(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出による積層堆積システムに使用される消耗アセンブリであって、
前記押出による積層堆積システムのマウントに挿入され、流動状態のフィラメントの材料を押し出すように構成されたポンプ部であって、該ポンプ部が前記マウントに挿入された際に前記押出による積層堆積システムから電力を受けるように構成された電気接続部を有するポンプ部と、
フィラメントの供給手段を保持するように構成され、前記ポンプ部が前記マウントに挿入された際に前記押出による積層堆積システムのローディングベイに取り付けられるように構成された前記コンテナ部と、
前記コンテナ部と前記ポンプ部とを相互接続するガイドチューブであって、前記フィラメントを前記コンテナ部から前記ポンプ部へ導くように構成されたガイドチューブと、を備え、
前記ポンプ部、前記ガイドチューブ、及び前記コンテナ部が前記押出による積層堆積システムから一緒に取り外されるように、前記ポンプ部が前記マウントから取り外し可能であり、かつ、前記コンテナ部が前記ローディングベイから取り外し可能である
消耗アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の消耗アセンブリであって、
前記コンテナ部が、
アウターケーシングと、
前記アウターケーシング内に配置された少なくとも１つのライナーと、を備えた
消耗アセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載の消耗アセンブリであって、
前記コンテナ部が、
前記少なくとも１つのライナー内に配置されたスプールアセンブリをさらに備え、前記スプールアセンブリが、前記フィラメントの供給手段を保持する前記コンテナ部の構成要素である
消耗アセンブリ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の消耗アセンブリであって、
前記コンテナ部が、
押出による積層堆積システムに当該消耗アセンブリが装着されると前記押出による積層堆積システムと通信するように構成された少なくとも１つのデータチップを備えた
消耗アセンブリ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の消耗アセンブリであって、
前記ポンプ部が、
前記フィラメントの連続部分を供給するように構成された駆動機構を備えた
消耗アセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載の消耗アセンブリであって、
前記ポンプ部が、さらに、
前記駆動機構により供給された前記フィラメントの連続部分を少なくとも部分的に溶融して、流動状態の前記フィラメントの材料を提供する液化構成要素と、
前記液化構成要素の下流に配置され、流動状態の前記フィラメントの材料を押し出すための出口位置を提供するように構成された押出端部と、を備えた
消耗アセンブリ。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の消耗アセンブリであって、
前記ポンプ部が、さらに、
前記駆動機構を動作させるように構成されたモータを備えた
消耗アセンブリ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の消耗アセンブリであって、
前記コンテナ部における前記フィラメントの供給手段は、前記フィラメントのコイルを含む、
消耗アセンブリ。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の消耗アセンブリであって、
前記フィラメントの供給手段をさらに備え、前記フィラメントが、
当該フィラメントの一部であって前記コンテナ部に保持される第１の部分と、
前記ガイドチューブを通って延在する第２の部分と、
前記ポンプ部を少なくとも部分的に通って延在する第３の部分と、を備えた
消耗アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[背景]
本発明は、高速プロトタイピング／製造技術を用いて３次元（３Ｄ）オブジェクトを構築するための押出による積層堆積システムに関する。具体的には、本発明は、押出による積層堆積システムで使用される消耗材料に関する。
