(57)【要約】  付加製造された構造体および同構造体を形成および使用するための方法。構造体を形成するための方法では、第１の層構造体（２１０）を形成することができる。第２の層構造体（２２０）は第１の層構造体と支持構造体（２４０）との上に形成することができる。支持構造体は、第２の層構造体から除去することができる。第２の層構造体は、支持構造体が除去された後に変形または破損しないオーバハング構造体を含んでいてよい。支持構造体は、印刷中に第２の層構造体に対する支持を提供することができる。第２の層構造体の強いブリッジング能力は要求されていない。支持構造体は迅速かつ簡単に形成することができる。支持構造体は再利用することができ、印刷構造体に重量を付加しない。支持構造体は印刷の完了後に容易に除去することができる。支持構造体の設置は、印刷プロセスを著しく妨害することなしに迅速に行うことができる。
2021511990.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、
少なくとも１つの第１の層構造体を形成するステップと、
前記第１の層構造体と第１の支持構造体との上に第２の層構造体を形成するステップと、
前記第２の層構造体から前記第１の支持構造体を除去するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記第２の層構造体を形成する前記ステップが、該形成するステップ中に、前記第１の支持構造体によって少なくとも部分的に支持されたオーバハング構造体を形成するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１の層構造体を形成する前記ステップが、２つの第１の層構造体を形成するステップを含み、前記第１の支持構造体が、前記２つの第１の層構造体の間に配置されている、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第２の層構造体を形成する前記ステップが、前記第２の層構造体を形成する前記ステップ中に、前記２つの第１の層構造体をブリッジングしかつ該第１の支持構造体によって少なくとも部分的に支持されている前記第２の層構造体を形成するステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第２の層構造体を形成する前記ステップ中に、前記第１の支持構造体と前記少なくとも１つの第１の層構造体との間にギャップが存在する、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記第１の支持構造体が、前記第２の層構造体を形成する前記ステップ中に、前記少なくとも１つの第１の層構造体に接触しない、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記第２の層構造体を形成する前記ステップが、前記第１の支持構造体と前記少なくとも１つの第１の層構造体とをブリッジングする前記第２の層構造体を形成するステップを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１の層構造体を形成する前記ステップが、印刷方向で１つ以上の第１の層を印刷するステップを含み、前記１つ以上の第１の層が、前記印刷方向に対して垂直方向である積層方向で積層されており、
前記第２の層構造体を形成する前記ステップが、前記印刷方向で１つ以上の第２の層を印刷するステップを含み、前記１つ以上の第２の層が、前記積層方向で積層されている、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第１の層構造体を形成する前記ステップが、前記印刷方向に対して側面角度を成す側壁を有する第１の層構造体を形成するステップを含み、前記側面角度が、３５度〜９０度である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第１の層構造体を形成する前記ステップが、前記側壁に沿って変化する側面角度を有する側壁を有する第１の層構造体を形成するステップを含む、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第１の層構造体を形成する前記ステップが、湾曲された側壁を有する前記第１の層構造体を形成するステップを含み、前記側面角度が、前記積層方向に沿って減少する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの第１の層構造体を形成する前記ステップの後であって、前記第２の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記少なくとも１つの第１の層構造体から選択された距離をおいて前記第１の支持構造体を位置決めするステップをさらに有する、請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの第１の層構造体と前記第１の支持構造体とがそれぞれ、前記第２の層構造体に対して近位のインタフェース面を有していて、前記位置決めするステップが、前記インタフェース面が同一平面にあるように前記第１の支持構造体を位置決めするステップを含む、請求項１２項記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の支持構造体が、前記第２の層構造体を支持するための上面を有する基部を含んでいて、前記方法が、前記第２の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記基部の前記上面上に剥離層を堆積させるステップをさらに有する、請求項１から１３いずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記剥離層を堆積させる前記ステップが、前記基部の前記上面上にセッケン石を堆積させるステップを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の支持構造体が、前記第２の層構造体を支持するための上面を有する基部を含んでいて、前記方法は、
付加製造を介して前記基部を形成するステップと、
前記第２の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記基部の前記上面を冷却するステップと
をさらに有する、請求項１から１５いずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
冷却する前記ステップが、前記第２の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記基部の前記上面上に圧縮空気を吹き付けるステップを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記基部の前記上面上に剥離層を堆積させるステップをさらに有する、請求項１６または１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の層構造体が、第１の材料から成っていて、前記第１の支持構造体が、前記第１の材料とは異なる第２の材料から成っている、請求項１から１８いずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも部分的に発泡材から成る前記第１の支持構造体を形成するステップをさらに有する、請求項１から１９いずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の支持構造体が、基部と、該基部上の１つ以上のオフセット層とを含んでいて、前記方法が、前記第２の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記１つ以上のオフセット層を介して前記第１の支持構造体の高さを調整するステップをさらに有する、請求項１から２０いずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の支持構造体を除去する前記ステップの前に、前記第２の層構造体と、前記第１の支持構造体上に少なくとも部分的に配置された第２の支持構造体との上に第３の層構造体を形成するステップと、
前記第３の層構造体から前記第２の支持構造体を除去するステップと
をさらに有する、請求項１から２１いずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの第１の層構造体を形成する前記ステップが、シャーシ底部を形成するステップを含み、
