JPH01500575A - 薄片より一体型物体を形成する為の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 薄片より一体型物体を形成する為の装置及び方法本件は１９８６年６月に出願さ れた、出願番号筒８７２．１０２号の部分継続出願である。

発明の分野 本発明は一般に、製造用装置、製造方法及びそれによって製造された製品、そし てもつと詳しくは、個々に輪郭付けされた同一の或は徐々に変化する形状の薄片 から形成された一体型の三次元物体に関する。

発明の背景 最近、三次元グイ、モールド、試作品及び製品を自動製造する為の融通性の有る システムを組立てることの可能性に関する多くの議論が為されて来ている。コン ピュータメモリ内の平面図形成は三次元物体に関する情報を引出しそしてその画 形成は物体をプロッタペンの僅かづつの移動によって紙上に２次元にて再現する ことが現在可能であるが、同一の様式で三次元物体を実際に提示することは未だ に出来ない、それにも拘らず、それから得られる利益の中に費用の削減及び効率 の増大があることから、三次元物体を既存のコンピュータ補助設計システム（Ｃ ＡＤシステム）によって提示することが強く望まれている。

ＣＡＤシステムの特徴を考慮する場合、徐々に変化する形状の三次元物体を提示 する為の論理様式が存在する様には初めは思えない、然し乍らそれ以上に調べる と、三次元物体を、中実体の構成ブロック毎の薄肉の平面断面を利用し各断面を 分離状態に切断或は形成して再現出来る可能性がある。各断面は、位置決め用の ”ブロック式”テーブル上に位置付けられたレーザー或はケミカルエツチングの 如きその他の技術によって切断或は形成され得、次で適宜の接着技術を使用して 別の断面に付着される。この様にして、如何なる複雑な三次元物体も、一旦その 形状がＣＡＤシステムによって完成されれば組立てることが可能である。

この方法では三次元物体を製造する為に１つの装置及び１つの工具だけがあれば 良い、断面作成の為に必要なただ１つのソフトウェアは現代のＣＡＤシステムに 既に存在するものであり、それが任意の三次元物体の為に役立つであろう、情報 は集約的であるから、この原理的技術は工学、デザイン或はモデルショップシス テムに容易に組入れ可能である。

小さいスケールに於ては、試作品製造の為の三次元物体製造システムはコンピュ ータ周辺機器として確立され得る。それは、エネルギーの影響を受けやすい我々 の工業環境に於て幅広く使用される軽量の積層複合部品製造の為の装置へと発展 されるかも知れない、大きなスケールでは三次元製造システムは、ダイ、モール ド、試作品そして製品作成の為の完全なる融通性を有する製造用システムとして 機能し得る。

提案された三次元製造システムの特定の個別の部分が様々な形式の用途で使用さ れて来ている。残念なことに本発明に至る迄、３つの部分を結合しそして更に必 要とされる追加的な部分を、完成され実際に使用可能なシステムへと発展させる 為の実用的手段は無かった０例えばレーザーを基盤とする製造、ＣＡＤシステム 及び薄片プロセスは全て知られているものの、それらは未だ一体型三次元物体シ ステムとしては合体されていない。

レーザー切断装置に利用されるレーザーのパワーは肉厚０．２５インチ迄の金属 の切断を可能とする。そしてＣＮＣ制御による輪郭付けは、事実上如何なる形状 の切断をも可能とする。そうした装置の切断速度はプラスチックフィルムの為の 毎分約９００メートルから厚肉或は高温金属の為の毎分約数センチの低速に至る 範囲であり得る。同様に多くの複雑な平坦プレートを作成する為のフォトエツチ ングの使用が長年知られているが、それが積層された三次元物体作成の為の技術 の一部として利用されたことは無い、ＣＡＤシステムも又、中実体の現出を可能 ならしめる可く十分に洗練された。そして更に、成るＣＡＤシステムは中実物体 の区分けに順応すると共に、正確な三次元情報を蓄積することが可能である。加 えてボルトその他によって相互に機械的に結合された成る形式の積重ダイは通常 の加工によって長年製造されて来ている。然し乍ら、薄片プロセスの進歩にも拘 らず三次元製造自動化の利益は依然溝たされていない。

本発明は上述の問題を、薄片から合成物体を形成する為の独創的装置及び方法を 提供することによって解決し且つ記載した目的を達成することを指向している。

声　明　の　概 従って本発明は、三次元物体を、同−或は徐々に変化する形状の薄片から形成す る為の装置及び方法に関わるものである。本装置には、材料を貯蔵し且つ供給す る為のステーションと、材料を、予備選択シーケンスの下で三次元物体へと組立 てる為に必要な形状に個々に輪郭付けされた複数の薄片とする為の薄片形成用手 段とが含まれる。本装置には、三次元物体に関して入力されたデータに応じて三 次元物体の為の個々に輪郭付けされた薄片を提供するべく薄片形成用手段の運転 を制御する為の運転制御用手段と、そして更に、材料から形成された複数の個々 に輪郭付けされた薄片を予備選択されたシーケンスで三次元物体形状に組立てる 為の薄片組立て用手段もまた、含まれる８本装置には、個々に輪郭付けされた薄 片の各々を隣の個々に輪郭付けされた薄片に一体的に接合する為の手段も含まれ る０本発明の独創的装置によって同−或は徐々に変化する形状の薄片からの一体 型三次元物体の形成が成功裡に完成され得る。

好ましい具体例に於て、供給ステーションはロールまたは薄肉の薄板状材料の容 器を収納し、薄板状材料は薄板金属リボンである。この配列構成に於ては、装置 は好ましくはロールからリボンを前進させる為の送給機構をも含む。薄片形成用 手段は好ましくは、薄板状材料の為の切断用位置及び薄板状材料を該切断用位置 で要求形状へと切断する為の切断用手段とを有する作業ステーションを更に含む 。

好ましくは、切断用手段は作業ステーションと作動的に関連するレーザビーム発 生装置を具備し、そしてやはり有益には、発生装置からのレーザビームを切断用 位置の薄板状材料上に集中する為の手段を含む、そして、装置は好ましくは、材 料を切断用位置で要求される形状とするべく発生装置からのレーザビームを薄板 状材料に関して差し向ける為の手段を含む。

好ましい具体例に於ては運転制御用手段が三次元物体に関するデータ入力の為の コンピュータ補助製図用ステーションを含む、運転制御用信号を薄片形成用手段 へと伝達する為の、コンピュータ補助製図用ステーションと関連する手段も又設 けられる。追加的に運転制御用手段は、肉厚、個々の輪郭、形成シーケンスそし て予備決定された運転シーケンスの下で個々に輪郭付けされた薄片を単一の、恒 久的に接着された三次元物体へと組立てるシーケンス、を決定する為の決定手段 を含む。

好ましい具体例では、薄片組立て用手段は、個々に輪郭付けされた薄片を積重ね る為の積重ね場所を具備する組立てステーションを含む、薄片組立て用手段は好 ましくは、個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーションの切断用位置から組立 てステーションの積重ね場所迄移動する為の移動手段をも含む、詳しくは、移動 手段は好ましくは作業ステーションの切断用位置と組立てステーションの積重ね 場所との間を可動の電磁作動可能なピックアッププレートである。

別の具体例では、移動手段は、個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーションの 切断用位置から組立てステーションの積重ね場所迄搬送する為のコンベヤベルト である。この具体例では、薄板状材料は、表面保護テープでもって被覆された感 圧接着剤をその上部に具備する薄板状のプラスチックリボンである。この配列構 成に於ては装置は、プラスチックリボンが作業ステーションの切断用位置に入る 以前にに前記保護テープを除去する為の手段を含む。

そして更に、組立て用ステーションは積重ね場所に可動プレートを具備している 積重ね用装置を含む、このプレートは、プレート上で組立てられた個々に輪郭付 けされた薄片を、作業ステーションの切断用位置から組立てステーションの積重 ね場所へと運ばれた隣の個々に輪郭付けされた薄片へと軸方向に移動して押し付 ける為に、積重ね用プラットホーム上に配設される。好ましくは、個々に輪郭付 けされた薄片同志に粘着的結合を引起こすに十分な力を保証する為にロードセル がプレートと関連される。

本発明の装置の更に別の様相には、複数の作業ステーションを設は得ることが含 まれる。これに関し、各作業ステーションは、薄板状材料を切断する為の切断用 位置を有しそして、単一レーザービーム発生装置がビームスプリッタ及びビーム スプリッタからのレーザービームを作業ステーションの夫々の切断用位置の薄板 状材料上に差し向けそして集中させる為の手段を介して、各作業ステーションと 作動的に関連される。更には、全ての作業ステーションからの個々に輪郭付けさ れた薄片を積上げる為の積重ね場所を具備する単一の組立てステーションが設け られる。

更に別の具体例では薄片形成用手段は、三次元物体の為の薄板状材料のケミカル エツチングに際しアートワークとして使用する為に要求される形状を透明な薄板 状材料上に陰画像として創出する為のプロッタを含む。三次元物体の為の薄板状 材料は、紫外線光への露呈に対し光硬化性の材料でもってコーティングされた金 属薄板を含む。この配列構成に於ては薄片形成用手段は、プロッタ出力されたア ートワークを通して選択的に紫外線光に露呈されたコーティングされた金属薄板 を受ける為のエツチングステーションを更に具備する。

更に別の具体例では、ステーションに貯蔵されそして供給される材料は粉末であ る。そして薄片形成用手段は粉末受取り用プラットホームと、粉末をプラットホ ーム上で所定厚さに圧縮する為の手段と、そして少くとも幾分かの粉末を一体的 に結合し、個々に輪郭付けされた薄片の１つを完成する為の手段、を含む。薄片 組立て用手段は粉末受取り用プラットホームを、粉末貯蔵及び供給用ステーショ ンから粉末圧縮用ステーションへ、そして一体結合用ステーションへと周期的に 移動する為の手段を含む、好ましくは粉末圧縮用ステーションは、加熱ロールを 含む粉末圧縮用手段にして、圧縮期間中に粉末を接着させるべくロール力を制御 する為に調整されたアクチュエータによって制御される粉末圧縮用手段を含む。

本発明はまた、同−或は徐々に変化する形状の非常に薄い薄片から一体型の三次 元物体を形成する独創的方法をも指向している。本方法には、材料を予備選択さ れたシーケンスで三次元物体に組立てる為に要求される形状の複数の個々に輪郭 付けされた薄片とする為の１手段を設ける段階が含まれる。本方法にはまた、三 次元物体の為の個々に輪郭付けされた薄片を提供するべく、薄片形成用手段の運 転を制御する為の運転制御用手段を設ける段階が含まれる。本方法には更に、三 次元物体に関するデータを運転制御用手段に入力し、そして後、運転制御用手段 に、複数の個々に輪郭付けされた薄片を形成する様式に於て制御された状態で薄 片形成用手段を運転させるよう指示を与える段階が含まれる０本方法にはまた、 複数の個々に輪郭付けされた薄片を予備選択されたシーケンスで三次元物体に組 立てる段階も又、含まれる。そして更に本方法には、複数の個々に輪郭付けされ た薄片の各々を隣の複数の個々に輪郭付けされた薄片に結合させ組立てる段階が 含まれる０本発明の方法の段階を経ることにより、薄片からの三次元物体の形成 が成功裡に完了され得る。

本発明の更に別の形態に於ては、薄片から一体型の三次元物体を形成する為の独 創的な方法が開示される。この方法には、材料の粉末を貯蔵しそして供給する為 のステーションの下方にプラットホームを位置決めする段階と、該プラットホー ムに大量の粉末材料を堆積して予備決定された厚さの粉末材料層を形成する段階 と、粉末材料の屡を圧縮し、粉末材料をして密着塊状物を形成せしめる段階と、 粉末材料の層の少なくとも一部分を加熱し個々に輪郭付けされた薄片を形成させ る段階と、そして堆積、圧縮及び加熱段階を繰返し、複数の個々に輪郭付けされ た薄片を形成する段階と、が含まれる。この方法の段階を経ることによって個々 に輪郭付けされた薄片の各々は加熱段階によって隣の複数の個々に輪郭付けされ た薄片に結合される。

最後に、本発明は上述した如き独創的方法によって薄片から形成された一体型の 三次元物体を指向している。

本発明の他の目的、利益及び特徴は以下の明細を、付随する図面と共に考慮する ことによって明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明 図中、第１Ａ図は本発明に従って形成されたグイ或はモールドによって作成され る製品部分の斜視図である。

