(57)【要約】グリップ面を有する把持固定具１０２ａまたはビルド面１３０を有する台１０２であって、グリップまたはビルド面は、繊維またはリボンなど、連続した予成形材料１０６の端部を保持するように構成された、把持固定具１０２ａまたは台１０２と、ビルド面より上方に配置された供給出口１１８を有する、連続した予成形材料を供給出口とグリップまたはビルド面との間のビルド領域に供給するように構成された供給システム１００と、ホットスポット１２６をビルド領域内に形成するために少なくとも１つのレーザービームを炉１３２に通して、およびビルド領域に導くように配置されたレーザー送出システム１３４と、グリップまたはビルド面と供給出口との間の相対運動を行うように配置された位置決めシステム１２０とを含む３次元物体（ガラス、ガラスセラミックまたはセラミック）を作製する装置。いくつかの実行例において、３Ｄ物体を作製する装置は、ビルド領域および供給出口を取り囲む炉１３２も含むことができる。
2019535633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元物体を作製する装置であって、
ビルド面を有する台と、
前記ビルド面より上方に配置された供給出口を有する、連続した予成形材料を前記供給出口と前記ビルド面との間のビルド領域に供給するように構成されている、供給システムと、
前記ビルド面、前記ビルド領域、および前記供給出口を取り囲む炉と、
ホットスポットを前記ビルド領域内に形成するために少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くように配置されたレーザー送出システムと、
前記ビルド面と前記供給出口との間の相対運動を行うように配置された位置決めシステムと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記位置決めシステムは、３つの直交方向の前記相対運動を行うように配置され、前記台は、前記位置決めシステムに結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記位置決めシステムは、さらに、回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記相対運動を行うように配置されている、請求項１および２のどちらかに記載の装置。
【請求項４】
前記供給システムは、さらに、前記連続した予成形材料を前記ビルド領域に可変速度で供給するように構成されている、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記供給システムは、前記連続した予成形材料の供給軸周りに回転可能である供給源をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記炉の外側に位置決めされた冷却要素をさらに備え、前記冷却要素は、前記供給出口より上方の前記連続した予成形材料を冷却するように構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含む、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、チューブ、シート、プレートまたはリボンの形である、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記供給システム、前記レーザー送出システム、および前記位置決めシステムに結合された制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給システム、前記レーザー送出システムおよび前記位置決めシステムとの制御装置による通信に少なくとも部分的に基づいて前記ビルド面と前記供給出口との間の前記相対運動を制御するように構成されている、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
３次元物体を作製する装置であって、
グリップ面を有する把持固定具であって、前記グリップ面は、連続した予成形材料の端部を保持するように構成されている、把持固定具と、
前記グリップ面より上方に配置された供給出口を有する、前記連続した予成形材料を前記供給出口と前記グリップ面との間のビルド領域に供給するように構成されている、供給システムと、
ホットスポットを前記ビルド領域内に形成するために少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くように配置されたレーザー送出システムと、
前記グリップ面と前記供給出口との間の相対運動を行うように配置された位置決めシステムと、
を備える、装置。
【請求項１１】
前記位置決めシステムは、３つの直交方向の前記相対運動を行うように配置され、前記把持固定具は、前記位置決めシステムに結合されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記位置決めシステムは、さらに、前記ビルド領域より上方の前記グリップ面の動きを行うように配置されている、請求項１０および１１のどちらかに記載の装置。
【請求項１３】
前記位置決めシステムは、さらに、回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記相対運動を行うように配置されている、請求項１０から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記供給システムは、さらに、前記連続した予成形材料を前記ビルド領域に可変速度で供給するように構成されている、請求項１０から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記供給システムは、前記連続した予成形材料の供給軸周りに回転可能である供給源をさらに含む、請求項１０から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記ビルド領域および前記供給出口を取り囲む炉と、
前記供給出口より上方の前記連続した予成形材料を冷却するように構成された、前記炉の外側に位置決めされた冷却要素と、
をさらに備える、請求項１０から１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうち少なくとも１つを含む、請求項１０から１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、チューブ、シート、プレートまたはリボンの形である、請求項１０から１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記供給システム、前記レーザー送出システム、および前記位置決めシステムに結合された制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給システム、前記レーザー送出システムおよび前記位置決めシステムとの制御装置による通信に少なくとも部分的に基づいて前記グリップ面と前記供給出口との間の前記相対運動を制御するように構成されている、請求項１０から１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
３次元物体を作製する方法であって、
ホットスポットを供給出口とビルド面との間に位置するビルド領域内に発現させるステップと、
連続した予成形材料を前記ビルド領域に前記供給出口を通って供給し、前記ホットスポットを使用して前記連続した予成形材料の装着端部を粘性状態に選択的に加熱するステップと、
粘性状態の前記装着端部を前記ビルド面に装着するステップと、
前記連続した予成形材料を前記ビルド領域に前記供給出口を通って供給し、前記ホットスポットを使用して前記装着端部より上方の前記連続した予成形材料のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、
物体生成パターンに従って前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって前記物体を前記ビルド領域内に形成するステップ、
を含み、
前記物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づく、
方法。
【請求項２１】
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも２つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含み、前記少なくとも２つのレーザービームは、異なる方向から前記ビルド領域に接近するように配置されている、請求項２０および２１のどちらかに記載の方法。
【請求項２３】
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向の前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向および回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、請求項２０から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含む、請求項２０から２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、チューブ、シート、プレートまたはリボンの形である、請求項２０から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
３次元物体を作製する方法であって、
ホットスポットを供給出口とグリップ面との間に位置するビルド領域内に発現させるステップと、
連続した予成形材料の装着端部を前記グリップ面に装着するステップと、
前記連続した予成形材料を前記ビルド領域に前記供給出口を通って供給し、前記ホットスポットを使用して前記装着端部より上方の前記連続した予成形材料のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、
物体生成パターンに従って前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって前記物体を前記ビルド領域内に形成するステップ、
を含み、
前記物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づく、
方法。
【請求項２８】
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも２つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含み、前記少なくとも２つのレーザービームは、異なる方向から前記ビルド領域に接近するように配置されている、請求項２７および２８のどちらかに記載の方法。
【請求項３０】
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向の前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、請求項２７から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向および回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、請求項２７から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記形成するステップは、相対運動を行う前記ステップが前記物体生成パターンに従って前記グリップ面を前記ビルド領域より上方に配置するステップを含むように行われる、請求項２７から３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうち少なくとも１つを含む、請求項２７から３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、またはチューブの形である、請求項２７から３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
第２のセグメントに隣接する第１のセグメントを含む３次元物体、
を備え、
前記第１および第２のセグメントは、ガラス、セラミック、またはガラスセラミック材料のうちの１つを含み、
前記第２のセグメントは、角度単位で前記第１のセグメントから突出する、
ガラス物品。
【請求項３６】
前記第１のセグメントと第２のセグメントとの間の突出角度は、９０°以上である、請求項３５に記載のガラス物品。
【請求項３７】
前記第１および第２のセグメントは、シリカを含む、請求項３５および３６に記載のどちらかに記載のガラス物品。
【請求項３８】
前記第１および第２のセグメントは、その間の内部接続部が実質的にない、請求項３５から３７に記載のどちらかに記載のガラス物品。
【請求項３９】
前記第１および第２のセグメントは、実質的に同じ材料を含む、請求項３５から３８に記載のどちらかに記載のガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年１１月１８日出願の米国特許仮出願第６２／４２３，９９７号のアメリカ合衆国法典第３５巻「特許法」第１１９条に基づく優先権の恩恵を主張するものであり、その内容は、その全体に依存され、本明細書に全て引用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、３次元（「３Ｄ」）ガラス、３Ｄガラスセラミック、および３Ｄセラミック物体を作製する方法およびシステムに一般に関し、より詳細には、手動式およびコンピュータ制御式のレーザーを利用した作製技法を使用してそのような物体を連続したガラス前駆体、ガラスセラミック前駆体、およびセラミック前駆体から作製する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
平坦な形態およびプレート形態のガラスおよびガラスセラミックは、成型（例えば、真空支援成型、ブロー成形など）およびプレス加工などのプロセスで、立体成形品へと形成することができる。しかしながら、内部空洞、流路など、内側特徴部を有する複雑なガラス部品およびガラスセラミック部品をこれらの方法で形成することは、不可能に近い。孔を例えば、穴開けまたはエッチングによって形成するために一部の後処理技法を採用することができるが、これらの技法の能力は、流路を含め、様々な所望の内側特徴部を形成するという観点から限界がある。さらに、たとえ後処理が所望の内側特徴部を形成するために実現可能であるとしても、そのような技法は、欠陥形成のリスクを増大させると同時に有意な経費を部品に追加し得る。
