(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元物体印刷システムのための押出機アセンブリであって、
材料の連続的なフィラメントを押し出すことを可能にするための押し出しスロットを有し、前記押し出しスロットの長さが前記押し出しスロットの幅よりも長い、押出機本体と、
前記押し出しスロットの長さと幅により形成される平面に対して平行で平らな面を有するシャッタ本体であって、前記シャッタ本体の前記面は、前記押し出しスロットの長さより長く前記押し出しスロットの幅より広い開口を有し、前記シャッタ本体の前記面の前記開口は、前記押し出しスロットの幾何学的中心を中心にして回転するように構成された、シャッタ本体と、
前記シャッタ本体へと動作可能に接続され、前記シャッタ本体を前記押し出しスロットの前記中心を中心にして、前記シャッタ本体の前記面の前記開口の前記長さが前記押し出しスロットの前記長さに平行な位置から、前記シャッタ本体の前記面の前記開口の前記長さが前記押し出しスロットの前記長さに直交し、前記押し出しスロットの第１の部分を閉じ、前記押し出しスロットを通って押し出される前記フィラメントの形状およびサイズを変更する位置へ回転するように構成されたアクチュエータと
前記押出機へと動作可能に接続され、前記押出機本体を水平面内で平行移動させるとともに、回転軸を中心にして前記押出機本体を回転させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと
を備える押出機アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのアクチュエータは、
前記押出機本体を回転させるように構成された第１のアクチュエータと、
前記押出機本体を平行移動させるように構成された第２のアクチュエータと
をさらに備える、請求項１に記載の押出機アセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記押出機本体の回転および平行移動の両方を行うように構成されたただ１つのアクチュエータである、請求項１に記載の押出機アセンブリ。
【請求項４】
前記シャッタ本体を回転させるように構成された前記アクチュエータはさらに、前記押し出しスロットの前記幾何学的中心を中心にして、前記シャッタ本体を３６０°回転させるように構成される、請求項１に記載の押出機アセンブリ。
【請求項５】
前記押出機本体へと動作可能に接続されるリザーバであって、製作材料の量を貯蔵し、前記貯蔵材料を前記押出機本体に送るように構成されたリザーバと
をさらに備える、請求項１に記載の押出機アセンブリ。
【請求項６】
前記押し出しスロットの長さは、約０．７５ｍｍ〜約６．４ｍｍの間であり、前記押し出しスロットの幅は、約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である、請求項１に記載の押出機アセンブリ。
【請求項７】
前記押出機本体の前記回転軸が、前記押し出しスロットの前記幾何学的中心を通過する、請求項１に記載の押出機アセンブリ。
【請求項８】
三次元物体印刷システムのための押出機アセンブリであって、
材料の連続的なフィラメントを押し出すことを可能にするための押し出しスロットを有している押出機本体と、
前記押出機へと動作可能に接続され、前記押出機本体を水平面内で平行移動させるように構成された少なくとも１つの第１のアクチュエータと、
斜めの表面を有するくさび形のコレットと、
少なくとも１つのシャッタ本体であって、前記押し出しスロットの長さと幅により形成される面の前記押し出しスロットの幾何学的中心を通って延びる軸に平行な鉛直軸に対して傾けられ、前記くさび形のコレットの前記斜めの表面に接触している、少なくとも１つのシャッタ本体と、
前記くさび形のコレットへと動作可能に接続された第２のアクチュエータであって、前記少なくとも１つのシャッタ本体が前記押し出しスロット横切って水平方向に移動し、前記押し出しスロットの第１の部分を閉じおよび開き、前記押し出しスロットを通って押し出されるフィラメントの幅をそれぞれ小さくおよび大きくするように、前記くさび形のコレットを前記鉛直軸に対して平行の経路に沿って移動させ、前記少なくとも１つのシャッタ本体を前記くさび形のコレットの前記斜めの表面に沿って選択的に移動させるように構成された第２のアクチュエータと
