整える。例えば、硬化機構１２０によって一定の長さの原料ライン１０６が硬化したり、又は部分的に硬化したりしたときに、一定の長さの原料ライン１０６の後続の又は同時発生的な加熱は、一定の長さの原料ライン１０６に対して堆積される原料ライン１０６の後続の層との間の接着を促進することができる。さらに、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積された後、原料ライン１０６を加熱することは、原料ライン１０６の硬化の度合いを高めることができ、原料ライン１０６の樹脂１１０の硬化動特性又は硬化速度の制御のために用いることができる。

幾つかの実施例では、堆積原料ラインヒータ１４０は、例えば、原料ライン１０６内の細長い繊維１０８に誘導的に且つ／又は電気的に連結された状態で、誘導加熱及び／又は抵抗加熱を利用することができる。追加的に又は代替的に、堆積原料ラインヒータ１４０は、原料ライン１０６を加熱するための放射ヒータ及び／又はレーザを備え得る。

概して図１及び図２、特に図３を参照すると、原料ライン１０６から物体１０２を積層造形する方法４００が開示されている。原料ライン１０６は、樹脂１１０内に少なくとも部分的に封入された細長い繊維１０８を備えている。方法４００は、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０２）を含む。原料ライン１０６及び樹脂１１０は、樹脂１１０が第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときにより堅い。方法４００は、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ導入すること（ブロック４０４）をさらに含む。方法４００は、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際に又は原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出る際に、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０６）をさらに含む。原料ライン１０６及び樹脂１１０は、樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、樹脂１１０が第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに堅くない。方法４００は、樹脂１１０が第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、搬送ガイド１１６を使用して、原料ライン１０６をプリント経路１１４に沿って堆積すること（ブロック４０８）をさらに含む。方法４００は、プリント経路１１４に沿って搬送ガイド１１６から原料ライン１０６が分配された後、原料ライン１０６の樹脂１１０を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させること（ブロック４１０）をさらに含む。少なくとも部分的に硬化した状態にある樹脂１１０は、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある樹脂１１０より硬化されている。この段落中の上記の主題は、本開示の実施例１４を特徴付けるものである。

したがって、方法４００は、原料ライン１０６から物体１０２を製造するために実装され得る。さらに、方法４００は、細長い繊維１０８を有する物体１０２を製造するために実装され得る。この細長い繊維１０８は、例えば、物体１０２の所望の特性を画定するために、物体１０２の全体にわたり所望の且つ／又は所定の配向に配向される。細長い繊維１０８が樹脂１１０内に封入されるので、原料ライン１０６は、プリプレグ原料ラインであると説明してもよい。さらに、原料ライン１０６はかなりの長さを有する場合があるので、搬送ガイド１１６の中に導入する前に、原料ライン１０６をコイル巻きするか、又はスプールすることができる。したがって、原料ライン１０６は、損傷を受けず細長い繊維１０８にコイル巻きされるためには、十分に可撓性又は屈曲可能でなければならないが、さらに、樹脂１１０を流出させず、継続的な可撓性ラインとして原料ライン１０６の一体性を保つために、十分に堅くなければならない。しかしながら、原料ライン１０６の第１の少なくとも部分的に未硬化の状態は、搬送ガイド１１６を通して操作的に供給させ前進させるには、あまりにも可撓性が高い場合があり、関連システム（例えば、システム３００）の複合部品に付着したり、さもなければ複合部品を汚したりせずに、システムによって操作的に取り扱うには、あまりにもべとべとしていたり、粘着質であったりする場合がある。したがって、原料ライン１０６を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることにより、細長い繊維１０８が曲がったり、割れたり、又はさもなければ損傷を受けたりせずに、且つ、樹脂１１０が関連システム（例えば、システム３００）を汚染させずに、原料ライン１０６を、搬送ガイド１１６の中へ導入し搬送ガイド１１６を通過させることが容易になる。続いて、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際に又は原料ライン１０６が搬送ガイド１１６から出る際に、樹脂１０６を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることは、物体１０２を積層造形するために搬送ガイド１１６によって三次元内で操作可能に堆積するのに十分柔軟な原料ライン１０６をもたらす。方法４００の幾つかの実施態様では、原料ライン１０６の特性に応じて、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際に、原料ライン１０６を第２の軟化した未硬化状態へ変質させることが有益であり得る。方法４００の他の実施態様では、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出る際に、原料ライン１０６を第２の軟化した未硬化状態へ変質させることが有益であり得る。最後に、樹脂１１０を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ少なくとも部分的に硬化させることにより、物体の製造中に又はその原位置で、物体１０２の硬化が可能となる。