【０００４】
粒子状物質、粉末、凝集体関連のガラス、ガラスセラミックおよびセラミックも成型プロセス、プレス加工プロセス、および焼結形式のプロセスで形成して３次元物体を形成することができる。非対称表面を有するものを含め、様々な部品形態をこれらのプロセスの多くを採用して形成することができるが、これらのプロセスは、典型的には結合剤および処理中に酸化する他の加工助剤にも依存するので寸法制御が難しいことが多い。これらの同じ理由で、任意の所望の内側特徴部に対する寸法制御も、次元レベルである。さらに、これらのプロセスから形成された部品の機械的性質および／または環境抵抗関連の（例えば、耐食性）特性が、様々な粒子、接続部、および欠陥が処理後に残ることが多いので損なわれ得る。
【０００５】
「３Ｄ印刷」プロセスともいわれる付加製造（「ＡＭ」）が、３次元部品、典型的にはポリマー材料を含む部品を製作するために開発されている。これらの部品の多くを、レーザー硬化後の材料による層単位のビルドアプローチを採用して部品のコンピュータ支援（「ＣＡＤ」）から直接に構築する。さらに、大部分の従来のＡＭおよび３Ｄ印刷形式のプロセスでは、粉末および／または液体前駆体を、ポリマー材料を含む部品の開発に採用する。したがって、典型的にはポリマー材料から製作された結果的に得られた部品は、作製において採用された前駆体に関連した粒子および接続部を有することが多い。また、これらのポリマー材料は温度衝撃および熱応力関連の諸問題に対する感受性が低いので、処理中の温度管理は、あまり重要ではないことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、ガラス材料、ガラスセラミック材料、およびセラミック材料など、温度衝撃および熱応力関連の欠陥および不良に耐性があることができる材料の３Ｄ作製技法が必要とされている。ＣＡＤおよび他のコンピュータ支援のパターンを介して定義されるように、非常に複雑な外面および／または内面を有する部品を作製するために採用することができるこれらの材料の作製技法も必要とされている。さらに、処理関連の機械的および／または環境抵抗関連の特性低減が限定された、理論的な強度および他の機械的性質に近づくような部品を作製することができる作製技法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、３次元物体を作製する装置に関し、装置は、ビルド面を有する台と、ビルド面より上方に配置された供給出口を有する、連続した予成形材料を供給出口とビルド面との間のビルド領域に供給するように構成された供給システムと、ビルド面、ビルド領域、および供給出口を取り囲む炉と、ホットスポットをビルド領域内に形成するために少なくとも１つのレーザービームを炉に通してビルド領域に導くように配置されたレーザー送出システムと、ビルド面と供給出口との間の相対運動を行うように配置された位置決めシステムとを含む。いくつかの実行例において、３Ｄ物体を作製するシステムは、供給出口より上方の連続した予成形材料を冷却するように構成された、炉の外側に位置決めされた冷却要素も含む。
【０００８】
本開示の第２の態様は、３次元物体を作製する装置に関し、装置は、グリップ面を有する把持固定具であって、グリップ面は、連続した予成形材料の端部を保持するように構成されている、把持固定具と、グリップ面より上方に配置された供給出口を有する、連続した予成形材料を供給出口とグリップ面との間のビルド領域に供給するように構成された供給システムと、ホットスポットをビルド領域内に形成するために少なくとも１つのレーザービームを炉に通してビルド領域に導くように配置されたレーザー送出システムと、グリップ面と供給出口との間の相対運動を行うように配置された位置決めシステムとを含む。いくつかの実行例において、３Ｄ物体を作製する装置は、ビルド領域および供給出口を取り囲む炉と、供給出口より上方の連続した予成形材料を冷却するように構成された、炉の外側に位置決めされた冷却要素とも含むことができる。
【０００９】
３Ｄ物体を作製する前出の装置の特定の実行例において、位置決めシステムは、３つの直交方向の相対運動を行うように配置され、台または把持固定具は、位置決めシステムに結合されている。位置決めシステムは、回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記相対運動を行うように配置することもできる。
【００１０】
３Ｄ物体を作製するこれらの装置の他の実行例によれば、供給システムは、さらに、連続した予成形材料をビルド領域に可変速度で供給するように構成することができる。いくつかの実施形態において、連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうち少なくとも１つを含むことができる。連続した予成形材料は、いくつかの実施形態によれば、ロッド、繊維、またはチューブの形であるとすることもできる。
【００１１】
３Ｄ物体を作製する前出の装置のさらなる実行例において、装置は、供給システム、レーザー送出システム、および位置決めシステムに結合された制御装置をさらに含む。さらに、制御装置は、供給システム、レーザー送出システムおよび位置決めシステムとの制御装置による通信に少なくとも部分的に基づいてビルド面またはグリップ面と供給出口との間の相対運動を制御するように構成されている。
【００１２】
本開示の第３の態様は、３次元物体を作製する方法に関し、方法は、ホットスポットを供給出口とビルド面との間に位置するビルド領域内に発現させるステップと、連続した予成形材料を供給出口に通してビルド領域に供給し、ホットスポットを使用して連続した予成形材料の装着端部を粘性状態に選択的に加熱するステップと、粘性状態の装着端部をビルド面に装着するステップと、連続した予成形材料をビルド領域に供給出口を通って供給し、ホットスポットを使用して装着端部より上方の連続した予成形材料のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、物体生成パターンに従ってビルド部分および供給出口の相対運動を行うことによって物体をビルド領域内に形成するステップを含む。さらに、物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づく。
【００１３】
本開示の第４の態様は、３次元物体を作製する方法に関し、方法は、ホットスポットを供給出口とグリップ面との間に位置するビルド領域内に発現させるステップと、連続した予成形材料の装着端部をグリップ面に装着するステップと、連続した予成形材料を供給出口に通してビルド領域に供給し、ホットスポットを使用して連続した予成形材料のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、物体生成パターンに従ってビルド部分および供給出口の相対運動を行うことによって物体を前記ビルド領域内に形成するステップを含む。さらに、物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づく。
【００１４】
３Ｄ物体を作製する前出の方法の特定の実行例において、ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含む。発現させるステップは、少なくとも２つのレーザービームをビルド領域に導くステップも含むことができ、少なくとも２つのレーザービームは、異なる方向からビルド領域に接近するように配置される。
【００１５】
３Ｄ物体を作製する前出の方法の他の実行例によれば、形成するステップは、物体生成パターンに従って３つの直交方向のビルド部分および供給出口の相対運動を行うことによって行うことができる。形成するステップは、物体生成パターンに従って回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つのビルド部分および供給出口の相対運動を行うことをさらに含むことができる。さらに第４の態様に関して、形成するステップは、は、相対運動を行うステップが物体生成パターンに従ってグリップ面をビルド領域より上方に配置するステップを含むように行うこともできる。
【００１６】
前出の方法のいくつかの実施形態において、連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうち少なくとも１つを含むことができる。連続した予成形材料は、いくつかの実施形態によれば、ロッド、繊維、またはチューブの形であるとすることもできる。
【００１７】
本開示の第５の態様は、ガラス物品に関し、ガラス物品は、ガラスを備える連続した材料を含む３次元物体と、物体から出る少なくとも１つの部材によって画定される、連続した材料を備える突出特徴部とを備える。いくつかの実施形態において、物体から出る少なくとも１つの部材は、物体から少なくとも９０°の角度を形成する。連続材料は、シリカを含むガラスであることができる。さらに、ガラス物品は、３Ｄ物体を作製する前出の装置および方法のいずれかから形成することができる。
【００１８】
本開示のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明において述べられ、その説明から当業者には容易に明らかになるか、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付図面を含め、実施形態を本明細書で説明されるように実施することによって認識されよう。
【００１９】
前出の概要、以下の詳細な説明の両方は、単に例示的であり、特許請求項に記載の本開示の性質および特性を理解するための概要つまりフレームワークを提示することが意図されていることを理解すべきである。
【００２０】
添付図面は、本開示の原理のさらなる理解が得られるように含まれ、本明細書の一部に組み込まれて本明細書の一部を成す。図面は、１以上の実施形態を例示し、説明とともに、一例として、本開示の原理および作用を説明する役目をする。本明細書および図面に開示される本開示の様々な特徴は、ありとあらゆる組み合わせで使用することができることを理解されたい。非制限的な一例として、本開示の様々な特徴は、以下の態様によれば互いと組み合わせてもよい。
【００２１】
本開示の上記および他の特徴、態様、および利点は、本開示の以下の詳細な説明を、添付図面を参照して読むときにより深く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態による、ガラス材料、ガラスセラミック材料またはセラミック材料を含む３次元物体を作製する、ビルド面を有する台を備える装置の概略斜視図。
【図１Ａ】図１に示された装置の概略側面図。
【図１Ｂ】図１に示された装置の概略断面斜視図。
【図１Ｃ】図１に示された装置の概略図。
【図２】別の実施形態による、ガラス材料、ガラスセラミック材料またはセラミック材料を含む３次元物体を作製する、グリップ面を有する把持固定具を備える装置の概略断面斜視図。
【図２Ａ】図２に示された装置の概略図。
【図３】別の実施形態による、ガラス材料、ガラスセラミック材料またはセラミック材料を含む３次元物体を作製する、４つのビームを生成する２つのレーザーを有する装置の概略斜視図。
【図３Ａ】図３に示された装置の概略断面図。
【図４Ａ】図１に示された装置において採用することができる、実施形態によるレーザー送出システムの概略図。
【図４Ｂ】図２に示された装置において採用することができる、実施形態によるレーザー送出システムの概略図。
【図４Ｃ】図３に示された装置において採用することができる、実施形態によるレーザー送出システムの概略図。
【図５Ａ】さらなる実施形態による装置および方法で作製されるときの、実施形態による３次元ガラスばねの写真。
【図５Ｂ】さらなる実施形態による装置および方法で作製されるときの、実施形態による３次元ガラススパイラルの写真。
【図５Ｃ】さらなる実施形態による装置および方法で作製されるときの、実施形態による突出特徴部を有する一連のガラスフックの写真。
【図５Ｄ】さらなる実施形態による装置および方法で作製されるときの、実施形態による３次元ガラスダイヤモンドの写真。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の詳細な説明において、説明のためであって制限するものではなく、特定の詳細を開示する例示の実施形態は、本開示の様々な原理を完全に理解することができるようにするために説明される。しかしながら、本開示が本開示の助けをかりて、本明細書で開示される特定の詳細から逸脱する他の実施形態において実施されることがあることは、当業者に明らかとなるであろう。さらに、よく知られている装置、方法および材料の説明は、本開示の様々な原理の説明を不明瞭にしないように割愛されることがある。最後に、適用可能な場合には常に、同様の参照番号は、同様の要素を指す。
【００２４】
範囲は、「約」１つの特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと本明細書で表され得る。そのような範囲が表されるとき、別の実施形態は、一方の特定の値からおよび／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が先行語「約」の使用によって近似として表されるとき、特定の値は、別の態様を成すことが理解されよう。範囲の各々の終点は、他方の終点に関連しても、かつ、他方の終点から独立しても有意であることがさらに理解されるであろう。
【００２５】
本明細書で用いられたときの方向の用語−例えば、上、下、右、左、前、後ろ、頂部、底部−は、描写されたときの図を参照してのみ成され、絶対定位を意味することは意図されていない。
【００２６】
別段に明示的に記載されていない限り、本明細書に記載されたいかなる方法も、複数のステップが特定の順序で実行されることを必要とすると解釈されることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項ではステップが従うべき順序を実際には記載していないか、または、ステップは特定の順序に限定されるべきであると請求項または記載に具体的に特記されていない場合、いかなる点においても順序が推論されることは決して意図されていない。これは、ステップまたは動作の流れの構成に関する論理の問題、文法構成または句読法から導出された明白な意味、本明細書で説明された実施形態の数または形式を含め、解釈のための一切の考えられる不明確な根拠に当てはまる。