【０００２】
押出による積層堆積システム（例えば、ミネソタ州エデンプレイリーのストラタシス，インコーポレイテッドによって開発された溶融堆積モデリングシステム）は、流動性構築材料を押出成形することにより、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルから３Ｄオブジェクトを一層毎に構築するために使用される。構築材料は、押出ヘッドによって担持される押出端部を介して押し出され、ｘ−ｙ平面における基板上に、連続する路（ｒｏａｄｓ）として堆積される。押し出された構築材料は、先に堆積された構築材料に溶融し、温度の低下とともに固化する。そして、基板に対する押出ヘッドの位置が（ｘ−ｙ平面に垂直な）ｚ軸に沿って高くされたのち、その工程が繰り返されて、ＣＡＤモデルに近似した３Ｄオブジェクトが形成される。
【０００３】
基板に対する押出ヘッドの移動は、コンピュータの制御下で、３次元オブジェクトを表す構築データに基づいて実行される。構築データは、まずはじめに、３ＤオブジェクトのＣＡＤモデルを、水平方向にスライスされた複数の層にスライスすることによって得られる。次に、スライスされた各層毎に、ホストコンピュータが、構築材料の路を堆積するための構築経路を生成して３Ｄオブジェクトを形成する。
【０００４】
構築材料の層を堆積することにより３Ｄオブジェクトを製造する際、一般的に、構築材料自体によって支持されない、構築中のオブジェクトの突出部の下または構築中のオブジェクトの空洞内に、支持層または支持構造が構築される。支持構造は、構築材料を堆積させる堆積技術と同様の堆積技術を用いて構築されてもよい。ホストコンピュータは、形成されている３Ｄオブジェクトの突出部または自由空間部の支持構造として機能する、付加的な構造を生成する。そして、支持材料は、構築処理中に生成された構造にしたがって第２のノズルを介して堆積される。この支持材料は、製造中は構築材料に接着し、構築処理が完了したときに、完成した３Ｄオブジェクトから除去できる。
[概要]
本発明は、押出による積層堆積システムを用いて３Ｄオブジェクトを構築するための消耗アセンブリに関する。消耗アセンブリは、フィラメントの供給手段を保持するように構成されたコンテナ部と、コンテナ部に接続されたガイドチューブと、ガイドチューブに接続され、流動状態にあるフィラメントの材料を押し出すように構成されたポンプ部とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】消耗アセンブリを用いて３Ｄオブジェクトを構築するためのユニットの正面斜視図である。
【図２】消耗アセンブリの正面斜視図である。
【図３】消耗アセンブリの背面斜視図である。
【図４】消耗アセンブリのコンテナ部の分解斜視図である。
【図５】駆動モータを備える第１の代替消耗アセンブリの正面斜視図である。
【図６】複数の消耗アセンブリを用いて３Ｄオブジェクトを構築するための代替ユニットの正面斜視図である。
【図７】第２の代替消耗アセンブリの斜視図である。
【図８】第２の代替消耗アセンブリのコンテナ部の底面図であって、コンテナ部の底が開いている図である。
【図９】第２の代替消耗アセンブリのスプールアセンブリの斜視図であって、スプールアセンブリが部分的に分解されている図である。
【図１０】第２の代替消耗アセンブリのスプールアセンブリの斜視図である。
【図１１】第２の代替消耗アセンブリのガイドチューブ及びポンプ部の上面斜視図である。
【図１２】第２の代替消耗アセンブリのガイドチューブ及びポンプ部の上面斜視図であって、ポンプ部のケーシングが開かれている図である。
【図１３】第２の代替消耗アセンブリのガイドチューブ及びポンプ部の上面斜視図であって、ポンプ部のケーシングが開かれて、フィラメントが十分に挿入されている図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［詳細な説明］
