JP2002507940A - Powder jetting layer and formation of fine powder bed - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パウダーベッド（32）は、パウダーを含有するスラリーを繰返しデポジットして作成する。層の形成は、所望のパウダー材料が分散した液体をデポジットし、次にこれが形成中のパウダーベッド内にスリップキャストされて新規の層（34）を形成する。ラスターまたはベクトル走査、液体がベッド内にスリップキャストする前に合着する複数の同時ジェット、独立した小滴といった適切な方法により、スラリーをあらゆる形状にデポジットすることが可能である。この場合、各デポジットが独立して制御されているため、各層に均整の取れた表面が得られる。 (57) [Summary] The powder bed (32) is prepared by repeatedly depositing a slurry containing powder. Formation of the layer deposits a liquid in which the desired powder material is dispersed, which is then slip cast into the forming powder bed to form a new layer (34). The slurry can be deposited in any shape by any suitable method, such as raster or vector scanning, multiple simultaneous jets of liquid coalescing before slip casting into the bed, and independent droplets. In this case, since each deposit is independently controlled, a uniform surface is obtained in each layer.

Description

【発明の詳細な説明】 パウダーのジェッティング層とこれによるファインパウダーベッドの形成 政府の権利 アメリカ合衆国政府は、契約/譲渡No．N000149410832の下に、DARPA/ONR Soli d Freeform Fabricationプログラムに続く本発明において特定の権利を有する。 関連出願 数名の本発明の発明者およびその他の名前で、1997年6月13日に出願されたア メリカ合衆国仮出願第60/050,015号の"FINE POWDER HANDLING TECHNIQUES AND S YSTEMS，INCLUDING JETTING LAYERS AND PRINTING STYLES FOR FINE POWDER"に 優先権が主張された。この仮出願は、参考として本明細書中に全面的に採用して いる。 技術の背景 本発明はパウダーから形成された部品を含むセラミックおよび金属に関するも のであり、特に、ファインパウダーから製造された部品に関するものである。構 造セラミック部品は一般に、大きさ約1ミクロンのファインパウダーから成る。 このようなパウダーは塊状になりやすいために、乾燥した状態で広げることが困 難である。このようなファインパウダーを使用することでいくつかの利点が得ら れる。まず1つは、ファインパウダーの使用により焼結能力が増加する。焼結は 固相分散処理であり、実質的に焼結されたあらゆるグリーンの部分において、表 面範囲をパウダーの容量比率に対して拡大することで増強することができる。既 知のように表面の粗さがパウダーの大きさよりも小さいということはなく、ファ インパウダーの使用によって部品全体の品質を向上することも可能である。より 微細なパウダーを使用すれば、指定できる最低限の形状サイズも小さくすること ができる。最後に、より微細なパウダーの使用により、ステア ー・ステッピングのようなスライシングの欠陥の除去を促進する、あらゆる積層 製造技術で使用されるより薄い層を得ることができる。 パウダーを使用する処理技術が、「立体印刷」(3D印刷)として知られ、一般に 、Sachs、Haggerty、Cima、Williamsによる米国特許明細書第5,204,055号のTHRE E-DIMENSIONAL PRINTING TECHNIQUES、Sachs、Haggerty、Cima、Williamsによる 米国特許明細書第5,340,656号のTHREE-DIMENSIONAL PRINTING TECHNIQUES、Cima 、Sachs、Fan、Bredt、Mechaels、Khanuja、Lauder、Lee、Brancazio、Curodeau 、Tuerckによる米国特許明細書第5,387,380号のTHREE-DIMENSIONAL PRINTING TE CHNIQUES、Sachs、Cima、Bredt、Khanujaによる米国特許第5,490,882号のPROCES S FOR REMOVING LOOSE POWDER PARTICLES FROM INTERIOR PASSAGES OF A BODY、 James Bredtによる米国特許明細書第5,660,621号のBINDER COMPOSITION FOR USE INTHREE-DIMENSIONAL PRINTINGを含む多数の特許において説明されている。本 明細書では、前述の立体印刷特許の全てを、完全に参照することにより取入れて いる。 立体印刷はまた、1996年2月12日出願のSachs、Cima、Bredt、Khanuja、Yuによ るU.S.S.N.第08/600,215号のCERAMIC MOLD FINISHING TECHNIQUES FOR REMOVING POWDER、1996年2月5日出願のSachs、Curodeau、Fan、Bredt、Cima、Brancazio によるU.S.S.N.第08/596,707号のHIGH SPEED，HIGH QUALITY THREE DIMENSIONAL PRINTING、1997年5月15日出願のSachs、SerdyによるU.S.S.N.第08/856,515号の CONTINUOUS INK-JET DROPLETGENERATOR、1995年10月31日出願のAllen、Michaels 、SachsによるU.S.S.N.第08/831,636号のENHANCEMENT OF THERMAL PROPOERTIES OF TOOLING MADE BY SOLID FREE FROM FABRICATION TECHNIQUES、1997年4月9日 出願のSachs、CimaによるU.S.S.N.第08/831,636号のTHREE DIMENSIONAL PRODUCT MANUFACTURE USING MASKS、1997年9月26日出願のSachs、Yoo、Allen、Cimaによ るU.S.S.N.第60/060,090号のREACTIVE BINDERS FOR METAL PARTS PRODUCED BY T HREE DIMENSIONAL PRINTING（仮出願）を含む同時係属、同時譲渡明細書でも開 示および説明されている。本明細書では、前述の立体印刷特許の全てを、完全に 参照することにより取入れている。 基本的に、立体印刷処理は、コンピュータモデルから直接部品を製造するこ とが可能なソリッド・フリーフォーム・ファブリケーション(SFF)処理である。 一般に使用されるその他のSFF処理には、ステレオリソグラフィー(SLA)、積層造 形(SLS)、積層物体製造(LOM)、熱溶解積層法（FDM）がある。これらの処理は全 て、フライス削り、丸削り、ボーリングで材料を除去するのではなく、所望の部 分に材料を付加するため従来の機械加工とは異なる。 立体印刷処理の典型的な実施は、コンピュータ援用設計（CAD）ソフトウェア を使った立体形状の画定から始まる。次に、このCADデータが、モデルを多くの 薄い層にスライスするソフトウェアで処理される。このソフトウェアは２次元で あることが必須である。続いて、所望の形状を再現するためにこれらの層を連続 的に印刷することで、物理的部品が作成される。各層の印刷には、まずパウダー の薄い層を広げ、次に、選択した範囲内のパウダーを相互に接着させるためにバ インダーを印刷して所望の層パターンを作る。成長部分がピストンによって下降 され、表面に新規のパウダー層が広げられる。全ての層の印刷が終わるまでこの 工程を繰返す。バインダーは、層内および層間においてパウダーを相互に結合す る。印刷が終了したら、結合していないパウダーを除去し、所望の形状部分のみ を残す。一般に、この部分はグリーンの部分であり、さらに焼結等の処理が施さ れる。しかし、この状態で完了という場合もある。 この従来の立体印刷層生成技術は、密度が均一な滑らかな層の作成に適した流 動可能なパウダーに依存する。 金属、セラミック、ポリマーパウダーに基づいた多くの異なるパウダーおよび バインダーシステムがある。型を焼結または浸潤して密度を最高に高めることが できる。立体印刷は付加製造処理であるため、アンダーカットや内部溝といった 従来の機械加工には適さない多くの形状を用いることができる。さらに立体印刷 処理では、パウダー状にできる多くの材料を使用することが可能である。現在ま でに、金属、ポリマー、セラミック、結晶質ガラスパウダーを使った処理が行わ れている。これらの材料を使用して幅広い種類の部品が製造された。例えば、金 属部品の直接印刷、射出成形工具、鋳造シェル、構造セラミックが挙げられる。 工具類のような部品には、これらの工具で製造される部品における巡回時間と残 留応力を減少させるために、表面に等角冷却チャネルを組 入れることもできる。その他のタイプの部品にもこのようなチャネルを設けるこ とができる。立体印刷処理を使えば、異なる材料（機能的にグラジェントな材料 ）で構成された複数の範囲を備えた独立した部品の製造も可能である。これは、 個々の層の選択した範囲に異なる材料を印刷することで達成できる。この極めて 高い解放により、設計者は１つの型内で異なる材料を使用することができる。 上述したファインパウダーの使用には利点が多いが、しかし、様々な理由から ファインパウダーは従来の立体印刷処理では使用が困難である。ファンデルワー ルス引力や湿潤を含む様々な理由によって、ファインパウダー粒子は互いに付着 し易く、塊を形成してしまう。また、粒子も、パウダーピストン壁、パウダース プレッダーバーといった接触する本体に付着し易い。非常に微細な粒子は一般に 形状が不均一であり、これによって摩擦が増加してしまうために流動性の低下も 生じる。粗悪な流動性と、スプレッダーバーへのパウダーの付着が重なると、滑 らかな層を広げることが困難になる。また、パウダーの粗悪な流動性は、層内お よびでき上がるグリーンボディの不均一な高密度化を必ず引起こしてしまう。さ らに、パウダーベッドの表面に突当たるバインダージェットによる衝撃的な噴出 や腐食の問題を起こさずに、ファインパウダーに印刷を行うことは困難である。 パウダーによる型の形成に伴う別の問題には、パッキング密度と焼結がある。 一般に30〜100μmのサイズの球状の微粒子について多大な研究が行われた。実際 に微粒子は、理論的にはパッキング密度が約50％の有機相によって相互に結合し たサブミクロンパウダーの塊である。その結果、でき上がるグリーンの部分のパ ッキング密度が直接焼結を行うには低すぎてしまう(理論的には、一般に30〜35 ％)。グリーンボディのパッキング圧力を上げるためには、等方押圧段階が必要 である。等方押圧の後、スプレードライしたパウダーで製造されたアルミナグリ ーン部分は、冷間等方圧成形（CIP）または熱間等方圧成形（WIP）のどちらを用 いるかによって異なるが、理論的に59〜63%のパッキング密度を呈する。これは 、焼結中に最大限の密度を得る際に適している。 しかしながら、これらの処理の使用によっていくつかの問題が生じる。焼結 以前は、グリーンの部分は非常にもろく、破損し易い。まず、押圧を行うために はかなり広い部品部分を要する。