前記第２の層構造体を形成する前記ステップが、前記シャーシ底部にそれぞれ接続されるフェンダとサスペンションアセンブリ組付け箇所とを形成するステップであって、前記フェンダがフェンダ上部開口を規定する、ステップを含み、
前記第３の層構造体を形成する前記ステップが、前記第２の支持構造体上にフェンダ上部を形成するステップと、前記フェンダ上部開口を覆うステップとを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記シャーシ底部に規定されたスロット内に前記第１の支持構造体を位置決めするステップをさらに有する、請求項２２または２３記載の方法。
【請求項２５】
前記第３の層構造体を形成する前記ステップの前に、前記第１の支持構造体上に前記フェンダ上部開口に整合させて前記第２の支持構造体を位置決めするステップをさらに有する、請求項２２から２４いずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの第１の層構造体または前記第２の支持構造体が、少なくとも１つの寸法において５フィート（１．５２４メートル）よりも長い、請求項１から２５いずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／６２０，８９１号の優先権を主張する。仮特許出願の優先権は、明示的に主張され、これにより、仮出願の開示は、その全体を参照することにより、かつあらゆる目的のために本明細書に援用するものとする。
【０００２】
関連する非仮出願の相互参照
以下の米国特許出願は、本出願の譲受人によって完全に所有されており、本出願と同日に出願された。これにより、以下の米国特許出願の開示は、その全体を参照にすることにより、かつあらゆる目的のために本明細書に援用するものとする。
【０００３】
２０１９年１月２３日に出願された「付加製造された構造体および同構造体を形成するための方法（ADDITIVELY MANUFACTURED STRUCTURE AND METHOD FOR MAKING THE SAME）」（代理人事件番号３６６８１．４００２）。
【技術分野】
【０００４】
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、明示はされていないが、付加製造された構造体および同構造体を形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
付加製造としても知られる３次元（３Ｄ）印刷は、必要な場所にのみ材料を堆積させる技術であり、したがって、一般的に、塊状材料から材料を削減または除去することによって部材を形成する従来の製造技術よりも、材料の消費が大幅に少なくなる。典型的な付加製造プロセスでは、３Ｄの物体は、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作製されている。３次元（３Ｄ）印刷された最初の物品は、概して模型であったが、ヒンジ、ツール、構造要素のような、より複雑なシステムにおける機能部材であってよい３Ｄ印刷物品を作製することによって、この産業は急速に進歩している。
【０００６】
大規模な（すなわち、典型的には少なくとも１つの寸法が５フィート（１．５２４メートル）よりも長い）３Ｄ物品を形成するための付加製造は、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。例示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群にあるCincinnati Incorporated社から入手可能なthe Big Area Additive Manufacturing（BAAM）１００  ALPHA、またはインディアナ州デールにあるThermwood Corporation社から入手可能なthe Large Scale Additive Manufacturing (LSAM) machineを含んでいる。大型の大規模付加製造のために押出堆積を使用する例示的なシステムは、BAAM１００ALPHAおよびLSAM machineを含んでいる。
【０００７】
大規模付加製造は、材料特性の改善と、カスタマイズされた大規模な構造体の必要性の増大とによって、最近、より大きな研究、使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にあるLocal Motors社は、大規模付加製造または大規模押出堆積を車両の印刷のために使用した最初の企業であった。しかし、大規模付加製造は、小規模付加製造において使用される技術を直接採用することでは解決することができない大きな課題にも直面している。この課題の１つは、（垂れ下がりのような）変形または重力下での破壊などの損傷を受けないオーバハングまたはブリッジ構造体を形成することである。オーバハング構造体は、印刷構造体の主要部分から少なくとも部分的に重力に対して直交する方向で何もないスペースへと延びている印刷構造体の部分を含んでいてよい。ブリッジ構造体は、印刷構造体にそれぞれ接続された互いに反対側の２つの端部領域を有する例示的なオーバハング構造体を含んでいてよい。
【０００８】
本開示の発明者らは、小規模付加製造はオーバハング構造体を形成する際の問題を有しているが、この問題は、大規模付加製造では特に深刻であり、独特の課題を呈していることを発見した。たとえば、大規模押出堆積プロセスでは、大規模に押し出されたビードが熱をはるかに長く保持し、ノズルがビードを所望の場所において堆積させようとした後にも、ゴム状または溶融状態を長く維持してしまう。ビードが凝固する間、ビードは、ビード自体の重量のもとで、かつ/またはビードの上に印刷された材料の重量のもとで寸法を維持することができない。さらに、発明者らは、液体窒素をビードに噴霧するなど、凝固を加速させるために急速凝固プロセスを使用することを検討したが、この急速凝固プロセスは、印刷層間の層間接着を減じてしまい、大規模印刷された構造体の強度を弱めてしまうことが考えられた。対照的に、小規模押出堆積プロセスでは、ノズルから出た材料を急速に凝固させるためにファンを使用することができ、したがって、オーバハングをより簡単に印刷することができる。
【０００９】
発明者らは、大規模押出堆積プロセスにおいて、オーバハング構造体が、通常は大規模であることをさらに発見した。たとえば、大規模付加製造を使用して車両を印刷する際には、フェンダや隆起した平面のような構造体を印刷することが必要であり、そのような構造体の印刷が問題となる。オーバハング構造体の変形量が大きくなってしまう。重量が大きいので、オーバハング構造体の破損が生じやすい。反対に、小規模押出堆積プロセスでは、オーバハング構造体は比較的小さい。したがって、オーバハング構造体の変形量は非常に小さいか、または無視することができる。重量が軽い場合、オーバハング構造体は破損しづらい。
【００１０】
発明者らは、小規模付加製造において構造体を形成する方法は、大規模付加製造に適用されないことが多いことをさらに発見した。１つの例では、支持構造体は主要部分と同時に印刷することができ、オーバハング構造体は、次いで支持構造体上に印刷される。しかし、大規模付加製造において、このような支持構造体は、材料、印刷時間、エネルギ消費のようなかなりの資源を消費する。さらに、支持構造体の特性を柔軟に選択することができないので、支持構造体の除去が困難になってしまう。支持構造体が損傷することなしに正常に除去された場合でさえ、支持構造体は再利用されず、大量の廃棄物が発生してしまう。
【００１１】
別の例では、充填構造体が主要部分に隣接して配置され、これにより、オーバハング構造体が、次いで充填構造体上に印刷される。充填構造体は、印刷された構造体の一部として残り、除去されない。大規模付加製造では、充填構造体のサイズが大きく、充填構造体の機械的強度に課される要求が高いので、充填構造体は極めて低い密度を有することはできない。充填構造体が印刷された構造体に加える重量は著しく大きく、ときとして、印刷された構造体を使用することを現実的ではなくしてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、発明者らによって発見されたように、オーバハング構造体の形成にとっては、大規模付加製造における問題は、小規模付加製造における問題とは異なっており、かつ／または小規模付加製造における問題よりも大きい。さらに、小規模付加製造における問題を解決するための方法が、大規模付加製造において効果的または実用的ではないことがある。
