JPH04500180A - 三次元物体を製造する装置および方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 三次元物体を製造する装置および方法 本発明はコンピュータの指示によって制御される変換機械を使用することにより 三次元物体を製造する方法に関し、材料は大きさを限定された多数のシートまた は円板状部分を有し、その材料は与えられたコンピュータの指示に従って処理さ れ、材料の各部分は永久的に除去され、このようにして処理された各部分は層ご とに三次元物体を形成するプログラムされた順序に従って互いに連結される。

発明の背景 製造作業においては１．可視化することがまたしばＬ２ば構成要素の三次元形状 を物理的に現出することが望ましい。こればとくにコンピュータ援用設計ｃｃ　 Ａ　Ｄ）に関して適用され、しばしば人間が介在しないデータベースが直接製造 目的に使用される（ＣＡＭ）。数値制御変換機械および池の自動製造機械におけ る処理に関連した誤操作によるエラーのコストは、高価である。

複雑な三次元形状たとえば内燃機関のシリンダヘッド、およびたとえば個人用ｓ 画のエンジンルームにおけるレイアウト作業の観察するのが困難ないくつかの共 働要素の取付けにおいて、製造作業の初期における物理的模型の現出はしばしば 実際の製造作業の実施条件である。

しばしばこのような必要性に遭遇する、たとえば自動車工業のような大会社は、 一般に各社ごとの模型工場を有し、細部が製造または成形するのに比較的藺草な 材料により製造業者の要求に従って製造される。ある工業では模型製造用の、た とえばＮＣカッタ用の、：Ａ［）データ・Ｚ−スを使用してし゛る。ノＪへさい 会社は外部の模型工場ど契約しまたある場合には製品開発作業ににいてこの工程 を完全に廃止し、完成した製品の廃棄による高い経費を生じている。

しかしながら、現在使用されているすべての模型製造方法に適用することは、記 録および製造作業に時間がかかることであり、そして製造者の実際の作業におい て、すなわち最終製品または部品の製造基礎を完成しか“つ承認するため、不連 続性を生し−でいる。

しかして、もし製造者に彼等の目的物の一層直接の理解を促進１８、．ノるなら ば、相互作用工程は製造業者の創造性と彼等の結果との間に時間、製造期間を要 しないで提供することができる。

物体の三次元形状のある種の理解を達成する一つの方法はあるＣ　Ａ　ｉ）供給 業者によって使用され、その方式は製造者が任意の光学的視角から観案スクリー ン上に見ることが可能となり、それにより光のような可視的画像を経験する。た とえば色彩計画および措影法のｊス択によって、この型の表示において現実性を 増大しようとする供給業者によって多大の努力がなされた。

実際、しかしながら、この型の応用は製造作業における真の物理的模型の必要性 の減少に実際に貢献するよりも販売および美的表現に多く使用されることを証明 した。

製造者の作業場所に直接関連するＣＡＤデータベースによって物理的模型を製造 する方法は、Ｃ，Ｗ、／＼ルの米国特許第４，５７５，３３０号に記載されてい る。このいわゆるステレオリトグラフ法はＵｖ輻射焦点光線がクロスリンクする ことに基づき、それにより液体光ポリマの表面層に入射する点を硬化す。ＵＶ硬 イビプラスチック液体によってバス上に二次元的に制御しうる光源は、所要の模 型の横断面を硬化する。このようにして作られた部分はバスの垂直方向に移動し うるテーブルの上に置かれる。完成した各横断面に従ってテーブルを徐々に下げ ることにより、各層は互いに結合され製造される物体の完成模型となる。

時間のためだけで縮尺模型を製造するこの方法は、現在まで数立方センチの容量 を有する小さい機械に対し、てだけ成功裡に試験されてきた０寸法的精度は完成 模型の変形を生ずる収縮および内部張力のため問題があるといわれてきた。装置 の高いコストおよび一つの模型当たり数時間を要する多数の模型製造に比較的時 間のかかる方法は、この方法の用途を制限する要因であった。

米国特許第４．７５２，３５２号は多層の一体の三次元物体を形成する装置およ び方法を開示している。シート型材料は作業場において所要の形状に切断され、 別々の形状の層は予め決められた順序で組立工場におい一〇三次元物体に組立て られるつこの装置は切断作業においで多量の無駄な材料を残し、それが欠点であ る。