【００２７】
本明細書で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上で他に明確な指示がない限り、複数の指示物を含む。したがって、例えば、１つの「構成要素」への言及は、文脈上で別段に明瞭に示されていない限り、２つ以上のそのような構成要素を有する態様を含む。
【００２８】
本開示の態様は、３次元（「３Ｄ」）ガラス、３Ｄガラスセラミック、および３Ｄセラミック物体および物品を作製する方法およびシステムに一般に関する。これらの方法およびシステムの態様を採用して、手動式およびコンピュータ制御式のレーザーを利用した作製技法を使用してそのような物体および物品を連続したガラス前駆体、ガラスセラミック前駆体、およびセラミック前駆体から作製することができる。
【００２９】
ガラス材料、ガラスセラミック材料、およびセラミック材料を含む３Ｄ物体および物品を作製するこれらの装置および方法に関連した多くの利点がある。１つの利点は、これらの装置および方法で作製された物体および物品は、これらの同じ材料の他の従来の成型方法および装置と比較すると、例えば、これらの装置および方法のより良好な温度および微細構造制御を介して、加工中および後に熱応力関連の欠陥および不良に左右されなくすることができることである。別の利点は、本開示の作製技法および装置を採用して、ＣＡＤおよび他のコンピュータ支援のパターンを介して定義されるように、非常に複雑な外面および／または内面を有する部品を作製することができることである。別の利点は、これらの技法およびシステムを採用して、内部接続部、介在物、気泡および他の欠陥に関連した、処理関連の機械的および／または環境抵抗関連の特性低減が限定された、理論的な強度および他の機械的性質に近づくようなガラス、ガラスセラミック、およびセラミックの部品および物品を作製することができることである。これらの装置および方法のさらなる利点は、これらの装置および方法を採用して、物体および物品形成中にガラス材料およびガラスセラミック材料の粘度を正確に制御することができ、その結果、最終的な物体形状、表面および特徴部に対する有意な制御が容易になることである。これらの装置および方法のさらなる利点は、これらの装置および方法を採用して、退避がないかまたは制限されて自由空間において１つの連続したまたはほとんど連続した動きで物品を『引く』ことによって（例えば、層単位の印刷アプローチと比較すると）相対的に素早く物品を開発することができることである。
【００３０】
図１から図１Ｃを参照すると、３Ｄ物体を作製するシステム１０の実施形態が示されている。３Ｄ物体を作製するシステム１０は、ビルド面１３０を有する台１０２、および、ビルド面１３０より上方に配置された供給出口１１８を有する供給システム１００を含む。さらに、供給システム１００は、連続した予成形材料１０６を供給出口１１８とビルド面１３０との間のビルド領域１０４に供給するように構成されている。また、３Ｄ物体を作製するシステム１０は、ビルド面１３０、ビルド領域１０４および供給出口１１８を封入する炉１３２を含む。３Ｄ物体を作製するシステム１０は、レーザー送出システム１３４をさらに含み、レーザー送出システム１３４は、ホットスポット１２６をビルド領域１０４内に形成するために少なくとも１つのレーザービーム（例えば、レーザービーム１２８Ａおよび１２８Ｂ）を炉１３２に通してビルド領域１０４に導くように配置されている。３Ｄ物体を作製するシステム１０は、また、位置決めシステム１２０を含む位置決めシステム１２０は、例えば、台１０２およびビルド面１３０の動きおよび／または供給システム１００からの予成形材料１０６の送給の速度の制御を介してビルド面１３０と供給出口１１８との間の相対運動を行うように配置されている。
【００３１】
本明細書で使用されるとき、「連続した予成形材料」という用語は、ガラス材料、ガラスセラミック材料、およびセラミック材料、およびこれらの材料の組み合わせに関し、これらの材料は、（ａ）前もって形成または成形され、および、（ｂ）現在のところ、典型的には、焼結粉末および粒子状物質など、これらの材料の他の形態に関連する内部接続部、欠陥、介在物、気泡などの存在が実質的になしである連続した形で常駐する。
連続した予成形材料１０６は、いくつかの実施形態において、ガラス材料、ガラスセラミック材料、およびセラミック材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。さらに、いくつかの実施形態において、連続した予成形材料１０６は、イオン交換を介して強化されるか、または、イオン交換可能である（即ち、例えば、ビルド面１３０上へ堆積後にイオン交換を介して強化することができる）ガラスまたはガラスセラミックを含むことがある。例えば、連続した予成形材料１０６は、ソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、アルカリアルミノ珪酸ガラス、硼珪酸ガラス、アルカリ硼珪酸ガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、アルカリ−アルミノ硼珪酸ガラスまたは溶融シリカガラスを含むことがある。例えば、ガラス材料を含む連続した予成形材料１０６は、Ｃｏｒｎｉｎｇ社Ｅａｇｌｅ  ＸＧ（登録商標）ガラス、Ｇｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスおよび／またはＰｙｒｅｘ（登録商標）ガラスから選択されたガラスを採用することがある。別の例として、溶融シリカガラスを含む連続した予成形材料１０６は、Ｃｏｒｎｉｎｇ社（例えば、ＨＰＦＳ（登録商標）７９８０、「ＨＰＦＳ」７９７９など）、旭硝子株式会社（例えば、ＡＱシリーズ、ＡＱＴシリーズ、ＡＱＲシリーズなど）、日本電気硝子株式会社などのガラスを含むことができる。別の実施形態において、連続した予成形材料は、シリカを含むガラスである。予成形材料１０６は、また、いくつかの実施形態においてシリカから本質的に成ることができる。いくつかの実施形態において、予成形材料１０６は、光拡散材料、例えば、光拡散繊維を含むことがあり、予成形材料は、本明細書に全て引用される、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の米国特許第８,５９１,０８７号明細書に記載されている光拡散繊維を形成するために使用される。
【００３２】
いくつかの実行例において、予成形材料１０６は、ロッド、繊維またはチューブの形であり得る。予成形材料１０６は、また、肉薄シート、プレートまたはリボンの形を取ることができる。予成形材料１０６は、ロッドまたは棒状形態で構成されたとき、円形断面、または、正方形または長方形断面など、丸くない断面を有することができる。予成形材料１０６のロッドは、中実であるか、または、中空コアを有することがある。予成形材料１０６は、繊維または繊維様形態で構成されたとき、透明コアまたは中空コアを有することがある。繊維のコアは、透明か中空かを問わず、円形または楕円など、任意の所望の断面形状を有することがある。繊維は、円、四角または平坦など、任意の所望の断面形状を有することがある。繊維またはロッドの直径は、１００μｍから７ｍｍまでの範囲であることがある。いくつかの実施形態において、予成形材料１０６のロッドの方が大きな直径を有することになり、繊維よりも短くなることになる。肉薄シートおよびリボンの厚さは、１０μｍから７ｍｍまでの範囲であることがある。予成形材料１０６の長さは、可変であることがある。
【００３３】
さらに、いくつかの実施形態において、ビルド面１３０は、ガラス、ガラスセラミック  またはセラミック材料、例えば、上述の予成形材料１０６の材料のいずれかを含んでもよい。いくつかの実施形態において、ビルド面１３０および予成形材料１０６は、同じ材料を含むことがあるか、または、同様の特性、例えば、同様または適合する熱膨張率（ＣＴＥ）を有する材料を含むことがある。
【００３４】
いくつかの実行例によれば、図１から図１Ｃに示されたシステム１０で３Ｄ物体を構築する際に使用される連続した予成形材料１０６は、透明なガラスまたはガラスセラミックであることができ、これによってであれば、透明である３Ｄガラスまたはガラスセラミック物体の構築が可能になる。予成形材料１０６の透明度は、形成されたままの３Ｄ物体において持続されることになり、というのも、本開示の方法および装置では、有利なことに、３Ｄ物体を構築している間には、結合剤および粉末の使用を回避するからである。すなわち、３Ｄ物体の透明度は、３Ｄ物体の構築において使用された予成形材料１０６の透明度と名目上同じであることになる。１つの実施形態において、システム１０から作製された３Ｄ物体は、分光光度計によって測定されたときにそれが３９０ｎｍから７５０ｎｍまでの波長の範囲で少なくとも８０％の透過率を有する場合には透明とみなしてもよい。別の実施形態において、システム１０から作製された３Ｄ物体は、３Ｄ物体越しの視認性が光学的ひずみなしである場合には透過とみなしてもよい。さらに別の実施形態において、３Ｄ物体は、３Ｄ物体の１つ以上の軸線に沿って目視で認められる接続部がない場合には透過とみなしてもよい。別の実施形態において、システム１０で構築された３Ｄ物体は、無色であってもよい。
【００３５】
供給システム１００は、図１から図１Ｃに示されているように、ビルド領域１０４に向う方向に連続した予成形材料１０６を前進する１対の送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂを一般的に含むことがある。供給システム１００は、連続した予成形材料１０６をビルド領域１０４に案内する案内チューブ１１０をさらに含むことがある。１つの実施形態において、案内チューブ１１０は、予成形材料１０６を送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂから受け取るように整合されている（図面中では見えない）内部長手方向通路を有する。案内チューブ１１０は、予成形材料１０６の断面をちょうど収容するようにサイズ決定および成形されている供給開口部１１８を有する案内先端１１６を有することがあり、これは、ビルド領域１０４への予成形材料１０６の正確な送出を可能にしてもよい。供給開口部１１８、または、予成形材料１０６が供給システム１００からビルド領域１０４に出てくる任意の場所は、供給システム１００の供給出口１１８と呼ばれてもよい。さらに、いくつかの態様によれば、供給システム１００は、供給出口１１８より上方に、送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂを通過し、送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂから出る連続した予成形材料１０６の部分を冷却するために採用することができる冷却チューブ１０１または同様の特徴部を含むことができる。冷却チューブ１０１は、連続した予成形材料１０６が、ホットスポット１２６および／または炉１３２によって送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂを含め、供給システム１００の温度能力（例えば、Ｔｇ温度）を超える温度に加熱されないことを確実にすることができる。
【００３６】
図１から図１Ｃを尚も参照すると、いくつかの実施形態において、供給システム１００は、連続した予成形材料１０６を収納するか、または、そうでない場合は収容するように構成された（図１Ｂに図示）供給源１１５をさらに備える。例えば、供給源１１５は、スプールを備えることがあり、連続した予成形材料１０６をスプールに巻回してもよい。動作時、送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂは、所望の長さの予成形材料１０６を必要に応じてスプールなど、供給源１１５から引いてもよい。一部の場合において、予成形材料１０６は、供給システム１００に搬送されたリボンの形であることがある。いくつかの実施形態において、送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂ間の間隔１１４、すなわち、予成形材料１０６が送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂの間を通過する場所は、送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂ、が予成形材料の異なる直径または厚さを案内チューブ１１０に供給することができるように調整可能であってもよい。また、案内チューブ１１０、案内先端１１６および／または供給出口１１８は、ビルド領域１０４への予成形材料の異なる直径または厚さの送給を可能にするために他の案内チューブ、案内先端および出口と交換可能であってもよい。
【００３７】
図１から図１Ｃに示された３Ｄ物体を作製するシステム１０を再び参照すると、供給システム１００を採用して、ホットスポット１２６を介して台１０２のビルド面１３０の装着部分１３０’に端部を装着するのに適切な供給速度で連続した予成形材料１０６をビルド領域１０４に供給することができる。さらに、供給システム１００を採用して、ビルド面１３０が台１０２上でのシステム１０による３Ｄ物体の形成中に位置決めシステム１２０によって供給出口１１８に対して移動されるときに、ホットスポット１２６内の予成形材料１０６からビルド部分を生成するために適切な供給速度で連続した予成形材料１０６をビルド領域１０４に供給することができる。いくつかの実施形態において、供給システム１００からビルド領域１０４への連続した予成形材料１０６の供給速度は、予成形材料１０６の形式、手動操作、および／または、（本開示に後で概説される３Ｄ物体を作製する方法において説明されるように）物体生成パターンに基づいて選択してもよい。供給システム１００によって採用される供給速度は、また、ホットスポット１２６での予成形材料１０６の所望の粘度に相関させてもよい。いくつかの実施形態において、供給速度は、送り輪体１０８Ａ、１０８Ｂの回転速度に関係づけてもよいが、約１ｍｍ／ｓから約５ｍｍ／ｓまでの範囲であってもよい。一部の場合において、１つ超えの予成形材料１０６が、その一部をビルド面１３０の装着部分１３０'に装着しおよび／または３Ｄ物体のビルド部分を完了するために必要とされることがある。そのような場合、所望の予成形材料は、手動で指定されるような所定のシーケンスにて、または、例えば、（以下でより詳細に示めされるように）コンピュータ制御の物体生成パターンによってビルド領域１０４に供給してもよい。複数の予成形材料が使用される場合、予成形材料１０６の材料形式、断面形状および寸法を選択する際に自由があり、その結果、システム１０によって形成される３Ｄ物体を形成および開発する際に大きな複雑度が可能である。
