(57)【要約】  立体自由形状造形(ＳＦＦ)で作製されたパーツのクリーニング及び／または硬化のための後処理システムが提供される。後処理システムは、ハウジング、ハウジング内にパーツを保持するためのパーツ保持デバイス及び化学線によってパーツを硬化させるための化学線源を備える。システムはパーツにクリーニング液を吹きかけるように、及び／または除去された造形材料を濾過してクリーニング液の実用寿命を延ばすためにクリーニング液が化学線を吸収できるように、適合された液体循環デバイスも備える。いくつかのシステムは保持されたパーツを第１の軸を中心として回転させることができる第１の回転部分を備え、別のシステムは保持されたパーツを第２の軸を中心として回転させることができる第２の回転部分を備える。システムはＳＦＦで作製されたパーツの安全で効率的なクリーニング及び／または硬化を提供するための別の特徴も有する。
2011520655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体自由形状造形(ＳＦＦ)で作製されたパーツのための後処理システムにおいて、前記後処理システムが、
選択的に開位置及び閉位置をとるドアを備えるハウジングであって、前記ドアが前記閉位置をとっているときに実質的に水密であるハウジング、
前記ハウジング内に配置される、前記ハウジング内に前記パーツを保持するように適合されたパーツ保持デバイス、
前記パーツにクリーニング液を吹きかけるように適合された液体循環デバイス、及び
前記パーツに光を送る化学線源、
を備えることを特徴とする後処理システム。
【請求項２】
前記パーツ保持デバイスと機械的に連結された第１の回転部分をさらに備え、前記第１の回転部分が前記ハウジングに対し第１の軸を中心にして前記パーツを回転させることを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項３】
前記第１の回転部分と機械的に連結された第２の回転部分をさらに備え、前記第２の回転部分が前記ハウジングに対し第２の軸を中心にして前記パーツを回転させ、前記第２の軸が前記第１の軸と異なることを特徴とする請求項２に記載の後処理システム。
【請求項４】
前記第２の軸が前記第１の軸に概ね直交することを特徴とする請求項３に記載の後処理システム。
【請求項５】
前記ハウジング内で前記パーツを選択的に乾燥させるための乾燥機デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項６】
前記乾燥機デバイスが空気循環デバイスを含むことを特徴とする請求項５に記載の後処理システム。
【請求項７】
前記ハウジングが化学線に対して実質的に透明な材料を有する少なくとも１つの表面を定め、前記少なくとも１つの表面が前記化学線源と前記パーツの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの表面からクリーニング液を選択的に除去するために前記少なくとも１つの表面に近接する液体除去デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の後処理システム。
【請求項９】
前記化学線源が概ね前記パーツの方向に化学線源を向けるためのアパーチャを定める少なくとも１本のランプを有することを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項１０】
前記化学線源が前記パーツの少なくとも一部を含む放射線架橋性材料に対応するあらかじめ定められた周波数の電磁放射線を発生するように適合されることを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項１１】
前記ドアが概ね垂直な軸及び概ね水平な軸の少なくとも一方を中心にして選択的に回転することによって前記閉位置から前記開位置に移動することを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項１２】
前記ドアが前記ハウジングの少なくとも１つの隣接する側面に対して概ね直交する方向に選択的に滑動することによって前記閉位置から前記開位置に移動することを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項１３】
ＳＦＦシステムから前記パーツを選択的に取り出し、前記パーツを前記パーツ保持デバイスと機械的に連結して配置するように適合されたパーツハンドリングデバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項１４】
前記ハウジング内に設けられたフィルタをさらに備え、前記ハウジングからの前記フィルタの選択的な取外しが可能であることを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項１５】
クリーニング液のコンテナを、前記コンテナ内の前記クリーニング液が前記液体循環デバイスと選択的に液体が通じる態様で、受け入れるように適合されたレセプタクルをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の後処理システム。
【請求項１６】
クリーニング液特性検出器及び前記クリーニング液の検出された特性の結果として前記コンテナから前記液体循環デバイスにクリーニング液を移すように適合されたクリーニング液放出デバイスを含むクリーニング液補給デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の後処理システム。
【請求項１７】
前記クリーニング液コンテナに付帯するＲＦＩＤタグデバイスから前記クリーニング液に関する情報を受け取るように適合されたＲＦＩＤリーダデバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の後処理システム。
【請求項１８】
オリフィスをさらに備え、前記オリフィスを通して前記クリーニング液を前記ハウジングから取り出してコンテナに移すことができることを特徴とする請求項１５に記載の後処理システム。
【請求項１９】
立体自由形状造形で作製されたパーツのための後処理システムにおいて、前記後処理システムが、
前記パーツを受け入れるように適合されたハウジング、
前記ハウジング内に配置される、前記ハウジング内に前記パーツを保持するように適合されたパーツ保持デバイス、
前記パーツ保持デバイスと機械的に連結された第１の回転部分であって、前記ハウジングに対し第１の軸を中心にして前記パーツを回転させる第１の回転部分、
前記第１の回転部分及び前記パーツ保持デバイスと機械的に連結された第２の回転部分であって、前記ハウジングに対し第２の軸を中心にして前記パーツを回転させる第２の回転部分であり、前記第２の軸は前記第１の軸と異なるものである第２の回転部分、及び
前記パーツにクリーニング液を吹きかけるように適合された液体循環デバイス、
を備えることを特徴とする後処理システム。
【請求項２０】
前記第２の軸が前記第１の軸に概ね直交することを特徴とする請求項１９に記載の後処理システム。
【請求項２１】
前記第１の回転部分が前記ハウジングから選択的に取り外すことができるシャフトを有することを特徴とする請求項１９に記載の後処理システム。
【請求項２２】
前記第１の回転部分が前記ハウジングから選択的に取り外されたときに、前記ハウジング内に配置されるように適合されたシェルフ部分をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の後処理システム。
【請求項２３】
前記第２の回転部分及び前記パーツ保持デバイスを前記第１の回転部分から選択的に取り外すことができることを特徴とする請求項１９に記載の後処理システム。
【請求項２４】
前記パーツ保持デバイスが選択的に前記第１の回転部分と機械的に直結して配置されるように適合されることを特徴とする請求項２３に記載の後処理システム。
【請求項２５】
前記パーツが取外し可能な態様で造形パッドに結合され、前記パーツが取外し可能な態様で結合されている前記造形パッドを選択的に保持するように前記パーツ保持デバイスが適合されることを特徴とする請求項１９に記載の後処理システム。
【請求項２６】
前記ハウジング内で前記パーツを選択的に乾燥させるための乾燥機デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の後処理システム。
【請求項２７】
立体自由形状造形で作製されたパーツのための後処理システムにおいて、前記後処理システムが、
内室を定め、前記パーツを受け入れるように適合されたハウジング、
前記パーツから未硬化造形材料の粒子を除去するために前記パーツにクリーニング液を選択的に吹きかけるように適合された第１の液体循環デバイス、
前記パーツに前記クリーニング液を実質的に吹きかけずに前記クリーニング液を選択的に循環させるように適合された第２の液体循環デバイス、
前記ハウジングの前記内室に光を送る化学線源、及び