さらに、押圧段階によってグリーン部分に密度 グラジェントが生じてしまう。これにより、焼結の最中にワーピングや異方性収 縮といった問題が生じる。等方押圧段階の最後の欠点は、製造コストが高いこと である。 印刷された部分のパッキング密度を高めることにより等方押圧後処理段階を省 く試みが行われきた。パウダーベッドのパッキング密度を上げるために、スプレ ードライした微粒子に所望の材料のスラリーの印刷を施す提案がされた。 しかし、この処理にも欠点がある。 従って、上述の理由から、均一な特性を有し、ファインパウダーから製造でき るパウダーベッドの形成処理が必要である。また、乾燥パウダーに伴う塊や粗悪 な流動性といった問題を克服する、ファインパウダーを取扱う技術も必要である 。さらに、衝撃障害の問題を最小限にするため、または除去するために、ファイ ンパウダーと立体印刷を一緒に使用できるようにするためのファインパウダーベ ッドを確立する処理も必要である。同様に、高密度のパウダーベッドを開発する 必要もある。またさらに、直接焼結できる、または有害な予備焼結段階を省略し て焼結できるパウダーベッドから部品を製造する方法の必要性もある。 従って、本発明のいくつかの目標および目的には、均一な特性を持つファイン パウダーによるベッドの形成が含まれる。本発明の別の目的は、過度にかたまら ず、許容範囲内の流動性を持ったファインパウダーの取扱いを可能にすることで ある。本発明のさらなる目的は、ファインパウダーベッドを使った立体印刷によ って、見た目が非常に優れ、制御可能な寸法を持ち、表面が滑らかな物体を得ら れるようにすることである。本発明のまた別の目的は、立体印刷を利用して、高 密度のベッド内のファインパウダーからの部品の製造を容易にすることである。 これらの部品は、予め困難な予備焼結段階を設けることなく、グリーンの部分か ら直接焼結できるものでなければならない。 発明の概要 本発明によれば、一般に、パウダーベッドはパウダーを含有するスラリーを繰 返しデポジットして形成される。パウダーの層を作成するには、所望のパウダー 材料の液体分散をデポジットする。これが形成中のパウダーベッドにスリップキ ャストして新規の層を作る。このようにして、上述した乾燥パウダーの取扱いに 伴う流動性の問題を生じることなくファインパウダーベッドができ上がる。ラス ターまたはベクトル走査による、または液体がベッドにスリップキャストする前 に合着する複数の同時ジェットによる、別々の独立したラインのデポジットを含 むあらゆる適切な方法で、スラリーをデポジットすることができる。これらのデ ポジットの各々は独立して制御されているため、各層で均一な表面が得られる。 ベッドからの液体の除去は、まずスリップキャスティングによって、次に、各層 のデポジション後の加熱等による乾燥によって行われる。パウダーベッドは様々 な処理に利用できる。立体印刷処理が使用されている場合には、各パウダー層の ジェッティングと乾燥後に、次の段階として、形成中の層にバインダーのパター ンを印刷する。バインダーをデポジットした後に乾燥段階を設けてもよい。スラ リージェッティング、液体の減少、（スリップキャスティング、乾燥）バインダ ーデポジション、（任意で）バインダー乾燥といったこれらの段階が、所望の数 のバインダーパターンを印刷した層が形成されるまで繰返される。この時点では 中間物質はパウダーの塊である。一般に溶液（水が典型的である）内への浸潤に よって、結合していないパウダーが分散される。その結果、既知の焼結または浸 潤による圧縮強化に適したグリーンの部分ができ上がる。この際、選択したバイ ンダー/パウダーシステムに合ったケアが必要である。 本発明の好ましい実施例は、パウダーを含有する本体を製造するための方法で ある。この方法は、支持を供給する段階と、支持の選択された範囲にかけて第1 のパウダー材料の層を形成するために、第1のパウダー材料を含む液体スラリー を連続する流れでデポジットする段階と、第1層の前記液体容量が減少するよう に、パウダー材料のデポジットされた層範囲を条件下に維持する段階と、さらな る層を形成するために、支持の前記選択された範囲にかけて、液体スラリーを連 続する流れにおいてデポジットする段階とを備えている。一般に、こ の方法では、パウダー材料の所望の厚さがデポジットされるまで、スラリーの維 持とデポジットの段階を何度も繰返す。液体容量を減らすためには、一般に、ス ラリーの液体を、先行してデポジットした層の小孔内に落下させる。次の、例え ば加熱による乾燥も、一般に実行される段階である。 スラリーをデポジットする段階は、選択した範囲上でジェットヘッドをラスタ リングし、この間にスラリーをジェッティングすることで達成される。ラスタリ ングではなく、ベクトリング動作を利用することも可能である。あるいは、選択 した範囲の部分上でジェットヘッドを通過させ、同時に複数の平行なスラリーの 流れを、ジェットヘッドから選択した範囲上にジェッティングすることもできる 。 複数の流れをデポジットする場合には、これらの流れを選択された範囲の部分 上にジェッティングし、これにより、流れの各々が、隣接する流れと間隔および 時間において十分接近してデポジットされ、これにより、先行してデポジットさ れた層と接触すると、液体が先行してデポジットされた層の孔に完全に落ちる前 に、隣接する流れからの液体が合着する。一般に、複数の流れを使用する際には 、これらの流れを、流れの1.5〜6.0倍、好ましくは2〜4倍の距離を置いて離間さ せる。 このようなタイミングと配置は、ラスタリングまたは回転配置のいずれかによ る流れの連続アプリケーションによっても達成できる。回転配置では、支持とス ラリーデポジションユニットの間に相対回転が設定される。支持またはデポジシ ョンユニットのどちらか一方が移動可能である。 スラリーは、0.2〜10.0ミクロン、好ましくは0.5〜2ミクロンの粒子を含有す ることができる。 スラリーを、50〜1000ミクロン、好ましくは100〜400ミクロンの最大開口寸法 を備えたノズルを介してデポジットすることができる。 開口部（単数または複数）の断面は円形または細長い形状であってよい。細長 い形状の場合の縦横比は、一般に3:1よりも大きい。 一般にスラリーは、5〜55、好ましくは10〜40の固体体積含有率を有する。 本発明の方法には、金属、セラミック、ポリマーのパウダーを使用すること ができる。また、2つ以上のタイプのスラリーを使用することができる。 本発明のさらなる面は、選択した範囲の選択した場所においてデポジットした 追加層の高さを測定することであり、また、追加層の選択した場所における測定 高さに基づいて、次にデポジットする層の選択した場所におけるスラリーの運搬 値を調整することである。運搬値の調整は、表面上を通過するジェットヘッドの 速度を調整することによって行える。複数の流れを同時にデポジットする場合、 表面高さのあらゆる不均一性を修正することによって、複数の平行する流れ全体 にかけてのスラリーの運搬値を変更することができる。 連続する層のスラリーのラインは、先行する層と合致して、またはずらしてジ ェッティングすることができる。さらに、第1セットのスラリーの離間した流れ をデポジットし、次に、第2セットの流れをデポジットすることが可能である。 この場合、第2セットの流れの各々を、第1セットの隣接する離間した流れの対の 間にデポジットする。 本発明の別の好ましい面は、ある厚さを持つ、スラリーの追加層をデポジット することであり、これにより、デポジットされたスラリーと、先行してデポジッ トされたパウダーとを含んだフィルムが形成され、フィルムが臨界破壊肉厚CCT よりも薄い湿潤肉厚hsatを有する。さらに、本発明の面は、スラリーの体積含有 率VFの増加、スラリーの表面張力γLVの低下、フィルムの破壊抵抗Kcの増加、固 相上のスラリーの接触角度θの増加、フィルムの小孔直径の増加の要因のうち少 なくとも1つを調整することにより層破壊を防止することである。 本発明の方法の別の実施例によれば、本発明は、バインダーを使用したパウダ ー含有ボディの作成方法に関する。本発明のこの実施例は、支持を供給する段階 と、パウダー材料の第1層を形成するために、支持の選択された範囲上に、第1パ ウダー材料を含む液体スラリーをデポジットする段階と、パウダー材料のデポジ ットされた層を、第1層の液体容量が減少するような状態の下で維持する段階と 、層の選択された範囲においてバインダー材料をデポジットする段階とを有し、 バインダーが、層を選択された範囲において密着させ、連続層を選択された範囲 において相互に密着させ、また、支持の選択された範囲の部分にかけて、追加層 範囲を形成するために液体スラリーをデポジットする段階をさら に有する。 バインダーを、マスクを介して印刷またはデポジットすることが可能である。 また、スラリーを継続する流れとして、または独立した制御可能な小滴としてデ ポジットすることができる。 一般に、この方法の実施例は、所望の厚さのパウダー材料がデポジットされる まで、バインダー材料の維持、デポジット、スラリーデポジット段階を複数回繰 返す段階をさらに備えている。 バインダー材料の供給の有無に関係なく、立体物体の作成に関連して上述した その他のバリエーションおよび特徴の全ては、バインダーを使用した本発明の実 施例にも適用することができる。さらなる特徴もある。 本発明の好ましい面は、スラリー構成内の再分散剤を含む。この再分散剤は、 スラリーの形成に使用する液体内で可溶であり、形成されたパウダー層を再分散 することができる液体媒体内で可溶であり、バインダー材料のあらゆる液体媒体 内で可溶であることが好ましい。さらに、本発明の好ましい実施例において、再 分散剤が、乾燥中にスリップキャストするスラリーの実質的にスリップキャスト するあらゆる材料を有し、これにより、この残留物がパウダー粒子間のネック部 分において形成される。 本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、バインダーは、パウダーベッド の小孔を通過し、あらゆる再分散液を加えることでパウダーを結合させ、結合し ていないあらゆるパウダーの再分散に使用するあらゆる液体内で不溶であるべき である。また、バインダーは熱硬化可能なポリマーであってよく、本発明の方法 は、バインダーを硬化するために、形成したパウダーベッドの熱処理を含んでい てもよい。 本発明のこの実施例のさらに別の面は、バインダーを印刷した範囲を備えた所 望の数のパウダーの層をジェッティングした後、結合していないパウダーに溶液 を接触すること等によって、結合しているパウダーから結合していないパウダー を分散する。 この方法は、不動支持を使用し、この不動支持上をスラリーデポジションユニ ットとバインダーデポジションユニットが、一層毎に繰返し通過する。1つの 不動セットアップについて、これらの各々を2つまたはそれ以上採用することが できる。またあるいは、支持をある段階から別の段階へと移動することも可能で あり、各段階がそれぞれのスラリーデポジションユニット（複数または単数）と バインダーデポジションユニット（複数または単数）を備えている。このような 製造ラインセットアップは、線形または循環パスを含むあらゆるパスに使用する ことができる。 本発明のさらに別の好ましい実施例は、ある範囲内に、パウダー材料を含有す るスラリーをジェッティングすることによりパウダー材料の層をデポジットする 段階と、1つまたはそれ以上の選択されたパウダー材料の層の範囲に対してさら に材料を付加する段階とを有し、これにより、パウダー材料の層が、1つまたは それ以上の選択された範囲において結合し、選択した数の連続層を形成するため に、段階(a)、（b）を選択した回数だけ繰返す段階を有し、さらなる材料によっ て、連続層が相互に結合し、コンポーネントを提供するために、1つまたはそれ 以上の選択された範囲において結合していないパウダー材料を除去する段階を備 えた、コンポーネントの製造工程である。 