(57)【要約】  本発明は、３Ｄ物品１を３Ｄ印刷するための方法であり、３Ｄ印刷可能材料２０１をプリンタノズル５０２に供給するステップと、前記プリンタノズル５０２を通して前記３Ｄ印刷可能材料を排出するための力を使用するステップと、３Ｄ印刷材料２０２を含む前記３Ｄ物品１を供給するよう、前記プリンタノズル５０２を介して３Ｄ印刷可能材料２０１を含むフィラメント３２０を印刷段階で堆積させるステップとを有する方法であって、前記３Ｄ印刷可能材料２０１の押し出し量を制御するための力関連パラメータを検知するステップを更に有する方法を提供する。
2020521653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリンタノズルの上流に３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を加熱するよう構成される液化器又は加熱器を有する熱溶解積層法３Ｄプリンタを使用する熱溶解積層法を用いて３Ｄ物品を３Ｄ印刷するための方法であり、ガラス転移温度及び／又は融点を有する前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を前記プリンタノズルに供給するステップと、前記液化器又は前記加熱器を使用して前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料の少なくとも前記ガラス転移温度又は少なくとも前記融点の温度まで前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を加熱するステップと、前記プリンタノズルを通して前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を排出するための力を使用するステップと、３Ｄ印刷熱可塑性ポリマ材料を含む前記３Ｄ物品を供給するよう、前記プリンタノズルを介して３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を含むフィラメントを印刷段階で堆積させるステップとを有する方法であって、前記方法が、前記プリンタノズルからの前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料の押し出し量を制御するための力関連パラメータをセンサによって検知するステップを更に有し、前記センサが、前記液化器又は前記加熱器の上流の位置において前記力関連パラメータを検知するよう構成される方法。
【請求項２】
前記方法が、プリンタヘッド及び前記プリンタノズルを含む３Ｄ印刷段ユニットを有する前記熱溶解積層法３Ｄプリンタを使用し、前記方法が、３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を、アプリケータによって、給送チャネル又はガイドチューブを介して、前記液化器又は前記加熱器に供給し、次いで、前記プリンタノズルに供給するステップを有し、前記センサが、
（ｉ）  前記アプリケータのところ、
（ｉｉ）  前記給送チャンネル又はガイドチューブのところ、
（ｉｉｉ）  前記プリンタヘッドに移動可能に関連付けられる前記プリンタノズルと、前記プリンタヘッドとの間に配設されるフレキシブルな結合要素のところ、
（ｉｖ）  前記３Ｄ印刷段ユニットの外のところのうちの少なくとも１つのところに付される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、前記フィラメントの押し出し量を制御するための前記力関連パラメータを検知するステップを有し、前記方法が、前記印刷段階の少なくとも一部の間、前記フィラメントの押し出し量を一定に維持するために前記力関連パラメータを検知するステップを有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、前記フィラメントを前記プリンタノズルに供給するよう構成されるアプリケータで前記フィラメントを前記プリンタノズルに供給するステップを有し、前記アプリケータが、前記フィラメントを給送するための回転要素を有し、前記方法が、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出し量を制御するために前記回転要素に加えられるトルクを制御するステップを有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、給送チャネルを通して前記フィラメントを給送するステップを有し、前記給送チャネルが、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出し量を制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを介して互いに関連付けられる上流部分及び下流部分を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記下流部分が、前記プリンタノズルを有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プリンタノズルが、プリンタノズル壁であって、前記３Ｄ印刷可能材料が前記プリンタノズル壁に沿って案内されるプリンタノズル壁を有し、前記プリンタノズル壁が、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出し量を制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、粒状３Ｄ印刷可能材料を、前記プリンタヘッドへの導入のための前記フィラメントに加工するステップを更に有する請求項６乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を使用する熱溶解積層法３Ｄプリンタであって、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、（ａ）プリンタノズルを含むプリンタヘッドと、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料を前記プリンタヘッドに供給するよう構成される３Ｄ印刷可能材料供給デバイスとを有し、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、前記プリンタノズルを通して前記３Ｄ印刷可能材料を排出するための力を使用して前記プリンタノズルを介して３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを印刷段階で堆積させるよう構成され、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、（ｃ）前記プリンタノズルからの前記３Ｄ印刷可能材料の押し出し量を制御するための力関連パラメータを検知するよう構成される圧力センサを更に有する熱溶解積層法３Ｄプリンタ。
【請求項１０】
前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、前記フィラメントを前記プリンタノズルに供給するよう構成されるアプリケータを更に有し、前記アプリケータが、前記フィラメントを給送するための回転要素を有し、前記方法が、前記回転要素におけるトルクを制御するステップを有する請求項９に記載の熱溶解積層法３Ｄプリンタ。
【請求項１１】
前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、給送チャネルを更に有し、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、前記給送チャネルを通して前記フィラメントを給送するよう構成され、前記給送チャネルが、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出し量を制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを介して互いに関連付けられる上流部分及び下流部分を有する請求項９乃至１０のいずれか一項に記載の熱溶解積層法３Ｄプリンタ。