要するに、製造者の作業場所に直接関連して相互作用する模型製造のための製品 開発作業におｉＪる存効かつ実際的な用途は未だに得られていない。

３−旧−■−藝圭一に−び土旦上−５−１１免特Ｊ一本発明の目的は三次元模型 の相互作用的製造を可能１、こする方法を提供することであり、その模型は丈べ てのＶ［こおいて作業者が再生しよりとするＣＡＤデータベース２２同じである 。この方法は作業者が作業端末器を通して一つ以上の横型の製造を指令した後１ 、人間が介在しない物体の迅速な製造方法、および、この方法・弘実施１゛る装 置を提供する、−とを可能にする８それにより、この発明の方法はオフィスに設 置しうる装置を櫂供“５゛るごとを意味し、その装置はデー、”Ｚ・−・−、’ 、ｊ、　１．−限定された物体を≧（４！ｆ的？：再生しうる〜、復雑な一三次 元模型を製造できる７ １、つ・ｉ、、、−？：、この方法は中空上１闇を僑えた模型の製造会可止？こ 〕゛る４）のでる２り、その方法は２必然的Ｉこ３像的２７゛ｌまたは、たとえ は射出成形７こよ−）で形成ｇｈる他の部分の下絵を作ることを必要とするもの でないにの方法はさらに強靭な均一または発泡プラスチック材料、弾性ゴム状材 料および低溶融点を有するある種の金属もしくは他の材料のような異なった材料 による製造を可能にする。この方法はさらに物体の製造後に多量の無駄な材料を 残さない。

これらの目的は、各部分の膨らんだ側に少くとも一つの電極が設置されること、 電極の間に火花を生ずるのに十分な電圧をこれらの電極に印加し、それによりほ ぼ電極に向合って設置された部品または材料粒子が各断面から除去されまたはそ こに接続されることによって解決された２ この方法を実施する装置は、各部分の膨らんだ側にそれぞれ少くとも一つの電極 を設置しうるまたは設置されたこと、与えられたコンピュータの指示に従って電 極間に火花を発生するのに十分な電圧源に電極が接続され１、材料の角部分また は粒子が各断面から除去されまたは連結されることによって、問題を解決した。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による装置が端末作業において模型の相互作用的製造を可能にす る通常の作業者の位置を示す。

第２図は、本発明装置の内部を示す、第１図の装置の斜視図および部分断面図を 示す。

第３図は、内部接触歯を有する接触フレームの拡大図および接触歯を示す拡大図 である。

第４図は、格子線の方向を示すため、三つのもつとも外側の材料円板が加工片か らまた相対的に分離された、加工片の斜視図である。

第５図は電極層が取囲む材料円板の一部を示す斜視図である。電圧源は円板上側 の格子線および円板下側に隣接する格子線間に象徴的に接続され、また格子線の 交差区域を通る火花放電が図示されている。

第６図は材料片のもつとも外側の円板における二つの格子線間の火花放電を示し 、交差区域は電弧がどのようにして格子線の好ましくない残存を防止するかを示 すため、拡大して示されている。

第７図は本発明による別の装置を示し、格子線は各断面の完全な材料処理後抽出 によって連続的に材料片から除去されることを示す図である。また図は格子線の 両端部を拡大して示す。