を備える押出機アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示されるシステムおよび方法は、三次元物体を製造するプリンタに関し、より詳しくは、そのようなプリンタのための押出機アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル付加製造としても知られるデジタル三次元製造は、デジタルモデルから実質的に任意の形状の三次元の固形の物体を製作するプロセスである。三次元物体の印刷は、１つ以上の押出機または排出機アセンブリが材料の逐次の層をさまざまな形状にて基板上に形成する付加プロセスである。いくつかの従来からの三次元物体プリンタにおいては、層を形成すべく材料の液滴を排出する排出機のアレイよりはむしろ、層を形成すべく材料の連続的な流れを放つ押出機のアレイを備える点で、押出機が文書プリンタの印刷ヘッドに類似している。
【０００３】
他の公知の三次元物体プリンタにおいては、押出機アセンブリが、印刷による物体を生成するための層を形成するために製作材料を押し出すように構成されたただ１つのノズルを備える。ノズルは、一般に、製作材料の連続的なフィラメントを放つ小さな円形の穴として構成される。フィラメントが、層ごとのやり方で配置され、三次元の部品を形成する。そのような押出機アセンブリにおいて、印刷による物体は、迅速かつ正確に形成されなければならない。ノズルの直径が、部品の最小解像度および物体の可能な形成速度の両方を決定する。例えば、ノズルの直径が大きいほど、物体をより迅速に形成することができるが、解像度が低くなる一方で、ノズルの直径が小さいほど、より小さな細部を形成することができるが、製品の製造により多くの時間が必要になる。このように、従来からの三次元物体プリンタにおいては、ノズルのサイズが、製作の速度と製作の解像度との間の妥協を呈する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、押出機アセンブリを備えるプリンタで三次元物体を形成するためのシステムおよび方法において、物体をさらに精緻にし、製造時間を短縮する改善が、有益であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態においては、三次元物体のための押出機アセンブリが、より高い精密さでのより高速な三次元物体の印刷を可能にするために押し出しスロットを有する。印刷システムは、材料の連続的なフィラメントを押し出すことを可能にするための押し出しスロットを有している押出機本体と、押出機本体に動作可能に接続された少なくとも１つのアクチュエータとを備える。少なくとも１つのアクチュエータは、押出機本体を水平面内で平行移動させ、回転軸を中心にして押出機本体を回転させるように構成される。
【０００６】
別の実施形態においては、三次元の製作物体を形成する方法が、より高い精密さでのより高速な三次元物体の印刷を可能にする。この方法は、押出機アセンブリの押出機本体の押し出しスロットを通って製作材料を押し出すステップと、製作材料を押し出しつつ、押出機本体を少なくとも１つのアクチュエータによって水平面内で平行移動させることで、製作材料の連続的なリボンを形成するステップと、製作材料を押し出しつつ、押出機本体を少なくとも１つのアクチュエータによって回転軸を中心にして回転させるステップとを含む。
【０００７】
本開示によるさらに別の実施形態においては、三次元物体印刷システムのための押出機アセンブリが、押し出しスロットと、より良好な三次元物体の印刷精度およびより高速な製作時間のために押し出しスロットの押し出し面積の調節を可能にするシャッタ本体とを有する。印刷システムは、押出機本体と、少なくとも１つの第１のアクチュエータと、少なくとも１つのシャッタ本体と、第２のアクチュエータとを備える。押出機本体は、材料の連続的なフィラメントの押し出しを可能にするための押し出しスロットを有する。少なくとも１つの第１のアクチュエータは、押出機へと動作可能に接続され、押出機本体を水平面内で平行移動させるように構成される。第２のアクチュエータは、少なくとも１つのシャッタ本体へと動作可能に接続され、押し出しスロットの第１の部分を閉じ、押し出しスロットを通って押し出されるフィラメントの幅を小さくするように、押し出しスロットを選択的に覆うように少なくとも１つのシャッタ本体を移動させるように構成される。
【０００８】
押出機を有するプリンタおよび押出機を有するプリンタを動作させるための方法の上述の態様および他の特徴が、以下の説明において解説され、添付の図面との関連において理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、押し出しスロットを備える押出機アセンブリを有している三次元物体プリンタの概略図である。