【００１３】
上記に鑑みて、オーバハング構造体を形成するための付加製造プロセスを改善して、現在、付加製造では形成することができないオーバハング構造体を製造するための改善策および／または代替策または付加的な解決策が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本開示は、付加製造された構造体ならびに同構造体を形成しかつ使用するための方法に関する。
【００１５】
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、
少なくとも１つの第１の層構造体を形成するステップと、
第１の層構造体と第１の支持構造体との上に第２の層構造体を形成するステップと、
第２の層構造体から第１の支持構造体を除去するステップと
を含む方法が記載される。
【００１６】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造体を形成するステップが、この形成するステップ中に、第１の支持構造体によって少なくとも部分的に支持されたオーバハング構造体を形成するステップを含む。
【００１７】
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の層構造体を形成するステップが、２つの第１の層構造体を形成するステップを含み、第１の支持構造体が、２つの第１の層構造体の間に配置されている。
【００１８】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造体を形成するステップが、第２の層構造体を形成するステップ中に、２つの第１の層構造体をブリッジングしかつこの第１の支持構造体によって少なくとも部分的に支持されている第２の層構造体を形成するステップを含む。
【００１９】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造体を形成するステップ中に、第１の支持構造体と少なくとも１つの第１の層構造体との間にギャップが存在する。
【００２０】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第１の支持構造体が、第２の層構造体を形成するステップ中に、少なくとも１つの第１の層構造体に接触しない。
【００２１】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造体を形成するステップが、第１の支持構造体と少なくとも１つの第１の層構造体とをブリッジングする第２の層構造体を形成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、
少なくとも１つの第１の層構造体を形成するステップが、印刷方向で１つ以上の第１の層を印刷するステップを含み、１つ以上の第１の層が、印刷方向に対して垂直方向である積層方向で積層されており、
第２の層構造体を形成するステップが、印刷方向で１つ以上の第２の層を印刷するステップを含み、１つ以上の第２の層が、積層方向で積層されている。
【００２３】
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の層構造体を形成するステップが、印刷方向に対して側面角度を成す側壁を有する第１の層構造体を形成するステップを含み、側面角度が、３５度〜９０度である。
【００２４】
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の層構造体を形成するステップが、側壁に沿って変化する側面角度を有する側壁を有する第１の層構造体を形成するステップを含む。
【００２５】
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の層構造体を形成するステップが、湾曲された側壁を有する第１の層構造体を形成するステップを含み、側面角度が、積層方向に沿って減少する。
【００２６】
開示された方法の幾つかの実施形態では、本方法が、少なくとも１つの第１の層構造体を形成するステップの後であって、第２の層構造体を形成するステップの前に、少なくとも１つの第１の層構造体から選択された距離をおいて第１の支持構造体を位置決めするステップをさらに有する。
【００２７】
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の層構造体と第１の支持構造体とがそれぞれ、第２の層構造体に対して近位のインタフェース面を有していて、位置決めするステップが、インタフェース面が同一平面にあるように第１の支持構造体を位置決め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、第１の支持構造体が、第２の層構造体を支持するための上面を有する基部を含んでいて、本方法が、第２の層構造体を形成するステップの前に、基部の上面上に剥離層を堆積させるステップをさらに有する。
【００２９】
開示された方法の幾つかの実施形態では、剥離層を堆積させるステップが、基部の上面上にセッケン石を堆積させるステップを含む。
【００３０】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第１の支持構造体が、第２の層構造体を支持するための上面を有する基部を含んでいて、本方法は、
付加製造を介して基部を形成するステップと、
第２の層構造体を形成するステップの前に、基部の上面を冷却するステップと
をさらに含む。
【００３１】
開示された方法の幾つかの実施形態では、冷却するステップが、第２の層構造体を形成するステップの前に、基部の上面上に圧縮空気を吹き付けるステップを含む。
【００３２】
開示された方法の幾つかの実施形態では、本方法が、第２の層構造体を形成するステップの前に、基部の上面上に剥離層を堆積させるステップをさらに有する。
【００３３】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第２の層構造体が、第１の材料から成っていて、第１の支持構造体が、第１の材料とは異なる第２の材料から成っている。
【００３４】
開示された方法の幾つかの実施形態では、本方法が、少なくとも部分的に発泡材から成る第１の支持構造体を形成するステップをさらに有する。
【００３５】
開示された方法の幾つかの実施形態では、第１の支持構造体が、基部と、この基部上の１つ以上のオフセット層とを含んでいて、本方法が、第２の層構造体を形成するステップの前に、１つ以上のオフセット層を介して第１の支持構造体の高さを調整するステップをさらに有する。
【００３６】
開示された方法の幾つかの実施形態では、本方法が、
第１の支持構造体を除去するステップの前に、第２の層構造体と、第１の支持構造体上に少なくとも部分的に配置された第２の支持構造体との上に第３の層構造体を形成するステップと、
第３の層構造体から第２の支持構造体を除去するステップと
をさらに含む。
【００３７】
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の層構造体を形成するステップが、シャーシ底部を形成するステップを含み、
第２の層構造体を形成するステップが、シャーシ底部にそれぞれ接続されるフェンダとサスペンションアセンブリ組付け箇所とを形成するステップであって、フェンダがフェンダ上部開口を規定する、ステップを含み、
第３の層構造体を形成するステップが、第２の支持構造体上にフェンダ上部を形成するステップと、フェンダ上部開口を覆うステップとを含む。
【００３８】
開示された方法の幾つかの実施形態では、本方法が、第２の層構造体を形成するステップの前に、シャーシ底部に規定されたスロット内に第１の支持構造体を位置決めするステップをさらに含む。
【００３９】
開示された方法の幾つかの実施形態では、本方法が、第３の層構造体を形成するステップの前に、第１の支持構造体上にフェンダ上部開口に整合させて第２の支持構造体を位置決めするステップをさらに含む。
【００４０】
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の層構造体または第２の支持構造体が、少なくとも１つの寸法において５フィート（１．５２４メートル）よりも長い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】付加製造のためのシステムを示す例示的な図である。
