(57)【要約】  積層造形部品（ＡＭ部品）から支持材料を除去および／または積層造形部品の表面を平滑化する装置および方法が開示されている。該装置は、チャンバ、チャンバ内の支持表面、およびチャンバ内の１つ以上のノズルを含むものとできる。ノズルは同じサイズであっても異なるサイズであってもよい。支持表面はＡＭ部品を支持する形状とできる。支持表面は流体の通過を許容するサイズおよび形状とされた１つ以上の開口を有するものとできる。ノズルはＡＭ部品に流体を噴霧するものとして作られ、噴霧は流体の霧化または半霧化噴霧とすることができる。【選択図】図１
2021508612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ、
前記チャンバ内にあり、積層造形部品（ＡＭ部品）を支持するものとして作られた支持表面、および
前記チャンバ内にあり、前記ＡＭ部品に流体を噴霧するものとして作られた１つ以上のノズルを含み、
前記ノズルが前記流体の霧化または半霧化噴霧を起こす、積層造形部品から支持材料を除去および／または積層造形部品の表面を平滑化する装置。
【請求項２】
前記流体を任意の量保持するものとして作られた、前記流体が噴霧された後に前記流体を捕獲できる位置にあるタンクをさらに含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも一部が前記タンク内に位置した、前記流体を望ましい温度まで加熱するためのヒータをさらに含む請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記支持表面が前記流体の通過を許容するサイズおよび形状とされた１つ以上の開口をさらに含む請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記ノズルが、ノズルを有する２つのスプレーヘッダとして配置されている請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記ＡＭ部品に向けて実質的に下向きに前記流体を噴霧すべく構成されたノズルを有する第１のスプレーヘッダ、および
前記ＡＭ部品に向けて実質的に上向きに前記流体を噴霧すべく構成されたノズルを有する第２のスプレーヘッダをさらに含む請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記第１および第２のスプレーヘッダの１つまたは両方が、前記スプレーヘッダを平面運動で前後に移動させるためのアクチュエータに直接または間接的に接続されている請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記第１および第２のスプレーヘッダの１つまたは両方が、前記スプレーヘッダを前記支持表面に対して近づけるべく、または遠ざけるべく調節可能なマウントに固定されている請求項６記載の装置。
【請求項９】
前記第１および第２のスプレーヘッダの１つまたは両方が、前記スプレーヘッダを平面運動で前後に移動させるためのアクチュエータに直接または間接的に接続されている請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のスプレーヘッダのノズルが２つ以上のサイズを有する請求項６記載の装置。
【請求項１１】
流体が噴霧のために第１のサイズの第１のノズルを通過できる一方で、流体が噴霧のために第２のサイズの第２のノズルを通過できない請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第２のスプレーヘッダのノズルが２つ以上のサイズを有する請求項６記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のスプレーヘッダのノズルが２つ以上のサイズを有し、前記第２のスプレーヘッダのノズルが２つ以上のサイズを有する請求項６記載の装置。
【請求項１４】
流体が噴霧のために第１のサイズの第１のノズルを通過できる一方で、流体が噴霧のために第２のサイズの第２のノズルを通過できない請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記第１および第２のノズルの両方が前記第１のスプレーヘッダに関連するものである請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記第１のノズルが前記第１のスプレーヘッダに関連するものであり、前記第２のノズルが前記第２のスプレーヘッダに関連するものである請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記チャンバへと空気を押し込み、あるいは前記チャンバから空気を引き出すための送風装置をさらに含む請求項１記載の装置。
【請求項１８】
空気が前記チャンバから出ていくことを許容するためのベントをさらに含む請求項１記載の装置。
【請求項１９】
チャンバ、前記チャンバ内に支持表面、および前記チャンバ内に１つ以上のノズル、を設け、
前記支持表面上に積層造形部品（ＡＭ部品）を載置し、
前記ＡＭ部品に向けて流体を噴霧することを含み、
前記ノズルが前記流体の霧化または半霧化噴霧を起こす、積層造形部品から支持材料を除去および／または積層造形部品の表面を平滑化する方法。
【請求項２０】
前記流体を任意の量保持するものとして作られたタンクを設け、前記流体が噴霧された後に前記流体を前記タンクに捕獲することをさらに含む請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
ヒータを設け、前記流体を望ましい温度まで加熱することをさらに含む請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記流体の温度が前記望ましい温度に向かって上昇している間に前記ＡＭ部品に対する噴霧が行われる請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記流体の噴霧は、
前記ＡＭ部品に向けて実質的に下向きに前記流体を噴霧すべく構成された第１の組のノズル、および
前記ＡＭ部品に向けて実質的に上向きに前記流体を噴霧すべく構成された第２の組のノズル、から生じる請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
前記流体の噴霧中に、前記第１の組のノズルと前記第１の組のノズルの一方または両方を移動させることをさらに含む請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記チャンバへと空気を吹き込み、あるいは前記チャンバから空気を引き出すことをさらに含む請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
複数のノズルをさらに含み、前記ノズルの１つ以上が第１の速度で前記流体を噴霧し、前記ノズルの１つ以上が第２の速度で前記流体を噴霧する請求項１９記載の方法。
【請求項２７】
前記ノズルの１つ以上が第１の流量で前記流体を噴霧し、前記ノズルの１つ以上が第２の流量で前記流体を噴霧する請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
複数のノズルをさらに含み、前記ノズルの１つ以上が第１の流量で前記流体を噴霧し、前記ノズルの１つ以上が第２の流量で前記流体を噴霧する請求項１９記載の方法。
【請求項２９】