第１Ｂ図は、第１Ａ図の製品部分製造の為に使用されるグイ或はモールドの半分 体の斜視図である。

第１Ｃ図は、第１Ａ図の製品部分製造の為に使用されるグイ或はモールドの他方 の半分体の斜視図である。

第２Ａ図は、第１ＡからＩＣ図に例示される製品部分及びグイ或はモールドに関 するデータを入力する為のコンピュータ補助製図システムの斜視図である。

第２Ｂ図は、第１Ｂ図及びＩＣ図に例示されるグイ或はモールドの如き三次元物 体の為の、個々に輪郭付けされた薄片の形成を例示する斜視図である。

第３図は、第２Ｂ図を線３−３で切断した断面図である。

第４図は、個々に輪郭付けされた薄片の、第１Ｂ図及びＩＣ図に例示されるグイ 或はモールドの如き三次元物体への組立てを例示する斜視図である。

第５図は、個々に輪郭付けされた薄片から形成された第１Ｂ図及びＩＣ図に例示 されるグイ或はモールドの如き三次元物体の粗さ除去を概略例示する断面図であ る。

第６図は、個々に輪郭付けされた薄片から形成された第１Ｂ図及びＩＣ図に例示 されるグイ或はモールドの如き三次元物体をメッキ処理する状態を概略例示する 断面図である。

第７図は、本発明に従う、薄片からの一体型の三次元物体形成の為の装置の斜視 図である。

第８図は、本発明に従う、薄片からの一体型の三次元物体形成の為の別懇様の装 置の斜視図である。

第９図は、本発明に従う、薄片からの一体型の三次元物体組立て期間中に、個々 に輪郭付（）された薄片の縁部を位置付けする為のセンサの斜視図である。

第１０図は、個々に輪郭付けされた薄片を一体型の三次元物体の為に要求される 形状にケミカルエツチングする為に必要なアートワークを提供する為のプロッタ の斜視図である。

第１１図は、プロッタ出力されたアートワークを通して７ｇ板状材料を紫外線光 に選択的に露呈した後のケミカルエツチング状況を示す斜視図である。

第１２図は、本発明に従う、個々に輪郭付けされた薄片から形成された一体型の 三次元物体の形成を完了する為の枦ろう接の例示図である。

第１３図は、非連続断面部分付着の為の方法を例示する斜視図である。

第１４図は、本発明に従う、薄片から一体型の三次元物体を形成する為の更に別 懇様の装置の斜視図である。

第１５図は、粉末材料を利用しての個々に輪郭付けされた薄片からの一体型の三 次元物体の形成方法を概略例示する図である。

第１６図は、粉末材料を利用して個々に輪郭付けされた薄片から一体型の三次元 物体を形成する装置の側面図である。

々ましい　体例の詳細な１ＬＥｉ 第７図を参照するに、参照番号２０は同−或は徐々に変化する形状の薄片２４か ら一体型の三次元物体２２を形成する為の装置を全体的に示している。装置２０ は、材料２８を貯蔵し且つ供給する為の供給ステーション２６と、材料２８を、 予備選択されたシーケンスで三次元物体２２に組立てる為の複数の個々に輪郭付 けされた薄片２４とする為の薄片形成用手段を含む。もつと詳しくは薄片形成用 手段は、材料を切断する為の切断用位置３２と、該切断用位置３２で材料を要求 形状に切断する為の、作業ステーション３０と作動的に関連するレーザビーム発 生装置３４の如き切断用手段とを有する。装置２０は、作業ステーション３０の 運転を、三次元物体２２に関するデータ入力に応答して三次元物体２２の為の個 々に輪郭付けされた薄片２４を提供させるべく制御する為の運転制御用手段をも 含む。もつと詳しくは、運転制御用手段は三次元物体２２に関するデータを入力 する為のコンピュータ補助製図用ステーション３６を含む（第２Ａ図参照）。装 置２ｏは更に、材料２８から形成された複数の個々に輪郭付けされた薄片２４を 、予（Ｉ選択されたシーケンスに従って三次元物体２２に組立てる為の組立て用 ステーション３８をも更に具備する。この配列構成に於ては、三次元物体２２形 成を完了する為に同−或は徐々に変化する形状の個々に輪郭付けされた薄片２４ を一体的に結合し得る。

これに関連し装置２０は、三次元物体２２の形成を完了する為に、個々に輪郭付 けされた薄片２４を隣の個々に輪郭付けされた薄片２４に一体的Ｉ：Ｉ吉合する 為の手段゛を含む、材料２８が薄板金属リボンの如き薄板状材牢斗である場合は 、一体的に結合する為の手順Ｃ：Ｃよ、今ｉ＆説明される様式でレーザビーム発 生装置３４を使用して組立て用ステーション３８に於て個々器こ輪郭イ寸Ｇすさ れた薄片２４をスポットろう接することが含まれる。　ｇｌＪ様（：、　！−１ 、もし薄板状材料が薄板状のプラスチ・ンクの如き男１］の＋才牢斗である場合 には、薄片を一体的に結合する為の手順（よ、与えられた材料に適合する可く選 択される。

更に第７図を参照するに、供給ステーション２６Ｉオ女子ましくは薄板状材料２ ８を貯蔵する為のロール４０である。この配列構成に於ては、装置２ｏζよ薄板 状亭才牢斗２８（薄板金属リボンの如き）を作業ステーション３０を通してロー ル４ｏから前進させる為の、実質的各こ図示の如き供給機構４２を含む、一対の 摩擦駆動ロール４４及び４６を、一方のロール４６を駆動する為のモータ４８と 共に使用することによって、薄板状材料２８をイ乍業ステーション３０の切断用 位置３２を通して供給し得る。

第７図に例示された配列構成に於ては切断用手段！−１発生装置３４からのレー ザビームを切断用位置３２の薄板状材料２８上に集中する為の手段をも具備する 。この手段は好ましくは、レーザ−ビーム５０カイ切断用位置３２の薄板状材料 ２８に到達する以前にそごを通過するレンズ５２を具備する。切断用手段は、切 断用位置３２で要求される形状を形成する為に、発生装置３４からのレーザービ ーム５０を薄板状材料２８に関して差し向ける為の手段も又具備する。この手段 は好ましくは、発生装置３４からのレーザービーム５ｏをレンズ５２を介して差 し向ける様になっている一対の鏡５４及び５６を具備する。図示の如く鏡５４及 び５６は、発生装置３４、レンズ５２その他から離間される。

好ましい具体例では、レーザービーム５ｏを差し向ける為の手段は、相互に直交 する軸６０及び６２に沿っての鏡５４及び５６の軸方向運動を支持する為の位置 決め用テーブル５８を具備する０位置決め用テーブル５８は軸６０に沿っての一 方の鏡５４のレーザービーム発生装置３４に関しての接近及び後退運動を支持し 、そしてまた他方の鏡５６の、前記一方の鏡５４との共同移動を支持する。追加 的に位置決め用テーブル５８は、軸６２に沿っての他方の鏡５６の一方の鏡５４ に関しての接近及び後退運動を支持する。

第７図から理解される様に、鏡５４及び５６は切断用位置３２の薄板状材料２８ の平面と一般に平行な平面を移動する０位置決め用テーブル５８がレンズ５２の 前記他方の鏡５８との共同移動を支持し、従ってレンズ５２が鏡の平面と一般に 平行な平面に於て鏡５４及び５６と共に移動する様になっていることも又理解さ れよう。そして更にレンズ５２は鏡５４及び５６の平面に一般に直交する軸６４ に沿っての移動に対しても又支持される。

先に述べた様に、薄片組立て用手段は、個々に輪郭付けされた薄片２４を積重ね る為の積重ね場所６６を具備する組立て用ステーション３８を有する０作業ステ ーション３０から組立て用ステーション３８の積重ね場所６６へと個々に輪郭付 けされた薄片２４を移動する為の手段が設けられることも又認識されよう、第７ 図に例示された具体零打は、移動用手段は作業ステーション３０の切断用位置３ ２及び組立て用ステーション３８の積重ね場所６６間を可動の電磁作動自在のピ ックアッププレート６８である。

図示される様に、装置２０は好ましくは、作業ステーション３０の切断用位置３ ２及び組立て用ステーション３８の積重ね場所６６間の中間位置に研削ベルト７ ０を具備する。ピックアッププレート６８は好ましくは、作業ステーション３０ の切断用位置３２から組立て用ステーション３８の積重ね場所６６への移動期間 中に、個々に輪郭付けされた薄片２４を研削ベルト７０と接触状態に配置する様 になっている。この様にして、切断期間中に出現した粗縁部が、作業ステーショ ン３０の切断用位置３２及び組立て用ステーション３８の積重ね場所６６間で除 去され得る。

同じく図示されろ様に、組立て用ステーション３８（ま薄片ホルダ７４内部で軸 方向に運動する為に配置され個々に輪郭付けされた薄片２４を受け且つ保持する 様になっているばね偏倚された積重ね用プレート７２を、積重ね場所Ｓ６の位置 に具備する。薄片ホルダ７４は積重ね用プレート７２の平面に平行な平面内で限 定運動を為す様になっており、個々に輪郭付けされた薄片２４をその間部分で保 持する為にばね偏倚された積重ね用プレート７２と協動する様になっている少く とも１つ、そして好ましくは一対の保持用リップ７θを具備する。この構成に於 ては、各々の個々に輪郭付けされた薄片２４の各々は一般に矩形の同一の外側輪 郭と、個々に輪郭付けされた薄片２４を三次元物体２２とする為に一般に矩形の 外側輪郭と協動する積重ね用プレート７２、薄片ホルダ７４、そして保持用リッ プ７６を具備する。

好ましくは積重ね用プレート７２は、個々に輪郭付けされた薄片２４を三次元物 体２２とする為に正確に位置決めするようになっている位置決め用ビン７８を具 備する。この目的の為に、各々の個々に輪郭付けされた薄片２４は、参照番号８ ２で示されるような任意の内側輪郭の外側の、一般に矩形の外側輪郭部分に一対 のビン受は位置決め用孔８０（第１２図参照）を具備する。

再度第７図を参照するに、電磁作動自在のピックアッププレート６８が位置決め 用テーブル５８のレンズ５２の為の支持用部分と作動的に関連されている。ピッ クアッププレート６８は作業ステーション３０の切断用位置３２で電磁的にそこ に付着される個々に輪郭付けされた薄片２４と接触状態で配置される様になって おり、位置決め用テーブル５８は、個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーショ ン３０の切断用位置３２から最初に研削ベルト７０へ、次で組立て用ステーショ ン３８の積重ね場所６６へと移動する様になっている。その後、個々に輪郭付け された薄片２４はピックアッププレート６８から釈放されそして組立て用ステー ション３８の積重ね場所６６でレーザビーム発生装置でもってスポットろう接さ れる様になっている。

第１４図に例示される別態様では装置２０°は、個々に輪郭付けされた薄片２４ °を作業ステーション３０’の切断用位置３２゛から組立て用ステーション３８ ゛の積重ね場所６６°へと直接搬送する為のコンベヤベルト８４を具備している 。薄板状材料２８°は好ましくは、表面保護テープ８６でもって被覆された感圧 接着材をその上部２８ａ゛に具備する薄板状のプラスチックリボンである。薄板 状のプラスチックリボンは接着材を予め被覆せずども良いがその場合は装置２０ ’　は、切断に先立ちリボンに接着材の薄い層を塗布するコーティング用ステー ションを具備する。先の形式の材料の使用に於て装置２０’　は、プラスチック リボン２８°が作業ステーション３０’の切断用位置３２′に入る以前にチー１ ８６を除去する為のロール８８を具備する。

更に第１４図を参照するに、組立て用ステーション３８′は積重ね場所６６°の 位置に可動プレート９２を含む積重ね用装［９０を含む。可動プレート９２は、 該可動プレート９２上で組立られた個々に輪郭付けされた薄片２４°を作業ステ ーション３０°の切断用位置３２゜から組立て用ステーション３８°の積重ね場 所６６°へと搬送された次の個々に輪郭付けされた隣の薄片２４′に押し付ける べく軸方向に移動する為に、積重ね用プラットホーム９４上に配置される。そし て図示される様に、個々に輪郭付けされた薄片２４°同志間に粘着的結合が引起 こされるに十分な力を保証する為にロードセル９６が可動プレート９２と関連付 けされる。第８図に例示される更に別の具体例では、薄片形成用手段は複数の作 業ステーション３０ａ”　、３０ｂ−，３０ｃｍ　、３０ｄ”等を具備し、その 各々は、薄板状材料２８”を夫々の切断用位置で要求形状に切断する為の位置３ ２ａ”。

