(57)【要約】      （修正有）【課題】強度、耐久性のある物体の付加製造方法の提供【解決手段】三次元物体プリンタは、基材上にフォトポリマー材料の層を配置するように少なくとも１つのイジェクタを動作させるコントローラを含む。コントローラは、前記繊維にフォトポリマー材料を放出し続ける前に、放出されたフォトポリマー層を部分的に硬化し、前記硬化した層上に繊維を位置付けるように構成される。繊維は、緩くてもよく、またはメッシュに組織化できる。硬化された層上のメッシュ位置のピースはプレ切断されることができ、または切断デバイスが、フォトポリマー材料の層の形状に対応する形状を有するメッシュのピースを切断するように動作できる。繊維は、フォトポリマー材料の層を強化し、フォトポリマー材料で形成されたパーツ全体に強度および耐久性を付与する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上にフォトポリマー材料の少なくとも１つの層を形成するために複数のイジェクタのうち少なくとも１つのイジェクタをコントローラを用いて動作させる工程；
フォトポリマーの前記少なくとも１つの層を部分的に硬化するために紫外（ＵＶ）線の供給源を前記コントローラを用いて動作させる工程；
部分的に硬化したフォトポリマーの前記少なくとも１つの層の頂部表面に繊維を位置付けるようにアクチュエータを前記コントローラを用いて動作させる工程；および
前記繊維上にフォトポリマー材料の少なくとも１つの他の層を形成するために前記繊維上に追加のフォトポリマー材料を放出するように前記少なくとも１つのイジェクタを前記コントローラを用いて動作させる工程
を含む三次元構造に繊維を埋め込むための付加製造方法。
【請求項２】
前記繊維の位置付けが、
硬化したフォトポリマーの前記少なくとも１つの層の頂部表面にメッシュの少なくとも１つのピースを位置付けるように前記アクチュエータを前記コントローラを用いて動作させる工程
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フォトポリマー材料の前記少なくとも１つの層の一部に対応する形状にメッシュの前記少なくとも１つのピースを切断するように切断デバイスを前記コントローラを用いて動作させる工程
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フォトポリマー材料の少なくとも１つの層の画像データを光学センサを用いて生じさせる工程；および
前記光学センサにより生じた前記画像データを参照して、前記切断デバイスおよび前記少なくとも１つのイジェクタを動作させるためにシグナルを前記コントローラを用いて生じさせる工程
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
フォトポリマー材料の前記少なくとも１つの層を形成するために前記少なくとも１つのイジェクタを動作させるために使用される画像データを参照して前記切断デバイスを動作させるためのシグナルを前記コントローラを用いて生じさせる工程
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
基材；
前記基材に向かってフォトポリマー材料の液滴を放出するように構成された複数のイジェクタ；
前記複数のイジェクタから放出された前記フォトポリマー材料を硬化するために放射線を放出する紫外（ＵＶ）線の供給源；
前記基材によって支持されたフォトポリマー材料上に繊維を位置付けるように構成されたアクチュエータ；ならびに
前記複数のイジェクタ、前記放射線の供給源、および前記アクチュエータに動作可能に接続されたコントローラであって、前記コントローラが：
前記基材上に前記フォトポリマー材料の少なくとも１つの層を形成するように前記複数のイジェクタのうち少なくとも１つのイジェクタを動作させる；
フォトポリマー材料の前記少なくとも１つの層を部分的に硬化するためにＵＶ線の供給源を動作させる；
前記部分的に硬化したフォトポリマー材料の前記少なくとも１つの層の頂部表面に繊維を位置付けるように前記アクチュエータを動作させる；および
前記繊維上にフォトポリマー材料の前記少なくとも１つの他の層を形成するために前記繊維上に追加のフォトポリマー材料を放出するように前記複数のイジェクタを動作させる
ように構成される、コントローラ
を含む、付加製造方法を用いて三次元構造を形成するためのシステム。
【請求項７】
前記コントローラが：
部分的に硬化したフォトポリマーの前記少なくとも１つの層の頂部表面に少なくとも１つのメッシュピースを位置付けるように前記アクチュエータを動作させる
ようにさらに構成される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