第７ｂ図は第７ａ図の矢印方向に見た、第７ａ図右端の拡大断面図である。

第８図は物体の横断面Ｓ−Ｓが電極が取囲む材料円板に形成される方法を示す図 である。

第９図は本発明による可動処理工具を備えた装置の斜視図である。

第１０図は第９図の装置の側面図である。詳細を一層明確に示すため、作業ステ ーションの処理工具は拡大されている。

第１１図は固定を掻円板を備えた別の装置の側面図である。詳細を一層明確に示 すため、作業ステーションの処理工具は拡大されている。

第１２図は、本発明方法によって円板を処理しうる付属具を備えたフラットベッ ド−プロッタを設ける方法を示す図である。

第１３図は一列の火花電極カムが未処理材料円板にきわめて高速度で接近する本 発明装置の側面図である。

第１４図は上方から第１３図の装置を見た図である。

１−１−■ 本発明方法を実施する装置の実施例を示す図面において、符号はそれぞれ下記の ものを示す。

１、本発明による模型製造装置の全体装置。

２、ＣＡＤコンピュータ等に接続された端末または作業ステーション。

３、本発明によって製造された模型。

４、接触フレームを通り加工片を推進する送りねじ。

５、送りねじの駆動装置。

６、加工物材料。

７、ＣＡＤコンピュータに接続された制御ユニットゆ８、制御ユニットと接触歯 の間の接続部材、たとえばケーブル。

９、接触フ１／・−ムと称せられる、格子線に電気的に接続する内部接触装置を 備えたフレーム。

１１、完成模型用テーブル。

１３、接触歯と称せられる、接触部材。

１６、材料円板と称せられる材料のシート状、通路状または円板状部分。

１７、格子線。

１８６火花または電弧。

１９、電圧または電流源。

２．０．完全な火花処理後に残されるようにされた材料円板の想像的形状。

２１、所定回路を構成しかつ制御ユニットによって制御しうる象徴的に図示され た回路遮断器等の部材。

２２、端末しや閉。

２３、格子線用接触ブロック。

２４、格子線を囲むラッカー等の絶縁層。

２５、材料が材料円板からたとえば溶融または蒸発して、除去される処理によっ て生じた中空空間。

２６、格子線用制御ユニットに接続する、円錐形孔のような接続装置。

２７、模型を製造しようとする問題の物体の横断面に対応する材料円板の破片。

２８、未処理円板型材料の貯蔵体たとえばロール。

２９、処理工具を材料円板に平行な二つの別々の方向に変位す−るＸ−Ｙサーボ と称せられる、サーボ作動可動１Ｌ ３０、Ｘ−Ｙサーボを案内しか・つ駆動する、案内たとえばラック歯。

３１、製造中の本発明によって製造される模型。

３２、模型の第１の完成した円板部分をたとえば真空により固定する組立板。

３３、スタンプと称せられる、未完成模型の移送用駆動および案内装置。

３４、保持板に対して固定された基板。

３５、エネルギ供給用ケーブル。

３６、工具と称せられる処理工具、たとえば火花電極またはレーザーガン。

３７、処理工程を実施しない保持板と称せられる板、。

３８、処理工程によって材料円板に作られた中空空間。

３９、処理完了後材料円板を収集する貯蔵体たとえばロール。

４０、摺動接点および装置の電流供給源に接続するケーブル。

４１゜材料円板の箔層に電気的に接触する摺動接点。

４２、火花電極。

４３、全材料円板の一側をほぼ囲む箔層と称せられる、電気的接触層たとえばグ ラファイトまたは金１Ｌ４４、制御ユニットからの制御データに従って、問題の 放電電極に必要な電圧を分配する、駆動回路と称せられる論理および／または動 力供給ユニット。

４５、直列接続用および駆動回路式制御ｔユニットお、よび／または電流供給コ 、ニット間のエネルギ供給用ケーブル。

４６、フラットベッドプロッタ。

４７、処理工具に必要なエネルギを供給するユニツ４８、未連結材料円板の貯蔵 体をガセットに予圧するばね装置。

４９、未処理材料円板を案内する貯蔵体。

５０、未処理お。ムび未連結材１１円版のステ　ブノ：、。

５１、−列の火花を掻カムおよび材料円板と平行な（ｉ）方向のたとえば赤外線 管を変位するサーボ作動可動装置。

５２、未処理材料円板を位置決めするガセット。

５３、放熱要素たとえば赤外線管。

５４、完成した材料円板を囲む廃棄材料。

５５、加熱式接着剤層、たとえば溶融にかわ層。

５６、−列の火花電極カム。

５７、材料を処理する装置。

５８、処理された材料円板を接合するユニット。

本発明を実施する方法は、異なった設計理論および加工物材料ならびに装置の機 能を可能にする。一つの理論によれば、処理の良好な三次元操作性は、各車−の 火花放電点が別の導体に接続される場合よりも、材料円板当たりの格子線の数を かなり少なくすることができる。第２．３．４．５および６図はこの理論による 装置を示している。

加工物材料、たとえば完成模型３より大きい寸法のブロックはブロックに物理的 に連結された多数の部分１６より成るかまたは緩い円板１６ａおよび１６ｂより 成り、その間に格子線と称せられる多数の導電性の線型のその縦方向に平行な、 電極１７が互いに　電気的に絶縁され、断面部分に形成された全表面に沿って格 子状パターンで設置される。各材料１６の間、各電極層は箇に横方間に隣接する 電極層を設けられている。

加工物材料６は（第４図によれは）縦方向に水平な網線１７を備えた電極層１７ 、材料円板１６ａ、垂直格子線１７を備えた電極層、材料円板１６ｂ、水平網線 １７を備えた電極層、材料円板１６３等から構成されている。このように構成さ れた加工物材料６は均一に相互に接合されかつ外側に寸法的精度をもって平らな 制限面を有する。それぞれ別の網線１７は一端において、加工物材料外側の限定 された表面の一つに終わりまたは接続している。