３２ｂ”、３２Ｃ”、３２ｄ”等を具備する。切断用手段は単一のレーザビーム 発生用装置３４“を具備し得、該”Ａ　ａ　ハスプリッタ９８．１００．１０２ ．１０４等を通し作業ステーション３０ａ”　、３０ｂ−，３０ｃｍ　。

３０ｄ”等の各々と作動的に関連する単一のレーザビーム発生用装置３４”と、 作業ステーション３０ａ”、３０ｂ“、３０Ｃ”、３０ｄ”等の位置における薄 板状材料２８”上にスプリッタ９８，１００，１０２．１０４等からのレーザー ビーム１０６．１０８．１１０．１１２等を差し向けそして集中する為の手段と 、を具備し得る。こうした配列構成に於て装置２０’は個々に輪郭付けされた薄 片２４“からの高速での一体型三次元物体２２“の形成を提供する。

尚第８図を参照するに、レーザービーム１０６．１゜８．１１０．１１２等を差 向ける為の手段は、位置決め用テーブル５８ａ”　、５８ｂ−，５８ｃ”　、５ ８ｄ”等の各々の位置での移動の為に支持された一対の鏡及びレンズを含む。位 置決め用テーブル５８ａ”、５８ｂ”、５８ｃ”、５８ｄ“等は好ましくは、夫 々一対の鏡５４ａ”及び５６ａ”　、５４ｂ”及び５６ｂ”　、５４ｃ”及び５ ６ｃ”　、５４ｄ”及び５６ｄ”等並びに５２ａ”、５２ｂ”、５２Ｃ”、５２ ｄ“等の夫々のレンズを具備し、その全ては、鏡５４ａ”、５４ｂ”　、５４ｃ ”　、５６ｄ”等がレーザビーム発生装置３４”に関してでは無く、順にスプリ ッタ９８．１００，１０２，１０４等に対して接近後退運動自在であることを除 き、第７図に例示された単一の位置決め用テーブル５８の対応する部分に関連し て詳細を記述された様式で作動する。この配列構成に於ては複数の個々に輪郭付 けされた薄片からの三次元物体２２”の形成を促進する為に、夫々の作業ステー 　シＥｌｆ　：／　３０　ａ”、３０ｂ”　、３０ｃ”、３０ｄ”等の位置で複 数の個々に輪郭付けされた薄片２４”を同時に切断し得る。

第８図に示される様に、薄片組立て用手段は、作業ステーション３０ａ”、３０ ｂ”　、３０ｃ”　、３０ｄ−等の全てからの個々に輪郭付けされた薄片２４” の為の積重ね場所６６”を具備する単一の組立て用ステーション３８”を有する 。加えて装置２２”は、個々に輪郭付けされた薄片２４”を、作業ステーション ３０ａ”、３０ｂ”、３０ｃ”　、３０ｄ−等の切断用位置３２ａ−，３２ｂ” 、３２ｃ”、３２ｄ”等から単一の組立て用ステーション３８”の積重ね場所６ ６”へと移動する為の電磁作動自在のピックアッププレート６８“の如き手段を 具備する。

更に第８図を参照するに、装置２０”は、三次元物体２２“に関するデータを入 力する為のコンピュータ補助製図用ステーション３６“と、運転制御用の信号を 作業ステーション３０ａ”　、３０ｂ”　、３０ｃ”、３０ｄ”に送達する為の 、コンピュータ補助製図用ステーション３６”と関連する信号送達用手段とを具 備する。詳しくは信号送達用手段は好ましくは、従来通りの方式でコンピュータ 補助製図用ステーション３６”及び作業ステーション３０ａ”　、３０ｂ”　、 ３０ｃ”　、３０ｄ−等の両方に作動的に関連するマルチプレクサ１１４を具備 し、コンピュータ補助製図用ステーション３６”には、個々に輪郭付けされた薄 片２４”の肉厚を決定する為、個々に輪郭付けされた薄片２４”の個々の輪郭を 決定する為、個々に輪郭付けされた薄片２４”を形成するシーケンスを決定する 為、そして個々に輪郭付けされた薄片２４”を三次元物体２２”組立てる為のシ ーケンスを決定する為、のソフトウェアが提供される。この配列構成に於てはコ ンピュータ補助製図用ステーション３６”を、薄片の肉厚及び個々の輪郭が決定 された後、個々に輪郭付けされた薄片２４”を形成するシーケンスを、個々の輪 郭の各々が他の輪郭を含まないようにすることを保証する為に作動自在である。

特には示されないが、類似のコンピュータ補助製図用ステーションを第７図及び １４図に例示された具体例の何れにも同様に利用し得ることを認識されよう。

更に別の具体例では薄片形成用手段は、ケミカルエツチングプロセスに於てアー トワークとして使用する為に要求される形状を陰画像として分離状態の透明な薄 板状材料１１８上に提示する為のブロック１１６（第１０図参照）を具備する。

薄板状材料１１８は供給ステーションのハウジングロール或は材料の容器からプ ロッタ１１６へと供給される。次に第１１図を参照されたい、プロッタ出力され たアートワークの、ケミカルエツチングプロセスにおける使用を理解されよう、 三次元物体２２の為の薄板状材料１２０は、紫外線光への露呈に対する光硬化性 材料でもって被覆された２種の金属から成る薄い金属ストリップを含んでいる。

認識される様に、薄板状材料１２０は徐々に変化する三次元的寸法が薄片プロセ スに於て再現されるよう、三次元物体２２の全寸法に関して薄く無ければならな い。

尚第１１図を参照するに装置１２２は、ロール１２４から、選択的な紫外線光へ の露呈がそこで為されるステーション１２６へと薄板状材料１２０を供給する。

このステーション１２６では、プロッタ出力されたアートワークを具備する薄板 状材料１１８はロール１２８から徐々に巻き解かれそして、薄板状材料１２０が 光源１３２からの紫外線光にアートワークを通して露呈されるべく同一速度でア ートワークの下方を移動するに従い、ロール１３０に巻付けられる。好ましくは 、薄板状材料１１８上のアートワークの速度及び薄板状材料１２０の速度は、夫 々に合致する孔１３４と協動する一連の従来形式のスプロケット（図示せず）を 使用して同調される。

アートワークを、プロッティング及び紫外線光への露呈に先立って、金属リボン に付着された透明フィルム上にプロッタによって創出し得ることを理解されよう ０本方法の別懇様に於てはアートワークを、光硬化性材料によって予め被覆され た金属表面に直接創出し得る。

紫外線光への露呈の後、材料１２０上の薄板状材料上にノズル１３６からケミカ ルエツチング溶液が噴霧される０次で、個々に輪郭付けされた薄片がコンベヤ１ ３８上に落下される。この時点でコンベヤ１３８が、１４０ａ、１４０ｂ、１４ ０ｃ、１４０ｄの如き個々に輪郭付けされた薄片を、そこでノズル１４２から洗 浄液が噴霧される洗浄ステーションへと移動させる。

２程合厘材料を完全に利用する為に、エツチング処理され洗浄された個々に輪郭 付けされた１　４０ａ及び１４ｏｂの如き薄片から成り立つ各列が、コンベヤ１ ３８によって、好ましくはコンベヤ１３８の一般に横断方向に移動する別のコン ベヤ１４４へと搬送される状態で、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄの 如き１つ以上の断面を任意の列状態に創出し得る。１４０ａ及び１４ｏｂの如き 個々に輪郭付けされた薄片の新しい列を受取ツタ後、コンベヤ１３８は１４０ｃ 、１４０ｄ（７）如き個々に輪郭付けされた薄片の別の列の為の空間を許容し且 つ参照番号１５０で示すような積重ね体上へと、最初の個々に輪郭付けされた薄 片の列を前進させる為に前進される。

第１３図を参照するに、同一の断面セクションから成る非連続部分の為の付着方 法を理解されよう。部分１５４及び１５６が薄いストリップ１５８によって結合 される。個々に輪郭付けされた薄片を積重ねそしてそれらを互いにろう接した後 、通常の加工技術を使用して薄いストリップ１５８を除去し得る。

第１２図を参照するに、個々に輪郭付けされた薄片にビン受は位置決め用孔６０ がケミカルエツチング或はレーザー切断の何れかによって設けられる。これは勿 論、番号１６０の如きろう接枦における７戸ろう接期間中に番号８２の如き内側 輪郭を正しく整列させる為に為されるものである。第７図に記載された具体例に おける如く、内側輪郭の整列は、位置決め用孔８０を貫いて突出する様になって いる番号７８の如き２つの位置決め用ビンの協動によって助成される。

第１ＡからＩＣ図を参照するに、本発明の一用途な理解されよう。製品部分１６ ２が、該製品部分１６２を製造する為の第１Ｂ及びＩＣ図に例示されるような２ つのダイ或はモールド半分体１６４及び１６６と共に例示されている。ここに示 されるダイ或はモールド半分体１６４及び１６６は本発明に従う薄片から創出可 能である。

詳しくは、ダイ或はモールド形状は先ずコンピュータ補助製図用ステーション３ ６（第２Ａ図参照）上に創出される。次に、レーザービーム５０が個々に輪郭付 けされた薄片２４を切断するべく操作され、そして薄片が三次元物体２２（第２ Ｂ及び３図参照）を形成するべく結合される。次で、個々に輪郭付けされた薄片 ２４がレーザービーム５０によってスポットろう接されそして後、ン戸ろう接さ れて三次元物体２２（第４図参照）の形成を完了する。最後に、ダイ或はモール ド半分体１６４及び１６６の粗部が研削（第５図参照）によって除去されそして もし所望であればダイ或はモールド半分体１６４及び１６６がメッキされる（第 ６図参照）。

この記載及びその概要から認識される様に、本発明は薄片から一体型の三次元物 体を形成する独創的方法を提供する。本方法には、材料を、予備選択されたシー ケンスで三次元物体へと組立てる為に必要な形状の複数の個々に輪郭付けされた 薄片とする為の薄片形成用手段を設ける段階が含まれる。本方法には又、三次元 物体の為の個々に輪郭付けされた薄片を提供するべく薄片形成用手段の運転を制 御する為の運転制御用手段を設ける段階も含まれる。本方法には更に、三次元物 体に関するデータを運転制御用手段に入力し、その後、複数の個々に輪郭付けさ れた薄片を形成する為の様式に於て制御された状態で薄片形成用手段を運転させ るよう、運転制御用手段に指示を与える段階が含まれる。本方法には、複数の個 々に輪郭付けされた薄片を予備選択されたシーケンスで三次元物体へと組立てる 段階も又含まれる。そして更に本方法には、三次元物体の形成を完成する為に複 数の個々に輪郭付けされた薄片の各々を隣の複数の個々に輪郭付けされた薄片に 一体的に結合する事によって組立てる段階が含まれる。こうした段階により、個 々に輪郭付けされた薄片から独創的な三次元物体が形成される。認識される様に 、薄片形成用手段は好ましくは、先に説明された具体例の詳細に従って形成され る。また、本発明の方法を追従することによって得られるであろう利益を最大限 とする為に、運転制御用手段を同様の形状とし同様の特徴を有する様にする事も 有益である。そうすることにより、運転制御用手段は必要な制御様式に於て薄片 形成用手段を運転することが出来る。

薄片組立て段階に関し、該組立て段階は好ましくは、個々に輪郭付けされた薄片 を積重ねる為の積重ね場所を設ける段階を含む０次で個々に輪郭付けされた薄片 が作業ステーションの切断用位置から前記積重ね場所へと移動される。移動され た後、個々に輪郭付けされた薄片は三次元物体の形状に積重ねられる。

