(57)【要約】  付加製造システム用のヘッドが開示される。ヘッドは繊維で強化されたマトリックスを吐出するように構成されたノズルと、ノズルを少なくとも部分的に取り囲む複数の光源とを含み得る。複数の光源は、マトリックスの硬化を強化するように構成され得る。複数の光源のうちの少なくとも２つは、異なるスペクトル内の光を生成するように構成される。【選択図】図１
2019533587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維で強化されたマトリックスを吐出するように構成されたノズルと、
前記ノズルを少なくとも部分的に取り囲み、かつ前記マトリックスの硬化を強化するように構成された複数の光源であって、そのうちの少なくとも２つが異なるスペクトル内の光を生成するように構成されている、複数の光源と
を備えた連続製造システム用のヘッド。
【請求項２】
前記異なるスペクトルの少なくとも１つがＵＶ光を含む、請求項１に記載のヘッド。
【請求項３】
前記異なるスペクトルのもう１つが赤外光および青色光のうちの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のヘッド。
【請求項４】
前記複数の光源が、前記ヘッドの異なる側に配置された別個の照明領域を作り出すように異なる時間に起動する、請求項１に記載のヘッド。
【請求項５】
前記複数の光源が、少なくとも１つの重なり合う照明領域を作り出すように選択的に同時に起動する、請求項４に記載のヘッド。
【請求項６】
前記複数の光源の起動が前記マトリックスおよび繊維の吐出と調整される、請求項５に記載のヘッド。
【請求項７】
前記複数の光源が、前記ヘッドの側であってそこから前記マトリックスおよび繊維がたなびく前記ヘッドの側でのみ起動する、請求項６に記載のヘッド。
【請求項８】
前記複数の光源からの光エネルギーを方向付けるように構成された少なくとも１つのレンズをさらに備える、請求項１に記載のヘッド。
【請求項９】
前記繊維が連続的である、請求項１に記載のヘッド。
【請求項１０】
繊維で強化されたマトリックスを吐出するように構成されたノズルと、
前記ノズルに隣接して配置されたＵＶ光源と、
前記ノズルに隣接して配置された少なくとも１つの追加の光源であって、赤外光および青色光のうちの少なくとも１つを生成するように構成された少なくとも１つの追加の光源と、を備え、
前記ＵＶ光源および前記少なくとも１つの追加の光源が、前記ヘッドの異なる側に配置された別個の照明領域を作り出すように異なる時間に起動し、
前記ＵＶ光源および前記少なくとも１つの追加の光源がまた、少なくとも１つの重なり合う照明領域を作り出すように選択的に同時に起動する、
付加製造システム用のヘッド。
【請求項１１】
前記ＵＶ光源および前記少なくとも１つの追加の光源が、前記ヘッドの側であってそこから前記マトリックスおよび繊維がたなびく前記ヘッドの側でのみ起動する、請求項１０に記載のヘッド。
【請求項１２】
支持体と
前記支持体に取り付けられたヘッドであって、
繊維で強化されたマトリックスを吐出するように構成されたノズルと、
前記ノズルを少なくとも部分的に取り囲み、かつ前記マトリックスの硬化を強化するように構成された複数の光源であって、そのうちの少なくとも２つが、異なるスペクトル内の光を生成するように構成されている複数の光源と
を含むヘッドと、
前記支持体および前記複数の光源の動作を調整するように構成された制御装置と
を備えた、付加製造システム。
【請求項１３】
前記異なるスペクトルの少なくとも１つがＵＶ光を含む、請求項１２に記載の付加製造システム。
【請求項１４】
前記異なるスペクトルのもう１つが赤外光および青色光のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の付加製造システム。
【請求項１５】
前記制御装置が、前記ヘッドの異なる側に配置された別個の照明領域を作り出すように前記複数の光源を異なる時間に選択的に起動するように構成された、請求項１２に記載の付加製造システム。
【請求項１６】
前記制御装置が、少なくとも１つの重なり合う照明領域を作り出すように前記複数の光源を同時に選択的に起動するようにさらに構成された、請求項１５に記載の付加製造システム。
【請求項１７】
