(57)【要約】  本開示は、三次元物体を印刷するためのシステムを提供する。システムは、物体の一部を保持するための支持体と、実質的に同じ又は異なる直径の（１又は複数の）ワイヤを保持するように構成された（１又は複数の）ワイヤの供給源とを含み得る。システムはまた、プリントヘッドを含み得る。プリントヘッドは、ワイヤを支持体に向けるためのガイドを含み得る。システムはまた、ワイヤの一部に接触し、ワイヤをガイドに向けるように構成された溝と、ワイヤ及び支持体と電気的に通信する電源とを備える駆動ローラーを含み得る。システムはまた、ワイヤ及び支持体に電流を供給するように電源に指示するように構成されたコントローラを含み得る。電流は、ワイヤが支持体又は物体の部分と接触しているときにワイヤを溶融するのに十分であり得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元（３Ｄ）物体を印刷するためのシステムであって、
ワイヤを保持するように構成されたワイヤ供給源であって、前記ワイヤが前記３Ｄ物体の前記印刷に使用可能である、ワイヤ供給源と、
ガイドを含むプリントヘッドであって、前記ガイドが前記ワイヤを前記ワイヤ供給源から支持体又は前記支持体に隣接する前記３Ｄ物体の少なくとも一部に向かって接触するように方向付ける、プリントヘッドと、
駆動ローラーであって、（ｉ）前記ワイヤの少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）前記ワイヤの前記少なくとも一部を前記ガイドに向けるように構成される溝を含む、駆動ローラーと、
前記ワイヤ及び前記支持体と電気的に通信する電源であって、前記電源が、前記３Ｄ物体の前記印刷中に、前記ガイドから前記ワイヤを通して前記支持体に、又はその逆に、電流を供給するように構成されている、電源と、
前記電源と電気的に通信するコントローラであって、前記コントローラが、前記ワイヤが前記支持体又は前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部と接触しているときに前記ワイヤを溶融するのに十分な条件下で、前記３Ｄ物体の前記印刷中に、前記ガイドから前記ワイヤを通して前記支持体に、又はその逆に、前記電流を供給するように前記電源に指示するように構成されている、コントローラと
を含む、システム。
【請求項２】
前記駆動ローラーは、前記溝に隣接する少なくとも１つの追加の溝を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記駆動ローラーは、前記駆動ローラーを前記ワイヤと位置合わせするように移動させるための位置調整機構を備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記位置調整機構は自動化され、前記位置調整機構は、前記駆動ローラーを前記ワイヤと位置合わせするように自動的に移動させる、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記駆動ローラーは、前記駆動ローラーを複数の動作速度で回転させるための電気モーターに接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記電気モーターに動作可能に結合されたモーターコントローラをさらに含み、前記モーターコントローラは、前記複数の動作速度の所与の速度で加速、減速、維持するか、又は前記電気モーターの回転方向を制御するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記溝は、実質的にＵ字形である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記溝の曲率半径は、前記ワイヤの曲率半径と実質的に同じである、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記溝は、前記ワイヤの曲率半径から最大で５０％ずれる曲率半径を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記溝は、楕円体又は先の尖った楕円形の少なくとも頂点部分に対応する凹形状を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記溝の前記凹形状は、前記頂点部分の先端部で収束する２つの側面を有し、前記２つの側面が、前記ワイヤの曲率半径から最大で５０％ずれる実質的に同一の曲率半径を有する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記溝の前記２つの側面は、少なくとも２つの凹状曲線の連続であり、前記少なくとも２つの凹状曲線のうち前記駆動ローラーの回転軸により近い内側曲線は、前記少なくとも２つの凹状曲線の隣接する外側曲線に比べて、より小さな曲率半径を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ワイヤを前記ガイドに向けるためのアセンブリをさらに含み、前記アセンブリは、前記駆動ローラーと追加のローラーとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記追加のローラーは、（ｉ）前記ワイヤの少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）前記ワイヤの前記少なくとも一部を、前記アセンブリの前記駆動ローラーの前記溝に向けるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記アセンブリから前記ワイヤを受け取るための少なくとも１つの入口オリフィスと、前記ワイヤを前記ガイドに向けるための出口オリフィスとを含むワイヤマージャーをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アセンブリは、前記ワイヤを前記ワイヤ供給源から前記ワイヤマージャーに向かって押す、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ワイヤ供給源と前記アセンブリとの間に配設されるバッファアイドラをさらに含み、前記バッファアイドラは、（ｉ）前記ワイヤの少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）前記ワイヤの前記少なくとも一部を前記アセンブリに向けるように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記アセンブリは、前記ワイヤマージャーから前記ガイドに向かう方向に沿って前記ワイヤを引っ張る、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記アセンブリから前記ワイヤマージャーの前記少なくとも１つの入口オリフィスまでの、前記ワイヤのための連続的な通路を提供するための導管をさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記導管は、可撓性チューブである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ワイヤマージャーは、前記少なくとも１つの入口オリフィスから前記出口オリフィスへの前記ワイヤのための経路を提供するための収束構成を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ワイヤマージャーの前記収束構成は、前記ワイヤを前記少なくとも１つの入口オリフィスから前記出口オリフィスに向ける、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
少なくとも１つの追加のワイヤを保持するための少なくとも１つの追加のワイヤ供給源をさらに含み、前記少なくとも１つの追加のワイヤは、前記３Ｄ物体の前記印刷のために使用可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ガイドは、開口部を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ガイドは、チップである、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記印刷中に前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部を保持するための前記支持体をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記支持体は、プラットフォームである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
三次元（３Ｄ）物体を印刷する方法であって、
（ａ）ｉ．ワイヤを保持するように構成されたワイヤ供給源であって、前記ワイヤが前記３Ｄ物体の前記印刷に使用可能である、ワイヤ供給源と、
ｉｉ．ガイドを含むプリントヘッドであって、前記ガイドが前記ワイヤを前記ワイヤ供給源から支持体又は前記支持体に隣接する前記３Ｄ物体の少なくとも一部に向かって接触するように方向付ける、プリントヘッドと、
ｉｉｉ．駆動ローラーであって、（ｉ）前記ワイヤの少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）前記ワイヤの前記少なくとも一部を前記ガイドに向けるように構成されている溝を含む、駆動ローラーと、
ｉｖ．前記ワイヤ及び前記支持体と電気的に通信する電源であって、前記電源が、前記印刷中に前記ガイドから前記ワイヤを通して前記支持体に電流を供給するように構成されている、電源と
を含む３Ｄ印刷システムを起動することと、
（ｂ）前記ワイヤの前記少なくとも一部を前記ガイドに向けるために前記駆動ローラーを使用することと、
（ｃ）前記ワイヤが前記支持体又は前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部と接触しているときに前記ワイヤを溶融するのに十分な条件下で、前記ガイドから前記ワイヤを通して前記支持体に前記電流を供給するように前記電源に指示することと、
を含む、方法。
【請求項２９】
前記ワイヤが前記支持体又は前記支持体に隣接する前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部と接触しているときを検出し、前記ワイヤが前記支持体又は前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部と接触していることが検出される場合に、前記ガイドから前記ワイヤを通して前記支持体又は前記支持体に隣接する前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部に、又はその逆に、前記電流を供給するように、前記電源に指示することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ワイヤと、前記支持体との間の接触力、又は前記支持体に隣接する前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部との間の接触力を調整することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記駆動ローラーは、電気モーターに接続され、複数の動作速度の所与の速度で加速、減速、維持すること、又は前記電気モーターの回転方向を制御することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記支持体は、プラットフォームである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
ワイヤの少なくとも一部を支持するように構成される溝を備えるローラーと、
３Ｄ物体の少なくとも一部を形成するために、（ｉ）前記ワイヤを支持体と接触させるように前記ローラーに指示し、（ｉｉ）前記ワイヤが前記支持体と接触しているときに、前記ワイヤを溶融するために前記ワイヤ内からの熱の発生を指示するコントローラと
を含む、三次元（３Ｄ）物体を形成するためのシステム。
【請求項３４】
前記ワイヤ及び前記支持体と電気的に通信する電源をさらに含み、前記コントローラが、前記熱を発生させるために、前記ワイヤから前記支持体に、又はその逆に、電流を供給するように前記電源に指示する、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
（ａ）溝を含むローラーを提供することであって、前記溝はワイヤの少なくとも一部を支持し、
（ｂ）前記ワイヤを支持体と接触させるために、前記ローラーを使用することと、
（ｃ）前記ワイヤが前記支持体と接触しているときに、前記ワイヤを溶融するために前記ワイヤ内からの熱を使用し、それにより、３Ｄ物体の少なくとも一部を形成することと、
を含む、三次元（３Ｄ）物体を形成する方法。
【請求項３６】
前記（ｃ）は、前記熱を発生させるために、前記ワイヤから前記支持体に、又はその逆に、電流を向けることを含む、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
相互参照
本出願は、２０１８年６月２０日に出願された米国仮出願第６２／６８７，６５１号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
三次元（３Ｄ）印刷などの積層造形技術は、ラピッドプロトタイピングや特殊部品の製造など、様々な用途の有用な技術として急速に採用されている。今日まで、特定の積層造形プロセスはポリマー材料を利用し、ポリマー材料が供給源からノズルに引き込まれ、次に溶融され、その後、層ごとに特定のパターンに堆積されて３Ｄ物体が形成される。
【０００３】
金属構造体の積層造形のための既存の技術は、レーザー焼結又は接着剤結合とそれに続く焼結によって実行され得る。そのような焼結技術は、構築領域に金属粉末の層を使用する場合があり、粉末粒子は互いに選択的に結合されて、所望のパターンを形成する。１つの層が完成すると、さらなる金属粉末が第１層の上に広げられ、粉末粒子がその層のパターンに従って前の層に結合され得る。プロセスは、層ごとに所望の構造を構築し続けてもよい。
【０００４】
３Ｄ印刷アプローチとして、レーザー焼結では、粒子を融合させるための熱源として高出力レーザーを使用する場合がある。レーザーには、特に金属の融合に必要な出力で、多くの安全上のリスクがある。
【０００５】
接着剤による接着では、レーザーエネルギーによって粒子を直接融合させる代わりに、接着剤を使用して隣接する粉末粒子を結合し得るが、それ以外の点ではプロセスは同様であり得る。接着剤を選択的に噴霧してパターンを形成してもよく、粉末を層ごとに追加して構造体を形成してもよい。機械的に健全な金属部品を作るために、構造体を粉末床から取り外し、炉に入れて、結合した金属粉末を焼結する場合がある。
【０００６】
溶融金属堆積技術では、金属を液化するための熱は、プラズマ又は電気アークから得られ得る。次に、溶融金属は望ましいパターンで噴霧され、金属が冷えるにつれて層を構築することによって構造体を形成し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで認識されるのは、現在の三次元（３Ｄ）印刷方法及びシステムに関する様々な問題である。例えば、特定の粉末ベースの金属３Ｄ印刷では、原材料として金属粉末を使用すると問題が発生する可能性がある。金属粉末は、製造するのに費用がかかる場合があり、同量の材料について、同じ材料から形成される他の原料（例えば、ワイヤ）よりも高価であり得る。金属粉末は、取り扱いが難しく危険であり得る。例えば、こぼれた金属粉末は空気中に粉塵を形成し、吸入すると危険であり、また、そのような粉塵は爆発の危険性さえあり得る。さらに、従来の積層造形技術に必要な粉末の量は、構築領域全体を粉末で満たす場合があるため、３Ｄ物体の作成に必要な量の何倍にもなる可能性がある。このことは、プロセスのコストを増加させる場合があり、粉末の摩耗と浪費につながり、粉末は容易に再利用できない場合がある。また、従来の粉末ベースのプロセスは、粉末の同時層の拡散を必要な層の厚さまで正確に行う必要があり得、各層の構築領域全体に行う必要があり得るため、時間がかかる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、他の３Ｄ印刷方法及びシステムの様々な不利な点を回避するのに有用であり得る原料（例えば、ワイヤ）を使用する３Ｄ印刷のためのシステム及び方法を提供する。本開示の方法及びシステムは、原料にかかる（１又は複数の）応力を低減する方法で、堆積のために原料を原料の供給源からプリントヘッド（例えば、ガイドを含む）に向けることを可能にする。これは、本開示のシステムの様々な構成要素の寿命を有利に増加させ得る。
【０００９】