【図２】図２は、押し出しスロットの少なくとも一部分を閉じるように構成された直線的に移動するシャッタ本体を有している図１の３Ｄ物体プリンタのためのシャッタシステムの部分切断上面図を示している。
【図３】図３は、各々が押し出しスロットの一部分を閉じるように構成された２つの直線的に移動するシャッタ本体を有している図１の３Ｄ物体プリンタのためのシャッタシステムの部分切断上面図を示している。
【図４】図４は、押し出しスロットの一部分を閉じるように構成された可撓な直線的に移動するシャッタ本体を備えるシャッタシステムを有している図１の３Ｄ物体プリンタのための押出機本体の側面部分断面図を示している。
【図５】図５は、押し出しスロットの一部分を閉じるべく枢支軸を中心にして回転することができるシャッタ本体を有している図１の３Ｄ物体プリンタのためのシャッタシステムについて、シャッタ本体が開位置にある状態の部分切断上面図を示している。
【図６】図６は、図５のシャッタシステムについて、シャッタ本体が閉位置にある状態の部分切断上面図を示している。
【図７】図７は、押し出しスロットの一部分を閉じるべくコレット部材によって各々が移動させられる２つのシャッタ本体を有している図１の３Ｄ物体プリンタのためのシャッタシステムの部分切断上面図を示している。
【図８】図８は、図７のシャッタシステムについて、シャッタ本体が押し出しスロットを遮っていない状態の側面部分断面図を示している。
【図９】図９は、図８のシャッタシステムについて、シャッタ本体の各々が押し出しスロットの一部分を遮っている状態の側面部分断面図を示している。
【図１０】図１０は、製作物体を製造すべく図１の３Ｄ物体プリンタを動作させる方法を示している。
【図１１】図１１は、図１０の方法に従って図１の３Ｄ物体プリンタによって生成された第１の層の上面図を示している。
【図１２】図１２は、図１１の第１の層および図１０の方法に従って図１の３Ｄ物体プリンタによって生成された第２の層の上面図を示している。
【図１３】図１３は、曲線状の造作を形成するために平行移動および回転を同時に行う図１の押出機本体の一部分の概略の上面図を示している。
【図１４】図１４は、図１の押し出しスロットを用いた曲線状の造作の生成について、押し出し幅に対する半径の比に対する押し出し係数のグラフを示している。
【図１５】図１５は、スロットの長辺を移動方向に対して垂直にした状態で移動している図１の押出機本体の一部分の概略の上面図を示している。
【図１６】図１６は、スロットの長辺を移動方向に対して４５度の角度にした状態で移動している図１の押出機本体の一部分の概略の上面図を示している。
【図１７】図１７は、スロットの長辺を移動方向に対して平行にした状態で移動している図１の押出機本体の一部分の概略の上面図を示している。
【図１８】図１８は、押し出しスロットを備える押出機アセンブリを有するとともに、押出機本体をｘ、ｙ、ｚ、および回転方向の各々に移動させるように構成された別途のアクチュエータを備えている三次元物体プリンタの概略図である。
【図１９】図１９は、押し出しスロットを備える第１の押出機本体と押し出しノズルを備える第２の押出機本体とを備える押出機アセンブリを有している三次元物体プリンタの概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に開示されるシステムおよび方法に関する環境ならびにそれらのシステムおよび方法に関する詳細の全体的な理解のために、図面が参照される。図面においては、類似の参照番号が、類似の要素を指し示すために全体を通して使用されている。
【００１１】
図１が、三次元物体プリンタ１００を示している。三次元物体プリンタ１００は、アクチュエータアセンブリ１０４、押出機アセンブリ１０８、プラテン１１２、およびコントローラ１１６を備えている。アクチュエータアセンブリ１０４は、少なくとも１つのアクチュエータ１２０と、支持フレーム（図示されていない）に取り付けられた１対のレール１２４とを備えている。レール１２４は、アクチュエータ１２０によって押出機アセンブリ１０８をｘ軸１２８、ｙ軸１３２、およびｚ軸１３６に沿って平行移動させ、かつ押出機アセンブリ１０８を図示の実施形態においてはｚ軸１３６に平行である回転軸１４０を中心にして回転させることができるように、アクチュエータ１２０および押出機アセンブリ１０８を支持するように構成されている。
【００１２】
