(57)【要約】  積層造形システムは、造形される対象物を支持する上面を有するプラテン、プラテン上に供給材料の複数の連続層を供給するための供給材料ディスペンサ、供給材料の最外層の少なくとも一部を溶解するためプラテン上に配置されたエネルギー源、及び、最外層の少なくとも一部が溶解された後に、供給材料の最外層の上に冷却流体を供給する冷却流体ディスペンサを含む。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形される対象物を支持する上面を有するプラテンと、
前記プラテン上に供給材料の複数の連続層を供給するための供給材料ディスペンサと、
供給材料の最外層の少なくとも一部を溶解するため前記プラテン上に配置されたエネルギー源と、
前記最外層の少なくとも一部が溶解された後に、供給材料の前記最外層の上に冷却流体を供給する冷却流体ディスペンサであって、前記プラテンの幅全体にわたって同時に冷却流体を供給するように構成された導管を含む冷却流体ディスペンサと
を備える積層造形システム。
【請求項２】
前記プラテンの長さに沿って前記導管を動かすように前記導管に連結されたアクチュエータを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記導管は、前記プラテンの前記幅全体にわたって延在する複数の離間された開口、又は前記プラテンの前記幅全体にわたって延在する切れ目のないスロットを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記エネルギー源は、少なくとも前記プラテンの前記長さに沿ってスキャンする領域に熱を加えるように構成され、また、前記システムは、前記アクチュエータを利用して、前記プラテンの前記長さに沿った前記領域の動きに連動して前記導管を動かすように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記エネルギー源は、前記供給材料の最外層の全体にわたって長さ方向と幅方向の両方でスキャンするビームを生成するように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記エネルギー源は、前記プラテンの幅全体にわたって延在する供給材料の前記最外層の領域を、同時に加熱するように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記導管とエネルギー源は、可動フレーム上で互いに対して固定された位置に支持される、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記プラテンに対して前記領域を動かす第２のアクチュエータを備え、前記コントローラは、前記アクチュエータを利用して、前記第２のアクチュエータによって引き起こされる動きに連動して前記導管を動かすように構成される、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記エネルギー源が前記供給材料層を加熱した後、アクチュエータを利用して、前記プラテンを横切るように前記導管を動かすように構成されたコントローラを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
前記エネルギー源は、前記供給材料の最外層のすべてを同時に加熱するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記供給材料ディスペンサは、少なくとも前記プラテンの前記長さに沿ってスキャンする領域に供給材料を分散するように構成され、また、前記システムは、前記アクチュエータを利用して、前記プラテンの前記長さに沿った前記領域の動きに連動して前記導管を動かすように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項１２】
前記供給材料ディスペンサは、前記プラテンに隣接するリザーバから供給材料を押し出す散布器、又は材料が供給される分散器のうちの少なくとも１つを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記導管と散布器又は分散器は、可動フレーム上で互いに対して固定された位置に支持される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プラテンに対して前記散布器又は分散器を動かす第２のアクチュエータを備え、前記コントローラは、前記アクチュエータを利用して、前記第２のアクチュエータによって引き起こされる動きに連動して前記導管を動かすように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
支持体上に複数の層を連続的に形成することを含む、積層造形の方法であって、前記複数の層から１つの層を形成することは、
プラテンの上に供給材料層を分配することと、
前記供給材料層の少なくとも一部を溶解することと、
前記層の少なくとも一部が溶解された後に、前記プラテンの幅全体にわたって同時に前記供給材料層の上に導管を通って冷却流体を供給することとを含む、積層造形の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層造形に関し、より具体的には、供給材料層が分配され冷却される３Ｄ印刷プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体自由形状造形又は３Ｄ印刷とも称される積層造形（ＡＭ）は、一連の二次元層状の、すなわち断面状の原材料（一般的には粉末、液体、懸濁液、又は溶解固形物）から三次元対象物が構築される任意の製造プロセスを指している。これとは対照的に、従来の製造技術は減算プロセスを含み、木材又は金属のブロックなどの原材料から切削される対象物を生み出す。
【０００３】
積層造形では種々の積層プロセスが使用可能である。種々のプロセスで、最終対象物を作るための層の堆積方法は異なるが、各プロセスで使用される材料には互換性がある。選択的レーザー溶融法（ＳＬＭ）又は直接金属レーザー焼結法（ＤＭＬＳ）、選択的レーザー焼結法（ＳＬＳ）、熱溶融積層法（ＦＤＭ）などの幾つかの方法は、材料を溶融又は軟化させて層を生成するが、一方、別の方法では光造形法（ＳＬＡ）などの異なる技術を用いて液体材料が硬化される。
【０００４】
焼結は、粉末などの小さな粒子を融合して対象物を生成する。焼結は通常、粉末の加熱を含む。焼結プロセスで粉末材料が十分な温度まで加熱されると、粉末粒子の原子は粒子の境界を越えて拡散し、粒子を溶かして固体片を形成する。溶融とは対照的に、焼結で使用される粉末は液相に達する必要はない。焼結温度は材料の融点を下回りうるため、焼結はタングステン及びモリブデンなどの高融点材料でしばしば使用される。
【０００５】