前記制御装置が、前記マトリックスおよび繊維の吐出と前記複数の光源の起動を調整するように構成された、請求項１６に記載の付加製造システム。
【請求項１８】
前記制御装置が、前記ヘッドの側であってそこから前記マトリックスおよび繊維がたなびく前記ヘッドの側において、前記複数の光源の特定の組み合わせを方向付けるように構成された、請求項１７に記載の付加製造システム。
【請求項１９】
前記複数の光源からの光エネルギーを方向付けるように構成された少なくとも１つのレンズをさらに含む、請求項１２に記載の付加製造システム。
【請求項２０】
前記繊維が連続的である、請求項１２に記載の付加製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［0001］  本出願は、２０１６年１１月４日に出願された米国仮特許出願第６２／４１７，７０９号を基礎とし、かつそれに基づく優先権の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に明示的に援用される。
【０００２】
［0002］  本開示は広く製造システムに関し、詳細には可変硬化構成を有する付加製造システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
［0003］  押出製造は連続構造物を製造するための既知の方法である。押出し製造中、液体マトリックス（例えば、熱硬化性樹脂または加熱された熱可塑性樹脂）が、所望の断面形状および大きさを有するダイに押し込まれる。材料は、ダイを出ると、硬化して最終形態に固まる。いくつかの用途では、ＵＶ光および／または超音波振動を使用して、液体マトリックスがダイを出るときにその硬化を促進する。押出製造法によって製造される構造物は、直線または曲線の輪郭、一定の断面形状、および優れた表面仕上げを有する、任意の連続的な長さを有することができる。押出製造は構造物を連続的に製造するための有効な方法であり得るが、結果として得られる構造物はいくつかの用途に必要な強度を欠いている場合がある。
【０００４】
［0004］  引抜製造は、高強度構造物を製造するための既知の方法である。引抜製造中、個々の繊維ストランド、ストランドの編組物、および／または織物が、液体マトリックス（例えば、熱硬化性樹脂または加熱された熱可塑性樹脂）でコーティングされるか、別の方法で含浸され、固定ダイに引き抜かれ、そこで液体マトリックスは硬化し、最終形態に固まる。押出製造の場合と同様に、いくつかの引抜用途においてＵＶ光および／または超音波振動を使用して、液体マトリックスがダイを出るときにその硬化を促進する。引抜製造法によって製造される構造物は、押出構造物と同じ特性を多く有するとともに、組み込まれた繊維による増大した強度を有する。
【０００５】
［0005］  引抜製造は、高強度構造物を連続的に製造するための有効な方法であり得るが、結果として得られる構造物は、いくつかの用途に必要な形態（形状、サイズ、および／または精度）を欠いている場合がある。加えて、従来の引抜製造は、使用可能なマトリックスの種類および／またはそれらのマトリックスの硬化速度の柔軟性に欠ける可能性がある。
【０００６】
［0006］  開示されるシステムは、従来技術の上述の問題および／または他の問題のうちの１つまたは複数に対処することを目的としている。
【発明の概要】
【０００７】
［0007］  一態様では、本開示は付加製造システム用のヘッドに関する。ヘッドは、繊維で強化されたマトリックスを吐出するように構成されたノズルと、ノズルを少なくとも部分的に取り囲む複数の光源と、を含み得る。複数の光源は、マトリックスの硬化を強化するように構成され得る。複数の光源のうちの少なくとも２つは、異なるスペクトル内の光を生成するように構成される。
【０００８】
［0008］  別の態様では、本開示は付加製造システム用の別のヘッドに関する。このヘッドは、繊維で強化されたマトリックスを吐出するように構成されたノズルと、ノズルに隣接して配置されたＵＶ光源と、ノズルに隣接して配置された少なくとも１つの追加の光源とを含み得る。少なくとも１つの追加の光源は、赤外光および青色光のうちの少なくとも１つを生成するように構成されてもよい。ＵＶ光源および少なくとも１つの追加の光源は、ヘッドの異なる側に配置された別々の照明領域を作り出すために異なる時間に起動してもよい。ＵＶ光源および少なくとも１つの追加の光源はまた、少なくとも１つの重なり合う照明領域を作り出すために同時に選択的に起動されてもよい。