複数のノズルを含み、前記ノズルの１つ以上が第１のサイズを有し、前記ノズルの１つ以上が第２のサイズを有し、さらに前記流体が前記第１のサイズの前記ノズルへと供給される圧力が、前記流体が前記第２のサイズの前記ノズルへと供給される圧力と異なっている請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（参照出願）
本特許出願は、２０１７年１２月３１日に出願された米国仮特許出願番号第６２／６１２４８３号の優先権を主張するものであって、その開示全体が参照することにより組み込まれるものである。
【０００２】
本開示は概して、３Ｄプリントなどの積層造形技術によって製造された部品からの支持材料除去のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
３Ｄプリントなどの積層造形法（選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）、光造形法（ＳＬＡ）、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、マテリアルジェッティング（ＭＪ）、電子ビーム（ｅ−ｂｅａｍ）など）は、鋳造、射出成形、または鍛造などの従来の製造技術では不可能だった複雑な形状の部品の製造を可能とする。しかしながら積層造形は、不要な支持材料の除去のためにかなりの努力が必要な部品を製造する。支持材料は製造工程中に必要であり、複雑な形状を実現するために部品の製造中に部品の一部を支持する。製造工程が終了すると不要な支持材料は除去されなくてはならず、および／または、粗い表面が平滑化される必要がある。
【０００４】
支持材料はそれ自体が複雑な形状を有する場合があり、おびただしい量ともなり得る。さらに、積層造形は層状に部品を形成するものなので、隣り合う層が同じような位置で終了するとは限らず、しばしば部品の表面が粗くなり、粗くて凸凹な外表面をもたらす。この粗い外表面は視覚的に魅力が乏しく、また凸凹な表面は応力集中を生じ得るもので、これは部品のテスト中または使用中に発生し、早期破損へとつながり得るものである。
【０００５】
積層造形業界における現在のオプションは、手作業で支持材料を取り除き、部品の外表面を滑らかにするために部品表面を手作業で仕上げるというものである。部品の種類によっては、手作業の採用は非常に高価となり得るし、材料の過度の除去、凸凹な表面、またはその両方へとつながりかねない。表面仕上げが不均一あるいは不完全だと、応力集中が意図することなく支配的なままとなり、部品の早期破損へとつながる。さらに手作業による不要な支持材料の除去および手作業による表面仕上げは、長期間にわたって、および部品ごとに、一貫性を欠いたものとなる。そして、例えば一人の技術者は一度に一部品からしか支持材料を除去できないので、こうした手作業による除去／仕上げは生産工程にボトルネックを生じることがある。
【０００６】
積層造形業界が目指している他のオプションは、機械、例えば化学薬品浴を提供するものなどを用いて支持材料の除去および／または表面仕上げを行うというものである。しかしながらこれらの機械は、処理を特定の部品に適合させるために変更可能な処理パラメータの種類が限定的で、またこれらの機械は、機械の作動中に技術者の注意および技術者による操作を必要とするため、上述したボトルネック問題を完全に取り除くことができない。さらに、機械が適切なパラメータに設定されていないことに技術者が気づかずにいると、過剰な材料除去が起き、部品を駄目にしてしまう。
【０００７】
よって積層造形技術によって製造された部品から、部品自体にダメージを与えることなく自動的に支持材料を除去し、表面を平滑化する方法および装置が求められている。そうしたアプローチの１つが本発明の実施の形態を用いることであり、これは霧化および半霧化した流体、化学溶解、および加圧流体を用いる。本発明の実施の形態はさらに、表面仕上げおよび／または支持体除去（ＳＦ／ＳＲ）を達成するために、積層造形部品処理から手作業ボトルネックをなくすための代案を提供することもできる。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、積層造形部品（ＡＭ部品）から支持材料を除去および／または積層造形部品の表面を平滑化する装置として実施可能である。該装置は、チャンバ、該チャンバ内に支持表面、および該チャンバ内に１つ以上のノズルを含むものとできる。ノズルは同じサイズであってもよいし異なるサイズであってもよい。
【０００９】
支持表面はＡＭ部品を支持する形状とできる。支持表面は、流体を通過させられるサイズと形状を有する１つ以上の開口を有するものとできる。例えば支持表面はスクリーン状の表面とできる。
【００１０】
ノズルはＡＭ部品に流体を噴霧すべく構成されたものとでき、該噴霧は、流体の霧化または半霧化噴霧とできる。ノズルは集団的に配置されるものとでき、各集団は共通の供給チューブから供給を受けるスプレーヘッダの一部である。個々のスプレーヘッダのノズルは同サイズとすることができるが、同サイズである必要はない。例えば個々のスプレーヘッダのノズルが２つ以上のサイズから選択されてもよい。
【００１１】
１つのスプレーヘッダのノズルが他のスプレーヘッダのノズルと同サイズであってもよいが、１つのスプレーヘッダのノズルが他のスプレーヘッダのノズルと違うサイズであってもよい。例えば２つのスプレーヘッダに関して、１つのスプレーヘッダのノズルが第１のサイズからなるものとして選択され、他のスプレーヘッダのノズルが第２のサイズからなるものとして選択されるものとできる。
【００１２】
本発明のある実施の形態では、ノズルを有する２つのスプレーヘッダがあり、１つは支持表面の上方にあり（すなわち、上方スプレーヘッダ）、１つは支持表面の下方にある（すなわち、下方スプレーヘッダ）。上方スプレーヘッダはＡＭ部品に向かって下向きに噴霧を行うようにノズルを向け、下方スプレーヘッダはＡＭ部品に向かって上向きに噴霧を行うようにノズルを向けるものとできる。
【００１３】
該装置には、流体が第１のサイズの第１の組のノズルを通過および噴霧可能な一方で、流体が噴霧のために第２のサイズの第２のノズルを通過することができないように、１つ以上のバルブが含まれるものとできる。例えば個々のスプレーヘッダのノズルは、２つ以上のサイズを有するものとでき、流体があるサイズの第１のノズルを通過および噴霧させられる一方で、流体が噴霧のために他のサイズの第２のノズルを通過できないものである。
【００１４】
ノズルを有するスプレーヘッダの１つ以上は、該スプレーヘッダ（複数可）を支持表面に対して近づけるべく、または遠ざけるべく調節可能なマウントに固定されたものとできる。ノズルを有するスプレーヘッダの１つ以上が、該スプレーヘッダ（複数可）を平面運動で前後に移動させるためのアクチュエータに直接または間接的に接続されるものとできる。
【００１５】
該装置はまた、任意の量の流体を保持できる形状のタンクを含むものとでき、このタンクは、流体が噴霧された後に流体を捕獲できるように位置決めされる（例えばチャンバ内）ものとできる。
【００１６】
該装置はまた、流体を望ましい温度まで加熱するためのヒータを含むものとできる。このヒータは、少なくとも一部がタンク内にあるものとできる。
【００１７】
該装置は、換気システムを含むものとできる。この換気システムは、チャンバへと空気を押し込み、あるいはチャンバから空気を引き出すための送風装置とできる。換気システムは、チャンバへの空気の出入りを許容するベントであってもよい。換気システムはこれら送風装置とベントの両方を含むものであってもよい。
【００１８】