【請求項１２】
前記下流部分が、前記プリンタノズルを有する請求項１１に記載の熱溶解積層法３Ｄプリンタ。
【請求項１３】
前記プリンタノズルが、プリンタノズル壁であって、前記フィラメントが前記プリンタノズル壁に沿って案内されるプリンタノズル壁を有し、前記プリンタノズル壁が、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出し量を制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを有する請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の熱溶解積層法３Ｄプリンタ。
【請求項１４】
粒状３Ｄ印刷可能材料を、前記プリンタヘッドへの導入のための前記フィラメントに変換するための押出機を更に有する請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の熱溶解積層法３Ｄプリンタ。
【請求項１５】
前記印刷段階の少なくとも一部の間、前記力を一定に維持することによって前記フィラメントの押し出し量を一定に維持するよう構成される請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の熱溶解積層法３Ｄプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱溶解積層法（fused deposition modeling）を用いて３Ｄ（印刷）物品（item）を製造する方法に関する。本発明は、このような方法で取得可能な物品のような３Ｄ（印刷）物品にも関する。更に、本発明は、このような方法のために使用され得る３Ｄプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱溶解積層法印刷などの積層造形は、当技術分野で知られている。例えば、US2015266235は、少なくとも２つの異なる投入材料を組み合わせるよう構成及び配設される第１システムと、第１システムに結合されると共に、長さに沿って組成が変化する加工材料を生成するよう第１システム内への異なる投入材料の各々の供給量を独立して制御するよう構成されるコントローラと、加工材料に同期機構（syncing feature）を付加するよう構成及び配設される第２システムとを含むシステムを記載している。同期機構は、加工材料を使用して物体の積層造形中に加工材料の組成の変動を同期するために材料堆積システムによって使用可能である。コントローラは、積層造形中に物体の位置と加工材料を同期させるよう材料体積システムによって使用可能なデータを作成するよう構成され得る。更に、第２システムは、材料成形システムを含んでもよく、同期機構は、加工材料に付加される形状を含んでもよい。更に、この文献は、堆積量（材料堆積装置によって動かされる直線距離当たりの堆積される材料の体積）がフィラメントの長さに沿って変化することも記載している。なぜなら、それは、幅を一定に保ちながら層の変化する厚さに合わせるために必要とされる変化するフィラメント厚さを達成するために作成されるからである。他の例においては、所望の層厚を達成するために、材料堆積量を一定に保ちながら、フィラメントの幅が変えられ得る。場合によっては、幅と材料堆積量との両方が、フィラメントの長さに沿って変えられ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
今後１０乃至２０年以内に、デジタル製造は、地球規模で製造業の性質をますます変えていくだろう。デジタル製造の態様のうちの１つは３Ｄ印刷である。現在、セラミックス、金属及びポリマなどの様々な材料を使用して、３Ｄ印刷された様々な物体を製造するために、多種多様な技術が開発されている。３Ｄ印刷は、型（mold）を製造する際にも使用されることができ、前記型は、その後、物体を複製するために使用されることができる。
【０００４】
型を作成する目的のために、ポリジェット技術の使用が提案されている。この技術は、光重合性材料の層ごとの堆積を利用するものであり、前記光重合性材料は、各堆積後に、固体構造を形成するよう硬化される。この技術は、滑らかな表面をもたらすが、光硬化性材料は、あまり安定したものではなく、前記光硬化性材料はまた、射出成形用途に有用であるよう比較的低い熱伝導率を有する。
【０００５】
最も広く使用されている積層造形技術は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）として知られているプロセスである。熱溶解積層法（ＦＤＭ）は、模型製作（modeling）、試作（prototyping）、及び製造の用途のために一般に使用されている積層造形技術である。ＦＤＭは、材料を層状に横たえることによる「追加（additive）」原理に基づいて動作し、プラスチックフィラメント又は金属ワイヤが、コイルからほどかれ、部品を製造するための材料を供給する。場合により、（例えば、熱可塑性物質の場合は）フィラメントは、横たえられる前に、溶融され、押し出される。ＦＤＭは、迅速試作技術である。ＦＤＭを表す他の用語は、「溶融フィラメント製造」（ＦＦＦ）又は「フィラメント３Ｄ印刷」（ＦＤＰ）であり、これらはＦＤＭに当たるものであるとみなされる。一般に、ＦＤＭプリンタは、熱可塑性フィラメントを使用し、前記熱可塑性フィラメントは、３次元の物体を作成するよう、その融点まで加熱され、次いで、一層ずつ（又は実際には、フィラメントが次々と）押し出される。ＦＤＭプリンタは、比較的高速であり、複雑な物体を印刷するために使用され得る。このようなプリンタは、様々なポリマを使用して様々な形状を印刷する際に使用される。前記技術は、ＬＥＤ照明器具及び照明ソリューションの製造においても更に発展されている。
【０００６】
これらのＦＤＭプリンタにおいては、フィラメントは一定の速度でノズルに供給される。それ故、ノズルから外への一定の材料流量を得るためには、一定の直径を持つフィラメントを使用することが必要である。本質的に一定の直径を持つフィラメントを作成することは、比較的複雑であり、高い目標のフィラメントにつながる。更に、それらの特性において最適化されていても、現在利用可能なフィラメント直径は約１．３％の公差を有するようである。これはまた、多くの場合、印刷物において、望ましくない目に見える不具合をもたらす。従って、リブ付き構造は、一様でない高さ又は幅のリブを具備し、これは、幾つかの理由であまり望ましくないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明の或る態様は、他の３Ｄ印刷方法及び／又は３Ｄ（印刷）物品であって、好ましくは、更に、上記の不利な点のうちの１つ以上を少なくとも部分的に取り除く他の３Ｄ印刷方法及び／又は３Ｄ（印刷）物品を提供するものである。本発明の他の態様は、他の３Ｄプリンタであって、好ましくは、更に、上記の不利な点のうちの１つ以上を少なくとも部分的に取り除く他の３Ｄプリンタを提供するものである。本発明は、従来技術の不利な点のうちの少なくとも１つを解消又は改善すること、及び／又は有用な他のものを提供することを目的とし得る。
【０００８】
本明細書においては、一定の断面積なしでフィラメントを使用することができるようにするために、とりわけ、前記フィラメントがノズルに供給されるときに前記フィラメントを供給するために使用される力が実施例においては一定に保たれる毛細管及び力測定ユニットを備えるフィーダシステムを使用するソリューションを提案する。このやり方においては、ＦＤＭプリンタノズルから来る流量は、一様でない断面を備えるフィラメントの使用中、一定に保たれ得る。従って、本明細書においては、とりわけ、前記フィラメントを一定の速度で供給するのではなく、印刷プロセス中、前記フィラメントに加えられる力を測定し、前記力を一定に保つ方法を提案する。
【０００９】
半径ｒ及び長さＬを備える毛細管を通して押される粘度ηを備えるポリマの体積流量Ｑは、次の式に従う力Ｆに関連する圧力降下に関連する。