焼結も溶融も共に積層造形で使用されうる。どのプロセスが用いられるかは、使用される材料で決まる。アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）などの非晶質の固体は、実際には過冷却された粘稠液で、固体から液状態への相転移という意味においては、理論的に「溶ける」ことはない（これ以外の場合には、「溶ける」という用語は本書では従来の意味で使用される）。選択的レーザー焼結法（ＳＬＳ）はＡＢＳに関連したプロセスで、一方、選択的レーザー溶融法（ＳＬＭ）は、ナイロン及び金属などの結晶材料及び半結晶材料に対して使用され、これらの材料は離散的な溶融／凝固温度を有し、ＳＬＭプロセス中に溶融が起こる。
【０００６】
粉末材料の焼結又は溶融のエネルギー源にレーザービームを使用する従来のシステムは一般的に、層全体にわたって所望の位置を溶解するため、レーザービームを粉末材料の層の選択された点に向け、選択的に駆動している間にレーザービームをラスタースキャンさせる。第１の層の所望の位置がすべて焼結又は溶融され、再固化すると、完成した層の上に粉末材料の新しい層を堆積し、所望の対象物が作成されるまで、このプロセスが層ごとに繰り返される。
【０００７】
材料に焼結又は溶融を引き起こすためのエネルギー源として、電子ビームも使用することができる。ここでも同じように、特定の層の処理を完成するため、電子ビームは層全体にわたってラスタースキャンされる。
【発明の概要】
【０００８】
一態様では、積層造形システムは、造形される対象物を支持する上面を有するプラテン、プラテン上に供給材料の複数の連続層を供給する供給材料ディスペンサ、供給材料の最外層の少なくとも一部を溶解するためプラテン上に配置されるエネルギー源、及び、最外層の少なくとも一部が溶解された後に、供給材料の最外層の上に冷却流体を供給する冷却流体ディスペンサを含む。
【０００９】
実装は以下の特徴の一又は複数を含みうる。
【００１０】
冷却流体ディスペンサは、プラテンの幅全体にわたって同時に冷却流体を供給するように構成された導管を含みうる。システムは、プラテンの長さに沿って導管を移動するように導管に連結されたアクチュエータを含みうる。導管は、プラテンの幅全体にわたって延在する複数の離間された開口、又はプラテンの幅全体にわたって延在する切れ目のないスロットを含みうる。
【００１１】
エネルギー源は、少なくともプラテンの長さに沿ってスキャンする領域に熱を加えるように構成されてもよく、また、システムは、アクチュエータを利用して、プラテンの長さに沿った領域の動きに連動して導管を動かすように構成されてもよい。エネルギー源は、供給材料の最外層の全体にわたって長さ方向と幅方向の両方でスキャンするビームを生成するように構成されうる。エネルギー源はレーザーを備える。エネルギー源は、プラテンの幅全体にわたって延在する供給材料の最外層の領域を、同時に加熱するように構成されうる。エネルギー源は加熱ランプの直線的な配列を備える。導管とエネルギー源は、可動フレーム上で互いに対して固定された位置に支持されうる。第２のアクチュエータはプラテンに対して領域を動かすことができ、コントローラは、アクチュエータを利用して、第２のアクチュエータによって引き起こされる動きに連動して導管を動かすように構成されうる。
【００１２】
コントローラは、エネルギー源が供給材料層を加熱した後、アクチュエータを利用して、プラテンを横切るように導管を動かすように構成されうる。エネルギー源は、供給材料の最外層のすべてを同時に加熱するように構成されている。エネルギー源は加熱ランプの配列を含みうる。
【００１３】
供給材料ディスペンサは、少なくともプラテンの長さに沿ってスキャンする領域に供給材料を分散させるように構成されてもよく、また、システムは、アクチュエータを利用して、プラテンの長さに沿った領域の動きに連動して導管を動かすように構成される。供給材料ディスペンサは、プラテンに隣接するリザーバから供給材料を押し出す散布器、又は材料が供給される分散器のうちの少なくとも１つを含みうる。導管と散布器又は分散器は、可動フレーム上で互いに対して固定された位置に支持されうる。第２のアクチュエータはプラテンに対して散布器又は分散器を動かすことができ、コントローラは、アクチュエータを利用して、第２のアクチュエータによって引き起こされる動きに連動して導管を動かすように構成されうる。
【００１４】
プラテンはチャンバ内に吊り下げられてもよく、冷却流体ディスペンサは冷却流体をチャンバに注入するように構成されてもよい。
【００１５】
別の態様では、積層造形の方法は、支持体の上への複数の層の連続形成を含む。複数の層から１つの層を形成することは、プラテンの上へ供給材料層を分配すること、供給材料層の少なくとも一部を溶解すること、及び、層の少なくとも一部が溶解された後に供給材料層の上へ冷却流体を供給することを含む。
【００１６】
焼結した供給材料層の上に冷却流体を分配する冷却材ディスペンサを含めることによって、積層造形システムのスループットは高めることができる。冷却流体は焼結した供給材料層を冷却し、供給材料の次の層の処理を促進する。冷却流体はまた、供給材料の温度変動を低減し、これによって、積層造形プロセスの品質を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】積層造形システムの実施形態の概略側面図である。
【図１Ｂ】積層造形システムの実施形態の概略側面図である。
【図２Ａ】冷却材ディスペンサシステムの概略上面図である。
【図２Ｂ】冷却材ディスペンサシステムの概略上面図である。
【図２Ｃ】冷却材ディスペンサシステムの概略上面図である。
【図３】積層造形システムの実施形態の概略側面図である。
【図４】積層造形システムの実施形態の概略側面図である。
【図５】積層造形システムの実施形態の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
積層造形プロセスは、供給材料層の一部を溶解する方法に続いて、粉末などの供給材料層をプラテン又は直前の堆積層の上に分配することを含みうる。粉末の場合には、一又は複数のエネルギー源は、供給材料を室温から、例えば焼結温度又は溶融温度など、材料を溶解するのに充分な温度まで加熱することができる。処理された層は次の層が分配される前には、例えば、焼結又は溶融した材料が再固化するように、及び／又は、次の層の偶発的な焼結又は溶融を防止するように、次の層が分配される前に冷却することが必要になる。
【００１９】
供給材料層の冷却は、冷却材ディスペンサから冷却流体を供給材料の上に分配することによって促進されうる。冷却の促進はシステムのスループットと積層造形プロセスの品質を改善する。冷却材ディスペンサは、堆積した供給材料層を横断し、層全体又は層の一部に冷却流体を分配することができる。積層造形プロセスはまた、堆積した供給材料の表面温度を検出するセンサ、及びセンサからの信号に基づいて冷却材ディスペンサを調整する制御システムを含むことができる。
【００２０】
