(57)【要約】【課題】極性構築材料および非極性支持材料を使用する選択的堆積造形により三次元物体を製造するための組成物および方法が提供される。【解決手段】構築材料は炭化水素ワックス材料および粘性調整剤を含み、支持材料は炭化水素アルコールワックス材料および粘性調整剤を含む。選択的堆積造形法が完了した後、物体を極性溶媒の浴槽中に配置し、支持材料を除去してもよい。ここに提供される特定の材料、およびそれに関連する後処理法は、三次元物体の改良されたパーツ品質および改良された後処理技術を提供する。三次元物体は、その後、焼流し鋳造のためのパターンのような多くの用途で使用してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元物体の製造中に支持材料により支持される構築材料から三次元物体を製造する装置において、該装置が：
（ａ）前記構築材料および支持材料がその上で選択的に供給されるプラットフォームと；
（ｂ）前記プラットフォーム上に前記構築材料および支持材料を選択的に供給する供給装置と；
（ｃ）以下を含む構築材料を含んでなる構築材料サプライヤであって：
（ｉ）構築材料の７５質量％から８５質量％を構成する、約７０℃から約８０℃の溶融温度を示す構築炭化水素ワックス材料、および
（ｉｉ）構築材料の１５質量％から２５質量％を構成する、約９０℃から約１４５℃の軟化温度を示し、酸素を含まない炭化水素樹脂を含む少なくとも１つの構築粘性調整剤、
ここで、前記構築材料が、８０℃で約１１から約１４センチポアズ（約１１から約１４ｍＰａ／ｓ）の粘性を示し、前記構築材料が約６５℃から約８５℃の軟化温度を示し、
前記構築材料サプライヤが、前記構築材料を概して流動状態で前記供給装置に提供するものである構築材料サプライヤと；
（ｄ）以下を含む支持材料を含んでなる支持材料サプライヤであって：
（ｉ）支持材料の６０質量％から６８質量％を構成する、約５２℃から約６５℃の溶融温度を示す支持炭化水素アルコールワックス材料、および
（ｉｉ）支持材料の３２質量％から４０質量％を構成する、約６０から約２００酸性基部材を有する水素化ロジンを含む少なくとも１つの支持粘性調整剤、
ここで、前記支持材料が、８０℃で約１１から約１４センチポアズ（約１１から約１４ｍＰａ／ｓ）の粘性を示し、
前記支持材料サプライヤが、前記支持材料を概して流動状態で前記供給装置に提供するものである支持材料サプライヤと；
を有してなることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記プラットフォームが、前記供給装置に関して移動可能であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記供給装置が、前記構築材料を供給するための開口部を含み、前記支持材料を供給するための開口部を含む、少なくとも１つのインクジェットプリントヘッドを備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記構築材料サプライヤおよび前記支持材料サプライヤの内の少なくとも一方が、それぞれの材料を前記供給装置に供給する前に、それぞれ前記構築材料および前記支持材料を加熱するためのヒータを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記構築炭化水素ワックスがパラフィンワックスを含み、前記構築粘性調整剤が水素化炭化水素樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記支持炭化水素アルコールワックスがオクタデカノールおよびヘキサデカノールの内の少なくとも一方を含み、前記支持粘性調整剤が約１２０酸価を有する水素化ロジンを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、ここに参照することにより完全に引用される、２００９年５月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／１７７，３６５号に米国特許法第１１９（ｅ）の下で優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、三次元物体を形成するための組成物および方法に関し、より詳細には、三次元物体を形成するためのワックスベースの構築材料およびワックスベースの支持材料、および関連する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
