(57)【要約】      （修正有）【課題】タンクを主体にした技術は、樹脂のタンクが相当な体積で維持されることを必要とする。【解決手段】三次元物体を生産するための装置は、ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、ビルド領域を通って伸長するトラックと、多層技術で三次元物体を生産するために構成された付着機構とを含む。付着機構は、トラックに沿って移動できるキャリッジと、キャリッジに取り付けられた流動性材料の供給源と、流動性材料と連通するローラーであって、キャリッジに回転可能に取り付けられ、流動性樹脂を塗布のための塗布に運んで物体を生産するために回転するために構成されたローラーと、キャリッジに取り付けられた曝露装置を含む。曝露装置は、塗布された流動性材料を凝固させて物体を生産するために、電磁波を曝露サイトに発する。ローラーは電磁波に対して透過性があり、これにより電磁波は、曝露装置から曝露サイトに移動する際にローラーを通過する。【選択図】図１
2020124917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記ビルド領域を通って伸長するトラックと、
前記トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、
前記トラックと係合され、前記ビルド領域を通る前記トラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、
前記キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、
前記流動性樹脂の供給源と連通するローラーであって、
前記キャリッジに回転可能に取り付けられ、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ前記三次元物体を生産するために、前記流動性樹脂を塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運ぶために回転するために構成された前記ローラーと、
前記キャリッジに取り付けられ、前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて前記三次元物体を生産するために、出口を通して前記ビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成された曝露装置であって、前記ローラーが前記電磁波に対して透過性があり、前記曝露装置の前記出口が前記曝露サイトの下方に位置決めされ、これにより前記電磁波が前記曝露装置から前記曝露サイトに移動する際に前記ローラーを通過する、曝露装置と
を備える前記付着機構と
を備える、装置。
【請求項２】
前記曝露サイトが前記塗布サイトに位置する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記曝露サイトが前記塗布サイトから偏位される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、前記支持アセンブリの高さを前記付着機構に対して調整するために構成された垂直位置決め機構をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記キャリッジ及び前記ローラーの移動を制御するために、並びに前記三次元物体を生産するために前記曝露装置の活性化を制御するために構成されたコントローラをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ビルドプラットフォームが、前記支持アセンブリに取外し可能に取り付けられ、可撓性材料から作られる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記曝露装置がＤＬＰプロジェクタ、ＬＥＤのアレイ、又はレーザーの内の１つである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記付着機構が、前記曝露装置の複数の出口を形成するためにアレイに配置された出口端部を有する複数の光ファイバをさらに備え、前記光ファイバが、前記曝露装置によって発せられた前記電磁波が前記光ファイバを通って移動し、前記曝露サイトに向けられた前記光ファイバの前記出口端部を出るように配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記曝露装置の前記出口が前記ローラーの中に位置決めされる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記付着機構が、前記ビルド領域から余分な凝固していない樹脂を取り除くために構成された少なくとも１つの樹脂除去機構をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記付着機構が、前記曝露サイトを追跡し、前記塗布樹脂をさらに凝固させるために前記三次元物体に向かって追加の電磁波を発するために構成された二次曝露装置をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
装置であって、
ビルドプラットフォームに隣接してビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記付着機構が流動性樹脂の供給源と連通するローラーを備え、前記ローラーが塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに前記流動性樹脂と接触する前記ローラーの一部分を設置して前記三次元物体を生産するために回転するために構成され、前記付着機構が、前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて前記三次元物体を生産するために電磁波を発するために構成された曝露装置をさらに備え、前記ローラーが前記電磁波に対して透過性があり、前記曝露装置が、前記電磁波が前記曝露装置から前記塗布樹脂に移動する際に前記ローラーを通過するように位置決めされる、前記付着機構とを備える、装置。
【請求項１３】
方法であって、
ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記ビルド領域を通って伸長するトラックと、
前記トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記トラックと係合され、前記トラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、前記キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、前記流動性樹脂の供給源と連通するローラーであって、前記キャリッジに回転可能に取り付けられる前記ローラーと、前記キャリッジに取り付けられた曝露装置とを備える前記付着機構と
を備える装置を提供することと、
前記ビルド領域を通して前記トラックに沿って前記キャリッジを移動させることと、
前記流動性樹脂を塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運んで、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ前記三次元物体を生産するために前記ローラーを回転することと、
前記ビルド領域の中の曝露サイトに向けて前記電磁波を発して前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させ、前記三次元物体を生産するために曝露装置を選択的に活性化することとを含み、
前記ローラーが前記電磁波に対して透過性があり、前記曝露装置が前記曝露サイトの下方に位置決めされ、これにより前記電磁波が前記曝露装置から前記曝露サイトに移動する際に前記ローラーを通過する、方法。
【請求項１４】
装置であって、
ビルドプラットフォームに隣接してビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、多層技術で流動性材料を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記付着機構が、前記流動性材料の供給源と連通し、前記流動性材料を塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運んで、三次元物体を生産するために回転するために構成されたローラーを備え、前記付着機構は、前記ローラーによって塗布される塗布流動性材料を凝固させて前記三次元物体を生産するために、出口を通して前記ビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成された曝露装置をさらに備え、前記ローラーは前記電磁波に対して透過性があり、前記曝露装置の前記出口が前記曝露サイトの下方に位置決めされ、これにより前記電磁波が前記出口から前記曝露サイトに移動する際に前記ローラーを通過する、前記付着機構とを備える、装置。
【請求項１５】
装置であって、
ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記ビルド領域を通って伸長するトラックと、
前記トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、
前記トラックと係合され、前記ビルド領域を通る前記トラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、
前記キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、
流動性樹脂の供給源と連通するローラーであって、前記キャリッジに回転可能に取り付けられ、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ前記三次元物体を生産するために、前記流動性樹脂を塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運ぶために回転するために構成される前記ローラーと、
前記キャリッジに取り付けられ、電磁波を発するために構成された曝露装置と、
アレイに配置された出口端部、及び前記曝露装置から前記電磁波を受け取るために構成された入口端部を有する複数の光ファイバであって、前記光ファイバが、前記曝露装置によって発せられた前記電磁波が前記光ファイバを通って移動し、前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて前記三次元物体を生産するために、前記ビルド領域の中の曝露サイトに向けられた前記光ファイバの前記出口端部を出るように構成された、前記複数の光ファイバと
を備える前記付着機構と
を備える、装置。
【請求項１６】
前記曝露サイトが前記塗布サイトに位置する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記曝露サイトが前記塗布サイトから偏位される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、前記支持アセンブリの高さを前記付着機構に対して調整するために構成された垂直位置決め機構をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記キャリッジ及び前記ローラーの移動を制御するために、並びに前記三次元物体を生産するために前記曝露装置の活性化を制御するために構成されたコントローラをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記コントローラが、各光ファイバに前記曝露装置の活性化をマッピングする命令でプログラムされたメモリを有し、前記コントローラが、前記曝露サイトの特定な点に向かう方向について、選択された光ファイバに前記電磁波を投射するために前記曝露装置の活性化を制御するために構成される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ビルドプラットフォームが、前記支持アセンブリに取外し可能に取り付けられ、可撓性材料から作られる、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記曝露装置がＤＬＰプロジェクタである、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記曝露装置が複数のＬＥＤであり、前記光ファイバのそれぞれが前記複数のＬＥＤの内の１つと関連付けられる、請求項１５に記載の装置。
