(57)【要約】      （修正有）【課題】付加製造の工程中の熱流量及び温度勾配の制御を向上させるシステムを提供する。【解決手段】ベースが、付加製造装置から堆積材料を受容するように構成されている。ベースは、受容された堆積材料の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるため、個別に温度制御するように構成された、複数の領域を含む。温度制御システムは、領域に連結されており、各領域の関連付けられた温度を調整するように構成されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造装置から堆積材料（１０４）を受容するように構成されたベース（１０３）であって、受容された前記堆積材料（１０４）の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるために個別に温度制御するように構成された複数の領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）を含むベース（１０３）と、
前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）に連結された温度制御システム（２００）であって、前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）のそれぞれに関連付けられた温度を調整して、付加製造プロセス中に受容された前記堆積材料（１０４）から製造される製品内の残留応力及び歪みを低減するように構成された温度制御システム（２００）と、
を含むシステム（１００）。
【請求項２】
前記温度制御システム（２００）は、前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）と受容された前記堆積材料（１０４）との間で熱を伝達するように構成された複数の熱伝達要素（３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄ１、３０３Ｄ２）を含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）は、互いに機械的に連結されて複合ベース（１０３）を形成するように構成されたモジュラー式領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）であり、前記モジュラー式領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）は互いに熱的に切り離されている、請求項１または２に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
複合ベース（１０３）を形成するために、前記モジュラー式領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）のそれぞれがＸ軸、Ｙ軸、またはＺ軸に沿った方向に個別に可動であるように構成されている、請求項３に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記ベース（１０３）が、前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ、５０１）のそれぞれの間に配置された弾性部材（５０２）をさらに含み、
前記弾性部材（５０２）は、前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ、５０１）へのまたは前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ、５０１）からの熱の伝達に従う前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ、５０１）の膨張または収縮に対応するように構成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム（１００、５００）。
【請求項６】
前記温度制御システム（２００）は、前記熱伝達要素（３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄ１、３０３Ｄ２）のうちの少なくとも１つから前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）のうちの少なくとも１つへの熱伝達速度を調整するように構成された加熱源（１０５、３０４、３０５、３０６）をさらに含む、請求項２から５のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）のうちの少なくとも１つが、別の領域の材料（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する材料を含み、
各領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）が、少なくとも各領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）の前記熱伝導率に基づいた熱伝達速度を有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記温度制御システム（２００）が、
前記領域上に受容された前記堆積材料の温度を決定するように構成された温度測定装置（２１０）と、