【００３８】
さらに、いくつかの実施形態において、複数の予成形材料をビルド面１３０上の供給システム１００から同時に供給してもよい。複数の予成形材料は、同じ材料または異なる材料を含んでもよい。例えば、複数の予成形材料は、２つのガラス、例えば、同じまたは類似のＣＴＥおよび粘度を有する２つのガラスを含んでもよい。同じまたは類似の材料を複数の予成形材料として使用することによって、材料を同じレーザービームによって局所的に加熱することができる。あるいは、複数の予成形材料は、異なるＣＴＥおよび粘度など、異なる特性を有する材料、例えば、ガラス材料および金属材料（例えば銅製）または異なる特性を有する２つのガラス材料を含んでもよい。この実施形態において、複数の予成形材料は、異なる波長を有するレーザービームによってであれば局所的に加熱することができる。例えば、第１の予成形材料は、第１の波長を有するレーザービームによって局所的に加熱してもよく、第２の予成形材料は、第２の波長を有するレーザービームによって局所的に加熱してもよい。さらに、第１の予成形材料は、（第２のレーザービームによって行われないように）第２の波長に対して透明でもよく、第２の予成形材料は、（第１のレーザービームによって行われないように）第１の波長に対して透明であってもよい。
【００３９】
実施形態によれば、台１０２は、位置決めシステム１２０上に取り付けられている（図１Ｂを参照）。１つの実施形態において、位置決めシステム１２０は、３つの直交方向に沿って（すなわち、Ｘ、ＹおよびＺ軸に沿って）台１０２を並進させることができる。一例として、位置決めシステム１２０は、Ｚ軸に沿った台１０２の並進を可能にするＺステージ１２２およびＸＺ平面における台１０２の並進を可能にするＸＹステージ１２４を含んでもよい。位置決めシステム１２０は、少なくとも３つの直交方向での台１０２と供給出口１１８との間の相対運動を可能にすることになる。いくつかの実行例において、位置決めシステム１２０は、供給出口１１８に対する台１０２の回転運動および／または傾動を行うさらなるステージまたは複数のステージ（図示せず）も含むことができる。そのような回転運動および／または傾動能力も、Ｚステージ１２２および／またはＸＹステージ１２４に組み込むことができる。台１０２を位置決めシステム１２０上に取り付ける代わりに、または、台１０２を位置決めシステム１２０上に取り付けることに加えて、台１０２に対して供給出口１１８の位置を調整することができるように供給システム１００を別個の位置決めシステム（図示せず）に取り付けてもよい。しかしながら、台１０２を供給出口１１８に対して移動する方が便利であることがある。
【００４０】
一般的に、台１０２と供給出口１１８との間の相対運動を３つの直交方向のいずれかに行う任意の方法を使用してもよい。供給出口１１８と台１０２との間の相対運動によって、連続した予成形材料１０６を所望のパターンで台１０２上に堆積させることができる。さらに、供給システム１００によって採用される供給速度は、例えば、台１０２と供給出口１１８との間の相対運動の方向転換を補正するために可変であってもよい。例えば、台１０２と供給出口１１８との間の相対運動が例えば、方向を変えるために遅くなるとき、供給速度も、連続した予成形材料１０６の均一な堆積を容易にするために遅くなってもよい。さらに、台１０２と供給出口１１８との間の相対運動の速度と供給速度との関係は、ビルド面１３０上へ堆積した連続した予成形材料１０６の部分の厚さを制御してもよい。台１０２と供給出口１１８との間の相対運動の速度が供給速度よりも大きいとき、ビルド面１３０上へ堆積した連続した予成形材料１０６の部分の厚さは、供給源１１５とビルド面１３０との間を進む連続した予成形材料１０６の部分の厚さを下回ることになる。さらに、台１０２と供給出口１１８と間の相対運動の速度が供給速度を下回るとき、ビルド面１３０上へ堆積した連続した予成形材料１０６の部分の厚さは、供給源１１５とビルド面１３０との間を進む連続した予成形材料１０６の部分の厚さよりも大きくなることになる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、供給源１１５は、連続した予成形材料１０６の供給軸周りに回転可能である。本明細書で使用されるとき、「供給軸」は、連続した予成形材料１０６がビルド面１３０に供給源１１５から進むときに連続した予成形材料１０６によって形成された線を指す。供給源１１５がビルド面１３０の真上であり、連続した予成形材料１０６が（図１から図１Ｃに示された実施形態などの）方向転換なしに供給源１１５からビルド面１３０に進む実施形態において、供給軸は、Ｚ軸である。作動時、供給源１１５の回転は、供給源１１５とビルド面１３０との間を進む連続した予成形材料１０６の部分を回転させてもよい。
【００４２】
動作時、供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、ビルド面１３０上へ堆積した連続した予成形材料１０６の部分が捻れるのを防止してもよい。例えば、連続した予成形材料１０６が回転しておらず、ＸＹ平面に沿ったビルド面１３０と連続した予成形材料１０６との間の相対運動の方向が変わったとき、ビルド面１３０上へ堆積しつつある連続した予成形材料１０６の部分は、捻れるかもしれない。しかしながら、供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、この捻れを補正してもよい。さらに、供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、あるいは、ビルド面１３０上へ堆積した連続した予成形材料１０６の部分を捻ることを誘発してもよい。例えば、連続した予成形材料１０６が回転しておらず、ＸＹ平面に沿ったビルド面１３０と連続した予成形材料１０６と間の相対運動の方向が変わったとき、ビルド面１３０上へ堆積しつつある連続した予成形材料１０６の部分は、捻れてもよく、供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、この捻れを補正する回転方向と反対である回転方向であり、その代わりにさらなる捻れを誘発してもよい。例えば、供給源１１５の回転を介したさらなる捻れを使用して、連続した予成形材料１０６に応力を追加して複数の捩れを連続した予成形材料１０６内に形成することによってビルド面１３０上へ堆積しつつある連続した予成形材料１０６の部分を連続した予成形材料１０６の残りから分離してもよい。さらに、複数の予成形材料がビルド面１３０上へ供給システム１００から同時に供給される実施形態において、供給源１１５の回転、ビルド面１３０の回転、または、その両方は、これらの複数の予成形材料をともに織り込むか、または、その他の方法で絡み合わせてもよい。
【００４３】
１つの実施例として、ＸＹ平面に沿ったビルド面１３０と連続した予成形材料１０６と間の相対運動の方向の９０°の変化によって、ビルド面１３０上へ堆積しつつある連続した予成形材料１０６の部分に９０°の捻れが生じることになる。１つの回転方向の９０°の供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、この捻れを防止してもよい。さらに、反対の回転方向の９０°の供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、この捻れを２倍にしてもよい（すなわち、１８０°の捻れを引き起こしてもよい）。別の実施例として、ＸＹ平面に沿ったビルド面１３０と連続した予成形材料１０６との間の（すなわち、堆積した材料１０６の螺旋を形成するための）円形相対運動は、３６０°の捻れをビルド面１３０上へ堆積しつつある連続した予成形材料１０６の部分に引き起こしてもよい。１つの回転方向の３６０°の供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、この捻れを防止してもよい。さらに、反対の回転方向の３６０°の供給源１１５による連続した予成形材料１０６の回転は、この捻れを２倍にしてもよい（すなわち、７２０°の捻れを引き起こしてもよい）。
【００４４】
図１から図１Ｃに示された３Ｄ物体を作製するシステム１０の１つの実施形態において、ホットスポット１２６が、供給出口１１８と台１０２との間で、ビルド領域１０４に生成されるか、または、そうでない場合は発現される。１つの実施形態において、ホットスポット１２６は、台１０２に到達して粘性状態でビルド面１３０の装着部分１３０'に装着する前に連続した予成形材料１０６が供給出口１１８から通過してホットスポット１２６を通るように供給出口１１８と整合される。別の実施形態において、ホットスポット１２６は、台１０２のビルド面１３０に先に装着された連続した予成形材料１０６のビルド部分が粘性状態に加熱され、例えば、位置決めシステム１２０によって供給出口１１８に対して移動されるように供給出口１１８と整合される。すなわち、いくつかの実施形態において、連続した予成形材料１０６のビルド部分は、ビルド面１３０（および装着部分１３０'）が供給出口１１８に対して位置決めシステム１２０によって移動されるときには本質的に空間内に固定されたままである。１つの実施形態において、連続した予成形材料１０６は、ホットスポット１２６によって粘性状態に選択的に加熱される。用語「選択的に加熱される」は、ビルド領域１０４に分給された連続した予成形材料１０６全体またはビルド領域１０４に分給される予成形材料１０６の選択されたセクション（つまり、ビルド部分）のみが粘性状態に加熱されてもよいことを意味する。これは、また、ホットスポット１２６が制御可能でなければならないことを意味する。例えば、ホットスポット１２６を昇温または昇温停止すること、またはホットスポット１２６の温度および大きさを制御することが可能であるべきである。いくつかの態様によれば、ホットスポット１２６内の出力密度を時間の関数として制御することも可能である。１つの実施形態において、連続した予成形材料１０６は、ホットスポット１２６によって材料のアニール点と最大融点までの間の温度に選択的に加熱される。
【００４５】
１つの実施形態において、ホットスポット１２６を、全体的に参照番号１３４によって識別されるレーザー送出システムからの１つ以上のレーザービームを使用して生成する。一例として、図１Ｃは、それぞれシステム１３４のレーザー１３４ａおよび１３４ｂ（図１を参照）から出る２つのレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂが、１つの実施形態においてホットスポット１２６を生成するために使用されることを示す。レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、対向した方向からビルド領域１０４に接近する。そのような対向したレーザービームによって、ホットスポット１２６での連続した予成形材料１０６の直径または厚さの周りの均一な加熱が可能であることになる。１つの実施形態において、レーザー送出システム１３４によって供給されるレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、ガウスビームであり、ホットスポット１２６でのレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂのビーム直径を制御することができる。１つの実施形態において、各レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂのビーム直径は、ホットスポット１２６によって処理される連続した予成形材料１０６の厚さの１倍から２倍の範囲から選択される。
【００４６】
図４Ａは、３Ｄ物体を作製するシステム１０（図１から図１Ｃを参照）において採用されたときのレーザー送出システム１３４の実施形態を示す。図４Ａに示されているように、レーザー送出システム１３４は、それぞれ、レーザービーム１２８Ａおよび１２８Ｂを生成する複数のレーザー光源１３４ａおよび１３４ｂを含む。いくつかの態様において、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、対向するかまたは異なる方向（図４Ａを参照）に配向され、他の態様において、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、同じまたは類似の方向（図示せず）に配向される。連続した予成形材料１０６がガラス、ガラスセラミックまたはセラミック材料を作製してもよいとき、レーザー光源１３４ａ、１３４ｂは、ＣＯ２レーザーなどなど、赤外レーザービームを生成することができる赤外線レーザーであってもよい。一般的に、複数のレーザー光源１３４ａ、１３４ｂ、などは、予成形材料１０６を粘性状態に選択的に加熱することを可能にするように連続した予成形材料１０６が吸収することになる波長範囲のレーザービームを生成することができるべきである。例えば、ガラスの吸収域内の波長を出射するＣＯ２レーザーは、連続した予成形材料１０６として採用されたガラス材料の処理に使用することができる。実施形態において、形成される特定のガラス組成物の吸収範囲と一致するように異なる波長を出射する異なるレーザーを選択および使用してもよい。実施形態において、ガラスは、レーザーによって出射された波長または波長範囲のうちの少なくとも約２０％以上または３０％以上さえも吸収する。いくつかの態様において、レーザー送出システム１３４は、単一のレーザー光源（例えば、レーザー光源１３４ａまたは１３４ｂ）およびレーザービームを単一のレーザー光源から異なる方向に、例えば、直交方向に進む２つの別個のレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂに分割するように配置されるビームスプリッタ（図４Ａには図示せず）を採用することができる。他の態様において、レーザー送出システム１３４は、１つ以上のレーザー光源、例えば、最終的にビルド領域１０４に到達してホットスポット１２６を形成するかまたはその他の方法で発現させる１つ以上のそれぞれのビーム、例えば、１２８Ａ、１２８Ｂを導くように配置されたレーザー光源１３４ａ、１３４ｂを採用する。
