(57)【要約】モデリング装置（１０）は、プラットフォーム（１４）と基板（１６）とを含む。プラットフォーム（１４）および基板（１６）は、取り外し可能なように互いにロックされアディティブ法の３次元モデリングマシン（１２）においてモデルを構築する面を提供することに適合している。基板（１６）は、モデリング面（５２）を提供する実質的に硬質であってノンダストなトレイ（５０）を備える。トレイから延びる雄コネクタは、プラットフォーム（１４）の雌コネクタに収容され、基板（１６）をプラットフォーム（１４）に係合する。係合された基板（１６）は、プラットフォーム（１４）にロックされ、モデルが構築されている間に基板（１６）の正確な位置を維持する。モデリングの完成後、基板（１６）はプラットフォーム（１４）から取り外され、モデルが除去され、基板が再利用され得る。
2007527334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アディティブ法の３次元モデリングマシンにおいて、その改良が、
モデリング基板を支持するプラットフォームであって、該プラットフォームが複数の鍵穴を含む、プラットフォームと、
モデリング面と複数の突起とを有する実質的に硬質な基板であって、結合部において該基板と該プラットフォームとを係合するため、各突起は該複数の鍵穴のうちの対応する１つにおいてリムーバブルに収容されるように構成されている、実質的に硬質な基板と、
該結合部において該基板を該プラットフォームに固定するためのロッキング機構であって、該基板の複数の突起が該複数の鍵穴に係合するときに、該基板と該プラットフォームとの間の相対運動を抑制する、ロッキング機構と
を備える、モデリングマシン。
【請求項２】
前記プラットフォームは前記モデリングマシンにおけるｚ軸に沿って動く、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項３】
前記基板はプラスチックから構成される、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項４】
前記基板は成形プラスチックから形成される、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項５】
前記基板の前記モデリング面は質感を有する、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項６】
前記質感は粗い、請求項５に記載のモデリングマシン。
【請求項７】
前記質感は滑らかである、請求項５に記載のモデリングマシン。
【請求項８】
前記質感は、ミディアムコースのＥＤＭ仕上げである、請求項５に記載のモデリングマシン。
【請求項９】
前記基板の前記モデリング面は格子を含む、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項１０】
前記格子は、前記モデリング面における溝によって規定される、請求項９に記載のモデリングマシン。
【請求項１１】
前記モデリング面は実質的に平坦である、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項１２】
前記基板はさらにハンドルを備える、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項１３】
前記基板は延長タブをさらに備え、前記モデリングマシンは、該延長タブを検出することにより、前記プラットフォームの上の基板を識別する基板検出ルーチンによってプログラムされ、応答可能なようにマシンの動作パラメータを構成する、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項１４】
前記ロッキング機構は、前記プラットフォームのエッジに回転可能なように搭載された少なくとも１つの保持具を備える、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項１５】
前記基板は、前記少なくとも１つの保持具と係合するように位置付けられた、前記基板のエッジ上の少なくとも１つのつめをさらに備える、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項１６】
前記複数の鍵穴の各々は開口スロットと従属スロットとを有し、該複数の突起の各々は脚部と足部とを有し、各足部はそれに対応する鍵穴の開口部を介してフィットするような大きさであり、各脚部は該鍵穴の該従属スロットにフィットするような大きさであり、これにより、該足部が前記プラットフォームの上面の下に位置付けられ該脚部が該スロットに収容されているときに、該複数の突起は該複数の鍵穴に係合する、請求項１に記載のモデリングマシン。
【請求項１７】
前記複数の鍵穴の開口部は、それらのそれぞれのスロットの前方にある、請求項１６に記載のモデリングマシン。
【請求項１８】
３次元モデリングマシンにおいて使用する装置であって、
プラットフォームの表面を通る複数の雌コネクタを有するプラットフォームと、
結合部において該プラットフォームに取り外し可能なように固定することに適合した、実質的に硬質かつノンダストな基板であって、該基板は、該プラットフォームの該表面上の規定の構造において支持され、該基板は、外側に向いている実質的に平坦なモデリング面と、該複数の雌コネクタのうちの対応する１つにおける係合部に収容されるように構成された複数の雄コネクタとを有する、基板と、
該複数の雄コネクタが該複数の雌コネクタに収容されるときに、該基板と該プラットフォームとの間の相対運動を抑制する、ロッキング機構と
