(57)【要約】  付加製造された構造物および構造物を形成および使用する方法。物体（２００）を少なくとも部分的にアタッチメント部分（２４０）上に印刷することができる。アタッチメント部分を印刷時に物体に結合させることができる。物体はアタッチメント部分から除去される必要はない。物体の容易な除去を可能にするための印刷面（１１０）を提供する必要性は排除される。物体はフラットパネルであってよく、付加製造を用いて大きな平坦な層を印刷する必要性を排除することができる。アタッチメント部分を印刷の前に切断することができ、これにより、印刷後にトリミングが実施される必要がない。アタッチメント部分は、物体の機能性を拡張するための１つ以上の選択された特性を有する材料から形成することができる。印刷後にアタッチメント部分を物体に取り付けるための二次的な作業を排除することができる。
2021527578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造のための方法であって、
アタッチメント部分をプリンタに配置するステップと、
物体を少なくとも部分的に前記アタッチメント部分上に印刷するステップであって、前記アタッチメント部分は、前記印刷するステップ中に熱を吸収することによって、前記物体に係止することによってまたはそれらの組合せによって前記物体に結合するように構成されている、印刷するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記プリンタは、大規模付加製造システムの一部である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記アタッチメント部分は、第１の材料から形成されており、前記物体は、前記第１の材料と異なる第２の材料から形成されている、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記配置するステップは、少なくとも部分的に熱可塑性材料、熱硬化性材料またはそれらの組合せから形成された前記アタッチメント部分を配置するステップを含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記配置するステップは、繊維強化された熱可塑性材料から形成された前記アタッチメント部分を配置するステップを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記アタッチメント部分は、１つ以上の開口を有しかつ受け面上に配置された有孔パネルを含み、前記印刷するステップは、前記物体の一部が前記１つ以上の開口を通って流れ、前記受け面に接触することによって拡幅されかつ前記有孔パネルに係止するように構成された１つ以上のキャップを形成するように、前記物体を前記アタッチメント部分上に印刷するステップを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記配置するステップは、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フォーム、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フォームまたはそれらの組合せを含む前記アタッチメント部分を配置するステップを含む、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記配置するステップは、
積層方向に積層されかつ集合的に閉ループを形成する複数の層を印刷するステップと、
前記閉ループによって形成された空間に、該空間において膨張するように構成されたスプレーフォームを充填するステップと、
前記複数の層のうちの最上層と平坦になるように、膨張した前記スプレーフォームを切断するステップと、
を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記印刷するステップの前に、前記アタッチメント部分に表面処理を実施するステップをさらに含む、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記実施するステップは、前記アタッチメント部分にプラズマ処理を実施するステップを含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記実施するステップは、金属から形成された前記アタッチメント部分にプラズマ処理を実施するステップを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記アタッチメント部分は、前記印刷するステップ中に少なくとも部分的に前記物体から熱を吸収することによって前記物体に結合するように構成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
ベース部分と、
前記印刷するステップ中に前記物体に接合する、前記ベース部分上の結合層と、
を含む前記アタッチメント部分を準備するステップをさらに含む、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記準備するステップは、前記結合層を前記ベース部分上に配置するステップを含み、前記結合層は、前記印刷するステップ中に少なくとも部分的に前記物体から熱を吸収することによって前記ベース部分を前記物体に結合するように構成されている、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記準備するステップは、前記結合層を前記ベース部分上に配置するステップを含み、前記結合層は、少なくとも部分的に熱可塑性ポリウレタンから形成されている、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
前記準備するステップは、前記結合層を前記ベース部分上に配置するステップを含み、前記結合層は、ハニカムパターンのシートを含む、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記準備するステップは、前記結合層を前記ベース部分上に配置するステップを含み、前記結合層は、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはそれらの組合せから形成されたシートを含む、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記ベース部分は、１つ以上の開口を有しかつ受け面上に配置された有孔パネルを含み、
前記準備するステップは、前記結合層を前記ベース部分上に印刷するステップを含み、
前記結合層の一部は、前記１つ以上の開口を通って流れ、前記受け面に接触することによって拡幅されかつ前記有孔パネルに係止するように構成された１つ以上のキャップを形成する、
請求項１３から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記準備するステップは、
前記プリンタによって、１つ以上の層を含む前記ベース部分を印刷するステップと、
前記ベース部分上に前記結合層を配置するステップと、
を含む、請求項１３から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
１つ以上の基礎層を含む基礎構造を印刷するステップと、
前記基礎構造上に二次結合層を配置するステップと、
をさらに含み、
前記配置するステップは、前記二次結合層を介して前記アタッチメント部分を前記基礎構造に取り付けるステップを含む、請求項１から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記配置するステップは、フラットパネルを含むアタッチメント部分を配置するステップを含み、前記印刷するステップは、前記物体を全体的に前記フラットパネル上に印刷するステップを含む、請求項１から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記印刷するステップは、
少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップと、
前記配置するステップの後に、前記第１の層構造および前記アタッチメント部分上に第２の層構造を印刷するステップであって、前記アタッチメント部分は、前記第２の層構造に結合するように構成されている、印刷するステップと、
を含む、請求項１から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記プリンタに支持構造を配置するステップをさらに含み、前記アタッチメント部分を配置するステップは、前記アタッチメント部分を前記支持構造上に配置するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の層構造を印刷するステップの後に、前記支持構造を前記アタッチメント部分から除去するステップをさらに含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも部分的にフォームから形成された前記支持構造を準備するステップをさらに含む、請求項２３または２４記載の方法。
【請求項２６】
前記プリンタを使用して前記支持構造を印刷するステップをさらに含む、請求項２３から２５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
前記印刷するステップは、前記第２の層構造を印刷するステップ中に、少なくとも部分的に前記アタッチメント部分によって支持された前記第２の層構造を印刷するステップを含む、請求項２２から２６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、２つの第１の層構造を印刷するステップを含み、前記アタッチメント部分は、前記２つの第１の層構造の間に配置されている、請求項２２から２７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の層構造を印刷するステップは、前記２つの第１の層構造を橋渡ししかつ前記第２の層構造を印刷するステップ中に、少なくとも部分的に前記アタッチメント部分によって支持された前記第２の層構造を印刷するステップを含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記２つの第１の層構造を印刷するステップは、前記プリンタの印刷基材の上方の高い位置において、前記プリンタの印刷基材に接触することなく前記アタッチメント部分を収容するための凹所をそれぞれ有する２つの第１の層構造を印刷するステップを含む、請求項２８または２９記載の方法。
【請求項３１】
前記凹所の底部に二次結合層を配置するステップをさらに含み、前記二次結合層は、前記アタッチメント部分を前記第１の層構造に付着させるように構成されている、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の層構造は、前記アタッチメント部分の縁領域に形成されかつ前記凹所から出ないように前記アタッチメント部分を固定するように構成された少なくとも１つの固定部材を含む、請求項３０または３１記載の方法。
【請求項３３】
前記第２の層構造は、前記アタッチメント部分を横切って連続的に延びていない、請求項３０から３２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３４】
前記アタッチメント部分と前記少なくとも１つの第１の層構造との間に間隙が存在する、請求項２２から３３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、印刷方向に印刷されかつ積層方向に積層された１つ以上の第１の層を印刷するステップを含み、
前記第２の層構造を印刷するステップは、前記印刷方向に印刷されかつ前記積層方向に積層された１つ以上の第２の層を印刷するステップを含む、請求項２２から３４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、前記印刷方向に対して所定の側方角度をなして側壁を有する第１の層構造を印刷するステップを含み、前記側方角度は、３５度〜９０度である、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、前記側壁に沿って変化する前記側方角度を有する前記側壁を有する前記第１の層構造を印刷するステップを含む、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、前記積層方向に沿って減少する前記側方角度を有する湾曲させられた前記側壁を有する前記第１の層構造を印刷するステップを含む、請求項３６または３７記載の方法。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの第１の層構造および前記アタッチメント部分はそれぞれ、前記第２の層構造に対して近位の接合側を有し、前記配置するステップは、前記接合側が同一平面になるように前記アタッチメント部分を配置するステップを含む、請求項２２から３８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも部分的に付加製造によって形成された構造物であって、