【図２】図１に示したシステムを使用した製造中の構造体の実施形態を示す例示的な横断面図であり、構造体が第１の層構造体を含んでいる。
【図３】製造中の図２に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、支持構造体が構造体に隣接して位置決めされている。
【図４】製造中の図３に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、第２の層構造体が支持構造体上に印刷されている。
【図５】製造中の図４に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、支持構造体が第２の層構造体から除去されている。
【図６】図１に示したシステムに基づく付加製造のための方法の実施形態を示す例示的なトップレベルのフローチャートである。
【図７】図４に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、支持構造体が２つの第１の層構造体の間にある。
【図８】図７に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、支持構造体が第２の層構造体から除去されている。
【図９】図５に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、第１の層構造体が、傾斜した側壁を有している。
【図１０】図５に示した構造体の別の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、第１の層構造体が、湾曲された側壁を有している。
【図１１】図５に示した構造体の別の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、第２の層構造体が傾斜角度を有している。
【図１２】図３に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、支持構造体が剥離層を含んでいる。
【図１３】図３に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、圧縮ガスが支持構造体上に吹き付けられている。
【図１４】図１３に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、支持構造体が剥離層を含んでいる。
【図１５】図３に示した構造体の別の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、支持構造体が１つ以上のオフセット層を含んでいる。
【図１６】図４に示した構造体の代替的な実施形態を示す例示的な横断面図であり、構造体が第３の層構造体を含んでいる。
【図１７】図６に示した付加製造のための方法の代替的な実施形態を示す例示的なフローチャートである。
【図１８】図１７に示した方法を用いて製造された車両ボディの実施形態を示す例示的な斜視図である。
【図１９】図１８に示した車両ボディのシャーシの実施形態を示す例示的な詳細図である。
【図２０】製造中の図１９に示したシャーシの代替的な実施形態を示す例示的な詳細図であり、第１の層構造体が印刷されている。
【図２１】製造中の図２０に示したシャーシの代替的な実施形態を示す例示的な詳細図であり、第２の層構造体が印刷されている。
【図２２】製造中の図２１に示したシャーシの代替的な実施形態を示す例示的な詳細図であり、第３の層構造体が印刷されている。
【図２３】製造中の図２２に示したシャーシの代替的な実施形態を示す例示的な詳細図であり、支持構造体がシャーシから除去されている。
【図２４】図１に示したシステムを制御するための制御システムの実施形態を示す例示的な図である。
【００４２】
図面は、正しい縮尺で描かれておらず、同様の構造または機能の要素は、図面全体にわたって例示の目的で概して同一の参照番号によって表されていることに留意されたい。また、図面は、好適な実施形態の説明を容易にすることのみを目的としていることにも留意されたい。図面は、説明されている実施形態のすべ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もない。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、付加製造のための例示的なシステム１００を示している。このシステム１００は、押出堆積（または材料押出）を介して３Ｄ物品を印刷することができる。プリントヘッド１２０は、３Ｄ印刷された物品を形成するためにプリントベッド１４０上に１つ以上のポリマ層を堆積させるために構成されたノズルを含んでいるものとして示されている。プリントベッド１４０は、加熱テーブルおよび／または前もって堆積させられた層を含んでいてよい。層の積層方向は、ｚ方向であり、印刷方向は、ｘ方向である。
【００４４】
図１は、押出堆積を用いたシステム１００により実施されるものとしての付加製造を示しているが、付加製造を実施するための別のシステムまたはプロセスも、本開示において使用することができる。付加製造のための例示的なプロセスは、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、ステレオリソグラフィまたはこれらの組み合わせを含んでいてよい。
【００４５】
現在利用することができる方法およびシステムでは、大きなオーバハング構造体を備えた大規模付加製造された部材の製造ができないので、大きなオーバハング構造体を備えた付加製造された構造体および同構造体を形成するための方法が、所望されていることが判明し、車両および/または建築構造体のための付加製造のような、幅広い用途のための基礎が提供される。
【００４６】
本開示において記載されるような構造体および方法が、大規模付加製造における技術的問題を解決するために適用されるが、構造体および方法は、中規模および／または小規模付加製造のような、より小さな規模の付加製造にも、限定することなしに適用することができる。
【００４７】
図２を参照すると、構造体２００の横断面が示されている。構造体２００は、第１の層構造体２１０を含んでいてよく、この第１の層構造体２１０は、ｚ方向で積層されている１つ以上の層（または第１の層）２１２を含んでいる。第１の層構造体２１０は、付加製造を用いて製造することができる。
【００４８】
第１の層構造体２１０は、側壁２１４を有しているものとして示されている。側壁２１４は、ｘ方向に対して側面角度Ａを成すように示されている。換言すると、側壁２１４は、プリントベッド１４０に対して側面角度Ａを成している。
【００４９】
図３を参照すると、支持構造体２４０が側壁２１４から距離ｄをおいて位置決めされている。図３は、支持構造体２４０および第１の層構造体２１０がプリントベッド１４０上に配置されているように示してあるにもかかわらず、支持構造体２４０および／または第１の層構造体２１０は、限定することなしに、均一かつ／または異なる平面上に位置決めすることができる。
【００５０】
支持構造体２４０は、プリントベッド１４０に対して遠位にあるインタフェース面２４６を有するものとして示されている。第１の層構造体２１０は、プリントベッド１４０に対して遠位にあるインタフェース面２１６を含んでいてよい。図３に例示目的で示したように、インタフェース面２１６，２４６は、同一平面上にあってよい。しかし、インタフェース面２１６，２４６は、必ずしも同一平面上にある必要はなく、限定することなしに、同一平面上になくてよい。換言すると、インタフェース面２１６，２４６は、プリントベッド１４０から均一なかつ／または異なる距離にあってよい。
【００５１】
距離ｄは、第１の層構造体２１０および支持構造体２４０上の任意の点の間の間隔であってよい。図３に例示的に示したように、距離ｄは、インタフェース面２４６，２１６間のギャップ２４２のサイズであってよい。換言すると、距離ｄは、後続の層を印刷することができる支持構造体２４０および第１の層構造体２１０の領域の間で測定された間隔であってよい。
【００５２】
図３は、単に例示的な目的で、ギャップ２４２が均一であることを示している。ギャップ２４２は、側壁２１４に沿ったそれぞれ異なる箇所において均一であってよい、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、傾斜した形状および／または不規則な形状を有していてよく、側壁２１４に沿って不均一なギャップ２４２および不均一な距離ｄをもたらす。１つの例では、距離ｄは、それぞれ異なる箇所においてゼロであってよい、かつ／またはゼロでなくてよい。換言すると、側壁２１４は、支持構造体２４０に部分的に接触していてよい。