様々の固体自由形状製造、またはＳＦＦ技術が、三次元物体を製造するために広く使用される。様々のアプローチは通常、各層が三次元物体の断面を示す複数の形成および接着層から、加算様式で物体を記述するコンピュータデータから三次元物体を構築することにより特徴付けられる。通常、物体の連続的な層が形成され、前に形成され接着された層の積層に接着される。あるＳＦＦ技術によれば、物体断面は、未硬化の流動性材料を、後に物体断面の一部となる所望のパターンの作業表面上に選択的に堆積し、その後、材料に物体断面を形成させ同時に前に形成された物体断面に接着させることにより、形成される。次に、これらの工程を繰り返し、断面により三次元物体断面を連続的に積層する。このアプローチは、物体形成が生じる態様から、選択的堆積造形（ＳＤＭ）と称される。
【０００４】
典型的なＳＤＭアプローチは、Almquist等の特許文献１に記載されるようなサーマル・ステレオリソグラフィを含む。このアプローチの典型はまた、Crumpの特許文献２および３に記載されるような溶融堆積造形であり、これらにおいては熱硬化可能材料が溶融状態で供給され、次に冷却された後に硬化する。別の例が、Pennの特許文献４に記載される。別の例は、Mastersの特許文献５、６および７に記載されるような衝撃粒子造形であり、これらにおいては粒子が特定の位置に方向付けられ、物体断面を形成する。
【０００５】
サーマル・ステレオリソグラフィは、非反応性で無毒性の材料を使用できるので、オフィス環境での使用に特に適切である。さらに、これらの材料を使用して物体を形成する方法は、取扱いを誤ると騒々しいまたは著しい危険を引き起こし得る、放射線（例えばＵＶ放射線、ＩＲ放射線および／またはレーザ放射線）、可燃温度への材料の加熱（例えば断面境界線に沿った材料の燃焼）、反応性化学物質（例えば感光性樹脂）または毒性化学物質（例えば溶媒等）、複雑な裁断機等の使用を必要としない。その代わりに、材料を流動温度まで加熱し、その後材料を選択的に供給し冷却させることにより、物体形成を達成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，１４１，６８０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１２１，３２９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３４０，４３３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，２６０，００９号明細書
【特許文献５】米国特許第４，６６５，４９２号明細書
【特許文献６】米国特許第５，１３４，５６９号明細書
【特許文献７】米国特許第５，２１６，６１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サーマル・ステレオリソグラフィ等に関して存在する重大な問題は、そのようなシステムにおいて現在使用されるディスペンサ（例えばインクジェットプリントヘッド）から供給することができ、一旦形成されると適切な強度および精度を有する三次元物体を形成できる、適切な材料を見つけることを含む。さらに、構築材料は、三次元物体を正確に製造しながら、ＳＤＭ法が完了した後に完成した物体が支持材料から都合よく安全に分離できるために必要な機械的支持を提供するための特定の支持材料と一組でなければならない。
【０００８】
焼流し鋳造での使用に適切なパターンワックスは、通常はＳＤＭ法には適切でない。これらの材料は、高い粘度、比較的低い強靭性、またはＳＤＭ法において使用され得るような複数開口インクジェットディスペンサからの取扱いおよび供給を困難にする他の特性を有する傾向がある。高い材料粘度はまた、正確なパーツを形成する能力を減少する。適切な粘度範囲内の従来のパターンワックスは、通常、比較的高い層間ゆがみを示す。さらに、これらの従来の材料は、潜熱特性を有する傾向があり、これは素早い放熱および高速の三次元物体造形には適切でない。