を備える、装置。
【請求項１９】
前記基板はプラスチックから構成される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記基板は成形プラスチックから形成される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記基板の前記モデリング面は質感を有する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
前記質感は粗い、請求項２１に記載のモデリングマシン。
【請求項２３】
前記質感は、ミディアムコースのＥＤＭ仕上げである、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記基板の前記モデリング面は格子を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
前記基板はさらにハンドルを備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
前記ハンドルは前記基板の前面から延びている、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ハンドルは、前記モデリング面の熱伝導性よりも低い熱伝導性を有する、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記基板は再利用可能である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２９】
前記ロッキング機構は、前記プラットフォームのエッジに回転可能なように搭載された少なくとも１つの保持具を備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項３０】
前記基板は、前記少なくとも１つの保持具と係合するように位置付けられた、前記基板のエッジ上の少なくとも１つのつめをさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記複数の雌コネクタは、各々が開口スロットと従属スロットとを有する複数の鍵穴であり、前記複数の雄コネクタは、各々が脚部と端末足部とを備える複数の突起であり、各足部はそれに対応する鍵穴の開口部を介してフィットするような大きさであり、各脚部は該鍵穴の該従属スロットにフィットするような大きさであり、これにより、該足部が前記プラットフォームの下に位置付けられ該脚部が該スロットに収容されているときに、該複数の突起は該複数の鍵穴に係合する、請求項１８に記載の装置。
【請求項３２】
前記複数の鍵穴の開口部は、それらのそれぞれのスロットの前方にある、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
３次元モデリングマシンにおいて使用する、プラットフォームと基板とを備えた装置であって、
該プラットフォームおよび該基板は、結合部において取り外し可能なように互いにロックすることに適合しており、該基板は、該プラットフォーム上の規定の構造において支持されており、該基板のモデリング面は外側に向いており、
該プラットフォームは、該基板を該結合部に固定する手段を含んでおり、
該基板は、実質的に硬質かつノンダストなモデリング面を提供するトレイと、該基板を固定する手段を係合する一体化手段とを備えている、
装置。
【請求項３４】
前記基板と前記プラットフォームとの間のそれらの結合部における相対運動を抑制するロッキング手段をさらに備える、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記基板を固定する前記手段は複数の鍵穴を備え、各々は開口スロットと従属スロットとを有する、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記基板を固定する前記手段を係合する前記手段は、複数の突起を備え、各々は脚部と端末足部とを有し、各足部は前記複数の鍵穴のうちの関連する１つの開口部を介してフィットするような大きさであり、各脚部は該鍵穴の従属スロットにフィットするような大きさであり、これにより、該複数の突起の足部が前記プラットフォームの上面の下に位置付けられ該脚部が該スロットに収容されているときに、該プラットフォームおよび該基板は結合部に存在する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記基板はハンドルをさらに備える、請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
モデリングプラットフォームによって支持される基板の上にモデルを構築するタイプのアディティブ法の３次元モデリングマシンにおいて使用する基板であって、
実質的に平坦なモデリング面を有する実質的に硬質かつノンダストなトレイであって、該モデリング面が質感を有する、トレイと、
該モデリング面を係合するため、該トレイから延びて間隔付けられた複数の雄コネクタと
を備える、基板。
【請求項３９】
前記基板はプラスチックから構成される、請求項３８に記載の基板。
【請求項４０】
前記基板は単一の射出成形部である、請求項３８に記載の基板。
【請求項４１】
前記モデリング面の前記質感は滑らかである、請求項３８に記載の基板。
【請求項４２】
前記モデリング面の前記質感はミディアムコースのＥＤＭ仕上げである、請求項３８に記載の基板。
【請求項４３】
前記モデリング面は格子を含む、請求項３８に記載の基板。
【請求項４４】
