(57)【要約】  本開示の３次元（３Ｄ）物体の少なくとも一部分を印刷する方法は、少なくとも１つのパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を、支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かってそれらと接触するように方向付けることを含んでよい。次に、少なくとも１つのワイヤに対して支持体または３Ｄ物体の堆積部分によって及ぼされる反力を示す信号を生成して測定値を提供するために、１つ以上のセンサが使用されてよい。少なくとも１つのパラメータは、測定値に応答して調整されて、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供することができる。少なくとも１つのワイヤの第２の部分は、少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かって接触させられてよい。【選択図】図１
2021531981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体または３次元（３Ｄ）物体の堆積部分に隣接する前記３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法であって、
（ａ）少なくとも１つのパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に向かってそれらと接触するように方向付けるステップと、
（ｂ）前記少なくとも１つのワイヤを前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分と接触させると、前記少なくとも１つのワイヤに対して前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分によって及ぼされる反力を示す信号を生成して測定値を提供する１つ以上のセンサを使用するステップと、
（ｃ）前記測定値に応答して前記少なくとも１つのパラメータを調整して、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供するステップと、
（ｄ）前記少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、前記少なくとも１つのワイヤの第２の部分を前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に向かってそれらと接触させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記反力が閾値を超える場合に、前記少なくとも１つのパラメータが調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのワイヤを通って前記支持体もしくは前記３Ｄ物体の前記堆積部分にまたはその逆に電流が流れるときに、前記少なくとも１つのワイヤの前記第２の部分を加熱にさらすステップをさらに含み、その加熱が前記少なくとも１つのワイヤの前記第２の部分を溶かすのに十分である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのワイヤの前記第２の部分を前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に堆積させるステップをさらに含み、それにより、前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部分が形成される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのワイヤの前記第１の部分が、ワイヤ供給アセンブリを通して方向付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのパラメータが、ワイヤ供給速度、前記少なくとも１つのワイヤの先端と前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分との間の距離、前記少なくとも１つのワイヤの前記先端と前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部分との間の距離、前記ワイヤ供給アセンブリに印加される電力量、前記ワイヤ供給アセンブリに印加される電流量、および前記ワイヤ供給アセンブリに印加される電圧量からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上のセンサが、前記ワイヤ供給アセンブリを保持するために運動学的に取り付けられる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ワイヤ供給アセンブリが、支持ワイヤガイドおよびワイヤフィーダを備え、前記支持ワイヤガイドが、前記ワイヤフィーダから前記少なくとも１つのワイヤを受け入れ、前記少なくとも１つのワイヤを前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に向かって方向付ける、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記支持ワイヤガイドが前記ワイヤフィーダと接触している、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つ以上のセンサが、１つ以上のひずみゲージを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）の前に、前記１つ以上のセンサが較正される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｂ）が、前記少なくとも１つのワイヤの上流張力から切り離して前記反力を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのワイヤの前記第１の部分が、プリントヘッドを使用して方向付けられ、前記ステップ（ｂ）が、（ｉ）ガントリーによって前記プリントヘッドに加えられる加力を決定するステップと、（ｉｉ）前記反力を決定するために前記加力から１つ以上の印刷部品の重量を取り除くステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ以上の印刷部品が、センサ、フレームシステム、マウントプレート、駆動モーター、ドライバローラー、予圧モーター、および予圧ローラーからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ａ）の前に、前記少なくとも１つのパラメータを選択するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記支持体がプラットフォームである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記支持体が、前記３Ｄ物体の以前に堆積された部分である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記支持体が犠牲物体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
支持体または３次元（３Ｄ）物体の堆積部分に隣接する前記３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するためのシステムであって、
前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部分を保持するように構成される支持体と、
少なくとも１つのワイヤを保持するように構成されたソースであって、前記少なくとも１つのワイヤが前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部分の前記印刷に使用可能であるソースと、
前記少なくとも１のワイヤに対する前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分の反力を示す信号を生成するように構成される１つ以上のセンサと、
前記少なくとも１つのワイヤ、および前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分を通して電流を流すように構成される電源と、
前記電源に動作可能に結合されるコントローラと
を備え、前記コントローラが、
ｉ．少なくとも１つのパラメータに従って、前記少なくとも１つのワイヤの第１の部分を前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に向かってそれらと接触するように方向付け、
ｉｉ．前記少なくとも１つのワイヤを前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分と接触させると、前記少なくとも１つのワイヤの前記第１の部分に対して前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分によって及ぼされる前記反力を示す前記信号を前記１つ以上のセンサから受信して測定値を提供し、
ｉｉｉ．前記測定値に応答して前記少なくとも１つのパラメータを調整して、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供し、
ｉｖ．前記少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、前記少なくとも１つのワイヤの第２の部分を前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に向かってそれらと接触するように方向付ける
ように構成される、システム。
【請求項２０】
支持ワイヤガイドおよびワイヤフィーダを備えるワイヤ供給アセンブリをさらに備え、前記支持ワイヤガイドが、前記ワイヤフィーダから前記少なくとも１つのワイヤを受け入れ、前記少なくとも１つのワイヤを前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に向かって方向付ける、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記１つ以上のセンサが、前記ワイヤ供給アセンブリを保持するために運動学的に取り付けられる、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記支持ワイヤガイドが、前記ワイヤフィーダと接触している、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２３】
前記１つ以上センサが、１つ以上のひずみゲージを備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記コントローラが、前記少なくとも１つのワイヤの前記第２の部分を通って前記支持体もしくは前記３Ｄ物体の前記堆積部分にまたはその逆に電流を方向付けて、前記少なくとも１つのワイヤの前記第２の部分を加熱にさらすように構成され、その加熱が前記少なくとも１つのワイヤの前記第２の部分を溶かすのに十分である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
前記コントローラが、前記少なくとも１つのワイヤの前記第２の部分を前記支持体または前記３Ｄ物体の前記堆積部分に堆積させるように構成され、それにより、前記３Ｄ物体の前記少なくとも一部分が形成される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記コントローラが、前記少なくとも１つのワイヤの上流張力から切り離して、前記少なくとも１つのワイヤの前記反力を測定するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２７】
前記コントローラが、前記反力が閾値を超えると、前記少なくとも１つのパラメータを調整するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２８】
前記支持体がプラットフォームである、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２９】
前記支持体が、前記３Ｄ物体の以前に堆積された部分である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項３０】
前記支持体が犠牲物体である、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
相互参照
本出願は、参照により本明細書に完全に組み込まれる２０１８年８月７日に出願された米国仮特許出願第６２／７１５，３７３号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ供給技法は、ワイヤ溶接および積層造形を含むいくつかの異なる用途で広く使用されている。ワイヤフィーダは、ワイヤと摩擦接触してワイヤをワイヤ受けに向かって前進させるローラーを備えてよい。
【０００３】
溶接装置（たとえば、ガスメタルアーク溶接またはフラックス入りアーク溶接のための装置）では、ワイヤフィーダは、ワイヤソース（たとえば、金属ワイヤスプール）から溶接ガンのノズルにワイヤを供給するために使用されてよい。溶接ガンは、熱を発生させてワイヤの一部分およびワークピースを溶かして、溶融金属のプールを形成することができる。溶融金属のプールは、ワークピース上で冷えて凝固することができる。溶融金属のプールは、複数のワークピースを結合することができる。
【０００４】
３次元（３Ｄ）印刷などの積層造形技法も、ワイヤ供給技法を使用することができる。一例では、高分子材料は、ワイヤフィーダによってソースからノズルに向かって引っ張られ、次いで溶かされ、その後、層ごとに特定のパターンに堆積されて、３Ｄ物体を形成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、他の原料供給方法およびシステムの様々な不利益を回避するのを助けることができる原料供給のシステムおよび方法を提供する。本開示のシステムおよび方法は、原料に与えられる力を検知しながら応力を低減する方式で、原料を原料のソース（たとえば、ワイヤスプール）から原料受けに向けられることを可能にする。これは、有利なことに、本開示のシステムの様々な構成部品の寿命を延ばすことができる。
【０００６】
一態様では、本開示は、支持体または３次元（３Ｄ）物体の堆積部分に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法を提供し、方法は、（ａ）少なくとも１つのパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かってそれらと接触するように方向付けることと、（ｂ）少なくとも１本のワイヤを支持体または３Ｄ物体の堆積部分と接触させると、少なくとも１つのワイヤに対して支持体または３Ｄ物体の堆積部分によって及ぼされる反力を示す信号を生成して測定値を提供する１つ以上のセンサを使用することと、（ｃ）測定値に応答して少なくとも１つのパラメータを調整して、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供することと、（ｄ）少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かってそれらと接触させることとを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、反力が閾値を超えると、少なくとも１つのパラメータが調整される。いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法は、少なくとも１つのワイヤを通って支持体もしくは３Ｄ物体の堆積部分にまたはその逆に電流が流れるときに、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を加熱にさらすことをさらに含み、その加熱は少なくとも１つのワイヤの第２の部分を溶かすのに十分である。いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法は、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体または３Ｄ物体の堆積部分に堆積させることをさらに含み、それにより、３Ｄ物体の少なくとも一部分が形成される。