前記加熱源（１０５、３０４、３０５、３０６）に関連付けられ、且つ少なくとも、前記受容された堆積材料の所望の部分にわたってほぼ均一な温度を維持するように決定された受容された前記堆積材料（１０４）の前記温度に基づいて、前記熱伝達速度に対する調整値を決定するように構成された温度コントローラ（２０８）とをさらに含む、請求項６または７に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記温度制御システム（２００）は、前記領域（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ）のうちの少なくとも１つから前記熱伝達要素（３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄ１、３０３Ｄ２）のうちの少なくとも１つへの熱伝達速度を調整するように構成された冷却源（１０５、３０４、３０５、３０６）をさらに含む、請求項２から８のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
付加製造のための方法（６００）であって、
受容された堆積材料の少なくとも一部の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるために個別に温度制御するように構成された複数の領域を含むベース上で受容された堆積材料の熱伝達特性を決定すること（６０２）と、
前記熱伝達特性に基づいて、前記堆積材料の第１の層または第１群の層の各領域の所望の温度を決定すること（６０４）と、
加熱源または冷却源を調整することによって、各領域の前記温度を設定すること（６０６）と、
堆積材料の前記第１の層または層の第１の群の堆積を開始すること（６０８）と、を含む方法（６００）。
【請求項１１】
周囲温度情報及び／またはユーザインプットに基づいて、各領域の温度を調整すること（６１０）
をさらに含む、請求項１０に記載の方法（６００）。
【請求項１２】
堆積材料の後続する層または後続群の層の各領域に関する所望の温度を決定すること（６１２）
をさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法（６００）。
【請求項１３】
堆積材料の前記後続する層または後続群の層の各領域の前記温度を調整すること（６１４）
をさらに含む、請求項１２に記載（６００）の方法。
【請求項１４】
堆積材料の後続する層または後続群の層
の製造を継続すること（６１６）
をさらに含む、請求項１３に記載の方法（６００）。
【請求項１５】
周囲温度情報及び／またはユーザインプットに基づいて、各領域の前記温度を調整するステップ（６１０）を繰り返すこと（６１８）と、堆積材料の後続する層または後続群の層の各領域に関する所望の温度を決定すること（６１２）と、堆積材料のさらなる層または群の層を製造する必要に応じて、最終製品が完成するまで、堆積材料の前記後続する層または後続群の層の各領域の前記温度を調整すること（６１４）と、
をさらに含む、請求項１４に記載の方法（６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して付加製造に関し、具体的には、付加製造用の温度制御技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
幾何学的に単純または複雑な構成要素を製造する付加製造（例えば３Ｄ印刷）の分野では、様々な材料が使用され得る。概して、付加製造プロセスは、例えばポリマーや金属といった堆積材料を加熱することと、様々な技法に従ってこれらの材料をベース（例えば堆積面）上に堆積し、それによって堆積済み材料を凝固及び硬化させ、ある幾何学的形状にすることとを含む。本開示の目的に関しては、この幾何学的形状は、製造構成要素または製品と呼ばれ得る。例えば、ベース上に中実の円形のパターンが堆積されてよく、この同じパターンが、１つの上にもう１つというように積層されて、比較的単純な中実の円柱状の構成要素を形成し得る。こうした単純な構成要素、特に対称な輪郭を持つ形状では、熱はほぼ均一に分散しがちであり、構成要素は、大きな残留応力または歪みを受けることなく冷却される。
【０００３】
付加製造プロセスはまた、かならずしも対称ではなく、構成要素全体にわたって厚さや寸法が変化していてよい、幾何学的にもっと複雑な構成要素を製造するのにも使用され得る。例えば、義歯や航空機用エンジン部品の型は、厚さや形状や寸法が変化する、複雑な構造を有していてよい。こうした場合、これらの構成要素の種々の領域は、異なる速度で冷却される（例えば、凝固及び硬化される）。例えば、より薄いエリアでは熱がより迅速に分散され、したがって冷却及び硬化されるのも迅速であり得るが、より厚いエリアでは熱はより緩慢に分散され、したがって冷却及び硬化されるのもまた緩慢であり得る。構成要素の外縁付近のエリアでは熱はより迅速に分散し得る一方、より構成要素の中心寄りのエリアでは、熱はより緩慢に分散し得る。同じ構成要素の隣接するエリア同士が異なる速度で冷却されるとき、この構成要素は、収縮といった、材料の物理的効果のために、歪みの増大と残留応力の増大を示し得る。
【発明の概要】
【０００４】
本書では、付加製造の工程中の熱流量及び温度勾配の制御を向上させる様々な実施例に従った、システム及び方法が開示される。具体的には、こうした製造工程で使用される堆積用ベースプレートの個別の領域の温度は、個別に制御され得る。そうすることによって、製造された製品の中の残留応力及び歪みは、低減され得る。例えば、堆積用ベースプレートの個別の領域に関連付けられた熱伝達速度及び熱伝達の流量／経路を制御することによって、付加製造プロセス中に、製造される構成要素の所望の部分がほぼ一定の速度でより均一に冷却され、こうした残留応力や歪みが低減されてよい。