一般的に、積層造形システムは、供給材料を受容するプラテン、供給材料ディスペンサ、堆積した供給材料を加熱することができる一又は複数の熱源、堆積した供給材料の上に冷却流体を分配する冷却材ディスペンサを含むことができる。熱源は、ビーム源、加熱ランプの配列、及び／又はプラテンに埋め込まれた抵抗加熱器コイルを含むことができる。供給材料ディスペンサの構成要素、ビーム源からのビーム、及び冷却材ディスペンサは、供給材料をそれぞれ堆積、溶解及び冷却するため、プラテンを横断するように、互いに対して相対的に、或いは互いに連動して動くことができる（すなわち、動作時に互いに対して固定されている）。
【００２１】
図１Ａ及び図１Ｂは、積層造形システム１００の実装の側面図である。積層造形システム１００は、製造される対象物を保持する支持体１０２と、支持体１０２の上に供給材料層を供給する供給材料供給システムと、供給材料層全体を加熱するように構成された加熱ランプの配列などの第１の加熱源１５５と、供給材料層全体にわたってスキャンし、供給材料を十分に溶解するため供給材料層の一部を選択的に加熱するビーム１７５を生成するように構成された第２の加熱源１６０と、支持体１０２上に堆積した供給材料の温度を制御する冷却材ディスペンサ１４５及び１４６（図１Ｂ参照）とを含む。
【００２２】
オプションにより、積層造形システム１００の一部は筐体１１０によって囲まれる。筐体１１０により、筐体内のチャンバ１１２に、例えば約１Ｔｏｒｒ以下の圧力などの、真空環境を保持することが可能になる。代替的に、チャンバ１１２の内部は実質的に純粋なガス、例えば、粒子を除去するためにフィルタ処理されたガスであってもよく、或いはチャンバには外気への通気口をつけることができる。
【００２３】
支持体１０２は、例えば、プラテン１０５に接続される線形アクチュエータ１０７によって垂直に可動なプラテン１０５を含むことができる。加えて、支持体は、プラテン１０５に堆積した供給材料１３０を加熱するため、プラテン１０５に埋め込まれた抵抗加熱器などの加熱器、或いはプラテン下の下方ランプ配列１０９ａを含むことができる。
【００２４】
供給材料供給システムは、リザーバからプラテンへ供給材料を供給する。例えば、粉末の場合、供給材料供給システムは、支持体全体にわたって粉末層を分配することができ、粉末はそこで溶解される。幾つかの実施形態では、供給材料供給システムは、支持体１０２の幅に広がる領域全体にわたって供給材料を供給するように構成されている。例えば、供給材料供給システムは、支持体１０２の幅に広がるディスペンサ含み、供給材料層を供給する支持体の長さ全体にわたってスキャンすることができる。ディスペンサは、重力の影響により供給材料が単純に開口を通過できるようにすることを含んでもよい。或いは、ディスペンサは粉末を一又は複数のノズルから噴射する噴射装置にもなりうる。
【００２５】
図１Ａ及び図１Ｂに示した実装では、供給材料１３０は、支持体１０２に隣接する一又は複数のリザーバ１２０内に保持される。図１Ａ及び図１Ｂは、プラテン１０５の両側に配置された２つのリザーバ１２０ａ、１２０ｂを備えるシステム１００を示しているが、このシステムは１つだけのリザーバを含むことがありうる。各リザーバ１２０は、側壁１２４によって囲まれた垂直に可動な支持体プレート１２２によって画定されうる。支持体プレート１２２を配置するための機構は、ピストンロッド１０７ｂによって支持体プレート１２２に接続された線形アクチュエータになりうる。
【００２６】
供給材料１３０は、例えば、プラテン１０５又は下層を十分に被覆するため、壁１２４の上に一定量の粉末を供給するのに十分な距離だけ、リザーバ１２０を上方（＋ｚ方向）へ動かすことによって、リザーバ１２０からプラテン１０５全体に押し出されうる。次に、ローラ又はブレードなどの散布器１４０は、支持体プレート１２２からプラテン１０５全体に供給材料を押し出す。散布器１４０は支持体１０２の幅に広がることができる。
【００２７】
積層造形システム１００で使用される供給材料を加熱するため、様々なエネルギー源が使用されうる。例えば、リザーバは、支持体プレート及び支持体プレート１２２上方のリザーバ１２０内にある供給材料を加熱するため、支持体プレート１２２に埋め込まれた抵抗加熱器などの加熱器、又は支持体プレート１２２下の下方ランプ配列１２６を含むことができる。幾つかの実装では、支持体プレート１２２の中又は下の任意の加熱器の代わりに、或いは追加して、システム１００は、リザーバ１２０内の供給材料１３０に放射的に熱を加えるように配置された熱源１３５を含むことができる。熱源１３５は、プラテン１０５上の供給材料層に熱を供給しないように配置可能である。熱源１３５は加熱ランプ、例えば、ＩＲランプ１３５であってよい。２つ以上のリザーバ１２０ａ、１２０ｂを用いた実装では、ＩＲランプ１３５は各リザーバの上方に置くことができる。
【００２８】
上述のように、供給材料１３０はその温度を十分に上げることによって溶解することができる（その後、溶けた供給材料を例えば固化するため、必要に応じて冷却される）。例えば、粉末の場合には、焼結温度まで加熱すると粉末は焼結することができる。供給材料１３０の温度は、供給材料を連続して加熱する一又は複数のエネルギー源で供給材料１３０を加熱することによって、室温から焼結温度まで上げることができる。例えば、供給材料は、プラテン上に堆積する前に、「自由流動温度」まで加熱することができる。プラテン上に堆積すると、堆積した供給材料層全体を更に加熱することができる。例えば、供給材料層全体は、粉末が付着性又は粘着性のある状態になるには十分であるが、供給材料が溶融する温度よりは低い「固着温度」まで上げることができる。最終的に、堆積した供給材料は、溶融温度、例えば、焼結温度まで選択的に加熱することができる。
【００２９】
支持体プレート１２２内又は下方の熱源１３５及び／又は加熱器からの総熱量は、供給材料１３０の温度をおよそ２０〜２６°Ｃの室温から、室温よりも高いが粉末が付着性又は粘着性のある状態になるほどには高くない「自由流動温度」まで上げるのに十分である。これにより、温度が上昇しても、供給材料をプラテン上に分配することができる。これにより、焼結に必要となる温度の変動を抑え、その他の構成要素の加熱に必要な電力を低減することができるが、分配プロセスには影響しない。
【００３０】
プラテン１０５上に堆積した供給材料の上層の温度は、一又は複数のエネルギー源で熱を供給することによって、「自由流動温度」から「固着温度」まで上げることができる。例えば、支持体１０２はオプションにより、プラテン及びプラテン１０５上に堆積した供給材料１３０を加熱するため、プラテン１０５に埋め込まれた抵抗加熱器などの加熱器、又はプラテン下の下方ランプ配列１０９ａを含むことができる。幾つかの実装では、プラテン１０５内又は下の任意の加熱器の代わりに、或いは追加して、システム１００は、リザーバ１０５内の供給材料１３０に放射的に熱を加えるように配置された熱源１５５を含むことができる。
【００３１】
上述のように、堆積した供給材料の所望の部分を溶解するには、その温度は、例えば粉末の焼結温度まで上げる必要がある。プラテン１０５上の供給材料１３０の層の温度が固着温度である場合には、供給材料を焼結温度まで加熱するため、追加のエネルギー源、例えば、第２の熱源１６０が使用される。