【０００９】
これらのおよび他の理由のために、適切なディスペンサ（例えば複数開口、インクジェットタイププリントヘッド）を通して噴出できる、および選択的堆積造形に適切な強靭性、取扱いおよび寸法安定特性を有する、ＳＤＭにおける使用に適切な材料の、未だ満たされない必要性が存在する。これらの材料はまた、例えば焼流し鋳造法のためのパターンのような、三次元物体のその後の使用に十分な特性を有しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、焼流し鋳造を含むがそれに限定されない、三次元物体の様々の最終用途に適切な材料特性および寸法精度を有する、三次元物体を製造するための構築材料および支持材料を含む組成物、並びに関連する装置および方法の組合せを提供する。
【００１１】
本発明の組成物のある例示的な組合せは、約７０℃から約８０℃の間の溶融温度を示す構築炭化水素ワックスを有する構築材料を含み、構築炭化水素ワックス材料は、構築材料の７５質量％から８５質量％を構成する。ある例示的な構築炭化水素ワックスとしては、パラフィンワックスが挙げられる。構築材料はさらに、約９０℃から約１４５℃の間の軟化温度を示し、酸素を含まない炭化水素樹脂を含む構築粘性調整剤を含み、構築粘性調整剤は、構築材料の１５質量％から２５質量％を構成する。ある例示的な構築粘性調整剤としては、水素化炭化水素樹脂が挙げられる。構築材料は、８０℃で約１１から約１４センチポアズ（約１１から約１４ｍＰａ／ｓ）の粘性を示し、約６５℃から約８５℃までの溶融温度を示す。組成物の組合せはまた、約５２℃から約６５℃までの溶融温度を示す支持炭化水素アルコールワックス材料を有する支持材料を含み、支持炭化水素ワックス材料は、支持材料の６０質量％から６８質量％を構成する。例示的な支持炭化水素アルコールワックスとしては、オクタデカノールおよびヘキサデカノールが挙げられる。支持材料はさらに、約６０から約２００までの酸価を有する水素化ロジンを含む支持粘性調整剤を含み、支持粘性調整剤は、支持材料の３２質量％から４０質量％を構成する。ある例示的な支持粘性調整剤としては、約１２０酸価を有する水素化ロジンが挙げられる。支持材料は、８０℃で約１１から約１４センチポアズ（約１１から約１４ｍＰａ／ｓ）の粘性を示す。
【００１２】
本発明の別の例示的な実施の形態は、上記の構築材料および支持材料を使用して三次元物体を製造する装置を含む。より詳細には、本発明の装置は、構築材料および支持材料がその上に選択的に供給されるプラットフォーム、構築材料および支持材料を選択的に供給する供給装置、および通常は流動状態のそれぞれの材料を供給装置に提供する構築材料および支持材料のサプライヤを含む。本発明のさらなる実施の形態は、上記の構築材料および支持材料を選択的に供給し、これらの材料を概して固体状態を定めるようにし、支持材料を構築材料から分離して硬化構築材料を含む三次元物体を提供することにより、三次元物体を製造する方法を含む。
【００１３】
本発明のさらに別の実施の形態は、三次元物体の製造中に構築材料を支持するために使用される支持材料から、構築材料により製造される三次元物体を分離する方法を含む。本発明の方法は、三次元物体および支持材料を極性溶媒の浴槽中に配置し、その後、浴槽中の支持材料に関して極性溶媒の浴槽を攪拌する攪拌装置を提供する工程を含む。極性溶媒の温度は、約３５℃から約５０℃の間にコントロールされ、支持材料の実質的に全てが取り除かれると、三次元物体が浴槽から取り出される。この方法はさらに、例えば３０％グリセリン−アルコールの溶液等を使用することにより、物体から白い残留物を除去する工程を含んでもよい。
【００１４】
本発明のさらなる実施の形態は、以下の詳細な説明に開示されるような選択的堆積造形により製造される三次元物体を製造および洗浄する追加の方法および装置を含む。
【００１５】