積層方向に積層された１つ以上の層を含む物体と、
前記物体とともに前記積層方向に積層されかつ前記物体の印刷中に発生させられる熱を吸収することによって、前記物体に係止することによってまたはそれらの組合せによって前記物体に結合されるアタッチメント部分と、
を含む構造物。
【請求項４１】
前記アタッチメント部分は、１つ以上の開口を有する有孔パネルを含み、前記物体の一部は、前記１つ以上の開口を通って延びており、前記有孔パネルに係止するように構成された１つ以上のキャップを形成している、請求項４０記載の構造物。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１８年６月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／６８３５２７号に対する優先権を主張する。同仮特許出願に対する優先権は明示的に主張され、これによって、同仮特許出願の開示内容全体は、全ての目的のために、参照により本明細書に援用されるものとする。
【技術分野】
【０００２】
開示された実施形態は、概して、付加製造に関し、より詳細には、他を排除するものではないが、付加製造された構造物および同構造物を形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
付加製造としても知られる三次元（３Ｄ）印刷は、必要なところだけに材料を堆積させる技術であり、したがって、一般的にバルク材から材料を削減または除去することによって部品を形成する従来の製造技術より大幅に少ない材料廃棄物しか生じない。三次元（３Ｄ）印刷された最初の物品は一般的に模型であったが、より複雑なシステムにおける機能部品、たとえばヒンジ、工具、構造要素であってよい３Ｄ印刷された物品を創作することによって産業は急速に進歩している。
【０００４】
典型的な付加製造法では、３Ｄ物体は、コンピュータ制御下で材料の層を形成することによって創作される。より進化した３Ｄ印刷された物品に対して生じている課題は、印刷するための印刷面を提供することである。たとえば、押出堆積法に基づく３Ｄ印刷プロセスでは、印刷の期間を通じて３Ｄ物体が動くことを防止するために、印刷される３Ｄ物体に印刷表面が十分に強く付着することができるように、印刷面が適切な付着力を提供する必要がある。さらに、印刷面は、一般的に、３Ｄ物体を損傷したり汚染したりすることなく３Ｄ物体からの分離を許容すべきである。既存の印刷面では、３Ｄ物体から取り外すことが困難であるととともに時間を要することが多い。取外し時に、３Ｄ物体に残存するテクスチャは常に望ましくない。付加的には、異なる材料が３Ｄ物体に組み込まれる必要がある場合、二次的な作業（たとえば、３Ｄ物体への第２の材料の結合または固定）が必要とされる。二次的な作業は、接着剤または固定具を提供することができる前に付加的な予備処理（たとえば、クリーニング、研磨および／または下塗り）を必要とすることが多く、この付加的な予備処理は時間を要し、手作業でのプロセスによる付加的なミスを引き起こし、製造中に３Ｄ物体へアクセスすることを困難にしてしまうことがある。
【０００５】
大規模で（すなわち、一般的には５フィート（１．５２４ｍ）より大きい少なくとも１つの寸法を有する）３Ｄ物品を形成するための付加製造を大規模付加製造と呼ぶことができる。大規模付加製造のためのシステム（または技術）は、大規模付加製造システム（または技術）と呼ぶことができる。典型的な大規模付加製造システムは、たとえば、オハイオ州、ハリソン在のCincinnati Incorporatedから入手可能なBig Area Additive Manufacturing (BAAM) 100 ALPHAまたはインディアナ州、デール在のThermwood Corporationから入手可能なLarge Scale Additive Manufacturing (LSAM) machineを含む。大規模付加製造のために押出堆積法を利用する典型的なシステムは、BAAM 100 ALPHAおよびLSAM machineを含む。
【０００６】
近年、大規模付加製造は、材料特性の改善およびカスタマイズされた大型構造物の需要の増大により、より大きな研究、利用および技術進歩の分野となった。たとえば、アリゾナ州、フェニックス在のLocal Motorsは、車両を印刷するために最初に大規模付加製造または大規模押出堆積法を利用した。しかしながら、大規模付加製造は特有の課題にも直面している。
【０００７】
より小規模の付加製造において構造物を形成するための方法は、必ずしも大規模付加製造に適用されないことがある。より小規模の付加製造では、適切な印刷面をセットアップすることが困難であることがあるが、この困難さは、大規模付加製造においては特に深刻となり、特有の課題を示すことがある。たとえば、小規模付加製造では、印刷面をスティック糊またはペインターズテープによってコーティングすることができるが、このコーティングは時間を要し、大規模では非実用的となってしまうことがある。さらに、大規模押出堆積法では、ビードの固化に長い時間がかかることがある。したがって、それぞれの印刷された層が、それぞれの固化進行を有することがある。付加的には、印刷された層が大きく、したがって、隣接する層の間の相対的な変形の大きさが大きい。隣接する層の間に生じる応力が顕著となることがある。
【０００８】
幾つかの従来の大規模システムでは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）シートが、印刷ベッドを被覆するために使用され、印刷ベッドを介して加えられる真空によって引き付けられ、高い付着力を提供することができる。しかしながら、印刷ベッドは、加熱されると高温になることがあり、大規模付加製造中にＡＢＳシートを設置することまたは印刷ベッド上を歩行することを困難にしてしまう。ＡＢＳシートは、大きな印刷において不均一な間隙を残すことがある。なぜならば、大きなサイズの印刷ベッドを被覆するために複数のＡＢＳシートを並べてテープ止めしなければならないからである。さらに、ＡＢＳシートは、印刷中の高い応力下で変形することがある。別の課題として、複数のＡＢＳシートの間に間隙が生じることがあり、これは、印刷品質に影響を与えることがある。したがって、間隙の不均一性およびシート間の間隙の存在は、印刷の品質に著しく影響を与えることがある。
【０００９】
変形した場合、ＡＢＳシートはもはや真空によって保持されず、印刷ベッドから持ち上がることがある。たとえば、大規模押出堆積プロセスでは、ビードの固化に長い時間がかかることがある。したがって、それぞれの印刷された層が、それぞれの固化進行を有する。付加的には、印刷された層のサイズが大きいため、隣接する層の間の相対的な変形の大きさが大きい。隣接する層の間に生じる応力が顕著となることがある。ＡＢＳシートの持ち上がりは、急激な応力緩和を生じさせることがある。このような変形を有する物体は、十分に成形されていないように見えることがある。物体の変形は、印刷中に物体と印刷ヘッドとの間の間隔を減じることがあり、物体に引き続き堆積させられるビードの幅が増大することがあり、印刷欠陥を招く。
【００１０】
幾つかの従来の大規模システムでは、ボード、たとえば木材パーティクルボードを糊、たとえば木工用ボンドでコーティングし、使用することができる。プラスチックペレットを木工用ボンドの上に散布することができる。ペレットによってもたらされる粗さが、印刷中に物体を所定の位置に保持することを補助することができる。しかしながら、大規模付加製造、ボード上にペレットを散布することは時間を要し、製造中に糊およびペレットを均一に分散させることが困難となる。いずれかの不均一の分散は、物体の不均一な付着を生じさせることがあり、これは、物体の変形を生じさせることがある。物体がボードから取り外されるとき、滑りやすい大量のペレットが地面に落下することがあり、大きな乱雑さを生じさせる。さらに、ペレットが失われることによりボードを容易に再利用することができない。最後に、この方法は、印刷の底層へのペレット付着を生じさせ、この層の品質および平坦度を低下させる。一般的に、この底層は、二次的な作業によって除去されなければならない。
【００１１】
別の課題は、大きな平坦な面の印刷である。たとえば、大規模押出堆積プロセスでは、２つの隣接する層の印刷の間の時間が長いことがある。２つの隣接する層のうち、第１の層は、第２の層が印刷される前に十分に固化することがある。これにより、２つの層の間の付着が不十分となることがある。付加的には、大きな平坦な面を印刷するとき、ｙ方向において良好な重なり合いを達成することが困難となることがある。ほんの僅かな隣接する層の後の過剰充填は、印刷ヘッドを破壊してしまう可能性のある配合エラーに繋がることがある。過剰充填は、タンパ（BAAM）またはローラ（LSAM）を詰まらせ、作業を停止させることがある。他方、過少充填は不十分なメカニクスを生じさせることがある。
【００１２】
より進歩した３Ｄ印刷された物品に対して生じている別の課題は、オーバハング構造を印刷することである。たとえば、多くの構造材料では、重力下で変形（たとえば弛み）または破壊なしに間隙を橋渡しする能力が乏しい。オーバハング構造は、印刷された構造物の主要部分から、重力に対して少なくとも部分的に直交する方向で空間内へ延在する、印刷された構造物の一部を含むことができる。ブリッジ構造は、印刷された構造物にそれぞれ接続された２つの反対側の端部領域を有する典型的なオーバハング構造を含むことができる。
【００１３】
より小規模な付加製造は、オーバハング構造を形成することが困難であることがあるが、この困難さは、大規模付加製造では特に深刻であり、特有の課題を示す。大規模押出堆積プロセスでは、オーバハング構造は通常大規模である。オーバハング構造の変形の大きさは顕著であることがある。たとえば、大規模押出堆積プロセスでは、大規模で押し出されたビードは、大幅により長く熱を保持し、ノズルがビードを所望の位置に堆積させようとした後、長い間、ゴム状態または溶融状態にとどまる。ビードが固化する間、ビードは、ビード自体の重量およびビードの上に印刷される材料の重量を受けて寸法を維持することができないことがある。固化を加速させるために、急速固化プロセス、たとえばビードへの液体窒素の噴霧が利用されてもよいが、急速固化プロセスは、印刷された層の間の層間付着を大幅に低下させ、印刷された大規模の構造物の強度を弱化させることがある。対照的に、小規模押出堆積プロセスでは、材料がノズルから出るときに材料を急速に固化させるために、ファンを使用することができ、オーバハングをより容易に印刷することができる。
【００１４】
オーバハング構造の印刷を補助するために、支持構造を物体と同時に印刷することができ、次いで、オーバハング構造を引き続き支持構造上に印刷することができる。しかしながら、大規模付加製造では、このような支持構造は、多くの資源、たとえば材料、印刷時間およびエネルギ消費にコストを要する。さらに、支持構造の特性を柔軟に選択することができず、それにより、支持構造の除去が困難となることがある。支持構造を印刷するためにスパースインフィルパターンが使用されたとしても、依然として除去することが困難であることがあり、スパースインフィル支持構造における間隙を横切って印刷するための上述の問題は依然として存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記のことを考慮して、既存の解決手段の欠点を克服しかつ二次的な作業の回数を最小限にする印刷面を製造するために付加製造プロセスを改善するための改良および／または代替的または付加的な解決手段が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本開示は、付加製造された構造物および同構造物を形成および使用するための方法に関する。
【００１７】
本明細書に開示された第１の態様によれば、付加製造のための方法であって、
アタッチメント部分をプリンタに配置するステップと、
物体を少なくとも部分的にアタッチメント部分上に印刷するステップであって、アタッチメント部分は、印刷するステップ中に熱を吸収することによって、物体に係止することによってまたはそれらの組合せによって物体に結合するように構成されている、印刷するステップと、
を含む方法が示される。
【００１８】
開示された方法の幾つかの実施形態では、プリンタは、大規模付加製造システムの一部である。
【００１９】
開示された方法の幾つかの実施形態では、アタッチメント部分は、第１の材料から形成されており、物体は、第１の材料と異なる第２の材料から形成されている。
【００２０】
開示された方法の幾つかの実施形態では、配置するステップは、少なくとも部分的に熱可塑性材料、熱硬化性材料またはそれらの組合せから形成されたアタッチメント部分を配置するステップを含む。
【００２１】
開示された方法の幾つかの実施形態では、配置するステップは、繊維強化された熱可塑性材料から形成されたアタッチメント部分を配置するステップを含む。
【００２２】
