JP7223516B2

JP7223516B2 - 積層造形のためのシステム及び方法

Info

Publication number: JP7223516B2
Application number: JP2018124087A
Authority: JP
Inventors: マークスチュアートウィレンスキ，; サミュエルエフ．ハリソン，; ニックシャーベエヴァンズ，; ファラオントルレス，
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: EP3424687A1; EP3424708A1; US20190009462A1; US20200406540A1; US10814550B2; US11318674B2; CN109203454A; CN109203453A; EP3424687B1; JP2019031074A; EP3424708B1

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、プリントヘッドを通るその前進は、困難であり得るか又は望ましくない効果をもたらし得る。例えば、原材料が粘着性の材料であるか又は粘着性の材料を含むときに、その原材料は、べとべとになり、詰まり、又はさもなければプリントヘッドを塞ぎ得る。別の一実施例として、原材料が細長い炭素又は他の繊維を含むときに、繊維は、ねじれ、壊れ、又はさもなければ、曲がり、損傷を受け、若しくはプリントヘッドを詰まらせ得る。更に別の一実施例として、原材料が未硬化若しくは部分的に硬化した硬化性樹脂であり又はそれを含むときに、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側で硬化して、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操作可能な前進を部分的又は完全に妨害し得る。

したがって、少なくとも上述の懸念に対処することを目的とした装置及び方法が有用となろう。

以下の記載は、本発明による主題の実施例の非網羅的なリストであり、それらの実施例は、特許請求されることも又はされないこともあり得る。

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。該システムは、繊維供給、樹脂供給、堅くする機構、搬送ガイド、供給機構、軟らかくする機構、及び硬化機構を備える。繊維供給は、細長い繊維を分配するように構成されている。樹脂供給は、繊維供給から分配された細長い繊維に樹脂を付けて、原料ラインを生成するように構成されている。原料ラインは、少なくとも部分的に樹脂内に封入された細長い繊維を備える。その樹脂は、第１の堅くない未硬化状態にある。堅くする機構は、樹脂が第１の堅くない未硬化状態にある原料ラインを受け入れることとなる。堅くする機構は、原料ラインの樹脂を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させるように構成されている。樹脂が第１の堅くない未硬化状態にあるときよりも、樹脂が堅い未硬化状態にあるときに、原料ライン及び樹脂は堅い。搬送ガイドは、堅くする機構から、樹脂が堅い未硬化状態にある原料ラインを受け入れることとなる。搬送ガイドは、プリント経路に沿って原料ラインを堆積させ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。軟らかくする機構は、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未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させるように構成されている。それによって、原料ラインが搬送ガイドによってプリント経路に沿って堆積される前に、搬送ガイドを出る原料ラインの樹脂は、第２の堅くない未硬化状態にある。樹脂が堅い未硬化状態にあるときよりも、樹脂が第２の堅くない未硬化状態にあるときに、原料ライン及び樹脂は堅くない。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の堅くない未硬化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、該システムは、物体が製造されている間に樹脂と細長い繊維から生成された繊維補強複合材料から該物体を製造するために使用され得る。更に、該システムは、物体の所望の特性を規定するためなどに、物体の全体にわたり所望の且つ／又は所定の方向に方向付けられた細長い繊維を有する、該物体を製造するために使用され得る。更に、樹脂は原料ラインを生成するために細長い繊維に付けられるときに未硬化なので、第１の堅くない未硬化状態の原料ラインは、粘性状態にある樹脂を含む。そのような粘性の、粘つく、又はねばねばした状態にあり続けることが許容されるとすれば、原料ラインの樹脂は、システムによって取り扱うことが困難であり、例えば、システムの供給機構及び搬送ガイドはべとべとになり、又はさもなければシステムの構成要素部品が汚染され得る。更に、樹脂がそのような粘性状態にあるならば、細長い繊維は、搬送ガイドの入口又は範囲内で曲げられ得る。したがって、堅くする機構は、原料ラインを第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させる。それによって、供給機構は、供給機構を汚染する又は供給機構に損傷を与えることなしに、且つ、細長い繊維が、曲がり、壊れ、又はさもなければ損傷を受けることなしに、搬送ガイドの中へ原料ラインを前進させることができる。更に、その後、原料ラインは堅い未硬化状態にあるので、最終的には物体を製造するためにプリント経路に沿って堆積されるように、原料ラインが、搬送ガイドを通って容易に前進することとなる。しかし、その堅い未硬化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、軟らかくする機構が、設けられて、最終的にはプリント経路に沿って堆積させるために、原料ラインを堅い未硬化状態から十分に堅くない未硬化状態、すなわち、第２の堅くない未硬化状態へ変質させる。軟らかくする機構は、軟らかくする機構の構成に応じて、且つ、第２の堅くない未硬化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何れかに、原料ラインを軟らかくし得る。最後に、硬化機構は、第２の堅くない未硬化状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ、樹脂を変質させて、物体が製造されている間に又はその場で、該物体を少なくとも部分的に硬化させる。