【００３２】
第２の熱源１６０は例えば、レーザービーム１７５を生成するレーザーになりうる。代替的に、第２の熱源１６０は、電子ビーム１７５を生成する電子源になりうる。ビーム１７５は供給材料層の上をスキャンすることができ、選択的に溶解するため、例えば、供給材料層の一部を焼結するため、ビームの出力は調節可能である。
【００３３】
第２の熱源１６０は、（ビーム１７５を生成する）ビーム源１７０、駆動システム１６５、及びオプションシステム１６７を含む。ビーム１７５は例えば、レーザービーム又は電子ビームであってもよい。駆動システム１６５は、供給材料の上面をスキャンするため、ビーム１７５をｘ−ｙ平面内で平行移動させることができる。例えば、駆動システム１６４は、所望の角度でレーザービームを検出するガルバノ制御ミラー（ｇａｌｖｏ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｍｉｒｒｏｒ）を含むことができる。或いは駆動システム１６４は、プラテン１０２に対してビーム源１７０を動かすアクチュエータを含むことができる。
【００３４】
幾つかの実装では、駆動システム１６５は、ビーム源１７０をＺ方向に平行移動するように構成することができ、これにより、供給材料層の上でビーム１７５のスポットサイズの形状を制御することができる。光学構成要素１６７はまた、供給材料の上面でのレーザービーム１７５の焦点深度及び／又はスポットサイズを制御することができる。
【００３５】
システム１００のスループットは、幾つかの技術を適用することによって高めることができる。例えば、上述のように、リザーバ内の供給材料１３０は、熱源１３５、支持体プレート１２２に埋め込まれた抵抗加熱器、及び下方ランプ配列１２６の組み合わせによって、室温から「自由流動温度」まで加熱することができる。プラテン１０５への堆積の前に供給材料を加熱することは、堆積した供給材料の溶解に必要な時間の短縮に役立ちうる。
【００３６】
システム１００のスループットは、プラテンの向かい合う面上に２つのリザーバ１２０ａ及び１２０ｂを配置することによって高めることが可能で、これにより、供給材料を交互に堆積することが可能になる。例えば、散布器１４０は、プラテン１０５の左端のリザーバ１２０ａからプラテン１０５の右端のリザーバ１２０ａまで、第１の方向に動かすことが可能で、その処理中に、プラテン１０５の上にリザーバ１２０ａから供給材料１３０の層を散布する。当該層が処理された後、散布器１４０をリザーバ１２０ｂからリザーバ１２０ａまで反対の第２の方向に動かすことによって、供給材料の別の層を分配することが可能で、その処理中に供給材料の別の層を散布する。
【００３７】
システム１００のスループットは、プラテン１０５上に堆積した供給材料１３０の温度を調整する冷却材ディスペンサを有することによって、高めることができる。例えば、供給材料層が堆積し溶解した後には、供給材料の次の層を処理する前に、溶解した供給材料を冷却することが望ましい。供給材料の冷却は、溶解した供給材料の熱が供給材料の周囲の温度を変えるのを防止する。これによって、例えば、供給材料の次の層の偶発的な焼結又は溶融を低減することができる。これはまた、例えば、堆積した供給材料層全体、及び層間の空間温度を下げ、これによって熱応力を低減し、材料特性を改善する。冷却材ディスペンサは例えば、空気又は窒素などの他の気体を供給するエアナイフであってもよい。
【００３８】
散布器１４０及び冷却材ディスペンサ１４５は、一又は複数のコントローラ（例えば、コントローラ１９０）によって制御可能な一又は複数の駆動機構（例えば、アクチュエータ）に連結又は装着可能である。したがって、ローラ１４０及び冷却材ディスペンサ１４５はプラテンに対して動くことができ、例えば、プラテンの長さに沿って（ｙ方向に）スキャンすることができる。散布器１４０及び冷却材ディスペンサ１４５は、互いに対して、またビーム１７５に対して動かすことができる、別々のアクチュエータに装着することができる。
【００３９】
散布器１４０及び冷却材ディスペンサ１４５は、ビーム１７５に対して動くこと、或いはビーム１７５に連動して動くことができる。幾つかの実装では、散布器１４０、ディスペンサ１４５及びビーム１７５は、スキャン方向に、例えば、左から右にプラテン１０５全体をスキャンする。幾つかの実装では、散布器１４０が（散布器１４０、ディスペンサ１４５及びビーム１７５の運動方向で）冷却材ディスペンサ１４５の前方にあり、一方、ビーム１７５が両者の間の供給材料を焼結するように、散布器１４０、冷却材ディスペンサ１４５及びビーム１７５は、プラテン１０２に対して動くが、互いに連動して動く。
【００４０】
ディスペンサ１４５は、（ｘ方向に沿って）プラテンの幅全体にわたって冷却流体を同時に分配できる導管を含むことができる。導管は、切れ目のないスロット又は、離間され、プラテンの幅にわたって延在する複数の開口を含むことができる。
【００４１】
図２Ａは、アクチュエータ１８１に連結された導管１８５を含むディスペンサ１４５の実装を示す。導管１８５は切れ目のないスロット１８２を有することができ、可撓性チューブなどのコネクタ１８４を介して冷却流体源１８６に連結されている。
【００４２】
図２Ｂは、導管１８５が複数の開口１８３を有するディスペンサ１４５の実装を示す。導管及び開口１８３は、可撓性チューブなどの共通コネクタ１８４を介して冷却流体源１８６に連結されている。
【００４３】
図２Ｃに示すように、積層造形システム１００はまた、一又は複数のディスペンサ、例えば、ディスペンサ１４５及び１４６を有することができる。ディスペンサはプラテン１０５を横断して平行に延在することができる。
【００４４】
冷却流体はガス、例えば、空気又は窒素であってもよい。幾つかの実装では、流体は液体、例えば、イソプロピルアルコールなどの急速蒸発性液体（ｆａｓｔ−ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ  ｌｉｑｕｉｄ）であってもよい。流体は、分配される前に室温以下に冷却されうる。
【００４５】
分配機構及び流体フローの制御に応じて、冷却流体は導管のスロット又は開口から供給材料の上に連続的に又は間欠的に発生する。切れ目のないスロット又は開口を通る冷却流体の流量は、コントローラ１９０によって制御される圧力調整器１８８で、冷却流体の圧力を制御することによって調整可能である。代替的に、冷却流体の流量はポンプ（図示せず）によって制御可能である。冷却流体の温度及び流量の制御により、供給材料の冷却速度を制御することができる。冷却流体ディスペンサは、その後の堆積層の偶発的な溶解が起こらないことを保証するのに十分な温度と質量流量で冷却液体を供給するように構成されている。
【００４６】
しかしながら、冷却流体の流量は、溶解されない層の粉末が大幅に乱されることがないように、十分に小さくなければならない。例えば、流量は、プラテンの他の領域にわたって溶解していない粉末を吹き流さないように選択することができる。
【００４７】