【０００９】
［0009］  さらに別の態様では、本開示は付加製造システムに関する。付加製造システムは、支持体と、支持体に取り付けられたヘッドとを含み得る。ヘッドは、繊維で強化されたマトリックスを吐出するように構成されたノズルと、ノズルを少なくとも部分的に取り囲む複数の光源とを有し得る。複数の光源は、マトリックスの硬化を強化するように構成され得る。複数の光源のうちの少なくとも２つは、異なるスペクトル内の光を生成するように構成され得る。付加製造システムはまた、支持体および複数の光源の動作を調整するように構成された制御装置を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】［0010］例示的な開示される製造システムの模式図である。
【図２】［0011］図１の製造システムと併せて使用可能な例示的な開示されるヘッドの模式図である。
【図３】［0012］図１のシステムおよび図２のヘッドによって実施され得る例示的な開示されるプロセスの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［0013］  図１は、任意の所望の断面形状（例えば、円形、多角形等）を有する複合構造物１２を連続的に製造するために使用することができる例示的なシステム１０を示している。システム１０は、少なくとも支持体１４およびヘッド１６を含み得る。ヘッド１６は、支持体１４に結合され、それによって動かされ得る。図１の開示された実施形態において、支持体１４は、構造物１２の作製中にヘッド１６を複数の方向に動かすことができるロボットアームであり、その結果、得られる構造物１２の長手方向軸は三次元である。しかしながら、支持体１４は構造物１２の作製中にヘッド１６を複数の方向に同じく動かすことができるオーバーヘッドガントリーであり得ることが考えられる。支持体１４は６軸移動が可能であるように示されているが、必要に応じて、同じ方法でまたは異なる方法でヘッド１６を動かすことができる他の任意のタイプの支持体１４を利用することもできることが考えられる。いくつかの実施形態では、駆動装置はヘッド１６を支持体１４に機械的に結合することができ、ヘッド１６に電力または材料を移動および／または供給するように協働する構成要素を含むことができる。
【００１２】
［0014］  ヘッド１６は、マトリックス材料を受け入れるか別の方法で含むように構成することができる。マトリックス材料は、硬化可能な任意の種類のマトリックス材料（例えば、ゼロ揮発性有機化合物樹脂などの液体樹脂；粉末金属；その他）を含み得る。例示的な樹脂としては、熱硬化性樹脂、一液型または多液型エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、カチオン性エポキシ、アクリル化エポキシ、ウレタン、エステル、熱可塑性樹脂、フォトポリマー、ポリエポキシド、チオール、アルケン、チオール−エンなどが挙げられる。一実施形態では、ヘッド１６内のマトリックス材料は、例えば対応する導管（図示せず）を介してヘッド１６に流体的に接続されている外部装置（例えば押出機または別の種類のポンプ（図示せず））によって加圧することができる。しかしながら、別の実施形態では、圧力は、同様の種類の装置によってヘッド１６の完全に内側で発生させることができる。さらに他の実施形態では、マトリックス材料は、ヘッド１６を通して重力供給される、および／またはヘッド１６内で混合することができる。いくつかの例では、早期硬化を防ぐためにヘッド１６内のマトリックス材料は低温および／または暗所に保つ必要があってもよい一方、他の例では、同じ理由からマトリックス材料は温かい状態に維持する必要があってもよい。いずれの状況においても、ヘッド１６は、これらの要求を満たすために特別に構成されてもよい（例えば、断熱、冷却、および／または加温されてもよい）。
【００１３】