方法４００に従って、概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６は、０．０８ＧＰａより大きく、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有する。堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６は、０．１ＧＰａより大きい剛性率を有する。第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６は、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有する。この段落の上述の主題は、本開示の実施例１５を特徴付けており、実施例１５は、上記の実施例１４に係る主題も含む。

剛性率又は堅さの閾値が０．１Ｇｐａであるので、原料ライン１０６は、堅化機構１１２によって堅くされたときに、細長い繊維１０８が曲がったり、割れたり、又はさもなければ損傷を受けたりせずに、搬送ガイド１１６の中へ導入されるのに十分な堅さを有する。さらに、０．１ＧＰａ未満の剛性率を有すると、原料ライン１０６を、曲がったプリント経路、例えば、二次元又は三次元の湾曲を有するプリント経路１１４に沿って堆積することができる。しかしながら、細長い繊維１０８の剛性、対応するトウ内の細長い繊維１０８の数、原料ライン１０６の形状、原料ライン１０６の直径、樹脂１１０の特性等に基づいて、他の閾値の剛性率が利用されてもよい。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０２）は、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６の樹脂１１０から熱を引き出すこと（ブロック４１２）を含む。さらに、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際に又は原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出る際に、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０６）は、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６の樹脂１１０を加熱すること（ブロック４１４）を含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１６を特徴付けており、実施例１６は、上述の実施例１４又は１５に係る主題も含む。

原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるために、原料ライン１０６の樹脂１１０から熱を引き出すことにより、樹脂１１０が十分に冷却され、原料ライン１０６の剛性率又は堅さは、細長い繊維１０８が曲がったり、割れたり、又はさもなければ損傷を受けたりせずに、搬送ガイド１１６の中へ導入されるのに十分な高さ又は程度となる。方法４００の幾つかの実施態様では、樹脂１１０から熱を引き出すことは、樹脂１１０を冷凍させることであると説明することができる。その後、樹脂１１０及び原料ライン１０６の堅さを逆転させるために、樹脂１１０を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように樹脂１１０を加熱することにより、プリント経路１１４に沿った搬送ガイド１１６による原料ライン１０６の操作可能な堆積が容易となる。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ導入すること（ブロック４０４）は、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ押し出すこと（ブロック４１６）を含む。この段落の上述の主題は、本開示の実施例１７を特徴付けており、実施例１７は、上記の実施例１４から１６のいずれかによる主題も含む。

原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ押し出すことによって、関連する積層造形システム（例えば、本明細書のシステム３００）の供給機構（例えば、供給機構１２６）は、搬送ガイド１１６の上流に位置付けられ、結果的に、プリント経路１１４に対して操作可能に移動する搬送ガイド１１６の通り道の外側に位置付けされ得る。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００によれば、搬送ガイド１１６の中へ原料ライン１０６を押し出すこと（ブロック４１６）は、互いに対向するローラ又はベルト１２８によって実行される。対向するローラ又はベルト１２８は、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押し出すために、原料ライン１０６の両側と係合し選択的に回転する。この段落の上述の記載は、本開示の実施例１８を特徴付けており、実施例１８は、上記の実施例１７に係る主題も含む。

