(57)【要約】  本発明では、オブジェクトを製造するための積層造形方法が提供される。当該方法は、構成材料の一連の層を堆積させるステップを有する。当該方法は、各層の第1の領域を選択的に結合させ、オブジェクトの外部を定める前記構成材料の結合シェルを形成するステップを有する。当該方法は、各層の第2の領域を選択的に結合させ、前記シェルと接し、外力に対する前記シェルの内部支持として機能する支持部分を形成するステップを有する。本発明は、さらに、当該製造方法を実施する機器、および当該製造方法により製造されたオブジェクトに関する。
2018508651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクトを製造するための積層造形方法であって、
粒状金属構成材料の一連の層を堆積させるステップと、
未結合のままである第2の領域を取り囲む第1の領域に、バインダを堆積させることにより、各層の前記第1の領域を選択的に結合させ、オブジェクトの外部を定める前記構成材料の結合シェルを形成するステップと、
前記シェルの外側に残存する前記構成材料から、前記シェルおよび前記未結合の構成材料を分離するステップと、
を有する、積層造形方法。
【請求項２】
前記製造されるオブジェクトにおいて、前記シェルに囲まれた容積の少なくとも50％、少なくとも60％、少なくとも70％、少なくとも80％、少なくとも90％、または少なくとも95％は、未結合である、請求項1に記載の積層造形方法。
【請求項３】
前記シェルは、連続的であり、実質的にまたは完全に、前記オブジェクトの外部を定める、請求項1または2に記載の積層造形方法。
【請求項４】
さらに、
前記シェルの外側に残存する前記構成材料から、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が分離された後、第1の温度で非結合化プロセスを実施し、構成材料の前記結合領域を非結合化させるステップ、
を有し、
前記第1の温度は、前記構成材料の融点未満である、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項５】
前記第1の温度は、前記構成材料の融点の90％以下、80％以下、70％以下、または60％以下である、請求項4に記載の積層造形方法。
【請求項６】
さらに、
焼結プロセスにおいて、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料を、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が相互に焼結する第2の温度に昇温するステップ
を有し、
これにより前記オブジェクトが形成され、
前記第2の温度は、前記第1の温度よりも高い、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項７】
前記第2の温度は、前記構成材料の融点の90％以下、80％以下、または70％以下である、請求項6に記載の積層造形方法。
【請求項８】
前記シェルおよび前記囲まれた構成材料を、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が相互に焼結する第2の温度に昇温するステップは、前記非結合化プロセスにおいて前記構成材料の前記結合領域が非結合化された後に生じる、請求項4または5に従属する請求項6または7に記載の積層造形方法。
【請求項９】
前記非結合化プロセスは、大気、還元性雰囲気、酸化性雰囲気、不活性雰囲気、もしくは触媒雰囲気の一つにおいて、および／または800mBar未満の圧力で実施される、請求項4乃至8のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項１０】
前記バインダを硬化するステップを有する、請求項1乃至9のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項１１】
前記金属は、純金属または合金から選択され、
該純金属または合金は、質量比で、50％超、60％超、70％超、または80％超の鉄、チタン、金、銅、銀、またはニッケルを含む、請求項1乃至10のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項１２】
前記金属は、純金属または合金から選択され、
該純金属または合金は、六方最密充填結晶構造を有する、請求項1乃至11のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項１３】
前記バインダは、大気硬化性、熱硬化性、またはUV硬化性である、請求項1乃至12のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項１４】
前記シェルは、2mm未満、1mm未満、0.5mm未満、0.25mm未満、または0.125mm未満の厚さを有する、請求項1乃至13のいずれか一つに記載の積層造形方法。
【請求項１５】
請求項1乃至14のいずれか一つに記載の方法で製造されたオブジェクト。
【請求項１６】
オブジェクトデータを処理する方法であって、
製造されるオブジェクトを表すオブジェクトデータを取得するステップと、
前記製造されるオブジェクトの表面部分を同定するステップと、
前記同定された表面部分に基づいて、シェルデータを形成するステップであって、前記シェルデータは、前記同定された表面部分から内方に延在する、前記製造されるオブジェクトのシェル部分を表す、ステップと、
前記形成されたシェルデータを出力するステップと、
を有する、方法。
【請求項１７】
プログラム指令を取り扱うデータキャリアであって、
実行された際に、データプロセッサで、請求項16に記載の方法が実施されるように構成された、データキャリア。
【請求項１８】
オブジェクトデータプロセッサであって、
製造されるオブジェクトを表すオブジェクトデータを取得するように作動する、オブジェクトデータ取得ユニットと、
前記製造されるオブジェクトの表面部分を同定するように作動する、表面部分同定ユニットと、
前記同定された表面部分に基づいてシェルデータを形成するように作動する、シェルデータ形成ユニットであって、前記シェルデータは、前記同定された表面部分から内方に延在する、前記製造されるオブジェクトのシェル部分を表す、シェルデータ形成ユニットと、
前記形成されたシェルデータを出力する、シェルデータ出力ユニットと、
を有する、オブジェクトデータプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形方法（additive  manufacturing  method）に関し、特に、金属粉末のような粒状材料が層内の構成領域に設置され、各層の堆積の間、またはその後、各層の一部が相互に結合され、オブジェクトの一部が形成され、これにより、一連の層から構成領域にオブジェクトが形成される、積層造形方法に関する。オブジェクトの各層の結合部は、通常、前の層の一部に結合され、これにより、一連の堆積層を介した連続形態のオブジェクトが形成される。結合は、通常、バインダの選択的堆積により行われる。また、本発明は、そのような方法に使用されるオブジェクトデータを処理する方法、ならびにオブジェクトデータを処理する方法を実施する、データキャリアおよびオブジェクトデータプロセッサに関する。また、本発明は、前記製造方法を実施する機器、および前記製造方法により製造されるオブジェクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