好ましくは、もし切断作業期間中にパリが形成される場合には、本方法には作業 ステーションの切断用位置で要求形状に切断した後に個々に輪郭付けされた薄片 を研削する段階が含まれる。これは切断段階によって生じた粗縁部を除去する為 に為されるが、これはケミカルエツチングプロセスに於てはパリが形成されない ことから不要であることを認識されよう。第７図の具体例から認識される様に、 研削段階はそれが必要な場合は、積重ね場所での個々に輪郭付けされた薄片の積 重ねに先立つ然るべき時点で実施される。

薄片の結合段階に関し、該段階は好ましくは、各薄片を隣の薄片にスポットろう 接して三次元物体の形成を完了させる事を含むが、これはケミカルエチングプロ セスに於ては必要ではない、該段階にはまた好ましくは、第１２図に示される様 にその後金ての三次元物体を枦ろう接し、そして三次元物体を一体製品とする段 階を含む。

一体製品に関し、例えば２つのダイ或はモールド半分体１６４及び１６６の各々 は、製品部分１６２を作成する為のダイ或はモールド全体の単位部分である。枦 ろう接の後において、本方法には三次元物体を研削（第５図参照）しその後三次 元物体をメッキする（第６図参照）段階を含むが、研削もやはりケミカルエツチ ングプロセスに於ては不要である。

材料が例えば上部に感圧結合材を有する薄板状プラスチックリボンの如きである 場合には、薄板状プラスチツクリポンが作業ステーションの切断用位置に入る前 に感圧結合材を覆う表面保護テープを除去する段階を含む。

本方法は又、積重ね場所に位置付けられた個々に輪郭付けされた薄片を、作業ス テーションの切断用位置から積重ね場所へと移動された隣の個々に輪郭付けされ た薄片へと押付け、それによって個々に輪郭付けされた薄片同志間に粘着的結合 を引起させる為の段階を含む。第１４図に例示された具体例の装置に限定するも のではないが本装置が記載された独創的方法の実施に利用され得ることを認識さ れよう。

最後に本方法は、各々薄板状材料切断の為の位置を具備する複数の作業ステーシ ョンを設ける段階、並びに切断用位置で薄板状材料を要求形状に切断する為の手 段を設ける段階を含み得る。そして切断用手段は、ビームスプリッタを介して各 作業ステーションと作動的に関連する単一のレーザービーム発生装置を含む。更 に、切断用手段は、レーザービームを各作業ステーションの切断用位置のビーム スプリッタから薄板状材料へと差し向は且つ集中する為の手段を含む。

本発明の方法を使用することにより、個々に輪郭付けされた薄片から形成された 独創的な三次元物体が提供され得る。これは、複雑な三次元部品、ダイ、モール ド、試作品、機械加工によって従来通り生産された製品の製造の為に及び骨再建 手術の為の部品の作成にさえも使用可能な技術と共に達成されるものであり、コ ンピュータ補助製図用ステーション、ブロック、レーザビーム発生装置その他の 如き装置を使用しての、中実体からの薄肉の個々に輪郭付けされた薄片の創出及 び積層に関与するものである。結局、設計及び製造段階間の時間を有意的に短縮 し、労務費を低減し、生産性を向上させそれによって融通性を有する製造システ ムを提供する事が可能である。

次に融通性を有する製造システムの原理を説明する。

薄板金属リボン２８が供給ステーション２６の位置のロール４０から作業ステー ション３０（第７図参照）へと送給される。リボンは約０．０２５ミリメートル から約０．７６ミリメードルの肉厚の２種金属材料、例えば底部が銅クラツドさ れた鋼或は異なる溶融温度を有する任意のその他の材料から作成される。より高 い溶解温度を有する金属が７０から９８％のオーダでリボンの最も肉厚の層を構 成し、そして残余部、即ち２から３ｏ％が、個々に輪郭付けされた薄片２４を互 いにろう接する為に使用される低い溶解温度部分を構成する。レーザービーム５ ０が発射され位置決め用テーブル５８に装着された鏡５４及び５６そしてレンズ ５２によって切断用位置３２に差し向けられる。先に銘記された様に、鏡５４及 び５６は軸６０及び６２によって定義される平面内を可動であり、レンズ５２は それらに直交する軸６４に沿って可動である。

同様に、融通性を有する製造システムの原理が第１１図を参照して説明される。

薄板金属リボン１２０が紫外線光源１３２、エツチング用ノズル１３６及び洗浄 用ノズル１４２の下方に送給される。リボンはやはり約０゜０２５ミリメートル から約０．７６ミリメードルの肉厚の２種金属材料、例えば底部が銅クラツドさ れた鋼或は異なる溶融温度を有する任意のその他の材料から作成され、より高い 溶解温度を有する金属が７０から９８％のオーダでリボンの最も肉厚な層を構成 し、そして残余部即ち２から３０％が、個々に輪郭付けされた薄片を互いにろう 接する為に使用される低い溶解温度部分を構成する。全ての方法は先に説明され た如きである。先に銘記した様に、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄの 如き個々に輪郭付けされた薄片がケミカルエツチングプロセスの完了後に積重ね 体１５０上に積重ねられる。再び第７図を参照するに、レーザービーム５ｏを操 作する為に位置決め用テーブル５８を利用することが、個々に輪郭付けされた薄 片の三次元物体２２の為の切断を可能ならしめる。切断のシーケンスは、切断さ れた薄板金属リボン２８部分と切断後にそれが落下するテーブル１６８との間に 常に僅かな間隙が存在することを保証する為に、最初に切断される断面部分がそ の他の輪郭を持たない様式に於て、コンピュータ補助製図用ステーションのソフ トウェア或はプログラマによって決定される０例＾ば、個々に輪郭付けされた薄 片２４が切断される場合、輪郭１７０が最初に切断されそして輪郭１７２がその 後に切断されるべきである。

個々に輪郭付けされた薄片２４が切断される場合、位置決め用テーブル５８はピ ックアッププレート６８を薄片２４の上方に移動させそして薄片２４の表面と接 触状態に持ち来す、薄片２４をピックアッププレート６８に引付ける為に電磁石 １７４が賦活されそれによって薄片２４は移動する研削用ベルト７ｏと接触状態 となる。それにより、金属の溶解及び再凝固によって切断ライン底部に創出され た不純物がこの作業に於て薄片２４から除去される。

認識される様に、研削用ベルト７０は廃棄するべき薄片２４部分をスクラップ容 器１７６へと搬送することも可能である。これは例えば、システムがモールド或 はダイの代りに試作品を製造する為に使用された場合、廃棄すべき薄片２４部分 を輪郭１７０及び１７２間に廃棄することが望ましいことから有用である。そう した用途の為には、装置は複数の個々に輪郭付けされた薄片２４を三次元物体２ ２へと組立てる為に適切なものである。

もっと詳しくは、輪郭１７０が最初に切断されもし必要であれば不純物が研削用 ベルト７０によって除去されそして輪郭１７０が積重ね用プラットホーム７２上 に載置される０次で輪郭１７０と１７２との間部分が、最初に輪郭１７２を切断 し次でその部分をピックアッププレート６８によって持上げ、そしてそれを研削 用ベルト７容質１７６へと搬送することによって廃棄される。最後に、外側の矩 形形状の輪郭１７８及び位置決めビン受は用孔８０がレーザービーム５０によっ て切断される。第７図に例示された具体例では、個々に輪郭付けされた薄片２４ を正確なスポットろう接を受容する態様で積重ねる為に外側の矩形形状の輪郭１ ７８が重要である。内側の輪郭１７０において既に為された様に、矩形形状の輪 郭１７８がピックアップされそして積重ねホルダ７４上に位置決めさね、そして 後、ばね１８０が圧縮する様、個々に輪郭付けされた薄片２４の積重ね体に対し て押付けられる。ピックアッププレート６８がその上方位置に復帰すると、ばね １８０が、積重ねられた直後の個々に輪郭付けされた薄片２４が保持用リップ７ ６に対して押付けられる迄、積重ね用プレート７２を押す。

保持用リップ７６が三角形状であることから個々に輪郭付けされた薄片２４の積 重ね体は押下げられ得るが然し、保持用リップ７６を越えての押上げは阻止され る。

斯くして、各薄片２４はその最初の挿入の後に同一高さ即ち保持用リップ７６の 高さで終端する。最初の挿入の後、位置決め用テーブル５８が鏡５４及び５６を 必要位置に位置決めし、載置された薄片２４の焦点距離範囲にレンズ５２を位置 決めし、そしてシステムが、載置された薄片２４を短いレーザーパルスでもって 積重ね体にろう接する。

認識される様に、スポットろう接は組立て後の段階での枦ろう接の時まで、個々 に輪郭付けされた薄片を一時的に保持する為に必要なものであり、もし各個々に 輪郭付けされた薄片が単一の金属片から成立つ場合にはスポットろう接は省略さ れ得る。

位置決め用テーブル５８が個々に輪郭付けされた薄片２４を正確に位置決めする 為に十分な精度のものであれば、積重ね用プロセスそれ自体は２つの位置決め用 ビン７８によって助成される。これらのビン７８は、積重ね用プレートに対して 直交して位置決めされ切頭円錐形状の端部を有するものであり、個々に輪郭付け された薄片２４が積重ね体上に押付けられるとビン７８は位置決め用孔８０を貫 く。もし孔８ｏがビン７８と完全には同心では無い場合、それらの内側直径部分 がビン７８の切頭円錐形の表面に対して押付けられ、積重ね体ホルダ７４をして 積重ね体ホルダハウジング１８２に関して移動させるに十分な力を発揮する。

これに関連し、積重ね体ホルダハウジング１８２は、一般に水平な平面に配置さ れた一対の溝１８４を具備する。これらの溝は、積重ね体ホルダ７４の側方から 外側に突出する一対の舌１８６を緩く受ける。この構成に於て舌１８６は、積重 ね体ホルダ７４を一般に水平な平田内で摩擦を最小限とする状態で限定運動させ るべく支持する。

個々に輪郭付けされた薄片２４が積重ね体にスポットろう接された後、送給機構 ４２が薄板金属リボン２８を前進させそれによってサイクルが再開される。

三次元物体２２を形成する為に個々に輪郭付けされた薄片２４のすべてが付着さ れた後、三次元物体２２をろう接層の枦１６０（第１２図参照）内に配置し得る 。ろう接接の受容されざる粗部は、所望の許容誤差及び表面仕上特性を達成する 為に、モールド表面を被覆（電気ニッケルプロセスその他仕上技術を使用して） する以前に除去し得る。モールド或はダイの場合は二つの半分体は単一プロセス に於て同時に積層されそして、切断、不純物除去、載置及びスポットろう接処理 が、コンピュータ補助製図ステーションによって駆動される同一の位置決め用テ ーブルによって為される。

第１４に例示された具体例を再度参照するに、装置２Ｑ゛は先に詳細を述べた原 理に基いてのプラスチックの三次元試作品の作成に良く適合している。プラスチ ックを使用する主な理由は、必要なレーザー出力を工学、設計、研究所或はモデ ルショップ環境に容易に設置可能なコンパクトで安価なレーザーの使用に順応さ せるに十分であるよう低減することである。実際上、装置２０°はプリンタ或は プロッタの為と類似のその他のコンピュータ周辺機器であり得る。

装置２０°に於ては、上部が感圧接着材でもってコーティングされたプラスチッ クリボン２８°がロール１９０から供給される。幾つかのロール８８から成立つ 機構が、感圧接着材でもってコーティングされたプラスチックリボン２８°の表 面を保護する為のテープ８６を除去する。テープ８６が除去されるとレーザービ ーム５０’が先に説明されたシーケンスに従って個々に輪郭付けされた薄片２４ °を切断する。

第１４゛図の装置２０゛に於ては、プラスチックリボン２８°から切断された部 分がコンベヤベルト８４上に落下される。積重ね用プラットホーム９４位置の積 重ね体に付着されるべき個々に輪郭付けされた薄片２４′部分は、コンベヤベル ト８４によって積重ね用プラットホーム９４の上方を一定距離前進されそしてそ の下方に位置決めされる。そして、廃棄されるべき部分はそれらがスクラップ容 器内部に落し込まれる迄、コンベヤベルト８４によって前進される。