互いに対向するローラ又はベルト１２８は、選択的に回転すると、原料ライン１０６と摩擦を起こしながら係合するように作動する。それにより、互いに対向するローラ又はベルト１２８の間で原料ライン１０６が供給され、搬送ガイド１１６の中へ且つ搬送ガイド１１６を通して押し出される。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００は、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性を感知すること（ブロック４１８）をさらに含む。方法４００は、原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性を感知したこと（ブロック４１８）に応答して、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０２）、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ導入すること（ブロック４０４）、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際に又は原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出る際に、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０６）、又はプリント経路１１４に沿って搬送ガイド１１６から原料ライン１０６が分配された後、原料ライン１０６の樹脂１１０を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させること（ブロック４１０）のうちの少なくとも１つを動的に制御すること（ブロック４２０）を含む。この段落の上述の主題は、本開示の実施例１９を特徴付けており、実施例１９は、上記の実施例１４から１８のいずれかに係る主題も含む。

原料ライン１０６に関連する少なくとも１つの物理的特性を感知することによって、方法４００の実施態様は、原料ライン１０６の堅さ、原料ライン１０６の供給速度、及び原料ライン１０６の硬化速度をリアルタイムで制御することができる。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０２）を動的に制御すること（ブロック４２０）は、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある樹脂１１０の堅さを制御すること（ブロック４２２）を含む。この段落の上述の主題は、本開示の実施例２０を特徴付けており、実施例２０は、上記の実施例１９に係る主題も含む。

樹脂１１０を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることを動的に制御することによって、堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある原料ライン１０６の堅さは、原料ライン１０６が、搬送ガイド１１６の中へ操作可能に導入され及び搬送ガイド１１６を通って前進するのに十分な堅さを有することを確実にするように制御され得る。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ導入すること（ブロック４０４）を動的に制御すること（ブロック４２０）は、原料ライン１０６の供給速度を制御すること（ブロック４２４）を含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例２１を特徴付けており、実施例２１は、上述の実施例１９又は２０に係る主題も含む。

原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ導入することを動的に制御することによって、原料ライン１０６の供給速度を制御することができ、それにより、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ導入する前に、原料ライン１０６を適切に堅くするのに十分な時間を有し、且つ／又は、搬送ガイド１１６によってプリント経路１１４に沿った原料ライン１０６の操作可能な堆積の前に、原料ライン１０６を適切に軟化するのに十分な時間を有することが確実なものとされる。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００によれば、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を通過する際に又は原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出る際に、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること（ブロック４０６）を動的に制御すること（ブロック４２０）は、第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある樹脂１１０の堅さを制御すること（ブロック４２６）を含む。この段落の上述の主題は、本開示の実施例２２を特徴付けており、実施例２２は、上記の実施例１９から２１のいずれかに係る主題も含む。

樹脂１１０を堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることを動的に制御することによって、原料ライン１０６の第２の少なくとも部分的に未硬化の状態を制御することができ、それにより、プリント経路１１４に沿った搬送ガイド１１６による操作可能な堆積のために、原料ライン１０６が確実に十分な可撓性を有する。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００によれば、プリント経路１１４に沿って搬送ガイド１１６から原料ライン１０６が分配された後、原料ライン１０６の樹脂１１０を第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させること（ブロック４１０）を動的に制御すること（ブロック４２０）は、原料ライン１０６の樹脂１１０の硬化速度を制御すること（ブロック４２８）を含む。この段落の上述の主題は、本開示の実施例２３を特徴付けており、実施例２３は、上記の実施例１９から２２のいずれかに係る主題も含む。

樹脂１１０を少なくとも部分的に硬化させることを動的に制御することによって、物体１０２が製造されている際に原料ライン１０６に付与される硬化速度を制御することができる。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００は、搬送ガイド１１６がプリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積する際に、搬送ガイド１１６の先にあるプリント経路１１４を加熱すること（ブロック４３０）をさらに含む。この段落の上述の主題は、本開示の実施例２４を特徴付けており、実施例２４は、上記の実施例１４から２３のいずれかに係る主題も含む。