構成材料の一部を相互に結合することによりオブジェクトが構成される、積層造形方法は、従来の引き算による製造方法に対して、重要で有意な代替法を提供するため、広く検討されている。従来の引き算による方法では、オブジェクトは、材料の一部を除去し、オブジェクトの表面を定めることにより形成される。
【０００３】
積層造形方法の多くの変形例において、構成材料は、一連の層として、構築領域に堆積され、各層の一部は、相互に結合され、下側の層の以前に結合された部分とも結合され、製造されるべきオブジェクトが構成される。しばしば、3D印刷法とも称される、積層造形方法のある特定の種類には、構築領域への粒状材料の層の逐次的な堆積、ならびに各層の堆積後または堆積中の、例えば、堆積された層を横断して移動するように配置され、各堆積層上の所望の位置にバインダを選択的に堆積するように配置されたインクジェットヘッドからの、液体バインダの選択的な設置による、層同士の一部の選択的な接合が含まれる。
【０００４】
製造されるオブジェクトの設計要求は、オブジェクトの高い強度を必要としないため、粒状構成材料の逐次層にバインダを堆積させるプロセスの完了後に、オブジェクトの製造を考慮すれば十分である場合がある。そのような製造オブジェクトは、原則的に、バインダの存在により生じる粒状構成材料の粒子同士の間の結合強度から、その機械的な設計特性を得る。しかしながら、粒子の相互の密着がバインダに依存すると、通常低い強度が生じ、その結果、オブジェクトは容易に破損される傾向にある。
【０００５】
従って、ある種の3D印刷技術では、金属または非金属粉末のような粒状構成材料が使用され、これは、その後、高められた温度または圧力が印加されるような、好適な条件下で焼結される。特に、粒状構成材料としての金属粉末から製造されたオブジェクトは、例えば、金属の融点未満の温度未満での加熱により、焼結させることができ、これにより、実質的に改善された機械的特性を有するオブジェクトが得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、粒状構成材料から構成される焼結オブジェクトが、焼結前に、粒状構成材料の粒子を相互に結合して、オブジェクトを形成するバインダを含む場合、粒子を覆うバインダの存在は、焼結プロセスに影響し、その後、いかなるバインダも含まない同等の純粋な粒状構成材料の焼結により形成された部分に比べて、硬度、圧縮強度および引張強度のような、機械的特性の有意な低下が生じる。
【０００７】
従って、そのような技術により製造されるオブジェクトの機械的特性を改善することが可能な方法および機器を提供することに関して、要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第1の態様では、オブジェクトを製造するための積層造形方法が提供される。当該方法は、粒状金属構成材料の一連の層を堆積させるステップを有する。当該方法は、未結合のままである第2の領域を取り囲む第1の領域に、バインダを堆積させることにより、各層の前記第1の領域を選択的に結合させ、オブジェクトの外部を定める前記構成材料の結合シェルを形成するステップを有する。当該方法は、前記シェルの外側に残存する前記構成材料から、前記シェルおよび前記未結合の構成材料を分離するステップを有する。
【０００９】
ある実施例では、前記製造されるオブジェクトにおいて、前記シェルに囲まれた容積の少なくとも50％、少なくとも60％、少なくとも70％、少なくとも80％、少なくとも90％、または少なくとも95％は、未結合である。
【００１０】
ある実施例では、前記シェルは、連続的であり、実質的にまたは完全に、前記オブジェクトの外部を定める。
【００１１】
ある実施例では、当該方法は、さらに、前記シェルの外側に残存する前記構成材料から、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が分離された後、第1の温度で非結合化プロセスを実施し、構成材料の前記結合領域を非結合化させるステップ、を有し、前記第1の温度は、前記構成材料の融点未満である。
【００１２】
ある実施例では、前記第1の温度は、前記構成材料の融点の90％以下、80％以下、70％以下、または60％以下である。
【００１３】
ある実施例では、当該方法は、さらに、焼結プロセスにおいて、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料を、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が相互に焼結する第2の温度に昇温するステップを有し、これにより前記オブジェクトが形成され、前記第2の温度は、前記第1の温度よりも高い。
【００１４】
ある実施例では、前記第2の温度は、前記構成材料の融点の90％以下、80％以下、または70％以下である。
【００１５】
ある実施例では、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料を、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が相互に焼結する第2の温度に昇温するステップは、前記非結合化プロセスにおいて前記構成材料の前記結合領域が非結合化された後に生じる。
【００１６】
ある実施例では、前記非結合化プロセスは、大気、還元性雰囲気、酸化性雰囲気、不活性雰囲気、もしくは触媒雰囲気の一つにおいて、および／または800mBar未満の圧力で実施される。
【００１７】
ある実施例では、当該方法は、前記バインダを硬化するステップを有する。
【００１８】
ある実施例では、前記金属は、純金属または合金から選択され、該純金属または合金は、質量比で、50％超、60％超、70％超、または80％超の鉄、チタン、金、銅、銀、またはニッケルを含む。
【００１９】
ある実施例では、前記金属は、純金属または合金から選択され、該純金属または合金は、六方最密充填結晶構造を有する。
【００２０】
ある実施例では、前記バインダは、大気硬化性、熱硬化性、またはUV硬化性である。
【００２１】
ある実施例では、前記シェルは、2mm未満、1mm未満、0.5mm未満、0.25mm未満、または0.125mm未満の厚さを有する。
【００２２】
本発明の第2の態様では、前記第1の態様の製造方法で製造されたオブジェクトが提供される。
【００２３】
本発明の第3の態様では、オブジェクトデータを処理する方法が提供される。当該方法は、製造されるオブジェクトを表すオブジェクトデータを取得するステップを有する。当該方法は、前記製造されるオブジェクトの表面部分を同定するステップを有する。当該方法は、前記同定された表面部分に基づいて、シェルデータを形成するステップであって、前記シェルデータは、前記同定された表面部分から内方に延在する、前記製造されるオブジェクトのシェル部分を表す、ステップを有する。当該方法は、前記形成されたシェルデータを出力するステップを有する。
