(57)【要約】  硬い身体組織の特性を具備する物体の付加製造方法であって、前記方法は、複数の非生物学的材料配合物を吐出して凝固させ、物体の形状に対応する構成パターンで複数の硬化層を連続的に形成することを含み、前記層の少なくとも一部分について、前記吐出は、インタレース位置に異なる材料配合物を含むボクセル要素を形成して、前記部分全体にまたがって三次元テクスチャ領域を形成することを含み、前記材料配合物および前記インタレース位置は、前記テクスチャ領域がひとたび硬化すると、約０．１％〜約０．３％の歪み範囲にわたって最大で＋２０％の応力変動を示すように選択される、方法。【選択図】図６Ａ−６Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬い身体組織の特性を具備する物体の付加製造方法であって、前記方法は、複数の非生物学的材料配合物を吐出して凝固させ、物体の形状に対応する構成パターンで複数の硬化層を連続的に形成することを含み、前記層の少なくとも一部分について、前記吐出は、インタレース位置に異なる材料配合物を含むボクセル要素を形成して、前記部分全体にまたがって三次元テクスチャ領域を形成することを含み、前記材料配合物および前記インタレース位置は、前記テクスチャ領域がひとたび硬化すると、約０．１％〜約０．３％の歪み範囲にわたって最大で＋２０％の応力変動を示すように選択される、方法。
【請求項２】
前記インタレース位置は、変調関数に従って選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変調関数は、ノイズ関数を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記変調関数は、シンプレックスノイズ関数を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記変調関数は、オープンシンプレックスノイズ関数を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記関数は、ウォーリーノイズ関数を含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項７】
前記関数は、パーリンノイズ関数を含む、請求項３〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記関数は、ウェーブレットノイズ関数を含む、請求項３〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記変調関数は、周期関数を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記変調関数は、２ミリメートル以下の周期を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記変調関数は、非周期関数を含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項１２】
前記材料配合物は、前記凝固により、第一材料を与える第一材料配合物と、前記凝固により、第二材料を与える第二材料配合物とを含み、前記インタレース位置は、前記テクスチャ領域内に複数のテクスチャ要素を形成するように選択され、各テクスチャ要素は、前記第一材料から作られた壁部分によって少なくとも部分的に包囲された第二材料から作られた内側部分を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記壁部分は、前記内側部分より硬い、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記材料配合物は、前記凝固により、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約４０〜約６０ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約１０００ＭＰａ〜約２６００ＭＰａの弾性率を有する材料を与える第一材料配合物と、前記凝固により、ＡＳＴＭ  Ｄ‐５７５に従って約１０ｋＰａ〜約１００ｋＰａの弾性率を有する材料を与える第二材料配合物とを含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記材料配合物は、前記凝固により、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約４０〜約６０ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約１０００ＭＰａ〜約２６００ＭＰａの弾性率を有する材料を与える第一材料配合物と、前記凝固により、（ｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ‐５７５に従って約１０ｋＰａ〜約１００ｋＰａまたは約１０ｋＰａ〜約５０ｋＰａの弾性率を有する材料；（ｉｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ−５７５に従って約０．１ＭＰａ〜約１ＭＰａの弾性率を有する材料；および（ｉｉｉ）１０未満のショアＡ硬度または３０未満のショアＯＯ硬度を具備する材料から成る群から選択された材料を与える第二材料配合物とを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記材料配合物は、１００００センチポアズ以下の粘度；１より大きい剪断損失弾性率対剪断貯蔵弾性率比；２０ｋＰａ未満の剪断弾性率；１バール以下の正圧に曝されたときの流動性；剪断減粘性および／またはチキソトロピー挙動；および熱減粘挙動のうちの少なくとも１つを具備する第三材料配合物を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記吐出は、ひとたび前記テクスチャ領域および鞘が硬化すると鞘の硬度が前記テクスチャ領域の硬度より高くなるように、前記材料配合物の少なくとも一つを吐出して、前記テクスチャ領域を少なくとも部分的に包囲する鞘を形成することを含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記吐出は、前記材料配合物の少なくとも一つを吐出して、前記鞘に可撓性の環構造を形成することを含み、前記環構造の内部は、前記鞘と同じ材料配合物（単数又は複数）から作られる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記吐出は、前記材料配合物の少なくとも一つを吐出して、軟組織要素の形状を有する構造を前記鞘上に形成することを含む、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記吐出は、ひとたび前記テクスチャ領域、前記鞘、およびコーティングが硬化するとコーティングの硬度が前記鞘の硬度より高くなるように、前記材料配合物の少なくとも一つを吐出して、前記鞘上にコーティングを形成することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記吐出は、前記材料配合物の少なくとも一つを吐出して、軟組織要素の形状を有する構造を前記コーティング上に形成することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記吐出は、前記材料配合物の少なくとも一つを吐出して、ひとたび前記テクスチャ領域および芯が硬化すると前記テクスチャ領域の硬度が芯の硬度より高くなるように、前記テクスチャ領域および／または前記鞘によって包囲された芯を形成することを含む、請求項１７〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記吐出は、前記材料配合物の少なくとも一つを吐出して、骨腫瘍の形状を有する区画であって、この区画の外側でこの区画に隣接するどのボクセルの機械的特性とも異なる機械的特性を有する区画を形成することを含む、請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
硬組織の特性を具備する物体の付加製造方法であって、前記方法は、複数の非生物学的材料配合物を吐出して凝固させ、物体の形状に対応する構成パターンで複数の硬化層を連続的に形成することを含み、前記層の少なくとも一部分に対して、前記吐出は、インタレース位置に異なる材料配合物を含むボクセル要素を形成して、その部分全体にわたって三次元テクスチャ領域を形成することを含み、前記インタレース位置は、前記テクスチャ領域内に複数のテクスチャ要素を形成するように選択され、各テクスチャ要素は、壁部分によって少なくとも部分的に包囲された内側部分を有し、前記内側部分および前記壁部分は、異なる材料配合物から作られ、前記内側部分の直径は、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍであり、前記内側部分の厚さは、約０．１ｍｍ〜約２ｍｍである、方法。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれかに記載の方法によって製作されることができ、かつ複数の非生物学的材料から作られる物体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、米国仮特許出願Ｎｏ．６２／５３８００３，６２／５３８００６，６２／５３８０１５、及び６２／５３８０１８と同時に出願された、２０１７年７月２８日出願の米国仮特許出願Ｎｏ．６２／５３８０２６の優先権の利益を主張する。
【０００２】
上記出願の内容は、本明細書においてそれらの全体が完全に述べられているかのように、参考としてそれらの全体をここに組み入れる。
【０００３】
技術分野
本発明は、その一部の実施形態では、付加製造に関し、さらに詳しくは、硬組織の特性を具備する物体を付加製造によって製作するための方法およびシステムに関するが、それに限定されない。
【背景技術】
【０００４】
付加製造（ＡＭ）は、一般的に、三次元（３Ｄ）物体が物体のコンピューターモデルを利用して製造される方法である。かかる方法は、視覚化、デモンストレーション及び機械的試作、並びに迅速生産（ＲＭ）の目的のためにデザイン関連分野のような様々な分野で使用されている。いかなるＡＭシステムの基本操作も、三次元コンピューターモデルを薄い横断面にスライスし、結果を二次元位置データに変換し、データを、三次元構造を層状に製造する制御装置に供給することからなる。
【０００５】
ＡＭの一つのタイプが、三次元インクジェット印刷プロセスである。このプロセスでは、構築材料が、一組のノズルを有する吐出ヘッドから吐出され、支持構造上に層を堆積する。構築材料に依存して、層は、次いで好適な装置を使用して硬化又は凝固されることができる。
【０００６】
様々な三次元インクジェット印刷技術が存在し、例えば米国特許第６，２５９，９６２号、第６，５６９，３７３号、第６，６５８，３１４号、第６，８５０，３３４号、第７，１８３，３３５号、第７，２０９，７９７号、第７，２２５，０４５号、第７，３００，６１９号、第７，４７９，５１０号、第７，５００，８４６号、第７，９６２，２３７号に開示される。それらは、出願人が全て同じであり、その内容は、参考としてここに組み入れられる。
【０００７】
幾つかのＡＭプロセスは、２つ以上の造形用材料を使用して物体を付加形成することを可能にする。例えば、本願譲受人の米国特許第９０３１６８０号明細書は、複数の吐出ヘッドを有する立体自由造形装置と、複数の構築材料を造形装置に供給するように構成された構築材料供給装置と、造形装置および供給装置を制御するように構成された制御ユニットとを備えたシステムを開示している。システムは幾つかの動作モードを有する。１つのモードでは、全ての吐出ヘッドが造形装置の単一の構築スキャンサイクル中に動作する。別のモードでは、吐出ヘッドの１つ以上が単一の構築スキャンサイクル中またはその一部分中に動作しない。
【０００８】
構築材料は、造形用材料及び支持材料を含むことができ、それらは、物体、及び物体が構築されるように物体を支持する一時的な支持構造を形成する。
【０００９】
造形用材料（それは、一種以上の配合物に含まれる、一種以上の材料を含むことができる）は、希望の物体を生成するために堆積される。
【００１０】
当業界で「支持材料（支持体材料）」としても知られる支持体材料（１つ以上の材料を含んでよい）は、造形用材料要素と共にあるいはそれ無しで使用され、構築中に物体の特定の領域を指示するために、かつ後続の物体層の適切な垂直配置を確実にするために使用される。例えば物体が張り出した特徴または形状、例えば湾曲したジオメトリ、負角、空隙等を含む場合、物体は通常、印刷中に使用される隣接支持構造を使用して構築される。
【００１１】
全ての場合に、支持体材料は、造形用材料に近接して堆積され、複雑な物体のジオメトリの形成および物体の空隙の充填を可能にする。
【００１２】
現在実施されている技術の全てにおいて、堆積された支持体材料及び造形用材料は、一般的に硬化条件（例えば硬化エネルギー）にさらすと硬化され、必要な層形状を形成する。印刷完了後、支持体構造は、除去され、製作された３Ｄ物体の最終形状を出現する。
【００１３】
インクジェット印刷ヘッドのような現在市販されている印刷ヘッドを使用する場合、支持体材料は、それを噴射することができるように、動作温度、すなわち噴射温度で比較的低い粘度（約１０〜２０ｃＰ）を有する必要がある。さらに、支持体材料は、後続の層の構築を可能にするために、急速に硬化する必要がある。加えて、硬化した支持体材料は、造形用材料を適切な位置に保持するために充分な機械的強度と、幾何学的欠陥を回避するために低歪みとを有する必要がある。
【００１４】
支持体材料を除去するための公知の方法としては、機械的衝撃（ツールまたはウォータージェットによって加えられる）のみならず、加熱しながらまたは加熱することなく溶媒に溶解するなどの化学的方法もある。機械的方法は労働集約的であり、小型の複雑な部品には往々にして適さない。
【００１５】
支持体材料を溶解するために、製作された物体はしばしば水中に、または支持体材料を溶解することのできる溶媒中に浸漬される。支持体材料を溶解するために利用される溶液は、本明細書および当業界では「洗浄液」とも呼ばれる。しかし、多くの場合、支持体除去プロセスは、有害物質、手作業、および／または訓練を受けた人員を必要とする特別な機器、防護服、および高価な廃棄物処理を含む。加えて、溶解プロセスは通常、拡散動力学によって制限され、特に支持構造が大きくて嵩張る場合、非常に長い時間を要する場合がある。さらに、物体表面の「混合層」の痕跡を除去するために、後処理が必要になる場合がある。用語「混合層」とは、造形用材料および支持体材料がそれらの界面で相互に混入することによって、製作中の物体の表面の２つの材料間の界面に形成された、混合硬化した造形用材料と支持体材料の残留層を指す。
【００１６】
加えて、ワックスおよび特定の可撓性材料など，感温性の造形用材料が存在するため、支持体除去中に高温を必要とする方法には問題がある場合がある。支持体材料を除去するための機械的方法および溶解方法は両方とも、使い易さ、清潔さ、および環境安全性が主要な考慮事項であるオフィス環境で使用する場合には、特に問題がある。
【００１７】
３Ｄ構築用の水溶性材料は、例えば米国特許第６２２８９２３号明細書に記載されている。そこでは、水溶性熱可塑性ポリマーであるポリ（２‐エチル‐２‐オキサゾリン）が、選択された材料の帯状体をプレート上に高温高圧で押し出すことを含む３Ｄ構築プロセスにおける支持体材料として教示されている。
【００１８】
可融性結晶水和物を含む含水支持体材料は、米国特許第７２５５８２５号明細書に記載されている。
【００１９】
３Ｄ物体の構築において硬化支持体材料を形成するのに適した配合物は、全て本願譲受人の例えば米国特許第７４７９５１０号明細書、第７１８３３３５号明細書、および第６５６９３７３号明細書に記載されている。一般的に、これらの特許に開示された組成物は、少なくとも１つのＵＶ硬化性（反応性）成分、例えばアクリル成分と、少なくとも１つの非ＵＶ硬化性成分、例えばポリオール成分またはグリコール成分と、光開始剤とを含む。照射後、これらの組成物は、水、アルカリ性もしくは酸性溶液、または洗剤水溶液への曝露により溶解または膨潤することが可能な半固体またはゲル状の材料を提供する。
【００２０】
膨潤に加えて、そのような支持体材料の別の特性は、支持体材料が親水性成分からできているため、水、アルカリ性もしくは酸性溶液、または洗剤水溶液への曝露中に分解する能力であろう。膨潤プロセス中に、内力が硬化支持体の破砕および破壊を引き起こす。さらに、支持体材料は、水に曝露すると気泡を放出する物質、例えば酸性溶液と接触するとＣＯ２に変化する重炭酸ナトリウムを含有することができる。気泡はモデルから支持体を除去するプロセスを助ける。
【００２１】
複数の付加製造プロセスは、一種より多い造形用材料を使用する物体の付加形成を可能にする。例えば、本出願人の公開Ｎｏ．２０１０／０１９１３６０を有する米国特許出願は、複数の吐出ヘッドを有する固体自由形状製作装置、複数の構築材料を製作装置に供給するように構成された構築材料供給装置、及び製作装置及び供給装置を制御するために構成された制御ユニットを含むシステムを開示する。システムは、複数の操作モードを持つ。一つのモードでは、全ての吐出ヘッドが製作装置の単一構築走査サイクル時に作動する。別のモードでは、吐出ヘッドの一つ以上が単一構築走査サイクル又はその一部の時に作動しない。
【００２２】
Ｐｏｌｙｊｅｔ（商品名）（Ｓｔｒａｔａｓｙｓ  Ｌｔｄ．、イスラエル）のような３Ｄインクジェット印刷プロセスでは、構築材料は、一つ以上の印刷ヘッドから選択的に噴射され、ソフトウェアファイルによって規定されるような予め決定された構成に従って連続層で製作トレイの上に堆積される。
【００２３】
付加製造プロセスは、ゴム状材料を形成するために使用されている。例えば、ゴム状材料は、本明細書に記載されるようにＰｏｌｙＪｅｔ（商品名）システムで使用される。これらの材料は、例えばインクジェットによる吐出を可能にする相対的に低い粘度を持ち、かつ室温より低いＴｇ、例えば−１０℃又はそれより下の温度を示すように配合されている。後者は、相対的に低い架橋度を有する化合物を配合することによって、及び固有の可撓制分子構造を有するモノマー及びオリゴマー（例えば、アクリルエラストマー）を使用することによって得られる。
【００２４】
ＰｏｌｙＪｅｔ（商品名）システムに使用可能なゴム状材料の例示的なファミリー（商品名「Ｔａｎｇｏ（商標）」ファミリーの下で販売）は、ショアＡ硬度、破断伸び、引裂き抵抗、及び引張強度を含む得られた硬化材料の種々のエラストマー特性を与える。このファミリーの最も軟らかい材料は、２７のショアＡ硬度を具備する。
【００２５】
ＰｏｌｙＪｅｔ（商品名）システムに使用可能なゴム状材料の別のファミリー（商品名「Ａｇｉｌｕｓ（商標）」ファミリーの下で販売される）は、本出願人によるＰＣＴ国際出願Ｎｏ．ＩＬ２０１７／０５０６０４（ＷＯ２０１７／２０８２３８として公開）に記載され、エラストマー硬化性材料及びシリカ粒子を含む硬化性エラストマー配合物を使用する。
【発明の概要】
【００２６】
本発明の一部の実施形態の態様では、硬い身体組織の特性を具備する物体の付加製造方法を提供する。この方法は、複数の非生物学的材料配合物（例えば本書に記載する構築材料配合物または造形用材料配合物）を吐出して凝固させ（例えば硬化条件に曝す）、物体の形状に対応する構成パターンで複数の硬化層を連続的に形成することを含み、層の少なくとも一部分について、吐出は、インタレース位置に異なる材料配合物を含むボクセル要素を形成して、その部分全体にまたがって三次元テクスチャ領域を形成することを含み、材料配合物およびインタレース位置は、テクスチャ領域がひとたび固化すると、約０．１％〜約０．３％の歪み範囲にわたって最大で＋２０％の応力変動を示すように選択される。
【００２７】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、インタレース位置は、変調関数に従って選択される。
【００２８】
本発明の一部の実施形態によれば、変調関数は、ノイズ関数を含む。本発明の一部の実施形態によれば、変調関数は、シンプレックスノイズ関数を含む。本発明の一部の実施形態によれば、変調関数は、オープンシンプレックスノイズ関数を含む。本発明の一部の実施形態によれば、関数は、ウォーリー（ウォーリー）ノイズ関数を含む。本発明の一部の実施形態によれば、関数は、パーリン（パーリン）ノイズ関数を含む。本発明の一部の実施形態によれば、関数は、ウェーブレットノイズ関数を含む。本発明の一部の実施形態によれば、変調関数は、周期関数を含む。本発明の一部の実施形態によれば、変調関数は、２ミリメートル以下の周期を有する。本発明の一部の実施形態によれば、変調関数は、周期関数を含む。
【００２９】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、材料配合物は、凝固すると第一材料を与える第一材料配合物（例えば構築材料配合物）と、凝固すると第二材料を与える第二材料配合物（例えば構築材料配合物）とを含み、インタレース位置は、テクスチャ領域内に複数のテクスチャ要素を形成するように選択され、各テクスチャ要素は、第一材料から作られた壁部分によって少なくとも部分的に包囲された、第二材料から作られた内側部分を有する。
【００３０】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、壁部分は、内側部分より硬い。
【００３１】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、材料配合物は、凝固するとＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約４０〜約６０ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約１０００ＭＰａ〜約２６００ＭＰａの弾性率を有する材料を与える第一材料配合物（例えば構築材料配合物）と、凝固するとＡＳＴＭ  Ｄ‐５７５に従って約１０ｋＰａ〜約１００ｋＰａの弾性率を有する材料を与える第二材料配合物（例えば構築材料配合物）とを含む。
【００３２】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、材料配合物は、凝固するとＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約４０〜約６０ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約１０００ＭＰａ〜約２６００ＭＰａの弾性率を有する材料を与える第一材料配合物（例えば構築材料配合物）と、凝固すると、（ｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ‐５７５に従って約１０ｋＰａ〜約１００ｋＰａまたは約１０ｋＰａ〜約５０ｋＰａの弾性率を有する材料；（ｉｉ）ＡＳＴＭ  Ｄ−５７５に従って約０．１ＭＰａ〜約１ＭＰａの弾性率を有する材料；および（ｉｉｉ）１０未満のショアＡ硬度または４０未満もしくは３０未満のショアＯＯ硬度を具備する材料から成る群から選択された材料を与える第二材料配合物（例えば構築材料配合物）とを含む。
【００３３】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、材料配合物は、（例えば硬化条件に曝されると）、１００００センチポアズ以下の粘度；１より大きい剪断損失弾性率対剪断貯蔵弾性率比；２０ｋＰａ未満の剪断弾性率；１バール以下の正圧に曝されたときの流動性；剪断減粘性および／またはチキソトロピー挙動；および熱減粘挙動のうちの少なくとも１つを具備する第三材料配合物（例えば構築材料配合物）を含む。
【００３４】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、吐出は、ひとたびテクスチャ領域および鞘が硬化すると鞘の硬度がテクスチャ領域の硬度より高くなるように、材料配合物（例えば構築材料配合物）の少なくとも１つを吐出して、テクスチャ領域を少なくとも部分的に包囲する鞘を形成することを含む。
【００３５】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、吐出は、材料配合物（例えば構築材料配合物）の少なくとも１つを吐出して、鞘に可撓性の環構造を形成することを含み、環構造の内部は、鞘と同一の単一または複数の材料配合物から作られる。
【００３６】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、吐出は、材料配合物（例えば構築材料配合物）の少なくとも１つを吐出して、軟組織要素の形状を有する構造を鞘上に形成することを含む。
【００３７】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、吐出は、ひとたびテクスチャ領域、鞘、およびコーティング（被覆）が硬化するとコーティングの硬度が鞘の硬度より高くなるように、材料配合物（例えば構築材料配合物）の少なくとも１つを吐出して、鞘上にコーティングを形成することを含む。
【００３８】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、吐出は、材料配合物（例えば構築材料配合物）の少なくとも１つを吐出して、軟組織要素の形状を有する構造をコーティング上に形成することを含む。
【００３９】
本発明の実施形態のいずれかの一部によれば、吐出は、材料配合物（例えば構築材料配合物）の少なくとも１つを吐出して、ひとたびテクスチャ領域および芯が硬化するとテクスチャ領域の硬度が芯の硬度より高くなるように、テクスチャ領域および／または鞘によって包囲された芯を形成することを含む。
【００４０】
本発明の一部の実施形態によれば、吐出は、材料配合物（例えば構築材料配合物）の少なくとも１つを吐出して、骨腫瘍の形状を有する区画であって、この区画の外側でこの区画に隣接するどのボクセルの機械的特性とも異なる機械的特性を有する区画を形成することを含む。
【００４１】
本発明の一部の実施形態の態様では、硬組織の特性を特徴とする物体の付加製造方法を提供する。この方法は、複数の非生物学的材料配合物を吐出して凝固させ（例えば硬化条件に曝す）、物体の形状に対応する構成パターンで複数の硬化層を連続的に形成することを含み、層の少なくとも一部分について、吐出は、インタレース位置に異なる材料配合物（例えば構築材料配合物）を含むボクセル要素を形成して、その部分全体にわたって三次元テクスチャ領域を形成することを含み、インタレース位置は、テクスチャ領域内に複数のテクスチャ要素を形成するように選択され、各テクスチャ要素は、壁部分によって少なくとも部分的に包囲された内側部分を有し、内側部分および壁部分は、異なる材料配合物から作られ、内側部分の直径は、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍであり、内側部分の厚さは、約０．１ｍｍ〜約２ｍｍである。
【００４２】
本発明の一部の実施形態の態様では、複数の非生物学的材料から作られる物体であって、上に記載し、また任意選択的に、かつ好ましくは、以下にさらに詳述する方法によって製作される物体を提供する。
【００４３】
別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的用語および／または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および／または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。
【００４４】
本発明の実施形態の方法および／またはシステムを実行することは、選択されたタスクを、手動操作で、自動的にまたはそれらを組み合わせて実行または完了することを含んでいる。さらに、本発明の方法および／またはシステムの実施形態の実際の機器や装置によって、いくつもの選択されたステップを、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア、あるいはオペレーティングシステムを用いるそれらの組合せによって実行できる。
【００４５】
例えば、本発明の実施形態による選択されたタスクを実行するためのハードウェアは、チップまたは回路として実施されることができる。ソフトウェアとして、本発明の実施形態により選択されたタスクは、コンピューターが適切なオペレーティングシステムを使って実行する複数のソフトウェアの命令のようなソフトウェアとして実施されることができる。本発明の例示的な実施形態において、本明細書に記載される方法および／またはシステムの例示的な実施形態による１つ以上のタスクは、データプロセッサ、例えば複数の命令を実行する計算プラットフォームで実行される。任意選択的に、データプロセッサは、命令および／またはデータを格納するための揮発性メモリ、および／または、命令および／またはデータを格納するための不揮発性記憶装置（例えば、磁気ハードディスク、および／または取り外し可能な記録媒体）を含む。任意選択的に、ネットワーク接続もさらに提供される。ディスプレイおよび／またはユーザ入力装置（例えば、キーボードまたはマウス）も、任意選択的にさらに提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本明細書では本発明のいくつかの実施形態を単に例示し添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。
【００４７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一部の実施形態による付加製造システムの概略図である。
【図１Ｂ−１Ｃ】図１Ｂ−１Ｃは、本発明の一部の実施形態による付加製造システムの概略図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の一部の実施形態による付加製造システムの概略図である。
【００４８】
【図２Ａ−２Ｃ】図２Ａ−２Ｃは、本発明の一部の実施形態による印刷ヘッドの概略図である。
【００４９】
【図３Ａ−３Ｂ】図３Ａ及び３Ｂは、本発明の一部の実施形態による座標変換を実証する概略図である。
【００５０】
【図４】図４は、本発明の一部の実施形態による、硬組織の特性を具備する物体を製造するのに特に有用な方法のフローチャートである。
【００５１】
【図５】図５は、本発明の一部の実施形態による、複数のテクスチャ要素を有するテクスチャ領域の概略図である。
【００５２】
【図６Ａ−６Ｂ】図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の一部の実施形態に従ってＡＭによって作製することができ、かつ硬組織の機械的特性および／またはテクスチャ特性に類似した特性を有する、物体の概略図である。
【００５３】
【図７Ａ】図７Ａは、コンピュータ物体データを取得するために、本発明の一部の実施形態に従って使用することのできる例示的手順を記載するフローチャートである。
【図７Ｂ】図７Ｂは、コンピュータ物体データを取得するために、本発明の一部の実施形態に従って使用することのできる例示的手順を記載するフローチャートである。
【００５４】
【図８Ａ−８Ｂ】図８Ａ−８Ｂは、本発明の一部の実施形態による物体の様々な形状の画像である。
【図８Ｃ−８Ｅ】図８Ｃ−８Ｅは、本発明の一部の実施形態による物体の様々な形状の画像である。
【図８Ｆ−８Ｇ】図８Ｆ−８Ｇは、本発明の一部の実施形態による物体の様々な形状の画像である。
【図８Ｈ−８Ｉ】図８Ｈは、本発明の一部の実施形態による物体の様々な形状の画像である。図８Ｉは、本発明の一部の実施形態による物体の様々な形状のコンピュータ物体データである。
【図８Ｊ−８Ｌ】図８Ｊ−８Ｌは、本発明の一部の実施形態による物体の様々な形状の画像である。
【００５５】
【図９】図９は、距離フィールドに基づいてＧＰＵ材料割当を使用して３Ｄ部品を印刷するシステムの一例である。
【００５６】
【図１０】図１０は、図１Ａ〜Ｄのコンピュータのための例示的なコンピュータアーキテクチャのブロック図である。
【００５７】
【図１１】図１１は、３Ｄモデルを印刷命令に変換して３Ｄ部品を印刷する方法のフロー図である。
【００５８】
【図１２】図１２は、図１１の方法で使用される要素のブロック図である。
【００５９】
【図１３】図１３は、テクスチャおよびバンプの部品の一部分の斜視図である。
【００６０】
【図１４】図１４は、配向部品を備えた構築空間の斜視図である。
【００６１】
【図１５】図１５は、距離フィールド値を決定する方法である。
【００６２】
【図１６】図１６は、距離フィールド値の決定を示す構築空間のスライスの上面図である。
【００６３】
【図１７】図１７は、材料選択の初期ステップを実行する方法のフロー図である。
【００６４】
【図１８】図１８は、異なる支持領域を示す部品の側面図を与える。
【００６５】
【図１９】図１９は、１つの部品のみが存在する場合にボクセルの材料を選択する方法を提供する。
【００６６】
【図２０】図２０は、構築空間に複数の部品が存在する場合にボクセルの材料を選択する方法を提供する。
【００６７】
【図２１】図２１は、構築空間に単一の部品を示す、様々な実施形態を通して構築される部品の断面図を与える。
【００６８】
【図２２】図２２は、単一の部品の材料選択規則の選択を通して干渉を除去することを示す、２つの部品の側面図を与える。
【００６９】
【図２３】図２３は、２つの異なる変調関数が１つに結合される結合エリアを示す。
【００７０】
【図２４】図２４は、２つの異なる材料が１つに結合される結合エリアを示す。
【００７１】
【図２５Ａ−２５Ｆ】図２５Ａ〜Ｆは、三次元印刷物体の機械的特性に対する配合比の影響を調査するために本発明の一部の実施形態に従って実行された実験で用いられた、材料配合物の幾つかの組合せを表すコンピュータ物体データの視覚化である。
【００７２】
【図２６Ａ−２６Ｄ】図２６Ａ〜Ｄは、三次元印刷物体の機械的特性に対するセルサイズの影響を調査するために本発明の一部の実施形態に従って実行された実験で用いられた、材料配合物の幾つかの組合せを表すコンピュータ物体データの視覚化である。
【００７３】
【図２７Ａ−２７Ｃ】図２７Ａ〜Ｃは、三次元印刷物体の機械的特性に対する変調関数の影響を調査するために本発明の一部の実施形態に従って実行された実験で用いられた、材料配合物の幾つかの組合せを表すコンピュータ物体データの視覚化である。
【００７４】
【図２８Ａ−２８Ｄ】図２８Ａ〜Ｄは、付加構造を備えた物体を製作するために使用することのできる、コンピュータ物体データの組合せの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
本発明は、その一部の実施形態では、付加製造に関し、さらに詳しくは、硬組織の特性を具備する物体を付加製造によって製作するための方法およびシステムに関するが、それに限定されない。
【００７６】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明に示されるか、および／または図面および／または実施例において例示される構成要素および／または方法の組み立ておよび構成の細部に必ずしも限定されないことを理解しなければならない。本発明は、他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行されることが可能である。
【００７７】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、下記の説明に示されるか、および／または図面および／または実施例において例示される構成要素および／または方法の組み立ておよび構成の細部に必ずしも限定されないことを理解しなければならない。本発明は、他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行されることが可能である。
【００７８】
本実施形態の方法およびシステムは、物体の形状に対応する構成パターンで複数の層を形成することによって、三次元物体をコンピュータ物体データに基づいて１層ずつ製作する。コンピュータ物体データは、標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）またはステレオリソグラフィ輪郭（ＳＬＣ）フォーマット、仮想現実モデリング言語（ＶＲＭＬ）、付加製造ファイル（ＡＭＦ）フォーマット、図面交換フォーマット（ＤＸＦ）、ポリゴン・ファイル・フォーマット（ＰＬＹ）、またはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）に適したいずれかの他のフォーマットを含め、それらに限らず、任意の公知のフォーマットにすることができる。
【００７９】
本明細書において使用される用語「物体」は、物品全体又はその一部を示す。
【００８０】
各層は、二次元表面を走査してそれをパターン化する付加製造装置によって形成される。走査中に、装置は、二次元の層または表面上の複数の目標位置を訪れ、各目標位置または１群の目標位置について、目標位置または目標位置群が構築材料配合物によって占有されるべきか否か、かつどのタイプの構築材料配合物をそこに送達すべきかを決定する。決定は、表面のコンピュータ画像に従って行われる。
【００８１】
本発明の好ましい実施形態では、ＡＭは、三次元印刷を、より好ましくは三次元インクジェット印刷を含む。これらの実施形態では、構築材料配合物は、１組のノズルを有する吐出ヘッドから吐出され、構築材料配合物を支持体構造上に層状に堆積する。ＡＭ装置はこうして、占有すべき目標位置に構築材料配合物を吐出し、かつ他の目標位置を空所のままにする。装置は通常、複数の吐出ヘッドを含み、各吐出ヘッドは、異なる構築材料配合物を吐出するように構成されることができる。従って、異なる目標位置を異なる構築材料配合物が占有することができる。構築材料配合物の種類は主に、造形用材料配合物および支持体材料配合物の２つのカテゴリに分類されることができる。支持体材料配合物は、製作プロセス中に物体もしくは物体の一部分を支持するため、かつ／または他の目的で、例えば中空物体もしくは多孔質物体を提供するために、支持マトリックスまたは支持構造として働く。支持体構造は、例えば支持強度を高めるために、さらに造形用材料配合物要素を含んでよい。
【００８２】
造形用材料配合物は一般的に、付加製造用に配合された組成物であり、それ自体で、すなわち他の物質と混合されたりまたは組み合わされたりする必要なく、三次元物体を形成することができる。
【００８３】
本明細書全体を通して、語句「未硬化構築材料」とは、本明細書に記載するように、連続的に層を形成するために製作プロセス中に吐出される材料を集合的に表すものである。この語句は、印刷物体を形成するために吐出される未硬化材料（本明細書では構築材料配合物とも呼ばれる）、すなわち１つ以上の未硬化造形用材料配合物、および支持体を形成するために吐出される未硬化材料、すなわち未硬化支持体材料配合物を包含する。
【００８４】
本明細書では、吐出された材料は集合的に「材料配合物」とも呼ばれる。材料配合物は、典型的には硬化時に（別段指摘されない限り）、典型的には本明細書に規定する硬化条件に曝されて硬化したときに（別段指摘されない限り）、それぞれの材料を形成する。
【００８５】
本明細書全体を通して、互換可能に使用される語句「硬化造形用材料」および「固化造形用材料」とは、本明細書で規定する通り、吐出された構築材料が硬化し、支持体材料が除去された後、造形物体を形成する構築材料の部分を表すものである。硬化または固化造形用材料は、本明細書に記載する方法で使用される造形用材料配合物に応じて、単一の硬化材料または２つ以上の硬化材料の混合物とすることができる。
【００８６】
本明細書において全体を通して、表現「造形用材料配合物」（それはまた、交換可能に、「造形用配合物」として示される）は、本明細書に記載されるように、造形物体を形成するように吐出される未硬化の構築材料の一部を記載する。造形用材料配合物は、（特に他で示さない限り）未硬化の造形用配合物であり、それは、硬化条件にさらすと最終物体又はその一部を形成する。
【００８７】
未硬化の構築材料は、一つ又はそれより多い造形用配合物を含むことができ、造形物体の異なる部分が異なる造形用配合物を硬化して作られ、従って異なる硬化された造形用材料又は硬化された造形用材料の異なる混合物から作られるように吐出されることができる。
【００８８】
本明細書全体を通して、語句「硬化支持体材料」は、本明細書では互換可能に「硬化支持体材料」または単に「支持体材料」とも呼ばれ、製作された最終物体を製作プロセス中に支持するように意図された構築材料の部分を表すものであり、それは、ひとたびプロセスが完了し、硬化造形用材料が得られると除去される。
【００８９】
本明細書全体を通して、本明細書では互換可能に「支持体配合物」または単に「配合物」とも呼ばれる語句「支持体材料配合物」は、本明細書に記載する支持体材料を形成するために吐出される未硬化構築材料の部分を記述するものである。支持体材料配合物は未硬化配合物である。支持体材料配合物が硬化性配合物である場合、それは、硬化条件に曝されると硬化支持体材料を形成する。
【００９０】
液体材料もしくは液体様材料または硬化した典型的にはゲル材料もしくはゲル状材料のいずれかとすることのできる支持体材料は、本明細書では犠牲材料とも呼ばれ、それは、層が吐出され硬化エネルギーに曝された後、除去可能であり、それによって最終物体の形状が現れる。
【００９１】
本明細書及び業界において、用語「ゲル」は、半固体材料としても言及されることが多い材料であり、それは、一般的に三次元固体ネットワークを含み、それは、一般的にそれらの間で化学的又は物理的に連結された繊維構造、及びこのネットワーク内で係合される液相から作られる。ゲルは、一般的に固体（例えば非流体）の稠度によって特徴づけられ、相対的に低い引張強度、例えば１００ｋＰａ未満の相対的に低い剪断モジュラス、及び１未満の剪断損失モジュラス対剪断貯蔵モジュラス（ｔａｎδ，  Ｇ′′／Ｇ）を具備する。ゲルは、少なくとも０．５バール、好ましくは少なくとも１バールの正圧を受けたときに流動可能であるとして、又は１バール未満もしくは０．５バール未満もしくは０．３バール以下の圧力を受けたときに流動不可能であるとして特徴づけられることができる。
【００９２】
本実施形態によるゲル状材料は、一般的に軟らかい材料であり、それは、ゲル又は固体であることができ、それは、ゲルの機械特性及び流動特性を具備する。
【００９３】
現在実施されている支持体材料は、典型的には硬化性材料と非硬化性材料との混合物を含み、本明細書ではゲル状支持体材料またはゲル支持体材料とも呼ばれる。
【００９４】
現在実施されている支持体材料は、典型的には水混和性または水分散性または水溶性である。
【００９５】
本明細書中全体を通して、用語「水混和性（の）」は、少なくとも一部が水に溶解可能である、または分散可能である（すなわち、分子の少なくとも５０％が混合時に水中に移動する）物質を記載する。この用語は用語「水溶性（の）」および用語「水分散性（の）」を包含する。
【００９６】
本明細書中全体を通して、用語「水溶性（の）」は、等しい体積または重量での水と混合されたとき、均一な溶液が形成される物質を記載する。
【００９７】
本明細書中全体を通して、用語「水分散性（の）」は、等しい体積または重量での水と混合されたとき、均一な分散物を形成する物質を記載する。
【００９８】
本明細書全体を通して、語句「溶解速度」とは、物質が液体媒体に溶解する速度を表す。溶解速度は、本実施形態の文脈で、一定量の支持体材料が溶解するために要する時間によって決定することができる。測定された時間を本明細書では「溶解時間」という。
【００９９】
ゲルまたはゲル状材料は、本発明の一部の実施形態では、本明細書に記載する硬化条件に曝されたときに、当業界で公知の通りこれらの実施形態の文脈で使用可能な硬化支持体材料をもたらす公知の硬化性配合物のいずれか、典型的には、硬化したときに水溶性または水混和性または水分解性であり、かつ／または物理的手段（例えばウォータージェット）もしくは化学的手段（例えば洗浄液）によって除去可能である配合物を使用して、得ることができる。
【０１００】
実施形態によれば、硬化性支持体材料配合物は、硬化条件に曝されると、
１未満の剪断損失弾性率Ｇ’’と剪断貯蔵弾性率Ｇ’との比（タンデルタ）；
０．５バールより高いかあるいは１バールより高い液圧に曝されたときの流動性および／または分解性；および
本明細書に定義する水溶性または水混和性；
の少なくとも１つを特徴とする、硬化ゲルまたはゲル状支持体材料をもたらす。
【０１０１】
例示的な硬化性支持体材料配合物は、１つ以上の硬化性材料、好ましくは例えば本明細書に記載するような親水性または両親媒性硬化性材料、さらに好ましくは単官能硬化性材料と、１つ以上の非硬化性材料、好ましくは例えば本明細書に記載するような親水性または両親媒性ポリマー材料と、硬化性材料の硬化を促進するための１つ以上の開始剤とを含む。
【０１０２】
例示的な追加の支持体材料配合物は、ＳＵＰ７０５、ＳＵＰ７０６、およびＳＵＰ７０７として市販されているものを含むが、これらに限定されない。これらの配合物を硬化条件（典型的にはＵＶ放射線）に曝したときに得られる硬化ゲルまたはゲル状材料は、これらの配合物に推奨される洗浄液および／または物理的手段を使用して除去することができる。
【０１０３】
本明細書全体を通して、語句「重量百分率」が配合物（例えば構築材料配合物）の実施形態の文脈で示される場合、それは、本明細書に記載するそれぞれの配合物または配合システムの総重量の重量百分率を意味する。
【０１０４】
語句「重量百分率」は「重量％」または「％ｗｔ」とも呼ばれる。
【０１０５】
本明細書全体を通して、本発明の一部の実施形態は、付加製造が３Ｄインクジェット印刷であるという文脈で説明される。しかし、例えばＳＬＡおよびＤＬＰなど、それらに限定することなく、他の付加製造プロセスも企図される。
【０１０６】
未硬化の構築材料は、一つ又はそれより多い造形用配合物を含むことができ、硬化されると物体の異なる部分が異なる硬化された造形用配合物又はその異なる組み合わせから作られ、従って異なる硬化された造形用材料又は硬化された造形用材料の異なる混合物から作られるように吐出されることができる。
【０１０７】
構築材料を形成する配合物（造形用材料配合物及び支持材料配合物）は、一種以上の硬化性材料を含み、それは、硬化エネルギーにさらされるとき、固化（硬化）材料を形成する。
【０１０８】