本発明による主題の別の一実施例は、物体を積層造形する方法に関する。該方法は、第１の堅くない未硬化状態にある樹脂を細長い繊維に付けて、原料ラインを生成することを含む。原料ラインは、少なくとも部分的に樹脂内に封入された細長い繊維を備える。該方法は、原料ラインの樹脂を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させることも含む。樹脂が第１の堅くない未硬化状態にあるときよりも、樹脂が堅い未硬化状態にあるときに、原料ライン及び樹脂は堅い。該方法は、更に、原料ラインの樹脂が堅い未硬化状態にある状態で、原料ラインを搬送ガイドの中へ導入することを含む。該方法は、更に、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未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させることを含む。樹脂が堅い未硬化状態にあるときよりも、樹脂が第２の堅くない未硬化状態にあるときに、原料ライン及び樹脂は堅くない。該方法は、搬送ガイドを使用して、原料ラインの樹脂が第２の堅くない未硬化状態にある状態で、プリント経路に沿って原料ラインを堆積させることも含む。該方法は、更に、プリント経路に沿って搬送ガイドによって原料ラインが堆積された後で、原料ラインの樹脂を少なくとも部分的に硬化させることを含む。

したがって、該方法は、物体が製造されている間に樹脂と細長い繊維から生成された繊維補強複合材料から該物体を製造するために実施され得る。更に、該方法は、物体の所望の特性を規定するためなどに、物体の全体にわたり所望の且つ／又は所定の方向に方向付けられている細長い繊維を有する、該物体を製造するために実施され得る。更に、樹脂は原料ラインを生成するために細長い繊維に付けられるときに未硬化なので、第１の堅くない未硬化状態の原料ラインは、粘性状態の樹脂を含む。そのような粘性の、粘つく、又はねばねばした状態にあり続けることが許容されるとすれば、原料ラインの樹脂は、搬送ガイドの中へ導入されることが困難であり、例えば、潜在的に搬送ガイドをべとべとにし、又は細長い繊維を曲げ、ねじり、若しくは破壊さえし得る。したがって、樹脂を堅い未硬化状態に変質させることは、細長い繊維が、曲がり、壊れ、又は損傷を受けることなしに、且つ、樹脂が関連するシステムを汚染することなしに、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を容易にする。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、樹脂を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させることは、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させるのに十分柔軟な原料ラインをもたらす。本方法のある実施態様では、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の堅くない未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の堅くない未硬化状態へ変質させることは有益であり得る。最後に、第２の堅くない未硬化状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ、樹脂を少なくとも部分的に硬化させることは、物体が製造されている際に又はその場で、該物体を硬化させることを可能にする。

したがって、本発明の１以上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以上の実施例による、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以上の実施例による、図１のシステムの概略的な表現である。本開示の１以上の実施例による、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。航空機を示す概略図である。

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／又はその組合せを表し得る。本明細書において、「連結され（coupled）」とは、直接的並びに間接的に結合されていることを意味する。例えば、部材Ａは部材Ｂに直接的に結合されるか、又は、例えば、別の部材Ｃを介して間接的に結合されていてよい。開示される種々の要素間のすべての関係が必ずしも表わされている訳ではないことが、理解されるであろう。そのため、ブロック図に図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接続を表わす。しかし、破線によって表わされた接続は、選択的に提供されるか、又は、本開示の代替的な実施例に関するかのどちらかであり得る。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以上の要素は、本開示の範囲から逸脱することなく、特定の例から省略され得る。環境要素が存在する場合、それらは点線で表わされる。分かりやすくするために、仮想的な（架空の）要素も示され得る。図１に示す特徴のうちの幾つかは、図１、他の図面、及び／または付随する開示に記載された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され得ることを（１または複数のかかる組み合わせは本書で明示的に示されていないが）、当業者は理解するであろう。同様に、提示した例には限定されない追加の特徴も、本書で図示され説明されている特徴の一部又は全部と組み合わされ得る。

上記の図３及び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、工程またはその一部の、いかなる特定の順番または従属関係も暗示しない。破線で示されるブロックは、代替的な工程及び／又はその一部を示す。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。開示されている様々な工程間のすべての従属関係が必ずしも表わされている訳ではないことが、理解されよう。本明細書に明記された１以上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、ある例示的な順番が示されているが、工程の順序は、適切な場合において改変され得ることを理解されたい。したがって、ある特定の工程は、異なる順番で又は同時に実行され得る。更に、当業者であれば、記載された全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、記載されている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、記載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例と併せて説明されることになるが、それらの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。更に、例えば、「第２」のアイテムが言及された場合、例えば、「第１」の若しくはより小さい数のアイテム、及び／又は、「第３」の若しくはより大きい数のアイテムが必要とされたり、除外されたりすることはない。

本書における「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以上の特徴、構造又は特性が、少なくとも１つの実行態様に含まれることを意味する。明細書内に頻出する「一実施例」という表現は、同一の実施例を表すことも、表さないこともあり得る。