開示された方法の幾つかの実施形態では、アタッチメント部分は、１つ以上の開口を有しかつ受け面上に配置された有孔パネルを含み、印刷するステップは、物体の一部が１つ以上の開口を通って流れ、受け面に接触することによって拡幅されかつ有孔パネルに係止するように構成された１つ以上のキャップを形成するように、物体をアタッチメント部分上に印刷するステップを含む。
【００２３】
開示された方法の幾つかの実施形態では、配置するステップは、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フォーム、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フォームまたはそれらの組合せを含むアタッチメント部分を配置するステップを含む。
【００２４】
開示された方法の幾つかの実施形態では、配置するステップは、
積層方向に積層されかつ集合的に閉ループを形成する複数の層を印刷するステップと、
閉ループによって形成された空間に、空間において膨張するように構成されたスプレーフォームを充填するステップと、
複数の層のうちの最上層と平坦になるように、膨張したスプレーフォームを切断するステップと、
を含む。
【００２５】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、印刷するステップの前に、アタッチメント部分に表面処理を実施するステップをさらに含む。
【００２６】
開示された方法の幾つかの実施形態では、実施するステップは、アタッチメント部分にプラズマ処理を実施するステップを含む。
【００２７】
開示された方法の幾つかの実施形態では、実施するステップは、金属から形成されたアタッチメント部分にプラズマ処理を実施するステップを含む。
【００２８】
開示された方法の幾つかの実施形態では、アタッチメント部分は、印刷するステップ中に少なくとも部分的に物体から熱を吸収することによって物体に結合するように構成されている。
【００２９】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、
ベース部分と、
印刷するステップ中に物体に接合する、ベース部分上の結合層と、
を含むアタッチメント部分を準備するステップをさらに含む。
【００３０】
開示された方法の幾つかの実施形態では、準備するステップは、結合層をベース部分上に配置するステップを含み、結合層は、印刷するステップ中に少なくとも部分的に物体から熱を吸収することによってベース部分を物体に結合するように構成されている。
【００３１】
開示された方法の幾つかの実施形態では、準備するステップは、結合層をベース部分上に配置するステップを含み、結合層は、少なくとも部分的に熱可塑性ポリウレタンから形成されている。
【００３２】
開示された方法の幾つかの実施形態では、準備するステップは、結合層をベース部分上に配置するステップを含み、結合層は、ハニカムパターンのシートを含む。
【００３３】
開示された方法の幾つかの実施形態では、準備するステップは、結合層をベース部分上に配置するステップを含み、結合層は、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはそれらの組合せから形成されたシートを含む。
【００３４】
開示された方法の幾つかの実施形態では、
ベース部分は、１つ以上の開口を有しかつ受け面上に配置された有孔パネルを含み、
準備するステップは、結合層をベース部分上に印刷するステップを含み、
結合層の一部は、１つ以上の開口を通って流れ、受け面に接触することによって拡幅されかつ有孔パネルに係止するように構成された１つ以上のキャップを形成する。
【００３５】
開示された方法の幾つかの実施形態では、準備するステップは、
プリンタによって、１つ以上の層を含むベース部分を印刷するステップと、
ベース部分上に結合層を配置するステップと、
を含む。
【００３６】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、
１つ以上の基礎層を有する基礎構造を印刷するステップと、
基礎構造上に二次結合層を配置するステップと、
をさらに含み、
配置するステップは、二次結合層を介してアタッチメント部分を基礎構造に取り付けるステップを含む。
【００３７】
開示された方法の幾つかの実施形態では、配置するステップは、フラットパネルを含むアタッチメント部分を配置するステップを含み、印刷するステップは、物体を全体的にフラットパネル上に印刷するステップを含む。
【００３８】
開示された方法の幾つかの実施形態では、印刷するステップは、
少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップと、
配置するステップの後に、第１の層構造およびアタッチメント部分上に第２の層構造を印刷するステップであって、アタッチメント部分は、第２の層構造に結合するように構成されている、印刷するステップと、
を含む。
【００３９】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、プリンタに支持構造を配置するステップをさらに含み、アタッチメント部分を配置するステップは、アタッチメント部分を支持構造上に配置するステップを含む。
【００４０】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、第２の層構造を印刷するステップの後に、支持構造をアタッチメント部分から除去するステップをさらに含む。
【００４１】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、少なくとも部分的にフォームから形成された支持構造を準備するステップをさらに含む。
【００４２】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、プリンタを使用して支持構造を印刷するステップをさらに含む。
【００４３】
開示された方法の幾つかの実施形態では、印刷するステップは、第２の層構造を印刷するステップ中に、少なくとも部分的にアタッチメント部分によって支持された第２の層構造を印刷するステップを含む。
【００４４】
開示された方法の幾つかの実施形態では、少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、２つの第１の層構造を印刷するステップを含み、アタッチメント部分は、２つの第１の層構造の間に配置されている。
【００４５】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造を印刷するステップは、２つの第１の層構造を橋渡ししかつ第２の層構造を印刷するステップ中に、少なくとも部分的にアタッチメント部分によって支持された第２の層構造を印刷するステップを含む。
【００４６】
開示された方法の幾つかの実施形態では、２つの第１の層構造を印刷するステップは、プリンタの印刷基材の上方の高い位置において、プリンタの印刷基材に接触することなくアタッチメント部分を収容するための凹所をそれぞれ有する２つの第１の層構造を印刷するステップを含む。
【００４７】
開示された方法の幾つかの実施形態では、方法は、凹所の底部に二次結合層を配置するステップをさらに含み、二次結合層は、アタッチメント部分を第１の層構造に付着させるように構成されている。
【００４８】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造は、アタッチメント部分の縁領域に形成されかつ凹所から出ないようにアタッチメント部分を固定するように構成された少なくとも１つの固定部材を含む。
【００４９】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造は、アタッチメント部分を横切って連続的に延びていない。
【００５０】
開示された方法の幾つかの実施形態では、アタッチメント部分と少なくとも１つの第１の層構造との間に間隙が存在する。
【００５１】
開示された方法の幾つかの実施形態では、
少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、印刷方向に印刷されかつ積層方向に積層された１つ以上の第１の層を印刷するステップを含み、
第２の層構造を印刷するステップは、印刷方向に印刷されかつ積層方向に積層された１つ以上の第２の層を印刷するステップを含む。
【００５２】
開示された方法の幾つかの実施形態では、少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、印刷方向に対して所定の側方角度をなして側壁を有する第１の層構造を印刷するステップを含み、側方角度は、３５度〜９０度である。
【００５３】
開示された方法の幾つかの実施形態では、少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、側壁に沿って変化する側方角度を有する側壁を有する第１の層構造を印刷するステップを含む。
【００５４】
開示された方法の幾つかの実施形態では、少なくとも１つの第１の層構造を印刷するステップは、積層方向に沿って減少する側方角度を有する湾曲させられた側壁を有する第１の層構造を印刷するステップを含む。
【００５５】
開示された方法の幾つかの実施形態では、少なくとも１つの第１の層構造およびアタッチメント部分はそれぞれ、第２の層構造に対して近位の接合側を有し、配置するステップは、接合側が同一平面になるようにアタッチメント部分を配置するステップを含む。
【００５６】
本明細書に開示された別の態様によれば、少なくとも部分的に付加製造によって形成された構造物であって、
積層方向に積層された１つ以上の層を含む物体と、
物体とともに積層方向に積層されかつ物体の印刷中に発生させられる熱を吸収することによって、物体に係止することによってまたはそれらの組合せによって物体に結合されるアタッチメント部分と、
を含む構造物が示される。
【００５７】
開示された構造物の幾つかの実施形態では、アタッチメント部分は、１つ以上の開口を有する有孔パネルを含み、物体の一部は、１つ以上の開口を通って延びており、有孔パネルに係止するように構成された１つ以上のキャップを形成している。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】付加製造のためのシステムの一実施形態を例示的に示す図である。
【図２Ａ】システムが、物体およびアタッチメント部分を含む構造物を形成している、図１のシステムの代替的な実施形態を例示的に示す図である。
【図２Ｂ】アタッチメント部分が１つ以上の開口を有する、図２Ａのシステムの代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図２Ｃ】アタッチメント部分が開口の配列を有する、図２Ｂのシステムの代替的な実施形態を示す典型的な斜視図である。
【図３】図２のシステムに基づく付加製造のための方法の一実施形態を示す典型的なトップレベルフローチャートである。
【図４Ａ】アタッチメント部分が結合層およびベース部分を含む、図２Ａの構造物の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図４Ｂ】ベース部分が１つ以上の開口を有する、図４の構造物を形成するためのシステムの代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図４Ｃ】ベース部分が開口の配列を有する、図４Ｂの構造物の代替的な実施形態を示す典型的な斜視図である。
【図５】物体が第１の層構造を有する、製造中の図２Ａの構造物の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図６】アタッチメント部分がシステムに配置されている、製造中の図５の構造物の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図７】第２の層構造がアタッチメント部分に印刷されている、製造中の図６の構造物の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図８】方法が、第１の層構造を印刷することを含む、図３の方法の代替的な実施形態を示す典型的なフローチャートである。
【図９】アタッチメント部分が支持構造に取り付けられている、図７の構造物の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１０】支持構造がアタッチメント部分から除去された、図９の構造物の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１１】物体が第１および第２の層構造ならびにアタッチメント部分を有し、第２の層構造が、アタッチメント部分と、第１の層構造とアタッチメント部分とを分離する間隙との上に印刷されている、図７の構造物の別の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１２】物体が、傾斜した側壁を有する、図７の別の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１３】第１の層構造が、湾曲した側壁を有する、図７の構造物の別の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１４】第２の層構造が傾斜角度を有する、図７の構造物の別の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１５】構造物が第３の層構造を有する、図７の構造物の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１６】方法が、第３の層構造を印刷することを含む、図３の方法の別の代替的な実施形態を示す典型的なフローチャートである。