搬送ガイド１１６がプリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積する際に、搬送ガイド１１６の先にあるプリント経路１１４を加熱することによって、原料ライン１０６が堆積される表面が適切に整えられる。例えば、原料ライン１０６が、既に硬化した又は少なくとも部分的に硬化した以前の長さの原料ライン１０６に対して堆積されているとき、以前の長さの原料ライン１０６を加熱することにより、原料ライン１０６の２つの層の間の湿潤及び接着が促進される。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法４００は、原料ライン１０６がプリント経路１１４沿って搬送ガイド１１６によって堆積された後、原料ライン１０６を加熱すること（ブロック４３２）をさらに含む。この段落の上述の主題は、本開示の実施例２５を特徴付けており、実施例２５は、上記の実施例１４から２４のいずれかに係る主題も含む。

原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積された後、原料ライン１０６を加熱することによって、堆積された原料ライン１０６は、それ自体に対する原料ライン１０６の後続の堆積及び接着のために適切に整えられる。例えば、一定の長さの原料ライン１０６が硬化するか、又は部分的に硬化するときに、一定の長さの原料ライン１０６の後続の又は同時発生的な加熱は、一定の長さの原料ライン１０６に対して堆積される原料ライン１０６の後続の層との間の接着を促進することができる。

本開示の実施例は、図４に示す航空機の製造及び保守方法１１００、並びに図５に示す航空機１１０２に照らして説明することができる。製造前の段階で、例示的な方法１１００は、航空機１１０２の仕様及び設計（ブロック１１０４）と材料調達（ブロック１１０６）とを含み得る。製造段階では、航空機１１０２の構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０８）と、システムインテグレーション（ブロック１１１０）とが行われ得る。その後、航空機１１０２は、認可及び納品（ブロック１１１２）を経て運航（ブロック１１１４）に供され得る。運航中、航空機１１０２には、定期的な整備及び保守（ブロック１１１６）が予定され得る。定期的な整備及び保守は、航空機１１０２の１つ又は複数のシステムの改変、再構成、改修等を含み得る。

例示的な方法１１００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば、顧客）によって実行又は実施され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレータとは、限定しないが、任意の数の航空機製造者及び主要システムの下請業者を含んでもよく、第三者とは、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含んでもよく、オペレータとは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。

図５に示すように、例示的な方法１１００によって製造された航空機１１０２は、複数の高レベルのシステム１１２０及び内装１１２２を有する機体１１１８を含み得る。高レベルシステム１１２０の実施例には、推進システム１１２４、電気システム１１２６、油圧システム１１２８、及び環境システム１１３０のうちの１つ又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムも含まれてよい。ここでは航空宇宙産業の実施例を示したが、本明細書で開示される原理は、自動車産業のような他の産業にも適用することができる。そのため、本明細書で開示される原理は、航空機１１０２以外に、他のビークル（例えば、陸上ビークル、海洋ビークル、宇宙ビークル等）にも適用することができる。

本明細書で示され又は説明された装置及び方法は、製造及び保守方法１１００の、１つ又は複数の任意の段階において利用することができる。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０８）に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１１０２の運航（ブロック１１１４）中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の様態で製作又は製造され得る。さらに、装置、方法、又はこれらの組み合わせの１つ又は複数の実施例は、例えば、航空機１１０２の組立てを著しく効率化するか、又はコストを削減することにより、製造段階１１０８及び１１１０において利用することができる。同様に、装置又は方法を実現する１つ又は複数の実施例、或いはこれらの組み合わせは、例えば、限定するわけではないが、航空機１１０２の運航（ブロック１１１４）中に、及び／又は整備及び保守（ブロック１１１６）において利用することができる。