［0015］  マトリックス材料は、任意の数の連続強化材（例えば、別個の繊維、トウ、ロービング、および／または材料シート）を被覆、封入、またはそうでなければ取り囲むために使用されてもよく、強化材と一緒に複合構造物１２の少なくとも一部（例えば壁）を構成してもよい。強化材は、ヘッド１６内に（例えば、別個の内部スプール（図示せず）上に）保存されてもよいし、またはそうでなければヘッド１６に通されてもよい（例えば外部スプールから供給されてもよい）。複数の強化材が同時に使用される場合、強化材は同じ直径および断面形状（例えば円形、正方形、平坦等）を有する同じ種類のものであってもよく、または異なる直径および／または断面形状を有する異なる種類のものであってもよい。強化材は、例えば、炭素繊維、植物繊維、木質繊維、ミネラル繊維、ガラス繊維、金属ワイヤ、光学チューブ等が挙げられることができる。「強化材」という用語は、ヘッド１６から吐出されるマトリックス材料中に少なくとも部分的に入れることができる連続材料の構造的および非構造的タイプの両方を包含することを意味することに留意されたい。
【００１４】
［0016］  強化材は、必要に応じて、強化材がヘッド１６の内側にある間、強化材がヘッド１６に受け渡される間、および／または強化材がヘッド１６から吐出される間、マトリックス材料に曝される（例えば、コーティングされる）ことができる。マトリックス材料、乾式強化材、および／またはマトリックス材料に予めに曝された強化材（例えば、湿潤強化材）は、当業者に明らかな任意の方法でヘッド１６内に給送されてもよい。
【００１５】
［0017］  マトリックス材料および強化材は、少なくとも２つの異なる動作モードを介してヘッド１６から吐出されてもよい。第１の動作モードでは、ヘッド１６が構造物１２の３次元形状を作り出すように支持体１４によって動かされるときに、マトリックス材料および強化材がヘッド１６から押し出される（例えば、圧力および／または機械的な力の下で押される）。第２の動作モードでは、少なくとも強化材がヘッド１６から引っ張られ、その結果、吐出中に強化材に引張応力が生じる。この動作モードでは、マトリックス材料は強化材に固着し、それによって強化材と共にヘッド１６から引っ張られてもよく、および／またはマトリックス材料は引っ張られる強化材と共に加圧下にヘッド１６から吐出されてもよい。マトリックス材料がヘッド１６から引っ張られている第２の動作モードでは、結果として生じる強化材の張力は、構造物１２の強度を向上し得る一方、より長い長さの支持されていない材料がより真っ直ぐな軌道を有することを可能にする（すなわち、張力は構造物１２に自立型の支持を提供するように重力に抗して作用する）。
【００１６】
［0018］  ヘッド１６がアンカーポイント１８から離れるように移動する結果として、強化材をヘッド１６から引っ張ることができる。特に、構造物形成の開始時に、ある長さのマトリックス含浸強化材をヘッド１６から引っ張りおよび／または押して、アンカーポイント１８上に堆積させ、硬化させ、その結果、吐出された材料がアンカーポイント１８に付着するようにすることができる。その後、ヘッド１６はアンカーポイント１８から離れるように移動され得、相対的な動きによって強化材がヘッド１６から引っ張られ得る。必要に応じて、ヘッド１６を通る強化材の移動を（例えば、内部送り機構を介して）補助することができることに留意されたい。しかしながら、ヘッド１６からの強化材の吐出速度は、主にヘッド１６とアンカーポイント１８との間の相対運動の結果であり得、その結果、強化材内に張力が生じる。ヘッド１６がアンカーポイント１８から離れる方向に移動する代わりに、またはそれに加えて、アンカーポイント１８をヘッド１６から離れる方向に移動させることができると考えられる。
【００１７】
［0019］  １つまたは複数の硬化エンハンサー（例えば、１つまたは複数の光源、超音波エミッタ、レーザ、ヒータ、触媒ディスペンサ、マイクロ波発生器等）２０をヘッド１６に近接して（例えば、その中に、上に、および／またはそれに追従するように）取り付けることができ、マトリックス材料がヘッド１６から吐出されるときにマトリックス材料の硬化速度および／または質を高めるように構成することができる。硬化エンハンサー２０は、構造物１２の形成中に、構造物１２の内面および／または外面をエネルギー（例えば、光エネルギー、電磁放射、振動、熱、化学触媒または硬化剤等）に選択的に露出させるように制御することができる。エネルギーは、マトリックス材料がヘッド１６から吐出されるときにマトリックス材料内で起こる化学反応の速度を高めてもよく、材料を焼結してもよく、材料を固めてもよく、または材料を硬化させてもよい。