前記第１の液体循環デバイス、前記第２の液体循環デバイス及び前記化学線源を、前記化学線源が前記パーツを硬化させ、前記クリーニング液内に懸濁している前記造形材料粒子を硬化させるような態様で、選択的に動作させることができるコントローラ、
を備えることを特徴とする後処理システム。
【請求項２８】
前記ハウジング内に設けられたフィルタをさらに備え、前記フィルタが前記ハウジングから選択的に取外し可能であることを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項２９】
前記フィルタが、前記クリーニング液を実質的にこぼさずに選択的に取り外すことができる、インラインフィルタを含むことを特徴とする請求項２８に記載の後処理システム。
【請求項３０】
前記フィルタが濾過部及び筐体部を有し、前記濾過部が前記筐体部から選択的に取外し可能であることを特徴とする請求項２８に記載の後処理システム。
【請求項３１】
前記コントローラが、前記化学線源が選択的に点灯されるときに、前記第１の液体循環デバイスを自動的に停止させるようにプログラムされることを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項３２】
前記ハウジング内で前記パーツを選択的に乾燥させるための乾燥機デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項３３】
前記乾燥機デバイスが空気循環デバイスを含むことを特徴とする請求項３２に記載の後処理デバイス。
【請求項３４】
前記ハウジングが化学線に対して実質的に透明な材料を有する少なくとも１つの表面を定め、前記少なくとも１つの表面が前記化学線源と前記パーツの間に配置されることを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの表面からクリーニング液を選択的に除去するために前記少なくとも１つの表面に近接する液体除去デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項３４に記載の後処理システム。
【請求項３６】
ＳＦＦシステムから前記パーツを選択的に取り出し、前記パーツを前記ハウジング内に配置するように適合されたパーツハンドリングデバイスをさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項３７】
クリーニング液のコンテナを、前記コンテナ内の前記クリーニング液が前記液体循環デバイスと選択的に液体が通じる態様で、受け入れるように適合されたレセプタクルをさらに備えることを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項３８】
第２のクリーニング液の第２のコンテナを、前記コンテナ内の前記第２のクリーニング液が前記液体循環デバイスと選択的に液体が通じる態様で、受け入れるように適合されたレセプタクルをさらに備えることを特徴とする請求項３７に記載の後処理システム。
【請求項３９】
クリーニング液特性検出器及び前記クリーニング液の検出された特性の結果として前記コンテナから前記第１の液体循環デバイスにクリーニング液を移すように適合されたクリーニング液放出デバイスを含むクリーニング液補給デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項３７に記載の後処理システム。
【請求項４０】
前記クリーニング液コンテナに付帯するＲＦＩＤタグデバイスから前記クリーニング液に関する情報を受け取るように適合されたＲＦＩＤリーダデバイスをさらに備えることを特徴とする請求項３７に記載の後処理システム。
【請求項４１】
オリフィスをさらに備え、前記オリフィスを通して前記クリーニング液を前記ハウジングから取り出してコンテナに移すことができることを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項４２】
前記クリーニング液が若干の消泡剤を含むことを特徴とする請求項２７に記載の後処理システム。
【請求項４３】
立体自由形状造形(ＳＦＦ)で作製されたパーツの後処理方法において、前記方法が、
後処理システムの実質的に水密なハウジング内に前記パーツを配置する工程、
前記ハウジング内で循環されるクリーニング液を前記パーツに吹きかける工程、及び
前記ハウジング内で化学線によって前記パーツを硬化させる工程、
を含み
前記ハウジングから前記パーツを取り出さずに前記パーツのクリーニング及び硬化がなされることを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記パーツを配置する工程が、ＳＦＦシステムから前記パーツを選択的に取り出すためにパーツハンドリングデバイスを用いる工程及び前記パーツを前記ハウジング内のパーツ保持デバイスと機械的に連結させて配置する工程を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記パーツを配置する工程が、前記パーツをパーツ保持デバイスのケージ内に入れる工程及び前記パーツ保持デバイスに対する前記パーツの移動を概ね抑制するための位置に前記パーツ保持デバイスのリッドを置く工程を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記パーツを配置する工程が、前記ハウジングのドアを、垂直軸または水平軸の少なくとも一方を中心にして前記ドアを回転させることによって閉じる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記パーツを配置する工程が、前記ハウジングのドアを、前記ハウジングの少なくとも１つの隣接する側面に概ね直交する方向に前記ドアを滑動させることによって閉じる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
クリーニング液を前記パーツに吹きかける工程及び前記パーツを硬化させる工程中に、前記ハウジングに対し第１の軸を中心にして前記パーツを回転させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
クリーニング液を前記パーツに吹きかける工程及び前記パーツを硬化させる工程中に、前記ハウジングに対し第２の軸を中心にして前記パーツを回転させる工程をさらに含み、前記第２の軸は前記第１の軸と異なることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
クリーニング液を前記パーツに吹きかける工程の後で、化学線によって前記パーツを硬化させる工程の前に、前記パーツを乾燥させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５１】
前記パーツを乾燥させる工程が前記パーツの周りに空気を循環させる工程を含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
立体自由形状造形(ＳＦＦ)で作製されたパーツの後処理方法において、前記方法が、
後処理システムのハウジング内でパーツ保持デバイス内に前記パーツを配置する工程、
前記ハウジングに対し第１の軸を中心にして前記パーツを回転させる工程、
前記ハウジングに対し第２の軸を中心にして前記パーツを回転させる工程であって、前記第２の軸は前記第１の軸と異なるものである工程、及び
前記ハウジング内で循環されるクリーニング液を前記パーツに吹きかける工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５３】
前記パーツを配置する工程が、ＳＦＦシステムから前記パーツを選択的に取り出すためにパーツハンドリングデバイスを用いる工程及び前記パーツを前記ハウジング内の前記パーツ保持デバイスと機械的に連結させて配置する工程を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記パーツを配置する工程が、前記パーツを前記パーツ保持デバイスのケージ内に入れる工程及び前記パーツ保持デバイスに対する前記パーツの移動を概ね抑制するための位置に前記パーツ保持デバイスのリッドを置く工程を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記パーツを配置する工程が、前記後処理システムの前記ハウジング内に前記パーツ保持デバイスを置く工程を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
パーツ保持デバイス内に前記パーツを配置する工程が、前記パーツが取外し可能な態様で結合されている造形パッドを保持する工程を含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
立体自由形状造形(ＳＦＦ)で作製されたパーツの後処理方法において、前記方法が、
後処理システムのハウジング内に前記パーツを配置する工程、
第１の液体循環デバイスによって循環されるクリーニング液を前記パーツに吹きかける工程、
化学線源からの化学線によって前記パーツを硬化させる工程、及び