本明細書中全体を通して、「硬化性材料」は、本明細書に記載されるように硬化条件（例えば硬化エネルギー）にさらされるとき、凝固又は固化して硬化材料を形成する化合物（一般的にはモノマー又はオリゴマー化合物、しかし任意選択的にポリマー化合物）である。硬化性材料は、一般的に重合可能な材料であり、それは、好適な条件、一般的にエネルギー源にさらされるときに重合及び／又は架橋を受ける。
【０１０９】
本実施形態に係る硬化性材料は、硬化エネルギーとすることのできる硬化条件、および／または化学試薬との接触もしくは環境への曝露など別の硬化条件にさらされている間に、硬化または凝固（固化）することができる。
【０１１０】
本明細書で使用される用語「硬化性（硬化可能）」及び「凝固性（凝固可能）」は、交換可能に使用される。
【０１１１】
重合は、例えばフリーラジカル重合、カチオン重合、又はアニオン重合であることができ、各々は、本明細書に記載されるように、例えば放射線、熱などの硬化エネルギーにさらすと誘導されることができる。
【０１１２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、光重合可能な材料であり、それは、本明細書に記載されるように、放射線にさらすと重合するか、及び／又は架橋を受けるものであり、一部の実施形態では、硬化性材料は、ＵＶ硬化性材料であり、それは、本明細書に記載されるように、ＵＶ放射線にさらすと重合するか、及び／又は架橋を受けるものである。
【０１１３】
一部の実施形態では、本明細書に記載されるような硬化性材料は、光誘導性フリーラジカル重合を介して重合する光重合可能な材料である。あるいは、硬化性材料は、光誘導されたカチオン重合によって重合する光重合可能な材料である。
【０１１４】
本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、モノマー、オリゴマー、又は短鎖ポリマーであることができ、各々は、本明細書に記載されるように重合可能及び／又は架橋可能である。
【０１１５】
本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料が硬化条件（例えば放射線）にさらされるとき、それは、鎖延長及び架橋のいずれか一つ又はそれらの組み合わせによって固化（凝固、硬化）する。
【０１１６】
本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、重合反応が起こる硬化エネルギーにさらすとき、重合反応で重合材料を形成することができるモノマー又はモノマーの混合物である。かかる硬化性材料はまた、本明細書においてモノマー硬化性材料として言及される。
【０１１７】
本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、重合反応が起こる硬化エネルギーにさらすとき、重合反応で重合材料を形成することができるオリゴマー又はオリゴマーの混合物である。かかる硬化性材料はまた、本明細書においてオリゴマー硬化性材料として言及される。
【０１１８】
本明細書に記載される実施形態のいずれかの一部において、硬化性材料は、モノマーであるか又はオリゴマーであるかにかかわらず、単官能硬化性材料又は多官能硬化性材料であることができる。
【０１１９】
本明細書では、単官能硬化性材料は、硬化エネルギー（例えば放射線）にさらすときに重合を受けることができる一つの官能基を含む。
【０１２０】
多官能硬化性材料は、硬化エネルギーにさらすと重合を受けることができる、二つ又はそれより多い、例えば２つ、３つ、４つ又はそれより多い官能基を含む。多官能硬化性材料は、例えば二官能、三官能、又は四官能硬化性材料であることができ、それらは、それぞれ重合を受けることができる２つ、３つ又は４つの基を含む。多官能硬化性材料における二つ以上の官能基は、一般的に本明細書に規定されるように、結合部分によって互いに結合される。結合部分がオリゴマー又はポリマー部分であるとき、多官能基は、オリゴマー又はポリマー多官能硬化性材料である。多官能硬化性材料は、硬化エネルギーを受けるときに重合を受けることができ、及び／又は架橋剤として作用することができる。
【０１２１】
以下にさらに詳細に記載されるように、硬化性配合物中の材料の全てが、配合物を硬化性にするように硬化性であるべきというわけではない。従って、本明細書を通じて、本明細書に記載されたいずれかの配合物に関して、配合物は、配合物中の材料の少なくとも一種が硬化可能であるとき、又は硬化条件にさらすときに重合可能であるとき、硬化性であるとして規定される。
【０１２２】
最終的な三次元物体は、造形用材料配合物、または造形用材料配合物と支持体材料配合物の組合せもしくはそれらの変性物（例えば硬化後）から作られる。これらの作業は全て、立体自由造形の当業者にはよく知られている。
【０１２３】
本発明の一部の例示的実施形態では、物体は、２つ以上の異なる造形用材料配合物を吐出することによって製造され、各材料配合物は、ＡＭの異なる吐出ヘッドから吐出される。材料配合物は、任意選択的にかつ好ましくは、印刷ヘッドの同一パス中に層状に堆積される。層内の材料配合物および材料配合物の組合せは、物体の所望の特性に従って選択される。
【０１２４】
本発明の一部の実施形態による、物体１１２のＡＭに適したシステム１１０の代表的かつ非限定的実施例を、図１Ａに示す。システム１１０は、複数の吐出ヘッドを含む吐出ユニット１６を有する付加製造装置１１４を備える。各ヘッドは、下述する図２Ａ〜図２Ｃに示すように、液状（未硬化）構築材料配合物１２４が吐出される１つ以上のノズル１２２のアレイを含むことが好ましい。
【０１２５】
装置１１４は、三次元印刷装置であることが好ましいが、必須ではない。その場合、吐出ヘッドは、印刷ヘッドであり、構築材料配合物は、インクジェット技術によって吐出される。用途によっては、付加製造装置は、三次元印刷技術を採用する必要がない場合があるので、これは必ずしも該当しない。本発明の様々な例示的実施形態に従って構想される付加製造装置の代表的実施例は、熱溶解積層造形装置および熱溶解材料配合物堆積装置を含むが、それらに限定されない。
【０１２６】
各吐出ヘッドは、任意選択的にかつ好ましくは構築材料配合物リザーバを介して供給され、リザーバは、任意選択的に、温度制御ユニット（例えば温度センサおよび／または加熱装置）および材料レベルセンサを含んでもよい。構築材料配合物を吐出するために、例えば圧電式インクジェット印刷技術の場合のように、吐出ヘッドノズルを介して材料配合物の液滴が選択的に堆積されるように、電圧信号が吐出ヘッドに印加される。各ヘッドの吐出率は、ノズルの個数、ノズルの種類、および印加電圧の信号レート（周波数）に依存する。そのような吐出ヘッドは、立体自由造形の当業者には知られている。
【０１２７】
吐出ノズルまたはノズルアレイの総数は、吐出ノズルの半数が支持体材料配合物を吐出するように設計され、かつ吐出ノズルの半数が造形用材料配合物を吐出するように設計され、すなわち造形用材料配合物を噴出するノズルの個数が支持体材料配合物を噴出するノズルの個数と同数になるように、選択されることが好ましいが、必須ではない。図１Ａの代表的実施例には４つの吐出ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄが示される。ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、および１６ｄの各々がノズルアレイを有する。この実施例では、ヘッド１６ａおよび１６ｂは造形用材料配合物用に設計することができ、ヘッド１６ｃおよび１６ｄは支持体材料配合物用に設計することができる。こうして、ヘッド１６ａは第一造形用材料配合物を吐出することができ、ヘッド１６ｂは第二造形用材料配合物を吐出することができ、ヘッド１６ｃおよび１６ｄは両方とも支持体材料配合物を吐出することができる。代替的実施形態では、例えばヘッド１６ｃおよび１６ｄは、支持体材料配合物を吐出するための２つのノズルアレイを有する単一のヘッドに組み合わされてよい。
【０１２８】
それにも関わらず、それは本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、造形用材料配合物吐出ヘッド（造形用ヘッド）の個数および支持体材料配合物吐出ヘッド（支持体用ヘッド）の個数は異なってもよいことを理解されたい。一般的に、造形用ヘッドの個数、支持体用ヘッドの個数、およびそれぞれのヘッドまたはヘッドアレイの各々におけるノズルの個数は、支持体材料配合物の最大吐出率と造形用材料配合物の最大吐出率との間に所定の比率αがもたらされるように選択される。所定の比率αの値は、形成される各層における造形用材料配合物の高さが支持体材料配合物の高さに等しいことを確実にするように選択されることが好ましい。αの典型値は約０．６〜約１．５である。
【０１２９】
例えばα＝１の場合、全ての造形用ヘッドおよび支持体用ヘッドが作動しているときに、支持体材料配合物の総吐出率は造形用材料配合物の総吐出率と略同一である。
【０１３０】
好適な実施形態では、ノズルｐ個のアレイｍ個を各々有する造形用ヘッドＭ個、およびノズルｑ個のアレイｓ個を各々有する支持体用ヘッドＳ個が存在するので、Ｍ×ｍ×ｐ＝Ｓ×ｓ×ｑとなる。Ｍ×ｍ個の造形用アレイおよびＳ×ｓ個の支持体用アレイの各々は、別個の物理ユニットとして製造することができ、それをアレイ群に組み立てたり、そこから分解したりすることができる。この実施形態では、そのようなアレイの各々は、任意選択的にかつ好ましくは、それ自体の温度制御ユニットおよび材料配合物レベルセンサを含み、かつその動作のために個々に制御された電圧を受け取る。
【０１３１】
装置１１４は、凝固装置３２４をさらに含むことができ、それは、堆積された材料配合物を硬化させる光、熱などを放出するように構成された任意の装置を含むことができる。例えば凝固装置３２４は、１つ以上の放射源を含むことができ、それは、使用される造形用材料配合物に応じて、例えば紫外線もしくは可視光もしくは赤外線ランプ、または他の電磁放射源、または電子ビーム源とすることができる。本発明の一部の実施形態では、凝固装置３２４は、造形用材料配合物を硬化または凝固させるように働く。
【０１３２】
本発明の一部の実施形態では、装置１１４は、一つ以上のファンなどの冷却システム１３４を含む。
【０１３３】
吐出ヘッドおよび放射源は、作業面として働くトレイ３６０上を往復運動するように動作することが好ましいフレームまたはブロック１２８に取り付けられることが好ましい。本発明の一部の実施形態では、放射源は、吐出ヘッドによって吐出されたばかりの材料配合物を少なくとも部分的に硬化または凝固するために、放射源が吐出ヘッドの後に追従するようにブロックに取り付けられる。トレイ３６０は水平に配置される。一般的な取決めに従って、Ｘ‐Ｙ‐Ｚデカルト座標系はＸ‐Ｙ面がトレイ３６０と平行になるように選択される。トレイ３６０は、垂直方向に（Ｚ方向に沿って）、通常は下方に移動するように構成されることが好ましい。本発明の様々な例示的実施形態では、装置１１４は、１つ以上のレベリング装置１３２、例えばローラ３２６をさらに備える。レベリング装置３２６は、新たに形成された層の厚さを、その上に次の層が形成される前に矯正し、平準化し、かつ／または確立するように働く。レベリング装置３２６は、レベリング中に発生した余分な材料配合物を回収するために、廃棄物回収装置１３６を含むことが好ましい。廃棄物回収装置１３６は、廃棄物タンクまたは廃棄物カートリッジに材料配合物を送達する何らかの機構を含んでよい。廃棄物回収については後でさらに詳述する。
【０１３４】
使用中に、ユニット１６の吐出ヘッドは、本書ではＸ方向と呼ぶ走査方向に移動し、それらがトレイ３６０上を通過する過程で所定の構成に構築材料配合物を選択的に吐出する。構築材料は通常、１種類以上の支持体材料配合物および１種類以上の造形用材料配合物を含む。ユニット１６の吐出ヘッドの通過に続いて、放射源１２６による造形用材料配合物の硬化が行われる。堆積されたばかりの層のためのヘッドの出発点に戻るヘッドの逆方向の通過中に、所定の構成に従って構築材料配合物の追加吐出が実行されてよい。吐出ヘッドの順方向または逆方向の通過中に、こうして形成された層は、レベリング装置の順方向および／または逆方向の移動中に好ましくは吐出ヘッドの経路に従うレベリング装置３２６によって矯正される。吐出ヘッドがＸ方向に沿ってそれらの出発点に戻ると、吐出ヘッドは、本書ではＹ方向と呼ぶ割出し方向に沿って別の位置に移動し、Ｘ方向に沿った往復運動によって同じ層を構築し続けてよい。代替的に、吐出ヘッドは、順方向および逆方向の移動の間に、または２回以上の順方向‐逆方向移動の後に、Ｙ方向に移動してよい。単一の層を完成させるために吐出ヘッドによって実行される一連の走査は、本書で単一走査サイクルと呼ばれる。
【０１３５】
層が完成すると、次に印刷される層の所望の厚さに応じて、トレイ３６０は、Ｚ方向に所定のＺレベルまで下降する。この手順は、三次元物体１１２が層毎に形成されるように繰り返される。
【０１３６】
別の実施形態では、トレイ３６０は、層内で、ユニット１６の吐出ヘッドの順方向および逆方向の通過の間に、Ｚ方向に変位されてよい。そのようなＺ変位は、レベリング装置を１方向に表面と接触させ、かつ他の方向の接触を防止するために実行される。
【０１３７】
システム１１０は、任意選択的にかつ好ましくは、構築材料配合物容器またはカートリッジを含みかつ複数の構築材料配合物を製造装置１１４に供給する構築材料配合物供給システム３３０を備える。
【０１３８】
制御ユニット３４０は、製造装置１１４および任意選択的にかつ好ましくは供給システム３３０をも制御する。制御ユニット３４０は通常、制御動作を実行するように構成された電子回路を含む。制御ユニット３４０は、コンピュータ物体データ、例えば標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）フォーマットなどの形式でコンピュータ可読媒体に表されたＣＡＤ構成に基づいて、製作命令に関するデジタルデータを送信するデータプロセッサ１５４と通信することが好ましい。通常、制御ユニット３４０は、各吐出ヘッドまたはノズルアレイに印加される電圧、およびそれぞれの印刷ヘッドの構築材料配合物の温度を制御する。
【０１３９】
製造データが制御ユニット３４０にロードされると、制御ユニットは、ユーザの介入なしに動作することができる。一部の実施形態では、制御ユニット３４０は、例えばデータプロセッサ１５４を用いて、あるいはユニット３４０と通信するユーザインタフェース１１６を用いて、オペレータから追加の入力を受信する。ユーザインタフェース１１６は、例えばキーボード、タッチスクリーンなど、しかしそれらに限らず、当業界で公知の任意の種類とすることができる。例えば制御ユニット３４０は、追加の入力として、１つ以上の構築材料配合物の種類および／または属性、例えば色、特性歪み、および／または転移温度、粘度、電気特性、磁気特性などを受信することができるが、それらに限定されない。他の属性および属性群も考えられる。
【０１４０】
本発明の一部の実施形態に係る物体のＡＭに適したシステム１０の別の代表的かつ非限定的実施例を図１Ｂ〜図１Ｄに示す。図１Ｂ〜図１Ｄは、システム１０の上面図（図１Ｂ）、側面図（図１Ｃ）、および等角図（図１Ｄ）を示す。
【０１４１】
本実施形態では、システム１０は、トレイ１２と、各々が複数の分離したノズルを有する複数のインクジェット印刷ヘッド１６とを備える。トレイ１２は、円板の形状を有することができ、あるいは環状とすることができる。垂直軸線を中心に回転することができることを前提として、非円形の形状も考えられる。
【０１４２】
トレイ１２およびヘッド１６は、任意選択的にかつ好ましくは、トレイ１２とヘッド１６との間の相対的回転運動ができるように取り付けられる。これは、（ｉ）トレイ１２がヘッド１６に対して垂直軸線１４を中心に回転するようにトレイを構成することによって、（ｉｉ）ヘッド１６がトレイ１２に対して垂直軸線１４を中心に回転するようにヘッドを構成することによって、または（ｉｉｉ）トレイ１２およびヘッド１６の両方が垂直軸線１４を中心に、しかし異なる回転速度で回転（例えば逆方向に回転）するように構成することによって、達成することができる。以下の実施形態は、トレイが、ヘッド１６に対して垂直軸線１４を中心に回転するように構成された回転トレイである構成（ｉ）を特に重点的に記載するが、本願は構成（ｉｉ）および（ｉｉｉ）をも企図していることを理解されたい。本書に記載する実施形態はいずれも、構成（ｉｉ）および（ｉｉｉ）のいずれかに適用できるように調整することができ、本書に記載する詳細を前提として、そのような調整をどのように行うかが当業者には分かるであろう。
【０１４３】
以下の説明では、トレイ１２と平行で軸線１４から外向きの方向を半径方向ｒと呼び、トレイ１２と平行で半径方向ｒに垂直な方向をここでは方位角方向φと呼び、トレイ１２に直角な方向をここでは垂直方向ｚと呼ぶ。
【０１４４】
本書で使用する用語「半径方向位置」とは、軸線１４から特定の距離にあるトレイ１２上またはトレイ１２より上の位置を指す。この用語が印刷ヘッドに関連して使用される場合、この用語は、軸線１４から特定の距離にあるヘッドの位置を指す。この用語がトレイ１２上の点に関連して使用される場合、この用語は、半径が軸線１４から特定の距離にあってその中心が軸線１４にある円を描く点の軌跡に属する任意の点に対応する。
【０１４５】
本書で使用する用語「方位角位置」は、所定の基準点に対して特定の方位角にあるトレイ１２上またはトレイ１２より上の位置を指す。したがって、半径方向位置は、基準点に対して特定の方位角を形成する直線を描く点の軌跡に属する任意の点を指す。
【０１４６】
本書で使用する用語「垂直位置」は、特定の点で垂直軸線１４と交差する面全体の位置を指す。
【０１４７】
トレイ１２は、三次元印刷のための支持体構造として働く。１つ以上の物体が印刷される作業領域は通常、トレイ１２の総面積より小さいが、必ずしもそうである必要はない。本発明の一部の実施形態では、作業領域は、環状である。作業領域は、符号２６で示される。本発明の一部の実施形態では、トレイ１２は、物体の形成中ずっと、同一方向に連続的に回転し、本発明の一部の実施形態では、トレイは、物体の形成中に少なくとも１回（例えば振動するように）回転方向を逆転する。トレイ１２は、任意選択的にかつ好ましくは取外し可能である。トレイ１２の取外しは、システム１０の保守のために、あるいは希望する場合には、新しい物体を印刷する前にトレイを交換するために、行うことができる。本発明の一部の実施形態では、システム１０には１つ以上の異なる交換トレイ（例えば交換トレイのキット）が提供され、２つ以上のトレイが異なる種類の物体（例えば異なる重量）、異なる動作モード（例えば異なる回転速度）等のために設計される。トレイ１２の交換は希望通り手動または自動にすることができる。自動交換が採用された場合、システム１０は、トレイ１２をヘッド１６の下にあるその位置から取り外して、それを交換トレイ（図示せず）と交換するように構成されたトレイ交換装置３６を含む。図１Ｂの代表図では、トレイ交換装置３６は、トレイ１２を引っ張るように構成された可動アーム４０を持つドライブ３８として示されるが、他の種類のトレイ交換装置も考えられる。
【０１４８】
印刷ヘッド１６の例示的実施形態を図２Ａ〜図２Ｃに示す。これらの実施形態は、システム１１０およびシステム１０を含め、それらに限らず、上述したＡＭシステムのいずれかに採用することができる。
【０１４９】
図２Ａ〜図２Ｂは、１つ（図２Ａ）および２つ（図２Ｂ）のノズルアレイ２２を持つ印刷ヘッド１６を示す。アレイにおけるノズルは直線に沿って線状に並ぶことが好ましい。特定の印刷ヘッドが２つ以上のリニア・ノズル・アレイを有する実施形態では、ノズルアレイは、任意選択的にかつ好ましくは、相互に平行にすることができる。
【０１５０】
システム１１０と同様のシステムが使用される場合、全ての印刷ヘッド１６は、任意選択的にかつ好ましくは、走査方向に沿ったそれらの位置が互いにずらされ、割出し方向に沿って向き付けられる。
【０１５１】
システム１０と同様のシステムが使用される場合、全ての印刷ヘッド１６は、任意選択的にかつ好ましくは、それらの方位角位置が互いにずらされ、放射状に（放射方向と平行に）向き付けられる。したがって、これらの実施形態では、異なる印刷ヘッドのノズルアレイは互いに平行ではなく、むしろ互いに角度を成しており、その角度はそれぞれのヘッド間の方位角のずれに略等しい。例えば１つのヘッドは放射状に向き付け、かつ方位角位置φ１に配置することができ、別のヘッドは放射状に向き付け、かつ方位角位置φ２に配置することができる。この実施例では、２つのヘッド間の方位角のずれはφ１−φ２であり、２つのヘッドのリニア・ノズル・アレイ間の角度もまたφ１−φ２である。
【０１５２】
一部の実施形態では、２つ以上の印刷ヘッドを組み立てて、１ブロックの印刷ヘッドにすることができる。その場合、そのブロックの印刷ヘッドは一般的に、互いに平行である。幾つかのインクジェット印刷ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを含むブロックが図２Ｃに示される。
【０１５３】
一部の実施形態では、システム１０は、トレイ１２が支持体構造３０とヘッド１６との間にくるように、ヘッド１６の下に位置する支持体構造３０を含む。支持体構造３０は、インクジェット印刷ヘッド１６が作動している間発生することのあるトレイ１２の振動を防止または低減するように働く。印刷ヘッド１６が軸線１４を中心に回転する構成では、支持体構造３０が常にヘッド１６の真下にくるように（トレイ１２と共にヘッド１６とトレイ１２の間で）支持体構造３０も回転することが好ましい。
【０１５４】
トレイ１２および／または印刷ヘッド１６は、任意選択的にかつ好ましくは、トレイ１２と印刷ヘッド１６との間の垂直距離が変動するように垂直方向ｚに沿って垂直軸線１４と平行に移動するように構成される。トレイ１２を垂直方向に沿って移動させることによって垂直距離が変動する構成では、支持体構造３０もトレイ１２と共に垂直方向に移動することが好ましい。トレイ１２の垂直位置は固定されたままで、垂直距離がヘッド１６によって垂直方向に沿って変動する構成では、支持体構造３０もまた固定垂直位置に維持される。
【０１５５】
垂直移動は、垂直ドライブ２８によって確立することができる。ある層が完成すると、次に印刷される層の所望の厚さに応じて所定の垂直間隔だけ、トレイ１２とヘッド１６との間の垂直距離を増大させることができる（例えばヘッド１６に対してトレイ１２を下降させる）。この手順は、三次元物体１１２が層毎に形成されるように繰り返される。
【０１５６】
インクジェット印刷ヘッド１６の向き、および任意選択的にかつ好ましくは、システム１０の１つ以上の他の構成部品の向き、例えばトレイ１２の移動の向きも、コントローラ２０によって制御される。コントローラは、電子回路および回路によって読出し可能な不揮発性記憶媒体を有することができ、記憶媒体は、回路によって読み出されたときに、以下でさらに詳述するように制御動作を回路に実行させるプログラム命令を格納する。
【０１５７】
コントローラ２０はまた、例えば標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）またはステレオリソグラフィ輪郭（ＳＬＣ）フォーマット、仮想現実モデリング言語（ＶＲＭＬ）、付加製造ファイル（ＡＭＦ）フォーマット、図面交換フォーマット（ＤＸＦ）、ポリゴン・ファイル・フォーマット（ＰＬＹ）、またはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）に適したいずれかの他のフォーマットの形のコンピュータ物体データに基づいて、製作命令に関するデジタルデータを送信するホストコンピュータ２４と通信することもできる。物体データフォーマットは一般的に、デカルト座標系に従って構成される。このような場合、コンピュータ２４は、コンピュータ物体データにおける各スライスの座標をデカルト座標系から極座標系に変換するための手順を実行することが好ましい。コンピュータ２４は、任意選択的にかつ好ましくは、変換された座標系で製作命令を送信する。代替的に、コンピュータ２４は、コンピュータ物体データによって提供された元の座標系で、製作命令を送信することができ、その場合、座標の変換はコントローラ２０の回路によって実行される。
【０１５８】
座標の変換は、回転トレイ上の三次元印刷を可能にする。従来の三次元印刷では、印刷ヘッドは、静止トレイ上を直線に沿って往復運動する。そのような従来のシステムでは、ヘッドの吐出率が均一であることを前提として、印刷解像度はトレイ上のどの点でも同じである。従来の三次元印刷とは異なり、ヘッド点の全てのノズルが同時にトレイ１２全体で同一距離をカバーするわけではない。座標の変換は、任意選択的にかつ好ましくは、異なる半径方向位置における過剰な材料配合物の均等な量が確保されるように実行される。本発明の一部の実施形態に係る座標変換の代表的実施例が、物体の３つのスライスを示す図３Ａ〜図３Ｂに提示される（各スライスは物体の異なる層の製作命令に対応する）。図３Ａは、スライスをデカルト座標系で示し、図３Ｂは、座標変換手順がそれぞれのスライスに適用された後の同じスライスを示す。
【０１５９】
通常、コントローラ２０は、製作命令に基づき、かつ下述する格納されたプログラム命令に基づいて、システム１０のそれぞれの構成部品に印加される電圧を制御する。
【０１６０】
一般的に、コントローラ２０は、トレイ１２の回転中に、トレイ１２上で三次元物体を印刷するために構築材料配合物の液滴を層状に吐出するように、印刷ヘッド１６を制御する。
【０１６１】
システム１０は、任意選択的にかつ好ましくは、１つ以上の放射源１８を備え、それは、使用する造形用材料配合物に応じて、例えば紫外線もしくは可視光もしくは赤外線ランプ、または他の電磁放射源、または電子ビーム源とすることができる。放射源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、デジタル・ライト・プロセシング（ＤＬＰ）システム、抵抗ランプ等をはじめ、それらに限らず、任意の種類の放射線放出素子を含むことができる。放射源１８は、造形用材料配合物を硬化または凝固させるように働く。本発明の様々な例示的実施形態では、放射源１８の動作はコントローラ２０によって制御され、それは、放射源１８を作動させたり停止させたりすることができ、かつ任意選択的に放射源１８によって発生する放射線の量も制御することができる。
【０１６２】
本発明の一部の実施形態では、システム１０は、ローラまたはブレードとして製造することのできる１つ以上のレベリング装置３２をさらに備える。レベリング装置３２は、新たに形成された層を、次の層がその上に形成される前に矯正するのに役立つ。一部の実施形態では、レベリング装置３２は、円錐ローラの形状を有し、その対称軸線３４がトレイ１２の表面に対して傾斜し、かつその表面がトレイの表面と平行になるように配置される。この実施形態をシステム１０の側面図に示す（図１Ｃ）。
【０１６３】
円錐ローラは、円錐または円錐台の形状を有することができる。
【０１６４】
円錐ローラの開き角は、その軸線３４に沿った任意の位置における円錐の半径と、その位置と軸線１４との間の距離との比率が一定になるように選択されることが好ましい。ローラが回転する間、ローラの表面上の点ｐはどれも、点ｐの鉛直下方に位置する点のトレイの線速度に比例する（例えば同一の）線速度を有するので、この実施形態は、ローラ３２が層を効率的に平準化することを可能にする。一部の実施形態では、ローラは高さｈ、軸線１４から最も近い距離位置における半径Ｒ１、および軸線１４から最も遠い距離位置における半径Ｒ２を有する円錐台の形状を有する。ここでパラメータｈ、Ｒ１、およびＲ２は、Ｒ１／Ｒ２＝（Ｒ−ｈ）／ｈの関係を満たし、ここでＲは軸線１４からのローラの最遠距離である（例えばＲはトレイ１２の半径とすることができる）。
【０１６５】
レベリング装置３２の動作は、任意選択的にかつ好ましくは、コントローラ２０によって制御される。コントローラは、レベリング装置３２を作動させたり停止させたりすることができ、かつ任意選択的に、垂直方向（軸線１４と平行）に沿ったその位置、および／または放射方向（トレイ１２と平行に、軸線１４に近づくかまたはそれから離れる方向）に沿ったその位置をも制御することができる。
【０１６６】
本発明の一部の実施形態では、システム１０は、一つ以上のファンなどの冷却システム（図示せず、図１Ａ参照）を含む。
【０１６７】
本発明の一部の実施形態では、印刷ヘッド１６は、径方向ｒに沿ってトレイに対して往復運動するように構成される。これらの実施形態は、ヘッド１６のノズルアレイ２２の長さがトレイ１２上の作業領域２６の径方向に沿った幅より短いときに、有用である。径方向に沿ったヘッド１６の運動は、任意選択的にかつ好ましくはコントローラ２０によって制御される。
【０１６８】
一部の実施形態は、異なる吐出ヘッドから異なる材料配合物（例えば構築材料配合物）を吐出することによって物体を製作することを企図している。これらの実施形態は、とりわけ、所与の数の材料配合物から材料配合物を選択し、かつ選択された材料配合物およびそれらの性質の所望の組合せを画定する能力を提供する。本実施形態によれば、異なる材料配合物による異なる三次元空間位置の占有を達成するか、あるいは２つ以上の異なる材料配合物による略同一の三次元位置または隣接する三次元位置の占有を達成するように、層における各材料配合物の堆積の空間位置が画定され、層内の材料配合物の堆積後の空間的組合せが可能になり、それによってそれぞれの位置（単数または複数）で複合材料配合物を形成することが可能になる。
【０１６９】
造形用材料配合物の任意の堆積後の組合せまたは混合が企図される。例えば特定の材料配合物が吐出された後、それはその元の性質を維持することができる。しかし、別の造形用材料配合物または他の吐出材料配合物と同時に、同じ位置あるいは近傍位置で吐出された場合、吐出された材料配合物とは異なる性質を有する複合材料配合物が形成される。
【０１７０】
１つ以上の造形用材料配合物は、任意選択的に１つ以上の非硬化性材料と組み合わせて、さらに任意選択的に、本明細書に記載する開始剤、表面活性剤、衝撃改質剤、着色剤、増粘剤などと組み合わせて、１つ以上の硬化性材料を含む。
【０１７１】
好ましくは、１つ以上の造形用材料配合物は、造形用材料配合物の総重量の少なくとも５０重量％の量の硬化性材料を含む。
【０１７２】
一部の実施形態では、硬化性材料はＵＶ硬化性材料であり、配合物は、１つ以上の光開始剤をさらに含む。
【０１７３】
一部の実施形態では、ＵＶ硬化性材料はアクリレートまたはメタクリレートであり、モノマー、オリゴマー、またはポリマーアクリレートおよび／またはメタクリレートを含むことができる。
【０１７４】
造形用材料配合物は、硬化条件（例えばＵＶ照射）に曝されると、硬化性材料が重合し、硬化（固化；凝固）材料、または複数の硬化材料（例えばデジタル材料）をもたらすものである。
【０１７５】
造形用材料配合物の成分およびそれら配分は、最終物体の所望の特徴によって決定される。
【０１７６】
こうして本実施形態は、広範囲の材料配合物の組合せの堆積を可能にし、かつ物体の各部分を特徴付けるために望ましい特性に応じて、物体の異なる部分を複数の異なる材料配合物の組合せから構成することのできる物体の製作を可能にする。
【０１７７】
本実施形態に適したＡＭシステムの原理および動作のさらなる詳細は米国公開出願第２０１００１９１３６０号に見られ、その内容を参照によって本書に援用する。
【０１７８】
図４は、本発明の様々な例示的実施形態による方法のフローチャート図である。この方法は、硬組織の特性を具備する物体を製造するために特に有用である。
【０１７９】
方法は、２００で開始し、任意選択的にかつ好ましくは２０１に続き、そこで上述のフォーマットのいずれかのコンピューター物体データが得られる。コンピューター物体データを得るための例示的な技術は、図７Ａ及び７Ｂを参照して以下に記載される。
【０１８０】
方法は２０２に進むことができ、そこで１層の構築材料配合物が吐出される。構築材料配合物は造形用材料配合物または支持体材料配合物とすることができる。本発明の一部の実施形態では、方法は、特定の層に対し、１つ以上の領域の造形用材料配合物および１つ以上の領域の支持体材料配合物を選択的に吐出する。造形用材料配合物は、好ましくは、物体の形状に対応する構成パターンで、かつコンピュータ物体データに従って吐出される。
【０１８１】
方法は、任意選択的に、かつ好ましくは、２０３に進み、そこで吐出された構築材料配合物を凝固させる。凝固プロセスの種類は、吐出される材料配合物によって異なる。例えば構築材料配合物がＵＶ硬化性である場合、凝固はＵＶ放射線を照射することを含み、構築材料配合物が他の放射線（例えば赤外線または可視光）によって硬化可能である場合、凝固は構築材料配合物を硬化させる波長の放射線を照射することを含む。
【０１８２】
動作２０２および２０３、ならびに一部の実施形態では２０１も、好ましくは、連続的に複数回繰り返され、複数の層を連続的に吐出させ凝固させる。これは図４に、動作２０３から動作２０１および２０２を指し示すループバック矢印として図示される。層は吐出され、造形用材料配合物から作られた造形層のスタックおよび犠牲構造を形成し、造形層のスタックおよび犠牲構造は、造形層のスタックの形状およびサイズを変形させることなく維持するような仕方で、相互に分離可能である。
【０１８３】
本発明の一部の実施形態では、方法は層の少なくとも１つに対してデジタル材料配合物を吐出する。
【０１８４】
本明細書及び業界で使用される表現「デジタル材料配合物」は、特定の材料配合物の印刷された領域が２，３個のボクセルのレベルで又は１個のボクセルのレベルであるように微視的なスケール又はボクセルレベルで二種以上の材料配合物の組み合わせを記載する。かかるデジタル材料配合物は、材料配合物のタイプ及び／又は二種以上の材料配合物の比率及び相対的な空間分布の選択によって影響される新しい特性を示すことができる。
【０１８５】
例示的なデジタル材料配合物では、硬化で得られた、各ボクセル又はボクセルブロックの造形用又は支持体材料配合物は、硬化で得られた、隣接ボクセル又はボクセルブロックの造形用又は支持体材料配合物から独立しており、従って各ボクセル又はボクセルブロックは、異なる造形用又は支持体材料配合物をもたらし、全体の部分の新しい特性は、複数の異なる造形用材料配合物のボクセルレベルでの空間組み合わせの結果である。
【０１８６】
本明細書において全体を通じて、表現「ボクセルレベルで」が異なる材料配合物及び／又は特性の文脈において使用されるときはいつでも、ボクセルブロック間の差、並びに複数のボクセル又は２，３個のボクセルのグループの間の差を含むことが意味される。好ましい実施形態では、物体全体の特性は、複数の異なる造形用材料配合物のボクセルブロックレベルでの空間組み合わせの結果である。
【０１８７】
本発明の様々な例示的実施形態では、動作２０２および２０３は、層の少なくとも一部分に対して、これらの層全体にわたって３Ｄテクスチャ領域を形成するために、インタレース位置に異なる材料配合物を含むボクセル要素を形成するように実行される。インタレース位置は任意選択的に、かつ好ましくは、変調関数に従って選択される。変調関数は候補ボクセルの位置を受け取り、出力値を提供し、それは次いで候補ボクセルのための材料配合物を選択するために使用される。こうして、出力値が出力値の１つの所定の範囲内である場合、１つの材料配合物が候補ボクセルに指定され、出力値が出力値の別の所定の範囲内である場合、別の材料配合物が候補ボクセルに指定され、以下同様に続く。典型的には、候補ボクセルに材料が指定されない少なくとも１つの出力値または出力値の範囲が存在する。候補ボクセルの材料指定は、候補ボクセルの位置に指定された材料を吐出するＡＭシステムに対して出力される。
【０１８８】
本発明の一部の実施形態では、変調関数と組み合わせて距離フィールドが使用される。典型的には、３Ｄ構築空間からボクセルが選択され、構築空間における３Ｄ物体に対する距離フィールド値が、選択されたボクセルに対し決定される。次いで、距離フィールド値は変調関数の入力として使用することができる。こうして、これらの実施形態では、変調関数は候補ボクセルの位置および距離フィールド値を受け取り、出力値を提供し、それは次いで、本明細書でさらに詳述した通り、候補ボクセルに対する材料配合物を選択するために使用される。
【０１８９】
本実施形態は多くの種類の変調関数を企図している。例えば、本発明の一部の実施形態では、変調関数はノイズ関数を含む。変調関数に含めるのに適したノイズ関数の代表的な例として、シンプレックスノイズ関数、オープンシンプレックスノイズ関数、ウォーリーノイズ関数、パーリンノイズ関数、ウェーブレットノイズ関数、および値ノイズ関数が挙げられるが、それらに限定されない。一部の実施形態では、変調関数は周期関数を含む。典型的には、周期変調関数は２ｍｍ以下の周期を有するが、必須ではない。一部の実施形態では、変調関数は周期関数を含む。これらの関数または他の関数の２つ以上の組合せも企図される。変調関数および距離フィールドの概念についてのより詳細な説明は、下述する実施例の節で提供する。
【０１９０】
本発明の一部の実施形態では、材料配合物およびインタレース位置は、テクスチャ領域が硬化後に、約０．１％〜約０．３％の歪み範囲で、最大で＋２０％、または最大で＋１０％、または最大で＋１０％、または最大で＋５％の応力変化を示すように選択される。これらの実施形態は、骨梁領域の機械的特性を示す物体または物体の領域を製作するのに特に有用である。
【０１９１】
本発明者らは、骨梁領域の典型的な多孔性テクスチャに類似するテクスチャを有する物体または物体の領域の製作を可能にするＡＭ技術を考案した。このＡＭ技術では、インタレース位置は、テクスチャ領域内に複数のテクスチャ要素を形成するように選択される。図５は、複数のテクスチャ要素３０２を有するテクスチャ領域３００の概略図である。各テクスチャ要素３０２は、１つの材料配合物から作られた内側部分３０４と、別の材料配合物から作られた壁部分３０６とを有し、壁部分３０６は少なくとも部分的に内側部分を包囲する。
【０１９２】
図５のテクスチャ要素３０２は正方形の形状を有するものとして示されているが、必ずしもそうである必要はなく、テクスチャ要素３０２は別の形状を有することができる。例えば変調関数が使用される場合、テクスチャ要素３０２の形状は典型的には、関数の出力値によって影響される。さらに、テクスチャ要素３０２はそれらの間で必ずしも同一または同様の形状を有するわけではない。したがって、テクスチャ要素３０２の２つ以上が異なる形状を有してよい。発明者らは、壁部分３０６が内側部分３０４より硬い場合、複数のテクスチャ要素３０２が骨梁領域の機械的特性に類似する機械的特性を有することができることを発見した。
【０１９３】
テクスチャ領域３００において壁部分３０６によって占有される総容積と内側部分３０４によって占有される総容積との間の比は、典型的には約０．２５〜約０．７５である。典型的には、１立方センチメートル当たり約２０〜約１００のテクスチャ要素の密度で、テクスチャ領域３００内に少なくとも２０、または少なくとも３０、または少なくとも４０、または少なくとも５０、または少なくとも６０、または少なくとも７０、または少なくとも８０、または少なくとも９０、または少なくとも１００のテクスチャ要素３０２が存在する。単一のテクスチャ領域３００における単一のテクスチャ要素３０２のサイズは典型的には、最大寸法に沿った直径が約０．１ｍｍ〜約３ｍｍまたは約０．５ｍｍ〜約３ｍｍである。壁部分３０６の厚さは典型的には約０．１ｍｍ〜約２ｍｍ、または約０．３ｍｍ〜約２ｍｍである。
【０１９４】
好ましくは、テクスチャ領域３００の剛性は、物体３５０の外面に対して略垂直な方向に沿って（例えば垂直方向から１０°未満のずれで）変化し、外面に近づくほど剛性は高くなり、外面から離れるほど剛性は低くなる。本発明の一部の実施形態では、領域３００の最も内側の部分３０１は、下述の実施例１に記載する材料配合物など、ゼロ（０）もしくはゼロに近い（例えば１０以下または５以下の）ショアＡ硬度、または４０未満もしくは３０未満のショアＯＯ硬度を有する材料配合物から作られる。
【０１９５】
本発明の一部の実施形態では、材料配合物は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約４０〜約６０ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約１０００ＭＰａ〜約２６００ＭＰａの弾性率を有する材料をもたらす第一材料配合物と、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐５７５に従って約１０ｋＰａ〜約１００ｋＰａまたは約１０ｋＰａ〜約５０ｋＰａの弾性率を有する材料をもたらす第二材料配合物とを含む。
【０１９６】
これらの実施形態で第一材料配合物として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅ」で市販されている材料配合物であり、これらの実施形態で第二材料配合物として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０６」で市販されている材料配合物である。
【０１９７】
本発明の一部の実施形態では、材料配合物は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約４０〜約６０ＭＰａの引張強度、およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約１０００ＭＰａ〜約２６００ＭＰａの弾性率を有する材料をもたらす第一材料配合物と、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐５７５に従って約０．１ＭＰａ〜約１ＭＰａの弾性率を有する材料をもたらす第二材料配合物とを含む。これらの実施形態で第一材料配合物として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅ」で市販されている材料配合物であり、これらの実施形態で第二材料配合物として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０５」で市販されている材料配合物である。
【０１９８】
付加製造において（例えば第一材料および任意選択的に第二材料を提供するための）造形用材料配合物として、または（例えば第二材料を提供するための）支持体材料配合物として使用可能ないずれかの他の配合物が企図される。そのような配合物は市販されており、あるいは当業者によって設計することができる。
【０１９９】
本発明の一部の実施形態では、材料配合物は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約４０〜約６０ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約１０００ＭＰａ〜約２６００ＭＰａの弾性率を有する第一材料をもたらす第一配合物と、ゼロ（０）もしくはゼロに近い（例えば１０以下または５以下の）ショアＡ硬度、または４０未満もしくは３０未満のショアＯＯ硬度を有する第二材料配合物とを含む。第二材料配合物は、任意選択的に、かつ好ましくは、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐５７５に従って約０．０２ＭＰａ〜約０．２ＭＰａの弾性率を具備する材料をもたらす。第二材料配合物は、任意選択的に、かつ好ましくは、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、約２０ＭＰａ〜約８０ＭＰａの圧縮弾性率を具備する材料をもたらす。
【０２００】
圧縮弾性率は、例えば材料配合物を吐出し硬化させて、約２０×２０×２０ｍｍ３の立方体を構築し、かつ立方体をＬｌｏｙｄ  ＬＲ５Ｋ（ロイド・インスツルメンツ（商標）、Ａｍｅｔｅｋ（登録商標）、英国）の圧迫板の間に配置することによって試験することができる。
【０２０１】
これらの実施形態で第一材料配合物として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅ」で市販されている材料配合物である。これらの実施形態で第二材料配合物として使用するのに適した材料配合物の代表例については下述する。
【０２０２】
第一材料配合物は好ましくは壁部分３０６を形成するために吐出され、第二材料配合物は好ましくは内側部分３０４を形成するために吐出される。
【０２０３】
本発明の一部の実施形態では、材料配合物は第三材料配合物をも含む。好ましくは、第三材料配合物は、凝固すると（例えば硬化条件に曝されると）、第一および第二材料配合物が凝固した後であっても、液体材料または液体様材料をもたらす。第三材料配合物は、内側部分３０４内で第二材料配合物と組み合わせるのに特に有用である。典型的には、第二および第三材料配合物のボクセルは界接して内側部分３０４を形成する。これは、これらの材料配合物を、（例えば決定された距離フィールド値によって）内側部分３０４に属するものと識別されたボクセルに指定するために使用される、出力値の所定の範囲の賢明な選択によって行うことができる。第三材料配合物として使用するのに適した配合物の代表例については、実施例２で述べる。
【０２０４】
本実施形態はまた、他の種類の硬組織と類似した機械的特性および／またはテクスチャ特性を有する物体または物体の領域を形成することをも企図している。例えば、本発明の一部の実施形態では、物体または物体の領域は、皮質骨領域と類似した機械的特性および／またはテクスチャ特性を有する。特に好適な例は、骨梁領域と類似した機械的特性および／またはテクスチャ特性を有する領域ならびに皮質骨領域と類似した機械的特性および／またはテクスチャ特性を有する領域を持つ物体である。この実施形態の概略図を図６Ａおよび図６Ｂに示す。鞘３５２によって少なくとも部分的に包囲されたテクスチャ領域３００を有する物体３５０が示されている。本発明の様々な例示的実施形態では、ひとたびテクスチャ領域３００および鞘３５２が固化すると、鞘３５２の硬度はテクスチャ領域の硬度より高くなる。本発明の様々な例示的実施形態では、テクスチャ領域３００は上述したテクスチャ領域である。構築方向（図６Ａのｚ方向）に沿った領域３００の厚さは典型的には約１ｍｍ〜約３０ｍｍである。
【０２０５】
鞘３５２の厚さ（物体３５０の外面に対し直角に測定した）は典型的には物体３５０に沿って不均一である。例えば鞘３５２は、物体３５０の端部領域３５１では薄く、かつ端部領域３５１から離れると（例えば２つの端部領域３５１の間の中間区画３５３では）厚くすることができる。物体３５０が骨を模倣する場合、これらの実施形態は特に有用である。鞘３５２の厚さは、端部領域３５１から中間区画３５３に向かって移動するにつれて徐々に変化することが好ましい。鞘３５２の端部領域３５１の典型的な厚さは約０．５ｍｍ〜約３ｍｍであり、それは骨の骨端部分および骨幹端部分の典型的な厚さであり、鞘３５２の中間区画３５３の典型的な厚さは約３ｍｍ〜約８ｍｍであり、それは骨の骨幹部分の典型的な厚さである。他の厚さも企図される。
