(57)【要約】一例では、本方法は、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の第１の層を形成し、該第１の層についてのプリント命令に基づいて該第１の層に少なくとも１つのプリント剤を選択的に塗布することを含む。該第１の層にエネルギーを加えてその少なくとも１つの領域で融合を生じさせ、オブジェクト生成で処理されるべき造形材料の後続の層に対する前記第１の層の熱寄与に関連する少なくとも１つの温度を測定することが可能である。後続の層の領域に対する前記第１の層の予測される熱寄与からの逸脱を示す温度状態が存在するか否かを判定することが可能である。かかる温度状態が存在する場合、該温度状態に基づいて該後続の層の領域にプリント剤を塗布するためのプリント命令を決定することが可能である。【選択図】図１
2019514748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の第１の層を形成し、
該第１の層についてのプリント命令に基づいて該第１の層上に少なくとも１つのプリント剤を選択的に塗布し、
該第１の層にエネルギーを加えてその少なくとも１つの領域で融合を生じさせ、
オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層に対する前記第１の層の熱寄与に関連する少なくとも１つの温度を測定し、
後続の層の領域に対する前記第１の層の予測される熱寄与からの逸脱を示す温度状態が存在するか否かを少なくとも１つのプロセッサを使用して判定し、及び該温度状態が存在する場合に、
該温度状態に基づいて前記後続の層の領域にプリント剤を塗布するためのプリント命令を少なくとも１つのプロセッサを使用して決定する
ことを含む方法。
【請求項２】
造形材料の後続の層を形成することを更に含み、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層に対する前記第１の層の熱寄与に関連する少なくとも１つの温度を測定することが、プリント剤が塗布される前に前記後続の層の少なくとも１つの温度を測定することを含む、請求項１に記載の方法。。
【請求項３】
造形材料の後続の層に対する造形材料の前記第１の層の予測される熱寄与からの逸脱を示す温度状態を判定することが、少なくとも１つの測定された温度が閾値温度よりも高い造形材料の後続の層の領域を識別することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
プリント命令を決定することが、前記後続の層にプリント剤を塗布するための所定のプリント命令を修正することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
造形材料の後続の層の処理に対する造形材料の前記第１の層の予測される熱寄与からの逸脱を示す温度状態を判定することが、少なくとも１つの測定された温度が予測される温度から閾値量よりも多く異なる造形材料の後続の層の領域を識別することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの測定された温度に基づいて関数を決定することを更に含み、及び前記後続の層にプリント剤を塗布するためのプリント命令を決定することが、前記関数と前記後続の層についての所定のプリント命令とを畳み込むことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記プリント命令を決定することが、前記後続の層にプリント剤を塗布するための前記所定のプリント命令に少なくとも１つのマスクを適用することにより該後続の層にプリント剤を塗布するための該所定のプリント命令を修正することを含み、該マスクが、
修正すべき前記プリント命令の少なくとも一部、及び、
未修正のままとすべき前記プリント命令の少なくとも一部
の少なくとも一方を示すものである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
積層造形装置であって、
制御データに従ってプリントベッド上に形成された造形材料の層上にプリント剤を選択的に塗布するための薬剤分配器と、
前記プリントベッド上に形成された造形材料の層上の複数の場所の各々の温度を測定するための温度センサと、
処理回路とを備えており、該処理回路が、
前記温度センサの測定値を使用して、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層の領域に対する造形材料の第１の層の熱寄与が閾値を超えるか否かを判定する、熱分析モジュールと、
該熱分析モジュールの出力に基づいて、前記後続の層の前記領域上にプリント剤を塗布するための制御データを決定する、制御データモジュールと
を含む、積層造形装置。
【請求項９】
前記熱分析モジュールが、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層に対する造形材料の第１の層の熱寄与が閾値を越える少なくとも１つの領域を識別した場合に、前記制御データモジュールが所定の制御データを修正する、請求項８に記載の積層造形装置。
【請求項１０】
前記熱分析モジュールが、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層に対する造形材料の第１の層の熱寄与が、サーマルモデルに基づく閾値を超えるか否かを判定する、請求項８に記載の積層造形装置。
【請求項１１】
前記温度センサが、前記薬剤分配器が融合剤を塗布する前に、前記プリントベッド上に形成された造形材料の層上の複数の場所の各々の温度を測定する、請求項８に記載の積層造形装置。