本発明は、ＡＭ部品から支持材料を除去および／またはＡＭ部品の表面を平滑化する方法として実施可能である。この方法は、チャンバ、該チャンバ内に支持表面、および該チャンバ内に１つ以上のノズル、を設けることを含むものとできる。ＡＭ部品が支持表面上に載置され、ＡＭ部品に向けて流体が噴霧されるものとできる。ノズルは、流体の霧化または半霧化噴霧を起こすものとできる。
【００１９】
ノズルは同一速度で噴霧を行うものとできる。しかしながら本発明の方法の少なくとも１つの実施の形態においては、ノズルのうち少なくとも１つのノズルが、他のノズルによって生じる噴霧速度と異なる速度で流体を噴霧する。
【００２０】
該方法は、ノズルの１つ（またはそれ以上）が流体を第１の流量で噴霧し、ノズルの１つ（またはそれ以上）が流体を第２の流量で噴霧するものとして実行可能である。例えば本発明に基づく方法の１つの実施の形態においては、ノズルのうち第１のもの（またはそれ以上）が第１の流量で流体を噴霧し、ノズルのうち第２のもの（またはそれ以上）が第２の流量で流体を噴霧する。
【００２１】
該方法は、ノズルの１つ（またはそれ以上）が第１のサイズを有し、ノズルの１つまたはそれ以上が第２のサイズを有し、第１のサイズのノズルへと流体が供給される圧力が、第２のサイズのノズルへと流体が供給される圧力と異なるものとして実行可能である。
【００２２】
タンクが設けられてもよい。該タンクは、流体を任意の量保持し、かつ流体が噴霧された後に流体をタンクに捕獲できる形状とすることができる。このようなタンクは、ノズルを介した流体の循環を円滑に進めるように位置決めされ、同一の流体が何度もＡＭ部品に噴霧されるものとできる。
【００２３】
ヒータが設けられ、タンク内に配置されてもよい。ヒータは流体を望ましい温度まで加熱するために用いられるものとできる。流体の温度は、ＡＭ部品が噴霧を受けている間、望ましい温度に向けて上昇させられるものとできる。
【００２４】
流体の噴霧は、ＡＭ部品に向けて実質的に下向きに流体を噴霧すべく構成された第１の組のノズル、およびＡＭ部品に向けて実質的に上向きに流体を噴霧すべく構成された第２の組のノズルから生じるものとできる。
【００２５】
噴霧が行われている間にノズルが移動させられてもよい。例えば１つ以上の組のノズルが流体の噴霧中に移動させられるものとできる。
【００２６】
空気がチャンバへと吹き込まれる、あるいは引き出されるものとできる。これは噴霧中および／または噴霧後に行われるものとできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の本質および目的をより完璧に理解してもらうために、添付の図面および以下の説明を参照されたい。以下、略述する。
【図１】図１は、本発明に基づく装置の概略図である。
【図２】図２は、積層造形部品の概略図である。
【図３】図３Ａは、本発明に基づく装置の正面図である。  図３Ｂは、図３Ａに描かれた装置の側面図である。  図３Ｃは、図３Ａに描かれた装置の上面図である。
【図４】図４は、本発明に基づく装置の概略図である。
【図５】図５は、本発明に基づく装置の概略図である。
【図６】図６は、本発明に基づく方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
最初に、異なる図面に現れる同様の参照番号は、同一または機能的に類似した本発明の構造要素を指すことを理解されたい。
【００２９】
本発明はさらに、記載される特定の方法論、材料、または改良に限定されるものではなく、よって本発明は本明細書に記載されたものと変わり得ることを理解されたい。本明細書で用いられる専門用語は、特定の側面を説明することを目的とすること、および本発明は開示された側面に限定されるものではないことも理解されたい。
【００３０】
特に定義されない限り、本明細書で用いられるあらゆる技術的および科学的用語は、本発明が関係する分野の当業者に一般的に理解されるものと同じ意味を持つ。本明細書に記載されるものと同様または等価な任意の方法、装置、または材料が、方法および装置の実施または試行に用いられ得ることを理解されたい。
【００３１】
さらに、本明細書で用いられる「および／または」は、列挙された要素または条件が１つ以上含まれ得ること、または起こり得ることを示すために用いられる文法的な接続詞を意味するものである。例えば、第１の要素、第２の要素、および／または第３の要素を含む装置とは、以下の構造的配置：第１の要素を含む装置；第２の要素を含む装置；第３の要素を含む装置；第１の要素および第２の要素を含む装置；第１の要素および第３の要素を含む装置；第１の要素、第２の要素、および第３の要素を含む装置；第２の要素および第３の要素を含む装置、のいずれかとして解釈されることを意図したものである。
【００３２】
さてここで図面に目をやり、特に図１〜２を参照すると、本発明はＳＦ／ＳＲのための方法または装置８として具体化できる。このような方法または装置８においては、ＳＦ／ＳＲを必要とする１つ以上の積層造形部品１０が、ＳＦ／ＳＲを実行するための装置８のチャンバ１６内で、プラットフォームすなわちトレー１３に載置される。支持材料２８を溶解および／または浸食するためのＳＦ／ＳＲ流体２２は、部品（複数可）１０の下、部品（複数可）１０の上、またはその両方に配置されたノズル２５を介して部品（複数可）１０へと噴霧されるものとできる。部品（複数可）１０下方のノズル２５、部品（複数可）１０上方のノズル２５は本明細書中でそれぞれ、下方ノズル２５Ｂ、上方ノズル２５Ａと呼ばれる場合もある。流体２２は、その上側が開口しているタンク３１から供給されるものとできる。タンク３１は下方ノズル２５の下方に配置されるものとできる。ポンプ３３は、タンク３１から流体２２を吸い出し、次にノズル２５へとつながる一連のパイプ５０を介して流体２２を強制的に送るために用いられるものとでき、これが部品（複数可）１０に対するノズル２５からの流体２２の噴霧を生じさせる。各ノズル２５は、そこを通って流体２２が噴霧される複数の孔またはノズルを有するパイプまたはチューブセクションを含むものとでき、こうした配置は本明細書中でしばしば「スプレーヘッダ」と呼ばれる。その後、流体２２が元のタンク３１へ集まると流体２２は装置内でリサイクルされ、すなわちタンク３１から吸い出され、ノズル２５へと強制的に送られ、部品１０に対して噴霧され、そしてタンク３１に集められる。この動作モードでは、装置８は閉ループシステムとすることができる。
【００３３】
積層造形部品１０は、数多くのさまざまな方法および種類の材料（例えばプラスチック、金属）、特定のビルド材（例えばプラスチック類内ではナイロン、または金属類内ではアルミニウム）および支持材料を用いて製造可能である。各方法、材料の種類、および特定のビルド材は、特有のユニークな特性および特徴を有し得るものであって、効果的かつ効率的な支持材料２８の除去のためにさまざまなパラメータを必要とし得る。さらに所与のタイプに関して言えば、こうした積層造形工程および／または材料によって製造された部品１０は、他のものよりもっとデリケートな特徴を有するデザインを含む、非常に多彩な形状を有し得るものであって、効果的かつ効率的な支持材料２８の除去のために、さらなる調節を必要とし得る。ここで詳述されるように、噴霧される流体２２の量、噴霧方向（上方および／または下方から）、噴霧の位置（例えば、部品の左側ｖｓ右側、または部品の上側ｖｓ下側）、流体２２がノズル２５へとポンプで送り出される圧力、霧化の度合い、ならびに流体の組成、温度およびｐＨなどの他のパラメータは、所与のタイプのビルド材３５および幾何学デザインの積層造形部品１０（複数可）に関して効率的かつ効果的に所与のタイプの支持材料２８を除去するために、これらのパラメータのさまざまな組み合わせ、すなわち「レシピ」を作り出すべく調節されるものとできる。本発明のある実施の形態では、中央処理装置（ＣＰＵ）１０２を備える汎用コンピュータへと接続されたタッチスクリーン１０８などのヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）３８を用いて、オペレータがこれらのパラメータを設定または変更することができる。汎用コンピュータは、装置８の構成要素へ、および／または、から通信信号を送受信するための有線または無線通信リンク１０５を備えるものとできる。