前記格子は、前記モデリング基板における溝によって規定される、請求項４３に記載の基板。
【請求項４５】
前記トレイと一体のハンドルをさらに備える、請求項３８に記載の基板。
【請求項４６】
前記トレイから外側に延びるタブをさらに備える、請求項３８に記載の基板。
【請求項４７】
前記基板は再利用可能である、請求項３８に記載の基板。
【請求項４８】
前記複数の雄コネクタは、各々が脚部と端末足部とを有する複数の突起を備える、請求項３８に記載の基板。
【請求項４９】
アディティブ法の３次元モデリングマシンにおける装置であって、
プラットフォームと、
モデリング面を有する実質的に硬質かつノンダストな基板と、
結合部において該プラットフォームの上に該基板を係合するための、該プラットフォームと一体の手段であって、該基板の該モデリング面が外側に向いている、手段と、
該プラットフォームと一体の該手段を係合するための、該基板と一体の手段と
を備える、装置。
【請求項５０】
前記プラットフォームと一体の前記手段は、複数の雌コネクタを備える、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記複数の雌コネクタは複数の鍵穴である、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記基板と一体の前記手段は、複数の雄コネクタを備える、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記複数の雄コネクタは、前記複数の鍵穴のうちの対応する１つにおいてリムーバブルに係合されるように構成された複数の突起を備え、該複数の突起の各々は、脚部と端末足部とを備える、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記基板と前記プラットフォームとの間のそれらの結合部における相対運動を抑制するロッキング手段をさらに備える、請求項４９に記載の装置。
【請求項５５】
前記基板は再利用可能である、請求項４９に記載の装置。
【請求項５６】
前記基板と一体のハンドルをさらに備える、請求項４９に記載の装置。
【請求項５７】
前記基板は、自身から外側に延びるタブをさらに備える、請求項４９に記載の装置。
【請求項５８】
アディティブ法の３次元モデリングマシンにモデリング基板を装着する方法であって、
基板を支持するためにプラットフォームを提供するステップであって、該プラットフォームは、その表面を通る複数の雌コネクタを有する、ステップと、
モデリング面と複数の一体の雄コネクタとを有する実質的に硬質かつノンダストな基板を提供するステップであって、各雄コネクタは、該複数の雌コネクタのうちの対応する１つにおける係合部に収容されるように構成されている、ステップと、
該対応する複数の雌コネクタに該複数の雄コネクタを収容するステップと、
該プラットフォームに該基板をロックするステップと
を包含する、方法。
【請求項５９】
前記複数の雌コネクタは、複数の鍵穴であり、前記複数の雄コネクタは、脚部と端末足部とを備えた複数の突起である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
係合するステップは、
各突起が対応する鍵穴を介してフィットするように前記プラットフォームの上に前記基板を位置付けるステップと、
前記複数の突起が前記複数の鍵穴に完全に収容されるまで、該プラットフォームに沿って該基板をスライドさせるステップと
を包含する、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記基板が、自身から外側に延びるタブをさらに備え、
該タブの存在を検出することによって前記プラットフォーム上の基板を識別するステップをさらに包含する、請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】
前記基板のモデリング面の上にモデルを構築するステップと、
該モデルを構築した後に該プラットフォームから該基板を除去するステップと、
該基板の該モデリング面から該モデルを除去するステップと、
係合するステップとロックするステップとを繰り返すステップと、
それ以後のモデルを構築するために該基板を再利用するステップと
をさらに包含する、請求項５８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アディティブ法を用いて３次元の対象を製造するためのモデリング技術に関する。特に、本発明は、モデリング材料をモデリングプラットフォームに搭載された基板の上に堆積するモデリング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アディティブ法のモデリングマシンは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ；ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）システムから提供された設計データに基づいて通常は平面状の層の上にモデリング媒体を構築することによって、３次元モデルを形成する。生成されるべき物理的部分の数学的記述は、（通常は）複数の層に分けられる。それら複数の層は、別々に形成され、仕上げ部分を生成するのに適用される。３次元のモデルは、複数の機能に用いられる。上記複数の機能は、審美的な判断、数学的なＣＡＤモデルの検証、硬い道具の形成、障害とスペース割り当てとの調査、および機能性に関する試験を含む。
【０００３】