【００２４】
本発明の第4の態様では、プログラム指令を取り扱うデータキャリアであって、実行された際に、データプロセッサで、第3の態様による方法が実施されるように構成された、データキャリアが提供される。
【００２５】
本発明の第5の態様では、オブジェクトデータプロセッサが提供される。当該オブジェクトデータプロセッサは、製造されるオブジェクトを表すオブジェクトデータを取得するように作動する、オブジェクトデータ取得ユニットを有する。当該オブジェクトデータプロセッサは、前記製造されるオブジェクトの表面部分を同定するように作動する、表面部分同定ユニットを有する。当該オブジェクトデータプロセッサは、前記同定された表面部分に基づいてシェルデータを形成するように作動する、シェルデータ形成ユニットであって、前記シェルデータは、前記同定された表面部分から内方に延在する、前記製造されるオブジェクトのシェル部分を表す、シェルデータ形成ユニットを有する。当該オブジェクトデータプロセッサは、前記形成されたシェルデータを出力する、シェルデータ出力ユニットを有する。
【００２６】
本発明の第6の態様では、オブジェクトを製造するための、積層造形方法が提供される。当該方法は、構成材料の連続層を堆積させるステップを有する。当該方法は、各層の第1の領域を選択的に結合させ、オブジェクトの外部を定める構成材料の結合シェルを形成するステップを有する。当該方法は、各層の第2の領域を選択的に結合させ、前記シェルと接し、外力に対する前記シェルの内部支持として機能する、支持部分を形成するステップを有する。
【００２７】
ある実施例では、第1の領域と第2の領域の間に延在する各層の領域は、実質的に未結合のままである。
【００２８】
ある実施例では、前記シェルは、連続的であり、実質的にまたは完全に、前記オブジェクトの外部を定める。
【００２９】
ある実施例では、前記第1の領域は、局部的焼結、局部的溶融、液体バインダの堆積、または局部的な光重合化から選定された方法により結合される。
【００３０】
ある実施例では、前記第2の領域は、局部的焼結、局部的溶融、液体バインダの堆積、または局部的な光重合化から選定された方法により結合される。
【００３１】
ある実施例では、前記第1の領域および前記第2の領域は、共通の結合方法により結合される。
【００３２】
ある実施例では、前記第1の領域および前記第2の領域は、それぞれ異なる結合方法により結合される。
【００３３】
ある実施例では、前記第1の領域および前記第2の領域は、前記第2の領域に比べて前記第1の領域が、強く結合されるように結合される。
【００３４】
ある実施例では、前記第1の領域は、単位層面積当たり、前記第2の領域よりも大きな液体バインダ容積で結合される。
【００３５】
ある実施例では、前記支持部分は、前記シェル内で前記シェルにわたって延伸する、結合材料の支柱の形態を有する。
【００３６】
ある実施例では、前記支持部分は、前記シェル内で前記シェルにわたって延在する、結合材料の3次元メッシュの形態を有する。
【００３７】
ある実施例では、前記メッシュは、規則的な繰り返しユニット構造を有する。
【００３８】
ある実施例では、前記メッシュは、不規則な構造を有する。
【００３９】
ある実施例では、当該方法は、さらに、前記シェルの外側に残存する前記構成材料から、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料を分離するステップを有する。
【００４０】
ある実施例では、当該方法は、さらに、前記シェルおよび囲まれた構成材料を、第1の温度に昇温するステップを有し、この温度で、前記シェルおよび囲まれた構成材料は、相互に焼結し、前記オブジェクトが形成される。
【００４１】
ある実施例では、当該方法は、さらに、前記シェルの外側に残存する前記構成材料から、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が分離された後であって、前記シェルおよび前記囲まれた構成材料が第1の温度に昇温される前に、前記第1の温度よりも低い第2の温度で非結合化プロセスを実施し、構成材料の前記結合領域を非結合化させるステップを有する。
【００４２】
本発明の第7の態様では、オブジェクトデータを処理する方法が提供される。当該方法は、製造されるオブジェクトを表すオブジェクトデータを取得するステップを有する。当該方法は、前記製造されるオブジェクトの表面部分を同定するステップを有する。当該方法は、前記同定された表面部分に基づいて、シェルデータを形成するステップであって、前記シェルデータは、前記同定された表面部分から内方に延在する、前記製造されるオブジェクトのシェル部分を表す、ステップを有する。当該方法は、前記同定された表面データに基づいて、支持部分データを形成するステップを有し、前記支持部分データは、前記シェルと接し、外力に対する前記シェルの内部支持として機能する、支持部分を表す。当該方法は、前記支持部分データと、前記シェルデータとを組み合わせ、前記シェルおよび該シェル内に配置された前記支持部分を表す、組み合わせデータを取得するステップを有する。当該方法は、前記組み合わせデータを出力するステップを有する。
【００４３】
本発明の第8の態様では、プログラム指令を取り扱うデータキャリアであって、実行された際に、データプロセッサで、第7の態様による方法が実施されるように構成された、データキャリアが提供される。
【００４４】
本発明の第9の態様では、オブジェクトデータプロセッサが提供される。当該オブジェクトデータプロセッサは、製造されるオブジェクトを表すオブジェクトデータを取得するように作動する、オブジェクトデータ取得ユニットを有する。当該オブジェクトデータプロセッサは、前記製造されるオブジェクトの表面部分を同定するように作動する、表面部分同定ユニットを有する。当該オブジェクトデータプロセッサは、前記同定された表面部分に基づいてシェルデータを形成するように作動する、シェルデータ形成ユニットを有し、前記シェルデータは、前記同定された表面部分から内方に延在する、前記製造されるオブジェクトのシェル部分を表す。当該オブジェクトデータプロセッサは、前記同定された表面データに基づいて支持部分データを形成するように作動する、支持部分データ形成ユニットを有し、前記支持部分データは、前記シェルに接し、外力に対する前記シェルの内部支持として機能する支持部分を表す。当該オブジェクトデータプロセッサは、前記支持部分データと前記シェルデータを組み合わせて、組み合わせデータを形成するように作動する、組み合わせユニットを有し、前記組み合わせデータは、前記シェルおよび該シェル内に配置された前記支持部分を表す。当該オブジェクトデータプロセッサは、組み合わされたシェルデータを出力する、組み合わせデータ出力ユニットを有する。
【００４５】
本発明の第10の態様では、第6の態様による方法により製造されたオブジェクトが提供される。
【００４６】