【請求項２４】
前記ローラーが前記電磁波に対して透過性があり、前記光ファイバが、前記電磁波が前記光ファイバから前記曝露サイトに移動する際に前記ローラーを通過するように位置決めされる、請求項１５に記載の装置。
【請求項２５】
前記付着機構が、前記ビルド領域から余分な凝固していない樹脂を取り除くために構成された少なくとも１つの樹脂除去機構をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２６】
前記付着機構が、前記曝露サイトを追跡し、前記塗布樹脂をさらに凝固させるために前記三次元物体に向かって追加の電磁波を発するために構成された二次曝露装置をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２７】
前記付着機構が、前記光ファイバの前記出口端部と前記曝露サイトとの間に位置決めされたマイクロレンズアレイをさらに備え、前記マイクロレンズアレイが、前記光ファイバを出る前記電磁波を前記曝露サイトに向けて集束するように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項２８】
前記光ファイバの前記出口端部の前記アレイがまっすぐな横列として配置される、請求項１５に記載の装置。
【請求項２９】
前記付着機構が、前記入口端部を前記曝露装置に対して定位置に固定するために前記光ファイバの前記入口端部と係合されたコレクタをさらに備え、前記電磁波が前記コレクタで前記光ファイバの前記入口端部に進入する、請求項１５に記載の装置。
【請求項３０】
装置であって、
ビルドプラットフォームに隣接してビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、多層技術で流動性材料を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記付着機構が、前記流動性材料の供給源と連通し、前記三次元物体を生産するために前記ビルド領域の中での前記流動性材料の塗布のために構成されるアプリケータを備え、前記付着機構が、電磁波を発するために構成された曝露装置と、アレイで配置された出口端部を有する複数の光ファイバとをさらに備え、前記光ファイバが、前記曝露装置によって発せられた前記電磁波が前記光ファイバを通って移動し、前記アプリケータによって塗布される塗布流動性材料に向けられた前記光ファイバの前記出口端部を出て、前記塗布流動性材料を凝固させ、前記三次元物体を生産するように構成される、前記付着機構とを備える、装置。
【請求項３１】
方法であって、
ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記ビルド領域を通って伸長するトラックと、
前記トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記トラックと係合されるキャリッジと、前記キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、流動性樹脂の前記供給源と連通するローラーであって、前記キャリッジに回転可能に取り付けられる前記ローラーと、前記キャリッジに取り付けられ、電磁波を発するために構成された曝露装置と、アレイで配置された出口端部及び前記曝露装置から前記電磁波を受け取るために構成された入口端部を有する複数の光ファイバとを備える前記付着機構と
を備える装置を提供することと、
前記ビルド領域を通して前記トラックに沿って前記キャリッジを移動させることと、
前記流動性樹脂を塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運んで、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ、前記三次元物体を生産するために前記ローラーを回転することと、
前記電磁波が前記光ファイバを通って移動し、前記ビルド領域の中の曝露サイトに向けられた前記光ファイバの前記出口端部を出て、前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて前記三次元物体を生産するように、前記光ファイバの前記入口端部の中に前記電磁波を発するために前記曝露装置を選択的に活性化することとを含む、方法。
【請求項３２】
装置であって、
ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記ビルド領域を通って伸長するトラックと、
前記トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、
前記トラックと係合され、前記ビルド領域を通る前記トラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、
前記キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、
流動性樹脂の前記供給源と連通するローラーであって、前記キャリッジに回転可能に取り付けられ、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ前記三次元物体を生産するために、前記流動性樹脂を塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運ぶために回転するために構成される前記ローラーと、
前記キャリッジに取り付けられ、電磁波を発するために構成された曝露装置と、
前記電磁波の経路に位置決めされたマイクロレンズアレイであって、前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて前記三次元物体を生産するために、前記ビルド領域の中の曝露サイトに向けて前記電磁波を集束するように構成される前記マイクロレンズアレイと
を備える前記付着機構と
を備える、装置。
【請求項３３】
前記曝露サイトが前記塗布サイトに位置する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記曝露サイトが前記塗布サイトから偏位される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、前記支持アセンブリの高さを前記付着機構に対して調整するために構成された垂直位置決め機構をさらに備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記キャリッジ及び前記ローラーの移動を制御するために、並びに前記三次元物体を生産するために前記曝露装置の活性化を制御するために構成されたコントローラをさらに備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
前記ビルドプラットフォームが、前記支持アセンブリに取外し可能に取り付けられ、可撓性材料から作られる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３８】
前記曝露装置が、ＤＬＰプロジェクタ、ＬＥＤのアレイ、又はレーザーの内の１つである、請求項３２に記載の装置。
【請求項３９】
前記ローラーが前記電磁波に対して透過性があり、前記曝露装置及び前記マイクロレンズアレイが、前記電磁波が前記マイクロレンズアレイから前記曝露サイトに移動する際に前記ローラーを通過するように構成される、請求項３２に記載の装置。
【請求項４０】
前記付着機構が、前記ビルド領域から余分な凝固していない樹脂を取り除くために構成された少なくとも１つの樹脂除去機構をさらに備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項４１】
前記付着機構が、前記曝露サイトを追跡し、前記塗布樹脂をさらに凝固させるために前記三次元物体に向かって追加の電磁波を発するために構成された二次曝露装置をさらに備える、請求項３２に記載の装置。
【請求項４２】
前記付着機構が、アレイに配置された出口端部を有する複数の光ファイバをさらに備え、前記光ファイバが、前記曝露装置によって発せられた前記電磁波が前記光ファイバを通って移動し、前記曝露サイトに向けられた前記光ファイバの前記出口端部を出るように配置され、前記マイクロレンズアレイが前記光ファイバの前記出口端部と前記曝露サイトとの間の前記電磁波の前記経路に位置決めされる、請求項３２に記載の装置。
【請求項４３】
装置であって、
ビルドプラットフォームに隣接してビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記付着機構が、流動性樹脂の供給源と連通し、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ前記三次元物体を生産するために、塗布のための前記ビルド領域の中での前記流動性樹脂の塗布のために構成されたアプリケータを備え、前記付着機構が、電磁波を発するために構成された曝露装置と、前記電磁波の経路に位置決めされたマイクロレンズアレイとをさらに備え、前記マイクロレンズアレイが、前記アプリケータによって塗布される塗布樹脂に向けて前記電磁波を集束して、前記塗布樹脂を凝固させ、前記三次元物体を生産するように構成される、前記付着機構とを備える、装置。
【請求項４４】
方法であって、
ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記ビルド領域を通って伸長するトラックと、
前記トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記トラックと係合されるキャリッジと、前記キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、前記流動性樹脂の供給源と連通するローラーであって、前記キャリッジに回転可能に取り付けられる前記ローラーと、前記キャリッジに取り付けられ、電磁波を発するために構成された曝露装置と、前記電磁波の経路に位置決めされるマイクロレンズアレイとを備える前記付着機構と
を備える装置を提供することと、
前記ビルド領域を通して前記トラックに沿って前記キャリッジを移動させることと、
前記流動性樹脂を塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運んで、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ、前記三次元物体を生産するために前記ローラーを回転することと、
前記マイクロレンズアレイに向かって前記電磁波を発するために前記曝露装置を選択的に活性化することであって、前記マイクロレンズアレイが、前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて前記三次元物体を生産するために、前記ビルド領域の中の曝露サイトに向かって前記電磁波を集束する、前記選択的に活性化することとを含む、方法。
【請求項４５】
流動性材料を含むタンクと、
前記タンクの中のビルドプラットフォームであって、前記流動性材料の高さの下方に位置し、前記ビルドプラットフォームに隣接して画定されたビルド領域を有する前記ビルドプラットフォームと、