本開示は、ワイヤが供給源からプリントヘッドに向けられる間にワイヤにかかる（１又は複数の）応力を低減する方法で、堆積のためにワイヤを供給源（例えば、ワイヤスプール）からプリントヘッドに向けることを可能にし得るローラー（例えば、駆動ローラー）を提供する。そのようなローラーは、印刷中に複数のワイヤ（例えば、異なるサイズ、直径、又は断面寸法を有するワイヤ）又は異なる材料のワイヤを方向付けるために使用され得る。
【００１０】
本開示はまた、ワイヤを供給源からプリントヘッドに向ける間にワイヤ又はワイヤに接触している駆動ローラーの部分への（１又は複数の）応力を低減する方法で、堆積のためにワイヤを供給源からプリントヘッドに向けることを可能にし得る、ローラー上の改善された溝を提供する。
【００１１】
一態様では、本開示は、（１）ワイヤを保持するように構成されるワイヤ供給源であって、ワイヤが３Ｄ物体の印刷に使用可能である、ワイヤ供給源と、（２）ガイドを含むプリントヘッドであって、ガイドがワイヤをワイヤ供給源から支持体又は支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部に向かって接触するように方向付ける、プリントヘッドと、（３）駆動ローラーであって、（ｉ）ワイヤの少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）ワイヤの少なくとも一部をガイドに向けるように構成される溝を含む、駆動ローラーと、（４）ワイヤ及び支持体と電気的に通信する電源であって、３Ｄ物体の印刷中に、ガイドからワイヤを通して支持体に、又はその逆に、電流を供給するように構成されている、電源と、（５）電源と電気的に通信するコントローラであって、ワイヤが支持体又は３Ｄ物体の少なくとも一部と接触しているときにワイヤを溶融するのに十分な条件下で、３Ｄ物体の印刷中に、ガイドからワイヤを通して支持体に、又はその逆に、電流を供給するように電源に指示するように構成されている、コントローラと、を含む、三次元（３Ｄ）物体を印刷するためのシステムを提供する。
【００１２】
いくつかの実施形態では、駆動ローラーは、溝に隣接する少なくとも１つの追加の溝を備える。いくつかの実施形態では、駆動ローラーは、駆動ローラーをワイヤと位置合わせするように移動させるための位置調整機構を備える。いくつかの実施形態では、位置調整機構は自動化されている。いくつかの実施形態では、位置調整機構は、駆動ローラーを自動的に移動させてワイヤと位置合わせする。
【００１３】
いくつかの実施形態では、駆動ローラーは、複数の動作速度で駆動ローラーを回転させるための電気モーターに接続されている。いくつかの実施形態では、システムは、電気モーターに動作可能に結合されたモーターコントローラをさらに含む。いくつかの実施形態では、モーターコントローラは、複数の動作速度の所与の速度で加速、減速、維持するか、又は電気モーターの回転方向を制御するように構成される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、溝は実質的にＵ字形である。いくつかの実施形態では、溝の曲率半径は、ワイヤの曲率半径と実質的に同じである。いくつかの実施形態では、溝は、ワイヤの曲率半径から最大で５％ずれる曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、溝は、ワイヤの曲率半径から最大で５０％ずれる曲率半径を有する。
【００１５】
いくつかの実施形態では、溝は、楕円体又は先の尖った楕円形の少なくとも頂点部分に対応する凹形状を有する。いくつかの実施形態では、溝の凹形状は、頂点部分の先端部で収束する２つの側面を有する。いくつかの実施形態では、２つの側面は、ワイヤの曲率半径から最大で５％ずれる実質的に同一の曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、２つの側面は、ワイヤの曲率半径から最大で５０％ずれる実質的に同一の曲率半径を有する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、溝の２つの側面は、少なくとも２つの凹状曲線の連続である。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの凹状曲線のうち、駆動ローラーの回転軸により近い内側曲線は、少なくとも２つの凹状曲線の隣接する外側曲線よりも小さい曲率半径を有する。
【００１７】
いくつかの実施形態では、システムは、ワイヤをガイドに向けるためのアセンブリをさらに含む。いくつかの実施形態では、アセンブリは、駆動ローラーと追加のローラーとを含む。いくつかの実施形態では、追加のローラーは、（ｉ）ワイヤの少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤの少なくとも一部をアセンブリの駆動ローラーの溝に向けるように構成される。
【００１８】
いくつかの実施形態では、システムは、ワイヤマージャー（ｍｅｒｇｅｒ）をさらに備える。いくつかの実施形態では、ワイヤマージャーは、アセンブリからワイヤを受け取るための少なくとも１つの入口オリフィスと、ワイヤをガイドに向けるための出口オリフィスとを含む。いくつかの実施形態では、アセンブリは、ワイヤをワイヤ供給源からワイヤマージャーに向かって押す。いくつかの実施形態では、アセンブリは、ワイヤマージャーからガイドに向かう方向に沿ってワイヤを引っ張る。いくつかの実施形態では、システムは、アセンブリからワイヤマージャーの少なくとも１つの入口オリフィスまでの、ワイヤのための連続的な通路を提供するための導管をさらに備える。いくつかの実施形態では、導管は可撓性チューブである。
【００１９】
いくつかの実施形態では、システムは、ワイヤ供給源とアセンブリとの間に配設されたバッファアイドラをさらに含む。いくつかの実施形態では、バッファアイドラは、（ｉ）ワイヤの少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤの少なくとも一部をアセンブリに向けるように構成される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ワイヤマージャーは、少なくとも１つの入口オリフィスから出口オリフィスへのワイヤのための経路を提供するための収束構成を備える。いくつかの実施形態では、ワイヤマージャーの収束構成は、ワイヤを少なくとも１つの入口オリフィスから出口オリフィスに向ける。
【００２１】
いくつかの実施形態では、システムは、少なくとも１本の追加のワイヤを保持するための少なくとも１つの追加のワイヤ供給源をさらに備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１本の追加のワイヤが、３Ｄ物体の印刷に使用可能である。
【００２２】
いくつかの実施形態では、プリントヘッドのガイドは開口部を備える。いくつかの実施形態では、プリントヘッドのガイドはチップである。
【００２３】
いくつかの実施形態では、支持体は、印刷中に３Ｄ物体の少なくとも一部を保持する。いくつかの実施形態では、支持体はプラットフォームである。
【００２４】
別の態様では、本開示は、（ａ）（ｉ）ワイヤを保持するように構成されるワイヤ供給源であって、ワイヤが３Ｄ物体を印刷するために使用可能である、ワイヤ供給源と、（ｉｉ）ガイドを含むプリントヘッドであって、ガイドがワイヤをワイヤ供給源から支持体又は支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部に向かって接触するように方向付ける、プリントヘッドと、（ｉｉｉ）駆動ローラーであって、ワイヤの少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）ワイヤの少なくとも一部をガイドに向けるように構成されている溝を含む、駆動ローラーと、（ｉｖ）ワイヤ及び支持体と電気的に通信する電源であって、印刷中にガイドからワイヤを通して支持体に電流を供給するように構成されている、電源と、を備える３Ｄ印刷システムを起動することと、（ｂ）ワイヤの少なくとも一部をガイドに向けるために駆動ローラーを使用することと、（ｃ）ワイヤが支持体又は３Ｄ物体の少なくとも一部と接触しているときにワイヤを溶融するのに十分な条件下で、ガイドからワイヤを通して支持体に電流を供給するように電源に指示することと、を含む、三次元（３Ｄ）物体を印刷する方法を提供する。いくつかの実施形態では、支持体はプラットフォームである。
【００２５】
いくつかの実施形態では、この方法は、ワイヤが支持体又は支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部に接触しているときを検出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、この方法は、ワイヤが支持体又は３Ｄ物体の少なくとも一部と接触していることが検出される場合に、ガイドからワイヤを通して支持体又は支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部に、又はその逆に、電流を供給するように電源に指示することをさらに含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、この方法は、ワイヤと、支持体又は支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部との間の接触力を調整することをさらに含む。
【００２７】
いくつかの実施形態では、この方法は、駆動ローラーに接続された電気モーターを起動することをさらに含む。いくつかの実施形態では、この方法は、複数の動作速度の所与の速度で加速、減速、維持すること、又は電気モーターの回転方向を制御することをさらに含む。
【００２８】
いくつかの実施形態では、駆動ローラーは、溝に隣接する少なくとも１つの追加の溝を備える。いくつかの実施形態では、駆動ローラーは、駆動ローラーをワイヤと位置合わせするように移動させるための位置調整機構を備える。いくつかの実施形態では、位置調整機構は自動化されている。いくつかの実施形態では、位置調整機構は、駆動ローラーを自動的に移動させてワイヤと位置合わせする。
【００２９】
いくつかの実施形態では、駆動ローラーは、複数の動作速度で駆動ローラーを回転させるための電気モーターに接続されている。いくつかの実施形態では、電気モーターは、モーターコントローラに動作可能に結合されている。いくつかの実施形態では、モーターコントローラは、複数の動作速度の所与の速度で加速、減速、維持するか、又は電気モーターの回転方向を制御するように構成される。
【００３０】
いくつかの実施形態では、溝は実質的にＵ字形である。いくつかの実施形態では、溝の曲率半径は、ワイヤの曲率半径と実質的に同じである。いくつかの実施形態では、溝は、ワイヤの曲率半径から最大で５％ずれる曲率半径を有する。いくつかの実施形態では、溝は、ワイヤの曲率半径から最大で５０％ずれる曲率半径を有する。
【００３１】
いくつかの実施形態では、溝は、楕円体又は先の尖った楕円形の少なくとも頂点部分に対応する凹形状を有する。いくつかの実施形態では、溝の凹形状は、頂点部分の先端部で収束する２つの側面を有する。いくつかの実施形態では、２つの側面は、ワイヤの曲率半径から最大で５％ずれる実質的に同一の曲率半径を有する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、溝の２つの側面は、少なくとも２つの凹状曲線の連続である。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの凹状曲線のうち、駆動ローラーの回転軸により近い内側曲線は、少なくとも２つの凹状曲線の隣接する外側曲線よりも小さい曲率半径を有する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、方法は、ワイヤをガイドに向けるためのアセンブリを使用することをさらに含む。いくつかの実施形態では、アセンブリは、駆動ローラーと追加のローラーとを含む。いくつかの実施形態では、追加のローラーは、（ｉ）ワイヤの少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤの少なくとも一部をアセンブリの駆動ローラーの溝に向けるように構成される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷システムは、ワイヤマージャーをさらに含む。いくつかの実施形態では、ワイヤマージャーは、アセンブリからワイヤを受け取るための少なくとも１つの入口オリフィスと、ワイヤをガイドに向けるための出口オリフィスとを含む。いくつかの実施形態では、アセンブリは、ワイヤをワイヤ供給源からワイヤマージャーに向かって押す。いくつかの実施形態では、アセンブリは、ワイヤマージャーからガイドに向かう方向に沿ってワイヤを引っ張る。いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷システムは、アセンブリからワイヤマージャーの少なくとも１つの入口オリフィスまでの、ワイヤのための連続的な通路を提供するための導管をさらに含む。いくつかの実施形態では、導管は可撓性チューブである。
【００３５】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷システムは、ワイヤ供給源とアセンブリとの間に配設されたバッファアイドラをさらに含む。いくつかの実施形態では、バッファアイドラは、（ｉ）ワイヤの少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤの少なくとも一部をアセンブリに向けるように構成される。
【００３６】
いくつかの実施形態では、ワイヤマージャーは、少なくとも１つの入口オリフィスから出口オリフィスへのワイヤのための経路を提供するための収束構成を含む。いくつかの実施形態では、ワイヤマージャーの収束構成は、ワイヤを少なくとも１つの入口オリフィスから出口オリフィスに向ける。
【００３７】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷システムは、少なくとも１つの追加のワイヤを保持するための少なくとも１つの追加のワイヤ供給源をさらに含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１本の追加のワイヤが、３Ｄ物体の印刷に使用可能である。
【００３８】
いくつかの実施形態では、プリントヘッドのガイドは開口部を備える。いくつかの実施形態では、プリントヘッドのガイドはチップである。いくつかの実施形態では、支持体は、印刷中に３Ｄ物体の少なくとも一部を保持する。
【００３９】
別の態様では、本開示は、（ａ）ワイヤの少なくとも一部を支持するように構成される溝を含むローラーと、（ｂ）３Ｄ物体の少なくとも一部を形成するために、（ｉ）ワイヤを支持体に接触させるようにローラーに指示し、（ｉｉ）ワイヤが支持体に接触しているときに、ワイヤを溶融するためにワイヤ内からの熱の発生を指示するコントローラとを備える、三次元（３Ｄ）物体を形成するためのシステムを提供する。いくつかの実施形態では、システムは、ワイヤ及び支持体と電気的に通信する電源をさらに含む。いくつかの実施形態では、コントローラは、熱を発生させるために、ワイヤから支持体に、又はその逆に、電流を供給するように電源に指示する。
【００４０】
別の態様では、本開示は、（ａ）溝を含むローラーを提供することであって、溝がワイヤの少なくとも一部を支持し、（ｂ）ワイヤを支持体に接触させるためにローラーを使用することと、（ｃ）ワイヤが支持体と接触しているときにワイヤを溶融するためにワイヤ内からの熱を使用し、それによって３Ｄ物体の少なくとも一部を形成することと、を含む、三次元（３Ｄ）物体を形成する方法を提供する。いくつかの実施形態では、この方法は、熱を発生させるために、ワイヤから支持体に、又はその逆に、電流を方向付けることをさらに含む。
【００４１】
本開示の別の態様は、１又は複数のコンピュータプロセッサによる実行時に、上記又は本明細書の他の場所にある方法のいずれかを実施する機械実行可能コードを含む非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。
【００４２】
本開示の別の態様は、１又は複数のコンピュータプロセッサ及びそれに結合されたコンピュータメモリを備えるシステムを提供する。コンピュータメモリは、１又は複数のコンピュータプロセッサによる実行時に、上記又は本明細書の他の場所にある方法のいずれかを実施する機械実行可能コードを含む。
【００４３】