冷却材ディスペンサ１４５は、プラテン１０５から遠ざかる方向にディスペンサを動かすことができるアクチュエータに連結可能である。これは例えば、供給材料の冷却を調整するコントローラとしての役割を果たし、積層造形システム１００の様々な構成要素の配置に大きな柔軟性をもたらす。
【００４８】
図１Ａは、プラテン１０５に堆積した供給材料の上に冷却材を分配することができる冷却材ディスペンサ１４５を示す。冷却材ディスペンサ１４５は、プラテン１０５の幅に沿って（ｘ方向に）幅全体に延在する。更に、システム１４５は、プラテン１０５の長さを（ｙ方向に）横断することを可能にするアクチュエータ１８１（図２Ａ〜図２Ｃ）に装着又は取り付けられる。アクチュエータ１８１はまた、冷却材ディスペンサ１４５を垂直ｚ方向に動かすように構成可能である。
【００４９】
図１Ａに示した実施形態では、ローラは左から右へ移動して、プラテンの上に供給材料層を堆積する。供給材料層の所望の部分は、層の上をスキャンするビーム１７５によって溶解される。冷却材ディスペンサ１４５はプラテンを横断する。
【００５０】
散布器１４０、ビーム１７５及び冷却材ディスペンサ１４５の相対運動は、一又は複数のコントローラ１９０によって制御可能である。冷却材ディスペンサ１４５は、例えば、ビーム１７５が供給材料層の上のスキャニングを終了する前に、プラテン１０２の横断を開始する。言い換えるならば、冷却材ディスペンサ１４５は、ビーム１７５がプラテンを横断するにつれて、ビーム１７５に追随する。代替的に、冷却材ディスペンサ１４５は、ビーム１７５がプラテン１０５を横断した後にプラテン１０２の横断を開始し、完成された供給材料層全体の加熱することができる。
【００５１】
散布器１４０及び冷却材ディスペンサ１４５（また、可動である場合にはビーム源）は、プラテン１０２に沿ってスキャンし、別の層の処理を開始するため、開始側まで戻すことができる。
【００５２】
図１Ｂは、プラテンの幅に沿って（ｘ方向に）配置される２つの冷却材ディスペンサ１４５及び１４６を含み、プラテンの長さを（ｙ方向に沿って）横断することができる積層造形システムの別の実装である。２つのディスペンサは別々のアクチュエータに装着され、一又は複数のコントローラ１９０によって制御される。プラテン上での２つの冷却材ディスペンサの動きは、幾つかの方法で構成されうる。
【００５３】
一実施例として、供給材料層全体が散布器１４０によって堆積され、ビーム１７５によって溶解されると、冷却材ディスペンサ１４５及び１４６はそれぞれ、左から右に及び右から左に、同時に横断を開始する。この実施例では、供給材料の１つの層を処理した後、２つの冷却材ディスペンサ１４５、１４６の位置が交換される。この構成では、２つのディスペンサは衝突しないように配置することが必要となる。これは、２つのディスペンサが異なる水平面上にあるように、ディスペンサ１４５をｚ方向に動かすアクチュエータを構成することによって実現される。２つの冷却材ディスペンサの同時運動によって、システムは供給材料を迅速に冷却することができる。
【００５４】
別の実施例として、２つのディスペンサ１４５、１４６はプラテンの上を交互に横断することができる。例えば、ローラ１４０、ビーム１７５及び冷却材ディスペンサ１４５は左から右に横断し、供給材料の第１の層をそれぞれ堆積、溶解及び冷却し、続いて、ローラ１４０、ビーム１７５及び冷却材ディスペンサ１４６は右から左に横断し、供給材料の第２の層をそれぞれ堆積、溶解及び冷却する。したがって、この実施例では、供給材料の２つの層を処理した後、２つの冷却材ディスペンサ１４５及び１４６の位置が交換される。
【００５５】
更に別の実装では、ローラ１４０、ビーム１７５及び冷却材ディスペンサ１４５は左から右に横断し、供給材料の第１の層をそれぞれ堆積、溶解及び冷却し、続いて、右から左に横断して戻る冷却材ディスペンサ１４５は更に供給材料を冷却する。次いで、ローラ１４０、ビーム１７５及び冷却材ディスペンサ１４６は右から左に横断し、供給材料の第２の層をそれぞれ堆積、溶解及び冷却し、続いて、左から右に横断して戻る冷却材ディスペンサ１４６は更に供給材料を冷却する。この実施例では、冷却材ディスペンサ１４５、１４６は、供給材料層の処理後、元の位置に戻る。
【００５６】
幾つかの実装では、図２Ｃに示したように、２つの冷却材ディスペンサ１４５及び１４６は共通アクチュエータ１８１に連結されている。その結果、冷却材ディスペンサ１４５及び１４６は、互いに連動して動く。加えて、２つの冷却材ディスペンサはまた、ビーム１７５に連動して、或いはビーム１７５に対して動くこともできる。
【００５７】
このシステムを操作するため、冷却材ディスペンサがプラテンを横切って動くとき、冷却流体は先頭のディスペンサのみを介して分配される。例えば、ディスペンサがｙの正方向（すなわち、図２Ｃで下向き）に動くときには、冷却流体はディスペンサ１４６のみを介して分配される。
【００５８】
幾つかの実装では、積層造形システムは、供給材料を受容するプラテン、一又は複数の供給材料を分配することができる材料ディスペンサシステム、堆積した供給材料を加熱することができる一又は複数の熱源、及び供給材料の上に冷却流体を分配する冷却材ディスペンサを含むことができる。熱源は、加熱ランプ配列及びプラテンに埋め込まれた抵抗コイルをふくむことができる。材料ディスペンサ及び冷却材ディスペンサは、一又は複数のコントローラ１９０によって制御される一又は複数の駆動機構（例えば、アクチュエータ）に装着される。これにより、材料ディスペンサシステム及び冷却材ディスペンサは、互いに対して、或いは互いに連動して動くことができる。
【００５９】
図３は、積層造形システム２００の別の実装を示している。積層造形システム２００は、プラテン２２０の上方に配置された材料ディスペンサ１０４を含む。プラテン２２０の垂直位置は、ピストン２３２によって制御可能である。コントローラ１９０は、ディスペンサアセンブリ１０４に接続された線形アクチュエータなどの駆動システム（図示せず）を制御する。駆動システムは、動作中にディスペンサアセンブリがプラテン２２０の上面を（矢印２０６で示されるｙ方向に沿って）横断することができるように構成されている。
【００６０】
ディスペンサアセンブリ１０４がプラテンを横断するにつれて、ディスペンサアセンブリ１０４はプラテン２２０上の所望の位置に供給材料を堆積させる。ディスペンサアセンブリ１０４は、２つ以上の供給材料を保存し、分配することができる。例えば、材料ディスペンサアセンブリ１０４は、第１の供給材料１１４ａを保持する第１のリザーバ１０８ａを有する第１のディスペンサ１０４ａ、及び、第２の供給材料１１４ｂを保持する第２のリザーバ１０８ｂを有する第２のディスペンサ１０４ｂを含む。第１の供給材料１１４ａ及び第２の供給材料１１４ｂの解放はそれぞれ、第１のゲート１１２ａ及び第２のゲート１１２ｂによって制御される。ゲート１１２ａ及び１１２ｂは、２つの供給材料の内の１つがプラテン２２０上の所望の位置に堆積されるように、独立に制御される。コントローラ１９０は、ディスペンサアセンブリ１０４に指示を出し、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）互換ファイルとして保存できる印刷パターンに従って、プラテン上の位置に第１の供給材料１１４ａ又は第２の供給材料１１４ｂのいずれかを堆積する。互換ファイルはコントローラ１９０に関連するコンピュータによって読み込まれる。