本書において、特定の機能を実施する「ように構成／設定された（configured to）」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、いかなる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、更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。換言すると、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、特に選択され、作り出され、実装され、利用され、プログラムされ、且つ／又は設計される。本明細書で使用される、「ように構成された」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更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特性が存在することを意味する。この開示において、特定の機能を実施する「ように構成／設定され」ていると説明されているシステム、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）」、及び／又は、実施するよう「動作可能である（operative to）」とも説明され得る。

本開示によ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。それらの実施例は、特許請求されることも又はされないこともあり得る、

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１００が開示されている。システム１００は、繊維供給１２２、樹脂供給１２４、堅くする機構１１２、搬送ガイド１１６、供給機構１２６、軟らかくする機構１１８、及び硬化機構１２０を備える。繊維供給１２２は、細長い繊維１０８を分配するように構成されている。樹脂供給１２４は、原料ライン１０６を生成するために、繊維供給１２２から分配された細長い繊維１０８に樹脂１１０を付けるように構成されている。原料ライン１０６は、少なくとも部分的に樹脂１１０内に封入された細長い繊維１０８を備える。樹脂１１０は、第１の堅くない未硬化状態にある。堅くする機構１１２は、樹脂１１０が第１の堅くない未硬化状態にある原料ライン１１０を受け入れることとなる。堅くする機構１１２は、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させるように構成されている。樹脂１１０が第１の堅くない未硬化状態にあるときよりも、樹脂１１０が堅い未硬化状態にあるときに、原料ライン１０６及び樹脂１１０は堅い。搬送ガイド１１６は、堅くする機構１１２から、樹脂１１０が堅い未硬化状態にある原料ライン１０６を受け入れることとなる。搬送ガイド１１６は、プリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積させ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。軟らかくする機構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を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させるように構成されている。それによって、原料ライン１０６が、搬送ガイド１１６によってプリント経路１１４に沿って堆積される前に、搬送ガイド１１６を出る原料ライン１０６の樹脂１１０が、第２の堅くない未硬化状態にある。樹脂１１０が堅い未硬化状態にあるときよりも、樹脂１１０が第２の堅くない未硬化状態にあるときに、原料ライン１０６及び樹脂１１０は堅くない。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の堅くない未硬化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。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１を特徴付ける。

したがって、システム１００は、物体１０２が製造されている間に樹脂１１０と細長い繊維１０８から生成された繊維補強複合材料から物体１０２を製造するために使用され得る更に、システム１００は、物体１０２の所望の特性を規定するためなどに、物体１０２の全体にわたり所望の且つ／又は所定の方向に方向付けられている細長い繊維１０８を有する、物体１０２を製造するために使用され得る。更に、樹脂１１０は原料ライン１０６を生成するために細長い繊維１０８に付けられるときに未硬化なので、第１の堅くない未硬化状態の原料ライン１０６は、粘性状態の樹脂１１０を含む。そのような粘性の、粘つく、又はねばねばした状態にあり続けることが許容されるとすれば、原料ライン１０６の樹脂１１０は、システム１００によって取り扱うことが困難であり、例えば、システムの供給機構１２６及び搬送ガイド１１６は、べとべとになり、又はさもなければシステム１００の構成要素部品を汚染し得る。更に、樹脂１１０がそのような粘性状態にあるならば、細長い繊維１０８は、搬送ガイド１１６の入口又は範囲内で曲げられ得る。したがって、堅くする機構１１２は、原料ライン１０６を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させる。それによって、供給機構１２６は、供給機構１２６を汚染する又は供給機構１２６に損傷を与えることなしに、且つ、細長い繊維１０８が、曲がり、壊れ、又はさもなければ損傷を受けることなしに、搬送ガイド１１６の中へ原料ライン１０６を前進させることができる。更に、その後、原料ライン１０６は堅い未硬化状態にあるので、最終的には物体１０２を製造するためにプリント経路１１４に沿って堆積されるように、原料ライン１０６が、搬送ガイド１１６を通って容易に前進することとなる。しかし、その堅い未硬化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、軟らかくする機構１１８が、設けられて、最終的にはプリント経路１１４に沿って堆積させるために、原料ライン１０６を堅い未硬化状態から十分に堅くない未硬化状態、すなわち、第２の堅くない未硬化状態へ変質させる。更に、軟らかくする機構１１８は、原料ライン１０６の長さが、原料ライン１０６の以前に堆積した長さに接触して堆積するときに、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。軟らかくする機構１１８は、軟らかくする機構１１８の構成に応じて、且つ、第２の堅くない未硬化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を出る際の何れかに、原料ライン１０６を軟らかくし得る。最後に、硬化機構１２０は、第２の堅くない未硬化状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ、樹脂１１０を変質させて、物体１０２が製造されている間に又はその場で、物体１０２を少なくとも部分的に硬化させる。