【００３４】
流体２２は、支持材料２８を溶解および／または劣化させることが可能であり、一種類の化学薬品またはさまざまな化学薬品から作られた水性化学製剤とできる。流体２２は、実施の形態によっては、溶剤(detergent)と呼ばれる場合もある。好ましくは、流体２２は自然に、あるいはパラメータ設定の助けを受けて、支持材料２８および部品１０の粗い表面を劣化または溶解させるが、保護されるべき部品１０のビルド材３５を劣化させたり、溶解させたり、ダメージを与えたりすることはない。このような流体２２は、ＭＪ、ＳＬＡ、ＦＤＭによって製造された個々の部品１０のＳＦ／ＳＲのために最適化された流体を含むものとできるが、これに限定されるものではない。流体２２はまた、ＳＦ／ＳＲ処理中に流体の泡立ちを最小とするのに役立つ泡立ち防止剤を含むことができる。
【００３５】
本発明の実施の形態は、図１、３Ａ、３Ｂ、３Ｃに描かれるように、第１のセクション４４および前記第１のセクション４４に隣接配置された第２のセクション４７からなるハウジング４１を備えた装置８とすることができる。第１のセクション４４は、積層造形材料１０のＳＦ／ＳＲが起きるチャンバ１６を含むものとできる。第２のセクション４７は、装置８の配管要素の多く、例えばポンプ３３、バルブ５９、ホース６２を収容するものとできる。第２のセクション４７は、第１のセクション４４の下方または側方のいずれかに配置可能である。
【００３６】
第１のセクション４４は、オペレータがチャンバにアクセスし、部品１０をチャンバ１６内に設置したり取り出したりするためのドア６８を含むものとできる。ドア６８は、アクセスしやすくするために釣り合いおもりの付いた、バランスのとれたドアとすることができる。以下に詳述するように、チャンバ１６は装置の動作中に熱くなるものとできる。チャンバ１６は、熱せられ均質化されたチャンバ１６をもたらすための換気または排気システムを含み、支持材料２８の除去およびＳＦ／ＳＲ工程の終了時の部品１０からの残留流体２２の蒸発促進の両方に役立つものとできる。換気システムは、チャンバ１６内に溜まった熱と蒸気を逃がすのに好適な任意のタイプのものとできる。一例として、換気システムは、チャンバ１６から空気を引き出すための１つ以上の送風装置７５を含むものとでき、例えば０．５〜１０００立方フィート／分（ＣＦＭ）の評価の送風装置などである。この方法の場合、ドア６８が開いているとドア６８を通って空気が内部に引きこまれるように、換気システムはチャンバ１６内に陰圧を生じものとできる。他の例では、換気システムは、チャンバ１６へと空気を押し込む１つ以上のファンすなわち送風装置７５を含み、チャンバ１６の天井に設けられた煙突または他の排気機構７８と組み合わされるものとできる。ファンすなわち送風装置７５は、チャンバ１６内に陽圧を生じることができ、煙突７８は過剰な熱や蒸気が逃げ出すことを許す。さらに窓８１がチャンバ１６の側面に設けられ、人間およびセンサによるＳＦ／ＳＲ処理のインプロセスモニタリングを許すものとできる。
【００３７】
ＳＦ／ＳＲ処理中に部品１０がセット可能なトレーすなわちプラットフォーム１３が、チャンバ１６内に配置されるものとできる。複数の第１のノズル２５（例えば上方ノズル２５Ａ）がチャンバ１６内に配置され、トレー１３上に載置された部品１０へ向けて流体２２が下向きに噴霧されることを許すものとできる。複数の第２のノズル２５（例えば下方ノズル２５Ｂ）がチャンバ１６内のトレー１３の真下に配置され、トレー１３上に載置された部品１０へ向けて流体２２が上向きに噴霧されることを許すものとできる。すなわち下方ノズル２５Ｂと上方ノズル２５Ａは、対向するように配置され、部品１０を間に挟んで、互いに向かい合う方向へと噴霧を行う。第１のセクション４４はまた、流体２２を保持するためのタンク３１を含むことができる。タンク３１は下方ノズル２５Ｂの下方に配置されるものとできる。
【００３８】
トレー１３は、網目スクリーンなどの、好適なサイズ、数量、および分布の開口を有するものとでき、よってトレー１３は部品１０を支持可能であり、しかも下方ノズル２５Ｂから部品１０へと流体２２が噴霧されることを許し、下方および上方ノズル２５Ｂ、２５Ａの両方から噴霧された流体２２がタンク３１へと流れ落ちることを許し、部品１０から分離した支持材料２８がタンク３１へと落下することを防止するのに役立つ。網目スクリーン５３をタンク３１と下方ノズル２５Ｂの間に配置して、分離した支持材料２８の破片がタンク３１へと入ることをさらに防止することもできる。
【００３９】
本発明のある実施の形態では、複数の第１のノズル２５は、ノズル２５を有する単一のスプレーヘッダを構成し、本発明の他の実施の形態では、複数の第１のノズル２５は、ノズル２５を有する２つ以上のスプレーヘッダ、例えば上方ノズル２５Ａを有する３つのスプレーヘッダを構成する。ノズル２５を有する１つのスプレーヘッダにおける孔またはノズルのサイズは、他のスプレーヘッダにおける孔またはノズルのサイズとは異なるものとでき、これにより２つの異なる組のノズル２５からの噴霧が異なる流速となり、一方の速度が他方よりも高くなる。例えば３組の上方ノズルスプレーヘッダ２５Ａを有する実施の形態では、第１および第３の組はそれぞれ、同一または類似のサイズ（またはスプレー角度）の５つの孔／ノズルを有するものとでき、第２の組はより大きいサイズ（またはスプレー角度）の３つの孔／ノズルを有するものとできる。上方ノズル２５Ａは、ハウジング４１自体に取り付けられてもよいし、ノズル２５が水平方向に往復することを可能とする、アクチュエータ４３に接続された可動トラック４２に取り付けられてもよい。第２の複数のノズル２５は、アクチュエータ４３に接続された可動トラック４２に取り付けられた第１の複数のノズル２５と同一のものとできるが、トラック上で独立して動くことのできない静止ノズル２５であってもよい。ある実施の形態では、第２の複数のノズル２５は、それぞれが同じまたは類似のサイズ（またはスプレー角度）の１３個のノズル２５を有するスプレーヘッダを構成する。
【００４０】
本発明の他の実施の形態では、ノズル２５がチャンバ１６を取り囲むように配置され、チャンバ１６内の部品１０を取り囲む６つの面のすべてにノズル２５があるものとできる。各ノズル２５は別々のモータによって独立制御されてもよいし、ノズル集合体として接続されていてもよい。この実施の形態では、ノズル２５が水平方向と垂直方向の両方に配置されている。
【００４１】
図４は本発明のさらなる実施の形態を描いたもので、下方ノズル２５ＢがＵ字形状のスプレーヘッダとして配置されている。直前で述べたよう実施の形態と同様に、ノズル２５はさまざまな方向からＡＭ部品２５に噴霧を行い、ＡＭ部品２５のさらなる面へとより直接的に噴霧を行うものとできる。同様に、ノズル２５Ａを有する上方スプレーヘッダもＵ字形状とできる。あるいは、ノズル２５Ａを有する上方スプレーヘッダとノズル２５Ｂを有する下方スプレーヘッダの両方がＵ字形状であってもよい。