【００１８】
［0020］  制御装置２２を設け、支持体１４、ヘッド１６、および任意の数および種類の硬化エンハンサー２０と通信的に結合することができる。制御装置２２は、システム１０および／または１２の動作を制御する手段を含む単一プロセッサまたは複数のプロセッサを具現化できる。制御装置２２は、１つまたは複数の汎用または専用プロセッサまたはマイクロプロセッサを含むことができる。制御装置２２は、例えば、設計限界、性能特性、動作命令、マトリックス特性、強化材特性、構造物１２の特性、およびシステム１０の各構成要素の対応するパラメータなどのデータを記憶するためのメモリをさらに含むか、またはそれに関連付けることができる。電源回路、信号調整回路、ソレノイド／モータドライバ回路、通信回路、および他の適切な回路を含む、他の様々な既知の回路を制御装置２２に関連付けることができる。さらに、制御装置２２は、有線および／または無線伝送を介してシステム１０の他の構成要素と通信することが可能であり得る。
【００１９】
［0021］  １つまたは複数のマップを制御装置２２のメモリに記憶し、構造物１２の作製中に使用することができる。これらのマップのそれぞれは、ルックアップテーブル、グラフ、および／または方程式の形のデータの集合を含むことができる。開示される実施形態では、マップは、硬化エンハンサー２０、構造物１２内の異なる位置における関連するマトリックス、および／または関連する強化材の所望の特性を決定するために制御装置２２によって使用される。これらの特性は、とりわけ、構造物１２内の特定の位置で吐出される強化材および／またはマトリックスの種類、量および／または構造、および／または所望の硬化の量、強度、形状、および／または位置を含み得る。次に、制御装置２２は、支持体１４の動作（例えば、ヘッド１６の位置および／または向き）および／またはヘッド１６からの材料の吐出（材料の種類、材料の所望の性能、材料の架橋要求、吐出速度等）を硬化エンハンサー２０の動作と相関させ、構造物１２が所望の方法で製造されるようにすることができる。
【００２０】
［0022］  図２に示す実施形態では、複数の異なる種類の発光硬化エンハンサー２０がヘッド１６に接続され（例えばノズル先端２４を囲み）、制御装置２２によって調整される。例えば、硬化第１エンハンサー２０ａはＵＶ光源であり得、第２の硬化エンハンサー２０ｂは赤外光源であり得、第３の硬化エンハンサー２０ｃは青色光源であり得、そして第４の硬化エンハンサー２０ｄはさらに別のスペクトルの光を生成し得る。これらの硬化エンハンサー２０のそれぞれは、特定のレベルまで（例えば、制御装置２２によって）選択的に通電され、それによって任意の所与の時間にヘッド１６から吐出される特定のマトリックス材料の所望の硬化特性をもたらす。
【００２１】
［0023］  いくつかの実施形態では、複数の異なる硬化エンハンサー２０を同時に使用して、硬化エネルギーのハイブリッド源を作り出すことができる。例えば、より大きな直径、円形断面、多繊維、および／または概して不透明の材料（例えば、炭素繊維ベースの複合材料）を吐出するとき、すべての硬化エンハンサー２０を同時におよび／または最大出力レベルで制御装置２２によって起動することができる。しかしながら、より小さい直径、平坦断面、単繊維、および／またはほぼ透明の材料（例えば、ガラス繊維ベースの複合材料）を吐出するとき、１つのみまたは２つのタイプの硬化エンハンサー２０が制御装置２２によってより小さい程度まで起動され得る。これらの実施形態では、１つまたは複数の硬化エンハンサー２０を集束および／または方向付け、それによりこれらの源によって生成されたエネルギーが所望のパターンで構造物１２と重なるようにする（図３に示す）必要がある。この目的のために、１つまたは複数の調整可能レンズ２６および／または他の装置を使用することができる。
【００２２】
［0024］  作動中の硬化エンハンサー２０の任意の組み合わせによって生成されるエネルギー量は、構造物１２がヘッド１６から所定の長さを超えて軸方向に成長する前に複合材料中のマトリックスを硬化させるのに十分であり得る。一実施形態では、構造物１２は、軸方向成長長さがマトリックス被覆強化材の外径と等しくなる前に完全に硬化する。