本開示の追加の態様及び利点は、本開示の例示的な実施形態のみが示され、説明される以下の詳細な説明から、当業者には容易に明らかになるであろう。理解されるように、本開示は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本開示から逸脱することなく、様々な明白な点で修正が可能である。したがって、図面及び説明は、本質的に例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。
【００４４】
参照による援用
本明細書で言及されるすべての出版物、特許、及び特許出願は、あたかも各個々の出版物、特許、又は特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されたかのように、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる出版物及び特許又は特許出願が、本明細書に含まれる開示と矛盾する範囲で、本明細書は、そのような矛盾する資料よりも優先される及び／又は取って代わることを意図している。
【００４５】
本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴及び利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明、及び添付の図（本明細書では「Ｆｉｇｕｒｅ」及び「ＦＩＧ」とも記載）を参照することにより得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】複数の原料を備えた三次元印刷システムを概略的に示す図である。
【図２Ａ】Ｖ溝を備える駆動ローラーの側面図である。
【図２Ｂ】Ｖ溝を備える駆動ローラーの部分上面図である。
【図２Ｃ】Ｖ溝を備える駆動ローラーの部分断面図である。
【図３】ワイヤ送給アセンブリの部分断面図である。
【図４】ワイヤ送給中の牽引力の計算を示す図である。
【図５Ａ】異なる駆動ローラーの部分断面図である。
【図５Ｂ】異なる駆動ローラーを備えるアセンブリの部分断面図である。
【図６】ワイヤ送給中の接触応力の計算を示す図である。
【図７】多溝ローラーの部分断面図を示す図である。
【図８】本明細書で提供される方法を実施するようにプログラムされているか、又は他の方法で構成されているコンピュータシステムを示す図である。
【図９Ａ】ワイヤ送給中にワイヤ送給アセンブリが受ける応力の表面プロットを示す図である。
【図９Ｂ】ワイヤ送給中にワイヤ送給アセンブリが受ける応力のグラフを示す図である。
【図１０】ワイヤ送給方法の例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本明細書では本発明の様々な実施形態を示し、説明しているが、そのような実施形態が例としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。当業者は、本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、及び置換を思いつく可能性がある。本明細書に記載されている本発明の実施形態には様々な代替案が使用され得ることを理解されたい。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の言及を含む。本明細書における「又は」への言及は、特に明記しない限り、「及び／又は」を包含することが意図されている。
【００４８】
本明細書で使用される「三次元物体」（又は「３Ｄ物体」）という用語は、一般に、３Ｄ印刷によって印刷される物体又は部品を指す。３Ｄ物体は、より大きな３Ｄ物体の少なくとも一部、又は３Ｄ物体の全体であり得る。
【００４９】
本明細書で使用される「支持体」という用語は、一般に、印刷中に初期の３Ｄ物体を支持し、印刷後に３Ｄ物体を支持する構造を指す。支持体は、プラットフォーム、又は別の３Ｄ物体など、プラットフォームではない可能性のある物体であり得る。他の物体は、修復が必要な物体、又は別の物体に融合される物体（例えば、溶接タイプのアプローチによる）であり得る。
【００５０】
本明細書で使用される「ローラー」という用語は、一般に、印刷中に原料の一部と接触し得る部分を指す。ローラーは様々な形状及びサイズを有し得る。ローラーは、例えば、円形、三角形、又は正方形であり得る。ローラーは、原料の少なくとも一部を収容するように寸法が決められる少なくとも１つの溝を有し得る。
【００５１】
本明細書で使用される「原料」という用語は、一般に、単独で、又は他の材料と組み合わせて３Ｄ物体を印刷するために使用できる材料を指す。いくつかの例では、原料は、（ｉ）ワイヤ、リボン若しくはシート、（ｉｉ）複数のワイヤ、リボン若しくはシート、又は（ｉｉｉ）ワイヤ、リボン及びシートの２つ以上の組み合わせ（例えば、ワイヤとリボンの組み合わせ）であり得る。
【００５２】
「ガイド」という用語は、一般に、支持体に隣接する溶融ゾーンなど、３Ｄ物体が印刷される場所に向けて原料を案内するプリントヘッド内の構成要素を指す。溶融ゾーンは、支持体上又は３Ｄ物体の少なくとも一部にあり得る。ガイドは、例えば、ノズル又はチップであり得る。ガイドは、原料が支持体に向かって通過し、支持体と接触することを可能にし得る。ガイドは開口部を含み得、使用中、原料は、開口部を通り、支持体に向かってガイドと接触するように方向付けられ得る。別の方法として、ガイドは開口部を含まない場合があり、原料と接触する表面を含む場合がある。原料は、プリントヘッドのガイドを滑り抜けるか、ガイドの上又は下をスライドして、溶融ゾーンに入る場合がある。ガイドは、原料と滑り接触し、原料との間で電流を伝導し得る。ガイドは、原料を半径方向に拘束してもよい。原料がガイドを通って溶融ゾーンに向かって移動している間、溶融ゾーンに対するガイドの位置は制約され得る。ガイドは、少なくとも１つの原料と接触し得る。ガイドは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の原料と同時に接触し、場合によっては拘束（例えば、半径方向拘束）し得る。
【００５３】
「少なくとも」、「より大きい」、又は「以上」という用語が一連の２つ以上の数値の最初の数値の前にある場合は常に、「少なくとも」、「より大きい」、又は「以上」という用語は、その一連の数値の各数値に適用される。例えば、１、２、又は３以上は、１以上、２以上、又は３以上と同等である。
【００５４】
「最大」、「を超えない」、「未満」、又は「以下」という用語が、一連の２つ以上の数値の最初の数値の前にある場合は常に、「を超えない」、「未満」、又は「以下」という用語は、その一連の数値の各数値に適用される。例えば、３、２、又は１以下は、３以下、２以下、１以下と同等である。
【００５５】
本開示は、３Ｄ物体を形成するための方法及びシステムを提供する。３Ｄ物体は、３Ｄ物体のコンピュータモデル、例えば、非一時的なコンピュータ記憶媒体（例えば、媒体）に格納されたコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）に基づく場合がある。別の方法として、３Ｄ物体はどのコンピュータモデルにも基づいていない場合がある。そのようなシナリオでは、本開示の方法及びシステムを使用して、例えば、別の物体に材料を堆積させ、ある物体を少なくとももう１つの物体に結合させる（例えば、少なくとも２つの物体を一緒に溶接する）、又は物体の欠陥を治す（例えば、穴やその他の欠陥を埋める）可能性がある。
【００５６】
印刷システム
一態様では、本開示は、三次元（３Ｄ）物体を印刷するためのシステムを提供する。システムは、印刷中に３Ｄ物体の少なくとも一部を保持するための支持体と、原料を保持するように構成された原料供給源とを含み得る。原料は、３Ｄ物体の印刷に使用可能であり得る。システムは、ガイドを含むプリントヘッドを含んでいてもよい。ガイドは、原料が原料供給源から支持体又は支持体に隣接する三次元物体の一部に向かって接触するように方向付けるための開口部を含んでいてもよい。システムは、駆動ローラーを含み得る。駆動ローラーは、（ｉ）原料の少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）原料の少なくとも一部をガイドに向けるように構成された溝を含み得る。電源は、原料及び支持体と電気的に通信し得る。電源は、印刷中に原料及び支持体に電流を供給するように構成され得る。コントローラが電源と通信してもよい。コントローラは、供給原料が支持体又は三次元物体の一部と接触しているときに供給原料を溶融するのに十分な条件下で、印刷中に供給原料及び支持体に電流を供給するように電源に指示するように構成され得る。
【００５７】
３Ｄ印刷は、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の原料で実施され得る。３Ｄ印刷は、最大で１０、９、８、７、６、５、４、３、２以下の原料で実施され得る。原料は、（ｉ）ワイヤ、リボン若しくはシート、（ｉｉ）複数のワイヤ、リボン若しくはシート、又は（ｉｉｉ）ワイヤ、リボン及びシートの２つ以上の組み合わせ（例えば、ワイヤ及びリボンの組み合わせ）であり得る。原料は他の形態因子を有してもよい。複数の原料が使用される場合、複数の原料が開口部に集められてもよい。あるいは、又はそれに加えて、複数の原料の少なくともいくつか又はそれぞれを、開口部又は異なる開口部に向けてもよい。供給原料の断面直径は、少なくとも約０．０１ミリメートル（ｍｍ）、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．０ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ以上であり得る。あるいは、断面直径は、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４．０ｍｍ、３．５ｍｍ、３．０ｍｍ、２．５ｍｍ、２．０ｍｍ、１．５ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．２ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．０９ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０６ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０１ｍｍ以下であり得る。
【００５８】
原料は、少なくとも１つの金属から形成され得る。いくつかの例では、原料は、鋼、ステンレス鋼、鉄、銅、金、銀、コバルト、クロム、ニッケル、チタン、白金、パラジウム、チタン、及びアルミニウムで構成される群から選択される１又は複数の金属を含む。いくつかの例では、原料は、希土類、金属の合金、工具鋼合金、及びニッケルベースの合金で構成される群から選択される１又は複数の金属を含む。原料は、繊維材料（例えば、元素繊維又はナノチューブ）及び／又はポリマー材料などの少なくとも１つの非金属を含み得る。繊維材料は、例えば、炭素繊維、カーボンナノチューブ、及び／又はグラフェンを含み得る。あるいは、原料は、少なくとも１つの天然又は合成セラミック材料を含み得る。天然又は合成セラミック材料は、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、又はケイ酸塩であり得る。
【００５９】
原料のセグメントは、原料の先端部を電流で溶融することによって支持体上に印刷され得る。電流は、プリントヘッドのガイドから原料を通って支持体に、又はその逆に流れる可能性がある。原料の先端部が支持体と接触しているときに、プリントヘッドのガイド、原料、支持体、及び電源を含む電気回路が形成され得る。コントローラは、電源に動作可能に結合されてもよい。そのような電気回路では、原料は第１の電極であり得、支持体は第２の電極であり得る。原料が支持体と物理的に接触しており、電源がガイドから原料を通して支持体に、又はその逆に電流を供給する場合、原料と支持体は電気的に接触している。電気的接触において、原料の小さな表面積、並びに原料の先端部の表面及び／又は支持体の表面の微視的欠陥のために、原料と支持体との間には電気抵抗（すなわち、接触抵抗）があり得る。原料の先端部と支持体との間の接触抵抗は、式１（すなわち、ジュールの第１法則）に従って、接触部の局所領域を加熱する可能性がある。
【００６０】
【数１】
2021527582.tif 000003
ここで、Ｑは、接触部の局所領域で発生する熱であり、
Ｉは電流であり、
Ｒは、原料と支持体との間の接触抵抗であり、
ｔは、電流の印加時間である。
【００６１】
原料と支持体との間の接触部の局所領域で発生する熱は、原料の先端部をセグメントに溶融し、セグメントを支持体に融合させるのに十分であり得る。熱は、抵抗加熱（ジュール加熱など）によって発生し得る。いくつかの例では、セグメントはストランド又は粒子であり、そのストランド又は粒子は溶融し得る。セグメントが支持体上に堆積されると、セグメントは、電気回路内の第２の電極として機能して、原料の追加のセグメントが溶融及び印刷され得る。局所領域で発生する熱は、原料の先端部をセグメントに溶融し、セグメントを支持体上のセグメントに融合させるのに十分であり得る。局所領域で発生する熱は、原料の先端部をセグメントに溶融し、セグメントを１又は複数の隣接するセグメントに融合させるのに十分であり得る。したがって、原料のセグメントは、電気アーク及び／又はプラズマを使用又は生成することなく、むしろ、原料内のエネルギー（例えば、電気エネルギー）を利用することによって堆積され得る。原料内のエネルギーは、（ｉ）原料の少なくとも一部を溶融し、（ｉｉ）３Ｄ物体の少なくとも一部を印刷及び／又は修復することであり得る。
【００６２】
原料が支持体と接触し、原料及び支持体が互いに対して移動している間に、原料の先端部が溶融し得る。例えば、原料が動いていて、支持体は静止している。別の例として、原料は静止しており、支持体は（例えば、支持体に垂直な支持体の縦軸に直交する平面に沿って）移動している。別の例として、原料と支持体の両方が（例えば、支持体に垂直な支持体の縦軸に直交する平面に沿って）移動している。
【００６３】
支持体は印刷プラットフォームであり得る。別の方法として、支持体は、以前に堆積された層、例えば、以前に堆積された三次元物体の層又は以前に堆積された（１又は複数の）犠牲層であり得る。別の代替案として、支持体は部品（例えば、３Ｄ印刷又は他のアプローチによって形成された部品）であり、原料は部品上に堆積される。
【００６４】
原料（例えば、ワイヤ）と支持体との接触部の局所領域で発生する熱（又は温度）は、少なくとも摂氏１００度（℃）、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃、１５００℃、１６００℃、１７００℃、１８００℃、１９００℃、２０００℃、２１００℃、２２００℃、２３００℃、２４００℃、２５００℃、２６００℃、２７００℃、２８００℃、２９００℃、３０００℃、３１００℃、３２００℃、３３００℃、３４００℃、３５００℃、３６００℃、３７００℃、３８００℃、３９００℃、４０００℃、５０００℃以上であり得る。原料と支持体との接触部の局所領域で発生する熱は、最大で５０００℃、４０００℃、３９００℃、３８００℃、３７００℃、３６００℃、３５００℃、３４００℃、３３００℃、３２００℃、３１００℃、３０００℃、２９００℃、２８００℃、２７００℃、２６００℃、２５００℃、２４００℃、２３００℃、２２００℃、２１００℃、２０００℃、１９００℃、１８００℃、１７００℃、１６００℃、１５００℃、１４００℃、１３００℃、１２００℃、１１００℃、１０００℃、９００℃、８００℃、７００℃、６００℃、５００℃、４００℃、３００℃、２００℃、１００℃以下であり得る。
【００６５】
場合によっては、原料と支持体との接触部の局所領域で発生する熱は、原料（例えば、ワイヤ）の材料によって変化しない場合がある。あるいは、原料と支持体との間の接触部の局所領域で発生する熱は、原料の材料に応じて変化し得る。いくつかの例では、原料がアルミニウム又は合金を含む場合、熱は少なくとも約４００℃、４１０℃、４２０℃、４３０℃、４４０℃、４５０℃、４６０℃、４７０℃、４８０℃、４９０℃、５００℃、５１０℃、５２０℃、５３０℃、５４０℃、５５０℃、５６０℃、５７０℃、５８０℃、５９０℃、６００℃、６１０℃、６２０℃、６３０℃、６４０℃、６５０℃、６６０℃、６７０℃、６８０℃、６９０℃、７００℃、７１０℃、７２０℃、７３０℃、７４０℃、７５０℃、７６０℃、７７０℃、７８０℃、７９０℃、８００℃、８１０℃、８２０℃、８３０℃、８４０℃、８５０℃、８６０℃、８７０℃、８８０℃、８９０℃、９００℃、９１０℃、９２０℃、９３０℃、９４０℃、９５０℃、９６０℃、９７０℃、９８０℃、９９０℃、１０００℃、１１１０℃、１１２０℃、１１３０℃、１１４０℃、１１５０℃、１１６０℃、１１７０℃、１１８０℃、１１９０℃、１２００℃、１２１０℃、１２２０℃、１２３０℃、１２４０℃、１２５０℃、１２６０℃、１２７０℃、１２８０℃、１２９０℃、１３００℃以上であり得る。原料がアルミニウム又は合金を含む場合、熱は最大で１３００℃、１２９０℃、１２８０℃、１２７０℃、１２６０℃、１２５０℃、１２４０℃、１２３０℃、１２２０℃、１２１０℃、１２００℃、１１９０℃、１１８０℃、１１７０℃、１１６０℃、１１５０℃、１１４０℃、１１３０℃、１１２０℃、１１１０℃、１１００℃、１０９０℃、１０８０℃、１０７０℃、１０６０℃、１０５０℃、１０４０℃、１０３０℃、１０２０℃、１０１０℃、１０００℃、９９０℃、９８０℃、９７０℃、９６０℃、９５０℃、９４０℃、９３０℃、９２０℃、９１０℃、９００℃、８９０℃、８８０℃、８７０℃、８６０℃、８５０℃、８４０℃、８３０℃、８２０℃、８１０℃、８００℃、７９０℃、７８０℃、７７０℃、７６０℃、７５０℃、７４０℃、７３０℃、７２０℃、７１０℃、７００℃、６９０℃、６８０℃、６７０℃、６６０℃、６５０℃、６４０℃、６３０℃、６２０℃、６１０℃、６００℃、５９０℃、５８０℃、５７０℃、５６０℃、５５０℃、５４０℃、５３０℃、５２０℃、５１０℃、５００℃、４９０℃、４８０℃、４７０℃、４６０℃、４５０℃、４４０℃、４３０℃、４２０℃、４１０℃、４００℃以下であり得る。