前記クリーニング液を前記パーツに実質的に吹きかけずに第２の液体循環デバイスによって前記クリーニング液を循環させる工程、
を含み
前記クリーニング液を循環させる工程が、前記クリーニング液によって前記パーツから除去された未硬化造形材料の粒子を硬化させるために前記クリーニング液に前記化学線源から光が送られる態様で前記クリーニング液を循環させる工程を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項５８】
前記化学線源の点灯に先立ち前記第１の液体循環デバイスを自動的に停止させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記化学線源と前記パーツの間に配置された表面からクリーニング液を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
クリーニング液を前記パーツに吹きかける工程の後で化学線によって前記パーツを硬化させる工程の前に前記パーツを乾燥させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
クリーニング液特性を検出する工程及び前記検出されたクリーニング液特性の結果として少なくとも前記第１の液体循環デバイスにコンテナからクリーニング液を選択的に移す工程をさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
少なくとも前記第１の液体循環デバイスにコンテナからクリーニング液を選択的に移す工程に先立って前記クリーニング液コンテナに付帯するＲＦＩＤタグから前記コンテナ内の前記クリーニング液に関する情報を受け取る工程をさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記後処理システムから前記クリーニング液を抜き取って実質的に空にする工程及び前記後処理システム内に第２のクリーニング液を放出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６４】
前記ハウジングからフィルタを取り外す工程をさらに含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６５】
前記フィルタの濾過部を前記フィルタの筐体部から取り外す工程をさらに含むことを特徴とする請求項６４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体自由形状造形によって作製される３次元パーツの創作に関し、さらに詳しくは、立体自由形状造形によって作製されるパーツのクリーニング及び／または硬化を行うシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、少量生産のための、モデル、プロトタイプ及びパーツの高速創作のための多くの技術が存在する。これらの技術は一般に立体自由形状造形法と呼ばれ、本明細書ではＳＦＦと称される。いくつかのＳＦＦ法には、ステレオリソグラフィ法、選択的積層成形法、薄膜積層造形法、相選択領域積層造形法、多段ジェット立体造形法、弾道粒子造形法、熱溶融樹脂積層造形法、粒子積層造形法、レーザ焼結法、薄膜転送造形法、等がある。ＳＦＦ法では一般に、複雑なパーツが、一般には本質的に減算態様である従来の造形法とは対照的に、加算態様で造形材料から作製される。例えば、従来の造形法のほとんどにおいては機械加工作業によって材料が除去されるか、あるいはダイまたは金型でほぼ最終形状に材料が成形され、次いで整形される。対照的に加算態様造形法では、複雑なパーツを造形するため、層毎に、いくらかの量の造形材料部分が標的場所に増分態様で付加される。ＳＦＦ技術は一般にパーツのコンピュータグラフィック表現及び順次層でパーツを作製するための造形材料の供給を用いる。ＳＦＦ技術は従来の作製法に優る多くの利点を有する。例えば、ＳＦＦ技術はプロトタイプパーツの開発にかかる時間を劇的に短縮し、少数のパーツを高速製造プロセスで作製することができる。ＳＦＦ技術は、特注用途のための金型作製の必要を含む、従来の減算態様製造方法にともなう複雑な成形用具及び機械加工の必要も排除する。さらに、ＳＦＦ法では特注物体をコンピュータグラフィックデータから直接に作製することができる。
【０００３】
一般に、ＳＦＦのほとんどの手法では、造形材料の順次する層を固化または硬化させることによって、一層毎態様で構造体が形成される。例えば、ステレオリソグラフィでは、一般に紫外光帯の、高密集束エネルギービームを液体感光性ポリマー樹脂の順次する層にかけて走査して、それぞれの層の樹脂を選択的に硬化させて多層パーツを形成する。選択的レーザ焼結法では、レーザビームのような、高密収束エネルギービームを粉末材料の順次する層にかけて走査して、それぞれの層の粉末を焼結または溶融させて多層パーツを形成する。選択的積層成形法では、層毎態様で３次元物体を造形するために、造形材料が離散液滴で噴射または滴下されるか、あるいはノズルを通して押し出され、造形材料は温度の変化及び／または化学線への露光を受けると比較的硬くなる。薄膜転送造形法では、薄膜形態の樹脂が結像面領域に転送され、結像面領域においてパーツの断面層に対応する樹脂部分が化学線によって硬化されて多層パーツの一層を形成する。上記及びその他のＳＦＦ法では、ＳＦＦシステムがパーツを作製できる速度を高めることを含むがこれには限定されない、多くの理由のため、完全には硬化されていない、及び／またはクリーニングされていない、「生」パーツが作製されることが多い。
【０００４】
ＳＦＦで作製された生パーツには、生パーツを最終のモデル、プロトタイプ、製品、等に転換するための、パーツのクリーニング、パーツの硬化及び／または支持材料の除去のような、後処理工程が必要であることが多い。後処理は肉体労働集約的であり得るし、及び／または後処理には後処理のそれぞれの工程を実施するための多くの異なるシステムが含まれ得る。さらに、多くの生パーツには作業者の皮膚に触れるべきではない未硬化造形材料が含まれるか、あるいは生パーツは後処理作業の完全硬化の前には損傷を受けるかまたは破壊され得るであろう脆弱な領域を有し得るから、後処理中の生パーツのハンドリングには熟練した作業者が必要になることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ＳＦＦで作製したパーツの改善された後処理が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ＳＦＦで作製されたパーツの後処理を改善するように適合された多くの態様を含む、装置及び方法を含む。本摘要には本発明の非限定的態様のいくつかが挙げられる。本発明の一態様は、単一システムによる「生」パーツの簡便なクリーニング及び硬化を可能にする、後処理システム及び関連する方法である。後処理システムは、ドアが閉位置にあるときは実質的に水密である、ハウジングを備える。ハウジング内のパーツ保持デバイスがパーツのクリーニング及び／または硬化中にパーツをハウジング内に保持する。後処理システムは、ＳＦＦプロセス後にパーツに残留し得るいかなる未硬化造形材料もクリーニング液が除去するように、パーツにクリーニング液を吹きかける、液体循環デバイスも備える。後処理システムは、生パーツを硬化させて仕上げられたパーツを定めるようにパーツに光を送る、化学線源も備える。本装置及び／または方法を用いれば、作業者はパーツをハウジングから取り出さずにパーツをクリーニングし、硬化させることができる。本後処理システム及び方法は、以降の詳細な説明においてさらに十分に説明されるように、追加及び／または代わりの特徴を有する。
【０００７】
本発明の別の態様は、ハウジング内の２つの軸を中心にしてパーツを回転させる、第１及び第２の回転部分を有する後処理システムである。２つの軸を中心にしてパーツを回転させることによって、パーツはハウジング内を循環させられるクリーニング液により一層均等に及び／または十分にクリーニングされ、及び／またはパーツは化学線により一層均等に及び／または十分に硬化させられる。そのような装置及び／または方法の使用により、パーツへのクリーニング液の十分な吹きかけ及び／またはパーツの全ての側面の十分な硬化を達成するために従来必要であった従来技術の後処理システム内の作業者によるパーツの位置変更を不要にすることにより、後処理時間が短縮され、及び／または後処理の品質が向上する。
【０００８】
本発明の別の態様は、クリーニング液によってパーツから除去された未硬化造形材料の懸濁粒子を硬化させるための後処理システム及び方法を含む。この粒子の硬化は時間及びエネルギーを節約するためにパーツの硬化中に行うことができ、粒子の硬化によって粒子をクリーニング液から濾過して除去し、よってクリーニング液の実用寿命を延ばして、クリーニング液を節約することが可能になる。本発明のいくつかの実施形態は、パーツから未硬化造形材料を除去するためにパーツにクリーニング液を吹きかける第１の液体循環デバイスに対して、実質的にクリーニング液をパーツに吹きかけずにクリーニング液を循環させる第２の液体循環デバイスを備える。本発明のいくつかの実施形態の後処理システム及び方法は、化学線によってパーツが硬化させられている間、クリーニング液内の未硬化造形材料の粒子も硬化させられ、同時にクリーニング液が第２の液体循環デバイスによって循環させられるように、化学線源が作動されている間、第１の液体循環デバイスを停止させる。本後処理システム及び方法はクリーニング液から硬化粒子を濾過除去するフィルタを備え、フィルタは、必要に応じて、選択的に、取り外すか、交換するか、再生するか、及び／またはクリーニングすることができる。