【図１７】第１の層構造が支持部材を有する、製造中の図７の構造物の別の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１８】第２の層構造がアタッチメント部分上に印刷されている、図１７の構造物の別の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図１９】支持部材が不均一な側壁を有する、図１８の構造物の別の代替的な実施形態を示す典型的な断面図である。
【図２０】アタッチメント部分が二次結合層に取り付けられている、図１７の構造物の別の代替的な実施形態を示す典型的な図である。
【図２１】アタッチメント部分が基礎構造に取り付けられている、図２Ａのシステムの別の代替的な実施形態を示す典型的な図である。
【図２２】図１のシステムを制御するための制御システムの一実施形態を示す典型的な図である。
【００５９】
念のために付言しておくと、図面は縮尺どおりではなく、類似の構造または機能を有する要素は、概して、全図を通して例示目的のために同じ参照符号によって表されている。また、念のために付言しておくと、図面では、好ましい実施形態の説明を容易にすることのみが意図されている。図面は、説明された実施形態の全ての態様を示しているわけではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
図１は、付加製造のための典型的なシステム１００を示している。システム１００は、押出堆積（または材料押出）によって物体２００を印刷するように構成された３Ｄプリンタを含むことができる。印刷ヘッド１２０は、物体２００を形成するために印刷基材１４０上に１つ以上のポリマー層を堆積させるように構成されたノズルを有するように示されている。印刷基材１４０は、印刷ヘッド１２０から堆積させられる初期印刷材料を受け取るための印刷面１１０を提供するように図１に示されている。
【００６１】
印刷基材１４０は、印刷ベッド１６０を含むように示されている。印刷ベッド１６０は、均一なまたは平坦な面を提供することができる。印刷ベッド１６０は、加熱されるかつ／または加熱されないテーブルを含むことができる。印刷基材１４０は、代替的な任意のタイプの印刷ベッド、および印刷ベッドを少なくとも部分的に被覆するその他の任意の中間構造（図示せず）を含むことができる。層の積層方向はｚ方向であり、印刷方向はｘ方向である。
【００６２】
図１は、押出堆積を利用してシステム１００によって実施される付加製造を示しているが、付加製造を実施するためのその他の任意のシステムまたはプロセスを本開示において利用することができる。付加製造のための典型的なプロセスは、結合剤噴射、指向性エネルギ堆積、材料噴射、粉末床溶融結合、シート積層、液槽光重合、光造形法またはそれらの組合せを含むことができる。
【００６３】
上述のように、一般的には、印刷面１１０から物体２００を除去することが望ましい。したがって、付加製造のためのシステム１００は、物体２００に対する損傷または汚染を防止しかつ／または固定具および／またはピンを介したその後の取付けのための一時的な結合を提供するために、印刷面１１０と、初期に印刷された層との間に適切な結合を提供する。
【００６４】
さらに、現在利用できる方法およびシステムは、適切な付着力を有する確実な印刷面を提供することができず、良好な層間付着を有する大きな平坦な面を製造することができず、また、頑丈なオーバハング構造を有する大規模付加製造された部品を生み出すことができないので、上記に示された欠点を克服することができる付加製造された構造物および同構造物を形成するための方法は、望ましいということを証明することができ、広範囲の用途、たとえば車両および／または建築構造物のための付加製造のための基礎を提供することができる。
【００６５】
本開示に示された構造物および方法は、大規模付加製造における技術的な問題を解決するために適用されるが、構造物および方法は、限定されることなく、より小規模の任意の付加製造、たとえば中規模および／または小規模付加製造に適用することができる。たとえば、幾つかの実施形態では、機械サイズにより、大規模付加製造は、本明細書に開示された実施形態を実施するために容易なアクセスを提供する（たとえば、部品はより大きく、印刷しながら機械において作業するためのより大きな空間がある）。しかしながら、本明細書に開示された実施形態をより小規模の付加製造システムに適用することができることは当業者に自明である。
【００６６】
図２Ａを参照すると、典型的なシステム１００の代替的な実施形態が示されている。印刷基材１４０上にアタッチメント部分２４０が配置されて示されている。アタッチメント部分２４０は、透過性および／または不透過性であってよい。アタッチメント部分２４０は、フラットパネルの形状を有するように図２Ａに示されている。典型的なアタッチメント部分２４０は、スタンピング、フライス加工、型抜き、成形、鋳造、レーザ切断および／またはウォータジェット切断、付加製造、またはそれらの組合せを用いてシート材料を切断することによって形成することができる。１つの実施形態では、アタッチメント部分２４０は、システム１００に配置される前に、選択された形状およびサイズに予め切断することができる。有利には、アタッチメント部分２４０は、物体２００の、別の方法で印刷されてもよい大きな平坦なセクションに置き換わることができる。幾つかの実施形態では、アタッチメント部分２４０は、物体２００の１つ以上の層２０２を含む。付加的にかつ／または代替的に、典型的なアタッチメント部分２４０は、付加製造を用いて形成することができる。
【００６７】
物体２００およびアタッチメント部分２４０は、均一なかつ／または異なる材料から形成することができる。１つの実施形態では、物体２００を第１の材料から形成することができ、アタッチメント部分２４０を、第１の材料と異なる第２の材料から形成することができる。たとえば、以下でさらに説明するように、物体２００は、ポリカーボネートハニカムシートおよび／またはＡＢＳハニカムシートを含むアタッチメント部分２４０に印刷された印刷済みの炭素繊維充填ＡＢＳを含むことができる。別の例では、物体２００は、発泡ポリマー（たとえば、ＰＥＳ）を含むことができる。発泡ポリマー（たとえば、ＰＥＳ）は、アタッチメント部分２４０としてプレートまたは構造物に結合させることができ、これにより、物体２００の上側における印刷が、ポリマーをプレートまたは構造物に固定することができる。さらに別の例において、複数の層のために、閉ループを印刷することができ、その後、閉ループに二部スプレーフォームを充填するために休止が生じる。短時間（たとえば、３０秒）後、印刷された最上層と平坦になりかつ印刷面として機能するように、膨張したフォームを切断することができる。付加的にかつ／または代替的に、物体２００は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）および／またはこれに類するものから形成することができる。
【００６８】
アタッチメント部分２４０は、物体２００を印刷する前（または物体２００を印刷している間）に印刷基材１４０上に配置することができる。アタッチメント部分２４０は、たとえば、真空、テーピング、締付け、ボルト留め、および／または接着剤（除去可能および／または永久）を塗布することを含む適切な任意の形式で印刷基材１４０に対して所定の位置に固定することができる。付加的にかつ／または代替的に、アタッチメント部分２４０は、アタッチメント部分２４０および印刷基材１４０を互いに結合するまたは切り離すために選択的にまたは自動的に係合および／または係合解除されてよい機械的な接続、たとえばブロック、タブ、ポケット、スロット、斜面、ロッキングピン、片持ち部材、支持ピンといった係合エレメントの任意の組合せを含む協働する凹凸を介して印刷基材１４０に対して所定の位置に固定することができる。
【００６９】
物体２００は、ｚ方向に積層された１つ以上の層２０２を含むように示されている。物体２００は、付加製造を利用して製造することができる。印刷ヘッド１２０は、少なくとも部分的にアタッチメント部分２４０上に物体２００を印刷することができる。典型的な物体２００は、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ（ｐ−フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリ（ｐ−フェニレンエーテル）（ＰＰＥ）またはそれらの組合せを含む熱可塑性材料から形成することができる。反りを制限し、流れを促進しかつ／または力学に影響を与えるために、大規模に印刷された場合、物体２００にカーボンおよび／またはガラスを充填することもできる。
【００７０】
１つの実施形態では、物体２００は、少なくとも部分的に熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）から形成することができる。典型的なＴＰＵは、エステル系のＴＰＵを含むことができる。非限定的な例では、エステル系のＴＰＵは、８５Ａ〜９８Ａのショア硬さを有することができる。ＴＰＵは、室温に保たれた（図１に示された）印刷ベッド１６０とともに３Ｄ印刷することができる。有利には、より高い作動温度は印刷ベッド１６０にひずみをもたらすので、印刷ベッド１６０を室温に保つことは印刷ベッド１６０の寿命を延ばすことができ、オペレータによって実施される印刷ベッド関連手順を容易にすることができる。付加的にかつ／または代替的に、ＴＰＵは、リサイクル可能であってよく、より少ない環境廃棄物を生じさせることができる。
【００７１】
印刷中に物体２００に接触することにより、アタッチメント部分２４０を物体２００に結合することができる。選択的に、アタッチメント部分２４０は、選択された時間だけ物体２００の初期に印刷された層２０２に接触した後、最適な強度で物体２００に結合することができる。言い換えると、アタッチメント部分２４０は、物体２００の初期に印刷された層２０２が、選択された時間だけ冷却されたかまたは固化させられた後、最適な強度で物体２００に結合することができる。少し別の言い方をすると、物体２００は、アタッチメント部分２４０の結合面２４２に接触することによってアタッチメント部分２４０に付着することができる。結合面２４２は、物体２００に対して近位のアタッチメント部分２４０の面であってよい。これにより、構造物３００を形成することができる。構造物３００は、物体２００およびアタッチメント部分２４０を含むことができる。少し別の言い方をすると、物体２００の印刷が完了すると、アタッチメント部分２４０が物体２００に付着させられたまま、構造物３００全体を印刷基材１４０から除去することができる。１つの実施形態では、アタッチメント部分２４０は物体２００に永久に結合することができる。
【００７２】
１つの実施形態では、アタッチメント部分２４０は、物体２００に接触することによってかつ／または加熱されることによって物体２００に結合することができる。たとえば、アタッチメント部分２４０は、印刷中に物体２００から熱を吸収することができ、かつ／またはたとえば、印刷基材１４０が、加熱されるテーブルを含む場合、印刷基材１４０から熱を吸収することができる。幾つかの実施形態では、アタッチメント部分２４０は、たとえば二次的な作業として、付加的な固定具および／またはアタッチメント（図示せず）を用いて物体２００にさらに固定することができる。
【００７３】
図２Ａは、ベース部分２４３を含むアタッチメント部分２４０を示している。ベース部分２４３は、アタッチメント部分２４０の中実部分であってよく、物体２００に接触して示されている。典型的なベース部分２４３は、金属、ポリマー、セラミック、半導体またはそれらの組合せを含む任意の材料から形成することができる。典型的なベース部分２４３は、熱可塑性材料および／または熱硬化性材料から形成することができる、典型的なベース部分２４３は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ＰＥＴ、ＰＥＴＧ、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリアミド、ＰＰＯ、ＰＰＥ、ＴＰＵまたはそれらの組合せから形成することができる。加熱されると、ベース部分２４３は溶融し、物体２００に結合することができる。選択的に、ベース部分２４３は、滑らかなテクスチャ、フォームテクスチャ、独立気泡フォームテクスチャ、連続気泡フォームテクスチャ、波形テクスチャ、ランダムに粗くなったテクスチャ、パターン化されたテクスチャ（たとえば、ディンプル、斑点、幾何学的など）および／またはハニカムテクスチャを有することができる。たとえば、ベース部分２４３は、ＰＥＩフォームおよび／またはＰＥＳフォームを含むことができる。別の例では、ベース部分２４３は、ボール紙および／または印刷のために粗くなった面を含むことができる。