図１は、１つ以上の消耗アセンブリを用いて３次元オブジェクトを構築するためのユニット１０の正面図であり、ユニット１０では、消耗アセンブリは使用後に破棄またはリサイクルされ得る。ユニット１０は、システム１２と、コントローラ１４と、ホストコンピュータ１６と、消耗アセンブリ１８とを備え、ユニット１０では、システム１２が、３次元オブジェクト（例えば、３Ｄオブジェクト２０）を構築するための押出による積層製造システムである。システム１２に適したシステムには、ミネソタ州エデンプレイリーのストラタシス，インコーポレイテッドによって開発された溶融堆積モデリングシステムが含まれる。コントローラ１４は、システム１２と、システム１２を制御するためのホストコンピュータ１６と信号通信を行うコンピュータ操作のコントローラである。ホストコンピュータ１６は、コントローラ１４を介してシステム１２と交信して３Ｄオブジェクト２０を構築するコンピュータベースのシステムである。ホストコンピュータ１６は、３Ｄオブジェクト２０に対応するＣＡＤモデル（図示せず）から構築データを生成し、コントローラ１４に構築データを送る。
【０００７】
システム１２は、構築チャンバ２２と、押出ヘッドアセンブリ２４と、基板アセンブリ２６とを備える。構築チャンバ２２は、押出ヘッドアセンブリ２４と、基板アセンブリ２６と、消耗アセンブリ１８から供給される構築材料を用いて３Ｄオブジェクト２０を構築するための消耗アセンブリ１８の少なくとも一部とを含む構築環境である。溶融堆積モデリングに関し、構築効率を向上させるとともに３Ｄオブジェクト２０の歪みを低減するために、構築チャンバ２２は高温に加熱されるのが望ましい。
【０００８】
押出ヘッドアセンブリ２４は、ｘ−ｙガントリー２８と、押出マウント３０と、駆動モータ３２とを備える。押出マウント３０は、構築動作中、消耗アセンブリ１８の一部を保持し、ｘ−ｙガントリー２８により支持される。駆動モータ３２は、コントローラ１４から提供される信号に基づいて消耗アセンブリ１８から構築材料を押し出すための構築動作の間、消耗アセンブリ１８が連動するモータである。本実施形態において、駆動モータ３２もまた押出マウント３０により支持される。したがって、構築動作の間、コントローラ１４は、押出マウント３０と駆動モータ３２とが水平なｘ−ｙ平面において構築チャンバ２２を移動するようにｘ−ｙガントリーに指示し、構築材料を消耗アセンブリ１８から押し出すように駆動モータ３２に指示する。コントローラ１４は、構築材料を選択的に堆積させて、基板アセンブリ２６上に層ごとに３Ｄオブジェクト２０を形成する。基板アセンブリ２６は、例えば、ダンらによる米国公開番号第２００５／０１７３８５５号に開示されたプラットフォームなどの、可動プラットフォームである。したがって、コントローラ１４は、構築処理の間、ｚ軸に沿って段階的に移動するように基板アセンブリ２６に指示することにより、３Ｄオブジェクト２０の連続層を構築することができる。
【０００９】
消耗アセンブリ１８は、（図１には図示しない）フィラメント形状の構築材料を供給する使い捨てアセンブリであり、構築材料フィラメントを押し出すのに必要な１つ以上の構成要素を含んでいる。図示されるように、消耗アセンブリ１８は、コンテナ部３４と、ガイドチューブ３６と、ポンプ部３８とを備える。図１では、消耗アセンブリ１８のコンテナ部３４は、システム１２に対して片方に寄った位置に配置されているように図示されているが、コンテナ部３４が望ましくはシステム１２の（図示しない）ローディングベイ（ｌｏａｄｉｎｇ  ｂａｙ：装填区画）に取り付けられることにより、コンテナ部３４は、システム１２に確実に保持されることができる。コンテナ部３４は、構築材料フィラメントの供給部を含む消耗アセンブリ１８の一部である。
【００１０】
ガイドチューブ３６は、コンテナ部３４とポンプ部３８とを相互接続するフレキシブルチューブであり、構築材料フィラメントをコンテナ部３４からポンプ部３８へ導く。ポンプ部３８は、押出マウント３０により保持される消耗アセンブリ１８の一部であり、駆動モータ３２と連動する。以下に説明するように、ポンプ部３８は、（図１に図示しない）駆動機構と（図１に図示しない）液化装置とを備え、ポンプ部３８では、駆動モータ３２が駆動機構と連動して、フィラメントの連続部分を液化装置に供給する。そして、フィラメントの連続部分は、液化装置内で溶融された後、ポンプ部３８から押し出されて、基板アセンブリ２６上で３Ｄオブジェクト２０を構築する。
【００１１】