追加的又は代替的には、システム１００の幾つかの実施例は３-Ｄプリンタとして説明され得る。

システム１００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採り、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が、非限定的に、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。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、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得る。「細長い」によって、細長い繊維１０８は、例えば、短繊維のセグメントの使用とは異なり、概して、生成されている際に原料ライン１０６に沿って本来的に連続的であることを意味している。そうは言っても、細長い繊維１０８は、束にされ、織られ、編まれ、又はさもなければ組み合された繊維の不連続なセグメントを備え得るが、原料ライン１０６に沿って未だ概して本来的に連続的であると考えられる。細長い繊維１０８は、その長さを横切る又はその長さに垂直な寸法（例えば、直径又は幅）よりも大幅に長い長さを有する。
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１００及び硬化機構１２０の機能性に応じて、任意の適切な形態を採り得る。ある実施例では、樹脂１１０が、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が、熱又は放射線の選択的な適用によって硬化す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、使用され、システム１００の中へ組み込まれ得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、第１の堅くない未硬化状態にある原料ライン１０６は、０．１GPa以下の剛性率を有する。堅い未硬化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の堅くない未硬化状態にある原料ライン１０６は、０．１GPa以下の剛性率を有する。この段落の前述の主題は、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による主題も含む。

０．１GPaを剛性率又は堅さの閾値として、原料ライン１０６は、堅くする機構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。更に、０．１GPaの剛性率未満へ原料ライン１０６を軟らかくすることによって、原料ライン１０６は、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に沿って堆積され得る。しかし、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の特性などに基づくなどして、剛性率の他の閾値が利用され得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、堅くする機構１１２は、第１の堅くない未硬化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の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させるように構成されている。軟らかくする機構１１８は、堅い未硬化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を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化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による主題も含む。

堅くする機構１１２が、原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い未硬化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、堅くする機構１１２は、供給機構１２６及び搬送ガイド１１６を望ましくなく汚染し、べとべとにし、又は損傷を与えることなしに、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ及び搬送ガイド１１６を通して操作可能に前進させるために、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を冷却する。ある実施例では、堅くする機構１１２が、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、軟らかくする機構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を第２の堅くない未硬化状態へ変質させるように、樹脂１１０を加熱する。

堅くする機構１１２及び軟らかくする機構１１８は、任意の適切な構成を採り、それぞれ、熱を引き出し、熱を適用するための任意の適切な機構を利用し得る。例えば、堅くする機構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。更に又は代替的に、堅くする機構１１２は、樹脂１１０から熱を引き出すために、原料ライン１０６を覆ってパスされ及び原料ライン１０６と接触する冷却流体を利用し得る。ある実施例では、軟らかくする機構１１８が、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６を出るところ又はその近くなどにおいて、搬送ガイド１１６内に操作可能に連結され又は位置付けられたなどの、抵抗ヒータ、誘導ヒータ、若しくは放射ヒータであり、又はそれらを含み得る。更に又は代替的に、軟らかくする機構１１８は、樹脂１１０を加熱するレーザー又は加熱された流体の流れを含み又は利用し得る。ある実施例では、硬化機構１２０が、更に、軟らかくする機構１１８として働き得る。堅くする機構１１２及び軟らかくする機構１１８の他の実施例も、本開示の範囲内にあり、システム１００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の何れか１つによる主題も含む。

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。搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押すように位置付けられることによって、供給機構１２６は、搬送ガイド１１６の出口の上流であり、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、原料ライン１０６の両側と係合し、且つ、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押すように選択的に回転するように構成された、対向するローラ又はベルト１２８を備える。この段落の前述の主題は、本開示の実施例５を特徴付けており、実施例５は、上述の実施例４による主題も含む。

対向するローラ又はベルト１２８は、選択的に回転されたときに、原料ライン１０６と摩擦を起こしながら係合し、それによって、対向するローラ又はベルト１２８の間に原料ライン１０６を供給し、搬送ガイド１１６の中へ及び搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押す。更に又は代替的に、供給機構１２６は、搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押すように構成された他のピンチ機構を備えてもよい。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム１００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を備える制御システム１３０を更に備える。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、堅くする機構１１２、供給機構１２６、軟らかくする機構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の何れか１つによる主題も含む。

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、及び、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、堅くする機構１１２、供給機構１２６、、軟らかくする機構１１８、及び／又は硬化機構１２０を動的に制御することによって、システム１００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し得る。

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排他的な例は、堅さ、剛性、柔軟性、硬度、粘性、温度、硬化の程度、サイズ、体積分率、及び形状を含む。

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が、稲妻の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、堅い未硬化状態にある樹脂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、堅くする機構１１２を動的に制御するように構成されている。この段落の前述の主題は、本開示の実施例７を特徴付けており、実施例7は、上述の実施例６による主題も含む。

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、堅くする機構１１２を動的に制御することによって、堅い未硬化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の中へ及び搬送ガイド１１６を通して供給機構１２６によって操作可能に前進させられるのに十分な堅さを有することを保証するように制御され得る。

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、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による主題も含む。

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の供給速度は、堅くする機構１１２が、原料ライン１０６を適切に堅くするための十分な時間を有し、且つ／又は、それによって、軟らかくする機構１１８が、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有することを保証するように制御され得る。