【０００５】
一実施例によると、システムは、付加製造装置から堆積材料を受容するように構成されたベースであって、受容された堆積材料の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるために個別に温度制御されるように構成された複数の領域を含むベースと、これらの領域に連結された温度制御システムであって、各領域に関連付けられた温度を調整して、付加製造プロセス中に受容された堆積材料から製造される製品内の残留応力及び歪みを低減するように構成された温度制御システムとを含み得る。
【０００６】
別の一実施例によると、付加製造方法は、受容された堆積材料の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるために個別に温度制御するように構成された複数の領域を含むベース上で堆積材料を受容することと、これらの領域に連結された温度制御システムによって、熱伝達特性に基づいて関連付けられた各領域の温度を調整して、付加製造プロセス中に受容された堆積材料から製造される製品内の残留応力及び歪みを低減することとを含み得る。
【０００７】
本発明の範囲は、参照によりこのセクションに援用される特許請求の範囲によって規定される。１つ以上の実施例に関する以下の詳細な記載を検討することによって、本発明の実施例のより完全な理解と、そのさらなる利点の認識が当業者に与えられるだろう。これより、添付の図面を参照し、まず簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施例による、付加製造システムの概略的ブロック図である。
【図２】本開示の一実施例による、付加製造システムと共に使用されるコンピュータデバイスのブロック図である。
【図３】本開示の一実施例による、多領域温度制御されたベースのブロック図である。
【図４Ａ】本開示の実施例による多領域ベースの、様々な構成の斜視図である。
【図４Ｂ】本開示の実施例による多領域ベースの、様々な構成の斜視図である。
【図４Ｃ】本開示の実施例による多領域ベースの、様々な構成の斜視図である。
【図４Ｄ】本開示の実施例による多領域ベースの、様々な構成の斜視図である。
【図４Ｅ】本開示の実施例による多領域ベースの、様々な構成の斜視図である。
【図５】本開示の一実施例による、弾性部材を含む多領域ベースのブロック図である。
【図６】本開示の一実施例による、多領域温度制御されるベースを用いる付加製造プロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施例とその利点は、以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解できる。別様の注記がない限り、添付の各図面及び本書の記載を通じて、類似の参照番号は類似の要素を表しており、それらに関する記載は繰り返さない。各図面では、要素や層、及び領域の相対的なサイズは、明確性のために強調されている場合がある。
【００１０】
これ以降、添付の図面を参照して、実施例がより詳細に記載される。しかしながら、本発明は、様々な異なる形態で具現化されてよく、本明細書に記載された実施例のみに限定されると解釈するべきではない。むしろ、これらの実施例が提供されているのは、この開示が徹底的かつ完全なものになり、本発明の態様と特徴が当業者に十分に伝わるようにするためである。したがって、本発明の態様及び特徴に関する完全な理解のために当業者にとって必要ではないプロセス、要素、及び技法は、記載されなくてよい。
【００１１】
付加製造された製品中で歪みと残留応力を低減するための技法が、望まれている。製造される構成要素の熱流量及び温度勾配を制御することによって、付加製造プロセス中、構成要素はその全体を通じてほぼ一定の速度でより均一に冷却され、歪みや残留応力が低減され得る。
【００１２】
本開示中では、「熱伝達特性」という用語は、当業者に知られている熱伝達性に関連するパラメータとして規定される。熱伝達特性の例は、例えば熱伝達速度及び温度勾配を含むが、必ずしもこれらに限定されない。
【００１３】
付加製造用ベース上に堆積材料が堆積されるのにつれて、堆積材料は凝固して、製造中の製品または構成要素の少なくとも一部が形成される。例えば、付加製造装置によって、初めに、付加製造システムのベース上に構成要素の第１の層が堆積されてよい。ベース上では、堆積された材料の第１の層が、凝固するかまたは融合する。このプロセスは、最後の層が堆積されて最終の完成形の構成要素が作製されるまで、第２の層及び後続する各層で概して繰り返される。この製造プロセスは、一般的に、例えばレーザによって堆積材料を加熱することと、その後に冷却を開始することとを含む。堆積された材料を冷却し始める際、本開示に記載の技法によって、堆積済み材料の各領域の冷却速度を制御することで、堆積済み材料の冷却速度が制御される。このことは、ベースを領域ごとに区分けして、選択された領域／所望の領域を加熱してこれらの領域における冷却速度を減速させるか、またはある領域から熱を取り除いてこれらの領域における冷却速度を上昇させることによって、達成され得る。堆積済み材料の領域ごとの温度を選択的に制御することによって、堆積済み材料の熱伝達速度が制御されてよく、堆積済み材料の温度は、堆積済み材料全体を通じてほぼ均一に保たれてよい（例えば、所定の製造公差内の温度範囲で維持されてよい）。こうして、堆積済み材料は、堆積済み材料全体を通じてほぼ同じ温度を維持しながら凝固及び硬化されることができ、過剰な残留応力及び歪みを回避及び／または低減することができる。