【００６６】
いくつかの例では、原料が銅又は合金を含む場合、熱は少なくとも８００℃、８１０℃、８２０℃、８３０℃、８４０℃、８５０℃、８６０℃、８７０℃、８８０℃、８９０℃、９００℃、９１０℃、９２０℃、９３０℃、９４０℃、９５０℃、９６０℃、９７０℃、９８０℃、９９０℃、１０００℃、１０１０℃、１０２０℃、１０３０℃、１０４０℃、１０５０℃、１０６０℃、１０７０℃、１０８０℃、１０９０℃、１１００℃、１１１０℃、１１２０℃、１１３０℃、１１４０℃、１１５０℃、１１６０℃、１１７０℃、１１８０℃、１１９０℃、１２００℃、１２１０℃、１２２０℃、１２３０℃、１２４０℃、１２５０℃、１２６０℃、１２７０℃、１２８０℃、１２９０℃、１３００℃、１３１０℃、１３２０℃、１３３０℃、１３４０℃、１３５０℃、１３６０℃、１３７０℃、１３８０℃、１３９０℃、１４００℃、１４１０℃、１４２０℃、１４３０℃、１４４０℃、１４５０℃、１４６０℃、１４７０℃、１４８０℃、１４９０℃、１５００℃、１５１０℃、１５２０℃、１５３０℃、１５４０℃、１５５０℃、１５６０℃、１５７０℃、１５８０℃、１５９０℃、１６００℃以上であり得る。原料が銅又は合金を含む場合、熱は最大で１６００℃、１５９０℃、１５８０℃、１５７０℃、１５６０℃、１５５０℃、１５４０℃、１５３０℃、１５２０℃、１５１０℃、１５００℃、１４９０℃、１４８０℃、１４７０℃、１４６０℃、１４５０℃、１４４０℃、１４３０℃、１４２０℃、１４１０℃、１４００℃、１３９０℃、１３８０℃、１３７０℃、１３６０℃、１３５０℃、１３４０℃、１３３０℃、１３２０℃、１３１０℃、１３００℃、１２９０℃、１２８０℃、１２７０℃、１２６０℃、１２５０℃、１２４０℃、１２３０℃、１２２０℃、１２１０℃、１２００℃、１１９０℃、１１８０℃、１１７０℃、１１６０℃、１１５０℃、１１４０℃、１１３０℃、１１２０℃、１１１０℃、１１００℃、１０９０℃、１０８０℃、１０７０℃、１０６０℃、１０５０℃、１０４０℃、１０３０℃、１０２０℃、１０１０℃、１０００℃、９９０℃、９８０℃、９７０℃、９６０℃、９５０℃、９４０℃、９３０℃、９２０℃、９１０℃、９００℃、８９０℃、８８０℃、８７０℃、８６０℃、８５０℃、８４０℃、８３０℃、８２０℃、８１０℃、８００℃以下であり得る。
【００６７】
いくつかの例では、原料が金又は合金を含む場合、熱は少なくとも８００℃、８１０℃、８２０℃、８３０℃、８４０℃、８５０℃、８６０℃、８７０℃、８８０℃、８９０℃、９００℃、９１０℃、９２０℃、９３０℃、９４０℃、９５０℃、９６０℃、９７０℃、９８０℃、９９０℃、１０００℃、１０１０℃、１０２０℃、１０３０℃、１０４０℃、１０５０℃、１０６０℃、１０７０℃、１０８０℃、１０９０℃、１１００℃、１１１０℃、１１２０℃、１１３０℃、１１４０℃、１１５０℃、１１６０℃、１１７０℃、１１８０℃、１１９０℃、１２００℃、１２１０℃、１２２０℃、１２３０℃、１２４０℃、１２５０℃、１２６０℃、１２７０℃、１２８０℃、１２９０℃、１３００℃、１３１０℃、１３２０℃、１３３０℃、１３４０℃、１３５０℃、１３６０℃、１３７０℃、１３８０℃、１３９０℃、１４００℃、１４１０℃、１４２０℃、１４３０℃、１４４０℃、１４５０℃、１４６０℃、１４７０℃、１４８０℃、１４９０℃、１５００℃、１５１０℃、１５２０℃、１５３０℃、１５４０℃、１５５０℃、１５６０℃、１５７０℃、１５８０℃、１５９０℃、１６００℃以上であり得る。原料が金又は合金を含む場合、熱は最大で１６００℃、１５９０℃、１５８０℃、１５７０℃、１５６０℃、１５５０℃、１５４０℃、１５３０℃、１５２０℃、１５１０℃、１５００℃、１４９０℃、１４８０℃、１４７０℃、１４６０℃、１４５０℃、１４４０℃、１４３０℃、１４２０℃、１４１０℃、１４００℃、１３９０℃、１３８０℃、１３７０℃、１３６０℃、１３５０℃、１３４０℃、１３３０℃、１３２０℃、１３１０℃、１３００℃、１２９０℃、１２８０℃、１２７０℃、１２６０℃、１２５０℃、１２４０℃、１２３０℃、１２２０℃、１２１０℃、１２００℃、１１９０℃、１１８０℃、１１７０℃、１１６０℃、１１５０℃、１１４０℃、１１３０℃、１１２０℃、１１１０℃、１１００℃、１０９０℃、１０８０℃、１０７０℃、１０６０℃、１０５０℃、１０４０℃、１０３０℃、１０２０℃、１０１０℃、１０００℃、９９０℃、９８０℃、９７０℃、９６０℃、９５０℃、９４０℃、９３０℃、９２０℃、９１０℃、９００℃、８９０℃、８８０℃、８７０℃、８６０℃、８５０℃、８４０℃、８３０℃、８２０℃、８１０℃、８００℃以下であり得る。
【００６８】
いくつかの例では、原料が鉄又は合金を含む場合、熱は少なくとも８１０℃、８２０℃、８３０℃、８４０℃、８５０℃、８６０℃、８７０℃、８８０℃、８９０℃、９００℃、９１０℃、９２０℃、９３０℃、９４０℃、９５０℃、９６０℃、９７０℃、９８０℃、９９０℃、１０００℃、１０５０℃、１１００℃、１１５０℃、１２００℃、１２５０℃、１３００℃、１３５０℃、１４００℃、１４５０℃、１５００℃、１５５０℃、１６００℃、１６５０℃、１７００℃、１７５０℃、１８００℃、１８５０℃、１９００℃、１９５０℃、２０００℃、２０５０℃、２１００℃、２１５０℃、２２００℃、２２５０℃、２３００℃、２３５０℃、２４００℃、２４５０℃、２５００℃以上であり得る。原料が鉄又は合金を含む場合、熱は最大で２５００℃、２４５０℃、２４００℃、２３５０℃、２３００℃、２２５０℃、２２００℃、２１５０℃、２１００℃、２０５０℃、２０００℃、１９００℃、１８００℃、１７００℃、１６００℃、１５００℃、１４００℃、１３００℃、１２００℃、１１００℃、１０００℃、９９０℃、９８０℃、９７０℃、９６０℃、９５０℃、９４０℃、９３０℃、９２０℃、９１０℃、９００℃、８９０℃、８８０℃、８７０℃、８６０℃、８５０℃、８４０℃、８３０℃、８２０℃、８１０℃、８００℃以下であり得る。
【００６９】
いくつかの例では、原料が白金又は合金を含む場合、熱は少なくとも１５００℃、１５１０℃、１５２０℃、１５３０℃、１５４０℃、１５５０℃、１５６０℃、１５７０℃、１５８０℃、１５９０℃、１６００℃、１６１０℃、１６２０℃、１６３０℃、１６４０℃、１６５０℃、１６６０℃、１６７０℃、１６８０℃、１６９０℃、１７００℃、１７１０℃、１７２０℃、１７３０℃、１７４０℃、１７５０℃、１７６０℃、１７７０℃、１７８０℃、１７９０℃、１８００℃、１８５０℃、１９００℃、１９５０℃、２０００℃、２０５０℃、２１００℃、２１５０℃、２２００℃、２２５０℃、２３００℃以上であり得る。原料が白金又は合金を含む場合、熱は最大で２３００℃、２２５０℃、２２００℃、２１５０℃、２１００℃、２０５０℃、２０００℃、１９５０℃、１９００℃、１８５０℃、１８００℃、１７９０℃、１７８０℃、１７７０℃、１７６０℃、１７５０℃、１７４０℃、１７３０℃、１７２０℃、１７１０℃、１７００℃、１６９０℃、１６８０℃、１６７０℃、１６６０℃、１６５０℃、１６４０℃、１６３０℃、１６２０℃、１６１０℃、１６００℃、１５９０℃、１５８０℃、１５７０℃、１５６０℃、１５５０℃、１５４０℃、１５３０℃、１５２０℃、１５１０℃、１５００℃以下であり得る。
【００７０】
いくつかの例では、原料が鋼（例えば、炭素鋼、ステンレス鋼など）を含む場合、熱は少なくとも１２００℃、１２１０℃、１２２０℃、１２３０℃、１２４０℃、１２５０℃、１２６０℃、１２７０℃、１２８０℃、１２９０℃、１３００℃、１３１０℃、１３２０℃、１３３０℃、１３４０℃、１３５０℃、１３６０℃、１３７０℃、１３８０℃、１３９０℃、１４００℃、１４１０℃、１４２０℃、１４３０℃、１４４０℃、１４５０℃、１４６０℃、１４７０℃、１４８０℃、１４９０℃、１５００℃、１５１０℃、１５２０℃、１５３０℃、１５４０℃、１５５０℃、１５６０℃、１５７０℃、１５８０℃、１５９０℃、１６００℃、１６５０℃、１７００℃、１７５０℃、１８００℃、１８５０℃、１９００℃、１９５０℃、２０００℃、２０５０℃、２１００℃以上であり得る。原料が鋼を含む場合、熱は最大で２１００℃、２０５０℃、２０００℃、１９５０℃、１９００℃、１８５０℃、１８００℃、１７５０℃、１７００℃、１６５０℃、１６００℃、１５９０℃、１５８０℃、１５７０℃、１５６０℃、１５５０℃、１５４０℃、１５３０℃、１５２０℃、１５１０℃、１５００℃、１４９０℃、１４８０℃、１４７０℃、１４６０℃、１４５０℃、１４４０℃、１４３０℃、１４２０℃、１４１０℃、１４００℃、１３９０℃、１３８０℃、１３７０℃、１３６０℃、１３５０℃、１３４０℃、１３３０℃、１３２０℃、１３１０℃、１３００℃、１２９０℃、１２８０℃、１２７０℃、１２６０℃、１２５０℃、１２４０℃、１２３０℃、１２２０℃、１２１０℃、１２００℃以下であり得る。
【００７１】
いくつかの実施形態では、合金のタイプ又は組成に少なくとも部分的に基づいて、合金の融点は、合金の１又は複数の卑金属の融点よりも低くてもよい。あるいは、合金のタイプ又は組成に少なくとも部分的に基づいて、合金の融点は、合金の１又は複数の卑金属の融点よりも高くてもよい。別の代替案では、合金のタイプ又は組成に少なくとも部分的に基づいて、合金の融点は、合金の１又は複数の卑金属の融点とほぼ同じであり得る。いくつかの実施形態では、原料（例えば、ワイヤ）は、溶融池で過熱する可能性がある。
【００７２】
ガイドから原料及び支持体へ、又はその逆への電流は、約１０アンペア（Ａ）から約２００００Ａの範囲であり得る。電流は、少なくとも約１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、４０Ａ、５０Ａ、６０Ａ、７０Ａ、８０Ａ、９０Ａ、１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ、４００Ａ、５００Ａ、６００Ａ、７００Ａ、８００Ａ、９００Ａ、１０００Ａ、２０００Ａ、３０００Ａ、４０００Ａ、５０００Ａ、６０００Ａ、７０００Ａ、８０００Ａ、９０００Ａ、１００００Ａ、２００００Ａ以上であり得る。電流は最大で約２００００Ａ、１００００Ａ、９０００Ａ、８０００Ａ、７０００Ａ、６０００Ａ、５０００Ａ、４０００Ａ、３０００Ａ、２０００Ａ、１０００Ａ、９００Ａ、８００Ａ、７００Ａ、６００Ａ、５００Ａ、４００Ａ、３００Ａ、２００Ａ、１００Ａ、９０Ａ、８０Ａ、７０Ａ、６０Ａ、５０Ａ、４０Ａ、３０Ａ、２０Ａ、１０Ａ以下であり得る。電流の印加時間は、約０．０１秒（ｓ）から約１秒の範囲であり得る。電流の印加時間は、少なくとも約０．０１秒、０．０２秒、０．０３秒、０．０４秒、０．０５秒、０．０６秒、０．０７秒、０．０８秒、０．０９秒、０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、０．９秒、１秒以上であり得る。電流の印加時間は、最大で約１秒、０．９秒、０．８秒、０．７秒、０．６秒、０．５秒、０．４秒、０．３秒、０．２秒、０．１秒、０．０９秒、０．０８秒、０．０７秒、０．０６秒、０．０５秒、０．０４秒、０．０３秒、０．０２秒、０．０１秒以下であり得る。
【００７３】
支持体の材料は、良好な導電性、及びセグメントとして堆積されている原料との適合性について選択され得る。支持体は消耗品ではない可能性があるため、通常の動作中に交換する必要はない。あるいは、又はそれに加えて、支持体は、１又は複数の３Ｄ物体を印刷した後に交換されてもよい。支持体は、堆積されたセグメントの支持体への弱い接着を可能にするように選択されてもよく、その結果、堆積されたセグメントの第１の層は、さらなる堆積中に３Ｄ物体の少なくとも一部を支持体上の所定の位置にしっかりと保持し得る。支持体の材料は、原料よりも高い導電率を有し得る。支持体の材料は、原料と合金化しない場合がある。支持体の材料は、原料よりも高い熱伝導率を有し得、その結果、原料堆積の領域で発生する熱は、迅速に伝導され得る。例えば、堆積される金属が鋼である場合、銅又はアルミニウムが支持体に適切な材料であり得る。支持体の材料は、原料よりも低い導電率を有し得る。
【００７４】
電流の印加は、セグメントの堆積（例えば、サイズ、形状など）に影響を与えるように制御され得る。電流の開ループ制御は、セグメントの堆積の前に、所望の強度レベル及び／又は電力の持続時間を選択することによって可能にされてもよい。所望の強度レベル及び／又は電力の持続時間は、電源又は電源に動作可能に結合されたコントローラに割り当てられ得る。電力の所望の強度レベルは、原料と支持体との間の一定の接触抵抗で特定の電圧又は電流を達成するように較正され得る。代わりに、又はそれに加えて、閉ループ制御を使用してもよい。閉ループ制御は、プリントヘッドのガイド、原料、支持体、電源、及び／又は電源に動作可能に結合されたコントローラに電気的に結合された電気測定計（例えば、電圧計、電流計、ポテンショメータなど）を含み得る。閉ループ制御では、原料の先端部への電圧と電流は、セグメントの堆積中にその場で測定され得、原料と支持体との間の接触抵抗は、式２（すなわち、オームの法則）に従って計算され得る。
【００７５】
【数２】
2021527582.tif 000004
【００７６】
ここで、Ｖは電圧であり、
Ｉは電流であり、
Ｒは、原料と支持体との間の接触抵抗である。
【００７７】
閉ループ制御は、セグメントの不完全な融合に起因する不良部品を有益に排除し、堆積中の構造への入熱を最小限に抑え得る。
【００７８】
接触抵抗は動的に計算されるため、印加される電流の電力が正確に制御される可能性があり、その結果、原料からのセグメントの堆積中に正確な量の熱が印加され得る。電源は、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）を原料及び／又は支持体に供給し得る。ＡＣは、約１ミリボルト（ｍＶ）から約１００ボルト（Ｖ）の範囲であり得る。ＡＣは、少なくとも約１ｍＶ、２ｍＶ、３ｍＶ、４ｍＶ、５ｍＶ、６ｍＶ、７ｍＶ、８ｍＶ、９ｍＶ、１０ｍＶ、２０ｍＶ、３０ｍＶ、４０ｍＶ、５０ｍＶ、６０ｍＶ、７０ｍＶ、８０ｍＶ、９０ｍＶ、１００ｍＶ、２００ｍＶ、３００ｍＶ、４００ｍＶ、５００ｍＶ、６００ｍＶ、７００ｍＶ、８００ｍＶ、９００ｍＶ、１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、４Ｖ、５Ｖ、６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖ、７０Ｖ、８０Ｖ、９０Ｖ、１００Ｖ以上であり得る。ＡＣは最大で約１００Ｖ、９０Ｖ、８０Ｖ、７０Ｖ、６０Ｖ、５０Ｖ、４０Ｖ、３０Ｖ、２０Ｖ、１０Ｖ、９Ｖ、８Ｖ、７Ｖ、６Ｖ、５Ｖ、４Ｖ、３Ｖ、２Ｖ、１Ｖ、９００ｍＶ、８００ｍＶ、７００ｍＶ、６００ｍＶ、５００ｍＶ、４００ｍＶ、３００ｍＶ、２００ｍＶ、１００ｍＶ、９０ｍＶ、８０ｍＶ、７０ｍＶ、６０ｍＶ、５０ｍＶ、４０ｍＶ、３０ｍＶ、２０ｍＶ、１０ｍＶ、９ｍＶ、８ｍＶ、７ｍＶ、６ｍＶ、５ｍＶ、４ｍＶ、３ｍＶ、２ｍＶ、１ｍＶ以下であり得る。ＤＣは、約１ｍＶから１００Ｖの範囲であり得る。ＤＣは、少なくとも約１ｍＶ、２ｍＶ、３ｍＶ、４ｍＶ、５ｍＶ、６ｍＶ、７ｍＶ、８ｍＶ、９ｍＶ、１０ｍＶ、２０ｍＶ、３０ｍＶ、４０ｍＶ、５０ｍＶ、６０ｍＶ、７０ｍＶ、８０ｍＶ、９０ｍＶ、１００ｍＶ、２００ｍＶ、３００ｍＶ、４００ｍＶ、５００ｍＶ、６００ｍＶ、７００ｍＶ、８００ｍＶ、９００ｍＶ、１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、４Ｖ、５Ｖ、６Ｖ、７Ｖ、８Ｖ、９Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖ、３０Ｖ、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖ、７０Ｖ、８０Ｖ、９０Ｖ、１００Ｖ以上であり得る。ＤＣは最大で約１００Ｖ、９０Ｖ、８０Ｖ、７０Ｖ、６０Ｖ、５０Ｖ、４０Ｖ、３０Ｖ、２０Ｖ、１０Ｖ、９Ｖ、８Ｖ、７Ｖ、６Ｖ、５Ｖ、４Ｖ、３Ｖ、２Ｖ、１Ｖ、９００ｍＶ、８００ｍＶ、７００ｍＶ、６００ｍＶ、５００ｍＶ、４００ｍＶ、３００ｍＶ、２００ｍＶ、１００ｍＶ、９０ｍＶ、８０ｍＶ、７０ｍＶ、６０ｍＶ、５０ｍＶ、４０ｍＶ、３０ｍＶ、２０ｍＶ、１０ｍＶ、９ｍＶ、８ｍＶ、７ｍＶ、６ｍＶ、５ｍＶ、４ｍＶ、３ｍＶ、２ｍＶ、１ｍＶ以下であり得る。