【０２０６】
鞘３５２は、テクスチャ領域３００の壁部分３０６を形成するために使用される材料配合物と同一の材料配合物から作ることができる。代替的に、鞘３５２は、ボクセルインタレース方式で２つ以上の材料配合物を組み合わせたデジタル材料配合物から作ることができる。代表例として、鞘３５２のためのデジタル材料配合物は、材料配合物Ｃ１およびＣ２と呼ばれる２つの材料配合物の組合せを含むことができる。本発明の一部の実施形態では、材料配合物Ｃ１は、テクスチャ領域３００の壁部分３０６を作るために使用される材料配合物と同じであり、材料配合物Ｃ２は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約２０ＭＰａ〜約４０ＭＰａの引張強度と、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約７５０ＭＰａ〜約１５００ＭＰａの弾性率とを有する材料をもたらすようなものとすることができる。そのような組合せにおいて、材料配合物Ｃ１によって占有されるボクセルの数と材料配合物Ｃ２によって占有されるボクセルの数との比率は、約３〜約５とすることができる。これらの実施形態で材料配合物Ｃ１として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅ」で市販されている材料配合物であり、これらの実施形態で材料配合物Ｃ２として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＲＧＤ５１５」で市販されている材料配合物である。
【０２０７】
他の実施形態では、材料配合物Ｃ１は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約５０ＭＰａ〜約７０ＭＰａの引張強度と、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約２５００ＭＰａ〜約３５００ＭＰａの弾性率とを有する材料をもたらすようなものとすることができ、かつ材料配合物Ｃ２は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約２０ＭＰａ〜約４０ＭＰａの引張強度と、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約７５０ＭＰａ〜約１５００ＭＰａの弾性率とを有する材料をもたらすようなものとすることができる。これらの実施形態で材料配合物Ｃ１として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＲＧＤ５３１」および「ＲＧＤ５２５」で市販されている材料配合物の１つであり、これらの実施形態で材料配合物Ｃ２として使用するのに適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＲＧＤ５１５」で市販されている材料配合物である。
【０２０８】
付加製造で造形用材料配合物として（例えば第一材料および任意選択的に第二材料をもたらすために）、または支持体材料配合物として（例えば第二材料をもたらすために）使用可能ないずれかの他の配合物が企図される。そのような配合物は市販されており、あるいは当業者によって設計することができる。
【０２０９】
本発明の一部の実施形態では、方法は、１つ以上の材料配合物を吐出して、鞘３５２に１つ以上の可撓性の環構造３５４（図６Ｂには図示せず）を形成する。環構造３５４の内側は典型的には、鞘３５２と同一の単数または複数の材料配合物から作られるが、環構造３５４の周囲は鞘３５２より柔軟である。可撓性の環構造は、機械加工の位置付近に望ましくない亀裂を潜在的に生じることのある、製作後の機械加工作業（例えばドリル穴あけ、リーミング、またはねじ込みなど、しかしそれらに限らず）を局所的に加えることを希望する場合に、特に有用である。構造３５４の可撓性は、構造３５４を包囲する鞘部に顕著な損傷を引き起こすことなく、構造３５４の内側部分の加工を可能にする。本発明者らが実施した実験では、環構造３５４が亀裂伝播を首尾よく防止することが明かになった（例えば、後述する実施例の節の図８Ｊ〜Ｌを参照されたい）。構造３５４は、加工される領域が容易に識別されるように、異なる色で標識されることが好ましい。
【０２１０】
構造３５４を形成するための適切な材料配合物は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐４１２に従って約２〜約４ＭＰａの引張強度と、ＡＳＴＭ  Ｄ‐２２４Ｄに従って約２５ＭＰａ〜約３５ＭＰａのショアＡ硬度とを有する材料をもたらすようなものとすることができる。そのような材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「Ａｇｉｌｕｓ（商標）」で市販されている材料配合物系列に属する材料配合物である（例えばＡｇｉｌｕｓ（商標）３０）。代替的に、本明細書の実施例６に記載するエラストマー硬化性配合物を使用することができる。構造３５４の典型的な寸法として、約５ｍｍ〜約２０ｍｍの外径および約０．５ｍｍ〜約２ｍｍの内径が挙げられるが、それに限定されない。
【０２１１】
本発明の一部の実施形態では、方法は１つ以上の材料配合物を吐出して、鞘３５２上または付近に、骨以外の身体要素の形状を有する１つ以上の追加構造を形成する。追加構造を以下では集合的に３５６と呼び、個別に３５６ａ、３５６ｂ、３５６ｃ等と呼ぶ。典型的には、追加構造３５６を製作するためのコンピュータ物体データは別個に（例えば、物体３５０の製作用のコンピュータ物体データとは別個のコンピュータ物体データファイルで）提供されるが、必ずしもそうする必要はない。追加構造を形成するためのコンピュータ物体データの代表例は、下述する実施例７に提供する。
【０２１２】
構造３５６によって模倣することのできる身体要素の代表例として、骨腫瘍３５６ａ、軟骨３５６ｂ、神経３５６ｃ、脊髄３５６ｄ、および椎間板３５６ｅが挙げられるが、それらに限定されない。追加構造は、本発明の一部の実施形態では、希望するならば複合構造とすることができる（例えば、それは芯鞘構造を有することができる）。構造３５６が骨腫瘍３５６ａを模倣する場合、構造３５６ａの包囲層は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅ」で市販されている材料配合物から作ることができ、構造３５６ａの内側部分は、ボクセルインタレース方式で２つ以上の材料配合物を組み合わせたデジタル材料配合物から作ることができる。これらの実施形態に適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０５」で市販されている材料配合物と、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０６」で市販されている材料配合物であって、任意選択的にストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅ」で市販されている材料配合物とも組み合わされる材料配合物とを含み、ＳＵＰ７０６とＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅの組合せは約３〜約５の比率、例えば約４の比率であることが好ましい。付加製造において造形用材料配合物として（例えば第一材料および任意選択的に第二材料をもたらすために）、または支持体材料配合物として（例えば第二材料をもたらすために）使用可能ないずれかの他の配合物が企図される。そのような配合物は市販されており、あるいは当業者によって設計することができる。
【０２１３】
また、ＳＵＰ７０５配合物が、下述する実施例１に記載する材料配合物のような、ゼロ（０）もしくはゼロに近い（例えば１０以下、または５以下の）ショアＡ硬度、または４０未満もしくは３０未満のショアＯＯ硬度を有する材料配合物に置き換えられた実施形態も企図される。
【０２１４】
本発明の一部の実施形態では、鞘３５２の厚さ（物体３５０の外面に対して直角に測定した）は、構造３５６ａの下の方が、構造３５６ａを包囲する鞘３５２の領域より薄い。本発明の一部の実施形態では、鞘３５２は構造３５６ａの下には形成されず、構造３５６ａを包囲する鞘３５２の領域に形成される。これらの実施形態は、骨腫瘍が骨の皮質層を貫通する状態を模倣することができる。
【０２１５】
構造３５６が軟骨３５６ｂ（図６Ａ）、神経３５６ｃ（図６Ａ）、または脊髄３５６ｄ（図６Ｂ）を模倣する場合、それは、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０３に従って約２０〜約４０ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐６３８‐０４に従って約７５０ＭＰａ〜約１５００ＭＰａの弾性率を有する材料をもたらす材料配合物から作ることができる。代替的に、構造３５４は、ボクセルインタレース方式で２つ以上の材料配合物を組み合わせたデジタル材料配合物から作ることができる。これらの実施形態に適した材料配合物の代表例は、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＲＧＤ５１５」で市販されている材料配合物、およびストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＡｇｉｌｕｓＣｌｅａｒ（商標）」で市販されている材料配合物（例えばＡｇｉｌｕｓ３０Ｃｌｅａｒ）を含む。代替的に、実施例６に記載するように、エラストマー硬化性配合物を使用することができる。
【０２１６】
付加製造において造形用材料配合物として（例えば本明細書に記載する特性を具備する第一および第二材料をもたらすために）使用可能ないずれかの他の配合物が企図される。そのような配合物は市販されており、あるいは当業者によって設計することができる。
【０２１７】
構造３５６が椎間板３５６ｅ（図６Ｂ）を模倣する場合、その包囲層は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ＡＳＴＭ  Ｄ‐４１２に従って約２〜約４ＭＰａの引張強度およびＡＳＴＭ  Ｄ‐２２４Ｄに従って約２５ＭＰａ〜約３５ＭＰａのショアＡ硬度を有する材料をもたらす材料配合物、例えば、限定ではないが、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＡｇｉｌｕｓＣｌｅａｒ（商標）」で市販されている材料配合物（例えばＡｇｉｌｕｓ３０（商標）Ｃｌｅａｒ）、または実施例６に記載するエラストマー硬化性配合物によって作ることができ、その内側部分は、硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ゼロ（０）もしくはゼロに近い（例えば１０以下または５以下の）ショアＡ硬度、または４０未満または３０未満のショアＯＯ硬度を有する材料をもたらす、下述する実施例１に記載する材料配合物のような配合物から作ることができる。
【０２１８】
本発明の一部の実施形態では、方法は材料の１つ以上を吐出して、物体の外面の剛性を改善するために鞘３５２上にコーティング３５８（図６Ｂには図示せず）を形成する。ひとたびテクスチャ領域３００、鞘３５２、およびコーティング３５８が硬化すると、コーティング３５８の硬度は鞘３５２の硬度より高いことが好ましい。コーティング３５８の作製に使用するのに適した材料配合物の代表例として、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＲＧＤ５１５」で市販されている材料配合物、およびストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって、商品名「ＲＧＤ４５０」で市販されている材料配合物があるが、それらに限定されない。コーティング３５８が作製される実施形態では、構造３５４および３５６のいずれかは、任意選択的に、かつ好ましくは、鞘３５２上ではなく、コーティング上に形成することができる。
【０２１９】
本実施形態は、骨髄組織と類似した機械的特性および／またはテクスチャ特性を有する領域を形成することも企図している。これらの実施形態では、方法は材料配合物の１つ以上を吐出して、テクスチャ領域３００および／または鞘３５２によって少なくとも部分的に包囲された芯３６１（図６Ｂには図示せず）を形成する。ひとたびテクスチャ領域３００および芯３６１が硬化すると、テクスチャ領域３００の硬度は芯３６１の硬度より高くなる。芯３６１の機械的特性および／またはテクスチャ特性は、骨髄組織の特性と類似することが好ましい。本発明の一部の実施形態では、領域３００の部分３０１は芯として働く。芯３６１の作製に使用するのに適した材料配合物の代表例として、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０５」で市販されている材料配合物、およびストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０６」で市販されている材料配合物があるが、それらに限定されない。
【０２２０】
代替的に、芯３６１は、２つ以上の材料配合物をボクセルインタレース方式で組み合わせたデジタル材料配合物から作ることができる。代表例として、芯３６１のためのデジタル材料配合物は、材料配合物Ｍ１およびＭ２と呼ばれる２つの材料配合物の組合せを含むことができる。材料配合物Ｍ１として使用するのに適した材料配合物の代表例として、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０５」で市販されている材料配合物、ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国）によって商品名「ＳＵＰ７０６」で市販されている材料配合物、および硬化時に（例えば凝固したとき、例えば硬化条件に曝されたとき）、ゼロ（０）もしくはゼロに近い（例えば１０以下もしくは５以下の）ショアＡ硬度または４０未満もしくは３０未満のショアＯＯ硬度を有する材料をもたらす材料配合物、例えば下述する実施例１に記載された材料配合物が挙げられるが、それらに限定されない。材料配合物Ｍ２は、任意選択的に、かつ好ましくは、硬化条件に曝されると、たとえ材料配合物Ｍ２の凝固後であっても液体材料または液体様材料をもたらす材料配合物である。そのような材料配合物の代表例は、下述する実施例２に提供する。
【０２２１】
物体３５０の様々な領域および部分は、参照し易いように色分けすることができる。着色は、（例えば本明細書に記載するデジタル材料配合物を吐出することによって）それぞれの領域または部分を形成する材料配合物を、それぞれの色を有する材料配合物と混合することによって達成することができる。色は、物体３５０を製作するために使用される（例えばＶＲＭＬフォーマットで提供される）コンピュータ物体データのレベルで選択することができる。例えば、鞘３５２によって被覆されない１つ以上の領域は、鞘３５２自体の色とは異なる色に着色することができ、任意選択的に、かつ好ましくは、１つ以上の領域自体の間でも異なる色に着色することができる。代表例として、環構造３５４、追加構造３５６ａ〜ｅの少なくとも１つは、それらの間で異なる色に、かつ鞘３５２とも異なる色に着色することができる。異なる特性（例えば異なる厚さ、異なる剛性等）の領域が異なる色に着色される実施形態も企図される。物体３５０のそれぞれの領域および部分の色は、ユーザが例えばユーザインタフェース１１６またはコンピュータ１５４もしくは２４によって選択することができる。
【０２２２】
ユーザインタフェース１１６またはコンピュータ１５４もしくは２４はまた、上述した着色実施形態に対する補足または代替実施形態としても使用することができる。詳しくは、オペレータが、例えばポインタ（例えばコンピュータマウスのポインタ）を使用して、物体３５０の特定の領域または部分を指し示し、またはホバリングすることができ、ユーザインタフェース１１６またはコンピュータ１５４もしくは２４は、任意選択的に、かつ好ましくは、それぞれの領域に関する情報（例えば模倣された構造、機械的特性、寸法等）をすぐに表示することができる。
【０２２３】
ユーザインタフェース１１６またはコンピュータ１５４もしくは２４はまた、オペレータが物体の１つ以上の領域の特性（例えば模倣された構造、機械的特性、寸法、厚さ、テクスチャ等）を選択するために使用することもできる。これは、次に説明するように２つ以上の方法で行うことができる。
【０２２４】
一部の実施形態では、オペレータはポインタ（例えばコンピュータマウスのポインタ）を使用して、物体３５０の特定の領域または部分を指し示し、次いでユーザインタフェースまたはコンピュータのメニューから所望の特性を選択する。
【０２２５】
一部の実施形態では、オペレータが特定の領域または部分を指し示した後、オペレータはそれぞれの領域または部分に対し色を選択し、この実施形態では、色は所望の特性に対するコードとして使用される。オペレータは、色を特性にマッピングするルックアップテーブルに基づいて色を選択することができる。例えば、骨の皮質層に対し異なる厚さを選択するために異なる色または色相を使用することができ、異なる種類の追加構造３５６等を選択するために異なる色を選択することができる。ユーザインタフェースまたはコンピュータにより、オペレータはそれぞれの領域の色勾配を選択することが可能になることが好ましい。この実施形態は、領域の特性を徐々に変化させることを希望する場合に特に有用である。例えば、特定の色勾配を使用して、皮層の厚さの勾配、海綿骨構造の硬度の勾配、テクスチャ領域を特徴付ける変調関数のパラメータの勾配等を選択するために使用することができる。
【０２２６】
ひとたびオペレータが色を選択すると、コンピュータは、色の入力に基づいて、それぞれの特性に従って距離フィールド、変調関数、および／またはコンピュータ物体データを調整するための入力として色を使用することができる。調整されたコンピュータ物体データを受信するコントローラ１５２または２０は吐出ヘッドを制御して、それぞれの領域に対し選択された特性を有する物体を形成するように、物体の層を吐出することができる。
【０２２７】
図７Ａは、上の操作２０１を実施するために本発明の一部の実施形態に従って使用されることができる例示的な方法のフローチャート図である。方法は、システム１０又はシステム１１０で使用するためにコンピューター物体データを得るために特に有用である。他に規定されない限り、以下に記載される操作は、多くの実施の組み合わせ又は順序で同時に又は連続して実施されることができることが理解されるべきである。特に、フローチャート図の順序は、限定として考えられるべきではない。例えば、特定の順序でフローチャート図に又は以下の記載に現われる二つ以上の操作は、異なる順序で（例えば逆の順序で）又は実質的に同時に実施されることができる。さらに、以下に記載される複数の操作は、任意であり、実施されなくてもよい。
【０２２８】
方法は、７００で始まり、任意選択的にかつ好ましくは７０１に続き、そこでＤｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅのために好適なフォーマットのデータ（以下、ＤＩＣＯＭデータ）が受けとられる。
【０２２９】
ＤＩＣＯＭデータは、ＭＲＩシステム、ＣＴ撮影システム、ヘリカルＣＴシステム、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）システム、２Ｄ又は３Ｄ透視撮影システム、２Ｄ，３Ｄ又は４Ｄ超音波撮影システム、内視鏡システム、ベッドサイドモニターシステム、Ｘ線システム、及びＣＴ，ＭＲ，ＰＥＴ、超音波又は他の撮影技術のハイブリッド撮像システムを含む限定されない取得コンソールから受けとることができる。ＤＩＣＯＭデータは、好ましくは一つ以上の身体組織要素を含む一つ以上の身体構造を記載する一つ以上のデジタル画像データを含む。本発明の一部の実施形態では、ＤＩＣＯＭデータは、好ましくは一つ以上の骨を記載する一つ以上のデジタル画像データを含み、本発明の一部の実施形態では、ＤＩＣＯＭデータは、好ましくは一つ以上の骨以外の身体組織要素を含む一つ以上の身体構造を記載する一つ以上のデジタル画像データを含み、本発明の一部の実施形態では、ＤＩＣＯＭデータは、好ましくは、一つ以上の骨を記載する一つ以上のデジタル画像データ、及び骨以外の一つ以上の身体組織要素を含む一つ以上の身体構造を記載する一つ以上のデジタル画像データを含む。
【０２３０】
方法は、任意選択的にかつ好ましくは７０２に続き、そこでＤＩＣＯＭデータがコンピューター物体データに変換される。例えばコンピュータ物体データは、標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）またはステレオリソグラフィ輪郭（ＳＬＣ）フォーマット、仮想現実モデリング言語（ＶＲＭＬ）、付加製造ファイル（ＡＭＦ）フォーマット、図面交換フォーマット（ＤＸＦ）、ポリゴン・ファイル・フォーマット（ＰＬＹ）、またはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）、例えばＷａｖｅｆｒｏｎｔファイルフォーマット（ＯＢＪ）に適したいずれかの他のフォーマットを含め、それらに限らず、任意の公知のフォーマットにすることができる。ＤＩＣＯＭデータからコンピューター物体データへの変換は、任意選択的にかつ好ましくはしきい値化、領域形成法、ダイナミック領域形成法などからなる群から選択される一つ以上の区分法を含む。
【０２３１】
しきい値化法は、規定されたしきい値に等しい又はそれより大きい値を有する画像ピクセル（画素）を選択するために異なる組織の濃度の差を利用する。例えば、しきい値化法の規定されたしきい値は、硬い組織に関する画像ピクセルがしきい値化法をパスし、他の画像ピクセル関連がフィルターされるように選択されることができる。しきい値化法は、異なる組織タイプに対して別個のデータセットを得るように、異なるしきい値を使用して各回に複数回適用されることができる。
【０２３２】
領域形成法は、一般的に同じ濃度範囲を有する領域を分離するためにしきい値化後に適用される。領域形成法は、初期シード点の隣接ピクセルを検査することができ、隣接ピクセルが領域に属するかどうかを決定する。この方法は、任意選択的にかつ好ましくは、画像をセグメント化するために反復して実施される。例えば、シード点は、異なる組織タイプに従って選択されることができ、領域形成セグメント化技術は、これらの組織タイプの一つに属するような画像ピクセルを分離するために反復して実施されることができる。ダイナミック領域形成法では、画像パラメーターの領域は、シード点に加えて選択される。これらのパラメーターは、シード点と同じ画像ピクセルを認識することを可能にするように選択される。
【０２３３】
一般的に、しかし必須ではなく、初期背景セグメント化法は、関心のある組織タイプのいずれにも属さないＤＩＣＯＭデータ要素から除去するために適用される。続くセグメント化法は、異なるセグメント化技術を使用することによって対象の解剖学的構造の一つ以上のより洗練された領域のより洗練されたセグメント化のために適用されることができる。
【０２３４】
セグメント化後、ＤＩＣＯＭデータからコンピューター物体データへの変換はまた、ＤＩＣＯＭデータ内のアーチファクトを補償するためにスムージング、ラッピング及び／又はホールフィリングを含むことができる。フォーマット変換法は、そのとき上述のフォーマットのいずれかにおいてコンピューター物体データを与えるようにセグメント化ＤＩＣＯＭデータに適用されることができる。
【０２３５】
本発明の一部の実施形態では、入力データは、コンピューター物体データとしてコンピューター可読媒体から受けとられ、その場合においては、ＤＩＣＯＭデータを得て変換する必要はない。これらの実施形態では、操作７０１及び７０２を実施することは必要でない。
【０２３６】
いずれにしても、コンピューター物体データは、上でさらに詳述されるように一つ以上の身体組織要素を含む一つ以上の身体構造の形状に関するデータを含むことが好ましい。ＤＩＣＯＭデータの変換によって得られるか又はそのように直接受けとられるかにかかわらず、コンピューター物体データは、任意選択的にかつ好ましくは、各々が異なる身体構造に関する多数のファイルに配置される。
【０２３７】
７０３において、付加製造される物体によって模倣される身体構造のタイプ（例えば、骨、筋組織、平滑組織、骨腫瘍、軟骨、椎間板、神経／脊髄、体液管）は、各データファイルのために決定される。決定は、それぞれのコンピューター物体データファイルに存在する情報、又はそれぞれのＤＩＣＯＭデータファイル、又はそれぞれのデータファイルと関連した情報を抽出することによってなされることができる。
【０２３８】
７０４において、それぞれの身体構造と関連した一組の規則が選択される。このＡＭ規則の組は、任意選択的にかつ好ましくは、吐出される構築材料配合物、並びに吐出パラメーター及び条件（例えば温度、インターレーシング比率、インターレーシングテキスチャー）を含む。このＡＭ規則の組は、身体構造の各タイプに対する入力、及びかかる入力の各々と関連した一組のパラメーターを有するルックアップテーブルから得られることができる。本発明の一部の実施形態では、対象プロファイルが受けとられる。対象プロファイルは、一般的に、重量、性別、年齢、民族性、家系、病歴などを含む。本発明の一部の実施形態では、対象プロファイルはまた、遺伝子プロファイルを含み、それは、対象のゲノム全体中の遺伝子を含むことができ、又はそれは、遺伝子の特定のサブセットを含むことができる。遺伝子プロファイルは、ゲノムプロファイル、プロテオームプロファイル、エピゲノムプロファイル、及び／又はトランスクリプトームプロファイルを含むことができる。対象プロファイルが受けとられる実施形態では、ルックアップテーブルはまた、異なるプロファイルパラメーターに対する入力を含む。特に、ルックアップテーブルは、各プロファイルパラメーターに対して一つの入力で身体構造の各タイプに対して複数の入力を含むことができる。限定されない代表例として、ルックアップテーブルは、海綿骨構造に対して複数の入力を含むことができ、そこでは各年齢グループに対して一つの入力である。
【０２３９】
本発明の一部の実施形態では、ＡＭ規則の組は、オペレーターによって、例えばユーザーインターフェース（例えばユーザーインターフェース１１６）を介して選択される。ルックアップテーブルとユーザーインターフェースの両方が使用される実施形態もまた、考えられる。例えば、ルックアップテーブルは、オペレーターに与えられる選択肢の数を少なくするために使用されることができ、ユーザーインターフェースは、ＡＭ規則の最終組を選択するために使用されることができる。
【０２４０】
さらに、規則の組がコンピューター物体データとともに受けとられる実施形態が考えられる。例えば、各コンピューター物体データファイルは、一つ以上のＡＭ規則を含むことができ、又は一つ以上のＡＭ規則を含むＡＭ規則ファイルと関連付けられることができ、ＡＭ規則は、それぞれのコンピューター物体データに対応する。
【０２４１】
７０５において、スライス化操作が、任意選択的にかつ好ましくは各コンピューター物体データファイルに対して別々に、適用される。スライス化は、一般的に、異なる鉛直座標（例えば上述のｚ座標）によって特徴づけられる平面（その平面は、それぞれの身体構造を模倣する物体の層に対応する）の２Ｄボクセルマップを各々記載する一組の画像ファイルをコンピューター物体データファイルに対して発生することによって実施される。画像ファイルは、ビットマップファイル（ＢＭＰ）、ポータブルネットワークグラフィックス（ＰＮＧ）などの限定されない従来公知のいずれかの２Ｄフォーマットであることができる。好ましいスライス化技術は、図７Ｂを参照して以下に与えられる。
【０２４２】
７０６において、画像ファイルの二つ以上の組が組み合わされて単一の画像ファイルにされる。例えば、同じ鉛直座標に対応するが異なる身体構造を模倣する物体に対応する画像ファイルを組み合わせて、いったん印刷されると、それぞれ二つ以上の身体構造を模倣する二つ以上の物体のスライス化された区域を含む層を記載する画像ファイルを与えることができる。７０７において、画像ファイルは、身体構造に似た非生物物体を製作するために、システム１０又はシステム１１０のような限定されないＡＭシステムにアップロードされる。
【０２４３】
この方法は、７０８で終了する。
【０２４４】
図７Ｂは、本発明の一部の実施形態による例示的なスライス化法のフローチャート図である。この方法は、図７Ａのスライス化操作７０５を実施するために特に有用である。この方法は、７２０で開始し、任意選択的にかつ好ましくはコンピューター物体データにおける各ボクセルに対して適用される。
【０２４５】
決定７２１において、３Ｄ物体に対する距離フィールド値が、それぞれのボクセルに対して決定される。距離フィールド値は、ボクセルが印刷される身体構造を模倣する物体の内側又は外側であるかどうかを示す。例えば、負の距離フィールド値は、身体構造を模倣する物体の外側のボクセルに割り当てられ、正の距離フィールド値は、身体構造を模倣する物体の内側のボクセルに割り当てられ、ゼロ距離フィールド値は、身体構造を模倣する物体の最も外側の表面上のボクセルに割り当てられることができる。距離フィールド値を決定するために好適な技術の代表例は、以下の実施例５に与えられる。
【０２４６】
ボクセルが身体構造を模倣する物体の最も外側の表面の内側又はその表面上であるとき（例えば、距離フィールド値が正であるとき）、この方法は、７２２に続き、そこで構築材料配合物は、それぞれのボクセルに対して割り当てられる。構築材料配合物は、造形用材料配合物、支持体材料配合物、又は液体材料配合物であることができ、任意選択的にかつ好ましくは３Ｄ物体におけるボクセルの位置、及び上の７０４で得られたＡＭ規則に基づいて決定される。７２２から、この方法は、７２４に続き、そこで方法は、割り当てられた構築材料配合物に対応するピクセル値を選択する。ピクセル値は、割り当てられた構築材料配合物を独自に表わすいずれの値であってもよい。例えば、ピクセル値は、グレースケールレベル又は色値（例えばＲＧＢ値）であることができる。
【０２４７】
ボクセルが身体構造を模倣する物体の外側であるとき（例えば、距離フィールド値が負であるとき）、この方法は、決定７２３に続き、そこで方法は、ボクセルが占有されるべきか又は空白のままであるべきかを決定する。もしボクセルが空白のままであるべきなら、この方法は、７２６に続き、方法は、空白ピクセルを独自に表わすピクセル値を選択する。例えば、この方法は、空白ピクセルを表わすためにヌル値を選択することができる。あるいは、ボクセルが身体構造を模倣する物体の外側であるとき、この方法は、７２３から７２８に続き、そこでそれは終了する。その場合においていずれの値も割り当てられなかったピクセルは、ボクセルを空白にする命令として考えられるべきである。
【０２４８】
もしボクセルが占有されるなら、方法は、７２５に続き、そこで構築材料は、ボクセルに割り当てられ、次いで７２４に続き、そこで方法は、上でさらに詳述したように割り当てられた構築材料配合物に対応するピクセル値を選択する。
【０２４９】
場合によって、７２４，７２５又は７２６から、方法は、７２７に続き、そこで選択されたピクセル値が２Ｄ画像においてピクセルに割り当てられ、そこでは２Ｄ画像におけるピクセルの位置は、２Ｄ画像によって表わされる層内のボクセルの位置に対応する。
【０２５０】
この方法は、７２８で終了する。
【０２５１】
本明細書を通じて、例えば構造、器官、組織又は材料の文脈で使用される用語「身体（ｂｏｄｉｌｙ）」は、対象、好ましくは生きている対象の身体の部分であるとして、示された構造、器官、組織又は材料を記載する。この用語は、生物学的システム、器官、組織、細胞及び材料を包含する。
【０２５２】
本明細書を通じて、用語「対象（ｓｕｂｊｅｃｔ）」は、あらゆる年齢の動物、好ましくは哺乳類、より好ましくは人間を包含する。この用語は、病気を進行するリスクがあるか又は病気を患っている個体を包含する。
【０２５３】
用語「身体構造」は、本明細書に記載されているように、系、器官、組織、細胞、及びそれらのいずれかの周囲環境を含む、対象の身体の一部を示す。身体の構造は、例えば生体中に一緒に活動する複数の器官、例えば胃腸管、心臓血管系、呼吸器管などを含むことができる。構造は、これらの系の一部を形成する器官及び組織に加えて、病態に関する構造、例えば腫瘍細胞又は組織も含むことができる。身体構造は、代替的に、例えば心臓及びそれと関連する血管を含むことができる。身体構造は、代替的に、例えば腕又は前腕、又は脚のような器官を含むことができ、関連する骨系及び筋肉組織、血管系、腫瘍組織（もし存在するなら）及び／又はその周囲の皮膚組織を包含することができる。
【０２５４】
用語「組織」は、機能（単数又は複数）を実施するように設計された細胞からなる有機体の一部を記載する。例としては、脳組織、網膜、皮膚組織、肝臓組織、膵臓組織、骨、軟骨、結合組織、血管組織、筋肉組織、心臓組織、脈管組織、腎臓組織、肺組織、生殖腺組織、造血組織を含むが、これらに限定されない。
【０２５５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、本実施形態の文脈において使用可能な構築材料配合物の少なくとも一部、好ましくは全ては、生物材料を欠いている。
【０２５６】
本明細書に使用される「生物材料」は、本明細書に規定されるように生きている対象に固有に存在する有機材料を意味する。かかる有機材料は、例えば細胞及び細胞構成要素、タンパク質（酵素、ホルモン、レセプターリガンドなどを含む）、ペプチド、核酸、アミノ酸を包含する。
【０２５７】
「欠いている」は、物体の全重量の１重量％未満又は０．５〜又は０．１〜又は０．０５〜又は０．０１〜又は０．００５〜又は０．００１重量％未満を意味し、０を含む。
【０２５８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、物体は、細胞化されておらず、即ち生物細胞又は細胞構成要素を欠いている。
【０２５９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、本実施形態の文脈において使用可能な構築材料配合物の少なくとも一部、好ましくは全ては、合成の非生物配合物であり、本質的に合成材料からなる。
【０２６０】
本明細書に使用される「合成材料」は、生きている対象に固有に存在しない有機材料を記載する。この用語は、有機の非生物材料、自然に存在しない材料、及び／又は合成して作られる材料を包含する。
【０２６１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、本明細書に記載される造形用材料配合物は、１０重量％未満又は８重量％未満又は５重量％未満又はさらに小さい量で水を含み、本明細書に規定されるように水を欠いている。
【０２６２】
本出願から成熟する特許の存続期間の期間中には、多くの関連する材料配合物が開発されることが予想され、「材料配合物」の用語の範囲は、これらの材料配合物が本明細書に記載される機械特性を示すという範囲ですべてのそのような新しい技術を先験的に包含することが意図される。
【０２６３】
本明細書中で使用される用語「約」は、±１０％又は±５％を示す。
【０２６４】
用語「例示的」は、本明細書では「例（ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｓｔａｎｃｅ又はｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ）として作用する」ことを意味するために使用される。「例示的」として記載されたいかなる実施形態も必ずしも他の実施形態に対して好ましいもしくは有利なものとして解釈されたりかつ／または他の実施形態からの特徴の組み入れを除外するものではない。
【０２６５】
用語「任意選択的」は、本明細書では、「一部の実施形態に与えられるが、他の実施形態には与えられない」ことを意味するために使用される。本発明のいかなる特定の実施形態も対立しない限り複数の「任意選択的」な特徴を含むことができる。
【０２６６】
用語「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」ことを意味する。
【０２６７】
用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、「含み、それらに限定される（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」ことを意味する。
【０２６８】
表現「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」は、さらなる成分、工程および／または部分が、主張される組成物、方法または構造の基本的かつ新規な特徴を実質的に変化させない場合にだけ、組成物、方法または構造がさらなる成分、工程および／または部分を含み得ることを意味する。
【０２６９】
本明細書中で使用される場合、単数形態（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の参照物を包含する。例えば、用語「化合物（ａ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」または用語「少なくとも１つの化合物」は、その混合物を含めて、複数の化合物を包含し得る。
【０２７０】
本出願の全体を通して、本発明の様々な態様が範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は単に便宜上および簡潔化のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。従って、範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値を有すると見なさなければならない。例えば、１〜６などの範囲の記載は、具体的に開示された部分範囲（例えば、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６など）、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値（例えば、１、２、３、４、５および６）を有すると見なさなければならない。このことは、範囲の広さにかかわらず、適用される。
【０２７１】
数値範囲が本明細書中で示される場合には常に、示された範囲に含まれる任意の言及された数字（分数または整数）を含むことが意味される。第１の示された数字および第２の示された数字「の範囲である／の間の範囲」という表現、および、第１の示された数字「から」第２の示された数「まで及ぶ／までの範囲」という表現は、交換可能に使用され、第１の示された数字と、第２の示された数字と、その間のすべての分数および整数とを含むことが意味される。
【０２７２】
本明細書中で使用される用語「方法またはプロセス（ｍｅｔｈｏｄまたはｐｒｏｃｅｓｓ）」は、所与の課題を達成するための様式、手段、技術および手順を示し、これには、化学、物理および工学の技術分野の実施者に知られているそのような様式、手段、技術および手順、または、知られている様式、手段、技術および手順から、化学、物理および工学の技術分野の実施者によって容易に開発されるそのような様式、手段、技術および手順が含まれるが、それらに限定されない。
【０２７３】
本明細書中全体を通して、用語「（メタ）アクリル」は、アクリル及びメタクリル化合物を包含する。
【０２７４】
本明細書中全体を通して、表現「連結部分」又は「連結基」は、化合物中の二つ以上の部分又は基を接続する基を記載する。連結部分は、一般的に二又は三官能化合物から誘導され、二つ又は三つのラジカル部分として見なされることができ、二つ又は三つのラジカルは、それぞれ、その二つ又は三つの原子を介して二つ又は三つの他の部分に接続される。
【０２７５】
例示的な連結部分は、本明細書に規定されるように、一つ以上のヘテロ原子によって任意選択的に中断される、炭化水素部分又は鎖、及び／又は連結基として規定されるとき、以下に挙げられる化学基のいずれかを含む。
【０２７６】
化学基が本明細書において「末端基」として言及されるとき、それは、置換基として中断され、置換基は、その一つの原子によって別の基に接続される。
【０２７７】
本明細書中全体を通して、用語「炭化水素」は、主として炭素及び水素原子から構成される化学基を集合的に記載する。炭化水素は、アルキル、アルケン、アルキン、アリール、及び／又はシクロアルキルからなることができ、各々は、置換されても置換されなくてもよく、一つ以上のヘテロ原子によって中断されてもよい。炭素原子の数は、２〜２０の範囲であり、好ましくはそれより低く、例えば１〜１０、又は１〜６、又は１〜４の範囲であることができる。炭化水素は、連結基又は末端基であることができる。
【０２７８】
ビスフェノールＡは、２つのアリール基及び１つのアルキル基から構成される炭化水素の一例である。
【０２７９】
本明細書で使用される用語「アミン」は、−ＮＲ’Ｒ”基および−ＮＲ’−基の両方を記載し、ここでＲ’およびＲ”はそれぞれ独立して水素、アルキル、シクロアルキル、またはアリールであり、これらの用語は本明細書中下記で定義される。
【０２８０】
従って、アミン基は、第一級アミン（ここでＲ’およびＲ”の両方は水素である）、第二級アミン（ここでＲ’は水素でありかつＲ”はアルキル、シクロアルキル、もしくはアリールである）、または第三級アミン（ここでＲ’およびＲ”はそれぞれ独立してアルキル、シクロアルキルもしくはアリールである）であることができる。
【０２８１】
代替的に、Ｒ’およびＲ”は、それぞれ独立してヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルホンアミド、カルボニル、Ｃ−カルボキシレート、Ｏ−カルボキシレート、Ｎ−チオカーバメート、Ｏ−チオカーバメート、尿素、チオ尿素、Ｎ−カーバメート、Ｏ−カーバメート、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。
【０２８２】
用語「アミン」は、アミンが末端基である場合には、本明細書中下記で定義されるように、−ＮＲ’Ｒ”基を表すために本明細書中では使用され、また、アミンが連結基または連結部分の一部である場合には−ＮＲ’−基を表すために本明細書中では使用される。
【０２８３】
用語「アルキル」は、直鎖基および分枝鎖基を含む飽和した脂肪族炭化水素を記載する。好ましくは、アルキル基は１個〜３個又は１個〜２０個の炭素原子を有する。数値範囲、例えば「１個〜２０個」が本明細書で述べられる場合は常に、それは基（この場合はアルキル基）が１個の炭素原子、２個の炭素原子、３個の炭素原子などの２０個までの炭素原子を含むということを意味する。アルキル基は、置換または非置換であり得る。置換されたアルキルは一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、Ｃ−カルボキシレート、Ｏ−カルボキシレート、Ｎ−チオカーバメート、Ｏ−チオカーバメート、尿素、チオ尿素、Ｎ−カーバメート、Ｏ−カーバメート、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。
【０２８４】
アルキル基は、単一の隣接原子に結合された末端基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の部分を連結する連結基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）であることができる。アルキルが連結基であるとき、それはまた、「アルキレン」または「アルキレン鎖」として本明細書中に言及される。
【０２８５】
本明細書において、本明細書に規定されるように、親水性基によって置換されるＣ（１−４）アルキルは、本明細書において表現「親水性基」の下に含まれる。
【０２８６】
本明細書中で使用されるアルケンおよびアルキンは、一つ以上の二重結合または三重結合をそれぞれ含む、本明細書中で定義されるアルキルである。
【０２８７】
用語「シクロアルキル」基は、環の１つまたは複数が完全共役のπ電子系を有しない、すべて炭素からなる単環基または縮合環（すなわち、隣接炭素原子対を共有する環）基を記載する。例示は、限定されないが、シクロヘキサン、アダマチン、ノルボルニル、イソボルニル、及びその類似物を含む。シクロアルキル基は、置換または非置換であることができる。置換されたシクロアルキルは一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、Ｃ−カルボキシレート、Ｏ−カルボキシレート、Ｎ−チオカーバメート、Ｏ−チオカーバメート、尿素、チオ尿素、Ｎ−カーバメート、Ｏ−カーバメート、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。シクロアルキル基は、単一の隣接原子に結合された末端基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）であることができる。
【０２８８】
本明細書に規定されるように、二つ以上の親水性基によって置換される、１〜６個の炭素原子のシクロアルキルは、本明細書において表現「親水性基」の下に含まれる。
【０２８９】
用語「複素脂環」基は、例えば、窒素、酸素およびイオウなどの１個または複数個の原子を環（１つまたは複数）に有する単環基または縮合環基を記載する。環はまた、１つまたは複数の二重結合を有することができる。しかしながら、環は、完全共役のπ電子系を有しない。代表的な例は、ピペリジン、ピペラジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、モルホリノおよびその類似物である。
【０２９０】
複素脂環は、置換または非置換であることができる。置換された複素脂環は、一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は、独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、Ｃ−カルボキシレート、Ｏ−カルボキシレート、Ｎ−チオカーバメート、Ｏ−チオカーバメート、尿素、チオ尿素、Ｎ−カーバメート、Ｏ−カーバメート、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。複素脂環基は、単一の隣接原子に結合された末端基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）であることができる。