【数１】
2020521653.tif 000003
【００１０】
このために、前記フィラメントは、実施例においては、毛細管を通して供給されてもよい。例えば、直径３．８５ｍｍ、長さ５ｍｍの毛細管と、５Ｋ Ｐａ.ｓの粘度のポリマとを使用して、１１０ｃｍ３／ｈ（３．０５ １０−８ｍ３／ｓ）の流量を目指す場合、３ニュートンの力を使用する必要がある。直径公差が０．０５ｍｍである場合には、それは、一定のフィーダ速度においては、フィラメント直径が変動するので流量が３．１５１０−８ｍ３と２，９４ １０−８ｍ３との間で変動し、印刷における一様性をもたらすことを意味する。前記力を一定に保つための力フィードバックがなしでは、前記力は、直径が３．９ｍｍであるときの２．８９５Ｎｔと、直径が３．８ｍｍであるときの３．１ニュートンとの間で変動する。
【００１１】
従って、第１態様においては、本発明は、プリンタノズルの上流に３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を加熱するよう構成される液化器又は加熱器を有する熱溶解積層法３Ｄプリンタを使用する熱溶解積層法を用いて（本明細書においては「物品」又は「３Ｄ印刷物品」とも示される）３Ｄ物品を３Ｄ印刷するための方法であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）及び／又は融点（Ｔｍ）を有する前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を前記プリンタノズル（「ノズル」）に供給するステップと、前記液化器又は前記加熱器を使用して前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料の少なくとも前記ガラス転移温度（Ｔｇ）又は少なくとも前記融点（Ｔｍ）の温度まで前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を加熱するステップと、前記プリンタノズルを通して前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を排出するための力を使用するステップと、３Ｄ印刷熱可塑性ポリマ材料を含む前記３Ｄ物品を供給するよう、前記プリンタノズルを介して３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を含むフィラメントを印刷段階で堆積させるステップとを有する方法であって、前記方法が、（前記プリンタノズルからの）前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料の押し出し量（extrusion rate）を制御するための力関連パラメータをセンサによって検知するステップを更に有し、前記センサが、前記液化器又は前記加熱器の上流の位置において前記力関連パラメータを検知するよう構成される方法を提供する。
【００１２】
「押し出し量」という用語の代わりに、「流量」という用語もまた使用され得る。それは、特に、前記フィラメントが前記プリンタノズルから出る割合を指す。「押し出し量」という用語は、特に、単位時間当たりの質量に関し、本明細書においては特に、前記プリンタノズルから排出される前記３Ｄ印刷可能材料の割合に関する。このような方法及びこのような３Ｄプリンタ（更に下記も参照）は、ポリマ製造業者から来るフィラメントをペレット化せずに使用することを可能にし得る。それは、ＦＤＭプリンタが、不具合の数が減らされた物体を作成することも可能にする。更に、このような方法（及び３Ｄプリンタ）は、前記プリンタノズルから出る前記フィラメントの高度に制御された厚さ又は直径を可能にし得る。これは、比較的同じ寸法を持つ層を作成するために使用され得るが、寸法をより高い精度で制御するためにも使用され得る。検知はセンサで行われ得る。前記センサは、制御システムに機能的に結合され得る。前記制御システムは、前記プリンタノズルを通して前記３Ｄ印刷可能材料を排出するための前記力を制御し得る。このやり方においては、前記押し出し量を一定に保つなどのために、前記ノズルから排出される前記フィラメントのフィラメント直径を制御するために使用され得るフィードバックループが設けられ得る。それ故、本発明は、投入材料としての一様でないフィラメントに基づく制御印刷のための力フィードバックを備えるＦＤＭプリンタ及び方法を提供する。特に、前記方法は、シングルフィラメント方式であり、即ち、２つ以上のフィラメントではなく、単一のフィラメントが、前記プリンタヘッドへ案内される。
【００１３】
上記のように、本発明は、プリンタノズルの上流に３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を加熱するよう構成される液化器又は加熱器を有する熱溶解積層法３Ｄプリンタを使用する熱溶解積層法を用いて３Ｄ物品を３Ｄ印刷するための方法であって、前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を前記プリンタノズルに供給するステップを有する方法を提供する。３Ｄ印刷段ユニットは、前記プリンタヘッド及び前記プリンタノズルを有する。前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）及び／又は融点（Ｔｍ）を有する。前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料は、前記液化器又は前記加熱器を使用して前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料の少なくとも前記ガラス転移温度（Ｔｇ）又は少なくとも前記融点（Ｔｍ）の温度まで加熱される。前記３Ｄ印刷可能材料は、フィラメントとして前記ノズルを出て、支持物上に（又は前記支持物上の以前に３Ｄ印刷された材料上に）に堆積される。従って、前記３Ｄ印刷可能材料は、直接、前記支持物上に堆積されるかもしれず、又は前記３Ｄ印刷可能材料が前記支持物上の既に３Ｄ印刷された材料上に堆積されるときには、間接的に、前記支持物上に堆積されるかもしれない。前記支持物上に堆積された前記３Ｄ印刷可能材料は、３Ｄ印刷材料又は（３Ｄ印刷材料を含む）物品と示される（下記も参照）。前記方法の印刷段階中に、３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントが前記プリンタノズルを介して堆積される。このやり方においては、３Ｄ印刷材料を含む３Ｄ物品が供給される。
【００１４】
前記３Ｄ印刷可能材料は、前記プリンタヘッドに、フィラメントとして供給されてもよく、又は粒状材料として供給されてもよい。後者の実施例においては、付加的な押出機が、前記粒状材料を前記フィラメントに変換してもよい。従って、前記３Ｄ印刷可能材料は、フィラメント又は粒状材料として供給され得るが、両方の実施例において、フィラメントとして印刷される（「押し出される」）。
【００１５】
更に、随意に、前記３Ｄ印刷可能材料は、フィラメントとして供給されるが、粒状材料に加工され、加工された材料は、前記付加的な押出機によって前記プリンタヘッドのための前記フィラメントに再び変換される。これは、非常に一様でない直径を持つフィラメントが使用されるときに特に有用であり得る。このようにして得られるフィラメントは、より良く制御された直径を持ち得るが、これらの場合でも、前記直径は、望ましいものより変動し得る。
【００１６】
従って、前記３Ｄ印刷可能材料は、前記プリンタヘッドにフィラメントとして供給される。本発明では、前述の全ての選択肢において、フィラメントの厚さ又は直径をより良く制御することが可能である。これは、本明細書において規定されているような方法及び３Ｄプリンタでは直径の違いに対処することができるので、準最適な一定の厚さを持つものでも、フィラメントの使用を可能にし得る。本発明では、必要に応じて、前記３Ｄ印刷可能材料の前記押し出し量若しくは印刷を本質的に一定に保つこと、又はより良く制御することが可能であり得る。それ故、本発明は、前記３Ｄ印刷可能材料の前記押し出し量の制御を提供する。換言すれば、前記フィラメントが前記プリンタノズルから出る割合が、前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を前記ノズルから排出するために使用される力を制御することによって、制御される。