図１の実施形態において、アクチュエータアセンブリ１０４は、押出機アセンブリ１０８をｘ軸１２８、ｙ軸１３２、およびｚ軸１３６にて平行移動させるように構成されたただ１つのアクチュエータ１２０を備えており、アクチュエータ１２０は、回転軸１４０を中心にしてアクチュエータを回転させるように構成されている。別の実施形態において、アクチュエータアセンブリ１０４は、押出機アセンブリ１０８をｘ軸１２８、ｙ軸１３２、およびｚ軸１３６にて移動させるように構成された第１のアクチュエータと、回転軸１４０を中心にして押出機アセンブリ１０８を回転させるように構成された第２のアクチュエータとを備える。図１８に示されるさらに別の実施形態においては、アクチュエータアセンブリ１０４Ａが、押出機本体１６０をｘ方向１２８に移動させるように構成された第１のアクチュエータ１２０Ｘと、押出機本体１６０をｙ方向１３２に移動させるように構成された第２のアクチュエータ１２０Ｙと、押出機本体１６０をｚ方向１３６に移動させるように構成された第３のアクチュエータ１２０Ｚと、回転軸１４０を中心にして押出機本体１６０を回転させるように構成された第４のアクチュエータ１２０Ｒとを備える。
【００１３】
再び図１を参照すると、押出機アセンブリ１０８は、押出機本体１６０と、製作材料を貯蔵するように構成されたリザーバ１６４とを備える。押し出しスロット１６８（図１の図では比例尺では示されていない）が、押出機本体１６０の下部に定められている。押し出しスロット１６８は、リザーバ１６４へと動作可能に接続され、リザーバ１６４から受け取った製作材料を押し出して、プラテン１１２上に製作物体１８０を形成するように構成されている。一実施形態において、押し出しスロット１６８の長さは、約０．７５ｍｍ〜約６．４ｍｍの間であり、押し出しスロットの幅は、約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍの間である。別の特定の実施形態においては、押し出しスロット１６８の長さが、約１．２ｍｍであり、押し出しスロットの幅が、約０．３ｍｍである。いくつかの実施形態において、押し出しスロット１６８は、プラテン１１２の表面の平面に平行であるように構成され、軸１４０を中心とする回転は、スロットをプラテンの表面に対して平行な向きに維持する。いくつかの状況における回転は、押し出されるリボンの所望のサイズに基づき、押出機の移動方向に関連して調節される。
【００１４】
いくつかの実施形態において、押出機本体１６０は、押し出しスロットまたはその一部分を閉じるためのシャッタシステムを備える。押出機本体１６０において使用するための種々のシャッタシステム２００、２２０、２４０、２６０、２８０が、図２〜図９に示されている。図２が、平坦なシャッタ本体２０４を有しているシャッタシステム２００を示している。平坦なシャッタ本体２０４は、スロットの一部分を閉じるべく、スロット１６８を横切って直線的に平坦なシャッタ本体２０４をスライドさせるように構成されたアクチュエータ２０８へと動作可能に接続されている。アクチュエータ２０８は、詳しくは後述されるように、押し出されるリボンの所望のサイズに基づいて平坦なシャッタ本体２０４の位置を設定すべくアクチュエータ２０８を動作させるように構成されたコントローラ１１６へと動作可能に接続されている。
【００１５】
シャッタシステム２２０の別の実施形態が、図３に示されている。図３の実施形態は、シャッタシステム２２０が２つの平坦なシャッタ本体２２４、２２８を備え、その各々がアクチュエータ２３２へと動作可能に接続されている点を除き、図２の実施形態に類似している。アクチュエータ２３２は、各々の平坦なシャッタ本体２２４、２２８の位置を設定すべくアクチュエータ２３２を動作させるように構成されたコントローラ１１６へと動作可能に接続されている。一実施形態において、アクチュエータ２３２は、各々のシャッタ本体２２４、２２８をスロット１６８の各側においてスロット１６８の異なる部分を閉じるように互いに独立に移動させるように構成される。別の実施形態において、アクチュエータ２３２は、スロット１６８の各側においてスロット１６８の同じ部分を閉じるように、シャッタ本体を一緒に、しかしながら反対の方向に移動させるように構成される。
【００１６】
図４が、図１の押出機本体１６０における使用のためのシャッタシステム２４０の別の実施形態を示している。シャッタシステム２４０は、アクチュエータ２４８へと動作可能に接続された可撓なシャッタ本体２４４を備える。可撓なシャッタ本体２４４は、押出機本体１６０の底壁および側壁におおむね従う。アクチュエータ２４８は、スロット１６８の一部分を覆うべくシャッタ本体２４４を押出機本体１６０の側壁および底壁に沿って移動させるようにアクチュエータ２４８を動作させるように構成されたコントローラ１１６に動作可能に接続される。
【００１７】