固体のモデリング材料によって３次元のモデルを形成する装置と方法との例は、Ｃｒｕｍｐによる特許文献１、Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ他による特許文献２、Ｃｒｕｍｐによる特許文献３、Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ他による特許文献４、Ｃｒｕｍｐ他による特許文献５、Ａｂｒａｍｓ他による特許文献６、Ｄａｎｆｏｒｔｈ他による特許文献７、Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ他による特許文献８、およびＣｏｍｂ他による特許文献９に記述され、そのすべてはＳｔｒａｔａｓｙｓ，Ｉｎｃと本発明の指定代理人とに設定されている。押し出しヘッドは、固体のモデリング材料を、なだらかな鎖（ｆｌｕｅｎｔ  ｓｔｒａｎｄ；「数珠（ｂｅａｄ）」とも「道路（ｒｏａｄ）」とも呼称される）として、ノズルからベースの上に押し出す。上記ベースは、モデリングプラットフォームにリムーバブルに固定されたモデリング基板を備える。上記押し出し材料は、押し出しヘッドとベースとが３次元の機械的手段によって互いに関して動かされる際、ＣＡＤモデルから定義された領域内において層ごとに堆積される。完成モデル（ｆｉｎｉｓｈｅｄ  ｍｏｄｅｌ）は、基板から除去される。固化の際に適切な接着剤によって先の層に接着される固体の材料は、モデリング材料として用いられる。熱可塑性の材料がこれら堆積技術に対して特に適切であることが見出されている。
【０００４】
その他のアディティブ法の製造技術は、同様にして表面の上にモデルを構築する。上記製造技術は、Ｍａｓｔｅｒｓによる特許文献１０にあるようなＵＶ硬化可能な高分子を堆積する技術、Ｇｏｔｈａｉｔによる特許文献１１にあるような液滴を噴出する技術、Ｖａｌａａａｒａによる特許文献１２にあるような縦方向の帯にセット可能なプラスチックを押し出す技術、Ｐｒａｔｔによる特許文献１３にあるようなレーザ溶接堆積技術、ＤｉＭａｔｔｅｏによる特許文献１４にあるような接着用の平面状要素をスタックする技術、Ｈｕｌｌによる特許文献１５にあるような紙の形をした層をあてがう技術を含む。
【０００５】
アディティブ法のモデリング技術において用いられる支持表面または支持基板は、モデルが構築されている際にそのモデルを安定化させ、モデルが完成したときにそのモデルを除去できるようにする。典型的には、構築中のモデルがモデリング基板に強く接着していることが好適である。モデリング材料内に形成されるストレイン（ｓｔｒａｉｎ）は、堆積された構造が正しい位置に存在しないと、その構造を歪ませる傾向がある。基板に対する強力な接着性により、歪みを抑制し、基礎となる層における局所的な収縮を避けることができる。さらに、いくつかの堆積プロセスにおいて、例えば押し出しノズルからの引っ張りおよび静止状態でないパーツ上での向心性の加速のような、堆積層に作用する外的な力が存在する。基板に対するモデルの接着性は、これらの力に耐えるのに十分なものでなければならない。対象を構築する間の基礎となる層の基板からの層割れは、対象の形成において、全面的な失敗を招き得る。
【０００６】
さらに、構築される対象の表面を基板が規定するため、基板自身が明確に定義された（ｗｅｌｌ−ｄｅｆｉｎｅｄ）構造において保持されていなければならない。典型的に、上記基板は、平面に近い構造において保持される。Ｓｔｒａｔａｓｙｓ，Ｉｎｃによって販売されている高速プロトタイピングシステム（ｒａｐｉｄ  ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）では、好適な基板材料は、高分子発泡体である。発泡体の空隙率および圧縮率により、モデリング材料の基礎となる層を上記発泡体の中に埋もれさせることができる。このことは、モデルが構築される際に、上記モデルの安定性を増加させる。Ｃｒｕｍｐによる特許文献１、および特許文献３は、モデリング基板として使用するための発泡プラスチック材料について開示している。青色ポリエチレン材料は、Ｄｏｗ−Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐ．によってその名前のもとで製造され、３０ｐｓｉの圧縮強度を有する材料であり、適切な粗さの多孔性の材料として識別されている。
【０００７】
発泡体の基板がモデリングマシンの外側のトレイの上に搭載される。それと共に、スピア（ｓｐｅａｒ）がトレイの側壁を介して挿入され、発泡体に圧入されて、発泡体が全側面から係合されるようにする。その後、トレイはモデリングマシン内のモデリングプラットフォームに配置され、所定の位置にロックされる。対象が形成された後、モデリングマシンからトレイが除去され、発泡体が対象から剥離される。より最近では、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ（登録商標）モデリングマシンは、トレイおよびスピアの使用を排除した発泡体スラブ搭載システムを用いている。このスラブ基板搭載システムは、Ｃａｌｄｅｒｏｎ他による特許文献１６に公開されており、これもまたＳｔｒａｔａｓｙｓ，Ｉｎｃに設定されている。上記特許文献１６は、スラブ基板（例えば発泡体）が基板の側面を切り込むナイフエッジ（ｋｎｉｆｅ  ｅｄｇｅ）を有する２本の平行なレールの間をスライドすることによってモデリングマシン内に搭載されるということを記述している。
【０００８】
Ｃｏｍｂ他による特許文献９に開示されているように、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ（登録商標）モデリングマシンはまた、吸引力によってモデリングプラットフォームに押し付けられるフレキシブルなシート基板をも使用する。