【００１７】
前述の全ての選択肢において、前記プリンタノズルを通して前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料を排出するために力が使用される。直接印刷されるフィラメントが使用されるときには、例えばモータで、前記プリンタヘッドを通して前記フィラメントを給送するために力が使用される。他の実施例においては、前記フィラメントを供給するために前記粒状３Ｄ印刷可能材料を押して前記プリンタノズルを通過させるために力が使用されてもよい。前記フィラメントを供給するために前記３Ｄ印刷可能材料を押し出すために圧力が使用されてもよい。
【００１８】
前記フィラメントの一定の速度での供給中、検知される力は、前記フィラメントの投入直径の厚さへの依存性を示す。なぜなら、前記フィラメントが溶けて前記プリンタヘッドを通して押し出されるようになるからである。更に、前記ポリマが前記ノズルを通して押し出される割合もこの力に依存する。それ故、加えられる前記力は、例えば、一定の押し出し量を得るために前記ポリマフィラメントが前記押出機に供給される割合よりも優れたパラメータであり得る。従って、前記方法は、前記プリンタノズルからの前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料の押し出し量を制御するための力関連パラメータをセンサによって検知するステップを更に有する。前記センサは、前記液化器又は前記加熱器の上流の位置において前記力関連パラメータを検知するよう構成される。
【００１９】
それ故、特定の実施例においては、前記方法は、前記フィラメントの押し出し量を制御するための前記力関連パラメータを検知するステップを有する。ここで、「制御する」という用語は、特に、前記流量を所望の所定の値に保つことを指し得る（更に下記も参照）。この直径は、前記３Ｄ物品の設計に関連して、特定の目的のために時間と共に変化してもよい。特定の実施例においては、例えば壁部などを印刷するとき、一定の厚さの前記３Ｄ印刷フィラメントを有することが望ましいことがある。従って、特定の実施例においては、前記方法は、前記印刷段階の少なくとも一部の間、前記フィラメントの流量を一定に維持するために前記力関連パラメータを検知するステップを有してもよい。前記力は、幾つかのやり方及び／又は前記３Ｄプリンタ（印刷プロセス）内の幾つかの位置（段階）で検知されることができ、それらのうちの１つ以上が選ばれ得る。
【００２０】
実施例においては、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタは、プリンタヘッド及び前記プリンタノズルを含む３Ｄ印刷段ユニットを含み得る。前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料は、アプリケータによって、給送チャネル又はガイドチューブを介して、前記液化器又は前記加熱器に供給され、次いで、前記プリンタノズルに供給される。前記センサは、（ｉ）前記アプリケータのところ、（ｉｉ）前記給送チャンネル又はガイドチューブのところ、（ｉｉｉ）前記プリンタヘッドに移動可能に関連付けられる前記プリンタノズルと、前記プリンタヘッドとの間に配設されるフレキシブルな結合要素のところ、（ｉｖ）前記３Ｄ印刷段ユニットの外のところのうちの少なくとも１つのところに付され得る。前記３Ｄ印刷段ユニットの外は、前記センサが、前記３Ｄ印刷段ユニットのところではあるが、前記３Ｄ印刷可能熱可塑性ポリマ材料が溶融状態にないところで測定することを意味する。例えば、前記センサは、前記プリンタヘッドの外側で力関連パラメータを測定してもよい。例えば、前記センサは、前記プリンタヘッドを機械的に保持する保持手段の外側で力関連パラメータを測定してもよい。
【００２１】
実施例においては、前記フィラメントに、毛細管を通過させるため（下記も参照）又は前記プリンタノズルを通過させるためなどの、前記３Ｄプリンタを通過させるために、モータなどのアプリケータが付されてもよい。前記フィラメントを給送するために回転要素を回転させるのに必要なトルクが、検知され、制御されてもよい。このやり方においては、前記流量は一定に保たれ得る。
【００２２】
「制御する」という用語及び同様の用語は、特に、少なくとも、要素の動作を決定すること又は管理することを指す。従って、本明細書においては、「制御する」という用語及び同様の用語は、例えば、測定、表示、作動、開放、シフト、温度変更などのような動作を要素に強いること（要素の動作を決定すること又は要素の動作を管理すること）などを指し得る。「制御する」という用語及び同様の用語は、その他に、モニタすることを更に含み得る。従って、「制御する」という用語及び同様の用語は、要素に動作を強いることを含んでもよく、要素に動作を強いると共に前記要素をモニタすることも含んでもよい。それ故、実施例においては、前記方法は、（前記フィラメントを前記プリンタノズルに供給するよう構成される）アプリケータで前記フィラメントを前記プリンタノズルに供給するステップを有し、前記アプリケータは、前記フィラメントを給送するための回転要素を有し、前記方法は、前記回転要素におけるトルクを制御するステップを有する。従って、前記方法は、前記３Ｄ印刷可能材料の前記押し出し量を制御するために前記回転要素に加えられるトルクを制御するステップを有してもよい。前記トルクを利用することによって、両方の流量が制御され得るが、（暗黙的に）前記力関連パラメータも検知される。
【００２３】
その代わりに又は更に、前記方法は、給送チャネルを通して前記フィラメントを給送するステップを有してもよく、前記給送チャネルは、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出しを制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを介して互いに関連付けられる上流部分及び下流部分を有する。前記力が大きいほど、これらの２つの部分の間の距離は大きくなり得る。従って、これらの２つの部分の間の距離は、前記力の尺度として使用され得る。これらの２つの部分の間の距離は小さくてもよく、距離の差も小さくてもよく、例えば、デフォルトの距離は、０乃至２０００μｍの範囲内であってもよく、力の差による距離の差は（また）、例えば、０μｍは力が全くないことを示し、２０００μｍは最大の現実的力であり得る０乃至２０００μｍの範囲内であってもよい。従って、このような実施例においては、前記距離が、前記力関連パラメータであり得る。
【００２４】
更に、これらの２つの部分は、フレキシブルな結合要素を介して互いに結合されてもよく、一方の部分の他方の部分に対する給送軸に沿った幾らかの平行移動を可能にする。特定の実施例においては、前記下流部分が前記プリンタノズルを有する。従って、前記プリンタノズルは、前記プリンタヘッドから本質的に独立して構成され、前記プリンタヘッドに関連して移動可能であるよう構成され得る。前記センサが、前記フレキシブルな結合要素を有してもよい。
【００２５】
他の特定の実施例においては、給送チャネルであって、前記チャネルの一部が相対的にフレキシブルな部分を含む給送チャネルが付されてもよい。動作中、前記給送チャネルは、圧力パラメータ処理時にその直径を維持する。しかしながら、前記フレキシブルな部分は、前記圧力に応じて、より多く又はより少なく膨らみ得る。これは、前記力が測定され得る圧力センサで測定され得る。このやり方においても、力関連パラメータが検知され得る。
【００２６】