このように一般的に本願発明が記載されてきたので、次は添付の図面が参照されるが、必ずしも一定の比例に拡大して記載されず、例示的であり限定的でないことを意味するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のある実施の形態によるＳＤＭ装置の略側面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、本発明のいくつかではあるが全てではない実施の形態が示される以下により十分に記載される。実際には、本発明は多くの異なる形態で具体化されるかもしれず、ここに示される実施の形態に限定されるものと解釈されるべきではない；むしろ、これらの実施の形態は、この開示が適用される法的必要条件を満たすために提供されるものである。本出願を通して開示される全ての特許および出願は、ここに参照することにより完全に引用される。
【００１８】
本発明は、選択的堆積造形により三次元物体を製造するために使用される構築材料および支持材料の組成物、並びに関連する装置および方法に関する。構築材料および支持材料は、相変化材料であり、ＳＤＭ装置により供給されるために流動状態に加熱され、供給後に非流動状態を定めるように冷却される。ＳＤＭ法が完了すると、構築材料（通常は、支持材料の支持構造により概ね囲まれる構築材料の物体を含む）は、支持材料が構築材料の物体から取り除かれるように、ＳＤＭ装置から取り出され溶媒の浴槽中に配置されてもよい。いくつかの実施の形態において、構築材料は非極性材料を定め、支持材料は極性材料を定め、構築材料の物体の精度に著しい影響を与えずに支持材料を取り除くために、攪拌してまたは攪拌せずに、極性溶媒を使用してもよい。本発明の様々の実施の形態のこれらのおよび他の態様は、以下により詳細に記載される。
【００１９】
ここで用いたように「構築材料」、「支持材料」または「材料」なる用語は、三次元物体を形成するために供給装置により供給されたそれぞれの材料を称する。構築材料は、ＳＦＦ技術により形成される物体を構成する材料を含み、支持材料は、形成中の物体を支持するよう供給されて後工程操作等において物体から最終的に取り除かれてもよい材料を含む。ここに記載される構築材料および支持材料の実施の形態は、非流動状態に戻るために硬化を必要としない相変化材料であるが、本発明のさらなる実施の形態は、材料中に、紫外線源等によるような硬化を必要とする添加物を含んでもよいことが理解されるべきである。
【００２０】
ここで用いたように、構築材料の「流動状態」なる用語は、材料が、供給装置により生じる、例えば材料を供給する際にインクジェットプリントヘッドにより生じる、材料を移動または流動させる剪断応力に抵抗できない状態である。本発明のある実施の形態において、構築材料の流動状態は液体状態である。しかしながら、構築材料の流動状態は、揺変性様特性を示してもよい。ここで用いたように、「固化」および「固化可能」なる用語は、材料が流動状態から非流動状態へ移行する材料の相変化特性を称する。
【００２１】
またここで用いたように、構築材料の「非流動状態」は、材料が、自身の形状を保持するように自重の下で十分に自己支持できる状態である。固体状態、ゲル状態、またはペースト状態で存在する構築材料は、本発明の目的のための構築材料の非流動状態の例である。
【００２２】
ＳＤＭ装置
図１は、本発明のある実施の形態によるＳＤＭ装置１０の概念図である。ＳＤＭ装置１０は、構築環境１２において支持構造４６上に三次元物体４４が構築されることを示す。物体４４および支持構造４６は、図１において通常空気圧または水圧シリンダを有するが、さらなる実施の形態において構築プラットフォームを上げ下げする任意の作動装置を有してもよい、任意の従来の作動装置１６により垂直に正確に配置できる構築プラットフォーム１４上に積層態様で構築される。
【００２３】