上述したように、消耗アセンブリ１８は、コンテナ部３４から供給される構築材料フィラメントがなくなった後に、破棄、リサイクル、あるいは処理されてもよい。消耗アセンブリ１８を使い果たした後に、ポンプ部３８が押出マウント３０から取り外され、消耗アセンブリ１８がシステム１２のローディングベイから取り外される。その後、新しい消耗アセンブリ１８がローディングベイに取り付けられ、新しい消耗アセンブリ１８のポンプ部３８が後続の構築動作のために押出マウント３０に挿入されてもよい。以下に説明するように、消耗アセンブリ１８を使用する場合、複数回の押出の実行により劣化したり、あるいは効率が低下する可能性があるいくつかの構成要素（例えば、液化チューブ、フィラメント駆動機構、押出端部）がシステム１２から取り外される。複数回の押出の実行により劣化したり、あるいは効率が低下する可能性があるいくつかの構成要素がシステム１２から取り外されることにより、システム１２に消耗アセンブリ１８が装着される毎に、新しい構成要素を使用できる。
【００１２】
代替実施形態では、システム１２は、非高速プロトタイピング／製造プロセスを実行する装置（図示せず）の構成要素であってもよい。例えば、システム１２は、フライス加工またはシートメタル成形を実行する装置の一部であってもよく、その場合、システム１２は、フライス加工された／成形された部品の１つ以上の部分上に構築材料の層を堆積させるように構成される。したがって、システム１２は、複数の工程を実行することで連続的にあるいは一括的に部品を形成する大規模アセンブリシステムの一部であってもよい。
【００１３】
図２及び図３は、それぞれ、消耗アセンブリ１８の正面斜視図及び背面斜視図である。図示されるように、消耗アセンブリ１８のコンテナ部３４は、アウターケーシング４０と、データチップ４２と、チューブコネクタ４４とを備える。アウターケーシング４０は、（図２または図３に図示しない）構築材料フィラメントの供給を維持する箱型構造体である。アウターケーシング４０は、保持されたフィラメントを（例えば、運搬中に）物理的な損傷から保護するために剛性、または部分的な剛性を有する構造であることが望ましい。アウターケーシング４０は矩形の箱として示されているが、その代わりに、アウターケーシング４０は、（図１に示すように）システム１２の様々な別のローディングベイに対応するように、様々な異なる幾何学的形状（例えば、円筒形）を示してもよい。消耗アセンブリ１８の消耗性からすると、アウターケーシング４０は、破棄またはリサイクル可能なコストのかからない１つ以上の材料から製造されるのが望ましい。アウターケーシング４０に適した材料の例としては、高分子材料（例えば、ポリエチレン）、薄膜金属（例えば、アルミニウムベースのシート及び箔）、紙ベースの材料（例えば、紙、厚紙、及びボール紙）、及びこれらの組合せが挙げられる。ある実施形態では、アウターケーシング４０は、スイスのテトラパックインターナショナルＳＡから“テトラパック”という商標で市販されている箱である。
【００１４】
データチップ４２は、システム１２のローディングベイに配置されたデータリーダと連動する集積回路のチップである。データチップ４２により、システム１２は、消耗アセンブリ１８に残っている構築材料フィラメントの種類及び量を判定することができる。データチップ４２は、構築動作中に、コンテナ部３４からシステム１２に供給されるフィラメントの量を測定するのにも適している。データチップ４２に適した集積回路、及び集積回路のチップを使用するのに適した技術には、スワンソンらによる米国特許番号第６，７７６，６０２号に開示されたものが含まれる。チューブコネクタ４４がガイドチューブ３６に固定された接続ポイントであることにより、構築材料フィラメントをガイドチューブ３６に供給することが可能である。ある実施形態では、アウターケーシング４０と、チューブコネクタ４４と、ガイドチューブ３６とは、外部環境からコンテナ部３４またはガイドチューブ３６内の位置への水分の通過を防止する水分シールを提供する。水分シールが提供されることにより、湿度に敏感な構築材料を３Ｄオブジェクト（例えば、３Ｄオブジェクト２０）の構築に使用することが可能になる。
【００１５】