【００７９】
いくつかの例では、電源の１つの極が（例えば、プリントヘッドのガイドを介して）原料に取り付けられ、電源の別の極が支持体に取り付けられる。
【００８０】
駆動ローラーは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の溝を含み得る。駆動ローラーが複数の溝を含む場合、溝は、互いに垂直に積み重ねられるか、又は平行な構成で配置され得る。いくつかの例では、駆動ローラーは、溝に隣接して少なくとも１つの追加の溝を含む。少なくとも１つの追加の溝は、溝と平行に配置され得る。少なくとも１つの追加の溝は、（ｉ）少なくとも１つの追加の原料の少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）少なくとも追加の原料の少なくとも一部をガイドに向けるように構成され得る。溝及び少なくとも追加の溝を備える駆動ローラーは、ガイドに向かう方向に沿って、原料及び少なくとも追加の原料を同時に方向付けてもよい。
【００８１】
いくつかの例では、少なくとも１つの追加の溝を備える駆動ローラーは、ガイドから離れる方向に沿って、原料及び少なくとも１つの追加の原料を同時に方向付ける。
【００８２】
複数の溝を備える駆動ローラーは、互いに等距離に配置された溝を有してもよい。あるいは、溝は、異なる間隔で駆動ローラー上に配置されてもよい。例えば、駆動ローラーに３つの溝がある場合、第１の溝と第１の溝に直接隣接して配置された第２の溝との間の距離は、第２の溝と第２の溝に直接隣接して配置された第３の溝との間の距離よりも短くても長くてもよい。
【００８３】
少なくとも追加の溝を備える駆動ローラーはまた、位置調整機構を含み得る。位置調整機構は、駆動ローラーの回転軸に沿った駆動ローラーの移動のために構成され得る。位置調整機構は、駆動ローラーを原料又は少なくとも追加の原料と位置合わせするように移動させるように構成され得る。位置合わせ中に、原料又は少なくとも追加の原料は、駆動ローラーの溝又は少なくとも追加の溝と整列し得る。溝は、原料の半径の少なくとも約０パーセント（％）、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％以上である半径を含み得る。溝は、最大で原料の半径の約１００％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下である半径を含み得る。
【００８４】
駆動ローラーの位置調整機構は自動化されてもよい。駆動ローラーは、位置調整機構に結合され（例えば、機械的に取り付けられ）得る。コントローラは、位置調整機構と通信し得る。コントローラは、原料又は少なくとも追加の原料との位置合わせ中に駆動ローラーを移動させるように、位置調整機構に指示してもよい。コントローラと通信する位置調整機構は、リニアアクチュエータであり得る。場合によっては、位置調整機構のアクチュエータは、電気リニア・スクリュー・アクチュエータであり得る。場合によっては、コントローラと通信する位置調整機構は、１又は複数のリニアアクチュエータを含み得る。
【００８５】
いくつかの例では、位置調整機構は、少なくとも駆動ローラーを保持するためのステージを備える。ステージはさらに、ステージに機械的に取り付けられた１又は複数のリニアアクチュエータを有し得る。
【００８６】
いくつかの例では、システムは、複数の駆動ローラーを含む。各駆動ローラーは、位置調整機構に独立して結合され（例えば、機械的に取り付けられ）得る。各位置調整機構は、独立してコントローラと通信し得る。
【００８７】
駆動ローラーは、駆動ローラーを回転させるアクチュエータに結合され（例えば、機械的に取り付けられ）得る。アクチュエータは、回転アクチュエータ又は電気モーターであり得る。そのような回転は、原料を、原料供給源から離れる方向に沿ってガイドの開口部に向かって送給することがある。アクチュエータは、複数の回転速度で駆動ローラーを回転させる場合がある。アクチュエータは、複数の回転速度の所与の速度で加速、減速、維持するか、又は駆動ローラーの回転方向を制御するように構成され得る。アクチュエータはコントローラと通信し得る。コントローラは、アクチュエータに、駆動ローラーを回転させるように指示してもよい。あるいは、又はそれに加えて、アクチュエータは、別個のアクチュエータコントローラと通信してもよい。
【００８８】
いくつかの例では、駆動ローラーはアクチュエータに結合されていないが、駆動ローラーに力が加えられると回転するように構成され得る。例えば、そのような力は、駆動ローラーと接触している原料に機械的に結合されたアクチュエータによって提供される。
【００８９】
システムは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の駆動ローラーを含み得る。システムは、１０、９、８、７、６、５、４、３、２以下の駆動ローラーを含み得る。各駆動ローラーは、回転運動を行うためにアクチュエータに独立して結合されてもよく、各アクチュエータは、コントローラと独立して通信してもよい。
【００９０】
駆動ローラーの溝はＶ溝のローラーでもよい。溝は、断面で見るとＶ字型であり得る。Ｖ溝の２つの側面の間の角度は、１６０度以下の間隔であり得る。Ｖ溝の２つの側面の間の角度は、最大で約１５０度、１４０度、１３０度、１２０度、１１０度、１００度、９０度、８０度、７０度、６０度、５０度、４０度、３０度、２０度、１０度以下の間隔であり得る。場合によっては、駆動ローラーの溝はＶ字型以外であり得、その結果、溝に応力、削りくずの可能性、又はその他の種類の損傷が発生し、溝と原料との間の（１又は複数の）接触面で原料が減少する可能性がある。いくつかの例では、溝と原料との間のヘルツ接触応力は、曲面を備えた溝を使用することによって低減され得る。曲面は、原料の曲率半径から最大で約２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下でずれる曲率半径を有し得る。曲面は、原料の断面の半径から最大で約２５パーセント（％）、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下でずれる曲率半径を有し得る。曲面は、原料の曲率半径から少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％以上ずれる曲率半径を有し得る。曲面は、原料の断面の半径から少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％以上ずれる曲率半径を有し得る。
【００９１】
駆動ローラーは、Ｕ溝ローラーであってもよい。溝は、断面で見るとＵ字型であり得る。Ｕ溝の２つの平行な壁の間の距離は、原料の断面幅の少なくとも１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％以上であり得る。Ｕ溝の２つの平行な壁の間の距離は、原料の断面幅（又はサイズ）の約１５％、１０％、９％、８％、７％、６％５％、４％、３％、２％、１％以下であり得る。場合によっては、距離は原料の直径であり得る。Ｕ溝の曲率半径は、原料の曲率半径と実質的に同じであり得る。いくつかの例では、Ｕ溝の曲率半径は、原料の曲率半径から最大で３０％ずれる。いくつかの例では、Ｕ溝の曲率半径は、原料の曲率半径から最大で５０％ずれる。いくつかの例では、Ｕ溝の曲率半径は、原料の曲率半径から最大で１００％ずれる。Ｕ溝の曲率半径は、原料の曲率半径から最大で約１００％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下でずれることがある。Ｕ溝の曲率半径は、原料の曲率半径から少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％以上ずれることがある。
【００９２】
駆動ローラーは、凹溝ローラーであってもよい。溝は、断面で見たときに凹形であり得る。凹溝の開口部は、原料の断面幅から少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、１００％以上ずれる幅を有し得る。凹溝の開口部は、原料の断面幅から約１００％、５０％、４０％、３０％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下でずれる幅を有し得る。凹溝の２つの側面の間の角度は、１７０度以下の間隔であり得る。凹溝の２つの側面の間の角度は、最大で約１６０度、１５０度、１４０度、１３０度、１２０度、１１０度、１００度、９０度、８０度、７０度、６０度、５０度、４０度、３０度以下の間隔であり得る。凹溝の２つの側面の間の角度は、少なくとも約３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度、９０度、１００度、１１０度、１２０度、１３０度、１４０度、１５０度、１６０度以上の間隔であり得る。溝の凹形状は、楕円体又は尖った楕円形の少なくとも頂点部分に対応し得る。凹形状は、頂点部分の先端部で収束する２つの側面を有し得る。２つの側面は、原料の曲率半径と実質的に同じ曲率半径を有し得る。場合によっては、凹溝の２つの側面の曲率半径が、原料の曲率半径から最大で３０％ずれることがある。場合によっては、凹溝の２つの側面の曲率半径が、原料の曲率半径から最大で５０％ずれることがある。場合によっては、凹溝の２つの側面の曲率半径が、原料の曲率半径から最大で１００％ずれることがある。凹溝の２つの側面の曲率半径は、原料の曲率半径から最大で約１００％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下でずれることがある。凹溝の２つの側面の曲率半径は、原料の曲率半径から少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％以上ずれることがある。いくつかの例では、駆動ローラーは、異なる断面幅を有する少なくとも２つの原料を受け入れるための複雑な凹溝を有し得る。２つの原料は、異なる断面直径を有し得る。複雑な凹溝は、互いに垂直に積み重ねられた様々な寸法の複数の凹溝を含み得る。複雑な凹溝の各側面は、少なくとも２つの凹状曲線の連続であり得る。例えば、複雑な凹溝の側面に２つの凹状曲線がある場合、駆動ローラーの回転軸に近い内側曲線は、駆動ローラーの外周に近い隣接する外側曲線よりも小さい曲率半径を有する可能性がある。
【００９３】
駆動ローラーの溝の表面は、溝と原料との間の接触表面積及び／又は摩擦力を調整するために部分的又は全体的に滑らかであるか、刻み目が付けられているか、又は鋸歯状であり得る。
【００９４】
駆動ローラーと接触する原料は、単一の原料であり得る。場合によっては、駆動ローラーと接触する原料は、複数の原料の束であり得る。複数の原料の束は、実質的に同一又は異なる材料のものであり得る。実質的に同一又は異なる材料は、実質的に同一又は異なる断面寸法を有し得る。
【００９５】
システムは、ガイドに向かう方向に沿って原料を方向付けるか又は給送するためのアセンブリを含み得る。アセンブリは、駆動ローラー及び追加のローラーを含み得る。追加のローラーは、予圧ローラーであり得る。追加のローラーは、駆動ローラー及び追加のローラーの外周の間に隙間又は空間を設けて、駆動ローラーの上に配置されてもよい。隙間又は空間は、原料の断面寸法よりも大きい場合がある。
【００９６】
アセンブリ内の追加のローラーは、（ｉ）原料の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）原料の少なくとも一部をアセンブリの駆動ローラーの溝に向けるように構成され得る。追加のローラーは、追加のローラーによって原料の少なくとも一部に加えられる力を変化させるのに役立ち得る適切な調整機構（例えば、ばね又はアクチュエータ）で構成され得る。追加のローラーの外周は、駆動ローラーの溝の形状に対応する形状であってもよい。形状は、原料の少なくとも一部を溝に向けるのに役立つ場合がある。
【００９７】
追加のローラーの外周は、溝と原料との間の接触表面積及び／又は摩擦力を調整するために部分的又は完全に滑らかであるか、刻み目が付けられているか、又は鋸歯状であり得る。
【００９８】
システムには、原料マージャーが含まれる場合がある。該マージャーは、アセンブリから原料を受け取るための少なくとも１つの入口オリフィスと、原料をガイドに向けるための出口オリフィスとを含み得る。マージャーは、少なくとも１つの入口オリフィスから出口オリフィスへの原料のための経路を提供するための収束構成を含み得る。マージャーの収束構成は、原料を少なくとも１つの入口オリフィスから出口オリフィスに向けてもよい。
【００９９】
一例では、マージャーはＹ字型通路を備える。Ｙ字型通路は、それぞれ２つの入口オリフィスと接触する２つの入口チャネル、及び出口オリフィスと接触する１つの出口チャネルを含み得る。Ｙ字型通路は、第１の原料及び第２の原料を受け入れてもよい。第１の原料を印刷に使用する場合、第１の原料と接触する第１の駆動ローラーの第１のアクチュエータは、第１の駆動ローラーを回転させてもよい。第１の駆動ローラーの回転は、第１の原料を、Ｙ字型通路の第１の入口チャネルを通して出口チャネルに向けてもよい。第２の原料と接触する第２の駆動ローラーの第２のアクチュエータは、第１の駆動ローラーの回転中にアイドル状態であるか、又はオフにされ得る。第１の原料を使用して３Ｄ物体の少なくとも一部を印刷した後、第１のアクチュエータは、第１の駆動ローラーを反対方向に回転させて、第１の原料をガイドから、及びマージャーのＹ字型経路の出口チャネルから引き抜くように指示してもよい。
【０１００】
いくつかの例では、マージャーの収束構成は、（ｉ）少なくとも１つの入口オリフィスから２つ以上の原料を同時に受け取り、（ｉｉ）２つ以上の原料を２つ以上の原料の束に配置し、（ｉｉｉ）２つ以上の原料の束を出口オリフィスの中に方向付けるように構成され得る。２つ以上の原料の束内の原料は、直線状又はねじれた形で配置され得る。
【０１０１】
一例では、マージャーは、Ｙ字型通路及び管状チャネルを備える。Ｙ字型経路は、２つの原料を受け入れるために、２つの入口オリフィスと接触する２つの入口チャネルをそれぞれ含み得る。Ｙ字型ガイドチャネルは、２つの原料を同時に受け取り、出口オリフィスに向けるための１つの出口チャネルを含み得る。管状チャネルは、Ｙ字型通路の出口チャネルと出口オリフィスとの間に配置され得る  管状チャネルは、２つの原料の一方又は両方を受け入れるための開口部を備えてもよい。管状チャネルは、管状チャネルを回転させるためのアクチュエータを含み得る。管状チャネルは、Ｙ字型通路の出口チャネルから２つの原料を受け取り、２つの原料を出口オリフィスに向けるが、管状チャネルのアクチュエータは、２つの原料をねじって、原料の１つのねじれた束にするように、管状チャネルの回転を指示してもよい。原料のねじれた束は、マージャーの出口オリフィスを通ってガイドに向けられてもよい。あるいは、又はそれに加えて、管状チャネルは、２つの原料を受け取り、管状チャネルが静止したままである間に、２つの原料の平行な束をガイドに向けてもよい。
【０１０２】
マージャーはコントローラと通信し得る。コントローラは、原料を少なくとも１つの入口オリフィスから出口オリフィスに向けるようにマージャーに指示するように構成され得る。コントローラは、２つ以上の原料を束に配置するように構成されてもよい。束は、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の原料のねじれた束であり得る。束は、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２以下の原料のねじれた束であり得る。束は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の原料の平行な束であり得る。束は、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２以下の原料の平行な束であり得る。
【０１０３】
駆動ローラーと追加のローラーを備えるアセンブリは、マージャーの少なくとも１つの入口オリフィスに隣接して構成され得る。アセンブリは、原料を原料供給源からマージャーに向けて押してもよい。アセンブリは、プッシャーアセンブリ又はプッシャー・フィーダ・アセンブリであり得る。
【０１０４】