本発明のより良い理解のため、および本発明がどのように実施されるかを示すため、一例として、添付の図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】積層造形プロセスのステップを示した図である。
【図２】積層造形プロセスのステップを示した図である。
【図３】積層造形プロセスのステップを示した図である。
【図４】積層造形プロセスのステップを示した図である。
【図５】積層造形プロセスのステップを示した図である。
【図６】積層造形プロセスのステップを示した図である。
【図７】積層造形プロセスのフローチャートを示した図である。
【図８】積層造形プロセスにおいて、堆積され選択的に結合された一つの層を示した図である。
【図９】開示された積層造形方法により製造されたオブジェクトを示した図である。オブジェクトは、内部を明確にするため分解されている。
【図１０Ａ】本発明による方法により形成されたオブジェクトのミクロ構造を示した図である。
【図１０Ｂ】比較例による方法により形成されたオブジェクトのミクロ構造を示した図である。
【図１１】図9に示した例とは別の内部構造配置を有する、製造オブジェクトを示した図である。
【図１２】本発明によるデータを処理する方法を表すフローチャートを示した図である。
【図１３】本発明によるオブジェクトデータを処理する機器を示した図である。
【図１４】本発明によるオブジェクトデータを処理する別の方法を示した図である。
【図１５】本発明の別の態様によるオブジェクトデータを処理する機器を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図1には、本発明の概念を実施するための製造機器を示す。図1の機器10は、上部表面11aを有するテーブル11を有する。ここで、上部表面11aは、平坦面である。テーブル11の表面11aには、凹部ウェル12が設置され、この両側は、テーブルの表面11aから垂直方向に延伸する側壁11bによって形成される。ウェル12には、該ウェルと整合するテーブルの表面の平面（XY平面）内に範囲を有する支持板13が配置される。支持板13は、平坦な上部表面13aを有し、ウェル12内に可動式に配置される。そのため、テーブル11の表面11aに対して垂直な方向（Z方向）におけるウェルの深さは、テーブル11の表面11aと支持板13の表面13aとの間のウェルの深さが可変となるようにされる。例えば、支持板13は、ピストン14により、可動可能となっても良い。このピストンは、機器の制御ユニット（図示されていない）からの指令に応じて、支持板13を昇降できるように適合される。
【００４９】
図1では、断面（XZ断面）が示されているが、ウェル、テーブル、および板は、全て紙面に垂直な方向（Y方向）に延伸している。例えば、ウェル12、さらには支持板13は、テーブル11の表面11aに対して垂直な方向から見たとき、すなわちウェル内を見たとき、矩形状、正方形状、円形状、楕円形状であり、あるいは別の形状を有しても良い。
【００５０】
ここでは、テーブル11の表面は、平坦面として示されているが、当然のことながら、表面は、湾曲していても、傾斜していても良く、ある構成では、上方または下方に向かってウェルから遠ざかるように、僅かに傾斜していても良い。
【００５１】
テーブル11の表面の上部には、少なくともＸ方向に移動可能に、プリントヘッド15が配置される。例えば、Ｘ方向に延伸するレール16が設けられ、これに沿って、プリントヘッド15は、例えば、プーリー、ラックアンドピニオン駆動、またはウオームスクリュー駆動により、移動するように配置される。プリントヘッド15は、機器の制御ユニットの制御下で、移動されても良い。プリントヘッド15は、2つの分配部材と、構成材料堆積ユニット15aとを有し、後者は、プリントヘッド15がウェル12を横断して移動すると、ウェル12に粒状構成材料を堆積するように配置される。プリントヘッド15は、さらにバインダ堆積ユニット15bを有し、これは、プリントヘッド15がウェル12を横断する際に、液体バインダのようなバインダを、ウェル12の選択位置に分配し、以前に堆積された粒状構成材料の一部と結合するように配置される。
【００５２】
構成材料堆積ユニット15aおよびバインダ堆積ユニット15bの各々は、好適な材料リザーバに結合され、このそれぞれは、プリントヘッド15の一部として提供され、あるいは機器10の別の部分に配置され、または外部に提供されても良い。
【００５３】
プリントヘッド15は、ウェル12にわたって、一方向（X方向）にのみ、前方および後方に移動するように配置され、あるいは、ある角度で別の方向、例えば第1の方向と垂直な方向（Y方向）にも、移動するように配置される。
【００５４】
本構成では、プリントヘッド15は、ウェル12の上部で、一方向（X方向）にのみ移動するように配置される。構成材料堆積ユニット15aが、プリントヘッド15の移動方向に対して垂直な方向（Y方向）に、ウェル12の全幅にわたって粒状構成材料を堆積できるよう、構成材料堆積ユニット15aは、プリントヘッド15の移動方向に対して垂直な方向（Y方向）に、ウェル12の最大幅方向と同等またはそれ以上の範囲を有し、1または2以上の構成材料堆積位置が提供されても良く、ここから、制御ユニットの制御下で構成材料が分配され、ウェルの幅にわたって、粉末の均一な層が堆積される。例えば、構成材料堆積ユニット15aは、ウェル12の全幅にわたるスリットの形態の、単一の大きな分配オリフィスを有し、またはウェル12の幅にわたるアレイに配置された、いくつかのより小さな分配オリフィスが提供され、ウェルに粉末の均一な層が堆積されても良い。
【００５５】
そのような構成により、プリントヘッド15は、ウェル12にわたるレール16に沿って移動し、ウェル内に粉末の実質的に均一な層が分配される。この層の厚さは、構成材料堆積ユニット15aから粒状構成材料が分配される速度、およびプリントヘッド15がウェル12を移動する速度によって定められる。
【００５６】
また、プリントヘッド15には、ドクターブレードまたは平滑化ローラのような、平滑化装置が設けられ、これは、構成材料堆積ユニット15aからの構成材料の分配の間、プリントヘッド15が移動する前方方向（Ｘ方向）に対して、構成材料堆積ユニット15aの後方に配置され、この移動中に堆積される構成材料の層の深さのいかなる凹凸も平滑化される。平滑化ユニットは、プリントヘッド15に対して格納式であっても良く、あるいはテーブル11の表面11aに対して、または構成材料堆積ユニット15aの1もしくは2以上の分配オリフィスの高さに対して、高さが固定されても良い。
【００５７】
バインダ堆積ユニット15bは、構成材料堆積ユニット15aから構成材料が分配される間、プリントヘッド15が移動する方向に対して、構成材料堆積ユニット15aの後方に配置される。バインダ堆積ユニット15bは、ウェル12内の各場所に、バインダを選択的に堆積するように適合され、以前に堆積された構成材料の部分とと相互に結合され、堆積層に接合領域が形成される。
【００５８】