その代わりに又は更に、前記プリンタノズルは、プリンタノズル壁であって、前記３Ｄ印刷可能材料が前記プリンタノズル壁に沿って案内されるプリンタノズル壁を有し、前記プリンタノズル壁は、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出しを制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを有してもよい。前記３Ｄ印刷可能材料が押されて前記ノズルを通るとき、前記圧力センサは力を受ける。このやり方においても、力関連パラメータが検知され得る。
【００２７】
更に他の実施例においては、給送チャネルにおいてひずみを測定するよう構成されるセンサを使用してもよい。前記給送チャネルが弾性材料で作成される場合、前記フィラメントの給送中、前記給送チャネルに力がかかる。この力は、測定され得る小さな変形（ひずみ）をもたらす。ひずみが、検知され、一定に維持されるとき、前記力も一定に保たれる。
【００２８】
従って、上記のように、前記方法は、前記プリンタヘッドにおいて更に加工するために、粒状３Ｄ印刷可能材料を供給し、前記粒状３Ｄ印刷可能材料を前記フィラメントに加工するステップを有してもよい。
【００２９】
いずれの場合でも、前記ノズルにおいて前記３Ｄ印刷可能材料を加熱しながら、前記３Ｄ印刷可能材料を押して前記ノズルを通過させることによって、前記フィラメントは、その最終的な厚さ又は直径に形成され、前記ノズルから排出され、堆積され得る。前記ノズル内の温度は、前記ガラス温度及び／又は前記融解温度よりも高くてもよい（以下も参照）。
【００３０】
検知される任意の力、又はトルク、前記アプリケータのエネルギ消費量などのそれに関連する他のパラメータは、前記３Ｄ印刷可能材料が前記ノズルから排出される力を反映し得る。従って、本明細書においては、「力関連パラメータ」という用語が利用される。前記力関連パラメータを測定するために圧力センサが使用されてもよい。従って、本明細書においては、「力センサ」又は「圧力センサ」という用語が使用される。それ故、前記力関連パラメータを検知するためのセンサは、力センサ又は圧力センサであってもよい。その代わりに又は更に、目盛り付き力センサ（calibrated force sensor）、トルクセンサ、圧電センサ、容量センサ、抵抗センサなどから成るグループから選択されるセンサが利用されてもよい。
【００３１】
上記のように、前記方法は、印刷段階で３Ｄ印刷可能材料を堆積させるステップを有する。本明細書において、「３Ｄ印刷可能材料」という用語は、堆積又は印刷されるべき材料を指し、「３Ｄ印刷材料」という用語は、堆積後に得られる材料を指す。前記３Ｄ印刷可能材料は、特に、高温のプリンタヘッド又は押出機内の前記材料を指すことができ、前記３Ｄ印刷材料は、同じ材料であるが、より後の段階の堆積されたときのものを指すので、これらの材料は本質的に同じものであり得る。前記３Ｄ印刷可能材料は、フィラメントとして印刷され、そのようなものとして堆積される。前記３Ｄ印刷可能材料は、フィラメントとして提供されてもよく、又はフィラメントに形成されてもよい。従って、どんな出発原料が利用されても、３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントが、前記プリンタヘッドによって供給され、３Ｄ印刷される。
【００３２】
本明細書においては、「３Ｄ印刷可能材料」という用語は、「印刷可能材料」とも示され得る。「ポリマ材料」という用語は、実施例においては、異なるポリマの混合物を指し得るが、実施例においては、異なるポリマ鎖長を持つ本質的に単一のポリマタイプも指し得る。従って、「ポリマ材料」又は「ポリマ」という用語は、単一のタイプのポリマを指し得るが、複数の異なるポリマも指し得る。「印刷可能材料」という用語は、単一のタイプの印刷可能材料を指し得るが、複数の異なる印刷可能材料も指し得る。「印刷材料」という用語は、単一のタイプの印刷材料を指し得るが、複数の異なる印刷材料も指し得る。
【００３３】
従って、「３Ｄ印刷可能材料」という用語は、２つ以上の材料の組み合わせも指し得る。一般に、これらの（ポリマ）材料は、ガラス転移温度Ｔｇ及び／又は融点Ｔｍを有する。前記３Ｄ印刷可能材料は、前記ノズルから出る前に、少なくとも前記ガラス転移温度の温度まで、一般的には、少なくとも前記融点の温度まで、前記３Ｄプリンタによって加熱される。従って、特定の実施例においては、前記３Ｄ印刷可能材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）及び／又は融点（Ｔｍ）を有する熱可塑性ポリマを含み、前記プリンタヘッドの動作は、前記３Ｄ印刷可能材料の、前記ガラス転移温度を超える加熱、前記３Ｄ印刷可能材料が半結晶性ポリマである場合には、前記融点を超える加熱を含む。更に別の実施例においては、前記３Ｄ印刷可能材料は、融点（Ｔｍ）を有する（熱可塑性）ポリマを含み、前記プリンタヘッドの動作は、前記受け物品上に堆積されるべき前記３Ｄ印刷可能材料の、少なくとも前記融点の温度までの加熱を含む。一般に、前記ガラス転移温度は前記融点と同じものではない。溶融は、結晶性ポリマにおいて起こる転移である。溶融は、ポリマ鎖が、それらの結晶構造から外れ、不規則液体（disordered liquid）になるときに、起こる。前記ガラス転移は、アモルファスポリマ、即ち、固体状態にあっても、鎖が、規則結晶状に配設されず、任意の形でただ散乱しているポリマに起こる転移である。ポリマは、本質的に、ガラス転移温度を有し、融点を有さないアモルファスポリマであってもよく、又は一般に、ガラス転移温度と融点との両方を有する（半）結晶性ポリマであってもよく、一般に、（半）結晶性ポリマは、アモルファスポリマより大きい。
【００３４】
従って、上記のように、本発明は、３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを供給し、印刷段階で前記３Ｄ印刷可能材料を基板上に印刷して、前記３Ｄ物品を供給するステップを有する。３Ｄ印刷可能材料として特に適格であり得る材料は、金属、ガラス、熱可塑性ポリマ、シリコーンなどから成るグループから選択されてもよい。特に、前記３Ｄ印刷可能材料は、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ナイロン（又はポリアミド）、アセテート（又はセルロース）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、（ＰＥＴポリエチレンテレフタレートなどの）テレフタレート、アクリル（ポリメチルアクリレート、Ｐｅｒｓｐｅｘ（登録商標）、ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（又はポリプロペン）、ポリスチレン（ＰＳ）、（発砲耐衝撃性ポリテン（又は、ポリエチレン）、低密度（ＬＤＰＥ）高密度（ＨＤＰＥ）などの）ＰＥ、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ポリクロロエテンなどから成るグループから選択される（熱可塑性）ポリマを含む。随意に、前記３Ｄ印刷可能材料は、尿素ホルムアルデヒド、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミンホルムアルデヒド、ポリカーボネート（ＰＣ）、熱可塑性エラストマなどから成るグループから選択される３Ｄ印刷可能材料を含む。随意に、前記３Ｄ印刷可能材料は、ポリスルホンから成るグループから選択される３Ｄ印刷可能材料を含む。
【００３５】
前記印刷可能材料は、受け物品上に印刷される。特に、前記受け物品は、構築台（building platform）であってもよく、又は構築台に含まれてもよい。前記受け物品は、３Ｄ印刷中、加熱されることもできる。しかしながら、前記受け物品は、３Ｄ印刷中、冷却されることもできる。
【００３６】