【請求項１２】
前記温度センサがサーマルイメージングカメラを含む、請求項８に記載の積層造形装置。
【請求項１３】
命令を含むマシン読み取り可能媒体であって、該命令が、プロセッサにより実行された際に、
層毎の積層造形プロセスにおける造形材料の後続の層の温度測定に基づいて、閾値を超える後続の層の領域の前の層による加熱を示す温度状態を決定し、該後続の層が、選択的な凝固を生じさせるためにプリント剤がプリントされた造形材料の前の層を覆うものであり、及び、
造形材料の後続の層の領域にプリント剤を塗布するためのプリント命令を決定する
ことを前記プロセッサに行わせる、マシン読み取り可能媒体。
【請求項１４】
プリント命令を決定するための前記命令が、
前記領域に塗布されるべき融合剤又は融合増強剤の量の低減、
前記領域に塗布されるべき融合低減剤の量の増大、及び、
前記領域に塗布されるべきプリント剤の変更
のうちの少なくとも１つをもたらすように所定のプリント命令を修正するための命令を含む、
請求項１３に記載のマシン読み取り可能媒体。
【請求項１５】
閾値を超える後続の層の前の層による加熱を示す温度状態を決定するための前記命令が、該後続の層の前の層による加熱を予測するモデルに基づいて温度状態を決定する、請求項１３に記載のマシン読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
積層造形技術は、造形材料の固化を介して各層毎に３次元オブジェクトを生成することが可能である。かかる技術の例では、造形材料は層状に供給され、固化方法は造形材料の各層を加熱して選択された領域で溶融させることを含むことが可能である。他の技術では、化学凝固法又は結合材料といった他の凝固法を使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】プリント剤を塗布するためのプリント命令を決定する例示的な方法のフローチャートである。
【図２ａ】例示的なサーマルマップの概略図である。
【図２ｂ】例示的なサーマルマップの概略図である。
【図２ｃ】例示的なサーマルマップの概略図である。
【図３】プリント剤を塗布するためのプリント命令を決定する別の例示的な方法のフローチャートである。
【図４】例示的な積層造形装置を簡略化して示す概略図である。
【図５】マシン読み取り可能媒体に関連する例示的なプロセッサを簡略化して示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
非限定的な例を図面を参照して説明する。積層造形技術は、造形材料の凝固を介して３次元オブジェクトを生成することが可能である。実例によっては、造形材料は、粉末状の粒状材料とすることが可能であり、例えば、プラスチック、セラミック、又は金属粉末とすることが可能である。生成されるオブジェクトの特性は、使用される造形材料の種類及び凝固メカニズムの種類によって決まる。造形材料は、例えばプリントベッド上に堆積させることが可能であり、及び例えば製造チャンバ内で各層毎に処理することが可能である。
【０００４】
実例によっては、エネルギーの指向性の適用を介して（例えば、レーザー又は電子ビームを使用して）選択的な凝固が達成され、該指向性のエネルギーが適用された位置で造形材料の凝固が生じることになる。別の実例では、少なくとも１つのプリント剤を造形材料に選択的に塗布することが可能であり、該少なくとも１つのプリント剤は、その塗布時に液体であることが可能である。例えば、融合剤（「合体剤（coalescence agent）」又は「合体剤（coalescing agent）」とも呼ばれる）は、生成される３次元オブジェクトのスライスを表す（例えば、構造設計データから生成することが可能な）データから導出された所定のパターンで造形材料の１つの層の複数の部分に選択的に分配することが可能である。融合剤は、エネルギー（例えば、熱、光、又はその他のエネルギー）が（例えば、エネルギー放射源から）該１つの層に適用された際に、該エネルギーを吸収して、該エネルギーが適用された造形材料が合体し凝固して前記パターンに従って３次元オブジェクトのスライスが形成されるようにするような組成を有することが可能である。他の例では、合体は他の態様で達成することが可能である。
【０００５】
融合剤に加えて、実例によっては、プリント剤は、合体改質剤（以下、改質剤又は詳細剤とも称す）を含むことが可能であり、該合体改質剤は、例えば、合体を低減させ又は増大させることにより融合剤の効果を変更し、又はオブジェクトの特定の仕上げ又は外観の生成を助ける働きをするものであり、このため、かかる薬剤は詳細剤と称することが可能である。（例えば、入射エネルギーを反射させること、エネルギー及び融合剤を吸収しないこと、又は蒸発して冷却効果を有することにより）合体を低減させる改変剤は、本書では融合低減剤と称す。合体を増大させる改変剤は、本書では融合増強剤と称す。実例によっては、例えば染料又は着色剤を含む着色剤を、融合剤又は改質剤として、及び／又は、オブジェクトに特定の色を提供するためのプリント剤として、使用することが可能である。
【０００６】
上述のように、積層造形システムは、構造設計データに基づいてオブジェクトを生成することが可能である。これは、設計者が、例えばコンピュータ支援設計（CAD）アプリケーションを使用して、生成されるべきオブジェクトの３次元モデルを生成することを含むことが可能である。該３次元モデルは、オブジェクトの中実部分を定義することが可能である。積層造形システムを使用して３次元モデルから３次元オブジェクトを生成するために、該３次元モデルのデータを処理して、該３次元モデルの平行な平面の複数のスライスを生成することが可能である。各スライスは、積層造形システムにより凝固され又は合体されるべき造形材料のそれぞれの層の一部を画定することが可能である。