プラットフォーム１４の直接上方におよび平行に、レールシステム１８があり、その上に材料供給トロリー２０が存在し供給装置２４を運ぶ。本発明のある実施の形態において、供給装置２４は、構築材料および支持材料を供給するインクジェットプリントヘッドであり、複数の供給開口部を有する圧電タイプのものである。しかしながら、所望であれば、音響または静電タイプのような他のインクジェットプリントヘッドタイプを使用してもよい。あるいは、所望であれば、インクジェットプリントヘッドではなく、溶射ノズルを使用してもよい。例示的な供給装置２４は、圧電Ｚ８５０プリントヘッドである。Ｚ８５０プリントヘッドから供給される材料は、好ましくは、約８０℃の供給温度で約１１から約１４センチポアズ（約１１から約１４ｍＰａ／ｓ）の粘性を有する。このシステムの供給方法論は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，８４１，１１６号明細書に多く記載される。本発明のさらなる実施の形態は、別の供給装置を含む。
【００２４】
供給装置２４を運ぶ図１のトロリー２０には、リモート・リザーバ４９から構築材料２２が供給される。リモート・リザーバは、ヒータ２５を備え、構築材料を流動状態にし、維持する。同様に、供給装置２４を運ぶトロリー２０にもまた、流動状態でリモート・リザーバ５０から支持材料４８が供給される。材料を供給するために、加熱装置を提供し、まず材料を流動状態に加熱し、供給装置への経路に沿って流動状態に材料を維持する。ある例示的な実施の形態において、加熱装置は、リザーバ４９および５０の両方でヒータ２５を有し、供給装置２４にリザーバを連結する供給管５２上に追加のヒータ（図示せず）を有する。
【００２５】
供給装置２４上には、それぞれ構築材料３０および支持材料３１を供給する放出開口部２７Ｍおよび２７Ｓが配置される。放出開口部２７Ｍおよび２７Ｓは、それぞれの材料を、構築環境１２中の任意の所望の標的位置に供給するよう適合する。
【００２６】
供給装置２４は、電気モータのような従来の駆動装置２６により水平経路に沿って（すなわちＸ軸に沿って）レールシステム１８上を往復駆動される。本発明のいくつかの実施の形態において、供給装置２４を運ぶトロリーは、放出開口部２７Ｍおよび／または２７Ｓから材料の１つの完全な層を供給するために複数の経路を取る。
【００２７】
層２８は、連続的に堆積されて物体４４を形成する。図１において、供給された構築材料３０の層２８の一部が、トロリーが左から右へちょうど通過を開始したものとして示される。図１は、最上層２８の形成を示す。最下層２８（図示せず）は、プラットフォーム１４に隣接して存在する。供給された構築材料の液滴３０および支持材料の液滴３１が空中に示され、放出開口部と構築材料の層２８との間の距離は、図解の容易のために大きく誇張されている。本発明のある実施の形態において、液滴は、約４０ナノグラムから約６０ナノグラムの範囲の、またはより好ましくは約５０ナノグラムの一滴質量を定め、供給装置２４から形成中の層２８までの距離は、約０．５ミリメートルから約１．０ミリメートルまでである。形成された層２８は、約０．０１５インチ（約０．３８１ｍｍ）から０．０４０インチ（約１．０１６ｍｍ）の間の、またはより好ましくは約０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）の高さを定める（高さは、プラナライザの下面と前に堆積された層の上面との間の距離により定められる）。層２８は、三次元物体を形成し支持するために、必要に応じて、全て構築材料、全て支持材料、または構築および支持材料の組合せでもよい。
【００２８】
構築材料および支持材料は、流動状態で個々の液滴として供給され、相変化の結果として層２８との接触により固化する。あるいは、所望であれば、材料はＳＤＭ装置中の連続的な流れにおいて供給されてもよい。物体４４の各層２８は、ビットマップ上の複数画素に分けられ、この場合、標的位置は構築材料２２を堆積するための物体の画素位置に割り当てられる。同様に、物体の外に位置する画素座標は、必要に応じて物体４４のために支持を形成するための支持材料４８の堆積の目標とされてもよい。通常、個々の液滴が所定の層についてビットマップの全ての標的画素位置上に堆積されると、層を形成するための材料の供給が完了し、層２８の初期厚さが定められる。本発明のある実施の形態において、初期層厚さは、最終層厚さよりも大きい。
【００２９】