多層技術で前記流動性材料を凝固させることによって前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記付着機構が、前記流動性材料の前記高さの真下に位置する表面を有するローラーを備え、前記付着機構が、前記ローラーの前記表面と前記ビルドプラットフォームとの間に位置する流動性材料を凝固させて前記三次元物体を生産するために、出口を通して前記ビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成された曝露装置をさらに備え、前記ローラーが前記電磁波に対して透過性があり、前記曝露装置の前記出口が前記曝露サイトの上方に位置決めされ、これにより前記電磁波が前記出口から前記曝露サイトに移動する際に前記ローラーを通過する、前記付着機構とを備える、装置。
【請求項４６】
装置であって、
ビルドプラットフォームに隣接してビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記支持アセンブリに動作可能に接続され、多層技術で流動性材料を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、前記付着機構が、前記流動性材料の塗布のための塗布サイトを画定する静的表面と、前記流動性材料の供給源と連通し、前記流動性材料を塗布のための前記ビルド領域の中の前記塗布サイトに運んで前記三次元物体を生産するために、前記静的表面上を移動するために構成された連続フィルムを備えるアプリケータとを備え、前記付着機構が、前記アプリケータによって塗布される塗布流動性材料を凝固させて前記三次元物体を生産するために、出口を通して前記ビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成された曝露装置をさらに備える、前記付着機構とを備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年１１月１３日に出願された米国仮出願第６２／２５５，１７５号の正規出願であり、米国仮出願第６２／２５５，１７５号の優先権を主張し、以前の出願がその全体として参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は、概して付加製造技術で三次元物体を生産するための装置及びシステム、並びに該装置及びシステムを操作するための方法に関し、より詳細には物体の各層を構築する際に流動性樹脂又は他の前駆体物質と接触するローラーを使用する装置、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
三次元物体の付加製造のための現在の技術（例えば、ステレオリソグラフィ、３Ｄ印刷等）は、高い忠実度を有する優れた品質の製品を生産できるが、係る技術は重大な制限を有する。通常、係る技術は、３つの方法、つまり（ａ）固定されたタンクに含まれる液状樹脂の表面で若しくは表面近くで層を絶えず重合させること、（ｂ）樹脂の固定されたタンクの底部で若しくは底部近くで層を絶えず重合させること、又は（ｃ）１つ以上の単一ノズル若しくは多重ノズルの印字ヘッドによって下方に噴出された樹脂の層を絶えず重合させることの内の１つで機能する。係る技術は、概して小さいサイズに制限され、さまざまな機械の最大サイズは、幅又は長さが数フィートにすぎない、若しくはなおさらに小さい。これは、生産できる物体のサイズを制限する。噴射を主体にしたプロセスは著しいサイズの限界を有し、生産中に大量の樹脂材料を浪費する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タンクを主体にした技術は、製造中に物体が部分的に又は完全に浸されることを必要とし、したがって樹脂のタンクが相当な体積で維持されることを必要とする。これは、係る樹脂は通常非常に高価であり、機械の集合体での樹脂タンクの保守はきわめて高価である場合があるので、値段が高価である場合がある。また、上述されたように、タンクのサイズが、生産できる物体のサイズを制限する。さらに、生産中の物体の冠水の結果、多くの場合、物体の中の空洞が、流し出さなければならない未硬化液状樹脂で充填され、多くの場合、排水穴の穴あけ及び以後の修理を必要とする。さらに、タンクは概して単一の樹脂しか含まないため、多材パーツの製造は可能ではない。タンクを主体にした技術は、新しい樹脂が、重合される領域の上に又は下に流れるための待機時間のため、生産速度制限も有する。
【０００５】
本開示は、既存の装置、システム、及び方法のこれらの制限及び他の欠点のいくつかを克服し、これまで利用できなかった新しい特徴を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下は、本発明の基本的な理解を提供するために本発明の態様の一般的な概要を示す。本概要は、本発明の広範囲な概要ではない。本発明の重要な若しくは重大な要素を特定すること、又は本発明の範囲を詳しく説明することは意図されてない。以下の概要は、本発明及び本開示のいくつかの概念を、以下に提供されるより詳細な説明への導入部として一般的な形で提示するにすぎない。
【０００７】
本開示の態様は、ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定されたビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、ビルド領域を通って伸長するトラックと、トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構とを含む、三次元物体を生産するための装置に関する。付着機構は、トラックと係合され、ビルド領域を通るトラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、流動性樹脂の供給源と連通するローラーであって、キャリッジに回転可能に取り付けられ、キャリッジがビルド領域を通過するにつれ三次元物体を生産するために、流動性樹脂を塗布のためのビルド領域の中の塗布サイトに運ぶために回転するために構成されたローラーと、キャリッジに取り付けられた曝露装置とを含む。曝露装置は、ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて三次元物体を生産するために、出口を通してビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成される。ローラーは電磁波に対して透過性があり、曝露装置の出口は曝露サイトの下方に位置決めされ、これにより電磁波は曝露装置から曝露サイトへ移動する際にローラーを通過する。装置は、非樹脂材料の付着のためにも構成されてよい。
【０００８】
本開示の追加の態様は、ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定されたビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、ビルド領域を通って伸長するトラックと、トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構とを含む、三次元物体を生産するための装置に関する。付着機構は、トラックと係合され、ビルド領域を通るトラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、流動性樹脂の供給源と連通するローラーであって、キャリッジに回転可能に取り付けられ、キャリッジがビルド領域を通過するにつれ三次元物体を生産するために、流動性樹脂を塗布のためのビルド領域の中の塗布サイトに運ぶために回転するために構成されたローラーと、キャリッジに取り付けられ、電磁波を発するために構成された曝露装置とを含む。付着機構は、アレイに配置された出口端部、及び曝露装置から電磁波を受け取るために構成された入口端部を有する複数の光ファイバをさらに含み、光ファイバは、曝露装置によって発せられた電磁波が光ファイバを通って移動し、ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて三次元物体を生産するために、ビルド領域の中の曝露サイトに向けられた光ファイバの出口端部を出るように構成される。装置は、非樹脂材料の付着のためにも構成されてよい。
【０００９】
本開示の追加の態様は、ビルドプラットフォームの下方にビルド領域が画定されたビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、ビルド領域を通って伸長するトラックと、トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構とを含む、三次元物体を生産するための装置に関する。付着機構は、トラックと係合され、ビルド領域を通るトラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、キャリッジに取り付けられた流動性樹脂の供給源と、流動性樹脂の供給源と連通するローラーであって、キャリッジに回転可能に取り付けられ、キャリッジがビルド領域を通過するにつれ三次元物体を生産するために、流動性樹脂を塗布のためのビルド領域の中の塗布サイトに運ぶために回転するために構成されたローラーと、キャリッジに取り付けられ、電磁波を発するために構成された曝露装置とを含む。付着機構は電磁波の経路に位置決めされたレンズをさらに含み、レンズは、ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて三次元物体を生産するために、ビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を集束するように構成される。装置は、非樹脂材料の付着のためにも構成されてよい。
【００１０】
本開示のさらに追加の態様は、流動性材料を含むタンクと、タンクの中のビルドプラットフォームであって、流動性材料の高さの下方に位置し、ビルドプラットフォームに隣接して画定されたビルド領域を有するビルドプラットフォームと、多層技術で流動性材料を凝固させることによってビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構とを含む、三次元物体を生産するための装置に関する。付着機構は、流動性材料の高さの真下に位置する表面を有するローラーと、ローラーの表面とビルドプラットフォームとの間に位置する流動性材料を凝固させて三次元物体を生産するために、出口を通してビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成された曝露装置とを含む。ローラーは電磁波に対して透過性があり、曝露装置の出口は曝露サイトの上方に位置決めされ、これにより電磁波は出口から曝露サイトに移動する際にローラーを通過する。
【００１１】
本開示のさらなる態様は、ビルドプラットフォームに隣接してビルド領域が画定されたビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、支持アセンブリに動作可能に接続され、多層技術で流動性材料を使用し、ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構とを含む、三次元物体を生産するための装置に関する。付着機構は、流動性材料の塗布のための塗布サイトを画定する静的表面と、流動性材料の供給源と連通し、流動性材料を塗布のためのビルド領域の中の塗布サイトに運んで三次元物体を生産するために、静的表面上で移動するために構成された連続フィルムを含むアプリケータとを含む。付着機構は、アプリケータによって塗布される塗布流動性材料を凝固させて三次元物体を生産するために、出口を通してビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成された曝露装置をさらに含む。
【００１２】
本開示の他の態様は、物体を生産するための装置の１つ以上の動作を制御するために構成されたコンピュータコントローラを有する、上述された装置を含むシステムに関する。
【００１３】
本開示の他の態様は、物体を生産するために所望されるように塗布材料を凝固させるための曝露装置の選択的な活性化を含む、上述されたシステム及び装置を操作するための方法に関する。
【００１４】
本発明の他の特徴及び優位点は、添付図面と併せて解釈される以下の説明から明らかになるであろう。
【００１５】