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、第２の堅くない未硬化状態にある樹脂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、軟らかくする機構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の何れか１つによる主題も含む。

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、軟らかくする機構１１８を動的に制御することによって、原料ライン１０６の第２の堅くない未硬化状態が、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ために原料ライン１０６が十分な柔軟性を有することを保証するように制御され得る。更に、軟らかくする機構１１８を動的に制御することは、原料ライン１０６の長さが、原料ライン１０６の以前に堆積した長さに接触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。

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の何れか１つによる主題も含む。

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、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が、物体１０２がシステム１００によって製造されている際に、所望の程度の硬化又は硬化速度が原料ラインに分け与えられることを保証するように制御され得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム１００は、表面１３４と駆動アセンブリ１３６とを更に備える。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の何れか１つによる主題も含む。

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、物体１０２が原料ライン１０６から製造されるように、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、任意の適切な形態を採り得る。それによって、搬送ガイド１１６と表面１３４は、物体１０２の積層造形のために三次元で互いに対して操作可能に移動され得る。ある実施例では、駆動アセンブリ１３６がロボットアームであり、搬送ガイド１１６が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、例えば、互いに対して垂直な三次元で、互いに対して少なくとも３つの自由度を有する三次元で、互いに対して少なくとも６つの自由度を有する三次元で、互いに対して少なくとも９つの自由度を有する三次元で、且つ／又は互いに対して少なくとも１２個の自由度を有する三次元でを含む、任意の多数の自由度で、搬送ガイド１１６と表面１３４との間の相対移動を提供し得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム１００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を堆積させる際に、搬送ガイド１１６の先のプリント経路１１４を加熱するように構成された、プリント経路ヒータ１３８を更に備える。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の何れか１つによる主題も含む。

搬送ガイド１１６がプリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積させる際に、搬送ガイド１１６の先のプリント経路１１４を加熱することによって、プリント経路ヒータ１３８は、それに接触して原料ライン１０６が堆積されるところの表面を準備する。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原料ライン１０６の以前の長さに接触して堆積するときに、原料ライン１０６の以前の長さを加熱することは、原料ライン１０６の２つの層の間の湿潤及び接着を促進する。

ある実施例において、プリント経路ヒータ１３８は、例えば、プリント経路ヒータ１３８が原料ライン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し得る。更に又は代替的に、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／又はレーザーを備え得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、システム１００は、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積した後で、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を更に備える。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の何れか１つによる主題も含む。

原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積された後で、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、既に堆積した原料ライン１０６に接触する後続の原料ライン１０６の堆積及び接着のために、既に堆積した原料ライン１０６を適切に準備する。例えば、硬化機構１２０によって原料ライン１０６の長さが硬化した又は部分的に硬化したときに、原料ライン１０６の長さの後続の又は同時発生的な加熱は、原料ライン１０６の長さに接触して堆積する原料ライン１０６の後続の層との間の接着を促進し得る。更に、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積された後で、原料ライン１０６を加熱することは、原料ライン１０６の硬化の程度を高め、原料ライン１０６の樹脂１１０の硬化の動力学又は硬化速度を制御するために使用され得る。

ある実施例において、堆積原料ラインヒータ１４０は、例えば、堆積原料ラインヒータ１４０が原料ライン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し得る。更に又は代替的に、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／又はレーザーを備え得る。

概して図１及び特に図２を参照すると、物体１０２を積層造形する方法２００が開示されている。方法２００は、原料ライン１０６を生成するために、第１の堅くない未硬化状態にある樹脂１１０を細長い繊維１０８に付けること（ブロック２０２）を含む。原料ライン１０６は、少なくとも部分的に樹脂１１０内に封入された細長い繊維１０８を備える。方法２００は、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させること（ブロック２０４）も含む。樹脂１１０が第１の堅くない未硬化状態にあるときよりも、樹脂１１０が堅い未硬化状態にあるときに、原料ライン１０６及び樹脂１１０は堅い。方法２００は、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い未硬化状態にある状態で、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２０６）を更に含む。方法２００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を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させること（ブロック２０８）を更に含む。樹脂１１０が堅い未硬化状態にあるときよりも、樹脂１１０が第２の堅くない未硬化状態にあるときに、原料ライン１０６及び樹脂１１０は堅くない。方法２００は、原料ライン１０６の樹脂１１０が第２の堅くない未硬化状態にある状態で、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に沿って堆積させること（ブロック２１０）も含む。方法２００は、原料ライン１０６が、プリント経路１１４に沿って搬送ガイド１１６によって堆積した後で、原料ライン１０６の樹脂１１０を少なくとも部分的に硬化させること（ブロック２１２）を更に含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１４を特徴付ける。