【０００７】
図１は、積層造形方法とすることが可能な方法の一例を示しており、ブロック102でオブジェクト生成において処理されるべき造形材料の第１の層を形成する。例えば、造形材料の層を、プリントベッド上に直接配設し、又は少なくとも１つの以前に形成された層上に重ねて配設することが可能である（実例によっては、該以前に形成された層は、少なくとも１つのプリント剤が塗布され、及びエネルギー源（例えば、加熱ランプ）からエネルギーが照射されたものとなる）。ブロック104は、該第１の層のプリント命令に基づき、該第１の層に少なくとも１つのプリント剤を選択的に塗布することを含む。例えば、これは、所定のパターンに従って行うことが可能であり、該所定のパターンは、造形材料を融合させることにより積層造形装置によって生成されるオブジェクトを表すオブジェクトモデルデータから導出されたパターンとすることが可能である。かかるオブジェクトモデルデータは、例えば、コンピュータ支援設計（CAD）モデルを含むことが可能であり、及び／又は、例えば、STereoLithographic（STL）データファイルとすることが可能であり、及び、例えば、オブジェクトの「スライス」における材料分布を指定する（例えば、中実部分を識別する）ことが可能である。。
【０００８】
ブロック106は、例えば、エネルギー源を使用して、造形材料の層の少なくとも１つの領域で融合を生じさせるように、該層にエネルギーを加えることを含む。これは、例えば、加熱ランプを使用して、熱を造形材料の層に加えること、又は、光、マイクロ波エネルギーなどを該層に照射することを含むことが可能である。
【０００９】
ブロック108は、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層に対する第１の層の熱寄与に関連する少なくとも１つの温度を測定することを含む。実例によっては、造形材料の１つの層の表面上の複数の温度を測定することが可能である。例えば、造形材料の１つの層は、複数のピクセルと考えることが可能であり、該複数のピクセルの各々は、それぞれの温度測定値と関連付けることが可能である。一例では、該複数のピクセルは、約30cm×40cmのプリントベッドを約32x32ピクセルのマトリクスに分割した、長さ1〜2cm程度のものとすることが可能であるが、より大きい又はより小さいピクセルを形成することも可能である。実例によっては、第１の層の温度は、その処理に続いて測定することが可能である。実例によっては、例えば、薬剤が処理され及び少なくとも部分的に融合された第１の層の上に、造形材料の後続の層を形成することが可能であり、例えば、該後続の層上にプリント剤が塗布される前に、該後続の層の温度を測定することが可能である。温度は、任意の種類の温度センサを使用して測定することが可能である。実例によっては、温度は、サーマルイメージングカメラ又は赤外線（IR）カメラを使用して測定することが可能である。
【００１０】
ブロック110は、少なくとも１つのプロセッサを使用して、後続の層の特定の領域に対する第１の層の予測される熱寄与からの逸脱を示す温度状態が存在するか否かを判定することを含む。このため、ブロック110は、「層内」温度状態（すなわち、単一の層に関する温度状態）ではなく「層間」温度寄与について考察する。実例によっては、かかる温度状態が存在するか否かを決定することは、１つの層上の少なくとも１つの位置又は領域の各々における温度を、その位置／領域のモデル化された予測温度と比較することを含むことが可能である。これは、例えば、１つの層の測定されたサーマルマップをモデル化された予測されるサーマルマップと比較すること、又はその空間的に位置合わせされたピクセルを比較することを含むことが可能である。他の例では、温度状態を決定することは、１つの層上の少なくとも１つの位置又は領域の各々における温度を閾値温度と比較することを含むことが可能である。該領域は、後続の層の一部を含むが全てではないものとすることが可能である。
【００１１】
実例によっては、温度状態は、過温度（over-temperature）状態に関連する造形材料の１つの層の１つの領域を示し、換言すれば、該領域は、該層上の「ホットスポット」を含むことが可能である。これは、例えば、該層の所定の閾値温度に対する過温度の少なくとも１つとすることが可能であり、又は、その領域の予測温度に対する過温度とすることが可能であり、又は、その領域外の該層の温度に対する過温度とすることが可能である。換言すれば、１つ以上の温度測定値を使用して、後続の層における実際の又は潜在的なホットスポットを明らかにすることが可能であり、該ホットスポットは、融合に影響を及ぼし得ることを示すことが可能なものであり、又は実例によっては、後続の層で、プリント剤の塗布及びそれに次ぐエネルギーの供給によってではなく（又はそれだけではなく）、下方に位置する第１の層の熱寄与によって融合が生じ得ることを示すことが可能なものである。他の例では、ホットスポットは、多数の後続の層にわたる意図しない融合の危険を（かかる熱的条件に対抗するためのアクションが行われない限り）もたらし又は該危険性を増大させ得るプロセスの開始を示すことが可能である。したがって、かかる例では、熱的条件は、後続の層の処理に影響を及ぼすのに十分な高い温度を示すことが可能である。
【００１２】