本発明のその他の好ましい実施例は、表面を持つ支持と、スラリー運搬ユニッ トと、表面の選択された範囲上にスラリーの層をデポジットするために、スラリ ー運搬ユニットを駆動するように構成されたスラリー運搬駆動ユニットと、デポ ジットしたスラリーの層の液体内容を減少するように設計された液体減少ュニッ トと、バインダー運搬ユニットと、デポジットされたスラリーの層の選択された 範囲において、バインダー材料をデポジットするように構成されたバインダー運 搬駆動ユニットとを備えた立体物体を製造する装置である。 好ましい実施例によれば、スラリー運搬ユニットはノズルを備えており、この ノズルは、50〜1000ミクロン、好ましくは100〜400ミクロンの最大開口寸法を持 った開口部を備えている。 スラリー運搬ユニットはまた、同じ大きさの複数の離間した開口部を備えたヘ ッドを備えている。これら複数の開口部は、開口部からジェッティングされるス ラリーの流れの1.5〜6倍、好ましくは2〜4倍の距離を置いて互いに離間している 。 さらに別の好ましい実施例によれば、支持の表面上でスラリー運搬ユニットを ラスターするためにスラリー運搬駆動ユニットが構成されている。あるいは、ス ラリー運搬ユニットを、支持の表面にかけてスラリー運搬ユニットを走らせるま たはベクトルするように構成することもできる。 本発明のまた別の好ましい実施例は、層表面高さ測定ユニットと、表面高さ測 定ユニットからの信号を入力として受け、形成された表面の高さを制御するため に、この信号をスラリーの運搬の変更に使用する、表面高さ測定ユニットはレー ザー測距機を備えていてもよい。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの、またその他の特徴、面、利点は、後述の説明、請求の範囲 、添付の図面によってさらに理解されるであろう。 第1図は、本発明の方法の好ましい実施例の基本段階を示し、また、スラリー を使ったパウダーベッドの形成と、層上へのバインダーの印刷とを示す略図であ る。 第2A図、第2B図は、本発明の方法の好ましい実施例のさらなる基本段階を示し 、また、結合していないパウダーの再分散と、その結果できる部分とを示す略図 である。 第3図は、連続してデポジットされる複数のジェットスラリーのラインを使っ た、スラリーの印刷および乾燥段階を示す略図である。 第4図は、印刷したバインダーによって形成された3つの部分を備えた、スラリ ーのジェッティング層で製造したパウダーベッドの写真であり、特に、ジェッテ ィングされたスラリーが高速軸に沿った支持の端部を越えて延びる様子を示すも のである。 第5図は、スラリーの流れと、小滴への移行を示す略図である。 第6A図、第6B図は、ある量のスラリーのデポジションとスリップキャストを示 す略図である。 第7図は、浸潤肉厚と、異なる流量のスラリーのライン間隔との関係を示すグ ラフである。 第8図は、デポジットされたスラリーの典型的なラインの断面を示すグラフで ある。 第9A図、第9B図は、スラリーの複数の隣接するラインによって形成された1層 と2層の表面の感じを示す略図であり、ここで、第2層は第1層の真上にデポジッ トされている。 第10図は、スラリーの複数の隣接するラインによって形成された2層の表面の 感じを示す略図であり、ここで、第2層は第1層から逸らしてオフセットされてい る。 第11図、第11A図は、スラリーの複数の隣接するラインによって形成された1公 称層の表面の感じを示す略図であり、ここで層は、2セットの離間したスキャン ラインから成っており、この2セット両方によって表面全体が被覆される。 第12図は、同時にデポジットした複数のジェットスラリーのラインでの、スラ リーの印刷および乾燥段階を示す略図である。 第13図は、隣接するラインとの間にシームを残すことなく結合するように合着 している、同時にデポジットした複数のジェットスラリーのスキャンラインを示 す略図である。 第14A図、第14B図は、スラリー駆動およびスラリーデポジションヘッド（これ ら第14B図に示す）と、バインダー駆動およびバインダーデポジションヘッドと を備えた本発明の方法を実行する装置の立面および平面の略図である 第15図は、スラリーデポジション、スラリー乾燥、バインダー印刷、バインダ ー乾燥のための連続する複数のステーションを備えた製造ラインの略図である。 第16図は、回転製造セットアップの略図である。 第18図は、複数の独立した制御可能なモジュールにまとめられた複数の開口部 を備えたスラリージェットヘッドを略図的に示すものであり、各々のモジュール が複数の開口部を備えている。 第19図は、作成したパウダーベッドの高さを制御するためのモジュールの形態 をブロック図形式で示す略図である。 第20図は、スラリージェットから成るパウダーベッドにバインダーを印刷して 作成した2つの異なるグリーン部分を示す写真である。 第21A図は、回転支持と、不動のスラリージェッティングヘッドを備えた、パ ウダーベッドをジェッティングする装置の略図である。 第21B図は、回転ジェッティングヘッドと不動のスラリー支持を備えた、パウ ダーベッドをジェッティングする装置の略図である。 第22図は、循環ラスター走査装置を備えた本発明の別の実施例を示す略正面図 である。 発明の詳細な説明 本発明の好ましい一般的な実施例を、第1図、第14A図、第14B図を参照して略 図的に示す。一般に、パウダーベッドはスラリーの層を繰返し積層して造られる 。このようなパウダーベッドは様々な目的に使用することができ、また、本発明 の1面は、パウダーベッドの用途に関係なく、パウダーベッド自体を製造するた めの方法および装置である。以下で説明する例において、パウダーベッドは主に 立体印刷処理と関連して使用されている。しかし、そうである必要はない。スラ リーをジェッティングするパウダーベッドの製造方法および装置は新規のもので あり、それ自体が有益であり、ソリッド・フリーフォーム・ファブリケーション において有益であり、一般に、立体印刷における有益さに関係なくこの両方の利 点を持つ。 層の形成の第1段階は、スラリー10をパウダーベッド13の範囲にかけて均等に デポジットする(スラリーをパウダーベッドの表面に運搬する方法のいくつかを 後に述べる)。第1層を支持するために、一般に多孔性基板12が供給される。プラ スターはこれに適した基板である。その他にも締焼きアルミナ、ホウケイ酸塩ガ ラスが適している。デポジションの直後に、スラリーの液体媒体がパウダーベッ ドの多孔内（または多孔性基板）にスリップキャスト（泥漿鋳込み）し始め(図 中に下方向の矢印で示す)、新しい層を形成する。パウダーベッド表面に注がれ たスラリーの厚さは非常に薄いため、新しい層は急速にスリップキャストされる 。スラリー内の液体媒体が、先行のサイクル（単数または複数）の間に乾燥した 、または部分的に乾燥した多孔性ベッド13内に（毛管圧下で）吸収される。例え ば約1秒といった短時間のうちに、媒体はスラリーがそれ以上 過浸潤されない地点まで吸収され、粒子が平均して最大限に接近するまで十分に 凝縮される。この時点で、材料は降伏応力を有し、液体よりもむしろ固体のよう な態様を示す。 次に、スリップキャスト層にトラップされた水分がいかなるバインダーとも相 互に影響しないようにするために、乾燥（蒸発）段階を実行して液体媒体のいく らかまたは全てを除去する。これはランプ14、またはその他の適切な手段によっ て達成される。その他の手段には、表面に対して熱風や放射を付加するものがあ るが、放射については、水の場合には層の厚さにかけて吸収されるマイクロ波を 使用する。これにより、パウダーベッドのひび割れも防止できる。乾燥の後、例 えばバインダーノズル16によってバインダーを新規層内に印刷する段階を実施す る。バインダーの印刷パターン18がパウダーの層上に印刷される。この段階の後 、乾燥の必要の有無は使用するバインダーによって異なる。印刷する部分が完了 するまで、この処理（スラリーのデポジット、スリップキャスト、乾燥、バイン ダーのデポジット、バインダーの乾燥）が繰返される。 この時点で、選択した場所にバインダーを印刷および乾燥したパウダーの塊が でき上がる。選択した場所へのバインダーの印刷は所望の形状を画定する。第4 図は、バインダーを3箇所に印刷した(この各々が円形の開口を備えた台形断面を 持つ)、ジェッティングしたパウダーベッドの写真を示している。パウダーベッ ドから印刷箇所を除去するには、図2Aに略図で示すように、印刷された部分のパ ウダーの塊20を溶剤22（アルミナ、シリコン窒化パウダーには、多くの場合水で ある）に浸して、結合していないパウダー24を再分散し、これを、印刷したバイ ンダーのパターン18によって形成された結合パウダー26から分離する。例えば、 浸潤が遅いために空気をトラップしてしまうことなく、溶液が多孔内に完全に浸 透するようにしなければならない。つまり、バインダーは、バインダーが乾燥し た後も溶液内で溶解しないものでなければならない。再分散処理を促進するため にある種の機械振動が必要な場合があるので、バインダーはこの振動に抵抗でき るものでなければならない。余分なパウダーを再分散した後、グリーンの部分26 を除去する。第20図は、先行の処理に従ってつくられた2つのグリーンの部分を 示す写真である。一般に、グリーンの部分は50％以 上のパッキング密度を持つ。次に、平衡押圧段階を踏まずにグリーンの部分を直 接焼結することができる。 スラリーに基づいた立体印刷処理は、従来の立体印刷処理にはない多数の利点 を提供する。まず、非常に微細なサブミクロンのパウダーを使用することができ る点が挙げられる。これはつまり、非常に細かいディテールを持つ部分と、非常 に薄い層との製造が可能であるということである。10ミクロンまたはそれ以下の 薄さの層を製造することができる。このような薄い層によって、スライスによる 不均一さが著しく減少する。スラリーに基づく立体印刷処理は、実質的に、ファ インパウダーとして得られ分散することが可能なあらゆる材料に使用することが できる。その結果、かなりの数の材料システムを使用することができる。さらに 重要な利点は、グリーンの部分を、理論上50％を超えるパッキング密度を持たせ 、予備焼結することなく製造できることである。これにより、処理がかなり簡素 化し、スピードアップし、複雑な形状の製造が容易になる。 本発明の好ましい実施において、第3図、第14A図、第14B図に示すように、既 に形成されたパウダーベッド32の表面上に新しい層34を形成するためにスラリー の単一ジェット30が単一ノズル36から排出される。単一ノズル36は、モータ37で 駆動されるキャリッジ85によってトラック33上で前後にラスター走査される。ス ラリーノズル36は第1図に示したバインダーノズル16とは異なることを覚えてお くことが重要である。スラリーノズルの開口部の一般的な大きさは50〜100ミク ロンであり、好ましい開口直径は100〜400ミクロンの間である。 ラスター動作は「高速軸」(2方向を指す矢印Ｆで示す)と「遅速軸」(2方向を 指す矢印Sで示す)を備えている。トラック33（第14B図）自体が、モータ39等に よって遅速軸に沿って駆動される。上にパウダーベッドを造りたい支持12の全体 範囲が、1度に1ラインをラスターすることによってきれいに掃除される。（第3 図にあるように、独立して排出されたライン34a、34b、34fは、隣接した長いス トリップとして示されている。実際には、各々のラインは一般に、第8図略図で 示しているような断面を持っている。第8図に示した横および縦の長さは各々異 なることに注意すべきである。） 第14A図に示した典型的な装置は、ピストン5上に支持12を支持しており、新 しい層が形成されるとこれが低下する。従って、スラリージェットヘッド49とバ インダープリントヘッド51との支持構造が固定された高さのまま残る。ピストン 5は、例えば乾燥段階の後、またはスラリーデポジション段階の後に低下される 。 第3図に示すように、また、該してこの開示全体を通して、パウダーベッドの 形成によって被覆される範囲は長方形である。しかし、必ずしも長方形である必 要はない。ラスター、またはベクトル走査、あるいはその他の適した手段によっ て得られる形であれば、いかなる形でも構わない。例えば、放射線に沿って並進 移動するノズルの下でベッドを回転することにより環状または円盤形を造ること ができる(第21A図参照)。