【００４７】
図４Ａに示す構成において、第１のレーザービーム１２８Ａは、ミラー１４４、１４６によってビルド領域１０４内でのホットスポット１２６の形成を助長するように導くことができる。いくつかの実施形態において、レーザービーム１２８Ａをさらにビルド領域１０４の方に合焦させてホットスポット１２６を形成するために１つ以上の合焦レンズ（図示せず）をミラー１４４、１４６の前、その間および／またはその後に採用することができる。同様に、第２のレーザービーム１２８Ｂは、ミラー１４４、１４６および任意の合焦レンズまたはレンズ群（図示せず）によってビルド領域１０４内でのホットスポット１２６の形成を助長するように導くことができる。ともに、図４Ａに例示の形で示された実施形態において、合焦されたレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、予成形材料１０６を粘性状態に選択的に加熱することができるホットスポット１２６を形成する。
【００４８】
レーザー送出システム１３４の変形例が可能である。本開示による１つの変形例は、ビーム成形器を使用して、ビルド領域１０４に合焦されたレーザービーム１２８Ａおよび／または１２８Ｂを矩形形状または楕円形状など、丸くない形状に成形することである。そのような丸くない形状は、連続した予成形材料１０６が平坦な繊維であるか、または、レーザービームに対向した関係の予成形材料１０６の側面が平坦であるときに有用であることがある。別の変形例は、ホットゾーン１２６内の２つ超えのレーザー送出経路を使用して、レーザービームをビルド領域１０４内の異なる場所で、例えば、Ｘ、ＹまたはＺ方向に予成形材料１０６に送出することである。この変形例は、予成形材料１０６が肉薄シートであるか、または、レーザービーム（または、結合ビーム）のスポットサイズと比較して相対的に大きな幅を有する場合に有用であることがある。例えば、レーザービームは、複数のレーザー、ビームスプリッタおよび／またはミラーをレーザーシステム１３４内で採用することによって、複数のビーム経路に沿って予成形材料１０６の片側に、および、複数のビーム経路に沿って予成形材料１０６の反対側に送給してもよい。別の変形例は、シャッターシステム（図１から図１Ｃには図示せず）をレーザー送出システム１３４内で採用して、ビルド領域１０４に入ってホットスポット１２６を形成するレーザービームのタイミングおよび出力密度を制御することである。より詳細には、シャッターシステムは、ビルド領域１０４へ導入されたビームが開始時に完全な出力密度でまたは完全な出力密度近くであることを確実にするためにレーザー送出システム１３４から出るレーザービームの経路内に設置することができる。多くのレーザー光源には作動と完全な出力密度との間で遅れ時間が必要であるので、シャッターシステムの使用は、ビームがシャッターシステムを通過し、および、ビルド領域１０４に伝わることを可能にする前に、レーザーが完全な出力密度に到達することを可能にすることができる。レーザー送出システム１３４から出るレーザービームのタイミングおよび出力密度に対するそのような正確な制御は、システム１０での３Ｄ物体の形成中の連続した予成形材料１０６の温度均一性および粘度調整を向上させることができる。
【００４９】
やはり、図１から図１Ｃに示されているように、３Ｄ物体を作製するシステム１０は、１つ以上の２次レーザー、例えば、２次レーザー光源１３４ｃを有するレーザー送出システム１３４を採用することができる。２次レーザー光源１３４ｃは、ビームを、例えば、レーザー光源１３４ａ、１３４ｂとともに採用されるのと同じまたは類似の光学品を介して、ビルド領域１０４に導入して、ホットスポット１２６と異なる２次ホットスポットを形成することができる。例えば、この２次ホットスポットをシステム１０によって採用して、空洞、凸凹面、孔、流路および他の類似の特徴部を含むが、これらに限定されない、さらなる特徴部を３Ｄ物体からアブレートする、刻むか、トンネル接合するか、または、その他の方法で形成することができる。そのような２次レーザー光源１３４ｃを採用して、システム１０によって形成されつつある３Ｄ物体の１つ以上のビルド部分を３Ｄ物体を作製するプロセス中に連続した予成形材料１０６から分離することもできる。例えば、２次レーザー光源１３４ｃを使用して、（例えば、供給システム１００から供給されたときに）連続した予成形材料１０６をシステム１０によって形成された３Ｄ物体の部分から分離することができる。その後、他のレーザー光源、例えば、レーザー光源１３４ａ、１３４ｂをレーザー送出システム１３４によって採用して、最終的な所望の３Ｄ物体に関連した他の特徴を形成し始めるために、連続した予成形材料１０６を異なる場所にて３Ｄ物体の先に形成された部分に再装着することができる。
【００５０】
図１から図１Ｃに示された３Ｄ物体を作製するシステム１０を再び参照すると、ホットスポット１２６は、供給出口１１８と台１０２のビルド面１３０、すなわち、頂面との間で選ばれた場所でビルド領域１０４内に生成される。ホットスポット１２６は、台１０２のビルド面１３０上、または、台１０２内に生成されないことが好ましく、というのも、これによって、台１０２の望ましくない加熱および／またはアブレーションが生じ得るからである。また、ホットスポット１２６をビルド面１３０と供給出口１１８との間でビルド領域１０４内の位置に（例えば、Ｚ方向に）発現させることが好ましい。また、レーザー送出システム１３４は、連続した予成形材料１０６の端部をビルド面に装着する初期ステップ中にホットスポット１２６を台１０２のビルド面１３０に近接した場所でビルド領域１０４内に発現させることが好ましい。物体をシステム１０で発現させる他の段階で、ホットスポット１２６は、ホットスポット１２６が台１０２のビルド面１３０に対して位置を変えるようにビルド領域１０４内に発現される。例えば、位置決めシステム１２０は、連続した予成形材料１０６の新しい部分が所望の３Ｄ物体を形成するために粘性状態に選択的に加熱されるようにホットスポット１２６に対して台１０２およびそのビルド面１３０を移動することができる。より一般的には、レーザー送出システム１３４は、ホットスポット１２６が、例えば、物体の生成を固定された供給出口１１８に対する台１０２の動きを介して行うシステム１０において供給出口１１８に対して場所が一定または実質的に一定であるようにホットスポット１２６を構成することが好ましい。
【００５１】
図１から図１Ｃに示された３Ｄ物体を作製するシステム１０の１つの実施形態において、レーザービームのグレージング角、すなわち、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂと台１０２のビルド面１３０との間の角度は、たとえ台が予成形材料１０６の端部を台のビルド面に装着する初期ステップ中のようにビルド面１３０に極めて接近しているとしても、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂが台１０２のビルド面１３０に当たらないように選択されている。これは、台１０２のビルド面１３０上での、または、台１０２内のホットスポットの生成を回避するためである。レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、台１０２のビルド面１３０に当たることを避けるためにビルド面１３０に平行か、または、浅い角度（ほぼ平行）であってもよい。適切な浅い角度は、外形形状によって判定することができる。
【００５２】
図１から図１Ｃに示されているように、３Ｄ物体を作製するシステム１０は、（台１０２の全てまたは複数の部分を含む）ビルド面１３０、ビルド領域１０４および供給出口１１８を封入して所定の位置に固定してもよい炉１３２を含む。やはり図１から図１Ｃに示すように、炉１３２は、３Ｄ物体がシステム１０によって形成されているときに３Ｄ物体を視認する１つ以上の視認開口部１３２ａを含むことができる。いくつかの態様において、視認開口部１３２ａは、炉からの切り抜き部または適切に透明な耐火物材料を含む透明窓であり得る。やはり図１Ｂに示されているように、炉１３２は、これらの要素の動きを含め、位置決めシステム１２０および台１０２に対応する開口部１３２ｂを含むことができる。同様に、図１Ｂおよび図１Ｃに示されているように、炉１３２は、例えば、ホットスポット１２６を形成するためにレーザー送出システム１３４からビルド領域１０４へのレーザービーム（例えば、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂ）の通過を可能にするようにサイズ決定された１つ以上の開口部１３３ａ、１３３ｂを含むことができる。さらに、ＦＬＩＲ（登録商標）カメラなど、サーマルカメラ１８０（図１、図１Ｂを参照）をシステム１０内に採用して、炉１３２より上方の供給システム１００とともに、炉１３２の温度を監視することができる。より詳細には、炉１３２をシステム１０によって採用して、ビルド面１３０、ビルド領域１０４、および供給出口１１８の周りの制御された熱環境を生成することができる。サーマルカメラ１８０から受信されたデータも、この制御された熱環境の生成を助けることができる。制御された熱環境は、ビルド面１３０（および台１０２）を、連続した予成形材料１０６が装着部分１３０'に装着されつつ、および／または、連続した予成形材料１０６のビルド部分がホットスポット１２６によってビルド領域１０４で形成されつつある間に特定の温度範囲内に維持することを可能にしてもよい。制御された熱環境は、特に予成形材料１０６は、ガラス、ガラスセラミック、またはセラミックであると仮定して材料の急冷を防止することによって装着部分１３０'で台１０２に装着された連続した予成形材料１０６内の応力を最小限に抑えてもよい。
【００５３】
図１から図１Ｃに示された炉１３２の制御された熱環境は、また、ビルド面１３０への連続した予成形材料１０６の接合を容易にしてもよい。例えば、制御された熱環境を炉１３２によって生成して、ガラス、ガラスセラミックまたはセラミック材料を含むビルド面１３０が、連続した予成形材料１０６の端部との接合を容易にするために十分に粘性か、または、そうでない場合は十分に高い温度であることを確実にすることができる。１つの実施形態において、ビルド面１３０を含め、台１０２は、ガラスまたはガラスセラミック材料で作製され、炉１３２は、台１０２の温度を実質的にガラスのアニール点（即ち、ガラスが１０１３．４ポアズの粘度に到達する温度）に維持するためにシステム１０によって採用される。この文脈において本明細書で使用されるとき、「実質的に」という用語は、例えば、ガラスまたはガラスセラミックのアニール点の±２０°Ｃを意味してもよい。別の実施形態において、ビルド面１３０を含め、台１０２は、ガラスセラミックで作製され、炉１３２は、台１０２の温度をガラスセラミックの湿潤点の真下に維持するために採用される。例えば、ガラスセラミック台１０２は、湿潤点の０．１から１０℃下に維持されてもよい。別の可能性は、台１０２と供給出口１１８から出る連続した予成形材料１０６との間の温度差が最小限に抑えられるように、そのビルド面１３０を含め、台１０２の温度を制御することである。さらに、いくつかの実施形態において、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂを使用して、ビルド面１３０を予熱してもよい。例えば、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、ガラスを含むビルド面１３０、ガラスセラミックか、またはセラミック材料に当たって、連続した予成形材料１０６の端部との接合を容易にするために十分に粘性のレベルに、または、そうでない場合は、十分に高い温度にビルド面１３０を加熱してもよい。
【００５４】
図１から図１Ｃに示された３Ｄ物体を作製するシステム１０を再び参照すると、供給システム１００は、いくつかの実施形態によれば、連続した予成形材料１０６が中空繊維（例えば、チューブ）である場合には予成形材料１０６に接続してもよい圧力源１６２および／または真空源１６４（図１Ｃを参照）を含むことができる。適切な制御弁１６３は、圧力源１６２および真空源１６４のうちのどちらが予成形材料１０６に接続されているか判定してもよい。予成形材料１０６をビルド領域１０４に供給する間、圧力または真空を選択的に予成形材料１０６のコアに印加して、コアをそれぞれ拡張または崩壊させることができる。典型的には、コアの拡張または崩壊は、ビルド領域１０４に発生することになり、連続した予成形材料１０６は、ホットスポット１２６による加熱のために連続した予成形材料１０６を成形することができる温度にあることになる。このプロセスは、連続した予成形材料１０６がビルド面１３０と供給出口１１８との間の相対運動によって３Ｄ物体内へ形成されるときに連続した予成形材料１０６のビルド部分のさらなる成形を可能にすることになる。
【００５５】