実例によっては、生成されるべきオブジェクトの複数の層に関連する最初の一組のプリント命令が存在し、該プリント命令は、各層毎にプリント剤の量及び／又は配置を指定することが可能である。実例によっては、該最初の一組のプリント命令における意図する部分に融合を生じさせるために塗布すべき１つ以上のプリント剤の量は、結果的に生じる温度にかかわらず（又は、結果的に生じる層間温度にかかわらず）決定することが可能である。かかる方法は、例えば、ホットスポットの発生を制御し又は阻止するために、各層の処理間の冷却に依存することが可能である。しかし、実例によっては、例えば、第１の層が、意図しない又は制御されていない態様で、後続の層の融合に影響を及ぼす可能性を制御するために、オブジェクト生成プロセスのサーマルモデルを考慮する場合がある。実際には、サーマルモデルが考慮される場合であっても、造形材料の各層の熱的挙動は、例えば、使用される造形材料及び／又はプリント剤の熱特性の変化（例えば、造形材料が再利用される場合があり、その熱的特性がその寿命にわたって変化する）、環境条件（周囲温度及び湿度を含む）の変化、又は不完全なサーマルモデル等に起因して、該サーマルモデルから逸脱する可能性がある。したがって、サーマルモデルが考慮されるか否かにかかわらず、後続の層に対する第１の層の熱的寄与が意図しない結果をもたらす可能性があり、該意図しない結果として、後続の層又はその他の層の意図しない融合、意図しない物理的特性（例えば、脆性、強度の低下、寸法精度の低下、及び／又は粗さの増大）、又はオブジェクト形成中の過熱／熱不足に起因するオブジェクトの外観の変化などが挙げられる。
【００１３】
しかし、この例では、第１の層による予測される熱寄与からの逸脱を示す温度状態が存在すると判定された場合、本方法はブロック112へと続き、該温度状態に基づいて後続の層の領域にプリント剤を塗布するためのプリント命令を決定する。これは、後続の層にプリント剤を塗布するための所定のプリント命令を修正することを含むことが可能である。実例によっては、該所定のプリント命令の少なくとも一部が修正され、該所定のプリント命令の少なくとも一部は修正されない。例えば、過温度状態が識別された場合、過温度の領域に特定量のプリント剤を塗布するための所定のプリント命令を（例えば、融合剤又は融合増強剤の量（液滴の数又は濃度とすることが可能）を減少させ、及び／又は融合低減剤の量を増加させるように）修正することが可能である。低温条件が判定された場合には、融合剤又は融合増強剤の量を増加させ、又は融合低減剤の量を減少させることが可能である。実例によっては、温度状態に基づいて後続の層にプリント剤を塗布するためのプリント命令を決定することは、プリント命令の修正前に指定されていた少なくとも１つのプリント剤とは異なるエネルギー吸収特性を有するプリント剤を該プリント命令で指定することを含むことが可能である。実例によっては、前記所定のプリント命令は、造形材料の層上にプリントするためのプリント命令を含むことが可能であり、前記修正は、該プリント命令の一部のみ（例えば、判定された過温度状態に関連付けられた領域（例えば、ホットスポットの領域）に関するプリント命令）に適用することが可能である。他の例では、プリント命令は、後続の層の少なくとも１つの領域に塗布すべきプリント剤が温度状態の存在によって影響を受けるように、モデル及び該温度状態に基づいてを決定することが可能である。
【００１４】
過温度状態は、例えば、周囲温度を低下させること又は加熱ランプなどにより層に加えられるエネルギー量を低減することによって対処することが可能であるが、かかる解決策は、正確に制御することが比較的困難なものであり、その効果は層全体に適用され、実際には、製造される１つ以上のオブジェクト全体に適用されるものとなる。その結果として、かかる解決策は、オブジェクトの特定の領域の溶融が不完全である「非溶融（unmelting）」、収縮、反り、及び過冷却といった他の有害な影響を生じさせ得るものとなる。しかし、プリント命令を決定することは、細かい応答を可能にするものであり、実例によっては、層の複数の領域のうち過温度状態又は低温度状態に曝されており又はかかる状態に曝されている可能性が高い領域にのみ適用することが可能なものである。
【００１５】
このため、この例では、特定の層に見受けられ又は該特定の層について予測される低温度状態又は過温度状態は、該層にプリント剤を塗布するためのプリント命令を決定すること（実例によっては、修正することを含む）によって対処することが可能である。これは、該層に過度に影響を及ぼすことなく、予測される熱的条件における逸脱の結果に対処し又はこれに対抗することが可能である。実例によっては、少なくとも幾つかの意図しない融合の結果として後続の層がもたらされる可能性があるが、温度状態に基づいてその層のプリント剤命令を決定することにより、複数の層にわたる制御されない熱寄与を防止し又は該熱寄与に対抗することが可能である。例えば、ホットスポットの形成に続いて当初に意図したようにプリンティングを続行する場合、これは、ホットスポットの領域で熱が更に発生して、意図しない融合及び／又は意図しない物理的特性が複数の層を介して伝播する可能性があることを意味する。
【００１６】
実例によっては、この方法は更に、（１つ以上の温度が測定される前又は後に形成することが可能な）造形材料の後続の層を形成すること、及び決定されたプリント命令に従ってプリント剤で後続の層をプリントすることを含むことが可能である。実例によっては、次いで、該後続の層を図１の第１の層として処理することが可能であり、この方法は、積層造形で形成された複数の層の各々又はその少なくとも一部に関して実行することが可能である。
【００１７】