【０００８】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのワイヤの第１の部分は、ワイヤ供給アセンブリを介して方向付けられる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのパラメータは、ワイヤ供給速度、少なくとも１つのワイヤの先端と支持体または３Ｄ物体の堆積部分との間の距離、少なくとも１つのワイヤの先端と３Ｄ物体の少なくとも一部分との間の距離、ワイヤ供給アセンブリに印加される電力量、ワイヤ供給アセンブリに印加される電流量、およびワイヤ供給アセンブリに印加される電圧量からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、ワイヤ供給アセンブリを保持するために運動学的に取り付けられる。いくつかの実施形態では、ワイヤ供給アセンブリは、支持ワイヤガイドおよびワイヤフィーダを備え、支持ワイヤガイドは、ワイヤフィーダから少なくとも１つのワイヤを受け入れ、少なくとも１つのワイヤを支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かって方向付ける。いくつかの実施形態では、支持ワイヤガイドはワイヤフィーダと接触している。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、１つ以上のひずみゲージを備える。
【０００９】
いくつかの実施形態では、ステップ（ａ）の前に、１つ以上のセンサが較正される。いくつかの実施形態では、ステップ（ｂ）は、少なくとも１つのワイヤの上流張力から切り離して反力を測定することを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのワイヤの第１の部分はプリントヘッドを使用して方向付けられ、ステップ（ｂ）は、（ｉ）ガントリーによってプリントヘッドに加えられる加力を決定することと、（ｉｉ）反力を決定するために加えられる加力から１つ以上の印刷部品の重量を取り除くこととを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の印刷部品は、センサ、フレームシステム、マウントプレート、駆動モーター、ドライバローラー、予圧モーター、および予圧ローラーからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法は、ステップ（ａ）の前に、少なくとも１つのパラメータを選択することをさらに含む。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。いくつかの実施形態では、支持体は３Ｄ物体の以前に堆積された部分である。いくつかの実施形態では、支持体は犠牲物体である。
【００１０】
別の態様では、本開示は、支持体または３次元（３Ｄ）物体の堆積部分に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するためのシステムを提供し、システムは、３Ｄ物体の少なくとも一部分を保持するように構成された支持体と、少なくとも１つのワイヤを保持するように構成されるソースであって、その少なくとも１つのワイヤが３Ｄ物体の少なくとも一部分の印刷に使用可能である、ソースと、少なくとも１つのワイヤに対する支持体または３Ｄ物体の堆積部分の反力を示す信号を生成するように構成される１つ以上のセンサと、少なくとも１つのワイヤおよび支持体または３Ｄ物体の堆積部分を通して電流を流すように構成される電源と、電源に動作可能に結合されるコントローラとを備え、コントローラは、ｉ．少なくとも１つのパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かってそれらと接触するように方向付け、ｉｉ．少なくとも１つのワイヤを支持体または３Ｄ物体の堆積部分と接触させると、少なくとも１つのワイヤの第１の部分に対して支持体または３Ｄ物体の堆積部分によって及ぼされる反力を示す信号を１つ以上のセンサから受信して測定値を提供し、ｉｉｉ．測定値に応答して少なくとも１つのパラメータを調整して、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供し、ｉｖ．少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かってそれらと接触するように方向付けるように構成される。
【００１１】
いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するためのシステムは、支持ワイヤガイドおよびワイヤフィーダを備えるワイヤ供給アセンブリをさらに備え、支持ワイヤガイドは、ワイヤフィーダから少なくとも１つのワイヤを受け入れ、少なくとも１つのワイヤを支持体または３Ｄ物体の堆積部分に向かって方向付ける。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、ワイヤ供給アセンブリを保持するために運動学的に取り付けられる。いくつかの実施形態では、支持ワイヤガイドはワイヤフィーダと接触している。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、１つ以上のひずみゲージを備える。いくつかの実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を通って支持体もしくは３Ｄ物体の堆積部分にまたはその逆に電流を方向付けて、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を加熱にさらすように構成され、その加熱は少なくとも１つのワイヤの第２の部分を溶かすのに十分である、いくつかの実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体または３Ｄ物体の堆積部分に堆積させるように構成され、それにより、３Ｄ物体の少なくとも一部分が形成される。
【００１２】
いくつかの実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのワイヤの上流張力から切り離して、少なくとも１つのワイヤの反力を測定するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラは、反力が閾値を超えると、少なくとも１つのパラメータを調整するように構成される。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。いくつかの実施形態では、支持体は３Ｄ物体の以前に堆積された部分である。いくつかの実施形態では、支持体は犠牲物体である。
【００１３】
別の態様では、本開示は、支持体に隣接する３次元（３Ｄ）物体の少なくとも一部分を印刷するための方法を提供し、方法は、（ａ）少なくとも１つのパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を支持体に向かってそれと接触するように方向付けることと、（ｂ）少なくとも１つのワイヤを支持体と接触させると、少なくとも１つのワイヤに対して支持体によって及ぼされる反力を示す信号を生成して測定値を提供する１つ以上のセンサを使用することと、反力の測定値に応答して少なくとも１つのパラメータを調整して、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供することと、少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体に向かってそれと接触させることとを含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、反力が閾値を超えると、少なくとも１つのパラメータが調整される。いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法は、少なくとも１つのワイヤを通って支持体にまたはその逆に電流が流れるときに、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を加熱にさらすことをさらに含み、その加熱は少なくとも１つのワイヤの第２の部分を溶かすのに十分である、いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法は、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体に堆積させることをさらに含み、それにより、３Ｄ物体の少なくとも一部分が形成される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのワイヤの第１の部分は、ワイヤ供給アセンブリを介して方向付けられる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのパラメータは、ワイヤ供給速度、少なくとも１つのワイヤの先端と支持体との間の距離、少なくとも１つのワイヤの先端と３Ｄ物体の少なくとも一部分との間の距離、ワイヤ供給アセンブリに印加される電力量、ワイヤ供給アセンブリに印加される電流量、およびワイヤ供給アセンブリに印加される電圧量からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、ワイヤ供給アセンブリを保持するために運動学的に取り付けられる。いくつかの実施形態では、ワイヤ供給アセンブリは、支持ワイヤガイドおよびワイヤフィーダを備える。いくつかの実施形態では、支持ワイヤガイドは、ワイヤフィーダから少なくとも１つのワイヤを受け入れ、少なくとも１つのワイヤを支持部に向かって方向付ける。いくつかの実施形態では、支持ワイヤガイドはワイヤフィーダと接触している。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、１つ以上のひずみゲージを備える。
【００１５】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を支持体に向かってそれと接触させるように方向付ける前に、１つ以上のセンサが較正される。いくつかの実施形態では、反力は、ワイヤの上流張力から切り離して測定される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのワイヤの第１の部分はプリントヘッドを使用して方向付けられ、支持体によって及ぼされる反力を示す信号を生成することは、（ｉ）ガントリーによってプリントヘッドに加えられる加力を決定することと、（ｉｉ）反力を決定するために加えられた加力から１つ以上の印刷部品の重量を取り除くこととを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の印刷部品は、センサ、フレームシステム、マウントプレート、駆動モーター、ドライバローラー、予圧モーター、および予圧ローラーからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するための方法は、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を支持体に向かってそれと接触するように方向付ける前に、少なくとも１つのパラメータを選択することをさらに含む。
【００１６】
本開示の別の態様では、支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するためのシステムを提供し、システムは、３Ｄ物体の少なくとも一部分を保持するように構成された支持体と、少なくとも１つのワイヤを保持するように構成されたソースであって、そのワイヤが３Ｄ物体の少なくとも一部分の印刷に使用可能である、ソースと、少なくとも１つのワイヤに対する支持体の反力を示す信号を生成するように構成された１つ以上のセンサと、少なくとも１つのワイヤおよび支持体を通して電流を流すように構成される電源と、電源に動作可能に結合されるコントローラとを備える。いくつかの実施形態では、コントローラは、（ｉ）少なくとも１つのパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を支持体に向かってそれと接触するように方向付け、（ｉｉ）少なくとも１つのワイヤを支持体と接触させると、少なくとも１つのワイヤの第１の部分に対して支持体によって及ぼされる反力を示す信号を１つ以上のセンサから受信して測定値を提供し、（ｉｉｉ）測定値に応答して少なくとも１つのパラメータを調整して、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供し、（ｉｖ）少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体に向かってそれと接触するように方向付けるように構成される。
【００１７】
いくつかの実施形態では、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するためのシステムは、支持ワイヤガイドおよびワイヤフィーダを備えるワイヤ供給アセンブリをさらに備える。いくつかの実施形態では、支持ワイヤガイドは、ワイヤフィーダから少なくとも１つのワイヤを受け入れ、少なくとも１つのワイヤを支持部に向かって方向付ける。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、ワイヤ供給アセンブリを保持するために運動学的に取り付けられる。いくつかの実施形態では、支持ワイヤガイドはワイヤフィーダと接触している。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、１つ以上のひずみゲージを備える。いくつかの実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を通って支持体にまたはその逆に電流を方向付けて、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を加熱にさらすように構成され、その加熱は少なくとも１本のワイヤの第２の部分を溶かすのに十分である、いくつかの実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体に堆積させるように構成され、それにより、３Ｄ物体の少なくとも一部分が形成される。いくつかの実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのワイヤの上流張力から切り離して、少なくとも１つのワイヤの反力を測定するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラは、反力が閾値を超えると、少なくとも１つのパラメータを調整するように構成される。