【００６１】
幾つかの実装では、各ディスペンサ１０４ａ及び１０４ｂは、供給材料が分配される際に経由する複数の開口を含む。例えば、各ディスペンサは、プラテンの幅全体にわたって（ｘ方向に）延在する複数の開口を有することができる。この場合、動作中に、ディスペンサ１０４ａ、１０４ｂは、（ｙ軸に沿った）方向２０６での１回のスイープで、プラテン２２０全体をスキャンすることができる。別の実施形態では、各ディスペンサは１つの開口を有することができる。この場合、ディスペンサ１０４ａ、１０４ｂは、プラテン２２０の幅と長さの両方に沿って（ｘ方向とｙ方向にそれぞれ沿って）スキャンすることができる。例えば、プラテン２２０を横断するラスタースキャンである。前述の２つの実施形態では、各開口を経由する供給材料の供給が独立に制御可能になるように、各開口は独立に制御可能なゲートを有することができる。
【００６２】
造形中、供給材料層は徐々に堆積され溶解（例えば、焼結又は溶融）される。例えば、第１の供給材料１１４ａ及び第２の供給材料１１４ｂは、材料ディスペンサ１０４から分配されて第１の層を形成する。第２の供給材料１１４ｂは、第１の供給材料１１４ａよりも高い焼結点又は溶融点を有することができる。両方の供給材料を含む供給材料層が、第１の供給材料の焼結温度を超えるが、第２の供給材料の焼結温度よりも低い温度まで加熱される場合には、第１の供給材料１１４ａの堆積したクラスタは一体に融合することができるが、第２の供給材料１１４ｂは粘着性のない（すなわち、粉末の）形態に留まる。
【００６３】
システム２００は、堆積層全体の温度を同時に上げるように構成された熱源２３４を含む。例えば、熱源２３４は加熱器ランプ２３６の二次元配列になりうる。図２に示したように、熱源２３４は、プラテンの上方、すなわち、供給材料が堆積するプラテン２２０の同じ側に位置し、ディスペンサ１０４ａと１０４ｂ、及び、冷却材ディスペンサ２４５がプラテン１２０と熱源２３４との間を通過できるように、プラテン２２０から十分に離間されうる。
【００６４】
プラテン２２０はまた、別の熱源、例えば、埋め込まれた加熱器２２６によって、第１及び第２の供給材料の融点よりも低いベース温度まで加熱可能である。熱源２３４は、第２の供給材料を溶かさずに、第１の供給材料を溶かすのに十分なエネルギーを与えるように始動される。このように、熱源２３４は、第１の供給材料を選択的に溶かすため、堆積した材料に小さな温度上昇をもたらすように構成することができる。小さな温度差での遷移により、供給材料の各堆積層はより迅速に処理することが可能になる。例えば、プラテン１２０のベース温度は約１５００°Ｃで、約５０°Ｃの温度上昇を引き起こすエネルギーを付与するために加熱器源２３４は始動可能である。
【００６５】
代替的に、熱源２３４はプラテン２２０をベース温度まで加熱するために使用することが可能で、埋め込まれた加熱器２２６は、第２の供給材料を溶かすことなく、第１の供給材料を溶かすのに十分なエネルギーを付与するために始動しうる。プラテン２２０は、加熱器２２８及び２３０によってそれぞれ加熱される側壁２２２及び２２４を含むことができる。
【００６６】
図３に示すように、材料ディスペンサ１０４はプラテンの長さを（ｙ方向に沿って、例えば、左から右に）横断し、第１及び第２の供給材料を含む供給材料層を堆積する。熱源２３４は、堆積システム１９０によって層が堆積された後に始動されうる。供給材料の堆積層は、第２の供給材料を溶かすことなく、第１の供給材料を溶かすのに十分なエネルギーを付与するのに必要な時間だけ、熱源２３４によって加熱される。次に、熱源２３４のスイッチが切られ、冷却材ディスペンサ２４５は左から右に横断し、供給材料層の上に冷却流体を分配する。
【００６７】
冷却材ディスペンサ２４５は、切れ目のないスロットを介して、或いはプラテンの幅に沿って配置された複数の開口を介して、プラテンの幅全体に冷却流体を同時に分配する導管を含むことができる。冷却流体は、スロット又は開口から供給材料の上に連続的に又は間欠的に発生する。冷却流体の流量はまた、コントローラ１９０によってスロット及び開口のサイズを制御することによって調整可能である。堆積プロセス、供給材料の溶解及び冷却は、ディスペンサ１０４及び冷却材ディスペンサ２４５が右から左に横断するにつれて反復される。
【００６８】
材料ディスペンサ１０４及び冷却材ディスペンサ２４５は、一又は複数のコントローラ１９０によって制御される別々の駆動機構（例えば、アクチュエータ）に装着することができる。この構成により、アセンブリ１０４及びディスペンサ２４５は互い対して動くことができる。一実施形態では、冷却材ディスペンサ２４５はプラテンの長さを数回横断して、所望の温度分布が実現されるまで、供給材料層の上に冷却材を数回分配することができる。例えば、層の全体又は一部の温度が第１及び第２の供給材料の焼結温度以下に下がるまで、堆積した供給材料層を冷却することが望ましいことがある。
【００６９】
図４は、供給材料を受容するため支持体１０２によって保持される、材料ディスペンサ１０４及びプラテン１０５を含む積層造形システム３００を示す。材料ディスペンサはプラテン１０５の長さと幅を横断して、異なる温度で焼結／溶融する供給材料１１４ａ及び１１４ｂを堆積する。支持体１０２は、プラテンを加熱する下方ランプ配列１０９、及びプラテン１０５を垂直方向に移動するピストン１０７を備える。システムはまた、プラテン１０５上に堆積した供給材料層をスキャンするビーム１７５を生成するように構成された第２の熱源１６０を有することができる。熱源１６０は、ビーム源１７０、駆動システム１６５、及び光学システム１６７を含む。システム３００はまた、プラテン１０５上に堆積した供給材料の上に冷却流体を分配する冷却材ディスペンサ１４５を含む。
【００７０】
第１の供給材料１１４ａと第２の供給材料１１４ｂは異なる焼結温度を有することができる。例えば、第１の供給材料はより低い焼結温度を有することができる。一実施形態では、下方ランプ配列は、供給材料の堆積層を第１及び第２の供給材料の焼結温度以下の温度まで加熱する。次に、熱源１６０からのビーム１７５は堆積した供給材料層をスキャンし、第１の供給材料の焼結に必要なエネルギーを徐々に提供する。
【００７１】
ディスペンサ１４５は、（ｘ方向に沿って）プラテンの幅全体にわたって冷却流体を同時に分配できる導管を含むことができる。導管は、切れ目のないスロット又は、離間され、プラテンの幅にわたって延在する複数の開口を含むことができる。冷却流体は、スロット又は開口から供給材料の上に連続的に又は間欠的に発生する。
【００７２】