【０００９】
本発明のまた別の実施形態は、以下の詳細な説明に開示されるように、ＳＦＦで作製されるパーツの改善された後処理のための別の装置及び方法を含む。
【００１０】
以上、本発明を概括的に説明したが、以下では、必ずしも比例尺で描かれてはおらず、限定ではなく説明が目的とされている、添付図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ハウジングの外部、選択的に閉位置をとっているドア、コントロールパネル及び化学線源の外部を示す、本発明の一実施形態にしたがう後処理システムの斜視図である。
【図２】図２は、造形パッドからパーツ保持デバイスへの、さらに、選択的に開位置をとっているドアを通して後処理システム内への、ＳＦＦで作製されたパーツの移動を示す、ＳＦＦシステム、特に薄膜転送造形システムを、図１の後処理システムとともに示す斜視図である。
【図３】図３は、図２のＳＦＦシステムを、ＳＦＦシステムからパーツを選択的に取り出し、後処理システムのパーツ保持デバイスと機械的に連結させてパーツを配置するように適合されたパーツハンドリングシステムを示す、本発明の第２の実施形態にしたがう後処理システムとともに示す斜視図である。
【図４】図４は、後処理システムの少なくとも第１の回転部分を選択的に回転させるように適合されたモーターを示すため並びにクリーニング液特性検出器及びクリーニング液をハウジングから取り出すことができるオリフィスを示すために、ハウジングの外板が取り外されている、本発明の別の実施形態にしたがう後処理システムの斜視図である。
【図５】図５は、ケージ／リッドアセンブリを備えるパーツ保持デバイス、ハウジングから選択的に取り外すことができるシャフトを含む第１の回転部分、第２の回転部分、第１の液体循環デバイス、第２の液体循環デバイス及びフィルタを示す、図１の後処理システムの斜視図である。
【図６】図６は、ハウジングに対して第１の軸を中心とする、またハウジングに対して第２の軸を中心とする、(リッドの背後でパーツ保持デバイス内部の)パーツの回転を示し、第１の液体循環デバイスによるクリーニング液のパーツへの吹きかけを示す、第１の回転部分がハウジング内の動作位置にある、図５の後処理システムの前面斜視図である。
【図７】図７は、ハウジングに対して第１の軸を中心とする、またハウジングに対して第２の軸を中心とする、(リッドの背後でパーツ保持デバイス内部の)パーツの回転を示し、(化学線源から光が送られることで)化学線によって硬化させられているパーツを示し、クリーニング液によってパーツから除去された未硬化造形材料の粒子を硬化させるように化学線源から光が送られているクリーニング液を示し、化学線源から光が送られるクリーニング液をパーツにクリーニング液を実質的にかけずに第２の液体循環デバイスが循環させ、造形材料の硬化粒子を濾過除去しているフィルタが示される、図６の後処理システムの前面斜視図である。
【図８】図８は、図５〜７の後処理システムの、パーツ保持デバイス、第１の回転部分及び第２の回転部分の斜視分解組立図である。
【図９】図９は、ＳＦＦシステム内でその上にパーツが作製され、パーツが取外し可能な態様で結合される、造形パッドを選択的に保持するように、パーツ保持デバイスが適合されている、本発明の別の実施形態の後処理システムのパーツ保持デバイス及び第１の回転部分の斜視図である。
【図１０】図１０は、化学線源とパーツの間に配置された実質的に化学線源に透明な材料を有する表面を示すため及び概ねパーツの方向に化学線を導くためのアパーチャを定めるランプアレイを示すために、後処理システムのハウジングの上方に化学線源が吊り上げられて(また若干回転されて)いる、本発明の別の実施形態の後処理システムの斜視図である。
【図１１】図１１は、コンテナ内のクリーニング液が選択的に液体循環デバイスと通じるように、クリーニング液のコンテナを受け入れるように適合されたレセプタクルを示し、ハウジングからのクリーニング液の取出し及びコンテナへのクリーニング液の転送を容易にするためのオリフィス(図示せず)へのコンテナの接続を(隠れ線で)示す、本発明のまた別の実施形態にしたがう後処理システムの斜視図である。
【図１２】図１２は、クリーニング液のコンテナに付帯するＲＦＩＤタグデバイスからクリーニング液に関する情報を受け取るように適合されたＲＦＩＤリーダデバイスを示す、本発明の別の実施形態にしたがう後処理システムの斜視図である。
【図１３】図１３は、図１１の実施形態と同様であるが消泡剤のコンテナも備える、後処理システムが消泡剤の一部をクリーニング液と混合するように適合されている、本発明のまた別の実施形態にしたがう後処理システムの斜視図である。
【図１４】図１４は、ハウジング内のパーツを選択的に乾燥させるように適合された空気循環デバイスを示し、化学線に実質的に透明な材料を有する表面に近接する液体除去デバイスを示す、液体除去デバイスが表面の内部側からクリーニング液を選択的に除去する、本発明の別の実施形態の後処理システムのハウジングの内部の前面斜視図である。
【図１５】図１５は、第１及び第２の回転部分を有するパーツ保持デバイスの取外し及びシェルフを含むパーツ保持デバイスの装着を示す、本発明のまた別の実施形態にしたがう後処理システムの斜視図である。
【図１６】図１６は、シェルフがパーツ保持デバイスを定める、図１５のシェルフの斜視図である。
【図１７】図１７は、フィルタが濾過部及び筐体部を有し、濾過部及び筐体部のそれぞれが、後処理システムのハウジング内の選択的保持のためにハウジングのリセスの保持リップの下にそれぞれが配置され得る程度に、可撓性である、本発明のいくつかの実施形態にしたがう後処理システムのためのフィルタの斜視図である。
【図１８】図１８は、永続的に結合された濾過部及び筐体部をフィルタが有する、本発明の別の実施形態にしたがう後処理システムのためのフィルタの斜視図である。
【図１９】図１９は、フィルタが濾過部及び筐体部を有し、濾過部が筐体部内に選択的に受け入れられるように適合されている、本発明の別の実施形態にしたがう後処理システムのためのフィルタの斜視図である。
【図２０】図２０は、フィルタが濾過部及び筐体部を有し、筐体部が、フィルタの取外し、ハンドリング及び／または装着を容易にするためのハンドルを定める、本発明のまた別の実施形態にしたがう後処理システムのための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態の全てではなく、いくつかが示される、添付図面を以降参照して、本発明をここでさらに十分に説明する。実際、本発明は多くの相異なる形態で具現化することができ、本発明が本明細書に述べられる実施形態に限定されると解されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は適用され得る法的要件を本開示が満たすであろうように提供される。立体自由形状造形(ＳＦＦ)法で作製されるパーツの後処理のための装置及び方法が薄膜転送造形法によって作製される特定のタイプのパーツに関して説明され、添付図面に示されるが、様々な装置及び方法の機能は、ＳＦＦプロセスに続いてパーツのクリーニング及び／または硬化を行うことが望ましい、現在既知のまたは今後案出されるＳＦＦ法のいずれにも適用することができると考えられる。図面を通して同様の参照数字は同様の要素を指す。
【００１３】
図１〜２０を参照すれば、本発明の様々な実施形態にしたがう後処理システム及び関連するシステム及び／またはコンポーネントが示されている。用語「後処理」は一般に生パーツがＳＦＦプロセスに続いて受ける様々なプロセスを指し、一般に、クリーニング、硬化、支持構造体除去、研磨、塗装、組立、等のようなプロセスが含まれる。パーツが受ける特定の後処理は、特定のＳＦＦプロセス、パーツを構成する造形材料、(引張強度、表面仕上げ、等を含むがこれらには限定されない)所望のパーツの材料特性、顧客のコスト及び／または納入期限、及びその他の要因を含むがこれらには限定されない、多くの要因に依存する。したがって、本明細書に用いられる語句「後処理」または「後プロセス」は、いずれか特定のプロセスまたはプロセスセットが必要であることを要求せず、それぞれのＳＦＦプロセスによる生パーツの完成に続いて行われるプロセスを全般的に指すために本明細書で用いられることは当然である。
【００１４】