いくつかの例では、システムはバッファアイドラを含み得る。バッファアイドラは、原料供給源とプッシャー・フィーダ・アセンブリとの間に配設されてもよい。バッファアイドラは、（ｉ）原料の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）原料の少なくとも一部をプッシャー・フィーダ・アセンブリ又はプラー・フィーダ・アセンブリに向けるように構成されてもよい。バッファアイドラは、原料の少なくとも一部に接触して力を供給して、原料供給源（例えば、スプール、ドラムなど）とプッシャー・フィーダ・アセンブリとの間の原料の張力を維持し得る。バッファアイドラはダンサーアイドラであり得る。
【０１０５】
駆動ローラーと追加のローラーとを含むアセンブリは、マージャーの出口オリフィスに隣接して構成され得る。アセンブリは、マージャーからガイドに向かう方向に沿って原料を引っ張る可能性がある。アセンブリは、プラーアセンブリ又はプラー・フィーダ・アセンブリであり得る。
【０１０６】
マージャーは、少なくとも１つの導管を備えてもよい。少なくとも１つの導管は、（ｉ）プッシャーアセンブリからマージャーの少なくとも１つの入口オリフィスまで、（ｉｉ）マージャーの出口オリフィスからプラーアセンブリまで、（ｉｉｉ）又はプラーアセンブリからガイドまでの、原料のための連続的な通路を提供し得る。少なくとも１つの導管の一端は、原料の連続的な通過を可能にするために、マージャーの少なくとも１つの入口オリフィス又は出口オリフィスに接続され得る。連続的な通路は、システム全体の著しい摩耗とワイヤの座屈を減らす可能性がある。
【０１０７】
いくつかの例では、少なくとも１つの導管は、プラーアセンブリからガイドへの原料のための連続的な通路を提供し得る。別の方法として、少なくとも１つの導管は、不連続な通路を提供し得る。例えば、導管は、通路を開閉するための遮断ユニットを含み得る。
【０１０８】
少なくとも１つの導管は、可撓性チューブであり得る。少なくとも１つの導管は、隔離された金属管であり得る。少なくとも１つの導管は、少なくとも１つの電気絶縁体で形成され得る。少なくとも１つの導管は、ポリアクリル酸、ポリエステル、ポリビニル、ジアリルフタレート及び他のアリルポリマー、ポリエポキシド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリシロキサン、フルオロカーボン及び他のフッ素化ポリマー、ポリスルホン、ポリアミド、並びにポリスルフィドを含む群から選択される１又は複数のポリマーから形成され得る。フッ素化ポリマーの例には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、及び変性フルオロアルコキシ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルのコポリマー、ＭＦＡとしても知られる）が含まれる。
【０１０９】
システムは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の追加のバッファアイドラを含み得る。システムは、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２以下の追加のバッファアイドラを含み得る。少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上の追加のバッファアイドラの各々は、原料供給源とプッシャー・フィーダ・アセンブリとの間にそれぞれ配設され得る。約１０、９、８、７、６、５、４、３、２以下の追加のバッファアイドラの各々は、原料供給源とプッシャー・フィーダ・アセンブリとの間にそれぞれ配設され得る。一例では、システムは１つの追加のバッファアイドラを含む。追加のバッファアイドラは、追加の原料供給源と追加のプッシャー・フィーダ・アセンブリとの間に配設され得る。追加のバッファアイドラは、（ｉ）原料の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）原料の少なくとも一部をガイドに向かう方向に沿って方向付けるように構成され得る。
【０１１０】
図１は、３Ｄ印刷システム（「システム」）１０１の例を概略的に示す。システム１０１は、印刷中に３Ｄ物体１０３の少なくとも一部を保持するための支持体１０２を備える。システム１０１はまた、ワイヤ１０６を保持するように構成されたワイヤ供給源１０４を備える。システム１０１はまた、追加のワイヤ１１０を保持するように構成された追加のワイヤ供給源１０８を備える。ワイヤ１０８及び１１０は、より大きな３Ｄ物体の少なくとも一部、又は３Ｄ物体の全体を印刷するために使用可能である。システム１０１は、選択されたワイヤ１１４がワイヤ１０６及び１１０から支持体１０２又は支持体１０２に隣接する３Ｄ物体の一部に向かって接触するように方向付けるガイド１１２を備える。システム１０１は、駆動ローラー１１６を含む。駆動ローラー１１６は、（ｉ）ワイヤ１０６の少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）ワイヤ１０６の少なくとも一部をガイド１１２に向けるように構成された溝１１８を備える。システム１０１はまた、追加の駆動ローラー１２０を含む。駆動ローラー１２０は、（ｉ）ワイヤ１１０の少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）ワイヤ１１０の少なくとも一部をガイド１１２に向けるように構成された溝１２２を備える。電源１２４は、選択されたワイヤ１１４及び支持体１０２と電気的に通信している。電源１２４は、印刷中に、選択されたワイヤ１１４及び支持体１０２に電流を供給するように構成される。コントローラ１２６は、電源１２４と通信している。コントローラ１２６は、選択されたワイヤ１１４が支持体１０２又は３Ｄ物体の一部と接触しているときに選択されたワイヤ１１４を溶融するのに十分な条件下で、印刷中に、選択されたワイヤ１１４及び支持体１０２に電流を流すように電源１２４に指示するように構成される。さらに、コントローラ１２６は、駆動ローラー１１６、１２０、及び１５２と通信している。コントローラはまた、ワイヤ供給源１０４及び１０８と通信している。
【０１１１】
図１のシステム１０１は、ワイヤ１０６をワイヤ供給源１０４からガイド１１２に向かう方向に沿って方向付けるか又は給送するためのプッシャー・フィーダ・アセンブリ１２８を含む。アセンブリ１２８は、駆動ローラー１１６及び予圧ローラー１３０を備える。予圧ローラー１３０は、（ｉ）ワイヤ１０６の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤ１０６の少なくとも一部を駆動ローラー１１６の溝１１８に向ける（１３２）ように構成される。システムはまた、バッファアイドラ１３４を含む。バッファアイドラ１３４は、ワイヤ供給源１０４とプッシャー・フィーダ・アセンブリ１２８との間に配設され得る。バッファフィーダ１３４は、（ｉ）ワイヤ１０６の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤ１０６の少なくとも一部をプッシャー・フィーダ・アセンブリ１２８に向けるように構成される。システム１０１はまた、ワイヤ１１０をワイヤ供給源１０８からガイド１１２に向かう方向に沿って方向付けるか又は給送するための追加のプッシャー・フィーダ・アセンブリ１３６を含む。アセンブリ１３６は、駆動ローラー１２０及び追加の予圧ローラー１３８を備える。予圧ローラー１３８は、（ｉ）ワイヤ１１０の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤ１１０の少なくとも一部を駆動ローラー１２０の溝１２２に向ける（１４０）ように構成される。システムはまた、追加のバッファアイドラ１４２を含む。バッファアイドラ１４２は、ワイヤ供給源１０８とプッシャー・フィーダ・アセンブリ１３６との間に配設される。バッファフィーダ１４２は、（ｉ）ワイヤ１１０の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤ１１０の少なくとも一部をプッシャー・フィーダ・アセンブリ１３６に向けるように構成される。
【０１１２】
図１のシステム１０１は、ワイヤマージャー１４４を含む。ワイヤマージャー１４４は、プッシャー・フィーダ・アセンブリ１２８及び１３６からワイヤ１０６及び１１０をそれぞれ受け取り、ワイヤ１０６及び１１０のうちの１つを選択されたワイヤ１１４としてガイド１１２に向けるように構成される。ワイヤ１０６を使用して３Ｄ物体の一部を印刷する場合、コントローラは、（ｉ）プッシャー・フィーダ・アセンブリ１３６の駆動ローラー１２０に、ワイヤ１１０をワイヤマージャー１４４からワイヤ供給源１０８に向かって後退させるように指示してもよく、（ｉｉ）プッシャー・フィーダ・アセンブリ１２８の駆動ローラー１１６に、ワイヤ１０６をガイド１１２に向かってワイヤマージャー１４４に方向付けるように指示してもよい。このシステムはまた、可撓性チューブ１４６及び１４８を含む。可撓性チューブ１４６及び１４８は、一端がワイヤマージャー１４４に接続されている。可撓性チューブ１４６及び１４８は、ワイヤ１０６及び１１０のために、ワイヤマージャー１４４への連続的な通路をそれぞれ提供する。可撓性チューブ１４６及び１４８は、ワイヤマージャー１４４に給送している間の著しい摩耗及びワイヤの座屈を低減する。
【０１１３】
図１のシステム１０１はまた、選択されたワイヤ１１４をワイヤマージャー１４４からガイド１１２に向けて方向付けるか又は給送するためのプラー・フィーダ・アセンブリ１５０を含む。プラー・フィーダ・アセンブリ１５０は、溝１５４を備えた追加の駆動ローラー１５２及び追加の予圧ローラー１５６を備える。予圧ローラー１５６は、（ｉ）選択されたワイヤ１１４の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤ１１４の少なくとも一部を駆動ローラー１５２の溝１５４に向ける（１５８）ように構成される。システム１０１において、駆動ローラー１１６の溝１１８、駆動ローラー１２０の溝１２２、及び駆動ローラー１５２の溝１５４は、ワイヤ１０６、１１０、及び１１４の断面寸法に応じて、同一又は異なる寸法を有し得る。例えば、ワイヤ１０６、１１０、及び１１４の断面が異なる場合、駆動ローラー１１６の溝１１８、駆動ローラー１２０の溝１２２、及び駆動ローラー１５２の溝１５４は、異なる寸法を有し得る。ワイヤ１０６がワイヤ１１０よりも大きな断面を有する場合、溝１１８は、溝１２２よりも大きい寸法を有し得る。
【０１１４】
図２Ａ〜図２Ｃは、駆動ローラー２０１の例を概略的に示す。図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ、Ｖ溝２０５を備えた駆動ローラー２０１の側面図、部分上面図、及び部分断面図（例えば、２０１の拡大図）である。Ｖ溝２０５の２つの側面の間の角度２１０は、３５度として示されている。場合によっては、角度２１０は、最大で約１５０度、１４０度、１３０度、１２０度、１１０度、１００度、９０度、８０度、７０度、６０度、５０度、４０度、３０度、２０度、１０度以下の間隔であり得る。角度２１０は、少なくとも約５度、１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度、９０度、１００度、１１０度、１２０度、１３０度、１４０度、１５０度以上の間隔であり得る。Ｖ溝の形状は、ワイヤの供給源内の固有の公差に対処できるが、複数の供給源のワイヤ間の直径の増分変更には対処できない。例えば、ワイヤの直径は０．０３５インチ（０．８９ｍｍ）であり得る。ワイヤの公差は、約＋／−０．０００５インチ（０．０１３ｍｍ）であり得る。ワイヤの直径のこのような公差は、Ｖ溝ローラーに対応できる。例えば、ワイヤの直径を０．０４５インチ（１．１４ｍｍ）に変更する必要がある場合、異なるワイヤの直径に対処するためにＶ溝ローラーを調整することができる。Ｖ溝ローラーの調整は、（ｉ）Ｖ溝ローラーを、異なるＶ溝寸法を備える異なるＶ溝ローラーと交換すること、又は（ｉｉ）幅と角度が異なる複数のＶ溝を並行して備える多溝ローラーを使用することによって達成することができる。１又は複数のＶ溝をＶ溝内に形成することができる。Ｖ溝ローラーの交換、又はワイヤに対する多溝ローラーの位置の調整は、手動のユーザー操作又はコントローラの自動化プロセスで行うことができる。
【０１１５】
図３は、ワイヤ３０５がアセンブリを通して給送されている間のアセンブリ３０１の部分断面図を概略的に示す。アセンブリは、Ｖ溝３１５を備えた駆動ローラー３１０と予圧ローラー３２０とを備える。場合によっては、アセンブリは、予圧ローラー３２０によってワイヤ３０５上に、そしてＶ溝３１５に向かって加えられる力を制御するための調整機構（例えば、ばね又はアクチュエータ）を備え得る。調整機構は、予圧ローラー３２０を押して、（ｉ）ワイヤ３０５の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤ３０５の少なくとも一部を、アセンブリ３０１の駆動ローラー３１０のＶ溝３１５に向けることができる。場合によっては、駆動ローラー３１０は、電気モーターによって回転的に作動させることができる。ワイヤが予圧ローラー３２０と駆動ローラー３１０との間に給送されると、予圧ローラー３２０は、ワイヤ３０５をＶ溝３１５に押し込み、３つの接触面３２５、３３０、及び３３５に垂直力を発生させることができる。３つの接触面は、予圧ローラー３２０の円周面３２５の一部と、Ｖ溝３１５の各側面３３０及び３３５の一部とを含む。
【０１１６】
例として図３に示されるＶ溝ローラーアセンブリを使用して、ワイヤ−Ｖ溝接触面での垂直力は、Ｖ溝角度（θ）の関数として計算することができる。牽引力（ＦＴｒａｃｔｉｏｎ）は、駆動ローラー３１０によってワイヤ３０５に軸方向に加えられる力の合計である。ワイヤ３０５と駆動ローラー３１０のＶ溝３１５との間に２つの接触面３３０及び３３５が存在する。２つの接触面のそれぞれに、予圧ローラーによって加えられる力（ＦＰｒｅｌｏａｄ）によって生成される垂直力（ＦＮｏｒｍａｌ）が発生する。そのため、垂直力（ＦＮｏｒｍａｌ）に静摩擦係数（μＳｔａｔｉｃ）を掛けると、牽引力（ＦＴｒａｃｔｉｏｎ）の半分が得られる。Ｖ溝の２つの接触点のそれぞれにかかる垂直力（ＦＮｏｒｍａｌ）は、予圧力（ＦＰｒｅｌｏａｄ）をＶ溝の角度の半分の正弦の２倍で割ったものに等しくなる。したがって、最大の牽引力（ＦＴｒａｃｔｉｏｎ）は、式３に示すように表すことができる。
【０１１７】
【数３】
2021527582.tif 000005
【０１１８】
３Ｄ印刷システムに必要な最小牽引力（ＦｍｉｎＴｒａｃｔｉｏｎ）が与えられると、予圧ローラー３２０によって加えられるそれぞれの予圧力（ＦＰｒｅｌｏａｄ（θ））は、Ｖ溝角度（θ）の関数として解くことができる。一例では、アルミニウム製のワイヤが計算に使用される。アルミニウムの静摩擦係数（μＳｔａｔｉｃ）は０．３５である。必要な最小牽引力（ＦｍｉｎＴｒａｃｔｉｏｎ）は３０ニュートン（Ｎ）であるため、Ｖ溝３３０及び３３５の各接触領域での最小垂直力（ＦｍｉｎＮｏｒｍａｌ）は約４３Ｎと計算できる。図４のグラフ４０１は、Ｖ溝角度（θ）の関数としてのそれぞれ必要な予圧力（ＦＰｒｅｌｏａｄ（θ））のプロット４０５を示す。グラフ４０１はまた、Ｖ溝の最小垂直力（ＦｍｉｎＮｏｒｍａｌ）を一定の水平プロット４１０として示す。グラフ４０１は、そのようなパラメータが与えられた場合、予圧ローラーの必要な予圧力（ＦＰｒｅｌｏａｄ（θ））が、Ｖ溝角度（θ）が６０度よりも大きいときにＶ溝の最小垂直力（ＦｍｉｎＮｏｒｍａｌ）を超える可能性があることを示す。ワイヤにかかる予圧がＶ溝表面の垂直力を超える現象をくさび効果と呼ぶ。くさび効果は、ワイヤ、駆動ローラー、又はその両方の摩耗やフレッチングにつながる可能性がある。
【０１１９】
凹溝駆動ローラーは２つの壁を含み得る。凹溝の２つの壁の間の角度は、最大で約１６０度、１５０度、１４０度、１３０度、１２０度、１１０度、１００度、９０度、８０度、７０度、６０度、５０度、４０度、３０度以下の間隔であり得る。凹溝の２つの壁の間の角度は、少なくとも約３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度、９０度、１００度、１１０度、１２０度、１３０度、１４０度、１５０度、１６０度以上の間隔であり得る。図５Ａは、凹溝５０５を備えた凹溝駆動ローラー５０１の部分断面図（例えば、拡大図）を概略的に示す。凹溝５０５の２つの壁の間の角度５１０は、約１１２度として示されている。場合によっては、角度５１０は１１２度未満又は１１２度を超えることがある。凹溝形状５０５は、駆動ローラー３１０のＶ溝３１５と比較して、凹溝駆動ローラー５０１、又は３Ｄ印刷中にワイヤがワイヤ供給源からプリントヘッドに向けられている間にワイヤと接触している駆動ローラー５０１の部分と接触しているワイヤへの応力を低減するように構成され得る。
【０１２０】