本発明を理解するために、本発明はここで添付図面を参照し、例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するためのシステム及び装置の一実施形態の側面概略図である。
【図２Ａ】三次元物体が支持アセンブリで生産される、図１のシステム及び装置の支持アセンブリの側面概略図である。
【図２Ｂ】三次元物体が支持アセンブリで生産される、図１のシステム及び装置の支持アセンブリの側面概略図である。
【図３】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するためのシステム及び装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図４】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するためのシステム及び装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図５Ａ】本開示の態様によれば、動作中の図１のシステム及び装置の平面概略図である。
【図５Ｂ】本開示の態様によれば、動作中の図１のシステム及び装置の平面概略図である。
【図６Ａ】本開示の態様によれば、動作中の図１のシステム及び装置の側面概略図である。
【図６Ｂ】本開示の態様によれば、動作中の図１のシステム及び装置の側面概略図である。
【図７】二次曝露装置をさらに含む、図１の装置の側面概略図である。
【図８】本開示の態様によれば、三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の平面斜視図である。
【図９】図８に示される装置の側面図である。
【図１０】図８に示される装置の付着機構の平面斜視図である。
【図１１】図１０に示される装置の付着機構の平面図である。
【図１２】本開示の態様によれば、図８の付着機構と使用するためのコレクタの一実施形態の斜視図である。
【図１３】本開示の態様によれば、曝露装置の一実施形態と、動作中に示される図１２のコレクタの概略図である。
【図１４】本開示の態様によれば、曝露装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図１５】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の斜視図である。
【図１６】図１５の装置の付着機構の側面図である。
【図１７】図１６の付着機構の分解図である。
【図１８】図１６の付着機構の斜視図である。
【図１９】本開示の態様によれば、構成部品のモジュール式の接続のモジュール式接続のために構成された付着機構の別の実施形態の側面概略図である。
【図２０Ａ】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２０Ｂ】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２１】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２２】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２３】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２４Ａ】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２４Ｂ】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２５】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するためのシステム及び装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２６】本開示の態様によるコントローラの概略図である。
【図２７】本開示の態様によるアプリケータ及び流動性材料の供給源の別の実施形態の平面概略図である。
【図２８】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するためのシステム及び装置の別の実施形態の側面概略図である。
【図２９】本開示の態様によれば、動作中に三次元物体を生産するための装置の別の実施形態の側面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、多くの異なる形での実施形態を可能にするが、本開示は本発明の原理の例と見なされるべきであり、示され、説明されている本発明の実施形態に対する幅広い態様を制限することを意図していないという了解の下で、図面に示され、本明細書に詳細に説明される本発明の特定の実施形態がある。
【００１８】
一般的に、本開示は、付加製造、３Ｄ印刷、ステレオリソグラフィ、又は他のラピッドプロトタイピング技術等の多層技術で三次元物体を生産するためのシステム、装置、及び方法に関する。まず図１を参照すると、製造装置１２と、装置１２の１つ以上の構成部品と通信し、物体１１を製造するために装置１２及び／又はその構成部品の動作を制御するために構成されたコンピュータコントローラ１００を含むシステム１０の例の実施形態が概略で示されている。装置１２は、製造中にビルド領域１３の中で物体１１を支持するための支持アセンブリ２０と、ビルド領域１３を通って伸長するトラック１４と、トラック１４に取り付けられ、材料の多層塗布によりビルド領域１３の中で物体１１を生産するために構成された材料付着機構３０を含む。付着機構３０によって塗布される材料は、例えば重合、相転移、焼結、及び他の技術又は係る技術の組合せによって、物体１１を製造するために凝固させることができる任意の流動性材料（例えば、液体、粉体、又は他の粒子状固体、及びその組合せ）であってよい。一例では、材料は、光（可視、ＩＲ、又はＵＶ）等の電磁波への曝露によって重合できる樹脂であってよい、又は樹脂を含んでよい。製造のために樹脂ベースの材料を使用するとき、付着機構３０は「樹脂付着機構」と呼ばれてよい。図３〜図４、及び図２５は、システム１０及び装置１２の追加の概略実施形態を示し、図８〜図１３、及び図１５〜図１９は装置１２の構造上の実施形態を示す。図２Ａ〜図２Ｂ、図５Ａ〜図７、図１４、及び図２０〜図２９は、システム１０及び装置１２の構成部品、並びに／又は動作のための方法及び構成の概略実施形態を示す。図面の図を通して構造上又は機能上類似した又は同一の構成部品を指すために、本説明を通して一貫した参照番号が使用され、すでに十分に詳細に説明されているいくつかの実施形態の特徴及び態様は、簡略にするためにそれぞれの実施形態に関して特に説明し直されない場合があることが理解される。
【００１９】
付加製造による物体１１の生産は、多くの場合、製造中に形成され、製造中に物体１１を支持する、後に取り外される支持構造の生産を伴う。係る支持構造は、同じ材料から、又は物体１１の所望される最終的な部分とは異なる材料から形成される場合がある。係る支持構造の取外しは、機械的な手段（例えば、分離、破損、機械加工）、溶剤型の手段（例えば、洗い流すことができる水溶性ポリマーの使用）、又は他の手段を使用し、達成できる。本明細書に説明されるように、物体１１とともに製造される任意の支持構造は、本明細書で定義される「物体」の部分と見なされる。
【００２０】
支持アセンブリ２０は概して、製造中にビルド領域１３の中で物体１１を支持するように構成される少なくとも１つのビルドプラットフォーム２２を含む。ビルド領域１３は、図１の実施形態ではビルドプラットフォーム２２のすぐ下方にある、ビルドプラットフォーム２２に隣接する領域内に画定される。図１の支持アセンブリ２０は、垂直（ｚ）方向で移動可能であり、ビルドプラットフォーム２２を画定する取外し可能なインサート２６を支持する支持プラットフォーム２４を含む。インサート２６は、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示されるクランプ２８若しくは他の機械的な構造等の機械的なコネクタ、又は例えば真空吸引、磁気吸引、放出可能な接着剤、及び特定の実施形態における係る機構の組合せ等のさまざまな他の取外し可能な接続機構によって支持アセンブリ２０に取外し可能に接続されてよい。一実施形態では、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、インサート２６は、おもに真空装置２１による真空吸引の適用によって支持アセンブリ２０に取外し可能に接続され、クランプ２８は誤動作、停電等に備えてバックアップの又は冗長な接続構造として使用される。図２Ａに示されるように、物体１１が、例えば製造中に支持アセンブリ２０によって支持されなければならないとき、真空装置２１はインサート２６に吸引を適用し、クランプ２８は、インサート２６を支持プラットフォーム２４と接続して保持するために閉じられる。図２Ｂに示されるように、物体１１が取り外されるとき、真空吸引は止められ、クランプ２８は、インサート２６及び物体１１の支持アセンブリ２０からの取外しを可能にするために解放される。インサート２６は、取外し後にインサート２６からの物体１１の解放を容易にするために可撓性であってよい。さらに、ビルドプラットフォーム２２のための他の取外し可能な構成が存在してよく、画定可能な支持プラットフォーム２４を使用する場合もあれば、使用しない場合もあることが理解される。例えば、図８〜図１１及び図１５〜図１９の実施形態では、支持プラットフォーム２４全体が、ビルドプラットフォーム２２の支持アセンブリ２０からの取外しを可能にするために取外し可能である。物体１１がビルドプラットフォーム２２を取り外すことなくビルドプラットフォーム２２から取り外し得ること、及びビルドプラットフォーム２２が他の実施形態では取外し可能な構造を含まない場合があることも理解される。
【００２１】
一実施形態では、支持アセンブリ２０及びトラック１４は部分的に又は完全にモジュール式であってよい。図８〜図１１の実施形態における支持アセンブリ２０及びトラック１４はこのようにして構成される。これが、所望されるように装置１２全体の構築及び修正を可能にする。また、これは、現在のステレオリソグラフィマシンでの問題となる場合がある、装置１２が扉から部屋までよりも著しく大きい場合にも、装置１２を部屋の中に又は部屋の中から移動させるための装置１２の組立て又は分解を可能にする。
【００２２】
図８〜図１１及び図１５〜図１９の実施形態における支持アセンブリ２０は、本明細書の他の箇所に説明されるように、製造中にビルドプラットフォーム２２の高さを変更するように構成される垂直位置決め機構２３を含む。図８に示される実施形態では、垂直位置決め機構２３は、支持アセンブリ２０、及びジャッキスクリュー２５と係合し、支持プラットフォーム２４に接続し、支持プラットフォーム２４を支持する支持フレーム２７の両側に位置決めされた複数のジャッキスクリュー２５を含む。支持プラットフォーム２４（それにより、ビルドプラットフォーム２２）の垂直移動は、ジャッキスクリュー２５の回転によって達成され、ジャッキスクリュー２５のネジ切りが、ビルドプラットフォーム２２の垂直位置の細かい漸進的変化を可能にするために曲げられてよいことが理解される。ジャッキスクリュー２５の回転は、モータアセンブリ（不図示）により駆動され、コントローラ１００によって制御されてよい。図１５の実施形態では、垂直位置決め機構２３は、垂直駆動機構２９と係合し、支持プラットフォーム２４に接続し、支持プラットフォーム２４を支持する支持フレーム２７と、支持アセンブリ２０の４つの角に位置する４つの垂直駆動機構２９を含む。図１５の垂直駆動機構２９は、本明細書に説明されるようにジャッキスクリューであることもあれば、例えば鎖、太鋼、ベルト、歯車、スプロケット、ホイール等の異なる機械構造を使用してもよい。垂直駆動機構２９は、モータアセンブリ（不図示）によって駆動され、コントローラ１００によって制御されてよい。
【００２３】