本構成では、バインダ堆積ユニット15bは、機器の制御ユニットからの指令により、バインダの液滴を噴射するように配置されたインクジェットプリントヘッドである。バインダ堆積ユニット15bは、ウェル12の幅方向にわたって、所定の間隔で延伸する一組のオリフィスを提供し、この各々は個々に制御が可能であり、プリントヘッド15がレール16に沿って、ウェル12を横断して移動した際に、バインダは、堆積層にわたって、異なる位置に選択的に堆積される。別の構成では、バインダ堆積ユニット15bは、バインダが噴射される、一つまたは少ない数のオリフィスのみを有し、プリントヘッド15のウェル12の移動の方向に対して垂直な方向に、プリントヘッド15を横断して移動するように配置されても良い。第1の構成では、バインダが堆積される位置は、バインダの堆積のため活性化されるオリフィス、およびウェル12を横断するプリントヘッド15の位置によって定められ、第2の構成では、ウェル12の幅方向にわたるバインダ堆積ユニット15Bの位置により、バインダが堆積される位置が定められる。
【００５９】
ある構成では、プリントヘッド15は、ウェル12にわたって、初期位置から第1のパスを実施し、構成材料の層が堆積され、その後の初期位置に戻り、次に同じ方向の第2のパスが実施され、既に堆積された層上に、バインダが堆積される。別の構成では、構成材料が構成材料堆積ユニット15aから堆積されると、バインダは、層全体が堆積される前に、同じパスにおいて、バインダ堆積ユニット15bから選択的に堆積される。以降では、これらの2つの構成のうち後者を採用するが、代わりに前者を実施することも可能である。
【００６０】
バインダ堆積ユニット15bによって堆積されるバインダに、特殊な硬化処理が必要ではない場合、例えば、バインダが空気に触れた際に硬化する場合、あるいはバインダが、2つの同時組み合わせにより形成されたり、その後相互に反応した後に硬化したりする場合、追加の硬化ユニットは不要となる。しかしながら、例えば、バインダが放射線硬化性である場合、バインダを硬化させるため、例えば、紫外線の印加が必要となる。そのような構成では、プリントヘッド15は、バインダが堆積される際に、プリントヘッド15が移動する前方方向において、バインダ堆積ユニットの後方に配置された硬化ユニットを有する。その場合、バインダ堆積ユニット15bにより堆積されたバインダは、硬化ユニットからのUV光の印加により硬化される。本構成では、使用されるバインダに、硬化ユニットは不要であると仮定され、従って、硬化ユニットは示されていない。
【００６１】
別の想定される構成では、バインダは、熱硬化性であり、印刷機器は、ウェルの温度を高め、バインダをベークし硬化するように構成される。
【００６２】
プリントヘッドの移動、構成材料堆積ユニットの活性化、ならびにバインダ堆積ユニットの活性化と制御は全て、機器の制御ユニットにより個々に制御され、プリントヘッドがウェル12を移動すると、粉末の均一層が堆積され、層の選択領域が相互に結合され、層の結合領域が形成される。
【００６３】
通常、層の厚さは、バインダ堆積ユニット15bにより噴射されるバインダが層の厚さ全体にわたって浸透し、層の全厚さにわたって相互に結合するとともに、層の奥に十分に浸透し、層の結合部分と下地層の結合部分とが十分に結合されるように制御される。厚い層が堆積されると、制御ユニットは、堆積層の単位面積当たりに堆積されるバインダの量を増加し、薄い層が堆積されると、量を減少させる。
【００６４】
図2に示す構成では、支持板13は、堆積される構成材料の少なくとも一つの層の厚さだけ、表面11aから下側に下げられる。図2に示した位置から、プリントヘッド15は、ウェル12を移動し、構成材料堆積ユニット15aから構成材料の層を堆積する。堆積層の一部は、バインダ堆積ユニット15bから堆積されるバインダと結合される。その結果、図3に示す構成が得られる。図において、選択的に相互に結合された部分を有する構成材料の層7は、ウェル12内の支持板13の上表面13aに配置され、プリントヘッド15は、今度はウェルの図2に示した開始位置とは反対の側に配置される。図3に示した位置から、プリントヘッド15は、図2に示した開始位置に戻り、支持板13は、図4に示すように、別の層の厚さだけ、さらに低下される。次に印刷される層は、第1の層と同じ厚さを有し、あるいは異なる厚さを有しても良い。本構成では、単純化のため、全ての層が同じ厚さであると仮定している。
【００６５】
図5に、図2から図3への変化を組み合わせて示すように、図4に示した構成から、ウェル12を横断するプリントヘッド15の別のパスが実施され、ウェル12内の層7の上部に別の層8が堆積される。層8の一部は相互に接合され、バインダは層8に十分に浸透し、層8の接合部分は、その直下の層7の接合部分と接合される。次に、図4から図5への変化の過程が、所定の層数のため繰り返される。バインダが堆積される層の数および厚さ、ならびに各層の配置は、製作されるオブジェクトの設計に従って制御される。その結果、最終層が印刷され、必要な場合、ベーク処理の後、バインダが硬化され、ウェル12から印刷されたオブジェクトが取り出され、図6に示す構成が得られる。この構成から、支持板13は、ピストン14により上昇され、図1に示す構成が得られ、この位置から、印刷が再度開始される。
【００６６】
製造機器10の制御、および少なくともバインダが堆積される各層上の位置に関する特定の制御は、製造されるオブジェクトを定める所定の製造指令の組に従い、制御ユニット（図示されていない）により行われる。通常、図1に示す機器において、製造指令は、製造されるオブジェクトの一連の断面スライスを定め、各スライスは、堆積される単一の層とともに、各層上のバインダが堆積される位置、すなわち層を構成する粒子が相互に接合される位置に関する情報を表す。そのような情報は、例えば、一連のXY平面上の堆積ベクトルの組として、あるいはシーケンシャルなXY平面の画素イメージの組として、提供される。
【００６７】
ある構成では、制御ユニットは、別のフォーマットのオブジェクト定義情報を受容し、機器10を制御するように構成され、オブジェクトデータを、一連の層を定めるデータに適正に処理することにより、そのようなデータにより定められたオブジェクトが製造される。例えば、オブジェクトは、相互に結合されるオブジェクトの領域を取り囲む一組の表面として、一組の形状的原形から形成されるコンポジット構造として、または3Dラスターグリッドにおけるボクセルデータとして、オブジェクトを定めるCADデータによって定められる。そのような表現を処理するため、制御ユニットは、オブジェクトデータにより表される製造されるオブジェクトを、一連の面またはスライスに分割し、次に、バインダが堆積されるべき各面上の位置が定められ、製造されるオブジェクトが形成される。
【００６８】
製造機器によって実施される、図1乃至6に示した製造プロセスは、図7に示すような大きな製造プロセスの一部である。図7に示すプロセスでは、図1乃至6に示した印刷プロセスが、ステップS2で表されている。印刷プロセスの前に、調製プロセスにおいて、印刷プロセスで使用される粒状構成材料が調製され、例えば、清浄化され、表面不純物が除去され、あるいは表面が処理され、設置バインダとの間でより良い結合が得られるように、表面が活性化される。そのような調製プロセスは、図7において、ステップS1で表されている。