【０２９１】
窒素又は酸素のような一つ以上の電子供与原子を含み、かつ炭素原子対複素原子の数値比が５：１又はそれより低い複素脂環基は、本明細書において表現「親水性基」の下に含まれる。
【０２９２】
用語「アリール」基は、完全共役のπ電子系を有する、すべて炭素からなる単環基または縮合多環（すなわち、隣接炭素原子対を共有する環）基を記載する。アリール基は、置換または非置換であることができる。置換されたアリールは、一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、Ｃ−カルボキシレート、Ｏ−カルボキシレート、Ｎ−チオカーバメート、Ｏ−チオカーバメート、尿素、チオ尿素、Ｎ−カーバメート、Ｏ−カーバメート、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであることができる。アリール基は、単一の隣接原子に結合された末端基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）であることができる。
【０２９３】
用語「ヘテロアリール」基は、例えば、窒素、酸素およびイオウなどの１個または複数個の原子を環（１つまたは複数）に有し、さらには完全共役のπ電子系を有する単環基または縮合環（すなわち、隣接炭素原子対を共有する環）基を記載する。ヘテロアリール基の非限定的な例には、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、イソキノリンおよびプリンが含まれる。ヘテロアリール基は、置換または非置換であることができる。置換されたヘテロアリールは、一つ以上の置換基を有することができ、それぞれの置換基は独立して、例えば、ヒドロキシアルキル、トリハロアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、複素脂環、アミン、ハリド、スルホネート、スルホキシド、ホスホネート、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、チオヒドロキシ、チオアルコキシ、チオアリールオキシ、シアノ、ニトロ、アゾ、スルフォンアミド、Ｃ−カルボキシレート、Ｏ−カルボキシレート、Ｎ−チオカーバメート、Ｏ−チオカーバメート、尿素、チオ尿素、Ｎ−カーバメート、Ｏ−カーバメート、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、グアニル、グアニジン、またはヒドラジンであり得る。ヘテロアリール基は、単一の隣接原子に結合された末端基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）、またはその鎖中の少なくとも二つの炭素を介して二つ以上の成分を連結する連結基（この用語は本明細書中上記で定義される通りである）であることができる。代表的な例はピリジン、ピロール、オキサゾール、インドール、プリンおよびその類似物である。
【０２９４】
用語「ハリド（ハライド）」および「ハロ」は、フッ素、塩素、臭素、または沃素を記載する。
【０２９５】
用語「ハロアルキル」は、１つまたは複数のハリドによってさらに置換された、上記で定義されるアルキル基を記載する。
【０２９６】
用語「スルファート」は、−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）２−ＯＲ’末端基または−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）２−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０２９７】
用語「チオスルファート」は、−Ｏ−Ｓ（＝Ｓ）（＝Ｏ）−ＯＲ’末端基または−Ｏ−Ｓ（＝Ｓ）（＝Ｏ）−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０２９８】
用語「スルファイト」は、−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒ’末端基または−Ｏ−Ｓ（＝Ｏ）−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０２９９】
用語「チオスルファイト」は、−Ｏ−Ｓ（＝Ｓ）−Ｏ−Ｒ’末端基または−Ｏ−Ｓ（＝Ｓ）−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３００】
用語「スルフィナート」は、−Ｓ（＝Ｏ）−ＯＲ’末端基または−Ｓ（＝Ｏ）−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３０１】
用語「スルホキシド」または「スルフィニル」は、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒ’末端基または−Ｓ（＝Ｏ）−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３０２】
用語「スルホネート」は、−Ｓ（＝Ｏ）２−Ｒ’末端基または−Ｓ（＝Ｏ）２−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３０３】
用語「Ｓ−スルホンアミド」は、−Ｓ（＝Ｏ）２−ＮＲ’Ｒ”末端基または−Ｓ（＝Ｏ）２−ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３０４】
用語「Ｎ−スルホンアミド」は、Ｒ’Ｓ（＝Ｏ）２−ＮＲ”末端基または−Ｓ（＝Ｏ）２−ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３０５】
用語「ジスルフィド」は、−Ｓ−ＳＲ’末端基またはＳ−Ｓ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３０６】
用語「ホスホナート」は、本明細書中で定義されるようなＲ’およびＲ”を有する−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲ’）（ＯＲ”）末端基または−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲ’）（Ｏ）−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３０７】
用語「チオホスホナート」は、本明細書中で定義されるようなＲ’およびＲ”を有する−Ｐ（＝Ｓ）（ＯＲ’）（ＯＲ”）末端基または−Ｐ（＝Ｓ）（ＯＲ’）（Ｏ）−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３０８】
用語「ホスフィニル」は、本明細書中上記で定義されるようなＲ’およびＲ”を有する−ＰＲ’Ｒ”末端基または−ＰＲ’−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３０９】
用語「ホスフィンオキシド」は、本明細書中で定義されるようなＲ’およびＲ”を有する−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒ’）（Ｒ”）末端基または−Ｐ（＝Ｏ）（Ｒ’）−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３１０】
用語「ホスフィンスルフィド」は、本明細書中で定義されるようなＲ’およびＲ”を有する−Ｐ（＝Ｓ）（Ｒ’）（Ｒ”）末端基または−Ｐ（＝Ｓ）（Ｒ’）−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３１１】
用語「ホスファイト」は、本明細書中で定義されるようなＲ’およびＲ”を有する−Ｏ−ＰＲ’（＝Ｏ）（ＯＲ”）末端基または−Ｏ−ＰＨ（＝Ｏ）（Ｏ）−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３１２】
用語「カルボニル」または用語「カルボネート」は、本明細書中で使用される場合、本明細書中で定義されるようなＲ’を有する−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ’末端基または−Ｃ（＝Ｏ）−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３１３】
用語「チオカルボニル」は、本明細書中で使用される場合、本明細書中で定義されるようなＲ’を有する−Ｃ（＝Ｓ）−Ｒ’末端基または−Ｃ（＝Ｓ）−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３１４】
用語「オキソ」は、本明細書中で使用される場合、（＝Ｏ）基を表し、この場合、酸素原子が、示された位置における原子（例えば、炭素原子）に二重結合によって連結される。
【０３１５】
用語「チオオキソ」は、本明細書中で使用される場合、（＝Ｓ）基を表し、この場合、イオウ原子が、示された位置における原子（例えば、炭素原子）に二重結合によって連結される。
【０３１６】
用語「オキシム」は、＝Ｎ−ＯＨ末端基または＝Ｎ−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３１７】
用語「ヒドロキシル」は、−ＯＨ基を記載する。
【０３１８】
用語「アルコキシ」は、本明細書中で定義される通り−Ｏ−アルキル基および−Ｏ−シクロアルキル基の両方を記載する。
【０３１９】
用語「アリールオキシ」は、本明細書中で定義される通り−Ｏ−アリール基および−Ｏ−ヘテロアリール基の両方を記載する。
【０３２０】
用語「チオヒドロキシ」は、−ＳＨ基を記載する。
【０３２１】
用語「チオアルコキシ」は、本明細書中で定義される通り−Ｓ−アルキル基および−Ｓ−シクロアルキル基の両方を記載する。
【０３２２】
用語「チオアリールオキシ」は、本明細書中で定義される通り−Ｓ−アリール基および−Ｓ−ヘテロアリール基の両方を記載する。
【０３２３】
「ヒドロキシアルキル」は、本明細書中で「アルコール」としても言及され、ヒドロキシ基によって置換される、本明細書中で定義されるアルキルを記載する。
【０３２４】
用語「シアノ」は、−Ｃ≡Ｎ基を記載する。
【０３２５】
用語「イソシアネート」は、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ基を記載する。
【０３２６】
用語「イソチオシアネート」は、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ基を記載する。
【０３２７】
用語「ニトロ」は、−ＮＯ２基を記載する。
【０３２８】
用語「アシルハリド」は、−（Ｃ＝Ｏ）Ｒ””基（式中、Ｒ””は本明細書中上記で定義される通りハリドである）を記載する。
【０３２９】
用語「アゾ」または「ジアゾ」は、−Ｎ＝ＮＲ’末端基または−Ｎ＝Ｎ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３３０】
用語「パーオキソ」は、−Ｏ−ＯＲ’末端基または−Ｏ−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３３１】
用語「カルボキシレート」は、本明細書中で使用される場合、Ｃ−カルボキシレートおよびＯ−カルボキシレートを包含する。
【０３３２】
用語「Ｃ−カルボキシレート」は、−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＲ’末端基または−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３３３】
用語「Ｏ−カルボキシレート」は、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｒ’末端基または−ＯＣ（＝Ｏ）−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３３４】
カルボキシレートは直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、Ｒ’と炭素原子とが一緒に連結されて、Ｃ−カルボキシレートで環を形成し、この基はまた、ラクトンとして示される。あるいは、Ｒ’とＯとが一緒に連結されて、Ｏ−カルボキシレートで環を形成する。環状カルボキシレートは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。
【０３３５】
用語「チオカルボキシレート」は、本明細書中で使用される場合、Ｃ−チオカルボキシレートおよびＯ−チオカルボキシレートを包含する。
【０３３６】
用語「Ｃ−チオカルボキシレート」は、−Ｃ（＝Ｓ）ＯＲ’末端基または−Ｃ（＝Ｓ）−Ｏ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３３７】
用語「Ｏ−チオカルボキシレート」は、−ＯＣ（＝Ｓ）Ｒ’末端基または−ＯＣ（＝Ｓ）−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３３８】
チオカルボキシレートは直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、Ｒ’と炭素原子とが一緒に連結されて、Ｃ−チオカルボキシレートで環を形成し、この基はまた、チオラクトンとして示される。あるいは、Ｒ’とＯとが一緒に連結されて、Ｏ−チオカルボキシレートで環を形成する。環状チオカルボキシレートは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。
【０３３９】
用語「カーバメート（カルバメート）」は、本明細書中で使用される場合、Ｎ−カーバメートおよびＯ−カーバメートを包含する。
【０３４０】
用語「Ｎ−カーバメート」は、Ｒ”ＯＣ（＝Ｏ）−ＮＲ’−末端基または−ＯＣ（＝Ｏ）−ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３４１】
用語「Ｏ−カーバメート」は、−ＯＣ（＝Ｏ）−ＮＲ’Ｒ”末端基または−ＯＣ（＝Ｏ）−ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３４２】
カーバメートは、直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、Ｒ’と炭素原子とが一緒に連結されて、Ｏ−カーバメートで環を形成する。あるいは、Ｒ’とＯとが一緒に連結されて、Ｎ−カーバメートで環を形成する。環状カーバメートは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。
【０３４３】
用語「カーバメート」は、本明細書中で使用される場合、Ｎ−カーバメートおよびＯ−カーバメートを包含する。
【０３４４】
用語「チオカーバメート」は、本明細書中で使用される場合、Ｎ−チオカーバメートおよびＯ−チオカーバメートを包含する。
【０３４５】
用語「Ｏ−チオカーバメート」は、−ＯＣ（＝Ｓ）−ＮＲ’Ｒ”末端基または−ＯＣ（＝Ｓ）−ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３４６】
用語「Ｎ−チオカーバメート」は、Ｒ”ＯＣ（＝Ｓ）ＮＲ’−末端基または−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３４７】
チオカーバメートは、カーバメートについて本明細書中に記載したように、直鎖または環状であることが可能である。
【０３４８】
用語「ジチオカーバメート」は、本明細書中で使用される場合、Ｓ−ジチオカーバメートおよびＯ−チオジチオカーバメートを包含する。
【０３４９】
用語「Ｓ−ジチオカーバメート」は、−ＳＣ（＝Ｓ）−ＮＲ’Ｒ”末端基または−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３５０】
用語「Ｎ−ジチオカーバメート」は、Ｒ”ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲ’−末端基または−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３５１】
用語「尿素（ウレア）」（「ウレイド」とも称される）は、−ＮＲ’Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ”Ｒ”’末端基または−ＮＲ’Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ”−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りであり、Ｒ”’はＲ’およびＲ”について本明細書中で定義される通りである）を記載する。
【０３５２】
用語「チオ尿素（チオウレア）」（「チオウレイド」とも称される）は、−ＮＲ’Ｃ（＝Ｓ）−ＮＲ”Ｒ”’末端基または−ＮＲ’−Ｃ（＝Ｓ）−ＮＲ”−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’，Ｒ”およびＲ”’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３５３】
用語「アミド」は、本明細書中で使用される場合、Ｃ−アミドおよびＮ−アミドを包含する。
【０３５４】
用語「Ｃ−アミド」は、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ’Ｒ”末端基または−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ’−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３５５】
用語「Ｎ−アミド」は、Ｒ’Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ”−末端基またはＲ’Ｃ（＝Ｏ）−Ｎ−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３５６】
アミドは、直鎖または環状であることが可能である。環状であるとき、Ｒ’と炭素原子とが一緒に連結されて、Ｃ−アミドで環を形成し、この基はまた、ラクタムとして示される。環状アミドは、例えば、形成された環における原子が別の基に連結されるときには、連結基として機能することができる。
【０３５７】
用語「グアニル」は、Ｒ’Ｒ”ＮＣ（＝Ｎ）−末端基または−Ｒ’ＮＣ（＝Ｎ）−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’およびＲ”は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３５８】
用語「グアニジン」は、−Ｒ’ＮＣ（＝Ｎ）−ＮＲ”Ｒ”’末端基または−Ｒ’ＮＣ（＝Ｎ）−ＮＲ”−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’，Ｒ”およびＲ”’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３５９】
用語「ヒドラジン」は、−ＮＲ’−ＮＲ”Ｒ”’末端基または−ＮＲ’−ＮＲ”−連結基（これらの用語は本明細書中上記で定義される通りである）（式中、Ｒ’，Ｒ”およびＲ”’は本明細書中上記で定義される通りである）を記載する。
【０３６０】
本明細書中で使用される場合、用語「ヒドラジド」は、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’が本明細書中で定義される通りである−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ’−ＮＲ”Ｒ”’末端基または−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ’−ＮＲ”−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３６１】
本明細書中で使用される場合、用語「チオヒドラジド」は、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’が本明細書中で定義される通りである−Ｃ（＝Ｓ）−ＮＲ’−ＮＲ”Ｒ”’末端基または−Ｃ（＝Ｓ）−ＮＲ’−ＮＲ”−連結基を表す（これらの表現は本明細書中上記で定義される通りである）。
【０３６２】
本明細書中で使用される場合、用語「アルキレングリコール」は−Ｏ−［（ＣＲ’Ｒ”）ｚ−Ｏ］ｙ−Ｒ”’末端基または−Ｏ−［（ＣＲ’Ｒ”）ｚ−Ｏ］ｙ−連結基を表し、ただし、式中、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’は本明細書中で定義される通りであり、ｚは１〜１０の整数であり、好ましくは２〜６の整数であり、より好ましくは２または３の整数であり、ｙは１またはそれ以上の整数である。好ましくは、Ｒ’およびＲ”はともに水素である。ｚが２であり、かつ、ｙが１であるとき、この基はエチレングリコールである。ｚが３であり、かつ、ｙが１であるとき、この基はプロピレングリコールである。ｙが２〜４であるとき、アルキレングリコールは、本明細書ではオリゴ（アルキレングリコール）として言及される。
【０３６３】
ｙが４よりも大きいとき、このアルキレングリコールは本明細書中ではポリ（アルキレングリコール）として示される。本発明の一部の実施形態において、ポリ（アルキレングリコール）基またはポリ（アルキレングリコール）部分は、ｚが１〜２００であるように、好ましくは１〜１００であるように、より好ましくは１０〜５０であるように、１個〜２０個の繰り返しアルキレングリコールユニットを有することができる。
【０３６４】
用語「シラノール」は、−Ｓｉ（ＯＨ）Ｒ’Ｒ”基又は−Ｓｉ（ＯＨ）２Ｒ’基又は−Ｓｉ（ＯＨ）３基を記載し、Ｒ’及びＲ”は本明細書中で定義される通りである。
【０３６５】
用語「シリル」は、−ＳｉＲ’Ｒ”Ｒ”’基を記載し、Ｒ’，Ｒ”及びＲ”’は本明細書中で定義される通りである。
【０３６６】
本明細書で使用される場合、用語「ウレタン」又は「ウレタン部分」又は「ウレタン基」は、ＲＸ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲ’Ｒ”末端基又は−ＲＸ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ’連結基を記載し、Ｒ’及びＲ”は本明細書中で定義される通りであり、ＲＸはアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキレングリコール又はそれらのいずれかの組み合わせである。好ましくは、Ｒ’及びＲ”は両方とも水素である。
【０３６７】
用語「ポリウレタン」又は「オリゴウレタン」は、繰り返し骨格ユニット中に本明細書に記載されるようなウレタン基を少なくとも一つ含むか、又は繰り返し骨格ユニット中にウレタン結合−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ’−を少なくとも一つ含む部分を記載する。
【０３６８】
明確にするため別個の実施形態の文脈で説明されている本発明の特定の特徴が、単一の実施形態に組み合わせて提供されることもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで、あるいは本発明の他の記載される実施形態において好適なように提供することもできる。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしに動作不能である場合を除いては、それらの実施形態の不可欠な特徴であると見なされるべきではない。
【０３６９】
本明細書中上記に描かれるような、および、下記の請求項の部分において特許請求されるような本発明の様々な実施形態および態様のそれぞれは、実験的裏付けが下記の実施例において見出される。
【実施例】
【０３７０】
次に下記の実施例が参照されるが、下記の実施例は、上記の説明と一緒に、本発明を非限定様式で例示する。
【０３７１】
実施例１
軟らかい材料配合物：
それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された付加製造法で使用可能な構築材料配合物は、一部の実施形態では、硬化されたとき、１０未満のショアＡ硬度又は４０未満のショアＯＯ硬度を具備する（示す、特徴づけられる）少なくとも一種の造形用材料配合物を含む。かかる配合物はまた、本明細書では、「軟材料配合物」又は「軟材料造形用配合物」又は「軟らかい造形用配合物」として言及される。
【０３７２】
本明細書及び業界において「硬度」は、特定の条件下で測定されたとき、永続的な押し込みに対する抵抗性を記載する。例えば硬度ＳｈＡとして又はショアスケールＡ硬度としても言及されるショアＡ硬度は、デジタルショアＡ硬度デュロメーターを使用してＡＳＴＭ  Ｄ２２４０標準規格に従って決定される。例えば硬度ＳｈＯＯとして又はショアスケールＯＯ硬度としても言及されるショアＯＯ硬度は、デジタルショアＯＯ硬度デュロメーターを使用してＡＳＴＭ  Ｄ２２４０標準規格に従って決定される。Ｄ，Ａ、及びＯＯは、硬度値の一般的な尺度であり、各々は、それぞれのデュロメーターを使用して測定される。
【０３７３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載された軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、０から約１０までの範囲のショアＡ硬度を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０３７４】
本明細書に記載されたような実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載された軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、０から約４０、又は０から約３０まで、又は０から約２０まで、又は例えば約１０から約２０まで、又は約１０から約３０までの範囲のショアＯＯ硬度を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０３７５】
本明細書に記載されたような硬化された軟らかい材料配合物のために得られる軟らかい材料の低い硬度を示す別のパラメータは、圧縮弾性率である。
【０３７６】
本明細書において「圧縮弾性率」は、材料が圧縮されるときに材料における歪に対する機械的応力の比率を意味する。圧縮弾性率はまた、圧縮下の材料に付与される弾性率として見なすことができる。一部の実施形態では、圧縮率は、ＡＳＴＭ  Ｄ６９５に従って決定される。一部の実施形態では、圧縮弾性率は、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ  Ｊ７５０（商品名）３Ｄプリンターを使用して印刷された、２０ｍｍの半径及び１５ｍｍの高さを具備する円柱形の未被覆物体（それ自体試験された軟らかい配合物から印刷されている）について決定された。試験は、方向＝圧縮；予備荷重／応力＝０．５Ｎ；予備荷重／応力スピード＝５０ｍｍ／分；スピード＝５０ｍｍ／分；制限＝８ｍｍのパラメーターで操作された、Ｌｌｏｙｄ器具システム、１００Ｎロードセルを使用して実施された。応力対歪データは、得られたデータから抽出され、０．００１〜０．０１の歪値間の傾きが計算された。これらの試験で得られたデータは、０．００１〜０．０１の歪値でとられる、圧縮モードで測定されるとき、４０％歪における圧縮応力として、又は応力対歪曲線の傾きとして表わされることができる。
【０３７７】
同じＬｌｏｙｄシステムが接着試験に使用されることができ、方向＝引張；減速＝２ｍｍ／分；加速＝５ｍｍ／分；力の低下＝−５Ｎ；保持時間＝１秒のパラメーターで操作される。試験された軟らかい配合物が被覆として使用された標本が測定され、結果は、被覆標本からプラテンを引き出すために要求される最大荷重として報告される。
【０３７８】
圧縮弾性率は、代替的に、例えばＳｔｒａｔａｓｙｓ  Ｊ７５０（商品名）３Ｄプリンターを使用して印刷された、２０ｍｍの半径及び１５ｍｍの高さを具備する、試験された軟らかい配合物から作られた円柱形のＡｇｉｌｕｓ３０被覆物体について決定されることができる。試験は、方向＝圧縮；予備荷重／応力＝０．５Ｎ；予備荷重／応力スピード＝５０ｍｍ／分；スピード＝５０ｍｍ／分；制限＝９０Ｎのパラメーターで操作された、Ｌｌｏｙｄ器具システム、１００Ｎロードセルを使用して実施される。圧縮弾性率は、９０Ｎの最大応力値について決定される。応力対歪データは、得られたデータから抽出されることができ、０．００１〜０．０１の歪値間の傾きが計算された。
【０３７９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、少なくとも０．０１ＭＰａの圧縮弾性率を具備する。
【０３８０】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、約０．０１〜約０．２ＭＰａ、又は約０．０２〜約０．２ＭＰａ、又は約０．０１〜約０．１ＭＰａ、又は約０．０２〜約０．１ＭＰａ、又は約０．０３〜約０．０７ＭＰａの圧縮弾性率（本明細書に規定）を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０３８１】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、その低い硬度に加えて、少なくとも適度な引裂抵抗を具備する。
【０３８２】
引裂抵抗（ＴＲ）は、材料を引裂くために要求される力を記載し、この力は、試料の主軸と実質的に平行に作用する。引裂抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２法によって測定されるとき、引裂の形成（引裂開始）に対する抵抗性、及び引裂の拡大（引裂伝幡）に対する抵抗性を測定するために使用されることができる。一般的に、試料は、二つのホルダーの間に保持され、均一な引張力が変形が起こるまで付与される。引裂抵抗は、次いで付与された力を材料の厚さによって割ることによって計算される。低い引裂き抵抗を有する材料は、摩耗に対する劣った抵抗性を持つ傾向がある。
【０３８３】
一部の実施形態では、引裂抵抗（ＴＲ）が、ＡＳＴＭ  Ｄ６２４に従って、２ｍｍの厚さを有する、そこに記載された標本に対して決定される。２ｍｍ厚の標本について最大荷重における荷重（Ｎ）として値がここで報告される。破壊までの時間も、この試験で測定されることができる。報告された値は、記載されたようなＮ／ｍ引裂抵抗値に変換されることができ、そのとき、０．００２で割られる。例えば、０．３Ｎの値は、１５０Ｎ／ｍに等しい。
【０３８４】
Ｓｔｒａｔａｓｙｓ  Ｊ７５０（商品名）３Ｄプリンターを使用して印刷された、５０×５０×５０ｍｍの寸法を有する、試験された配合物から作られた立方体のＡｇｉｌｕｓで被覆された物体について破壊するまでの荷重が決定されることができる。試験は、Ｌｌｏｙｄ機器システム、１００Ｎロードセルを使用して実施され、方向＝圧縮；予備荷重／応力＝０．５Ｎ；予備荷重／応力スピード＝５０ｍｍ／分；スピード＝５０ｍｍ／分のパラメータで操作され、破壊するまでの荷重は、試料が最終的な破損前に保持することができる最大荷重として決定される。
【０３８５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載された軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、２ｍｍの厚さを有する標本に対してＡＳＴＭ  Ｄ６２４によって決定すると少なくとも１００Ｎ／ｍの引裂抵抗を具備する。
【０３８６】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、２ｍｍの厚さを有する標本に対してＡＳＴＭ  Ｄ６２４によって決定すると少なくとも１５０Ｎの引裂抵抗を具備し、一部の実施形態では、それは、１５０Ｎ／ｍ〜５００Ｎ／ｍ、又は１５０〜４００Ｎ／ｍ、又は２００Ｎ／ｍ〜４００Ｎ／ｍ、又は２００Ｎ／ｍ〜３５０Ｎ／ｍの引裂抵抗を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０３８７】
一部の実施形態では、引裂抵抗測定は、付与される引張力下で標本の破壊までの時間を決定するために使用される。
【０３８８】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい材料配合物は、硬化されたとき、２ｍｍの厚さを有する標本に対してＡＳＴＭ  Ｄ６２４によって測定すると少なくとも９秒、例えば９〜５０、又は９〜４０、又は９〜３０、又は１５〜３０秒の破壊までの時間を具備する。
【０３８９】
本明細書に記載されたような実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用配合物は、良好な反応性、即ち配合物を含む吐出された層が、１秒未満の時間内で硬化条件にさらされるときに硬化されるか、及び／又は軟らかい造形用配合物から作られた硬化された層が（例えば以下に示されるような）良好な接着性を示すという特徴を有する。
【０３９０】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたような軟らかい造形用配合物は、硬化条件にさらすと１秒以内で液体から固体に移行することを特徴とする。これらの実施形態の一部では、硬化条件は、ＵＶ照射、例えば、１Ｗ／ｃｍ２でのＵＶ照射である。一部の実施形態では、ＵＶ照射は、ＵＶ水銀（Ｈｇ）アーク灯（中圧、金属ハロゲン化物）である。一部の実施形態では、本明細書に記載されるような軟らかい造形用配合物は、硬化条件（例えば約３００ｎｍ〜約４５０ｎｍの波長及び約１Ｗ／ｃｍ２の出力密度で、例えば２５０Ｗ水銀アーク灯を使用するＵＶ照射）にさらすと１秒以内に液体から固体に移行することを特徴とする。
【０３９１】
液体から固体への移行のために要求される時間は、従来公知のＤＳＣ測定を使用して決定されることができる。
【０３９２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、ＡＭシステムとの良好な適合性、即ちそれが（例えば上記のように粘度及び粘度安定性、熱安定性などに関して）システム操作条件に合致することによって特徴づけられる。
【０３９３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、３Ｄインクジェット印刷であるＡＭとの良好な適合性、即ちそれがインクジェット印刷ヘッド内で噴射可能、適合可能であり、本明細書に記載されたようなインクジェット印刷ヘッドを使用するために好適な粘度、及び少なくとも２４時間、好ましくは少なくとも４８時間、２５〜７５℃での粘度安定性を具備することによって特徴づけられる。
【０３９４】
本明細書に記載されたような実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、少なくとも１ヶ月、又は少なくとも２，３，４，５ヶ月、さらには少なくとも６ヶ月の安定性（貯蔵安定性）、即ち配合物が示された時間の貯蔵でも実質的に同じ特性（例えば本明細書に記載された特性のいずれか）を具備することによって特徴づけられる。
【０３９５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、少なくとも１ヶ月、又は少なくとも２，３，４，５ヶ月、さらには少なくとも６ヶ月の安定性（貯蔵安定性）、即ち配合物が示された時間の貯蔵（例えば室温）でも実質的に同じ外観（例えば色）を具備することによって特徴づけられる。
【０３９６】
安定性が、未被覆物体（それ自体試験された軟らかい配合物から印刷される）又は被覆物体（エラストマー硬化性材料（例えばＡｇｉｌｕｓファミリー、例えばＡｇｉｌｕｓ３０（商品名）の０．８ｍｍ被覆で印刷される）について決定されることができ、全ては、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ  Ｊ７５０ＴＭ  ３Ｄプリンターを使用して印刷され、２５ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍの立方体形状を具備し、いったん印刷されたら得られた物体を秤量し、物体を５０℃で７日間貯蔵し、分析スケールを使用して再秤量し、印刷後の初期重量に対する重量変化を重量％で与える。
【０３９７】
安定性はまた、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍ寸法を具備する、Ｓｔｒａｔａｓｙｓ  Ｊ７５０ＴＭ  ３Ｄプリンターを使用して、試験された配合物自体から印刷された、Ａｇｉｌｕｓ被覆の立方体物体について測定されることができ、いったん印刷されたら得られた物体を秤量し、物体を５０℃で３日間貯蔵し、分析スケールを使用して再秤量した。重量変化は、印刷後の初期重量に対して重量％で与えられる。
【０３９８】
安定性はまた、室温で４週間後に色変化を観察することによって経時的な色変化について測定された。
【０３９９】
寸法安定性は、例えばエラストマー硬化性材料（例えばＡｇｉｌｕｓファミリー、例えばＡｇｉｌｕｓ３０（商品名））の０．６ｍｍ層で被覆された６０×２４×１８ｍｍの被覆された楕円物体について決定されることができ、数日間、５０℃で又は１ヶ月間室温で貯蔵して、貯蔵後の物体における歪を観察する。
【０４００】
印刷後の粘着性は、例えば立方体として造形された印刷物体に対して、物体にティッシュ紙を適用することによって定量的に決定され、次のように０−３のスケールで格付けを与える：ティッシュ紙が物体から除去されることができない場合について３、及びいったんティッシュ紙が除去されたら物体に粘着した繊維が全くない場合について０。
【０４０１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部において、本明細書に記載されたような軟らかい造形用材料配合物は、硬化性配合物であり、一部の実施形態では、配合物は、本明細書に記載されたような硬化条件（例えば硬化エネルギー）にさらすときに重合可能である材料を含むことによって硬化可能である。以下にさらに詳細に記載されるように、硬化性配合物中の材料の全てが、配合物を硬化性にするように硬化性であるべきというわけではない。従って、本明細書を通じて、本明細書に記載されたいずれかの配合物に関して、配合物は、配合物中の材料の少なくとも一種が硬化可能であるとき、又は硬化条件にさらすときに重合可能であるとき、硬化性であるとして規定される。
【０４０２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、合成の非生物の配合物であり、本明細書に規定されるような合成材料から本質的に構成される。
【０４０３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、１０重量％未満、又は８重量％未満、又は５重量％未満、又はさらにそれより小さい重量％未満の量で水を含み、又は本明細書に規定されたように水を欠いている。
【０４０４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、配合物は、硬化条件にさらされるときにヒドロゲルを形成しないようなものである。
【０４０５】
本明細書及び業界で使用されるように、用語「ヒドロゲル」は、固体相として三次元繊維ネットワークを含み、さらに繊維ネットワーク内に閉じ込められた水溶液を含む材料を記載する。
【０４０６】
好ましくは本明細書に記載された他の特徴の一つ以上、好ましくは全てと組み合わされる、示されたようなショア硬度を具備するいずれの配合物も本明細書に記載された付加製造法において企図される。
【０４０７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料は、硬化性材料及び非硬化性ポリマー材料の組み合わせを含む。
【０４０８】
本明細書において、軟らかい配合物中の材料に関する「非硬化性」は、硬化性材料が凝固する硬化条件にさらされるときに材料が凝固しないことを意味する。非硬化性材料は、重合性及び／又は架橋性基を欠くか、又は重合性及び／又は架橋性基を含むことができるが、重合及び／又は架橋が、硬化性材料が凝固する硬化条件にさらされるときに実施されない材料であることができる。
【０４０９】
一部の実施形態では、非硬化性材料は、重合性及び／又は架橋性基を欠いている。
【０４１０】
本実施形態で使用するために好適であり、工程条件、物体条件（例えば本明細書に記載された軟らかい身体組織の硬度を具備する）に合致し、かつエラストマー硬化性配合物に適合する例示的な軟らかい材料配合物は、以下に与えられる。
【０４１１】
かかる軟らかい造形用配合物は、印刷性、他の硬化性配合物との適合性、及び印刷された物体の機械特性のような特性が与えられるように、非硬化性材料のタイプ及び量、及び硬化性材料のタイプ及び量を操作することによって得られる。
【０４１２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料配合物は、硬化性材料及び非硬化性材料を含み、非硬化性材料の全量は、軟らかい造形用配合物の全量の約１０〜約４９重量％、又は約１０〜約３０重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４１３】
一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料の全量は、軟らかい造形用配合物の全量の２０〜４０重量％又は２５〜４０重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４１４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料配合物は、硬化性材料及び非硬化性材料を含み、硬化性材料の全量と非硬化性材料の全量の比は、４：１〜１．１：１、又は３：１〜２：１の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４１５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性材料の全量は、軟らかい造形用配合物の全量の約５５〜約７０重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４１６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性材料は、少なくとも一種の単官能硬化性材料及び少なくとも一種の多官能硬化性材料を含む。
【０４１７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、単官能硬化性材料の量は、軟らかい材料配合物の全量の約５０〜約８９重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４１８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、多官能硬化性材料の量は、軟らかい材料配合物の全量の約１〜約１０重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４１９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、本明細書に記載される軟らかい造形用材料配合物は、単官能硬化性材料、多官能硬化性材料、及び非硬化性ポリマー材料を含む。
【０４２０】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物は、５０重量％より多い硬化性材料を含み、即ち単官能及び多官能硬化性材料の全量は、配合物の全量の少なくとも５１重量％である。
【０４２１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能及び多官能硬化性材料の全量は、配合物の全重量の５１〜９０重量％又は〜８９重量％の範囲であり、一部の実施形態では５５〜７０重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４２２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料の全量は、配合物の全量の５０〜６０重量％、又は５５〜６０重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４２３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、多官能硬化性材料の全量は、配合物の全量の３〜１０重量％、又は５〜１０重量％の範囲、例えば７重量％であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４２４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料の全量は、配合物の全量の１０〜４９重量％、又は２０〜４５重量％、又は２５〜４０重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４２５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物は、以下のものを含む：
配合物の全重量の５０〜８９重量％（それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む）の範囲の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能硬化性材料；
配合物の全重量の１０〜４９重量％（それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む）の範囲の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された非硬化性ポリマー材料；及び
配合物の全重量の１〜１０重量％（それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む）の範囲の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された多官能硬化性材料。