【００１８】
本開示の別の態様は、１つまたは複数のコンピュータプロセッサによる実行時に本明細書の上記または他の場所の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コンピュータ可読媒体を提供する。
【００１９】
本開示の別の態様は、１つまたは複数のコンピュータプロセッサおよびそれらに結合される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つまたは複数のコンピュータプロセッサによる実行時に、本明細書の上記または他の場所の方法のいずれかを実施する機械実行可能コードを含む。
【００２０】
本開示の追加の態様および利点は、以下の発明を実施するための形態から当業者には容易に明らかになり、本開示の例示的な実施形態のみが図示および記載される実現されるように、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、すべてが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、図面および説明は、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。
【００２１】
参照による組込み
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、あたかも個々の刊行物、特許、また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、同じ程度まで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刊行物および特許または特許出願が明細書に含まれる開示と矛盾する範囲まで、本明細書は、いかなるそのような矛盾する資料にも取って変わるかつ／または優先するものである。
【００２２】
本発明の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴およ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発明を実施するための形態、および添付の図面（または本明細書では「図（Ｆｉｇｕｒｅ）」および「図（ＦＩＧ）」）を参照して得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ワイヤフィーダの力図、ならびにワイヤがローラーおよび予圧構成を介して供給されるときにワイヤに作用する様々な力を概略的に示す図である。
【図２】ワイヤ供給アセンブリを備える例示的なセンサアセンブリを示す図である。
【図３】質量、ばね、ダンパモデルを表す図である。
【図４】ひずみゲージ力の読取り値のステップ応答を概略的に示す図である。
【図５】質量、ばね、およびダンパパラメータの調整からの応答最適化に使用されるグラフを概略的に示す図である。
【図６】理論化された最適化ステップ応答を概略的に示す図である。
【図７】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るか、そうでなければ当該方法を実行することができるように構成されるコンピュータシステムを示す図である。
【図８】一連の荷重に対するセンサのグループのための個別および合計の較正を示す図である。
【図９】プリンタ上のワイヤ逆力機構を使用する第２の較正を示す図である。
【図１０】フィーダモーターに電力が供給されているが静止しており、ワイヤ先端を接触先端に当てるためにハンマーが使用された間のシステム応答を示す図である。
【図１１】ワイヤフィーダ駆動ワイヤの測定値、センサノイズ、およびワイヤに加えられた摩擦荷重の測定値を示す図である。
【図１２】ワイヤが自由に駆動されたときのワイヤフィーダ駆動ワイヤの測定値およびセンサノイズを示す図である。
【図１３】押出比を変更しながら線を印刷することからのテストデータを示す図である。
【図１４】図１３のデータと並べられたテストプリントの結果を示す図である。
【図１５】印刷コーナーターン時のテストデータを示す図である。
【図１６】ワイヤが指定された供給長で中実の金属片に押し込まれたときにセンサによって読み取られた力の量を示す図である。
【図１７】図１６のｘ軸上の４と５との間の領域に焦点を合わせた図である。
【図１８】３Ｄ物体の一部分を修復するときに穴を埋めるプロセスからの信号を示す図である。
【図１９】ワイヤ供給方法の一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本明細書では本発明の様々な実施形態が図示および記載されるが、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、および置換を思いつく可能性がある。本明細書に記載される本発明の実施形態に対する様々な代替案が使用されてよいことを理解されたい。
【００２５】
本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の参照を含む。本明細書における「または」への言及は、特に明記しない限り、「および／または」を包含するものである。
【００２６】
本明細書で使用される「溶接」という用語は、一般に、原料（たとえば、金属ワイヤ）の少なくとも一部分を加熱して、物体（たとえば、金属物体）上に溶融液体（たとえば、溶融金属）のプールを形成する方法を指す。溶融液体のプールは、物体上で冷えて凝固することができる。場合によっては、方法は、原料の少なくとも一部分および物体の少なくとも一部分を加熱して、溶融液体のプールを形成することを含んでよい。
【００２７】
本明細書で使用される「三次元物体」（または「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または一部を指す。３Ｄ物体は、より大きな３Ｄ物体の少なくとも一部分または３Ｄ物体の全体であってよい。
【００２８】
本明細書で使用される「支持体」という用語は、一般に、印刷中に生成される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、または別の３Ｄ物体などのプラットフォームではない場合がある物体であってよい。他の物体は、修復が必要な物体、または（たとえば、溶接タイプの手法によって）別の物体に融合される物体であってよい。支持体は、印刷後に３Ｄ物体から除去され得る犠牲物体（たとえば、１つもしくは複数の犠牲層）、または３Ｄ物体の以前に形成された（たとえば、堆積された）層などの３Ｄ物体の以前に形成された部分であってよい。
【００２９】
本明細書で使用される「原料」という用語は、一般に、３Ｄ物体を印刷するために単独で、または他の材料と組み合わせて使用可能な材料を指す。いくつかの例では、原料は、（ｉ）ワイヤ、リボン、もしくはシート、（ｉｉ）複数のワイヤ、リボン、もしくはシート、または（ｉｉｉ）２つ以上のワイヤ、リボン、およびシートの組合せ（たとえば、ワイヤとリボンの組合せ）であってよい。原料は、ポリマー（たとえば、熱可塑性）、金属、金属合金、セラミック、またはそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含んでよい。一例では、原料は、金属または金属の組合せ（たとえば、金属合金）を含む。別の例として、原料は、金属および（たとえば、複合材料としての）ポリマーを含む。３Ｄ印刷は、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の原料で実行されてよい。３Ｄ印刷は、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下の原料で実行されてよい。
【００３０】
「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の、３Ｄ物体が印刷される場所に向かって原料を誘導するプリントヘッド内の構成部品を指す。溶融ゾーンは、支持体または３Ｄ物体の少なくとも一部分にあってよい。ガイドは、たとえば、ノズルまたは先端であってよい。ガイドは、原料が支持体に向かって支持体と接触するように通過することを可能にすることができる。ガイドは開口を含みでいてもよく、使用中、原料は、開口を通って支持体に向かってガイドと接触するように方向付けされてよい。代替として、ガイドは開口を含まない場合があるが、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の中、上、または下をスライドして溶融ゾーンに入ることができる。ガイドは、原料と滑り接触し、原料との間で電流を伝導することができる。ガイドは、原料を放射状に拘束することができる。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る場合がある。
【００３１】
場合によっては、「ガイド」という用語は、一般に、溶接を行うことができる場所に向かって原料（たとえば、金属ワイヤ）を誘導する溶接ガンの中の構成部品を指してよい。ガイドは、たとえば、ノズルであってよい。原料は溶接電極であってよい。
【００３２】
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分と接触し得る部品を指す。ローラーは様々な形状およびサイズを有してよい。ローラーは、たとえば、円形、三角形、または正方形であってよい。ローラーは、原料の少なくとも一部分を収容するように寸法が決められた少なくとも１つの溝を有してよい。ローラーは、原料の少なくとも一部分と接触する少なくとも１つの突起を有してよい。ローラーは、印刷中に原料の動きおよび／または方向を指示することができる。ローラーは、原料ソースとガイドとの間の原料の張力を維持するために原料と接触し原料に力を供給することができる。
【００３３】
「少なくとも」、「より大きい」、または「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ときはいつでも、「少なくとも」、「より大きい」、または「以上」という用語は、その一連の数値の中の各数値に適用される。たとえば、１、２、または３以上は、１以上、２以上、または３以上と同等である。
【００３４】
「最大」、「しかない」、「未満」、または「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ときはいつでも、「しかない」、「未満」、または「以下」という用語は、その一連の数値の中の各数値に適用される。たとえば、３、２、または１以下は、３以下、２以下、１以下と同等である。
【００３５】
本開示は、３Ｄ物体を形成するための方法およびシステムを提供する。３Ｄ物体は、非一時的コンピュータ記憶媒体（たとえば、媒体）に記憶されたコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）などの３Ｄ物体のコンピュータモデルに基づいてよい。代替として、３Ｄ物体はいかなるコンピュータモデルにも基づかなくてよい。そのようなシナリオでは、本開示の方法およびシステムは、たとえば、別の物体に材料を堆積させる、ある物体を少なくとも別の物体に結合させる（たとえば、少なくとも２つの物体を一緒に溶接する）、または物体の欠陥を矯正する（たとえば、穴もしくは他の欠陥を埋める）ために使用されてよい。
【００３６】
印刷システム
一態様では、本開示は、支持体に隣接する３次元（３Ｄ）物体の少なくとも一部分を印刷するための方法を提供する。少なくとも１つ（１本）のワイヤの第１の部分は、少なくとも１つのパラメータを使用して、支持体に向けられそれと接触するように方向付けられてよい。他の場合には、ワイヤの第１の部分を支持体に向ける前に、少なくとも１つのパラメータが選択されてよい。少なくとも１つのワイヤを支持体と接触させると、少なくとも１つのワイヤに対して支持体によって及ぼされる反力を示す信号を生成して測定値を提供するために、１つ以上のセンサが使用されてよい。パラメータは、反力の測定値に応答して調整されて、調整されたパラメータを提供することができる。測定された反力は、マスタまたはスレーブの供給システム制御、たとえば、ワイヤ供給速度を調整することができる。速度の調整および制御はリアルタイムであってよく、継続的であってよい。場合によっては、パラメータは反力が閾値を超えたときに調整されて、別の調整されたパラメータを提供することができる。次に、調整されたパラメータを使用して、少なくとも１つのワイヤの第２の部分が支持体に向かってそれと接触させられてよい。
【００３７】
少なくとも１つのワイヤの第２の部分は、電流が少なくとも１つのワイヤを通って支持体に、またはその逆に流れるときに、加熱にさらされる可能性がある。加熱は、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を溶かすのに十分であってよい。少なくとも１つのワイヤの第２の部分は、支持体上に堆積されてよく、それにより、３Ｄ物体の少なくとも一部分が形成される。ワイヤの第１の部分は、ワイヤ供給アセンブリを通して方向付けられてよい。ワイヤ供給アセンブリは、支持ワイヤガイドチューブおよびワイヤフィーダを備えてよい。支持ワイヤガイドは、ワイヤフィーダからワイヤを受け入れ、ワイヤを支持体に向かって方向付けることができる。支持ワイヤガイドチューブは、ワイヤフィーダを圧迫することができる。
【００３８】
反力または逆力の測定値は、プロセス制御システムへのフィードバックとして使用されてよい。この制御システムは印刷の品質を制御することができ、ワイヤの先端上の反力または逆力は、制御システムへのいくつかの重要な入力のうちの１つであってよい。例えば、逆力が特定の設定値を超えて増加した場合、制御システムはより多くの電力を加えるか、またはモーションシステムの速度を低下させて対応することができる。場合によっては、印刷品質を低下させる可能性がある火花を予測および防止するために、力センサが使用されてよい。
【００３９】
パラメータは、ワイヤ供給速度ならびに／またはワイヤ供給アセンブリに印加される電力および／もしくは電流および／もしくは電圧の量であってよい。場合によっては、パラメータは、ワイヤの先端と以前に印刷された部分との間の距離、またはワイヤガイドと支持体との間の距離であってよい。他の場合には、ワイヤの第１の部分を支持体に向かってそれと接触するように方向付ける前に、１つ以上のセンサが較正されてよい。較正は、１ポイント較正、２ポイント較正、またはマルチポイント較正であってよい。
【００４０】
場合によっては、ワイヤの逆力または反力は、ワイヤの上流張力とは切り離して測定される。ワイヤの上流張力は、ワイヤフィーダを押す支持ワイヤガイドチューブによって取り除かれてよい。反力は、供給ホブが少なくとも１つのワイヤにかける力からワイヤガイドチューブを通る摩擦力を分離することによって測定されてよい。供給ホブは、予圧ローラーおよびドライバローラーを備えてよい。場合によっては、ワイヤの第１の部分はプリントヘッドを使用して方向付けられてよく、反力を測定することは、（ｉ）ガントリーによってプリントヘッドに加えられた加力を決定することと、（ｉｉ）反力を決定するために加えられた加力から１つ以上の印刷部品の重量を取り除くこととを含む。１つ以上の印刷部品は、センサ、フレームシステム、マウントプレート、駆動モーター、ドライバローラー、予圧モーター、および予圧ローラーからなる群から選択されてよい。ワイヤは、予圧ローラーおよびドライバローラーによって保持されてよい。ワイヤがセンサに及ぼす力、たとえばロードセルが決定されてよい。ワイヤを保持している間、センサは、モーターおよびブラケットなどの様々な構成部品の静的質量を含んでよい。静的質量を考慮せずに、ロードセルの読取り値は分離されてよい。