したがって、方法２００は、物体１０２が製造されている間に樹脂１１０と細長い繊維１０８から生成された繊維補強複合材料から物体１０２を製造するために実施され得る更に、方法２００は、物体１０２の所望の特性を規定するためなどに、物体１０２の全体にわたり所望の且つ／又は所定の方向に方向付けられている細長い繊維１０８を有する、物体１０２を製造するために実施され得る。更に、樹脂１１０は原料ライン１０６を生成するために細長い繊維１０８に付けられるときに未硬化なので、第１の堅くない未硬化状態の原料ライン１０６は、粘性状態の樹脂１１０を含む。そのような粘性の、粘つく、又はねばねばした状態にあり続けることが許容されるとすれば、原料ライン１０６の樹脂１１０は、搬送ガイド１１６の中へ導入されることが困難であり、例えば、潜在的に搬送ガイド１１６をべとべとにし、又は細長い繊維１０８を曲げ、ねじり、若しくは破壊さえし得る。したがって、樹脂１１０を堅い未硬化状態に変質させることは、細長い繊維１０８が、曲がり、壊れ、又はさもなければ損傷を受けることなしに、且つ、樹脂１１０が関連するシステム（例えば、本明細書ではシステム１００）を汚染することなしに、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を通過させることを容易にする。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１１０を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化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させるのに十分柔軟な原料ライン１０６をもたらす。方法２００のある実施態様では、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の堅くない未硬化状態へ変質させることは有益であり得る。方法２００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の堅くない未硬化状態へ変質させることは有益であり得る。最後に、第２の堅くない未硬化状態から少なくとも部分的に硬化した状態へ、樹脂１１０を少なくとも部分的に硬化させることは、物体１０２が製造されている際に又はその場で、物体１０２を硬化させることを可能にする。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、第１の堅くない未硬化状態にある原料ライン１０６は、０．１GPa以下の剛性率を有する。堅い未硬化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の堅くない未硬化状態にある原料ライン１０６は、０．１GPa以下の剛性率を有する。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１５を特徴付けており、実施例１５は、上述の実施例１４による主題も含む。

０．１GPaを剛性率又は堅さの閾値として、原料ライン１０６は、堅くする機構１１２によって堅くされたときに、細長い繊維１０８が、曲がり、壊れ、又はさもなければ損傷を受けることなしに、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。更に、０．１GPa未満の剛性率を有するときに、原料ライン１０６は、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に沿って堆積し得る。しかし、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の特性などに基づくなどして、剛性率の他の閾値が利用され得る。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させること（ブロック２０４）は、第１の堅くない未硬化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２１４）を含む。更に、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を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させること（ブロック２０８）は、堅い未硬化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２１６）も含む。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による主題も含む。

原料ライン１０６の樹脂１１０を堅い未硬化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は、細長い繊維１０８が、曲がり、壊れ、又はさもなければ損傷を受けることなしに、その剛性率又は堅さが、原料ライン１０６が搬送ガイド１１６の中へ導入されるのに十分高い程度になるように樹脂１１０冷却する。方法２００のある実施態様では、樹脂１１０から熱を引き出すことが、樹脂１１０を凍結させること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、樹脂１１０を第２の堅くない未硬化状態へ変質させるように樹脂１１０を加熱することは、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の操作可能な堆積を容易にする。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い未硬化状態にある状態で、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２０６）は、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い未硬化状態にある状態で、原料ライン１０６を搬送ガイド１１６の中へ押すこと（ブロック２１８）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の何れか１つによる主題も含む。

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、本明細書ではシステム１００）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、したがって、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の通り道の外側にあり得る。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００によれば、搬送ガイド１１６の中へ原料ライン１０６を押すこと（ブロック２１８）は、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。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１８を特徴付けており、実施例１８は、上述の実施例１７による主題も含む。

対向するローラ又はベルト１２８は、選択的に回転されたときに、原料ライン１０６と摩擦を起こしながら係合し、それによって、対向するローラ又はベルト１２８の間に原料ライン１０６を供給し、搬送ガイド１１６の中へ及び搬送ガイド１１６を通して原料ライン１０６を押す。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００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２２０）を更に含む。方法２００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２２０）に応答して、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させること（ブロック２０４）、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い未硬化状態にある状態で、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２０６）、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を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させること（ブロック２０８）、又は原料ライン１０６がプリント経路１１４に沿って搬送ガイド１１６によって堆積された後で、原料ライン１０６の樹脂１１０を少なくとも部分的に硬化させること（ブロック２１２）、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２２２）も含む。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の何れか１つによる主題も含む。

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２００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し得る。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させること（ブロック２０４）を動的に制御すること（ブロック２２２）は、堅い未硬化状態にある樹脂１１０の堅さを制御すること（ブロック２２４）を含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例２０を特徴付けており、実施例２０は、上述の実施例１９による主題も含む。

樹脂１１０を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させることを動的に制御することによって、堅い未硬化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を通って操作可能に前進するのに十分な堅さを有することを保証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２００によれば、原料ライン１０６の樹脂１１０が堅い未硬化状態にある状態で、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２０６）を動的に制御すること（ブロック２２２）は、原料ライン１０６の供給速度を制御すること（ブロック２２６）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による主題も含む。