【０００９】
Ｃｒｕｍｐによる特許文献１、特許文献３は、ワイアメッシュのサンドペーパー基板および水溶性の蝋（ｗａｘ）上でのモデリングについてもさらに開示している。Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ他による特許文献８は、モデリング基板として用いる磁性材料のシートについて開示しており、ここではモデリングプラットフォームはシートを引き付ける磁石を含む。
【００１０】
発泡体基板が非常に有用であることは見出されてきたが、従来技術において用いられていた発泡体材料は、対象から剥離するときにダストを生成する。ダストの存在により、ダストがモデリングマシン内の軸受け部（ｂｅａｒｉｎｇ）と軸受け筒（ｂｕｓｈｉｎｇ）とを汚し得るというリスクが生成される。また、基礎となる層が発泡体の中に埋もれているため、発泡体は再利用可能ではない。薄いシート基板はダストを生成しないが、モデリングマシンに対してコストとサイズと重さとを追加する押さえ付けシステム（ｈｏｌｄ−ｄｏｗｎ  ｓｙｓｔｅｍ）を要求していた。
【特許文献１】米国特許第５，１２１，３２９号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３０３，１４１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５，４０２，３５１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，５０３，７８５号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５８７，９１３号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７３８，８１７号明細書
【特許文献８】米国特許第５，７６４，５２１号明細書
【特許文献９】米国特許第５，９３９，００８号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，１３４，５６９号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，６５８，３１４号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，７４９，３４７号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，０３８，０１４号明細書
【特許文献１４】米国特許第３，９３２，９２３号明細書
【特許文献１５】米国特許第５，１９２，５５９号明細書
【特許文献１６】米国特許第６，３６７，７９１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（発明の要約）
本発明は、アディティブ法の３次元モデリングマシンにおいてモデリングプラットフォームに対し基板をリムーバブルに搭載する装置に関する。本発明の装置は、取り外し可能なように互いにロックされたプラットフォームと基板とを含み、３次元のモデリングマシンにおいてモデルを構築するための表面を提供する。
【００１２】
基板は、実質的には、モデリング面を提供する硬質のトレイである。プラットフォームは、基板を固定するための手段を含み、上記基板は、基板を固定する手段を係合するための手段を含む。例示的な実施形態において、プラットフォーム上に提供される手段は鍵穴であり、基板上に提供される手段はプラットフォームにおける対応する鍵穴と係合する突起である。ロッキング手段は、結合部において基板をプラットフォームに固定し、上記突起は鍵穴に収容される。
【００１３】
例示的な実施形態において、基板は、使用を容易にするハンドルと、マシンにより搭載された基板を識別できるようにする外側に延びるタブとをさらに含む。また、例示的な実施形態において、基板のモデリング面は格子を含む。
【００１４】
各突起が対応する鍵穴を介してフィットし、複数の突起が複数の鍵穴に完全に収容されるまで基板をプラットフォームに沿ってスライドさせることができるようにプラットフォームの上に基板を配置することにより、基板がモデリングマシンに搭載される。係合された基板は、その後所定の位置にロックされる。随意に、モデリングマシンは、タブの存在を検出することによってプラットフォーム上の基板を識別する基板検出ルーチンを実行し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（好ましい実施形態に関する詳細な記述）
本発明は、例示的な実施形態を参照することにより、ここで開示される。本発明の例示的な実施形態は、モデリングマシン１２内のモデリング装置１０として、図１および図２に図示されている。ここで記述されているように、モデリングマシン１２は、フューズされた層を堆積させる製造マシンであり、米国特許第５，１２１，３２９号に開示されている、押し出しヘッドから水平な層に融解したモデリング材料を堆積させることによって３次元の対象を構築するタイプのマシンである。しかしながら、本発明の教示が、例えば本明細書の背景技術部で特定されたような他のタイプの３次元アディティブ法のモデリングマシンにおいて有利に使用され得ることが理解される。
【００１６】
モデリング装置１０は、モデリングプラットフォーム１４とリムーバブルな基板１６とから構成される。モデリングマシン１２は、コントローラ（図示されず）と、モデリングプラットフォーム１４に結合され、コントローラからの信号に応答してマシン１２のｚ−軸に沿ってプラットフォーム１４を動かすｚ−リフト１８とを備える。