【００４１】
センサは、力ゲージ、ロードセル、圧電センサ、ひずみゲージ、トルクセンサ、接触センサ、線形可変差動、および非接触センサからなる群から選択されてよい。場合によっては、センサは１つ以上のロードセルを備えてよい。センサは、ワイヤ供給アセンブリに運動学的に取り付けられてよい。１つ以上のロードセルは、油圧、空気圧、またはひずみゲージに基づくことができる。１つ以上のセンサはひずみゲージであってよい。少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上のセンサが存在してよい。他の場合には、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下のセンサが存在する。
【００４２】
いくつかの例では、１つ以上のセンサは、１つ以上のセンサの各々にかかる力が重力および反動力を含むような（たとえば、表面と接触している原料に与えられ得るような）方式で、ワイヤ供給アセンブリに取り付けられる。これにより、有利なことに、反動力が１つ以上のセンサの各々に与えられ得る他の力から分離されることが可能になり得る。そのような運動学的な取り付けは、たとえば、ワイヤ供給アセンブリの他の構成部品も支持する支持プラットフォームにセンサを取り付けることによって実現されてよい。
【００４３】
図１は、ワイヤフィーダ１００の例示的な力図を示し、ワイヤ１０５が予圧ローラー１２０およびドライバローラー１３５を通って支持体１４０に向かって供給されるときに、ワイヤ１０５に作用する様々な力を示す。ワイヤ１０５は、パラメータ、たとえば、ワイヤ速度または電力量を使用して供給されてよい。予圧力１１５は、ワイヤ１０５をドライバローラー１３５に押し込むために予圧ローラー１２０に加えられてよく、ドライバローラー１３５は、ワイヤ１０５の長さに沿って牽引力１２５を加えてワイヤ１０５を動かす。ドライバローラー１３５は、その回転を引き起こす駆動トルク１３０を備えてよい。支持体１４０と接触すると、ワイヤ１０５に対して支持体１４０によって及ぼされる反力１４５が測定されてよい。場合によっては、ワイヤ１０５に加えられる牽引力１２５は、上流張力プラス下流圧縮に等しくてよい。下流圧縮は反力１４５であってよい。上流張力は牽引力１２５であってよい。他の場合には、反力１４５は、上流張力とは切り離して測定されてよい。
【００４４】
別の態様では、本開示は、支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷するためのシステムを提供する。システムは、３Ｄ物体の少なくとも一部分を保持するように構成された支持体と、少なくとも１つのワイヤを保持するように構成されたソースと、少なくとも１つのワイヤに対する支持体の反力を示す信号を生成するように構成された１つ以上のセンサと、ワイヤおよび支持体を通して電流を流すように構成された電源とを備えてよい。ワイヤは、３Ｄ物体の少なくとも一部分の印刷に使用されてよい。さらに、コントローラは、電源に動作可能に結合されてよい。コントローラは、（ｉ）少なくとも１つのパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第１の部分を支持体に向かってそれと接触するように方向付け、（ｉｉ）少なくとも１つのワイヤを支持体と接触させると、少なくとも１つのワイヤの第１の部分に対して支持体によって及ぼされる反力を示す信号を１つ以上のセンサから受信して測定値を提供し、（ｉｉｉ）測定値に応答して少なくとも１つのパラメータを調整して、少なくとも１つの調整されたパラメータを提供し、（ｉｖ）少なくとも１つの調整されたパラメータに従って、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を支持体に向かってそれと接触するように方向付けるように構成されてよい。場合によっては、コントローラは、反力が閾値を超えるとパラメータを調整するように構成されてよい。
【００４５】
閾値は、事前に決定された閾値または力の範囲であってよい。閾値は、重大な損傷（たとえば、変形または切断）に遭遇することなく、ワイヤによって許容可能な力であってよい。閾値は、重大な損傷（たとえば、変形または切断）に遭遇することなく、支持体によって許容可能な力であってよい。閾値は、ワイヤが作られる材料のタイプに固有であってよい。代替または追加として、閾値は、異なるワイヤが作られる異なるタイプの材料に共通の閾値であってよい。
【００４６】
図２は、ワイヤ２０５、ワイヤガイド２１０、マウント２１５、ロードセル２２０、ワイヤ供給アセンブリ２２５、予圧ローラー２３０、およびドライバローラー２３５を備えるセンサアセンブリ２００の一例を示す。ワイヤガイド２１０は、ワイヤ２０５を支持体２４０に向かって方向付けるためのものであってよい。少なくとも１つのワイヤガイド２１０は、ワイヤ２０５を誘導するためのチューブを含んでよい。支持体２４０は、たとえば、ワイヤ２０５を通って支持体２４０に、またはその逆に電流が流れるときに形成され得る溶融ゾーン２４５を含んでよい。ワイヤ２０５は、予圧ローラー２３０およびドライバローラー２３５を使用して、支持体２４０に向かって駆動されてよい。ワイヤガイド２０１は、ワイヤ供給アセンブリ２２５を圧迫することができる。ワイヤ２０５は、支持体２４０と接触する先端を備えてよい。ワイヤ供給アセンブリ２２５がワイヤ２０５を溶融ゾーン２４５に向けるにつれて、ロードセルセンサ２２０は、支持体２４０と接触しているワイヤ２０５に発生する反動力を検知することができる。ロードセル２２０は、マウントプレート２１５に取り付けられてよい。ロードセル２２０は、ワイヤガイド２１０から対称的に配置されてよく、ロードセル２２０の各々は、等しい量の力を検出することができる。ロードセル２２０は、マウントプレート２１５への取り付けなどを介して、ワイヤ供給アセンブリ２２５に運動学的に取り付けられてよい。次に、マウントプレート２１５は、予圧ローラー２３０およびドライバローラー２３５を支持することができる。場合によっては、マウントプレート２１５は、予圧ローラー２３０およびドライバローラー２３５などのワイヤ供給アセンブリ２２５の構成部品を支持するように、重量が最小化される。結果として、他の構成部品（たとえば、ワイヤガイド２１０）の重量（またはそれにかかる力）は、ロードセル２２０によって測定またはオフセットされない場合がある。信号対ノイズ比は、センサアセンブリがどれだけうまく動作しているかのインジケータとして使用されてよい。
【００４７】
予圧ローラー２３０は、予圧ローラー２３０を回転させるためのモーターを含んでよい。代替または追加として、ドライバローラー２３５は、ドライバローラー２３５を回転させるためのモーターを含んでよい。
【００４８】
場合によっては、コントローラは、ワイヤの第２の部分を通って支持体にまたはその逆に電流を方向付けて、少なくとも１つのワイヤの第２の部分を加熱にさらすように構成され、その加熱はワイヤの第２の部分を溶かすのに十分である、たとえば、コントローラは、ワイヤを通って支持体にまたはその逆に電流を流すように電源に指示することができる。これは、ワイヤを加熱（たとえば、ジュール加熱）にさらす場合があり、加熱は第２の部分を溶かすのに十分であり得る。コントローラは、ワイヤの第２の部分を支持体に堆積させるように構成されてよく、それにより、３Ｄ物体の少なくとも一部分が形成される。
【００４９】
原料をガイドに向かって方向付けるために、牽引力が必要とされる場合がある。したがって、ドライバローラーと予圧ローラーとの間のギャップは、原料が（ｉ）２つのローラーと接触し、（ｉｉ）２つのローラーの間で圧縮されるように十分小さくてよい。力、たとえば原料とドライバローラーとの間の圧縮および摩擦による垂直力は、原料とドライバローラーとの間の１つまたは複数の接触面に牽引力をもたらすことができる。牽引力は接触力であってよい。ドライバローラーの回転と組み合わされた牽引力は、原料の動きをガイドに向けるか、またはガイドから遠ざけるのに十分であり得る。
【００５０】
場合によっては、ワイヤの逆力または反力は、ワイヤの上流張力とは切り離して測定される。ワイヤの上流張力は、ワイヤフィーダを押す支持ワイヤガイドチューブによって取り除かれてよい。ワイヤの逆力または反力は、様々な手法を介して、かつワイヤ供給機構を支持する運動学的に取り付けられるひずみゲージなどの様々なタイプのセンサを用いて測定することができる。センサは、力ゲージ、ロードセル、圧電センサ、ひずみゲージ、トルクセンサ、接触センサ、線形可変差動、および非接触センサからなる群から選択されてよい。ワイヤの先端に力が加えられると、ワイヤ逆力機構（ＷＦＳ）は、ワイヤフィーダ上のワイヤの反力を検知することができる。場合によっては、ワイヤ供給機構を保持する、運動学的に組み立てられる３つのセンサが存在してよい。他の場合には、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上のセンサが存在する。代替として、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下のセンサが存在してよい。
【００５１】
システムは、原料を保持するように構成された原料ソースを備えてよい。原料は、３Ｄ物体の印刷に使用可能であり得る。システムは、ガイドを備えるプリントヘッドを備えてよい。ガイドは、原料ソースから支持体または支持体に隣接する３Ｄ物体の少なくとも一部分に向かってそれらと接触するように原料を方向付けることができる。ガイドはまた、ガイドから離れる方向に原料ソースに向かって原料を方向付けることができる。システムは、原料と接触するように構成されたドライバローラーを備えてよい。ドライバローラーは、ドライバローラーを回転させてガイドに向かって原料を方向付けるアクチュエータに結合されてよい。システムは、ドライバローラーに隣接する予圧ローラーを備えてよい。予圧ローラーは、ドライバローラーに隣接する位置で原料と接触するように構成されてよい。予圧ローラーとドライバローラーはギャップによって隔てられている場合がある。ギャップのサイズは、原料がギャップを通って方向付けられることを可能にするように調整可能であってよい。システムは、原料および支持体と電気通信する電源を備えてよい。電源は、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷する間に、ガイドから原料を通って支持体にまたはその逆に電流を供給するように構成されてよい。システムはまた、電源と電気通信するコントローラを備えてよい。コントローラは、ギャップのサイズの調整を指示するように構成されてよい。コントローラは、ギャップを通ってガイドに向かって原料を方向付けるように、ドライバローラーに結合されるアクチュエータに指示するように構成されてよい。コントローラは、原料が支持体または３Ｄ物体の一部分と接触しているときに原料を溶かすのに十分な条件下での印刷中に、ガイドから原料を通って支持体にまた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よい。
【００５２】
プリントヘッドは支持体に対して動くことができる。プリントヘッドは、１つ以上のアクチュエータを介して１つ以上の制御軸（たとえば、１つ以上のＸＹＺ平面または回転軸）内の動作が可能な機械式ガントリーをさらに備えてよい。場合によっては、機械式ガントリーは６つの制御軸で動作が可能であってよい。電気モーター、油圧モーター、または空気圧モーター、線形アクチュエータ、ベルト、プーリー、親ねじ、他のデバイスを含む多くのアクチュエータは、必要な動作を実現することができる。プリントヘッドの１つ以上のアクチュエータは、コントローラに動作可能に接続されてよい。コントローラは、３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷している間にプリントヘッドの動きを指示することができる。いくつかの例では、システムは複数のアセンブリを備えてよい。システムは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上のアセンブリを含んでよい。システムは、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下のアセンブリを含んでよい。
【００５３】
アセンブリは、原料ソースからガイドに向かって原料を押し出すプッシャアセンブリ（「スレーブ」アセンブリ）であってよい。場合によっては、システムは、複数の原料ソースの原料ソースごとに複数のアセンブリを含んでよい。代替または追加として、システムは、ガイドに隣接する追加のアセンブリを含んでよい。追加のアセンブリは、原料をガイドに引き込むプラーアセンブリ（「マスター」アセンブリ）であってよい。アセンブリの第１のローラーは、原料の少なくとも一部分を受け入れるために溝を有してよい。第１のローラーは、溝に隣接する少なくとも１つの追加の溝を含んでよい。少なくとも１つの追加の溝は、溝と平行に配置されてよい。少なくとも１つの追加の溝は、少なくとも１つの追加の原料の少なくとも一部分を受け入れることができる。溝および少なくとも１つの追加の溝は、異なる寸法（たとえば、幅、深さなど）および／または形状を有してよい。第１のローラーは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の溝を含んでよい。第１のローラーは、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下のアセンブリを含んでよい。
【００５４】
少なくとも１つの追加の溝を備える第１のローラーは、位置調整機構に結合され（たとえば、機械的に取り付けられ）てよい。位置調整機構は、第１のローラーを、原料または少なくとも１つの追加の原料との整列に入れるか、または整列から外すことができる。位置調整機構は、１つ以上のアクチュエータ（たとえば、１つ以上の線形スクリューアクチュエータ）であってよい。位置調整機構は、手動のユーザ操作またはコントローラの自動化プロセスであってよい。場合によっては、コントローラは、位置調整機構と通信して、原料または少なくとも１つの追加の原料との整列中に、第１のローラーを動かすように位置調整機構に指示することができる。いくつかの例では、位置調整機構は、少なくともドライバ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つ以上の線形アクチュエータを有してよい。
【００５５】
場合によっては、溝を有する第１のローラーは、ドライバローラーを回転させて原料をガイドに向かって方向付けるアクチュエータに結合されるドライバローラーであってよい。第２のローラーは、突起の有無にかかわらず、原料の少なくとも一部分をドライバローラーに向かって押し付ける予圧ローラーであってよい。場合によっては、第２のローラーは、突起の有無にかかわらず、ドライバローラーを回転させて原料をガイドに向かって方向付けるアクチュエータに結合されるドライバローラーであってよい。溝を有する第１のローラーは、原料の少なくとも一部分をドライバローラーに向かって押し付ける予圧ローラーであってよい。
【００５６】
アクチュエータは、回転アクチュエータまたは電気モーターであってよい。回転は、原料ソースから離れてガイドに向かう方向に沿って原料を供給することができる。代替または追加として、回転は、ガイドから離れて原料ソースに向かう方向に沿って原料を方向付けることができる。アクチュエータは、複数の回転速度でドライバローラーを回転させることができる。アクチュエータは、加速するか、減速するか、複数の回転速度のうちの所与の速度で維持するか、またはドライバローラーの回転方向を制御するように構成されてよい。アクチュエータはコントローラと通信することができる。コントローラは、ドライバローラーを回転させるようにアクチュエータに指示することができる。場合によっては、ドライバローラーのアクチュエータはエンコーダを備えてよい。コントローラは、ドライバローラーのアクチュエータのエンコーダに動作可能に結合されて、ドライバローラーの動作速度を監視することができる。