次に、プラナライザ３２を層に亘って引いて層を平らにし、層を標準化して最終層厚さを定める（以下に記載する図１参照）。必要に応じてプラナライザ３２を使用して層を標準化し、構築工程中に起こる滴量変動、熱解離等の累積効果を排除する。構築材料の供給された層の部分を溶融し、移動し、および除去し、伸ばして層について所望の厚さを設定することが、プラナライザの作用である。これにより、三次元物体および支持構造を形成する全ての層について均一な表面トポグラフィおよび層厚さが保証される。しかしながら、システムから取り除かれなければならない廃棄物が生じる。プラナライザ３２は、所望であれば、材料供給トロリー２０に取り付けられてもよく、レールシステム１８上に別個に取り付けられてもよい（図１に示されるように）。あるいは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，５６２，２６９号明細書に開示されるように過剰な材料を取り除くために毛管現象を利用することにより、または同じく本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，４９２，６５１号明細書に開示されるように均一な層を形成するために低い領域に追加の材料を選択的に供給するために使用できるフィードバックデータを提供するアクティブ表面スキャニングシステムを利用することにより、層を標準化してもよい。
【００３０】
廃棄物収集システム（図示せず）を使用して、平坦化中に生じる過剰な材料を収集する。廃棄物収集システムは、所望であれば、材料を廃棄物タンクまたは廃棄物カートリッジに供給する供給管を備えてもよい。硬化性相変化材料のための廃棄物システムは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６，９０２，２４６号明細書に開示される。
【００３１】
パワーサプライ３７は、少なくとも作動装置１６、プラナライザ３２、コンピュータコントローラ４０（外部コンピュータ３４に接続される）、駆動装置２６、および供給装置２４、並びに最初に構築材料および支持材料を流動状態に加熱するためのヒータ２５およびそれぞれの材料を流動状態に維持するための加熱された供給管５２に、電力を供給する。ＳＤＭ装置に共通のさらなる特徴が提供されてもよく、材料中の成分として感光性樹脂または光開始剤を含んでもよい材料を選択的に硬化するための硬化装置を含むがこれに限定されない。
【００３２】
構築材料
次に本発明の構築材料について見ると、構築材料は、構築炭化水素ワックスおよび少なくとも１つの構築粘性調整剤（粘着付与剤としても知られる）を含む。本発明のいくつかの実施の形態において、構築材料が供給装置を介して適切に供給されるために、構築材料は、８０℃で約１１から約１４センチポアズ（約１１から約１４ｍＰａ／ｓ）の粘性、またはより好ましくは８０℃で約１２から約１３センチポアズ（約１２から約１３ｍＰａ／ｓ）の粘性を示す。いくつかの実施の形態の構築材料はまた、約６５℃から約８５℃の溶融温度を示す。
【００３３】
ある実施の形態の構築炭化水素ワックスは、約７０℃から約８０℃の溶融温度を示す。例示的な構築炭化水素ワックスとしては、パラフィンワックス（ある１つの例はＫｏｓｔｅｒ Ｋｅｕｎｅｎ ＬＬＣにより提供されるＨＭパラフィンである）が挙げられるがこれに限定されない。
【００３４】
ある実施の形態の構築粘性調整剤は、約９０℃から約１４５℃、またはより好ましくは約１１５℃から約１２５℃の軟化温度を示す。ある実施の形態の構築粘性調整剤は、水素化炭化水素樹脂（いくつかの例はＡｒａｋａｗａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．から入手できる脂環式炭化水素樹脂粘着付与剤である、Ａｒｋｏｎ  Ｐ−１２５、Ａｒｋｏｎ  Ｐ−１００、Ａｒｋｏｎ  Ｐ−９０、およびそれらの組合せである）のような、酸素を含まない炭化水素樹脂を含む；これに対して、さらなる実施の形態は、ＥＡＳＴＭＡＮ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＢＶから入手できる、水素化ロジンのＦｏｒａｌｙｎ  ９０エステルおよび水素化ロジンのＦｏｒａｌｙｎ  １１０エステルを含むがこれに限定されない、別の構築粘性調整剤を提供する。
【００３５】