かかる「ホットスポット」は複数の層にわたって形成され得るので、本方法は各層毎に実施しないことが可能である。例えば、本方法は、１つおきの層、２つおきの層、又は９つおきの層などについて実施することが可能である。全ての層ではなく幾つかの層に関してプロセスを適用することにより、ホットスポットの悪影響を過度に危険にさらすことなく処理を減少させることが可能となる。実例によっては、かかるホットスポットは、オブジェクトのかさばる部分（bulk portion）を製造する際（すなわち、比較的大きくて実質的に連続する多量の造形材料を融合させる場合）に生じる可能性が高いので、本方法は、かかる部分を形成する複数の層に関して実行することが可能である。例えば、オブジェクトデータを解析して（例えば、予測される熱的挙動に基づいて予め決定された）特定の体積を超える部分を決定し、オブジェクトのかかる部分に近接する層に関して本方法を実行することが可能である。より一般的には、本方法は、比較的危険性の低いホットスポットに関連付けられた１つ以上の層ではなく、比較的危険性の高いホットスポットに関連付けられた１つ以上の層に関して実行することが可能である。
【００１８】
図２ａないし図２ｃは、造形材料の層の表面にわたる複数の温度測定の例を「サーマルマップ」200a-200cとして示したものである。かかるマップは、複数のイメージングピクセルを表すことが可能なものであり、その各イメージングピクセルは各温度測定値に関連するものである。同図では、より高い温度はより暗い領域として図示され、より低い温度はより明るい領域として図示されている。
【００１９】
図２ａは、融合剤で処理され及び加熱ランプで加熱された造形材料の１つの層のサーマルマップ200aを示している。この例では、この層で形成されるオブジェクトは、十字形状の断面202からなる。より暗い領域で示すように、造形材料の層は、その十字形状上で、その周囲の領域よりも熱くなる。更に、十字形状202の温度にも多少の変動があり、中央領域204は、全ての側部からの熱寄与のため、周囲の「腕部」よりも熱くなる。このため、十字形状202の中心には比較的ホットスポットが存在する。周囲の未融合の造形材料の温度は、融合領域よりも低くなる。実際には、過度の複雑さを回避すべく図示していないより多くの温度変動が存在し得ることに留意されたい。
【００２０】
図２ｂは、図２ａに示した層上に形成された造形材料の１つの層であってプリント剤が塗布される前の層のサーマルマップ200bを示している。この層を形成する際に、例えば、ローラなどを用いて形成することが可能な造形材料を幾分か予熱することが可能である。この例では、図２ａからの十字形状の熱パターンは、ある程度「裏抜け（bleed through）」し、すなわち、その領域の下の層からの顕著な熱寄与が存在する。これは、周囲部分よりも熱い中央領域204の上にあるホットスポット206の領域の場合に特に該当する。実例によっては、かかる加熱は、プリント剤及びエネルギーを適用する通常の処理を行わなくともその層の融合を生じさせるのに十分なものとなり得る。これは、層のうち融合が意図されていない部分が融合すること及び／又は意図しない物理的性質が生じることを意味する。更に、この層上にプリントするための所定のプリント命令が実行される場合には、更なるプリント剤の追加によって過温度状態が悪化し、この問題は連続する複数の層を介して積み重なっていくことになる。下方の層に塗布されたプリント剤が後続の層内へと拡散する（特に両方が一度に少なくとも部分的に溶融される場合に生じ得る）場合がこれに該当する。この場合、後続の層をプリント剤で処理すると、該後続の層は、塗布されたプリント剤だけでなく拡散したプリント剤も含有することになり、これは、該後続の層が、意図された濃度の融合剤よりも多くの融合剤を含むことを意味し、その結果としてエネルギーの吸収が増大することになる。場合によっては、例えば、薬剤が色素性のものである（pigmented）場合、その影響は、色差に起因するものとなり、又は色差によって悪化して異なる熱吸収をもたらす可能性がある。
【００２１】
実例によっては、図２ｂのサーマルマップを使用して、測定された温度を閾値温度と比較することにより、第１の層の予測される熱寄与からの逸脱が存在することを示す温度状態を決定することが可能である（但し、他の例では、図１ａのサーマルマップを使用して、層間の予測される熱寄与からの逸脱を示す温度状態の存在を判定することが可能である）。図２ｂの例について考察すると、ホットスポット206の領域で閾値温度を超える場合がこれに該当する。例えば、閾値温度は、オブジェクトの層を形成するために使用される複数の材料の組み合わせに関連する溶融温度に関連して設定することが可能である。意図しない融合を防止することを目的として該溶融温度よりも所定量だけ低く閾値温度を設定する場合がこれに該当する。
【００２２】
これにより、連続する複数の層上に形成されたホットスポットの影響に対抗するアクションを該ホットスポットによる有害な影響が生じる前に行うことが可能となる。他の例では、閾値は、強度や弾性等の特定のオブジェクト特性に関連づけられた温度に関するものとすることが可能である。例えば、造形材料がプラスチック粉末である場合、該造形材料は、約160〜190℃の溶融温度に関連づけることが可能である。かかる例では、使用される複数の材料の組み合わせに関連づけられた溶融温度よりも約10℃低い任意の温度が、下方にある層からの予測される熱寄与からの逸脱を示すことが可能である。
【００２３】