本明細書で開示された装置及び方法の種々の実施例は、多種多様な構成要素、特徴、及び機能を含む。本明細書で開示された装置及び方法の様々な実施例は、本明細書で開示された装置及び方法のその他の任意の実施例の任意の構成要素、特徴、及び機能を任意の組み合わせで含んでもよく、かかる可能性は全て本開示の範囲内に含まれることが意図されていることを理解すべきである。

上記の説明及び添付図面に提示された教示を利用して、本開示が関係する当業者には、本明細書に明記された実施例の多数の修正例が、想起されるであろう。

したがって、本開示は例示された特定の実施例に限定されることがないことと、修正例及びその他の実施例は添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されていることとを理解されたい。さらに、上述の記載及びこれに関連する図面では、要素及び／または機能の特定の例示的な組み合わせに照らして本開示の実施例が記載されているが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、代替的な実装形態によって、要素及び／又は機能の異なる組み合わせを提供することができることを理解するべきである。そのため、添付の特許請求の範囲で括弧でくくられた参照番号は、例示目的でのみ提示されており、特許請求される主題の範囲を本開示で提供される特定の実施例に限定することを意図しているわけではない。

Claims (15)

1. 物体（１０２）を積層造形するためのシステム（３００）であって、
   原料ライン（１０６）の供給源（３０２）であって、前記供給源（３０２）に由来する前記原料ライン（１０６）が、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態で樹脂（１１０）内に少なくとも部分的に封入された細長い繊維（１０８）を含む、供給源（３０２）、
   前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）が前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態で、前記供給源（３０２）から前記原料ライン（１０６）を受け入れる堅化機構（１１２）であって、前記堅化機構（１１２）が、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を、前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成され、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）は、前記樹脂（１１０）が前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときにより堅い、堅化機構（１１２）、
   前記樹脂（１１０）が前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに、前記堅化機構（１１２）から前記原料ライン（１０６）を受け入れる搬送ガイド（１１６）であって、プリント経路（１１４）に沿って前記原料ライン（１０６）を堆積するように構成された搬送ガイド（１１６）、
   前記搬送ガイド（１１６）を通して前記原料ライン（１０６）を供給するように構成された供給機構（１２６）、
   前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を通過する際に又は前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を出る際に、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を、前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成された軟化機構（１１８）であって、前記搬送ガイド（１１６）によって前記原料ライン（１０６）が前記プリント経路（１１４）に沿って堆積される前に、前記搬送ガイド（１１６）を出る前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）が、前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にあり、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）は、前記樹脂（１１０）が前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに堅くない、軟化機構（１１８）、及び
   前記プリント経路（１１４）に沿って前記搬送ガイド（１１６）によって堆積された前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を、前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させるように構成された硬化機構（１２０）
   を備えているシステム（３００）。
2. 前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．０８ＧＰａより大きく、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有し、
   前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．１ＧＰａより大きい剛性率を有し、
   前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有する、請求項１に記載のシステム（３００）。
3. 前記堅化機構（１１２）が、前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）から熱を引き出し、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成され、且つ
   前記軟化機構（１１８）が、前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を加熱して、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させるように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム（３００）。
4. 制御システム（１３０）をさらに含み、前記制御システム（１３０）が、前記原料ライン（１０６）に関連する少なくとも１つの物理的特性を感知するように構成された少なくとも１つのセンサ（１３２）を備え、
   前記制御システム（１３０）が、前記原料ライン（１０６）に関連する前記少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、前記堅化機構（１１２）、前記供給機構（１２６）、前記軟化機構（１１８）、又は前記硬化機構（１２０）のうちの少なくとも１つを動的に制御するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム（３００）。
5. 前記制御システム（１３０）が、前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記樹脂（１１０）の堅さを制御するために、前記原料ライン（１０６）に関連する前記少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、前記堅化機構（１１２）を動的に制御するように構成されている、請求項４に記載のシステム（３００）。
6. 前記制御システム（１３０）が、前記原料ライン（１０６）の供給速度を制御するために、前記原料ライン（１０６）に関連する前記少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、前記供給機構（１２６）を動的に制御するように構成されている、請求項４又は５に記載のシステム（３００）。
7. 前記制御システム（１３０）が、前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記樹脂（１１０）の堅さを制御するために、前記原料ライン（１０６）に関連する前記少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、前記軟化機構（１１８）を動的に制御するように構成されている、請求項４から６のいずれか一項に記載のシステム（３００）。