【００１４】
本開示の一実施例によると、ある構成要素の伝熱流動及び熱伝達速度は、付加製造装置のベースの温度を設定及び／または調整することによって制御され得る。ある実施例では、ベースは、複数の領域に分割されてよく、それによって複数の領域それぞれの温度が制御されてよい。
【００１５】
図１は、本開示の一実施例による、付加製造システム１００のブロック図である。付加製造装置１０１は、例えば、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）装置、デジタル光処理（ＤＬＰ）装置、溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）装置、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）装置、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）装置、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）装置、または薄膜積層法（ＬＯＭ）装置といった、様々なタイプの付加製造装置を含み得る。
【００１６】
付加製造システム１００は、付加製造装置１０１によって堆積材料を堆積するための、ベースプレート（「ベース１０３」）を含む。本開示中では、「堆積材料」という用語は、付加製造システムで構成要素を製造するのに使用される、ポリマーまたは金属（例えば金属粉末）といった材料を表すことが意図されている。堆積材料がベース上に堆積されているときには、堆積材料は、「堆積済み材料」または「受容された堆積材料」と呼ばれてよい。「構成要素」、「製造された構成要素」、「製品」、または「製造された製品」という用語は、付加製造プロセスを通じて堆積された材料によって作製または製造された物体を表すことが意図されている。
【００１７】
本開示の一実施例によると、ベース１０３は、複数の領域１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄに分割されており、各領域１０３Ａ〜１０３Ｄの温度は、対応する領域上に堆積された堆積済み材料１０４の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるために、個別に温度制御され得る。説明の目的で、実施例の堆積済み材料１０４では、４つの堆積済み材料層１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、及び１０４Ｄが示されている。本開示では、堆積済み材料の全ての層を合わせて、堆積済み材料１０４と総称する。例示のため、図１で示されている実施例のベース１０３は、４つの領域１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、及び１０３Ｄに分割されている。その結果、領域１０３Ａ上の堆積済み材料の一部の熱伝達特性は、領域１０３Ａの温度を調整することによって影響され得る。同様に、領域１０３Ｂ、１０３Ｃ、及び１０３Ｄ上の堆積済み材料の一部の熱伝達特性は、それぞれ領域１０３Ｂ、１０３Ｃ、及び１０３Ｄの温度を調整することによって影響され得る。
【００１８】
こうして、各領域上の堆積済み材料の部分に対応するその領域の温度は、温度制御システム２００によって変更されてよい。温度制御システム２００は、堆積済み材料を加熱してその部分の堆積済み材料の冷却がより緩慢になるようにする（即ち、付加製造プロセスからの熱の分散をより緩慢にする）か、または堆積済み材料から熱を取り除いてその部分の堆積済み材料の冷却がより迅速になるようにし、それによって堆積済み材料のその部分の熱伝達特性に影響を与える。各領域の温度を調整することによって、堆積済み材料全体がより均一に凝固及び／または硬化し、したがって堆積済み材料中の残留応力が低減されてよい。ある実施例では、この構成要素が完全に形成または堆積された後に、ベースを所望の時間にわたって所望の温度まで加熱した後、続けて制御冷却を行うことによって、構成要素の応力アニーリングが達成されてよい。こうして、本開示中では、付加製造プロセスは、付加製造サイクルの一部または全部を含むことが意図されている。例えば、付加製造プロセスは、ただ堆積段階のみを含んでいてよいか、または堆積段階、加熱段階、凝固段階、硬化段階、応力アニーリング段階、及び冷却段階といった、全ての段階を含んでいてよい。
【００１９】
ある実施例では、各領域は、１つ以上の加熱源または冷却源１０５に関連付けられた１つ以上の熱伝達要素（図３に示す）を含む。熱伝達要素は、領域と堆積材料との間で熱を伝達するように構成されている。例えば、一実施例によると、熱伝達要素は、電気抵抗性または電気誘導性の加熱要素であってよく、加熱源１０５は、電気式加熱要素に対して電流を提供し、それによって電気抵抗性または電気誘導性の加熱要素がより熱くなり、それによって関連付けられている領域の温度が上昇するように構成された、電源（例えば電流源）であってよい。関連付けられている領域の温度がこのように上昇することによって、その領域上にある堆積済み材料が加熱され、その堆積済み材料から熱が分散する速度は減速するであろう。他のタイプの熱伝達要素が構想されてよく、それらは図３に関連してより詳細に示されるであろう。
【００２０】