【００５７】
システムは、１つ以上のドライバローラーを備えてよい。システムは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上のドライバローラーを含んでよい。システムは、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下のドライバローラーを含んでよい。各ドライバローラーは、回転運動をさせるためにアクチュエータ（たとえば、モーター）に単独で結合することができ、各アクチュエータは、単独または集団で１つ以上のコントローラと通信することができる。代替として、少なくともいくつかのドライバローラーは、同じアクチュエータに結合されてよい。
【００５８】
予圧ローラーは、（ｉ）ドライバローラーに隣接する位置で原料の少なくとも一部分と接触し、（ｉｉ）原料の少なくとも一部分をドライバローラーに向かって方向付けるように構成されてよい。予圧ローラーは外殻および内殻を備えてよい。外殻および内殻は、互いに独立して動くことができる。外殻の外周は、ワイヤの一部分と接触してよい。予圧ローラーは、外殻と内殻との間に配置された軸受アセンブリをさらに備えてよい。軸受アセンブリは、原料の一部分をガイドに向かって、またはガイドから離れるように方向付けている間に、内殻に対する外殻の回転運動を容易にすることができる。軸受アセンブリは、転がり抵抗がほとんどない状態で外殻を転がりやすくすることができる。軸受アセンブリの転動体は、ボールベアリング、ローラーベアリング、ギアベアリングなどであってよい。軸受アセンブリは、予圧ローラーの外殻の回転運動を促進するために、粘性潤滑剤で潤滑されてよい。粘性潤滑剤は、軸受アセンブリ内に残る場合がある。
【００５９】
システムは、１つ以上の予圧ローラーを備えてよい。場合によっては、予圧ローラーはアクチュエータに結合されてよい。他の場合には、予圧ローラーはアクチュエータに結合されない場合があるが、ワイヤの動きで回転する場合がある。システムは、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の予圧ローラーを含んでよい。システムは、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下の予圧ローラーを含んでよい。
【００６０】
３Ｄ印刷は、少なくとも約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上の原料で実行されてよい。３Ｄ印刷は、約１０、９、８、７、６、５、４、３、２、またはそれ以下の原料で実行されてよい。場合によっては、３Ｄ物体の層を印刷するために、複数の原料が使用されてよい。原料は、（ｉ）ワイヤ、リボン、もしくはシート、（ｉｉ）
複数のワイヤ、リボン、もしくはシート、または（ｉｉｉ）２つ以上のワイヤ、リボン、およびシートの組合せ（たとえば、ワイヤとリボンの組合せ）であってよい。原料は他の形状因子を有してよい。複数の原料が使用される場合、複数の原料は開口に集められてよい。代替または追加として、複数の原料の少なくともいくつかまたは各々は、開口または異なる開口に方向付けられてよい。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、またはそれ以上であってよい。あるいは、断面直径は、約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、またはそれ以下であってよい。
【００６１】
原料受けは、溶接（たとえば、ガスメタルアーク溶接、フラックス入りアーク溶接など）のための溶接ガンのガイド（たとえば、ノズル）であってよい。原料受けは、３Ｄ物体を印刷するためのデバイス内の印刷ヘッドのガイド（たとえば、ノズル）であってよい。原料は、３Ｄ物体の印刷に使用可能であり得る。原料は、少なくとも１つの金属から形成されてよい。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、プラチナ、パラジウム、チタン、およびアルミニウムからなる群から選択される１つ以上の金属を含む。原料は、繊維材料（たとえば、元素繊維もしくはナノチューブ）および／またはポリマー材料などの少なくとも１つの非金属を含んでよい。繊維材料は、たとえば、炭素繊維、カーボンナノチューブ、および／またはグラフェンを含んでよい。あるいは、原料は、少なくとも１つの天然または合成のセラミック材料を含んでよい。天然または合成のセラミック材料は、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、またはケイ酸塩であってよい。
【００６２】
原料は、ポリマー、金属、金属合金、セラミック、またはそれらの混合物のうちの少なくとも１つを含んでよい。場合によっては、ポリマーは熱可塑性プラスチックであってよい。熱可塑性プラスチックの例には、アクリレートもしくはメチルメタクリレートポリマーもしくはコポリマー（たとえば、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなど）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）ポリマー、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）ポリマー（たとえば、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ））、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）ポリマー、ポリグリコール酸ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンポリマー（ＡＢＳ）、ポリフッ化ビニリデンポリマー、ポリウレタンポリマー、ポリオレフィンポリマー（たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステルポリマー、ポリアルキレンオキシドポリマー（たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ））、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ポリマー、ポリアミドポリマー、ポリカーボネートポリマー、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）ポリマー、ポリウレタンポリマー、またはそれらの混合物が含まれる。
【００６３】
原料のセグメント（たとえば、粒子）は、原料の先端を電流で溶かすことによって支持体上に印刷されてよい。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またはその逆に流れる場合がある。原料の先端が支持体と接触すると、プリントヘッドのガイド、原料、支持体、および電源を備える電気回路が形成されてよい。コントローラは、電源に動作可能に結合されてよい。そのような電気回路では、原料は第１の電極であってよく、支持体は第２の電極であってよい。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って支持体にまた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。電気的な接触では、原料の小さな表面積ならびに原料の先端の表面および／または支持体の表面上の微視的欠陥のために、原料と支持体との間に電気抵抗（すなわち、接触抵抗）が存在する場合がある。原料の先端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、接触の局所領域を加熱することができる。
【数１】
2021531981.tif 000003
【００６４】
ここでＱは接触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は電流印加の持続時間である。
【００６５】
原料と支持体との間の接触の局所領域で発生する熱は、原料の先端をセグメントの中に溶かし、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（たとえば、ジュール加熱）によって生成されてよい。いくつかの例では、セグメントはより線または粒子である。より線または粒子は溶かされてよい。セグメントが支持体上に堆積すると、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を溶融および印刷することができる。局所領域で発生する熱は、原料の先端をセグメントの中に溶かし、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、原料の先端をセグメントの中に溶かし、セグメントを１つ以上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。そのため、原料のセグメントは、電気アークおよび／またはプラズマを使用または生成することなく、むしろ、原料内のエネルギー（たとえば、電気エネルギー）を利用することによって堆積されてよい。原料内のエネルギーは、（ｉ）原料の少なくとも一部分を溶かし、（ｉｉ）３Ｄ物体の少なくとも一部分を印刷および／または修復するためであってよい。
【００６６】
原料が支持体と接触し、原料および支持体が互いに対して移動している間に、原料の先端が溶ける場合がある。たとえば、原料が移動していて、支持体が静止している。別の例として、原料は静止していて、（たとえば、支持体に垂直な支持体の縦軸に直交する平面に沿って）支持体が移動している。別の例として、（たとえば、支持体に垂直な支持体の縦軸に直交する平面に沿って）原料と支持体の両方が移動している。
【００６７】
支持体は印刷プラットフォームであってよい。代替として、支持体は、三次元物体の以前に堆積された層または以前に堆積された犠牲層などの、以前に堆積された部分（たとえば、以前に堆積された層）であってよい。支持体は、犠牲物体（たとえば、１つまたは複数の犠牲層）であってよい。別の代替として、支持体は部品（たとえば、３Ｄ印刷または他の手段によって形成された部品）であってよく、原料は部品上に堆積されてよい。
【００６８】
原料（たとえば、ワイヤ）と支持体との間の接触点で発生する熱は、原料および／または原料から生成される溶融物が少なくとも約摂氏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℃、またはそれ以上の温度を有するようなものであってよい。温度は、最大で約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℃、またはそれ以下であってよい。
【００６９】
いくつかの例では、原料がアルミニウムまたは合金を含むとき、温度は、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℃、またはそれ以上であってよい。原料がアルミニウムまたは合金を含むとき、温度は、最大で約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℃、５８０℃、４７０℃、４６０℃、４５０℃、４４０℃、４３０℃、４２０℃、４１０℃、４００℃、またはそれ以下であってよい。
【００７０】
いくつかの例では、原料が銅または合金を含むとき、温度は、少なくとも約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℃、１００℃、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℃、またはそれ以上であってよい。原料が銅または合金を含むとき、温度は、最大で約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℃、またはそれ以下であってよい。
【００７１】
いくつかの例では、原料が金または合金を含むとき、温度は、少なくとも約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℃、またはそれ以上であってよい。原料が金または合金を含むとき、温度は、最大で約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℃、またはそれ以下であってよい。
【００７２】
いくつかの例では、原料が鉄または合金を含むとき、温度は、少なくとも約８１０℃、８２０℃、８３０℃、８４０℃、８５０℃、８６０℃、８７０℃、８８０℃、８９０℃、９００℃、９１０℃、９２０℃、９３０℃、９４０℃、９５０℃、９６０℃、９７０℃、９８０℃、９９０℃、１０００℃、１０５０℃、１１００℃、１１５０℃、１２００℃、１２０５０℃、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℃、またはそれ以上であってよい。原料が鉄または合金を含むとき、温度は、最大で約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℃、またはそれ以下であってよい。
【００７３】
いくつかの例では、原料がプラチナまたは合金を含むとき、温度は、少なくとも約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℃、またはそれ以上であってよい。原料がプラチナまたは合金を含むとき、温度は、最大で約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℃、またはそれ以下であってよい。
【００７４】
いくつかの例では、原料がチタンまたは合金を含むとき、温度は、少なくとも約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℃、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℃、２３５０℃、２４００℃、またはそれ以上であってよい。原料がチタンまたは合金を含むとき、温度は、最大で約２４００℃、２３５０℃、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℃、１４９０℃、１４８０℃、１４７０℃、１４６０℃、１４５０℃、１４４０℃、１４３０℃、１４２０℃、１４１０℃、１４００℃、１３９０℃、１３８０℃、１３７０℃、１３６０℃、１３５０℃、１３４０℃、１３３０℃、１３２０℃、１３１０℃、１３００℃、またはそれ以下であってよい。
【００７５】
いくつかの例では、原料が鋼（たとえば、炭素鋼、ステンレス鋼など）または合金を含むとき、温度は、少なくとも約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℃、またはそれ以上であってよい。原料が鋼または合金を含むとき、温度は、最大で約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℃、またはそれ以下であってよい。
【００７６】
場合によっては、原料と支持体との間の接触の局所領域で発生する熱は、原料（たとえば、ワイヤ）の材料に応じ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の局所領域で発生する熱は、原料の材料に応じて変化する場合がある。