【００４２】
中心点を中心に任意の距離範囲にわたってノズル２５を有するスプレーヘッダを往復させるために、サーボモータまたは他のアクチュエータが利用可能である。インターフェースおよび制御ボタンがオペレータに、中心点の位置（ノズル２５を有するスプレーヘッダを前後に移動させることで）および／またはノズル２５の往復する速度を調節可能とするものとできる。例えば中心点は０〜２７５ミリメートルの範囲のどこかに設定可能であり、速度は０〜５０ｍｍ／秒の範囲のどこかに設定可能である。あるいは、これらのパラメータは、オペレータが選択オプションを有する動作レシピに関連して事前格納されるものとできる。本発明のある実施の形態では、ノズル２５が往復する距離もオペレータが調節可能である。各ノズル２５の動きは位置センサによって追跡可能である。複数の第１のノズル２５は、複数の第１のノズル２５に含まれるノズルへのバルブ５９の少なくとも１つが開いているときにだけ往復動作するものとできる。このような実施の形態では、複数の第２のノズル２５のみが作動しているときには、複数の第１のノズル２５は往復運動しない。
【００４３】
ノズル２５は、別個のノズル２５であってもよいし、複数の孔を有するチューブ／パイプ、例えばマニホルド（こうした孔のそれぞれもまた「ノズル」と呼ばれる）であってもよいし、チューブ／パイプに固定されたノズル２５を含むものであってもよい。さらに、チューブ／パイプに固定された個別のノズルを含む個々のノズル２５は、チャンバ１６内の部品１０にさまざまな角度で噴霧を行うために、モータを用いて、独立して回転するものとして構成できる。各ノズル２５は、別々のモータによって独立制御されてもよいし、ノズル集合体を形成するように互いに接続されていてもよい。各ノズル２５はさらに、多軸ロボットによって制御可能である。ノズル２５は水平方向および／または垂直方向に動くものとできる。ちなみに各ノズル２５は、それ独自のポンプおよび配管へと接続されるものとできる。
【００４４】
複数の第１および第２のノズル２５（例えば上方および下方ノズル２５Ａ、２５Ｂ）の両方が、ハウジング４１の第２のセクション４７内に配置されたポンプ３３へと接続されるものとできる。タンク３１から流体２２を吸い出した後、ポンプ３３は、パイプ５０（柔軟なホースとすることができる）を通ってノズル２５まで、流体２２を強制的に送ることができる。ポンプ３３から出力された流体２２をノズル２５を有する各スプレーヘッダへの別々の流れに分割するために、マニホルドを用いることができる。ノズル２５を有する各スプレーヘッダへの個々のパイプ５０は、ノズル２５への流体２２の流れを制御するためのバルブ５９を含むものとできる。この配置はノズル２５の選択的使用（オン／オフ）を可能とし、ノズル２５のすべてがＳＦ／ＳＲに必要とされていない場合および／またはいくつかのノズル２５を他のものより高圧または低圧とすることが好ましい場合に効率を高める。
【００４５】
例えば本発明の実施の形態は、ノズル２５を有する１つの下方スプレーヘッダと、ノズル２５を有する３つの上方スプレーヘッダを有するものとでき、ここで上方スプレーヘッダの少なくとも１つは狭角ノズル２５（比較的高速の噴霧を生じる）を有し、残りの上方スプレーヘッダの少なくとも１つは広角ノズル２５（比較的低速の噴霧を生じる）を有する。以下に述べる各例において、ノズル２５を有する下方スプレーヘッダへの流れを制御するバルブ５９は常に開いた状態とすることができる。ある動作モードでは、下方スプレーヘッダ２５Ｂのみから流体２２が噴霧されるように、上方ノズル２５への流れを制御するバルブ５９のすべてを閉じるものとできる。このモードはチャンバ１６内でＳＦ／ＳＲ処理中の積層造形部品１０に最低水準のアジテーション(agitation)を生じ得るもので、「超低アジテーション」と称される。他の動作モードでは、広角ノズル２５を有する上方スプレーヘッダ（複数可）２５Ａへの流れを制御するバルブ（複数可）５９は開放されるが、狭角ノズル２５を有する上方スプレーヘッダ（複数可）２５Ａへの流れを制御するバルブ（複数可）５９は閉じられるものとできる。このモードは下方ノズル２５Ｂのみが用いられる場合と比べてより高水準のアジテーションを生じ得るもので、「低アジテーション」と称される。さらに別の動作モードでは、広角ノズル２５を有する上方スプレーヘッダ（複数可）２５Ａへの流れを制御するバルブ（複数可）５９が開放され、狭角ノズル２５を有する１つの（２つ以上ではない）上方スプレーヘッダへの流れを制御するバルブ５９も開放されるものとできる。このモードは先の例よりも高水準のアジテーションを生じ得るもので、「中アジテーション」と称される。さらに別の動作モードでは、狭角ノズル２５を有する上方スプレーヘッダ（複数可）２５Ａへの流れを制御するバルブ（複数可）５９が開放されるが、広角ノズル２５を有する上方スプレーヘッダ（複数可）２５への流れを制御するバルブ（複数可）５９は閉じられるものとできる。このモードは最高水準のアジテーションを生じ得るもので、「高アジテーション」と称される。スプレーヘッダの他の配置、ノズル２５のサイズを変えること、およびバルブ５９の開と閉を用いることで、アジテーションレベルにさらなる変化をもたらすことが可能である。よって「低」、「中」、「高」の用語の使用は、これまでの例で述べた具体的な配置に限定されることを意図するものではなく、むしろ程度がさまざまで相対的なアジテーションを、具体的な要求に応えるべく、好きなように達成し得ることを例示するためのものである。
【００４６】
オペレータは、ＨＭＩ３８を用いて所望のレベルのアジテーションを選択することができ、あるいはアジテーションレベルが、オペレータが選択オプションを有する所与の動作レシピと関連して事前格納されるものとできる。アジテーションレベルの設定により、装置８は自動的に、選択されたレベルのアジテーションを達成するのに必要なだけノズル２５へのバルブ５９を開閉する。これらのパラメータは個別に、あるいは事前格納されたレシピを選択することによって設定可能である。
【００４７】
ポンプでシステム内に送り出される流体２２の圧力は、ポンプ３３の動作、ポンプ３３とノズル２５の間の配管の長さ、サイズ、および配置、およびノズル２５のサイズと数量などを含むさまざまな要素に応じたものとできる。装置８は、ノズル２５へと強制的に送られる流体２２の圧力を測定および監視するために、ノズル２５を有する各スプレーヘッダへと通じる各バルブ５９への入り口またはその近傍、あるいは他の好適な位置に配置された、１つ以上のセンサ６５Ｃを有するものとできる。この圧力は例えば、０．０１ｐｓｉ〜１００ｐｓｉとできる。この圧力は動作中さまざまな理由で変化し得るものであり、装置８は圧力測定のためにセンサ６５Ｃを含むものとできる。装置は、所与のセットのＳＦ／ＳＲ処理パラメータに関して、期待されるレベルまたは最初に達したレベルから圧力が減少または増加し始めるとオペレータに警告を発し、また圧力が最小レベル以下に落ちるか最大レベルを超えてもオペレータに警告を発するものとできる。これらの最小および最大レベルは装置８にあらかじめプログラムされるものとできる。さらに、こうした最小または最大圧力レベルを超えると、装置８は自動的にシャットダウンするものとできる。
【００４８】