【００６９】
印刷プロセス中にバインダの硬化が生じない場合、印刷プロセスに続き、ステップS3において、バインダは、例えば、硬化温度にオブジェクトを加熱することにより硬化される。そのようなステップは、製造機器のウェル内で、またはその他の場所で実施されても良い。次に、ステップS4において、オブジェクトは、清浄化され、オブジェクトの外表面から、余分な未結合粉末が除去され、例えば、液体または気体ジェットを用いて、および／または振動を用いて、余分な構成材料が除去される。
【００７０】
次に、ステップS5で表される非結合化ステップが実施され、および／または好適な雰囲気が適用され、バインダが気化または分解する。例えば、バインダまたは粉末に応じて、焼結温度よりも低い高温で、または室温で、非結合化が生じる。例えば、非結合化温度は、構成材料の融点の90％以下、80％以下、70％以下、または60％以下である。非結合化は、例えば、大気環境下、例えば800mBar未満のような低真空下、1mBar未満のような中真空下、または0.001mBa未満のような高真空下、触媒環境のような反応性雰囲気下、酸化性雰囲気下、還元性雰囲気下、または窒素もしくはアルゴンのような不活性雰囲気下で行われる。酸化性環境は、酸素ガスを含んでも良い。触媒環境は、硝酸を含んでも良い。還元性雰囲気は、水素ガスを含んでも良い。非結合化条件の選定は、使用バインダおよび構成材料の組成に依存し、当業者には直接的な実験により、最適化が可能である。
【００７１】
次に、ステップS6では、オブジェクトが高温に加熱され、その温度に維持され、ステップS6において、粒状構成材料が相互に焼結する。ステップS5およびS6は、同じ位置で実施され、例えば、熱処理チャンバ内、またはその他の場所で実施される。焼結温度は、構成材料の融点の90％以下、80％以下、または70％以下である。
【００７２】
本発明による構成では、最終製品においてソリッド（非中空）となる領域全体を結合する代わりに、そのような領域を取り囲むシェルが堆積され、領域の内部は実質的に未結合のまま残る。
【００７３】
従来の方法では、各層上で相互に結合された円形領域を有する一連の層を逐次堆積させることにより、円筒状または球状オブジェクトが製造される。相互に積層され層間で結合された、各層の結合部は、円筒状または球状オブジェクトを形成する。図8を参照すると、この図には、そのような層7の平面図が示されており、円形境界7a内に配置された円形領域7bは、相互に結合される。しかしながら、本願発明者らは、図7の非結合化ステップS5のような非結合化ステップを用いても、そのような方法を採用することにより、オブジェクトの任意の表面から遠く離れた、製造されるオブジェクトの内部に配置されたバインダが、オブジェクトから排出されること、または非結合化ステップがバインダの分解を含む場合、バインダの分解生成物が排出されることが難しいことを見出した。いかなる特定の理論に拘束されることも望まないが、焼結ステップ前に、残りのバインダ、または製造オブジェクトの内部に残るバインダ分解生成物は、焼結プロセス中の構成材料の粒子の表面間の相互作用を妨害し、これにより製造オブジェクトに脆弱性が生じることが考えられる。
【００７４】
従って、本発明では、被印刷オブジェクトの内部と関連する各層上の各場所にバインダを設置する代わりに、本発明の構成では、少なくとも、製造されるオブジェクトの表面から内方に延在するシェル領域に、バインダが設置され、これは、実質的に未結合粉末を取り囲む。例えば、シェルによって覆われる容積の少なくとも50％、少なくとも60％、少なくとも70％、少なくとも80％、少なくとも90％、または少なくとも95％が、製造オブジェクト内で未結合であっても良い。
【００７５】
各層に関し、図8に示すように、これは、外表面7aの内部7b全体を結合する代わりに、外表面7aから内表面7cまで延在する比較的薄い境界領域のみを結合することにより行われ、実質的に未結合の粉末がオブジェクトの意図される内部を形成する。図8による球または円筒の製造の際、シェルの外表面7aと内表面7cの間に定められる結合領域7dは、環7dを形成しても良い。ただし、他の形状が印刷される場合、結合境界領域7dは、別の好適な形状を有しても良い。ある環境では、境界領域7dは、最大厚さおよび最小厚さを有し、あるいは、例えばオブジェクトの外表面7aに対して垂直に延在する、実質的に均一な厚さを有しても良い。例えば、シェルは、2mm未満、1mm未満、0.5mm未満、0.25mm未満、または0.125mm未満の厚さを有しても良い。
【００７６】
図8に示すような構成を採用することにより、図1乃至6に示したプロセスが完遂すると、内部の未結合粉末を取り囲む、結合外部シェルを有するオブジェクトが得られる。シェルの厚さは、オブジェクトに十分な強度が得られるように、好適に調整され、焼結プロセスによりオブジェクトに最終製造強度が付与される前に、ハンドリングおよび清浄化が可能となる。
【００７７】
本発明による図1乃至6に示したプロセスの結果は、図9に示されている。図において、オブジェクトが形成される層7、8の一つの断面として示されている製造オブジェクト20には、オブジェクトの外表面20aとシェルの内表面20cの間に延在する外部シェル部20dが認められ、このシェル20dの内部には、領域20bにおいて、実質的に未結合の粉末が認められる。図7に関連して示したようなそのようなオブジェクトを非結合化し焼結することにより、あるいは、非結合化ステップを実施せずにそのようなオブジェクトを焼結させることにより、特に、バインダが提供されていないオブジェクトの内部に、より強い焼結結合が得られる。従って、オブジェクトの全ての最終ソリッド部分にバインダが存在するオブジェクトと比べて、改善された機械的特性が得られる。
【００７８】
焼結前に、オブジェクトが清浄化されハンドリングできるように、シェル20dは、実質的に連続的であること、すなわち内部に孔を有しないことが好ましい。ただし、ある種の粉末では、メッシュタイプのシェルにおける小さな孔は、許容可能であり、製造中の粉末の充填により、内部の未結合領域の粉末が、ハンドリング中に孔を介して落下することが十分に抑制される。
【００７９】
本発明の概念が有意に適用される、ある種の構成材料は、含有量が50％、60％、70％、または80％よりも高い鉄、チタン、金、銅、銀、またはニッケルのような、純金属または合金である。
【００８０】
本発明の概念が有意に適用される、ある種の構成材料は、六方最密充填結晶構造を有する、純金属または合金である。
【００８１】
実験的研究では、従来の方法と比べて、本発明による製造オブジェクトは、大きく改善されることが確認されている。例えば、図10Aおよび10Bには、そのような実験の結果を比較して示す。
【００８２】
大気硬化バインダを用いた316L鋼の粉末の結合により、2つの立方体部が生成される。従来のプロセスでは、製造プロセス中に、立方体構造全体がバインダで結合される。本発明による例では、厚さ1mmの立方体シェルが印刷され、実質的に未結合の粉末が取り囲まれる。粒子サイズは、約15ミクロンであった。後続の印刷により、両方の構造は、350℃の大気中で非結合化され、1370℃で焼結された。