図１は、概してトラック１４と係合され、トラック１４に沿った、及びビルド領域１３を通る移動のために構成されたキャリッジ３２と、キャリッジ３２に取り付けられる又はそれ以外の場合キャリッジ３２に動作可能に接続された流動性材料３６の供給源３４と、流動性材料３６の供給源３４と連通し、ビルド領域１３の中の塗布サイト４１に流動性材料３６を塗布するように構成されたアプリケータ４０と、塗布された材料３６を凝固させて物体１１を形成するために電磁波を発するために構成された曝露装置５０とを含む付着機構３０の実施形態を概略で示す。塗布サイト４１は、概して、材料３６が付着面、つまりビルドプラットフォーム２２又は物体１１の表面に接触する領域として定義される。付着機構３０のさまざまな実施形態は、概略で及び特定の構造上の実施形態に関しての両方で本明細書に説明される。図３及び図４は、図１の実施形態と共通する多くの特徴を共有する付着機構３０の実施形態を概略で示し、図３及び図４の実施形態の特定の態様は、簡略にするために図１の実施形態とのその相違点に関してのみ説明される場合がある。図８〜図１３及び図１５〜図１８は、概略図よりもより詳細である場合があり、類似する機能性又は異なる機能性を有する場合がある構造を含む製造装置１２及び付着機構３０の追加の実施形態を示す。
【００２４】
キャリッジ３２は、製造中にビルド領域１３を通して付着機構３０を移動させるためにトラック１４を沿って移動するように構成される。トラック１４は、概して物体１１の作成のためにビルド領域１３を通って付着機構３０のキャリッジ３２を誘導するために構成される。装置１２は、図８〜図１１及び図１５〜図１９に示されるように、トラック１４及び装置１２の他の構成部品を支持するためのベースフレーム１９を含んでよい。トラック１４及びキャリッジ３２は、キャリッジ３２のトラック１４に沿った移動を可能にするために補完的な係合構造を有してよい。例えば、図８〜図１１及び図１５〜図１９に示される実施形態では、トラック１４は２つの平行する梁１５を含み、キャリッジ３２及びトラック１４は、キャリッジ３２がキャリッジ３２上での歯車面３３の回転によって梁１５に沿って転がることができるようにする補完的な歯車面３３を有する。キャリッジ３２は、図８〜図１１及び図１５〜図１９の実施形態における歯車面３３の回転のために動力を供給され、それ以外の場合、例えばホイール又は他の歯車装置等によってさまざまな実施形態での移動のために動力を供給されてよい。他の実施形態では、移動のための動力は、例えば鎖、太鋼、ベルト、スプロケット、ピストン等の、トラック１４に組み込まれる場合もあれば、組み込まれない場合もある外部機構によって供給されてよい。駆動モータ３９の例は図１５に示される。異なる粘度及び／又は凝固速度を有する材料３６はより速い又はより遅い駆動速度から恩恵を受ける場合があるので、キャリッジ３２の速度は材料３６の特性に応じて調整されてよい。キャリッジ３２は、付着機構３０の他の構成部品を支持するように構成されてよく、これにより他の構成部品はキャリッジ３２とともに移動する。例えば、図１、図３、及び図４の実施形態では、キャリッジ３２は少なくともアプリケータ４０、曝露装置５０、及び材料供給源３４を支持する。これらの実施形態は概略で示されており、キャリッジ３２は、コントローラ１００及び／又は描写されていない他の構成部品を含む、追加構成部品も支持し得ることが理解される。キャリッジ３２は、本明細書の他の箇所に説明されるように、構成部品のモジュール式接続のために構成されてよい。コントローラ１００は、キャリッジ３２の動作、速度、高度、及び他の態様を制御するように構成されてよい。
【００２５】
図１、図３〜図４、図８〜図１３、及び図１５〜図１９の実施形態では、アプリケータ４０は、材料供給源３４と連通する若しくは接触するローラー４２を含む、又はローラー４２の形をとる。これらの実施形態では、ローラー４２は円筒形であり、供給源３４と接触する円筒形の外面４３を有する。図１及び図３の実施形態では、ローラー４２は中空である、又はそれ以外の場合内部チャンバを有するが、代わりとして例えば図３〜図４の実施形態では中実のシリンダであってもよい。ローラー４２は、材料３６がローラー４２の外面４３で取り上げられ、物体１１の製造のために塗布サイト４１に運ばれるように回転する。ローラー４２は、例えば歯車、スプロケット、ホイール、ベルト等のさまざまな機構のいずれかによる回転のために動力を供給されてよい。一実施形態では、ローラー４２は、キャリッジ３２の移動と連動して回転する、つまりローラー４２の上部がキャリッジ３２の移動に反対の方向で、及びキャリッジ３２の移動とほぼ同じ速度で移動するように構成される。これは図１及び図３〜図４に概略で示され、物体１１及び塗布された材料３６の表面での抵抗及び／又は剪断を回避する。別の実施形態では、ローラー４２は、異なる速度で、つまり付着面を横切る並進移動速度よりも速く又は遅く回転するように構成されてよい。並進移動速度よりも速くローラー４２を回転させることが、付着面での材料３６の曝露時間をローラー４２の表面４３での材料３６に比して増加させることによって、付着面での材料３６の硬化を改善できることが意図される。ローラー４２はさらに、曝露装置５０によって発せられる電磁波に対して透過性がある材料から作られてよく、これにより電磁波は相対的に変わらずにローラー４２を通過できる。塗布サイト４１は、概してローラー４２の外面４３と、付着面、つまりビルドプラットフォーム２２又は物体１１の表面との間に画定される。ローラー４２の外面４３と付着面との間の間隔は、付着される材料３６の厚さ、及び凝固した材料層３８の最終的な厚さを定めてよい。ローラー４２の材料が、十分な透過性を保証するために電磁波の特定の波長にカスタマイズされ得ることが理解される。アプリケータ４０は、別の実施形態では異なる構成を有してよく、異なる機構を使用し、材料３６を塗布サイト４１に運んでよい。アプリケータ４０はさらに、例えば図２５に示されるように、ビルドプラットフォーム２２に対して異なる向きを有してよい。
【００２６】
図１、図３〜図４、図８〜図１３、及び図１５〜図１９の実施形態では、供給源３４は、ローラー４２と接触する流動性材料３６のタンクとして構成され、これによりローラー４２の回転が材料３６を塗布サイト４１に運ぶ。この構成では、流動性材料３６は、ローラー４２が、未硬化の流動性材料３６の連続層を塗布サイト４１に運ぶことができる十分な粘度を有するべきである。流動性材料３６の所望される粘度は、所望されるビルド速度若しくはローラー４２の回転速度に、又は供給源３４における材料３６の高さに対するローラー４２の高さに依存する場合がある。より遅い回転速度及び／又はより低いタンク材料３６高さは、より高い粘度の材料３６を必要とする場合がある。より強力な電磁波５３がより迅速に材料を凝固させる（例えば、樹脂を重合させる）ことができるので、曝露装置５０の動力は、より遅い又はより速い速度を必要とする場合があることが理解される。別の実施形態では、供給源３４は、例えば材料３６をローラー４２の上に押しつけるためにインジェクタ又はノズルを含むことによって等、より複雑である場合がある。図１５〜図１９の実施形態では、供給源３４は、補充又はタンク内の材料３６の高さの維持のために追加の材料３６の容器の取外し可能な接続を可能にし得る流体コネクタ３５を含む。さらに、流動性材料３６の供給源３４は、アプリケータ４０の構成が変更される場合異なって構成されてよく、供給源３４はアプリケータ４０の設計と互換性があるように構成されてよい、又はその逆になる。
【００２７】
図２７に示される一実施形態では、供給源３４は、付着機構３０が、異なる材料３６Ａ〜３６Ｅの中から複数の物体１１を構築する、又は異なる材料３６Ａ〜３６Ｅの中から単一の物体１１を同時に構築することができるようにするために複数の流動性材料３６Ａ〜３６Ｅを保持するように構成されてよい。図２７に示されるように、供給源３４は、異なる材料３６Ａ〜３６Ｅを分離するために間仕切り３７を有するタンクとして構成されてよい。間仕切り３７は、所望されるように、異なる材料３６Ａ〜３６Ｅの比率及び境界を改変するために調整可能であってよい。本明細書で使用される「異なる材料」を使用することの説明が、異なる彩色の同じ材料の使用を可能にしてもよいことが理解される。
【００２８】
曝露装置５０は概して、塗布された材料３６を凝固させて物体１１を形成するために電磁波５３を発するために構成される。電磁波の波長及び強度は、凝固される材料３６及び凝固の速度又は仕組みに基づいて選択されてよい。例えば、光硬化性樹脂が材料３６として使用される場合、曝露装置５０は、固体材料層３８を形成するために樹脂を硬化／重合させるのに適した波長である光（可視、ＩＲ、ＵＶ等）を発するように構成されてよい。別の例として、流動性材料３６を凝固させるために焼結プロセスが使用される場合、曝露装置５０によって発せられる電磁波５３は材料３６を焼結して固体材料層３８を形成するほど十分な動力を有してよい。また、曝露装置５０は、発せられた電磁波をビルド領域１３の中の曝露サイト５１に向かって導くためにさまざまな構成部品及び構造を含んでもよく、材料３６は曝露サイト５１で電磁波に曝露される。電磁波は、ある実施形態では曝露サイト５１がほぼ塗布サイト４１に位置するように、又は別の実施形態では曝露サイト５１が塗布サイト４１から（移動方向で塗布サイト４１の前方又は後方に）偏位するように導かれてよい。図１及び図３は（実線を用いて）、電磁波５３が、ほぼ塗布サイト４１にある曝露サイト５１に導かれているのを示し、さらに（破線を用いて）電磁波５３が代わりとして塗布サイト４１の後方又は前方に偏位された曝露サイト５１に導かれているのを示す。図４は、電磁波５３が、塗布サイト４１の後方に偏位された曝露サイト５１に導かれているのを示す。
【００２９】
一般的に、曝露装置５０は、曝露装置によって生成された電磁波が出口５４を通って出て、付着機構３０が通過するにつれて、曝露サイト５１の選択された領域で材料３６の選択的な凝固を可能にするために曝露サイト５１の特定の領域に向かって導かれるように構成される。一実施形態では、曝露装置５０は、電磁波５３を曝露サイト５１に向かって導く及び／又は集束するように設計された構成部品を含む曝露アセンブリ６０の部分である。出口５４は、アレイ５５に配置されてよく、アレイ５５に沿った特定の出口５４が、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、材料３６の部分を選択的に凝固させるために選択的に活性化されてよい。図５Ａ及び図５Ｂは、アクティブな出口５６を濃い端部であるとして、イナクティブな出口５７を明るいとして示す。図５Ａ及び図５Ｂに見られるように、アクティブな出口５６及びイナクティブな出口５７は、ローラー４２が、物体１１の形状又は輪郭が変化する点に達するときに変更される。出口５４の選択的な活性化及び非活性化は、本明細書に説明されるように、コントローラ１００によって制御されてよい。図５Ａ及び図５Ｂのアレイ５５は、出口５４の単一の水平な横列として示される。他の実施形態では、アレイ５５は、例えば複数の偏位された水平横列でのように、異なって配置されてよい。複数の横列のアレイ５５での使用は、単一の横列の使用よりも出口５４間のより接近した側面方向の間隔を可能にする。図１４のアレイ５５は、これらの実施形態のいずれかにより同様に構成され、配置されてよい。
【００３０】
上述されたように、電磁波５３は曝露サイト５１へのその経路上でローラー４２を貫通してよい。図１の実施形態では、出口５４はローラー４２の内部に位置し、発せられた電磁波５３は、曝露サイト５１へのその経路上で一度ローラー４２の表面を貫通する。図１の実施形態では、曝露装置５０自体がローラー４２の中に位置する場合もあれば、曝露装置５０がローラー４２の外部に位置し、図８〜図１３の実施形態においてのように、出口５４がローラーの中に位置決めされる場合がある。図３の実施形態では、出口５４はローラー４２の下方に位置し、発せられた電磁波５３は、曝露サイト５１へのその経路でローラー４２を完全に貫通する。図１５〜図１８の実施形態は同様に構成される。この構成では、付着機構３０は、電磁波５３が、図１６〜図１７に示されるように、供給源タンク３４の壁を通過できるように構成された窓４４を含んでよい。例えば、スキージー、ガスケット、又は他の密閉構造等の追加の構造が、ローラー４２と窓４４との間での樹脂の進入に抵抗するために使用されてよい。図４の実施形態では、出口５４は、塗布サイト４１のすぐ後方に位置する曝露サイト５１に対して位置決めされ、向けられ、本実施形態で、電磁波５３はローラー４２を通過する必要はない。図４の実施形態の電磁波５３は、そのように所望される場合、ローラー４２の一部分を通過するために導かれてよいことが理解される。