【００１７】
プラットフォーム１４および基板１６は、結合部において取り外し可能なように互いにロックされることに適合しており、基板１６は、プラットフォーム１４上の規定の構造において支持されている。例示的な実施形態において、基板１６は、プラットフォーム１４と一体の雌コネクタと係合する雄コネクタを含む。図２は、結合部にある基板１６と、プラットフォーム１４とを示しているが、図１は、基板１６を除いたプラットフォーム１４を示している。
【００１８】
プラットフォーム１４は、基板１６を支持し、前面２２に隣接した水平な上面２０を備える。図７に図示されているように、プラットフォーム１４の底面は、２枚のプレート２３によって強化され、上面２０を平坦に保つのを補助する。上面２０は、上面を通る複数の鍵穴を有し、上記鍵穴は、基板を係合し固定するのに用いられる。図示されている実施形態では、複数の鍵穴は３つの形状のうちの１つを取り、各鍵穴は開口スロットと従属スロットとを有する。プラットフォーム１４の右側面と左側面とに隣接しそれぞれが対になって反対側に位置している４個のＬ形状の鍵穴２４と、前面２２に沿って配置された３個のＷ形状の鍵穴２６と、中心に位置しているＴ形状の鍵穴２８と、プラットフォーム１４の後部に渡って配置されている３個のＴ形状の鍵穴２８とが存在する。鍵穴２４，２６，および２８は、それぞれ開口部３０，３２、および３４を有し、これら開口部はそれぞれの従属スロット３６，３８、および４０の前方にある。複数の鍵穴は、基板上の複数の突起に対してコンプリメンタリな形状を有している。
【００１９】
一対の保持具４２は、プラットフォーム１４の前面２２に搭載されている。図８に最も良く図示されているように、各保持具４２は、グリップ４４と、後方に面するショルダー４６とを備え、締め具４８により、前面２２に、回転するように搭載されている。
【００２０】
図３〜６に最も良く図示されているように、基板１６は、トレイ５０と、ハンドル５６と、間隔付けられた突起６４および７０を備える。図示されているように、ハンドル５６はトレイ５０の前面から延びており、使用の容易さを提供する。トレイ５０は、上方に面し実質的に平坦なモデリング面５２を有する。上記モデリング面５２は、所望の粘着性（ａｄｈｅｒｅｎｃｅ）が選択されている質感（ｔｅｘｔｕｒｅ）を有し、また、基板２０の上にモデルを構築するのに用いられる特定のモデリングプロセスパラメータとモデリング材料とにしたがう解放特性（ｒｅｌｅａｓｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を有する。質感は、滑らか（ｒｍｓ粗さは約０．００１ｉｎ．未満）から粗い（ｒｍｓ粗さは約０．００１ｉｎよりも大きい）までを変動し得る。ＡＢＳプラスチックモデリング材料とＳｔｒａｔａｓｙｓ，Ｉｎｃから入手可能なＷａｔｅｒｗｏｒｋｓ（登録商標）融解支持材料とを用いたモデリングでは、荒仕上げ、特にミディアムコースＥＤＭ仕上げ（ｍｅｄｉｕｍ−ｃｏｕｒｓｅ  ＥＤＭ  ｆｉｎｉｓｈ）が適切であることが見出されている。モデリング面５２は、モデリング面における溝から規定される格子５８を随意に含む。格子５８は、モデルを基板１６上に正確に配置することを容易にする。
【００２１】
基板１６のトレイ５０は、構築中のモデルを適切に支持できるように実質的に硬質であるが、基板１６から完成したモデルを取り外すのを補助することができるようにわずかに曲げることができる。トレイ５０の底面を形成するリブ６０の行列は、平坦なモデリング面５２を維持するための強度を提供するが、基板１６がわずかに曲がることができるようにする。リブ６０が、平坦なモデリング面と所望の剛性とを達成する多くの方法の中の１つであることが、理解され得る（例えば、トレイは、さらに強い材料で形成され得る、または、トレイは、さらなる一様な薄さで形成され得る）。完成したモデルがなんらかの方法によって基板から除去され得る限り、本発明による基板が、必ずしも曲がる能力を有していなくてもよいことが、さらに理解され得る。
【００２２】
基板１６の突起６４および７０は、トレイ５０の底面から延びており、基板１６をモデリングプラットフォーム１４に固定する手段を提供する。図７に最も良く図示されているように、突起６４および７０は、プラットフォーム１４における対応する鍵穴の係合部に収容されるように構成されている。より詳細には、４つの突起６４は、トレイ５０の右エッジと左エッジとに沿ってそれぞれが対になって反対側に位置しており、鍵穴２４に係合されるように構成されている。トレイ５０の底面から延びている７個の突起７０は、鍵穴２６および２８に係合するように構成されている。図示されているように、３個の突起７０は、鍵穴２６に係合するため、トレイ５０の前エッジに隣接して配置されており、３個の突起７０は、後部の鍵穴２８に係合するため、トレイ５０の後エッジに隣接して配置されており、１個の突起７０は、中心に配置された鍵穴２８と係合するため、中心に配置されている。
【００２３】
突起６４の各々は、「Ｌ」の輪郭をした脚部６６と足部６８とを有する（図５参照）。突起７０の各々は、「Ｔ」の輪郭をした脚部７２と足部７４とを有する（図５参照）。足部がプラットフォームの上面の下部に位置し、脚部がスロットに収容されているときに、突起が鍵穴に係合するようにするため、足部６８および７４は、それらに対応する鍵穴の開口部を介してフィットするような大きさであり、脚部６６および７２は、上記鍵穴の従属スロットにフィットするような大きさである。脚部がプラットフォーム１４上、基板１６に位置し、前方向の運動と横方向の運動とを抑制する一方、突起６４および７０の足部は、基板１６の垂直方向の運動を抑制する。トレイ５０の側エッジに沿った突起６４の配置は、特に、構築プロセスの間にモデルによってもたらされるカール力（ｃｕｒｌ  ｆｏｒｃｅ）に対する抵抗を提供する。