切断デバイス；および
フォトポリマー材料の前記少なくとも１つの層の一部に対応する形状にメッシュの前記少なくとも１つのピースを切断するように前記切断デバイスを動作させるようにさらに構成された前記コントローラ
をさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記フォトポリマー材料の前記少なくとも１つの層の画像データを生じるように構成された光学センサ
をさらに含む請求項８に記載のシステムであって；
前記コントローラが、前記光学センサによって生じた前記画像データを参照して前記切断デバイスおよび前記複数のイジェクタを動作させるためのシグナルを生じるようにさらに構成される、システム。
【請求項１０】
前記コントローラが、フォトポリマー材料の前記少なくとも１つの層を形成するために前記複数のイジェクタを動作させるように使用された画像データを参照して前記切断デバイスを動作させるようにさらに構成される、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文書に開示されるデバイスは、三次元物体を製造するプリンタ、より詳細にはこうした物体を強化するためのシステムおよび方法に関する。
【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を有する三次元の固体物体を製造するプロセスである。三次元印刷は、１つ以上のプリントヘッドが異なる形状で基材上に連続する材料層を放出する付加プロセスである。基材は、プラットフォームに動作可能に接続されたアクチュエータの動作によって三次元に移動できるプラットフォーム上に支持されるか、またはプリントヘッドが、プリントヘッドの移動を制御して、物体を形成する層を製造するための１つ以上のアクチュエータに動作可能に接続される。三次元印刷は、大抵は切断または穿孔のような減法プロセスによってワークピースから材料を除去することによる典型的な物体形成技術とは区別できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在の三次元プリンタは放出できる材料の粘度範囲に関して顕著な制限があり、大部分の材料は１０〜２０センチポイズ（ｃＰ）の上限がある。硬化される液体フォトポリマーを放出するプリンタは、この範囲の上端に制限される。結果として、これらの材料を用いて製造された物体は、非常に壊れやすく、結果としてそれらの機能が制限され得る。他の付加製造方法、例えば熱溶解積層法（ＦＤＭ）またはレーザー焼結法（ＳＬＳ）は、広範囲の材料を使用できるので、硬化されたフォトポリマー材料から製造された物体よりも耐久性が高い製品を製造できる。故に、ＦＤＭおよびＳＬＳ方法による物体と同程度の耐久性を有する硬化フォトポリマー材料を用いて物体を製造できるシステムが有利になる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
構造の付加製造プロセスの間に三次元構造の繊維または１つ以上のメッシュピースを埋め込む製造方法は、構造のロバスト性および耐久性を増大させる。この方法は、基材上にフォトポリマー材料の少なくとも１つの層を形成するために複数のイジェクタのうち少なくとも１つのイジェクタをコントローラを用いて動作させる工程、フォトポリマーの少なくとも１つの層を部分的に硬化するために紫外（ＵＶ）線の供給源をコントローラを用いて動作させる工程、部分的に硬化されたフォトポリマーの少なくとも１つの層の頂部表面に繊維を位置付けるためにアクチュエータをコントローラを用いて動作させる工程、ならびに繊維上にフォトポリマー材料の少なくとも１つの他の層を形成するために、繊維上に追加のフォトポリマー材料を放出するように少なくとも１つのイジェクタをコントローラを用いて動作させる工程を含む。
【０００５】
構造の付加製造プロセスの間に三次元物体に繊維または１つ以上のメッシュピースを埋め込むシステムは、構造のロバスト性および耐久性を増大させる。このシステムは、基材、基材に対してフォトポリマー材料の液滴を放出するように構成された複数のイジェクタ、複数のイジェクタから放出されたフォトポリマー材料を硬化するための放射線を放出する紫外（ＵＶ）線供給源、基材によって支持されるフォトポリマー材料に繊維を位置付けるように構成されたアクチュエータ、ならびに複数のイジェクタ、放射線供給源、およびアクチュエータに動作可能に接続されたコントローラを含む。コントローラは、基材上にフォトポリマー材料の少なくとも１つの層を形成するために複数のイジェクタのうち少なくとも１つのイジェクタを動作させ、フォトポリマー材料の少なくとも１つの層を部分的に硬化するためにＵＶ線供給源を動作させ、部分的に硬化されたフォトポリマー材料の少なくとも１つの層の頂部表面に繊維を位置付けるためにアクチュエータを動作させ、繊維上にフォトポリマー材料の少なくとも１つの他の層を形成するために繊維上に追加のフォトポリマー材料を放出するために複数のイジェクタを動作させるように構成される。