図示される実施形態及び以下の開示は単一パーツのクリーニング及び／または硬化に向けられるが、本発明の装置及び方法がいかなる数のパーツの同時及び／または順次のクリーニング及び／または硬化に用い得ることも当然である。実際、本発明はほとんどが複数のパーツを同時に作製するいずれのＳＦＦプロセスも包括する後処理システム及び関連する方法に向けられ、本発明は、ＳＦＦシステムで作製されたパーツの寸法、形状及び／または数を、ＳＦＦ作製パーツのクリーニング及び硬化の速度及び／または効率を向上させるような態様での受入れを予定している。
【００１５】
ここで本発明の図示される実施形態に目を移せば、本明細書に説明されるパーツはＳＦＦの薄膜転送造形プロセスに用いられる造形材料で作製される。造形材料の配合の一例には以下の成分、トリシクロデカンジメタノール、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、及び／または多官能基アクリレート及び一官能基アクリレートを、２-メチル-１-(４-メチルチオフェニル)-２-モルフォリノプロパン-１-オン及び／またはフェニルビス(２,４,６-トリメチルベンゾイル)-ホスフィンオキサイドのような光重合開始剤とともに含む。したがって、本明細書に説明されるクリーニング液は、パーツから未硬化造形材料を十分に除去することがわかっている、(ＢＹＫ１７９０のような消泡剤を必要に応じて含む)９０〜９９％のプロピレンカーボネートである。いかなるクリーニング液も本発明とともに用いることができ、そのようなクリーニング液はクリーニングプロセスの効率を向上させるために、クリーニングされるパーツの特定の造形材料と相関すべきであることは当然である。別の材料及びクリーニング液の一非限定的例にはＳＦＦのステレオリソグラフィプロセスに一般に用いられる樹脂を含むパーツのクリーニングがある。樹脂の一例は以下の成分、エチレン不飽和モノマー／オリゴマー、エポキシモノマー(脂環式エーテル及びグリシジルエーテル)、ポリオール、ラジカル光重合開始剤、陽イオン光重合開始剤及び安定剤、を含む。したがって、対応する後処理システムに用いられるクリーニング液は、プロピレンカーボネート(ＰＣ)、トリプロピレングリコールメチルエーテル(ＴＰＭ)またはイソプロパノール(ＩＰＡ)になるであろう。本発明のまた別の実施形態は、別のクリーニング液を用いて別の造形材料のパーツのクリーニング及び硬化を行う。
【００１６】
図１の後処理システム１０に目を移せば、後処理システムは、ドア１４及び外板１６を有するハウジング１２を備える。ドア１４は選択的に開位置及び閉位置をとることができ、図１の後処理システム１０は作業者がドアを選択的に開くことを可能にするためのボタン１８を備える。後処理システム１０のドア１４は、(ドアが開位置にある)図２に示されるように、水平軸を中心にして回転することによって開く。しかし、本発明の別の実施形態は、(図１１に示されるように)垂直軸を中心にして回転するか、(図３に示されるように)ハウジングの隣接面に概ね直交する方向に滑動するか、または閉位置から開位置にドアを転移するために別の態様で移動する、ドアを備える。図１の後処理システム１０は、ドア１４が閉位置をとったときにハウジング１２が実質的に水密になるように、ドアの近傍に少なくとも１つのシールを備える。ハウジングを実質的に水密にすることにより、クリーニング液のハウジング１２からの漏出が防止され、よってクリーニング液が節約され、従来技術のクリーニングプロセスの多くに比べれば作業者が行う必要がある清掃作業が比較的少なくなる。
【００１７】
図１に示されるように、後処理システム１０は、作業者が手で押すことができる４連のボタンを備える。後処理システム１０のコントロールパネルの４つのボタン２０は以下の４つのプロセス、(１)パーツのクリーニング及び硬化、(２)パーツのクリーニング、(３)パーツの硬化及び(４)クリーニング液の再生、に対応する。「再生」プロセスは、クリーニング液内に、懸濁しているか、溶解しているかまたは別の形で含まれている、未硬化造形材料の粒子が硬化され、よって硬化された粒子をクリーニング液から濾過除去することができ、したがってクリーニングされるパーツから未硬化材料を除去できる能力を少なくともある程度回復させることによってクリーニング液を「再生」するように、化学線源から光が送られるクリーニング液の循環であることは当然である。以下で、特に図７に関して、さらに十分に論じられるように、「パーツのクリーニング及び硬化」プロセス及び／または「パーツの硬化」プロセス中にもクリーニング液を再生できることも当然である。本発明の別の実施形態は、追加及び／または別のボタンまたはコントロールを備えることができ、あるいは、ボタンまたはコントロールを全く備えず、マニュアル制御を必要とせずにいくつかのプロセスを実施するように後処理システムをプログラムすることができる。マニュアルボタンまたはコントロールを必要としないであろう後処理システムの一非限定的例は、ハウジング１２内にパーツを選択的に配置し、ハウジングからパーツを取り出すようにパーツハンドリングデバイスが適合され、よって作業者の関与が必要ではない、図３の後処理システム１０である。
【００１８】
図１に再び目を移せば、後処理システム１０は化学線源２２も備え、化学線源２２は、図示される実施形態においてはハウジングの頂部に取り付けられているが、別の実施形態においてはハウジングのいずれかの側面に配置することができる(図１５に示されるようにハウジングの背面に配置される例がある)。以下で図１０に関してさらに十分に説明されるように、化学線源２２は、パーツがハウジング内にあるときに、パーツを化学線によって硬化させるようにパーツに光を送る。本明細書に用いられるように、「化学線」は、電磁放射線を吸収する材料に光化学反応をおこさせるいずれか及び全ての電磁放射線を含む。そのような化学線には、放射線を吸収するいずれの放射線架橋性材料にも架橋をおこさせる放射線があるが、これには限定されない。本発明のいくつかの実施形態において、化学線源は、温度の変化によって架橋が少なくともある程度容易になるように、材料の温度を変える放射線を含む。図示される実施形態のような、本発明の別の実施形態において、材料の架橋は放射線架橋性材料の温度の変化とは実質的に独立に容易になる。本発明の図示される実施形態は、３００ｎｍと４８０ｎｍの間、さらに好ましくは３５０ｎｍと４２０ｎｍの間の長波長ＵＶ光を発する複数本の蛍光灯(タイプ０３及び／またはタイプ０５)を有する化学線源２２を備える。図１には化学線源２２が１基しか示されていないが、本発明の別の実施形態は、ハウジングの背面に第２の化学線源を備える図１５の実施形態のように、２基ないしさらに多くの独立化学線源を備えることができる。
【００１９】
次に図２に、また図５及び８にも目を移せば、後処理システム１０はパーツ２６を保持するように適合されたパーツ保持デバイス２４を備える。図２のパーツ保持デバイス２４はケージ２８及びリッド３０を有する。作業者はパーツ２６をケージ２８内に入れ、次いでリッド３０をケージ内のパーツ保持デバイスに対するパーツの移動を概ね抑える位置に置く。図示される実施形態のリッド３０には、作業者がリッドを離すとリッドがケージの内壁に径方向外向力をかけてリッドを概ね所定の位置に保持するように、バネが装荷されている。したがって、後処理システム１０はハウジング１２内にパーツ２６を保持し、パーツに実質的に損傷を与えずにクリーニング及び／または硬化プロセス中にパーツを動かすことができる。本発明のパーツ保持デバイスはパーツを保持するいずれかのデバイスとすることができ、ケージ及び／またはリッドを有する必要はない。様々な実施形態のパーツ保持デバイスは一般に、パーツへのクリーニング液吹きかけ及び／またはパーツの化学線の吸収を可能にするため、開放系である。したがって、パーツ保持デバイス２４に対し、ケージ２８は、パーツを保持すると同時に好ましい量のクリーニング液及び／または化学線のケージ壁の通過を可能にするに十分なメッシュ寸法をとる。同様に、リッド３０はパーツ保持デバイス内にパーツを保持すると同時にクリーニング液及び／または化学線の通過を可能にする開口を有する。
【００２０】
図２，５及び８のパーツ保持デバイス２４は、図示される実施形態においては、ハウジング内部の一方の側面からハウジング内部の対向する側面まで延びるシャフトを有する、第１の回転部分３２と機械的に連結されている。第１の回転部分３２はハウジングから選択的に取り外されるように示され、これはいくつかの実施形態においてパーツ保持デバイス内のパーツの保持を簡易化する。第１の回転部分３２はパーツ保持デバイス２４が連結されるオフセット部３８で隔てられた第１の末端３４及び第２の末端３６を有する。第１の末端３４はハウジング内部の側面上の第１のスタンドオフ４０によって保持されるように適合される。スタンドオフ４０はハウジングに対し静止している。第１の回転部分３２の第２の末端３６はハウジング内部の対向する側面上の第２のスタンドオフ４２によって保持されるように適合されたバネ装荷カラーを有する。第２のスタンドオフ４２は(ハウジングの外板が説明目的のために取り外されている図４に示される)ハウジングに取り付けられたモーター４４によってハウジングに対して選択的に回転可能である。第１の回転部分３２の第２の末端３６のバネ装荷カラーにより、ハウジングからのシャフトの選択的な取外しが可能になる。第２の末端３６のカラーは１本ないしさらに多くのピンまたは同等の別のデバイスによって第２のスタンドオフ４２に嵌合して、モーターが始動されると第２のスタンドオフとともに第２の末端が回転できる。回転する第２の末端３６により、水平軸を中心にするオフセット部３８の回転が生じ、オフセット部の回転によって水平軸を中心とするパーツ保持デバイス２４の同様の回転が生じる。したがって、第１の回転部分３２はハウジングに対し第１の軸を中心にしてパーツ２６を回転させる。本発明のまた別の実施形態はパーツを回転させるために別の回転部分を備える。