【００７７】
いくつかの実施形態では、合金のタイプまた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つまたは複数の母材の融点よりも低い場合がある。あるいは、合金のタイプまた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つまたは複数の母材の融点よりも高い場合がある。別の代替として、合金のタイプまた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つまたは複数の母材の融点とほとんど同じ場合がある。いくつかの実施形態では、原料（たとえば、ワイヤ）は、溶融プールで過熱する場合がある。
【００７８】
ガイドから原料および支持体へ、またはその逆への電流は、約１０アンペア（Ａ）から約２００００Ａの範囲であってよい。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、またはそれ以上であってよい。電流は、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、またはそれ以下であってよい。電流印加の持続時間は、約０．０１秒（ｓ）から約１ｓの範囲であってよい。電流印加の持続時間は、少なくとも約０．０１ｓ、０．０２ｓ、０．０３ｓ、０．０４ｓ、０．０５ｓ、０．０６ｓ、０．０７ｓ、０．０８ｓ、０．０９ｓ、０．１ｓ、０．２ｓ、０．３ｓ、０．４ｓ、０．５ｓ、０．６ｓ、０．７ｓ、０．８ｓ、０．９ｓ、１ｓ、またはそれ以上であってよい。電流の印加時間は、約１ｓ、０．９ｓ、０．８ｓ、０．７ｓ、０．６ｓ、０．５ｓ、０．４ｓ、０．３ｓ、０．２ｓ、０．１ｓ、０．０９ｓ、０．０８ｓ、０．０７ｓ、０．０６ｓ、０．０５ｓ、０．０４ｓ、０．０３ｓ、０．０２ｓ、０．０１ｓ、またはそれ以下であってよい。
【００７９】
支持体用の材料は、良好な導電率およびセグメントとして堆積されている原料との適合性のために選択されてよい。支持体用の材料は、原料よりも高い導電率を有してよい。代替または追加として、支持体用の材料は、原料と実質的に同じかまたは原料よりも低い導電率を有してよい。支持体は非消耗品であってよく、したがって通常の動作中に交換する必要がなくてよい。代替または追加として、支持体は、１つまたは複数の３Ｄ物体を印刷した後に交換されてよい。支持体は、堆積されたセグメントの支持体に対する弱い接着を可能にするように選択されてよく、その結果、堆積されたセグメントの第１の層は、さらなる堆積中に支持体上の所定の位置に３Ｄ物体の少なくとも一部分をしっかりと保持することができる。支持体用の材料は、原料よりも高い導電率を有してよい。支持体用の材料は、原料と合金にならなくてよい。支持体用の材料は原料よりも高い熱伝導率を有する場合があり、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。たとえば、堆積された金属が鉄である場合、銅またはアルミニウムは支持体用の適切な材料であり得る。代替または追加として、支持体用の材料は、原料堆積の領域で発生する熱を維持するために、原料と実質的に同じかまたは原料よりも低い熱伝導率を有してよい。
【００８０】
電流の印加は、セグメントの堆積（たとえば、サイズ、形状など）に影響を与えるように制御されてよい。電流の開ループ制御は、セグメントの堆積の前に、電力の所望の強度レベルおよび／または持続時間を選択することによって可能にされてよい。電力の所望の強度レベルおよび／または持続時間は、電源また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てよい。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または電流を達成するように較正されてよい。代替または追加として、閉ループ制御が使用されてよい。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、および／また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力センサまたは電気測定計（たとえば、電圧計、電流計、電位差計など）を備えてよい。閉ループ制御では、原料の先端への電圧および電流は、セグメントの堆積中にその場で測定されてよく、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）に従って計算されてよい。
【数２】
2021531981.tif 000004
【００８１】
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。
【００８２】
閉ループ制御は、有益なことに、セグメントの不完全な融合に起因して失敗した部品を除去し、堆積中の構造体への入熱を最小化することができる。
【００８３】
接触抵抗は動的に計算されるので、印加される電流の電力は正確に制御される場合があり、したがって、原料からセグメントの堆積中に加えられる正確な熱量がもたらされる。電源は、印加された電圧の下で、原料および／または支持体に交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）を供給することができる。印加された電圧は、約１ミリボルト（ｍＶ）から約１００ボルト（Ｖ）の範囲であってよい。電圧は、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、またはそれ以上であってよい。印加された電圧は、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、またはそれ以下であってよい。
【００８４】
いくつかの例では、電源の１つの極が（たとえば、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。
【００８５】
コントローラ、予圧ローラー、予圧ローラーに結合された回転アクチュエータ、ならびに回転アクチュエータの力センサ、電流センサ、および／または回転センサは、リアルタイム閉ループフィードバックシステムを形成して、原料に及ぼされる力を制御することができる。リアルタイム閉ループフィードバックシステムにより、広範囲の原料の寸法および原料の材料の自動使用が可能になってよい。リアルタイム閉ループフィードバックシステムにより、（１）電力またはモーションシステムの制御、（２）ワイヤ供給速度の制御、（３）様々な断面寸法の原料との動的な整合性、（４）様々な材料および／または剛性の原料との動的な整合性、（５）原料の断面寸法の動的な測定、（６）ギャップからの原料の滑りの防止または低減、（７）ローラーの寿命の延長が可能になってよい。たとえば、測定された反力は、マスタまたはスレーブの供給システム制御、たとえば、ワイヤ供給速度を調整することができる。速度の調整および制御はリアルタイムであってよく、継続的であってよい。リアルタイム閉ループフィードバックシステムは、印刷品質を向上させるために、原料供給の失敗による印刷の失敗の少なくとも一部を防止することができる。加えて、力センサは、印刷品質を大幅に低下させる火花を予測し防止することができる。
【００８６】
システムは、原料の少なくとも一部分が予圧ローラー、ドライバローラー、および２つのローラー間のギャップのサイズを調整するギャップ調整機構を備えるアセンブリを通して供給される前に、原料の少なくとも一部分の直径を測定するための光学センサを備えてよい。光学センサは、アセンブリと原料ソースとの間に構成されてよい。光学センサおよびアセンブリは、コントローラに動作可能に結合されてよい。一例では、光学センサは、原料の少なくとも一部分の画像をキャプチャし、原料の少なくとも一部分のおおよその直径を計算するカメラであってよい。原料の少なくとも一部の計算された直径に従って、コントローラは、２つのローラー間のギャップを調整するようにギャップ調整機構に指示することができ、それにより、原料に及ぼされる力がほぼ一定に維持される。
【００８７】
場合によっては、予圧ローラーは、コントローラに動作可能に結合された回転センサ（たとえば、分解器、エンコーダなど）を備えてよい。エンコーダの例には、光学エンコーダおよび回転エンコーダが含まれる。エンコーダは補助エンコーダであってよい。予圧ローラーの回転センサは、位置および／または速度のフィードバックを提供することができる。場合によっては、コントローラは、回転センサを使用して予圧ローラーの回転を追跡し、予圧ローラーとドライバローラーとの間のギャップを通って供給される原料の長さを決定することができる。場合によっては、コントローラは、予圧ローラーが急速に回転を停止したときを検出することができ、それは、ギャップからの原料の滑りを示す場合がある。
【００８８】
場合によっては、予圧ローラーは、予圧ローラーと原料との間の接触力を測定するための力センサを備えてよい。予圧ローラーの外殻は、及ぼされた圧力に応答するエンコーダディスクを備えてよく、予圧ローラーの内殻は、及ぼされた圧力に対するエンコーダディスクの応答を測定および記録することができるエンコーダセンサを備えてよい。たとえば、予圧ローラーの外殻は、原料によって加えられた圧力に応答して圧電気を発生させる圧電ディスクを備えてよい。予圧ローラーの内殻は、原料がアセンブリを通りガイドに向かってまたはガイドから離れて供給される間、予圧ローラーの圧電気の変化を測定および記録することができるエンコーダセンサを備えてよい。圧電気の急激な低下は、予圧ローラーとドライバローラーとの間のギャップからの原料の滑りを示す場合がある。
【００８９】
分析される他の特性は、移動方向、電圧、Ｘ、Ｙ、およびＺの移動の供給速度が変化する特性プロファイル、ワイヤの供給および引込み、印刷中の電力損失、他のセンサデータとのＷＦＳデータの比較、インパルス応答、３Ｄ印刷の少なくとも一部分のステップ応答、印刷中の層間特性、部品のホットエンドおよびコールドエンド、リフティングペン、層間パターン、平行オフセット、中間オフセット、任意オフセット、垂直パターン、任意のパターンからなるグループから選択された１つまたは複数の要素を含んでよい。パラメータは、ワイヤフィーダの総質量ならびにその取付けに対する剛性および減衰の変化であってよい。
【００９０】
図１９は、ワイヤ供給方法（「方法」）１９０１の一例を概略的に示す。この方法は、本開示の他の方法と共に使用されてよい。動作１９１０において、方法１９０１は、３Ｄ印刷システムを起動することを含む。３Ｄ印刷システムは、本明細書において提供されるように、３Ｄ物体を印刷するためのシステムの１つまたは複数の構成部品を備えてよい。一例では、３Ｄ印刷システムは、図２に示されたように、センサアセンブリ２００の１つまたは複数の構成部品を有する。
【００９１】
図１９を引き続き参照すると、動作１９２０において、３Ｄ印刷システムのローラー（たとえば、ドライバローラー）の溝を通して、ワイヤ（たとえば、原料）が供給される。次に、動作１９３０において、３Ｄ印刷システムの支持体に向かってガイドを通るワイヤの通路に関連するワイヤの（またはワイヤに関連する）１つ以上のパラメータが調整されてよい。動作１９４０において、支持体によってワイヤに及ぼされる力（たとえば、反力）が測定されてよい。次に、動作１９５０において、測定された力（または支持体と接触するワイヤ上の１つの位置での複数の測定された力）がしきい値と比較されてよく、力がしきい値を下回るかどうかに関して判定が行われる。
【００９２】
しきい値は、事前に決定されたしきい値または力の範囲であってよい。しきい値は、重大な損傷（たとえば、変形または切断）に遭遇することなく、ワイヤによって許容可能な力であってよい。しきい値は、重大な損傷（たとえば、変形または切断）に遭遇することなく、支持体によって許容可能な力であってよい。しきい値は、ワイヤが作られる材料のタイプに固有であってよい。代替または追加として、閾値は、異なるワイヤが作られる異なるタイプの材料に共通のしきい値であってよい。
【００９３】
動作１９５０において、ワイヤに及ぼされる測定された力が閾値を上回るとき（「ＮＯ」）、方法１９０１は、動作１９３０において、ワイヤに及ぼされる力が弱まるように、支持体に向かってガイドを通るワイヤの通路に関連するワイヤの（またはワイヤに関連する）１つ以上のパラメータ（たとえば、ワイヤ供給速度、ワイヤ先端と３Ｄ物体の以前の印刷された部分との間の距離）を調整することを含んでよい。あるいは、動作１９５０において、ワイヤに及ぼされる測定された力が閾値以下である場合（「はい」）、方法１９０１は、動作１９６０において、アクチュエータ（たとえば、ドライバローラーに結合されるアクチュエータ）を使用して、溝を通りガイドに向かってワイヤを方向付けることを含んでよい。ガイドは、３Ｄ印刷システムのプリントヘッドの一部であってよい。動作１９７０において、方法１９０１は、ワイヤが支持体または３Ｄ物体の一部分と接触しているときにワイヤを溶かすのに十分な条件下で、ガイドからワイヤを通って支持体に（またはその逆に）電流を供給することをさらに含んでよい。
【００９４】
別の態様では、本開示は、支持体（たとえば、ベース）に隣接する３次元（３Ｄ）物体を印刷するための方法を提供し、方法は、３Ｄ物体のコンピュータ表現をコンピュータメモリ内に受信することと、（ｉ）フィーダを通り支持体に向かって少なくとも１つの原料を方向付けること、および（ｉｉ）少なくとも１つの原料を通って支持体にまたはその逆に電流を流すことにより、プリントヘッドを使用して３Ｄ物体の印刷を開始することとを含む。次に、少なくとも１つの原料は、電流が少なくとも１つの原料を通って支持体にまたはその逆に流れると、加熱にさらされる可能性があり、その加熱は、少なくとも１つの原料の少なくとも一部分を溶かすのに十分である。少なくとも１つの原料の少なくとも一部分の少なくとも１つの層、または少なくとも１つの原料の少なくとも一部分は、３Ｄ物体のコンピュータ表現に従って支持体に隣接して堆積されてよく、それにより、３Ｄ物体が印刷される。
【００９５】
少なくとも１つの原料の少なくとも１つの端部（たとえば、ワイヤの先端）の相対位置は、少なくとも１つの層に対して変更されてよい。少なくとも１つの原料の少なくとも一部分のサイズは、堆積中の原料に対して制御可能であってよい。
【００９６】
方法は、少なくとも１つの原料の追加の部分または支持体に隣接する少なくとも１つの他の原料を堆積させ成形するために、少なくとも１つの原料の少なくとも一部分の少なくとも１つの層、または少なくとも１つの原料の少なくとも一部分の堆積を１回または複数回繰り返すことをさらに含んでよい。
【００９７】
力の分析
ワイヤでの逆力は、フィードホブがワイヤにかける力（Ｆ２−１）から、鞘を伝わる摩擦力（Ｆ３−２）を分離することによって測定されてよい。ガントリーがプリントヘッドに与える力は測定されない場合がある。そのような測定値の適応性を評価するために、表１および表２の式のサブセットが分析および操作されてよい。各変数の位置が一致するように、式は左側で操作されてよい。右側には、各式に適用される係数が提示される。この係数は、経験的に導出されてよい。１つの真の式が別の真の式に何度でも追加され得るので、代数はここで保存することができる。
【表１】
2021531981.tif 000005
【表２】
2021531981.tif 000006
【表３】
2021531981.tif 000007
【００９８】