【０００６】
付加製造された三次元物体に繊維または１つ以上のメッシュピースを埋め込むシステムの前述の態様および他の特徴は、添付の図面と関連させて、以下の記載において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、造形プロセスの間にメッシュピースをカスタム切断することができる付加製造方法を用いて三次元構造を形成するためのシステムの上面図を示す。
【図２】図２は、図１に示されるシステムの側面図を示す。
【図３】図３は、本発明のさらなる実施形態に従う追加の要素を含む図１に示されるシステムの上面図を示す。
【図４】図４は、三次元構造においてメッシュピースまたは複数のメッシュピースを埋め込むための付加製造方法のフロー図である。
【図５】図５は、図３に示される実施形態に使用できる繊維分配器の例示である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書に開示されるシステムおよび方法についての環境ならびシステムおよび方法の詳細を全体的に理解するために、図面を参照する。図面において、同様の参照番号は同様の要素を指定する。
【０００９】
図１および２は、造形プロセスの間に構造に繊維またはメッシュピースを埋め込むことができる付加製造方法を用いて三次元構造を形成するためのシステムを示す。この文書で使用される場合、用語「繊維」は、製造された構造に耐久性または引張強度を付与するのに有用な１つ以上の材料のフィラメントの集合体を指す。この文書で使用される場合、「メッシュ」は、少なくとも２つの異なる方向において広がるように組織化され、ある程度の空気および光に対して透過性である実在物を形成するように結び付いた複数の繊維を指す。プリンタ１００は、基材１０、少なくとも１つのイジェクタ１２、切断デバイス１４、アクチュエータ１６、コントローラ１８、ラスタデータを生じるラスタ画像プロセッサ２２、およびプリントヘッドドライバ２４を含む。三次元パーツファイル２０、例えばコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムによって製造されるものが、パーツ１１を形成するために印刷されるべき層のラスタ画像データを生じる三次元ラスタ画像プロセッサ２２によって受信される。ラスタ画像プロセッサ２２は、ラスタ画像データをプリントヘッドドライバ２４に通し、このドライバは、少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させるための画素化データを生じ、ならびにコントローラ１８にこのデータを送る。少なくとも１つのイジェクタ１２は、基材１０の方にフォトポリマー材料の液滴を放出するように構成され、こうして液滴は基材１０の頂部にフォトポリマー材料の層を形成する。図１に示されるように、複数のイジェクタは連続して提供でき、パーツ１１は、イジェクタのラインを通して移動され、それぞれからのフォトポリマー材料の液滴を受容する。切断デバイス１４は、実質的に任意の形状にメッシュ材料を切断するように構成される。アクチュエータ１６は、切断デバイス１４から基材の方向にメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを移動させるように構成される。メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースの目的は、パーツの層間にメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを挿入することによってパーツのロバスト性および強度を増大させることである。メッシュは、パーツ内の支持構造として作用し、パーツ全体を通して配置されてもよく、またはパーツ内の高い応力領域にのみ選択的に配置されてもよい。メッシュ材料１３は、硬化したパーツを支持するのに十分強いいずれかの材料で製造されてもよい。これらの材料としては、金属、例えばニッケルおよびステンレススチールおよび高強度プラスチックが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１０】