本発明の実施の形態は、ノズル２５を通る流体の高速流、例えば５〜１５０ガロン／分、流体２２がノズル２５へと供給される際の低圧力、例えば１５〜３０ｐｓｉ、を同時に達成し得る。支持材料が除去される速度は、流体速度を所望の水準以下に維持することで部品１０のビルド材３５を浸食から保護しつつ、部品１０上にできるかぎりの流体２２の流れをもたらすことで向上可能である。ノズル孔のサイズ（および／または噴霧角度）、ノズル２５の数量、およびポンプ３３と配管の仕様は、これらの多様な目標を達成するために選択されるものとできる。さらにノズル２５を往復させることはノズル２５から出てくる噴霧の方向と速度を変化させ、部品１０に影響を与える流体２２の力および流体２２によってカバーされる領域の両方を調節するためのさらなる機会を提供する。例えば、高速でノズル２５を往復させれば、流体２２が積層造形部品１０に影響を与える力の平均値を下げ、チャンバ１６内でのカバー領域を広くできる。
【００４９】
図５に描かれる本発明の他の実施の形態では、より幅広のチャンバ１６が用いられ、互いに隣接配置された２系統の上方および下方ノズル２５があり、チャンバ１６内に第１の処理領域８７と第２の処理領域９０を実質的に規定している。この実施の形態では、第１の上方ノズル２５Ａ１と第１の下方ノズル２５Ｂ１によって流体２２が第１の処理領域８７へと運ばれ、第２の上方ノズル２５Ａ２と第２の下方ノズル２５Ｂ２によって流体２２が第２の処理領域９０へと運ばれる。この実施の形態では、下方ノズル２５Ｂの下に配置されたタンク３１は、２つの領域８７、９０にまたがる単一のタンク３１とできる。第１のポンプ３３Ａが、第１の上方ノズル、第１の下方ノズル２５Ａ１、２５Ｂ１に接続され、第２のポンプ３３Ｂが、第２の上方ノズル、第２の下方ノズル２５Ａ２、２５Ｂ２に接続されるものとできる。この実施の形態では、ポンプ３３、バルブ５９、ノズル２５を有するスプレーヘッダ、およびこれに関するさまざまな設定のすべてが、２つの領域８７、９０で独立して設定および動作可能である。
【００５０】
この実施の形態は、２つの領域８７、９０間で装置８が異なる流量、圧力、および噴霧速度（すなわちアジテーションレベル）を有することを可能とする。これはさまざまな点で有用なものとなり得る。例えば、ある積層造形部品１０が細長く、部品１０の一端（重量端部）に向かって他端（軽量端部）と比べて支持材料２８がより多く、および／またはビルド材３５の表面積がより大きくなるものとする。仮に部品１０全体にわたって同じ流れ、圧力レベルおよび噴霧速度が適用されると、軽量端部が過剰処理（これは部品１０の劣化またはたわみを含む）のリスクに晒されるか、あるいは部品１０の重量端部が処理不足（支持材料２８または平滑化されていないビルド材３５の表面が過剰に部品１０に残る）のリスクに晒されかねない。２つの独立したＳＦ／ＳＲ処理領域８７、９０を有することで、部品１０はチャンバ１６内に、支持材料２８および／またはビルド材３５の表面積が多い端部が、流量、圧力、噴霧速度が高い領域にあって、かつ支持材料２８および／またはビルド材３５の表面積が少ない部品１０の他端が、流量、圧力、噴霧速度が低い領域にあるように配置可能である。これは部品１０の第２の端部を過剰処理から保護し、部品１０の第１の端部を処理不足から保護する。２つの領域を有することの他の利点は、所与の部品１０がその上方領域の近傍よりもその下方領域の近傍により多くの支持材料を有し得ることである。たくさんのこうした部品１０が、一部が一方の領域で直立姿勢で、残りが他方の領域で上下逆さまな姿勢で、各領域がこれらの部品の向きにふさわしい流体２２の流量および圧力を有する状態で、同時にＳＦ／ＳＲ処理されるものとできる。
【００５１】
ＳＦ／ＳＲ処理中にノズルが往復するものとされている実施の形態では、モーションモニタリングセンサを用いて、どのノズル２５がＳＦ／ＳＲ処理中に動作しているかを検知することができる。装置８は頻繁にノズル２５の位置をモニタし、動きが検知されないときにはノズル２５の動きを制御しているモータを装置８がリセットしようと試みるものとできる。モータのリセットが不首尾に終わった場合には、装置８が正しく動作していないかもしれないので、ＨＭＩ３８はユーザに警告を発し、ＳＦ／ＳＲ処理を中断するものとできる。ノズル動作の検知は、各モータに配置されたエンコーダを介して、または他の好適な手段によって行われるものとできる。
【００５２】
タンク３１はオペレータによって設定されたパラメータに基づいて、またはオペレータが選択オプションを有する所与の動作レシピに関連して事前格納されたように、自動的に流体２２で充填されるものとできる。この目的のために装置８は、水、支持材料溶剤（洗浄剤とも呼ばれる）、および泡立ち防止剤用品のそれぞれを供給するための装置を含むものとできる。水は施設の給水設備１９から、あるいはリザーバまたは他の貯蔵タンクから供給されるものとできる。溶剤および泡立ち防止剤は、自らのリザーバまたは貯蔵タンク、例えばホース６２や他の導管によって装置に接続された５ガロンバケツ５６からそれぞれ供給されるものとできる。溶剤および泡立ち防止剤それぞれのためのホース６２は、タンクへこれらの流体を自動的に与えるために、水力駆動ポンプなどの機構に接続されるものとできる。
【００５３】
液体水準センサ６５Ｄをタンク３１内に設け、タンク３１内の流体２２の水準を検知することで、タンク３１を満たす流体２２が最大レベルに達したことを断定可能とすることができ、この時点でセンサ６５Ｄが信号を送り、これが解釈されて注入の自動的停止をもたらす。センサ６５Ｄはまた、作業中に流体２２が所望の水準以下へ低下したこと、これは例えば流体の蒸発によって起こり得る、を検知可能とするために用いられ、かつ信号を送り、これが解釈されてオペレータに警告を発し、インターフェースを用いてより多くの流体をタンク内へと投与させる（この投与は最大注入レベルに達すると再び自動的に停止する）ものとできる。あるいは、プログラムを用いてこの投与が自動的に起きるものとしてもよい。
【００５４】
この自動投与機構の採用は、ＳＦ／ＳＲ処理が適切に行われるように装置８内に十分な流体２２が配されていることを保証する。装置８が高温で長時間作動していると、ＳＦ／ＳＲ処理で用いられている流体２２が蒸発する。またある程度の流体２２がチャンバ１６の内表面およびチャンバ１６内の構成要素の表面へ付着し得る。十分な流体２２がシステムに残っていることを保証するために、設定可能な望ましい流体水準が装置８のソフトウエアに定められるものとでき、タンク３１内の流体水準は、液体水準を検知するフロート式センサなどの液体水準センサ６５Ｄを用いて検知されるものとできる。液体水準が所望の水準以下に落ちると、装置８はタンク３１へと流体２２の構成要素（例えば水、溶剤、泡立ち防止剤）を１つ以上、さらなる分量供給することで反応するものとできる。さらに、ＳＦ／ＳＲ処理中に液体水準をチェックすべく、設定可能な時間間隔がユーザによって定められてもよい。設定可能な時間間隔の最後で、タンク３１内に生じていた泡を落ち着かせるため、ＳＦ／ＳＲ処理が所定時間（例えば３０秒）停止するものとできる。落ち着かせるための時間が過ぎてから液体水準測定値が取得されるものとできる。液体水準が望ましい水準に達していなければ、装置８は自動的にタンク３１へと流体を加え、望ましい液体水準までタンク３１を満たすものとできる。
【００５５】