【００５３】
支持構造体２４０は、選択された形状およびサイズを有していてよい。支持構造体２４０は、適切な材料およびプロセスを使用して形成することができる。１つの実施形態では、支持構造体２４０は、３Ｄ印刷を使用し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体２４０を形成することができる。１つの例では、支持構造体２４０は、プリントベッド１４０上に印刷することができ、使用中に逆さに配置することができる。有利には、支持構造体２４０は、平坦であるインタフェース面２４６を提供することができる。
【００５４】
付加的かつ／または代替的に、支持構造体２４０は、少なくとも部分的に発泡材から形成されていてよい。発泡材は、選択し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、支持構造体２４０は、より安価な形式で形成することができる。
【００５５】
図３は、ｚ方向およびｘ方向によって規定された平面に、ギャップ２４２を有する第１の層構造体２１０および支持構造体２４０を示しているが、第１の層構造体２１０および支持構造体２４０は、限定することなしに、z方向およびy方向により規定された平面および/または別の平面において分離されていてよい、かつ／または接触していてよい。
【００５６】
図４を参照すると、第２の層構造体２２０が、支持構造体２４０および第１の層構造体２１０上に配置されているものとして示されている。第２の層構造体２２０は、z方向で積層された１つ以上の層（または第２の層）２２２を含むものとして示されている。１つの実施形態では、第２の層構造体２２０は、第１の層構造体２１０を製造したものと同一の付加製造技術を使用して製造することができる。
【００５７】
第２の層構造体２２０は、ギャップ２４２に跨がるように示されている。距離ｄは、適切な長さであってよい。小さな距離ｄは、有利には、ギャップに跨がる第２の層構造体２２０の変形の可能性を減少させることができる。距離ｄは、第２の層構造体２２０のブリッジング能力、つまり、第２の層構造体２２０の材料が、第２の層構造体２２０の下の空間からの鉛直方向のいかなる支持なしでも張り出すことができる能力によって規定することができる。１つの実施形態では、距離ｄはゼロであってよい。有利には、第２の層構造体２２０は、印刷中に完全に支持されていてよく、変形を減じるか、または阻止することができる。
【００５８】
図５を参照すると、支持構造体２４０が、第２の層構造体２２０から除去されたものとして示されている。第１の層構造体２１０を越えて延びる第２の層構造体２２０の部分が、オーバハング構造体２２４である。
【００５９】
オーバハング構造体２２４は、支持構造体２４０の除去の前後で形状を維持することができる。換言すると、オーバハング構造体２２４は、支持されずに空きスペースに位置決めされていたとしても、重力下で変形せず、第２の層構造体２２０から離脱しない。
【００６０】
図６を参照すると、（図５に示した）構造体２００を製造する例示的な方法３００が示されている。第１の層構造体２１０は、符号３１０において印刷することができる。第２の層構造体２２０は、符号３３０において、支持構造体２４０および第１の層構造体２１０上に印刷することができる。
【００６１】
支持構造体２４０は、符号３４０において、第２の層構造体２２０から除去することができる。第２の層構造体２２０から支持構造体２４０を除去することは、第２の層構造体２２０との直接的な接触から支持構造体２４０を分離することを含んでいてよい。支持構造体２４０は、適切なときに除去することができる。１つの実施形態では、第２の層構造体２２０は、支持構造体２４０が第２の層構造体２２０から除去される前に、室温にまで冷却することができ、かつ／または凝固させることができる。有利には、支持構造体２４０は、第２の層構造体２２０の変形を阻止するための冷却および／または凝固中に、第２の層構造体２２０に対する支持を提供することができる。冷却および／または凝固が完了すると、第２の層構造体２２０は、十分な構造強度を得ることができ、支持構造体２４０が除去された後でも変形することはない。
【００６２】
有利には、支持構造体２４０は、構造体２００を繰り返し形成するために再利用することができる。再利用は、材料、印刷時間およびエネルギを著しく節約することができる。さらに、支持構造体２４０を構造体２００から分離することができるので、支持構造体２４０は、第２の層構造体２２０を支持するために十分な強度を提供するための高い密度の材料から形成することができるが、構造体２００の重量は増大しない。
【００６３】
任意には、支持構造体２４０は、符号３２０において、第１の層構造体２１０から選択された距離ｄをおいて位置決めすることができる。１つの実施形態では、支持構造体２４０は、第１の層構造体２１０を印刷した後であって、第２の層構造体２２０を印刷する前に、位置決めすることができる。たとえば、印刷プロセスは、第１の層構造体２１０を印刷した後であって、第２の層構造体２２０を印刷する前に、休止または時間間隔を有していてよい。支持構造体２４０は、オペレータにより手動で、かつ／または機械支援された形式で（たとえば、ロボットにより）、時間間隔中に位置決めすることができる。有利には、支持構造体２４０は、第１の層構造体２１０を印刷するプロセスを妨げない。付加的かつ／または代替的に、支持構造体２４０は、第１の層構造体２１０の印刷を終了する前に配置することができる。支持構造体２４０を位置決めするプロセスは、第１の層構造体２１０を印刷するプロセスよりも著しく短くてよい。
【００６４】
図７を参照すると、第１の層構造体２１０は、第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂを含むものとして示されている。第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂのそれぞれは、ｚ方向で積層された１つ以上の層２１２を含むものとして示されている。第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂは、同一のかつ／または互いに異なる数の層２１２を含んでいてよい。１つの実施形態では、第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂは、同一の数の層２１２を含んでいてよい。有利には、第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂは同時に印刷することができ、後続の印刷層に曝されている第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂの表面は、整合していてよい、かつ／または同一平面であってよい。
【００６５】
図７は、支持構造体２４０を第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂ間に配置されているものとして示している。支持構造体２４０は、第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂからそれぞれ距離ｄ１，ｄ２にあるものとして示されている。距離ｄ１，ｄ２は、均一であってよい、かつ／または互いに異なっていてよい。図７は、第２の層構造体２２０を第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂおよび支持構造体２４０上に配置されているものとして示している。
【００６６】
図８を参照すると、支持構造体２４０が、第２の層構造体２２０から除去されたものとして示されている。オーバハング構造体２２４は、第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂ間に跨っているように示されている。オーバハング構造体２２４は、支持構造体２４０の除去の前後に形状を維持することができる。換言すると、オーバハング構造体２２４は、第１の層構造体２１０Ａ，２１０Ｂをブリッジングすることができる。
【００６７】
図９を参照すると、第１の層構造体２１０の側壁２１４は、ｚ方向から離れるにつれて傾斜する面であるものとして示されている。換言すると、側面角度Ａは直角ではない。図９は、９０度よりも小さい側面角度Ａを示している。
【００６８】