【００２１】
ハウジングに対し第２の(かつ異なる)軸を中心にしてパーツを回転させる第２の回転部分４６が、図２，５及び８の第１の回転部分３２と機械的に連結されている。図示される実施形態の第２の回転部分４６は２つの歯車を含む集成部品である。第２の回転部分４６の第１の歯車４８は第１の回転部分３２のオフセット部３８に回転可能な態様で連結される。パーツ保持デバイス２４も第１の歯車４８に連結される。第２の回転部分４６の第２の歯車５０が、第１の歯車４８に概ね直交方向に向けられて、第１の回転部分３２の第１の末端３４に連結される。第１の回転部分３２が回転して第１の歯車４８を、第１の歯車４８が連結されている、オフセット部３８に対して回転させている間、２つの歯車４８，５０の歯がかみ合う。したがって、パーツ保持デバイス２４，さらにパーツ保持デバイスに保持されているパーツ２６も、第１の軸に概ね直交する第２の軸を中心にして第１の歯車とともに回転する。よって、パーツ２６は第１の軸及び第２の軸を中心にして同時に回転し、これはパーツへのクリーニング液の吹きかけ及び／またはパーツの化学線の吸収を向上させる。本発明の別の実施形態は、第１の軸とは異なる、第２の軸を中心とするパーツの回転を可能にするための別の構造を有する。
【００２２】
図２，５及び８に示されるように、第１の回転部分３２は(第２の回転部分４６及びパーツ保持デバイス２４とともに)ハウジング１２から選択的に取り外すことができる。ハウジング内から第１の回転部分３２を取り外すことによって、作業者はより容易に、パーツ２６をパーツ保持デバイス２４に入れ、及び／またはパーツをパーツ保持デバイスから取り出すことができる。上述したように、第１の回転部分３２の第２の末端３６のバネ装荷カラーにより、ハウジングからのシャフトの選択的な取外しが可能になる。さらに、作業者は、様々な寸法のパーツ及び／または特殊な硬化及び／またはクリーニングプロセスを必要とするパーツを収容するため、必要に応じて、第１の回転部分３２からパーツ保持デバイス２４及び／または第２の回転部分４６を選択的に取り外すことができる。さらに、ハウジング１２から第１の回転部分３２を取り外すことで、図１５に示されるような取外し可能なシェルフ３３上に(パーツ保持デバイス２４の有無にかかわらず)あるようなより大きなパーツの後処理システム１０への挿入が可能になる。しかし、第１の回転部分３２無しに後処理システム１０により大きなパーツ２６を押し込むことが可能になることによって、図２，５及び８の後処理システムを用いる作業者は複数回のクリーニング及び／または硬化プロセスを、それぞれのプロセス毎にパーツを異なる向きに動かしながら、行う必要があり得る。したがって、図示される実施形態は後処理システム内のパーツの保持及び／または回転の数多くの相異なる方式を含み、本発明の別の実施形態はクリーニング及び／または硬化中のパーツの保持及び／または回転のための追加の及び／または別の方式を含む。
【００２３】
図２に再び目を移せば、ＳＦＦシステム５２からパーツを取り出し、パーツ保持デバイス２４に機械的に連結させてパーツを配置する方法が示される。図２のＳＦＦシステム５２は、本発明の譲受人に譲渡された、２００７年９月１７日に出願された米国特許出願第１１/８５６１７２号の明細書に開示されているタイプの薄膜転送造形システムである。パーツ２６は造形パッド５４上に一層ずつ造形または作製される。パーツが完全に作製されると、造形パッド５４が生パーツ２６とともに取り出される。図２の生パーツ２６は造形パッド５４から取り外され(またパーツ上のいかなる支持構造体も必要に応じて取り外すことができ)パーツ保持デバイス２４内に配置され、次いでパーツ保持デバイスが上述したような第１及び第２の回転部分とともにハウジング１２内に配置される。パーツ２６のハウジング内配置が完了すると、作業者は後処理システム１０のドア１４を手で閉じ、次いで所望のプロセスのボタン２０を押す。選択されたプロセスが完了すると、作業者はボタン１８を押してドア１４を開け、次いで第１の回転部分３２の第２の末端３６のバネ装荷カラーを引いて第２のスタンドオフ４２から第１の回転部分を取り外し、次いで第１の回転部分を取り出す。作業者は次いでクリーニング及び／または硬化されたパーツをパーツ保持デバイスから取り出すことができる。本発明の別の実施形態は後処理システムを動作させるための追加の及び／または別の方法及び／または装置を含む。
【００２４】
次に図３に目を移せば、完全自動化プロセスが開示される。さらに詳しくは、生パーツの作製後、パーツハンドリングデバイス５６が造形パッド５４(及びパーツ２６)をＳＦＦシステム５２から選択的に取り出す。パーツハンドリングシステム５６は後処理システム１０のハウジング１２内部のパーツ保持デバイス２４と機械的に連結させてパーツを配置する。図９にも示される、パーツ保持デバイス２４は造形パッドしたがってパーツ２６を選択的に保持するように適合されたクリップ部分５８を有する。図３及び９の実施形態は第１の回転部分３２だけを備え、よってパーツ２６及び造形パッド５４はクリーニング及び／または硬化プロセス中の単一の軸を中心にする回転だけを行う。しかし、本発明の別の実施形態は、パーツを第２の軸を中心にして回転させるための、図８の第２の回転部分と同様であってもなくても差し支えない、第２の回転部分を備える。パーツ２６がハウジング１２内に配置された後、パーツハンドリングシステム５６は引き戻されて、ドア１４が適切な作動デバイスを用いて自動的に閉位置まで移動される。ドア１４が閉位置にあってハウジング１２が実質的に水密になると、(図４に示される)コントローラ６０がパーツ２６に対する要求にしたがってクリーニング及び／または硬化プロセスを自動的に開始する。クリーニング及び／または硬化プロセスが完了すると、パーツハンドリングシステム５６が造形パッド５４(及び／またはパーツ２６)を掴み、パーツ保持デバイスからパーツを取外し、次いでＳＦＦシステム５０及び／または後処理システム１０から離れた所望の場所にパーツを置くことができるように、コントローラ６０はドア１４を開け、第１の回転部分３２(及び、備えられていれば、第２の回転部分)の向きを定める。したがって、パーツを作製し、直前のパーツにクリーニング及び／または硬化をほどこしながらパーツを作製することができるような方式で、パーツの作製及びクリーニング／硬化のための完全自動化プロセスが本発明により達成される。本発明のまた別の実施形態はＳＦＦで作製されたパーツの自動化パーツハンドリング、クリーニング及び／または硬化を提供するための追加のコンポーネント及び／または方法を含む。
【００２５】
次に後処理システムによるパーツのクリーニング及び硬化に移れば、図６及び７がそれぞれパーツ２６のクリーニング及び硬化を全般的に示す。パーツ２６がパーツ保持デバイス２４に保持されてしまい、及び／または第１の回転部分３２がハウジング１２内に装着されてしまうと、作業者はドアを閉じてプロセス、例えば図６に示されるクリーニングプロセスを選択する。図示される実施形態では約６分間続く、クリーニングプロセス中に、第１及び第２の回転部分３２，３６が第１及び第２の軸を中心にしてパーツ２６を回転させる。パーツ２６が回転している間、第１の液体循環デバイス６２がクリーニング液６４をパーツに吹きかける。図示される実施形態の液体循環デバイス６２は食器洗い機に用いられるタイプの撹拌機と同様であるが、本発明の別の実施形態は、スプレーノズル、パーツ上方に配置された重力送りディスペンサーまたはパーツのクリーニング液を吹きかけるいずれかその他のデバイスを含むがこれらには限定されない別の液体循環デバイスを備える。本明細書に用いられるように、「吹きかけ」は、パーツの表面上の未硬化造形材料の少なくとも一部がクリーニング液で除去されるように、クリーニング液がパーツと物理的に接触することを意味する。図６の第１の液体循環デバイス６２に再度目を転じれば、第１の液体循環デバイスは、概ね垂直な軸を中心にして回転し、パーツ２６にクリーニング液が吹きかかるように、加圧されたクリーニング液６４がそれを通って上方に噴出する開口５６のアレイを有する。
【００２６】