コントローラ１８は、プリントヘッドドライバ２４、少なくとも１つのイジェクタ１２、切断デバイス１４およびアクチュエータ１６に動作可能に接続される。コントローラ１８は、システムの種々のコンポーネントを動作させるように構成される。コントローラ１８は、例えば、電子記憶装置、およびディスプレイまたはユーザーインターフェース（ＵＩ）を備えた中央処理装置（ＣＰＵ）を有する内蔵型専用コンピュータとして構成される。コントローラ１８はまた、コントローラに動作可能に接続されたメモリに記憶されたプログラム命令を実行する一般的または特別なプログラム可能なプロセッサを用いて構成できる。プロセッサ、それらのメモリ、およびインターフェース回路は、以下に記載される動作を行うためにコントローラを構成する。これらのコンポーネントは、プリント回路カードにおいて提供できまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）における回路として提供できる。各回路は別個のプロセッサを用いて実行でき、または複数の回路が同じプロセッサで実行できる。あるいは、回路は、超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路に提供される個別コンポーネントまたは回路を用いて実行できる。また、本明細書に記載される回路は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、個別コンポーネントまたはＶＬＳＩ回路の組み合わせで実行できる。
【００１１】
まず、コントローラは、基材１０上にフォトポリマー材料の少なくとも１つの層を形成するためにフォトポリマー材料の液滴を放出するように少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させる。コントローラ１８は、フォトポリマー材料が硬化される前に、三次元パーツファイル２０が必要とする程度またはユーザーによって所望される程度に多くの層を付加するために少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させてもよい。フォトポリマー材料が硬化されたら、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースは、フォトポリマー材料の頂部層に位置付けられる。コントローラ１８はまた、硬化されたフォトポリマー材料の少なくとも頂部層の一部に対応する形状を有するメッシュ１３の１つ以上のピースにメッシュ材料１３を切断するために、少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させるために使用される処理データを参照して切断デバイス１４を動作できる。メッシュ材料１３の得られた少なくとも１つのピースは、図１の実施形態に示されるようなパーツ１１の頂部層の全体的な断面形状に対応する形状に切断される。メッシュ材料１３のピースがパーツの頂部層の形状と実質的に同様の形状を有することにより、メッシュ材料１３のピースが接触する頂部層の表面積を最大限にする。この接触面積の最大化により、パーツの構造一体性および耐久性が向上する。少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させるために使用される処理データは、コントローラ１８によって使用でき、コントローラ１８が、パーツの頂部層上に個々に配置される複数のメッシュピース１３を切断するために切断デバイス１４を動作させる。切断デバイス１４は、当業者に既知の種々の切断方法を用いてメッシュ材料１３を切断するように構成される。１つの実施形態において切断デバイス１４は、レーザー切断システムであり、別の実施形態において、切断デバイス１４は、パーツを形成するイジェクタを動作させるために使用されたデータに対応する形状にメッシュを切断するために、コントローラ１８から受信したシグナルに対応して往復ブレイドシステムを移動させるように構成されたアクチュエータに動作可能に接続された往復ブレイドシステムである。すなわち、コントローラ１８は、正および負のＸ、ＹおよびＺ方向にアクチュエータ１６を動作させ、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを、切断デバイス１４から硬化されたフォトポリマー材料の少なくとも１つの層の頂部表面に移動させる。パーツの強化を助けるように、コントローラ１８はまた、層内または異なる層においてメッシュピース１３の配向を変更するようにアクチュエータ１６を動作できる。最終的に、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースが、硬化されたフォトポリマー材料の頂部層に付加された後に、コントローラ１８は追加の層を付加するように少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させて、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースの頂部にフォトポリマー材料の少なくとも１つの他の層を形成する。硬化されたフォトポリマーの頂部表面にあるメッシュピース１３は、頂部層の境界に一致させる必要はない。例えば、メッシュピース１３の一部は、頂部層の縁部を超えて延びることもできる。ピースの延長部分は、製造の間にパーツを操作するために使用でき、または後に放出されるべき材料のための支持体として使用できる。パーツが完成したら、メッシュピース１３の延長部は既知のプロセスによって除去できる。層およびメッシュピース１３を付加するプロセスは、三次元パーツ１１が完成するまで継続される。