二つの交差層の別の材料円板１６を囲む綱線１７は棒型を形成し、加工物材料お よび加工物材料の縦方向に示すように、二つの横方向格子線の交差点によって限 定された多数の交差点および第４図に示すように加工物材料の横方向に示すよう に、その間に設置された材料を備えている。

加工物材料の材料円板１６両側の各電極の！１１線１７を適当な電圧短絡回路１ ９に接続することにより、交差区域の接着電弧１８を接続された電極間に火花放 電させる。電流を加えて材料円板１６を通るこの火花の継続により、交差区域の 材料を溶融もしくは蒸発させることができる。交差区域の材料円板１６を通る孔 はこのようにして形成され、そのとき加えられたエネルギおよびその時間は孔の 大きさおよびその表面の性質を決定する。一つ以上の網線Ｉ７を同時に接続する ことができ、そのときいくつかの放電が同時に発生する。

電気エネルギを続いである選択された網線１７に加えることにより、孔の所要の パターンがこのようにして材料円板１６に形成される。もし網線１７の目盛が孔 のサイズに通用されるならば、孔は互いに重なり、その際隣接する交差区域にお け火花放電はストリート型中空字間を形成する。材料のｔ導度も火花放電を生じ させ以前に形成された隣接する孔を通して最初に発生させその際火花は交差区域 を通る材料を通るもつとも短い通路をとる。火花１８はこのようにして二つの隣 接する交差点の間の孔の通路を“引出す”。

しかし、て、適当に選択された網線１７に続いてエネルギを供給することにより 加工物材料６の所要の部分を溶融または１発させることができる。これは第８図 に示されている。同時にすべての別の材料円板１６を囲む綱線１７を接続し、か つ制御ユニット７をＣＡＤ方式に接続することにより、つづいて中空空間または 外側制限面を現すすべての交差区域を、対応する交差断面Ｓ−８に対して、ＣＡ Ｄ方式に構成された詳細に従って問題の材料円板１６の中空空間に変換すること により、本発明は問題の部分Ｓ−Ｓの物理的詳細の形状を表示することができる 。この方法は隣接する材料円板を囲むすべての網線を連結し、また制御ユニット ７を通してそれらをつぎのＣＡＤ構成された細部の対応する断面を製造すること により続いて繰り返すことができる。角部分の好ましくない部分はこのようにし て除去され完全な三次元模型を完成することができる。

装置の制御ユニットはまた加工物材料の材料２５ｂを燃焼し、作業者は加工物材 料の残りを分離し模型を露出することができる。

ＣＡＤデータベースの形状を再生する模型３の能力は、材料円板１６の厚さと電 極１７の相対的列勾配に関連する。加工物材料６は三次元格子線グイと比較する ことができ、材料を制御された火花放電によって蒸発または溶融することができ る。グイ全部の解像度は模型のデジタル的表面構造を与える。

この方法を実施する装置はフレーム９を有し、その中に薄い点接触歯１３が内部 に鋼線として同じ傾斜で配置されている。フレーム９は加工物材料６の外側限界 面を正確に囲むべきであり、その際フレームから突出する接触歯１３はある程度 加工物材料６に貫通する。

接触歯１３はこのように格子線１７と電気的に接触するかまたは十分に接近し、 エネルギは制御された火花放電によって移転される。このことは、加工物材料６ の外側制限面における網線１７の劣化および接触歯１３の厚さに適合すべきであ り、接触歯１３に対する綱ねじ１７の位置からくるすべての可能な公差は、歯１ ３が網線１７に電気的に接触しないならば、不明瞭な接続を保証する。

さらにフレームは、高い精度で加工物材料６をフレム９４通って供給しうる、送 り父Ｔ４および５を備えるべきであり、接触歯１３は問題の材料円板１６を囲む 網線エフと不明瞭に接触する。送り装置４および５は制御ユニット７によって作 動されたときフレーム９を通して加工物材料６を押圧し、接触歯１３の接続は一 時に一つの電極層を移動する。加工物材料６は。、いくつかの模型をまったく同 じ加工片から作りうるよをな、縦方向の長さにするのが好ましい。