【００３１】
一実施形態では、曝露装置５０は、電磁波５３のソースとしての、例えばデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）プロジェクタ等のプロジェクタであり、曝露アセンブリ６０は、図８〜図１３に示されるように、電磁波５３を曝露サイト５１に導くために光ファイバ６１を使用してもよい。本実施形態では、プロジェクタ５０は、プロジェクタ５０によって発せられる光が光ファイバ６１の入口端部６２に入射し、光ファイバ６１を下り、曝露サイト５１に向けられた光ファイバ６１の出口端部６３を通って出射するように構成される。本実施形態の出口５４は、光ファイバ６１の出口端部６３によって形成され、図１、図５Ａ〜図５Ｂ及び図８〜図１２に示されるように、ローラーの内部に位置し、ローラー内部のアレイ５５として配置されてよい。係る実施形態では、光ファイバ６１は、シリンダの一端又は両端からローラー４２の中に伸長してよく、この場合、適切な密閉構成部品及びブレーシング構成部品が光ファイバ６１の回りに使用されてよい。例えば、図８〜図１２の実施形態では、光ファイバ６１の出口端部６３は集められ、ケーシング又は類似した構造６７（図５Ａ〜図５Ｂを参照）によって定位置に保持されてよい。曝露アセンブリ６０はさらに、図１３に示されるように、電磁波５３が光ファイバ６１の出口端部６３を出た後に、光波５３を集束するために集束機構６６を使用してよい。一実施形態では、集束機構６６は、光ファイバ６１の出口端部６３と物体１１との間に、例えば、セルフォック（登録商標）レンズアレイ等の、電磁波５３を集束し、曝露サイト５１への経路上での回折を回避するマイクロレンズアレイ６４を含む。図８〜図１２は、マイクロレンズアレイ６４がブレース６５によってローラー４２の中で定位置に保持されているのを示す。他の実施形態では、さまざまな他のレンズ、鏡、及び他の集束設備が使用されてよい。係る集束機構６６が、例えば図３、図４、図１５〜図１８、及び図２５の実施形態等、本明細書に説明される他の実施形態で使用されてよいことが理解される。
【００３２】
図８〜図１３の実施形態における曝露アセンブリ６０は、入口端部６２を曝露装置５０に関して定位置に固定するために光ファイバ６１の入口端部６２と係合されたコレクタ７０を使用し、これにより電磁波５３はコレクタ７０で光ファイバ６１の入口端部６２に進入する。コレクタ７０の一実施形態は図１２に、及び概略で図１３に示される。コレクタ７０は、光ファイバ６１の入口端部６２と係合し、チャンバ又は通路７２の中に入口端部６２を保持するフレーム７１を含み、（一実施形態ではレンズとして構成されてよい）窓７３は通路７２の端部に位置決めされる。曝露装置５０を出る電磁波５３は、窓７３を通過して、光ファイバ６１の入口端部６２に進入する。レンズ６６Ａは、この段階で電磁波５３を集束するために、曝露装置５０と窓７３との間に位置決めされてよい。フレーム７１は曝露装置５０に対してしっかりと定位置に保持され、これにより光ファイバ６１の入口端部６２は曝露装置５０に対して移動しない。この固定された相対的な位置決めが、曝露装置５０が、ピクセルマッピングの使用によって出口５４を選択的に活性化する及び非活性化することを可能にする。言い換えると、各光ファイバ６１の入口端部６２は、曝露装置５０の１つ以上の指定されたピクセルにマッピングされ、これにより指定されたピクセル（複数可）を活性化することは、指定されたピクセル（複数可）によって発せられる電磁波５３に光ファイバ６１を下らせ、それによってその光ファイバ６１と関連付けられた出口５４を活性化する。また、ピクセルマッピングは、各光ファイバ６１の出口５４が向けられる曝露サイト５１の特定の領域のマッピングも取り入れる。ＤＬＰプロジェクタが曝露装置５０として使用される一実施形態では、各光ファイバ６１はＤＬＰプロジェクタの複数のピクセル（潜在的には１００以上）にマッピングされる。係る構成では、複数のピクセルの損失又は不活化は、動作のために十分な機能性及び動力を維持する光ファイバ６１の能力に影響を及ぼすことなく発生する場合がある。本明細書に説明されるコレクタ７０及び光ファイバ６１の使用は、大まかに一次元（線形）の曝露への二次元投射の変換を達成する。このマッピングは、コンピュータメモリに記憶され、例えばコントローラ１００によって等、コンピュータプロセッサによって実行されてよい。
【００３３】
別の実施形態では、曝露装置５０は、図１４に示されるように、電磁波５３のソースとして機能するＬＥＤ５９のアレイ５５の形をとる。ＬＥＤ５９は、材料３６を凝固させるために適切な歯長及び強度の電磁波５３を発するように設計されてよい。ＬＥＤ５９のアレイ５５は、図１４に示されるようにローラー４２の中に、又は本明細書に説明されるようにローラー４２の外部に位置決めすることができ、やはり本明細書に説明される集束機構６６を使用してよい。どちらの場合も、上述された出口５４にあるマイクロレンズアレイ６４が、電磁波５３を集束するのを支援してよい。本実施形態におけるＬＥＤ５９のそれぞれは、曝露サイト５１の特定の領域に向けられる別々の出口５４を構成し、ＬＥＤ５９は、曝露サイト５１のその特定の領域を電磁波５３に曝露するために選択的に活性化し、非活性化することができる。活性化されたＬＥＤ５９はアクティブな出口５６を構成し、図１４で濃い端部であるとして示され、イナクティブなＬＥＤ５９は、明るいとして示されるイナクティブな出口５７を構成する。図１４に見られるように、アクティブな出口５６と位置合わせされた材料３６は凝固されて、層３８を形成する。ＬＥＤ５９は、それらが向けられる曝露サイト５１の特定の領域にマッピングされてよく、このマッピングはコンピュータメモリに記憶され、例えばコントローラ１００によって等、コンピュータプロセッサによって実行されてよい。ＬＥＤ５９がローラー４２の外部に位置決めされる場合、複数の光ファイバ６１はＬＥＤ５９と併せて使用され、出口５４を形成してよい。各ＬＥＤ５９は、この構成では個々の光ファイバ６１にマッピングされてよい。追加の実施形態では、異なるタイプの曝露装置５０が使用されてよく、付着機構６０は曝露装置から曝露サイト５１の適切なサイトに電磁波５３を導くように構成された構成部品を含んでよい。例えば、図１５〜図１９の実施形態では、曝露装置５０がレーザーの形をとり、レンズ及び／又は鏡を含む集束機構６６がビームを集束するために使用される。図１６〜図１７の集束機構６６は、１つ以上のレンズ６６Ａ及び１つ以上の鏡６６Ｂを含む。
【００３４】
装置１２の動作中、アプリケータ４０と付着表面との間の間隔は、付着される物体１１の新しい層３８ごとに変更されなければならない。図１、図３〜図４、図８〜図１１、及び図１５〜図１９の実施形態におけるアプリケータ４０は、ローラー４２が付着面の下方で垂直に位置決めされ、ローラー４２の上方で垂直に層３８を形成するように配向される。本実施形態では、相対的な垂直（つまり、ｚ軸）並進が、連続層３８の製造中にアプリケータ４０と付着面との間で発生する。この垂直並進は、付着機構３０が第１の層３８を付着するために左から右へ第１の通過（図６Ａ）、及び第２の層３８を付着するために右から左へ第２の通過（図６Ｂ）を行うのを示し、第１の通過と第２の通過との間の垂直並進が幻像線で示される、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示される。位置決めの相対的な変更は、１つ以上の異なる方法及び機構又はその組合せを使用し、達成できる。図８から図１１及び図１５〜図１９の実施形態では、この垂直並進は、本明細書に説明される垂直位置決め機構２３を使用し、ビルドプラットフォーム２２の高度を変更することによって達成できる。別の実施形態では、この垂直並進は、代わりに、本明細書で説明される類似する垂直位置決め機構２３を使用し、達成され得るトラック１４の高度を変更することによって達成することもできる。追加の実施形態では、付着機構３０は、例えばアプリケータ４０及び／又はシャシ３２全体を上げる又は下げることによってビルドプラットフォーム２２に対してアプリケータ４０の垂直位置を変更するための機構を含んでよい。例えば、図２０Ａ〜図２０Ｂの実施形態では、付着機構３０はそれぞれ、キャリッジ３２をトラック１４に対して上げる又は下げることによって限られた運動範囲を通してトラック１４に対する垂直並進を可能とする。垂直並進は、例えばローラー４２に対してトラック１４と係合する駆動構造を垂直に移動させることによって等、事前に設定された垂直位置の間でキャリッジ３２を切り替えることによって達成されてよい。本実施形態におけるアプリケータ４０に対するビルドプラットフォーム２２の主要な垂直並進は、本明細書に説明されるビルドプラットフォーム２２の移動によって達成され、付着機構３０の垂直位置決め範囲は、複数の付着機構３０が、より多大な時間を必要とするビルドプラットフォーム２２の位置を調整することなく、ビルド領域１３を通る通過を行うことを可能にする。これらの実施形態の作用は、本明細書でさらに詳細に説明される。
【００３５】
付着機構３０は、高品質の物体１１を生産する際に追加の機能性を提供するためにさらに追加構成部品を含んでよい。本明細書の例の実施形態のいずれも、明確に本明細書に示されていなくてもこれらの追加構成部品の任意の組合せを含み得ることが理解される。例えば、付着機構３０は、図７に示されるように、移動の方向でアプリケータ４０を追跡するように構成された１つ以上の二次曝露装置８０を含んでよい。二次曝露装置８０は、さらに材料を凝固させるために追加の電磁波５３を発し、該電磁波５３は、曝露装置５０からの電磁波５３と同じ又は異なる波長及び強度を有する場合がある。一実施形態では、物体１１の表面全体が照射されることは許容できるので、二次曝露装置８０は正確に集束される必要はない。この構成では、曝露装置５０からの電磁波５３は、（「緑色の状態（ｇｒｅｅｎ  ｓｔａｔｅ）」として知られる）安定した層３８を形成するほど十分に材料３６を凝固させるためだけに構成されてよく、二次露光装置８０は次いで所望される最終的な凝固の度合いまで層３８をさらに凝固させる。これは、物体１１が通常緑色の状態で生産され、完全な硬化のために以後の別個の照射ステップを必要とする既存のプロセスに優る著しい効率の優位点を示す。図１５〜図１９の実施形態は、キャリッジ３２が１８０°の回転をすることなく２つの反対方向で移動している間に、層３８の二次曝露を可能にするために２つの二次曝露装置８０を含む。後続の二次曝露装置８０がアクティブな状態で、先行する二次曝露装置８０がキャリッジ３２の通過ごとに非活性化される場合もあれば、両方の二次曝露装置８０ともアクティブである場合もある。二次曝露装置８０の構成部品８０Ａは図１６に示される。コントローラ１００は、二次曝露装置（複数可）８０の活性化を制御してよい。
【００３６】
別の例として、付着機構３０は、１つ以上のスキージー８１又は１つ以上の非接触真空スキージー８２等の、余分な材料及び／又は凝固していない材料を取り除くように構成された１つ以上の材料除去機構を含んでよい。例えば、図１５〜図１９の実施形態は、ローラー４２の交互の側面に位置決めされた、凝固プロセス後に余分な材料及び／又は凝固していない材料３６を取り除くために層３８の表面を拭き取る２つのスキージー８１を含む。一実施形態では、スキージー８１は上げ下げされるように構成されてよく、これにより後続のスキージー８１だけが物体１１の表面と係合し、該動作はコントローラ１００によって制御されてよい。別の例として、図１５〜図１９の実施形態は、ローラー４２の交互の側面に位置決めされた、真空空気流の適用により凝固プロセス後に余分な材料及び／又は凝固していない材料３６を吹き飛ばす又は吸い取る２つの真空スキージー８２も含む。真空スキージー８２の構成部品８２Ａ〜８２Ｂは、図１６に示される。一実施形態では、真空スキージー８２は、活性化され、非活性化されるように構成されてよく、これにより後続の真空スキージー８２だけが物体１１の表面に影響を及ぼし、該動作はコントローラ１００によって制御されてよい。図８〜図１１の実施形態は、図１５〜図１９の実施形態におけるものと同様に構成されたスキージー８１及び真空スキージー８２を含む。