【００７４】
１つの実施形態では、ベース部分２４３は、シートまたはその他の任意の形状の形式の熱可塑性材料および／または熱硬化性材料を含むことができる。熱可塑性材料および／または熱硬化性材料は、選択的に、繊維強化させることができる。たとえば、繊維強化熱可塑性シートを形成するために、布を熱可塑性材料に浸すかつ／または浸漬することができる。別の例では、熱可塑性材料を３Ｄ印刷することができ、たとえば熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）から形成することができる。繊維強化ＴＰＵを形成するために３Ｄ印刷中に布をＴＰＵに埋め込むことができる。布は、天然繊維および／または人工繊維の網目を含む任意の柔軟な材料を含むことができる。典型的な繊維は、ヤーンまたは糸を含むことができる。布は、たとえば、織り、編み、かぎ針編み、糸結び、フェルト化、マット化、縮織りおよび／または加圧を含む適切な任意のプロセスによって形成することができる。布は、任意の有機布、半合成布、合成布、織布、不織布またはそれらの組合せを含むことができる。典型的な有機布は、綿、デニム、キャンバス、ダックキャンバス、リネン、絹、羊毛および／またはこれに類するものを含むことができる。典型的な半合成布は、レーヨンおよび／またはこれに類するものを含むことができる。典型的な合成布は、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、高分子マイクロファイバおよび／またはこれに類するものを含むことができる。付加的にかつ／または代替的に、熱可塑性材料および／または熱硬化性材料は、炭素繊維、ガラス繊維および／またはこれに類するものを含む適切な任意の強化繊維によって繊維強化することができる。
【００７５】
１つの実施形態では、ベース部分２４３が熱可塑性材料および／または熱硬化性材料から形成されており、印刷基材１４０が加熱される場合、テクスチャリングおよび／またはパターニングされたシートをベース部分２４３と印刷基材１４０との間に配置することができる。シートのテクスチャをベース部分２４３にインプリントすることができる。
【００７６】
幾つかの実施形態では、物体２００はアタッチメント部分２４０から除去されず、したがって、有利には、物体２００の容易な除去を可能にするために印刷面１１０（図１に示されている）を提供するという問題が排除される。アタッチメント部分２４０は、フラットパネルを含むことができ、有利には、付加製造を用いて大きな平坦な層を印刷する必要性を排除することができる。
【００７７】
付加的には、アタッチメント部分２４０が物体２００の印刷前に予め切断される場合、分離後または印刷後のトリミングが印刷後に実施される必要がない。有利には、物体２００の加工を単純化することができる。アタッチメント部分２４０は、機械的に強い材料から形成することができ、これにより、強い高張力層を物体２００に提供し、この結果、より軽くて、より強い構造物３００を得ることができる。さらに、アタッチメント部分２４０は、印刷された物体２００のためのせん断パネルとして機能することができる。たとえば、アタッチメント部分２４０は、三次元印刷された車両の下側シャーシのクローズアウトパネルを含む。
【００７８】
付加的にかつ／または代替的に、アタッチメント部分２４０は、１つ以上の選択された特性を有する材料から形成することができ、有利には、構造物３００の機能性を拡張することができる。たとえば、アタッチメント部分２４０は、断熱性、半伝導性および／または伝導性であってよい。付加的にかつ／または代替的に、アタッチメント部分２４０は、電気的に絶縁性、半伝導性および／または伝導性であってよい。たとえば、ＰＥＩフォームおよび／またはＰＥＳフォームから形成されたアタッチメント部分２４０は断熱性であってよい。付加的にかつ／または代替的に、アタッチメント部分２４０は、構造物３００に機械的な改良を提供することができ、かつ／または化学的なバリアおよび／または湿気バリアを提供することができる。
【００７９】
アタッチメント部分２４０は、物体２００を印刷すると同時に結合することができるので、アタッチメント部分２４０を物体２００に取り付けるための二次的な作業を排除および／または削減することができる。有利には、時間および労働コストを節約することができ、製造プロセスを単純化することができる。有利には、既存の除去可能な印刷面（上記で説明されている）を提供しかつ利用／再利用することに関する付加的な問題を回避することができる。
【００８０】
システム１００は、選択的な工作機械１３０を含むように示されている。工作機械１３０は、物体２００の印刷中および／または物体２００の印刷後に物体２００の選択された部分および／またはアタッチメント部分２４０を除去することができる。典型的な工作機械１３０は、ロール機、旋盤、任意のタイプの切断機械またはそれらの組合せを含むことができる。工作機械１３０は、システム１００の適切な任意の位置に据え付けることができる。図２Ａは、例示のためだけに、印刷ベッド１６０に直接的かつ／または間接的に接続された工作機械１３０を示している。印刷ヘッド１２０および工作機械１３０は、均一なかつ／または異なる制御システム５００（図２２に示されている）によって制御することができる。
【００８１】
図２Ａは、例示のためだけに、ｚ方向に対して垂直なフラットパネル２４０としてアタッチメント部分２４０を示しているが、アタッチメント部分２４０は、限定されることなく、適切な任意の向きで配置された選択された任意の形状を有することができる。
【００８２】
図２Ｂを参照すると、アタッチメント部分２４０は、平坦な形状を有し、ｚ方向にアタッチメント部分２４０を貫通した複数の開口２４５（破線によって示されている）を有するように示されている。少し別の言い方をすると、アタッチメント部分２４０は有孔パネルを含むことができる。物体２００は、アタッチメント部分２４０にビードを印刷することによって形成されているように示されている。ビードの材料は、溶融状態において、受け面１８０に接触するまで方向Ａで開口２４５に押し込まれる。典型的な受け面１８０は、印刷基材１４０（図２Ａに示されている）、前に印刷された層２０２（図２Ａに示されている）および／またはアタッチメント部分２４０の下に配置されたその他の適切な任意のシートを含むことができる。
【００８３】
受け面１８０を越えて流れることができない材料は、方向Ａに対して垂直な方向へ拡幅（またはマッシュルームアウト）され、キャップ２４７を形成するように示されている。少し別の言い方をすると、物体２００は、アタッチメント部分２４０の第１の側において印刷され、ビードの材料は、アタッチメント部分２４０を横切って流れ、第１の側と反対側のアタッチメント部分２４０の第２の側で拡幅する。ｚ方向における下面図において、キャップ２４７のサイズ（または面積）は、開口２４５のサイズ（または面積）より大きくてよい。これにより、キャップ２４７は、アタッチメント部分２４０を物体２００に結合する機械的な係止装置を形成することができる。有利には、アタッチメント部分２４０は、アタッチメント部分２４０と物体２００との間に付着が生じていないかまたは僅かな付着が生じているとしても、確実に物体２００に結合することができる。
【００８４】
図２Ｃを参照すると、アタッチメント部分２４０は開口２４５の配列を有するように示されている。物体２００のビードは、一列の開口２４５に沿って印刷されかつ一列のキャップ２４７を形成するように示されている。物体２００がより多くの開口２４５を被覆するように印刷されると、より多くのキャップ２４７を形成することができ、アタッチメント部分２４０と物体２００との間の機械的な係止の強度をさらに高めることができる。
【００８５】
図２Ｃは、例示のためだけに、一列の開口２４５に対して（平行に）整列させられているようにｘ方向を示しているが、ｘ方向は、限定されることなく、開口２４５の横列または縦列に対して配向されてよい。図２Ｃは、例示のためだけに、それぞれ楕円形を有する開口２４５の配列を示しているが、アタッチメント部分２４０は、均一な形状および／または異なる形状を有しかつ選択された任意のパターンで配置された任意の数の開口２４５を有することができる。
【００８６】
図３を参照すると、（図２Ａに示された）構造物３００を形成するための方法４００の１つの実施形態の典型的なフローチャートが示されている。４２０において、選択的にアタッチメント部分２４０をシステム１００に配置することができる。たとえば、アタッチメント部分２４０は、少なくとも部分的に印刷基材１４０に接触するように配置することができる。付加的にかつ／または代替的に、アタッチメント部分２４０は、印刷基材１４０から所定の間隔を置いて配置することができる。少し別の言い方をすると、アタッチメント部分２４０は、印刷基材１４０に接触することなく配置することができる。
【００８７】
４３０において、物体２００を少なくとも部分的にアタッチメント部分２４０上に印刷することができる。印刷時または印刷後に物体２００をアタッチメント部分２４０に結合することができる。物体２００とアタッチメント部分２４０との間の結合は、適切な任意の性質のものであってよい。１つの実施形態では、結合は、化学的および／または物理的な結合、たとえば接着を含んでいてよい。付加的にかつ／または代替的に、結合は、（たとえば、図２Ｂに示された）機械的な係止を含んでいてよい。
【００８８】
４１０において、選択的にアタッチメント部分２４０を準備することができる。アタッチメント部分２４０を準備することは、アタッチメント部分２４０と物体２００との間の結合を可能にするためにアタッチメント部分２４０を処理（アタッチメント部分２４０の表面を前処理）するための１つ以上のプロセスを含むことができる。一例において、準備することは、結合面２４２（図２Ａに示されている）の粗さを増大させるための表面前処理を実施することを含むことができる。付加的にかつ／または代替的に、表面前処理は、結合面２４２に活性化学結合を生じさせることができる。典型的な表面処理は、プラズマ処理、スパッタリング、エッチング、紫外線オゾン処理、湿式エッチング、化学的なワイピング、火炎処理、研磨および／またはフライス加工を含むことができる。１つの実施形態では、ベース部分２４３（図２Ａに示されている）は、金属、たとえばアルミニウムおよび／または鋼を含む材料から形成することができる。１つの実施形態では、準備は、結合を向上させるために、結合面２４２をクリーニングし、結合面２４２の表面エネルギを高めかつ／または結合面２４２を粗くするためのベース部分２４２のプラズマ処理を含むことができる。
【００８９】
図３は、例示目的のためだけに、４３０における印刷の前に実施されることとして、４１０における準備および４２０における配置を示しているが、４１０における準備および／または４２０における配置は、限定されることなく、４３０における印刷の前および／または間に実施することができる。選択的に、方法４００は、４３０における印刷の後にアタッチメント部分２４０を物体２００に固定することを含むことができる。有利には、物体２００からのアタッチメント部分２４０の分離をさらに防止することができる。
【００９０】
図４Ａを参照すると、アタッチメント部分２４０は、ベース部分２４３と物体２００との間に結合層２４４を有するものとして示されている。結合層２４４は、アタッチメント部分２４０上への物体２００の印刷の前にベース部分２４３に配置することができる。少し別の言い方をすると、アタッチメント部分２４０を準備することは、ベース部分２４３上に結合層２４４を配置することを含むことができ、結合面２４２は、結合層２４４と物体２００との間の境界面となる。結合層２４４とベース部分２４３との間の結合は、適切な任意の性質のものであってよい。１つの実施形態では、結合は、化学的および／または物理的な結合、たとえば接着を含んでいてよい。付加的にかつ／または代替的に、結合は、（たとえば、図４Ｂに示された）機械的な係止を含んでいてよい。結合層２４４は、物体２００との接触時および／または加熱時にアタッチメント部分２４０を物体２００に結合することができる。たとえば、結合層２４４は、印刷中に物体２００から熱を吸収することができかつ／またはたとえば、印刷基材１４０が、加熱されるテーブルを含む場合、印刷基材１４０から熱を吸収することができる。
【００９１】