装置１は模型３から残った網糸１７を除去する方法または別の方法を備えるべき である。これは網糸１７を蒸発または溶融することにより実施され、それととも にそれらは消耗されもはや工程に必要ないものとなる。第３図は来れを実施する 方法を示す。この実施例において、綱線１７は加工材料６の残りと本質的に同じ 熱特性を有すべきである。網線１７はこの場合好ましくは材料円板１６の低抵抗 をもったストリングよりなる。これは導電粒子たとえば炭素粉末を材料円板の製 造たとえば押出しの間薄いノズルで噴射することにより実施することができる。

他の方法は材料円板１６にそれとはり同じ熱的特性を備えた導電性接着剤を接着 することである。

綱線１７は、その導電度が交差区域の材料円板１６の溶融中確実に維持されるた め、周囲の加工物材料よりいくぶん高い溶融温度を有することが望ましい。第６ 図は矢印Ｐに従って、適当な網線１７ｂが網線１７左正確に清楚すなわち燃焼す るため模式的に記載した回路遮断器２１２〜２１．　ｎを通して接続しなければ ならないことを示している。

もし未処理加工物材料６の温度伝導特性が、格子線１７ａを冷却するのに十分で なければ、こ打らは網線１７ｂの燃焼完了後までそのままであり、遮熱ｆｉ２ま たとえば高い溶融点を有する結晶性接着剤を、各材料円板１６の間の分割面に塗 布することができる。遮熱Ｊｉｉ２２は網線が確実に片側だけから燃焼すること ができる。

この連結方向Ｐおよびこの遮熱層２２は網線１７ａがもはや必要がなくなるまで 影響をうけない、しかしながら、遮熱層２２はそのまま残り、きわめて脆い機械 的強度をもつことができる。したがって遮熱層２２は蒸発または溶融した加工物 材料の区域に自立構造庖形成し、それはすなわち層２２はこれが材料円板１６に よって支持されないためある種のほこりまたは粉末に変形する。

格子線を除去する他の方法は加工物６の制限された外側面で材料のある量を燃焼 することによるものであり、網線１７は突出したふさとして露出され、加工物の 出口開口の周りに設けられたローラによる除去が容易になる。

別の方法は網線１７を熱抵抗があるが０、機械的に弱い材料たとえば薄い金属箔 とすることである。

薄い炭素繊維もまた、それらがたとえば超音波または他の励起振動によって模型 製造完了後容易に曲げ疲労するため、適当な特性を示す。

線１７を除去する別の方法は熱による燃焼であり、すべての網線１７は両端を動 力供給回路に電気的に接触される。線の内部抵抗はきわめて迅速に線を燃焼させ 、質量および冷却効果の大きい違いのため必然的に周囲の材料に影響することは ない。

本発明による別の方法が第７図に示され、綱線の縦方向は装置ｌから加工物材料 ６を供給する送り方向と平行であり、材料ブロックに設置された線エフの端面ば 電橋を形成する。この理論は、装置１が綱線１７を制御された方法で加工物材料 から引出すことを意味している。各網線１７は周囲からたとえばラッカ一層によ って電気的に絶縁されている。しかしながら線１７の両端面は絶縁されていない 。格子線１７の自由端には、＆ｉ１７と材料６の相対運動により加工物材料６の どこにでも設置しうる材料６内に尖形電極面を形成されている。

すべての格子線１７はその他端を接触ブロック２３に取付けられ、それらはまた 接続装置２６を介して制御ユニット７に格子線の電気的接触を可能にしている。

加工物材料６内の自由な綱線端の各位置に対し、て、火花放電１８を発生するこ とができ、それによって中空空間２５を形成する。この装置は接触ブロック２３ と加工物材料６の間の相対運動によって一段ごと？、二網線を引出す。

上記装置の利点は、完成した模型が直接残った一線１７から自由であることであ る。欠点は網線の数が第１の方法に必要なものよりかなり多いことである。

第９図に示された本発明の別の実施例によれば、処理工具３６は電極板でもある 保持板３７に沿ってＸおよびＹ方向（ＣおよびＤ方向）に移動可能である。たと えば連続バンド１６の形式の未処理材料円板は、工具３６から見て、保持板３７ 後方の位置のロール２８から段階的に供給され（矢印Ａ）、材料円板１６を保持 板３７に対してたとえば真空によって保持する。図示しない制御ユニットは工具 ３６を、ＣＡＤ装置からのテークにより、たとえば物体の問題の横断面の外形に 対応する通路２５に直接サーボ装置２９によってＸおよびＹ方向に制御する。工 具３６はたとえば溶融または蒸発によって材料を分離するか、または、たとえば 熱硬化および／または焼結により、第９図には図示されない円板部分と一緒にし 、すべての本質的の細部は問題の物体の形状として再現される。