さらに、ノズルを形状の外周周囲のベクトルパスで走 査し、さらにベクトル走査によってその範囲を充填すれば、非常に複雑な形状の パウダーベッドを造ることができる。後に説明するように、ジェッティングによ るスラリーデポジションによって、高速軸に対して平行な縁上にはっきりとした 縁を画定することができる。 高速軸に対して垂直な縁上では、縁はクリスプではなく、また、実際は、一般 にはこの範囲に顕著なオーバーフローがみられる。（このようなオーバーフロー を、第3図の、リーダーから離れたパウダーベッドの端部に略図的に示している 。説明の目的から、前端部を分離して示している。）このオーバーフローは、一 般的な配置において、スラリージェットが基板の縁に接近した際、またはこれを 通過した際にスラリージェットを止めなかったために起こる。同様に、スラリー ジェットが遅速方向に沿ってインデックスを行い、隣にラインをジェットするた めに方向転換すると、スラリージェットは支持の縁に突き当たり、また走行する ことを繰返す。こうした「オーバーフロー」を第4図で見ることができるが、写 真の右側の縁に顕著に現われている。第14A図に示すように、キャッチャーカッ プ15が、スラリーが支持上にジェッティングされていない際にスラリーを受け、 ライン17を介して、受けたスラリーをスラリー供給（図示せず）へと再循環する か、またはその他の再利用のために収集する。 スラリーの流れが形成中のパウダーベッド上で時々留まってしまうことを防止 するために、スラリージェットを「オフ」にする等も可能である。これは、 例えばノズルの前で（高速作用のソレノイドまたはピンチバルブ等で）スラリー 供給のオン・オフを切換えるか、またはノズルに連続フローを有するが、スラリ ーをスラリーガター内へと向きを逸らすジェッティング機構を利用して行う。こ のような場合、高速軸に対して垂直な縁に沿った縁の画定が可能である。これは 良いが、高速軸に沿っている方がさらに良い。ノズルにおいてスラリー供給のオ ン・オフの切換えを行う場合には、ノズル開口部でスラリーが乾燥してしまわな いように注意しなければならない。ノズル開口部でスラリーが乾燥すると、流れ を再開する際に流れが不均等になってしまう。 でき上がったスリップキャストパウダーの層が均一な厚さを有するようにする ために、スラリーを表面上に均一に分配することが非常に重要である。本発明の 重要な面は、測定にかけて正確で再生可能な制御と、スラリーの分配を維持する ことである。これは、スラリーが多孔性面上に排出され、液体媒体がこの多孔性 表面と接触した途端に吸収され始めるので特に重要である。 この重要性は、例えば空気噴霧装置でスラリーを表面上に噴霧する場合を考慮 することで例証できる。不均一な噴霧において、まだスラリーが落下していない パウダーベッドの表面にスラリーの小滴が到達すると、この小滴は不特定の時間 表面上にとどまり、また次の小滴が表面上のこの小滴に接近して落下してとどま り、両小滴が接触する。次の小滴が到達して接触する際に、最初の小滴はほぼ完 全に近い液体であるか、パウダーベッドの表面上にほぼ完全にスリップキャスト されるか、あるいはこの中間の状態にあってよい。スラリー排出処理にかけての 制御の欠如の結果、パウダーベッド内に欠陥が生じる可能性がある。（ファイン パウダー、特にファインセラミックパウダーから部品を製造する場合、グリーン の部分内に欠陥が発生または含有されることを避ける必要があることを理解する べきである。構造セラミック部品において、こうした欠陥により、焼結した構成 部品の強度が著しく減少してしまう。）従って、本発明の重要な面は、新しい層 の様々なセグメントの排出と排出の間の時間を制御することである。 典型的なものとして第5図に略図で示すように、ある好ましい実施例において 、ジェット30が、非連続的な液滴のフロー42としてではなく、連続するフロー40 としてパウダーベッドに到達する。連続ジェットを使用する理由の1つは、上述 した新しい層の様々なセグメントの排出と排出の間の時間にかけて所望の制御を 維持するためである。これを達成する方法を以下に説明する。（しかしながら、 パウダーベッドに到達するスラリーが独立した小滴である方が有利な場合もある 。独立した小滴の実施例についても以下に説明する。） 層の厚さの計算 スラリーをジェッティングすることで、層形成処理の非常に局所的な制御が可 能になる。本発明の処理の単一ジェット実施例において、基本ユニットとして独 立ラインを考慮することが分析に役立つ。ラインを印刷する際には、パウダーベ ッド上に比較的迅速にスリップキャストする。スリップキャストは、次のライン を印刷する前または後に完了することができる。結果として得られる層の基準の 形成高さは、ラスター速度、ライン間隔、流量、パウダーベッドの比質量偏差、 スラリーの体積含有率を知ることで求めることができる。第3図は、層形成にお いて重要なパラメータを示すものである。 形成する層の厚さは次のように求めることができる。各通過で印刷されるスラ リーが隣接するラインによって圧迫されていると仮定すると、スリップキャスト または乾燥を行う以前の、印刷したラインの浸潤高さh*は次の方程式から得られ る。 ここで、変数の単位は：h*[μm]、Q(流量)[cc/min]、w（ライン間隔）[μm]v （ラスター速度）[m/sec]である。この方程式（1）は、排出されたスラリーの量 を算出し、これをスラリーが排出された範囲で割ることにより導くことができる 。 乾燥した層の最終的な高さ（h）は、以下に示すように、スラリーの固体体積 含有量VFと、完成したパウダーベッドの比質量偏差（パッキング密度）PFとから 求められる。 hの単位はh*のものと同じである。方程式（2）は、スラリー内に含有されるパ ウダーの量と、完成した層内のこのパウダーのパッキングの両方を斟酌している 。 薄い粒状セラミックフィルム層のキャスティングは多くの用途に使用される。 これには、光滑剤の排出、電子工学用の厚膜、インベストメント鋳造用のフェー スコートが含まれる。粒子が液体媒体内に分散され、スラリーとして基板上にキ ャストされる。経験から、厚膜の製造に材料の単一アプリケーションを使用した 場合、このような膜には乾燥中にひび割れが入りやすいことがわかっている。こ れまでの研究によって、これを超えると、乾燥の量に関係なく膜が自然にひび割 れるという臨界肉厚が存在することがわかっている。この現象については後で説 明するが、このような臨界ひび割れ肉厚（CCT）の存在は、CCTよりも薄い層を繰 り返し積層することによって任意の厚みの層を得ることが可能なことを指示して いる。しかし、この基準では十分でないことが証明されている。当然、先にキャ ストした層の上にキャストするとひび割れが生じる層の厚みが、粒子、液体媒体 、そして特にスラリーの固体重量の作用であることがわかっている。本明細書中 のあるガイドラインは、先にキャストした層の上にキャストした層がひび割れに 関して安定性を持つような層の高さをどのように正確に選択するかについて示し ている。この技術は、立体印刷における、後に乾燥させるスラリーのような層を デポジットするあらゆるソリッド・フリーフォーム・ファブリケーション方法に とって重要である。 以前から、硬質で緻密な基板上における粒状セラミックフィルムの乾燥の研究 が行われている。研究者達は、気孔液体内の毛管張力によって双軸応力が生じる と仮定して膜のひび割れを分析した。初期の研究では、セラミックフィルムは硬 質の基板によって圧迫され、乾燥応力は液体の毛管圧と同じ位高く、次の式が得 られる。 ここで、γLVは液体の表面張力、θは固相上の液体の接触角度、γporeは粒状 フィルム内の小孔直径である。この場合、より肉厚なフィルムはひび割れを伝搬 するのに十分な弾性エネルギーを収容するためにCCTが存在する。薄膜が持つエ ネルギーでは不十分であり、CCTとは、解放された弾性エネルギーがひび割れを 伝搬するのに丁度十分な厚さである。CCTは、フィルムがさらされる双軸応力Jと 、フィルムのひび割れ抵抗Kcとに依存する。この関係は次の方程式によって概算 することができる。 セラミックフィルムを表すKcは、フィルムの構成、粒子のサイズ、パッキング 密度に依存し、また、有機バインダーを追加して増加することもできる。 上述した研究により、薄い粒状フィルム上への同じフィルムのキャスティング を繰返す場合、単純なCCTを反映しないことがわかった。むしろ、ひび割れはデ ポジットされた液体の量と、使用するパウダーのタイプに依存する。層を繰返し キャストして製造した本体にひび割れが入ることを防止するには、新しい基準に 従う必要がある。新しい変数、浸潤肉厚hsatは、与えられた層にデポジットされ た液体総量によって100%浸潤される範囲の厚さである。このフィルム範囲は、上 述したフィルム特性が評価される範囲である。このようなフィルムはデポジット したスラリー上に形成され、もう既にデポジットされている材料の他に、新規に デポジットした材料から成っている。これを第6B図に示す。この厚さは、次の関 係から算出できる。 ここで、h*はデポジットしたスラリーの厚さである。繰返しキャスティング した層にひび割れが入らないようにするために、変数hsatは材料のCCTよりも小 さくなければならない。hsatの関係は、上述した印刷パラメータの点から、次の ように表すことができる。 １例として、体積含有率35%のアルミナスラリーを使用し、パッキング密度が5 5%であると仮定した場合の、ライン間隔とスラリー流量の関数である浸潤肉厚の プロットを第7図に示す。ここで、ラスター速度は1.2m/secである。横線は、仮 定に基づいたCCTを表す。曲線の横線より下にある部分は全て許容可能な動作点 を示す。既にキャストされた層の多孔性構造内への液体の浸透性の性質のために 、キャストされた液体がhsatよりもやや大きな範囲にかけて実際に存在するので 、この基準は堅実であることに注意すべきである。浸潤が減少したために応力も 小さくなっている。 印刷パラメータを選択する際には、方程式（6）を使って効果的な層の高さが 使用するスラリーのタイプのCCTを超えないようにするべきである。 適切な体積含有率は5〜55%であり、10〜40%が好ましいことがわかっている。 上述した関係に基づくと、CST（訳注：CCTでは？）を増加するか、または浸潤 肉厚を減少させるか、あるいはこの両方を行うことでひび割れが防止できること がわかる。選択したパウダーについては、フィルムのひび割れ抵抗を増すことに よりCCTを増加することができる。これは、PEGのような可溶性ポリマーといった 可塑剤をスラリーに加えることで達成できる。CCTはまた、例えば表面活性剤を 追加するか媒体を変更して、毛管圧を低下することにより、また、液体の表面張 力を低下することによっても増加することができる。例えば、アルコール（メチ ルアルコール等）と水の混合物の表面張力は、水のみの表面張力よりも低い。毛 管圧も、液体のパウダーへの接触角度を増加することにより低下することができ るが、これはスリップキャスティングの濃度に有害な影響を及ぼす可能性がある 。与えられたパウダーから製造したフィルムの小孔直径を、凝集剤を加えること で若干拡大することが可能であり、これにより、毛管圧が 低下し、CCTが増加する。より高い体積含有率のパウダーを使用することによっ て、また当然、デポジットするスラリーの層の厚さ（また、デポジットするパウ ダーの最終層）を減少することによっても浸潤肉厚を減少することが可能である 。 処理に影響する別のパラメータは、形成中のパウダーベッドの温度である。ベ ッドの温度を上げると、液体媒体の吸収が速まり、その結果、パウダーベッドの 乾燥に要する時間が短縮される。例えば、スラリーの主成分が水である場合、パ ウダーベッドは液体の沸点よりも低い、最高80℃の温度に維持される。 良質の層表面仕上りを得るための最適な印刷パラメータの組合せを求める場合 、全ての変数を考慮することが重要である。最も重要な変数は次のものである。・ ラスター速度・ ライン間隔・ 流量・ 層内のライン配置・ 層間のライン配置・ ノズルの開口サイズ・ スラリーの固体ローディング・ スラリーの粒子サイズ・ スラリーの湿潤角度・ パウダーベッドの温度・ 層のライン間の保圧時間 これらのパラメータの全てが独立している必要はない。 