「受け物品上に印刷する」という語句、及び同様の語句は、とりわけ、直接、前記受け物品上に印刷すること、又は以前に前記受け物品上に印刷された３Ｄ印刷材料上に印刷することを含む。「受け物品」という用語は、印刷台（printing platform）、プリントベッド、基板、支持物（support）、ビルドプレート、又は構築台などを指し得る。「受け物品」という用語の代わりに、「基板」という用語も使用され得る。「受け物品上に印刷する」という語句、及び同様の語句は、とりわけ、印刷台、プリントベッド、支持物、ビルドプレート、又は構築台などの上の又はそれらに含まれる別個の基板上に印刷することも含む。「基板上に印刷する」という語句、及び同様の語句は、とりわけ、直接、前記基板上に印刷すること、又は前記基板上のコーティング上に印刷すること、若しくは以前に前記基板上に印刷された３Ｄ印刷材料上に印刷することを含む。以下では、更に、基板という用語が使用され、前記用語は、印刷台、プリントベッド、基板、支持物、ビルドプレート、若しくは構築台など、又はそれらの上の若しくはそれらに含まれる別個の基板を指し得る。
【００３７】
更に、本発明は、本明細書に記載されている方法を実行するために使用され得るソフトウェア製品に関する。
【００３８】
本明細書に記載されている方法は、３Ｄ印刷物品を供給する。従って、本発明は、他の態様においては、本明細書に記載されている方法で取得可能な３Ｄ印刷物品も提供する。特に、本発明は、３Ｄ印刷材料を含む３Ｄ印刷物品であり、隣接する隆起部と谷との間の高低差（Δｈ）を規定する隆起部と谷とを含むリブ付き構造を有する３Ｄ印刷物品であって、平均高低差Δｈａｖｇとの平均的な差が、１％以下のような２％以下である３Ｄ印刷物品を提供する。前記リブ付き構造は、本質的に、ＦＤＭ印刷に固有のものである。しかしながら、前記フィラメントにおけるでこぼこにより、前記フィラメントの直接使用は、リブ間の高さの差などの更なるフィーチャをもたらし得る。本発明では、このような差は最小化され得る。
【００３９】
（本明細書に記載されている方法で）取得される３Ｄ印刷物品は、それ自体が機能的であり得る。例えば、前記３Ｄ印刷物品は、レンズ、コリメータ、反射器などであり得る。このようして得られる３Ｄ物品は、（他の例においては）装飾的又は芸術的目的のために使用され得る。前記３Ｄ印刷物品は、機能的構成要素を含んでもよく、又は機能的構成要素を具備してもよい。前記機能的構成要素は、特に、光学的構成要素、電気的構成要素、及び磁気的構成要素から成るグループから選択され得る。「光学的構成要素」という用語は、特に、レンズ、ミラー、（ＬＥＤのような）光源などのような光学機能性を有する構成要素を指す。「電気的構成要素」という用語は、例えば、集積回路、ＰＣＢ、バッテリ、ドライバを指し得るが、（光源は、光学的構成要素及び電気的構成要素とみなされ得るので）光源なども指し得る。磁気的構成要素という用語は、例えば、磁気コネクタ、コイルなどを指し得る。その代わりに又は更に、前記機能的構成要素は、（例えば、電気的構成要素を冷却又は加熱するよう構成される）熱的構成要素を含み得る。従って、前記機能的構成要素は、熱の生成又は熱の除去などをするよう構成されてもよい。
【００４０】
３Ｄ印刷プロセスに戻ると、本明細書に記載されている３Ｄ印刷物品を供給するために特定の３Ｄプリンタが使用され得る。それ故、更に他の態様においては、本発明は、（ａ）プリンタノズルを含むプリンタヘッドと、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料を前記プリンタヘッドに供給するよう構成される３Ｄ印刷可能材料供給デバイスとを有する熱溶解積層法３Ｄプリンタ（「プリンタ」又は「３Ｄプリンタ」）であって、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、前記プリンタノズルを通して（基板へ）前記３Ｄ印刷可能材料を排出するための力を使用して前記プリンタノズルを介して３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを印刷段階で堆積させるよう構成され、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、（ｃ）前記３Ｄ印刷可能材料の押し出し、特に、押し出し量を制御するための力関連パラメータを検知するよう構成される圧力センサを更に有する熱溶解積層法３Ｄプリンタも提供する。前記３Ｄ印刷可能材料供給デバイスは、３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを前記プリンタヘッドに供給してもよく、又は前記３Ｄ印刷可能材料を供給し、前記プリンタヘッドが３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを作成してもよい。それ故、実施例においては、本発明は、（ａ）プリンタノズルを含むプリンタヘッドと、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを前記プリンタヘッドに供給するよう構成されるフィラメント供給デバイスとを有する熱溶解積層法３Ｄプリンタであって、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、前記プリンタノズルを通して（基板へ）前記３Ｄ印刷可能材料を排出するための力を使用して前記プリンタノズルを介して３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを印刷段階で堆積させるよう構成され、特に、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタが、（ｃ）前記３Ｄ印刷可能材料の押し出しを制御するための力関連パラメータを検知するよう構成される圧力センサを更に有する熱溶解積層法３Ｄプリンタを提供する。
【００４１】
前記圧力センサ又は力センサは、チャネル内の圧力、２つのチャネル部分間の圧力、フレキシブルな部分における圧力などを測定するための任意のセンサであり得る。特に、前記センサは、０．１乃至１０ニュートンのような０．１乃至２０Ｎの範囲内の力を検知するよう構成され得る。
【００４２】
前記プリンタの幾つかの実施例は、実際には、前記方法に関連して上で既に説明されている。上記のこれらの実施例のうちの幾つかは、完全を期すために、下でも繰り返し述べられている。
【００４３】
特定の実施例においては、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタは、特に、前記フィラメントを前記プリンタノズルに供給するよう構成される、アプリケータを更に有し、前記アプリケータは、特に、前記フィラメントを給送するための回転要素を有してもよく、前記方法は、前記回転要素におけるトルクを制御するステップを有する。
【００４４】
上記のように、他の実施例においては、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタは、給送チャネルを更に有してもよく、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタは、前記給送チャネルを通して前記フィラメントを給送するよう構成され、前記給送チャネルは、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出しを制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを介して互いに関連付けられる上流部分及び下流部分を有する。例えば、実施例においては、前記下流部分が、前記プリンタノズルを有する。
【００４５】
上記のように、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタの特定の実施例においては、前記プリンタノズルは、プリンタノズル壁であって、前記フィラメントが前記プリンタノズル壁に沿って案内されるプリンタノズル壁を有してもよく、前記プリンタノズル壁は、前記３Ｄ印刷可能材料の押し出しを制御するための前記力関連パラメータを検知するための圧力センサを有する。
【００４６】