図５及び７に示されるように、後処理システム１０のハウジング１２内にフィルタ６８が備えられる。第１の液体循環デバイス６２によりクリーニング液６４が上方に噴出した後、クリーニング液は重力によってハウジング内部の底に流れて、フィルタ６８を通してポンプに引かれ、ポンプは第１の液体循環デバイス(または第２の液体循環デバイス)に加圧クリーニング液を戻し、よってクリーニング液に対する閉ループを定める。クリーニング液６４によってパーツ２６から除去された未硬化造形材料は一般に液体状態または半液体状態にあるから、フィルタは一般に除去された造形材料のほとんどを保持せず、そのままではフィルタは後処理システム１０のポンプまたはホースへの屑またはその他の粒子による悪影響を防止しない。
【００２７】
クリーニングプロセスの完了後、本発明のいくつかの実施形態ではパーツ硬化前にパーツの乾燥が可能になる。パーツ２６は、第１の回転部分３２によって回転させてパーツ上の残留クリーニング液の回転力によるはじき飛ばしを可能にすることができ、ドリップドライを可能にすることができ、及び／または乾燥機デバイス７０で乾燥することができる。図１４に図示される実施形態の乾燥機デバイス７０は複数の空気循環デバイスを有するが、本発明の別の実施形態は、一非限定的例を挙げればヒーターデバイスのような、別の乾燥機デバイスを備える。図６及び７の実施形態のような、本発明のまた別の実施形態は乾燥機デバイスを備えていない。
【００２８】
図７に後処理システム１０の硬化プロセスが全般的に示される。第１の回転部分３２及び第２の回転部分４６がそれぞれ第１及び第２の軸を中心としてパーツ２６を回転させ、同時に化学線源２２が起動されてパーツを硬化させる。パーツ２６の回転により、パーツが十分な深さまで十分に硬化されるように、(パーツのいくらかの表面及び／または表面部分はパーツ保持デバイス及び／または第１と第２の回転デバイスによって掩蔽され得るが)パーツの表面での放射線の吸収が可能になる。硬化時間はパーツの寸法、厚さ、材料特性、等に基づいて変わるが、本発明の一実施形態例では１０分の硬化時間で十分である。化学線源２２が点灯している間は、パーツ２６の硬化中にクリーニング液６４がパーツに吹きかけられることのないように、第１の液体循環デバイスは停止される。硬化中のパーツへのクリーニング液６４の吹きかけは、クリーニング液内に懸濁している未硬化材料をクリーニング液／造形材料がパーツに接触している間に硬化させ、よって先に除去された造形材料の硬化粒子でパーツの表面が望ましくない態様に覆われ得るであろう。
【００２９】
したがって、クリーニング液６４は、パーツにクリーニング液を実質的に吹きかけずにクリーニング液を選択的に循環させる、第２の液体循環デバイス７２だけで循環される。図７に示されるように、クリーニング液６４は第２の液体循環デバイス７２から流し出され、ハウジングの底にたまる間にクリーニング液は化学線源２２からいくらかの量の化学線を吸収する。クリーニング液６４で除去された未硬化造形材料粒子は化学線を吸収すると硬化し、硬化粒子７４はハウジングの底でフィルタ６８に捕らえられる。図４に示されるように、いくつかの実施形態の後処理システム１０は硬化造形材料粒子を濾過除去するためのインラインフィルタ７６も備える。インラインフィルタ７６は、作業者がクリーニング液をそれほどこぼさずにインラインフィルタを選択的に取り外すことが可能になるように、便宜アクセスパネル(図示せず)の背後に配置される。よって、本発明の様々な実施形態はフィルタ６８及びインラインフィルタ７６の一方を、またはいずれも、備える。
【００３０】
次に図１７〜２０のフィルタに目を転じれば、本発明の様々な実施形態は、ハウジング１２の内部の底にあるリセス７８から選択的に取り外しできるように適合された、様々なフィルタを備える。図１７は、濾過部８０及び筐体部８２を有し、筐体部は単なる可撓性メッシュ面となっている、フィルタ６８を示す。図１７のリセス７８は初めに濾過部８０を受け入れ、次いで筐体部８２を受け入れるためのリップをもつ開口を有し、よって作業者は、メッシュ部がリップの下に受け入れられて筐体部及び濾過部のいずれも選択的に保持するように、メッシュ部を曲げる。フィルタ６８を取り外すため、作業者は単に筐体部８２を曲げて濾過部に手を入れて取り外す。作業者は次いで濾過部を廃棄して交換するかまたはクリーニングして再使用することができる。同様に、図１８は濾過部８０に永続的に結合された筐体部８２を有するフィルタ６８を示す。図１８のフィルタ６８は図１７のフィルタと同様の態様でリセス１８内に保持されるが、図１８のフィルタの筐体部は濾過部とともに交換または再使用されなければならない。
【００３１】
筐体部８２が濾過部８０を受け入れるための開口８４を有する、フィルタ６８の別の実施形態が図１９に示される。フィルタ６８の上面(メッシュ面)は、リップまたは、フィルタに対する別の保持構造の非限定的例を挙げれば、フックデバイス、クランプデバイス、等のような他の同様の構造によってリセス７８内に保持することができる。フィルタ６８のまた別の実施形態が、フィルタ材料の弾力性によってフィルタが開口内に保持されるように、開口の軸長より長い軸長をとる濾過部(図示せず)を受け入れる開口８４を定める筐体部８２を示す、図２０に与えられる。筐体部８２はフィルタの簡便なハンドリングのためのハンドルをさらに有する。本発明のまた別の実施形態は別のフィルタ構造を有する。
【００３２】
化学線源２２に再び目を転じれば、図１０は説明目的のためにハウジングの上方にもち上げられた化学線源の詳細図を与える。図１０は化学線源のランプ８６及びハウジングの内室の表面８８を示す。表面８８は化学線源２２でつくられる化学線に対して実質的に透明である材料を有する。表面は、パーツの硬化に必要な一般的周波数範囲にある電磁放射線の表面の通過が可能になる点で、「実質的に透明」である。表面８８は化学線源２２とパーツ２６の間に配置され、クリーニング液６４の化学線源への接触を防止する。クリーニング液６４は表面６８の内側面上にたまることができ、時間の経過とともにクリーニング液内の硬化造形材料粒子が表面８８の内側面に付着し得るから、図１４の実施形態のような、本発明のいくつかの実施形態は、表面からクリーニング液を選択的に除去するための液体除去デバイス９０を表面８８に近接して備える。液体除去デバイス９０は、硬化プロセスのために化学線源が点灯されたときには表面８８の内側面上にクリーニング液が実質的に残っていないように、クリーニングプロセスが行われた後で硬化プロセスが開始される前にクリーニング液６４を除去する。図１４の液体除去デバイス９０は表面８８にかけて移動してクリーニング液６４を除去するエアナイフ９２及びワイパー９４の集成部品を有するが、本発明の別の実施形態は別の液体除去デバイスを備える。
【００３３】
図１０の化学線源２２は、上述したタイプの８本のランプのアレイを有する。化学線源２２は所望の量の化学線を供給するためにいかなる数のアレイ及び／またはいかなる数のランプも有することができる。本発明の別の実施形態は、キセノンランプ、ＬＥＤ、等を含むがこれらには限定されない、別の化学線源を有する。図１０のランプ８６は概ねパーツの方向に化学線を向けるアパーチャ９６をランプのコーティングに有する。さらに、化学線源２２は化学線の一部を反射してパーツの方向に戻す表面をランプから見てパーツの逆の側に有する。図１５のハウジング１２の後壁上の化学線源を含む、図示される実施形態の化学線源２２は、作業者が必要に応じてランプ８６を交換できるようにハウジングから簡便に分離されるように適合される。例えば、図１０の化学線源２２は４つの締結具を外し、化学線源２２上のフィンガー９５がハウジングのスロット９７から外れて化学線源のハウジングからの持ち上げが可能になるように、ハウジング１２に対して化学線源２２を滑らせることで取り外すことができる。化学線源２２は上記のプロセスを逆転することで装着することもできる。さらに、図１０の後処理システム１０の二部構成により、エンドユーザの施設で迅速かつ容易に組み立てることができる(１つまたは２つのダンボール箱で出荷される)二個口アセンブリとして後処理システムを出荷することが可能になる。また別の実施形態は化学線源を後処理システムのハウジングに連結するための追加の及び／または別の構造を有する。
【００３４】
次に本発明の後処理システム１０のクリーニング液システムに目を転じれば、クリーニング液は上述したように閉ループをとる。しかし、後処理システム１０は第１及び／または第２の液体循環デバイス６２，７２の動作に最小限の量のクリーニング液６４を必要とする。したがって、通常動作中(パーツ及び／または第１の回転部分の取外し中、フィルタの取外し中、等)に失われるクリーニング液あるいは経時または効力低下により交換が必要となったクリーニング液を補給するため、新しいクリーニング液がシステムに定期的に追加されなければならない。後処理システム１０は、ハウジング内部のクリーニング液水準、クリーニング液の質、クリーニング液の実用経過時間またはパーツのクリーニングに寄与するその他の特性の内の少なくとも１つを判定するクリーニング液特性検出器９８を備える。図１１〜１３の後処理システム１０は、コンテナ内のクリーニング液が液体循環デバイスと選択的に通じるように、クリーニング液のコンテナ１０２を受け入れるように適合されたレセプタクル１００を備える。さらに詳しくは、いくつかの実施形態の後処理システム１０は、放出されるクリーニング液が技術者または作業者の手を煩わせずに液体循環デバイスに通じるようにクリーニング液のコンテナの内部からのクリーニング液の放出を可能にする、いずれかの機械構造であるクリーニング液放出デバイス(図示せず)を備える。本発明のいくつかの実施形態のクリーニング液放出デバイスは、起動されると、コンテナからのいくらかの量のクリーニング液の重力または陽圧等による放出が可能になるようにコンテナに通じているバルブを動かす、ソレノイド型アクチュエータを有する。本発明のまた別の実施形態は人の手を煩わせないクリーニング液の放出を提供する別のクリーニング液放出デバイスを備える。クリーニング液特性検出器９８とクリーニング液放出デバイスの組合せによって、作業者の実質的な関与無しに後処理システム１０が所望のクリーニング液水準を維持することができる。本発明のまた別の実施形態はクリーニング液特性検出器及び／またはクリーニング液放出デバイスを備えておらず、よって、技術者または作業者がクリーニング液の交換、補給、等を行うべき時を判断し、及び／または技術者または作業者がハウジングからの古いクリーニング液の手作業による取出し及び／またはハウジングへの新しいクリーニング液の追加を行う。