ジェット運搬の状態の考察に戻り、デポジション後のスラリーの状態について より詳細に説明する。好ましい実施例において、開口部とパウダーベッドの間の 間隔を選択し、ジェット30が連続する流れとしてパウダーベッド上に排出される 。第5図に示すように、ジェットがノズルを離れると、直径が小さくなってくび れ、そのままある距離にわたって連続して流れる。さらに下流に行くと、 ジェットは不均一な流れ範囲に入り、続いてレイリーの不安定性によって流れが 完全に破壊する。破壊の前にジェットがパウダーベッドと接触することが有益で ある場合が頻繁にある。直径350ミクロンのジェット用の開口部とパウダーベッ ドの間の典型的な距離は4〜5mmである。ジェットが、上述したように表面に突当 たる以前に破壊して小滴化するようにするか、またはこの小滴化を生じるような 動作を外から加えた場合、ジェットがまだ島状に分離している最中に数滴が早く もスリップキャストを始める。このスリップキャストが早すぎると、小滴と小滴 の間に隙間ができるといった欠陥がパウダーベッドに生じてしまう可能性がある 。この理由から、ジェットを連続した流れとして表面に到達させることが好まし い。（しかし、ジェットを破壊させる実施例についても後に説明する。） スラリーのジェットがパウダーベッドに突当たると、ジェットはスプラッティ ングする（バシャッとなる）か、外側に向かって広がる。円形の断面を持つ定常 ジェットが、パウダーベッド上に、ベッドの表面に対して直角に入射された場合 、液体は方向を変え、パウダーベッドの表面と同じ速度でやや円形を描いて流出 する。ジェットが非多孔性の基板上に入射された場合、スラリーは時間と共に成 長する定常プールを形成する。このようなジェットが非多孔性基板上にこれを横 断して入射されると、ジェットは液体のラインをデポジットする。この液体ライ ンの幅は、1本のラインにつき排出される液体の量、ジェットの表面上への入射 速度、液体の粘性、液体と表面の間の湿潤状態に依存する。1本のラインにつき 排出される液体の量を算出するには、ジェットの流量を調べ、これを横断の速度 で割ればよい。 1本のラインにつき排出される液体の量が増加すると、ラインの幅が拡大する 。ジェットの速度が増すと、ラインの幅が増加する。液体の粘性が増加すると、 ラインの幅が減少する。液体と表面の間の湿潤角度が増加すると(すなわち、効 果湿潤よりも低い場合など)、ラインの幅が減少する。 反対に、既にデポジットされたパウダーの層の上にスラリーをジェッティング するように、ジェットが多孔性の表面上を横断して排出される場合には、表面下 の本体に液体が吸収されるために、ラインの幅は、同じ湿潤特性を持つ固 体表面上へのジェッティングよりも小さくなる傾向がある。スラリーをジェッテ ィングする場合、基板に液体媒体が吸収された結果、表面上に残留するスラリー （および、そのスリップキャスティング）の粘性が増加する。この効果により、 非多孔性の表面上へジェッティングした場合の幅よりも狭い幅が得られる。 一般に、スプラッティングが起こるタイムスケールは、約10〜500μs（マイク ロセカンド）である。 スラリーが基板上（多孔性の基板、または予めデポジットした多孔性パウダー 層のいずれか）にデポジットされると、デポジットされたスラリーの層の液体含 有量が減少する。一般に、この減少には、スリップキャスティングと乾燥の2つ の現象が関係している。これら２つの現象は第6A図、第6B図を参照することで理 解できる。新しいスラリーの層34が多孔性のパウダーベッド13の表面上にデポジ ットされた途端に、スラリー内の液体媒体が、前回のサイクル（単数または複数 ）中に既に乾燥した、または部分的に乾燥した多孔性ベッド13に（毛管圧下で） 吸収され始める。例えば約1秒といった短時間の内に、スラリーが最大限に過浸 潤して、粒子がそれ以上接近できない程に十分に凝縮するまで液体媒体の吸収が 続く。この時点で、材料は降伏応力を持ち、液体よりもむしろ固体のような状態 を呈する。従って、上述の約10〜500μsの時間にかけて排出を行うスプラッティ ング機構が、顕著なスリップキャスティングを行うずっと以前に完了している必 要がある。既に形成され乾燥したパウダーベッド13の部分35が、新規層からの水 分によって再び浸潤され、これにより、既にある層と新規にデポジットされた層 の両方が、hsatが示す浸潤パウダーの総肉厚を形成する。 スラリーの層をデポジットした後、バインダーの印刷およびその他の目的で孔 を開けるために、パウダーベッドを乾燥、または部分的に乾燥する必要がある。 この乾燥は石英加熱銀燈（第1図の14に示すようなもの）の補助によって達成す ることができ、乾燥にかかる時間は一般に10〜60秒である。従って、ベッドの1 部分で浸潤と乾燥が繰返し行われる。浸潤および乾燥されたベッドのこの部分は 、新しい層を加える度に支持12から離れていく。 長方形の基板上に、ラスター動作によるシングルジェットを使用してパウダ ーベッドを形成する典型的な処理の1例として、1ミクロンアルミナパウダーの、 容量率35のスラリーを、直径127ミクロンの開口部から流量2.0cc/分、ラスター 速度2.5m/秒で、150ミクロンの連続ラスターライン間隔にてジェッティングした 場合、スラリーの湿潤層の高さh*（スリップキャスティング以前）は約89ミクロ ンになる。パウダーが55%の比質量偏差に達した際には、パウダーベッド層の厚 さは約56.5ミクロンになる。 スラリーの構成 スラリーに基づいた立体印刷処理には、十分に分散したパウダー懸濁液が必要 である。候補に挙がるものの内で適切な部類はセラミックパウダー懸濁液である 。このセラミックパウダー懸濁液は、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタ ン酸バリウムを含有するが、これらに限定されるものではない。表面電荷特性と 固体-液体界面化学は、セラミックパウダーのコロイド処理において重要な役割 を果たす。 適切なスラリーを準備するには、1ミクロンのアルミナパウダーと、媒体とし ての水を使用する。pHを下げてスラリーの静電的安定を補助するために硝酸を加 える。以下に説明するように、印刷後にパウダーベッドの結合していないパウダ ー範囲の再分散を補助するためにポリエチレングリコール（PEG）が加えられる 。一般にスラリーは、アルミナ体積含有率35%、硝酸0.05モル、分子量400のPEG で、2重量率の量において配合する。使用するパウダーが炭化タングステンパウ ダーである場合、適切な再分散剤は、フィラデルフィア州フィラデルフィアに在 るRohm and Haas社よりDuramax 3007の商標で販売されているアクリル性共重合 体の塩化ナトリウムである。セラミック処理の従来の方法によるスラリーのボー ルミリングを利用すれば、十分に分散したスラリーを製造することができる。 窒化ケイ素パウダースラリーは、高いpHにおいて静電的に、または重合分散剤 を使って立体的に安定させることができる。水酸化テトラメチルアンモニウムを 使用すれば、低粘性のジェット可能な安定スラリーを容易に造ることができる。 しかしながら、部分的な回復処理の最中に、静電的に安定したスラリー に関連した問題が発生する。印刷された部分にダメージを与える可能性があるの で、パウダーベッドが自然に個々のパウダーに再分散することはない。スラリー のミリング時間が増えると、パウダーベッドが再分散する傾向が減少する。加水 分解したシリカ状の表面は、高いアルカリ性の状態において溶解し、パウダーを 乾燥する際に接着剤として働くと考えられている。さらに、Si3N4の静電分散の 場合、Al203やY203といった焼結添加剤のためにヘテロ凝結が起こり、これによ り焼結添加剤の不均一な分配が生じる。これに関しては、窒化ケイ素では中性pH における立体安定化が理想的な分散状態であるといえる。窒化ケイ素の分散剤と してアニオン高分子電解質Nopcosperse A44(下記参照)を使用した。分散剤0.2w/ oを加えることで、低粘性の30v/oの窒化ケイ素スラリーをpH8.5で準備すること ができる。また、このような準備から得られるパウダーベッドは、窒化ケイ素の 溶解が最低限で済むので、熟成効果が低く、十分に再分散する。 窒化ケイ素スラリーの詳細な構成および準備方法は次の通りである。標準スラ リー構成は53.44w/o Si3N4、3.21w/o Al203（アリゾナ州ツーソンに在るCeralox 社から販売されているHPA-O.5)、3.21w/o Y203(ニュージャージー州フェアフィ ールドに在るMolycorp社から販売されている99.99%のUnocal P/N 5600)、0.28w/ o 1M水酸化カリウム(KOH)、38.68w/o脱イオン水、1.06w/oポリエチレングリコー ル(PEG、コネチカット州ダンベリーに在るUnion Carbide社から販売されているC arbowax Polyethylene 400)、0.12w/o Nopcosperse A44（35%、ペンシルバニア 州アンブラーに在るHenkel社から販売されている独占ブレンドのアンモニウム高 分子電解質）である。パウダーを加える前に、まずKOH、PEG、分散剤をポリエチ レンボトル内で溶剤とともに完全に混合する。 次に、この溶剤にパウダーを除々に加え、アルミナボール媒体を使用して24時間 ミリングを行う。スラリージェッティングする以前に、32mmの大きさのふるいを 使ってスラリーを予め濾過し、真空下で脱気した。これは、ジェッティングの最 中に気泡の発生を防ぐためである。 スラリーとして使用できる別種の候補は金属パウダー懸濁液である。1〜5ミク ロンの微細な金属パウダーは、銀、ニッケル、鉄、コバルト、タングステン、 モリブデン、その他の金属から得られる。気体をアトマイゼーションして生成す る金属合金パウダーも5〜10ミクロンの大きさにすることができ、このパウダー もスラリーの配合に適している。スラリー媒体は水、または、エチル、プロピル 、メチルアルコールを含む幅広い溶液、あるいは水とアルコールの混合物であっ てもよい。本発明での使用に適したスラリーは、粒子が0.2〜10ミクロンの大き さ、好ましくは0.5〜2.0ミクロンの大きさである。 スラリーとして使用する別種の候補として、重合パウダー懸濁液がある。この 懸濁液にはポリメタクリル酸メチル（PMMA）とスチレンが含まれるが、これらに 限定されるものではない。 次の考察を考慮すると、上述したスラリーシステム用の適切なバインダーには 、上述した立体印刷特許において認定されたバインダーとアプリケーションが含 まれる。バインダーは、パウダーベッドの気孔空間内に入れるほど大きな粒子を 含んでいてはならない。従って、バインダーは溶解ポリマーのような溶解金属か ら成ることが好ましい。これは例えば、ウィスコンシン州に在るSC Johnson Pol ymer of Sturtevant社から商標名JONCRYL 58で販売されているバインダーである 。この材料は、水、イソプロピルアルコール、アンモニアの溶液に50重量率のポ リマーを加えたスチレンアクリル共重合体である。バインダーとして使用するに はこれを、固体が5重量率になるように水で希釈する。 ジェッティングパウダー層を使用した立体印刷の方法の一般説明に戻る。パウ ダーの層が乾燥したら、立体印刷技術に従ってパウダー表面上にバインダーを印 刷する。次に、加熱ランプを使ってバインダーを乾燥させる。この後、新しいス ラリーの層を使ってこのサイクルを繰返す。 パウダーからの部分除去 バインダーの印刷による完全な外形が画定されたら、この部分をパウダーベッ ドから回収しなければならない。これは、一般に水の液体にパウダーベッド全体 を浸し、パウダーベッドのバインダーを印刷していない部分を再分散させる。こ れについては次により詳細に説明する。 スラリーまたはペーストから抽出したベッドは、ソリッド・フリーフォーム ・ファブリケーション方法にいくつかの利点を与える。最も重要な利点の1つは 、1ミクロンまたはこれよりも小さな粒子を使用する場合にも、パッキング密度 の高いベッドを製造できることである。このようなパウダーベッドは多少粘着性 があるが、これにより結合していない材料をコンポーネントから除去することが 難しくなる。