材料ディスペンサ１０４及び冷却材ディスペンサ１４５は、一又は複数のコントローラ１９０によって制御可能な一又は複数の駆動機構（例えば、アクチュエータ）に連結又は装着可能である。更に、材料ディスペンサ１０４及び冷却材ディスペンサ１４５は、ビーム１７５に対して動くこと、或いはビーム１７５に連動して動くことができる。例えば、材料ディスペンサ１０４及び冷却材ディスペンサ１４５は、互いに対して、またビームに対して動くことができる、別々のアクチュエータに装着することができる。他の実装では、材料ディスペンサ１０４及び冷却材ディスペンサ１４５は互いに対して動くことはなく、ビーム１７５が両者の間の供給材料を焼結する間に、アセンブリ１０４は冷却材ディスペンサ１４５に先行する。
【００７３】
幾つかの実装では、ビーム１７５が堆積した供給材料層全体のスキャニングを終了した後、冷却材ディスペンサ１４５はプラテン１０５を横断する。例えば、第１及び第２の材料を含む供給材料の新しい層が堆積すると、ビーム１７５は左から右にスキャンし、堆積層の所望の部分を焼結する。ビーム１７５が表面全体のスキャニングを完了した後、冷却材ディスペンサ１４５は左から右に横断し、供給材料層の上に冷却材を分配することができる。
【００７４】
冷却材ディスペンサ１７５は、堆積した供給材料層の全体又は一部を横断するように構成することができる。例えば、センサは堆積した供給材料の表面の温度をモニタすることができ、制御システムはセンサからの信号に基づいて冷却材ディスペンサの経路を調整することができる。冷却材ディスペンサの経路は、所望の温度分布が実現されるまで、堆積した供給材料層全体を横断することを含む。制御システムはまた、冷却材ディスペンサからの冷却流体の流量を調整することができる。
【００７５】
図５は、材料ディスペンサ１０４から供給材料を受容することができる（支持体１０２によって支持された）プラテン１０５を含む積層造形システムの実装を示す。ディスペンサアセンブリ１０４はプラテンを横断し、プラテンの所望の位置に第１の供給材料１１４ａ又は第２の供給材料１１４ｂを堆積することができる。供給材料１１４ａ及び１１４ｂは異なる焼結温度を有する。支持体１０２は、プラテンを加熱する下方ランプ配列１０９、及びプラテン１０５を垂直方向に移動するピストン１０７を備える。システムはまた、プラテンの幅全体にわたって（ｘ方向に沿って）延在する第２の熱源４３０を有することができる。熱源４３０は加熱ランプ４３５の直線的な配列を含み、プラテンを（ｙ方向に沿って）横断することができる。
【００７６】
システム４００はまた、プラテンの幅全体にわたって（ｘ方向に沿って）冷却流体を同時に分配することができる導管を含むことができる冷却材ディスペンサ１４５を含む。導管は切れ目のないスロット又は離間された複数の開口を有することができる。冷却流体は、スロット又は開口から供給材料の上に連続的に又は一気に発生する。冷却流体の流量はまた、コントローラ１９０によってスロット及び開口のサイズを制御することによって調整可能である。
【００７７】
材料ディスペンサ１０４、熱源４３０、及び冷却材ディスペンサ１４５は、一又は複数のコントローラ１９０によって制御可能な一又は複数の駆動機構（例えば、アクチュエータ）に装着することができる。例えば、アセンブリ１０４、熱源４３０、及びディスペンサ１４５は、互いに対して動かすことができる、別々のアクチュエータに装着することができる。アクチュエータは、互いに通信を行うことができる一又は複数のコントローラによって制御することができる。幾つかの実装では、ディスペンサアセンブリ１０４、熱源４３０、及び冷却材ディスペンサ１４５のうちの任意の２つを、互いに対して動くことなくプラテンを横断することができる１つのアクチュエータに装着することができる。
【００７８】
材料ディスペンサ１０４はプラテンを横断し、プラテンの所望の位置に第１及び第２の供給材料を堆積することができる。堆積した供給材料層は、下方ランプ配列１０９又はプラテン１０５内の抵抗コイルによって、第１及び第２の供給材料の焼結温度以下の温度まで加熱することができる。次に、熱源４３０はプラテンを（ｙ方向に沿って）横断する。熱源４３０がプラテンを横断するにつれて、熱源のほぼ下にある供給材料の直線的な帯状部分は、第１の供給材料の焼結温度よりも高いが、第２の供給材料の焼結温度よりも低い温度まで加熱される。その結果、第１の供給材料は焼結され、一方、第２の供給材料は粉末の形態のまま残る。熱源はまた、堆積した供給材料の所望の部分のみを加熱するように構成することもできる。例えば、熱源は、堆積した供給材料の特定の領域の上方にあるときだけ、「スイッチオン」にすることができる。
【００７９】
積層造形システム１００、２００、３００又は４００は、金属又はセラミック粒子の乾燥粉末、液体懸濁液の状態にある金属又はセラミックの粉末、あるいは材料のスラリ懸濁液になりうる。金属粒子の例には、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、コバルト、クロム、バナジウム、及びこれらの金属の各種合金が含まれる。セラミック材料の例には、セリア、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、或いはこれらの材料の組み合わせが含まれる。
【００８０】
金属及びセラミックの積層造形の処理条件は、プラスチックの場合の処理条件とは大幅に異なる。例えば、一般的に、金属及びセラミックは大幅に高い処理温度を必要とする。したがって、プラスチックのための３Ｄ印刷技術は金属又はセラミックの処理には適用できず、機器も同等ではないことがある。しかしながら、本書に記載の一部の技術は、ポリマー粉末、例えば、ナイロン、ＡＢＳ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリスチレン、ポリウレタン、アクリレート、エポキシ、ポリエーテルイミド、又はポリアミドに適用可能となりうる。
【００８１】
システム１００、２００、３００又は４００のコントローラ１９０は、アクチュエータ、バルブ、及び電源など、システムの様々な構成要素に接続され、これらの構成要素への信号を生成し、動作を調整し、システムに様々な機能的動作や上述の一連のステップを実行させることができる。例えば、コントローラ１９０は、冷却材ディスペンサ１４５、ローラ／ブレード１４０、材料ディスペンサ１０４などの積層造形システムの構成要素を制御することができる。コントローラ１９０はまた、レーザービーム１７５の位置及び強度を制御することができる。
【００８２】
コントローラ１９０は、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアに実装可能である。例えば、コントローラは、非一過性マシン可読記憶媒体などのコンピュータプログラム製品に保存されたコンピュータプログラムを実行するプロセッサを含むことができる。このようなコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとも称される）は、コンパイラ型言語、インタープリタ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で記述することができる。また、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン、或いはコンピューティング環境での使用に適した他のユニットとしてなど、任意の形態で展開することができる。