【００３５】
図１１〜１３の後処理システム１０は、それを通してクリーニング液をハウジング１２から取出し、後処理システムに充填するために用いられるタイプのコンテナのような、コンテナに移すことができる、(図４に示される)オリフィス１０４も備える。クリーニング液特性検出器９８は、後処理システム１０のクリーニング効率を向上させるためにクリーニング液の全供給量(または供給量の一部)の交換が必要となる時点を検出することができる。クリーニング液特性検出器９８で測定された１つないしさらに多くの材料特性の結果としてクリーニング液を交換する必要があるとコントローラ６０が決定すると、コントローラはクリーニング液排出デバイスを作動させて、古いクリーニング液をオリフィス１０４を通して廃液コンテナにポンプで送る。古いクリーニング液が排出されてしまうと、コントローラ６０はクリーニング液放出デバイスを作動させて、いくらかの量のクリーニング液６４のコンテナ１０２からパーツをクリーニングするために用いられるクリーニング液の閉ループシステムへの放出を可能にする。
【００３６】
コントローラはコンテナ１０２からクリーニング液を自動補給及び／または交換することができるから、本発明のいくつかの実施形態はレセプタクル１００の近くに取り付けられたＲＦＩＤリーダデバイス１０６を備え、ＲＦＩＤリーダデバイスはクリーニング液のコンテナに付帯するＲＦＩＤタグデバイス１０８からクリーニング液に関する情報を受け取るように適合させることができる。ＲＦＩＤタグデバイス１０８は、コンテナ内部のクリーニング液６４に関する情報を含む、能動タグ、半能動タグまたは受動タグとすることができる。そのような情報には、コンテナ内のクリーニング液量、コンテナ内のクリーニング液のタイプ、クリーニング液の実用経過時間、等があるがこれらには限定されない。後処置システムのクリーニング液放出デバイスは、コントローラとともに、コンテナから放出されるクリーニング液の量を決定できるから、ＲＦＩＤリーダデバイス１０６はＲＦＩＤタグデバイス上の現時点情報を維持するためにＲＦＩＤタグデバイス１０８に更新情報を書き込むことができる。本発明のいくつかの実施形態の後処理システムは多くの異なるタイプのクリーニング液とともに使用するために適合されるが、作業者が不注意で異なるクリーニング液のコンテナから後処理システムにクリーニング液を供給することがあり得るから、クリーニング液の望ましくない混合を防止するためにもＲＦＩＤデバイスを用いることができる。そのような状況において、ＲＦＩＤデバイスは後処理システム内への望ましくないクリーニング液の放出をコントローラに阻止させることができるであろう。クリーニング液にＲＦＩＤデバイスをともなわせることによって、また別の利点が達成される。本発明の別の実施形態は、デバイスが電気的にコンタクトしている限りはデジタルデータを読み書きすることができる電気的コンタクトデバイスを含むがこれには限定されない、クリーニング液のコンテナの内容を判定するための別のデバイス及び／または方法を含む。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態は、パーツが異なる２種の液体でクリーニングされるべきクリーニングプロセスを定める。一実施形態例は(上述したような)ＴＰＭを含むクリーニング液６４によるパーツ２６のクリーニングである。パーツ２６にＴＰＭクリーニング液６４が十分に吹きかけられた後、コントローラは、閉ループクリーニング液システム内にクリーニング液が実質的に残らないように、ポンプデバイスを起動させて(後処理システム内にまたは後処理システムから離して配された)コンテナ１１０または何か別の貯蔵槽内に後処理システムからクリーニング液をポンプで引いて戻す。コントローラ６０は次いで第２のクリーニング液放出デバイスを起動させて、閉ループクリーニング液システムに界面活性剤を含むかまたは含んでいない水性クリーニング液のような第２のクリーニング液を放出させる。界面活性剤の一非限定的例は界面活性剤ＦＣ４３０である。第２のクリーニング液は、パーツのさらなるクリーニング及び／または残留ＴＰＭクリーニング液の除去のための、少なくとも第１の液体循環デバイスによる第２のクリーニング液のパーツ２６への吹きかけを可能にする第２のクリーニング液放出デバイスによって、第２のコンテナを含むがこれには限定されない、いずれかのクリーニング液源から放出することができる。第２のクリーニング液の吹きかけが完了すると、コントローラ６０は、先のクリーニング液の抜取りと同様の態様で閉ループクリーニング液システムを実質的に空にするためにポンプを作動させる。本方法及び同様の方法を用いて、本発明の様々な実施形態は、複数のクリーニング液及び／または複数のクリーニングプロセスを用いるパーツのクリーニングを可能にする。さらに、クリーニング液がコンテナから出てコンテナ内に循環する実施形態については、いくつかのコンテナはコンテナ内に、またはコンテナに付帯する、インラインフィルタを有し、よって作業者がコンテナを交換する際にフィルタも交換される(またはフィルタの交換時にコンテナも交換される)。フィルタとコンテナを組み合わせて単一の交換可能ユニットにすることにより、クリーニング液を実質的にこぼさない、あるいは作業者がクリーニング液に触れない、フィルタの取外しが可能になる。
【００３８】
図１３は図１１と同様であるが、消泡剤のコンテナ１１２を、コンテナ内の消泡剤が液体循環デバイスに選択的に通じ、よってクリーニング液に消泡剤を選択的に加えることができるように、受け入れるように適合されたレセプタクル１１０を含む。コンテナ１１２からの消泡剤の放出はコンテナ１０２からのクリーニング液の放出と同様の態様で制御され、コントローラがクリーニング液特性検出器９８の測定に基づいて消泡剤の追加が必要なときを決定する。本発明の別の実施形態では消泡剤がクリーニング液とともにコンテナ１０２内に含まれ、本発明のまた別の実施形態では作業者が後処理システムを監視して、必要に応じ、消泡剤を加える必要がある。
【００３９】
したがって、本発明により、ＳＦＦプロセスで作製されたパーツの、迅速で、安全であり、効率的な、クリーニング及び／または硬化が可能になる。さらに、本発明によって、ＳＦＦプロセスつくられたパーツを仕上げるためのプロセスの自動化が容易になる。さらに、本発明により、後処理システムにおけるクリーニング液の実用寿命が延び、クリーニング液の簡便な監視及び交換が提供される。
【００４０】
上述した説明及び添付図面に提示される教示の恩恵を有する当業者には、本明細書に述べられた本発明の多くの改変及び別の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、開示された特定の実施形態に本発明が限定されず、改変及び別の実施形態が添付される特許請求項の範囲内に含まれるとされることは当然である。本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明はそれらの改変及び変形を包含するとされる。特定の用語が本明細書に用いられていても、それらの用語は一般的な説明のための感覚でしか用いられておらず、限定の目的はない。
【符号の説明】
【００４１】
１０    後処理システム
１２    ハウジング
１４    ドア
１６    ハウジング外板
１８    開ドアボタン
２０    プロセスボタン
２２    化学線源
２４    パーツ保持デバイス
２６    パーツ
３２，４６    回転部分
４０，４２    スタンドオフ
５２    ＳＦＦシステム
５４    造形パッド
５６    パーツハンドリングシステム
６２，７２    液体循環デバイス
６４    クリーニング液
６８    フィルタ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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