ファインパウダーから高密度で製造したベッドにおいて、単位体積 ごとの粒子と粒子の接触の数は多い。これらの粒子と粒子の接触の強さは、ベッ ドの機械的動作に大きく影響する。粒子間のファンデルワールス力に加えて、粒 子の接着力も、スラリー層を乾燥する際に粒子ネックにおける溶解した物質の沈 殿によっても大きく影響される。pH4.5の水性アルミナのスラリーは、17ppmの溶 解アルミニウムイオン濃度[Al3-]を持ち、また、スラリーが乾燥する際に粒子間 のネックにおいてアルミニウムトリヒドロキシド(trihydroxide)(Al(OH)3)とし て沈殿する。この結果得られる粒子間のセメンテーションブリッジにより、粒子 と粒子の接触の強さを増加して、さらに強いベッドができる。同様に、水性窒化 ケイ素においても、溶解したケイ素（窒化ケイ素パウダーに基づいた0.1重量率 までの重量の減少に関連する）が、逆に接触強度に影響を与えながら、粒子接触 において再沈殿する。これらの無機セメンテーションブリッジの再溶解も非常に ゆっくりと起こる。従って、水または溶液で洗浄することによって、周囲部分か ら結合していないマトリックス材料を再分散させることは非常に困難である。 ファンデルワールス力の衝撃またはセメンテーションブリッジは、粒子と粒子 の接触の性質を変える添加剤を追加することで減衰することができる。この方法 において、パウダーベッドの再分散が大きく改善される。この添加剤にはいくつ かの必要事項がある。第1に、添加剤は、ファンデルワールス力が十分に減少す るように、またはファンデルワールス接着を減少させる新規の効果媒体として働 くように、粒子同士が接近することを防止するために乾燥中に分子間を分離する ものでなければならない。第2に、分離した添加剤は、溶解した物質が粒子間の ネックにおいて過度に沈殿することを防ぐために、希釈剤として作用しなければ ならない。最後に、立体印刷の場合において、添加剤がバインダーが部分を画定 する作用を妨げることがないように、添加剤は印刷されたバイ ンダーと呼応して作用しなければならない。 このような添加剤の選択基準は、1）スラリーの形成に使用する溶剤内で高度 に溶解し、乾燥中には材料の最後（またはほぼ最後）にスリップキャストし、2 ）パウダーベッドの再分散に使用する媒体内で迅速に溶解するように溶解可能な ものであり、3）立体印刷の場合において、使用のバインダー用の液体媒体内で 溶解可能であり、バインダーのバインディング作用を妨げることがない。 立体印刷での使用の適切な1例は、水性ベースのスラリーには非常に効果的な 低分子量のポリエチレングリコール（PEG 400）である。PEGは、スラリーの乾燥 時に粒子のネックにおいて残留する。これにより、ネックでの塩橋の再沈殿が防 止できる。PEGはまた水中での溶解度が非常に高い。再分散工程中にパウダーベ ッドに液体が侵入すると、ポリマー連鎖が延長し、結合していない粒子を分離す るためのさらなる力として作用する。在るミナおよび窒化ケイ素システムも、同 様の好ましいPEG再分散特性を示した。2重量率のPEG 400を含むアルミナスラリ ーから製造したベッドは、水に15分間浸した後に30.0重量率の再分散を行った。 PEG 400を含まないサンプルでは2.5重量率であった。PEG 400を2重量率加えるこ とで、水性窒化ケイ素スラリーから製造したベッドの再分散が、PEG 400を含ま ないスラリーと比べて7重量率から30重量率へと向上した。また、PEGはバインダ ー内で容易に溶解し、硬化の最中にアクリルの架橋に影響を及ぼすことがないた め、PEGの使用は、Joncrylアクリルのような水性バインダーとも互換する。 PEGまたはその他の再分散剤の効果は、スラリーのpHを溶解した無機固体の形 成を最小限にするように選択することで高めることができる。 バインダーによっては、バインダーが印刷された範囲の再分散を防止するため に、印刷後、および印刷されていないパウダーを再分散する以前に熱硬化段階を 必要とするものもある。 従って、セラミック部分の完全な処理には、バインダー/スラリーの互換性に 関連する次の考えが含まれる。多くの場合スラリーは、再分散を必要とする部分 が形成された後にパウダーベッドの再分散を補助するための薬剤を含有している 。バインダーは、パウダーベッドの微細な孔の中に浸透できるものでなけ ればならない。バインダーは、スラリーに再分散剤を加える以前にも、パウダー を凝固させるものでなければならない(一般にこれは、バインダーを、バインダ ー内で再分散剤が溶解できるようにすることで達成される)。バインダーは再分 散に使用する液体内で溶解してはならない。（これを達成する唯一の方法は、熱 を加えると架橋を生じるために、再分散に使用する液体内で溶解しないようにな るバインダーを使用することである） 上述した単一スラリージェットの実施例は、実施と自動化が比較的簡単に行え る。しかし、単一ジェットのラスター走査は、層内で既にでき上がったラスター ラインにラスターラインをステッチする上で困難である。これは、ラスターライ ン間の層内に隙間のシームが形成されてしまうことがあり、ラスターライン間で 層の表面がやや突出するかやや窪んでしまうためである。これらの不定形が生じ る理由は、スリップキャスティングの後に個々のジェットされたスラリーライン が、第8図に略図で示すような側壁がやや傾斜し、ライン間が凹状の断面を持っ ためである。この結果得られた隣接する数本のラインの断面を、第9A図、第9B図 に略図的に示している。図にあるように、ライン34aと34bの間等に小さな窪み23 ができている。この窪みは、ラインの層44a、44b等を加層するにつれて深くなる 。本明細書中ではこのライン間の割れ目をステッチシームと呼ぶ。 層34から層44へのジェットの走行パスをオフセットすることで、表面仕上げを 改善することができる。従って、第10図に示すように、次の層は、先行層の上に できたジェットの走行パス間にジェットが走行される。最も単純なケースでは、 走行パスは先行の走行パス間の中心に配置され、その結果、層と層が互い違いに なる2つの走行パターンができる。この場合、表面全体が各層によって被覆され る。 スラリーを、1本のデポジットラインの両方の長い端部におけるパウダーベッ ドの状態が同じになるようにデポジットすることが好ましい場合もある。例えば 、隣接する両端が隣接するラインではないか、または隣接する両端が既にスリッ プキャストされたラインである。このような対称性を持った別の走行パスパター ンを第11図に示す。ここで、第1セット54がデポジットされており、これ らのライン54a、54b、54c、54dは互いに、ラインを妨害することなく隣にライン をスリップキャストできる十分な距離をおいて離れている。この間隔は、走行ラ イン56a、56b、56cから成る次のセット56を、既にデポジットされたライン54a〜 ｄの間に挿入するのにも十分である。この場合、両セット54、56は公称的に同じ 層上にデポジットされる。各セットの隣接するラインは、既に印刷されたライン が先行の層内に完全にスリップキャストするまで待たずに、非常に迅速に連続し てデポジットされる。さらに、各ラインはジェッティングの際に、周囲の環境と 対称的な界面を有する。セット54のラインは新しい範囲にジェッティングされ、 また、これらのラインは既にスリップキャストした1対のラインに隣接してジェ ッティングされる。 走査ライン間のステッチングを向上する方法の1つは、既にジェッティングし たラスターラインがスリップキャストする前に次のラスターラインをジェッティ ングするものである。（これは、前述の、まだスリップキャストしていないライ ンの隣に新しいラインを印刷しない技術とは全く逆のものである）ラスターライ ンを引く速度は装置の機構によって異なり、また各装置には、次のラスターライ ンを引くまでの間に最低限の時間間隔が設けられる。この間隔は装置によって指 示される。例えば円形または輪状パターンといった装置の形状においては、隣接 するラインまでの時間間隔を自由に変えることができる。 スラリーをラスターパターンにデポジットするための別の機構を第22図に略図 的に示す。第22図は、機構547をその上に設置したパウダーベッド513を示す正面 図である。この場合、1つまたはそれ以上のスラリージェット586（第22図では2 つ）を、ジェットの動作方向を逆行することなく連続ループで運搬するためにト ラックまたはベルト機構547を使用しいる。次に、ジェット586をトラバースする 機構547とパウダーベッド513との間に関連する動作が確立される。機構547をパ ウダーベッド513の上に移動することも、また、パウダーベッドを機構の下に移 動することもできる(連続的に、またはジェットのトラバース間の個別の動作に よって)。いずれの場合も、スラリーのライン534a、534b等をラスター動作にお いてデポジットすることになる。ジスラリージェットが往復キャリッジ状で移動 する方法と比較したこの方法の利点は、連続するスラリーの ライン534a、534bの到達間の時間が、デポジットされたラインの全長にかけて一 定であることである。さらに、ジェットの動作が継続的であり、逆行が必要ない ため、連続するラインのデポジット間の時間が、単一ジェットを使用した場合で さえも、第14B図に示したような往復キャリッジの場合と比べて短くて済む。さ らに、この時間を調整することができる。単一ジェットを使用する場合、連続す るライン間の時間間隔をより長くとりたいと思えば、ループの非デポジット段階 におけるジェットの速度を遅くするか、またはドエルを導入することができる。 パウダーベッドへのジェットのトラバース速度を速めることなく、連続するライ ン間の時間間隔を短くしたい場合には、ループにジェットを追加することが可能 である。 例えば、第21B図に略図的に示すように、静止しているパウダーベッド613上で 回転する回転フレーム662にスラリージェットノズル636を取付けることで、環状 の円形パウダーベッド613を造ることができる。スラリージェットノズル636は、 外側から内側に向かう、または内側から外側に向かうらせん動作をトラバースす るようにされる。このノズルは例えばスライダー664に設置される。スライダー6 64は、プリントヘッドの外径から始まり、ノズルがパウダーベッド613上で1回転 する毎に約0.1〜2mmといった典型的な前進速度で中心に向かって規則的に前進す る。回転動作を調節するために、スラリーのノズル636への液体接続のための特 殊な供給が行われる。例えば、ノズル636をベアリング666内に取付けることがで き、これにより、パウダーベッド上でノズル636がそのらせん軌道においてトラ バースする際、ノズル自体は回転せず、また、ノズルに供給を行う管668はねじ れを維持する必要がない。 この方法では、十分な高速度において、直前に配置した「ライン」がスリップ キャストする前に連続「ライン」を配置することが可能であり、このために、こ のようなライン間のシームが最小限に抑えられる。（厳密には、ジェットヘッド のパスがらせん状であるため、複数に分離したラインではなく、別のらせんライ ンの部分と隣接する部分を備えた1本の長いらせんラインである。） 第21A図に示すような別の形状は、線形に並進運動するジェット536の下でパウ ダーベッド513を回転するためのものである。ジェット536はスライダー564上 で固定トラック562に沿って動く。第21A図に示すパウダーベッドを回転するアプ ローチにともなう欠点は、回転によるパウダーベッド上でのスラリーの動きを防 止するために硬化を行う必要があることである。（第21A図に示したらせんは広 がり方が誇張されているのでらせん状に見える。一般には、各サイクルが先行す るサイクルと密接している。） 範囲を横断、逆行し、既にデポジットされたラインの隣にラインをデポジット するラスター実施例よりも有益などちらの回転実施例からも得られる利点は、連 続する「ライン」の隣接位置に行われるスラリーのデポジション間の時間が、「 ライン」の全長（回転実施例の場合には、1回転のらせん部分）にかけて均一で あるということである。これとは反対に、ラスター機構では、方向転換端部近く の隣接するラインのデポジット間の時間は、方向転換端部から離れた隣接ライン 間の時間よりも短い。