【００２４】
加熱された環境で構築を行うため、突起と鍵穴とは、基板の位置を維持する一方で、熱膨張に耐えるような大きさである。特に、例示的な実施形態において、鍵穴２６および２８のスロット３８および４０は、プラットフォームの前中心（ｆｒｏｎｔ  ｃｅｎｔｅｒ）と後中心（ｒｅａｒ  ｃｅｎｔｅｒ）とに丁寧に配置され、それらに対応する突起７０にしっかりと係合するような大きさであり、これにより、基板１６の位置を制御する。その他すべてのスロット３６，３８および４０は、基板１６の熱膨張に順応するよう、それらスロットに対応する突起６４および７０よりも大きな大きさである。
【００２５】
基板１６は、一対のつめ７５と延長タブ７８とをさらに備える。つめ７５は、挿入された基板１６が抜け落ちるのを防ぐため、保持具４２と係合するように、トレイ５０の前エッジに位置している。延長タブ７８は基板１６の延長であり、モデリングマシン１２は、本発明によるトレイ基板がモデリングマシン１２に搭載されていることを検出する。モデリングマシン１２は、延長タブ７８を検出することによって基板１６を識別する基板検出ルーチンによってプログラムされ、応答するようにマシンの動作パラメータを構成する。上記パラメータは、ベース層の材料、押し出し速度、押し出し温度、および押し出しチップの高さのようなものである。この特性は、例えば、トレイ基板や発泡体基板のような複数のタイプの基板の使用に耐えるようにモデリングプラットフォームを構成する場合に有用であり、検出された基板のタイプの設定をモデリングマシンが自動的に調整できるようにする。
【００２６】
例示的な基板検出ルーチンは、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ，Ｉｎｃに設定された米国特許第６，６２９，０１１号に開示されたセンシング装置を用いて実行され得る。上記米国特許は、本明細書中で完全に開示するように、参照のために援用される。センシング装置は、３次元モデリングマシンの押し出しヘッドに結合されたプランジャとセンサとを含む。これらプランジャおよびセンサは、従来技術では、プラットフォームに搭載された基板の上面を検出することにより、モデリングプラットフォームのｚ−開始位置を見つけ出すのに用いられる。基板の上面を検出するため、プランジャは基板の真上に配置され、プラットフォームは上方に動かされ、プラットフォーム上に搭載された基板がプランジャを押したことを検出し位置を感知したときに、センサが信号を放射する。信号が放射された時点でのプラットフォームのｚ−軸の座標を監視することにより、基板の高さが計算され得る。
【００２７】
本発明では、米国特許第６，６２９，０１１号に開示されたセンシング装置は、延長タブ７８がプラットフォーム１６上の所定の位置に提示されているか否かを検出するために用いられ得る。特に、本発明の基板検出ルーチンは、基板の真上の第１の位置にプランジャを配置し、プランジャに対して基板を動かし、検出信号が放射されたときのプラットフォームのｚ−軸座標を記録し、延長タブ７８が（搭載基板に存在する場合に）期待される第２の位置にプランジャを動かすことによって実施され得る。プラットフォームは、既に記録されたｚ−軸の座標の真上に動かされる。延長タブ７８が基板の上に存在する場合、基板はプランジャと接触し、センサによって検出され得る。延長タブ７８が存在しない場合、プランジャは接触されず、センサは検出信号を放射し得ない。タブ７８が検出されたとき、モデリングマシン１２は、トレイ基板上でのモデリングの設定を構成する。タブ７８が検出されなかったとき、モデリングマシン１２は、発泡体基板上でのモデリングの設定を構成する。
【００２８】
図２〜４に図示されているように、長方形の穴７６のいくつかの対は、基板１６を介して延びている。穴７６は、射出成形による基板１６の製造を単純化するために含まれている。基板１６上にモデルを構築する際、モデリングマシン１２は、穴７６に堆積された材料の量を無にするか最小化するようにプログラムされ得る。当業者は、本発明による基板が射出成形またはその他の技術により穴７６を含めることなしに製造され、これにより、基板上の材料の配置に関するいかなる懸念をも排除し得ることを理解し得る。
【００２９】
例示的な実施形態によるＡＢＳプラスチック射出成形基板は、本発明の実施において、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ（登録商標）ＦＤＭ（登録商標）モデリングマシンにおいて都合よく利用される。当業者に理解され得るように、本発明の基板は、その他のプラスチック、金属、複合材料、またはその他任意の実質的に硬質であって好ましくはノンダストな材料によって形成され、モデリングマシンによって実行される特定のアディティブ法にしたがう３次元モデルの構築を適切に支持し得る。上記基板は、図示されているように射出成形された単一の部分であるか、または、上記基板は、組み立てコンポーネントによって構成され得る。例えば、単独に成形されたトレイにハンドルや突起が取り付けられ得る。同様に、上記基板は、単一の材料から構成されるか、異なる材料から構成される複数のコンポーネント部を有し得る。例えば、ハンドルはトレイよりも低い熱伝導性を有する材料によって構成され得る。
【００３０】