ガイドチューブ３６は、コンテナ部３４とポンプ部３８とを相互接続するための第１端部３６ａ及び第２端部３６ｂを備えたフレキシブルチューブである。図示されるように、第１端部３６ａは、チューブコネクタ４４に接続され、第２端部３６ｂは、ポンプ部３８に接続されている。ガイドチューブ３６は、コンテナ部３４がシステム１２のローディングベイに取り付けられている間、（図１に示すように）ポンプ部３８が、第１端部３６ａと第２端部３６ｂとの間で、システム１２の構築チャンバ２２内における水平なｘ−ｙ平面に沿って移動できる長さであるのが好ましい。さらに、ガイドチューブ３６は、ポンプ部３８が、一方に片寄らされる著しい抵抗を受けずに、構築チャンバ２２内において水平なｘ−ｙ平面に沿って移動することができるのに十分な柔軟性を持つのが望ましい。ガイドチューブ３６に適した材料の例としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フッ素重合体、ポリアミド、ナイロン、およびそれらの組合せが挙げられる。構築動作中に構築チャンバ２２が加熱される実施形態では、ガイドチューブ３６がまた、好ましくは構築チャンバ２２の温度に対して耐熱であることにより、構築動作中にガイドチューブが熱により劣化することが抑制される。以下に説明するように、いくつかの実施形態では、ガイドチューブ３６は、ポンプ部３８の１つ以上の構成要素（例えば、ヒータ、温度センサ、及び駆動モータ）のための電気接続部を含んでいてもよい。
【００１６】
ポンプ部３８は、消耗アセンブリ１８の押出部分であり、ケーシング４６と、駆動機構４８と、液化領域５０と、押出端部５２とを備える。ケーシング４６は、ガイドチューブ３６をポンプ部３８に保持するための、ガイドチューブ３６に固定された保護ケースである。駆動機構４８は、（図１に示す）駆動モータ３２と連動するフィラメント駆動機構（例えば、ウォームギヤ）である。液化領域５０は、構築材料フィラメントが、液化領域５０の長さに沿った温度プロファイルを介して溶融される領域である。押出端部５２は、ポンプ部３８の構成要素であり、溶融された構築材料が押出端部５２を通じて押し出されて３Ｄオブジェクト２０を構築する。ポンプ部３８は、（図１に示す）押出マウント３０の内寸に一致する寸法を示すのが望ましい。ポンプ部３８が押出マウント３０の内寸に一致する寸法を示すことにより、ポンプ部３８は、大がかりな取り付け及び較正の必要なしに、（図１に示す）押出マウント３０に容易に取り付けられる。ある実施形態では、ポンプ部３８が電気接続部も含むことにより、液化領域５０は、システム１２から電力を受けることができる。
【００１７】
構築動作中、駆動モータ３２により、駆動機構４８は、ガイドチューブ３６を通じて、コンテナ部３４から液化領域５０に構築材料フィラメントの連続部分を供給する。液化領域５０を通る間に、構築材料フィラメントは溶融して押出端部５２を通して押し出される。構築材料フィラメントが液化領域５０内で溶融する一方で、構築材料フィラメントの連続部分は、ピストンとして機能し、溶融された構築材料を液化領域５０及び押出端部５２を通して押圧する。構築動作が完了すると、駆動モータ３２及び駆動機構４８は、構築材料フィラメントの連続部分の供給を停止する。この時点で、消耗アセンブリ１８を除去するための準備ができている場合は、ポンプ部３８が押出マウント３０から取り外され、消耗アセンブリ１８がシステム１２のローディングベイから取り外される。その後、消耗アセンブリ１８を破棄、リサイクルまたは処理可能である。
【００１８】
図４は、コンテナ部３４の分解斜視図であり、コンテナ部３４は、ライナー５４とスプールアセンブリ５６とをさらに備える。図示されるように、アウターケーシング４０は、内部領域５８と下部開口部６０とを備え、アウターケーシング４０では、下部開口部６０が密閉開口部であり、この密閉開口部を介してライナー５４とスプールアセンブリ５６とを挿入できるので、内部領域５８内にライナー５４とスプールアセンブリ５６とが保持される。ライナー５４は、アウターケーシング４０内に配置された防湿密封層である。ライナー５４に適した材料としては、高分子材料、金属箔、及びこれらの組み合わせが挙げられる。別の実施形態では、アウターケーシング４０及びライナー５４を、構造の完全性及び／または耐湿性を提供する１つ以上の層に置き換えてもよい。
【００１９】