ある実施例では、領域１０３Ａ〜１０３Ｄは、機械的に連結されて、全体としてより大きい複合ベースを形成するように構成された、モジュラー式領域である。例えば、領域１０３Ａは、他の領域１０３Ｂ〜１０３Ｄから独立した分離された領域であってよく、ユーザは、所望の領域を選択的に選んで所望の態様で配列し、より大きい複合ベースを形成してよい。モジュラー式領域は、例えばファスナといった連結デバイス、またはまとめて保持する容器を用いて互いに機械的に連結されていてよく、互いから熱的に切り離されていてよい。言い換えれば、モジュラー式領域は、互いから熱的に絶縁されていてよく、それによって、モジュラー式領域同士の間では、熱は流動しない。したがって、個々のモジュラー式領域のそれぞれは、ユーザの決定に従って、対応する堆積済み材料に対して個々の熱伝達特性を提供することが可能であってよい。ある実施例では、モジュラー式領域は、ユーザの所望に応じてＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び／またはＺ軸方向に可動である。こうして、ユーザは、モジュラー式領域の位置を調整して、領域を所望の位置に正確に位置合わせし得る。
【００２１】
ある実施例では、各領域１０３Ａ〜１０３Ｄの熱伝達特性は、各領域を異なる熱伝導性を有する物質で製造することによって、さらに互いに識別され得る。例えば、領域１０３Ａは、第２の材料（例えばアルミナ）からできていてよく且つ相対的により低い熱伝導性を有する領域１０３Ｄと比べて、熱伝導性が相対的により高い、第１の材料（例えば合金鋼）からできていてよい。このように、ユーザは、複合ベース１０３全体のうちの選択されたエリア内における堆積済み材料の熱伝達特性を制御するために、モジュラー式領域１０３Ａ〜１０３Ｄの熱伝導性に基づいて、モジュラー式領域を配列してよい。
【００２２】
本開示の様々な実施例にしたがって付加製造工程を実施するために、付加製造装置１０１と共に、コンピュータデバイス１０２が利用されてよい。コンピュータデバイス１０２は、ある実施例では、１つ以上のサブシステム及びそれに関連するモジュールを含んでいてよい。図２は、一実施例による、図１に示す付加製造装置１０１と共に使用されるコンピュータデバイス１０２のブロック図である。図２には様々な構成要素が図示されているが、様々な実施例では、必要に応じて種々のタイプのデバイス用の構成要素が追加及び／または割愛されてよい。一実施例によると、コンピュータデバイス１０２は、ユーザコントロール２０１、ディスプレイ２０２、プロセッサ２０３、及びメモリ２０４を含む。
【００２３】
ディスプレイ２０２は、例えば、フラットスクリーンディスプレイまたはタッチスクリーンディスプレイであってよい。ある実施例では、ユーザコントロール２０１は、ディスプレイ２０２に一体化されていてよく、ディスプレイ２０２の一部であってもよい。例えば、タッチスクリーンディスプレイが、オペレータが指でユーザインターフェースにタッチして付加製造システム１００を制御することによって様々な設定、及び／またはパラメータを調整し得るユーザコントロール２０１を含む、ユーザインターフェースを有していてよい。他の実施例では、ユーザコントロール２０１は、ディスプレイ２０２から分離した構成要素であってよい。例えば、コンピュータデバイス１０２は、ボタンを押す、スイッチを切り替える、及び／またはダイヤルを回すことによって様々な設定及び／またはパラメータを調整する複数のボタン、スイッチ、及びダイヤルを有し得る、分離したユーザコントロール２０１を有していてよい。
【００２４】
プロセッサ２０３は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルシステムオンチップ（ＦＰＳＣ）、または他のタイプのプログラマブルデバイス）、コーデック、及び／または他の処理デバイスとして実装されてよい。
【００２５】
ある実施例では、プロセッサ２０３は、メモリ２０４内に保存されているマシン可読命令（例えばソフトウェア、ファームウェア、または他の命令）を実行し得る。この点に関して、プロセッサ２０３は、本書に記載の様々な工程、プロセス、及び技法のうちのいずれを実施してもよい。例えば、ある実施例では、本書に記載の様々なプロセス及びサブシステム（例えば付加製造装置コントロール２０７または温度コントローラ２０８）は、適切な命令を実行するプロセッサ２０３によって有効に実装されてよい。他の例では、プロセッサ２０３は、本書に記載の様々な技法の任意の所望の組み合わせを実施する、専用のハードウェア構成要素によって代替及び／または補完され得る。
【００２６】
メモリ２０４は、様々なマシン可読命令及びデータを保存している、マシン可読媒体として実装されてよい。例えば、ある実施例では、メモリ２０４は、本書に記載の様々な技法を実施するためにプロセッサ２０３によって読み取られ実行され得るマシン可読命令として、オペレーティングシステム２０５とアプリケーション２０６を保存していてよい。メモリ２０４は、オペレーティングシステム２０５及び／またはアプリケーション２０６で使用されるデータもまた、保存していてよい。ある実施例では、メモリ２０４は、不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ、ハードドライブ、ソリッドステートドライブ、または他の非一過性のマシン可読媒体）、揮発性メモリ、またはこれらの組み合わせとして実装されてよい。
【００２７】