従って、回転実施例の方が均一性が得られる。 どちらの回転形状においても、ジェット流量が一定であれば回転速度、各パス の半径方向の間隔も一定であり、また、基板に対するジェットの周速が減速する ことによって層肉厚が中心に向かって増加する。従って、何らかの形の補正を行 う必要がある。便利な方法として、基板に対するノズルの回転速度を変更するも のがある。好ましい実施例では、スラリーの流量を変更する(ノズルが中心部に 近い時には流量を少なくする)。このアプローチには、基板上へのスラリージェ ットの連続するパスの間の時間を一定に保つという利点がある。 支持とスラリージェッティングユニット間の関連回転でスラリーをジェッティ ングして形成したパウダーベッドの1例には、直径150ミクロンの単一スラリージ ェットを、各ジェットの回転の間に250ミクロンの問隔をおいてパウダーベッド 上に放射状にトラバースすることにより、外径0.15メータ、内径0.75メータの環 状パウダーベッドを製造するものがある。このようなパウダーベッドは、例えば 側部が5mmといった小型構成部品を数多く製造する場合に使用できる。パウダー ベッド上でのジェットの回転値が600rpmに維持されている場合、ベッド上をトラ バースするジェットの速度は、パウダーベッドの外径においては4.7m/秒、ベッ ドの内径においては2.35m/秒になる。ジェットがベッドの外径にあり、内径にお いて2.5cc/分に線形に減速する条件においてスラリーの流量が5 cc/分である場合、媒体に吸収される前に71ミクロンの均一な液体排出が得られ る。このパウダーベッドの全体層のデポジットにかかる時間は15秒以内である。 スラリーの体積含有率が30%、パウダーベッドの比質量偏差が60%である場合、約 35ミクロンの厚さのパウダーベッド層が得られる。ジェットのらせんパターンは 、パウダーベッドの同じ円周位置に0.1秒毎に戻るため、直前にデポジットした 部分はまだ完全にスリップキャストしていないので、新しいらせんの部分がこれ と結合し、パウダーベッドに生じる欠陥は最低限に抑えられる。スラリーに含有 される固体量が少ないほど、スラリーがスリップキャストする時間をやや長くす ることによって、この効果の促進を助けることができる。粘性を増加するするた めに薬剤を加えても同じ効果が得られる。 第14B図に示すような、パウダーベッドの表面上でノズルを前後に走査する機 械システムでは、連続したラスターラインを作成するべくノズル付きのキャリッ ジを方向転換するのにある一定の時間がかかる。この時間は一般に、約0.25〜1 秒である。直前のラインが1秒よりも短い時間に顕著にスリップキャストした場 合、連続する次のラインが、既にスリップキャストしたラインにぶつかった形で 配置される。この状況は、上述したように層内に欠陥を生じ、また表面が粗くな ってしまう可能性がある。これは防止しなければならない。本発明の1面は、プ リントヘッドの通過の間の時間よりもスリップキャストの時間が長くなるように スラリーを改良することである。例えば、ファインアルミナパウダーのスラリー を使用する場合、ポリエチレングリコールを加えることでスラリーの粘性が増し 、これによってスラリーがスリップキャストする時間が長くなる。例えば、2重 量率のPEG分子量8000をアルミナ体積含有率30%のアルミナスラリーに加えると、 スラリーの粘性が増加する。 本発明の別の面は、隣接するジェットライン間のステッチシームをなくし、同 時に材料のデポジション量をふやすことである。いずれの目的も、ラスター走査 の高速軸に対して垂直な方向（すなわち、第3図の2重矢印で示す方向に対して垂 直な方向）に細長いジェットを供給することによって達成することができる。細 長いジェットは与えられた範囲をより少ないラスターパスで被覆できるので、ス テッチシームの数が減り、デポジションの速度が速まる。細長いジ ェットは、その範囲内で、デポジットされているパウダーベッドの全幅を被覆す ることができ、また、この方法ではステッチシームを完全になくすことが可能で ある。従って、ノズル開口は細長いスロット、楕円形、その他の適切な細長い形 状であってよい。このような開口の典型的な縦横比は3:1よりも大きい。 ノズル開口が細長くない場合でも、円形、長方形、四角形等を含むあらゆる適 切な形状であってよい。 多重平行スキャンライン 本発明のさらなる面は、複数の同時作動ジェットを使用して、より広い幅また はパウダーベッドの幅全部を被覆することである。第12図に略図的に示すこの実 施例では、複数のスラリージェット130a、130b、…130fが一直線上に、1つのジ ェットの断面の大きさの数倍の幅間隔を置いて配置されている。ジェットは、1 つのノズルヘッド136を介して複数の開口から排出される。第13図に略図的に示 すように、ジェット130a、130b等は、ジェットがそのパウダーベッドへの経路に 溶け込むことがないが、隣接する液体ジェットの「スプラット」または広がりと 結合できる程度には近い距離で互いに十分に離間している。隣接するジェットの ライン全体が結合すると、パウダーベッドの表面において向上したデポジション 表面が造られる。その結果、パウダーベッドの表面上にスラリーの幅広い帯がで き上がる。パウダーベッドにジェットが当たり、横方向に広がってラインを形成 するべく結合するまでに要する時間が、液体がパウダーベッド内に著しくスリッ プキャストするまでの時間よりもかなり短いことが重要である。例えば、スプラ ットが生じるのにかかる時間は、スプラットのサイズをジェットの速度で割るこ とで求められる。 ジェットデザイン 典型的なジェットは直径が約0.3mmで、ジェット速度は約2m/秒である。従って 、スプラット広がりまでの時間は約0.15ミリ秒である。反対に、液体媒体 がパウダーベッドに吸収されるのにかかる時間は、スラリーの配合、パウダー粒 子の大きさ、その他の要因によって異なるが、0.1〜10秒の間である。従って、 隣接するジェットはスプラットし、スラリーがスリップキャストする以前に互い に結合する。 例えば、直径350ミクロンの円形ジェット25個を1mmのセンター間隔を置いて配 置する。この装置を介して、スラリーが総流量330cc/分で押出される(各ジェッ トにつき13.2cc/分)。このジェットの列を、パウダーベッド上で2.0m/秒にて走 査した結果得られる湿潤層肉厚h*は、各ジェットの流量とジェット間の間隔か、 または総流量とでき上がりの総幅（ジェット間隔×25）のいずれかを使って方程 式（1）によって求めることできる。どちらの計算でも110ミクロンの湿潤層肉厚 h*が得られる。スラリーの体積含有率が35%で、パウダーベッドの比質量偏差が6 0%である場合、液体媒体が吸収された後に64ミクロンの層が得られる。 第18図に略図的に示すように、ステンレス鋼管のような立方体の金属管435の 壁に穴を開けることにより、開口部436a、436b…436nの線形列436を造ることが できる。この穴は、フォトエッチング、放電装置またはレーザーアブレーション 法といったあらゆる適切な手段を使って開けることできる。または、開口板を造 り、例えば接着セメントでプレナムに固定してもよい。このような開口板は、上 述した技術のいずれか、または電気鋳造法によって造ることができる。アルミナ のようなセラミックの開口板も、ダイアモンドドリルまたはレーザーカットの技 術を用いて造ることができる。シリコンウェーハ内での開口のマイクロ製造は、 このような開口板の製造に使用することができるまた別の方法である。 開口部のサイズと、線形列における開口部間の間隔の設計についてはいくつか の考えが浮かぶ。より大きな開口部を使うことにより、プリントヘッドが詰まる 可能性を大きく減少させる。また、より大きな開口部によって濾過の必要性も減 少する。これによって、より大きな粒子がスラリーシステムとプリントヘッド内 を安全に通過することができる。従って、濾過方法では主に、パウダーベッドに 必要とされる品質を保証することに重点を置く。しかし、非常に大 きいために線形列において互いに遠く離間してしまう開口部では、均一の厚さの パウダーベッドを製造することは難しい。さらに、より大きな開口部を使用する と、パウダーベッドの端部の制御が困難になってしまう(下記参照)。 ジェットのラインと幅広いノズルの比較 複数のジェットを使ってパウダーベッド上にラインをデポジットすることは、 細長い開口部またはスロットを使った場合と比べて確実に有益である。主に、ス ラリーが通過しなければならない最低限の大きさは、一連の穴全てが、同じ効果 範囲に設けるスロットよりも大きい。例えば、1mmセンター上に配置された350ミ クロンの穴と同等の大きさを細長いスロットで置き換えるとすると、スロットの 厚さ（細長くない部分の大きさ）は96ミクロンになる。従って、穴の場合には、 100ミクロンの大きさのアグロメレーションが穴の1つを自由に通過することがで きるが、スロットの場合には詰まってしまうであろう。別の利点は、ノズルの構 成に多くの材料を使用することができるので、一連の再形成可能な穴の製造が、 一定の大きさの細長いスロットを製造するよりも容易なことである。 さらにある利点は、スロットから出るジェットでは、ジェットの端部における 状態がジェットの中心部の状態とは異なることである。特に、毛管現象はジェッ トの端部を中心に向かって内側に引っ張る傾向がある。しかしこれとは反対に、 一連の小型ジェットを使用する場合には、端部のジェットが、中心におけるジェ ットと同じ方法でジェットからパウダーベッドへの距離にかけて移動する。さら に、以下で述べているように、一連のジェットを使用することによって、パウダ ーベッドの端部の調整のさらなる好機を開く。 最終的に、以下に示すように、複数の材料から成るパウダーベッドは、異なる 材料を異なるジェットに供給することで製造することができる。 開口部の間隔をとる際に、開口部を、その直径の1.5〜6倍の距離を置いて離間 すると有益である。その中でも、2〜4倍が好ましい。 複数の平行ジェットを使用する際、液体面に気泡が現れ、表面の非均一性を生 じるという状態が起こる場合もある。スラリーからの液体媒体がパウダーベ ッドの気孔を貫通する際に、この気孔内の空気が除去されなければならない。パ ウダーベッド内でこの空気が下方向に押され、上面の表面以外のいずれかの面か ら放出されることが望ましい。しかし、スラリーから空気が出て、スラリー内に 気泡を形成してしまう場合もある。気泡は、上述したように、独立ラインの連続 としてパウダーベッドをデポジットすることで防止できる。この方法では、液体 がパウダーベッドに浸潤し、パウダーベッドのまだスラリーを印刷していない範 囲へと気泡を押出す。しかし、常に気泡が発生するというわけではなく、気泡が 発生しない場合には複数ジェット実施例は明らかに有益である。 複数の走査ラインを同時にデポジットする別のパターンは、第11A図、第11B図 および単一ラインデポジションに関連した上述の方法と類似する。第11A図、第1 1B図はこのパターンの説明にも適応する。第1セット54にある全てのスラリーの ラインを同時にジェットし、続いて第2セットの全てのラインを同時にジェット することが可能である。この方法では、単一ジェット実施例に関連して上述した 対称性の利点が得られる。複数ジェットを使用すると、単一ジェットを使用した 場合よりも速く被覆が行える。 層の肉厚を減少する 本発明の方法の利点の1つは、極薄の層を作成できることである。既に述べた ように、普通は50ミクロンの厚さの層が使用される。パウダーベッド上での単一 または複数のジェットのトラバースの値を上げることにより、より薄い層を作成 することができるが、ジェットをより高速で走査することは実用的でなく、特に 、ジェットが方向転換し、各パス毎に再加速する必要があるラスター走査の場合 にはなおさらである。ジェット内のスラリーの速度を減じることによって、より 薄い層を作成することは可能である。しかし一般的に、ジェットには最低速度が 決まっており、それ以下の速度になるとジェットが不安定になり、開口部からの 放出角度が変わってしまう。また、スプラット拡張の間に隣接する走査ライン同 士が合着できるだけジェットが十分に接近しているのであれば、高速方向に対し て垂直なジェット間の間隔を広くすることでより薄い層を作成することもできる 。