【００８３】
焼結後に、両方の構造の中心からサンプルが採取された。
【００８４】
図10Aには、本発明によるプロセスで得られた構造の顕微鏡写真を示す。図10Bには、印刷後にバインダがオブジェクト全体に浸透されるプロセスにより得られた微細構造を示す。図10Aでは、図10Bに比べて、ポアサイズが低減されていることが明らかに認められる。これは、静的または動的強度の両方において、実験的に観察された改善結果と一致する。また、図10Aでは、図10Bの状況に比べて、密度が増加している。各場合において、微細構造の測定の後、図10Aに示すサンプルが得られたオブジェクトは、相対密度が99.7％であり、一方、図10Bに示すサンプルが得られたオブジェクトは、相対密度が97.9％であることが認められた。
【００８５】
Ti6Al4Vの粉末を用いて、不活性アルゴン雰囲気下でTi6Al4Vの非結合化処理を実施し、1350℃で焼結処理を実施したことを除き、全てのパラメータが同様に維持されるようにして、同様のプロセスが行われ、同様の結果が得られた。構造全体にバインダを浸透させることにより製造された部分は、91％の相対密度を有するのに対して、シェル領域にのみバインダを提供することにより製造された部分では、99.7％の相対密度が得られた。
【００８６】
従って、本願に記載の方法および概念を採用することにより、有意な効果が得られることが理解される。
【００８７】
例えば、オブジェクトの重量および／または質量のため、大部分において、2mmを超えるような、比較的厚いシェルにおいても、オブジェクトのハンドリング中、焼結前の印刷オブジェクトの構造を保持することが不十分であることは明らかである。従って、図8、9を参照して示したようなシェルを印刷する、別のアプローチが採用される。ただし、シェルは、シェルの内部わたって延伸する支持部分により、内部支持され、バインダで結合された領域により形成される。これは、例えば、図8に示す境界領域7dの内表面7cの一方の側から、離れたシェルの内部の点まで延在する支持部により実現される。図11には、図9と比較して、得られる内部構造が示されており、オブジェクト30は、外表面30aと、シェル30cの内表面で終端し、未結合領域30bを取り囲むシェル領域30dとを有し、さらに、シェルを横断して、シェルに内部支持を提供する、内部支持構造30eを有する。
【００８８】
図11には、柱状支柱として、内部支持が示されている。しかしながら、他の構成も可能であり、これには、シェル内に該シェルにわたって延在する3次元メッシュのような、支持部が結合材料のメッシュを構成する形態が含まれる。そのような態様では、メッシュは、規則的な繰り返しユニット構造を有し、例えば、結晶もしくはセル状構造を有しても良い。他の態様では、支持構造は、繊維構造のような、不規則な構造を有しても良い。
【００８９】
図11に示した構成を採用することにより、シェルは、外力に対して強化され、シェル内に延在し、内部支持構造間に延在する未結合材料の領域により、支持構造のバインダは、少なくとも一部の排出が可能となる。従って、図9の構造に関する利点の少なくとも一部が得られる一方、焼結前のオブジェクトの構造の、ハンドリングまたは自身の重量または質量による、変形または損傷に対する耐性が改善される。
【００９０】
ある態様では、図1に示すバインダ堆積ユニット15bは、2つの異なる種類のバインダを堆積するように適合され、図11に示す支持構造30eは、シェル30dに使用されるバインダとは異なるバインダから形成される。例えば、支持構造に使用されるバインダは、粒状構成媒体の粒子の間に、シェル30dに使用されるバインダよりも弱い結合を提供するが、シェル30dに使用されるバインダに比べて容易に、分解されおよび／または排出される。ある態様では、バインダの量は、シェルと支持構造の間の単位層面積当たりで変化し、支持構造は、単位容積当たり、シェルよりも比較的少ない液体バインダの容積を有しても良い。
【００９１】
ある態様では、液体バインダを適用すること以外の代替技術により、少なくとも支持構造30eを形成する構成材料を結合することも可能である。これには、レーザエネルギーの印加による局部的焼結、熱の印加による局部的溶融、または局部的な光重合化が含まれる。あるいは、シェルは、液体結合以外の方法により結合されても良い。ただし、支柱30eは、液体バインダの適用により結合される。
【００９２】
前述のように、追加の製造機器の適切な配置により、焼結の際に、改善された機械的特性が得られるオブジェクトが製造される。また、本願の概念を使用して、製造されるオブジェクトの形態を記載するオブジェクト定義データを変換することにより、データにより記載されるオブジェクトが、従来の3D印刷機器で製造される際に、有意な特性が達成される。
【００９３】
オブジェクトデータを変換するそのような方法の一つについて、図12を参照して説明する。図12には、製造されるオブジェクトを3次元で記載するデータである、オブジェクトデータを変換するプロセスのフロー図を示す。これにより、従来の積層造形システムを用いて製造された際に、同じオブジェクトを表すデータであって、焼結後に本発明に関する改善された機械的特性が得られるデータが得られる。
【００９４】
図12に示す第1のプロセスD1では、オブジェクトデータが取得される。このオブジェクトデータは、コンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアの出力であり、オブジェクトのソリッド部分を取り囲む一連の表面として、製造されるオブジェクトを表し、または形状原形の所定の組のコンポジットとして、オブジェクトを定め、または3D空間においてラスターグリッド上のオブジェクトを定める一組のボクセルとして、オブジェクトを定めても良い。あるいは、オブジェクトデータは、オブジェクトを複数の層に分割する、オブジェクトの一連のスライスとして既に表され、各層は、3D印刷機器を制御するため従来から使用されているような、相互に結合される定められた領域を有する。
【００９５】
図12の方法では、製造されるオブジェクトを表すオブジェクトデータは、オブジェクト表面を定めるように処理される。これは、各種方法により実施され、これは、入力データが提供されるフォーマットに依存する。例えば、各種形状原形のコンポジットとして表されるオブジェクトの場合、これらの原形の表面が同定され、他の原形内に含まれ、または隣接するこれらの原形の表面が除去される結果、オブジェクトの全体表面が定められる。一連の表面により表されるオブジェクトの場合、一連の表面を用いて、オブジェクトの表面が定められ、再度、オブジェクトのソリッド部分に完全に含まれる表面、または他の表面と隣接する表面が、オブジェクトの表面から排除される。
【００９６】