8. 前記制御システム（１３０）が、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）の硬化速度を制御するために、前記原料ライン（１０６）に関連する前記少なくとも１つの物理的特性に少なくとも部分的に基づいて、前記硬化機構（１２０）を動的に制御するように構成されている、請求項４から７のいずれか一項に記載のシステム（３００）。
9. 前記搬送ガイド（１１６）が前記プリント経路（１１４）に沿って前記原料ライン（１０６）を堆積する際に、前記搬送ガイド（１１６）の先にある前記プリント経路（１１４）を加熱するように構成されたプリント経路ヒータ（１３８）をさらに備えている、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム（３００）。
10. 前記搬送ガイド（１１６）によって前記原料ライン（１０６）が堆積された後に、前記原料ライン（１０６）を加熱するように構成された堆積原料ラインヒータ（１４０）をさらに備えている、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム（３００）。
11. 樹脂（１１０）内に少なくとも部分的に封入された細長い繊維（１０８）を含む原料ライン（１０６）から物体（１０２）を積層造形する方法（４００）であって、
    前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることであって、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）は、前記樹脂（１１０）が前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときにより堅い、第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることと、
    前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）が前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、前記原料ライン（１０６）を搬送ガイド（１１６）の中へ導入することと、
    前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を通過する際に又は前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を出る際に、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることであって、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）は、前記樹脂（１１０）が前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にあるときに堅くない、前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることと、
    前記樹脂（１１０）が前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、前記搬送ガイド（１１６）を使用して、プリント経路（１１４）に沿って前記原料ライン（１０６）を堆積することと、
    前記プリント経路（１１４）に沿って前記搬送ガイド（１１６）から前記原料ライン（１０６）が分配された後、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させることであって、前記少なくとも部分的に硬化した状態にある前記樹脂（１１０）が、前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記樹脂（１１０）より硬化されている、前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させることと
    を含む方法（４００）。
12. 前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．０８ＧＰａより大きく、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有し、
    前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．１ＧＰａより大きい剛性率を有し、
    前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．１ＧＰａ以下の剛性率を有する、請求項１１に記載の方法（４００）。
13. 前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることが、前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）から熱を引き出すことを含み、
    前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を通過する際に又は前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を出る際に、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることが、前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を加熱することを含む、請求項１１又は１２に記載の方法（４００）。
14. 前記原料ライン（１０６）に関連する少なくとも１つの物理的特性を感知することと、
    前記原料ライン（１０６）に関連する前記少なくとも１つの物理的特性を感知したことに応答して、
    前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること、
    前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）が前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある状態で、前記原料ライン（１０６）を前記搬送ガイド（１１６）の中へ導入すること、
    前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を通過する際に又は前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）を出る際に、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態から前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させること、又は
    前記原料ライン（１０６）が前記プリント経路（１１４）に沿って前記搬送ガイド（１１６）から分配された後、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第２の少なくとも部分的に未硬化の状態から前記少なくとも部分的に硬化した状態へ変質させること
    のうちの少なくとも１つを動的に制御することとをさらに含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法（４００）。
15. 前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第１の少なくとも部分的に未硬化の状態から前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態へ変質させることを動的に制御することが、前記堅い少なくとも部分的に未硬化の状態にある前記樹脂（１１０）の堅さを制御することを含む、請求項１４に記載の方法（４００）。

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