構築材料の様々の実施の形態は、７５質量％から８５質量％の構築炭化水素ワックス材料および１５質量％から２５質量％の構築粘性調整剤を含む。ある非限定的で例示的な構築材料の製剤は、構築材料の粘性を８０℃で１２センチポアズ（１２ｍＰａ／ｓ）に調整するために、約８１％の構築炭化水素ワックスおよび約１９％の構築粘性調整剤を含む。本発明のある実施の形態の構築材料および支持材料のための製剤は、変量の粘性調整剤を含み、構築材料および支持材料は、制御され一貫した態様で供給されるように特定の粘性を有する。したがって、粘性調整剤の相対的割合は、本発明の実施の形態に所望な粘性により決定される。
【００３６】
本発明のさらなる実施の形態は、別の相変化材料を含む構築材料を含み、ワックス、樹脂、希釈剤、充填剤、光開始剤、重合防止剤、および当該技術において既知の他の添加剤のような追加の物質を含んでもよい。
【００３７】
支持材料
次に本発明の支持材料について見ると、支持材料は、支持炭化水素アルコールワックスおよび少なくとも１つの支持粘性調整剤を含む。本発明のいくつかの実施の形態において、支持材料が供給装置を介して適切に供給されるために、支持材料は、８０℃で約１１から約１４センチポアズ（約１１から約１４ｍＰａ／ｓ）の粘性、またはより好ましくは８０℃で約１２から約１３センチポアズ（約１２から約１３ｍＰａ／ｓ）の粘性を示す。
【００３８】
ある実施の形態の支持炭化水素アルコールワックスは、約５２℃から約６５℃の溶融温度を示す。例示的な支持炭化水素アルコールワックスとしては、オクタデカノールおよびヘキサデカノールが挙げられるがこれに限定されない。
【００３９】
ある実施の形態の支持粘性調整剤は、約６０から約２００の酸価、またはより好ましくは約１００から約１５０の酸価、およびさらにより好ましくは約１２０の酸価を有する水素化ロジンを含む。例示的な支持粘性調整剤としては、Ａｒａｋａｗａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．から入手できるＰｉｎｅｃｒｙｓｔａｌ  ＫＲ−６１０またはＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できるＦｏｒａｌｙｎ  Ｅのような粘着付与剤が挙げられるがこれに限定されない。
【００４０】
支持材料の様々の実施の形態は、６０質量％から６８質量％の支持炭化水素アルコールワックス材料および３２質量％から４０質量％の支持粘性調整剤を含む。ある非限定的な支持材料の例示的製剤は、支持材料の粘性を８０℃で１２．５センチポアズ（１２．５ｍＰａ／ｓ）に調整するために、約６５％の支持炭化水素アルコールワックスおよび３５％の支持粘性調整剤を含む。本発明のさらなる実施の形態は、別の相変化材料を含む支持材料を含み、ワックス、樹脂、希釈剤、充填剤、光開始剤、重合防止剤、および当該技術において既知の他の添加剤のような追加の物質を含んでもよい。好ましくは、そのような別のおよび／または追加の材料は、後処理工程中に構築材料から取り除かれる支持材料の性能に悪影響を及ぼさない。
【００４１】
後処理
ＳＤＭ装置により三次元物体が製造された後、物体を囲む支持材料から取り外されなければならない。したがって、支持材料から三次元物体を分離する方法が提供される。この方法は、通常はまだプラットフォームに連結されている間に、ＳＤＭ装置から三次元物体および支持材料を取り出し、構築物およびプラットフォームを極性溶媒中に配置する工程を含む。三次元物体の構築材料は非極性材料であるので、通常は極性溶媒により影響を受けない。しかしながら、支持材料は極性材料であるので、極性溶媒は、支持材料を崩壊させ構築材料から分離する。浴槽は、支持材料の除去を促進するために溶媒を攪拌する攪拌装置を含んでもよく、浴槽の温度は、約３５℃から約５０℃、またはより好ましくは約４２℃から約５０℃の間に制御され、同じく支持材料の除去を促進する。この方法を使用すると、宝石のパーツのような比較的小さいパーツを、約１５〜３０分間で洗浄できる。
【００４２】