バインダと結合される定められた領域を有する、一連のスライスとして定められるオブジェクトの場合、各スライスに対して端部検出アルゴリズムが実行され、各領域の端部が定められ、次に、各領域の端部が、オブジェクトの表面と関連付けられる。同様の方法は、ボクセルの形態で定められるオブジェクトにも採用され、あるいはメッシュフィット方法を用いて、有限要素メッシュがオブジェクトの外表面にフィットされ、そのようなメッシュとして、オブジェクトの表面が定められる。オブジェクト表面の同定は、精密であっても、任意の所望の精度の度合いに対して近似的であっても良い。オブジェクトの表面を同定することは、オブジェクトの表面を定めるために使用される技術とほぼ互換性があるオブジェクトの表現を得るため、オブジェクトの表現間を変換することを含む。
【００９７】
次に、プロセスD2において取得されたオブジェクト表面データが、プロセスD3に使用され、オブジェクトの表面から内方に延在するシェルを表し、ある所定の特性を有するデータが形成される。例えば、シェルに最小もしくは最大厚さが生じ、またはシェルは、オブジェクト表面に垂直な方向に、ほぼ均一な厚さを有する。シェルを定める他の方法は、シェルのある特性が得られように、1または2以上の球、立方体、または他の形状原形を、オブジェクト内に定めることを含み、その後、オブジェクトを定めるデータから、これらの形状オブジェクトに含まれる、オブジェクトのある部分が除去される。
【００９８】
次に、シェルを表すデータは、プロセスD4において、前述のプロセスD1への入力に好適なものとして示されている任意のフォーマットのような、好適なフォーマットでプロセスから出力される。ある形態、特に、出力プロセスD4が直接使用され、追加の製造機器が制御される形態では、出力は、オブジェクトのシーケンシャルな層を表す、一連の画素イメージとして提供され、シェルの画素形成部分は、オブジェクトの外側、およびオブジェクトの未結合内部を表す画素から区別される。
【００９９】
図12のプロセスは、図13に示すようなオブジェクトデータ処理機器100で実施されても良い。システム100は、図12の方法を実施するように適合された、データ処理機器である。図13において、機器100は、一連の別個のモジュールで表されている。これらは、個々のマイクロプロセッサ、またはデータ処理ユニットのような、ハードウェアモジュールであり、同じチップ上に集積されても、別個の基盤に適用されても、大きなデータ処理システムの別個の部分に提供されても良い。モジュールの代替例は、ソフトウェアモジュールとして提供され、従来から知られているような、1または2以上のマイクロプロセッサで作動しても良い。
【０１００】
機器100は、データ貯蔵ユニットSで表されたデータ源からオブジェクトデータを読み取るように適合された、オブジェクトデータ取得ユニット110を有する。ただし、取得ユニット110は、例えば、ネットワークストア、別のデータ処理ユニットからのデータストリームから、オブジェクトデータを取得しても良い。または例えば、従来から知られている、レーザスキャナもしくは他のオブジェクト測定システムから、オブジェクトデータを取得しても良い。
【０１０１】
取得ユニット110から取得されるオブジェクトデータは、表面同定ユニット120に転送される。表面同定ユニット120は、取得オブジェクトデータ上で作動し、オブジェクトの表面を同定する。次に、オブジェクトの表面を表すデータは、表面同定ユニットから、シェル形成ユニット130に転送され、ここで、オブジェクトの表面から内方に延在するシェルを表すデータが形成される。次に、形成されたシェルデータは、出力ユニット140に転送され、ここで、データが適切にフォーマットされ、出力される。図13に示した例では、オブジェクトデータは、ネットワークNに出力されるが、ローカルデータストア、またはデータを処理することができる他の任意の装置に、出力されても良い。ある変形例では、図1乃至6に関して示したように、出力オブジェクトデータは、製造機器の制御に直接使用されても良い。
【０１０２】
また、図11に関して示したような、結合シェルと内部支持部とを有するオブジェクトを製造する、オブジェクトデータ処理方法も想定される。そのようなプロセスの一例は、図14に示されており、これは、図12を参照して示した同様のプロセスと共通の特徴を共有する。ただし、図12に示したようなシェルデータを形成するステップD3とは異なり、図14のプロセスでは、ステップD3.1、D3.2、D3.3が含まれ、これらは、それぞれ、シェルデータ形成ステップ、支持データ形成ステップ、およびデータ組み合わせステップである。
【０１０３】
シェルデータを形成するプロセスD3.1では、図12のプロセスD3を参照して説明したものと同等のプロセスが実施される。次に、ステップD3.2では、所定のパラメータにより、適切な支持構造を表すデータが形成される。例えば、シェルの内部を横断するメッシュが形成され、あるいは支持支柱が無秩序に、またはアルゴリズムに従って配置され、シェルの内部に適切な程度の支持が得られる。次に、プロセスD3.3では、シェルおよびサポートデータが組み合わされ、出力されるオブジェクトデータが提供される。ある例では、例えば、ボイドを有するオブジェクトの内部を存在させることにより、ステップD3.1とD3.2をともに実施することができ、その後、これらが自身の間、およびオブジェクトの外表面の間の最小距離に到達するまで、ボイドが拡張される。
【０１０４】
図13を参照して示したように、図14のプロセスは、データ処理機器100において実施され得る。これは、図13に示したデータ処理機器100と同様であるが、シェルデータ形成ユニット130は、シェルデータ形成ユニット131、支持データ形成ユニット132およびデータ組み合わせユニット133と置換され、これらは、前述のように、それぞれ、プロセスD3.1、D3.2、およびD3.3の機能を実行するように適合される。
【０１０５】
また、汎用コンピュータでの実行のため、または従来の製造機器の制御システムにおける実行のため、本願の概念を、ソフトウェアモジュールとして頒布することも可能である。後者の場合、特に従来のオブジェクトデータは、機器のユーザにより提供され、その後、製造機器自体が作動し、表面が同定され、シェル、および必要な場合、支持構造が形成され、本発明によるオブジェクトが製造される。データ処理機器は、ハードウェアユニットとして、またはソフトウェアとして、従来の製造機器の一部として提供され、例えば、従来の製造機器の制御ユニット内で実行されても良い。そのようなソフトウェアは、ソフトウェア指令の機械可読表現を有するデータキャリアとして頒布され、これが好適に構成されたプロセッサにより実行された際に、プロセッサは、本発明の概念による方法を実行する。
【０１０６】
前述の開示が単なる一例であって、本発明は、各種設計要求が達成されるように、各種素子を置換、変更、削除、または追加することにより、各種幅広い態様で実施され得ることは明らかである。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の利点を提供し得る、主題の特定の組み合わせを提供するものとして考慮される。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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