やはり図１から図１Ｃに示すように、３Ｄ物体を作製するシステム１０は、例えば、「物体生成パターン」を使用して３Ｄ物体の構築を管理する制御装置９５も含んでもよい。本明細書で使用されるとき、「物体生成パターン」は、システム１０によって作製される所望の３Ｄ物体の描写に少なくとも部分的に基づく。そのような説明は、３Ｄ物体用のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェア、手入力、および他の説明的なアプローチを含むが、これらに限定されない、様々な手段を介して展開することができる。さらに、制御装置９５によって採用された「物体生成パターン」は、連続した予成形材料１０６の形式、予成形材料１０６を送給する供給システム１００によって採用された供給速度、レーザー送出システム１３４に関連したレーザー出力などに関係する入力を含むことができる。したがって、制御装置９５は、供給システム１００、炉１３２、レーザー送出システム１３４、位置決めシステム１２０、および３Ｄ物体を作製するシステム１０の他の態様（例えば、存在する場合にはサーマルカメラ１８０）に（例えば、有線または無線アプローチを介して）結合することができる。制御装置９５は、適切な記憶装置、アプリケーション、ソフトウェアからおよび／またはユーザー入力を介して物体生成パターンを読み取ってもよい。制御装置９５は、システム１０の１つ以上の構成要素との結合を介していつおよびどこにシステム１０内で指令信号を送るべきかについて様々な決定を行ってもよい。例えば、制御装置９５は、１つ以上の連続した予成形材料１０６を指定の供給速度でビルド領域１０４に供給するために信号を供給システム１００に送ってもよい。制御装置９５は、また、ホットスポット１２６を達成するためにレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂを適切な出力レベルで送給するために信号をレーザー送出システム１３４に送ってもよい。いくつかの実施形態において、制御装置９５は、また、ビルド面１３０および／または連続した予成形材料１０６の特定の部分、例えば、前のビルド場所の加熱または再加熱を防止するためにレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂを断続的に、送給する（例えば、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂをオンおよびオフサイクル動作させる）ために信号をレーザー送出システム１３４に送ってもよい。
【００５６】
連続した予成形材料１０６からのシステム１０により生成されている３Ｄ物体のビルド部分の発現中、制御装置９５は、ビルド面１３０を物体生成パターンに関連した特定のパターンで供給出口１１８に対して移動するために位置決めシステム１２０に信号を送ってもよい。制御装置９５は、また、ホットスポット１２６とビルド面１３０および／または供給出口１１８との間の距離を調整するために信号を位置決めシステム１２０に送ってもよい。制御装置９５は、また、圧力源１６２および真空源１６４のどちらかを予成形材料１０６に接続するために信号を制御弁１６３に送ってもよい。制御装置９５は、また、ビルド面１３０、台１０２および／または供給出口１１８を特定の温度に維持するために信号を炉１３２に送ってもよい。制御装置９５を介した位置決めシステム１２０の制御の代案は、位置決めシステム１２０を線引きツール（ｄｒａｗｉｎｇ  ｔｏｏｌ）に接続することである。この場合、連続した予成形材料１０６のビルド部分を線引きツールで生成し、その後、位置決めシステム１２０によってビルド面１３０と供給出口１１８との間の相対運動に並進させることができる。さらに、制御装置９５は、供給源１１５の回転運動を制御するために信号を供給システム１００に送ってもよい。
【００５７】
本開示の実施形態によれば、３Ｄ物体を作製する方法は、以下のステップ（その全ては図１から図１Ｃに示されたシステム１０によって行われてもよい）、すなわち、ホットスポット１２６を供給出口１１８とビルド面１３０との間に位置するビルド領域１０４内に発現させるステップと、連続した予成形材料１０６を供給出口１１８に通してビルド領域１０４に供給し、ホットスポット１２６を使用して連続した予成形材料１０６の装着端部を粘性状態に選択的に加熱するステップと、粘性状態の装着端部をビルド面１３０に装着するステップとを含むことができる。例えば、そのようなアプローチは、３Ｄ物体を作製する方法の初期段階中に連続した予成形材料１０６の端部をビルド面１３０に装着する、本開示において概説されるシステム１０に合致するシステムによって採用することができる。３Ｄオブジェクトを作製する方法は、連続した予成形材料１０６を供給出口１１８に通してビルド領域１０４に供給し、ホットスポット１２６を使用して装着端部より上方の連続した予成形材料１０６のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、物体生成パターンに従って（例えば、予成形材料１０６の）ビルド部分および供給出口１１８の相対運動を行うことによって物体をビルド領域１０４内に形成するステップをさらに含むことができる。さらに、物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づくことができる。例えば、そのようなアプローチをシステムによって採用して、図１から図１Ｃに示されているように、ホットスポット１２６内に形成され、システム１０において台１０２のビルド面１３０の装着部分１３０'より上方に常駐するときに３Ｄ物体を連続した予成形材料１０６のビルド部分から発現させることができる。
【００５８】
先の方法の特定の実行例において、ホットスポット１２６を発現させるステップは、少なくとも１つのレーザービーム（例えば、レーザービーム１２８Ａおよび／または１２８Ｂ）をビルド領域１０４に導くステップを含むことができる。発現させるステップは、少なくとも２つのレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂをビルド領域１０４に導くステップも含むことができ、少なくとも２つのレーザービームは、異なる方向（例えば、図１Ｃおよび図４Ａを参照）からビルド領域１０４に接近するように配置される。３Ｄ物体を作製する前出の方法の他の実行例によれば、形成するステップは、物体生成パターンに従って、例えば、位置決めシステム１２０によって３つの直交方向に連続した予成形材料１０６のビルド部分（例えば、台１０２より上方に常駐するとき）および供給出口１１８の相対運動を行うことによって行うことができる。形成するステップは、物体生成パターンに従って回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つのビルド部分および供給出口１１８の相対運動を行うことをさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、方法は、供給源１１５を回転させて連続した予成形材料１０６を回転させるステップをさらに含んでもよい。先のステップのいずれかまたは全ては、それらの類似の派生ステップとともに、３Ｄ物体を作製するシステム１０において採用された制御装置９５など、制御装置によって行うことができることも理解すべきである。
【００５９】
１つの実施形態による、３Ｄ物体を作製するプロセスは、３Ｄ物体の形成において使用された物体生成パターンの準備を含んでもよい。１つの実施形態において、物体生成パターンは、所望の３Ｄ物体に関連した２Ｄまたは３Ｄ幾何学的なデータに基づいてもよい。この幾何学的なデータは、様々な層、セクションおよび特徴部を含むことができる。特徴部は、例えば、部分的な深さの孔、貫通孔、流路、空隙、刻印などであってもよい。物体生成パターンは、３Ｄ物体の様々な部分の厚さなどの他の情報も含んでもよい。別の実施形態によれば、物体生成パターンは、適切な線引きまたは図示ツールを用いて本明細書で開示されるシステム１０など、３Ｄ物体を作製するシステムによって生成される単一の構成要素または１組のセクションとして描写することができる。物体生成パターンの各構成要素またはセクションは、３Ｄ物体が形成される前に線引き（例えば、および、コンピュータに記憶）または３Ｄ物体が形成されているときに線引きすることができる。
【００６０】
別の実施形態において、３Ｄ物体を形成するために使用された物体生成パターンは、ＣＡＤソフト（または、一般的に、ソリッドモデリングソフトウェア）を使用して３Ｄ物体のモデルを構築することによって描写してもよい。ＣＡＤソフトは、３Ｄ物体の碁盤目状モデルを記載する．ｓｔｌファイルを出力してもよい。碁盤目状モデルは、ＣＡＤモデルの表面を表す多数の三角形である。．ｓｔｌファイルであれば、これらの三角形の頂点の座標および各三角形の法線を示す指数を記載することになる。碁盤目状モデルは、適切なセクショニングソフトウェアを使用して様々なセクションに割り当ててもよく、各セクションは、３Ｄ物体の一部を表すことになろう。別の実施形態において、３Ｄ物体は、所望の３Ｄ物体のプロトタイプまたは他の表現の（例えば、コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）技法を使用する）スキャンから導出された物体生成パターンから形成してもよい。スキャンは、本開示の分野の当業者によって理解されるように適切なソフトウェアシステムによって物体生成パターンに変換することができる。
【００６１】
例えば、図１から図１Ｃに示されたシステムによって３Ｄ物体を作製する方法は、３Ｄ物体のビルド部分を形成する際に使用される連続した予成形材料１０６の形式を決定するステップを含んでもよい。３Ｄ物体を作製する方法は、物体生成パターンを発現させる際に３Ｄ物体に関連した幾何学的なデータおよび物体の全てまたは複数の部分に使用される予成形材料１０６の１つ以上の形式を使用するステップを含んでもよい。３Ｄ物体を作製するプロセスは、物体の各部分（例えば、本体、付加物など）を（例えば、台１０２の）ビルド面１３０と供給出口１１８との間の相対運動によって作成することができるように物体生成パターンを発現させるステップを含んでもよい。３Ｄ物体を作製するプロセスは、３Ｄ物体の部分の各々がホットスポット１２６内の指定された、かつ、可変のレーザー出力レベルに従って生成されるように物体生成パターンを発現させるステップも含んでもよい。物体生成パターン内のそのような可変レーザー出力レベルは、連続した予成形材料１０６の特定の形式、予成形材料形式に基づくビルド領域１０４への予成形材料１０６の供給速度、物体生成パターンの空間面、供給出口１１８およびビルド面１３０に対するホットスポット１２６の場所、および他の要素に基づくことができる。ホットスポット１２６およびレーザー出力の場所は、ガラスまたはガラスセラミックの連続した予成形材料１０６で作業するときに完全な透明度を達成するように選択することができる。例えば、完全に透明なガラスは、ホットスポット１２６の温度が、ホットスポット１２６を生成する際に使用されたレーザー出力によって決定されるとき、ガラスを含む予成形材料１０６の融点の真下、例えば、融点の５から１０℃下に設定される場合に達成してもよい。
【００６２】
３Ｄ物体を作製する方法の実施形態によれば、連続した予成形材料１０６の部分は、台１０２のビルド面１３０の装着部分１３０’に融合させるか、装着させるか、または、その他の方法で接合することができる。そうするために、ホットスポット１２６は、供給出口１１８とビルド面１３０との間に生成される。ホットスポット１２６に送出されるレーザー出力は、３Ｄ物体を作製する方法のこの段階で使用される連続した予成形材料１０６に左右されることになる。ホットスポット距離、すなわち、ホットスポット１２６とビルド面１３０との間の距離、および、堆積距離、すなわち、供給出口１１８とビルド面１３０との間の距離は、物体生成パターンに基づいてもよい所定値に設定される。例えば、完全に透明なガラスの物体を形成する場合、ホットスポット距離は、連続した予成形材料１０６の厚さ（または、直径）の約１／３から約１倍までの範囲にあってもよい。この時点で、連続した予成形材料１０６は、連続した予成形材料１０６を粘性状態に（例えば、予成形材料１０６のアニール点と最大融点までとの間の温度に）選択的に加熱するために（例えば、供給システム１００を介して）ビルド領域１０４およびホットスポット１２６に供給される。予成形材料１０６は、ホットスポット１２６を通って下方に移動されるとき、台１０２のビルド面１３０の装着部分１３０'に接触して配置され、その結果、連続した予成形材料１０６は、ビルド面１３０に接合される。供給出口１１８とビルド面１３０との間の相対運動は、連続した予成形材料１０６の部分がどのようにビルド面１３０の装着部分１３０'に融合されるか、装着されるか、または、その他の方法で接合されるかを制御することができる。特定の態様において、供給出口１１８の任意の並進は、ホットスポット１２６が適切に供給出口１１８と整合されるように、レーザー送出システム１３４からのレーザービーム（例えば、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂ）の焦点と同期されるべきである。供給出口１１８とビルド面１３０との間の相対運動が固定された供給出口１１８に対する台１０２およびそのビルド面１３０の移動に限定される範囲で、ホットスポット１２６を形成する際にレーザー送出システム１３４から出るレーザービームの位置を調整することは不要であろう。
【００６３】
連続した予成形材料１０６の一部がビルド面１３０の装着部分１３０'に接合された後、３Ｄ物体の残りの主要部分を形成することができる。先述したように、３Ｄ物体の特徴部は、物体生成パターンに従って形成することができる。より詳細には、連続した予成形材料１０６のビルド部分をホットスポット１２６内で移動して、ビルド部分を粘性状態に選択的に加熱することができる。ビルド部分のこの動きは、例えば、物体生成パターンに従って位置決めシステム１２０によって供給出口１１８に対して行われる。予成形材料１０６の部分が供給出口に対する部分の移動によってビルド領域１０４内のホットスポット１２６内で粘性状態に加熱されるとき、３Ｄ物体は、空間に『描かれる』。例えば、位置決めシステム１２０は、台１０２、そのビルド面１３０、ビルド面１３０に（すなわち、装着部分１３０'にて）接合された予成形材料１０６の端部を移動して、ホットスポット１２６を通って予成形材料の複数の部分を引き、これらの部分を粘性状態に連続的に加熱することができる。経時的に、このプロセスを採用して完全な３Ｄ物体を空間に『描く』ことができる。先述したように、このプロセスは、（例えば、２次レーザーの使用によって供給出口１１８に対するビルド面１３０の相対運動を増大させて）予成形材料１０６の複数の部分を破断し、その後、連続した予成形材料１０６を３Ｄ物体上の特定の前に形成された場所に再装着することによって３Ｄ物体のさらなる部分を構築することを含むこともできる。
【００６４】