スプールアセンブリ５６は、軸６２に沿って拡大図で示されていて、スプールフレーム６４とフィラメントスプール６６とを備える。スプールフレーム６４は、フレーム構成要素６４ａ及び６４ｂを備える。フレーム構成要素６４ａ及び６４ｂは、互いにフィラメントスプール６６の対向する側面に固定されてもよく、当該フレーム構成要素６４ａ及び６４ｂの間でフィラメントスプール６６を回転可能に固定してもよい。フィラメントスプール６６は、３Ｄオブジェクト２０を構築するための構築材料フィラメントを供給する回転可能なスプールである。消耗アセンブリ１８の組み立ての間、構築材料フィラメントはフィラメントスプール６６に巻かれ、フィラメントスプール６６はスプールフレーム６４内に回転可能に固定される。そして、構築材料フィラメントの一部は、ライナー５４及びアウターケーシング４０を介して、（図２及び図３に示す）チューブコネクタ４４及び（図２及び図３に示す）ガイドチューブ３６に供給される。その後、スプールアセンブリ５６は、ライナー５４及びアウターケーシング４０内に挿入される。ある実施形態では、アウターケーシング４０の内部領域５８を乾燥させて、内部領域５８の中から水分を実質的に除去する。アウターケーシング４０の内部領域５８を乾燥させて、内部領域５８の中から水分を実質的に除去することは、乾燥した環境（例えば、乾燥した空気のオーブン）に消耗アセンブリ１８を配置することによって、及び／またはコンテナ部３４内に挿入された乾燥剤のパッケージを使用することによって行ってもよい。さらに、乾燥した不活性ガス（例えば、アルゴン及び窒素）を内部領域５８に導入してもよい。そして、ライナー５４及びアウターケーシング４０は、運搬及び保管中は、コンテナ部３４に水分が入るのを防ぐために密封される。
【００２０】
代替実施形態では、フィラメントが、スプールされない形態で提供されてもよい。これらの実施形態では、スプールアセンブリ５６が省略され、代替フィラメント供給構造が、フィラメントパッキング形態に応じて使用されてもよい。さらに別の実施形態では、フィラメント供給構造を使用せずに、フィラメントがコンテナ部３４においてらせん状に巻かれるかまたは束ねられてもよい。
【００２１】
図５は、消耗アセンブリ１１８の正面斜視図であり、消耗アセンブリ１１８は、消耗アセンブリ１８の代替実施形態であり、参照符号はそれぞれ“１００”だけ増加している。この実施形態では、ポンプ部１３８は、ケーシング１４６に固定されて駆動機構１４８と連動する駆動モータ１６８をさらに備える。このように、駆動モータ１６８は、（図１に示す）駆動モータ３２の代わりに使用されてもよく、駆動モータ３２は、（図１に示す）システム１２から省略されてもよい。したがって、本実施形態では、駆動モータ１６８は、消耗アセンブリ１８の構成要素であり、使用後は消耗アセンブリ１８と共に破棄されるか、リサイクルされてもよい。
【００２２】
さらに図５に示すように、消耗アセンブリ１１８はまた、電気接続部１７０を備え、電気接続部１７０は、ガイドチューブ１３６に沿って延在してコンテナ部１３４及びポンプ部１３８を相互接続する。この実施形態では、システム１２のローディングベイに配置されたデータリーダがデータチップ１４２に電力を供給してもよく、データチップ１４２は、電力の供給に応じて、システム１２から電気接続部１７０を介してポンプ部１３８に電力を中継してもよい。したがって、ポンプ部１３８の１つ以上の構成要素（例えば、液化領域１５０及び駆動モータ１６８）がこの方法で電力供給されてもよい。本実施形態において、（図１に示す）コントローラ１４も、データチップ１４２と電気接続部１７０とを介して、駆動モータ１６８に指令信号を提供する。駆動モータ１６８及び電気接続部１７０の使用により、システム１２における消耗アセンブリ１１８の取り付け及び使用の際の取り扱いの容易さが増す。
【００２３】
図６は、１つ以上の消耗アセンブリを用いて３Ｄオブジェクトを構築するためのユニット２１０の正面図であり、（図１に示す）ユニット１０の代替実施形態である。参照符号はそれぞれ“２００”だけ増加している。図６に示すように、ユニット２１０は、システム２１２の（図示しない）ローディングベイに取り付けられた第２の消耗アセンブリである消耗アセンブリ２７２をさらに備える。消耗アセンブリ２７２は、消耗アセンブリ２１８と同じ方法でシステム２１２と連動する、コンテナ部２７４と、ガイドチューブ２７６と、ポンプ部２７８とを備える。したがって、ポンプ部２７８も押出マウント２３０により保持されることにより、システム２１２のデュアル押出ヘッドが提供される。このように、消耗アセンブリ２７２は、消耗アセンブリ２１８の構築材料フィラメントと同じかまたは異なる組成であってもよい第２の材料フィラメント、を含んでいてもよい。