側面角度Ａは、適切な値を有していてよい。側面角度Ａの最小値は、印刷プロセスによって規定することができる。１つの実施形態では、第１の層構造体２１０を印刷するためのビード（図示せず）が幅広である場合、側面角度Ａは小さくなり得る。たとえば、ビードが大きなアスペクト比を有している場合、側面角度Ａは小さくなり得る。アスペクト比は、ビードの幅（またはｘ方向のサイズ）対高さ（またはｚ方向のサイズ）の比を含んでいてよい。付加的かつ／または代替的に、層２１２間で長い凝固時間が存在する場合、側面角度Ａは小さくなり得る。例示的な側面角度Ａは、３５度〜９０度、４０度〜９０度、または４５度〜９０度の範囲であってよい。
【００６９】
図１０を参照すると、第１の層構造体２１０の側壁２１４は、ｚ方向から離れるにつれて傾斜する湾曲された面を含むものとして示されている。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面角度Ａを有していてよい。図１０に示すように、側面角度Ａは、側壁２１４の端部領域における側面角度Ａ１と、側壁２１４の中央領域における側面角度Ａ２とを含むものとして示されている。
【００７０】
側面角度Ａ１，Ａ２のそれぞれの最小値は、第１の層構造体２１０のブリッジング能力によって規定することができる。１つの実施形態では、第１の層構造体２１０を印刷するためのビード（図示せず）が幅広である場合、側面角度Ａ１，Ａ２は小さくなり得る。たとえば、ビードが大きなアスペクト比を有している場合、側面角度Ａ１，Ａ２は小さくなり得る。アスペクト比は、ビードの幅（またはｘ方向のサイズ）対高さ（またはｚ方向のサイズ）の比を含んでいてよい。付加的かつ／または代替的に、層２１２間で長い凝固時間が存在する場合、側面角度Ａ１，Ａ２は小さくなり得る。例示的な側面角度Ａ１，Ａ２は、それぞれ３５度〜９０度、４０度〜９０度、または４５度〜９０度の範囲であってよい。
【００７１】
側壁２１４は、図９では直線状であり、図１０では湾曲しているものとして示されているが、側壁２１４は、限定することなしに、直線状、湾曲、またはこれらの組み合わせであってよい。
【００７２】
図１１を参照すると、インタフェース面２４６は、第２の層構造体２２０に接続するものとして示されている。インタフェース面２４６の形態および／または形状は、支持構造体２４０上に印刷される第２の層構造体２２０を規定することができる。
【００７３】
図１１は、傾斜角度Ｂをインタフェース面２４６とプリントベッド１４０との間に存在するものとして示している。事実上、支持構造体２４０上に形成されたオーバハング構造体２２４は、プリントベッド１４０に対して傾斜角度Ｂを成す側壁を有していてよい。
【００７４】
傾斜角度Ｂは、適切な値を有していてよい。１つの実施形態では、傾斜角度Ｂは、支持構造体２４０を使用せずには３Ｄ印刷において達成することが困難であるかつ／または不可能である値を有していてよい。例示的な傾斜角度Ｂは、０度〜４５度の範囲であってよい。有利には、第２の層構造体２２０が、制限されたブリッジング能力を有する材料から成っていて、支持なしでは傾斜角度Ｂを小さな値で形成することができない場合、支持構造体２４０は、そのような小さな傾斜角度Ｂを可能にするための支持を提供することができる。
【００７５】
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、インタフェース面２４６は、プリントベッド１４０に対して平行であってよい。たとえば、インタフェース面２４６は、第１の層構造体２１０の（図３に示した）インタフェース面２１６と同一平面にあってよい。
【００７６】
図１２を参照すると、支持構造体２４０は、基部２４１上に配置された剥離層２４４を含み、インタフェース面２４６を提供するものとして示されている。剥離層２４４は、（図４に示した）第２の層構造体２２０が支持構造体２４０上に印刷される前に、配置することができる。
【００７７】
剥離層２４４は、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０との間の強固な結合を阻止するために使用することができる。有利には、第２の層構造体２２０が冷却され、かつ／または凝固した後に、第２の層構造体２２０を損傷することなしに、第２の層構造体２２０から支持構造体２４０を除去することができる。付加的かつ／または代替的に、剥離層２４４は、第２の層構造体２２０の印刷中に、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０との間に十分な接着を提供するために使用することができる。有利には、第２の層構造体２２０を、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０との間の位置ずれを阻止するために、支持構造体２４０に対して位置固定することができる。例示的な剥離層２４４は、非粘着性材料を含んでいてよい。たとえば、剥離層２４４は、滑石粉、マイカダスト、食用油などの油、および／または離型材料を含んでいてよい。代替的かつ／または付加的に、剥離層２４４は、少なくとも部分的にセッケン石から形成することができる。たとえば、剥離層２４４は、セッケン石マーカを使用することによって被着することができる。有利には、剥離層２４４の被着は、ばらの粉末を供給するよりもよりクリーンなプロセスであり得る。
【００７８】
付加的かつ／または代替的に、剥離層２４４は、上述の特性を提供するシートおよび／またはコーティングを含んでいてよい。例示的なシートは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）シート、別の熱可塑性シート、接触接着剤でコーティングされた布地、ビーズボード、木材用接着剤で覆われた中密度繊維板（ＭＤＦ）（またはビーズボードの表面に撒き散らされたペレットを有しないビーズボード）、発泡材インサート、ボール紙、またはそれらの組み合わせを含んでいてよい。
【００７９】
図１２は剥離層２４４を示しているが、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０との間の所望の表面相互作用は、剥離層２４４なしでも達成することができる。１つの実施形態では、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０とを互いに異なる材料で形成することができる。たとえば、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０とは、それぞれ第１および第２の材料で形成することができる。第１の材料および第２の材料は、滑石粉によって提供される相互作用と同じである、かつ／または滑石粉によって提供される相互作用よりも大きい有利な界面相互作用を達成するために十分に異なる化学的および／または物理的特性を有していてよい。
【００８０】
１つの実施形態では、第１および第２の材料のそれぞれは、ＡＢＳ、炭素繊維充填ＡＢＳ（ＣＦ／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）またはこれらの組み合わせを含んでいてよい。たとえば、ＣＦ／ＡＢＳは、２０％の炭素短繊維が充填されたアクリロニトリルブタジエンスチレン（２０％ＣＦ／ＡＢＳ）のような不連続炭素繊維複合材を含んでいてよい。付加的かつ／または代替的に、第１の材料は、ＡＢＳおよび／またはコポリエステルを含んでいてよく、炭素繊維および／またはグラフェンナノフィラーを充填することができる。第２の材料は、第１の材料とは異なっていてよい。１つの例では、第１の材料はＡＢＳを含んでいてよく、第２の材料はＰＰＯを含んでいてよい。
【００８１】
付加的かつ／または代替的に、第１の材料および第２の材料は、支持構造体２４０上に第２の層構造体２２０を印刷する間に互いに異なる温度を有していてよい。第１の材料と第２の材料との間の温度差は、第１の材料が第２の材料と同一であるか、または異なる場合に、第１の材料と第２の材料との間の剥離を容易にすることができる。たとえば、第１の材料と第２の材料とは、同一の材料を含んでいてよいが、第２の材料の温度は、第２の層構造体２２０の印刷中に、第１の材料の温度よりも低くてよい。有利には、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０との間の所望の剥離特性を達成することができる。
【００８２】