他の例では、予測される熱寄与のモデルは、例えば、モデルという形で、又はその層についての予測されるサーマルマップ200c（その一例が図２ｃに示されている）という形で、存在することが可能である。図２ｃのモデルサーマルマップ200cは、加熱領域208を予測しているが、より明るい陰影（shading）から分かるように、この予測される加熱は、ホットスポット206で測定された実際の温度よりも低い。実例によっては、測定されたサーマルマップと予測されたサーマルマップとの差を決定することが可能である。この差を使用して、温度状態が予測される温度状態から逸脱していることを（例えば、閾値差に基づいて）判定すること及び／又は修正を決定することが可能であり、又はフィルタを適用して（例えば、装置の誤差帯域内にある温度差を無視して、温度検知装置の精度に関係し得る）所定の閾値よりも大きい差を識別することが可能である。
【００２４】
図３は、積層造形方法とすることが可能な本方法の一例であり、例えば、図１のブロック102〜106に続くことが可能なものである。
【００２５】
ブロック302で、造形材料の後続の層が形成され、ブロック304で、該形成された後続の層の少なくとも１つの温度が測定される。ブロック306は、該造形材料の後続の層のうち、測定された温度が閾値温度よりも高い領域を識別することを含む。ブロック308は、該後続の層の識別された領域にプリント剤を塗布するために所定のプリント命令を修正することを含む。プリント剤の量は、融合剤の量（例えば、濃度、密度、及び／又はコントーンレベル）及び／又は改質剤の量とすることが可能である。他の例では、プリント剤の種類又は分類を修正することが可能である。
【００２６】
後続の層の温度を（例えば、プリント剤が塗布される前に）測定することにより、後続の層の実際の内容（content）及び瞬間的な環境条件に関係する実際の瞬間的な熱寄与を決定することが可能となる。
【００２７】
ブロック306は、測定された温度に基づいて特定の関数を決定することを含むことが可能である。例えば、かかる関数は、空間（例えば、層がX-Y平面内に形成される場合のX軸及びY軸）にわたって変化することが可能であり、及びサーマルマップ及び／又は少なくとも１つの測定された温度と閾値及び予測される温度のうちの少なくとも一方との間の差を表すことが可能であり、又は該サーマルマップ及び／又は該差に基づくものとすることが可能である。各位置における関数の大きさは、前の層の予測される熱寄与からの逸脱の度合いを示すものとすることが可能であり、例えば、特定の層上で一定の温度値とすることが可能であり、又は該層にわたって変化し得るモデル化された温度値とすることが可能である。実例によっては、ブロック308で後続の層にプリント剤を塗布するために所定のプリント命令を修正することは、後続の層についての関数及び所定のプリント命令を畳み込むこと（convolving）を含むことが可能である。したがって、少なくとも１つのプリント剤を、対応する位置における関数の大きさに関連する量だけ修正することが可能である。実例によっては、１つ以上の測定された温度から複数の関数を開発することが可能である。他の例では、プリント命令を決定する際に複数の関数をモデルデータで畳み込むことが可能である。
【００２８】
別の例では、ブロック308は、後続の層にプリント剤を塗布するための所定のプリント命令にマスクを適用することを含むことが可能である。例えば、該マスクは、位置と共に変動する値を有することが可能である。場所によっては、該マスクは所定のプリント命令に影響を及ぼさないが、他の場所では該マスクは修正された影響を及ぼし、例えば、既存のプリント剤の量を（複数の領域又は複数の場所で変動し得る）特定の値だけ調整することが可能である。換言すれば、マスクは、修正すべきプリント命令の少なくとも一部及び／又は無修正のままとすべきプリント命令の少なくとも一部を示すことが可能である。
【００２９】
実例によっては、複数の異なるプリント剤及び／又は造形材料上の（プリントヘッド等の）薬剤分配器の複数の異なるパスに関連する複数のマスクを開発することが可能である。１つ以上のマスクは、測定された温度又は決定された温度差に基づくものとすることが可能であり、これにより、マスクの値又は効果に温度又は温度差の大きさを関連付けることが可能となる。
【００３０】
例えば、プリント剤が塗布される前の層のサーマルイメージの重ね合わせ（superposition）、及び該層に塗布されるべきプリント剤を表すプリント命令を決定することが可能である。例えば、層がXY平面と見なされる場合、プリント剤が修正される領域を描くX位置及びY位置を決定し、これらの領域に関するプリント命令に修正を適用することが可能である。
【００３１】
各プリント剤の量（又はそれに対して行われる修正）を、例えば、塗布されている特定の量のプリント剤の影響に関するサーマルモデルに基づいて、又は機械学習技術を使用して開発されたデータに基づいて決定して、量や量の変化が温度に如何なる影響を与えるかを決定することが可能である。実例によっては、該量は、意図された状態に達するまで、段階的に修正することが可能である。実例によっては、融合剤、改質剤、及びその両者の組み合わせの量を修正することによる熱的効果に関するモデルを開発することが可能である。
【００３２】
したがって、ブロック304,306,308は、それぞれ、図１のブロック108,110,112の例を提供することが可能なものであり、及び図１のブロック102〜106に続くことが可能なものである。上述のように、他の例では、ブロック108は、造形材料の後続の層の領域であって、測定された温度が予測される温度と閾値量よりも多く異なる領域を識別することを含むことが可能である。
【００３３】