処理完了後、未完成模型３１を備えたスタンプ３２は完成した円板部分と接触さ れる（矢印Ｂ）、しかして、この完成した円板部分はもっとも外端の最後に取付 けられた円板部分３１と保持板３７０間に押圧される。たとえば組込抵抗加熱に よって保持板３７から熱を供給することにより、一番最後に完成した円板部分上 の溶融接着剤は前記円板部分を円板部分３１の以前に製造されたステーブルと接 着することができる。

しかして、この方法によれば、模型円板を一緒に重ねて処理しかつ接着すること ができ、前記模型はデジタル的にＣＡＤデータベースを再現する。接着完了後、 完成模型はたとえば模型と組立板３２の間の真空を停止することにより装置から 外される。

材料円板１６を輸送するこれらの異なった解決方法、残った製品３９および模型 ３１に異なった種類の処理を可能にしている。図面には僅かに数例しか示されて いない。

第１０図は工具３６の火花電極４２と材料円板６後側の導電箔層４３の間の放電 によって生じた火花１８による部分１６の処理を示している。保持板３７は最善 の電気的および熱的抵抗を有し、火花１３は阻害されないかまたはいずれにして も積極的に影響されない。

１弧１８に供給されるエネルギおよびサーボ装置２９の運動速度は処理される中 空空間２５の形状に影響する。

たとえばケーブル４０を通して接地へ接続された摺動接点４１は、箔層４３と火 花電極４２の間の電気的閉回路の形成を可能にする。

また工具３６はエネルギ輻射装置たとえばよ（集中されたビームを発生するレー ザガンとすることができる。ビームのエネルギは、適当な中空空間２５が溶融ま たは蒸発によって形成されるように調節されなければならない。保持板３７はレ ーザビームが透過できかつ十分な熱抵抗を有する材料たとえばクォーツガラスか ら作られなければならない。

材料円板の熱処理用の別の装置は第１１図に示されている。この実施例において 、サーボ装置は電極ダイによって置換され、ダイは材料円板または導体ロッド４ ２の格子たとえば火花電極に固定され、それらは順次図示しない制御ユニットか ら直／並列変換駆動回路４４を通してケーブル４５によって伝達される制御デー タをうける。この実施例において、保持板３８または箔層４３は対向電極を形成 する。

別の実施例が第１２図に示され、簡単な付属品が共通の標準的のフラットベッド ブロック４６を本発明による変換機械として使用することを可能にしている。

この実施例において、プロッタ４６のホルダにおけるペンは処理工具３６によっ て置換されている。この工具はたとえば火花ｔＩｉとすることができ、そこから １弧が固定板または導電箔の形式の対向電極に進行する３第１３図および第１４ 図の実施例は火花電極の直締的にｉ位可能なカム５６に基づいている。こわば未 処理円板１６表面の直ぐ上のサーボ装置５１によって高速で案内されることがで きる。処理の前に他の材料円板に接合されない、各材料円板１６は導体層４３： ！Ｊよび火花電極４２から離れて面する材料円板側面の溶融接着剤５５のような 熱に影響される層を備えている。

これらの層４３および５５はま゛りたく同じ層たとえば溶融接着剤の導電層に一 体化するのが好ましい。

サーボユニツ１−５１が電極カム５６を前方に案内するが、（図示しない）制御 ユニットは問題の火花電極４２に問題の横断面の形状に従って接続し７．１弧１ ８は、（図示し２ない）適当な接地装置によって接続された、付勢敷′ｔ１を極 ４２とｉ電層４２の間に発生する。このようにしで、きわめて高速で所望の材料 円板の材料部分を永久的に除去することができる。装置はこのようにしてサーボ 装置の一回の掃過で−・つの円板を処理することができる。

新しい模をのそれぞれ、二のようにして処理された第１の円板番５；；、処理が 完了Ｌ−電極カム５６によって横に運ばれた後、振動組立板３２１こよりたとえ ば真室によって把持される。”ついて完成した材料円板は１、貯蔵体４９の四つ のガセット５？からびく引出される。組立板３２およびその上に把持さｊ′また 材料円板はその最初の位置に戻され１、づ・−ボ５１は再始勃し電極カム５６１ 　をつぎの材料円板」何、こ駆動する、二とができ、駆動円板は前の円板が緩く 引かれたときばね装！　４．８により四つのガセット５２に向合う位置に押され る。処理は繰返すことができる。サーボ装置５１上に取付けられた熱輻射ユニッ ト５３は処理と同時にまたは別に前に処理された円板の背後に塗布された溶融接 着剤５５を加熱する。