【００８３】
上述のように、コントローラ１９０は、供給材料が各層に堆積されるべきパターンを特定するコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）互換ファイルなど、データオブジェクトを保存する非一過性のコンピュータ可読媒体を含むことができる。例えば、データオブジェクトは、ＳＴＬフォーマットファイル、３Ｄ製造フォーマット（３ＭＦ）ファイル、又は積層造形ファイルフォーマット（ＡＭＦ）ファイルになりうる。例えば、コントローラは遠隔のコンピュータからデータオブジェクトを受信しうる。コントローラ１９０のプロセッサは、例えば、ファームウェア又はソフトウェアによって制御されるため、コンピュータから受信したデータオブジェクトを解読し、各層の特定のパターンを印刷するシステムの構成要素を制御するのに必要な一連の信号を生成する。
【００８４】
本発明の実施形態及び本明細書に記載されている機能的な操作のすべては、本明細書に開示されている構造的な手段、及び、構造的な均等物、或いはこれらの組み合わせを含む、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアに実装可能である。本発明の実施形態は、プログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサ又はコンピュータなどのデータ処理装置によって実行するため、或いはその動作を制御するため、一又は複数のコンピュータプログラム製品として、すなわち、非一過性のマシン可読記憶媒体、伝播信号などの情報キャリア内に実際に具現化される一又は複数のコンピュータプログラムとして、実装可能である。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとも称される）は、コンパイラ型言語、インタープリタ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で記述することができる。また、スタンドアロンプログラムとして、又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン、或いはコンピューティング環境での使用に適した他のユニットとしてなど、任意の形態で展開することができる。コンピュータプログラムは必ずしもファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラム又はデータを保持するファイルの一部に、当該のプログラム専用の単一ファイルに、或いは複数の協調ファイル（例えば、一又は複数のモジュール、サブプログラム、又はコードの一部を保存するファイル）に保存することができる。コンピュータプログラムは、一ケ所の１台のコンピュータに実装すること、或いは複数ケ所に分散され通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータに実装することが可能である。
【００８５】
本明細書に記載のプロセス及び論理の流れは、入力データ上での動作及び出力の生成によって機能を実行する一又は複数のコンピュータプログラムを実行する、一又は複数のプログラム可能なプロセッサによって実行可能である。プロセス及び論理の流れはまた、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行可能で、装置はまた、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣとして実装可能である。
【００８６】
センサは堆積した供給材料の表面の温度を検出することができ、コントローラ１９０は目標温度を実現するため、センサからの信号に基づいて冷却材ディスペンサを調整することができる。説明したシステムのいずれかに対して、冷却材ディスペンサは、堆積した供給材料全体ではなく、供給材料の所望の部分の上に冷却流体を分配するように構成することができる。堆積した供給材料の所望の部分の加熱及び冷却は、積層造形プロセスのより良い制御をもたらすことができる。例えば、堆積した供給材料の特定の領域が経験する温度変動は制御することができる。これにより積層造形プロセスの品質を高めることができる。
【００８７】
数多くの実装が説明されてきた。しかしながら、ある種の特徴は、他の特徴を含めないでも、有利な結果を得るため組み合わせることができる。例えば、以下の組み合わせが可能である。
・冷却材ディスペンサはプラテンの長さ全体にわたって横断し、供給材料層の堆積（及び溶解）前に冷却流体を分配する。これは、先に堆積した供給材料層の温度を制御するために実行される。
・冷却材ディスペンサは、堆積した供給材料の所望の温度が実現されるまで、プラテンの長さに沿って数回にわたり冷却流体を分配することができる。
・積層造形システムは、堆積した供給材料を冷却するように構成された複数の冷却材ディスペンサを有することができる。
・供給材料層全体の温度は、供給材料が分配される前に自由流動温度まで上げることができ、次に供給材料の当該層の温度は、供給材料層のすべてを固着温度まで上げることなく、溶融温度まで上げることができる。この場合、第１の熱源はオプションになりうる。
・プラテン上の供給材料層全体の温度は、供給材料が分配される前に意図的に温度を上げることなく、固着温度まで上げることができる。この場合、リザーバ用の加熱器はオプションになりうる。
・第２の熱源を取り囲むランプ配列は供給材料を上げるために使用できるが、固着温度を越えない。
・第２の熱源を取り囲むランプ配列は、回転するのではなく、静止した状態に留まることができる。
・ランプ配列はプラテンの上方に配置することができるが、エネルギー源よりは低い高さであり、エネルギー源の「周囲」に配置したとみなされる。
・供給材料は、例えば、制御可能な開口の配列を有するディスペンサによって選択的に堆積される場合には、供給材料層全体は、例えばランプ配列によって、溶融温度まで同時に上げることができる。
【００８８】
加えて、様々な改良が行われうることが理解される。したがって、他の実装も以下の特許請求の範囲内にある。
【図１Ａ】
2018528877.tif 000003
【図１Ｂ】
2018528877.tif 000004
【図２Ａ】
2018528877.tif 000005
【図２Ｂ】
2018528877.tif 000006
【図２Ｃ】
2018528877.tif 000007
【図３】
2018528877.tif 000008
【図４】
2018528877.tif 000009
【図５】
2018528877.tif 000010
【国際調査報告】
2018528877.tif 000011
2018528877.tif 000012