上記のように、前記３Ｄ印刷可能材料供給デバイスは、前記フィラメントに加工される粒状材料に基づいて、又はフィラメントそれ自体に基づいて、前記プリンタヘッドにフィラメントを供給し得る。それ故、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタの実施例においては、前記３Ｄ印刷可能材料供給デバイスは、粒状３Ｄ印刷可能材料を前記３Ｄプリンタに供給するよう構成され、前記３Ｄプリンタは、前記３Ｄ印刷可能材料を（前記プリンタヘッドへの導入のための）前記フィラメントに加工するための（付加的な）押出機を更に有する。
【００４７】
特定の実施例においては、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタは、前記印刷段階の少なくとも一部の間、前記力を一定に維持することによって前記ノズルを通る材料押し出し量（材料重量／時間）を一定に維持するよう構成され得る。
【００４８】
それ故、実施例においては、前記熱溶解積層法３Ｄプリンタは、１つ以上の力関連パラメータセンサに機能的に結合される制御システムを有してもよい。
【００４９】
「熱溶解積層法（ＦＤＭ）３Ｄプリンタ」という用語の代わりに、簡潔に、「３Ｄプリンタ」、「ＦＤＭプリンタ」又は「プリンタ」という用語が使用され得る。前記プリンタノズルは、「ノズル」とも示され得る、又は場合によっては、「押出機ノズル」とも示され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
ここで、ほんの一例として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照して、本発明の実施例について説明する。
【図１ａ】３Ｄプリンタの幾つかの一般的な態様を概略的に示す。
【図１ｂ】３Ｄプリンタの幾つかの一般的な態様を概略的に示す。
【図２ａ】本明細書において規定されているような方法及び／又は装置の幾つかの態様を概略的に示す。
【図２ｂ】本明細書において規定されているような方法及び／又は装置の幾つかの態様を概略的に示す。
【図２ｃ】本明細書において規定されているような方法及び／又は装置の幾つかの態様を概略的に示す。
【図２ｄ】本明細書において規定されているような方法及び／又は装置の幾つかの態様を概略的に示す。
【図２ｅ】本明細書において規定されているような方法及び／又は装置の幾つかの態様を概略的に示す。  概略図は必ずしも縮尺通りではない。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１ａは、３Ｄプリンタの幾つかの態様を概略的に示している。参照符号５００は３Ｄプリンタを示している。参照符号５３０は、３Ｄ印刷、特にＦＤＭ ３Ｄ印刷をするよう構成される機能ユニットを示しており、この参照符号は、３Ｄ印刷段ユニットを示す場合もある。３Ｄ印刷段ユニット（５３０）は、プリンタヘッド（５０１）及びプリンタノズル（５０２）を有する。ここでは、ＦＤＭ ３Ｄプリンタヘッドのような３Ｄ印刷物を供給するためのプリンタヘッドのみが概略的に示されている。参照符号５０１はプリンタヘッドを示している。本発明の３Ｄプリンタは特に複数のプリンタヘッドを含み得るが、他の実施例も可能である。参照符号５０２はプリンタノズルを示している。本発明の３Ｄプリンタは特に複数のプリンタノズルを含み得るが、他の実施例も可能である。参照符号３２０は、（上で示されているような）印刷可能な３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを示している。理解しやすいように、３Ｄプリンタの全ての特徴は示されておらず、本発明に特に関連する特徴のみが示されている（更に下記も参照）。
【００５２】
３Ｄプリンタ５００は、実施例においては少なくとも一時的に冷却され得る受け物品５５０上に複数のフィラメント３２０を堆積させることによって、３Ｄ物品１０を生成するように構成され、各フィラメント２０は、融点Ｔｍを有するような３Ｄ印刷可能材料を含む。３Ｄプリンタ５００は、プリンタノズル５０２の上流でフィラメント材料を加熱するよう構成される。これは、例えば、押出機能及び／又は加熱機能のうちの１つ以上を有するデバイスで行われ得る。このようなデバイスは、参照符号５７３で示されており、プリンタノズル５０２の上流に（即ち、時間において、フィラメント材料がプリンタノズル５０２から出て行く前に）配設される。（従って、）プリンタヘッド５０１は、液化器又は加熱器を含む。参照符号２０１は、印刷可能材料を示している。この材料は、堆積されるとき、参照符号２０２で示されている（３Ｄ）印刷材料として示される。
【００５３】
参照符号５７２は、特にワイヤの形態の材料を有するスプール又はローラーを示している。３Ｄプリンタ５００は、これを、受け物品又は既に堆積された印刷材料上のフィラメント又は繊維３２０に変える。一般に、ノズルの下流のフィラメントの直径は、プリンタヘッドの上流のフィラメントの直径に比べて減らされる。従って、プリンタノズルは、時として、押出機ノズルと（も）示される。フィラメントのそばにフィラメントを配設すると共に、フィラメント上にフィラメントを配設すると、３Ｄ物品１０が形成され得る。参照符号５７５は、フィラメント供給デバイスを示しており、前記フィラメント供給デバイスは、ここでは、とりわけ、参照符号５７６で示されている、スプール又はローラー及び駆動輪を含む。
【００５４】
参照符号Ａは、長手方向軸又はフィラメント軸を示している。
【００５５】
参照符号Ｃは、特に受け物品５５０の温度を制御するよう構成される温度制御システムのような制御システムを概略的に示している。制御システムＣは、受け物品５５０を、少なくとも５０℃の温度まで、特に、少なくとも２００℃のような約３５０℃の範囲まで加熱することができる加熱器を含んでもよい。
【００５６】
図１ａは、フィラメント３２０をプリンタノズル５０２に供給するよう構成されるアプリケータ１５７５も概略的に示しており、前記アプリケータは、フィラメント３２０を給送するための回転要素１５７６を有する。ここでは、回転ホイールが、フィラメント３２０を給送するために使用され得る。
【００５７】
図１ｂは、作成中の３Ｄ物品１０の印刷をより詳細に３Ｄで概略的に示している。ここで、この概略図においては、単一面内のフィラメント３２０の端部は相互接続されていないが、実際には、実施例においては、そうであってもよい。
【００５８】
図１ｂは、参照符号Ｄで示されている、プリンタノズル５０２から排出されたばかりのフィラメント３２０の直径も概略的に示している。
【００５９】
従って、図１ａ乃至１ｂは、（ａ）プリンタノズル５０２を含む第１プリンタヘッド５０１と、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料２０１を含むフィラメント３２０を第１プリンタヘッド５０１に供給するよう構成されるフィラメント供給デバイス５７５とを有し、随意に、（ｃ）受け物品５５０を有する熱溶解積層法３Ｄプリンタ５００の幾つかの態様を概略的に示している。図１ａ乃至１ｂにおいては、第１若しくは第２印刷可能材料又は第１若しくは第２印刷材料は、概括的な表示の印刷可能材料２０１及び印刷材料２０２で示されている。
【００６０】
（例えば、検知されることができる力関連パラメータの例として電流を測定することによって）フィーダモータによって加えられる力を測定することによって材料流量（単位時間当たりの材料重量）を一定に保つために力フィードバック機構が使用されることができる。図２ａにおいて示されているように、押し出し中に加えられる力を測定するために、ガイドチューブを切断し、２つの部分の間に応力／ひずみゲージを配置することも可能であり、より詳細には、実施例が図２ｂにおいて示されている。従って、これらの図は、給送チャネル７１０を更に概略的に示している。熱溶解積層法３Ｄプリンタ（詳細には示されていないが、例えば図１ａを参照）は、給送チャネル７１０を通してフィラメント３２０を給送するよう構成される。給送チャネル７１０は、３Ｄ印刷可能材料２０１の堆積を制御するための力関連パラメータを検知するための圧力センサ７２０を介して互いに関連付けられる上流部分７１１及び下流部分７１２を有する。センサ信号に基づいて、制御システムＣが、例えば、プリンタノズル５０２から出るフィラメント３２０の一定の直径を維持するよう、力を制御し得る。例えば、参照符号ｄで示されている、上流部分７１１と下流部分７１２との間の距離が、力関連パラメータとして使用され得る。図２ａは、フィラメント３２０をプリンタノズル５０２に供給するよう構成されるアプリケータ１５７５も概略的に示している。アプリケータによって供給される力が一定であるときには、距離ｄも一定である。