個々に輪郭付けされた薄片２４°が積重ね用プラットホーム９４の下方に位置決 めされた後、積重ね用プラットホーム９４が、付着するべき個々に輪郭付けされ た薄片２４°に押付けられる迄積重ね用プレート９２を下降させる。ロードセル ９６が負荷に関するフィードバックを伝達し、それによって特定の個々に輪郭付 けされた薄片２４゛を付着するに必要な負荷量がコンピュータによって計算され る。この様にして、個々に輪郭付けされた薄片２４′と残余の積層体との間に粘 着的結合が生じ、それによって薄片２４°は積重ね体が積重ね用プラットホーム ９４と共に上方移動した場合に積層体に付着されたままとなる。

第８図に例示された具体例に関し、装置２０“は本発明の原理を使用する自動製 造ラインを含んでいる。全ての作業ステーション３０ａ”　、３０ｂ”　、３０ ｃ”　、３０ｄ“は金属或はプラスチックから類似の断面を切断することが可能 であり、そして第８図に示されるような同一のリボンを共有し得るか或は第７図 及び８図に示されると類似の配列構成を有し得、その場合、共通の搬送用コンベ ヤに対して直交して位置決めされた各サブステーションの為に独立したリボンが 提供される配列構成を有する。侶々に輪郭付けされた薄片２４”の全てが切断さ れた後コンベヤー１９２がそれらを一つづつ荷下ろしステーション１９４へと移 動しそれらはそこで先に説明された様式で積重ねステーション３８”へと取出さ れる。

この具体例では、自動製造ラインに組込まれる作業ステーション３０ａ”　、３ ０ｂ−，３０ｃ”　、３０ｄ−等の数には物理的制限は無い。更に、多数のそう した作業ステーションはレーザービームスプリッタ９８．１００．１０２　１０ ４等によってレーザービーム５ｏを提供する為の同一のレーザービーム発生装置 ３４“によって駆動され得る。そして、全てのそうした作業ステーション；よ、 プラスチック及び金属部品の両方を提供する為に同じコンピュータ補助製図ステ ーション３６”、コンベヤベルト１９２及び積重ね用ステーション３８“を共有 し得る。

第１０図及び１１図に示されるシステム関し、複合物体の自動製造の為にケミカ ルエツチングプロセスが使用されている。三次元物体は、幾何学的に境界付けさ れた形状として説明し得る特別な部品、ダイ、モールド、製品の試作品その他物 品を含み得る。基本的には、第１０図及び１１図は多くの利益を利用可能なプロ セス及び装置の典型である。

取分はポリマーサイエンスの分野の進歩がそうした良好な機械的性質を具備する モールド部品の創造を導き、それらは金属部品に直接置き代えられている。対照 的にダイ及びモールドは現在、鋼のブロックをフライス削り機その他従来通りの 数値制御加工機によって加工することによって主に製造される。本発明に於ては 、ダイ及びモールド製造の為の完全に新規な方法が提供され、該方法はポリマー サイエンスの分野の進歩による利益１有している。

これに関連して、ケミカルエツチング或は化学的加工は、選択的に露出された加 工物の表面の化学的及び電気化学的溶解によって材料がそこで除去されるプロセ スである。このプロセスは、ケミカルミリング、フォトファブリケーション及び フォトエツチングとしても又知られているが、平坦な部品の製造に於て多くの技 術的及び経済的利益を有している。コンピュータチップ及びプリント基盤の如き 込入った形状の物体が本方法によって創出される。

金属が非常に正確に除去されるだけで無く機械力及び熱が使用されないことから 、不純物、腐食縁部、応力、歪、撓みそしてパリの問題が回避される。加工費用 は、従来、即ち数値制御加工に比較して小さく、また時間コストは比較的急速な 循環時間の達成が可能であることにより低減される。アルミニウム、ニッケル、 真鍮、銅、ステンレス鋼、ばね鋼そしてモリブデンを含む多くの材料をケミカル ミリング可能である。

ケミカルミリング或はエツチングを使用しての積層モールド或はダイの作成が第 １０図及び１１図に例示される。モールド或はダイの形状はコンピュータ補助製 図用ステーションに於て創出され且つ断面区分される。明記された断面区分或は 薄片同志間の距離は、使用するべき薄板材料の肉厚と同一とされる。そして、個 々に輪郭付けされた薄片の各々の寸法形状は、充填領域の製造に特に良く適合す るブロック１１６へと搬送される。

番号１１６で示されるようなマルチプロッタが使用された場合は、三次元物体の 為の個々に輪郭付けされた薄片を同時に製造し得る。斯くして重要な製造パス経 過時間は個々に輪郭付けされた薄片の製造の為に使用される番号１１６で示され る如きプロッタの数に依存する１例えば、もし各々の個々に輪郭付けされた薄片 が３．５分の時間を要し且つ１０台のそうしたプロッタが使用される場合には、 肉厚が約１０．１６センチメードルの部品の製造の為に必要なアートワークを２ 時間以内に出力可能である。

先に記載された様に、各々の個々に輪郭付けされた薄片は、暗い背景に対して白 で陰画として描かれる。背景領域は引き続くエツチングプロセス（第１１に示さ れる如き）に於て化学的に除去され、それによって陰画を紙或はマイラ上に提示 し得る。これに関し、マイクは紫外線光への露呈に対して光硬化性の材料でもっ てコーティングされた金属薄板の表面に直接付着されるか或は直接提示され得る 。

ケミカルブランキングの為の段階を実施する為には、光硬化性の材料加工物の適 用は、薄板が注意深く貯蔵され且つ取扱われる限りにおいて、大量ベースに於て 行なわれ得る。露呈及びエツチング作業は非常に早く、例えば約０．２５ミリメ ートルの肉厚の薄板の為には浴エツチングの実施に要する時間は１ｏから３ｏ分 である。すべての断面が同時にエツチングされることから、本プロセスは原則的 にアートワーク製造に依存する。

エツチングが完了し光硬化性の材料が除去された後、薄板はろう接が内部で互い に積重ねられそして積層されなければならない、ろう接プロセスの終了に際し、 一体構造ダイ、モールド、試作品その他物体が、個々に輪郭付けされた積層体か ら形成された三次元物体から出現する。物体の最終用途に依存して、表面仕上或 は仕上が、先に説明された如〈実施され得る。

第５図に示されるように、ろう接された部品は階段状の幾何学形状を有するが、 段の縁部は表面をコーティングする以前に除去可能である。既述の如く、表面は 所望の許容誤差及び表面仕上を達成する為の無電解ニッケルプロセス或は他の技 術を使用してコーティング可能である。

レーザー切断プロセス及びケミカルエツチングプロセスにおいて使用される個々 に輪郭付けされた薄片に関しては、これが好ましくは単一以上の材料から成立つ 事を意味する“２種材料”であることを理解されよう。例えばそれは利用される プロセス即ち、個々に輪郭付けされた薄片がろう接によってか或は適用された圧 力によって一体的に結合されるかに依存して、銅でクラッドされた金属であり得 或は粘着材でクラッドされたプラスチックであり得る。加つるに、薄板材料の主 要部分の何れか或は両方の側面は接着材でもって適宜に被覆可能である。

２種金属材料の使用と関連して先に述べたように、主要材料は、接着材が薄板材 料の２から３０％のオーダで含まれる状態で、７ｏから９８％のオーダの薄板材 料から成立つ。２種金属材料に関し、主要材料は該主要材料がろう接期間中に変 形しないよう、接着材よりも高い融点を具備すべきであることを勿論認識されよ う。同様に粘着的結合に関し、接着材は、圧力適用に続いて強力な結合を創出す る為に十分なものとされよう。

個々に輪郭付けされた薄片から一体型の三次元物体を形成する為に、個々に輪郭 付けされた薄片が同−或は徐々に変化する形状を有するのが非常に好ましい、こ れは各々の個々に輪郭付けされた薄片の肉厚が、一体型の三次元物体の全肉厚の およそ０．１２５％、例えば約６０センチメートルまでの三次元物体に対してし て約０．７６ミリメ一ドル以上であることを条件として達成可能である。これら のパラメータを使用することにより、輪郭は比較的滑らかとなりそれによってメ ッキに先立って必要な研削が最小限となる。

第１６図を参照するに、薄片から三次元物体を形成する為の更に別の装置２００ が例示され、粉末材料２０４を貯蔵し且つ供給する為のステーション２０２を具 備している。薄片形成用手段は、粉末受取り用プラットホーム２０６、プラット ホーム２０６上で粉末材料２０４を所定の肉厚に圧縮する為の手段２０８及び粉 末材料２０４の少なくとも幾分かを一体的に結合し、個々に輪郭付けされた薄片 の１つの形成を完了する為の手段２１０を具備する。運転制御用手段が、三次元 物体に関するデータを入力する為のコンピュータ補助製図ステーション２１２及 び薄片形成用手段に運転制御用信号を伝達する為の手段２１４を具備する。薄片 の組立には、粉末受取り用プラットホーム２０６を粉末材料２０４を貯蔵し且つ 供給する為のステーション２０２から圧縮用手段２０８へそして一体結合用手段 ２１０へと周期的に移動させる為の手段２１６を含んでいる。好ましくは、粉末 圧縮用手段２０８が、圧縮期間中に結合゛を達成する為に粉末材料２０４に対す るその力がアクチュエータ２２０によって調節される加熱されたロール２１８を 含む。

第１６図から認識されるように、一体結合用手段２１○は好ましくは、コンピュ ータインターフェイスされたレーザスキャナからなり立つ、コンピュータインタ ーフェイスされたレーザスキャナ２１０は、ロール２１８によって圧縮され番号 ２２２の位置の如きに屡として形成された粉末材料２０４の少くとも幾分かを、 一体的に結合するようになっている。この後、一体的に結合された粉末材料は個 々に輪郭付けされた薄片の１つを成す。

認識されるように、プラットホームを周期的に移動させる為の手段２１６はコン ベヤである。また、粉末材料を貯蔵し且つ供給する為のステーション２０２は好 ましくは、コンベヤ２１６の上方表面の上部に配置される。

そして、再循環コンテナ２２４がコンベヤ２１６の上方表面の下方に好ましく配 置される。

図示の如く、プラットホーム２０６は好ましくは、ピボット式の側方支持マウン ト２２６によってコンベヤ２１６に取り付けられる。プラットホーム２０６は、 層２２２を形成するべく粉末材料２０４を受取る一方、周期的な再循環の為の再 循環コンテナ２２４内部に余剰落下分をステーション２０２に戻す状態で、コン テナ２０２の下方に配置される。粉末材料がプラットホーム２０６上に堆積され た後、コンベヤ２１６がプラットホーム２０６をロール２１８の下方に移動させ る。

これによって、ロール２１８は、リニアアクチュエータ２２０の動作によって粉 末材料の層２２２との接触状態に持ち来される。ロール２１８は好ましくは、粉 末材料の層２２２の圧縮期間中に適切な結合が達成されるようリニアアクチュエ ータ２２０の力が調節される状態でもって、電源２２８によって電気的に加熱さ れる。認識されるように、ロール２１８は粉末材料の層２２２との接触領域が小 さいという利益を有し、これは、リニアアクチュエータ２２０からの力が比較的 小さくて済むということを意味する。

次に、コンベヤ２１６がプラットホーム２０６をコンピュータインターフェイス されたレーザスキャナの下方に移動させる。スキャナは、コンピュータ補助製図 用ステーション２１２によって個々に輪郭付けされた薄片の１つを形成する為に 設計された断面の境界内部に於て、材料を焼結酸は溶融する０次でプラットホー ム２０６がコンベヤ２１６のドラム２３０の周囲を移動され（余剰の粉末材料２ ０４がコンテナ２３２内部に落下する状態で）、その後プラットホーム２０６は 次の個々に輪郭付けされた薄片を形成する為のプロセスを再開するべくステーシ ョン２０２の下方位置に復帰される。

明らかに、第１６図に詳細を例示された装置２００は粉末技術を積層された物体 製造の為に使用可能であることを示している。本方法に於ては、先に記載された 如き断面切断技術と比較してもっと少ないレーザービーム密度が必要とされる。

金属或はプラスチックを蒸発させる代りに（切断に際してして生じる如く）、材 料を分子間結合を創出する温度に選択的に加熱するだけで良い。

そうした温度に於て材料の粒子の焼結成は溶融が生じる。この粉末プロセスを満 足する装置２００は例えば、断面の創出及びその積重ね体への付着が同時である ことから、箔からの物体を積層するよりも簡単である。更には、この技術を使用 することによって非連続的な輪郭に関連する問題が完全に回避される。