第２円板の処理が完了したとき、第１円板の接着剤も溶融され第２円板と直ちに 接着することができる。

これは組立板がふたたび振動運動を実施し、第１円板が溶融した接着剤を一緒に 接着するため第２円板に十分長く押付けることによる。組立板がその最初の位置 に戻るとき第２円板は四つのガセットから緩く引出される。

第１３図および第１４図による装置はその後きわめて高速でこの操作を繰返し、 新しい材料円板１６が電極カム５６および組立板３２による掃過の度に模型３１ に供給される。模型が完成したとき、模型と組立板の間の真空力は停止され、完 成した模型および周囲の不要材料５４は装置から除去される１゜周りの廃棄材料 ５４が完成した模型３ｊと一諸についてくるＪ−記のおよび他の実施例を使用す るとき、作業者は手で装置の制御フ、ニットによって設置された小材料部分に模 型に軽く取付ついている周りの廃棄材料５４を除去しなければなりないう 本発明はここに記載した処理方法および装置の実施例に限定されるものでなく、 多数の変形および組合わせが本発明の範囲内で可能である。

しかして、本発明の範囲内で、格子線付き加工物材Ｈの代わりに固定針型電極を 備えた装置が可能であり、前記針状電極は加工片材料に貫通しそれにすり部分的 蒸発または溶融を可能にする。また容易に溶融しうる等方性または焼結合金の加 工物材料を提供することも可能である。

また処理が集中された機械的振動エネルギたとえば集中された超音波による材料 の分解によって達成する・二とができる。

この方法はきわめて迅速にかつ人の介入なしに三次元模型を装置または機械にお いて寸法的精度をもって製造することができ、共通のオフィス環境に置換するこ とができる。装置および材料円板を比較的安価に販売することができ、したがっ て本発明の方法は、多くの製造業者、設計者および技術者に対して彼等の作業場 所において直接本発明に接触する機会を得させることができる。