典型的な結合層２４４は、接着剤を含むことができる。たとえば、接着剤は、木工用ボンド、コンタクト接着剤、Ｂステージエポキシなどの熱可塑性接着剤および熱硬化性接着剤、またはそれらの組合せを含むことができる。典型的な接着剤は、樹脂ベース、ウレタンベース、アクリレートベース、ブタジエン−クロロプレンベース、アクリルベース、ネオプレンベース、ポリ（ビニルアルコール）ベース、またはそれらの組合せであってよい。たとえば、接着剤は、任意のコンタクト接着剤、木工用ボンド、またはそれらの組合せを含むことができる。典型的なコンタクト接着剤は、天然ゴムおよび／またはポリクロロプレン（またはネオプレン）を含むことができる。一例では、コンタクト接着剤は、（米国、ミネソタ州、メープルウッド在の3M Companyから入手可能な）3M（登録商標） 30NF Contact Adhesive、（3M Companyから入手可能な）3M（登録商標） Fastbond（登録商標） Pressure Sensitive Adhesive 4224 NF, Clear、（3M Companyから入手可能な）3M（登録商標） Fastbond（登録商標） 30H Contact Adhesive、（3M Companyから入手可能な）3M（登録商標） Neoprene contact Adhesive 5，Neutral Sprayableを含んでいてよい。典型的な木工用ボンドは、ポリ（ビニルアルコール）ベースまたはＰＶＡベースであってよい。さらに、結合層２４４は、アクリレート、ウレタン、エポキシ、ポリアミド、ポリイミドおよびその他のホットメルト接着剤を含むことができる。１つの実施形態では、より低い接着強度を有する接着剤、たとえばコンタクト接着剤または木工用ボンドは、印刷中に物体２００を一時的に保持するために使用することができる。この実施形態では、パネルは、位置合わせ特徴を備えて予め製造することができる。パネルは、有利には、印刷された物体によって位置合わせすることができ、さらに、物体が印刷基材から除去された後に固定具、構成部材などの二次的な位置合わせのために位置合わせ特徴を有することができる。幾つかの実施形態では、このパネルは、たとえば、車両点検中に、ねじを外し、弱く結合されたパネルをはぎ取ることによって除去することができる。
【００９２】
幾つかの実施形態では、物体２００の選択された層２０２が、（たとえば、電力故障、材料供給問題などの結果として）計画されていたか、計画されていなかったかにかかわらず、低温になりすぎた場合、次の層２０２が印刷される前に、低温の選択された層２０２に接着剤を塗布することができる。少し別の言い方をすると、ベース部分２４３は、予め印刷された１つ以上の層２０２を含むことができ、結合層２４４は、新たに印刷される層２０２を予め印刷された層２０２に結合することができるように接着剤を含むことができる。
【００９３】
付加的にかつ／または代替的に、結合層２４４は、熱可塑性材料および／または熱硬化性材料を含むことができる。典型的な結合層２４４は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリアミド、ＰＥＴＧ、ＰＥＴ、ＰＰＯ、ＰＰＯ、ＰＰＥ、ＴＰＵまたはそれらの組合せから形成することができる。１つの実施形態では、結合層２４４を３Ｄ印刷することができる。その場合、典型的な結合層２４４をＴＰＵおよび／またはポリアミドから形成することができる。１つの実施形態では、結合層２４４を少なくとも部分的にポリアミドから形成することができる。３Ｄ印刷することができる典型的なポリアミドは、ドイツ、デュッセルドルフ在のHenkel AG & Co. KGaAから入手可能なTechnomelt（登録商標）を含むことができる。
【００９４】
図４Ａは、例示目的のためだけに、結合層２４４がベース部分２４３の全体に配置されていることを示しているが、結合層２４４は、限定されることなく、ベース部分２４３を部分的にかつ／または完全に被覆することができる。たとえば、結合層２４４は、ベース部分２４３が物体２００に接合するベース部分２４３上の選択された領域に配置することができる。
【００９５】
物体２００および結合層２４４をそれぞれ適切な任意の材料から形成することができる。一例では、炭素繊維／ＡＢＳ層を無充填ＡＢＳシート上に印刷することができ、シート温度を所定の温度（たとえば１１０℃）より上昇させることにより永久結合が生じる。別の例では、永久結合を生じさせるために、ＰＥＴＧシート上に印刷されたＰＥＴＧを加熱することができる。類似の／同様の材料に関して説明されているが、加熱することによってまたは加熱することなく好ましくは互いに相互作用する互いに異なる材料を使用することができる。たとえば、永久結合を生じさせるために、ＰＥＴＧを無充填ＡＢＳシート上に（たとえば平滑な側に）室温で印刷することができる。
【００９６】
選択的に、結合層２４４は、ｚ方向で見たときにテクスチャを有することができる。少し別の言い方をすると、結合層２４４は、物体２００への付着を向上させるグリップ力を高めるために物理的な粗さを有することができる。１つの実施形態では、結合層２４４は、ｚ方向で見たときにハニカムパターンを有することができる。たとえば、結合層２４４は、ハニカムパターン（またはハニカム構造）のポリカーボネートシートを含むことができる。別の例では、結合層２４４は、フォームテクスチャを有するＰＥＩフォームおよび／またはＰＥＳフォームを含むことができる。１つの実施形態では、結合層２４４は、たとえば、選択された接着剤を使用することを含む適切な任意の形式でベース部分２４３に固定することができる。
【００９７】
図４Ｂを参照すると、ベース部分２４３は、平坦な形状を有し、ｚ方向にベース部分２４３を貫通した複数の開口２４９（破線によって示されている）を有するように示されている。結合層２４４は、ベース部分２４３にビードを印刷することによって形成されているように示されている。ビードの材料は、溶融状態において、受け面１８０に接触するまで方向Ａで開口２４９に押し込まれる。
【００９８】
受け面１８０を越えて流れることができない材料は、方向Ａに対して垂直な方向へ拡幅（またはマッシュルームアウト）され、キャップ２４６を形成するように示されている。ｚ方向における下面図において、キャップ２４６のサイズ（または面積）は、開口２４９のサイズ（または面積）より大きくてよい。これにより、キャップ２４６は、結合層２４４をベース部分２４３に結合する機械的な係止装置を形成することができる。有利には、結合層２４４は、結合層２４４とベース部分２４３との間に付着が生じていないかまたは僅かな付着が生じているとしても、確実にベース部分２４３に結合することができる。
【００９９】
図４Ｃを参照すると、ベース部分２４３は開口の配列を有するように示されている。結合層２４４のビードは、一列の開口２４９に沿って印刷されかつ一列のキャップ２４６を形成するように示されている。結合層２４４がより多くの開口２４９を被覆するように印刷されると、より多くのキャップ２４６を形成することができ、結合層２４４とベース部分２４３との間の機械的な係止の強度をさらに高めることができる。
【０１００】
図４Ｃは、例示目的のためだけに、一列の開口２４９に対して（平行に）整列させられているようにｘ方向を示しているが、ｘ方向は、限定されることなく、開口２４９の横列または縦列に対して配向されてよい。図４Ｃは、例示目的のためだけに、それぞれ楕円形を有する開口２４９の配列を示しているが、ベース部分２４３は、限定されることなく、均一な形状および／または異なる形状を有しかつ選択された任意のパターンで配置された任意の数の開口２４９を有することができる。
【０１０１】
図５を参照すると、構造物３００の断面図が示されている。構造物３００のうち、物体２００は第１の層構造２１０を含むように示されている。第１の層構造２１０は、ｚ方向に積層された１つ以上の層２０２を含むように示されている。第１の層構造２１０は、付加製造を用いて製造することができる。
【０１０２】
第１の層構造２１０は、側壁２１４を有するように示されている。側壁２１４は、ｘ方向に対して側方角度Ａをなすように示されている。少し別の言い方をすると、側壁２１４は、印刷基材１４０に対して側方角度Ａをなしている。
【０１０３】
図６を参照すると、アタッチメント部分２４０が、側壁２１４から間隔ｄを置いて配置されているように示されている。図６は、例示目的のためだけに、アタッチメント部分２４０および第１の層構造２１０が印刷基材１４０上に配置されているように示されているが、限定されることなく、アタッチメント部分２４０および第１の層構造２１０は、均一なかつ／または異なる任意の平面に配置することができる。
【０１０４】
アタッチメント部分２４０は、印刷基材１４０に対して遠位の結合面２４２を提供するように示されている。第１の層構造２１０は、印刷基材１４０に対して遠位の接合側２１６を含むことができる。図６に例示的に示されているように、接合側２１６および結合面２４２は同一平面にあってよい。
【０１０５】
間隔ｄは、第１の層構造２１０およびアタッチメント部分２４０上の任意の点の間の間隔であってよい。図６に例示したように、間隔ｄは、接合側２１６と結合面２４２との間の間隙２４１のサイズであってよい。少し別の言い方をすると、間隔ｄは、アタッチメント部分２４０および第１の層構造２１０の、後続の層を印刷することができる領域の間で測定される間隔であってよい。
【０１０６】
図６は、例示のためだけに、間隙２４１が均一であることを示している。間隙２４１は、側壁２１４に沿った様々な位置において均一であってよく、かつ／または異なっていてよい。たとえば、側壁２１４は、湾曲した形状、傾いた形状および／または不規則な形状を有することができ、その結果、側壁２１４に沿って不均一な間隙２４１および不均一な間隔ｄが生じる。一例において、間隔ｄは、それぞれ異なる位置においてゼロであってよく、かつ／またはゼロでなくてよい。言い換えると、側壁２１４は部分的にアタッチメント部分２４０に接触していてよい。
【０１０７】
図６は、ｚ方向およびｘ方向によって規定される平面において第１の層構造２１０およびアタッチメント部分２４０が間隙２４１を有するように示しているが、第１の層構造２１０およびアタッチメント部分２４０は、限定されることなく、ｚ方向およびｙ方向によって規定される平面および／またはその他の任意の平面において分離されていてよく、かつ／または接触していてよい。
【０１０８】
図７を参照すると、アタッチメント部分２４０および第１の層構造２１０上に第２の層構造２２０が配置されているように示されている。第２の層構造２２０は、ｚ方向に積層された１つ以上の層２０２を含むように示されている。１つの実施形態において、第２の層構造２２０は、第１の層構造２１０の製造と同じ付加製造技術を用いて製造することができる。
【０１０９】
第２の層構造２２０は、間隙２４１に跨がるように示されている。間隔ｄは適切な任意の長さであってよい。小さな間隔ｄは、有利には、間隙２４１に跨がる第２の層構造２２０の変形の可能性を低減することができる。間隔ｄは、第２の層構造２２０の橋渡し能力、すなわち、第２の層構造２２０の下側の空間から鉛直方向にいかなる支持もなくオーバハングするための第２の層構造２２０の材料の能力によって決定することができる。１つの実施形態では、間隔ｄはゼロであってよい。有利には、第２の層構造２２０は、印刷中に完全に支持することができ、変形を低減または防止することができる。
【０１１０】
図８を参照すると、（図７に示された）構造物３００を形成するための方法４００の代替的な実施形態の典型的なフローチャートが示されている。４３２において、第１の層構造２１０を印刷することができる。４３４において、アタッチメント部分２４０および第１の層構造２１０上に第２の層構造２２０を印刷することができる。印刷されるとき、第２の層構造２２０をアタッチメント部分２４０に結合することができる。有利には、アタッチメント部分２４０は、構造物３００における印刷された充填物／支持体に置き換えることができる。有利には、アタッチメント部分２４０は、構造物３００に構造強度および／または選択されたその他の任意の特性を提供することができ、アタッチメント部分２４０を第２の層構造２２０に取り付けるための二次的な作業を排除することができる。
【０１１１】
４２０において、選択的にアタッチメント部分２４０をシステム１００に配置することができる。アタッチメント部分２４０を第１の層構造２１０から、選択された間隔ｄを置いて配置することができる。図８は、例示のためだけに、４３２における印刷の前に実施されることとして、４２０における選択的な配置を示しているが、４２０における配置は、限定されることなく、４３２における印刷の後および／または間に実施することができる。言い換えると、アタッチメント部分２４０は、第１の層構造２１０を印刷した後で第２の層構造２２０を印刷する前に配置することができる。たとえば、印刷プロセスは、第１の層構造２１０を印刷した後で第２の層構造２２０を印刷する前に休止または時間インターバルを有していてよい。アタッチメント部分２４０は、時間インターバルの間にオペレータによって手動でかつ／または機械補助式に（たとえばロボットにより）配置することができる。有利には、アタッチメント部分２４０は、第１の層構造２１０を印刷するプロセスを妨げることなく配置することができる。付加的にかつ／または代替的に、アタッチメント部分２４０は、第１の層構造２１０の印刷を終了する前に配置することができる。アタッチメント部分２４０を配置するプロセスは、第１の層構造２１０を印刷するプロセスより大幅に短くすることができる。
【０１１２】
図９を参照すると、アタッチメント部分２４０は、支持構造２４８に取り付けられて示されている。少し別の言い方をすると、アタッチメント部分２４０を印刷基材１４０から、選択された高さだけ持ち上げることができるように、支持構造２４８はアタッチメント部分２４０を支持することができる。
【０１１３】