ある実施形態では、消耗アセンブリ２７２が支持構造２８０を構築するための支持材料フィラメントを含むことにより、３Ｄオブジェクト２２０の層のためのｚ軸に沿った垂直な支持がもたらされる。代替実施形態では、消耗アセンブリ２７２が消耗アセンブリ２１８に含まれるのと同じ構築材料フィラメントを含むことにより、消耗アセンブリ２１８のフィラメント供給が乏しくなったときに、システム１２が、消耗アセンブリ２１８から消耗アセンブリ２７２へ切り替えることができてもよい。システム１２が消耗アセンブリ２１８から消耗アセンブリ２７２への切り替えができることにより、消耗アセンブリ２１８が構築材料フィラメントを使い果たしても構築動作を継続させることができる。ある実施形態では、押出マウント２３０は、ポンプ部２３８及びポンプ部２７８の動作を切り替えるためのトグル機構を備える。
【００２４】
図７〜図１３は、消耗アセンブリ３１８の概略図であり、消耗アセンブリ３１８は、（図１〜図４に示す）消耗アセンブリ１８に類似している、その消耗アセンブリ１８の例示的な実施形態であり、概略図では、参照符号がそれぞれ“３００”だけ増加している。図７は、消耗アセンブリ３１８の斜視図であり、消耗アセンブリ３１８では、コンテナ部３３４のアウターケーシング３４０がワインボックスから製造されており、構造的保護と耐湿性とを提供している。さらに示されるように、ポンプ部３３８は、ボルト３８２とブラケット３８４とを備える。ボルト３８２は、ポンプ部３３８のケーシング３４６を閉じた状態に固定するボルトである。ブラケット３８４は、ボルト３８２のうちの１つを介してケーシング３４６に固定され、ガイドチューブ３３６の第１端部３３６ａの一部を覆っている。ブラケット３８２は、ガイドチューブ３３６の第１端部３３６ａを、ガイドチューブ３３６からポンプ部３３８に構築材料フィラメントを供給するためのケーシング３４６に対して所望の角度で配置する。
【００２５】
図８は、コンテナ部３３４の底面図であり、この底面図では、アウターケーシング３４０の底部（すなわち、開口部３６０）とライナー３５４とが、スプールアセンブリ３５６へのアクセスのために開いている。図示されるように、フィラメント３８６は、フィラメントスプール３６６の周りに巻かれており、ここでは、フィラメント３８６は、システム１２を用いて３Ｄオブジェクトまたは支持構造を構築するためのどんな種類の材料であってもよい。フィラメント３８６に適した構築材料の例としては、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリフェニルサルホン、ポリスルホン、ナイロン、ポリスチレン、非晶質ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、その共重合体、及びこれらの組合せなどの、あらゆる種類の押出可能な熱可塑性材料が挙げられる。フィラメント３８６に適した支持材料の例としては、シリコーンをドープした熱可塑性材料、及びミネソタ州エデンプレイリーのストラタシス，インコーポレイテッドから“ＷＡＴＥＲＷＯＲＫＳ”及び“ＳＯＬＵＢＬＥ  ＳＵＰＰＯＲＴＳ”という商標で市販されている水溶性材料が挙げられる。
【００２６】
図９は、（フィラメント３８６が省略された）スプールアセンブリ３５６の斜視図であり、この斜視図では、フレーム構成要素３６４ａが取り外されている。図示されるように、フレーム構成要素３６４ａは、軸接続ポイント３８６ａと境界接続ポイント３８８ａとを備え、フレーム構成要素３６４ｂは、軸接続ポイント３８６ｂと境界接続ポイント３８８ｂとを備える。組み立てに際し、フィラメントスプール３６６は、軸接続ポイント３８６ｂ上に取り付けられ、フレーム構成要素３６４ａは、フィラメントスプール３６６上で閉じられる。したがって、フレーム部３６４ａ及び３６４ｂは、互いに、軸接続ポイント３８６ａと３８６ｂとで固定されるとともに、境界接続ポイント３８８ａと３８８ｂとで固定される。
【００２７】
図１０は、（フィラメント３８６が省略された）スプールアセンブリ３５６の斜視図であり、この斜視図では、フレーム部３６４ａ及び３６４ｂは互いに固定されている。図示されるように、スプールフレーム３６４のフレーム構成要素３６４ａ及び３６４ｂが互いに固定されると、フィラメントスプール３６６がフレーム構成要素３６４ａ及び３６４ｂの間に回転可能に固定されることによって、フィラメントスプール３６６は、自由に回転可能である。