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の供給速度は、搬送ガイド１１６の中へのその導入の前に、原料ライン１０６を適切に堅くするための十分な時間を有し、且つ／又は、搬送ガイド１１６によるプリント経路１１４に沿った操作可能な堆積の前に、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有することを保証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２００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を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させること（ブロック２０８）を動的に制御すること（ブロック２２２）は、第２の堅くない未硬化状態にある樹脂１１０の堅さを制御すること（ブロック２２８）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の何れか１つによる主題も含む。

樹脂１１０を堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させることを制御することによって、原料ライン１０６の第２の堅くない未硬化状態は、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原料ライン１０６が十分な柔軟性を有することを保証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２００によれば、原料ライン１０６がプリント経路１１４に沿って搬送ガイド１１６によって堆積された後で、原料ライン１０６の樹脂１１０を少なくとも部分的に硬化させること（ブロック２１２）を動的に制御すること（２２２）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２３０）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の何れか１つによる主題も含む。

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に分け与えられる硬化速度が制御され得る。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００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を堆積させる際に、搬送ガイド１１６の先のプリント経路１１４を加熱すること（ブロック２３２）を更に含む。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の何れか１つによる主題も含む。

搬送ガイド１１６がプリント経路１１４に沿って原料ライン１０６を堆積させる際に、搬送ガイド１１６の先のプリント経路１１４を加熱することによって、それに接触して原料ライン１０６が堆積するところの表面が適切に準備される。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原料ライン１０６の以前の長さに接触して堆積しているときに、原料ライン１０６の以前の長さを加熱することは、原料ライン１０６の２つの層の間の湿潤及び接着を促進する。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００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で、原料ライン１０６を加熱すること（ブロック２３４）を更に含む。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の何れか１つによる主題も含む。

原料ライン１０６が搬送ガイド１１６によって堆積された後で、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が、それ自身に接触する原料ライン１０６の後続の堆積及び接着のために適切に準備される。例えば、原料ライン１０６の長さが硬化した又は部分的に硬化したときに、原料ライン１０６の長さの後続の又は同時発生的な加熱は、原料ライン１０６の長さに接触して堆積する原料ライン１０６の後続の層との間の接着を促進し得る。

概して図１及び図２並びに特に図３を参照すると、方法２００によれば、原料ライン１０６を生成するために、第１の堅くない状態にある樹脂１１０を細長い繊維１０８に付けること（ブロック２０２）は、原料ライン１０６を生成するために、第１の堅くない未硬化状態にある樹脂１１０を閾値温度未満の細長い繊維１０８に付けることを含む。更に、原料ライン１０６を生成するために、第１の堅くない未硬化状態にある樹脂１１０を閾値温度未満の細長い繊維１０８に付けること（ブロック２０４）は、原料ライン１０６の樹脂１１０を第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させる。この段落の上述の主題は、本開示の実施例２６を特徴付けており、実施例２６は、上記の実施例１４から２５の何れか１つによる主題も含む。

樹脂１１０を閾値温度未満の細長い繊維１０８に付けることによって、細長い繊維１０８は、熱質量又はヒートシンクとして作用して、樹脂１１０から熱を引き出し、それによって、樹脂１１０を堅い未硬化状態へ変質させる。閾値温度は、樹脂１１０の特性、及び堅い未硬化状態にある樹脂１１０の所望の堅さに応じる。

本開示の実施例は、図４に示した航空機の製造及び保守方法１１００、並びに図５に示した航空機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）と材料の調達（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以上のシステムの改変、再構成、改修などを含み得る。

例示的な方法１１００のプロセスの各々は、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。この明細書の解釈上、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含みうるがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるがそれらに限定されず、且つ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。

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を含むことができる。高レベルシステム１１２０の例は、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以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれ得る。航空宇宙産業の例を示したが、本明細書で開示されている原理は、自動車産業のような他の産業にも適用され得る。そのため、本書で開示されている原理は、航空機１１０２に加え、陸上ビークル、海洋ビークル、宇宙ビークルなどといった他のビークルにも適用し得る。

本明細書で示され、説明されている装置（複数可）及び方法（複数可）は、製造及び保守方法１１００の、１以上の任意の段階において用いられ得る。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）期間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。また、装置（複数可）、方法（複数可）又はそれらの組み合わせの１以上の実施例は、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において利用され得る。同様に、装置又は方法を実現する１以上の実施例、或いはそれらの組み合わせは、限定するわけではないが例としては、航空機１１０２の運航（ブロック１１１４）期間中に、及び／又は整備及び保守（ブロック１１１６）において、利用され得る。

本明細書で開示されている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ている装置（複数可）及び方法（複数可）の様々な例は、本明細書で開示されている装置（複数可）及び方法（複数可）のその他の例のうちの任意のものの、任意の構成要素、特徴及び機能を、任意の組み合わせにおいて含む可能性があり、且つ、かかる可能性は全て本開示の範囲に含まれると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例示の多数の修正例が、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例に限定されることがないこと、及び、変形例及びその他の例は付随する特許請求の範囲に含まれると意図されていることを理解されたい。更に、上述の記載及びこれに関連する図面では、要素及び／又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、代替的な実行形態によって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、要素及び／又は機能の異なる組み合わせが提供され得ることは理解されるべきである。そのため、付随する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内で提供される特定の例に限定することを意図しているわけではない。