【０４２６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、前記単官能及び前記多官能の硬化性材料の全量と、前記非硬化性ポリマー材料の比は、４：１〜１．１：１、又は３：１〜２：１の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４２７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び／又は非硬化性材料は、以下のように選択される：
（ｉ）前記非硬化性ポリマー材料が、少なくとも１０００又は少なくとも１５００又は少なくとも２０００ダルトンの分子量を具備し、かつ／又は
（ｉｉ）前記非硬化性ポリマー材料が、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備し、かつ／又は
（ｉｉｉ）前記単官能硬化性材料及び前記多官能硬化性材料の全量の少なくとも８０重量％が、硬化されたとき、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備する硬化性材料を含む。
【０４２８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び／又は非硬化性材料は、以下のように選択される：
非硬化性ポリマー材料が、少なくとも１０００又は少なくとも１５００又は少なくとも２０００ダルトンの分子量を具備し、非硬化性ポリマー材料が、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備し、かつ／又は
単官能及び多官能の硬化性材料の全量の少なくとも８０重量％が、硬化されたとき、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備する硬化性材料を含む。
【０４２９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び／又は非硬化性材料は、単官能及び多官能硬化性材料の全量の少なくとも８０重量％が、硬化されたとき、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備する硬化性材料を含むように選択される。一部のかかる実施形態では、単官能及び多官能硬化性材料の全量の少なくとも８５重量％又は少なくとも９０重量％又は少なくとも９５重量％又は１００重量％は、硬化されたとき、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備する硬化性材料を含む。
【０４３０】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び／又は非硬化性材料は、単官能及び多官能硬化性材料の全量の少なくとも８０重量％が、硬化されたとき、−２０℃未満のＴｇを具備する硬化性材料を含むように選択される。
【０４３１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び／又は非硬化性材料は、以下のように選択される：
非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、少なくとも１０００又は少なくとも１５００又は少なくとも２０００ダルトンの分子量を具備し、非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備し、単官能及び多官能の硬化性材料全量の少なくとも８０重量％が、本明細書に記載されるように、硬化されたとき、−２０℃未満のＴｇを具備する。
【０４３２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物に含まれる硬化性及び／又は非硬化性材料は、以下のように選択される：
【０４３３】
非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、少なくとも２０００ダルトンの分子量を具備し、非硬化性ポリマー材料が、本明細書に記載されるように、−２０℃未満のＴｇを具備し、単官能及び多官能の硬化性材料の全量の少なくとも８０重量％が、本明細書に記載されるように、硬化されたとき、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備する硬化性材料を含む。
【０４３４】
本明細書において全体を通して、「Ｔｇ」は、Ｅ”曲線の極大値の位置として規定されるガラス転移温度を示し、Ｅ”は、温度の関数としての材料の損失弾性率である。
【０４３５】
大まかに言うと、温度がＴｇ温度を含む温度範囲内で上昇すると、材料、好ましくはポリマー材料の状態は、徐々にガラス状態からゴム状態に変化する。
【０４３６】
本明細書において「Ｔｇ範囲」は、Ｅ”値が上で規定されたようなＴｇ温度でその値の少なくとも半分である（例えばその値以下であることができる）温度範囲である。
【０４３７】
いかなる特定の理論にも拘束されたくないが、ポリマー材料の状態は、上で規定されたようなＴｇ範囲内でガラス状態からゴム状態に徐々に変化することが想定される。本明細書において、用語「Ｔｇ」は、本明細書に規定されたようなＴｇ範囲内のいかなる温度も示す。
【０４３８】
本明細書において、ＭＷとして略される用語「分子量」は、ポリマー材料に言及するとき、ポリマー材料の重量平均分子量を記載する、Ｍｗとして業界で知られた値を示す。
【０４３９】
本明細書を通じて、用語「重量％」又は「重量百分率」又は「％ｗｔ」が、造形用配合物の実施形態の文脈において示されるときはいつでも、それは、それぞれの未硬化の造形用配合物の全重量の重量百分率を意味する。
【０４４０】
非硬化性ポリマー材料：
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、少なくとも５００又は少なくとも１０００又は少なくとも１５００又は少なくとも２０００ダルトンの分子量、例えば５００〜４０００又は９００〜１４００、好ましくは１０００〜４０００又は１５００〜４０００、又はより好ましくは２０００〜４０００又は２５００〜４０００又は１５００〜３５００ダルトンの範囲の分子量を具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４４１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満、例えば０〜−４０℃又は−２０〜−４０℃の範囲のＴｇを具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４４２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、本明細書に記載されるように、少なくとも１０００又は少なくとも１５００又は少なくとも２０００ダルトンの分子量、及び本明細書に記載されるように、０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備する。
【０４４３】
一部の実施形態では、非硬化性材料は、造形用材料配合物において、及び硬化で得られた硬化された（軟らかい）材料において、本質的に同じ特性（例えば分子量及び／又はＴｇ）を具備する。
【０４４４】
本明細書で使用される材料に関する用語「ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ）」は、ポリマー及びコポリマー（ブロックコポリマーを含む）を包含する。
【０４４５】
本明細書において、用語「ブロックコポリマー」は、組成又は構造で異なる規則的に又は統計的に交互の二つ以上の異なるホモポリマーブロックからなるコポリマーを記載する。ブロックコポリマー中の各ホモポリマーブロックは、一つのタイプの重合されたモノマーを表わす。
【０４４６】
上述のＭＷ及び／又はＴｇを具備するポリマー材料は、例えば本明細書に規定されたような一種以上のポリ（アルキレングリコール）（例えばポリ（エチレングリコール）、ポリ（プロピレングリコール）、及びそれらのブロックコポリマー（例えばｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）ブロックコポリマー）を含む）を含むポリマー又はブロックコポリマーを含む。
【０４４７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性ポリマー材料は、ポリプロピレングリコールを含む。
【０４４８】
一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料は、ポリ（プロピレングリコール）であり、一部の実施形態では、それは、約２０００ダルトン又はそれより大きい（例えば２０００，２２００，２４００，２５００，２６００，２８００、又は３０００ダルトン）のＭＷ（それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む）を有するポリプロピレングリコールである。
【０４４９】
一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料は、少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーである。
【０４５０】
一部の実施形態では、非硬化性ポリマー材料は、一つ以上のポリプロピレングリコールブロック及び一つ以上のポリエチレングリコールブロックを含むブロックコポリマーである。かかるブロックコポリマーは、例えばＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧ又はＰＥＧ−ＰＰＧ又はＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧ又はＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧ、又はいずれかの組み合わせ及びいずれかの順序のいずれかの他の数のブロックからなることができる。
【０４５１】
これらの実施形態の一部では、ブロックコポリマー中のポリ（エチレングリコール）の全量は、１０重量％以下である。
【０４５２】
従って、例えば、上記の例示的なブロックコポリマーでは、ＰＥＧブロックの長さは、ＰＥＧの全量が１０重量％以下であるようなものである。代表的な限定されない例として、これらの実施形態によるＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧブロックコポリマーは、ＰＥＧ（Ａ重量％）−ＰＰＧ（Ｂ重量％）−ＰＥＧ（Ｃ重量％）を含み、Ａ＋Ｃ≦１０及びＢ≧９０、例えばＡ＋Ｃ＝１０及びＢ＝９０であるか、又はＡ＋Ｃ＝７及びＢ＝９３であるか、又はＡ＋Ｃ＝５及びＢ＝９５である。同様に、ＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧブロックコポリマーは、ＰＰＧ（Ａ重量％）−ＰＥＧ（Ｂ重量％）−ＰＰＧ（Ｃ重量％）であり、Ａ＋Ｃ≧９０及びＢ≦１０であり、例えばＡ＋Ｃ＝９０及びＢ＝１０、又はＡ＋Ｃ＝９３及びＢ＝７、又はＡ＋Ｃ＝９５及びＢ＝５である。
【０４５３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、ブロックコポリマーは、少なくとも２０００ダルトンのＭＷを有する。
【０４５４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、ＰＥＧ及びＰＰＧブロックコポリマーについて本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、ポリプロピレングリコールブロックの数とポリエチレングリコールブロックの数の比は、少なくとも１．２：１又は少なくとも１．５：１又は少なくとも２：１である。例示的なかかるブロックコポリマーは、ＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧである。別の例示的なブロックコポリマーは、ＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧである。
【０４５５】
代替的に又は追加的に、ＰＥＧ及びＰＰＧブロックコポリマーについて本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、ブロックコポリマー中のポリプロピレングリコール主鎖単位の全数とポリエチレングリコール主鎖単位の全数の比は、少なくとも２：１又は少なくとも３：１又は少なくとも４：１又は少なくとも５：１又は少なくとも６：１である。例示的なかかるブロックコポリマーは、かかる比を有する、ＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧコポリマー又はＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧ又はＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧである。
【０４５６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、水における低溶解性（例えば２０％以下又は１０％以下又はそれより小さい）、又は不溶解性であることによって特徴づけられる。
【０４５７】
これらの実施形態の文脈において、用語「水溶解性」は、溶液が濁る（不透明）になる前の１００グラムの水に加えられるポリマー材料の重量％を記載する。
【０４５８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は、水における低混和性（例えば２０％未満又は１０％未満又はそれより小さい）又は不混和性であることによって特徴づけられる。
【０４５９】
単官能ポリマー材料：
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、硬化されたとき、−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇ、例えば０〜−４０℃又は−２０〜−４０℃の範囲のＴｇを具備し、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０４６０】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、本実施形態の文脈において使用可能な単官能硬化性材料は、以下の式によって表わされることができる。
Ｐ−Ｒ
式中、Ｐは、重合可能な基であり、Ｒは、本明細書に記載されるような炭化水素であり、それは、本明細書に記載されるように一つ以上の置換基によって置換され、さらに任意選択的に一つ以上のヘテロ原子によって中断される。
【０４６１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、Ｐは、光重合可能な基であり、一部の実施形態では、それは、ＵＶ硬化性基であり、従って硬化性材料は、光重合性であるか又はＵＶ硬化性である。一部の実施形態では、Ｐは、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド又はメタクリルアミドのようなアクリル重合可能な基であり、かかる硬化性基は、まとめて以下の式Ａによって表わされることができる：
2020528372.tif 000003
式中、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一つは、本明細書に規定されるような炭化水素であるか、及び／又はそれを含む。
【０４６２】
式Ｉ中の＝ＣＨ２基は、重合可能な基を表わし、一部の実施形態によれば、ＵＶ硬化性基であり、従って単官能硬化性材料は、ＵＶ硬化性材料である。
【０４６３】
一部の実施形態では、Ｒ１は、カルボキシレートであり、Ｒ２は、水素であり、化合物は、単官能アクリレートである。一部の実施形態では、Ｒ１は、カルボキシレートであり、Ｒ２は、メチルであり、化合物は、単官能メタクリレートである。Ｒ１がカルボキシレートでありかつＲ２が水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「（メタ）アクリレート」として言及される。
【０４６４】
これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基は、−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＲａとして表わされ、Ｒａは、本明細書に記載されるような炭化水素である。
【０４６５】
一部の実施形態では、Ｒ１は、アミドであり、Ｒ２は、水素であり、化合物は、単官能アクリルアミドである。一部の実施形態では、Ｒ１は、アミドであり、Ｒ２は、メチルであり、化合物は、単官能メタアクリルアミドである。Ｒ１がアミドでありかつＲ２が水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「（メタ）アクリルアミド」として言及される。
【０４６６】
これらの実施形態のいずれかの一部では、アミド基は、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲｂＲａとして表わされ、Ｒａ及びＲｂの各々は、水素及び炭化水素から独立して選択され、少なくとも１つが、本明細書に記載されたような炭化水素である。
【０４６７】
（メタ）アクリレート及び（メタ）アクリルアミドは、本明細書において集合的に（メタ）アクリル材料として言及される。
【０４６８】
Ｒ１及びＲ２の一方又は両方がポリマー又はオリゴマー部分を含むとき、式Ａの単官能硬化性化合物は、それぞれ例示的なポリマー又はオリゴマー単官能硬化性材料である。そうでなければ、それは、例示的なモノマー単官能硬化性材料である。
【０４６９】
一般的に、炭化水素の化学組成（式Ａ中にもし存在するなら、Ｒ１は、Ｐ−Ｒ式、又はＲａ／Ｒｂである）は、硬化性材料及びそれから形成された硬化材料が親水性、疎水性又は両親媒性であるかどうかを決定する。
【０４７０】
本明細書を通じて使用される用語「親水性」は、一般的に水素結合によって、水分子との結合の一時的な形成の役割をする材料又は材料の一部（例えば化合物中の化学基）の物理特性を記載する。
【０４７１】
親水性材料は、油又は他の疎水性溶媒中より水中において容易に溶解する。親水性材料は、例えばＬｏｇＰがオクタノール及び水相で決定されるとき、０．５未満のＬｏｇＰを有するものとして決定されることができる。
【０４７２】
親水性材料は、代替的に又は追加的に、Ｄａｖｉｅｓ法によれば、少なくとも１０又は少なくとも１２の親油性／親水性バランス（ＨＬＢ）を具備するものとして決定されることができる。
【０４７３】
本明細書を通じて使用される用語「両親媒性」は、親水性材料について本明細書に記載されるような親水性と、疎水性材料について本明細書に規定されるような疎水性又は親油性の両方を組み合わせた材料の特性を記載する。
【０４７４】
両親媒性材料は、一般的に、本明細書に規定されるような親水性基と、本明細書に規定されるような疎水性基の両方を含み、水と水不混和性溶媒（油）の両方に実質的に溶解可能である。
【０４７５】
両親媒性材料は、ＬｏｇＰがオクタノール及び水相で決定されるとき、０．８〜１．２、又は約１のＬｏｇＰを有するものとして決定されることができる。
【０４７６】
両親媒性材料は、代替的に又は追加的に、Ｄａｖｉｅｓ法によれば、３〜１２、又は３〜９の親油性／親水性バランス（ＨＬＢ）を具備するものとして決定されることができる。
【０４７７】
親水性材料又は材料の一部（例えば化合物中の化学基）は、一般的に電荷分極されかつ水素結合することができるものである。
【０４７８】
両親媒性材料は、一般的に、疎水性基に加えて、一つ以上の親水性基（例えば電荷分極基）を含む。
【０４７９】
親水性材料又は基、及び両親媒性材料は、一般的に、水分子と強い水素結合を形成する一つ以上の電子供与ヘテロ原子を含む。かかるヘテロ原子は、限定されないが、水素及び窒素を含む。好ましくは、親水性材料又は基中の炭素原子の数とヘテロ原子の数の比は、１０：１又はそれより小さく、例えば８：１、より好ましくは７：１、６：１、５：１又は４：１又はそれより小さい。材料及び基の親水性及び両親媒性はまた、材料又は化学基中の疎水性と親水性部分の間の比からもたらされ、上で示した比のみに依存しないことに注意すべきである。
【０４８０】
親水性又は両親媒性材料は、一つ以上の親水性基又は部分を有することができる。親水性基は、一般的に極性基であり、それは、水素及び窒素のような一つ以上の電子供与ヘテロ原子を含む。
【０４８１】
例示的な親水性基は、限定されないが、電子供与ヘテロ原子、カルボキシレート、チオカルボキシレート、オキソ（＝Ｏ）、線状アミド、ヒドロキシ、（Ｃ１−４）アルコキシ、（Ｃ１−４）アルコール、ヘテロ脂環式（例えば本明細書に規定されたような炭素原子対ヘテロ原子の比を持つ）、ラクトンのような環状カルボキシレート、ラクタムのような環状アミド、カルバメート、チオカルバメート、シアヌレート、イソシアヌレート、チオシアヌレート、ウレア、チオウレア、アルキレングリコール（例えばエチレングリコール又はプロピレングリコール）、及び親水性ポリマー又はオリゴマー部分（これらの用語は、以下に規定される）、及びそれらの組み合わせ（例えば示された親水性基の二つ以上を含む親水性基）を含む。
【０４８２】
一部の実施形態では、親水性基は、電子供与ヘテロ原子、カルボキシレート、ヘテロ脂環式、アルキレングリコール、及び／又は親水性オリゴマー部分であるか、又はそれらを含む。
【０４８３】
両親媒性部分又は基は、一般的に、本明細書に記載されたような一つ以上の親水性基及び一つ以上の疎水性基を含み、又は炭素原子の数とヘテロ原子の数の比が両親媒性の原因になるヘテロ原子含有基又は部分であることができる。
【０４８４】
本発明の一部の実施形態による親水性又は両親媒性単官能硬化性材料は、以下の式Ａ１によって表わされる親水性アクリレートであることができる。
2020528372.tif 000004
式中、Ｒ１及びＲ２は、本明細書に規定された通りであり、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、明細書に規定された親水性又は両親媒性部分又は基であるか、及び／又はそれらを含む。
【０４８５】
これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＲａは、本明細書に規定されたような親水性又は両親媒性部分又は基であるＲａを含む。これらの実施形態の文脈における例示的なＲａ基は、限定されないが、ヘテロ脂環式基（モルフォリン、テトラヒドロフラン、オキサリジンなどのように１０：１又は８：１又は６：１又は５：１又はそれより低い炭素原子対電子供与ヘテロ原子の比を有する）、ヒドロキシル、（Ｃ１−４）アルコキシ、チオール、アルキレングリコール、又は本明細書に記載されるような親水性又は両親媒性ポリマー又はオリゴマー部分を含む。例示的な親水性単官能アクリレートは、アクリロイルモルフォリン（ＡＣＭＯ）である。
【０４８６】
例示的な親水性又は両親媒性オリゴマー単官能硬化性材料は、限定されないが、ポリエチレングリコールのモノ（メタ）アクリレート化ウレタンオリゴマー誘導体、モノ（メタ）アクリレート化ポリオールオリゴマー、親水性置換基を有するモノ（メタ）アクリレート化オリゴマー、モノ（メタ）アクリレート化ポリエチレングリコール（例えばメトキシポリエチレングリコール）、及びモノウレタンアクリレートを含む。
【０４８７】
一部の実施形態では、式Ａ１中のＲａは、本明細書に規定されたようなポリ（アルキレングリコール）であるか、又はそれを含む。
【０４８８】
一部の実施形態では、式Ａ１中のＲａは、本明細書に規定されたような両親媒性基又は部分及び疎水性基又は部分の両方を含む。かかる材料は、本明細書では、疎水性基又は部分を含む両親媒性硬化性材料として言及される。
【０４８９】
本明細書を通じて使用される用語「疎水性」は、水分子との結合の一時的な形成の不足、従って水不混和性を原因とする材料又は材料の一部（例えば化合物中の化学基又は部分）の物理特性を記載し、炭化水素において混和可能又は溶解可能である。
【０４９０】
疎水性材料又はその一部（例えば化合物中の化学基又は部分）は、一般的に帯電されないか又は電荷分極されず、水素結合を形成する傾向を有しないものである。
【０４９１】
疎水性材料又は基は、一般的に、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリル、アルケン、アルキニルなどの一つ以上を含み、それは、置換されていないか、又はそれは、置換されるとき、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリル、アルケニル、アルキニルなどの一つ以上、又は電子供与原子含有置換基のような他の置換基によって置換されるが、疎水性材料又は基における炭素原子の数とヘテロ原子の数の比は、少なくとも１０：１であり、例えば１２：１であり、より好ましくは１５：１、１６：１、１８：１又は２０：１又はそれより高くすることができる。
【０４９２】
疎水性材料は、水又は他の親水性溶媒中より油中で容易に溶解する。疎水性材料は、例えばＬｏｇＰがオクタノール及び水相で決定されるとき、１より大きいＬｏｇＰを有するものとして決定されることができる。
【０４９３】
疎水性材料は、代替的に又は追加的に、Ｄａｖｉｅｓ法によれば、９未満、好ましくは６未満の親油性／親水性バランス（ＨＬＢ）を具備するものとして決定されることができる。
【０４９４】
疎水性材料は、材料を疎水性にする一つ以上の疎水性基又は部分を有することができる。かかる基又は部分は、一般的に、上で記載したような非極性基又は部分である。
【０４９５】
一部の実施形態では、疎水性基又は部分は、例えば少なくとも６個の炭素原子の長さのアルキレン鎖のような、好ましくは少なくとも６個の原子の本明細書に規定されたような炭化水素であるか、又はそれを含む。炭化水素がヘテロ原子又はヘテロ原子含有基によって置換又は中断されるとき、上で示した炭素原子の数とヘテロ原子の数の比が適用される。
【０４９６】
本発明の一部の実施形態による疎水性単官能硬化性材料は、以下の式Ａ２によって表わされる疎水性基アクリレートであることができる。
2020528372.tif 000005
式中、Ｒ１及びＲ２は、本明細書に規定された通りであり、Ｒ１及びＲ２の少なくとも一方は、明細書に規定された疎水性基又は部分であるか、及び／又はそれらを含む。
【０４９７】
これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＲａは、本明細書に規定されたような疎水性基であるＲａを含む。例示的な疎水性単官能アクリレートは、イソデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、リノレニルアクリレート、ビスフェニルアクリレートなどである。
【０４９８】
一部の実施形態では、式Ａ２中のＲａは、少なくとも６個の炭素原子の長さのアルキレン鎖、好ましくは置換されていないものであるか、又はそれを含む。
【０４９９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、疎水性単官能硬化性材料を含む。
【０５００】
これらの実施形態の一部では、疎水性単官能硬化性材料は、疎水性単官能アクリレートであり、それはまた、本明細書において「単官能アクリレートタイプＩＩ」として言及される。
【０５０１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、親水性又は両親媒性単官能硬化性材料を含む。
【０５０２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、両親媒性単官能硬化性材料を含む。
【０５０３】
これらの実施形態の一部では、両親媒性単官能硬化性材料は、本明細書に記載されるような疎水性基を含まない両親媒性単官能アクリレートであり、それはまた、本明細書において「単官能アクリレートタイプＩ」として言及される。
【０５０４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、本明細書に記載されるような疎水性部分又は基を含む両親媒性単官能硬化性材料を含み、それはまた、本明細書において「単官能アクリレートタイプＩＩ」として言及される。
【０５０５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、両親媒性単官能硬化性材料と疎水性単官能硬化性材料の組み合わせ（例えば単官能アクリレートタイプＩと単官能アクリレートタイプＩＩの組み合わせ）を含む。
【０５０６】
これらの実施形態の一部では、両親媒性単官能硬化性材料と疎水性単官能硬化性材料の重量比は、２：１〜１：２、好ましくは２：１〜１：１又は１．５：１〜１：１又は１．５：１〜１．１：１の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０５０７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、疎水性単官能アクリレート、及び本明細書に記載されるような疎水性基を含む両親媒性単官能アクリレートの組み合わせ（例えばタイプＩＩの二種の単官能アクリレートの組み合わせ）を含む。
【０５０８】
これらの実施形態の一部では、両親媒性単官能硬化性材料と疎水性単官能硬化性材料の重量比は、２：１〜１：２、好ましくは２：１〜１：１又は１．５：１〜１：１又は１．５：１〜１．１：１の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０５０９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、本明細書に記載されるような疎水性基を含む両親媒性単官能アクリレート（例えばタイプＩＩの単官能アクリレート）を含む。
【０５１０】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料は、硬化されたとき、０℃未満、好ましくは−１０℃未満又は−２０℃未満又はそれより低い（例えば−２０〜−７０℃の範囲）のＴｇを具備するようなものである。単官能硬化性材料が二種以上の材料の組み合わせを含む場合には、これらの材料の少なくとも一つは、硬化されたとき、本明細書に記載されるような低Ｔｇを具備し、任意選択的にかつ好ましくは、材料の全ては、かかるＴｇを具備する。
【０５１１】
単官能硬化性材料のさらなる実施形態は、以下に記載されている。
【０５１２】
多官能硬化性材料
本明細書に記載されるように、多官能硬化性材料は、二つ以上の重合可能な基を具備するモノマー、オリゴマー又はポリマー硬化性材料である。かかる材料はまた、本明細書では架橋剤として言及される。
【０５１３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、多官能硬化性材料は、二官能硬化性材料である。かかる材料は、低い架橋度を与え、それによって硬化材料の低い硬度を与える。
【０５１４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、多官能硬化性材料は、硬化されたとき、−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備し、例えば−１０〜−７０℃の範囲のＴｇを具備することができる。
【０５１５】
本発明の一部の実施形態による例示的な多官能硬化性材料は、式Ｂによって表わされることができる：
2020528372.tif 000006
式中、Ｒ３，Ｒ４及びＲ５の各々は、独立して水素又はＣ（１−４）アルキルであり；
Ｌ１は、連結部分、枝分かれユニット又は部分（ｎが１より大きい場合）、又は不存在であり；
Ｌ２は、連結部分、枝分かれユニット又は部分（ｋが０以外の場合）、又は不存在であり；
Ｌ３は、連結部分、枝分かれユニット又は部分（ｍが１より大きい場合）、又は不存在であり；
Ｐ１及びＰ２の各々は、独立して炭化水素又はオリゴマーもしくはポリマー基又は部分（これらの用語は、本明細書に規定される通りである）、又は不存在であり；
Ｘ１，Ｘ２及びＸ３の各々は、独立してカルボキシレート、アミド、又は不存在であり；
ｎ，ｍ及びｋの各々は、０，１，２，３又は４であり、
但し、ｎ＋ｍ＋ｋは、少なくとも２である。
【０５１６】
Ｘ１，Ｘ２及びＸ３（存在するとき）の一つ、二つ又は全てがカルボキシレートである式Ｂの多官能硬化性材料は、多官能アクリレートである。Ｒ３，Ｒ４及びＲ５（存在するとき）の一つ以上がメチルであるとき、硬化性材料は、多官能メタクリレートである。
【０５１７】
Ｘ１，Ｘ２及びＸ３（存在するとき）の一つ、二つ又は全てがカルボキシレートである多官能硬化性材料は、アクリレートとメタクリレート官能部分の組み合わせを含むことができる。
【０５１８】
一部の実施形態では、アクリレート又はメタクリレート多官能硬化性材料は、モノマーであり、従ってＰ１及びＰ２のいずれもポリマー又はオリゴマー部分でない。これらの実施形態の一部では、Ｐ１及びＰ２の一方又は両方は、本明細書に記載されるような親水性又は両親媒性基、例えばアルキレン基又はいずれかの他の親水性もしくは両親媒性連結基であり、又は本明細書に規定されるような短鎖（例えば１〜６個の炭素原子を持つもの）の、置換又は非置換の炭化水素部分である。
【０５１９】
一部の実施形態では、Ｐ１及びＰ２の一方又は両方は、本明細書に規定されるようなポリマー又はオリゴマー部分であり、硬化性化合物は、オリゴマー多官能硬化性材料、例えばＸ１，Ｘ２及び／又はＸ３に対して本明細書に記載されるようなオリゴマー多官能アクリレート又はメタクリレートである。Ｐ１及びＰ２の両方が存在するなら、Ｌ２は、例えばアルキル、シクロアルキル、アリール及びそれらのいずれかの組み合わせを含む炭化水素のような連結部分であることができる。例示的なかかる硬化性材料は、エトキシル化又はメトキシル化ポリエチレングリコールジアクリレート、及びエトキシル化ビスフェノールＡジアクリレートを含む。
【０５２０】
他の限定されない例は、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール−ポリエチレングリコールウレタンジアクリレート、アクリル化オリゴウレタン、及び部分的にアクリル化されたポリオールオリゴマーを含む。
【０５２１】
一部の実施形態では、Ｐ１及びＰ２のうちの一つ以上は、本明細書に規定されるようなポリ（アルキレングリコール）部分であるか、又はそれを含む。
【０５２２】
例示的な多官能アクリレートは、以下の実施例の部分に記載されている。
【０５２３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、単官能硬化性材料及び多官能硬化性材料は、同じ硬化条件にさらされるとき、硬化可能である。
【０５２４】
一部の実施形態では、単官能硬化性材料及び多官能硬化性材料は、ともに光重合可能であり、一部の実施形態では、ともにＵＶ硬化性である。
【０５２５】
一部の実施形態では、単官能硬化性材料及び多官能硬化性材料は、ともにアクリル化合物であり、一部の実施形態では、ともに（メタ）アクリレート又はともにアクリレートである。
【０５２６】
開始剤：
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、軟らかい造形用材料配合物は、硬化性材料の重合を促進する一種以上の薬剤をさらに含み、本明細書において開始剤として言及される。
【０５２７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、本明細書に記載されるような硬化性材料と開始剤は、一緒に硬化可能系を形成する。かかる系は、以下に記載されるように、抑制剤をさらに含むことができる。
【０５２８】
硬化可能系の一部を形成する化合物／薬剤は、それ自体硬化可能でなくても、非硬化性材料として本明細書では考えるべきでなく、ましてや本明細書に記載されるような非硬化性ポリマー材料として考えるべきでないことに注意すべきである。
【０５２９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、「硬化可能系」は、一種以上の硬化性材料、及び任意選択的に、硬化性材料の硬化、及びさらに任意選択的に本明細書に記載されるように硬化を誘導するための一つ以上の条件（本明細書では硬化条件としても言及される）を開始するための一種以上の開始剤及び／又は触媒を含む。
【０５３０】
一種以上の開始剤が、選択された硬化性材料に従って選択される。一般的に、開始剤はさらに、硬化性材料の重合タイプに従って選択される。例えば、フリーラジカル開始剤は、（例えばアクリル硬化性材料の場合のように）フリーラジカル重合を開始するために選択され、カチオン開始剤は、カチオン重合を開始するために選択されるなどである。さらに、光開始剤は、一種以上の硬化性材料が光重合可能である場合に使用される。
【０５３１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、硬化可能系は、光硬化可能系であり、開始剤は、光開始剤である。
【０５３２】
一部の実施形態では、硬化可能系は、アクリル化合物を含み、光開始剤は、フリーラジカル光開始剤である。
【０５３３】
フリーラジカル光開始剤は、紫外又は可視放射線のような放射線に露出するとフリーラジカルを生成し、それによって重合反応を開始するいずれかの化合物であることができる。好適な光開始剤の限定されない例は、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、ミヒラーケトン及びキサントンのようなベンゾフェノン（芳香族ケトン）；２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド（ＴＭＰＯ）、２，４，６−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイド（ＴＥＰＯ）、及びビスアシルホスフィンオキサイド（ＢＡＰＯ）のようなアシルホスフィンオキサイドタイプの光開始剤；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、及びベンゾインイソプロピルエーテルのようなベンゾイン及びベンゾインアルキルエーテルなどを含む。光開始剤の例は、アルファ−アミノケトン、及びビスアシルホスフィンオキサイド（ＢＡＰＯ）である。さらなる例は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）ファミリーの光開始剤を含む。
【０５３４】
フリーラジカル光開始剤は、単独で、又は共開始剤と組み合わせて使用されることができる。共開始剤は、光硬化性フリーラジカル系で活性であるラジカルを生成するために第二分子を必要とする開始剤とともに使用される。ベンゾフェノンは、フリーラジカルを生成するためにアミンのような第二分子を要求する光開始剤の一例である。放射線を吸収した後、ベンゾフェノンは、アクリレートの重合を開始するアルファ−アミノラジカルを生成するために水素引き抜きによって第三アミンと反応する。共開始剤の限定されない例は、トリエチルアミン、メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミンのようなアルカノールアミンである。
【０５３５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、造形用材料配合物は、フリーラジカル硬化可能系を含み、さらに硬化条件にさらす前に重合及び／又は硬化を防止又は減速するためのラジカル抑制剤を含む。
【０５３６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、硬化可能系は、カチオン重合によって重合可能であるか又は硬化され、本明細書ではカチオン重合可能又はカチオン硬化可能系として言及される。
【０５３７】
一部の実施形態では、カチオン重合可能な材料は、放射線にさらすことによって光重合可能又は硬化可能である。かかる材料を含む系は、光重合可能カチオン系、又は光活性可能カチオン系として言及されることができる。
【０５３８】
一部の実施形態では、カチオン硬化可能系は、カチオン開始剤をさらに含み、それは、重合及び／又は硬化を開始するためのカチオンを生成する。
【０５３９】
一部の実施形態では、開始剤は、カチオン光開始剤であり、それは、放射線にさらすとカチオンを生成する。
【０５４０】
好適なカチオン光開始剤は、例えば、重合を開始するために十分な紫外及び／又は可視光にさらすと非プロトン酸又はブレンステッド酸を形成する化合物を含む。使用される光開始剤は、単一化合物、二種以上の活性化合物の混合物、又は二種以上の異なる化合物、即ち共開始剤の組み合わせであることができる。好適なカチオン光開始剤の限定されない例は、アリールジアゾニウム塩、ジアリールイオドニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩などを含む。例示的なカチオン光開始剤は、トリアリールソルホニウムヘキサフルオロアンチモナート塩の混合物である。
【０５４１】
好適なカチオン光開始剤の限定されない例は、Ｐ−（オクチルオキシフェニル）フェニルイオドニウムヘキサフルオロアンチモナート（Ｃｙｔｅｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ（米国）からのＵＶＡＣＵＲＥ１６００）、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（スイス）から入手可能なＩｒｇａｃｕｒｅ２５０又はＩｒｇａｃｕｒｅ２７０として知られるイオドニウム（４−メチルフェニル）（４−（２−メチルプロピル）フェニル）−ヘキサフルオロホスフェート、Ｌａｍｂｓｏｎ  Ｆｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（英国）から入手可能なＵＶＩ６９７６及び６９９２として知られる混合アリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモナート塩、Ｐｏｌｙｓｅｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ（米国）から入手可能なＰＣ２５０６として知られるジアリールイオドニウムヘキサフルオロアンチモナート、Ｂｌｕｅｓｔａｒ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅｓ（米国）から入手可能なＲｈｏｄｏｒｓｉｌ光開始剤２０７４として知られる（トリルクミル）イオドニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、Ｅｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＡＧ（ドイツ）からのＴｅｇｏ  ＰＣ１４６６として知られるイオドニウムビス（４−ドデシルフェニル）−（ＯＣ−６−１１）−ヘキサフルオロアンチモナートを含む。
【０５４２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、開始剤（例えばフリーラジカル光開始剤）の量は、１〜５重量％又は１〜３重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。例示的な実施形態では、二種以上の開始剤（例えば光開始剤）が使用され、各々の量は、１〜３重量％の範囲である。
【０５４３】
追加成分：
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、軟らかい造形用材料は、追加の非硬化性成分、例えば抑制剤、界面活性剤、分散剤、着色剤、及び安定剤などをさらに含む。一般的に使用される界面活性剤、分散剤、着色剤、及び安定剤が考えられる。各成分（もし存在するなら）の例示的な濃度は、それを含む配合物の全重量の約０．０１重量％〜約１重量％、又は約０．０１重量％〜約０．５重量％、又は約０．０１重量％〜約０．１重量％の範囲である。例示的な成分は、以下に記載される。
【０５４４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、配合物は、硬化抑制剤、即ち硬化条件の不在下において硬化の量を抑制又は減少する薬剤を含む。一部の実施形態では、抑制剤は、フリーラジカル重合抑制剤である。一部の実施形態では、抑制剤（例えばフリーラジカル抑制剤）の量は、０．０１〜２、又は１〜２，又は０．０５〜０．１５重量％の範囲、又は０．１重量％であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。但し、それは、使用される抑制剤のタイプに依存する。一般に使用される抑制剤、例えばラジカル抑制剤が考えられる。
【０５４５】
例示的な実施形態では、ＮＰＡＬのようなフリーラジカル抑制剤、又はその等価物は、０．０１〜１、又は０．０５〜２、又は０．０５〜０．１５重量％の範囲、又は０．１重量％の量で使用される。
【０５４６】
代替的な実施形態では、ニトロ又はニトロソ基を欠いているフリーラジカル抑制剤が使用される。例示的なかかる抑制剤は、Ｇｅｎｏｒａｄ（商標）ファミリーのものである（例えばＧｅｎｏｒａｄ１８）。
【０５４７】
例示的な実施形態では、かかるフリーラジカル抑制剤は、０．１〜３、又は０．１〜２、又は０．５〜２、又は１〜１．５重量％の量で使用され、それは、いずれの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０５４８】
例示的な実施形態では、軟らかい造形用材料配合物は、界面活性剤を含む。例示的な界面活性剤は、ＢＹＫ界面添加剤として販売されるものである。一部の実施形態では、界面活性剤は、好ましくは配合物中の硬化性材料と同じ硬化条件にさらすと硬化可能な、硬化性材料である。一部の実施形態では、界面活性剤は、ＵＶ硬化性界面活性剤であり、一部の実施形態では、界面活性剤は、ＵＶ硬化性ＢＹＫ界面活性剤（例えばＢＹＫ  ＵＶ−３１５０又はＢＹＫ  ＵＶ−３５００）である。
【０５４９】
一部の実施形態では、配合物中の界面活性剤の量は、本明細書に記載されるように、０．１〜１重量％の範囲である。
【０５５０】
例示的な軟らかい造形用配合物：
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、軟らかい造形用材料配合物は、本明細書に記載されたような非硬化性ポリマー材料、及び単官能アクリレート（例えば両親媒性及び疎水性単官能アクリレートの組み合わせ）、フリーラジカル光開始剤、及び任意選択的にフリーラジカル抑制剤を含むアクリル硬化可能な系を含む。