アプリケーション２０６は、付加製造装置コントロール２０７、温度コントローラ２０８、及び本書では必ずしも提示していない他のアプリケーション２０９といったアプリケーションを含んでいてよい。付加製造装置コントロール２０７は、ユーザコントロール２０１でユーザから指令を受信するのに応答して、付加製造装置１０１に対して指令を提供するように構成されていてよいか、または、この指令の提供は、付加製造装置コントロール２０７アプリケーションによって生成された自動指令に応答したものであってよい。温度コントローラ２０８は、加熱源または冷却源１０５に対して、領域に関する温度調整情報を提供するように構成されていてよい。温度制御システム２００は、合わせて、複数の熱伝達要素３０３、３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、３０３Ｄ１、３０３Ｄ２、並びに、加熱源及び冷却源１０５、３０４、３０５、３０６、加えて温度コントローラ２０８及び温度測定デバイス２１０（以下で検討する）を含む。例えば、温度コントローラ２０８は、付加製造システム１００の周囲温度情報、領域の温度情報、及び／または、付加製造装置コントロール２０７の決定に従って、領域に関して計算された所望の温度情報を受信してよく、加熱源または冷却源１０５に対して制御信号を提供してよい。加熱源または冷却源１０５は、次に、各領域において熱伝達要素を加熱または冷却する。
【００２８】
図３は、本開示の一実施例による、多領域温度制御されたベース１０３のブロック図である。この例によると、ベース１０３は１０３Ａ〜１０３Ｄの４つの領域に分割されている。各領域は、対応する領域の温度を変化させる１つ以上の熱伝達要素３０３を含み、各熱伝達要素３０３は、対応する熱伝達要素に対応する領域を加熱または冷却させるように構成された、加熱源または冷却源３０４、３０５、３０６に連結されている。ある実施例では、領域（例えば領域１０３Ｄ）は、１つ以上（例えば２つ）の熱伝達要素３０３Ｄ１及び３０３Ｄ２を含む。図３の実施例は、様々な例示の配列を示しているが、他の配列もまた構想されてよい。例えば、図示していないが、１つの領域が３つまたは４つの熱伝達要素を含んでいてよい。
【００２９】
ある実施例では、加熱源または冷却源３０４、３０５または３０６が、１つの熱伝達構成要素のみに連結されている。他の実施形態では、加熱源または冷却源３０４、３０５または３０６は、複数の熱伝達構成要素３０３に連結されている。即ち、各熱伝達要素３０３は、独自の専用の加熱源または冷却源３０４〜３０６に連結されていてよいか、または、別の領域に対応する別の熱伝達要素と共に加熱源または冷却源３０４〜３０６を共有していてよい。例えば、加熱源３０４は、熱伝達要素３０３Ａと３０３Ｂのどちらにも連結されており、加熱源３０５は熱伝達要素３０３Ｃと３０３Ｄ１のどちらにも連結されており、加熱源３０６は熱伝達要素３０３Ｄ２のみに連結されている。
【００３０】
図３に示す実施例では、領域１０３Ａの熱伝達要素３０３Ａは、抵抗性の加熱要素に電流を供給するように構成された電源であってよい加熱源３０４に電気的に連結された、電気抵抗性または電気誘導性の加熱器である。電気抵抗性または電気誘導性の加熱器は、より大きい電流が印加されたときにより熱くなり、それによって領域１０３Ａを加熱して、領域１０３Ａ上の堆積済み材料の熱伝達特性に影響を与える。電源がより小さい電流を供給しているときは、電気抵抗性または電気誘導性の加熱器はより熱くなく、したがって堆積材料はより速い速度で冷却することが可能になる。
【００３１】
ある実施例では、熱伝達要素３０３Ｃ及び３０３Ｄ１は液体加熱コイルであり、加熱された液体がコイルを通って流れる。こうした場合、加熱源３０５は、例えば加熱用の液体をパイプを通って熱伝達要素３０３Ｃ、３０３Ｄ１まで圧送するための熱ポンプを含んでいてよい。加熱された液体で加熱されたコイルは、領域１０３Ｃ及び１０３Ｄの温度を上昇させ、それぞれ、領域１０３Ｃ及び１０３Ｄ上の堆積済み材料の熱伝達特性に影響を与える。ある実施例では、加熱源３０５は、加熱用の液体の温度を変更して、堆積済み材料と領域の間の熱伝達速度を変化させてよい。
【００３２】
ある実施例では、熱伝達要素３０３Ｄ２は液体冷却コイルであり、冷却された液体がコイルを通って流れる。こうした場合、冷却源３０６は、例えば冷却用の液体を熱伝達要素３０３Ｄ２のコイルを通って圧送するためのコンデンサを含んでいてよい。この場合、熱伝達要素３０３Ｄ２が液体冷却コイルであることから、領域１０３Ｄ上の堆積済み材料からの熱は、コイル内の冷却された液体に伝達され、堆積済み材料からの熱を帯びている液体は、冷却源３０６内のコンデンサに戻される。コンデンサ内では、熱を液体から取り除くことによって、液体が再び冷却される。
【００３３】
図３に示すとおり、領域１０３Ｄは、領域１０３Ｄを加熱するための熱伝達要素３０３Ｄ１と、領域１０３Ｄを冷却するための熱伝達要素３０３Ｄ２の、両方を含んでいる。したがって、領域１０３Ｄは、ユーザの決定に従って、熱伝達要素３０３Ｄ１を使用して熱を加えるのに使用されてよいか、または、熱伝達要素３０３Ｄ２を使用して熱を取り除くのに使用されてよい。
【００３４】
ある実施例では、熱伝達要素３０３は、各領域１０３Ａ〜１０３Ｄの内部に埋設されていてよい。例えば、領域１０３Ａは中空の中心部を有していてよく、領域１０３Ａの内側に、抵抗性熱伝達要素３０３Ａが取り付けられていてよい。さらに別の例では、熱伝達要素３０３は、領域１０３Ａの外側部分に連結されていてよい。
【００３５】