【００６１】
図２ｃは、アプリケータ１５７５のところ、随意の輸送チャネル又はガイドチューブ７１０中などであるが、ノズル５０２のところもそうである、力センサ７２０の圧力が加えられ得る幾つかの位置を概略的に示している。ノズル５０２における構成は、図面の上部のセンサ７２０と本質的に異ならないことに留意されたい。従って、実施例においては、下流部分７１２がプリンタノズル５０２を有する。本発明を説明するための図２ｃには、センサ７２０の複数の可能な位置が示されていることに留意されたい。更に、例として、図２ｃは、参照符号６００で示されている（付加的な）押出機も概略的に示している。粒状３Ｄ印刷可能材料２０１が、押出機６００に供給され、押し出されて、３Ｄ印刷可能材料２０１のフィラメント３２０になる。このフィラメントは、アプリケータ１５７５に供給され得る（詳細には示されていない）。図２ｄにおいて更に説明されているように、力が測定され得る他の位置はノズル内である。３Ｄ印刷可能な熱可塑性ポリマ材料が（Ｔｇ及びＴｍより高い）溶融状態にある体積は、非常に小さい体積であり、例えば、典型的には１００ｍｍ３未満である。このような小さな体積における圧力の測定は、かなり困難且つ／又は不正確である。固体状態、即ち、非溶融状態にある３Ｄ印刷可能な熱可塑性ポリマ材料（ケーブルの形態の投入フィラメント）の測定は、 より簡単且つ／又はより正確である。図２ｃは、フィラメント３２０をプリンタノズル５０２に供給するよう構成されるアプリケータ１５７５の実施例も概略的に示しており、前記アプリケータは、フィラメント３２０を給送するための回転要素１５７６を有する。このような実施例においては、前記方法は、（流量を制御するために）回転要素１５７６におけるトルクを制御することを含み得る。
【００６２】
センサ７２０は、３Ｄプリンタ５００内の、フィラメントがそのガラス温度（Ｔｇ）及び／又は融点（Ｔｍ）に加熱される前の任意の位置において力関連パラメータを検知し得る。
【００６３】
センサ７２０は、３Ｄ印刷段ユニット５３０の外の位置において力関連パラメータを検知してもよい。３Ｄ印刷段ユニット５３０は、例えば３Ｄプリンタフレーム又はハウジングなどの３Ｄプリンタ５００の部品に対して柔軟に配設され得る。
【００６４】
図２ｄは、プリンタノズル５０２が、プリンタノズル壁５０３であって、３Ｄ印刷可能材料２０１が前記プリンタノズル壁５０３に沿って案内されるプリンタノズル壁５０３を有する実施例を概略的に示している。プリンタノズル壁５０３は、３Ｄ印刷可能材料２０１の押し出しを制御するための力関連パラメータを検知するための圧力センサ７２０を有する。
【００６５】
図２ｅは、３Ｄ印刷材料２０２を含む３Ｄ印刷物品１の実施例を概略的に示している。３Ｄ印刷物品１は、隣接する隆起部と谷との間の高低差Δｈを規定する隆起部３と谷４とを含むリブ付き構造２を有する。本明細書ではΔｈ１、Δｈ２、Δｈ３、Δｈ４等として示している異なるΔｈは、Δｈａｖｇへ数平均され得る。平均高低差Δｈａｖｇとの平均的な差は１％以下である。
【００６６】
「複数」という用語は、２つ以上を指す。
【００６７】
本明細書における、「実質的に、〜から成る」のような「実質的に」という用語は、当業者には理解されるだろう。「実質的に」という用語は、「全体的に」、「完全に」、「全て」などを伴う実施例も含み得る。従って、実施例においては、実質的にという形容詞は削除される場合もある。適用可能な場合、「実質的に」という用語は、１００％を含む、９５％以上、特に９９％以上、更に特に９９．５％以上などの、９０％以上にも関連し得る。「有する」という用語は、「有する」という用語が「から成る」を意味する実施例も含む。「及び／又は」という用語は、特に、「及び／又は」の前及び後で言及されている項目のうちの１つ以上に関連する。例えば、「項目１及び／又は項目２」という語句、及び同様の語句は、項目１及び項目２のうちの１つ以上に関連し得る。「有する」という用語は、或る実施例においては、「から成る」ことを指す場合があるが、別の実施例においては、「少なくとも規定されている種を含み、随意に、１つ以上の他の種を含む」ことを指す場合もある。
【００６８】
更に、明細書及び請求項における、第１、第２、第３などの用語は、同様の要素を区別するために使用されるものであり、必ずしも、逐次的又は時間的な順序を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書において記載されている本発明の実施例は、本明細書において記載又は図示されている順序以外の順序で動作が可能であることは理解されるべきである。
【００６９】
本明細書におけるデバイスは、とりわけ、動作中について説明されている。当業者には明らかであるように、本発明は、動作の方法又は動作中のデバイスに限定されない。
【００７０】
上述の実施例は、本発明を限定するものではなく、例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの他の実施例を設計することができることに留意されたい。請求項においては、括弧の間に置かれる如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」という動詞及びその活用形の使用は、請求項において述べられている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の単数形表記は、複数のこのような要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を含むハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実施されてもよい。幾つかの手段を列挙しているデバイスの請求項においては、これらの手段のうちの幾つかは、ハードウェアの１つの同じ物品によって具現化されてもよい。単に、或る特定の手段が、互いに異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。
【００７１】
本発明は、更に、明細書において記載されている且つ／又は添付図面において示されている特徴フィーチャ（characterizing feature）のうちの１つ以上を含むデバイスに適用される。本発明は、更に、明細書において記載されている且つ／又は添付図面において示されている特徴フィーチャのうちの１つ以上を含む方法又はプロセスに関する。
【００７２】
この特許において論じられている様々な態様は、更なる利点を提供するために組み合わされ得る。更に、当業者は、実施例は組み合わされてもよく、また、３つ以上の実施例が組み合わされてもよいことを理解するであろう。更には、前記フィーチャのうちの幾つかは、１つ以上の分割出願のための基礎を形成し得るものである。
【００７３】
第１（印刷可能又は印刷）材料及び第２（印刷可能又は印刷）材料のうちの１つ以上が、材料のＴｇ又はＴｍに影響を及ぼさないガラス及び繊維などのフィラー（fillers）を含んでもよいことは、言うまでもない。
【図１Ａ】
2020521653.tif 000004
【図１Ｂ】
2020521653.tif 000005
【図２Ａ】
2020521653.tif 000006
【図２Ｂ】
2020521653.tif 000007
【図２Ｃ】
2020521653.tif 000008
【図２Ｄ】
2020521653.tif 000009
【図２Ｅ】
2020521653.tif 000010
【国際調査報告】
2020521653.tif 000011
2020521653.tif 000012
2020521653.tif 000013