【０５５１】
一部の実施形態では、配合物は、本明細書に記載されたような一種以上の追加の成分をさらに含む。
【０５５２】
一部の実施形態では、配合物は、例えば赤色、肉状の色を配合物に与えたり、又は皮膚又は皮膚色素の色を配合物及びそれから作られた物体又はその一部に与えるような、本明細書に記載される着色剤をさらに含む。アクリル材料で使用するために好適な例示的な肉状の色は、限定されないが、「Ｆｌｅｓｈ  ｃｏｌｏｒ  ｓｙｓｔｅｍ」としてＰｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔｓ，Ｉｎｃ．によって製造されるもの、及びＫｉｎｇｓｌｅｙ  Ｍｆｇ．Ｃｏ．によって販売されるものを含む。
【０５５３】
一部の実施形態では、着色の濃度は、配合物の意図される使用、及び物体の希望の視覚的特性に依存し、０．０１〜５、又は０．０１〜１、又は０．１〜１重量％の範囲であり、それは、いずれかの中間値及びそれらの間の下位範囲を含む。
【０５５４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、軟らかい造形用材料配合物は、以下のものを含む：
２５〜３５重量％の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能両親媒性アクリレート；
２５〜３０重量％の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能疎水性アクリレート；
５〜１０重量％の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された単官能アクリレート；及び
３０〜３５重量％の量の、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載された、少なくとも１０００又は少なくとも１５００又は少なくとも２０００ダルトンの分子量、及び０℃未満又は−１０℃未満又は−２０℃未満のＴｇを具備する非硬化性ポリマー材料。
【０５５５】
これらの実施形態の一部では、非硬化性ポリマー材料は、ポリプロピレングリコール、及び／又は少なくとも一つのポリプロピレングリコールブロックを含むブロックコポリマーを含み、各々は、それぞれの実施形態のいずれかにおいて本明細書に記載されたように、少なくとも２０００ダルトンの分子量を具備する。
【０５５６】
これらの実施形態の一部では、単官能アクリレートは、二官能アクリレートであり、一部の実施形態では、それは、ウレタンジアクリレートである。
【０５５７】
これらの実施形態の一部では、単官能両親媒性アクリレートは、少なくとも６個の炭素原子の炭化水素鎖及び少なくとも２個のアルキレングリコール基を含む。
【０５５８】
これらの実施形態の一部では、単官能疎水性アクリレートは、少なくとも８個の炭素原子の炭化水素鎖を含む。
【０５５９】
例示的な配合物は、以下に与えられる。
【０５６０】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、未硬化の構築材料は、本明細書に記載されたような二種以上の軟らかい造形用材料配合物を含み、各々は、本実施形態による硬化性及び非硬化性材料の異なる組み合わせを含み、任意選択的に各々は、硬化されたとき、１〜１０の範囲の異なるショアＡ硬度値及び／又は０〜４０の範囲の異なるショアＯＯ硬度値を具備する。
【０５６１】
一部の実施形態では、かかる二種以上の構築材料配合物は、軟らかい造形用配合物の配合物系を表わす。
【０５６２】
以下の表１．１は、本実施形態による例示的配合物を与え、それは、本明細書に記載されるように、ショアスケールＡ硬度０及びショアＯＯ硬度０〜約４０を示す。
【０５６３】
表１．１に使用された表現「単官能アクリレートタイプＩ」は、単官能親水性又は親水性両親媒性アクリレート、特に重合可能な基としてアクリレート基及び一つ以上のヘテロ原子（例えばＯ，Ｎ又は両方）又はヘテロ原子含有基（例えばカルボキシレート、アミド、アルキレングリコール、及びそれらの組み合わせ）（それは、親水性又は両親媒性を付与する）を具備する一つ以上のモノマー、オリゴマー、又はポリマー硬化性材料を包含する。式Ａ１も参照されたい。式中、Ｒ１は、Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒａであり、Ｒａは、本明細書に記載されるような疎水性基又は部分を含まない親水性又は両親媒性部分である。例示的な材料は、アルコキシ末端ポリ（エチレングリコール）アクリレート（例えばＡＭ１３０として販売）；ウレタンアクリレート（例えばＧｅｎｏｍｅｒ（登録商標）として販売、例えばＧｅｎｏｍｅｒ１１２２）；アクリロイルモルフォリン、及び本明細書に記載された他のそれぞれの硬化性材料のいずれかを含む。
【０５６４】
表現「単官能アクリレートタイプＩＩ」は、重合可能な基としてアクリレート基、及び少なくとも一つの疎水性部分又は基（例えば本明細書に規定されたような少なくとも６個の炭素原子の長さの炭化水素）を具備する、一つ以上のモノマー、オリゴマー又はポリマー、好ましくはモノマーの疎水性又は疎水性両親媒性硬化性材料を包含する。式Ａ２も参照されたい。式中、Ｒ１は、Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｒａであり、Ｒａは、疎水性部分又は基であるか又はそれを含む。
【０５６５】
例示的なかかる材料は、Ｒａ基としてノニル、フェニル、イソデシル、及び／又はラウリル基を、任意選択的にアルキレングリコール基と組み合わせて具備する本明細書に記載のような式Ａ１の化合物、例えばＳＲ３９５；ＳＲ５０４Ｄ，ＳＲ３３５，ＳＲ７０９５などとしてＳａｒｔｏｍｅｒによって販売されるものを含む。
【０５６６】
本明細書の実施例の部分で使用される表現「非硬化性ポリマー材料」は、本明細書に記載されるように、アクリレート重合を開始する条件にさらすと重合に寄与する重合可能なアクリレート基又はいずれかの他の重合可能な基を欠いている（例えばアクリレート重合を誘導する波長の放射線にさらすと重合する基又は光重合可能な基を欠いている）、一種以上のポリマー材料、好ましくは両親媒性のものを包含する。好ましくは、非硬化性ポリマー材料は、硬化されたときに様々なＴｇ値を具備し、かついずれかのＭＷでいずれかの順序及び数のブロックで、商品名「Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）」の下でも知られている、ＰＥＧ及びＰＰＧの一つ以上のブロックコポリマーを含む。好ましくは、非硬化性ポリマー材料は、ＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧ及びＰＰＧ−ＰＥＧ−ＰＰＧのようなＰＥＧ及びＰＰＧの一種以上のブロックコポリマーを含み、それは、１０重量％以下のＰＥＧ、及び本明細書に記載されるようなＰＥＧ／ＰＰＧ比を具備し、少なくとも５００、好ましくは少なくとも９００、より好ましくは少なくとも２０００ダルトンのＭＷを具備し、かつ／又は硬化されたとき、本明細書に記載されるように、２０℃未満、好ましくは０℃未満、より好ましくは−２０℃未満のＴｇを具備する。好ましくは、これらの材料は、水における低い溶解性（例えば２０％未満又は１０％未満又はそれより小さい）又は不溶解性によって特徴づけられる。
【０５６７】
本明細書の実施例の部分で使用される表現「多官能アクリレート」は、二つ以上の重合可能なアクリレート基を具備する一つ以上のモノマー、オリゴマー又はポリマー硬化性材料を包含する。かかる材料はまた、本明細書では架橋剤として言及される。例示的なかかる材料は、限定されないが、例えばＥｂｅｃｒｙｌ２３０として販売されるようなウレタンジアクリレート；例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、任意選択的にエトキシル化されたもの（例えばＰｈｏｔｏｍｅｒ４０７２，Ｐｈｏｔｏｍｅｒ４１５８，Ｐｈｏｔｏｍｅｒ４１４９，Ｐｈｏｔｏｍｅｒ４００６，Ｍｉｒａｍｅｒ  Ｍ３６０，ＳＲ４９９）のような脂肪族ジ、トリ、又はテトラアクリレート、グリセリルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、任意選択的にエトキシル化されたもの（例えばＰｈｏｔｏｍｅｒ４１７２として販売されるもの）、ヘキサンジオールジアクリレート、ＰＥＧＤＡ、及びさらにＰｈｏｔｏｍｅｒ３００５，Ｐｈｏｔｏｍｅｒ３０１５，Ｐｈｏｔｏｍｅｒ３０１６，Ｐｈｏｔｏｍｅｒ３３１６として販売されるもののようなエポキシジアクリレートを含む。好ましくは、多官能アクリレートは、硬化されたとき、２０℃未満又は０℃未満又はそれより低いＴｇを具備する。
【０５６８】
用語「ポリシロキサン」は、限定されない例として、ＰＤＭＳ及びその誘導体及びそれを含むブロックコポリマーを含む、ポリシロキサン主鎖を含む非硬化性の有機及び無機材料を包含する。
【０５６９】
用語「光開始剤」及び「抑制剤」は、本明細書に規定された通りである。
【０５７０】
表１．１に与えられた全ての配合物は、１〜５重量％（例えば３重量％）の範囲の量で一種以上の光開始剤を含む。
【０５７１】
例示的な光開始剤は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）ファミリー、例えばＩ８１９，Ｉ１８４のもの、及びそれらの組み合わせを含む。
【０５７２】
表１．１に与えられた全ての配合物は、０．０１〜１重量％（例えば０．１重量％）の範囲の量で一種以上の抑制剤（フリーラジカル重合抑制剤）を含む。例示的な抑制剤は、トリス（Ｎ−ニトロソ−Ｎ−フェニルヒドロキシルアミン）アルミニウム塩（ＮＰＡＬ）及び例えばＧ１８のようなＧｅｎｏｒａｄ（商品名）ファミリーの抑制剤を含む。
【０５７３】
表１．１に与えられた配合物の幾つかは、本明細書に記載されるような追加の非反応性の成分（添加剤）をさらに含む。
【０５７４】
例示的な配合物（ＢＭ２１９）では、ＵＶ硬化性界面活性剤（ＢＹＫ  ＵＶ−３５００−ポリエーテル変性アクリル官能ポリジメチルシロキサン）が使用される。
【０５７５】
2020528372.tif 000007
2020528372.tif 000008
2020528372.tif 000009
【０５７６】
１〜３重量％の量のウレタンジアクリレート以外の多官能アクリレートを含むか、及び／又は５〜１０重量％の量のポリシロキサン化合物を含む追加の例示的な配合物が作られ、全ては、ショアＡ硬度０を具備していた。
【０５７７】
実施例２
液体材料配合物
硬化条件に曝されると液体材料または液体様材料をもたらす構築材料配合物は、本明細書では液体構築材料配合物または液体材料配合物とも呼ばれる。一部の実施形態では、そのような配合物は、吐出されかつ硬化条件に曝されると、本明細書に記載するように液体のままであるかあるいは液体様材料を形成するように意図される。
【０５７８】
本明細書全体を通して、かつ当業界において、用語「液体」とは、応力に応答してその体積が変わらない流体を表す。液体材料は、流動度すなわち分子が次々に通過することで移動するときに流動する能力、粘度すなわち剪断応力に対する抵抗、非常に低いかあるいはゼロの剪断弾性率（Ｇ）、および１より高く、典型的には１０より高い剪断損失弾性率対剪断貯蔵弾性率比（Ｇ’’／Ｇ’またはタンデルタ）によって特徴付けられる。
【０５７９】
本明細書において、「液体様（液体状）材料」とは、例えば低い剪断弾性率（例えば１００ｋＰａ未満または５０ｋＰａ未満または１０ｋＰａ未満）、および／または１より高い剪断損失弾性率対剪断貯蔵弾性率比（ｔａｎδ）、または剪断減粘挙動を特徴とすることにより、液体と同様の特性を特徴とするゲル状またはペースト状材料を表し、したがってその流動度、粘度、および流動性は液体のものと類似している。
【０５８０】
本発明の一部の実施形態では、液体材料および液体様材料は、以下の性質の１つ以上を特徴とする。
１００００センチポアズ以下の粘度；
１より大きい剪断損失弾性率対剪断貯蔵弾性率比（タンデルタ）；
剪断減粘性および／またはチキソトロピー挙動；
熱減粘挙動；
２０ｋＰａより低い剪断貯蔵弾性率；および
１バール未満または０．５バール未満の正圧に曝されたときの流動性。
【０５８１】
剪断貯蔵弾性率Ｇ’は本明細書では互換可能に「貯蔵剪断弾性率」とも呼ばれ、材料の弾性挙動を反映する。液体材料は典型的には非弾性であり、したがって低い剪断貯蔵弾性率を特徴とする。
【０５８２】
剪断損失弾性率Ｇ’’は本明細書では互換可能に「損失剪断弾性率」とも呼ばれ、材料の粘性挙動を反映する。
【０５８３】
貯蔵剪断弾性率および損失剪断弾性率は、任意選択的に、剪断レオメータ、例えば歪み制御回転レオメータを使用して、指定された温度および頻度で（例えば当業界で周知の手順を用いて）決定することができる。
【０５８４】
「タンデルタ（ｔａｎ  ｄｅｌｔａ）」としても知られる剪断損失弾性率対剪断貯蔵弾性率比Ｇ’’／Ｇ’は、材料の粘弾性挙動を反映する。液体材料は典型的にはより粘性であり、かつ非弾性であるため、液体材料または液体様材料の場合、この比は１より高い。ゲルは典型的には弾性であり、したがってゲルまたはゲル状材料の場合、この比は１より低い。
【０５８５】
本明細書全体を通して、用語「剪断減粘性（ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｎｎｉｎｇ）」とは、（剪断歪み下で）剪断力を加えたときのその粘度の低下（その流動度の増加）に反映される流体化合物または材料の性質を表す。本実施形態の一部では、剪断減粘性材料とは、剪断歪みの約１％〜５０％超の増加時に、その剪断弾性率の顕著な、例えば少なくとも１００％の低下を示すような材料である。
【０５８６】
本明細書全体を通して、用語「チキソトロピー（ｔｈｉｘｏｔｒｏｐｉｃ）」とは、時間依存剪断減粘に反映される流体化合物または材料の性質を表す。すなわち、その粘度は、剪断力が加えられる時間と相関して低下し、剪断力の適用が停止すると元の値に戻る。本実施形態の一部では、チキソトロピー材料とは、５０％の歪み下で剪断弾性率の顕著な、例えば少なくとも１００％の低下を示すような材料である。
【０５８７】
本明細書全体を通して、用語「熱減粘（ｔｈｅｒｍａｌ−ｔｈｉｎｎｉｎｇ）」とは、熱エネルギーが加えられたとき（温度が上昇したとき）、その粘度の低下（その流動度の増加）に反映される流体化合物または材料の性質を表す。本実施形態の一部では、熱減粘材料は、４０〜９５℃の温度に（それらの間の任意の中間値および部分範囲を含めて）加熱されたときに、粘度または剪断弾性率の少なくとも２０％、または少なくとも５０％、または１００％もの低下を特徴とする。
【０５８８】
液体構築材料配合物は１つ以上の配合物を含むことができ、各配合物は、第二構築材料配合物の総重量の少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも６０重量％、または少なくとも７０重量％、または少なくとも８０重量％、または少なくとも９０重量％、または１００重量％の量の１つ以上の非硬化性材料を含む。
【０５８９】
液体材料配合物は主に非硬化性材料から構成されるので、それが硬化条件に曝されたとき、それが受ける硬化は最小限または本質的にゼロであり（例えば材料の２０重量％以下、または１０重量％以下が硬化し、例えば重合し）、したがって吐出された配合物と本質的に同じ流動度または粘度を維持するので、硬化条件に曝されて得られる材料は、本明細書で定義する液体材料または液体様材料である。
【０５９０】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、液体材料構築配合物中の１つ以上の配合物は、硬化条件に曝されたとき、１００００センチポアズ以下、または１０００センチポアズ以下、または１００センチポアズ以下、例えば１０〜５０センチポアズの粘度を特徴とする第二材料をもたらすような配合物である。
【０５９１】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、液体構築材料配合物は、第二材料の粘度との相違が２０％以下、好ましくは１０％以下の粘度を特徴とする。したがって、硬化条件に曝されたときの液体構築材料配合物の粘度または流動度の変化は最小限（例えば１０％以下）またはゼロである。
【０５９２】
液体構築材料配合物の場合、本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料はポリマー材料であるか、あるいはそれを含み、一部の実施形態では、ポリマー材料は１つ以上の両親媒性および／または親水性ポリマーであるか、あるいはそれを含む。
【０５９３】
液体構築材料配合物の場合、本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は本明細書に定義するポリ（アルキレングリコール）であるか、あるいはそれを含む。非硬化性材料はポリ（アルキレングリコール）自体とすることができ、あるいは１つ以上のポリ（アルキレングリコール）鎖またはブロックを含むことができる。
【０５９４】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、非硬化性材料は２０００グラム／モル未満の分子量を有するポリ（アルキレングリコール）を含み、一部の実施形態では、ポリ（アルキレングリコール）は２００〜２０００、または２００〜１０００、または２００〜８００、または２００〜６００、または４００グラム／モルの分子量を有するポリマーである。
【０５９５】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、ポリ（アルキレングリコール）はポリ（エチレングリコール）である。代替的に、それはポリ（プロピレングリコール）である。
【０５９６】
本明細書に記載するポリ（アルキレングリコール）の代わりに、またはそれに加えて、液体構築材料配合物に含めるのに適した他の非硬化性材料として、１つ以上のポリ（アルキレングリコール）ブロックを含むブロックコポリマー、例えば商品名Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）で市販されているようなポリ（エチレングリコール）およびポリ（プロピレングリコール）のブロックコポリマー、ジオール（例えばプロパンジオール）、グリセロール、および高級ポリオールなどのポリオールがあるが、それらに限定されない。
【０５９７】
液体配合物に含めるのに適した追加の非硬化性材料は、植物油、合成油、炭化水素油、シリコーン油、脂肪酸、鉱油、およびパラフィン油のうちの１つ以上のような、しかしそれらに限定されない１つ以上の油を含む。一部の実施形態では、油は粘度、または液体材料もしくは液体様材料を特徴付けるものとして本明細書で記載する特性のいずれかを特徴とする。
【０５９８】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、液体構築配合物は水をさらに含む。
【０５９９】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、液体構築配合物は任意選択的に非硬化性材料と組み合わせて硬化性材料を含むが、硬化性材料の硬化（例えば重合）を促進する触媒または開始剤が欠如している。そのような実施形態では、硬化条件に曝されたときの液体構築配合物の硬化は最小限であるかゼロであり、液体材料または液体様材料は、本明細書に記載する液体構築配合物と同様の流動特性を特徴とする。
【０６００】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、液体材料は２０ｋＰａ未満、または１５ｋＰａ未満、または１０ｋＰａ未満、または５ｋＰａ未満の剪断弾性率を特徴とし、したがって非常に軟質で流動可能なゲルの粘稠度を特徴とする。そのような材料をもたらす配合物は、本明細書では、液体様材料をもたらす配合物とも呼ばれる。
【０６０１】
これらの実施形態の一部では、液体構築材料配合物は、任意選択的に、かつ好ましくは、本明細書でそれぞれの実施形態のいずれかに記載する非硬化性材料と組み合わせて、硬化性材料を含む。
【０６０２】
これらの実施形態の一部によれば、硬化性材料は、本明細書で定義する単官能硬化性材料であるか、あるいはそれを含む。
【０６０３】
好ましくは、硬化性材料は液体材料配合物の総重量の５０重量％以下、好ましくは４０重量％以下、または３０重量％以下、または２０重量％以下、および１５重量％、１０重量％以下もの量である。一部の実施形態では、液体構築材料配合物中の硬化性材料の量は１０〜２５重量パーセントの範囲である。
【０６０４】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性材料は（例えば本明細書で実施例１に記載するような）両親媒性または親水性である。
【０６０５】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性材料は硬化時に、本明細書で定義する水溶性または水混和性の材料をもたらすような材料である。
【０６０６】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性材料は、硬化時に、本明細書で定義する剪断減粘性材料および／またはチキソトロピー材料および／または熱減粘材料をもたらすような材料である。
【０６０７】
例示的な液体構築材料配合物は、少なくとも５０重量％および最大１００重量％までの量の本明細書に記載するポリ（アルキレングリコール）を、任意選択的に総量で１０〜２５重量％の本明細書に記載する１つ以上の硬化性材料と組み合わせて、かつさらに任意選択的に本明細書に記載する追加成分と組み合わせて含む配合物を含む。
【０６０８】
一般的に、一部の実施形態では、液体構築材料配合物は、第二（液体）材料が本明細書に定義する水溶性または水混和性であるように選択される。
【０６０９】
一般的に、一部の実施形態では、液体構築材料配合物は、第二材料が本明細書に定義する剪断減粘性材料であるように選択される。
【０６１０】
一般的に、一部の実施形態では、液体構築材料配合物は、第二材料が本明細書に定義するチキソトロピー材料であるように選択される。
【０６１１】
一般的に、一部の実施形態では、液体構築材料配合物は、第二材料が本明細書に定義する熱減粘材料であるように選択される。
【０６１２】
本発明に記載する実施形態のいずれかの一部では、未硬化構築材料は本明細書に記載する２つ以上の第二構築材料配合物、例えば、本明細書に記載する未硬化配合物と略同一の粘度を具備し、かつ非硬化性材料を含む液体第二材料をもたらす１つ以上の配合物、および本明細書に記載する２０ｋＰａ以下の剪断応力を具備し、かつ本明細書に記載する硬化性材料および非硬化性材料を含む液体様材料をもたらす１つ以上の配合物を含む。
【０６１３】
これらの実施形態の一部では、吐出は、本明細書に定義するようにミリメートルスケールの少なくとも１つの寸法を特徴とする小さい中空構造には、液体材料をもたらす配合物が充填され、かつより大きい中空構造には、液体様材料をもたらす配合物が充填されるように行われる。
【０６１４】
この実施例に記載する液体構築材料配合物が吐出され、かつ矯正されるときに、ＡＭシステムは、任意選択的に、かつ好ましくは、例えばコントローラによって、新たに吐出される層が静止空気環境にあることを確実にする。
【０６１５】
本明細書で使用する場合、「静止空気環境」とは、空気の流れが存在しない環境、または空気が３ｍ／ｓ未満の速度で流れる環境を指す。
【０６１６】
実施例３
三次元テクスチャ物体の特性化
材料配合物間の様々な組合せを用いて幾つかの三次元物体を印刷した。テクスチャ物体の壁部分（図５の壁部分３０６参照）を形成するために使用した材料配合物は、本実施例ではＸＸＸと呼ばれる「ＶｅｒｏＰｕｒｅ  Ｗｈｉｔｅ」（ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国））であり、テクスチャ物体の内側部分（図５の内側部分３０４参照）を形成するために使用した材料配合物は「ＳＵＰ７０６」（ストラタシス・リミテッド社（イスラエル国））であった。
【０６１７】
図２５Ａ〜Ｆは、印刷された物体の機械的特性に対する配合比率の影響を調査するために使用した材料配合物の幾つかの組合せを示すコンピュータ物体データの視覚化である。図２５Ａ〜Ｃは、インタレース位置がシンプレックス変調関数に従って選択される場合の組合せに対応し、図２５Ｄ〜Ｅは、インタレース位置が約１ｍｍの周期のウォーリー変調関数に従って選択される場合の組合せに対応する。壁部分によって占有されたセル（図５のセル３０２参照）の面積の（セルの総面積に対する）百分率は約０．５％（図２５Ａおよび図２５Ｄ）、約０．６％（図２５Ｂおよび図２５Ｅ）、および約０．７％（図２５Ｃおよび図２５Ｆ）であった。セルサイズは約１．２５ｍｍであった。これら２つの変調関数について、印刷された物体の機械的特性に対する壁部分の百分率の影響を下の表３．１にまとめる。
2020528372.tif 000010
【０６１８】
図２６Ａ〜Ｄは、印刷された物体の機械的特性に対するセルサイズの影響を調査するために使用した、材料配合物の幾つかの組合せを示すコンピュータ物体データの視覚化である。図２６Ａは約１ｍｍのセルサイズに対応し、図２６Ｂは約５ｍｍのセルサイズに対応し、図２６Ｃは約２ｍｍのセルサイズに対応し、図２６Ｄは約２．５ｍｍのセルサイズに対応する。インタレース位置はパーリン変調関数に従って選択され、壁部分によって占有されたセルの面積の百分率は約０．５％であった。この変調関数について、印刷された物体の機械的特性に対するセルサイズおよびこの壁部分の百分率の影響を下の表３．２にまとめる。
2020528372.tif 000011
【０６１９】
図２７Ａ〜Ｃは、印刷された物体の機械的特性に対する変調関数の影響を調査するために使用した、材料配合物の幾つかの組合せを示すコンピュータ物体データの視覚化である。図２７Ａは、インタレース位置がシンプレックス変調関数に従って選択される場合の組合せに対応し、図２７Ｂは、インタレース位置が約１ｍｍの周期のウォーリー変調関数に従って選択される場合の組合せに対応し、図２７Ｃは、インタレース位置がパーリン変調関数に従って選択される場合の組合せに対応する。壁部分によって占有されたセルの面積の百分率は約０．５％であり、セルサイズは約１．２５ｍｍであった。この壁部分の百分率およびこのセルサイズの場合の印刷された物体の機械的特性に対する変調関数の影響を、下の表３．３にまとめる。
2020528372.tif 000012
【０６２０】
この実施例は、壁部分の百分率、セルサイズ、および変調の種類を含むＡＭパラメータを選択することによって、テクスチャ領域の機械的特性を制御し、かつ海綿骨組織の機械的特性に適応させることができることを実証する。例えばセルのサイズを増大することによって、物体の剛性および強度も増大する。
【０６２１】
実施例４
例示として製造された物体
図８Ａ〜Ｈおよび図８Ｊ〜Ｌは、本明細書に記載する教示に従って製造された様々な形状の物体の画像である。詳しくは以下の通りである。
【０６２２】
図８Ａは長骨（この実施例では大腿骨）を示し、図８Ｂは長手方向に沿って可撓性の環構造に（環構造は図示せず）ねじ込み作業中の大腿骨物体を示し、図８Ｃは脊椎区画物体を示し、図８Ｄは骨腫瘍構造７３４を持つ骨物体７３２を示し、図８Ｅは横方向に沿って可撓性の環構造に（環構造は図示せず）ねじ込み作業中の大腿骨物体を示し、図８Ｆは切断された骨物体を示し、図８Ｇは、骨髄を模倣する芯３６１、海綿骨領域を模倣するテクスチャ領域３００、および皮質骨領域を模倣する鞘３５２をも実証する、長手方向長骨物体（この実施例では大腿骨物体）の断面を示し、図８Ｈは、海綿骨領域を模倣するテクスチャ領域３００および皮質骨領域を模倣する鞘３５２を実証する椎骨物体の内部構造を示し、図８Ｊは環構造のないねじ込み後の椎骨物体を示し、ねじ穴付近の亀裂を示し、図８Ｋはねじ込み後の別の椎骨物体を示し、図８Ｌは、可撓性の環構造３５４のリングが亀裂の広がりを止めることを実証する、環構造付きのねじ込み後の椎骨物体を示す。
【０６２３】
図８Ｉは、椎骨、椎間板、神経、および脊髄を含む脊椎のＡＭのためのコンピュータ物体データの表現であり、各々を明確に表示するために各々が異なる色で示される。
【０６２４】
実施例５
距離フィールドおよび変調関数
本実施例は、三次元構築空間からボクセルを選択するステップと、選択されたボクセルに対し、三次元構築空間における三次元部品に対する距離フィールド値を決定するステップとを含む方法について記載する。方法は、本発明の一部の実施形態に係るシステム１１０および１０で使用するためのコンピュータ物体データを作製するために使用することができる。以下の説明の少なくとも一部は、２０１７年２月２４日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０１９３４０号明細書にも記載されており、その内容を参照によって本明細書に援用する。
【０６２５】
距離フィールド値は少なくとも１つの材料選択規則を選択するために使用することができ、少なくとも１つの材料選択規則にボクセルの特徴が適用されて、ボクセルのための材料指定が特定される。材料選択規則がボクセルのための材料を特定しない場合、材料指定はボクセルに材料が配置されないことを示し、少なくとも１つの材料選択規則がボクセルのための少なくとも１つの材料を特定した場合、材料指定は、少なくとも１つの材料がボクセルに配置されることを示す。次いで、ボクセルのための材料指定は、付加製造システムを使用して三次元部品を構築するのに使用するために出力される。
【０６２６】
本発明の一部の実施形態では、方法は三次元構築空間でボクセルを選択するステップと、三次元構築空間に配置された第一の三次元部品の境界に対するボクセルの第一距離フィールド値を決定するステップと、三次元構築空間に配置された第二の三次元部品の境界に対するボクセルの第二距離フィールド値を決定するステップとを含む。次いで、第一距離フィールド値および第二距離フィールド値は、ボクセルのための材料指定を設定するために使用される。
【０６２７】
付加製造を使用して部品を構築するには、各印刷層の利用可能な位置の各々に、もし配置するのであれば、どの材料を配置すべきかを指示するために、プリンタに命令を提供する必要がある。過去には、これらの命令は、境界表現を使用して各スライスで各部品の外部境界を特定することによって生成された。次いで、部品の境界に沿って配置された各位置に対し、部品材料が指定された。部品を中実にする場合、部品の境界内の各位置に対しても、部品のための材料セットが指定された。そのようなシステムでは、１つの材料から別の材料への、または材料から空き空間への全ての材料移行が境界表現によって記載されなければならなかった。
【０６２８】
本発明者らは、そのような境界表現に依存して材料間の遷移を制御すると、幾つかの問題が生じることを発見した。第一に、印刷命令を生成するために境界表現が内向きまたは外向きにシフトするラウンディング、ロフティング、およびオフセットモデリング演算を実行すると、シフトする境界表現間の干渉のため、誤差または予想外の結果をもたらす可能性がある。これは典型的には、部品のトポロジーが複雑であるときに発生する。第二に、部品の境界表現が閉鎖された物体を規定しない場合、印刷命令を生成するときに２つの異なる部品間で実行される、減算または和集合のようなブール演算は失敗する可能性がある。部品に何らかの開口があると、ブール演算は、部品の全体積ではなく、境界表現自体に制限されることになる。第三に、格子は莫大な数のメッシュを必要とし、結果的に大量のデータが生じるので、境界表現を用いて格子を規定することは極めて困難である。第四に、材料混合物が部品の多少の寸法にわたって変化する材料勾配を形成することは不可能である。
【０６２９】
下述する実施形態では、境界表現に関連付けられる問題は、距離フィールドを使用することによって克服される。一実施形態では、距離フィールドは、製造される部品を含む三次元構築空間をボクセルの三次元行列に分割することによって生成される。次いで、ボクセルが部品内にある場合には、距離が正の値に設定され、ボクセルが部品の外側にある場合には、距離が負の値に設定され、ボクセルが部品境界上にある場合には、距離がゼロであるように、各ボクセルから部品境界までの最短距離が決定される。これは、距離フィールド値の三次元行列を生成する。各部品はそれ自体の関連付けられる距離フィールドを有する。結果として、構築空間に複数の部品が存在する場合、各ボクセルは、各々が別個の部品に関連付けられる複数の異なる距離フィールド値を有する。
【０６３０】
ひとたび距離フィールドが決定されると、それらを使用して、各ボクセルに対する少なくとも１つの材料選択規則が選択される。各材料選択規則は、例えばボクセルの距離フィールド値および構築空間におけるボクセルの位置など、ボクセルの少なくとも１つの特徴を使用して、ボクセルのための材料指定を特定する。一部の実施形態では、材料選択規則は、距離フィールド値および／または構築空間における位置の関数である周期関数を含み、周期関数によって生成される出力値の１つの範囲は、ボクセルに対して材料が指定されないことに関連付けられ、かつ周期関数によって生成される出力値の別の範囲は、ボクセルに対して材料が指定されることに関連付けられるようになる。そのような周期関数は、格子を構築空間内で規定することを可能にする。
【０６３１】
図９は、材料をボクセルに割り当て、かつ割り当てられた材料を使用して部品を製造するための簡単なシステムの例を示す。図９では、コンピュータ９０６６が付加製造システム９０６８のためのホストコンピュータとしての役割を果たし、１つ以上の通信回線９０７０を介してシステム９０６８と通信する。一部の実施形態では、コンピュータ９０６６はシステム９０６８の内部にあり、例えばシステム９０６８のための内部コントローラアセンブリの一部である。他の実施形態では、コンピュータ９０６６は付加製造システム９０６８の外部にある。
【０６３２】
図１０は、コンピュータ９０６６の例示的アーキテクチャのブロック図を示す。図示する通り、コンピュータ９０６６は、ユーザインタフェース９０８２、メモリコントローラ９０８４、プロセッサ９０８６、グラフィックス処理ユニット９０８７、記憶媒体９０８８、入力／出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ９０９０、および通信アダプタ９０９２などの適切なコンピュータベースのハードウェアを含む。コンピュータ９０６６はまた、従来のコンピュータ、サーバ、メディアデバイス、信号処理装置、および／またはプリンタコントローラに含まれる様々な追加的構成要素をも含んでよい。
【０６３３】
ユーザインタフェース９０８２は、コンピュータ９０６６を操作するように構成された１つ以上のユーザ操作インタフェース（例えばキーボード、タッチパッド、タッチスクリーンディスプレイ、ディスプレイモニタ、および他の目、音声、動き、または手で操作される制御装置）である。メモリコントローラ９０８４は、コンピュータ９０６６の構成要素と記憶媒体９０８８の１つ以上の揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）モジュールとをインタフェースする１つ以上の回路アセンブリである。プロセッサ９０８６は、コンピュータ９０６６を操作するように構成された１つ以上のコンピュータ処理ユニットであり、任意選択的にメモリコントローラ９０８４を備え、かつ好ましくは関連処理回路（例えばプログラマブルゲートアレイ、デジタルおよびアナログコンポーネント等）を備えている。例えば、プロセッサ９０８６は、１つ以上のマイクロプロセッサベースおよび／またはマイクロコントローラベースのユニット、１つ以上の中央処理ユニット、および／または１つ以上のフロントエンド処理ユニットを含んでよい。
【０６３４】
グラフィックス処理ユニット９０８７は、３Ｄコンピュータグラフィックスに関連する計算を高速で効率的に実行するように配置された多数のトランジスタを含む。そのような計算は、３Ｄ物体を表すポリゴンのテクスチャマッピングおよびレンダリングを含む。
【０６３５】
記憶媒体９０８８は、揮発性ＲＡＭモジュール、読取り専用メモリモジュール、光媒体、磁気媒体（例えばハードディスクドライブ）、ソリッドステート媒体（例えばフラッシュメモリおよびソリッドステートドライブ）、アナログ媒体等の、コンピュータ９０６６のための１つ以上の内部および／または外部データ記憶装置またはコンピュータ記憶媒体である。記憶媒体９０８８は、後でさらに論じる１つ以上の前処理および／または後処理プログラム（図示せず）を保持してよい。
【０６３６】
Ｉ／Ｏコントローラ９０９０は、メモリコントローラ９０８４、プロセッサ９０８６、および記憶媒体９０８８と、ユーザインタフェース９０８２および通信アダプタ９０９２を含むコンピュータ９０６６の様々な入力および出力構成装置とをインタフェースする、１つ以上の回路アセンブリである。通信アダプタ９０９２は、通信回線９０７０を介して通信するように構成された１つ以上の有線および／または無線の送信機／受信機アダプタである。
【０６３７】
コンピュータ９０６６からシステム９０６８の構成要素へのコマンドは、当業者によって理解されているように、ユーザインタフェース９０８２、メモリコントローラ９０８４、プロセッサ９０８６、記憶媒体９０８８、入力／出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ９０９０、通信アダプタ９０９２、および／または他の適切なハードウェアおよびソフトウェア実装の１つ以上により実行されてよい。
【０６３８】
図１１は、距離フィールドを使用して部品モデルから印刷命令を生成する方法のフロー図を提供する。図１２は、図１１の方法を実現するために使用されるシステム９２００のブロック図を提供する。一実施形態によれば、システム９２００はコンピュータ９０６６に実装される。
【０６３９】
ステップ９１００で、メッシュ９２０２、テクスチャマップ９２０４、バンプマップ９２０６、光沢マップ９２０８、点特徴９２０９、および部品解像度を含む部品データが受信され、それらは記憶媒体９０８８に格納される。メッシュ９２０２は部品の平面境界を記述し、相互接続された三角形または相互接続された四角形として定義することができる。テクスチャマップ９２０４は、メッシュ９２０２によって記述される表面の各々の外側に適用される表面テクスチャの位置およびジオメトリを記述する。バンプマップ９２０６は、メッシュ９２０２の特定の表面に存在する、より大きい表面特徴の記述を提供する。図１３は、隆起した正方形９３０４によって特徴付けられるテクスチャを有する２つの表面９３００および９３０２と、大きい隆起した正方形によって表される表面バンプ９３０６とを示す部品の一部分の例を提供する。小さい正方形９３０４はテクスチャマップ９２０４に記述される一方、表面バンプ９３０６はバンプマップ９２０６に記述される。光沢度マップ９２０８は、部品の様々な表面に対し希望する光沢のレベルを示す。
【０６４０】
点特徴９２０９は、特定の特徴を有する部品の部分に対し使用されるべき材料選択規則のセットを記述する。材料選択規則のセットを割り当てるための基礎として使用することのできる部品特徴の例として、ボディまたはメッシュの識別子、表面テクスチャ座標、および表面法線範囲がある。したがって、一部の実施形態では、同一距離フィールド値で、部品の周囲の異なるエリアに対して異なる材料が使用されるように、部品の異なる部分は、異なるセットの材料選択規則を有する。そのような点特徴の使用については、後でさらに詳しく説明する。
【０６４１】
メッシュ９２０２、テクスチャマップ９２０４、およびバンプマップ９２０６は、後でさらに説明する図１１のステップ９１０１〜９１１６、９１２０、９１２２、および９１２４を実行するグラフィックス処理ユニット９０８７によって実行されるスライス計算プロセス９２１０に提供される。
【０６４２】
ステップ９１０１で、スライス計算プロセス９２１０は三次元構築空間を定義し、かつ三次元構築空間でメッシュ９２０２、テクスチャマップ９２０４、およびバンプマップ９２０６によって記述された部品を配向させて配向デジタルモデル９０９１を形成する。一実施形態によれば、最初にデジタル部品を配向させ、次いて配向部品の周囲に境界ボックスを定義して部品の周囲に支持構造エンベロープを設けることによって、構築空間は定義される。
【０６４３】
図１４は、三次元構築空間４００で配向された三次元部品モデル４０２の三次元図を提供する。図１４では、−Ｚ方向４０６、＋Ｚ方向４０８、Ｘ方向４１０、およびＹ方向４１２が存在する。構築空間４００のスライス４００は、ボクセル４１４のようなボクセルの集合を含むものとして示される。図１４には単一のスライスのみが示されているが、ボクセルが構築空間４００の全体を満たすように、構築空間４００内に複数のスライスが存在する。ボクセルの寸法は、部品に対して設定された解像度に基づく。
【０６４４】
ステップ９１０２で、スライス計算プロセス９２１０は、構築空間４００内の各スライスに対しＺバッファ９０９５の値を設定する。スライスのＺバッファはスライスに各ボクセルの値を含み、Ｚバッファ値の大きさは、ボクセルと部品の最も使いＳＴＬ境界との間の垂直距離の大きさを表す。部品のＳＴＬ境界は、１つ以上のメッシュ９２０２、これらのメッシュに適用されるテクスチャマップ９２０４、およびこれらのメッシュに適用されるバンプマップ９２０６の組合せから構築される。ステップ９１０２で、この距離は、ボクセルから−Ｚ方向４０６に見ることによって決定され、したがってＺバッファは−Ｚバッファと呼ばれる。Ｚバッファ値の符号は、ボクセルが部品の内側にあるか、それとも外側にあるかを示し、負の値はボクセルが部品の外側にあることを示し、正の値はボクセルが部品の内側にあることを示す。最初、スライスの−Ｚバッファ値は全て最大の負の値に設定され、それは、ボクセルのいずれからも−Ｚ方向４０６には部品のどの部分も見えないことを示している。
【０６４５】
次いで、ＧＰＵ９０８７によって、メッシュ９２０２、テクスチャマップ９２０４、およびバンプマップ９２０６を使用してレンダリング動作が実行され、三次元構築空間４００内の部品のＳＴＬ境界の記述が構築され、かつその記述がスライス上に投影される。特に、メッシュ９２０２内の各表面が一度に１つずつレンダリングされ、レンダリングされた表面にテクスチャマップ９２０４およびバンプマップ９２０６が適用されて、その表面に対するＳＴＬ境界が生成され、結果的に得られたその表面に対するＳＴＬ境界は、三次元構築空間内のＳＴＬ境界の真上にあるボクセルを特定することによって、スライス上に投影される。表面のＳＴＬ境界の直上にあるボクセルごとに、ＳＴＬ境界とボクセルとの間の距離が、そのボクセルの−Ｚバッファに格納された現在の距離と比較される。現在投影されている表面との距離が、−Ｚバッファに格納されている値より小さい大きさを有する場合には、現在の表面が、以前にレンダリングされた部品の表面よりボクセルに近いとみなされ、−Ｚバッファは、現在のＳＴＬ境界までの距離に更新される。
【０６４６】
−Ｚバッファに格納された距離値の符号は、ボクセルが部品の内側にあるか、それとも外側にあるかを示すように設定される。これは、現在の表面の外向きの法線と＋Ｚ方向４０８との間の角度に基づいて決定することができる。一実施形態によれば、現在の表面のアイデンティティもまたスライスの追加のバッファに格納される。現在のＳＴＬ境界とボクセルとの間の距離がボクセルのＺバッファ値の大きさより大きい場合、Ｚバッファ値は変化しないままである。これは、現在の表面が、よりボクセルに近い部品の別の表面によってボクセルから覆い隠されるときに生じる。したがって、現在のスライスの下にある部品の全ての表面がレンダリングされ、スライス上に投影された後、Ｚバッファは、ボクセルと部品のＳＴＬ境界との間のＺ方向の最短距離を示す値を含み、さらなるバッファは、これらの最も近い表面のアイデンティティを示す。これは構築空間４００内の各スライスに対して繰り返される。
【０６４７】
物体の３Ｄコンピュータモデルを２Ｄ平面にレンダリングする際に、グラフィカル処理ユニットを用いてＺバッファをロードすることは一般的である。しかし、そのようなグラフィカル処理ユニットを使用して、三次元部品構築の一環として、ボクセルに関連付けられたＺバッファをロードすることは知られていない。
【０６４８】
構築空間４００内のスライスの全てに対し−Ｚバッファが形成された後、構築空間４００内で最も低いスライスがステップ９１０４で選択される。ステップ９１０６で、＋Ｚ方向にレンダリング動作が実行され、選択されたスライスの＋Ｚバッファがロードされる。このレンダリングは、ビューが＋Ｚ方向４０８に変化することを除いては、−Ｚ方向に実行されたレンダリングと同じである。ステップ９１０６の後、選択されたスライスは、各ボクセルのＺバッファ値および各ボクセルの−Ｚバッファ値を有し、＋Ｚバッファ値はボクセルと部品との間の＋Ｚ方向４０８の最短垂直距離を提供し、−Ｚバッファ値はボクセルと部品との間の−Ｚ方向４０６の最短距離を提供する。
【０６４９】
ステップ９１０２および９１０６について、構築空間４００内の１つの部品に関連して上述したが、他の実施形態では、構築空間４００内に複数の部品が存在する。構築空間４００内に複数の部品が存在する場合、構築空間４００内の各スライスの各部品に対し、別々の−Ｚバッファおよび別々の＋Ｚバッファが作成される。
【０６５０】
ステップ９１０８で、選択されたスライスに対するシルエット境界が＋Ｚバッファから決定される。特に、負の値から最大可能な負の値への移行を特定するために、ボクセルの対に対する＋Ｚバッファ値が調査される。そのような移行は、部品の一部分がボクセルの上にある場合と、部品のどの部分もボクセルの隣接位置の上にない場合との間の境界を表す。そのような境界の例を図１４に見ることができ、ボクセル４２０および４２２はそのような境界に沿って位置する。ボクセル４２０は部品４０２の下に位置し、−４の＋Ｚバッファ値を有する。ボクセル４２０に隣接するボクセル４２２は、部品のどの部分でもその下にはなく、したがって＋Ｚバッファ内で最大可能な負の値、例えば−１００００を有する。各対に対しこの２つ１組ずつの比較を繰り返すことにより、シルエット境界４２４のようなシルエット境界が生成され、境界内のボクセルは部品の一部分の下にあるとみなされ、シルエットの外側のボクセルは部品のどの部分でもその下にはない。複数の部品が構築空間４００内に存在する場合、ステップ９１０４で選択されたスライスの各＋バッファに対し、ステップ９１０８が繰り返されることに注目されたい。
【０６５１】