図４Ａ〜図４Ｅは、本開示の実施例による多領域ベースの、様々な例示の構成を示す。例えば、図４Ａでは、ベース４０１は、互いに隣接して機械的に連結された３つの長方形の領域を含む。図４Ｂでは、ベース４０２は、行と列に配列された９個の正方形の領域を含む。図４Ｃ〜図４Ｄでは、各領域はほぼリング形状（例えば長方形のリングまたは円形のリングの形状）であり、それらは同心円上に配列されて、複合ベース４０３を形成している。図４Ｅでは、各領域はランダムな形状の領域（例えば、各領域が異なる形状をしている不均一な形状）から形成されていてよく、これらが配列されて複合ベース４０４が形成されていてよい。その結果、例示として示されている図４Ａ〜図４Ｅに示すように、各領域は、均一または不均一の様々な形状及びサイズを有していてよい。
【００３６】
図５は、本開示の一実施例による、領域５０１間に弾性部材５０２を含む、多領域ベース５００のブロック図である。例えば、領域５０１が、互いに機械的に連結されてより大きい複合ベース５００を形成するように構成されているモジュラー式領域であるとき、領域５０１は、種々の速度で熱的に膨張または収縮し得る。なぜならば、各モジュラー式領域が独立して温度制御されるからである。したがって、領域によって差がある熱膨張に対応するため、各モジュラー式領域５０１の間に、例えば、ばね式の機械的継手または延性のある絶縁発泡体といった、弾性部材５０２が設けられてよい。
【００３７】
図６は、本開示の一実施例による、多領域温度制御されているベースを用いる付加製造プロセスのフロー図である。付加製造された製品の残留応力を低減して歪みを低減するための例示的な付加製造プロセスによると、配置された堆積材料の所望の熱伝達特性が決定される（６０２）。例えば、堆積済み材料がより均一な態様で冷却され凝固及び／または硬化される一方で、残留応力と歪みを低減することを可能にする熱伝達特性を決定するために、コンピュータ分析が実施されてよい。
【００３８】
次に、全ての領域が一緒に扱われたときに、これらの領域で堆積済み材料の所望の熱伝達特性が得られるようにして、各領域に関する所望の温度が決定されてよい（６０４）。具体的には、各領域に関する所望の温度は、全ての領域が機械的に連結され熱的に切り離されたベースとして一緒に扱われるときに、ベース上の堆積済み材料の第１の層が所望の熱伝達特性を示すようにして、決定される。次に、加熱源または冷却源を調整することによって、各領域の温度が所定の温度に設定される（６０６）。各領域の温度が設定されるとき、第１の層（または第１群の層）がこれらの領域上に堆積されてよく、製品の製造が開始される（６０８）。
【００３９】
ある実施例では、各領域の温度は、例えば、領域においてもしくは領域の近辺で測定された周囲温度に基づいてさらに調整され得るか、またはユーザインプットによって規定され得る（６１０）。ある実施例では、コンピュータデバイス１０２に温度フィードバックを提供し、温度のさらなる調整を行うため、領域に温度測定デバイス２１０が連結されているか、埋設されていてよい。
【００４０】
次に、堆積済み材料の第２の層（または第２群の層）に関して、各領域に関する所望の温度が決定される（６１２）。例えば、複数の層が堆積される際に各領域に要求される温度は、第１の層のみが堆積しているときに各領域に必要とされる温度とは異なり得る。したがって、同じ熱伝達特性を達成または維持するために、各領域に関する所望の温度は、再び決定される。次に、各領域の温度が所定の温度に調整される（６１４）。ある実施例では、第１の層は、必ずしも１つの第１の層のみではなく、むしろ、第１群の層と考えられる層の群であってよい。同様に、第２の層は、必ずしも１つの第２の層のみではなく、むしろ、第１群の層の後に堆積した層の群であってよい。
【００４１】
次に、第２の層の上に後続する層（または後続群の層）が堆積され、付加製造プロセスが継続する（６１６）。このプロセスは、必要に応じて、最終製品が完成するまでさらなる層に関して繰り返される（６１８）。
【００４２】
このように、付加製造工程は、堆積用ベースを複数の領域ごとに区分けし、各領域の温度を個別に制御することによって、堆積済み材料の熱流量及び温度勾配をよりよく制御することで、付加製造システムを用いて実施されてよい。そうすることによって、製造された製品の中の残留応力及び歪みは、低減され得る。
【００４３】
必要に応じて、本書に明記されるさまざまなハードウェア構成要素及び／またはソフトウェア構成要素を、本開示の主旨から逸脱することなく、ソフトウェア、ハードウェア、または両方を含むサブコンポーネントに分けることができる。さらに必要に応じて、ソフトウェア構成要素をハードウェア構成要素として実行すること、及びその逆も、可能であると考えられている。
【００４４】
本開示によるソフトウェア、例えばプログラムコード及び／またはデータは、１つ以上の非一過性の機械可読媒体に保存することができる。本書で特定されるソフトウェアは、ネットワーク化された及び／またはそれ以外の、１つ以上の汎用もしくは特定目的のコンピュータ及び／またはコンピュータシステムを使用して、実行可能であるということも、また考えられている。必要に応じて、本書に記載された特徴を得るために、本書に記載された様々なステップの順序は、変更すること、複合ステップと組み合わせること、及び／またはサブステップに分割することが可能である。
【００４５】
さらに、本開示は、以下の条項による実施例を含む。
【００４６】
条項１．付加製造装置から堆積材料を受容するように構成されたベースであって、受容された堆積材料の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるために個別に温度制御するように構成された複数の領域を含むベースと、
これらの領域に連結された温度制御システムであって、領域のそれぞれに関連付けられた温度を調整して、付加製造プロセス中に受容された堆積材料から製造される製品内の残留応力及び歪みを低減するように構成された温度制御システムとを含む、