浴槽中に提供される極性溶媒は、任意の極性材料を含んでもよく、ポリ（プロピレン）グリコール、エタノール、９１％イソプロピルアルコール、および１００％イソプロピルアルコールを含むがこれに限定されない。支持材料が実質的に除去された後、浴槽から三次元物体が取り出されると、三次元物体は外面上に白い残留物を有し得る。物体を、約３０％のグリセリン−アルコールを含む溶液ですすぎ、物体表面から白い残留物を除去できる。焼流し鋳造または他の用途でその後に使用する前に、さらなる後処理操作を物体に行ってもよい。
【実施例】
【００４３】
以下の材料は、例示的な構築材料（ＷＭ−１３４Ａ）および支持材料（ＷＳ−１１４Ｂ）製剤である：
【表１】
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【００４４】
各材料の粘性は８０℃で１２ｃｐｓ（１２ｍＰａ／ｓ）である。上記の後処理で洗浄されたＷＭ−１３４Ａ構築材料およびＷＳ−１１４Ｂ支持材料で構築されたパーツは、高い分離度、および金、銀、アルミニウムおよび合金鋼等を含む様々の金属鋳造法に良好な鋳造性を有する。しかしながら、ＷＭ−１３４Ａ材料で構築されたパーツは、比較的狭い後処理窓を有し、これは、後処理温度が比較的狭い範囲に制御されなければならず、そうでなければパーツ、特に繊細な特徴のパーツの分離度が影響を受け得ることを意味することが留意された。後処理窓を改良するために、８１％ＨＭパラフィンおよび１９％Ａｒｋｏｎ  Ｐ−１２５を含み８０℃で１２ｐｓ（１２ｍＰａ／ｓ）の粘性を有する製剤ＷＭ−Ｐ１２５が開発された；ＷＭ−Ｐ１２５で構築された（およびＷＳ−１１４Ｂで支持された）パーツは、分離度を犠牲にせずに比較的高い温度で洗浄でき、これにより後処理窓幅が広くなり後処理時間がずっと短くなる。本発明のさらなる実施の形態は、別の製剤を含み、適切なパーツ分離度および／または所望の処理窓を提供する。
【００４５】
したがって、本発明は、改良された構築および支持材料による三次元物体の製造を提供する。上述した説明および関連する図面に示された教示の恩恵を有する本発明が関連する技術における当業者には、ここに述べた本発明の多くの変更および他の実施の形態が思い浮かぶであろう。したがって、本発明は、開示された特定の実施の形態に制限されるべきではなく、変更および他の実施の形態が添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されていることが理解されるべきである。本発明は、添付の請求項およびその均等物の範囲内であれば、本発明の変更および変化を対象とすることが意図される。特定の用語がここに用いられているが、それらは一般的な説明の意味でのみ使用され、制限の目的に用いられているのではない。
【００４６】
発明の説明との関連における（特に以下の請求項との関連における）「ある」および「その」なる用語および同様の指示物の使用は、ここに他に示されるまたは文脈により明らかに相反するのでなければ、単数および複数の両方を対象とすると解釈される。「備えている」、「有する」、「含む」および「含有する」なる用語は、他に言及されなければ、制限のない（すなわち「含むが限定されない」）ものとして解釈される。本明細書における数値範囲の記載は、他に示されない限り、当該範囲に入る各別々の数値に個々に言及する速記の方法としての機能を果たすことを単に意図され、各別々の数値は、個々に言及されるかのように本明細書中に組み込まれる。ここに記載される全ての方法は、ここに他に示されるまたは文脈により明らかに相反するのでなければ、任意の適切な順序で行われてもよい。ここに提供される、任意のおよび全ての実施例、または例示的な言葉（例えば「のような」）の使用は、単により良い説明を意図するものであり、他に請求されない限り本発明の範囲に制限を与えるものではない。明細書中の言葉は、任意の請求されていない要素を本発明の実施に必須のものとして示すものとは解釈されない。
【符号の説明】
【００４７】
１０    ＳＤＭ装置
１２    構築環境
１４    構築プラットフォーム
１８    レールシステム
２０    トロリー
２２    構築材料
２４    供給装置
４４    三次元物体
４６    支持構造
４８    支持材料
４９    リザーバ
５０    リザーバ
【図１】
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