【００２８】
図１１は、ガイドチューブ３３６及びポンプ部３３８の上部斜視図であり、この上部斜視図は、さらに液化領域３５０の構成要素を図示している。図示されるように、液化領域３５０は、液化チューブ３９０と、絶縁ヒータ３９２とを備える。液化チューブ３９０は、ケーシング３４６と押出端部３５２との間に延在する熱伝導性（例えば、金属性）の管であり、その領域においてフィラメント３８６が溶融される。絶縁ヒータ３９２は、液化チューブ２９０の周りに延在するヒータ（例えば、巻線コイルヒーター及び熱ブロック）と、ヒータの周りに延在する熱絶縁スリーブとを備える。前述したように、ヒータは、システム１２からの電源に電気的に接続される。
【００２９】
図１２及び図１３は、ガイドチューブ３３６及びポンプ部３３８の上面斜視図であり、この上面斜視図では、ケーシング３４６は、ケーシング３４６の内部配置を示すために開かれている。図１２に示すように、ケーシング３４６は、第１の部分３４６ａと、第２の部分３４６ｂと、コネクタとを備え、ケーシング３４６では、コネクタが第１の部分３４６ａと第２の部分３４６ｂとを相互接続している。コネクタが第１の部分３４６ａと第２の部分３４６ｂとを相互接続することにより、第１の部分３４６ａと第２の部分３４６ｂとが互いに近接してケーシング３４６を規定可能である。第１の部分３４６ａと、第２の部分３４６ｂと、コネクタとを製造するのに適した材料には、（図２及び図３に示す）ガイドチューブ３６について上述したような高分子材料が含まれる。第１の部分３４６ａは、駆動機構キャビティ３９４ａとフィラメント経路キャビティ３９６ａとを備え、第２の部分３４６ｂは、駆動機構キャビティ３９４ｂとフィラメント経路キャビティ３９６ｂとを備える。第１の部分３４６ａと第２の部分３４６ｂとが互いに近接すると、駆動機構キャビティ３９４ａ及び３９４ｂが、駆動機構３４８を回転可能に保持するための内部チャンバを規定し、フィラメント経路キャビティ３９６ａ及び３９６ｂは、ガイドチューブ３３６から液化チューブ３９０にフィラメント３８６を供給するための経路を規定する。
【００３０】
さらに図１２に示すように、フィラメント３８６が、ガイドチューブ３３６から、フィラメント経路キャビティ３９６ａ及び３９６ｂで規定された経路に供給される。図１３に示すように、フィラメント３８６が経路に配置されている間、駆動機構３４８がフィラメント３８６とかみ合うことにより、フィラメント３８６の連続部分が液化チューブ３９０に供給される。そして、絶縁ヒータ３９２のヒータがフィラメント３８６の材料を溶融することにより、溶融された材料が押出端部３５２から押し出されて３Ｄオブジェクトまたは対応する支持構造が構築されることができる。上記に説明したように、ポンプ部３３８の構成要素は、複数回の押出により劣化または効率が低下する可能性のあるいくつかの構成要素（例えば、液化チューブ３９０、絶縁ヒータ３９２、駆動機構３４８、及び押出端部３５２）をシステム１２から取り外す。複数回の押出により劣化または効率が低下する可能性のあるいくつかの構成要素をシステム１２から取り外すことにより、システム１２に装着される各消耗アセンブリ３１８を用いて、新しい構成要素を使用することが可能となる。
【００３１】
本開示は、好ましい実施形態を参照して説明されてきたが、当業者であれば、本開示の精神及び開示の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細について変更が加えられ得ることを認識するであろう。
【図１】
0005618834.tif 000002
【図３】
0005618834.tif 000003
【図４】
0005618834.tif 000004
【図５】
0005618834.tif 000005
【図７】
0005618834.tif 000006
【図８】
0005618834.tif 000007
【図９】
0005618834.tif 000008
【図１０】
0005618834.tif 000009
【図１１】
0005618834.tif 000010
【図１２】
0005618834.tif 000011
【図１３】
0005618834.tif 000012
【図２】
0005618834.tif 000013
【図６】
0005618834.tif 000014