支持構造２４８は、選択された任意の形状およびサイズを有することができる。支持構造２４８は、適切な任意の材料およびプロセスを用いて形成することができる。１つの実施形態では、支持構造２４８は３Ｄ印刷を用いて形成することができる。有利には、３Ｄ印刷は、複雑な輪郭を有する支持構造２４８を形成することができる。付加的にかつ／または代替的に、支持構造２４８は、フォームを含む材料から形成することができる。フォームは、選択されたサイズおよび形状を得るために機械加工することができる。有利には、支持構造２４８は、安価に形成することができる。
【０１１４】
アタッチメント部分２４０は、たとえば、真空、テーピング、締付け、ボルト留めおよび／または除去可能な接着剤の塗布を含む適切な任意の形式で支持構造２４８に対して所定の位置に固定することができる。付加的にかつ／または代替的に、アタッチメント部分２４０は、機械的な接続、たとえば協働する戻止めを介して支持構造２４８に対して所定の位置に固定することができる。１つの実施形態では、アタッチメント部分２４０を一時的に支持構造２４８に取り付けることができる。
【０１１５】
図１０を参照すると、支持構造２４０は、アタッチメント部分２４０から除去されて示されている。第１の層構造２１０およびアタッチメント部分２４０を越えて延びた第２の層構造２２０の部分は、オーバハング構造２２４を形成することができる。オーバハング構造２２４は、支持構造２４８の除去の前および／または後に形状を維持することができる。少し別の言い方をすると、空間において支持されずに配置されているとしても、オーバハング構造２２４は、重力下で第２の層構造２２０から変形または破断しない。
【０１１６】
アタッチメント部分２４０から支持構造２４８を除去することができる。支持構造２４８をアタッチメント部分２４０から除去することは、アタッチメント部分２４０との直接接触からの支持構造２４８の分離を含むことができる。支持構造２４８を適切な任意の時間に除去することができる。１つの実施形態では、支持構造２４８がアタッチメント部分２４０から除去される前に、第２の層構造２２０を室温に冷却しかつ／または固化させることができる。有利には、支持構造２４８は、アタッチメント部分２４０と組み合わされて、第２の層構造２２０の変形を回避するために、冷却および／または固化の間、第２の層構造２２０に支持を提供することができる。冷却および／または固化の完了時、第２の層構造２２０は、十分な構造強度を得ることができ、支持構造２４８が除去された後でも変形しない。
【０１１７】
図１１を参照すると、第１の層構造２１０は、第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂを含むように示されている。各第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂは、ｚ方向に積層された１つ以上の層２０２を含むように示されている。第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂは、均一な数および／または異なる数の層２０２を含むことができる。１つの実施形態では、第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂは、同じ数の層２０２を含むことができる。有利には、第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂを同時に印刷することができ、後続の印刷層に曝された第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂの面は、平坦および／または同一平面であってよい。
【０１１８】
図１１は、第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂの間に配置されたアタッチメント部分２４０を示している。アタッチメント部分２４０は、それぞれ第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂから間隔ｄ１，ｄ２にあるように示されている。間隔ｄ１，ｄ２は、均一および／または異なっていてよい。図１１は、第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂおよびアタッチメント部分２４０上に配置された第２の層構造２２０を示している。
【０１１９】
図１２を参照すると、第１の層構造２１０の側壁２１４は、ｚ方向から離れるように傾いた面として示されている。少し別の言い方をすると、側方角度Ａは直角ではない。図１２は、９０度より小さい側方角度Ａを示している。
【０１２０】
側方角度Ａは、適切な任意の値を有することができる。側方角度Ａの最小値は、材料、印刷プロセスおよび／またはアスペクト比によって決定することができる。１つの実施形態では、第１の層構造２１０を印刷するためのビード（図示せず）が幅広である場合、側方角度Ａは小さくてよい。たとえば、ビードが大きなアスペクト比を有する場合、側方角度Ａは小さくてよい。アスペクト比は、ビードの幅（またはｙ方向におけるサイズ）と高さ（またはｚ方向におけるサイズ）との比を含むことができる。付加的にかつ／または代替的に、層２０２同士の間で大きな固化時間が存在する場合、側方角度Ａは小さくてよい。典型的な側方角度Ａは、３５度〜９０度であってよい。
【０１２１】
図１３を参照すると、第１の層構造２１０の側壁２１４は、ｚ方向から離れるように傾いた湾曲した面を含むように示されている。側壁２１４は、側壁２１４に沿ったそれぞれの位置において複数の側方角度Ａを有することができる。図１３に示したように、側方角度Ａは、側壁２１４の端部領域における側方角度Ａ１と、側壁２１４の中間領域における側方角度Ａ２とを含むように示されている。側方角度Ａ１およびＡ２は均一であってよく、かつ／または異なっていてよい。
【０１２２】
各側方角度Ａ１，Ａ２の最小値は、材料、印刷プロセスおよび／またはアスペクト比によって決定することができる。１つの実施形態では、第１の層構造２１０を印刷するためのビード（図示せず）が幅広である場合、側方角度Ａ１，Ａ２は小さくてよい。たとえば、ビードが大きなアスペクト比を有する場合、側方角度Ａ１，Ａ２は小さくてよい。アスペクト比は、ビードの幅（またはｙ方向におけるサイズ）と高さ（ｚ方向におけるサイズ）との比を含むことができる。付加的にかつ／または代替的に、層２０２同士の間に大きな固化時間が存在する場合、側方角度Ａ１，Ａ２は小さくてよい。典型的な側方角度Ａ１，Ａ２はそれぞれ、３５〜９０度であってよい。
【０１２３】
側壁２１４は、例示のためだけに、図１２では直線的にかつ図１３では湾曲させられて示されているが、側壁２１４は、限定されることなく、直線的であってもよいし、湾曲させられていてもよいし、それらの組合せであってもよい。
【０１２４】
図１４を参照すると、結合面２４２が第２の層構造２２０に接合するように示されている。結合面２４２の形態および／または形状は、アタッチメント部分２４０上に印刷される第２の層構造２２０を決定することができる。図１４は、結合面２４２と印刷基材１４０との間に存在する傾斜角度Ｂを示している。効果的には、アタッチメント部分２４０上に形成されたオーバハング構造２２４は、印刷基材１４０に対して傾斜角度Ｂをなす側壁を有することができる。
【０１２５】
傾斜角度Ｂは、適切な任意の値を有していてよい。１つの実施形態では、傾斜角度Ｂは、アタッチメント部分２４０によって支持されることなく３Ｄ印刷を達成することが困難および／または不可能である値を有することができる。典型的な傾斜角度Ｂは、０度〜４５度または０度〜３５度であってよい。有利には、第２の層構造２２０が、制限されたオーバーハンギング能力を有する材料から形成されている場合、または制限されたオーバーハンギングを許容するプロセスを用いて形成され、何らかの支持がないと小さな値の傾斜角度Ｂを形成することができない場合、アタッチメント部分２４０は、このような小さな傾斜角度Ｂを実現するために支持を提供することができる。
【０１２６】
１つの実施形態では、傾斜角度Ｂはゼロであってよい。したがって、結合面２４２は、印刷基材１４０に対して平行であってよい。たとえば、結合面２４２は、第１の層構造２１０の接合側２１６（図６に示されている）と同一平面上にあってよい。
【０１２７】
図１５を参照すると、アタッチメント部分２４０が、アタッチメント部分２４０Ａと、アタッチメント部分２４０Ａ上に積層されたアタッチメント部分２４０Ｂとを含むように示されている。アタッチメント部分２４０Ｂは、印刷基材１４０に対してアタッチメント部分２４０Ａの結合面２４２Ａより遠位の結合面２４２Ｂを有するように示されている。物体２００は、第２の層構造２２０およびアタッチメント部分２４０Ｂ上に形成された第３の層構造２３０を含むように示されている。印刷されるとき、第２の層構造２２０をアタッチメント部分２４０Ａに結合することができる。付加的にかつ／または代替的に、印刷されるとき、第３の層構造２３０をアタッチメント部分２４０Ｂに結合することができる。
【０１２８】
図１５は、アタッチメント部分２４０Ａ上に積層されたアタッチメント部分２４０Ｂを示しているが、限定されることなく、アタッチメント部分２４０Ｂは、任意の面、たとえば印刷基材１４０および／または印刷済みの任意の層上に配置することができる。たとえば、アタッチメント部分２４０Ｂを支持構造２４８（図９に示されている）上に配置することができ、支持構造２４８をアタッチメント部分２４０Ａ上に積層することができる。選択的に、アタッチメント部分２４０Ｂと第３の層構造２３０との結合時に、支持構造２４８をアタッチメント部分２４０Ｂから除去することができる。図１５は、アタッチメント部分２４０Ａ，２４０Ｂを示しているが、任意の数の均一なかつ／または異なるアタッチメント部分２４０を使用することができる。
【０１２９】
図１６を参照すると、構造物３００（図１５に示されている）を製造するための方法４００の１つの実施形態の典型的なフローチャートが示されている。方法４００は、４３０における印刷の更なる詳細を含むように示されている。４３２において、第１の層構造２１０を印刷することができる。４３４において、第２の層構造２２０を第１の層構造２１０およびアタッチメント部分２４０Ａ上に印刷することができる。アタッチメント部分２４０Ａを第２の層構造２２０に結合することができる。４３６において、第３の層構造２３０を第２の層構造２２０およびアタッチメント部分２４０Ｂ上に印刷することができる。アタッチメント部分２４０Ｂを第３の層構造２３０に結合することができる。
【０１３０】
少し別の言い方をすると、４３６に示したように、印刷基材１４０（図１５に示されている）から異なる高さおよび／または間隔を置いて物体２００（図１５に示されている）の複数のオーバハング構造２２４，２３４を形成するために、印刷するための付加的なアタッチメント部分２４０を配置することによって、４３４における印刷を繰り返し実施することができる。図１６には一回だけ繰り返して実施されるように示されているが、限定されることなく、４３４における印刷を任意の回数だけ繰り返し実施することができる。
【０１３１】
図１７を参照すると、構造物３００の典型的な断面図が示されている。構造物３００のうち、物体２００は、第１の層構造２１０を含むように示されている。第１の層構造２１０は、支持部材２１２を含むように示されている。支持部材２１２は、第１の層構造２１０の側壁２１４または周縁領域に隣接した、第１の層構造２１０の１つ以上の選択された層２０２の一部を含むことができる。支持部材２１２は、支持部材２１２に隣接した第１の層構造２１０の層２０２と組み合わされて、少なくとも部分的にアタッチメント部分２４０を収容することができる凹所２１５を形成することができる。これにより、支持部材２１２は、アタッチメント部分２４０が、少なくとも部分的に空間の上方の高い位置に配置される（かつ／または所定の位置に結合される）ことを可能にすることができる。少し別の言い方をすると、支持部材２１２を、印刷基材１４０に接触させることなく第１の層構造２１０上に配置することができる。幾つかの実施形態では、たとえば凹所２１５内で物体２００に少なくとも一時的に結合するために、アタッチメント部分２４０の底面および／または側面に接着剤を塗布することができる。
【０１３２】
支持部材２１２は、適切な任意の形状を有することができる。図１７は、印刷基材１４０に対して近位の１つ以上の層２０２の部分を含む壁部を含むものとして支持部材２１２を示している。アタッチメント部分２４０を、印刷基材１４０に対して遠位の壁部の端部領域に配置することができる。
【０１３３】
図１７は、例示のためだけに、それぞれ支持部材２１２Ａ，２１２Ｂを含む２つの第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂを示しているが、物体２００は、１つの第１の層構造２１０または１つ以上の均一なかつ／または異なる第１の層構造２１０を含むことができる。各第１の層構造２１０は、限定されることなく、１つの支持部材２１２または任意の数の均一なかつ／または異なる支持部材２１２を含むことができる。図１７は、それぞれがｘ方向においてアタッチメント部分２４０に接触した第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂを示しているが、均一なかつ／または異なる任意の間隔ｄ（図７に示されている）が、ｘ方向および／またはｙ方向において第１の層構造２１０とアタッチメント部分２４０との間に存在してよい。