表３の式は、それぞれの係数を掛けると、互いに等しい２つの行列の内積として表すことができる。式が式３のように行列で表現されると、列を合計して別の式を作成することができる。このプロセスは、これらの式を加算するか、または置換によってそれらをマージする、より迅速な方法であり得る。各式に適用される係数は、式が正しい項になるまで修正することができる。この例では、ホブによってワイヤに加えられた力（Ｆ２−１）、および鞘によって押出機に加えられた力（Ｆ３−２）が測定された場合、ワイヤと部品との間の力（Ｆ４−１）を推定することができる。
【数３】
2021531981.tif 000008
【００９９】
係数は、１列目、４列目、６列目に１つの値が存在するまで操作されてよく、関心のある関係はＦ２−１、Ｆ４−１、およびＦ３−２の間であるこれにより、ワイヤと部品との間の力が、ホブがワイヤに与える力、マイナス鞘が押出機に与える力、プラスワイヤの支持されていない重量および鞘の支持されていない重量であり得ることが立証される。
【数４】
2021531981.tif 000009
【数５】
2021531981.tif 000010
【数６】
2021531981.tif 000011
【０１００】
場合によっては、ガントリーがプリントヘッドに加える力（Ｆ６−２）を測定し、１つ以上の印刷部品の重量を差し引くことにより、ワイヤにかかる逆力が決定されてよい。１つ以上の印刷部品は、センサ、フレームシステム、マウントプレート、駆動モーター、ドライバローラー、予圧モーター、および予圧ローラーからなるグループから選択されてよい。上述された式は、この測定値の検証として調整されてよい。たとえば、各変数の位置が一致するように、式は左側で操作されてよい。表の右側には、各式に適用される係数が示される。この係数は、経験的に導出されてよい。
【表４】
2021531981.tif 000012
【０１０１】
上記の式は、それぞれの係数を掛けると、互いに等しい２つの行列の内積として表すことができる。式が式７の行列で表現されると、別の式を作成するために列が合計されてよい。各々に適用される係数は、式が正しい項になるまで修正されてよい。この場合、ガントリーから押出機に加えられた力（Ｆ６−２）が測定され、システム構成部品の重量が決定された場合、ワイヤと部品との間の力（Ｆ４−１）が推定されてよい。
【数７】
2021531981.tif 000013
【０１０２】
Ｆ４−１とＦ６−２との間の関係に関心があるので、４列目と７列目に値が存在するまで係数が操作されてよい。
【数８】
2021531981.tif 000014
【数９】
2021531981.tif 000015
【数１０】
2021531981.tif 000016
【０１０３】
ワイヤと部品との間の力は、ガントリーが押出機に与える力、マイナス押出機の重量、ワイヤおよび鞘の支持されていない重量であり得る。
【０１０４】
ワイヤ力検知モデリング
システムの性能が特徴付けられてよく、センサおよび／または原料、たとえばワイヤへの荷重は、モーターおよびローラーから切り離して測定されてよい。ワイヤ力検知モデリングは、センサの重量を減らすことがセンサの性能向上をもたらすことができるかどうかを判定することができる。場合によっては、モデリングはセンサの性能を推定することができるので、追加の重量によってセンサの性能は損なわれない。
【０１０５】
ＷＦＳシステムは、線形時不変（ＬＴＩ）集中パラメータシステムとしてモデル化されてよい。標準の常微分方程式（ＯＤＥ）およびそれらの解を使用して、ＷＦＳは分析され、次いで、質量（ｍ）、ばね定数（ｋ）、および減衰比（ｂ）を使用して最適化されてよい。ｍおよびｂの最適化された値は、ｍ＝０．３ｋｇおよびｂ＝１８２（Ｎ＊ｓ）／ｍである。ＷＦＳは、異なる品質の印刷の間の違いを区別するのに十分な感度があってよい。
【０１０６】
機械的、電気的、熱的、または流体のシステムは、ＬＴＩ集中パラメータシステムを作成することによって分析されてよい。ＷＦＳシステムの場合、それは、減衰不足の２次質量ばねダンパモデル（ｍ−ｋ−ｂモデル）によって正確に表すことができる。ばね定数は、ひずみゲージの仕様書および取付けブラケットを使用して計算されてよい。減衰定数は、テストデータの指数関数的減衰に一致するように調整されてよい。システムの質量は直接測定することができる。図３は、分析に使用されるｍ−ｋ−ｂモデル３００の表現を示す。表現は、質量（ｍ）３０５、ばね（ｋ）３１０、ダンパ（ｂ）３１５の集中パラメータモデルであり、力の入力および方向は３２０である。
【０１０７】
一例では、ワイヤフィーダの質量は０．４７ｋｇであると測定された。ばね定数（ｋＴ）は、取付けブラケット（ｋＭ）と直列の３つのひずみゲージばね（ｋＳＧｅｑ＝３＊ｋＳＧ）を備える複合ばねである。式１１は、総ばね定数ｋＴ用の式を示し、それは、ひずみゲージおよび取付けブラケットの定数の関数であり得る。
【数１１】
2021531981.tif 000017
2021531981.tif 000018
【０１０８】
力平衡を実行すると、ｍ−ｋ−ｂモデル用のＯＤＥが生成される。式１２および１３は、それぞれ、通常の形式および極形式で、減衰不足の場合のこのＯＤＥの解を示す。
【数１２】
2021531981.tif 000019
【０１０９】
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【数１３】
2021531981.tif 000021
2021531981.tif 000022
【０１１０】
減衰比（ｂ）および取付けばね定数（ｋＭ）は、テストデータの応答と一致するように調整されてよい。ＷＦＳは、特徴的な２次応答を生成するために、様々な条件下でテストされてよい。指数関数的減衰定数、およびデータからの振動の周波数は、ｂおよびｋＭを設定するために使用することができる。モデルが調整された後、検知された力、たとえば、ひずみゲージ力は、ステップ入力に応答して計算することができる。図４は、実験データと一致するひずみゲージ力の読取り値の例示的なステップ応答を示す。
【０１１１】
応答時間（ｔｐｅａｋ）および整定時間（ｔｓｅｔｔｌｅ）は、それぞれ、減衰固有振動数および指数関数的減衰率の関数として計算されてよい。式１４および１５は、この応答を最適化するために使用することができるこれらの式を示す。
【数１４】
2021531981.tif 000023
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【数１５】
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2021531981.tif 000026
【０１１２】
モデルがテスト中に収集されたデータを表すと、ｍ、ｋ、およびｂのパラメータを調整して応答を最適化することができる。この場合、ｔｐｅａｋは適切である（約０．０１５ｓ未満）が、ｔｓｅｔｔｌｅは目標の０．０２ｓの１０倍を超えている。ｔｐｅａｋを大幅に増加させることなく、ｔｓｅｔｔｌｅが減らされてよい。これは、様々なｍに対して、ｂの関数としてのｔｐｅａｋおよびｔｓｅｔｔｌｅのグラフを使用して分析することができる。ｔｓｅｔｔｌｅはｋの関数ではないので、ばね定数ｋは問題にならない。図５は、そのような最適化に使用されるグラフを示し、図６は、理論化された最適化ステップ応答を示す。図５では、ｍ＝０．２ｋｇ、０．３ｋｇ、０．４ｋｇ、および０．４７ｋｇについて、ｔｓｅｔｔｌｅは点線で表され、ｔｐｅａｋはｂの関数として実線で表されている。点線と実線との間の交点が最適な応答を表す。たとえば、ｍが０．３ｋｇのとき、交点はｔ＝０．０１３（＜０．０１５）である。最適値は、ｍ＝０．３ｋｇおよびｂ＝１８２（Ｎ＊ｓ）／ｍである。図６は、１０Ｎのステップ入力およびｔｐｅａｋおよびｔｓｅｔｔｌｅ＝０．０１３秒に対して検知された力の最適化ステップ応答を示す。
【０１１３】
コンピュータシステム
図７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るか、そうでなければ構成されたコンピュータシステム７０１を示す。コンピュータシステム７０１は、３Ｄプリンタの電源、１つ以上のアクチュエータ、または１つ以上のセンサと通信することができる。コンピュータシステム７０１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７０１はまた、１つまたは複数の原料供給アセンブリと通信するようにプログラムされてよい。各原料供給アセンブリは、ドライバローラー、予圧ローラー、および１つまたは複数のセンサを備えてよく、コンピュータシステム７０１は、ドライバローラー、予圧ローラー、およびセンサと別々にまた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７０１は、加速、減速、複数の回転速度のうちの所与の速度で維持、またはワイヤ供給アセンブリに印加される電力量を制御することができる。コンピュータシステム７０１は、センサを使用してワイヤの反力を測定するようにプログラムすることができる。
【０１１４】
コンピュータシステム７０１は、ユーザの電子デバイス、また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ってよい。電子デバイスはモバイル電子デバイスであり得る。
【０１１５】
コンピュータシステム７０１は、中央処理装置（ＣＰＵ、本明細書では「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」でもある）７０５を含み、それは、シングルコアもしくはマルチコアのプロセッサ、または並列処理のための複数のプロセッサであってよい。コンピュータシステム７０１はまた、メモリまたは記憶場所７１０（たとえば、ランダムアクセスメモリ、読取り専用メモリ、フラッシュメモリ）、電子記憶ユニット７１５（たとえば、ハードディスク）、１つまた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ース７２０（たとえば、ネットワークアダプタ）、ならびにキャッシュ、他のメモリ、データストレージ、および／または電子ディスプレイアダプタなどの周辺デバイス７２５を含む。メモリ７１０、記憶ユニット７１５、インターフェース７２０、および周辺デバイス７２５は、マザーボードなどの通信バス（実線）を介してＣＰＵ７０５と通信している。記憶ユニット７１５は、データを記憶するためのデータ記憶ユニット（またはデータリポジトリ）であってよい。コンピュータシステム７０１は、通信インターフェース７２０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」）７３０に動作可能に結合することができる。ネットワーク７３０は、インターネット、インターネットおよび／もしくはエクストラネット、またはインターネットと通信しているイントラネットおよび／もしくはエクストラネットであってよい。ネットワーク７３０は、場合によっては、電気通信および／またはデータネットワークである。ネットワーク７３０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つまたは複数のコンピュータサーバを含むことができる。ネットワーク７３０は、場合によっては、コンピュータシステム７０１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、それにより、コンピュータシステム７０１に結合されたデバイスがクライアントまたはサーバとして機能することが可能になり得る。
【０１１６】
ＣＰＵ７０５は、プログラムまたはソフトウェアで具現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７１０などの記憶場所に記憶されてよい。命令は、ＣＰＵ７０５を対象とすることができ、ＣＰＵ７０５は、その後、本開示の方法を実施するようにＣＰＵ７０５をプログラムするか、そうでなければ構成することができる。ＣＰＵ７０５によって実行される動作の例には、フェッチ、復号、実行、およびライトバックが含まれ得る。
【０１１７】
ＣＰＵ７０５は、集積回路などの回路の一部であり得る。システム７０１の１つまたは複数の他の構成部品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。
【０１１８】
記憶ユニット７１５は、ドライバ、ライブラリ、および保存されたプログラムなどのファイルを記憶することができる。記憶ユニット７１５は、ユーザデータ、たとえば、ユーザプリファレンスおよびユーザプログラムを記憶することができる。コンピュータシステム７０１は、場合によっては、イントラネットまたはインターネットを介してコンピュータシステム７０１と通信しているリモートサーバ上に配置されるなどの、コンピュータシステム７０１の外部にある１つまたは複数の追加のデータ記憶ユニットを含むことができる。
【０１１９】
コンピュータシステム７０１は、ネットワーク７３０を介して１つまた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。たとえば、コンピュータシステム７０１は、ユーザ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には、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）（たとえば、ポータブルＰＣ）、スレートもしくはタブレットＰＣ（たとえば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰａｄ(登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）ＧａｌａｘｙＴａｂ）、電話、スマートフォン（たとえば、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰｈｏｎｅ(登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ対応デバイス、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標））、または携帯情報端末が含まれる。ユーザは、ネットワーク７３０を介してコンピュータシステム７０１にアクセスすることができる。
【０１２０】
本明細書に記載された方法は、たとえば、メモリ７１０または電子記憶ユニット７１５などのコンピュータシステム５０１の電子記憶場所に記憶された機械（たとえば、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または機械可読コードは、ソフトウェアの形態で提供することができる。使用中、コードはプロセッサ７０５によって実行することができる。場合によっては、コードは、記憶ユニット７１５から取り出し、プロセッサ７０５による容易なアクセスのためにメモリ７１０に記憶することができる。状況によっては、電子記憶ユニット７１５を排除することができ、機械実行可能命令はメモリ７１０に記憶される。
【０１２１】
コードは、事前にコンパイルされ、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もでき、実行時の間にコンパイルすることもできる。コードは、事前にコンパイルされる方式か、またはコンパイルされたままの方式でコードを実行することを可能にするように選択することができるプログラミング言語で供給することができる。
【０１２２】