図４に示される実施形態は、シャッタ本体２４４をスロットの片側に示している。しかしながら、いくつかの実施形態においては、シャッタシステム２４０が、図３の実施形態と同様のやり方でスロット１６８の反対側の一部分を閉じるためにスロット１６８の他方の側においてアクチュエータ２４８へと動作可能に接続された第２のシャッタ本体を備えることを、読み手は理解すべきである。
【００１８】
図５および図６が、図１の押出機本体１６０における使用のための別のシャッタシステム２６０を示している。シャッタシステム２６０は、中央開口２６８を定めている円形のシャッタ本体２６４を備える。図示の実施形態において、中央開口２６８は、長円形であるが、例えば矩形、台形、または三角形などの他の所望の形状が、他の実施形態において使用可能である。シャッタ本体２６４は、シャッタ本体を回転させるように構成されたアクチュエータ２７２に動作可能に接続される。アクチュエータ２７２は、コントローラ１１６に動作可能に接続され、コントローラ１１６は、図６に示されるようにシャッタ本体２６４でスロット１６８の少なくとも一部分を遮るために、枢支軸２７６を中心にしてシャッタ本体２６４を回転させるべくアクチュエータ２７２を動作させるように構成される。
【００１９】
図７〜図９が、図１の押出機本体１６０における使用のためのシャッタシステム２８０の別の実施形態を示している。シャッタシステム２８０は、２つのシャッタ本体２８２、２８４と、２つのくさび形のコレット部材２８６、２８８とを備える。各々のくさび形のコレット部材は、アクチュエータ２９２に動作可能に接続される。図８および図９の縦断面図に見られるように、シャッタ本体２８２、２８４は、コレット部材２８６、２８８の斜めの表面に当接するピンである。
【００２０】
アクチュエータ２９２は、コレット部材２８６、２８８を上下に移動させるようにアクチュエータ２９２を動作させるコントローラ１１６に動作可能に接続される。コレット部材２８６、２８８の上下移動により、コレット部材２８６、２８８の斜めの表面が対応するシャッタ本体２８２、２８４と相互作用し、シャッタ本体２８２、２８４を水平方向に移動させる。したがって、図９に示されるように、コレット部材２８６、２８８が上方に移動するとき、シャッタ本体２８２、２８４が互いに向かって移動し、スロット１６８の一部分を閉じる。図示の実施形態において、アクチュエータ２９２は、両方のコレット部材２８６、２８８へと動作可能に接続される。しかしながら、別の実施形態においては、アクチュエータ２９２が、コレット部材２８６、２８８のうちの一方にだけ接続され、コレット部材２８６、２８８が、一緒に上下方向に移動するように互いに接続される。
【００２１】
図１０が、製作物体１８０を形成すべく製作材料を押し出すように三次元物体プリンタ１００を動作させるために使用される一プロセス４００を示している。このプロセスが何らかのタスクまたは機能を実行するという言明は、コントローラまたは汎用のプロセッサが、タスクまたは機能を実行すべくデータを操作し、システムの１つ以上の構成要素を動作させるように、コントローラまたはプロセッサへと動作可能に接続された非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体に保存されたプログラムされたインストラクションを実行することを指す。上述の三次元物体プリンタ１００のコントローラ１１６を、プロセス４００を実行するコントローラまたはプロセッサをもたらすための構成要素およびプログラムされたインストラクションを備えて構成することができる。あるいは、コントローラを、本明細書に記載の１つ以上のタスクまたは機能を形成するように各々が構成された２つ以上のプロセッサならびに関連の回路および構成要素で実現することができる。
【００２２】
図１０〜図１２を参照すると、プロセス４００は、第１の層４４０（図１１）のためにスロットの幅を移動方向に整列させるべく押出機本体１６０を回転させるようにアクチュエータ１２０をコントローラ１１６によって動作させることで始まる（ブロック４０４）。例えば、図１１に示される実施形態において、第１の方向は、ｙ方向である。いくつかの実施形態において、コントローラ１１６は、製作物体のデジタルモデルに基づいて所望の移動方向を決定する。次いで、コントローラ１１６は、第１の層４４０を形成すべく製作材料の帯４４２、４４４、４４６、４４８、４５０を押し出すために、スロット１６８から材料を押し出しつつ、押出機本体１６０を移動方向に平行移動させるようにアクチュエータ１２０を動作させる（ブロック４０８）。或る特定の実施形態においては、アクチュエータ１２０が、押し出しプロセスの最中に約５０００ｍｍ／分〜８０００ｍｍ／分の間の速度で押出機本体１６０を移動させる。別の特定の実施形態においては、アクチュエータが、押し出しプロセスの最中に約６０００ｍｍ／分の速度で押出機本体１６０を移動させる。