【０１３４】
図１８を参照すると、第２の層構造２２０が、アタッチメント部分２４０および第１の層構造２１０上に配置されているように示されている。印刷されるとき、第２の層構造２２０はアタッチメント部分２４０と結合することができる。有利には、印刷の間、第２の層構造２２０を支持することができ、第１の層構造２１０Ａ，２１０Ｂの間の間隙による第２の層構造２２０の変形を低減または防止することができる。
【０１３５】
有利には、第１の層構造２１０によってアタッチメント部分２４０を支持することができるので、任意の支持体（たとえば、支持構造２４８（図９に示されている））を最低限必要とするだけでアタッチメント部分２４０を配置することができる。アタッチメント部分２４０と印刷基材１４０との間の印刷されたインフィルまたはその他の支持構造が望まれない場合、有利には、支持構造２４８を配置しかつ除去する付加的なステップを排除することができる。ｚ方向におけるアタッチメント部分２４０のサイズは、第１の層構造２１０のサイズより小さくてよく、第１の層構造２１０のサイズと等しい必要はない。したがって、アタッチメント部分２４０のサイズをより大きな柔軟性をもって選択することができる。
【０１３６】
図１９を参照すると、支持部材２１２は、均一でない側壁２１４を有するように示されている。少し別の言い方をすると、第１の層構造２１０の側壁２１４は、ｚ方向から離れるように傾斜しかつ印刷基材１４０に対して垂直でない面を含むように示されている。言い換えると、支持部材２１２は、印刷基材１４０から遠位方向で棚を形成するように張り出した１つ以上の層２０２を含むことができる。第１の層構造２１０はさらに凹所２１５を有することができるので、アタッチメント部分２４０をさらに支持部材２１２によって支持することができる。
【０１３７】
図１９は、例示のためだけに、ｚ方向から逸脱する側壁２１４の部分を示しているが、限定されることなく、側壁２１４はｚ方向から部分的にかつ／または完全に逸脱させられてよい。図１９は、例示のためだけに、複数の直線的なセクションを含む側壁２１４を示しているが、側壁２１４は、限定されることなく、それぞれ直線的でありかつ湾曲させられている任意の数の均一なかつ／または異なるセクションを含むことができる。
【０１３８】
開示された実施形態は、付加製造を用いて形成された構造物３００（図２Ａに示されている）をさらに開示している。構造物３００は、物体２００（図２Ａに示されている）および物体２００に結合されたアタッチメント部分２４０（図２Ａに示されている）を含むことができる。開示された実施形態は、図４、図７、図９、図１０、図１１〜図１５および図１７〜図１９に示された構造物３００をさらに開示している。
【０１３９】
図２０を参照すると、支持部材２１２上に選択的な二次結合層２６２が配置されて示されている。典型的な二次結合層２６２は、接着材料から形成することができる。たとえば、二次結合層２６２は、上に開示された結合層２４４（図４Ａに示されている）の様々な例と同じまたは類似であってよい。アタッチメント部分２４０を、二次結合層２６２を介して支持部材２１２に取り付けることができる。
【０１４０】
図２０は、例示のためだけに、印刷基材１４０に対して平行な凹所２１５の底部に配置された二次結合層２６２を示しているが、二次結合層２６２を、印刷基材１４０に対して平行でない凹所２１５の任意の面に提供することができる。たとえば、二次結合層２６２を、印刷基材１４０に対して垂直かつ／または印刷基材１４０に対して任意の角度であってよいアタッチメント部分２４０の側面に提供することができる。
【０１４１】
付加的にかつ／または代替的に、第２の層構造２２０は、固定部材２２２を含んで示されている。固定部材２２２は、アタッチメント部分２４０の縁領域上に形成された第２の層構造２２０の１つ以上の選択された層２０２の一部を含むことができる。少し別の言い方をすると、固定部材２２２は、アタッチメント部分２４０上に形成された第２の層構造２２０の周縁領域を含むことができる。固定部材２２２は、アタッチメント部分２４０を捕捉し、アタッチメント部分２４０がｚ方向に動くのを防止することができる。有利には、アタッチメント部分２４０を所定の位置に固定することができる。
【０１４２】
付加的にかつ／または代替的に、第２の層構造２２０Ａ〜２２０Ｃを含む複数の第２の層構造２２０が、アタッチメント部分２４０を部分的に被覆するように形成されて示されている。少し別の言い方をすると、互いに隣接する第２の層構造２２０同士の間に間隙２２５が設けられており、これにより、複数の第２の層構造２２０は、アタッチメント部分２４０を横切って連続的に接続されていない。有利には、第２の層構造２２０は、必ずしも２つの第１の層構造２１０を橋渡ししておらず、アタッチメント部分２４０は、オーバハング構造の多様な形状を可能にすることができる。
【０１４３】
図２１〜図２４は、ｘ−ｚ平面におけるシステム１００の断面図を示している。構造物３００（図２に示されている）は、ｙ−ｚ平面におけるシステム１００の断面図が図２１〜図２４に示した断面図と同じかつ／または類似であってよいように代替的な形式で印刷することができる。
【０１４４】
図２１を参照すると、印刷基材１４０上に基礎構造２６０が配置されて示されている。基礎構造２６０は適切な任意の構造を含むことができる。図２１は、１つ以上の基礎層２０２Ａを含む基礎構造２６０を示している。１つの実施形態では、基礎層２０２Ａを３Ｄ印刷することができる。選択的な二次結合層２６２は、基礎構造２６０に配置されて示されている。アタッチメント部分２４０を、二次結合層２６２を介して基礎構造２６０に取り付けることができる。
【０１４５】
図２１に示したように、基礎構造２６０は、物体２００の一体的な部分であってよい。少し別の言い方をすると、物体２００の層２０２は、少なくとも部分的に基礎構造２６０上に積層することができる。しかしながら、限定されることなく、物体２００を完全にアタッチメント部分２４０上に印刷し、基礎構造２６０から分離することができる。
【０１４６】
図２２を参照すると、付加製造のための制御システム５００が示されている。制御システム５００は、印刷ヘッド１２０（図１に示されている）を制御するように構成することができる。制御システム５００は、プロセッサ５１０を含むことができる。プロセッサ５１０は、１つ以上の汎用マイクロプロセッサ（たとえばシングルコアまたはマルチコアプロセッサ）、特定用途向け集積回路、特定用途向け命令セットプロセッサ、グラフィックス処理ユニット、物理処理ユニット、デジタル信号処理ユニット、コプロセッサ、ネットワーク処理ユニット、暗号化処理ユニットおよびこれに類するものを含むことができる。
【０１４７】
プロセッサ５１０は、制御システム５００および／または物体２００（図２Ａに示されている）のコンピュータ化されたモデルを実行するための命令を実行することができる。限定しない一例では、命令は、１つ以上の付加製造ソフトウェアプログラムを含む。プログラムは、大きな構成部材の付加印刷を実行するための複数の印刷オプション、設定および技術を含むシステム１００を制御するために動作させることができる。
【０１４８】
プログラムは、物体２００の３Ｄコンピュータモデルを生成するためのコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラムを含むことができる。付加的にかつ／または代替的に、３Ｄコンピュータモデルを別のコンピュータシステム（図示せず）からインポートすることができる。３Ｄコンピュータモデルは、業界標準のソリッド、サーフェスまたはメッシュファイルフォーマットであってよい。
【０１４９】
プログラムは、物体２００を印刷するために、３Ｄコンピュータモデルをロードし、印刷モデルを生成し、システム１００を制御するための機械語を生成することができる。典型的なプログラムは、インディアナ州、デール在のThermwood Corporationから入手可能なLSAM Print3Dを含むことができる。付加的にかつ／または代替的に、典型的なプログラムは、オハイオ州、ハリソン在のCincinnati Incorporatedから入手可能なアンフォルダーモジュールソフトウェア、ベンドシミュレーションソフトウェア、レーザプログラミングおよび／またはネスティングソフトウェアを含むことができる。
【０１５０】
図２２に示したように、制御システム５００は、必要に応じて１つ以上のハードウェアコンポーネントを含むことができる。典型的な付加的なハードウェアコンポーネントは、メモリ５２０（代替的に本明細書では非一時的コンピュータ可読媒体と呼ばれる）を含むが、これに限定されない。典型的なメモリ５２０は、たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ、消去可能なプログラマブルＲＯＭ、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ、フラッシュメモリ、セキュア・デジタル（ＳＤ）カードおよび／またはこれに類するものを含むことができる。制御システム５００および／または物体２００のコンピュータ化されたモデルを実行するための命令は、プロセッサ５１０によって実行されるためにメモリ５２０に記憶することができる。
【０１５１】
付加的にかつ／または代替的に、制御システム５００は、通信モジュール５３０を含むことができる。通信モジュール５３０は、有線および／または無線の任意の通信方法を用いて制御システム５００と別のコンピュータシステム（図示せず）との間でデータおよび／または命令を交換するために動作する従来の任意のハードウェアおよびソフトウェアを含むことができる。たとえば、制御システム５００は、通信モジュール５３０を介して、物体２００に対応するコンピュータ設計データを受け取ることができる。典型的な通信方法は、たとえば、無線、ワイヤレス・フィデリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）、セルラー方式、衛星、放送またはそれらの組合せを含むことができる。
【０１５２】
付加的にかつ／または代替的に、制御システム５００は、ディスプレイ装置５４０を含むことができる。ディスプレイ装置５４０は、制御システム５００を動作させるためのプログラミング命令を表示しかつ／または印刷ヘッド１２０に関するデータを表示するために動作する任意の装置を含むことができる。付加的にかつ／または代替的に、制御システム５００は、必要に応じて１つ以上の入力／出力装置５５０（たとえば、ボタン、キーボード、キーパッド、トラックボール）を含むことができる。
【０１５３】
プロセッサ５１０、メモリ５２０、通信モジュール５３０、ディスプレイ装置５４０および／または入力／出力装置５５０は、たとえば、ハードウェアコネクタおよびバスを用いてかつ／または無線形式で通信するように構成することができる。
【０１５４】
開示された実施形態では、様々な変更および代替形態が可能であり、その特定の例が、例として図面に示されていて、本明細書に詳細に説明されている。しかし、当然ながら、開示された実施形態は、開示された特定の形態または方法に限定されるものではなく、反対に、開示された実施形態は、全ての変更、均等物および代替物を網羅している。
【図１】
2021527578.tif 000003
【図２Ａ】
2021527578.tif 000004
【図２Ｂ】
2021527578.tif 000005
【図２Ｃ】
2021527578.tif 000006
【図３】
2021527578.tif 000007
【図４Ａ】
2021527578.tif 000008
【図４Ｂ】
2021527578.tif 000009
【図４Ｃ】
2021527578.tif 000010
【図５】
2021527578.tif 000011
【図６】
2021527578.tif 000012
【図７】
2021527578.tif 000013
【図８】
2021527578.tif 000014
【図９】
2021527578.tif 000015
【図１０】
2021527578.tif 000016
【図１１】
2021527578.tif 000017
【図１２】
2021527578.tif 000018
【図１３】
2021527578.tif 000019
【図１４】
2021527578.tif 000020
【図１５】
2021527578.tif 000021
【図１６】
2021527578.tif 000022
【図１７】
2021527578.tif 000023
【図１８】
2021527578.tif 000024
【図１９】
2021527578.tif 000025
【図２０】
2021527578.tif 000026
【図２１】
2021527578.tif 000027
【図２２】
2021527578.tif 000028
【国際調査報告】
2021527578.tif 000029
2021527578.tif 000030
2021527578.tif 000031