【００２３】
［0025］  図３は、マトリックス材料がヘッド１６から吐出されるときに構造物１２内のマトリックス材料を硬化させるために使用され得る硬化エンハンサー２０によって生成可能な光エネルギーの例示的なパターンを示す。図３は、開示された概念をさらに記載するために、以下のセクションにおいてより詳細に論じられる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
［0026］  開示されたシステムは、任意の所望の断面形状、長さ、密度、および／または強度を有する複合構造物を連続的に製造するために使用されてもよい。複合構造物は、同じまたは異なる種類、直径、形状、構造および構成の任意の数の異なる強化材、および／または任意の数および種類の異なるマトリックスを含むことができる。さらに、開示されたシステムは、様々な異なるノズル先端２４と一緒の使用、および様々な吐出材料の調整可能な硬化を可能にし得る。次にシステム１０の動作を詳細に記載する。
【００２５】
［0027］  製造イベントの開始時に、所望の構造物１２に関する情報をシステム１０に（例えば、支持体１４、ヘッド１６、および／または硬化エンハンサー２０の動作を調整する役割を果たす制御装置２２に）ロードすることができる。この情報は、とりわけ、サイズ（例えば、直径、壁厚、長さ等）、外形（例えば、軌跡）、表面特徴（例えば、隆起部のサイズ、位置、厚さ、長さ；フランジのサイズ、位置、厚さ、長さ；その他）、接続形状（例：カップリング、Ｔ継手、スプライス等の位置およびサイズ）、位置固有のマトリックス条件、位置固有の強化材条件、所望の硬化速度、硬化位置、硬化形状、硬化量等を含み得る。必要に応じて、この情報は、製造イベントの間、異なる時間におよび／または連続的に、代替的にまたは追加的にシステム１０にロードできることに留意されたい。
【００２６】
［0028］  構成要素情報に基づいて、特定のノズル先端２４および／または硬化エンハンサーの構成をヘッド１６に接続することができ、そして１つまたは複数の異なる（例えば、異なるサイズ、形状、および／または種類の）強化材および／またはマトリックス材料をシステム１０内に選択的に導入し、および／またはノズル先端２４に連続的に供給することができる。例えば、概ね透明なガラス繊維材料の平らなリボンを吐出するように構成されたノズル先端２４が、または概ね不透明の炭素繊維の丸いトウを吐出するように構成されたノズル先端２４が、ヘッド１６に接続され得る。いくつかの実施形態では、強化材はまた、引っ張り機（図示せず）および／または取り付け固定具（例えば、アンカーポイント１８）に接続される必要があり得る。マトリックス材料の導入は、ヘッド１６を充填することおよび／または押出機（図示せず）をヘッド１６に結合することを含み得る。次いでヘッド１６を制御装置２２の調整の下で支持体１４によって移動させて、マトリックス被覆強化材が対応するアンカーポイント１８に対してまたはその上に配置されるようにすることができる。
【００２７】
［0029］  次に、硬化エンハンサー２０を選択的に起動させ（例えば、制御装置２２によってオン／オフし、方向付け、重ね合わせ、および／または強度調整し）、強化材を取り囲むマトリックス材料の固化を引き起こし、それによって強化材をアンカーポイント１８に付着することができる。上記の例を参照すると、概ね透明のガラス繊維の平らなリボンを十分に硬化させるためにはより低いレベルで動作する硬化エンハンサー２０ａのみが必要であり得る一方、概ね不透明の炭素繊維の丸いトウを十分に硬化させるためにはより高いレベルで動作する硬化エンハンサー２０ｂ〜ｄが必要であり得る。
【００２８】