特に第１５図を参照するに、薄片から一体型の三次元物体を形成する為の別の方 法が例示される。この方法には、粉末材料２３８を貯蔵し且つ供給する為のステ ーション２３６の下方にプラットホーム２３４を位置決めする段階、大量の粉末 材料２３８を、所定肉厚の粉末材料２３８の層２４０を形成する為にプラットホ ーム２３４上に堆積させる段階、粉末材料２３８を圧縮し、粉末材料をして密着 塊状物に形成せしめる段階、粉末材料２３８の少くとも一部分を加熱し、個々に 輪郭付けされた薄片を形成する段階、そして堆積、圧縮、加熱段階を反復し、複 数の個々に輪郭付けされた薄片（番号２４２の如し）を形成する段階が含まれる 。この方法に於ては、番号２４２の如き個々に輪郭付けされた薄片は、加熱段階 によって各々隣の個々に輪郭付けされた薄片に一体的に結合される。

好ましくは、この注力には、番号２４２の如き個々に輪郭付けされた薄片を、番 号２４０の如き層の肉厚と実質的に同一の肉厚に形成することが含まれる。この 方法には又、三次元物体がそれによって形成されるところの番号２４２の如き個 々に輪郭付けされた薄片を提供する為の堆積、圧縮、そして加熱段階を制御する 為の制御用手段を設ける段階が含まれる。この方法には更に、三次元物体に関す るデータを制御用手段に入力し、その後、粉末材料２３８が三次元物体の為の番 号２４２の如き個々に輪郭付けされた薄片として形成されるよう制御用手段に支 持を与えるすることを含む。もっと詳しくは、制御用手段は好ましくは、データ 入力段階の為のコンピュータ補助製図用ステーション２４４及び制御用信号をそ こから伝達する為の手段２４６を具備する。

第１５図及び１６図に例示された装置及び方法を参照するに、圧縮段階の後、粉 末材料２３８の各々の肉厚は０．０５ミリメートルから０．５ミリメートルのオ ーダである。圧縮段階が加熱ロール２１８（第１６図）か或は加熱された圧縮プ ラットホーム２４８（第１５図）の何れかによって実行されることも又認識され よう。いずれの場合に於ても、層２２２或は２４０の加熱部分は、粉末材料２０ ４或は２３８の少なくとも幾分かを一体的に結合するようになっているコンピュ ータインターフェイスされたレーザスキャナ２１０によって加熱される。

更には、個々に輪郭付けされた薄片によって形成された三次元物体の形成後、残 余の粉末材料が除去されることを認識されよう。これは、第１６図に例示される ように、”廃棄”方法或は別様には、プラットホーム２０６及び２３４のそれぞ れに振動及び或は衝撃を与えることによって為される。このようにして、三次元 物体を取巻き且つその穴及び空間を充填する非焼結成は非溶融の粉末は緩められ それによって物品から離れる。

最後に、第１５図を参照するに、本方法は金属、プラスチック或はセラミック粉 末を利用可能である。粉末材料２３８は篩２５２を通してコンテナ２３６から流 出しそしてこの堆積プロセスはコンテナ２３６を振動することによって助長され る。好ましくは、プラットホーム２３４は所望の厚さの粉末層２４０が堆積され るまでそのままの位置とされる。

先に述べたように、粉末の暦２２２或は２４０は、加熱ロール２１８或は加熱さ れた押圧プラットホーム２４８の作動によって圧縮される。このステージに於て ある程度の分子間結合が形成され、そして粉末層２２２或は２４０がプラットホ ーム２０６及び２３４或は１つ以上の石が既に形成された隣の層に付着される。

結合は弱いが圧縮された粉末２０４或は２３８はプラットホーム２０６及び２３ ４が逆転された場合でさえも付着したままである。

特に第１５図を参照するに、コンピュータ補助製図用ステーション２４４上の断 面の像がコンピュータによってラスク化されている。断面２５４に関する幾何学 的情報は、コンピュータから圧縮された粉末材料２３８の表面の断面の境界内部 をレーザビームでもって走査するコンピュータインターフェイスされたレーザー スキャナ２５ｏへと伝達される。そして、レーザービームは断面の表面上に自動 的に集中され、そのエネルギーがパルス状態で送達され（ラスタドツト毎に１パ ルス）、パルスエネルギは断面の肉厚と等しい深さにまで材料を焼結成は溶融す る為に調節される。

第１５図及び１６図を参照するに、本装置はコンピュータ上に創出し得る実質上 任意の部品を工具を使用することなく製造する為のコンピュータ周辺機器として 適宜のものである０本装置によって製造された三次元物品のある程度の二次的な 表面仕上が必要となり得るが、本装置はニアネットシェイブ製造の為の理想的方 法である。

これまで好ましい具体例の為の詳細が記載されたが、当業者にはここに記載され た詳細が付随する請求の範囲の精神及び範囲から離れることなく変化し得るもの であることを認識されよう。