【００１２】
上述のシステムのいくつかの追加の実施形態は、以下に開示される。図３に示されるように１つの実施形態において、このシステムはさらに、物体を形成するフォトポリマー材料の少なくとも１つの層の画像データを生じるように構成された光学センサ２６を含む。コントローラ１８は、光学センサ２６に動作可能に接続され、フォトポリマー材料の層の種々の特徴、特にその形状を有する画像に対応する光学センサ２６によって生じた画像データを受信する。これらの画像データは、コントローラ１８に送られ、コントローラ１８は、切断デバイス１４および少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させるためのシグナルを生じる。次いで切断デバイス１４がメッシュ材料１３の次のピースを、コントローラ１８から送られた、光学センサ２６によって生じた画像データに基づくシグナルに対応する所望の仕様に切断する。コントローラ１８はまた、これらのデータを受け取り、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースの付加によって製造された硬化フォトポリマー材料の層の頂部表面での変更を考慮するように少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させてもよい。メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースが硬化フォトポリマー材料の層の頂部表面に付加される場合に、リッジまたはバンプがメッシュの周りに成長し得る。また、メッシュ自体が、硬化フォトポリマー材料の層の頂部表面の面の上方に隆起し得る。故に、メッシュの頂部に付加されるべきフォトポリマー材料の層は、頂部層表面のこれらの変形を考慮しなければならない。光学センサ２６は、この情報を得て、この情報に対応する画像データを生じ、これをコントローラ１８に送る。上記で記述されたように、メッシュ材料１３は透過性であるので、造形および支持材料はメッシュ材料１３内の格子間空間を満たすことができ、放出された材料の量は、次のフォトポリマー層の頂部表面を水平にするために場所によって変更できる。故に、コントローラ１８は、フォトポリマー材料の次の層において平坦な頂部表面を達成するために、一部の領域において多くのフォトポリマー材料を付加するおよび他の領域では少ないフォトポリマー材料を付加するようにこれらの画像データを参照して少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させる。 
【００１３】
上記で記述されたように、コントローラ１８は、フォトポリマー材料の少なくとも１つの層を形成するための少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させるためにコントローラ１８によって使用される画像データを参照して切断デバイス１４を動作させるためのシグナルを生じるように構成できる。この構成において、各層についてのコントローラ１８によって使用される画像データは、三次元パーツファイル２０から直接得られる。画像データは、構成されている実際のパーツ１１から得られるのではないので、造形プロセスの間に生じる場合がある可能性としての微小な欠陥も意図しない変更も示さない。先に議論された実施形態と同様に、画像データは、各メッシュピース１３を切断するように切断デバイス１４を動作させるためにコントローラ１８によって使用される。加えて、コントローラ１８は、パーツファイルからこの画像データを受け取り、そのデータを、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースが埋め込まれているフォトポリマー材料の層の頂部表面の変更に対応する経験的に決定されたデータを用いて変更してもよい。メッシュピース１３が埋め込まれているフォトポリマー材料層の頂部表面の欠陥およびリッジに対応するこの経験的に決定されたデータは、造形プロセスが始まる前にパーツファイル２０と共にメモリに保存される。次いでコントローラ１８は、この経験的に決定されたデータを受け取り、フォトポリマー材料の次の層に平坦な頂部表面を達成するために、一部の領域では多くのフォトポリマー材料を付加し、他の領域では少ないフォトポリマー材料を付加するように少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させる。