［0030］  図３は、複合材料の吐出中にノズル先端２４の先端部の周囲で生成され得る例示的なエネルギーパターンを示す。これらのパターンは、特定の硬化エンハンサー２０を単独で、または対応する照明領域がある程度重なり合うように同時に、選択的に起動することによって作り出すことができる。例えば、第１の照明領域２８ａは、概ね円形の形状を有し、第１の硬化エンハンサー２０ａの起動によって作り出すことができ、第２の照明領域２８ｂもまた概ね円形の形状を有し、第２の硬化エンハンサー２０ｂの起動によって作り出すことができ、第３の照明領域２８ｃもまた概ね円形の形状を有し、第３の硬化エンハンサー２０ｃの起動によって作り出すことができ、第４の照明領域２８ｃもまた概ね円形の形状を有し、第４の硬化エンハンサー２０ｄの起動によって作り出すことができる。さらに、任意の数の異なるハイブリッド照明領域２８ｆを、硬化エンハンサー２０ａ〜ｄの２つ以上の同時起動によって作り出すことができる。ハイブリッド照明領域２８ｆは、同時に起動されて重なり合う硬化エンハンサー２０の数に依存して、および／または調整可能レンズ２６の方向付けに基づいて、様々な形状、サイズ、および強度を有することができる。
【００２９】
［0031］  いくつかの実施形態では、硬化エンハンサー２０によって作り出される照明領域２８の位置とヘッド１６との角度整列を調整することが有益な場合がある。具体的には、ヘッド１６が材料吐出の間支持体１４によって移動されるとき、吐出材料は一度だけヘッド１６の側から（例えば、ヘッド１６の軌道の反対側から）たなびく。この側が所望の照明領域２８と整列されない場合（例えば、吐出材料が所望の照明領域２８を通過しなかった場合）、吐出材料の硬化が適切に起こらない可能性がある。従って、吐出材料が特定の照明領域２８を通って確実にたなびくように注意を払うべきである。
【００３０】
［0032］  多数の方法を使用して、吐出材料が特定の照明領域２８を通って確実にたなびくようにすることができる。一例では、吐出材料が特定の照明領域２８と角度的に整列されるように（例えば、特定の硬化エンハンサー２０または硬化エンハンサー２０の組がヘッド１６の追従側に配置されるように）ヘッド１６を（例えば支持体１４によって）回転させることができる。別の例では、レンズ２６を使用して、特定の照明領域２８が吐出材料の上に配置されるように、硬化エンハンサー２０によって生成された光エネルギーを方向付けることができる。さらに別の例では、硬化エンハンサー２０自体をヘッド１６の端面でノズル先端２４の周りで移動させる（例えば、対応するアクチュエータによって中心軸の周りで回動させる）ことができる。必要に応じて他の方法も実施できる。
【００３１】
［0033］  次いで、構成要素情報を使用してシステム１０の動作を制御することができる。例えば、制御装置２２が支持体１４にヘッド１６を所望の方法で選択的に移動させる間、強化材を（マトリックス材料と共に）ヘッド１６から引っ張るおよび／または押し出すことができ、それにより、結果として得られる構造物１２の軸は所望の軌道（例えば、自由空間、非支持型、３−Ｄ軌道）をたどる。さらに、硬化エンハンサー２０は、ノズル先端２４からの材料の吐出中に、制御装置２２によって選択的に起動するおよび／または特定の位置および／または向きに（例えば対応するアクチュエータを介して）調整することができ、それにより硬化エンハンサー２０からの対応するエネルギー量が所望の位置および所望の形状で吐出材料によって吸収される。例えば、制御装置２２は、ノズル先端２４から吐出される連続強化材の直径、形状、数、および不透明度のうちの少なくとも１つに基づいて、硬化エンハンサー２０ａ〜２０ｄを選択的に起動または調整することができる。構造物１２が所望の長さまで成長すると、構造物１２は任意の所望の方法でヘッド１６から切り離されても（例えば切断されても）よい。いくつかの実施形態では、定着プロセスに特有であり、構造物１２の一般的な作製中に行われる調整とは異なる調整を硬化エンハンサー２０に対して行うことができる。制御装置２２は進行中の作製プロセスの段階に基づいてこれらの異なる調整を自動的に実施し得る。
【００３２】
［0034］  当業者には明らかなように、開示されたシステムおよびヘッドに様々な修正および変更を加えることができる。本明細書の考察ならびに開示されたシステムおよびヘッドの実施から、他の実施形態が当業者には明らかであろう。明細書および実施例は例示としてのみ考慮されることを意図しており、真の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示される。
【図１】
2019533587.tif 000003
【図２】
2019533587.tif 000004
【図３】
2019533587.tif 000005
【国際調査報告】
2019533587.tif 000006