コンピュータシステム５０１などの、本明細書において提供されたシステムおよび方法の態様は、プログラミングで具現化することができる。技術の様々な態様は、通常、機械（もしくはプロセッサ）実行可能コードおよび／またはあるタイプの機械可読媒体に搬送または具現化された関連データの形態の「製品」または「製造品」と考えられてよい。機械実行可能コードは、メモリ（たとえば、読取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ）またはハードディスクなどの電子記憶ユニットに記憶することができる。「記憶」タイプの媒体は、コンピュータ、プロセッサなどの有形メモリ、また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それらの関連モジュールのいずれかまたはすべてを含むことができ、それらは、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することができる。ソフトウェアのすべてまたは部分は、時々、インターネットまたは様々な他の電気通信ネットワークを介して通信されてよい。そのような通信は、たとえば、あるコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまたはプロセッサへの、たとえば、管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバ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ディングを可能にすることができる。したがって、ソフトウェア要素を運ぶことができる別のタイプの媒体には、有線および光の地上回線ネットワークを介して、かつ様々なエアリンク上で、ローカルデバイス間の物理インターフェースにわたって使用されるような、光、電気、および電磁波が含まれる。有線リンクまたは無線リンク、光リンクなどの波を搬送する物理的要素も、ソフトウェアを運ぶ媒体と見なされてよい。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、コンピュータまたは機械の「可読媒体」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。
【０１２３】
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、有形記憶媒体、搬送波媒体、または物理伝送媒体を含むが、それらに限定されない多くの形態をとることができる。不揮発性記憶媒体には、たとえば、図面に示されたデータベースなどを実装するために使用され得るものなどの、任意のコンピュータの任意のストレージデバイスなどの、光ディスクまたは磁気ディスクが含まれる。揮発性記憶媒体には、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が含まれる。有形伝送媒体には、コンピュータシステム内のバスを備えるワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバが含まれる。搬送波伝送媒体は、電気信号もしくは電磁信号、または無線周波数（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されるものなどの音響波もしくは光波の形をとることができる。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形式には、たとえば、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、コンパクトディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）またはデジタル多用途ディスク読取り専用メモリ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）、任意の他の光学媒体、パンチカード紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）および消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨ（登録商標）−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、データもしくは命令を転送する搬送波、そのような搬送波を転送するケーブルもしくはリンク、または、コンピュータがプログラミングコードおよび／もしく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つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを搬送することに関与する場合がある。
【０１２４】
コンピュータシステム７０１は、たとえば、（ｉ）３Ｄ物体を印刷するための３Ｄプリンタを起動もしくは停止するか、（ｉｉ）少なくとも１つのワイヤに対して支持体によって及ぼされる反力を決定するか、または（ｉｉｉ）ワイヤ供給アセンブリに適用されるワイヤ供給速度もしくは電力量を決定するためのユーザインターフェース（ＵＩ）７４０を備える電子ディスプレイ７３５を含むか、またはそれと通信することができる。ＵＩの例には、限定なしに、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）およびウェブベースのユーザインターフェースが含まれる。
【０１２５】
本開示の方法およびシステムは、１つ以上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７０５による実行時にソフトウェアによって実装することができる。アルゴリズムは、たとえば、（ｉ）少なくとも１つのワイヤに対して支持体によって及ぼされる反力を決定するか、または（ｉｉ）３Ｄ物体を印刷するためにワイヤ供給アセンブリに適用されるワイヤ供給速度もしくは電力量を動的に変更することができる。
【０１２６】
［実施例］
以下の実施例は例示的かつ非限定的である。
【０１２７】
［実施例１］
３Ｄ物体を印刷する前に、１本の供給されたワイヤから既知の重りを吊り下げることにより、較正手順が使用されてよい。ＷＦＳの較正は、ひずみゲージごとに個別に実行するのではなく、システムとして実行することができる。システムは自己較正することができる。較正範囲はひずみゲージの圧縮状態にある可能性があるが、ワイヤ逆力によって及ぼされる主な力は、ひずみゲージの張力領域にある可能性がある。最初に、各ひずみゲージを個別に較正する必要があるかどうか、またはＷＦＳがシステムとして較正されてよいかどうかが判定されてよい。図８は、ボルト単位の３つのセンサの個々の読取り値、および一連の荷重についての３つのセンサの合計（一番下の曲線）を示す。このテストは、試験装置で実行されてよい。このテストに基づいて、各ひずみゲージのセンサ読取り値を加算する簡略化された較正手順が使用されてよく、それにより、個々のセンサ読取り値よりも少ないノイズをもたらす可能性がある１つの出力（合計電圧）での作業が可能になる。これは、個々のセンサノイズの平均化が原因である可能性がある。場合によっては、３つのセンサを使用すると、１つのセンサを使用するよりも少ないノイズをもたらす可能性がある。
【０１２８】
図９は、システムの第２の較正であり、図８のより詳細なバージョンである。この較正は、プリンタ上でＷＦＳを使用して１回実行される。各荷重は３回測定され、追加の荷重が使用されるための容量があり、たとえば、ほぼゼロの荷重に焦点を当てている。さらに、変動の程度を決定する際に、より多くのサンプルが使用される。試験装置でのテストの場合、図８からの較正が使用される。３Ｄプリンタでのテストの場合、図９からの較正が使用される。３Ｄプリンタ上にいる間、ひずみゲージが締め直され、それにより、較正の遮断が変更された可能性がある。較正の傾きは大幅に変更されない可能性がある。
【０１２９】
［実施例２］
図１０は、フィーダモーターが電力供給されているが静止しており、ワイヤ先端を接触先端に当てるためにハンマーが使用される間のシステム応答を示す。テストは、システムがどれだけ迅速に応答し、制御システム内でどれだけ迅速にデータを確認しそれを使用するかを示す。データから、ＷＦＳの（山および谷としてプロットされた）応答時間は０．００３８ｓである。応答時間は、最初の山に到達するまでの時間として定義されてよい。ＷＦＳの２％整定時間は０．１０８９ｓである。２％の整定時間制限は水平線としてプロットされる。
【０１３０】
［実施例３］
図１１および図１２は、ワイヤがワイヤフィーダを通って駆動されるときの測定値を示し、制御システム内で必要なセンサフィルタリングのタイプを決定する際のセンサノイズを示す。図１１は、ワイヤに加えられた摩擦荷重の測定値を示す。あるいは、図１２では、ワイヤは自由に駆動される。これらのテストは両方とも試験装置で実行され、データはＷＦＳから取得される。線は、データの１００ポイント移動平均であり、システム応答の効果的なローパスフィルターである。表５および表６の移動平均からの平均デルタは、各データポイントの平均マイナス１００ポイント移動平均である。これらの表の中の最大値は、データポイントが移動平均から離れている最大距離である。標準偏差は、データのその表記された期間にわたって計算される。表５および表６に示された結果に基づいて、システムノイズは荷重によって影響されない。ベースラインセンサノイズは約０．１２Ｎであり、現在のワイヤドライバは０．７３Ｎの追加ノイズを測定値に寄与する。
【表５】
2021531981.tif 000027
【表６】
2021531981.tif 000028
【０１３１】
［実施例４］
図１３は、押出比を変更しながら線を印刷することからのテストデータを示す。押出比は、ワイヤの開始断面積を押出し後のワイヤの断面積で割ったものである。図１４は、図１３と大まかに整列されたテストプリントの結果を示す。このテストでは、供給速度は一定で、４０００ｍｍ／分に設定されている。供給速度の変化が発生した線の各セグメントは、垂直線でマークされている。様々なセグメントが示されている。セグメント１３０５の押出比は１である。セグメント１３１０の押出比は１．１５である。セグメント１３１５の押出比は１．３である。セグメント１３２０の押出比は１．４５である。セグメント１３２５の押出比は１．６である。セグメント１３３０の押出比は１．７５である。セグメント１３３５の押出比は０である。セグメント１３２５は最も滑らかに印刷し（図１４）、標準偏差は０．５１０Ｎであり、平均荷重は０．３７９Ｎである。標準偏差は、動きがない（０．０１４Ｎ）、印刷せずに同じ速度でガントリーを動かしている間にノイズがある（０．８２２Ｎ）、同じテストからの記録データと比較されてよい。グラフは、データの異なる応答が実際の印刷の異なる応答と相関があることを示す。印刷プロセスでノイズが最初に観察されたときに、制御システム内の印刷パラメータが調整されてよい。しかしながら、場合によっては、印刷結果から様々なノイズがもたらされる場合がある。
【０１３２】
移動しているが印刷していない間のテストのセグメント（下の曲線）は、比較のために印刷テストデータ（上の曲線）の下にシフトされている。上の曲線は、複数の周波数を有する明確なパターンをもつが、下の曲線（印刷がない）よりも大きさが大きくなっている。
【０１３３】
［実施例５］
図１５は、物体の一部分のコーナーターンの印刷中に重なり合って積まれた一対のテスト１５２０および１５２５を示す。プリンタは、１５０５で一方向に４０ｍｍの印刷を開始し、１５１０で９０度回転し、１５１５で印刷が停止するまでさらに４０ｍｍ印刷する。実行された試験のうち、コーナーターンで決定的な信号を示すものはない。この動きは軸方向の力に影響を与えない可能性があるので、センサは回転による特定の応答を検出しない可能性がある。図１５のノイズは、純粋に印刷品質の尺度であってよい。結果として、印刷から生じるノイズを分析するとき、方向を変える印刷ヘッドからのノイズが、結果として生じるノイズからフィルタリングされる必要はなくてよい。
【０１３４】
［実施例６］
図１６および図１７は、ワイヤが指定された供給長で中実の金属片に押し込まれる一連のテストである。図１６は、センサによって読み取られた力の量を示す。場合によっては、他の印刷部品、たとえばロードセルからのシステムの動きが存在する場合がある。その結果、ワイヤが押し下げられると、システムは完全な剛性でなくなる。図１７に示されたように、供給速度は、ステップ荷重ではなく、ＷＦＳの傾斜荷重が発生したことを示す。２ｍｍのフィードテスト中、スキップ音が聞こえる。このデータに基づいて、現在のワイヤフィーダは約３０ニュートン（Ｎ）でスリップする。他の実施例では、ワイヤフィーダは約３５Ｎ〜４５Ｎで少し高くスリップする。
【０１３５】
曲線１６０５は、ワイヤがプレートに押し込まれ、力の量が一定に保たれるように、ある数のワイヤが押し出される状況を示す。曲線１６１０では、ワイヤがより高い力でプレートに押し込まれるにつれて、より多くの数のワイヤが押し出され、より多くの力が検出される。次に、ワイヤが予圧システム内で滑るほど力が十分に高くなるまで、追加のワイヤ１６１５が押し出される。ピークの力が観察されると、ワイヤはスリップ動作を起こし、その後、より低い力に落ち着く。図１７は、図１６のｘ軸上の領域４と５との間の拡大図である。
【０１３６】
［実施例７］
図１８は、３Ｄ物体の一部分を修復するときに穴を埋めるプロセスからの信号を示す。金属片に穴が形成される場合があり、ワイヤがその穴に向かって方向付けられる場合がある。ワイヤは時間の経過と共に加熱される場合があり、電流がワイヤを通過するときに穴の底に当たると溶ける可能性がある。ワイヤが１８０５において最初に底に当たったとき、それは冷たい金属片であり、力のスパイクが発生する。その後、ワイヤが溶けるにつれて力が急速に低下する。さらに数ミリメートルのワイヤが押し出され、様々な開始点１８１０、１８１５、および１８２０で繰り返されてよい。連続するピーク１８１０、１８１５、および１８２０は、各堆積に続いてより多くの溶融金属が発達し、金属温度が上昇するので、最初のピーク１８０５よりも小さい。穴が埋められると、ワイヤが硬い金属を押すと溶融ワイヤの堆積が終了し、１８２５において最大のスパイクがもたらされる。
【０１３７】
本明細書では本発明の好ましい実施形態が図示および記載されているが、そのような実施形態がほんの一例として提供されていることが当業者には明らかであろう。本発明が、本明細書内に提供された特定の実施例によって限定されることは意図されていない。前述の明細書を参照して本発明が記載されているが、本明細書の実施形態の説明および図示は、限定的な意味で解釈されることを意図していない。今や当業者は、本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、およ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、様々な条件およ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、また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、本発明を実践する際に利用されて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、または均等物もカバーすることが企図される。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および構造ならびにそれらの均等物がそれらによってカバーされることが意図されている。
【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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【国際調査報告】
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