図１３を参照すると、支持構造体２４０は、ｚ方向で積層された１つ以上の層２１２を含むものとして示されている。１つの実施形態では、支持構造体２４０は、付加製造を使用して形成することができる。たとえば、支持構造体２４０は、３Ｄ印刷を使用して、第１の層構造体２１０と同時に形成することができる。換言すると、第１の層構造体２１０および支持構造体２４０を含むように、コンピュータ化されたモデルを生成することができ、第１の層構造体２１０および支持構造体２４０を、１回の印刷プロセスにおいて印刷することができる。
【００８３】
図１３は、（図４に示した）第２の層構造体２２０の印刷中および／または印刷前に、支持構造体２４０の温度を下げるために、圧縮ガス２４３を支持構造体２４０に任意で吹き付けることができることを示す。圧縮ガス２４３は、大気圧よりも高い圧力下に維持されたガスを含んでいてよい。例示的な圧縮ガス２４３は、圧縮空気、液体窒素、またはこれらの組み合わせを含んでいてよい。
【００８４】
印刷されたばかりの支持構造体２４０は、高温であるインタフェース面２４６を有していてよい。圧縮ガス２４３は、インタフェース面２４６を冷却することができる。第２の層構造体２２０を、インタフェース面２４６の温度よりも高い温度で、支持構造体２４０上に印刷することができ、（図１２に示した）剥離層２４４が支持構造体２４０に被着されていない場合でさえ、次いで容易に剥離することができる。有利には、第１の層構造体２１０は、圧縮ガス２４３によって冷却されないので、第１の層構造体２１０と第２の層構造体２２０との間の良好な接着を達成することができる。
【００８５】
図１４を参照すると、圧縮ガス２４３は、任意に、支持構造体２４０の温度を下げるために支持構造体２４０に吹き付けられるものとして示されている。たとえば、支持構造体２４０は、付加製造を介して形成することができ、印刷されたばかりの支持構造体２４０は、高温であってよい。圧縮ガス２４３は、支持構造体２４０の温度を下げることができる。
【００８６】
剥離層２４４を、支持構造体２４０上に被着することができる。剥離層２４４は、セッケン石、滑石粉、および／または支持構造体２４０の剥離を容易にすることができる別の材料で形成することができる。第２の層構造体２２０は、支持構造体２４０の温度よりも高い温度で、支持構造体２４０上に印刷することができる。有利には、第２の層構造体２２０は、支持構造体２４０からより容易に剥離することができる。
【００８７】
図１５を参照すると、支持構造体２４０は、プリントベッド１４０の遠位に配置された１つ以上のオフセット層２４８を含むものとして示されている。オフセット層２４８は、均一なかつ／または互いに異なる厚さおよび／または形態を有していてよい。オフセット層２４８は、インタフェース面２４６が第１の層構造体２１０に対して所望の位置にあることができるように、支持構造体２４０の高さおよび／または形状を調整するために選択することができる。たとえば、オフセット層２４８は、支持構造体２４０のインタフェース面２４６が第１の層構造体２１０のインタフェース面２１６と同一平面にあるように、選択することができる。
【００８８】
支持構造体２４０が複数回の印刷プロセスにおいて再利用される場合、各印刷プロセスにおける第１の層構造体２１０は、異なる程度の変形を有することがあり、結果として異なる形状および／または厚さをもたらす。選択されたオフセット層２４８を支持構造体２４０に位置固定することによって、支持構造体２４０のサイズ、厚さおよび／または形状を、有利には第１の層構造体２１０のそれぞれの幾何学的形状に正確に適合および／または整合させるために調整することができる。
【００８９】
オフセット層２４８は、第３の材料で形成することができる。第２の材料と第３の材料とは、均一であってよく、かつ／または互いに異なっていてよい。たとえば、オフセット層２４８は、発泡材から形成することができ、間隙調整板（Shim）に類似するように成形することができる。
【００９０】
図１５は、例示のみを目的として、２つのオフセット層２４８を示しているが、支持構造体２４０が、限定することなしに、均一なかつ／または互いに異なる幾何学形状を有する１つ以上のオフセット層２４８を含んでいてよい。図１５は、ｚ方向で積層されているオフセット層２４８を示しているが、オフセット層２４８は、限定することなしに、任意の方向で配置することができる。
【００９１】
図１６を参照すると、支持構造体２４０は、支持構造体（または第１の支持構造体）２４０Ａと、この支持構造体２４０Ａ上に積層された支持構造体（または第２の支持構造体）２４０Ｂとを含むものとして示されている。支持構造体２４０Ｂは、プリントベッド１４０に対して支持構造体２４０Ａのインタフェース面２４６Ａよりも遠位にあるインタフェース面２４６Ｂを有するものとして示されている。構造体２００は、第２の層構造体２２０上かつ支持構造体２４０Ｂ上に形成された第３の層構造体２３０を含むものとして示されている。第３の層構造体２３０は、ｚ方向で積層されている１つ以上の層（または第３の層）２３２を含むものとして示されている。支持構造体２４０を除去すると、オーバハング構造体２２４，２３４を形成することができる。
【００９２】
図１６は、支持構造体２４０Ｂを支持構造体２４０Ａ上に積層されているものとして示しているが、支持構造体２４０Ｂは、限定することなしに、プリントベッド１４０のような表面上かつ／または先に印刷された層上に配置することができる。図１６は支持構造体２４０Ａ，２４０Ｂを示しているが、均一なかつ／または互いに異なる厚さおよび／または形状の任意の個数の支持構造体２４０を使用することができる。
【００９３】
図１７を参照すると、（図１６に示した）構造体２００を製造する例示的な方法３００が示されている。第１の層構造体２１０は、符号３１０において印刷することができる。第２の層構造体２２０は、符号３３０において、第１の層構造体２１０と支持構造体２４０Ａとの上に印刷することができる。第３の層構造体２３０は、符号３３２において、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０Ｂとの上に印刷することができる。支持構造体２４０Ａ，２４０Ｂは、符号３４０において、第２の層構造体２２０および第３の層構造体２３０から除去することができる。
【００９４】
換言すると、符号３３０における印刷は、符号３３２において示されるように、印刷される付加的な支持構造体２４０を位置決めすることによって繰り返し実施することができ、これにより、プリントベッド１４０からそれぞれ異なる高さおよび／または距離をおいて複数のオーバハング構造体を形成することができる（図１６を参照）。図１７では１回だけ繰返し実施するように示されているが、符号３３０における印刷は、限定することなしに、何回でも繰り返し実施することができる。
【００９５】
図１８を参照すると、例示的な自動車のボディ４００が、ボディ４００の底部にシャーシ４２０を含むものとして示されている。シャーシ４２０は、（図１７に示した）開示された方法３００を使用することによって、付加製造を介して形成することができる。
【００９６】
シャーシ４２０は、シャーシ底部４２６を含むものとして示されている。シャーシ４２０は、サスペンションアセンブリ組付け箇所４２２とフェンダ４２８とをさらに含み、サスペンションアセンブリ組付け箇所４２２とフェンダ４２８とはそれぞれ、シャーシ底部４２６上で上昇している。換言すると、サスペンションアセンブリ組付け箇所４２２とフェンダ４２８とは両方とも、シャーシ底部４２６よりも地面から遠くにあってよい。フェンダ４２８は、サスペンションアセンブリ組付け箇所４２２よりも地面からさらに上昇したフェンダ上部４２４を含むものとして示されている。図１９は、シャーシ４２０の拡大図を示している。
【００９７】
図２０を参照すると、シャーシ４２０の少なくとも一部が、印刷プロセス中に形成されるものとして示されている。第１の層構造体２１０が印刷され、シャーシ底部４２６を含むものとして示されている。支持構造体２４０Ａは、第１の層構造体２１０に挿入されているものとして示されている。換言すると、シャーシ底部は、２つの第１の層構造体２１０を含むものとして示されており、支持構造体２４０Ａは、２つの第１の層構造体２１０の間に挿入することができる。支持構造体２４０Ａの表面は、シャーシ底部４２６の表面と同一平面にあってよい。
【００９８】
支持構造体２４０Ａは、印刷プロセス中に第１の層構造体２１０内に挿入することができ、生産の速度に著しい影響を与えることなしに、短時間しか要求しない。たとえば、印刷は、３０秒〜６０秒の範囲の時間間隔の間休止することができ、この時間間隔中に支持構造体２４０Ａを挿入することができる。
【００９９】