ステップ９１１０で、スライス計算プロセス９２１０は、ＳＴＬ境界と現在のスライスとの交差を決定する。図１４において、ＳＴＬ境界とスライス４００との交差は境界４３０として示され、点線で示される。ＳＴＬ境界とスライスとの交差は、＋Ｚバッファおよび−Ｚバッファを調査して、Ｚバッファ値が負の値から０の値に、または負の値から正の値に変化するような隣接画素を特定することによって見出すことができる。Ｚバッファ値のそのような変化は、部品の外側から部品内への移行を示唆する。ステップ９１１０は各部品のＺバッファに対して実行される。
【０６５２】
ステップ９１１２で、現在のスライス内の単一のボクセルが選択される。ステップ９１１４で、そのボクセルに対し、部品のＳＴＬ境界までの距離フィールド値が決定される。この距離フィールド値は、ボクセルと部品のＳＴＬ境界のいずれかの部分との間の最短距離である。ステップ９１１６で、現在のボクセルが部品の外側にある場合、現在のボクセルに対してシルエット境界までの距離が決定される。
【０６５３】
一実施形態によれば、ステップ９１１４および９１１６は、サンプリングアルゴリズムを用いて一緒に実行される。そのようなサンプリングアルゴリズムの一例を図１５のフロー図に示し、それを図１６に関連して説明する。図１６には、スライス６２０の上面図が、現在のボクセル６００を含むボクセルの行列と共に示される。スライス６００と交差するＳＴＬ境界６１２は実線で示され、シルエット境界６１０は点線で示される。
【０６５４】
図１５のステップ５００で、現在のボクセル、図１６のボクセル６００を調べて、それが現在のスライス内のＳＴＬ境界にあるか否かを判断する。例えば図１６では、ＳＴＬ境界６１２がボクセル６５０と交差するので、ボクセル６５０はＳＴＬ境界６１２にあるとみなされる。ステップ５００で、現在のボクセルがＳＴＬ境界に存在する場合、ステップ５０２で現在のボクセルに対する距離フィールド値は０に設定される。
【０６５５】
図１６の現在のボクセル６００により示されるように、ステップ５００で現在のボクセルがＳＴＬ境界に存在しない場合、図１５のステップ５０４が実行され、現在のボクセル６００の距離フィールド値が、現在のボクセルの２つのＺバッファ値の小さい方の値に設定される。特に、＋Ｚバッファおよび−Ｚバッファ内のＺ距離値の大きさが比較され、小さい方の大きさが、現在のボクセルの距離フィールド値として設定される。加えて、距離フィールド値の符号は、ボクセルが部品の内側にあるか、それとも外側にあるかに基づいて設定される。ボクセルが部品の内側にある場合、距離フィールド値は正の値として設定され、ボクセルが部品の外側にある場合、距離フィールド値は負の値に設定される。
【０６５６】
ステップ５０６で、現在のスライス内の現在のボクセルの周囲のボクセルのリングが特定される。例えば、図１６で、点線の陰影付けによって示される第一リング６０２は現在のボクセル６００を包囲する。ステップ５０８で、特定されたリング内のボクセルが選択される。ステップ５１０で、この選択されたリングボクセルがＳＴＬ境界にある場合、選択されたリングボクセルと現在のボクセル６００との間の距離がテスト距離として使用される。リングボクセルがＳＴＬ境界にない場合、ステップ５１４で、リングボクセルに対する２つのＺバッファ値の小さい方と、リングボクセルと現在のボクセルとの間の距離との組合せを使用して、テスト距離が決定される。特に、リングボクセルのための＋／−Ｚバッファ内のＺバッファ値が互いに比較され、２つのＺバッファ値の小さい方が部品までの距離の垂直成分として選択される。部品の距離の水平成分は、リングボクセルと現在のボクセル６００との間の距離として計算される。距離の垂直成分および距離の水平成分を二乗し、二乗値を加算し、かつその和の平方根を取ることによって、現在のボクセル６００と、リングボクセルの上または下にある部品の部分との間の距離がもたらされる。リングボクセルの上または下に部品の部分が存在しない場合、Ｚバッファは各々、大きい値を含むことに注目されたい。
【０６５７】
ステップ５１２または５１４のいずれかで計算されたテスト距離値は、次いで、ステップ５１６で、現在のボクセル６００に対する現在の格納された距離フィールド値と比較される。テスト距離が現在の距離フィールド値より小さい場合、そのテスト距離が新しい現在の距離フィールド値として設定される。テスト距離の大きさが現在の距離フィールド値の大きさ以上である場合、その現在の距離フィールド値はそのまま変わらない。
【０６５８】
ステップ５１８で、方法は、リングボクセルが、図１６のシルエット境界６１０のようなシルエット境界にあるか否かを判断する。リングボクセルシルエット境界にある場合、ステップ５２０で、現在のボクセル６００に対するシルエット境界への最短距離は、現在のボクセル６００に対するシルエット境界への既に格納されていた距離と、リングボクセルと現在のボクセルとの間の距離との小さい方に設定される。したがって、リングボクセルがシルエット境界にあり、かつリングボクセルと現在のボクセルとの間の距離が、現在のボクセルとシルエット境界との間の既に特定されていた距離より小さい場合、現在のボクセル６００とシルエット境界との間の最短距離は、リングボクセルと現在のボクセル６００との間の距離を反映するように更新される。
【０６５９】
リングボクセルがシルエット境界にない場合、またはシルエット境界への距離が更新された後、図１５のプロセスは、現在の選択されたリングにさらなるリングボクセルが存在するか否かを判断する。さらなるリングボクセルが存在する場合、プロセスはステップ５０８に戻り、現在のリング内の次のボクセルが選択される。次いでステップ５１０〜５２２が繰り返される。ステップ５２２で現在のリング内の全てのボクセルが処理されると、方法は、ステップ５２４で、現在のリングの周囲にさらなるボクセルが存在するか否かを判断する。ステップ５２４で現在のリングの周囲にさらなるボクセルが存在する場合、プロセスはステップ５０６に戻り、ボクセルの現在のリングの周囲の次のリングが選択される。例えばリング６０２が処理された後、リング６０４が処理され、次いでリング６０６、対で６０８と続く。連続したリングを処理する際に、ＳＴＬ境界は超えない。したがって、ＳＴＬ境界に達した後、境界の反対側のボクセルは処理されない。ＳＴＬ境界６１２はボクセル６５２を現在のボクセル６００から切り離すので、例えばボクセル６５２はリング６０８の一部として処理されない。同じことが、部品内で処理されるボクセルのリングに対しても当てはまる。特に、現在のボクセルが部品内に位置する場合、部品の外側のボクセルはそのボクセルのための距離フィールドを決定するために使用されない。
【０６６０】
ステップ５２４で現在のリングの周囲にさらなるボクセルが存在しない場合、プロセスは終了し、現在のボクセルに対して格納された距離フィールド値が、最終的な距離フィールド９２１２として出力される（図１０および図１２）。この距離フィールド値は現在のボクセルと部品のいずれかのＳＴＬ境界との間の短距離を表す大きさを有し、符号は、現在のボクセルが部品内部にあるか、それとも部品の外部にあるかを示す。加えて、現在のボクセルについて距離フィールド値が更新される場合、距離フィールド値に関連付けられる１つ以上の特徴、例えばＳＴＬ境界上の最も近い点の位置、最も近い点が位置するボディまたはメッシュの識別子、表面テクスチャ座標、および最も近い点における表面法線等も格納される。一実施形態によれば、部品の異なる特徴は、それらに関連付けられる異なるセットの材料選択規則を有する。結果として、部品の異なる部分は、それに関連付けられる異なる材料選択規則を有することができる。同様に、シルエット境界９２１６への最短距離は最も近いシルエット境界点９２１８の位置として出力される。
【０６６１】
構築空間４００内に複数の部品が存在する場合、図１５のステップは各部品に対し繰り返され、各部品のボクセルについて距離フィールド値９２１２、最も近いＳＴＬ境界点９２１４、シルエット９２１６までの最短距離、および最も近いシルエット境界点９２１８を生成する。単一のボクセルは、全ての部品の外部に存在するか、他の部品の外部に位置しながら単一の部品内に位置するか、あるいは複数の部品に位置することが可能である。
【０６６２】
図１１に戻って、それぞれステップ９１１４および９１１６で、選択されたボクセルについて距離フィールド値およびシルエット境界への距離が決定された後、ステップ９１１８でボクセルのための材料が材料選択ユニット９２２６によって決定される。図１７は、材料選択を実行する際の初期ステップを示すフロー図を提供する。
【０６６３】
ステップ９７００で、距離フィールドを調べて、ボクセルが少なくとも１つの部品内に存在するか否かを判断する。この判断は、そのボクセルについて格納された少なくとも１つの非負の距離フィールド値が存在するか否かを判断することによって行うことができる。ボクセルが少なくとも１つの部品内にある場合、ステップ９７０２で、ボクセルについての全ての負の距離フィールド値は無視される。したがって、ボクセルが少なくとも１つの部品内に位置する場合、部品内部にあるボクセルに関連付けられた材料選択規則９２２０は、材料選択を制御し、他の部品の外部にあるボクセルに関連付けられた材料選択規則９２２０は無視される。構築空間内に１つの部品だけが存在する場合、ステップ９７０２で無視すべき負の距離フィールドは存在しないことに注目されたい。
【０６６４】
ステップ９７０４で、材料選択ユニット９２２６は、構築空間内に複数の部品が存在するか否かを判断する。構築空間内に１つの部品だけが存在する場合、ステップ９７０６で、単一部品材料選択プロセスが実行される。１つのそのような単一部品材料特定プロセスの例については、後にさらに論じる。ステップ９７０４で複数の部品が存在する場合、ステップ９７０８で多部品材料選択プロセス部品材料選択プロセスが実行される。そのような多部品材料選択プロセスの一例について後で論じる。
【０６６５】
ステップ９７００に戻って、構築空間内の部品のいずれにもボクセルが存在しない場合、ステップ９７１０でシルエット境界に対するボクセルの位置が調べられ、ボクセルが部品のための直接支持領域内に存在するか否かが判断される。直接支持領域は、部品のシルエット内に位置する構築空間内の領域である。そのような直接支持領域は、部品が構築されるときにそれを支持するために充分な支持体材料が必要である。ボクセルが直接支持領域内にあるか否かの判断は、ボクセルに対する＋Ｚバッファ値を調べることを含む。＋Ｚバッファ値のいずれかが負であり、最大の大きさより小さい大きさを有する場合、そのボクセルは直接支持領域内にある。ボクセルが直接支持領域内にある場合、ステップ９７１２で、そのボクセルに対し、直接支持指定が設定される。
【０６６６】
ステップ９７１０で、ボクセルが直接支持領域内にない場合、ボクセルの位置を調べて、ステップ９７１４で、それが部品のための角度支持領域内に存在するか否かを判断する。一部の部品の場合、直接支持領域に追加支持を設けることに加えて、部品のシルエットの外側にも追加支持が設けられ、追加支持は傾斜面を有し、完全な垂直ではない。ボクセルが部品のための角度支持領域内にあるか判断するために、部品の最も近いシルエット境界への距離はシルエット境界上の最も近い点から部品までの垂直距離と組み合わされて、ボクセルと、スライスのｘｙ面に対するシルエット境界の上の部品の部分との間の角度が決定される。この角度が、角度支持領域に対して設定されたある最大角度より大きい場合、ステップ９７１４で、ボクセルは角度支持領域内にあるとみなされる。算出された角度が、角度支持領域に対する最大角度より小さい場合、ボクセルは、その部品の角度支持領域の外部にあるとみなされる。ステップ９７１４で、ボクセルが角度支持領域内にある場合、ステップ９７１６で、ボクセルが角度支持領域内にあるという指定が設定される。ステップ９７１４またはステップ９７１６の後、プロセスはステップ９７０４に移動して、構築空間内に複数の部品が存在するか否かを判断する。
【０６６７】
図１８は、部品８０６のための完全支持領域８００、角度支持領域８０２、および充填支持領域８０４を示す図を提供する。完全支持領域８００は部品のシルエット境界８１０内にあるが、部品の外部の領域を含む。角度支持領域８０２は、シルエット境界８１０にある部品の点８１４の角度８１２内にある領域を含む。完全支持領域８００、角度支持領域８０２、および充填支持領域８０４は各々、相互に異なる材料および／または異なる変調関数を含むことができる。一般的に、完全支持領域８００は、充填支持領域８０４より大きい支持をもたらす材料および変調関数を含む。角度支持領域８０２は、完全支持領域８００と同じ材料および変調関数を含むことができ、あるいは異なる材料または変調関数を含んでよい。
【０６６８】
図１９は、構築空間内の単一部品に関して材料の特定が実行される、図１７のステップ９７０６を実行するためのフロー図を提供する。図１９のステップ９００で、ボクセルに最も近い部品の部分に関する点特徴は、材料選択ユニット９２２６によって点特徴９２０９から読み出される。これらの点特徴は、部品部分付近のボクセルの材料を決定するときに使用される材料選択規則９２２０のセットを特定するために使用される。一実施形態によれば、材料選択規則のセットは、距離フィールド値の範囲９２２２のセットの各々に対し、別々の材料選択規則９２２４を含む。一部の実施形態によれば、各材料選択規則は、距離フィールド値の範囲全体で同一材料を同一密度で割り当てる静的規則、および距離フィールド値全体にわたってボクセルの組成物を変化させる変調規則のうちの一方である。
【０６６９】
ステップ９０２で、材料選択ユニット９２２６は、点特徴で特定された材料選択規則のセットを読み出し、かつステップ９０４で、ボクセルに対する距離フィールドと、もしあれば、領域指定（すなわち、直接支持領域、充填剤領域）とを使用して、どの材料選択規則を使用すべきかを特定する。
【０６７０】
一実施形態によれば、範囲９２２２はＳＴＬ境界に対する材料のバンドを記述し、各バンドは関連付けられた材料選択規則９２２４を有する。範囲９２２２内で、材料選択規則９２２４は、範囲内で使用する単一の材料を単に指定することができる。他の範囲に対しては、材料選択規則９２２４は、出力値を生成するために評価される１つ以上の関数から構成される。出力値のグループは異なる材料指定に割り当てられる。例えば、関数の一部の出力値は第一材料に割り当てることができる一方、他の出力値は第二材料に割り当てられる。他の場合、出力値の１つのグループは材料に割り当てられる一方、残りの出力値は材料には割り当てられない。つまり、ボクセルに材料は配置されない。例えば、一実施形態によれば、以下のバンドおよび関数が定義される。
ａ＞Ｄ＞ｂの場合
ｆ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定１
ｆ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定２
ｆ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定３
ｂ＞Ｄ＞０の場合
ｇ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定４
ｇ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定５
ｇ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定６
Ｄ＝０の場合
ｈ（ｘ）＞０→材料指定７
ｈ（ｘ）＜０→材料指定８
ｈ（ｘ）＝０→材料指定９
または０＞Ｄ＞−ｃおよび直接支持の場合
ｋ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定１０
ｋ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定１１
ｋ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定１２
０＞Ｄ＞−ｃおよび角度支持の場合
ｌ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定１３
ｌ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定１４
ｌ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定１５
０＞Ｄ＞−ｃおよび非光沢の場合
ｍ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定１６
ｍ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定１７
ｍ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定１８
０＞Ｄ＞−ｃおよび光沢の場合
ｎ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定１９
ｎ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定２０
ｎ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定２１
−ｃ＞Ｄ＞−ｄおよび直接支持の場合
ｏ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定２１
ｏ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定２２
ｏ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定２３
−ｃ＞Ｄ＞−ｄおよび角度支持の場合
ｐ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定２４
ｐ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定２５
ｐ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定２６
−ｃ＞Ｄ＞−ｄおよびそれ以外の場合
ｑ（ｘ，Ｄ）＞０→材料指定２７
ｑ（ｘ，Ｄ）＜０→材料指定２８
ｑ（ｘ，Ｄ）＝０→材料指定２９
ここでＤは距離フィールド値であり、ａ、ｂ、−ｃ、および−ｄは距離フィールド値の範囲値であり、ｘは構築空間内のボクセルの三次元位置であり、ｆ（ｘ，Ｄ）、ｇ（ｘ，Ｄ）、ｈ（ｘ，Ｄ）、ｋ（ｘ，Ｄ）、ｌ（ｘ，Ｄ）、ｍ（ｘ，Ｄ）、ｎ（ｘ，Ｄ）、ｏ（ｘ，Ｄ）、ｐ（ｘ，Ｄ）、およびｑ（ｘ，Ｄ）は変調関数であり、材料指定１〜２９はボクセルに使用することが可能な材料およびボクセルに使用される材料が無い場合である。別個の材料１〜２９として列挙したが、材料指定の１つ以上は同じものであってもよいことを、当業者は認識されるであろう。
【０６７１】
変調関数は、構築空間内のボクセルの位置、またはボクセルに対する距離フィールドＤなど、ボクセルの特徴の１つ以上の周期関数または非周期関数とすることができる。周期関数の場合、構築空間内の位置または距離フィールドまたはこれら２つの値の組合せを使用して、周期関数の周波数、周期関数の時間シフト、および／または周期関数の大きさを制御することができる。変調関数はまた、構築空間内のボクセルの位置に基づくか、あるいは距離フィールドに基づくノイズ関数とすることもできる。さらなる実施形態では、変調関数は周期関数とノイズ関数の組合せである。例えば、一実施形態では、周期関数は構築空間内の位置および距離フィールドの両方に基づいており、周期関数の出力は、構築空間内のボクセルの位置に基づいてノイズフィルタによってフィルタ処理される。さらなる実施形態では、変調関数は、距離フィールド値と、構築空間内のボクセル位置の基本周期関数の和である。
【０６７２】
上記の例では、関数のための３つの範囲の値を、３つの関連付けられた材料指定と共に記載した。変調関数が一定の値を提供する場合、距離フィールドによって設定された範囲全体にわたって固体材料のバンドを生成する単一の材料だけが特定される。他の実施形態では、変調関数の出力のための他の範囲の値が使用され、変調関数に対して設定された距離フィールドの範囲内で任意の数の材料を使用することが可能になる。さらなる実施形態では、変調関数のための値の範囲の１つ以上を空の空間に関連付けることができ、結果としてボクセルに材料は割り当てられない。例えば、変調関数の出力が０以上である場合、材料を割り当て、かつ変調関数の出力が０未満である場合、空の空間をボクセルに割り当てることができる。これにより材料の多孔性バンドを構築することが可能になり、材料の多孔性は距離フィールドおよび／または構築空間内の位置の関数として変化する。
【０６７３】
変調関数の周波数は、距離フィールドの連続関数として変化させることができ、あるいは変調関数に関連付けられる距離フィールドの範囲の始めまたは終わりの距離フィールドの値に固定することができる。同様に、変調関数の振幅は、距離フィールド値の関数として連続的に変化させることができ、あるいは変調関数に関連付けられる距離フィールド値の範囲の始めまたは終わりの距離フィールドの値に設定することができる。
【０６７４】
上記の材料選択規則の例示的セットで示したように、材料選択規則の選択は、上記のステップ９７１２および９７１６でボクセルに対して指定した通り、ボクセルが直接支持領域内に位置するか、それとも角度支持領域内に位置するかに基づくこともできる。加えて、ボクセルに最も近い部品の部分に対して、光沢マップ９２０８を調べて、部品のその部分が特定の光沢レベルを有するようにすべきか否かを判断することができる。この光沢レベルは次いで、距離フィールドと共に使用して、ボクセルに適用すべき材料選択規則を選択することができる。
【０６７５】
図１９に戻って、ステップ９０６で、ボクセルに対する材料を選択し、あるいは材料の不使用を選択するために、ボクセルの距離フィールド値および／またはボクセルの構築空間位置は、選択された材料選択規則に適用される。一部の実施形態では、上に示した通り、材料選択規則９２２４は、ボクセルの距離フィールド値または構築空間位置など、ボクセルの特徴の関数であり、ボクセルの距離フィールド値および／または構築空間位置は、ボクセルのための材料または材料の欠如を選択するために使用される出力値を生成する関数に適用される。
【０６７６】
構築空間に２つ以上の部品が存在する場合、図１７のステップ９７０８で多部品材料選択が実施される。図２０は、多部品材料選択を実行するための１つの方法のフロー図を提供する。
【０６７７】
ステップ１０００で、材料選択ユニット９２２６は点特徴９２０９にアクセスして、多部品のための最も近いＳＴＬ境界点９２１４の特徴を読み出す。これらの特徴は次いで、ＳＴＬ境界点に指定される材料選択規則が、他の部品のＳＴＬ境界点のための材料選択規則と混合すべきであるか否か、あるいは単一部品の材料選択規則だけを使用するように、様々な部品の材料選択規則間で選択を行うべきか否かを判断するために使用される。
【０６７８】
単一部品の材料選択規則だけを使用すべきである場合、プロセスはステップ１００２に続き、そこで様々な部品の最も近いＳＴＬ境界を使用して部品の１つが選択される。特に、最も近いＳＴＬ境界点の特徴９２０９は、材料選択規則のセットを選択するときに、どの部品に優先性が与えられるべきかを示す。優先度の高い部品がステップ１００２で選択された後、図１９に関して上述したプロセスを用いて、単一部品材料選択がステップ１００４で実行される。
【０６７９】
図２１は、図１９の単一部品構築プロセスを用いて構築された部品の上面断面図の例を提供する。図２１で、部品は、各々がそれぞれの特徴を有する２つの領域１１０２および１１０４に分割されたＳＴＬ境界１１００によって画定される。領域１１０２の場合、材料選択規則の３つのバンドが部品の外部に定義され、かつ材料選択規則の４つのバンドが部品の内部に定義される。特に、ＳＴＬ境界の外部には、２つの異なる材料の生成間で変調する変調関数によって構築されるバンドが存在し、結果として、構造を有する支持領域が生成される。バンド１１０８は、一定量の単一支持体材料を提供する非周期変調関数を含む。バンド１１１０は、バンド内のボクセルに空隙を割り当てる非周期変調関数から構成される。ＳＴＬ境界内で、バンド１１１２は、一定密度のコーティング材を提供する非周期変調関数によって表される。バンド１１１４は、バンド１１１２のコーティングと皮質バンド１１１６に見られる皮質材料との間で変調する変調関数によって記述される。皮質バンド１１１６は、より広い厚さ１１１８およびより狭い厚さ１１２０によって示される変動厚さを有する。したがって、皮質バンド１１１６のサイズは、最も近いＳＴＬ境界点上に存在するものに基づいて変動する。皮質バンド１１１６は、一定強度の皮質材料をもたらす非周期変調関数によって記述される。バンド１１２２は、バンド１１１６の皮質材料と骨髄材料との間で変調するノイズ変調関数によって記述される。ノイズ関数は、距離フィールドが増大するにつれて、骨髄材料の量を増大させる。
【０６８０】
領域１１０４は、領域１１０２の外部からのバンド１１０６および１１０８を含むが、領域１１０２からは内部バンド１１２２だけを含む。
【０６８１】
図２０に戻って、最も近い部品点の点特徴９２０９から、２つの異なる部品の材料選択規則をステップ１０００で混合すべきであることが示された場合、プロセスはステップ１００６に続く。ステップ１００６で、構築空間内の部品の少なくとも２つが選択される。選択される部品の数は、構築空間内の部品の全部に対して点特徴９２０９に格納された指定に基づく。そのような特徴は、部品の材料選択規則が混合中に使用されるために、ボクセルがＳＴＬ境界から特定の距離内に存在することを要求する、閾値距離フィールドを含むことができる。他の実施形態では、特定の点特徴９２０９は、構築空間内に特定数の他の部品が存在している場合にだけ、部品の材料選択規則が混合されるべきであることを示す。
【０６８２】
ステップ１００８では、ステップ１００６で選択された部品に関連付けられ、かつ点特徴９２０９で特定された材料選択規則９２２０が読み出される。ステップ１０１０では、ステップ１００６で選択された各部品に対するボクセルのそれぞれの距離フィールドと、もしあれば、ボクセルの領域指定とを使用して、混合のためにどの材料選択規則を選択するべきであるかを特定する。ステップ１０１２では、選択された材料選択規則の材料および変調関数の一方または両方が混合または融合される。一実施形態によれば、変調関数の混合または融合は、距離フィールドを使用して変調関数に重み付けし、重み付けされた変調関数を加算または乗算して、融合された関数を形成することを含む。重み付けは、ボクセルが２つの部品内にある場合には、部品のうちの一方の部品に対する距離フィールド値が増加するにつれて、その部品の変調関数に対する重みが増加するように行われる。ボクセルが２つの部品の外部に位置する場合には、その逆が当てはまり、部品に対する距離フィールドの大きさが増加するにつれて、その部品に関連する変調関数に対する重みが減少する。他の実施形態では、混合または融合は、ランダム関数を使用し、ランダム関数の出力が閾値より高いかそれとも低いかに基づいて、どの材料を適用すべきかを選択することによって、実行される。閾値は、特定の部品に対する距離フィールドが増加するにつれて、その部品の材料がボクセルに対して選択される可能性が高くなるように、部品のうちの１つに対する距離フィールドの関数として設定される。これにより、２つの部品の重なり合う部分に融合エリアが生じ、融合されたエリア全体でボクセルの材料含有量が徐々に変化する。
【０６８３】
材料／変調関数がステップ１０１２で混合された後、部品の１つ以上のための距離フィールドは、ステップ１０１４で、ボクセルのための構築空間領域と共に、混合された関数に適用されて算出値を生成し、それは次いで、ステップ１０１６でボクセルのための材料を選択するために使用される。
【０６８４】
図２２は、ステップ１００２で単一部品を選択することで部品間の干渉が除去される、多部品材料選択の一例を提供する。場合によっては、設計者が部品を分離することを意図したときに、異なる部品のためのメッシュ９２０２は、部品が重なり合うように記述される。そのような干渉を除去するには時間がかかる場合がある。ステップ１００２の下で、メッシュ９２０２によってボクセルを２つの異なる部品内に存在するものと記述した場合、部品の１つだけを選択することによって、そのような干渉は自動的に除去される。
【０６８５】
図２２の例では、２つの部品１２００および１２０２が存在する。点線１２０４は、メッシュ２０２によって記述される部品１２０２のＳＴＬ境界を示し、実線１２０５は部品１２００のＳＴＬ境界を示す。図２２に示すように、ＳＴＬ境界１２０４は部品１２００内に存在し、したがって、ＳＴＬ境界の記述は部品１２００および１２０２の間の干渉を示す。ステップ１００２で単一の部品、この場合は部品１２００を選択することによって、メッシュ２０２に記述された干渉を除去して、部品１２０２の新しい部品境界１２０６（太字で示す）を提供することが可能である。したがって、部品１２００および１２０２が重なり合う干渉エリア１２０８において、ステップ１００２で部品１２００を選択することにより、部品１２０２の境界１２０４を境界１２０６に効果的にシフトさせ、それによって２つの部品間の干渉が除去される。
【０６８６】
図２３は、距離フィールドを使用して２つの変調関数を融合する例を提供する。図２３では、区画１３００に示されたジャイロイド変調フィールドが、混合エリア１３０４全体で、区画１３０２に示すシュワルツ（Ｓｃｈｗａｒｔｚ）格子と混合される。図２３の混合では、２つの変調関数が重み付けは、ジャイロイドを定義するＳＴＬ境界からの距離フィールドが増加するにつれて、ジャイロイド変調関数の重み付けが小さくなり、かつシュワルツ格子の重み付けが大きくなるように行われるので、格子からの距離フィールドの方が大きく重み付けられる。これは、ジャイロイド格子からシュワルツ格子への円滑な移行をもたらす。
【０６８７】
図２４は、２つの部品１４００および１４０２の重なり合う部分全体の部品材料の混合を示す。混合領域１４０４では、部品１４００から部品１４０２までの広がりに沿って、部品１４００に関連付けられる材料の量は徐々に減少し、部品１４０２に関連付けられる材料の量は徐々に増加する。したがって、部品１４００に対する距離フィールドの大きさが減少するにつれて、混合領域における部品１４００の部品材料の量が減少する。同様に、部品１４０２に対する距離フィールドが混合領域１４０４に沿って減少するにつれて、部品１４０２に関連付けられる材料の量は混合領域で減少する。
【０６８８】
図１１に戻って、ステップ９１１８でボクセルの材料が決定された後、プロセスはステップ９１２０で、さらなるボクセルを処理する必要があるか否かを判断する。現在のスライスにさらなるボクセルが存在する場合、ステップ９１１２に戻ることによって新しいボクセルが選択され、ステップ９１１４、９１１６、および９１１８が新しいボクセルに対して繰り返される。ステップ９１２０で現在のスライスのためのボクセルを全部処理し終わると、スライスのための材料ビットマップが完成し、材料ビットマップ９２２８として出力される。ステップ９１２２で、プロセスは、さらなるスライスが存在するか否かを判断する。さらなるスライスが存在する場合、ステップ９１２４でスライス計算プロセス９２１０が１スライスだけ上昇し、次いでステップ９１０６に戻り、新しいスライスに対して＋Ｚ方向にレンダリング動作を実行する。次いで、新しいスライスに対し、ステップ９１０８、９１１０、９１１２、９１１４、９１１６、９１１８、および９１２０が繰り返される。スライス内の各ボクセルに対する材料の選択は、各スライスに対し＋Ｚバッファがロードされる前に実行されるように示されてきたが、一部の他の実施形態では、レンダリング動作は、任意のスライス内のボクセルのための材料を決定する前に、各スライスに対し＋Ｚ方向に実行されることに注目されたい。各スライスのための＋Ｚバッファがロードされた後、各スライスは材料選択ユニット９２２６によって次々に処理され、スライス内の各ボクセルのための材料が特定される。
【０６８９】
各スライスのための材料ビットマップ９２２８が形成された後、印刷変換ユニット９２３０は印刷変換ステップ９１２６を実行して、印刷命令９２３７を形成する。この印刷変換ステップは、材料ビットマップ９２２８をビットマップ９２３２として転送するのと同程度に簡単なものにすることができる。他の実施形態では、材料ビットマップ９２２８は、材料を吐出させるために印刷ヘッドをスライスに沿っていかに移動させるべきかを記述する、ツールパス９２３４に変換される。一実施形態では、マーチング二乗アルゴリズムを使用してビットマップ９２２８からツールパス９２３４を特定する。さらなる実施形態では、各スライスの材料ビットマップ９２２８は、部品境界の三次元記述を提供するメッシュ９２３６に変換される。そのようなメッシュは、他のプリンタへの入力として、またはＣＡＤシステムへの入力として応用することができる。一実施形態では、マーチングキューブアルゴリズムを使用して、ビットマップ９２２８からメッシュ９２３６を特定する。材料ビットマップ９２２８が印刷命令９２３７に変換された後、印刷命令は、ステップ９１２８で部品を製造することができるように、通信アダプタ９０９２を介して伝達される。
【０６９０】
こうして、上記実施形態はＣＡＤモデルをＧＰＵにロードし、ＧＰＵを使用して各ボクセルに対する符号付き距離フィールドを計算し、符号付き距離フィールドに基づいて各ボクセルに材料を割り当て、かつ印刷に適した画像を出力することができる。
【０６９１】
様々な実施形態は、ＣＡＤモデルの最も近い点への３Ｄユークリッド距離、スライス内のモデルの断面上の最も近い点への２Ｄ距離、およびモデルのシルエットへの２Ｄ距離を含め、スライス内の各ボクセルに対する幾つかの異なる距離フィールドを算出する。
【０６９２】
各距離フィールドは、ボクセルに対する特徴変換情報を含むことができ、その特徴は、距離フィールドにそのボクセルについて報告される距離を記録するために使用されるモデル上のソース点である。特徴変換は、ボディまたはメッシュの識別子、表面テクスチャ座標、表面法線、およびソース点の位置を含むことができる。
【０６９３】
一実施形態によれば、各ボクセルへの材料割当は、距離情報およびユーザ制御パラメータの関数になる。
【０６９４】
距離メトリックはユークリッドノルム、または異なるノルム、例えばＬｐノルムまたはチャンファーノルムとすることができる。
【０６９５】
ＧＰＵにおける計算は、Ｚバッファを使用して平面投影内の距離の深さ成分を生成する。
【０６９６】
ＧＰＵにおける計算は、距離変換を用いて、３Ｄ距離、２Ｄ断面距離、または自立領域からの距離を計算する。
【０６９７】
距離フィールドを用いて、陰的格子およびノイズ関数などのキャリア関数を変調し、変動するコンプライアンスおよび多孔性を持つ構造を生成することができる。
【０６９８】
距離フィールドを使用してオフセット演算およびブール演算を実行することができる。
【０６９９】
距離フィールドを使用して、１つのＣＡＤモデルから別のＣＡＤモデルに円滑に補間することができる。
【０７００】
距離フィールドを使用して、部品間の干渉およびギャップを調整することができる。
【０７０１】
距離フィールドを使用して、可変厚さオフセットを生成することができる。
【０７０２】
距離フィールドを表面テクスチャおよび体積テクスチャと組み合わせて、層状および波状テクスチャを形成することができる。
【０７０３】
距離フィールドをＣＡＴスキャンおよびＭＲＩデータなどのボクセルデータと組み合わせて、体積特性が変動する材料特性を持つモデルを生成することができる。
【０７０４】
結果は、画像を使用するプリンタ用のビットマップ画像として保存することができる。
【０７０５】
結果は、ツールパスを使用する３Ｄプリンタ用のベクトル等高線にトレースすることができる。
【０７０６】
結果は、３Ｄ中実モデルに再構築することができる。
【０７０７】
ＧＰＵにおける計算は、畳み込みまたはサンプリングを使用して、２Ｄ断面距離、シルエット距離、および３Ｄ距離の平面成分を計算する。一実施形態によれば、これらの計算は、距離を効率的に再帰的に計算するために繰り返し実行される。
【０７０８】
距離情報を使用して、格子を記述する関数などの陽関数および陰関数を変調し、コンプライアンスおよび多孔性などの変動バルク材料特性を持つ構造を生成することができる。それらの関数は、形状、形状内の空所、テクスチャ、変動する材料特性、ならびに梁状、ハチ巣状、および混合トポロジー格子を記述することができる。
【０７０９】
下述する実施形態では、ＣＰＵおよびＧＰＵコンポーネントが存在する。ＣＰＵコンポーネント：
１．メッシュデータ、テクスチャ、およびスライシングパラメータデータを読み出す。
２．メッシュデータおよび関連情報をＧＰＵに送信する。
３．スライスデータを表示し、それを操作するために、ユーザインタフェースを提供する。
４．ＧＰＵ上に作成された画像をディスクに保存する。
【０７１０】
ＧＰＵコンポーネント：
１．Ｚバッファを用いて、モデルに関する深さ情報を生成する。
２．深さ情報を異なる深さ情報を持つ構造に組み込む。
３．深さ情報を使用して各ボクセルの組成を計算する。
４．格子を計算し、中実造形動作を実行し、色を較正するなどのためのライブラリを含む。
【０７１１】
一実施形態では、様々な実施形態が、ＣＰＵにＪａｖａ（登録商標）ｓｃｒｉｐｔ、Ｎｏｄｅ．ｊｓ、およびＥｌｅｃｔｒｏｎを使用し、かつＧＰＵコードにＯｐｅｎＧＬ  ＥＳを使用して実現される。他の実施形態は、Ｃ＃ｏｎ．ＮＥＴまたはＭｏｎｏおよびＯｐｅｎＧＬ３．３を使用して実現される。
【０７１２】
追加の用途：
１．距離フィールドを計算しながら、距離情報と共にテクスチャ、法線、および他のジオグラフィック情報（集合的に「表面情報」）を記録する。
２．表面情報およびビットマップを使用して、モデルに対して指定する色を選択する。
３．表面情報およびビットマップを使用して、場合によってはディザリングを使用して、幾つかの取り得る材料の中から材料を選択する。
４．表面情報およびビットマップを使用して、モデルをオフセットし、物理変位マップを作成する。
５．表面情報およびビットマップを使用して、印刷結果の光沢を変更する。
６．表面情報およびビットマップを使用して、印刷結果の表面仕上げを変更する。
７．表面情報およびビットマップを使用して、表面上のテクスチャの値に最も近い材料の硬度を変更する。
８．表面情報およびビットマップを使用して、表面のテクスチャの値に最も近い材料の透過性を変更する。
９．表面情報およびビットマップを使用して、表面上のテクスチャの値に最も近い材料の、剛性などの機械的特性を変更する。
１０．表面情報およびビットマップを使用して、部品の表面上の支持体材料の存在を変更する。
１１．表面情報およびビットマップを使用して、部品の体積またはそれを包囲する支持構造で使用される陰関数を変調する。
１２．表面情報および幾つかのビットマップを使用して、張出しを含む表面テクスチャを作成するためにブール演算を介して結合することのできる幾つかの変位マップを生成する。
１３．表面情報および幾つかのビットマップを透明な材料と共に使用して、レンズ（アニメーションまたは３Ｄ）表面効果を生成する。
１４．２〜９の任意の組み合わせを一緒に使用する。
１５．３Ｄ体積テクスチャを距離フィールド情報と共に使用して、場合によっては２〜９と組み合わせて、材料組成を変更する。
【０７１３】
図９では、コンピュータ９０６６は、単一のスタンドアロン型付加製造システムのためのホストとして示された。代替的に、コンピュータ９０６６は、複数の付加製造システム９０６８用のローカルサーバとして機能することができる。例えば、システム９０６８は、消費者用または産業用ＯＥＭ製品を製造する総合生産システムの一部とすることができる。したがって、コンピュータ９０６６は図１１のステップを実行することができ、また、ランタイム推定、プリンタキューイング、後処理キューイング等のような１つ以上の追加的処理ステップを実行することもできる。図示するように、コンピュータ９０６６は任意選択的に、各システム９０６８に関連付けられた１つ以上のサーバ９０７２および１つ以上の専用ホストコンピュータ９０７４を含むことができ、サーバ９０７２は、１つ以上の通信回線９０７６（例えばネットワーク回線）を介してホストコンピュータ９０７４と通信することができる。
【０７１４】
さらに別の実施形態では、コンピュータ９０６６およびシステム９０６８は、オンデマンドサーバセンターの一部とすることができる。この実施形態では、コンピュータ９０６６は例えばクラウドベースのサーバとして機能することができ、顧客は、１つ以上のネットワークまたは通信回線９０８０を介してインターネットで、彼らのパーソナルコンピュータ９０７８からコンピュータ９０６６（例えばサーバ９０７２）にデジタルモデル（例えばＳＴＬデータモデル）を提出することができる。
【０７１５】
本出願において、コンピュータ９０６６は、図１１のステップのみならず、支持体材料体積計算、価格見積もり、ランタイム推定、プリンタキューイング、後処理キューイング、出荷推定などのような１つ以上の追加的処理ステップをも実行することができる。例えば、一部の実施形態では、コンピュータ９０６６は、Ｎｅｈｍｅらの米国特許第８８１８５４４号明細書で論じられているように、支持体材料体積計算、構築時間、および価格見積もりを生成することができる。サービスセンターは１つ以上の印刷後処理ステーション（例えば支持体除去ステーション、表面仕上げステーション、出荷ステーション等、図示せず）をも含むことができ、コンピュータ９０６６は任意選択的に印刷後処理ステーションとも通信することができる。
【０７１６】
本発明の一部の実施形態によれば、三次元構築空間内のボクセルを選択するステップと、選択されたボクセルに対し、三次元構築空間内の三次元部品に関連する距離フィールド値を決定するステップと、距離フィールド値を使用して、少なくとも１つの材料選択規則を選択するステップと、ボクセルの特徴を少なくとも１つの材料選択規則に適用して、ボクセルに対する材料指定を特定するステップであって、材料選択規則がボクセルに対し材料の欠如を特定した場合、材料指定がボクセルに材料を配置しないことを示し、かつ少なくとも１つの材料選択規則がボクセルに対し少なくとも１つの材料を特定した場合、材料指定がボクセルに少なくとも１つの材料を配置すべきであることを示して成るステップと、付加製造システムを使用して三次元部品を構築する際に使用するボクセルに対する材料指定を出力するステップとを含む方法が提供される。
【０７１７】
本発明の一部の実施形態によれば、方法は最短距離を使用して、距離フィールド値を決定する。
【０７１８】
本発明の一部の実施形態によれば、距離フィールド値は、ボクセルが部品の外部にある場合には値の第一範囲内にあり、ボクセルが部品内にある場合には第二範囲内にあり、ボクセルが部品の境界上にある場合には、それは特異値である。
【０７１９】
本発明の一部の実施形態によれば、ボクセルは格子構造の一部を形成する。
【０７２０】
本発明の一部の実施形態によれば、第一距離フィールド値および第二距離フィールド値を使用して材料指定を設定することは、第一距離フィールド値を使用して第一関数を特定すること、第二距離フィールド値を使用して第二関数を特定すること、第一関数を第二関数と融合して融合関数を形成すること、および融合関数を使用して材料指定を設定することを含む。
【０７２１】
本発明の一部の実施形態によれば、第一関数は第一格子パターンを記述し、第二関数は第二格子パターンを記述し、混合関数は、混合エリアで第一格子パターンから第二格子パターンに移行する移行格子を記述する。
【０７２２】
本発明の一部の実施形態によれば、第一距離フィールド値および第二距離フィールド値を使用して材料指定を設定することは、第一距離フィールド値を使用して、ボクセルが第一の三次元部品の内部にあると判断すること、第二距離フィールド値を使用して、ボクセルが第二の三次元部品の内部にあると判断すること、およびボクセルのための材料指定を、第二の三次元部品に対して設定された第二材料ではなく、第一の三次元部品に対して設定された材料に設定することを含む。
【０７２３】
本発明の一部の実施形態によれば、ボクセルに対する材料指定を、第二の三次元部品に対し設定された第二材料ではなく、第一の三次元部品に対し設定された材料に設定することは、ボクセルに対し第一の三次元部品の最も近い部分を特定すること、最も近い部分に関連付けられた特徴を読み出すこと、およびその特徴を使用して、ボクセルのための材料指定を、第一の三次元部品に対して設定された材料に設定するように判断することを含む。
【０７２４】
実施例６
エラストマー硬化性配合物：
本明細書を通じて、用語「エラストマー硬化性配合物」はまた、本明細書では、「エラストマー造形用材料配合物」、「エラストマー造形用配合物」、又は単に「エラストマー配合物」として言及され、硬化されたとき、ゴム又はゴム状材料の特性を具備する配合物を記載し、それはまた、本明細書及び業界では、エラストマーとして言及される。
【０７２５】
エラストマー又はゴムは、室温より低い、好ましくは１０℃未満、０℃未満、さらには−１０℃未満の低いＴｇによって特徴づけられる可撓性材料である。
【０７２６】
例示的なかかる配合物は、Ｔａｎｇｏ（商品名）、Ｔａｎｇｏ＋（商品名）、及びＡｇｉｌｕｓ（商品名）ファミリー（例えばＡｇｉｌｕｓ（商品名）３０）として販売されているものである。
【０７２７】
例示的なかかる配合物は、ＷＯ２０１７／２０８２３８に記載されており、それは、本明細書に完全に記載されているかのように参考として組み入れられる。
【０７２８】
「Ａｇｉｌｕｓ」又は「Ａｇｉｌｕｓ配合物（例えばＡｇｉｌｕｓ（商品名）３０）」が示されているときはいつでも、それはＡｇｉｌｕｓ（商品名）ファミリーの配合物（例えばＷＯ２０１７／２０８２３８に記載された配合物）を意味する。
【０７２９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性造形用配合物は、少なくとも一種のエラストマー硬化性材料を含む。
【０７３０】
表現「エラストマー硬化性材料」は、硬化エネルギーにさらすと、エラストマー（ゴム、又はゴム状材料）の特性を具備する硬化された材料を与える、本明細書に規定されるような硬化性材料を記載する。
【０７３１】
エラストマー硬化性材料は、一般的に、重合された及び／又は架橋された材料に弾性を与える部分に連結された、好適な硬化条件（例えば硬化エネルギー）にさらすと重合を受ける一種以上の重合可能な（硬化可能な）基を含む。かかる部分は、一般的に本明細書に規定されるような、アルキル、アルキレン鎖、炭化水素、アルキレングリコール基又は鎖（例えばオリゴ又はポリ（アルキレングリコール））、本明細書に規定されるような、ウレタン、オリゴウレタン、又はポリウレタン部分、及び類似物を含み、さらに前述のいずれかの組み合わせを含み、本明細書において「エラストマー部分」として言及される。