ＦＩＧ、Ｉ　Ｂ　ＦＩＧ、１Ｃ ＦＩＧ、４　ＦＩＧ−５ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、１５ ＦＩＧ、１６ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．薄片から一体型の三次元物体を形成する為の装置であって、 材料を貯蔵し且つ供給する為のステーションと、前記材料を予備選択されたシー ケンスで前記三次元物体へと組立てる為に必要な形状の複数の個々に輪郭付けさ れた薄片とする為の薄片形成用手段と、三次元物体に関するデータの入力に応じ て、前記三次元物体の為の前記個々に輪郭付けされた薄片が提供される様に前記 薄片形成用手段の運転を制御する為の運転制御用手段と、 前記材料から形成された複数の個々に輪郭付けされた薄片を前記予備選択された シーケンスで前記三次元物体形状に組立てる為の手段と、を含み、 前記複数の個々に輪郭付けされた薄片は、前記一体型の三次元物体の形状を完成 する為に隣の個々に輪郭付けされた薄片に一体的に結合される様にして組立てら れるようになっている、薄片から三次元物体を形成する為の装置。 ２．材料を貯蔵し且つ供給する為のステーションで貯蔵され且つ供給される材料 は薄板状材料である請求の範囲第１項記載の装置。 ３．薄片形成用手段は、薄板材料を切断する為の切断用位置及び前記薄板材料を 前記切断用位置で必要とされる形状に切断する為の切断用手段とを具備する作業 ステーションを有している請求の範囲第２項記載の装置。 ４．切断用手段は、作業ステーションと作動的に関連するレーザービーム発生装 置と、該レーザービーム発生装置からのレーザービームを切断用位置上の薄板状 材料上に集中する為の手段と、そして、前記発生装置からのレーザービームを前 記切断用位置で必要とされる形状とする為に前記薄板状材料に関して差向ける為 の手段と、を含んでいる請求の範囲第３項記載の装置。 ５．レーザービームを集中し且つ差向ける為の手段はレンズ及び一対の鏡を含み 、該一対の鏡は前記レーザービーム発生装置及び前記レンズから相互に離間され 、前記レーザービームを差向け且つ集中する為の手段は前記一対の鏡を共通の直 交軸に沿って軸方向に運動させる為の位置決め用テーブルを含んでいる請求の範 囲第４項記載の装置。 ６．位置決め用テーブルは、レーザービーム発生装置に対しての一対の鏡の内の 一方の接近及び後退移動を支持し、前記位置決め用テーブルは、他方の鏡の前記 一方の鏡の運動との共同運動を支持し、位置決め用テーブルはまた前記他方の鏡 の、前記一方の鏡に対しての接近及び後退移動を支持している請求の範囲第５項 記載の装置。 ７．一対の鏡は切断用位置の薄板状材料の平面と一般に並行な平面内を移動し、 位置決め用テーブルは、レンズが前記一対の鏡と共に該鏡の平面と一般に並行な 平面内を移動する状態で、前記位置決め用テーブルによってレ−ザービーム発生 装置に対しての接近及び後退移動を支持されたとは別の他方の鏡とのレンズの共 同運動を支持し、前記レンズはまた、前記一対の鏡の平面と一般に直交する軸に 沿っての移動を支持されている請求の範囲第６項記載の装置。 ８．運転制御用手段は、三次元物体に関するデータの入力の為のコンピュータ補 助製図用ステーションと、制御用信号を薄片形成用手段へと伝達する為にコンピ ュータ補助製図用ステーションと関連する手段とを含んでいる請求の範囲第２項 記載の装置。 ９．個々に輪郭付けされた薄片の肉厚を決定する為、個々に輪郭付けされた薄片 の各々の個々の輪郭を決定する為、個々に輪郭付けされた薄片形成の為のシーケ ンスを決定する為、そして、個々に輪郭付けされた薄片を三次元物体として形成 する為のシーケンスを決定する為、の決定用手段を含んでいる請求の範囲第８項 記載の装置。 １０．決定用手段は、各々の薄片の肉厚及び輪郭が決定された後における個々に 輪郭付けされた薄片形成の為のシーケンスを、各薄片の個々の輪郭に他の輪郭が 含まれないことを保証する為に運転自在である請求の範囲第９項記載の装置。 １１．予備選択されたシーケンスに於て前記材料から形成された複数の個々に輪 郭付けされた薄片を前記三次元物体の形状に組立てる為の手段は、個々に輪郭付 けされた薄片の為の積重ね場所を有する組立て用ステーションと、前記個々に輪 郭付けされた薄片を作業ステーションの切断用位置から前記組立て用ステーショ ンの積重ね場所へと移動する為の手段を含んでいる請求の範囲第３項記載の装置 。 １２．個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーションの切断用位置から前記組立 て用ステーションの積重ね場所へと移動する為の手段は電磁作動されるピックア ッププレートであり、前記個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーションの切断 用位置と組立て用ステーションの積重ね場所との間を可動のピックアッププレー トであり、薄板状材料は、前記作業ステーションのロールに貯蔵された薄板金属 リボンであり、前記ロールは作業ステーションの切断用位置へと前記薄板金属リ ボンを前進させる為の送給機構を具備している請求の範囲第１１項記載の装置。 １３．作業ステーションの切断用位置と前記組立て用ステーションの積重ね場所 との間の中間位置に研削用ベルトを含み、ピックアッププレートは作業ステーシ ョンの切断用位置から前記組立て用ステーションの積重ね場所へと移動する期間 中に個々に輪郭付けされた薄片を前記研削用ベルトと接触状態に配置する様にな っている請求の範囲第１２項記載の装置。 １４．組立て用ステーションは、積重ね場所の位置に於てばね偏倚された積重ね 用プレートを含み、該積重ね用プレートはその上部に個々に輪郭付けされた薄片 を受且つ保持する様になっている積重ねホルダ内部で軸方向に運動する為に配設 され、前記積重ねホルダは前記積重ね用プレートの平面に並行な平面内で制限運 動を為す様になっている請求の範囲第１２項記載の装置。 １５．積重ねホルダは、個々に輪郭付けされた薄片をその間部分に保持する為に ばね偏倚された積重ね用プレートと協動する様になっている保持用リップを含み 、個々に輪郭付けされた薄片の各々は同一の一般に矩形の外側輪郭を有し、前記 積重ね用プレート、積重ねホルダ、そして保持用リップは、前記個々に輪郭付け された薄片を三次元物体へと形成する組立ての為に前記一般に矩形の外側輪郭と 協動する請求の範囲第１４項記載の装置。 １６．積重ね用プレートは、個々に輪郭付けされた薄片を三次元物体形状に正確 に位置決めする様になっている一対のピンを具備し、外側輪郭が一般に矩形の前 記個々に輪郭付けされた薄片の各々は、その内側輪郭よりも外側に一対のピン受 け位置決め用孔を具備している請求の範囲第１５項記載の装置。 １７．切断用手段は、作業ステーションと作動的に関連するレーザービーム発生 装置と、該レーザービーム発生装置からのレーザービームを切断用位置上の薄板 状材料上に集中する為の手段と、そして、前記発生装置からのレーザービームを 前記切断用位置で必要とされる形状とする為に前記薄板状材料に関して差向ける 為の手段と、を含んでおり、レーザービームを集中し且つ差向ける為の手段はレ ンズ及び一対の鏡を含み、該一対の鏡は前記レーザービーム発生装置及び前記レ ンズから相互に離間され、前記レーザービームを差向け且つ集中する為の手段は 前記一対の鏡を共通の直交軸に沿って軸方向に運動させる為の位置決め用テーブ ルを含んでいる請求の範囲第１２項記載の装置。 １８．位置決め用テーブルは、レーザービーム発生装置に対しての一対の鏡の内 の一方の接近及び後退移動を支持し、前記位置決め用テーブルは、他方の鏡の前 記一方の鏡の運動との共同運動を支持し、位置決め用テーブルはまた前記他方の 鏡の、前記一方の鏡に対しての接近及び後退移動を支持しており、一対の鏡は切 断用位置の薄板状材料の平面と一般に並行な平面内を移動し、位置決め用テーブ ルは、レンズが前記一対の鏡と共に該鏡の平面と一般に並行な平面内を移動する 状態で、前記位置決め用テーブルによってレーザービーム発生装置に対しての接 近及び後退移動を支持されたとは別の他方の鏡とのレンズの共同運動を支持し、 前記レンズはまた、前記一対の鏡の平面と一般に直交する軸に沿っての移動を支 持されている請求の範囲第１７項記載の装置。 １９．電磁作動されるピックアッププレートは位置決め用テーブルのレンズ支持 部分と関連作動自在であり、前記ピックアッププレートは作業ステーションの切 断用位置の、そこに電磁的に付着されるべき個々に輪郭付けされた薄片と接触状 態で配置される様になっており、前記位置決め用テーブルは前記個々に輪郭付け された薄片を作業ステーションの切断用位置から前記組立て用ステーションの積 重ね場所へと移動する様になっており、前記個々に輪郭付けされた薄片はその後 、前記組立て用ステーションの積重ね場所に於て前記ピックアッププレートから 釈放される様になっている請求の範囲第１８項記載の装置。 ２０．複数の個々に輪郭付けされた薄片の為の一体結合用手段を有し、該一体結 合用手段は、個々に輪郭付けされた薄片をレーザービーム発生手段によってスポ ットろう接する手段を含んでいる請求の範囲第１９項記載の装置。 ２１．個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーションの切断用位置から組立て用 ステーションの積重ね場所へと移動する為の手段はコンベヤベルトであり、材料 は表面保護テープでもって被覆された感圧接着材をその上部に有する薄板状のプ ラスチックリボンであり、前記作業ステーションの切断用位置に入る以前に前記 テープを除去する為の手段を含んでいる請求の範囲第１１項記載の装置。 ２２．組立て用ステーションは、積重ね場所に可動のプレートを有し、該プレー トは、作業ステーションの切断用位置から前記組立て用ステーションの積重ね場 所へと移動された隣の個々に輪郭付けされた薄片への個々に輪郭付けされた薄片 を押付ける為に軸方向運動するべく積重ね用プラットホーム上に配置され、前記 個々に輪郭付けされた薄片同志を粘着せしめるに十分な力を保証する為に前記プ レートと関連するロードセルを具備している請求の範囲第２１項記載の装置。 ２３．薄片形成用手段は、各々薄板材料切断位置を具備する複数の作業ステーシ ョンと、前記薄板材料を前記切断用位置で必要とされる形状に切断する為の切断 用手段とを具備し、該切断用手段は、ビームスプリッタを介して各作業用ステー ションと作動的に関連する単一のレーザービーム発生装置を具備し、前記切断用 手段はまた、前記切断用位置の前記薄板状材料に前記ビームスプリッタからのレ ーザーを差向け且つ集中する為の手段を具備している請求の範囲第２項記載の装 置。 ２４．複数の個々に輪郭付けされた薄片を前記三次元物体の形状に組立てる為の 手段は、単一の組立て用ステーションにして、作業ステーションからの個々に輪 郭付けされた薄片の為の積重ね場所と、前記個々に輪郭付けされた薄片を前記作 業ステーションの切断用位置から前期単一の組立て用ステーションの積重ね場所 へと移動する為の手段とを具備している単一の組立て用ステーションを含んでい る請求の範囲第２３項記載の装置。 ２５．薄片形成用手段は、一体型の三次元物体の為の薄板材料をケミカルエッチ ングする為のアートワークとして使用する為に、分離状態の薄板状材料上に切断 用位置で必要とされる形状を陰画像として創出する為のプロッタを含んでおり、 一体型の三次元物体の為の薄板材料は紫外線光への露呈に対して光硬化性の材料 でもって被覆された薄板を含み、前記薄片形成用手段は更に、前記分離状態の薄 板材料の付着後に前記紫外線光への露呈に対して光硬化性の材料でもって被覆さ れ前記陰画像を具備する薄板を受け取る為のエッチングステーションを含んでい る請求の範囲第２項記載の装置。 ２６．アートワークとして使用される分離状態の薄板材料は紫外線光を通過させ る為の透明領域を具備するリボンであり、該リボンは三次元物体の為の薄板材料 と同一速度で移動し、三次元物体の為の薄板材料を選択的に紫外線光に露呈する ようになっている請求の範囲第２５項記載の装置。 ２７．アートワークとして使用される分離状態の薄板材料及び三次元物体の為の 薄板材料は、それらの速度を同調させる為のスプロケットと協動する様になって いる孔を有している請求の範囲第２５項記載の装置。 ２８．アートワークとして使用される分離状態の薄板材料は、１列の個々に輪郭 付けされた薄片の１つ以上の為のアートワークを含んでいる請求の範囲第２５項 記載の装置。 ２９．アートワークとして使用される分離状態の薄板材料及び三次元物体の為の 薄板材料の移動方向と並行に移動するコンベヤを含み、そして、前記コンベヤの 移動方向と直交方向に移動して個々に輪郭付けされた薄片を積重ね場所へと移動 する為の、前記コンベヤの移動方向と直交方向に移動する別のコンベヤをも具備 している請求の範囲第２５項記載の装置。 ３０．薄片形成用手段は、ケミカルエッチングの為のアートワークとして使用す る為に必要とされる陰画像を三次元物体の為の薄板状材料上に直接創出する為の プロッタを含んでおり、前記一体型の三次元物体の為の薄板材料は紫外線光への 露呈に対して光硬化性の材料でもって被覆された薄板を含み、前記薄片形成用手 段は更に、前記分離状態の薄板材料の付着後に、前記紫外線光への露呈に対して 光硬化性の材料でもって被覆された前記陰画像を具備する薄板を受取る為のエッ チングステーションを含んでいる請求の範囲第２項記載の装置。 ３１．薄板状材料は、任意の単一の個々に輪郭付けされた薄片が、すべての個々 に輪郭付けされた薄片によって定義される一体型の三次元物体の全肉厚の０．１ ２５％以上ではない寸法形状である請求の範囲第２項記載の装置。 ３２．材料を貯蔵し且つ供給する為のステーションに貯蔵され且つそこから供給 される材料は粉末である請求の範囲第１項記載の装置。 ３３．薄片形成用手段は、粉末受取り用プラットホームと、該粉末受取り用プラ ットホーム上に粉末を所定の厚さで圧縮する為の圧縮手段と、個々に輪郭付けさ れた薄片の形成を完了する為の、粉末の少くとも幾分かを一体的に結合する為の 手段と、を具備している請求の範囲第３２項記載の装置。 ３４．運転制御用手段は、三次元物体に関するデータの入力の為のコンピュータ 補助製図用ステーションと、制御用信号を薄片形成用手段へと伝達する為にコン ピュータ補助製図用ステーションと関連する手段とを含んでいる請求の範囲第３ ３項記載の装置。 ３５．複数の個々に輪郭付けされた薄片を前記三次元物体の形状に組立てる為の 手段は、粉末受取り用プラットホームを、粉末材料を貯蔵し且つ供給する為のス テーションから粉末受取り用プラットホーム上に粉末を所定の厚さで圧縮する為 の圧縮手段へ、そして粉末の少くとも幾分かを一体的に結合する為の手段へと周 期的に移動させる為の手段を含んでいる請求の範囲第３４項記載の装置。 ３６．粉末受取り用プラットホーム上に粉末を所定の厚さで圧縮する為の圧縮手 段は加熱ロールを具備し、該加熱ロールはアクチュエータによって作動され、該 アクチュエータは前記ロールの力を、圧縮期間中に粉末の結合が達成されるよう 制御する為に調節される請求の範囲第３２項記載の装置。 ３７．粉末の少くとも幾分かを一体的に結合する為の手段はコンピュータインタ ーフェイスされたレーザースキャナを具備し、該コンピュータインターフェイス されたレーザースキャナは、粉末の少くとも幾分かを一体的に結合するようにな っており、一体的に結合された粉末は個々に輪郭付けされた薄片の１つを含んで いる請求の範囲第３２項記載の装置。 ３８．粉末受取り用プラットホームを、粉末材料を貯蔵し且つ供給する為のステ ーションから圧縮手段へ、そして粉末の少くとも幾分かを一体的に結合する為の 手段へと周期的に移動させる為の手段はコンベヤであり、粉末材料を貯蔵し且つ 供給する為のステーションは前記コンベヤの上方に配置され、そしてコンベヤの 上方表面の下方に配置された循環コンテナを具備している請求の範囲第３５項記 載の装置。 ３９．