Claims

物体（１０２）を積層造形するためのシステム（１００）であって、
細長い繊維（１０８）を分配するように構成された、繊維供給（１２２）、
原料ライン（１０６）を生成するために前記繊維供給（１２２）から分配された前記細長い繊維（１０８）に樹脂（１１０）を付けるように構成された樹脂供給（１２４）であって、前記原料ライン（１０６）が、少なくとも部分的に前記樹脂（１１０）内に封入された前記細長い繊維（１０８）を備え、前記樹脂（１１０）が第１の堅くない未硬化状態にある、樹脂供給（１２４）、
前記樹脂（１１０）が前記第１の堅くない未硬化状態にある前記原料ライン（１０６）を受け入れる堅くする機構（１１２）であって、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第１の堅くない未硬化状態から堅い未硬化状態へ変質させるように構成され、前記樹脂（１１０）が前記第１の堅くない未硬化状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が前記堅い未硬化状態にあるときに、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）が堅い、堅くする機構（１１２）、
前記堅くする機構（１１２）から前記樹脂（１１０）が前記堅い未硬化状態にある前記原料ライン（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）を堆積させ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、前記堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させるように構成された軟らかくする機構（１１８）であって、前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）によって前記プリント経路（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の堅くない未硬化状態にあり、前記樹脂（１１０）が前記堅い未硬化状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が前記第２の堅くない未硬化状態にあるときに、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）が堅くない、軟らかくする機構（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の堅くない未硬化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）を備える、システム（１００）。
前記第１の堅くない未硬化状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．１GPa以下の剛性率を有し、
前記堅い未硬化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の堅くない未硬化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（１００）。
前記堅くする機構（１１２）が、前記第１の堅くない未硬化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の堅くない未硬化状態から前記堅い未硬化状態へ変質させるように構成され、
前記軟らかくする機構（１１８）が、前記堅い未硬化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）を前記堅い未硬化状態から前記第２の堅くない未硬化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（１００）。
制御システム（１３０）を更に備え、
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、前記堅くする機構（１１２）、前記供給機構（１２６）、前記軟らかくする機構（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（１００）。
前記制御システム（１３０）が、前記堅い未硬化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、前記堅くする機構（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（１００）。
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（１００）。
前記制御システム（１３０）が、前記第２の堅くない未硬化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、前記軟らかくする機構（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（１００）。
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（１００）。
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）を堆積させる際に、前記搬送ガイド（１１６）の先の前記プリント経路（１１４）を加熱するように構成された、プリント経路ヒータ（１３８）を更に備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
前記原料ライン（１０６）が前記搬送ガイド（１１６）によって堆積された後で、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）を更に備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
物体（１０２）を積層造形する方法（２００）であって、
第１の堅くない未硬化状態にある樹脂（１１０）を細長い繊維（１０８）に付けて、少なくとも部分的に前記樹脂（１１０）内に封入された前記細長い繊維（１０８）を備える、原料ライン（１０６）を生成すること、
前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）であって、前記樹脂（１１０）が第１の堅くない未硬化状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が堅い未硬化状態にあるときに、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）が堅い、前記樹脂（１１０）を前記第１の堅くない未硬化状態から前記堅い未硬化状態へ変質させること、
前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）が前記堅い未硬化状態にある状態で、前記原料ライン（１０６）を搬送ガイド（１１６）の中へ導入すること、
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）を前記堅い未硬化状態から第２の堅くない未硬化状態へ変質させることであって、前記樹脂（１１０）が前記堅い未硬化状態にあるときよりも、前記樹脂（１１０）が前記第２の堅くない未硬化状態にあるときに、前記原料ライン（１０６）及び前記樹脂（１１０）が堅くない、変質させること、
前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）が前記第２の堅くない未硬化状態にある状態で、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）を堆積させること、及び
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）によって堆積された後で、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を少なくとも部分的に硬化させることを含む、方法。
前記第１の堅くない未硬化状態にある前記原料ライン（１０６）が、０．１GPa以下の剛性率を有し、
前記堅い未硬化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の堅くない未硬化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（２００）。
前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第１の堅くない未硬化状態から前記堅い未硬化状態へ変質させることが、前記第１の堅くない未硬化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）を前記堅い未硬化状態から前記第２の堅くない未硬化状態へ変質させることが、前記堅い未硬化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（２００）。
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、及び
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の堅くない未硬化状態から前記堅い未硬化状態へ変質させること、
前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）が前記堅い未硬化状態にある状態で、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）を前記堅い未硬化状態から前記第２の堅くない未硬化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）によって堆積された後で、前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を少なくとも部分的に硬化させること、のうちの少なくとも１つを動的に制御することを更に含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法（２００）。
前記原料ライン（１０６）の前記樹脂（１１０）を前記第１の堅くない未硬化状態から前記堅い未硬化状態へ変質させることを動的に制御することが、前記堅い未硬化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（２００）。