【００３７】
さらに追加構成部品が他の実施形態に含まれてよい。一実施形態では、１つ以上の追加構成部品８３が、図１９に示されるように、所望される機能性を提供するために、キャリッジ３２に及び互いに対してモジュール式で接続可能であってよい。固締具、クランプ、連動構造（例えば、タブ／長穴）、又は他の構造等の取外し可能な接続が、これらのモジュール式接続を達成するために使用されてよい。図１９に示されるように、追加構成部品８３のそれぞれはキャリッジ３２に接続可能であり、完全にモジュール式且つカスタマイズ可能な構造を提供するためにそれぞれの他の追加構成部品８３の外面に接続可能である。係る追加構成部品８３は、本明細書に説明される１つ以上の二次曝露装置８０、スキージー８１、又は真空スキージー８２を含んでよい。係る追加構成部品８３は、例えば溶剤洗浄装置若しくは液体洗浄装置、機械的なワイパー／クリーナー、色アプリケータ、又は追加の材料付着用の装置等の他の機能構成部品を含んでもよい。本構成で使用される色アプリケータは、多層ベースでの着色を適用できるようにし、最終的な物体１１に単なる表面コーティングの代わりに、物体１１の厚さを内部で貫通する彩色を与える。追加の材料付着のための装置は、物体１１の本体の中での導電材料又は導電トレースの付着のための装置を含み、物体１１に導電性及び／又は回路機能性を提供してよい。
【００３８】
装置１２は、例えば図２０〜図２３に示されるように、順にビルド領域１３を通過するために複数の付着機構３０及び／又は複数のアプリケータ４０を使用するように構成されてよい。図２０〜図２３の複数の付着機構３０は、同じトラック１４に接続されているとして示されているが、別の実施形態では複数のトラック１４が使用されてよい。一実施形態では、図２０Ａ〜図２０Ｂに示されるように、複数の付着機構３０は、連続してビルド領域１３を通過するように構成されてよく、各付着機構３０は異なる垂直位置にアプリケータ４０を有する。異なるアプリケータ４０の位置は、図２０Ａ〜図２０Ｂで幻像線によって示され、連続する各付着機構３０は先行する付着機構３０よりも低く間隔を置いて配置される。この構成は、本明細書の他の箇所に説明される垂直位置決め構造を使用し、達成され得る。複数の付着機構３０の中での垂直位置決めの相違は、塗布された各層３８の所望される厚さと実質的に同じであってよいことが理解される。図２０Ａに示されるように、ビルド領域１３を通過する複数の付着機構３０はそれぞれ、支持アセンブリ２０の再位置決めを必要としない単一の通過で、順に重ねて層３８を付着する。この構成は、図２０Ａの各通過が単一の付着機構３０を用いる単一の通過の３倍多い層を付着するので、相乗的な効率及び時間節約を生じさせる。さらに、図２０Ｂに示されるように、ビルドプラットフォーム２２の再位置決め後に、反対方向での通過が３つの追加の層３８を付着できるようにするために、複数の付着機構３０は、逆順でその高さを調整するように構成されてよい。別の実施形態では、支持アセンブリ２０は、図２２に示されるように、複数の通過を可能にするために、各付着機構３０の通過の間にビルドプラットフォーム２２の位置決めを迅速に調整するために構成されてよい。追加の実施形態では、トラック１４は、付着機構（複数可）３０の方向を逆転することなく、同じ相対的なビルドプラットフォーム２２の高さで１つ以上の付着機構３０による通過を可能にするために、ループ構成又はカルーゼル構成で配置されてよい。これは、互いに対して付着機構３０の相対的な高さを調整し直す必要性を取り除くことができ、トラック１４に対するビルドプラットフォーム２２の調整だけが必要になる。また、これは、反対方向の通過を可能にするために、例えば二次曝露装置８０、スキージー８１、真空スキージー８２等の重複した構成部品の必要性を取り除くこともできる。トラック１４のループは、水平、垂直、又はより複雑な構成であってよい。複数の付着機構３０が使用されるとき、すべての付着機構３０が同じ材料３６を使用することもあれば、異なる付着機構３０が異なる材料３６を塗布するように構成される場合もある。異なる材料３６の異なる特性のため、付着機構３０は異なる速度で通過する必要がある場合がある。本明細書に説明される自走式のキャリッジ３２がこの動作を可能にする。さらに、トラック１４は、所望されるように、付着機構３０間の切替えを可能にするために、未使用の付着機構及びトラック切替え機構用の休止領域を有する複雑な構造（不図示）を含んでよい。
【００３９】
別の実施形態では、複数の付着機構３０が、図２０Ａ〜図２０Ｂで示されるように、連続してビルド領域１３を通過するように構成されてよく、付着機構３０は同じ垂直位置でアプリケータ４０を有する。これは、物体１１の同じ層の異なる部分を構築するために使用することができ、特に付着機構３０は層内で異なる材料３６を付着するように構成できる。例えば、異なる付着機構３０が異なる色を有する部分を生産できる、又は別の付着機構が後に取り外される支持構造を生産するのに対し、ある付着機構３０が物体１１の本体を生産してよい。
【００４０】
図２１に示される別の実施形態では、単一の付着機構３０は、１つ以上の曝露装置５０によって発せられる電磁波５３がアプリケータ４０ごとに別個の曝露サイト５１を画定するほど十分な出口５４を有する、別々の塗布サイト４１を画定するために異なる高さで位置決めされた複数のアプリケータ４０を含んでよい。複数のアプリケータ４０は、流動性材料３６の単一の供給源３４又は１つ以上の流動性材料３６の複数の供給源３４で構成されてよく、所望される場合他の構成部品が重複されてよいことが理解される。図２１のローラー４２は、一実施形態において互いに対して垂直に調整可能であってよい。
【００４１】
図２４Ａ〜図２４Ｂに示される他の実施形態では、単一の又は複数の付着機構３０は、例えば複数のビルドプラットフォーム２２又は同じビルドプラットフォーム２２で構築された複数の物体１１を使用することによって、単一の通過で複数の物体１１を構築するように構成されてよく、それぞれ別個の物体１１は、トラック１４が通過する別個のビルド領域１３を有する。図２４Ａに示されるように、複数の付着機構３０は、単一の通過で複数の物体１１に複数の連続する層３８を塗布してよい。図２４Ｂに示されるように、複数の付着機構３０は、単一の通過で同じ層３８の異なる部分を複数の物体１１のそれぞれに適用してよい。この構成は、例えば多材質物体１１、又は後に取り外される、物体１１とともに製造される支持構造を含む物体１１に対して等、複数の材料が同じ層内で付着される必要があるパーツに対して特に有用である場合がある。ビルドプラットフォーム（複数可）２２のアプリケータ（複数可）４０に対する高さが、本明細書に説明されるように、通過間で調整されよいことが理解される。さらに、図２０〜図２３に示される複数の付着機構３０及び／又は複数のアプリケータ４０を図２４に示される実施形態とともに使用することは、二重に相乗的な効率及び時間の節約を可能にし得る。さらに、図２０〜図２３に示される複数の付着機構３０及び／又は複数のアプリケータ４０を、図２４Ａ又は図２４Ｂに示される実施形態と組み合わせて使用することは、複数の同一の物体１１の異なる部分を各付着機構３０の単一の通過で同時に製造できるようにする。例えば、第１の付着機構３０は、物体１１の第１の部分を製造するために第１の材料３６を装填されてよく、第２の付着機構３０は、物体１１の第２の部分を製造するために第２の材料３６を装填されてよく、これらの付着機構３０のそれぞれは、図２４Ａ〜図２４Ｂに示されるように、連続して複数の同一の物体１１の同じ場所で所望される材料３６の層３８（又は部分的な層）を付着する単一の通過を行うように構成できる。異なる材料３６が使用される場合、異なる付着機構３０が異なる曝露装置５０を含んでよいことも理解される。
【００４２】
図２８は、本明細書に説明される実施形態によれば、装置１２及び付着機構３０を活用し、１つ以上の物体１１を製造するためのシステム１０の追加の実施形態を示す。特に、図２８の実施形態は、図２４の実施形態と同様に、いくつかの物体１１を順に生産するために構成されてよい。図２８の実施形態における各付着機構３０は、個々のサブコントローラを有する自律装置９０として構成されてよく、装置９０のすべてのためのサブコントローラのすべてがコントローラ１００と統合され、これによりコントローラ１００はサブコントローラを制御し、それによって装置９０のすべてを制御する。各装置９０は、付着機構３０、及び製造中に装置９０をあちこちに移動させるために構成された駆動機構９１をさらに含んでよい。図２８に示されるように、装置９０はすべて、装置９０を複数のステーションに移動させるカルーゼル９２に接続される。ステーションはそれぞれ、特殊化された目的のために構成されてよい。例えば、いくつかのステーションは、装置９０が１つ以上のビルドプラットフォーム２２で１つ以上の物体１１を製造するために１つ以上のビルド領域１３を通過する製造ステーションであってよい。また、係るステーションは、例えば装置９０による構築のために適切な位置にビルドプラットフォーム２２を保持するロボットアーム等のロボット構成部品を含んでもよい。他のステーションは、例えば供給源３４装置９０を補給するために構成されたステーション等の保守ステーションであってよい。カルーゼル９２は、構築中の装置９０の移動を誘導するために、本明細書に説明される１つ以上のトラック１４を有してよい。駆動機構９１は多機能であってよく、これにより装置９０は自律して動力を供給され、トラック１４と係合し、トラック１４から切り離され、例えば保守ステーションを訪問する補充するため等、構築プロセスにないときにトラック１４とは別個に移動することができる。図２８に示される構成では、図２４に関して上述されるように、各装置９０は、単一の物体１１の異なる部分又は異なる物体を製造するために異なる材料３６を装填されてよい。したがって、この構成は、一連の物体１１、同一物体１１又は異なる物体１１のどちらかの迅速な製造のための能力を提供する。
【００４３】
図２９は、本明細書に説明されるローラー４２とは異なるアプリケータ４０とともに装置１２及び付着機構３０を活用し、１つ以上の物体１１を製造するためのシステム１０の追加の実施形態を示す。図２９の実施形態では、アプリケータ４０は、流動性材料３６の供給源３４と連通し、側面方向の移動により流動性材料３６を塗布サイト４１に運んで、物体１１の層３８を形成する可動フィルム８４を含む。図２９の付着機構３０は、上述されるように塗布サイト４１の位置及び塗布される層３８の厚さを定義する静的表面８５を有し、フィルム８４は静的表面８５の上を移動することによって材料３６を塗布サイト４１に運ぶ。静的表面８５は、図２９のシリンダによって形成されるが、他の実施形態では隆起又は他の構造によって形成されてよい。また、図２９の付着機構は、塗布サイト４１の両側に、移動の方向に応じて巻取りステーション又は供給ステーションとして働く２つのロール８６を有する。例えば、図２９では、付着機構は示されるように左から右に移動中であり、フィルム８４は右から左に移動中であり、左側のロール８６が巻取りステーションとして働き、右側のロール８６が供給ステーションとして働く。これは、右から左へ移動するときに逆転される。また、例えばガイドローラー８７若しくはフィルム８４のための他のガイド、スキージー８１、又は巻取りローラー８６に到達する前にフィルム８４から流動性材料３６を取り除くための他の材料除去装置、及びロール８６上に格納されるフィルム８４を清掃するための清掃ステーション８８等の他の構成部品も含まれる。キャリッジ３２は、図２９に示されていないが、これらの構成部品のすべてが本明細書に説明されるようにキャリッジ３２に取り付けられてよいことが理解される。本明細書に説明される曝露装置５０及びその出口５４の任意の構成及び位置決めは本実施形態と関連して使用できるが、図２９に示されるように、曝露装置５０又はその少なくとも出口５４は、静的表面８５の真下に、及び静的表面８５を画定するシリンダの中に位置してよい。示されている構成では、曝露装置５０からの電磁波５３は、静的表面８５と曝露サイト５１への通路上のフィルム８４の両方を通過する。追加の実施形態では、静的表面８５は、静的表面８５を通過することなく、電磁波５３が曝露サイト５１に移動できるようにする隙間を有してよい。追加の実施形態では、静的表面８５は、係る隙間の中に取り付けられた出口５４のアレイを有してよく、このことが、レンズ又は他の集束設備が必要とならないほど曝露サイト５１に近接して出口５４を設置し得る。