薄片から三次元物体を形成する為の方法であって、 材料を予備選択されたシーケンスで前記三次元物体へと組立てる為に必要な形状 の複数の個々に輪郭付けされた薄片とする為の薄片形成用手段を設ける段階と、 三次元物体に関するデータの入力に応じて、前記三次元物体の為の前記個々に輪 郭付けされた薄片が提供される様に前記薄片形成用手段の運転を制御する為の運 転制御用手段を設ける段階と、 前記材料から形成された複数の個々に輪郭付けされた薄片を前記予備選択された シーケンスで前記三次元物体形状に組立てる為の手段を設ける段階と、を含み、 前記複数の個々に輪郭付けされた薄片は、個々に輪郭付けされた薄片の各々が前 記一体型の三次元物体の形状を完成する為に隣の個々に輪郭付けされた薄片に一 体的に結合される状態で組立てられる様になっている、薄片から三次元物体を形 成する為の方法。 ４０．材料を貯蔵し且つ供給する為のステーションを設ける段階を含み、前記材 料は薄板状材料を含んでいる請求の範囲第３９項記載の薄片から三次元物体を形 成する為の方法。 ４１．薄片形成用手段は、薄板材料の為の切断用位置及び該薄板材料を前記切断 用位置で必要とされる形状に切断する為の切断用手段とを具備する作業ステーシ ョンを有している請求の範囲第４０項記載の薄片から三次元物体を形成する為の 方法。 ４２．個々に輪郭付けされた薄片の任意の１つは、すべての個々に輪郭付けされ た薄片によって定義される一体型の三次元物体の全肉厚の０．１２５％以上では ない寸法形状であるような請求の範囲第３９項記載の薄片から三次元物体を形成 する為の方法。 ４３．切断用手段は、作業ステーションと作動的に関連するレーザービーム発生 装置と、該レーザービーム発生装置からのレーザービームを切断用位置上の簿板 状材料上に集中する為の手段と、そして、前記発生装置からのレーザービームを 前記切断用位置で必要とされる形状とする為に前記簿板状材料に関して差向ける 為の手段と、を含んでいる請求の範囲第４１項記載の薄片から三次元物体を形成 する為の方法。 ４４．運転制御用手段は、三次元物体に関するデータの入力の為のコンピュータ 補助製図用ステーションと、制御用信号を薄片形成用手段へと伝達する為にコン ピュータ補助製図用ステーションと関連する手段とを含んでいる請求の範囲第３ ９項記載の、薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ４５．個々に輪郭付けされた簿片の肉厚を決定する為、個々に輪郭付けされた薄 片の各々の輪郭を決定する為、個々に輪郭付けされた簿片形成の為のシーケンス を決定する為、そして、個々に輪郭付けされた薄片を三次元物体として組立てる 為のシーケンスを決定する為、にコンピュータ補助製図用ステーションと関連す る決定用手段を含んでいる請求の範囲第６１項記載の薄片から三次元物体を形成 する為の方法。 ４６．決定用手段は、個々に輪郭付けされた薄片の肉厚及び輪郭が決定された後 の個々に輪郭付けされた薄片を形成する為のシーケンスを、個々の輪郭の各々に 他の輪郭が含まれないことを保証する為に運転自在である請求の範囲第４５項記 載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ４７．複数の個々に輪郭付けされた薄片を予備選択されたシーケンスで前記三次 元物体形状として組立てる段階には、個々に輪郭付けされた薄片の為の積重ね場 所を設ける段階と、前記個々に輪郭付けされた簿片を作業ステーションの切断用 位置から前記組立て用ステーションの積重ね場所へと移動する段階、そして、前 記個々に輪郭付けされた薄片を三次元物体形状に積重ねる段階と、を含んでいる 請求の範囲第４１項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ４８．個々に輪郭付けされた薄片にはそれらを相互に整列させる為の一対のビン 受け位置決め用孔が設けられている請求の範囲第４７項記載の薄片から三次元物 体を形成する為の方法。 ４９．個々に輪郭付けされた薄片は、非連続部分が最小限１つの結合用ストリッ プによって結合される様にして形成される請求の範囲第４７項記載の薄片から三 次元物体を形成する為の方法。 ５０．複数の個々に輪郭付けされた薄片を一体的に結合する為の段階を含み、該 段階は、三次元物体を濾ろう接する段階を含み、結合用ストリップは濾ろう接の 後に除去される様になっている請求の範囲第４７項記載の薄片から三次元物体を 形成する為の方法。 ５１．個々に輪郭付けされた薄片の各々は一定寸法形状の外側周辺部を具備し、 また少くとも２つのビン受け位置決め用孔が前記外側周辺部に隣合って設けられ ている請求の範囲第４７項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ５２．個々に輪郭付けされた薄片を、作業ステーションの切断用位置で必要とさ れる形状に切断した後、積重ね場所に積重ねる以前に研削する段階を含んでいる 請求の範囲第５４項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ５３．複数の個々に輪郭付けされた薄片を一体的に結合する為の段階を含み、該 段階は前記個々に輪郭付けされた薄片をスポットろう接する段階を含んでいる請 求の範囲第４０項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ５４．複数の個々に輪郭付けされた薄片を一体的に結合する為の段階は、その後 で三次元物体を濾ろう接する段階を含んでいる請求の範囲第５３項記載の薄片か ら三次元物体を形成する為の方法。 ５５．濾ろう接の後、三次元物体を研削する段階を含んでいる請求の範囲第５４ 項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ５６．濾ろう接の後、三次元物体をメッキする段階を含んでいる請求の範囲第５ ４項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ５７．薄板状材料は、表面保護用テープで被覆された感圧接着材をその上部に有 する薄板状リボンであり、該テープを作業ステーションの切断用位置に前記薄板 状リボンが入る以前に除去する段階が含まれる請求の範囲第４７項記載の薄片か ら三次元物体を形成する為の方法。 ５８．積重ね場所に位置付けられた個々に輪郭付けされた薄片を作業用ステーシ ョンの切断用位置から前期積重ね場所へと移動された隣の個々に輪郭付けされた 薄片に押付け、それら同志間に粘着的結合が引起こされる様にする為の段階が含 まれる請求の範囲第４１項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ５９．薄板状材料を切断する為の切断用位置を各々具備する複数の作業ステーシ ョンを設ける段階と、該各々の切断用位置で必要とされる形状に薄板状材料を切 断する為の手段を設ける段階と、を含み、前記切断用位置にはビームスプリッタ を介して前記作業ステーションの各々と作動的に関連する単一のレーザービーム 発生装置が含まれ、前記切断用手段は、前記レーザービーム発生装置からのレー ザービームを前記切断用位置の薄板状材料上に差向け且つ集中させる為の手段を 含んでいる請求の範囲第４１項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ６０．複数の個々に輪郭付けされた薄片を、予備選択されたシーケンスで前記三 次元物体形状として組立てる段階には、前記個々に輪郭付けされた薄片を積重ね る為の単一の場所を設ける段階、前記個々に輪郭付けされた薄片を作業ステーシ ョンの切断用位置から前期単一の積重ね場所へと移動させる段階、そして、前記 個々に輪郭付けされた薄片を三次元物体形状に積重ねる段階とが含まれる請求の 範囲第５９項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ６１．運転制御手段は、三次元物体に関するデータを入力する為のコンピュータ 補助製図用ステーションと、薄片形成用手段に運転制御用信号を伝達する為に前 記コンピュータ補助製図用ステーションと関連する手段とを含んでいる請求の範 囲第６０項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ６２．個々に輪郭付けされた薄片の肉厚を決定する為、個々に輪郭付けされた薄 片の各々の輪郭を決定する為、個々に輪郭付けされた薄片形成の為のシーケンス を決定する為、そして、個々に輪郭付けされた薄片を三次元物体として組立てる 為のシーケンスを決定する為、にコンピュータ補助製図用ステーションと関連す る決定用手段を含んでいる請求の範囲第６１項記載の薄片から三次元物体を形成 する為の方法。 ６３．決定用手段は、個々に輪郭付けされた簿片の肉厚及び輪郭が決定された後 の個々に輪郭付けされた薄片を形成する為のシーケンスを、個々の輪郭の各々に 他の輪郭が含まれないことを保証する為に運転自在である請求の範囲第４５項記 載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ６４．三次元物体の為の薄板状材料をケミカルエッチングする為のアートワーク として使用する為に分離状態の前記薄板状材料上に陰画像を創出する為のプロッ タを利用する段階を含み、前記三次元物体の為の薄板状材料は紫外線光への露呈 に対し光硬化性の材料でもってコーティングされた２種材料から成る簿版から成 立ち、前記コーティングされた２種材料を前記陰画像を有する分離状態の薄板材 料でもって被覆した後、それを受け取る為のエッチングステーションを設ける段 階が含まれる請求の範囲第５８項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法 。 ６５．アートワークとして使用される分離状態の薄板状材料は、紫外線光の通過 に対して透明なリボンであり、該リボンは紫外線光への露呈に対し光硬化性の材 料でもってコーティングされた２種材料から成る薄板から成立つ薄板状材料と同 一速度で移動し、そして前記リボンは前記２種材料から成る薄板を選択的に紫外 線光に露呈するようになっている請求の範囲第６４項記載の薄片から三次元物体 を形成する為の方法。 ６６．アートワークとして使用される分離状態の薄板状材料と紫外線光への露呈 に対し光硬化性の材料でもってコーティングされた２種材料から成る薄板から成 立つ薄板状材料とは、その速度を同調する為のスプロケットと協動する様になっ ている孔を具備している請求の範囲第６４項記載の薄片から三次元物体を形成す る為の方法。 ６７．アートワークとして使用される分離状態の薄板状材料は、単列の個々に輪 郭付けされた薄片の１つ以上の為のアートワークを含んでいる請求の範囲第６４ 項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ６８．アートワークとして使用される分離状態の薄板状材料と紫外線光への露呈 に対し光硬化性の材料でもってコーティングされた２種材料から成る薄板から成 立つ薄板状材料との移動方向と並行に移動するコンベヤと、個々に輪部付けされ た薄片を積重ね場所へと前記コンベヤの移動方向と直交方向に搬送する為の別の コンベヤとを具備している請求の範囲第６４項記載の薄片から三次元物体を形成 する為の方法。 ６９．材料を貯蔵し且つ供給する為のステーションを設ける段階を含み、前記材 料は粉末を含んでいる請求の範囲第６４項記載の薄片から三次元物体を形成する 為の方法。 ７０．薄片から一体型の三次元物体を形成する為の方法であって、 材料を貯蔵し且つ供給する為のステーションの下方にプラットホームを位置決め する段階と、所定の厚さの前記粉末材料の層を形成する為に前記プラットホーム 上に大量の粉末材料を堆積する段階と、前記粉末材料を圧縮し、密着塊状物を形 成せしめる段階と、 個々に輪郭付けされた薄片を形成する為に前記粉末材料から成る層の少なくとも 一部分を加熱する段階と、前記堆積、圧縮、そして加熱段階を繰り返し、複数の 前記個々に輪郭付けされた薄片を形成する段階とを包含し、 個々に輪郭付けされた薄片の各々は前記加熱段階に於て隣の個々に輪郭付けされ た薄片と一体的に結合される様になっている、薄片から一体型の三次元物体を形 成する為の方法。 ７１．個々に輪郭付けされた薄片は粉末材料から成る層と実質的に同一の厚さに 形成される請求の範囲第７０項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ７２．三次元物体の為の個々に輪郭付けされた薄片を提供する為の圧縮、加熱、 そして堆積段階を制御する為の運転制御手段を設ける段階が含まれる請求の範囲 第７０項記載の薄片から一体型の三次元物体を形成する為の方法。 ７３．三次元物体に関するデータを運転制御手段に入力しその後粉末材料を個々 に輪郭付けされた薄片に形成せしめる様、前記運転制御手段に指示を与える段階 を含んでいる請求の範囲第７２項記載の薄片から一体型の三次元物体を形成する 為の方法。 ７４．運転制御用手段は、三次元物体に関するデータを入力する段階の為のコン ピュータ補助製図用ステーションと、三次元物体の為の個々に輪郭付けされた薄 片を提供する為の圧縮、加熱そして堆積段階の為の制御用信号を伝達する為に前 記コンピュータ補助製図用ステーションと関連する手段とを含んでいる請求の範 囲第７３項記載の薄片から三次元物体を形成する為の方法。 ７５．粉末材料から成る層の肉厚は圧縮段階の後約０．０５ミリメートルから約 ０．５０８ミリメートルのオーダである請求の範囲第７０項記載の薄片から一体 型の三次元物体を形成する為の方法。 ７６．粉末材料から成る層の各々は加熱された押圧プラットホームによって圧縮 される請求の範囲第７０項記載の薄片から一体型の三次元物体を形成する為の方 法。 ７７．粉末材料から成る層の各々は加熱ロールによって圧縮される請求の範囲第 ７０項記載の薄片から一体型の三次元物体を形成する為の方法。 ７８．粉末材料から成る層はコンピューターインターフェイスされたレーザース キャナによって加熱され、該コンピューターインターフェイスされたレーザース キャナは前記粉末材料の少くとも幾分かを一体的に結合する様になっている請求 の範囲第７０項記載の薄片から一体型の三次元物体を形成する為の方法。 ７９．一体的に結合された個々に輪郭付けされた薄片によって形成された三次元 物体から粉末材料を除去する段階が含まれる請求の範囲第７０項記載の簿片から 一体型の三次元物体を形成する為の方法。 ８０．三次元物体の為の個々に輪郭付けされた薄片を提供する為の圧縮、加熱及 び堆積段階は異なるステーションに於て実施され、加熱された押圧プラットホー ムを粉末を貯蔵し且つ供給するステーションから前記圧縮の為のステーションヘ 、そして前記加熱の為のステーションヘと周期的に移動させる為の手段を含んで いる請求の範囲第７０項記載の薄片から一体型の三次元物体を形成する為の方法 。 ８１．三次元物体に関するデータを運転制御用手段に入力する段階と、 前記運転制御用手段に、複数の個々に輪郭付けされた薄片が形成される様に制御 された様式で薄片形成用手段の運転が為される様に指示を与える段階と、前記複 数の個々に輪郭付けされた薄片を予備選択されたシーケンスで三次元物体へと組 立てる段階と、を包含し、前記複数の個々に輪郭付けされた薄片が、個々に輪郭 付けされた薄片の各々が前記三次元物体の形成を完了する為に隣の個々に輪郭付 けされた薄片と一体的に結合される様にして組立てられる様になっている方法に よって薄片から形成された一体型の三次元物体。 ８２．複数の個々に輪郭付けされた薄片を予備選択されたシーケンスで三次元物 体へと組立てる段階は、個々に輪郭付けされた薄片の為の積重ね場所を設ける段 階と、個々に輪郭付けされた薄片を薄片形成用手段から移動しそして前記積重ね 場所で三次元物体形状に積重ねる段階とを含んでいる請求の範囲第８１項に記載 の薄片から形成された一体型の三次元物体。 ８３．積重ね場所に積重ねる以前に個々に輪郭付けされた薄片を研削する段階と 、複数の前記個々に輪郭付けされた薄片をスポットろう接によって一体的に結合 しそして該三次元物体を濾ろう接する段階とを含んでいる請求の範囲第８２項に 記載の薄片から形成された一体型の三次元物体。 ８４．濾ろう接の後に三次元物体を研削する段階を含んでいる請求の範囲第８３ 項に記載の薄片から形成された一体型の三次元物体。 ８５．濾ろう接の後に三次元物体をメッキする段階を含んでいる請求の範囲第８ ３項に記載の薄片から形成された一体製の三次元物体。