図２１を参照すると、第２の層構造体２２０が、第１の層構造体２１０と支持構造体２４０Ａとの上に形成されるものとして示されている。第２の層構造体２２０の一部は、サスペンションアセンブリ組付け箇所４２２（図１９に示したが、図２１では見えない）を含んでいてよい。
【０１００】
図２１は、フェンダ上部開口４２３を規定するものとして第２の層構造体２２０を示している。（図１９に示した）フェンダ上部４２４を直接に印刷することは、印刷材料が有することのない著しいブリッジング能力を要求し得る。１つの実施形態では、第２の層構造体２２０の高さは、印刷材料のブリッジング能力を伴って印刷することができるフェンダ４２８の部分のサイズによって少なくとも部分的に規定することができる。印刷材料が大きなブリッジング能力を有する場合、第２の層構造体２２０は、フェンダ４２８の大部分を含んでいてよく、フェンダ上部開口４２３は、小さくてよい。
【０１０１】
図２２を参照すると、第３の層構造体２３０が、第２の層構造体２２０と支持構造体２４０Ｂとの上に形成されるものとして示されている。第１の層構造体２１０、第２の層構造体２２０および第３の層構造体２３０は、見やすいようにワイヤフレームで示されている。図２０は、方形のボックスまたは方形の六面体を含み、支持構造体２４０Ｂを支持構造体２４０Ａ上に積層されているものとして示している。第３の層構造体２３０は、支持構造体２４０Ｂ上に印刷されたフェンダ上部４２４を含んでいる。
【０１０２】
支持構造体２４０Ｂは、印刷プロセス中に（図２１に示した）フェンダ上部開口４２３内に位置決めすることができ、生産の速度に著しい影響を与えることなしに、短時間しか要求しない。たとえば、印刷は、３０秒〜６０秒の範囲の時間間隔の間休止することができ、この時間間隔中に支持構造体２４０Ｂを挿入することができる。
【０１０３】
図２３を参照すると、（図２２に示した）支持構造体２４０Ａ，２４０Ｂが、第２の層構造体２２０および第３の層構造体２３０から除去されたものとして示されている。したがって、シャーシ４２０を形成することができる。
【０１０４】
開示された実施形態は、付加製造を介して形成された（図５に示した）構造体２００をさらに開示する。構造体２００は、（図５に示した）側壁２１４を有する（図５に示した）第１の層構造体２１０を含んでいてよい。構造体２００は、第１の層構造体２１０上にｚ方向で積層された（図５に示した）第２の層構造体２２０を含んでいてよい。換言すると、第１の構造体２１０および第２の構造体２２０は、同じ積層方向を共有することができる。第２の層構造体２２０は、側壁２１４を越えて延びる、積層方向で支持されていない（図５に示した）オーバハング構造体２２４を含んでいてよい。開示された実施形態は、図７〜図１１、図１６および図１８〜図２３に示されるような構造体２００をさらに開示する。
【０１０５】
図２４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。この制御システム５００は、（図１に示した）プリントヘッド１２０を制御するため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を含んでいてよい。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）、特定用途用集積回路、特定用途用命令セットプロセッサ、グラフィック処理ユニット、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等を含んでいてよい。
【０１０６】
プロセッサ５１０は、制御システム５００および／または（図５に示した）構造体２００のコンピュータ化されたモデルを実装するための命令を実行することができる。限定的ではない例では、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、大きな構成要素の付加印刷を実施するための複数の印刷オプション、設定および技術でシステム１００を制御するために動作することができる。
【０１０７】
プログラムは、構造体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）プログラムを含んでいてよい。付加的かつ／または代替的に、３Ｄコンピュータモデルは、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形式であってよい。
【０１０８】
プログラムは、３Ｄコンピュータモデルをロードし、印刷モデルを形成し、構造体２００を印刷するためのシステム１００を制御するための機械コードを生成することができる。例示的なプログラムは、インディアナ州デールにあるThermwood Corporation社から入手可能なLAMS Print3Dを含んでいてよい。付加的かつ／または代替的に、例示的なプログラムは、オハイオ州ハリソンにあるCincinnati Incorporated社から入手可能なUnfolder Module Software、Bend Simulation Software、Laser Programmingおよび／またはNesting Softwareを含んでいてよい。
【０１０９】
図２４に示したように、制御システム５００は、必要に応じて、１つ以上の付加的なハードウェア構成要素を含んでいてよい。例示的な付加的なハードウェア構成要素は、メモリ５２０（本明細書では、代替的には、非一時的なコンピュータ可読媒体と呼ばれる）を含むが、これらに限定されない。例示的なメモリ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、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能ＲＯＭ、消去可能プログラム可能ＲＯＭ、電気的消去可能プログラム可能ＲＯＭ、フラッシュメモリ、セキュアデジタル（ＳＤ）カードおよび／または類似のものを含んでいてよい。制御システム５００および／または構造体２００のコンピュータ化されたモデルを実装するための命令は、プロセッサ５１０によって実行されるようにメモリ５２０に格納されていてよい。
【０１１０】
付加的かつ／または代替的に、制御システム５００は、通信モジュール５３０を含んでいてよい。通信モジュール５３０は、有線および/または無線の通信方法を使用して制御システム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ハードウェアおよびソフトウェアを含んでいてよい。たとえば、制御システム５００は、通信モジュール５３０を介して、構造体２００に対応するコンピュータ設計データを受信することができる。例示的な通信方法は、たとえば、無線、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）、セルラー、衛星、放送またはそれらの組み合わせを含んでいる。
【０１１１】
付加的かつ／または代替的に、制御システム５００は、表示デバイス５４０を含んでいてよい。表示デバイス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および／またはプリントヘッド１２０に関連するデータを表示するために動作するデバイスを含んでいてよい。付加的かつ／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／出力デバイス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）を含んでいてよい。
【０１１２】
プロセッサ５１０、メモリ５２０、通信モジュール５３０、表示デバイス５４０および／または入力／出力デバイス５５０は、たとえば、ハードウェアコネクタおよびバスを使用して、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。
【０１１３】
開示された実施形態では、種々異なる修正および代替形態が可能であり、その特定の例は、図面において例として示されていて、本明細書において詳細に説明されている。しかし、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べきではなく、むしろ開示された実施形態は、すべての修正、等価物および代替物を網羅することを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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