【０７３２】
エラストマー硬化性材料は、単官能又は多官能材料、又はそれらの組み合わせであることができる。
【０７３３】
本発明の一部の実施形態によるエラストマー単官能硬化性材料は、以下の式Ｉによって表わされるビニル含有化合物であることができる：
2020528372.tif 000013
式Ｉ中のＲ１及びＲ２の少なくとも一つは、本明細書に規定されるようなエラストマー部分であるか、及び／又はそれを含む。
【０７３４】
式Ｉ中の＝ＣＨ２基は、重合可能な基を表わし、一部の実施形態によれば、ＵＶ硬化性基であり、従ってエラストマー硬化性材料は、ＵＶ硬化性材料である。
【０７３５】
例えば、式Ｉ中のＲ１は、本明細書に規定されるようなエラストマー部分であるか、又はそれを含み、Ｒ２は、例えば、それが硬化された材料のエラストマー特性を妨げない限り、水素、Ｃ（１−４）アルキル、Ｃ（１−４）アルコキシ、又はいずれかの他の置換基である。
【０７３６】
一部の実施形態では、式Ｉ中のＲ１は、本明細書に記載されるようなカルボキシレートであり、Ｒ２は、水素であり、化合物は、単官能アクリレートモノマーである。一部の実施形態では、式Ｉ中のＲ１は、本明細書に記載されるようなカルボキシレートであり、Ｒ２は、メチルであり、化合物は、単官能メタクリレートモノマーである。Ｒ１がカルボキシレートでありかつＲ２が水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「（メタ）アクリレート」として言及される。
【０７３７】
これらの実施形態のいずれかの一部では、カルボキシレート基は、−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＲｃによって表わされ、Ｒｃは、本明細書に記載されるようなエラストマー部分である。
【０７３８】
一部の実施形態では、式Ｉ中のＲ１は、本明細書に記載されるようなアミドであり、Ｒ２は、水素であり、化合物は、単官能アクリルアミドモノマーである。一部の実施形態では、式Ｉ中のＲ１は、本明細書に記載されるようなアミドであり、Ｒ２は、メチルであり、化合物は、単官能メタクリルアミドモノマーである。Ｒ１がアミドでありかつＲ２が水素又はメチルである硬化性材料は、本明細書において集合的に「（メタ）アクリルアミド」として言及される。
【０７３９】
（メタ）アクリレート及び（メタ）アクリルアミドは、本明細書において集合的に（メタ）アクリル材料として言及される。
【０７４０】
一部の実施形態では、アミドは、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＲｄＲｅによって表わされ、Ｒｄ及びＲｅは、水素及びエラストマー部分から選択され、少なくとも一つは、本明細書に規定されるようなエラストマー部分である。式Ｉ中のＲ１及びＲ２の一方又は両方がポリマー又はオリゴマー部分を含むとき、式Ｉの単官能硬化性化合物は、例示的なポリマー又はオリゴマー単官能硬化性材料である。そうでなければ、それは、例示的なモノマー単官能硬化性材料である。
【０７４１】
多官能エラストマー材料では、二つ又はそれより多い重合可能な基は、本明細書に記載されるようなエラストマー部分によって互いに連結される。
【０７４２】
一部の実施形態では、多官能エラストマー材料は、本明細書に記載されるような式Ｉによって表わされることができ、そこではＲ１は、本明細書に記載されるような重合可能な基によって終わるエラストマー材料を含む。
【０７４３】
例えば、二官能エラストマー硬化性材料は、以下の式Ｉ＊によって表わされることができる：
2020528372.tif 000014
式中、Ｅは、本明細書に記載されるようなエラストマー連結部分であり、Ｒ’２は、式Ｉ中のＲ２に対して本明細書に規定されたようなものである。
【０７４４】
別の例では、三官能エラストマー硬化性材料は、以下の式ＩＩによって表わされることができる：
2020528372.tif 000015
式中、Ｅは、本明細書に記載されるようなエラストマー連結部分であり、Ｒ’２及びＲ”２は、各々独立して、式Ｉ中のＲ２に対して本明細書に規定されたようなものである。
【０７４５】
一部の実施形態では、多官能（例えば二官能、三官能、又はそれより多い官能）エラストマー硬化性材料は、集合的に式ＩＩＩによって表わされることができる：
2020528372.tif 000016
式中、Ｒ２及びＲ’２は、本明細書に規定されるようなものであり、
Ｂは、（Ｘ１の性質に依存して）本明細書に規定されるような二官能又は三官能枝分かれ単位であり、
Ｘ２及びＸ３は、各々独立して、存在しないか、本明細書に記載されるようなエラストマー部分であるか、又はアルキル、炭化水素、アルキレン鎖、シクロアルキル、アリール、アルキレングリコール、ウレタン部分、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択され、
Ｘ１は、存在しないか、又はアルキル、炭化水素、アルキレン鎖、シクロアルキル、アリール、アルキレングリコール、ウレタン部分、及びエラストマー部分（各々は、任意選択的にメタ（アクリレート）部分（Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）ＣＲ”２＝ＣＨ２）によって置換（例えば終了）される）、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択され、又はＸ１は、以下のものである：
2020528372.tif 000017
式中、曲線は、結合点を表わし、
Ｂ’は、枝分かれ単位であり、それは、Ｂと同じであるか又はＢとは異なり、
Ｘ’２及びＸ’３は、各々独立して、Ｘ２及びＸ３に対して本明細書に規定されるようなものであり、
Ｒ”２及びＲ”’２は、Ｒ２及びＲ’２に対して本明細書に規定されるようなものであり、
但し、Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３の少なくとも一つは、本明細書に記載されるようなエラストマー部分であるか、又はそれを含む。
【０７４６】
本明細書に使用される用語「枝分かれ単位（ユニット）」は、複数のラジカル、好ましくは脂肪族又は脂環族の連結部分を記載する。「複数のラジカル」によって、連結部分が二つ以上の結合点を持ち、従ってそれが二つ以上の原子及び／又は基もしくは部分の間で連結することが意味される。
【０７４７】
即ち、枝分かれ単位は、物質の単一の位置、基、又は原子に結合されるとき、この単一の位置、基、又は原子に結合される二つ以上の官能基を作り、従って単一の官能を二つ以上の官能に「枝分かれする」化学部分である。
【０７４８】
一部の実施形態では、枝分かれ単位は、二つ、三つ、又はそれより多い官能基を持つ化学部分から誘導される。一部の実施形態では、枝分かれ単位は、本明細書に記載されるような枝分かれされたアルキル又は枝分かれした連結部分である。
【０７４９】
４つ以上の重合可能な基を具備する多官能エラストマー硬化性材料もまた、考えられ、式ＩＩＩに与えられるものと同様の構造（但し、例えばより大きい枝分かれを有する枝分かれ単位Ｂを含むか、又は本明細書に規定されたような二つの（メタ）アクリレート部分を具備するＸ１部分を含む）、又は式ＩＩに与えられたものと同様の構造（但し、例えばエラストマー部分に結合される別の（メタ）アクリレート部分を含む）を具備することができる。
【０７５０】
一部の実施形態では、エラストマー部分（例えば、式Ｉ中のＲｃ又は式Ｉ＊、ＩＩ及びＩＩＩ中のＥとして示される部分）は、アルキルであるか、又はそれを含み、それは、直線状であるか又は枝分かれされることができ、それは、好ましくは３つもしくはそれより多い又は４つもしくはそれより多い炭素原子；好ましくは３つもしくはそれより多い又は４つもしくはそれより多い長さの炭素原子のアルキレン鎖；本明細書に規定されるようなアルキレングリコール、オリゴ（アルキレングリコール）、又は好ましくは４つもしくはそれより多い原子の長さの本明細書に規定されるようなポリ（アルキレングリコール）、好ましくは４つもしくはそれより多い炭素原子の長さの本明細書に規定されるようなウレタン、オリゴウレタン、又はポリウレタン、及びそれらの組み合わせである。
【０７５１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、本明細書に記載されるような（メタ）アクリル硬化性材料であり、一部の実施形態では、それは、アクリレートである。
【０７５２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、単官能エラストマー硬化性材料であるか又はそれを含み、一部の実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料は、式Ｉによって表わされ、式中、Ｒ１は、−Ｃ（＝Ｏ）−ＯＲａであり、Ｒａは、本明細書に規定されるように、アルキレン鎖（例えば４つもしくはそれより多い、好ましくは６つもしくはそれより多い、好ましくは８つもしくはそれより多い炭素原子の長さ）、又はポリ（アルキレングリコール）鎖である。
【０７５３】
一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、多官能エラストマー硬化性材料であるか又はそれを含み、一部の実施形態では、多官能エラストマー硬化性材料は、式Ｉ＊によって表わされ、式中、Ｅは、本明細書に規定されるように、アルキレン鎖（例えば４つもしくはそれより多い、又は６つもしくはそれより多い炭素原子の長さ）、及び／又はポリ（アルキレングリコール）鎖である。
【０７５４】
一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、多官能エラストマー硬化性材料であるか又はそれを含み、一部の実施形態では、多官能エラストマー硬化性材料は、式ＩＩによって表わされ、式中、Ｅは、枝分かれしたアルキル（例えば３つもしくはそれより多い、又は４つもしくはそれより多い、又は５つもしくはそれより多い炭素原子の長さ）である。
【０７５５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、例えば式Ｉ、Ｉ＊、ＩＩ又はＩＩＩのエラストマーアクリレート又はメタクリレート（アクリル又はメタクリルエラストマーとしても言及される）であり、一部の実施形態では、アクリレート又はメタクリレートは、硬化されたとき、ポリマー材料が０℃より低い又は−１０℃より低いＴｇを具備するように選択される。
【０７５６】
例示的なエラストマーアクリレート及びメタクリレート硬化性材料は、２−プロパン酸、２−［［（ブチルアミノ）カルボニル］オキシ］エチルエステル（例示的なウレタンアクリレート）、及び商品名ＳＲ３３５（ラウリルアクリレート）及びＳＲ３９５（イソデシルアクリレート）（Ｓａｒｔｏｍｅｒによる）の下で販売される化合物を含むが、それらに限定されない。他の例は、商品名ＳＲ３５０Ｄ（三官能トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴＭＡ））、ＳＲ２５６（２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート）、ＳＲ２５２（ポリエチレングリコール（６００）ジメタクリレート）、ＳＲ５６１（アルコシキル化ヘキサンジオールジアクリレート）（Ｓａｒｔｏｍｅｒによる）の下で販売される化合物を含む。
【０７５７】
例えば一つ以上のアクリレート又はメタクリレート基の代わりに一つ以上のアクリルアミド基を具備する他のアクリル材料もまた考えられることが注意されるべきである。
【０７５８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、本明細書に記載されるような各実施形態のいずれかにおいて、一種以上の単官能エラストマー硬化性材料（例えば式Ｉで表わされるような単官能エラストマーアクリレート）及び一種以上の多官能（例えば二官能）エラストマー硬化性材料（例えば式Ｉ＊、ＩＩ、又はＩＩＩで表わされるような二官能エラストマーアクリレート）を含む。
【０７５９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料の全量は、本明細書に記載されるようなエラストマー造形用材料配合物の全量の少なくとも４０％、又は少なくとも５０％、又は少なくとも６０％であり、最大７０％、又はさらに最大８０％であることができる。
【０７６０】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性造形用配合物は、シリカ粒子をさらに含む。
【０７６１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子は、１ミクロンより小さい平均粒子サイズを持ち、即ちシリカ粒子は、サブミクロン粒子である。一部の実施形態では、シリカ粒子は、０．１ｎｍ〜９００ｎｍ、又は０．１ｎｍ〜７００ｎｍ、又は１ｎｍ〜７００ｎｍ、又は１ｎｍ〜５００ｎｍ、又は１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の平均粒子サイズを持ち、それらの間のいずれかの中間値及び下位範囲を含む、ナノサイズ粒子又はナノ粒子である。
【０７６２】
一部の実施形態では、かかる粒子の少なくとも一部は、配合物に導入されると凝集することができる。これらの実施形態の一部では、凝集体は、３ミクロン以下、又は１．５ミクロン以下の平均サイズを持つ。
【０７６３】
サブミクロンシリカ粒子のいずれかの商業的に入手可能な配合物は、本実施形態の文脈において使用可能であり、それらは、ヒュームドシリカ、コロイドシリカ、沈降シリカ、層状シリカ（例えばモンモリロナイト）、及びシリカ粒子のエアロゾル支援自己集合を含む。
【０７６４】
シリカ粒子は、疎水性又は親水性表面を具備するようなものであることができる。粒子の表面の疎水性又は親水性は、粒子上の表面基の性質によって決定される。
【０７６５】
シリカが処理されないとき、即ち実質的にＳｉ及びＯ原子から構成されるとき、粒子は、一般的にシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）表面基を具備し、それゆえ親水性である。未処理（未被覆）コロイドシリカ、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、及び層状シリカは、全て親水性表面を具備し、親水性シリカと考えられる。
【０７６６】
層状シリカは、表面基として４級アンモニウム及び／又はアンモニウムによって終わる長鎖炭化水素を具備するように処理されることができ、その表面の性質は、炭化水素鎖の長さによって決定される。疎水性シリカは、疎水性基が粒子の表面に結合されるシリカの形であり、処理されたシリカ又は官能化シリカ（疎水性基で反応されたシリカ）としても言及される。
【０７６７】
本明細書に規定されるように、アルキル、好ましくは２つもしくはそれより多い炭素原子の長さ、好ましくは４つもしくはそれより多い、又は６つもしくはそれより多い炭素原子の長さの中程度から大きな程度のアルキル、シクロアルキル、アリール、及び他の炭化水素、又は疎水性ポリマー（例えばポリジメチルシロキサン）のような限定されない疎水性表面基を具備するシリカ粒子は、疎水性シリカの粒子である。
【０７６８】
本明細書に記載されるようなシリカ粒子は、それゆえ未処理（非官能）であることができ、従って親水性粒子である。
【０７６９】
あるいは、本明細書に記載されるようなシリカ粒子は、それらの表面上の部分と結合を形成するように反応させることによって処理又は官能化されることができる。
【０７７０】
前記部分が親水性部分であるとき、官能化シリカ粒子は、親水性である。
【０７７１】
ヒドロキシ、アミン、アンモニウム、カルボキシ、シラノール、オキソ、及び類似物のような限定されない親水性表面基を具備するシリカ粒子は、親水性シリカの粒子である。
【０７７２】
前記部分が本明細書に記載されるように疎水性部分であるとき、官能化シリカ粒子は、疎水性である。
【０７７３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の少なくとも一部又は全ては、親水性表面を具備する（即ち、例えばコロイドシリカのような未処理シリカの親水性シリカ粒子である）。
【０７７４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の少なくとも一部又は全ては、疎水性表面を具備する（即ち、疎水性シリカ粒子である）。
【０７７５】
一部の実施形態では、疎水性シリカ粒子は、官能化シリカ粒子、即ち一つ以上の疎水性部分で処理されたシリカの粒子である。
【０７７６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の少なくとも一部又は全ては、硬化性官能基によって官能化された疎水性シリカ粒子（表面上に硬化性基を具備する粒子）である。
【０７７７】
硬化性官能基は、本明細書に記載されるようないずれかの重合可能な基であることができる。一部の実施形態では、硬化性官能基は、配合物中の硬化性モノマーと同じ重合反応によって及び／又は硬化性モノマーと同じ硬化条件にさらすとき、重合可能である。一部の実施形態では、硬化性基は、本明細書に規定されるように、（メタ）アクリル（アクリル又はメタクリル）基である。
【０７７８】
本明細書に記載されるような親水性及び疎水性、官能化及び未処理のシリカ粒子は、商業的に入手可能な材料であることができ、又は業界で良く知られた方法を使用して製造されることができる。
【０７７９】
これらの実施形態の文脈で使用される「少なくとも一部」は、粒子の少なくとも１０％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも３０％、又は少なくとも４０％、又は少なくとも５０％、又は少なくとも６０％、又は少なくとも７０％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも９５％、又は少なくとも９８％を意味する。
【０７８０】
シリカ粒子はまた、二種以上のシリカ粒子の混合物、例えば本明細書に記載されるシリカ粒子のいずれかの二種以上の混合物であることができる。
【０７８１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、造形用材料配合物中のシリカ粒子の量は、造形用材料配合物の全重量の約１重量％〜約２０重量％、又は約１重量％〜約１５重量％、又は約１重量％〜約１０重量％の範囲である。
【０７８２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、本明細書に記載されたような配合物系中のシリカ粒子の量は、配合物系の全重量の約１重量％〜約２０重量％、又は約１重量％〜約１５重量％、又は約１重量％〜約１０重量％の範囲である。
【０７８３】
一部の実施形態では、配合物系は、一種の配合物を含む。一部の実施形態では、配合物系は、二種以上の配合物を含み、シリカ粒子は、一種、二種、又は全ての配合物内に含まれる。
【０７８４】
シリカ粒子の量は、硬化された造形用材料及び／又はそれを含む物体又はその中の一部の機械的特性を制御するように希望の通りに操作されることができる。例えば、シリカ粒子の量を高めると、硬化された造形用材料及び／又はそれを含む物体又はその中の一部の弾性率を高めることができる。
【０７８５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子の量は、１種以上の造形用材料配合物中のエラストマー硬化性材料とシリカ粒子の重量比が約５０：１〜約４：１、又は約３０：１〜約４：１、又は約２０：１〜約２：１の範囲（それらの間のいずれかの中間値及び下位範囲も含む）であるようなものである。
【０７８６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー造形用材料配合物は、一種以上の追加の硬化性材料をさらに含む。
【０７８７】
追加の硬化性材料は、単官能硬化性材料、多官能硬化性材料、又はそれらの混合物であることができ、各材料は、モノマー、オリゴマー、もしくはポリマー、又はそれらの組み合わせであることができる。
【０７８８】
好ましくは、必須ではないが、追加の硬化性材料は、例えば光照射（例えばＵＶ照射）にさらすと硬化性エラストマー材料が重合可能である同じ硬化エネルギーにさらすときに重合可能である。
【０７８９】
一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、硬化されたとき、重合された材料がエラストマー材料のＴｇより高いＴｇを具備し、例えば０℃より高いＴｇ、又は５℃より高いＴｇ、又は１０℃より高いＴｇを具備するようなものである。
【０７９０】
一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、例えば、硬化されたとき、エラストマー材料を表わすものとは異なる弾性率及び／又はＴｇを具備する非エラストマー硬化性材料である。
【０７９１】
一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、単官能アクリレート又はメタクリレート（（メタ）アクリレート）である。限定されない例としては、イソボルニルアクリレート（ＩＢＯＡ）、イソボルニルメタクリレート、アクリロイルモルフォリン（ＡＣＭＯ）、商品名ＳＲ−３３９の下でＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（米国）によって販売されるフェノキシエチルアクリレート、商品名ＣＮ１３１Ｂの下で販売されるようなウレタンアクリレートオリゴマー、及びＡＭ方法論で使用可能ないずれかの他のアクリレート及びメタクリレートを含む。
【０７９２】
一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、多官能アクリレート又はメタクリレート（（メタ）アクリレート）である。多官能（メタ）アクリレートの限定されない例としては、商品名ＳＲ−９００３の下でＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙ（米国）によって販売される、プロポキシル化（２）ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート（ＤｉＴＭＰＴＴＡ）、ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＴＥＴＴＡ）、及びジペンタエリスリトールペンタアクリレート（ＤｉＰＥＰ）、及び例えばＥｂｅｃｒｙｌ  ２３０として販売されるような脂肪族ウレタンジアクリレートを含む。多官能（メタ）アクリレートオリゴマーの限定されない例は、エトキシル化又はメトキシル化ポリエチレングリコールジアクリレート又はジメタクリレート、エトキシル化ビスフェノールＡジアクリレート、ポリエチレングリコール−ポリエチレングリコールウレタンジアクリレート、部分的にアクリル化されたポリオールオリゴマー、ＣＮＮ９１として販売されるようなポリエステルベースのウレタンジアクリレートを含む。
【０７９３】
本明細書に規定されるようなＴｇを具備するいずれかの他の硬化性材料、好ましくは硬化性材料が、追加の硬化性材料として考えられる。
【０７９４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー造形用材料配合物は、硬化性材料の重合を開始するための開始剤をさらに含む。
【０７９５】
全ての硬化性材料（エラストマー及び追加のもの（もし存在するなら））が光重合可能であるとき、光開始剤がこれらの実施形態において使用可能である。
【０７９６】
全ての硬化性材料（エラストマー及び追加のもの（もし存在するなら））がアクリル化合物であるか、又はそうでなければフリーラジカル重合によって光重合可能であるとき、本明細書に記載されるようなフリーラジカル光開始剤は、これらの実施形態において使用可能である。
【０７９７】
光開始剤の濃度は、それを含有する硬化性エラストマー配合物において約０．１重量％〜約０．５重量％、又は約１重量％〜約５重量％の範囲であることができ、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。
【０７９８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー造形用材料配合物は、軟らかい造形用材料配合物のために本明細書に記載されたように、一種以上の追加の非硬化性材料、例えば一種以上の着色剤、分散剤、界面活性剤、安定剤、及び抑制剤をさらに含む。
【０７９９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー硬化性材料は、ＵＶ硬化性材料であり、一部の実施形態では、それは、エラストマー（メタ）アクリレート、例えばエラストマーアクリレートである。
【０８００】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、追加の硬化性成分は、エラストマー造形用材料配合物に含められ、一部の実施形態では、この成分は、ＵＶ硬化性アクリレート又はメタクリレートである。
【０８０１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、シリカ粒子は、（メタ）アクリレート官能化シリカ粒子である。
【０８０２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー造形用材料配合物は、一種以上の単官能エラストマーアクリレート、一種以上の多官能エラストマーアクリレート、一種以上の単官能アクリレート又はメタクリレート、及び一種以上の多官能アクリレート又はメタクリレートを含む。
【０８０３】
これらの実施形態の一部では、エラストマー造形用材料配合物は、例えばＩｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）ファミリーの一種以上の光開始剤をさらに含む。
【０８０４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、全ての硬化性材料及びシリカ粒子は、単一の材料配合物に含められる。
【０８０５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部では、エラストマー造形用配合物は、二種以上の造形用材料配合物を含み、本明細書に記載されるようなエラストマー硬化性配合物を含むエラストマー配合物系を形成する。
【０８０６】
これらの実施形態の一部では、一種の造形用材料配合物（例えば第一配合物又は部分Ａ）は、エラストマー硬化性材料（例えばエラストマーアクリレート）を含み、別の種類の造形用材料配合物（例えば第二配合物又は部分Ｂ）は、追加の硬化性材料を含む。
【０８０７】
代替的には、二種の造形用材料配合物の各々は、エラストマー硬化性材料を含み、配合物の一種は、追加の硬化性材料をさらに含む。
【０８０８】
さらに代替的には、エラストマー配合物系中の二種の造形用材料配合物の各々は、エラストマー硬化性を含むが、エラストマー材料は、各配合物において異なる。例えば一種の配合物は、単官能エラストマー硬化性材料を含み、別の種類の配合物は、多官能エラストマー材料を含む。代替的には、一種の配合物は、単官能と多官能エラストマー硬化性材料の比率Ｗの混合物を含み、別の種類の配合物は、単官能と多官能エラストマー硬化性材料の比率Ｑの混合物を含み、但し、ＷとＱは異なる。
【０８０９】
造形用材料配合物の各々が、本明細書に記載されるエラストマー材料を含むときはいつでも、エラストマー配合物系中の一種以上の造形用材料配合物は、追加の硬化性材料をさらに含むことができる。例示的な実施形態では、一種の配合物は、単官能の追加の材料を含み、別の種類の配合物は、多官能の追加の材料を含む。さらなる例示的な実施形態では、一種の配合物は、オリゴマー硬化性材料を含み、別の種類の配合物は、モノマー硬化性材料を含む。
【０８１０】
本明細書に記載されるようなエラストマー硬化性材料及び追加の硬化性材料のいかなる組み合わせもエラストマー配合物系を形成する二種以上の造形用材料配合物への含有のために考えられる。造形用材料配合物の組成及び印刷モードの選択は、以下にさらに詳細に記載されるように、制御可能な方法で様々な特性を具備する物体の製作を可能にする。
【０８１１】
一部の実施形態では、エラストマー配合物系中の一種以上の造形用材料配合物は、エラストマー硬化性材料と追加の硬化性材料の比率が本明細書に記載されるようなゴム状材料を与えるように選択される。
【０８１２】
一部の実施形態では、シリカ粒子、一種以上の光開始剤、及び任意選択的に他の成分は、一方又は両方の造形用材料配合物に含められる。
【０８１３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的な造形用材料配合物では、全ての硬化性材料は、（メタ）アクリレートである。
【０８１４】
本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、光開始剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の約１重量％〜約５重量％、又は約２重量％〜約５重量％、又は約３重量％〜約５重量％、又は約３重量％〜約４重量％（例えば、３，３．１，３．２，３．２５，３．３，３．４，３．５，３．６，３．７，３．８，３．８５，３．９重量％であり、それらの間のいかなる中間値も含む）の範囲である。
【０８１５】
本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、抑制剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の０重量％〜約２重量％、又は０重量％〜約１重量％であり、例えば０，０．１，０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，０．７，０．８，０．９又は約１重量％であり、それは、それらの間のいかなる中間値も含む。
【０８１６】
本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、界面活性剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の０重量％〜約１重量％であり、例えば０，０．０１，０．０５，０．１，０．５又は約１重量％であり、それは、それらの間のいかなる中間値も含む。
【０８１７】
本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物のいずれかでは、分散剤の濃度は、それを含む配合物又は配合物系の全重量の０重量％〜約２重量％であり、例えば０，０．１，０．５，０．７，１，１．２，１．３，１．３５，１．４，１．５，１．７，１．８又は約２重量％であり、それは、それらの間のいかなる中間値も含む。
【０８１８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的な造形用材料配合物では、エラストマー硬化性材料の全濃度は、約３０重量％〜約９０重量％、又は約４０重量％〜約９０重量％、又は約４０重量％〜約８５重量％の範囲である。
【０８１９】
「全濃度」は、本明細書中全体を通して、本明細書に記載されるような（一種以上の）エラストマー造形用材料配合物の全てにおいて又はエラストマー配合物系においての全重量を意味する。
【０８２０】
一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、単官能エラストマー硬化性材料及び多官能エラストマー硬化性材料を含む。
【０８２１】
一部の実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約２０重量％〜約７０重量％、又は約３０重量％〜約５０重量％の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約５０重量％〜約７０重量％、又は約５５重量％〜約６５重量％、又は約５５重量％〜約６０重量％（例えば５８重量％）の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約３０重量％〜約５０重量％、又は約３５重量％〜約５０重量％、又は約４０重量％〜約４５重量％（例えば４２重量％）の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。
【０８２２】
一部の実施形態では、多官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約１０重量％〜約３０重量％の範囲である。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約１０重量％〜約２０重量％、又は約１０重量％〜約１５重量％（例えば１２重量％）の範囲である。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約１０重量％〜約３０重量％、又は約１０重量％〜約２０重量％、又は約１５重量％〜約２０重量％（例えば１６重量％）の範囲である。
【０８２３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的な造形用材料配合物では、追加の硬化性材料の全濃度は、約１０重量％〜約４０重量％、又は約１５重量％〜約３５重量％の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。
【０８２４】
一部の実施形態では、追加の硬化性材料は、単官能硬化性材料を含む。
【０８２５】
一部の実施形態では、単官能の追加の硬化性材料の全濃度は、約１５重量％〜約２５重量％、又は約２０重量％〜約２５重量％（例えば２１重量％）の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。例示的な実施形態では、単官能エラストマー硬化性材料の濃度は、約２０重量％〜約３０重量％、又は約２５重量％〜約３０重量％（例えば２８重量％）の範囲であり、それは、それらの間のいかなる中間値及び下位範囲も含む。
【０８２６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部による例示的なエラストマー造形用材料配合物又は配合物系では、エラストマー硬化性材料は、単官能エラストマー硬化性材料及び多官能エラストマー硬化性材料を含み、単官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約３０重量％〜約５０重量％（例えば約４０重量％〜約４５重量％）、又は約５０重量％〜約７０重量％（例えば約５５重量％〜約６０重量％）の範囲であり、多官能エラストマー硬化性材料の全濃度は、約１０重量％〜約２０重量％の範囲であり、一種以上の配合物は、約２０重量％〜約３０重量％の範囲の全濃度で追加の単官能硬化性材料をさらに含む。
【０８２７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、一種以上の造形用配合物は、少なくとも一種のエラストマー単官能硬化性材料、少なくとも一種のエラストマー多官能硬化性材料、及び少なくとも一種の追加の単官能硬化性材料を含む。
【０８２８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の１０重量％〜３０重量％の範囲である。
【０８２９】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の５０重量％〜７０重量％の範囲である。
【０８３０】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の１０重量％〜２０重量％の範囲である。
【０８３１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の１０重量％〜３０重量％の範囲であり、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の５０重量％〜７０重量％の範囲であり、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の１０重量％〜２０重量％の範囲である。
【０８３２】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の２０重量％〜３０重量％の範囲である。
【０８３３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の３０重量％〜５０重量％の範囲である。
【０８３４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の１０重量％〜３０重量％の範囲である。
【０８３５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、硬化性単官能材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の２０重量％〜３０重量％の範囲であり、エラストマー単官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の３０重量％〜５０重量％の範囲であり、エラストマー多官能硬化性材料の全濃度は、一種以上の造形用配合物の全重量の１０重量％〜３０重量％の範囲である。
【０８３６】
本明細書に記載された例示的な造形用材料配合物では、各成分の濃度は、一種の造形用材料配合物が使用されるときにその濃度として、又は二種以上の造形用材料配合物が使用されるときにその全濃度として与えられる。
【０８３７】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物（又は二種以上の造形用材料配合物）は、硬化されたとき、少なくとも４０００Ｎ／ｍ、又は少なくとも４５００Ｎ／ｍ、又は少なくとも５０００Ｎ／ｍの引裂抵抗によって特徴づけられる。引裂抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｄ６２４に従って決定される。
【０８３８】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物（又は二種以上の造形用材料配合物）は、硬化されたとき、前記シリカ粒子のない硬化された同じ造形用材料配合物の引裂抵抗より少なくとも５００Ｎ／ｍ、又は少なくとも７００Ｎ／ｍ、又は少なくとも８００Ｎ／ｍの分だけ高い引裂抵抗によって特徴づけられる。
【０８３９】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物（又は二種以上の造形用材料配合物）は、硬化されたとき、少なくとも２ＭＰａの引張強度によって特徴づけられる。
【０８４０】
一部の実施形態では、本明細書に記載されたようなエラストマー造形用材料配合物（又は二種以上の造形用材料配合物）は、硬化された造形用材料からなりかつ二つのＯリングとそれらのリングを接続する管を具備する物体が少なくとも一時間又は少なくとも一日の一定の伸張下での引裂抵抗によって特徴づけられるようなものである。
【０８４１】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料は、それぞれの実施形態及びそれらのいずれかの組み合わせのいずれかにおいてエラストマー硬化性材料のために本明細書に記載されるように、単官能エラストマー硬化性モノマー、単官能エラストマー硬化性オリゴマー、多官能エラストマー硬化性モノマー、多官能エラストマー硬化性オリゴマー、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される。
【０８４２】
一部の実施形態では、エラストマー硬化性材料は、それぞれの実施形態及びそれらのいずれかの組み合わせのいずれかにおいて本明細書に記載されるように、式Ｉ，Ｉ＊，ＩＩ及びＩＩＩによって表わされる材料から選択される一種以上の材料を含む。
【０８４３】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料及びシリカ粒子は、同じ配合物中にある。
【０８４４】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性配合物系は、少なくとも一種の追加の硬化性材料をさらに含む。
【０８４５】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、追加の硬化性材料は、それぞれの実施形態及びそれらのいずれかの組み合わせのいずれかにおいて追加の硬化性材料のために本明細書に記載されるように、単官能硬化性モノマー、単官能硬化性オリゴマー、多官能硬化性モノマー、多官能硬化性オリゴマー、及びそれらのいずれかの組み合わせから選択される。
【０８４６】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料、シリカ粒子、及び追加の硬化性材料は、同じ配合物中にある。
【０８４７】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料は、ＵＶ硬化性エラストマー材料である。
【０８４８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかの一部によれば、エラストマー硬化性材料は、アクリルエラストマーである。
【０８４９】
実施例７
コンピュータ物体データの組合せ
図２８Ａ〜Ｄは、追加構造を備えた物体を製作するために使用することのできる、コンピュータ物体データの組合せの概略図である。この図は、物体３５０が骨であり、かつ追加構造が骨腫瘍３５６ａである場合を示すが、当業者には、本書に記載した詳細を前提として、他の種類の物体および追加構造に対しプロセスをいかに調整すべきであるかが分かるであろう。
【０８５０】
図２８Ａおよび図２８Ｂは、入力コンピュータ物体データを示す。図２８Ａおよび図２８Ｂに示すように、２組の入力コンピュータ物体データが、物体３５０（左）および追加構造（右）に別々に提供されている。図２８Ａは、物体３５０に対応するコンピュータ物体データが、構造３５６ａの形状およびサイズに匹敵する形状およびサイズのボイド３５７を持つ物体を記述する実施形態を示し、図２８Ｂは、物体３５０に対応するコンピュータ物体データが、追加構造の形状およびサイズに関係なく、物体を完全な物体として記載する実施形態を示す。
【０８５１】
２組のデータはコンピュータによって登録され、かつ組み合わされる。本発明の一部の実施形態に係るコンピュータデータは、図２８Ｃに示される。図示するように、構造３５６ａに対応するデータの組は、物体３５０に対応するデータの組を構造３５６ａの位置でオーバライドする。データの登録および組合せは、重なり合う部分または同一境界（特定の範囲内、例えば約０．２ｍｍ）を有する部分を生じ得る。例示としての図では、データの登録および組合せは結果として、任意選択的にかつ好ましくは他の位置ではなく、構造３５６ａによって占有された位置で、一部の特徴を物体３５０から除去する（本例の場合、芯２６１、鞘３５２、およびコーティング３５８）。図２８Ｄは、組合せの結果として特徴の除去（本例では芯３６１）が構造３５６ａに隣接する位置でも生じる、望ましくない状況を示す。
【０８５２】
そのようなデータのための規則はオーバライドし、特徴の除去は、例えば形状、サイズ、色、または種類もしくは材料指定に基づいて、予め定めておくことができる。代替的に、または追加的に、そのようなデータオーバライドおよび特徴除去のための規則は、オペレータ、例えばユーザインタフェースまたはコンピュータを使用して、オペレータから受信する命令に従うことができる。
【０８５３】
本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更および変形すべてを包含するものである。
【０８５４】
本明細書で挙げた刊行物、特許および特許出願はすべて、個々の刊行物、特許および特許出願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用または確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。節の見出しが使用されている程度まで、それらは必ずしも限定であると解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ−１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ−２Ｃ】
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【図３Ａ−３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ−６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ−８Ｂ】
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【図８Ｃ−８Ｅ】
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【図８Ｆ−８Ｇ】
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【図８Ｈ−８Ｉ】
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【図８Ｊ−８Ｌ】
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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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ−２５Ｆ】
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【図２６Ａ−２６Ｄ】
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【図２７Ａ−２７Ｃ】
2020528372.tif 000051
【図２８Ａ−２８Ｄ】
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【国際調査報告】
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