３Ｄ物体が前出の方法および／またはシステム（例えば、図１から図１Ｃに示されたシステム１０）に従って形成された後、３Ｄ物体をアニールして、残留応力が物体の大部分の内側に発現するのを防止してもよい。これは、３Ｄ物体がガラス、ガラスセラミックまたはセラミックの１つ以上を含むことを考慮すると有用なステップであることがある。ガラスについては、アニールプロセスは、温度が１０１３．４ポアズの粘度でアニール温度（アニール点ともいう）に到達するまで３Ｄ物体を加熱するステップを含んでもよく、ガラスは、まだ、変形するには硬質すぎるが、応力が緩和するのに十分に軟質である。３Ｄ物体は、その後、温度が一貫して均一になるまで、ヒートソークすることが許容される。このステップに必要な時間は、ガラスの形式および物体の最大厚さによって変わる。物体は、その後、その温度が歪み点（１０１４．５ポアズの粘度）未満になるまで所定の割合で除冷される。この後、温度は、連続した予成形材料１０６において採用されたガラスの熱容量、厚さ、熱伝導率および熱膨脹率によって限定された速度で室温に安全に下げることができる。アニールプロセス後、３Ｄ物体は、寸法通りに切断するか、穿孔するか、エッチング加工するか、または研磨することができる。いくつかの実施形態において、３Ｄ物体が前出の方法および／またはシステム（例えば、図１から図１Ｃに示されたシステム１０）に従って形成された後、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、再溶融プロセスを使用して物体を研磨するために再び物体に当たってもよい。
【００６５】
台１０２が最終的な３Ｄ物体の一部として所望されない場合には、さらなるステップを取って、３Ｄ物体を台１０２のビルド面１３０から切り離してもよい。これを行う１つの可能な方法は、台１０２、および、３Ｄ物体の材料と異なる材料（または、３Ｄ物体を構築する際に使用された連続した予成形材料１０６）のビルド面１３０を作製し、その後、選択エッチングによって台１０２およびビルド面１３０を３Ｄ物体から切り離すことである。１つの実施形態において、台１０２およびそのビルド面１３０は、選ばれた溶媒に可溶であるガラスで作製してもよく、３Ｄ物体は、選ばれた溶媒で溶解しないガラスまたはガラスセラミックで作製してもよい。この場合、台１０２は、選ばれた溶媒で台１０２を溶解することによって３Ｄ物体から除去することができる。別の可能な方法は、研削、研磨などなど、機械加工技術によって台１０２を３Ｄ物体から切り離すことである。
【００６６】
図２、図２Ａおよび図４Ｂをここで参照すると、３Ｄ物体を作製するシステム１０ａの実施形態が示されている。一般的に、３Ｄ物体を作製するシステム１０ａは、図１から図１Ｃに示されたシステム１０と類似のものであり、これらのシステム（例えば、供給システム１００、レーザー送出システム１３４など）の同様に付番された要素は、これらのシステム内で同じまたは類似の構造および機能を有する。２つのシステム１０と１０ａ間の主な違いは、前者のシステムは、作業面１３０を有する台１０２を採用し、後者のシステムは、グリップ面１３０ａを有する把持固定具１０２ａを採用していることである。グリップ面１３０ａを有する様々な把持固定具１０２ａを、標準的な手持ち型ドリルおいて典型的に採用されるチャックと類似の構成を含め、システム１０ａにおいて採用することができる。２つのシステム間の別の違いは、炉１３２はシステム１０ａにおいて任意選択的であることである。他の点において、システム１０、１０ａは、互いと同様に構成される。
【００６７】
システム１０とシステム１０ａとの類似点にもかかわらず、把持固定具１０２ａおよびそのグリップ面１３０ａをシステム１０ａ内に設けることによって、システムに特定の利点が与えられる。例えば、３Ｄ物体をシステム１０ａで作製する方法では、連続した予成形材料１０６の端部をビルド面に装着することに関与したステップまたはシーケンスは不要である。その代わりに、連続した予成形材料１０６の端部は、例えば、端部をホットスポット１２６内で粘性状態に加熱する必要がなく、把持固定具１０２ａのグリップ面１３０ａ内に周囲温度で設置することができる。システム１０ａの別の利点は、把持固定具１０２ａおよびそのグリップ面１３０ａの大きさが相対的に小さいことによって、システムを、ほとんど無制限に供給出口１１８に対して、例えば、位置決めシステム１２０によって移動することができることである。より詳細には、握持固定具１０２ａおよびそのグリップ面１３０ａ（即ち、連続した予成形材料１０６の端部を保持するとき）は、これらの特徴部がＺ方向に供給出口１１８より上方に常駐さえするように供給出口１１８に対して移動することができる。したがって、システム１０ａを採用する３Ｄ物体を作製する方法は、３Ｄ物体を空間で製作することの観点から柔軟性が増している。他方、システム１０は、３Ｄ物体を作製するシステム１０ａに優るいくつかの利点を有する。システム１０は、ビルド面１３０を有する台１０２を採用するとき、システム１０を様々な方法によって採用して、複数の３Ｄ物体を１つの製造シーケンスでビルド面１３０上に製作することができる。すなわち、複数の３Ｄ物体は、システム１０を採用する３Ｄ物体を作製する方法の前出の装着する態様および発現させる態様を介して台のビルド面１３０上に形成することができる。さらに、ビルド面１３０および／または台１０２を、システム１０で形成された３Ｄ物体へ組み込んで使用して、複雑なまたはそうでない場合は重い３Ｄ物体を支えることができる。
【００６８】
本開示の実施形態によれば、３Ｄ物体を作製する方法は、以下のステップ（その全ては図２、図２Ａおよび図４Ｂに示されたシステム１０ａによって行われてもよい）、すなわち、ホットスポット１２６を供給出口１１８とグリップ面１３０ａとの間に位置するビルド領域１０４内に（例えば、把持固定具１０２ａから）発現させるステップと、３Ｄ物体を作製する方法の初期段階中に連続した予成形材料１０６の端部をグリップ面１３０ａに装着するステップとを含むことができる。３Ｄ物体を作製する方法は、連続した予成形材料１０６を供給出口１１８に通してビルド領域１０４に供給し、ホットスポット１２６を使用して装着端部より上方の連続した予成形材料１０６のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、物体生成パターンに従ってビルド部分（例えば、予成形材料１０６の）および供給出口１１８の相対運動を行うことによって物体をビルド領域１０４内に形成するステップとをさらに含むことができる。さらに、物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づくことができる。例えば、そのようなアプローチをシステムによって採用して、図２、図２Ａおよび図４Ｂに示されているように、ホットスポット１２６内に形成され、システム１０ａ内で把持固定具１０２ａのグリップ面１３０ａより上方に常駐するとき、３Ｄ物体を連続した予成形材料１０６のビルド部分から発現させることができる。
【００６９】
より一般的には、３Ｄ物体を作製する前出の方法は、システム１０など、台およびビルド面を採用するシステムで３Ｄ物体を作製する方法に関連した、本開示で先に概説された同じまたは類似の方法に従って、システム１０ａなど、把持固定具およびグリップ面を含むシステムとともに採用することができる。しかしながら、把持固定具１０２ａおよびグリップ面１３０ａを有するシステムとともに採用することができる方法は、好ましくは、直交方向、回転方向および／または傾き方向での把持固定具およびグリップ面の直接的な移動によって供給出口１１８に対する連続した予成形材料１０６のビルド部分の相対運動を行うために採用される。やはり先述されたように、そのような方法は、また、相対運動を行うステップが物体生成パターンに従ってグリップ面（例えば、グリップ面１０２ａ）をビルド領域１０４より上方に位置決めするステップを含むように行うことができる。さらに、この実施形態は、また、回転可能である供給源（図１から図１Ｃの供給源１１５など）を備えてもよい。
【００７０】
図３、図３Ａおよび図４Ｃをここで参照すると、３Ｄ物体を作製するシステム１０ｂの実施形態が示されている。一般的に、３Ｄ物体を作製するシステム１０ｂは、図２、図２Ａおよび図４Ｂに示されたシステム１０ａと類似のものであり、これらのシステム（例えば、制御装置９５、位置決めシステム１２０、レーザー送出システム１３４）の同様に付番された要素は、これらのシステム内で同じまたは類似の構造および機能を有する。しかしながら、システム１０ｂにおいて、レーザー送出システム１３４および炉２３２に関連した光学品は、ホットスポット１２６内での連続した予成形材料１０６の均一な加熱を最適化するように構成されている。炉２３２に関して、炉２３２は、ホットスポット１２６を形成するためにビルド領域１０４に入るレーザービームの通過を可能にするようにサイズ決定された複数の開口部２３３ａ、２３３ｂ、２３６ａおよび２３６ｂを含む。これらの開口部は、炉２３２の隅部に位置するが、システム１０ｂのいくつかの態様は、同じまたは類似の機能性を達成するために炉２３２の面または側面の開口部を含むことができる。
【００７１】
図３、図３Ａおよび図４Ｃに示された、３Ｄ物体を作製するシステム１０ｂのレーザー送出システム１３４の光学品に関して、２つのレーザー光源１３４ａおよび１３４ｂを（例えば、システム１０において採用されるレーザー送出システム１３４と同様に）採用することができる。しかしながら、これらのソースから出るレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂは、それぞれ、図４Ｃに示されているようにビームスプリッタ１４０ａ、１４０ｂによって分割される。ビーム１２８Ａから導出される分割ビームは、ミラー２４３ａ、２４６ａに当たって反射され、それぞれ、反射ビーム３４３ａ、３４６ａとしてビルド領域１０４に導かれる。同様に、ビーム１２８Ｂから導出される分割ビームは、ミラー２４３ｂ、２４６ｂに当たって反射され、それぞれ、反射ビーム３４３ｂ、３４６ｂとしてビルド領域１０４に導かれる。ともに、反射ビーム３４３ａ、３４３ｂ、３４６ａ、３４６ｂは、結合してホットスポット１２６を形成し、ホットスポット１２６を使用して、連続した予成形材料１０４を粘性状態に選択的に加熱することができる。システム１０ｂは、ホットゾーン１２６の形成において、ホットゾーンの周りに均等に離間されて４つ（以上）のビームを導くことができるので、ホットゾーン１２６が温度および出力密度の観点から実質的な均一性を有することが確実になる。やはり図３に示されているように、さらなるミラー２４１ａ、２４１ｂを採用して、レーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂをレーザー光源１３４ａ、１３４ｂからビームスプリッタ１４０ａ、１４０ｂに導くことができる。さらに、合焦レンズ２４２ａ、２４２ｂなど、合焦レンズを採用して、レーザー光源１３４ａ、１３４ｂから出たレーザービーム１２８Ａ、１２８Ｂのスポットサイズを制御することもできる。やはり、当業者によって理解されると思われるように、炉２３２内でのレーザー光源（例えば、レーザー光源１３４ａ、１３４ｂ）、光学品（例えば、ミラー２４３ａ、２４３ｂなど）および開口部の様々な組み合わせおよび数量を採用して、実質的な温度および出力密度均一性を有するホットスポット１２６を、図４Ｃで示されているように、ビルド領域１０４以内に生成することができる。システム１０ｂなど、装置を有する３Ｄ物体を作製する方法は、システム内のレーザー光源の１つ以上を選択的に起動させて、温度および／または出力密度不均一性をホットスポット１２６内で故意に生成することができることも認識すべきである。例えば、ホットスポット１２６内のそのような不均一性は、連続した予成形材料１０６内で採用された材料の特定の組成物を考慮して特定の形状、断面および他の特徴部を生成するために必要であり得る。
【００７２】
さらに、システム１０、１０ａ、１０ｂおよび３Ｄ物体を作製する関連した方法に関して、連続した材料、つまり、ガラスを含む材料を含む３Ｄ物体を備える（例えば、図５Ａから図５Ｄに示されているような）ガラス物品は、これらのシステムでおよび／またはこれらの方法に従って作製することができる。例えば、図５Ａに示されているなど、ガラスを含むばね３００は、３Ｄ物体を作製するそのような方法およびシステムで作製することができる。図５Ａに示されているように、ばね３００は、連続したシリカロッドから連続して形成され、ビルド面に接合され、また、ガラス組成物を含む。別の実施例として、図５Ｂに示されているなど、ガラスを含む螺旋４００は、３Ｄ物体を作製するそのような方法およびシステムで作製することができる。図５Ｂに示されているように、螺旋４００は、チャック内で握持されるときに、連続したシリカロッドから連続して形成される。ガラス物品は、連続したガラス材料を含む１つ以上の突出特徴部を含むことができ、特徴部は、物体から出る少なくとも１つの部材によって画定される。例えば、図５Ｃに示されているなど、一連のフック５００は、純粋シリカロッドからそのような方法およびシステムで連続して作製することができ、フック５００の端部５２０は、突出特徴部である。フック５００は、２つ以上のセグメントを含んでもよい。いくつかの実施形態において、物体から出る少なくとも１つの部材またはセグメントは、物体の別の部材またはセグメントから少なくとも９０°の角度を形成する。図５Ｃに示されるように、フック５００の突出態様（すなわち、端部５２０）は、４５°以上、または、６０°以上、または、９０°以上でさえある角度５１０を形成する。さらに、フック５００など、ガラス物品を、３Ｄ物体を作製する前出の装置および方法のいずれかから形成することができる。別の実施例として、図５Ｄに示されているなど、ダイヤモンド構造体６００は、純粋シリカロッドから、前出の方法およびシステムでほとんど連続して作製することができる。特に、３Ｄ物体を作製する前出の方法およびシステムを採用して、ダイヤモンド構造体６００の脚および支柱の各々を連続して、次に、次の脚または支柱を構築する際の中断（例えば、脚または支柱の端部にて）または連続移動で製作することができる。この次の脚または支柱は、端部点を先に作製された脚または支柱と共有する。有利なことに、図５Ａに示されたばね３００、図５Ｂに示された螺旋４００、図５Ｃに示されたフック５００、および、図５Ｄに示されたダイヤモンド構造体６００は、いくつかの実行例において、内部接続部が実質的にない（例えば、連続した予成形材料１０６から導出されたとき）連続した材料を含むことができる。
【００７３】
多くの変形および変更を、本開示の趣旨および様々な原理から実質的に逸脱することなく、本開示の上記の実施形態に行ってもよい。全てのそのような変更および変形は、本明細書で本開示の範囲内に含まれ、以下の特許請求項の範囲によって保護されることが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７４】
実施形態１
３次元物体を作製する装置であって、
ビルド面を有する台と、