【００２３】
三次元物体プリンタのいくつかの実施形態において、コントローラ１１６は、帯４４２〜４５０の間の付着を改善し、したがって層の構造的な強度を改善するために、最初に中央の帯４４２を形成し、次いで隣の帯４４４、４４６を形成し、最後に外側の帯４４８、４５０を形成することによって帯４４２〜４５０を生成するようにアクチュエータ１２０および押出機アセンブリ１０８を動作させるように構成される。他の実施形態においては、層４４２〜４５０が、層の形成速度を高めるために、左側から右側または右側から左側へと形成される。いくつかの実施形態において、帯４４２〜４５０は、互いに異なる幅を有する。例えば、外側の帯４４８、４５０が、内側の帯４４２、４４４、４４６の半分の幅を有することができる。
【００２４】
ひとたび第１の層４４０ができあがると、コントローラ１１６は、押出機本体１６０を回転させて第２の方向に整列させるようにアクチュエータ１２０を動作させる（ブロック４１２）。図示の実施形態において、第２の方向は、第１の方向に直交するｘ方向に合わせられる。しかしながら、第１および第２の方向の間の角度が、製作物体の特性に応じた他の所望の角度であってよいことを、読み手は理解すべきである。次いで、コントローラ１１６は、第２の層を形成する製作材料の帯４６２、４６４、４６６、４６８、４７０を押し出すために、スロット１６８から材料を押し出しつつ押出機本体１６０を平行移動させるようにアクチュエータ１２０を動作させる（ブロック４１６）。
【００２５】
印刷すべきさらなる層が残っている場合、コントローラ１１６は、押出機本体１６０を回転させて第３の方向に整列させるようにアクチュエータ１２０を動作させ、第３の方向にさらなる層を形成することができ、あるいはコントローラ１１６は、ブロック４００の処理を繰り返して第１および第２の方向に追加の層を生成するように、アクチュエータ１２０を動作させることができる。図１１および１２は、異なる層４４０、４６０のそれぞれの帯４４２〜４５０、４６２〜４７０を明瞭に示すために、帯４４２〜４５０、４６２〜４７０を互いに離れているものとして示しているが、帯４４２〜４５０、４６２〜４７０は、典型的には、材料の連続的な層を形成するように互いに隣接して形成されることを、読み手は理解すべきである。
【００２６】
典型的には、製作物体は、図１１および図１２に示される単純な矩形の層ではなく、不規則な層で形成される。これらの不規則な層は、典型的には、上述の帯では形成することができない造作を含む。したがって、細部の形成が、帯においては形成することができない細部を必要とする。細部の形成は、典型的には、層の大部分を形成（ブロック４０８および４１６）する帯の押し出しの直前または直後に実行され、あるいはいくつかの場合には、最中に実行される。
【００２７】
帯では形成することができない細部の一例は、曲線状の形状である。曲線状の細部を形成するために、コントローラ１１６は、押出機本体１６０を同時に回転および平行移動させる（図１３）ように、アクチュエータ１２０を動作させるように構成され、あるいは平行移動および回転の別々のアクチュエータを有する実施形態においては、平行移動および回転の両方のアクチュエータを動作させるように構成される。押出機本体１６０およびスロット１６８が回転および平行移動するとき、スロット１６８の外縁が、曲線の外縁を定める一方で、スロット１６８の内縁が、曲線の内縁を形成する。押し出しスロット１６８の外縁は、押し出しスロット１６８の内縁よりも長い距離を移動するため、内縁および外縁の移動距離の違いを補償するために、押し出しを調節する必要がある。特には、曲線の半径がスロット１６８の幅と比べて比較的小さい場合、押し出される製作材料の量を、調節しなければならない。例として、スロットの幅に等しい半径（ｒ）を有する小さな円の押し出しは、πｒ２に等しい面積を押し出す一方で、外縁は、２πｒの直線距離を移動する。したがって、押し出しのレートは、πｒ２／（２πｒ）、すなわちｒ／２に比例しなければならない。他方で、きわめて大きい半径（Ｒ）の円においては、押し出しスロット１６８の内縁および外縁の移動距離の間の相違が、最小限であり、押し出しレートは、印刷される面積（２πｒＲ）を経路長（２πＲ）で割ったもの（ｒ、すなわちこの例ではスロット幅に等しい）に比例する。図１４が、押し出しの幅またはスロット幅に対する半径の比に対してプロットした押し出し係数の曲線を示している。