図４は、プリント剤分配器402、温度センサ404、及び処理回路406を備えた積層造形装置400の一例である。プリントベッド408は、取り外し可能な構成要素とする（例えば、トロリー（trolley：台車）の一部として提供する）ことが可能なものであり、積層造形装置400を使用して造形材料の層を支持するために提供することが可能である。プリント剤分配器402は、例えば、所定パターンに従って、プリントベッド408上の造形材料の層上にプリント剤を選択的にプリントするように制御することが可能である。例えば、プリント剤分配器402は、プリントヘッドキャリッジ及び／又はインクジェットプリントヘッド等のプリントヘッドを備えることが可能であり、液体としての１つ以上のプリント剤を、例えば、プリントベッド408上の１回以上のパスで塗布するようにすることが可能である。温度センサ404は、サーマルカメラ、サーマルイメージングアレイ等とすることが可能であり、造形材料の層上の複数の位置（例えば、サーマルイメージングピクセル）の各々の温度を測定することが可能である。温度センサ404は、プリント剤分配器402がプリント剤を塗布する前に、プリントベッド上に形成された造形材料の層上の複数の場所の各々の温度を測定するよう制御することが可能である。
【００３４】
実例によっては、積層造形装置400は、プリントベッド408上に造形材料の複数の層を形成するよう構成された造形材料分配器を備えることが可能であり、該造形材料分配器は、例えば、プリントベッド408にわたって造形材料を広げるローラを含むことが可能である。実例によっては、プリントベッド408が配設されている取り外し可能な構成要素は、造形材料の供給源も含むことが可能であり、及び造形材料分配器がプリントベッド408上に造形材料を広げることができるように造形材料を上昇させて準備する機構を備えることが可能である。
【００３５】
処理回路406は、熱分析モジュール410及び制御データモジュール412を含む。熱分析モジュール410は、温度センサ404の測定値を使用して、オブジェクト生成において処理される造形材料の後続の層の領域に対する造形材料の第１の層の熱寄与が閾値を超えるか否かを判定するよう構成されている。例えば、熱分析モジュール410は、上述のようにブロック108又は306を実行するように構成することが可能である。制御データモジュール412は、熱分析モジュール410の出力に基づいて、後続の層上に融合剤をプリントするための制御データを決定するよう構成される。例えば、制御データモジュール412は、上述のようにブロック110又は308を実行するように構成することが可能である。
【００３６】
実例によっては、制御データモジュール412は、熱分析モジュール410が、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層に対する造形材料の第１の層の熱寄与が閾値を超える少なくとも１つの領域を識別した場合に、所定の制御データを修正するよう構成することが可能である。かかる層は、互いに隣接することが可能であり、又は少なくとも１つの介在層によって分離されることが可能である。第１の層の熱的効果は、第１の層に熱的に結合されている複数の層にわたって蓄積された熱の累積的な効果とすることが可能である。
【００３７】
実例によっては、熱分析モジュール410は、オブジェクト生成において処理されるべき造形材料の後続の層の領域上の造形材料の第１の層の熱寄与が閾値を超えるか否かをサーマルモデルを使用して決定するよう構成することが可能である。例えば、測定された温度と予測される温度との差を決定することが可能である。
【００３８】
温度センサ404はまた、装置の他の側面の制御に使用することが可能であり、例えば、造形材料を予熱するための熱源にフィードバックを提供するため、オブジェクト生成温度に到達し及び過度に超えないように合体を生じさせるためのエネルギーを適用するための熱源にフィードバックを提供するため、及び／又は生成されたオブジェクトが冷却されるときを判定するために、使用することが可能である。温度センサ404は更に、積層造形装置の他の部分（例えば、インク溜め（spittoon）、ウェブワイプ（web wipe）、又は液滴検出器）の温度を測定するために使用することが可能である。
【００３９】
図５は、プロセッサ502に関連するマシン読み取り可能媒体500の一例である。マシン読み取り可能媒体500は、プロセッサ502により実行されたときに、プロセッサ502に、層毎の積層造形プロセスにおける造形材料の後続の層にわたる温度測定に基づいて、（例えば、「ホットスポット」を決定する）所定の閾値を越える後続の層の特定の領域の前の層による加熱を示す温度状態を決定させ、並びに造形材料の後続の層にプリント剤を塗布するためのプリント命令を決定させることが可能であり、該後続の層は、選択的な凝固を生じさせるためにプリント剤がプリントされた造形材料の前の層を覆うものである。
【００４０】
実例によっては、プリント命令を決定するための命令は、所定のプリント命令を修正して、融合剤又は融合増強剤の量（単位面積当たりの液滴の数又は濃度とすることが可能）の低減、塗布すべき融合低減剤の量の増大、又は領域に塗布すべきプリント剤の変更のうちの少なくとも１つをもたらすことが可能である。実例によっては、閾値を超える後続の層の前の層による加熱を示す温度状態を決定するための命令は、該後続層の前の層による加熱を予測するモデルに基づいて温度状態を決定するものである。
【００４１】
本書に記載する幾つかの実例では、この状況で、プリント剤の量に対する動的な調整が、サーマルイメージングカメラ又は他のIRセンサ等の温度センサによってトリガされる。実例によっては、温度センサを使用してホットスポットを検出することが可能であり、該ホットスポットは、絶対閾値（例えば、温度勾配の検出）又は予測される温度に関連して決定することが可能である。プリント剤の量の調整を適用することが可能である。量又は調整量（低減又は増大とすることが可能）は、プリントベッドの残りの部分の熱的安定性を変更することなく（又は実質的に変更することなく）ホットスポットの温度を安定させるように決定することが可能である。実例によっては、プリント剤の量、又は調整量は、例えば、閾値に基づく方法、又は比例-積分-微分（PID）制御に基づく計算といった一層複雑な方法を使用して、又は統計的アプローチ（例えば、熱的挙動を（実例によっては、問題のある熱状態が発生する前に）意図された状態に迅速に収束させるために複数の層の熱的挙動について考察することが可能な機械学習に基づくもの）に従うことにより、決定することが可能である。