Ｆｉｇ、　３ ＦＩＧ、　９ ＦＩＧ、１１ 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．コンピュータの指示によつて制御される変換機械を使用し、村料は大きさが 限定された多数のシートまたは円板型部分（１６）を有し、前記材料は与えられ たコンピユータの指示によつて処理され、材料の各部分は永久的に除去され、こ のようにして処理された各部分はプログラムされた順序で重ねて連結され三次元 物体（３）を形成することによる三次元物体を製造する方法であつて、各部分（ １６）の平らな側面にはそれぞれ少くとも一つの電極（１７ａ，１７ｂ；４２， ４３）が設置され、前記電極間に火花を発生するのに十分な電圧がこれらの電極 に印加され、前記電極にほゞ向合つて設置された材料の各部分または粒子が各部 分（１６）から除去されまたは各部分（１６）に連結されることを特徴とする前 記方法。
2. ２．コンピュータの指示によつてそれらの位置において選択された各部分（１６ ）の材料粒子が好ましくは集中された熱エネルギの影響によつて消滅または溶融 されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．コンピュータの指示によつてそれらの位置において選択された各部分（１６ ）の材料粒子が集中された熱エネルギの影響によつて互いに連結され、材料粒子 の残りが粒子を仮に一緒に保持する接着剤の溶解によつて除去されることを特徴 とする請求項１に記載の方法。
4. ４．コンピュータの指示によつて制御しうる変換機械（１）により多数のシート または円板型部分（１６）よらなる材料が前記変換機械において与えられたコン ピュータの指示によつて材料切断または材料連結処理を加えられるように配置さ れ、前記処理された部分はプログラムされた順序で一緒に集められかつ一体化さ れることにより三次元物体（３）を製造する請求項１に記載の方法を実施する装 置であつて、各部分（１６）平らな各側には少くとも一つの電極（１７ａ，１７ ｂ；４２，４３）が設置可能でありまたは設置され、前記電極は与えられたコン ピュータの指示によつて前記電極間に火花を発生するのに十分な電圧源（１９） に接続され、材料の各部分または粒子が各部分（１６）から除去されまたは各部 分（１６）連結されることを特徴とする前記装置。
5. ５．変換機械（１）は前記部分（１６）の材料粒子を消滅するため前記部分（１ ６）の各側に少くとも二つの電極（１７ａ，１７ｂ；４２，４３）の形式の少く とも一つの装置（５７）を有し、前記装置および／または前記部分はコンピュー タの指示によつて前記部分の平面のＸおよび／またはＹ方向に制御可能であるこ とを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. ６．前記装置（５７）は、前記部分（１６）の一側上でほゞ前記部分の全表面上 を移動可能な少くとも一つの電極たとえば火花電極（３６）およびその反対側で ほゞ前記部分の全表面上に広がる電極板、ロールまたは箔を有することを特徴と する請求項４に記載の装置。
7. ７．前記装置（５７）は二つの網型の電極ダイ（１７ａ，１７ｂ）を有し、一方 のダイの網線（１７）は他方のダイの網線に対して角度をなし、前記部分が二つ の電極ダイの間に設置されるように配置され、網線（１７）は制御ユニット（７ ）を通して電圧源に選択的に、電気的に接続しうることを特徴とする請請求項４ に記載装置。
8. ８．前記装置（５７）はほゞ前記部分全体の上に広がりかつそれに沿つて少くと も一つの列として設置される多数の電極ロッド（４２ａ）を備えた少くとも一つ のバー（４２）を部分の一側にまた少くとも一つの電極板、電極ロール、電極フ オイル等を他の側に有する請求項４に記載の装置。
9. ９．材料はブロック（６）よりなり、前記ブロックは網型電極（１７）によつて 互いに分離された多数の部分を有する請求項４に記載の装置。
10. １０．周囲に対して電気的に絶縁されたすべての網電極（１７）は引出装置とし て構成された接触ブロック（２３）に接続され、網電極の端面は絶縁されずに材 料プロック（６）内の電極面として構成され、二つの隣接する電極端面間の火花 放電による加工はブロックから網電極を引出す間に実施されることを特徴とする 請求項９に記載の装置。
11. １１．前記装置はそれぞれ、変換機械における処理の後、プログラムされた順序 で前記部分（１６）の機械的にまたは手によつて接着するユニット（５８）を有 し、かつ前記部分は平らな側において接着剤によつてカバーされ、前記接着剤層 は処理の間電極ダイとして作用する導電箔によつて保護されることを特徴とする 請求項４に記載の装置。
12. １２．コンピュータの指示によつて制御しうる、変換機械（１）により本質的に 等方性材料の三次元物体を製造する材料であつて、多数のシートまたは円板型部 分（１６）よりなる前記材料は与えられたコンピュータの指示によつて前記変換 機械において材料切断または材料連結処理を加えられるように配置され、このよ うにして処理された前記部分は請求項１に記載の方法および請求項４に記載の装 置により、プログラムされた順序で互いに連結されまた一体化される前記材料に おいて、それぞれ多数のシートまたは通路もしくは円板型部分に分割された前記 材料はセル状、粒子状および／または繊維状構造よりなる多数の部分（１６）に 分割される少くとも一つのブロックの形にされることを特徴とする前記材料。
13. １３．材料のセル状構造はフレーム付きプラスチック材料好ましくはポリスチレ ンよりなることを特徴とする請求項１２に記載の材料。
14. １４．前記プラスチック材料は材料に電気的絶縁破壊抵抗を与える導電性接着剤 を有し、前記抵抗は周囲の媒体たとえば空気の絶縁破壊抵抗より大きいかまたは それに等しいことを特徴とする請求項１２に記載の材料。
15. １５．充填材料は２０％以下の炭素粉末よりなることを特徴とする請求項１２に 記載の材料。
16. １６．材料の粒子構造は弱く結合した粒子よりなり、変換機械に於ける処理にお いて互いに永久的に結合するとともに未処理粒子は、好ましくは溶剤または溶融 工程（たとえば超音波）によつて、永久的に連結された粒子から分離することを 特徴とする請求項１２に記載の材料。
17. １７．材料の繊維構造は紙繊維からなることを特徴とする請求項１２に記載の材 料。
18. １８．材料は処理用ガスを形成するまたはそれとは反応しない少くとも一つの物 質からなることを特徴とする請求項１２に記載の材料。
19. １９．材料は少くとも一つの平らな側面において活性化接着剤によつてカバーさ れたことを特徴とする請求項１２に記載の材料。
20. ２０．接着剤は導電添加物を有することを特徴とする請求項１９に記載の材料。