【００２８】
いくつかの実施形態において、特定の細部は、図１４〜図１６に示されるように、押出機本体１６０を回転させて移動方向に対して斜めにすることで移動方向における押し出しされるフィラメントの有効幅４８０を小さくするようにアクチュエータ１２０をコントローラ１１６によって動作させることによって形成される。例えば、図１６に示されるように、押し出されるリボンについて、移動方向に対して垂直な幅４８０は、押出機本体１６０が４５度回転させられるときにわずかに小さくなる。図１７に示されるように、押出機本体１６０が、スロット１６８の長さが移動方向に平行となるように回転させられる場合、押し出し幅４８０は、スロット１６８の最小の寸法へと小さくなる。
【００２９】
上述のシャッタシステム２００、２２０、２４０、２６０、２８０を有する三次元物体印刷システムの実施形態において、コントローラ２１６は、特定の細部を形成するためにリボンの幅を小さくすべくアクチュエータ２０８、２３２、２４８、２７２、２９２を動作させるように構成される。コントローラ２１６は、シャッタ部材がスロット１６８の一部分を覆い、押し出される製作材料のリボンまたはフィラメントの幅を小さくするように、アクチュエータ２０８、２３２、２４８、２７２、２９２を関連の１つ以上のシャッタ部材を移動させるように動作させる。小さくされた押し出し幅において、コントローラ２１６は、押出機本体１６０の平行移動、回転、あるいは平行移動および回転の両方を行い、スロット１６８のサイズよりも小さい製作物体の細部を形成するように、アクチュエータ１２０を動作させる。いくつかの実施形態において、コントローラ２１６は、例えば三角形または台形の細部など、細部を形成するために、平行移動／回転のアクチュエータ１２０およびシャッタのアクチュエータ２０８、２３２、２４８、２７２、２９２の両方を同時に動作させる。さらなる実施形態において、コントローラ１１６は、スロット１６８の全体を覆うことによって、押出機本体１６０が移動しているときに押し出しを停止させ、望ましくない押し出し（「浸出（ｗｅｅｐｉｎｇ）」として知られる）を減らすように、該当のアクチュエータ２０８、２３２、２４８、２７２、２９２を動作させるように構成される。
【００３０】
三次元物体印刷システム１００の実施形態によって可能にされるこれらの技術は、スロット１６８を移動方向に向け、製作材料の広幅リボンを押し出すことによって、製作物体の層を迅速に形成することを可能にする。さらに、ｚ方向において隣接する層を、互いに斜めの移動方向にて形成することで、製作物体の全体としての構造的な強度を高めることができる。さらに、スロット１６８による押し出しは、従来からのノズルよりも迅速な製作物体の形成を可能にする一方で、シャッタシステム２００、２２０、２４０、２６０、２８０および押出機本体１６０の回転は、三次元物体印刷システム１００がスロット式の押出機を有する公知の三次元物体プリンタでは生み出すことができない曲線および小さな細部を形成することを可能にする。
【００３１】
図１９が、上述の図１の実施形態に類似した三次元物体プリンタ６００の別の実施形態を示している。簡単のために、図１９の三次元物体プリンタ６００と図１の三次元物体プリンタ１００との間の違いだけが、本明細書において説明される。三次元物体プリンタ６００においては、押出機アセンブリ６０８が、上述の押出機本体１６０に加えて、第２の押出機本体６７２を備える。第２の押出機本体６７２は、リザーバ１６４へと動作可能に接続され、第１の押出機本体１６０と同じ製作材料をリザーバ１６４から受け取るように構成される。第２の押出機本体は、押出機本体１６０の押し出しスロット１６８よりも小さい直径を有する押し出しノズル６７６を定めている。
【００３２】
第２の押出機本体６７２は、押し出しスロット１６８を通って製作材料を押し出すことによって製作物体１８０上に大きな物体を生成するように第１の押出機本体１６０を動作させるように構成されたコントローラ１１６に動作可能に接続される。コントローラ１１６は、製作物体１８０上に細部およびより小さな物体を生成するために、ノズル６７６を通って小さなフィラメントを押し出すように第２の押出機本体６７２を動作させるように構成される。結果として、３Ｄ物体プリンタ６００は、より大きな物体を迅速に生み出すことができるが、製作物体１８０上に小さな細部を生成する能力を依然として有する。
【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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