【００４２】
本開示における例は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアなどの任意の組み合わせといった、方法、システム、又はマシン読み取り可能命令として提供することが可能である。かかるマシン読み取り可能命令は、コンピュータ読み取り可能プログラムコードを内部又は上部に有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体（ディスク記憶装置、CD-ROM、光学記憶装置などを含むが、これらに限定されない）に含まれていることが可能である。
【００４３】
本開示は、本開示の実例による方法、装置、及びシステムのフローチャート及び／又はブロック図を参照して説明した。上記で説明したフローチャートは、特定の実行順序を示しているが、その実行順序は、図示した順序とは異なることが可能である。１つのフローチャートに関して記載した複数のブロックは、別のフローチャートの複数のブロックと組み合わせることが可能である。フローチャート及び／又はブロック図における各フロー及び／又は各ブロック、並びに該フローチャート及び／又はブロック図における複数のフロー及び／又は複数のブロックの組み合わせは、マシン読み取り可能命令によって実現することが可能であることを理解されたい。
【００４４】
マシン読み取り可能命令は、例えば、明細書及び図面で説明した機能を実現するために、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組み込みプロセッサ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによって実行することが可能である。特に、プロセッサ又は処理装置は、マシン読み取り可能命令を実行することが可能である。このため、装置の機能モジュール（処理回路406、熱分析モジュール410、及び制御データモジュール412など）は、メモリに格納されたマシン読み取り可能命令を実行するプロセッサ、又は論理回路に組み込まれた命令に従って動作するプロセッサによって実施することが可能である。「プロセッサ」という用語は、CPU、処理ユニット、ASIC、論理ユニット、又はプログラマブルゲートアレイなどを含むように広く解釈されるべきである。方法及び機能モジュールは、それら全てを単一のプロセッサにより実行することが可能であり、又は複数のプロセッサに分割することが可能である。
【００４５】
かかるマシン読み取り可能命令はまた、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置を特定のモードで動作するよう導くことができるコンピュータ読み取り可能記憶装置に格納することが可能である。
【００４６】
マシン読み取り可能命令をコンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置にロードして、該コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置が一連の動作を実行してコンピュータにより実施される処理を生成するようにすることが可能であり、これにより、該コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置で実行される命令が、フローチャートにおける１つ以上のフロー及び／又はブロック図における１つ以上のブロックにより指定された機能を実現することが可能となる。
【００４７】
更に、本書の教示は、コンピュータソフトウェア製品という形で実施することが可能であり、該コンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に格納され、及びコンピュータ装置に本開示の例で説明した方法を実施させるための複数の命令を含むことが可能である。
【００４８】
方法、装置、及び関連する態様を特定の実例に関して説明したが、本開示の思想から逸脱することなく、様々な修正、変更、省略、及び置換を行うことが可能である。したがって、方法、装置、及び関連する態様は、特許請求の範囲及びその等価物の範囲によって限定されることが意図されている。上述した例は、例示であって本書で説明したものに限定するものではなく、当業者であれば特許請求の範囲から逸脱することなく多数の代替的な実施形態を設計することが可能であることに留意されたい。一例に関して説明した特徴は、別の例の特徴と組み合わせることが可能である。
【００４９】
「含む」なる用語は、請求項に記載された要素以外の要素の存在を排除するものではなく、「１つの」なる用語は、複数を排除するものではなく、単一のプロセッサ又はその他のユニットが、特許請求の範囲に記載する幾つかのユニットの複数の機能を実行することが可能である。
【００５０】
従属形式の請求項の特徴は、独立形式の請求項又は従属形式の請求項の何れかの特徴と組み合わせることが可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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