図５Ｂは、ワイヤ５１５がアセンブリを通して給送されている間のアセンブリ５１１の部分断面図を概略的に示す。アセンブリは、凹溝５２５を備えた駆動ローラー５２０と予圧ローラー５３０とを備える。アセンブリは、予圧ローラー５３０によってワイヤ５１５上に、そして凹溝５２５に向かって加えられる力を制御するための調整機構（例えば、ばね又はアクチュエータ）を備えることができる。調整機構は、予圧ローラー５３０を押して、（ｉ）ワイヤ５１５の少なくとも一部に接触し、（ｉｉ）ワイヤ５１５の少なくとも一部を、アセンブリ５１１の駆動ローラー５２０の凹溝５２５に向けることができる。場合によっては、駆動ローラー５２０は、電気モーターによって回転的に作動させることができる。ワイヤが予圧ローラー５３０と駆動ローラー５２０との間に給送されると、予圧ローラー５３０は、ワイヤ５１５を凹溝５２５に押し込み、接触面５３５、５４０、及び５４５に垂直力を発生させることができる。接触面は、予圧ローラー５３０の円周面５３５の少なくとも一部と、凹溝５２５の各側面５４０及び５４５の少なくとも一部とを含むことができる。ワイヤ５１５と接触している予圧ローラー５３５の表面は、凹面であり得る。
【０１２１】
２つの物体間の接触面の応力は、接触している２つの物体の面の曲率の関数として計算できる。この計算は、ヘルツ接触応力と呼ばれる場合がある。ワイヤと駆動ローラーの溝との接触では、溝の曲率半径がワイヤの曲率半径と実質的に同じである場合、ヘルツ接触応力が最小に近づく可能性がある。したがって、ヘルツ接触応力を低減し、摩耗及びフレッチングを低減し、駆動ローラーの寿命を延ばすために、駆動ローラー５２０は、ワイヤ５１５の曲率半径を反映する凹溝５２５の形状を有することができる。
【０１２２】
本開示は、凹溝駆動ローラーを備えるワイヤ送給アセンブリのヘルツ接触応力を計算するためのアプローチを提供する。計算にはアルミニウム又は鋼製のワイヤを使用する。ワイヤの摩擦係数（μ）、ヤング率（Ｅ）、ポアソン比（η）、及び引張降伏強度（δｙ）の値を表１に示す。ワイヤ送給アセンブリのヘルツ接触応力を計算するための他のパラメータには、ワイヤの曲率半径（ＲＷｉｒｅ）、駆動ローラーの曲率半径（ＲＭａｊｏｒ）、及び凹溝の曲率半径（ＲＭｉｎｏｒ）が含まれる場合がある。さらに、凹溝の曲率半径は、式４に示すように、可変比率（ＡＲ）によるワイヤの曲率半径の関数として説明することもできる。
【０１２３】
【数４】
2021527582.tif 000006
【表１】
2021527582.tif 000007
【０１２４】
例えば、予圧ローラーがワイヤを凹溝駆動ローラーの凹溝に押し込むとき、ワイヤと凹溝との間の接触面積は、楕円の面積（α（ＡＲ）として、式５に示すように、可変比率（ＡＲ）の関数として説明される。
【０１２５】
【数５】
2021527582.tif 000008
ここで、ｃ（ＡＲ）は楕円の第１の軸の半径であり、
ｄ（ＡＲ）は、楕円の第２の軸の半径である。
【０１２６】
接触面積内では、２つの力がワイヤにせん断を引き起こす可能性がある。２つの力には、駆動ローラーからの垂直力（τＮｏｒｍａｌ）によって引き起こされるせん断応力と、駆動ローラーの回転によって引き起こされる牽引せん断応力（τＴｒａｃｔｉｏｎ）が含まれる。したがって、ワイヤにかかる最大せん断応力は、式６〜８で説明されるように、２つのせん断応力の合計である。
【０１２７】
【数６】
2021527582.tif 000009
【０１２８】
【数７】
2021527582.tif 000010
【０１２９】
【数８】
2021527582.tif 000011
【０１３０】
ここで、ｑ（ＡＲ）は、式９で説明されるように、接触面積に加えられる垂直圧力である。
【０１３１】
【数９】
2021527582.tif 000012
【０１３２】
ポアソン比（η）が０．３１、引張降伏強度（δｙ）が１２８０メガパスカル（ＭＰａ）、ヤング率（Ｅ）が２００ギガパスカル（ＧＰａ）、最小牽引力（ＦｍｉｎＴｒａｃｔｉｏｎ）が３０Ｎ、最小垂直力（ＦｍｉｎＮｏｒｍａｌ）が約４３Ｎ、ワイヤの曲率半径が１２．５ｍｍ、駆動ローラーの曲率半径（ＲＭａｊｏｒ）が２５ｍｍ、Ｖ溝角度が４５度の４４０Ｃステンレス鋼駆動ローラーが与えられた場合、ワイヤにかかる最大せん断応力（τＭａｘ．Ｗｉｒｅ）について、ヘルツ応力の計算を解くことができる。
【０１３３】
図６は、可変比率（ＡＲ）の関数としての凹型駆動ローラー５０１内のワイヤに加えられる最大せん断応力（τＭａｘ．Ｗｉｒｅ）のグラフ６０１を示す。グラフの上の曲線６０５は、鋼ワイヤに加えられる最大せん断応力（τｍａｘＳｔｅｅｌ（ＡＲ））を表し、下の曲線６１０は、アルミニウムワイヤに加えられる最大せん断応力（τｍａｘＡｌ（ＡＲ））を表す。グラフの水平の点線は、凹型駆動ローラー６１５、鋼ワイヤ６２０、及びアルミニウムワイヤ６２５の降伏強度を表している。グラフは、このようなパラメータが与えられた場合、駆動ローラーの溝の曲率半径がワイヤの曲率半径と実質的に同じであるときに、ワイヤにかかる最大せん断応力が最小に近づくことを示している。したがって、凹溝の曲率半径がワイヤの曲率半径と比べて実質的に同じであるか、又は少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％以上である場合に、凹溝ローラー５０１のバリエーションを使用することによって、ワイヤ送給中の駆動ローラー及びワイヤの応力を低減することができる。凹溝の曲率半径がワイヤの曲率半径と比べて実質的に同じであるか、又は最大で約５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下である場合に、凹溝ローラー５０１のバリエーションを使用することによって、ワイヤ送給中の駆動ローラー及びワイヤの応力を低減することができる。
【０１３４】
別の例では、図７は、駆動ローラーのバリエーションとして、３つの個別の直径を有する３本のワイヤ７０５、７１０、及び７１５を受け入れることができる複雑なヘルツローラー７０１の部分断面図を概略的に示す。複雑なヘルツローラーは、互いに垂直に積み重ねられた様々な寸法の３つの凹溝７２０、７２５、及び７３０を備える。複雑なヘルツローラーの回転軸に近い第１の溝７２０の曲率半径は、第１の溝の真上に配置された第２の溝７２５の曲率半径よりも小さい。第２の溝７２５の曲率半径は、第３の第２の溝の真上に配置された第３の溝７３０の曲率半径よりも小さい。第１の溝７２０の曲率半径は、第１のワイヤ７０５の曲率半径と比べて、実質的に同じであるか、又は少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％以上である。第１の溝７２０の曲率半径は、第１のワイヤ７０５の曲率半径と比べて、実質的に同じであるか、又は最大で約５０％、４０％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下である。第２の溝７２５の曲率半径は、第２のワイヤ７１０の曲率半径と比べて、実質的に同じであるか、又は少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％以上である。第２の溝７２５の曲率半径は、第２のワイヤ７１０の曲率半径と比べて、実質的に同じであるか、又は最大で約５０％、４０％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下である。第３の溝７３０の曲率半径は、第１のワイヤ７１５の曲率半径と比べて、実質的に同じであるか、又は少なくとも約１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％以上である。第３の溝７３０の曲率半径は、第１のワイヤ７１５の曲率半径と比べて、実質的に同じであるか、又は最大で約５０％、４０％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％以下である。
【０１３５】
別の態様では、本開示は、三次元（３Ｄ）物体を形成するためのシステムを提供する。システムは、ワイヤの少なくとも一部を支持するように構成された溝を備えるローラーを含み得る。システムは、コントローラを含み得る。コントローラは、ワイヤを支持体に接触させるようにローラーに指示してもよい。コントローラは、３Ｄ物体の少なくとも一部を形成するために、ワイヤが支持体と接触しているときに、ワイヤを溶融するためにワイヤ内からの熱の発生を指示してもよい。場合によっては、システムは、ワイヤ及び支持体と電気的に通信する電源を備え得る。コントローラは、熱を発生させるために、ワイヤから支持体に、又はその逆に、電流を供給するように電源に指示してもよい。システムは、ワイヤを保持するように構成されたワイヤ供給源を含む、３Ｄ物体を印刷するための前述のシステム及び方法の様々な態様を利用してもよい。
【０１３６】
印刷方法
一態様では、本開示は、三次元（３Ｄ）物体を印刷する方法を提供する。この方法は、３Ｄ印刷システムを起動することと、原料の動きを方向付けるために駆動ローラーを使用することと、印刷中に原料及び支持体に電流を供給するように電源に指示することとを含み得る。原料と支持体との間の電流は、原料が支持体又は３Ｄ物体の一部と電気的に連絡している（例えば、接触している）ときに、原料を溶融するのに十分であり得る。３Ｄ印刷システムは、支持体を含み得る。支持体は、印刷中に３Ｄ物体の少なくとも一部を保持し得る。システムは、原料供給源を含み得る。原料供給源は、原料を保持するように構成され得る。システムは、プリントヘッドを含み得る。プリントヘッドは、原料を原料供給源から、支持体又は支持体に隣接する３Ｄ物体の部分に向かって、及び電気的に通信（例えば、接触）するように方向付けるための開口部を備えるガイドを含み得る。システムは、駆動ローラーを含み得る。駆動ローラーは、（ｉ）原料の少なくとも一部を受け入れ、（ｉｉ）原料の少なくとも一部をガイドに向けるように構成された溝を備え得る。
【０１３７】
この方法は、原料が支持体又は３Ｄ物体の一部と接触しているときを検出することと、原料が支持体又は３Ｄ物体の一部と接触していることが検出されたときに、原料及び支持体に電流を供給するように電源に指示することとをさらに含み得る。一例では、一定の印加電圧下などで、電流を原料を通して支持体に、又はその逆に向けることによって、原料が支持体と接触していることが検出される。電流の流れが検出されると、原料が支持体と電気的に連絡していると判断され得る。
【０１３８】
この方法は、原料と支持体又は別の物体、例えば３Ｄ物体の少なくとも一部との間の接触力を調整することをさらに含み得る。力は、支持体の表面に配置された圧力センサーによって検出され得る。支持体の表面は、原料又は３Ｄ物体の少なくとも一部と接触していてもよい。一例では、原料によって支持体の表面に加えられる力は、力に敏感な抵抗器によって測定される。力に敏感な抵抗器における抵抗の変化の程度は、原料によって支持体に加えられる力として検出され得る。３Ｄ印刷システムは、力を調整することを可能にする１又は複数のアクチュエータ（例えば、モーター）を含み得る。例えば、原料はスプールの周りに提供され、スプールを回転させるアクチュエータを使用して支持体に向けられてもよい。アクチュエータは、接触力を調整又は調節するために、スプールに加えられる回転速度又はトルクを調節し得る。あるいは、又はそれに加えて、駆動ローラーに接続されたアクチュエータは、接触力を調整又は調節するために、駆動ローラーに加えられる回転速度又はトルクを調節し得る。
【０１３９】
別の態様では、本開示は、三次元（３Ｄ）物体を形成する方法を提供する。溝を備えたローラーを設けてもよい。溝は、ワイヤの少なくとも一部を支持し得る。ローラーを使用して、ワイヤを支持体に接触させてもよい。ワイヤが支持体と接触しているときに、ワイヤ内からの熱を使用してワイヤを溶融し、それによって３Ｄ物体の少なくとも一部が形成され得る。ワイヤを溶融するためにワイヤ内からの熱を使用することは、電流をワイヤから支持体に、又はその逆に向けて、熱を発生させることを含み得る。この方法は、電流を供給するように電源に指示することを含む、３Ｄ物体を印刷するための前述のシステム及び方法の様々な態様を利用し得る。
【０１４０】
図１０は、ワイヤ送給方法（「方法」）１００１の例を概略的に示す。この例では、ワイヤ送給方法は３Ｄ印刷方法の実施形態である。この方法は、３Ｄ印刷システムを起動することを含む（プロセス１０１０）。３Ｄ印刷システムは、本明細書で提供されるように、３Ｄ物体を印刷するためのシステムの１又は複数の構成要素を含む。一例では、３Ｄ印刷システムは、図１に示すように、前述のワイヤ送給アセンブリ１０１の実施形態であり得る。図１０を参照すると、この方法は、３Ｄ印刷システムのローラー（例えば、駆動ローラー）内の溝を介してワイヤ（すなわち、原料）を供給することを含む（プロセス１０２０）。この方法は、ガイドを通って３Ｄ印刷システムの支持体に向かうワイヤの速度を調整することを含む（プロセス１０３０）。この方法は、支持体によってワイヤに加えられる力を測定することを含む（プロセス１０４０）。この方法は、測定された力（又は支持体と接触しているワイヤ上の１つの位置における複数の測定された力）を閾値と比較し、力が閾値未満であるかどうかを決定することを含む（プロセス１０５０）。閾値は、事前に決定された閾値又は力の範囲であり得る。閾値は、重大な損傷（例えば、変形又は切断）が発生することなく、ワイヤが許容できる力であり得る。閾値は、重大な損傷（例えば、変形又は切断）が発生することなく、支持体が許容できる力であり得る。閾値は、ワイヤを構成する材料のタイプに固有の場合がある。あるいは、又はそれに加えて、閾値は、様々なワイヤを構成する様々なタイプの材料に共通の閾値であり得る。ワイヤに加えられた測定された力が閾値を超える場合（プロセス１０５０、いいえ）、この方法は、ワイヤに加えられる力が減少するように、ガイドを通って支持体に向かうワイヤの速度を調整（例えば、加速、減速）することを含む。あるいは、ワイヤに加えられた測定された力が閾値以下である場合（プロセス１０５０、はい）、この方法は、ワイヤを溝を介してガイドに向けるためにアクチュエータ（例えば、駆動ローラーに結合されたアクチュエータ）を使用することを含む（プロセス１０６０）。ガイドは、３Ｄプリントシステムのプリントヘッドの一部である。この方法は、ワイヤが支持体又は３Ｄ物体の一部と接触しているときにワイヤを溶融するのに十分な条件下で、ガイドからワイヤを通して支持体に（又はその逆に）電流を供給することをさらに含む（プロセス１０７０）。
【０１４１】
別の態様では、本開示は、（ａ）コンピュータメモリ内で３Ｄ物体の計算表現を受信することと、（ｂ）（ｉ）少なくとも１つの原料をフィーダから支持体に向け、（ｉｉ）電流を少なくとも１つの原料を通して支持体に又はその逆に流すことによって、３Ｄ物体の印刷を開始するためにプリントヘッドを使用することと、（ｃ）少なくとも１つの原料を通して支持体に、又はその逆に電流が流れる際に、少なくとも１つの原料を加熱することであって、この加熱が少なくとも１つの原料の少なくとも一部を溶融するのに十分である、加熱することと、（ｄ）３Ｄ物体の計算表現に従って、少なくとも１つの原料の少なくとも一部の少なくとも１つの層を堆積させるか、又は支持体に隣接する少なくとも１つの原料の少なくとも一部を堆積させ、それによって３Ｄ物体を印刷することとを含む、支持体（例えば、ベース）に隣接する三次元（３Ｄ）物体を印刷する方法を提供する。いくつかの実施形態では、３Ｄ物体を印刷する方法は、（ｄ）支持体に隣接する少なくとも１つの原料又は少なくとも１つの他の原料の（１又は複数の）追加部分を堆積させ、成形するために、１回又は複数回繰り返すことをさらに含む。いくつかの実施形態では、３Ｄ物体を印刷する方法は、（ｄ）に続いて、少なくとも１つの層に対する１又は複数の先端部の相対位置を変更することをさらに含む。少なくとも１つの原料の少なくとも一部のサイズは、堆積中の原料に対して制御可能であり得る。
【０１４２】
コンピュータシステム
本開示は、本開示における３Ｄ物体の３Ｄ印刷方法を実施するようにプログラムされているコンピュータシステム８０１を提供する。
【０１４３】
図８は、本開示の３Ｄプリンタの様々な態様と通信し、それを調整するようにプログラムされているか、又は他の方法で構成されているコンピュータシステム８０１を示す。コンピュータシステム８０１は、３Ｄプリンタの電源又は１若しくは複数のアクチュエータと通信することができる。コンピュータシステム８０１は、３Ｄ物体を印刷する際に使用するために、原料に電流を供給するように電源に指示することができる。コンピュータシステム８０１はまた、複数の原料給送アセンブリと通信するようにプログラムされ得る。各原料給送アセンブリは、駆動ローラー及び予圧ローラーを備えてもよく、コンピュータシステム８０１は駆動ローラー及び予圧ローラーと独立して又は同時に通信するようにプログラムすることができる。コンピュータシステム８０１は、複数の回転速度の所与の速度で加速、減速、維持することができるか、又は駆動ローラーの回転方向を制御することができる。コンピュータ８０１は、予圧ローラーが原料を駆動ローラーに押し込むときに、予圧ローラーの圧力を制御することができる。コンピュータシステム８０１はまた、複数の原料供給源から原料を受け取り、少なくとも１つの原料をプリントヘッドのガイドに向けるようにワイヤマージャーに指示するために、原料マージャーと通信するようにプログラムされ得る。