システム。
【００４７】
条項２．温度制御システムは、領域と受容された堆積材料との間で熱を伝達するように構成された複数の熱伝達要素を含む、条項１に記載のシステム。
【００４８】
条項３．領域は、互いに機械的に連結されて複合ベースを形成するように構成されたモジュラー式領域であり、モジュラー式領域は互いに熱的に切り離されている、条項２に記載のシステム。
【００４９】
条項４．複合ベースを形成するために、モジュラー式領域のそれぞれがＸ軸、Ｙ軸、またはＺ軸に沿った方向に個別に可動であるように構成されている、条項３のシステム。
【００５０】
条項５．ベースは、領域のそれぞれの間に配置された弾性部材をさらに含み、
弾性部材は、領域へのまたは領域からの熱の伝達に従う領域の膨張または収縮に対応するように構成されている、条項３に記載のシステム。
【００５１】
条項６．領域のそれぞれが複数の熱伝達要素のうちの少なくとも１つに関連付けられており、熱伝達要素のそれぞれが各領域に埋設されている、条項２に記載のシステム。
【００５２】
条項７．温度制御システムは、熱伝達要素のうちの少なくとも１つから領域のうちの少なくとも１つへの熱伝達速度を調整するように構成された加熱源をさらに含む、条項２に記載のシステム。
【００５３】
条項８．領域のうちの少なくとも１つが別の領域の材料の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する材料を含み、
各領域の熱伝達速度が少なくとも各領域の熱伝導率にそれぞれ基づく、
条項７に記載のシステム。
【００５４】
条項９．温度制御システムが、
領域上に受容された堆積材料の温度を決定するように構成された温度測定装置と、
加熱源に関連付けられ、且つ少なくとも、受容された堆積材料の所望の部分にわたってほぼ均一な温度を維持するように決定された受容された堆積材料の温度に基づいて、熱伝達速度に対する調整値を決定するように構成された温度コントローラと
をさらに含む、条項７に記載のシステム。
【００５５】
条項１０．温度制御システムは、領域のうちの少なくとも１つから熱伝達要素のうちの少なくとも１つへの熱伝達速度を調整するように構成された冷却源をさらに含む、条項２に記載のシステム。
【００５６】
条項１１．受容された堆積材料の少なくとも一部の熱伝達特性に影響を与えるために個別に温度制御するように構成された複数の領域を含むベース上で堆積材料を受容することと、
これらの領域に連結された温度制御システムによって、熱伝達特性に基づいて各領域に関連付けられた温度を調整して、付加製造プロセス中に受容された堆積材料から製造される製品内の残留応力及び歪みを低減することとを含む、
付加製造方法。
【００５７】
条項１２．方法であって、温度制御システムが、領域と受容された堆積材料との間で熱を伝達するように構成された複数の熱伝達要素を含み、方法が領域と受容された堆積材料との間で熱を伝達することをさらに含む、条項１１に記載の方法。
【００５８】
条項１３．方法であって、領域が、互いに機械的に連結されて複合ベースを形成するように構成されたモジュラー式領域であり、モジュラー式領域は互いに熱的に切り離されている、条項１２に記載の方法。
【００５９】
条項１４．方法であって、複合ベースを形成するために、モジュラー式領域のそれぞれがＸ軸、Ｙ軸、またはＺ軸に沿った方向に個別に可動であるように構成されている、条項１３の方法。
【００６０】
条項１５．方法であって、ベースが領域のそれぞれの間に配置された弾性部材をさらに含み、
弾性部材は、領域へのまたは領域からの熱の伝達に従う領域の膨張または収縮に対応するように構成されている、条項１３に記載の方法。
【００６１】
条項１６．方法であって、領域のそれぞれが複数の熱伝達要素のうちの少なくとも１つに関連付けられており、熱伝達要素のそれぞれが各領域に埋設されている、条項１２に記載の方法。
【００６２】
条項１７．方法であって、温度制御システムが加熱源をさらに含み、方法が、熱伝達要素のうちの少なくとも１つから領域のうちの少なくとも１つへの熱伝達速度を調整することをさらに含む、条項１２に記載の方法。
【００６３】
条項１８．方法であって、領域のうちの少なくとも１つが別の領域の材料の熱伝導率とは異なる熱伝導率を有する材料を含み、
各領域の熱伝達速度が少なくとも各領域の熱伝導率に基づく、
条項１７に記載の方法。
【００６４】
条項１９．方法であって、温度制御システムが、領域上に受容された堆積材料の温度を決定するように構成された温度測定装置と、
加熱源に関連付けられた温度コントローラとをさらに含み、
方法が、少なくとも、受容された堆積材料の所望の部分にわたってほぼ均一な温度を維持するように決定された受容された堆積材料の温度に基づいて、熱伝達速度に対する調整値を決定することをさらに含む、条項１７に記載の方法。
【００６５】
条項２０．方法であって、温度制御システムが冷却源をさらに含み、方法が、領域のうちの少なくとも１つから熱伝達要素のうちの少なくとも１つへの熱伝達速度を調整することをさらに含む、条項１２に記載の方法。
【００６６】
上記の実施例は、本発明を例示するものであって、限定するものではない。本発明の原理に従った数多くの修正形態及び変形形態が可能であることもまた、理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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