【００１４】
メッシュピース１３にわたって適用されたフォトポリマー材料の層におけるこれらの欠陥は、以下の実施形態に記載されるような他の方法を用いて補われてもよい。１つの実施形態において、図３に示されるようなシステム１００はさらに、基材１０を参照してプレートまたはローラ３０を移動させるように構成された第２のアクチュエータ２８を含んでいてもよい。コントローラ１８は、第２のアクチュエータ２８に動作可能に接続され、さらにメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを覆うフォトポリマーの層にプレートまたはローラ３０をプレスするように第２のアクチュエータ２８を動作させるように構成される。プレートまたはローラ３０がメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを覆うフォトポリマーの層にプレスされる場合、それがメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースにフォトポリマー材料を押し込む。フォトポリマー材料の層がメッシュピース１３に押し込まれたら、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースは、メッシュピース１３にわたって適用されたフォトポリマー材料の層の頂部表面よりわずかに下方に、その頂部表面よりわずかに上方に、またはその頂部表面と完全に同一平面に位置付けられる。この位置付けにより、フォトポリマー材料の層の頂部表面が、相対的に平坦であり、故に少なくとも１つのイジェクタ１２からのフォトポリマー材料の次の層を容易に受容することが確実になる。プレートまたはローラ３０は、フォトポリマー材料の層およびメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースにわたって回転する円筒状のローリングデバイスからなってもよい。プレートまたはローラ３０はまた、フォトポリマー材料の層およびメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースに押し込まれる加温プレートからなってもよく、フォトポリマー材料を加温して、メッシュに適用されるフォトポリマー材料の層にメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを接着させ、フォトポリマー材料の頂部層を水平にするのを助ける。
【００１５】
別の実施形態において、１つ以上のメッシュピース１３に適用されるフォトポリマー材料の層の頂部表面の欠陥は、メッシュピース１３に適用されるフォトポリマー材料の少なくとも１つの層の一部を除去するように構成されたレベラ３２を用いて補修される。コントローラ１８は、レベラ３２に動作可能に接続され、メッシュピース１３に適用された硬化されていないフォトポリマー材料の少なくとも１つの他の層の一部を除去するためにレベラ３２を動作させるようにさらに構成される。硬化されていないフォトポリマー材料の少なくとも１つの他の層から除去されるべき部分は、突出するかまたはそれ以外の様式で頂部表面の平坦性に影響を与える最後の層の頂部表面のいずれかの部分である。これらの部分が一旦除去されたら、フォトポリマー材料の最後の層の頂部表面は、その頂部上にフォトポリマー材料の追加の層を付加させるのに十分水平である。光学センサ２６からのデータまたはパーツファイルからの画像データがこれらの欠陥を記述し、これに従って次の層を形成するために少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させるために使用できるので、すべての層を完全に水平にする必要はない。
【００１６】