【０１４４】
コンピュータシステム８０１は、ユーザーの電子デバイス、又は電子デバイスに対して遠隔に配置されたコンピュータシステムであり得る。電子デバイスは、モバイル電子デバイスであり得る。
【０１４５】
コンピュータシステム８０１は、中央処理装置（ＣＰＵ、本明細書では「プロセッサ」及び「コンピュータプロセッサ」でもある）８０５を含み、これは、シングルコア若しくはマルチコアプロセッサ、又は並列処理のための複数のプロセッサであり得る。コンピュータシステム８０１はまた、メモリ又はメモリ位置８１０（例えば、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フラッシュメモリ）、電子記憶装置８１５（例えば、ハードディスク）、１又は複数の他のシステムと通信するための通信インターフェイス８２０（例えば、ネットワークアダプタ）、並びにキャッシュ、他のメモリ、データストレージ及び／又は電子ディスプレイアダプタなどの周辺機器８２５を含む。メモリ８１０、記憶装置８１５、インターフェイス８２０、及び周辺機器８２５は、マザーボードなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ８０５と通信している。記憶装置８１５は、データを格納するためのデータ記憶装置（又はデータリポジトリ）であり得る。コンピュータシステム８０１は、通信インターフェイス８２０の助けを借りて、コンピュータネットワーク（「ネットワーク」）８３０に動作可能に結合することができる。ネットワーク８３０は、インターネット、インターネット及び／若しくはエクストラネット、又はインターネットと通信しているイントラネット及び／若しくはエクストラネットであり得る。場合によっては、ネットワーク８３０は、電気通信及び／又はデータネットワークである。ネットワーク８３０は、クラウドコンピューティングなどの分散コンピューティングを可能にすることができる１又は複数のコンピュータサーバーを含むことができる。ネットワーク８３０は、場合によっては、コンピュータシステム８０１の助けを借りて、ピアツーピアネットワークを実装することができ、これにより、コンピュータシステム８０１に結合されたデバイスがクライアント又はサーバーとして動作することが可能になり得る。
【０１４６】
ＣＰＵ８０５は、プログラム又はソフトウェアで具体化することができる一連の機械可読命令を実行することができる。命令は、メモリ８１０などのメモリ位置に格納され得る。命令は、ＣＰＵ８０５に向けることができ、これは、その後、本開示の方法を実施するようにＣＰＵ８０５をプログラムするか、又は他の方法で構成することができる。ＣＰＵ８０５によって実行される動作の例には、フェッチ、デコード、実行、及びライトバックを含むことができる。
【０１４７】
ＣＰＵ８０５は、集積回路などの回路の一部であり得る。システム８０１の他の１又は複数の構成要素を回路に含めることができる。場合によっては、回路は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。
【０１４８】
記憶装置８１５は、ドライバ、ライブラリ、及び保存されたプログラムなどのファイルを格納することができる。記憶装置８１５は、ユーザーデータ、例えば、ユーザープリファレンス及びユーザープログラムを格納することができる。コンピュータシステム８０１は、場合によっては、イントラネット又はインターネットを介してコンピュータシステム８０１と通信しているリモートサーバー上に配置されるなど、コンピュータシステム８０１の外部にある１又は複数の追加のデータ記憶装置を含むことができる。
【０１４９】
コンピュータシステム８０１は、ネットワーク８３０を介して１又は複数のリモート・コンピュータ・システムと通信することができる。例えば、コンピュータシステム８０１は、ユーザーのリモート・コンピュータ・システムと通信することができる。リモート・コンピュータ・システムの例としては、パーソナルコンピュータ（ポータブルＰＣなど）、スレート若しくはタブレットＰＣ（Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰａｄ（登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）Ｇａｌａｘｙ  Ｔａｂなど）、電話、スマートフォン（Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ対応デバイス、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）など）、又はパーソナル・デジタル・アシスタントがある。ユーザーは、ネットワーク８３０を介してコンピュータシステム８０１にアクセスすることができる。
【０１５０】
本明細書に記載の方法は、例えば、メモリ８１０又は電子記憶装置８１５などのコンピュータシステム８０１の電子記憶場所に格納された機械（例えば、コンピュータプロセッサ）実行可能コードによって実施することができる。機械実行可能コード又は機械可読コードは、ソフトウェアの形で提供され得る。使用中、コードはプロセッサ８０５によって実行できる。場合によっては、コードを記憶装置８１５から取り出し、プロセッサ８０５が容易にアクセスできるようにメモリ８１０に格納することができる。状況によっては、電子記憶装置８１５を排除することができ、機械実行可能命令はメモリ８１０に格納される。
【０１５１】
コードは、事前にコンパイルして、コードを実行するように適合されたプロセッサを有する機械で使用するように構成することができ、又は実行時にコンパイルすることもできる。コードはプログラミング言語で提供でき、プログラミング言語は、事前コンパイル又は逐次コンパイルの方法でコードの実行を可能にするように選択することができる。
【０１５２】
コンピュータシステム８０１など、本明細書で提供されるシステム及び方法の態様は、プログラミングで具体化することができる。技術の様々な態様は、典型的には機械（又はプロセッサ）実行可能コード及び／又はあるタイプの機械可読媒体に保持若しくは組み込まれる関連データの形の「製品」又は「製造物品」と考えられ得る。機械実行可能コードは、メモリ（例えば、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）又はハードディスクなどの電子記憶装置に格納することができる。「記憶」タイプの媒体には、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリのいずれか若しくはすべて、又は様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどの関連モジュールを含むことができ、これらはソフトウェアプログラミングのためにいつでも非一時的なストレージを提供し得る。ソフトウェアのすべて又は一部は、時にはインターネット又はその他の様々な電気通信ネットワークを通じて通信され得る。そのような通信は、例えば、あるコンピュータ又はプロセッサから別のコンピュータへの、例えば、管理サーバー又はホストコンピュータからアプリケーションサーバーのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にし得る。したがって、ソフトウェア要素を担い得る別のタイプの媒体は、有線及び光の地上回線ネットワークを介して、並びに様々なエアリンクを介して、ローカルデバイス間の物理インターフェイス全体で使用されるような光、電気及び電磁波を含む。有線又は無線リンク、光リンクなど、そのような波を運ぶ物理的要素も、ソフトウェアを担う媒体と見なしてもよい。本明細書で使用される場合、非一時的で有形の「記憶」媒体に限定されない限り、コンピュータ又は機械「読み取り可能媒体」などの用語は、実行のためにプロセッサに命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。
【０１５３】
したがって、コンピュータ実行可能コードなどの機械可読媒体は、有形の記憶媒体、搬送波媒体、又は物理的伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとり得る。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示されるデータベースなどを実装するために使用され得るような、任意の（１又は複数の）コンピュータなどの任意の記憶デバイスなどの、光ディスク又は磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォームのメインメモリなどの動的メモリを含む。有形の伝送媒体には同軸ケーブルが含まれ、コンピュータシステム内のバスを構成するワイヤを含む銅ワイヤ及び光ファイバーが含まれる。搬送波伝送媒体は、電気信号若しくは電磁信号、又は無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるような音響波若しくは光波の形をとることがある。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形式には、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ又はＤＶＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード紙テープ、穴のパターンを備えた任意の他の物理的な記憶媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップ又はカートリッジ、データ又は命令を伝送する搬送波、そのような搬送波を伝送するケーブル又はリンク、あるいはコンピュータがプログラミングコード及び／又はデータを読み取ることができる任意の他の媒体が含まれる。これらの形態のコンピュータ可読媒体の多くは、実行のためにプロセッサに１又は複数の命令の１又複数のシーケンスを運ぶことに関与し得る。
【０１５４】
コンピュータシステム８０１は、例えば、（ｉ）３Ｄ物体を印刷するために３Ｄプリンタを起動若しくは停止する、（ｉｉ）３Ｄ物体のコンピュータモデリングに基づいて３Ｄ物体の一部を印刷するために、複数の原料供給源から選択された原料を決定する、又は（ｉｉｉ）印刷速度を調整するために、複数の原料給送アセンブリの動作位置若しくは速度を決定することを提供するために、ユーザーインターフェイス（ＵＩ）８４０を備える電子ディスプレイ８３５を含むか、又はそれと通信することができる。ＵＩの例には、グラフィカル・ユーザー・インターフェイス（ＧＵＩ）やＷｅｂベースのユーザーインターフェイスが含まれるが、これらに限定されない。
【０１５５】
本開示の方法及びシステムは、１又は複数のアルゴリズムによって実装することができる。アルゴリズムは、中央処理装置８０５による実行時にソフトウェアを介して実装することができる。アルゴリズムは、例えば、（ｉ）特定の原料又は複数の原料供給源から選択された少なくとも２つ以上の原料の組み合わせを、３Ｄ物体の点（例えば、ボクセル）の少なくとも１つに割り当て、（ｉｉ）３Ｄ物体の少なくとも１つのボクセルを印刷する際に、特定の原料又は少なくとも２つ以上の原料の組み合わせをプリントヘッドのガイドに給送するために原料マージャーと通信することができる。
【０１５６】
［実施例１］
この例では、駆動ローラーと予圧ローラーとで構成されるワイヤ送給アセンブリのワイヤ変形の有限要素解析（ＦＥＡ）シミュレーションを提供する。ＦＥＡシミュレーションは、コンピュータソフトウェア（ＣＯＭＳＯＬ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ、Ｆｌｏｗ  ３Ｄ、ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ、ＭＡＴＬＡＢなど）を使用して実行される。ワイヤ、駆動ローラーの溝、及び予圧ローラーにひずみを加え、フォンミーゼス応力を解く。駆動ローラーと予圧ローラーは４４０Ｃ鋼で構成され、ワイヤは直径０．２５ミリメートル（ｍｍ）のアルミニウムワイヤである。シミュレーション中、２．５マイクロメートル（μｍ）の変位は１の単位として表される。２．５マイクロメートル（μｍ）の変位は、アルミニウムワイヤの１％のひずみに実質的に等しくなる。このＦＥＡシミュレーションモデルは、ランベルグ−オスグッド型の応力−ひずみ関係を使用して塑性変形を考慮し、ランベルグ−オスグッドモデルの接線データと等方硬化を使用して有効塑性ひずみを解く。
【０１５７】
図９Ａは、凹溝駆動ローラー９１０及び予圧ローラー９１５と接触しているワイヤ９０５の部分的な矢状断面図を概略的に示す。ワイヤ９０５はアルミニウムワイヤである。予圧ローラーの表面の曲率半径はワイヤの曲率半径よりも大きいが、駆動ローラーの凹溝の曲率半径はワイヤの曲率半径と実質的に同じである。ワイヤ９０５は、予圧ローラー９１５によって約３ニュートン（Ｎ）の力が加えられたときのワイヤへの応力の大きさを示す表面プロットとして提示されている。３Ｎの力は、３Ｄ物体の少なくとも一部を印刷する間にワイヤをプリントヘッドに向けるのに必要な力であり得る。表面プロットでは、応力の大きさ（９２１、９２２、９２３、９２４、９２５、９２６、９２７、及び９２８）が９２１から９２８に減少するように示されている。表面プロットは、ワイヤに加えられる応力が、駆動ローラーとワイヤとの間の接触面よりも、予圧ローラーとワイヤとの間の接触面で大きくなる可能性があることを予測している。２つの接触面の間に加えられる応力の違いは、予圧ローラーの表面の曲率半径と駆動ローラーの溝の曲率半径との違いに起因する可能性がある。ただし、表面プロットは、凹溝駆動ローラーと予圧ローラーとを備えるアセンブリによってワイヤに加えられる全体的な応力が局部に制限され、ワイヤを大きく変形させないことを予測している。
【０１５８】
図９Ｂは、ひずみ下でアルミニウムワイヤ９０５、駆動ローラー９１０、及び予圧ローラー９１５が受けるフォンミーゼス応力のプロット９５０を示す。シミュレーション中、２．５μｍの変位は１の単位として表される。ワイヤ９０５では、２．５μｍの変位は１％のひずみに等しい。予圧ローラー（９６０で示される）による３Ｎの力の下で、予圧ローラー９１５、駆動ローラー９１０、及びアルミニウムワイヤ９０５が受ける応力は、それぞれ、約５００メガパスカル（ＭＰａ）、４００ＭＰａ、及び３４０ＭＰａであると予測される。予圧ローラー９１５及び駆動ローラー９１０が受ける応力は、材料の降伏強度（δｙ）（４４０Ｃ鋼；δｙ＝１９００ｍＰａ）を下回る。アルミニウムワイヤ９０５が受ける応力は、材料の降伏強度（δｙ）（３１０ｍＰａ）に匹敵する。したがって、３Ｎの作動力の下で、アセンブリ内の予圧ローラー９１５及び駆動ローラー９１０は、塑性変形するのに十分な応力を受けず、頻繁に交換することなく使用され得る。
【０１５９】
本発明の好ましい実施形態を本明細書に示し、説明してきたが、そのような実施形態が例としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。本発明が、明細書内に提供される特定の例によって限定されることは意図されていない。本発明を前述の明細書を参照して説明してきたが、本明細書の実施形態の説明及び図解は、限定的な意味で解釈されることを意味するものではない。当業者は、本発明から逸脱することなく、数多くの変形、変更、及び置換を思いつくであろう。さらに、本発明のすべての態様は、様々な条件及び変数に依存する、本明細書に記載された特定の描写、構成又は相対的比率に限定されないことを理解されたい。本明細書に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替案が、本発明を実施する際に使用されてもよいことが理解されるべきである。したがって、本発明は、そのような代替、修正、変形、又は同等物もカバーするものとすることが企図されている。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法及び構造並びにそれらの均等物がそれによってカバーされることが意図されている。
【図１】
2021527582.tif 000013
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2021527582.tif 000023
【図９Ａ】
2021527582.tif 000024
【図９Ｂ】
2021527582.tif 000025
【図１０】
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【国際調査報告】
2021527582.tif 000027