【００４４】
図２５は、システム１０、及びビルドプラットフォーム２２の上方に位置決めされた付着機構３０とともに、流動性材料３６の従来のタンク供給源３４を使用する装置１２の代替実施形態を示す。本実施形態における付着機構３０は概して、ローラー４２、及び曝露サイト５１への電磁波５３の経路上でローラー４２を通過する電磁波５３を発する曝露装置５０とともに、トラック１４に沿った移動のために構成されるキャリッジ３２を含む。本実施形態では、ローラー４２は、図１及び図３〜図４の実施形態においてのようにアプリケータの機能を果たさないが、係る上述の実施形態と同様に、材料３６の塗布された層３８の厚さを定める。したがって、本実施形態でのローラー４２は、層画定機構の機能を果たし、他の実施形態では、例えば材料３６に沿って又は材料３６を通って摺動するブロック形状等が異なって構成された構造がこの目的のために使用されてよい。図２５のビルドプラットフォーム２２及び関連付けられた構造は、本明細書の他の箇所に説明される取外し可能な構造を有するように構成されてよい。さらに、付着機構３０及び／又はビルドプラットフォーム２２は、ビルドプラットフォーム２２及びローラー表面４２の相対的な垂直位置調整のための調整機構（不図示）を有してよい。調整機構は、本明細書に説明される構造、及び／又はビルドプラットフォーム２２をタンク供給源３４の中に徐々により深く移動させる等、既存のタンクをベースにしたラピッドプロトタイピング技術で使用される構造を含んでよい。本実施形態は、そのように所望される場合、制御可能な層３８の厚さで、流動性材料３６の表面の下方で物体１１を製造できるようにする。しかしながら、本実施形態は、流動性材料３６の大きいタンク供給源３４を維持する要件を排除する等、本明細書に説明される他の実施形態の優位点のいくつかを提供しない。図２５の実施形態は、本明細書に説明される追加の構造、構成部品、及び特徴を含んでよいことが理解される。例えば、図２５に示されるシステム１０は、本明細書に説明される装置１２の構成部品を制御する及び／又は監視するために構成されたコントローラ１００も含む。別の例として、曝露装置５０、又は少なくともその出口５４は、ローラー４２の内部に位置するとして図２５に示されているが、曝露装置５０は、別の実施形態ではローラー４２を完全に通して投射するために、図３のものと同様に構成されてよい。
【００４５】
追加の実施形態では、本明細書に説明される装置１２は、温度調節され、圧力調節され、湿度調節され、及び／又は（ガスの混合物を含む）特定のガスで充填されてよい密閉されたチャンバの中に封入されてよい。温度、圧力、及び湿度の調節は、構築速度に影響を与え、それによって効率を改善することができる場合がある。さらに、装置１２は、中空の密閉された物体１１を構築する能力を有し、したがって環境ガスの選択が、特定のガスで充填された中空の密閉された物体１１の生産を可能にし得る。例えば、不活性ガスで充填された係る物体１１は、例えば航空宇宙用途のために有用である場合がある。
【００４６】
また、システム１０は、本明細書で説明される多数の例を含む、装置１２の１つ以上の機構の動作を制御する及び／又は監視するように構成されるコントローラ１００も含む。本発明の一実施形態では、コントローラ１００は、例えばコンピュータ２６０２等のコンピュータシステムで実装されてよい。コンピュータ２６０２は、コンピュータの全体的な動作を制御する中央処理装置２６０４、及び中央処理装置２１０を以下に説明される構成部品に接続するシステムバス２６０６を含む。システムバス２６０６は、いろいろな従来のバスアーキテクチャの内のいずれか１つで実装されてよい。
【００４７】
コンピュータ２６０２は、データ又はファイルを読み取る及び書き込むためのいろいろなインタフェース装置及びドライブを含んでよい。例えば、コンピュータ２６０２は、メモリドライブ２６１０をシステムバス２６０６に結合するメモリインタフェース２６０８を含んでよい。メモリドライブ２６１０は、物理メモリデバイス、磁気メモリデバイス、光メモリデバイス、又は他の種類のメモリデバイスで実装されてよい。メモリドライブ２６１０は、データ、ＣＡＤファイル、及び本明細書に説明される三次元物体を生産するために使用される他の電子ファイルを記憶してよい。システムメモリ２６１２が含まれ、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を記憶する読出し専用メモリ部、並びに他のデータ及びファイルを記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有する従来のコンピュータ可読媒体メモリで実装されてよい。メモリドライブ２６１０及びシステムメモリ２６１２はともに、プロセッサ２６０４によって実行されるように設計されたコンピュータ実行可能命令を含んでよい。いくつかの実施形態では、各装置１２の中で１つ以上の装置１２及び／又は複数の構成部品（例えば、複数の付着機構３０）を操作するための１つ以上の制御プログラムが、メモリドライブ２６１０及び／又はシステムメモリ２６１２に記憶されてよい。
【００４８】
コンピュータ２６０２は、周辺装置をシステムバス２６０６に接続するための追加のインタフェースを含んでよい。例えば、コンピュータ２６０２は、システムバス２６０２をローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）２６１６に結合するネットワークインタフェース２６１４を含んでもよい。ＬＡＮ２６１６は、周知のＬＡＮトポロジの１つ以上を有してよく、イーサネット（登録商標）等のいろいろな異なるプロトコルを使用してよい。インターネット等の広域ネットワーク（ＷＡＮ）２６１８は、コンピュータ２６０２によってアクセスされてもよい。図２６は、従来の方法でＬＡＮ２６１６をＷＡＮ２６１８に接続してよいルータ２６２０を示す。サーバ２６２２は、ＷＡＮ２０４に接続されて示される。言うまでもなく、多数の追加のサーバ、コンピュータ、ハンドヘルドデバイス、パーソナルデジタルアシスタント、電話、及び他の装置がＷＡＮ２６１８に接続されてもよい。いくつかの実施形態では、サーバ２６２２は、本明細書に説明されるように、コンピュータ２６０２によってアクセスされ、三次元物体を生産するために使用され得るデータ、ＣＡＤファイル、制御プログラム、及び／又は他の電子ファイルを記憶する。
【００４９】
さまざまな実施形態が、特徴及び構成部品のさまざまな組合せとともに説明される。本明細書に説明されるさまざまな実施形態のそれぞれの特徴及び構成部品が、本明細書に説明される他の実施形態に組み込まれてよいことが理解される。
【００５０】
本明細書に説明されるシステム及び装置の使用は、既存の技術に優る利点及び優位点を提供する。装置はほとんど無駄を生じさせず、多くの現在の技術が行うように、製造のために凝固させる材料の大型のタンクを維持することを必要としないので、例えば、消耗品のコストは大幅に減少する。さらに、装置の構造が任意の特定のサイズ制限を決定するのではなく、装置は、既存の技術よりも大幅に大きい物体を作成するために構成されてよい。トラックの長さ及びアプリケータの幅は、性能に悪影響を及ぼすことなく、所望される通りに増加させることが可能であり、装置が位置する部屋の大きさが装置の大きさの限度になる。さらに、装置は、任意の既存の技術よりも何倍も速く１つの物体又は複数の物体を製造するために構成されてよい。また、装置は、主要な物体の材料とは異なる材料から作られる取外し可能な支持構造を有する物体を含む、物体を複数の材料から製造する能力も提供する。異なる曝露源を必要とする複数の材料からの物体の生産も可能になる。装置はさらに、例えば窓若しくは他の透明な物体等の機能物体、又は導電性物体を製造する能力も提供する。なおさらに、本明細書に説明される装置を使用し、製造される物体は、排水のために穴を開けることを必要とする場合がある、完成した物体のあらゆる内部空洞から液状材料を排水することを必要としない場合がある。また、装置は、生産効率を高める清潔で乾燥し、完全に硬化した物体を生産することもできる。また、装置のモジュール式の構成は、大きな多用途性、カスタマイズ可能性、及び他の利点も提供する。既存の技術に優るさらに他の利点及び優位点は、本明細書に説明されるシステム、装置、及び方法によって提供され、当業者は係る利点及び優位点を認識する。
【００５１】
いくつかの代替実施形態及び例が、本明細書に説明され、示されている。当業者は、個々の実施形態の特徴、並びに構成部品の考えられる組合せ及び変形物を理解するだろう。当業者はさらに、実施形態のいずれも、本明細書に開示される他の実施形態との任意の組合せで提供できるだろうことをさらに理解するだろう。本発明が、その精神又は中心的な特徴から逸脱することなく他の特定な形式で実施され得ることが理解される。したがって、本実施例及び実施形態は、すべての点において制限的ではなく、例示的と見なされるべきであり、本発明は本明細書に示される詳細に限定されるべきではない。本明細書に使用される用語「第１の」、「第２の」、「上部」、「底部」等は、例示目的のためだけに意図されるものであり、決して実施形態を限定しない。特に、これらの用語は、係る用語により修飾される構成要素のいずれの順序又は位置も暗示しない。さらに、本明細書に使用される用語「複数の」は、必要に応じて、無限数まで、選言的に又は連言的にどちらかで１を超える任意の数を示す。さらに、本明細書に使用される品物又は装置を「提供すること」は、該品物に対して実行される将来の行為のために品物を利用可能又はアクセス可能にすることを幅広く指し、該品物を提供する関係者が該品物を製造した、生産した、若しくは供給したこと、又は該品物を提供する関係者が該品物の所有権又は制御を有することを含意しない。したがって、特定の実施形態が示され、説明されてきたが、本発明の精神から著しく逸脱することなく多数の変更形態が思い浮かぶ。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月24日(2020.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
ビルドプラットフォームに隣接するようにビルド領域が画定された前記ビルドプラットフォームを有する支持アセンブリと、
前記ビルド領域を通って伸長するトラックと、
前記トラックに取り付けられ、多層技術で流動性樹脂を使用し、前記ビルドプラットフォームで三次元物体を生産するために構成された付着機構であって、
前記トラックと係合され、前記ビルド領域を通る前記トラックに沿った移動のために構成されたキャリッジと、
前記キャリッジに取り付けられ、かつ前記流動性樹脂を含むように構成されたタンクと、
前記タンク内の前記流動性樹脂に部分的に浸されるように構成されたローラーであって、
前記キャリッジに回転可能に取り付けられ、前記キャリッジが前記ビルド領域を通過するにつれ前記三次元物体を生産するために、前記ローラーの外面上の前記流動性樹脂を、前記タンクから塗布のための前記ビルド領域の中の塗布サイトに運ぶために、前記タンクに対して回転するように構成された前記ローラーであって、さらに、余分な凝固していない樹脂を前記タンクに戻すために回転するように構成されている前記ローラーと、
前記キャリッジに取り付けられ、前記ローラーによって塗布された塗布樹脂を凝固させて前記三次元物体を生産するために、出口を通して前記ビルド領域の中の曝露サイトに向かって電磁波を発するために構成された曝露装置と
を備える前記付着機構と
を備える、装置。