水中ヒータなどのヒータ９６と温度測定用のセンサ６５Ｂが、タンク３１内またはタンク３１と関連して設けられるものとできる。さらにｐＨセンサ６５Ａが、タンク３１内またはタンク３１と関連して設けられるものとできる。ヒータ９６を用いることで、流体２２を望ましい温度まで加熱し、かつ温度センサ６５Ｂからのフィードバックに基づいて流体２２をその温度に維持することができる。ヒータ９６を用いることで、例えば華氏８５度〜華氏１６０度などの許容範囲内、または他の処理に好適な範囲内で、流体２２を望ましい温度まで加熱することができる。タンク３１内の流体２２は、ＳＦ／ＳＲ処理を開始して部品１０に対して噴霧を行う前に望ましい温度まで加熱されるものとできるが、流体２２は、まったく加熱されていない状態、あるいは望ましい温度へ向けて部分的に加熱された状態で用いられてもよい。後者のアプローチでは、ＳＦ／ＳＲ処理は流体２２が低温の状態で始まり、ＳＦ／ＳＲ処理中に時間が経過するにしたがい、ヒータ９６が作動して、流体２２の温度を望ましいレベルまで上昇させる。流体２２の温度を徐々に上昇させるアプローチは、支持材料２８の除去に役立ち得る。これは流体２２が通常、任意の温度範囲にわたって支持材料２８を除去可能であるためである。よって流体温度の上昇中にＳＦ／ＳＲを開始することで、流体２２が支持材料２８の除去に好適な最低温度に到達したときに流体２２が支持材料２８を除去し始め、流体が最終的に望ましい温度に近づくにつれより迅速に支持材料２８を除去するようになる。このやり方では、ＳＦ／ＳＲ処理開始時から流体２２が最高温度にある状況と比べて、部品１０のビルド材３５がそれほど熱くなることがない。これは部品１０のビルド材３５をたわみなどの劣化から守るのに役立つ。
【００５６】
ｐＨセンサ６５Ａは、流体２２のｐＨ、これは当初は流体２２を構成する液体（例えば溶剤、水、および使用されていればだが、泡立ち防止剤）の組み合わせを反映するもの、を検知可能であり、タンク３１を満たす際に望ましいｐＨを達成するために用いることが可能である。ｐＨは装置８の動作中に、例えば溶解した支持材料２８が流体２２を汚染することによって、あるいは流体２２の一部が蒸発することによって変化し得る。ｐＨセンサ６５Ａを用いれば、こうした変化を検知し、ｐＨが望ましいレベルより低下または望ましいレベルを超えたときにオペレータに警告を発することができ、この時オペレータはＨＭＩ３８を用いて、ｐＨを望ましいレベルに調節するのに必要なだけの流体を投与させることができる。例えばｐＨが高すぎる（すなわちアルカリ性が強すぎる）場合には、よりたくさんの溶剤が加えられるものとできる。一方ｐＨが低すぎる（すなわち酸性が強すぎる）場合には、よりたくさんの水が加えられるものとできる。あるいは装置８はｐＨを調節するのに必要なだけの流体を自動的に投与するように構成されるものとできる。望ましい温度およびｐＨは、ＨＭＩ３８を用いてオペレータによって設定可能であり、あるいはオペレータが選択オプションを有する所与の動作レシピに関連して事前格納されるものとできる。
【００５７】
流体２２は装置８内を流れる際、その温度が変わり得るが、これは望ましくない場合がある。とりわけ、タンク３１からノズル２５へと移動する際に、流体２２を望ましい温度に維持することが重要である。さらに、多くのポンプ３３は動作中に熱くなり、ポンプ３３を通過中の流体２２へとその熱を伝達してしまう。本発明の実施の形態では、流体２２に最小限の熱しか与えないポンプ３３、例えばマグネットポンプ(magnetically coupled pump)３３を用いることが好ましい。
【００５８】
好適なサイズのノズル２５を介した噴霧による流体２２の霧化は、流体２２が小さな滴に分かれ、同時に平坦な扇状、中空のコーン状、または完全なコーン状の噴霧パターンで広がるもので、流体２２の流量を最大化しつつ流体２２が部品１０に影響を及ぼす力を制御するのに役立つ。上方ノズル２５Ａは、ＳＦ／ＳＲ処理中の部品１０から下方ノズル２５Ｂよりも遠く離れるものとでき、こうした構成では、部品１０に影響を及ぼす際の上方ノズル２５Ａからの噴霧の力が望ましい量以下となることもある。下方ノズル２５Ｂのデザインがこれを助け得る。下方ノズル２５Ｂからの噴霧は、部品１０の底部に衝突し、部品１０上方の高さ位置まで上向きに飛び続けるのに十分な力を持つものとできる。そこで滴は互いに、および／または上方ノズル２５Ａからの滴と結びついて大きな滴となり、これら大きな滴が部品１０へと落下する。重力と上方スプレーノズル２５Ａからの滴の力の両方の助けを受けて、これら大きな粒子は、上方ノズル２５Ａのみ、あるいは下方ノズル２５Ｂのみからの滴よりも多くの流量および運動エネルギで部品１０に衝突することができる。とはいえ上方ノズル２５Ａは、部品１０の近方または遠方へと調節可能なものとして取り付けられてもよい。同様に、部品１０の位置が、部品１０が下方ノズル２５Ｂからより遠くに離れ、すなわち上方ノズル２５Ａのより近くにセットされるように、あるいはその逆となるように、調節可能なものであってもよい。
【００５９】
タンク３１内の流体２２は、自動的に排出されるものとできる。各ＳＦ／ＳＲ処理の最後にタンク３１からすべての流体２２を排出し、新しい流体２２で置き換えるというオプションを設けることができる。このオプションはオペレータによってあらかじめ設定されていてもよいし、ＳＦ／ＳＲ処理の完了時にオペレータによって選択されてもよい。自動排出機構を用いて、オペレータが設定可能な、あらかじめ指示された回数のＳＦ／ＳＲ処理の後に、タンク３１を空にしてもよい。
【００６０】
タンク３１が空になった後、部品１０に残った流体２２を取り除くために、タンク３１が自動的に清浄な水で充填され、部品１０の洗浄に用いられるものとできる。水は流体２２と同じやり方で加熱されるものとできる。ＳＦ／ＳＲ処理のパラメータを選択する際、オペレータは洗浄水用の温度を設定、または事前格納されたレシピから温度を選択するものとできる。ある実施の形態では、支持材料２８除去用の流体２２は、指定の実行時間後にタンク３１から自動的に排出され、清浄な水と入れ替えられる（先に説明した同じ自動充填機構を用いる）ものであって、この水は、ＳＦ／ＳＲ処理の支持体除去の部分で用いられたのと同じアジテーションレベルの設定で、部品１０を洗浄するために装置８内を循環させられる。この洗浄処理中、水は望ましい温度まであらかじめ熱せられていてもよく、あるいは装置の作動中に温度が徐々に上昇させられるものであってもよい。
【００６１】
ＳＦ／ＳＲ処理中、タンク３１内の流体２２からの熱が、チャンバ１６内の空気を加熱し得る。チャンバ内のこの熱せられた空気が今度は、流体２２がノズル２５から噴霧されタンク３１へと回収される間に流体２２を望ましい温度に維持するのに役立つ。ＳＦ／ＳＲおよび／または洗浄サイクルの最後で、タンク３１内のヒータ９６は、チャンバ１６内の熱を維持するために動かされ続けるものとでき、この熱が今度は、チャンバ１６からの取り出し前に部品１０を乾かすのに役立ち得る。このように実行した場合、ＳＦ／ＳＲ処理は「ドライ・トゥー・ドライ」処理と呼び得るものとなり、すなわち、チャンバ１６内に載置された部品１０は乾いており、ＳＦ／ＳＲ処理前に準備作業が行われる必要がなく、かつＳＦ／ＳＲ処理の完了後には、部品１０は乾いた状態でチャンバ１６から外に出てくる。
【００６２】
工程
図６に描かれた本発明の方法は、支持材料２８の除去および／または部品１０のビルド材３５の表面仕上げ、および積層造形を用いて製造された部品１０からの残留物の洗い落としのために以下のステップを含むものとできる。オペレータは、タンク３１を流体２２で満たすためにＨＭＩ３８を用いるものとできる：２００。オペレータはまたＨＭＩ３８を用いて、ＳＦ／ＳＲ処理される予定の積層造形部品１０に関して、（支持体除去用の流体と洗浄用の流体の両方の）温度、流体２２のｐＨ、実行時間の長さ（時間と分で）、アジテーションレベル（例えば、超低、低、中、または高アジテーション）、ノズル２５を有する上方スプレーヘッダ（複数可）の中心点位置、上方ノズル２５Ａが往復する距離の範囲、および上方ノズル２５Ａの往復速度、を含む他のＳＦ／ＳＲ処理パラメータを設定するものとできる。オペレータはさらに、チャンバ１６内のトレー１３に１つ以上の積層造形部品１０を載置するものとできる：２０３。タンク１３内のヒータ９６が作動して流体２２を加熱するものとでき、この流体が今度は、チャンバ１６内の空気を加熱するのに役立つ。流体２２はＳＦ／ＳＲ処理の開始前にあらかじめ、あるいはＳＦ／ＳＲ処理の開始後徐々に、最大温度まで熱せられるものとできる。