前記ビルド面より上方に配置された供給出口を有する、連続した予成形材料を前記供給出口と前記ビルド面との間のビルド領域に供給するように構成された供給システムと、
前記ビルド面、前記ビルド領域、および前記供給出口を取り囲む炉と、
ホットスポットを前記ビルド領域内に形成するために少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くように配置されたレーザー送出システムと、
前記ビルド面と前記供給出口との間の相対運動を行うように配置された位置決めシステムと、
を備える、装置。
【００７５】
実施形態２
前記位置決めシステムは、３つの直交方向の前記相対運動を行うように配置され、
前記台は、前記位置決めシステムに結合されている、実施形態１に記載の装置。
【００７６】
実施形態３
前記位置決めシステムは、さらに、回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記相対運動を行うように配置されている、実施形態２に記載の装置。
【００７７】
実施形態４
前記供給システムは、さらに、前記連続した予成形材料を前記ビルド領域に可変速度で供給するように構成されている、実施形態１に記載の装置、
実施形態５
前記供給システムは、前記連続した予成形材料の供給軸周りに回転可能である供給源をさらに含む、実施形態１に記載の装置。
【００７８】
実施形態６
前記炉の外側に位置決めされた冷却要素をさらに備え、前記冷却要素は、前記供給出口より上方の前記連続した予成形材料を冷却するように構成されている、実施形態１に記載の装置。
【００７９】
実施形態７
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１に記載の装置。
【００８０】
実施形態８
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、チューブ、シート、プレートまたはリボンの形である、実施形態７に記載の装置。
【００８１】
実施形態９
前記供給システム、前記レーザー送出システム、および前記位置決めシステムに結合された制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給システム、前記レーザー送出システムおよび前記位置決めシステムとの制御装置による通信に少なくとも部分的に基づいて前記ビルド面と前記供給出口との間の前記相対運動を制御するように構成されている、実施形態１に記載の装置。
【００８２】
実施形態１０
３次元物体を作製する装置であって、
グリップ面を有する把持固定具であって、前記グリップ面は、連続した予成形材料の端部を保持するように構成されている、把持固定具と、
前記グリップ面より上方に配置された供給出口を有する、前記連続した予成形材料を前記供給出口と前記グリップ面との間のビルド領域に供給するように構成されている供給システムと、
ホットスポットを前記ビルド領域内に形成するために少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くように配置されたレーザー送出システムと、
前記グリップ面と前記供給出口との間の相対運動を行うように配置された位置決めシステムと、
を備える、装置。
【００８３】
実施形態１１
前記位置決めシステムは、３つの直交方向の前記相対運動を行うように配置され、前記把持固定具は、前記位置決めシステムに結合されている、実施形態１０に記載の装置。
【００８４】
実施形態１２
前記位置決めシステムは、さらに、前記ビルド領域より上方の前記グリップ面の動きを行うように配置されている、実施形態１１に記載の装置。
【００８５】
実施形態１３
前記位置決めシステムは、さらに、回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記相対運動を行うように配置されている、実施形態１２に記載の装置。
【００８６】
実施形態１４
前記供給システムは、さらに、前記連続した予成形材料を前記ビルド領域に可変速度で供給するように構成されている、実施形態１０に記載の装置。
【００８７】
実施形態１５
前記供給システムは、前記連続した予成形材料の供給軸周りに回転可能である供給源をさらに含む、実施形態１０に記載の装置。
【００８８】
実施形態１６
前記ビルド領域および前記供給出口を取り囲む炉と、
前記供給出口より上方の前記連続した予成形材料を冷却するように構成された、前記炉の外側に位置決めされた冷却要素をさらに備える、実施形態１０に記載の装置。
【００８９】
実施形態１７
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含む、実施形態１０に記載の装置。
【００９０】
実施形態１８
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、チューブ、シート、プレートまたはリボンの形である、実施形態１７に記載の装置。
【００９１】
実施形態１９
前記供給システム、前記レーザー送出システム、および前記位置決めシステムに結合された制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記供給システム、前記レーザー送出システムおよび前記位置決めシステムとの制御装置による通信に少なくとも部分的に基づいて前記グリップ面と前記供給出口との間の前記相対運動を制御するように構成されている、実施形態１０に記載の装置。
【００９２】
実施形態２０
３次元物体を作製する方法であって、
ホットスポットを供給出口とビルド面との間に位置するビルド領域内に発現させるステップと、
連続した予成形材料を前記供給出口に通して前記ビルド領域に供給し、前記ホットスポットを使用して前記連続した予成形材料の装着端部を粘性状態に選択的に加熱するステップと、
粘性状態の前記装着端部を前記ビルド面に装着するステップと、
前記連続した予成形材料を前記供給出口に通して前記ビルド領域へ供給し、前記ホットスポットを使用して前記装着端部より上方の前記連続した予成形材料のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、
物体生成パターンに従って前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって前記物体を前記ビルド領域内に形成するステップ、
を含み、
前記物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づく、
方法。
【００９３】
実施形態２１
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含む、実施形態２０に記載の方法。
【００９４】
実施形態２２
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも２つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含み、前記少なくとも２つのレーザービームは、異なる方向から前記ビルド領域に接近するように配置されている、実施形態２０に記載の方法。
【００９５】
実施形態２３
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向の前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、実施形態２０に記載の方法。
【００９６】
実施形態２４
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向および回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、実施形態２０に記載の方法。
【００９７】
実施形態２５
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含む、実施形態２０に記載の方法。
【００９８】
実施形態２６
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、チューブ、シート、プレートまたはリボンの形である、実施形態２５に記載の方法。
【００９９】
実施形態２７
３次元物体を作製する方法であって、
ホットスポットを供給出口とグリップ面との間に位置するビルド領域内に発現させるステップと、
連続した予成形材料の装着端部を前記グリップ面に装着するステップと、
前記連続した予成形材料を前記ビルド領域に前記供給出口を通って供給し、前記ホットスポットを使用して前記装着端部より上方の前記連続した予成形材料のビルド部分を粘性状態に選択的に加熱するステップと、
物体生成パターンに従って前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって前記物体を前記ビルド領域内に形成するステップ、
を含み、
前記物体生成パターンは、３次元物体の描写に少なくとも部分的に基づく、
方法。
【０１００】
実施形態２８
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも１つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１０１】
実施形態２９
ホットスポットを発現させる前記ステップは、少なくとも２つのレーザービームを前記ビルド領域に導くステップを含み、前記少なくとも２つのレーザービームは、異なる方向から前記ビルド領域に接近するように配置されている、実施形態２７に記載の方法。
【０１０２】
実施形態３０
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向の前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、実施形態２７に記載の方法。
【０１０３】
実施形態３１
前記形成するステップは、前記物体生成パターンに従って３つの直交方向および回転方向および傾き方向のうちの少なくとも１つの前記ビルド部分および前記供給出口の相対運動を行うことによって行われる、実施形態２７に記載の方法。
【０１０４】
実施形態３２
前記形成するステップは、相対運動を行う前記ステップが前記物体生成パターンに従って前記グリップ面を前記ビルド領域より上方に配置するステップを含むように行われる、実施形態２７に記載の方法。
【０１０５】
実施形態３３
前記連続した予成形材料は、ガラス、ガラスセラミック、およびセラミックのうちの少なくとも１つを含む、実施形態２７に記載の方法。
【０１０６】
実施形態３４
前記連続した予成形材料は、ロッド、繊維、またはチューブの形である、実施形態３３に記載の方法。
【０１０７】
実施形態３５
第２のセグメントに隣接する第１のセグメントを含む３次元物体
を備え、
前記第１および第２のセグメントは、ガラス、セラミック、またはガラスセラミック材料のうちの１つを含み、
前記第２のセグメントは、角度単位で前記第１のセグメントから突出する、
ガラス物品。
【０１０８】
実施形態３６
前記第１のセグメントと第２のセグメントとの間の突出角度は、９０°以上である、実施形態３５に記載のガラス物品。
【０１０９】
実施形態３７
前記第１および第２のセグメントは、シリカを含む、実施形態３６に記載のガラス物品。
【０１１０】
実施形態３８
前記物体は、実施形態１８または２５に記載の前記方法に従って形成される、実施形態３７に記載のガラス物品。
【０１１１】
実施形態３９
前記物体は、実施形態１または９に従って前記装置から形成される、実施形態３５に記載のガラス物品。
【０１１２】
実施形態４０
前記第１および第２のセグメントは、その間の内部接続部が実質的にない、実施形態３５に記載のガラス物品。
【０１１３】
実施形態４１
前記第１および第２のセグメントは、実質的に同じ材料を含む、実施形態３５に記載のガラス物品。
【符号の説明】
【０１１４】
１０、１０ａ、１０ｂ  システム
９５  制御装置
１００  供給システム
１０１  冷却チューブ
１０２  台
１０２ａ  把持固定具
１０４  ビルド領域
１０６  連続した予成形材料
１０８、１０８Ａ、１０８Ｂ  送り輪体
１１０  案内チューブ
１１４  間隔
１１５  供給源
１１６  案内先端
１１８  供給開口部
１２０  位置決めシステム
１２２  Ｚステージ
１２４  ＸＹステージ
１２６  ホットスポット
１２８Ａ、１２８Ｂ  レーザービーム
１３０  ビルド面
１３０ａ  グリップ面
１３０'  装着部分１３０
１３２  炉
１３２ａ  視認開口部
１３２ｂ、１３３、１３３ａ、１３３ｂ  開口部
１３４  レーザー送出システム
１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ  レーザー光源
１４０ａ、１４０ｂ  ビームスプリッタ
１４４、１４６、２４１ａ、２４１ｂ、２４３ａ、２４３ｂ、２４６ａ、２４６ｂ  ミラー
１６２  圧力源
１６３  制御弁
１６４  真空源
１８０  サーマルカメラ
２３２  炉
２３３ａ、２３３ｂ  開口部
２３６ａ、２３６ｂ  開口部
２４２ａ、２４２ｂ  合焦レンズ
３００  ばね
３４３ａ、３４３ｂ、３４６ａ、３４６ｂ  反射ビーム
４００  螺旋
５００  一連のフック
５１０  角度
５２０  端部
６００  ダイヤモンド構造体
【図１】
2019535633.tif 000003
【図１Ａ】
2019535633.tif 000004
【図１Ｂ】
2019535633.tif 000005
【図１Ｃ】
2019535633.tif 000006
【図２】
2019535633.tif 000007
【図２Ａ】
2019535633.tif 000008
【図３】
2019535633.tif 000009
【図３Ａ】
2019535633.tif 000010
【図４Ａ】
2019535633.tif 000011
【図４Ｂ】
2019535633.tif 000012
【図４Ｃ】
2019535633.tif 000013
【図５Ａ】
2019535633.tif 000014
【図５Ｂ】
2019535633.tif 000015
【図５Ｃ】
2019535633.tif 000016
【図５Ｄ】
2019535633.tif 000017
【国際調査報告】
2019535633.tif 000018
2019535633.tif 000019
2019535633.tif 000020