当業者は、その上でモデルを構築すべきプラットフォームが規定の構成でトレイ基板と係合し支持する限りにおいて、プラットフォームおよび鍵穴の構成に関して数多くの改変が可能であることを理解し得る。同様に、基板がプラットフォームと接続し構築中のモデルを支持する限りにおいて、基板および突起の構成に関して数多くの改変が可能であることを理解し得る。例えば、異なる個数の突起と鍵穴とが用いられ、異なる配置が選択され得る。さらに、基板が鍵穴を有する一方でプラットフォームが突起を含み得る。さらに、当業者は、本発明を実施する上で、その他多くの既知のタイプの雄コネクタと雌コネクタとを含む、基板およびプラットフォームと一体であり得るその他のタイプのコネクタが用いられ得ることを理解し得る。また、当業者にとって、所定の位置に基板をロックするために、モデリングマシンによって自動的に作動されるロッキング機構を含む代替的な手段が用いられ得ることは、明らかである。加えて、本発明は、個別のロッキング機構を用いることなしに、コネクタが基板と係合しプラットフォームがロッキング機構の機能を果たすように実施され得る（すなわち、基板を完全に拘束する）。重要なことは、基板をプラットフォーム上の規定の位置に固定し、モデリングの間、いかなる方向にも動かないようにし、その後、除去することである。
【００３１】
加えて、タブ７８に代えて、モデリングマシンによって実行されるルーチンにより自動的に検出され得る外向きの延長部を基板が含む限りにおいて、代替的な基板延長部が用いられ得る。
【００３２】
使用中、基板１６をプラットフォーム１４に配置し、突起６４および７０を対応する鍵穴２４，２６または２８と協調させることにより、モデリングマシン１２に基板１６が搭載され得る。有利にも、突起６４はユーザのに視覚されるため、協調を容易にする。主に、基板１６はプラットフォーム１４上の前方の位置にあり、突起６４および７０の足
が鍵穴２４および２８の開口部に落ち込むことを可能にする。その後、ユーザは、すべての突起が鍵穴に完全に収容されるまでプラットフォーム１４に沿って基板１６をスライドさせ、これにより、基板１６をプラットフォーム１４に係合させる。ユーザは、保持具４２のショルダー４６が基板１６上の対応するつめ７５と接触するまで各保持具４２を上方に回転させることにより、係合された基板１６をプラットフォーム１４上にロックする。
【００３３】
一旦基板１６がプラットフォーム１４上に固定されると、マシン１２は基板検出ルーチンを実行し得る。延長タブ７８の存在を検出すると、マシン１２は応答するように動作パラメータを構成し、上記動作パラメータは、基板１６のモデリング面５２の上にモデルを構築するために処理され得る。
【００３４】
モデルが構築されると、ユーザは基板１６をプラットフォーム１４から除去し、モデルをモデリング面５２から除去する。基板１６が除去プロセスまたはモデリングプロセスによって損傷を受けていない場合、基板１６はマシン１２に再挿入され、以下に続く構築ジョブにおいて再利用され得る。
【００３５】
本発明にしたがう例示的なモデルは、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ（登録商標)  Ｐｒｏｄｉｇｙ  ＦＤＭ（登録商標)マシンにおいて、ＡＢＳプラスチックモデリング材料とＷａｔｅｒｗｏｒｋｓ（登録商標)融解支持材料とを用いることにより、構築され得る。ＡＢＳプラスチックが、通常の押し出し温度である２７０℃で４７Ｒ−ＭａｘのＥＤＭ面仕上がり粗さ（ｆｉｎｉｓｈ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有する基板のモデリング面に接着することが、見出されている。Ｗａｔｅｒｗｏｒｋｓ（登録商標)材料は、その通常の押し出し温度である２５０℃ではこの基板を接着しないが、２８０℃の高められた押し出し温度では接着する。よって、本発明のトレイ基板装置は、高められた温度で支持材料のベース層を押し出し、それに続く層を通常の温度で押し出すことにより、都合よく利用される。取り付けられたモデルを有する基板を、洗浄タンクに配置することにより、基板からモデルが取り外される。上記洗浄タンクは、モデルを基板に接着している支持材料を融解する。モデルを基板から取り外すため、基板を曲げることもまた、単一の取り外し技術または洗浄タンクの使用との組み合わせとして、用いられ得る。
【００３６】
本発明は、好ましい実施形態を参照して記述されてきたが、当業者は、本発明の精神と目的から逸れずに、形式および詳細における変更が実施され得ることを理解し得る。例えば、例示的な実施形態において、モデリングプラットフォーム１４は、垂直のｚ-方向に動くことができる。しかしながら、当業者は、アディティブ法技術で３次元の対象を生成するための代替的な技術において、プラットフォームが固定され得ること、他の方向に動き得ること、あるいは異なる空間的方向を有し得ることを理解し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明によるモデリング装置の透視図であり、基板は取り除かれている。
【図２】図２は、本発明によるモデリング装置の透視図であり、プラットフォームの上に基板が搭載されている。
【図３】図３は、本発明による例示的な基板の透視図である。
【図４】図４は、図３に示されている基板の平面図である。
【図５】図５は、図３に示されている基板の背面図である。
【図６】図６は、図３に示されている基板の底面の透視図である。
【図７】図７は、プラットフォームに係合された基板の底面図である。
【図８】図８は、本発明によるロッキング機構の詳細図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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