【００６３】
次に、ポンプ（複数可）３３が作動し、ポンプ（複数可）３３を介してタンク３１から流体２２を吸い出し、流体２２の噴霧のために、マニホルド（用いられていれば）、および開放状態のバルブ５９のうち関連のあるノズル２５へとつながるもの、および開放状態のバルブ５９と関連のあるノズル２５へと、流体２２を強制的に送り込むものとできる：２０６。上方ノズル２５Ａは、関連するバルブ５９が開いていて流体２２がノズル２５Ａへと流れるのを許容しているときに往復動作するものとでき、これらのノズル２５Ａは、選択された設定に応じて回転またはそれ以外の動きをするものとできる。流体２２は次に、霧化および／または半霧化した流体２２としてノズル２５から外に出て、支持材料２８を含む部品１０と衝突し、ここで支持材料２８は溶解または他の形で部品１０から分離を始め、および／または、部品のビルド材３５の粗い表面が平滑化し始める。流体２２は次に、トレー１３の開口を通過して下方ノズル２５Ｂの下に配置されたタンク３１に集まり：２０９、ここでポンプ３３は流体２２をタンク３１から吸い出し続けるので、流体２２は再びノズル２５を通って循環する：２０６。この流体２２の循環２１２は、オペレータによって設定された実行時間が続く間、あるいはオペレータがＳＦ／ＳＲ処理を手動で停止するまで、継続する。
【００６４】
ＳＦ／ＳＲ処理の間、装置８はタンク３１内の流体レベルを測定し、十分な流体２２がタンク３１内に保持されていることを保証するものとできる。（例えば蒸発によって）タンク３１内に十分な流体２２がない場合には、装置８は必要に応じて水、溶剤、および／または泡立ち防止剤などの流体２２の構成要素を与えるものとできる。装置８はまた、流体２２のｐＨを測定し、望ましいｐＨレベルを維持するのに必要な水および／または溶剤をタンク３１に投与するものとできる。
【００６５】
指定の時間後、噴霧が停止し、流体２２はタンク３１から自動的に排出され：２１５、タンク３１は清浄な水で自動的に充填され：２１５、その後、噴霧が再開し、部品１０を洗浄するものとできる。水は指定の時間が経過するまでシステムを循環するものとでき：２１８、洗浄処理が停止し、部品１０は、チャンバ１６内の熱せられた空気による乾燥のために、チャンバ１６内に留まり続けるものとできる。
【００６６】
ＳＦ／ＳＲ処理中に換気システムが作動して過剰な蒸気を安全に排出し、よってＳＦ／ＳＲ処理の最中に装置８の周囲に立っているユーザに脅威を及ぼす恐れのある領域へとチャンバ１６から蒸気が漏れ出すことを防止することができる。換気システムは、ＳＦ／ＳＲ処理が完了した後も任意の時間間隔（例えば５分）作動し続けるものとできる。
【００６７】
該方法は、ＳＦ／ＳＲ処理の速度および効率を最大化するために、最適な温度に応じたアジテーションレベルを決定するために実行されるものとできる。流体２２が冷たすぎると支持材料２８は効率的に除去できないおそれがあり、流体が熱すぎると部品はたわみを含む形状劣化などのダメージを蒙り得る。さらに、本開示から理解できるように、ハードウエア、電子機器、ソフトウエア、および流体２２は、繊細な支持体除去から処理能力を高めたより荒っぽい除去に至るまで、望ましいレベルの有効性および効率をもたらすように協働するものとできる。
【００６８】
設定可能なパラメータは、それから積層造形部品１０が作成される個々のビルド材、支持材料３５、２８、支持構造の形状を含む部品形状、および望ましい支持材料除去の程度および速度によって違うものとでき、および／またはカスタマイズ可能である。これらのパラメータをバランスを取りながら変えることで、支持材料２８が除去される有効性および効率を高くできる。装置８は、さまざまな支持材料、ビルド材２８、３５、部品形状、などに好適であることが分かっているパラメータ設定の「レシピ」を、あらかじめ工場でプログラム可能である。したがって、例えば１つのボタンまたは一連の少数のボタンの押圧などの一度の起動操作によって、オペレータは所与のＳＦ／ＳＲ処理のためのパラメータのすべてを設定することができる。さらに、オペレータはパラメータを設定し、それらをレシピとしてセーブすることが可能であり、オペレータは将来、設定をそれぞれ再入力する代わりに、これを選択することができる。
【００６９】
本発明はさらに、中央処理装置（ＣＰＵ）１０２とＨＭＩ３８の間の通信を監視するためのロジック・コントローラ９９を含むものとできる。本発明のこの実施の形態では、ＨＭＩ３８からＣＰＵ１０２へと信号が送られるものとできるが、逆であってもよい。ロジック・コントローラ９９は、ＳＦ／ＳＲ処理中に信号が変化したことを確かめるために、この信号を監視するものとできる。信号が止まるとロジック・コントローラ９９は、装置８のシャットダウンによって、あるいはＨＭＩ３８がオペレータに装置８のリスタートを知らせることで反応するものとできる。ＨＭＩ３８とＣＰＵ１０２は、遠隔操作および評価のためにインターネットに接続されるものとできる。さらにこのインターネット接続は、複数のテストパラメータとＳＦ／ＳＲおよび洗浄処理を最適化するために利用可能なさらなるレシピを含むデータベースの使用を可能とすることができる。データベースはあるいは、装置８自体に関連付けられるハードドライブに保持され、遠隔設置された記憶装置に定期的にアップロードされるものであってもよい。
【００７０】
装置８は、設定についてのデータ、および装置８がどのように動作すべき、または動作するかについてのデータを集めて保存することができ、これは装置８を手入れするのに用いたり、さまざまなタイプの支持材料、ビルド材２８、３５および部品形状に関して、ＳＦ／ＳＲの設定を改良するためのフィードバックとして用いることができる。
【００７１】
上記説明では、一例としての実施の形態が語られている。したがって明細書および図面は、限定的な意味ではなく説明的な意味で理解されるべきである。
【００７２】
当然ながら、以上に開示した本発明の様々な側面、および他の特徴および機能、またはその代案を望むがままに組み合わせて、他の多くの異なるシステムまたは用途とすることが可能である。現時点では予想も予期もされていない様々な代案、変形、変異、および／または改良が今後当業者によってなされる可能性もあるが、そうした代案、変形、変異、および／または改良は以下のクレームに包含されるものである。
【００７３】
１つ以上の特定の実施の形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の他の実施の形態が、本発明の精神と範囲から逸脱することなくなし得ることを理解されたい。よって本発明は、添付のクレームおよびその合理的解釈によってのみ制限されるものと見なされる。
【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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【国際調査報告】
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