図３に示されるシステム１００の別の実施形態は、ロボットアーム３４を含み、これが製造されているパーツにメッシュのピースを位置付けるために使用される。アクチュエータ１６は、ロボットアーム３４に動作可能に接続され、ロボットアーム３４を動かし、フォトポリマー材料の層上に少なくとも１つのメッシュピース１３を位置付けるようにアクチュエータ１６をコントローラ１８が動作できる。結果として、ロボットアーム３４の動作は、フォトポリマー材料の層の頂部表面にメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを配置するプロセスの速度および効率を改善する。この実施形態において、メッシュ１３のプレ切断ピースは、別のプラテンに保存でき、または切断デバイス１４は、メッシュピース１３を切断するためにコントローラ１８によって動作できる。形成されているパーツの領域に一致するメッシュ形状を促進するために、異なる幅および長さを有する多数のプレ切断メッシュピース１３をプラテンに保存でき、または切断デバイス１４は、異なる幅を有するメッシュのロールで供給できる。次いでコントローラ１８は、プラテンのメッシュ１３のピースを掴み取り、パーツ１１にそれらを配置する。システム１００は硬化液体フォトポリマーを用いて物体を形成するので、ＵＶ線３６の供給源が、図３に示されるシステムに含まれる。コントローラ１８は、ＵＶ線３６の供給源に動作可能に接続され、少なくとも１つのイジェクタ１２から放出される液体フォトポリマー材料を硬化するためにＵＶ線３６の供給源を動作させるように構成される。パーツ１１のこの硬化は、必要に応じて時々行うことができる。パーツは、少なくとも１つのイジェクタ１２から、ＵＶ線３６の供給源がパーツ１１に直接あたり、それを硬化し得る場所まで移動できる。次いでパーツは、その元々の位置に戻ることができるので、少なくとも１つのイジェクタ１２は、造形プロセスを継続するように動作できる。
【００１７】
メッシュピース１３または複数のメッシュピース１３を三次元構造に埋め込むための付加製造方法２００を図４に示す。この方法の説明において、プロセスが一部のタスクまたは機能を果たすという記述は、このタスクまたは機能を果たすためにデータを操作するまたはプリンタ中の１つ以上のコンポーネントを動作させるためのコントローラまたはプロセッサに動作可能に接続されるメモリに保存されたプログラム命令を実行するコントローラまたは汎用プロセッサを指す。上記で記述されたコントローラ１８は、こうしたコントローラまたはプロセッサであることができる。あるいはコントローラ１８は、複数のプロセッサ、関連する電気回路およびコンポーネントで実行でき、このそれぞれが本明細書に記載される１つ以上のタスクまたは機能を形成するように構成される。
【００１８】
コントローラ１８（図１）は、基材上に液体フォトポリマー材料の少なくとも１つの層を形成するために複数のイジェクタ１２のうち少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させる（ブロック２０４）。次いでコントローラ１８は、フォトポリマー材料の層の頂部表面に強化メッシュ材料１３のピースを付加するかどうかを決定する（ブロック２０８）。ファイル２０からのデータがメッシュ材料１３のピースを付加すべきでないことを示す場合、コントローラ１８は、フォトポリマー材料の先の層の頂部にフォトポリマー材料の別の層を形成するために、次の層のための画像データを用いて１つ以上のイジェクタ１２を動作させる（ブロック２０４）。この決定は、三次元パーツファイル２０からのコントローラ１８によって受信した画像データを参照して行われる。データがメッシュ材料１３のピースが付加されるべきであることを示す場合、コントローラ１８は、放出されたフォトポリマーを部分的に硬化するように放射線供給源３６を動作させる（ブロック２１０）。この文書に使用される場合、「部分的に硬化された」とは、フォトポリマーの１つ以上の層を硬化放射線に曝すことによって完全には硬化されていないことを意味する。１つ以上のメッシュピース１３の形状または外形が同定される（ブロック２１２）。外形同定は、三次元パーツファイル２０から受信された画像データを処理することによって行われ、または構成されているときに、パーツ１１からの画像データを得るように位置付けされる光学センサ２６からコントローラ１８によって受信された画像データを処理することによって行われる。次いでコントローラ１８は、適切なメッシュピース１３を選択するようにロボットアーム３４を動作させ、またはコントローラは、三次元パーツファイル２０からの画像データまたは光学センサ２６からの画像データのいずれかを用いて切断デバイス１４を動作でき、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを同定された形状に切断する（ブロック２１６）。当該技術分野において既知の切断方法のいずれかを使用して、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースを切断するための先に記述された種々の切断デバイスを動作させてもよい。次いでロボットアーム３４は、部分的に硬化された層の頂部表面にメッシュ材料１３の１つ以上のピースを付加するようにコントローラ１８によって動作される（ブロック２２０）。メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースは、ピース中のフィラメントを適切に配向させて、部分的に硬化されたフォトポリマー材料の層の頂部表面上に直接配置され、フォトポリマー材料の上方に突出させることができる。コントローラ１８は、メッシュ材料１３の少なくとも１つのピースにフォトポリマー材料の少なくとも１つの他の層を形成するためにメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースに追加のフォトポリマー材料を放出するように少なくとも１つのイジェクタ１２を動作させる（ブロック２２４）。フォトポリマー材料の次の層を形成するためにフォトポリマー材料の分配により、三次元パーツファイル２０からまたは光学センサ２６からコントローラ１８に送られる画像データから決定できる。 
【００１９】
適用された層の頂部表面における可能性としての欠陥に対処するために、次いでコントローラ１８は、場合によりフォトポリマー材料の適用された層およびメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースにプレートまたはローラ３０をプレスするように第２のアクチュエータ２８を動作させる（ブロック２２８および２３２）。コントローラ１８は、適用された層およびメッシュ材料１３のピースにわたって円筒状ローリングデバイスを回転させるように、または適用された層およびメッシュ材料１３の少なくとも１つのピースに対して、加温されてもよいプレートをプレスするように、プレートまたはローラ３０を動作させる。円筒状ローリングデバイスは、フォトポリマー材料の適用層をメッシュ材料１３に押し込み、メッシュを平坦にするのを助け、結果としてフォトポリマー材料の次の層を正確に付加し得る。加温されてもよいプレートは、メッシュ材料１３を層に押し込み、平坦にし、ならびにそれを加温して、結果としてさらにフォトポリマー材料の層に接着させる。 
【００２０】
加えてまたは代わりに、適用されたフォトポリマーの頂部層の欠陥は、欠陥を除去するためのレベラを用いることによって対処できる。故に、プロセスは、適用された層が水平にされるべきであるかどうかを決定することによって継続し（ブロック２３６）、そうする場合、コントローラ１８は、硬化されていないフォトポリマーの適用層の一部を除去するためにレベラを動作させる（ブロック２４０）。レベラ３２の動作は、突出するかまたはそれ以外の様式で層の頂部表面の平坦性に影響を与えるフォトポリマー材料の適用層の頂部表面のいずれかの部分を除去する。任意の水平化が完了したら、コントローラ１８は、次いで画像データから、フォトポリマー材料の追加の層および可能性としてのメッシュ材料１３をパーツ１１に付加するかどうかを決定する（ブロック２４４）。コントローラ１８が層の付加を継続することを決定する場合、方法は継続する（ブロック２０４）。コントローラ１８が追加の層がパーツ１１に付加されるべきではないと決定する場合、この方法は完了する（ブロック２４８）。上記で記述された以外の方法２００のプロセスの間のいずれかの時点で、フォトポリマー材料の層は、場合によりＵＶ線３６の供給源によって硬化されてもよい。フォトポリマー材料の層が硬化される必要があることがコントローラ１８によって決定される場合、コントローラ１８は、フォトポリマー材料の最後の適用層を硬化するようにＵＶ線３６の供給源を動作させる。 
【００２１】
図３に示されるシステムの別の代替実施形態において、ロボットアーム３４および切断デバイス１４は、図５に示される繊維分配器５０４によって置き換えられる。分配器５０４は、アクチュエータ１６に動作可能に接続されるので、コントローラ１８は、パーツ１１の上方の種々の面の異なるＸ、Ｙ位置に分配器５０４を位置付けするようにアクチュエータ１６を動作できる。分配器５０４は、ノズル５１２に対して先細る本体５０８を含む。複数のビン５１６は、本体５０８およびノズル５１２の内部と選択的に連通するように構成される。ビン５１６が本体５０８およびノズル５１２の内部と連通できるような位置に移動される場合、ビン５１６内に保存された個々の短繊維は本体５０８を通過し、ノズル５１２を通って出る。故に、繊維が位置付けされるべき硬化したフォトポリマー層にわたる位置の上方にノズル５１２を位置付けるようにアクチュエータ１６を動作させ、次いでビン５１６をノズル５１２を通して繊維が放出可能である位置に移動させることによって、繊維はパーツ１１に堆積できる。次いで追加の層を繊維に適用でき、上記で説明されるようなローラまたはレベラを用いて頂部表面の欠陥について調節できる。
【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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