さらに薄い層が必要な場合には、スラリーを希釈し、より 低い体積含有率において使用する。この方法では、同量の液体容量を排出および 分配することにより、媒体が吸収された後により薄い層が得られる。 累積偏差の制御 多数の層のデポジションの最中にかけて累積効果が上昇する。本発明の1面は 、各層の厚さの調整に加えて、これら累積効果を調整することである。例えば、 パウダーベッド上での単一ジェットまたは複数のジェットの高速軸トラバースに おいてトラバース速度が変化（例えばシヌソイドの変化）することがある。（例 えば、このような速度変化は、ノズルの駆動の1部を成すベアリング内の偏心の ために起こる。）この変化のピークツーピーク振幅が4%である、場合、名目上50 ミクロンの厚さの層は49〜51ミクロンに変化する。この場合、トラバース速度が 低い時には層がより薄くなる。通常、単一層にはこの調整の度合で十分である。 しかし、高速軸走査速度における変化が、トラバースに沿った同じ場所に再帰し た場合、各層が同じ場所において厚くなり、また同じ場所において薄くなり、変 化が増加する。このため25層より後には、パウダーベッドの厚さには1225ミクロ ン〜1275ミクロンの違いが出る。従って、各層の厚さと等しい累積変化が起こる 。 パウダーベッドの高さを連続して測定することが本発明の1部である。これは 、例えばパウダーベッドの表面にかけて光学側距機41を走査することで達成でき る。第14B図に示すように、この高さ情報は、パウダーベッドの水準表面を作成 するための制御方法の基準として使用される。側距機はレーザーに基づき、バイ ンダー印刷ガントリー43上に収容することができる。 制御方法は、以下に述べるジェットの数に依存する。 単一ジェットをラスター走査パターンで使用してパウダーベッドを作成する場 合、累積形成高さにおいて測定したエラーを補正するために、高速軸走査の最中 と高速軸走査と高速軸走査の間の両方において、高速軸におけるトラバースの値 が調整される。従って、パウダーベッドの低過ぎる範囲ではジェットがより遅い 速度で走査され、またパウダーベッドの高すぎる範囲ではジェットがより速い速 度で走査される。 複数のジェットの列、例えばパウダーベッドの幅全体にかかる一直線（高速軸 Ｆに対して垂直）の列を使用する場合、方法はいくぶん異なる。パウダーベッド の幅にかけて一定な、高速軸にかけて起こる変化も、ジェットのトラバース速度 の変化（上述の単一ジェットの場合と同じ）によって補正することができる。し かし、走査の高速軸に対して垂直に起こる変化は、まずジェットの流量を制御す ることによって制御しなければならない。 第18図に略図的に示すように、複数ノズルスラリージェッティング工具436は 、複数（例えば10個）の部分462a、462b…462jに分割することができ、これらの 各々は各部分における独立した流量の制御が可能である（10個のノズルスラリー ジェッティング工具では各ノズルの独立した制御が行えるが、100個のノズル工 具では10本のノズルの「塊」を制御する。）1塊中のノズルで起こる流量の変化 は、各範囲を網羅する1塊内の全てのジェットからのパスの数が均一になるよう にするために、全部のパスにおいて、塊の位置をパウダーベッドに対する高速軸 に対して垂直に変えることで平均化することができる。高速軸に対して垂直な高 さの測定はまた、プリントヘッド内の各ノズルの動作に著しい変化の診断を斟酌 するため、メンテナンスのために工程を停止することが可能である。 第19図は、所望の高さの平坦なパウダーベッドを作成するために使用する制御 システムをブロック図形式で示している。制御システムへの入力には、最後の層 を作成した後の目標のパウダーベッドの高さ、パウダーベッドの次の層の目標の 厚さ、最後の層を作成した後のパウダーベッドの測定高さが含まれる。高さを測 定するには、パウダーベッドの表面にかけて光センサーを走査する。例えば、レ ーザー側距機41（第14A図）を使用することができる。このような装置はパウダ ーベッド上を素早く走査する。例えば、高速軸を10〜100トラバースさせる。こ の方法で、パウダーベッドの高さを表す2つのディメンションマップができる。 第19図にパウダーベッド高さ（x、y）で示すように、従来より知られているイン ターポレーション法を用いて、行った測定に基づいたパウダーベッドの表面の分 析的な状態を作り出すことができる。ここで、xは高速軸走査に沿った座標、yは 遅速軸走査に沿った座標である。 各層がデポジットされ、パウダーベッドの高さを測定したら計算が行われる。 ここで、目標高さからパウダーベッドの測定高さを引くと、パウダーベッド表面 上の2本の軸の位置の関数であるエラー信号（x、y）が得られる。このエラー信 号は、次のパウダーベッドのデポジットの層（またはもう少しゆっくりで、次の 何層か）の形成後のパウダーベッドの厚さを表すものである。測定したパウダー ベッドが所望の高さよりも低い箇所には厚さを追加する必要があり、また所望の 高さよりも高い箇所には次の層（単数または複数）としてより薄い層をデポジッ トする必要がある。次の所望の層の厚さにこのエラー信号を加える。これは次の 層の目標の厚さを、パウダーベッド上での位置の関数として表している。方程式 (1)、（2）を用いて、この目標高さを使ってパウダーベッドの表面にかかる目標 ジェット速度（x、y）を、位置の関数として以下のように計算することができる 。 遅速軸に沿った特定の位置yを指定することにより、高速軸走査ラインに沿っ た目標速度（x）を求めることができる。この速度が、スラリージェットヘッド4 9を取付けたキャリッジ85用の制御システムに供給される。一般に従来の方法に おいては、キャリッジ85は、例えばケーブル駆動45を介して、サーボモーター37 によって駆動され、また、線形暗号器47を使ってキャリッジ85の位置についての 情報を得るために線形暗号器47を使うことができる。この次に、この位置情報を 使ってキャリッジ85の速度を計算することができる。従来の方法では、コントロ ーラーを使って、キャリッジの所望の速度を、高速軸走査の最中の位置の関数と して維持することができる。 この説明は、各層のデポジット後にパウダーベッドの高さを測定するとしてい る。しかし、時間の節約を考えると、例えば10層毎のように高さの測定回数を減 らすことが望ましい。この場合、測定と測定の間の時間中に測定エラーができ上 がるように、エラー信号を約10で割る必要がある。さらに、キャリッジへの制御 信号に受入れられる最低および最高の速度を確立することが望ましい。例えば、 速度制御信号が公称値の50〜150%で変動する場合には、公称値の90〜1 00%になるようにこの速度信号の規模を縮小することが望ましい。これにより、 トラバース中のスラリーデポジションの状態が大体一定に維持され、欠陥品の製 造を防止する。キャリッジの速度制御は従来よりよく知られており、一般に速度 制御のエラーは約2%またはこれよりも低い。このため、最大10%の制御信号の許 容がエラーの補正に十分なものでなければならない。さらに細部を表示すること ができる。測定自体内のノイズの量を確認するためにエラー信号上に「デッドバ ンド」を確立するというように、さらに細部を示すこともできる。 端部配置制御の認識 本発明の別の面は、パウダーベッドの端部配置の制御をかなり正確に行えると いう認識である。実際には、パウダーベッドの端部、または端部付近に液体スラ リーを繰返し排出する機能により、ほぼ垂直の側壁を作る。ジェッティングによ って作成したパウダーベッドの1例を第17図に示す。第17図は、支持の表面上に ラスターした単一ジェットをジェッティングして作成したパウダーベッドの写真 である。非常に鋭角な端部と垂直壁がはっきりと見える。単一ジェットをトラバ ースして作成したパウダーベッドの端部の画定を助ける別の面に、スリップキャ スティングによるかなり速いラインの安定化がある。これにより、優れた端部状 態を画定することができる。この、ジェットの列を使用してパウダーベッドを作 成する場合、各層につき、パウダーベッドの端部をトラバースし、これらの端部 を上手く画定するためにまず単一ジェットを使用し、次にこれらの端部の間に線 形列を使用することが有益である。 製造ライン その上に、ジェッティングしたパウダースラリーの連続層とバインダーのパタ ーンを、スラリーをデポジットするために高速軸に沿って移動するスラリーデポ ジション49ヘッドでデポジットし、続いて表面上をラスターするバインダーデポ ジションヘッド51でデポジットする、実質的に動かない支持12を使った実施例に ついてこれまで述べてきた。 スラリーとバインダーを、製造ライン上の異なる位置に供給することも可能 である。製造ラインでは、全てのステーションにおいて、成長部分はラインに沿 って前進するウェブによって支持されている。この実施例を第15図に略図的に示 す。このような場合、上流に設けられた第1スラリーデポジションステーション2 02aが、矢印Mで示した方向に沿って移動するウェブ200に遭遇する。スラリーデ ポジション段階には、ウェブの幅にかけて複数のジェットが間隔を置いて設けら れた固定ヘッドが含まれる。複数のジェットがある時間の間作動し、その間、下 でウェブが前進し、スラリーの層を受容する。スラリー層が上述したようにスリ ップキャストし、例えばずっと下流にある加熱ランプによって乾燥204aされる。 ウェブで運ばれたパウダーベッドは次に、事前に選択されたパターンに従ってバ インダーがデポジットされるバインダーデポジションステーション206aに遭遇す る。バインダーのデポジットは、同時係属出願U.S.S.N．08/831,636で説明され ているようにマスクを介して、またはバインダーデポジションヘッドを動かして 行うことが可能である。後者の場合、バインダーデポジションヘッドはウェブの 幅を、ウェブがバインダーデポジションステーションを通過する速度と比べてか なり速い速度でトラバースする。バインダーデポジションヘッドはまた、ウェブ が進む方向に沿って移動することもできる。次に、バインダー乾燥ステーション においてバインダーが任意に乾燥208aされる。これらのステーションの第1セッ トは、第1段階210aの1部である。 さらに下流にはさらなる段階210b、210c等が設けられており、これらの段階の 各々がスラリージェッティングステーション、スラリー乾燥ステーション、バイ ンダーの印刷ステーションを備えている。この連続するウェブ実施例は、非常に 大量のスラリーを使用する等の特定のタイプの用途に有益である。 さらに、パウダー層と印刷バインダーをジェッティングするための複数段階で は、形成部分の別々の場所に、異なるタイプのスラリー（異なるパウダー、異な る粘性、異なるスラリー固体構成等）と異なるタイプのバインダーを容易に付加 することが可能である。これは単純に、異なる材料を異なるステーションに供給 することにより達成できる。線形組立ラインタイプのラインと違って、ウェブパ スは、最初の段階へ戻り、また同じ段階を通過する巡回的であるか、または2つ またはそれ以上の段階間を往復するものであってよい。 複数ステーション処理ラインの別の実施例は、第16図に略図的に示す回転式セ ットアップである。このような実施例では、形成するパウダーベッドと部品が、 例えばウェブまたはターンテーブル300上で、スラリージェッティングステーシ ョン302から乾燥ステーション304、バインダー印刷ステーション306、バインダ ー乾燥ステーション308へと移動し、最初と同じスラリージェッティングステー ション302へと戻り、ここから再び同じ工程を繰返す。 用途によっては、単一コンポーネント内でパウダーベッドの構成を変えること が望ましい場合もある。このようなコンポーネントは立体印刷で作成することが できる(その他の方法でも作成可能である)。構成は色々と変更することができる 。各層に異なるスラリーをジェッティングして各層の構成を変えることも可能で ある。例えば、第14B図に示すように、異なるスラリーヘッド49と49*を使用する ことができる。スラリーヘッド49、49*（49*は第14B図のみに図示）の各々が、 少なくとも1本のスラリーノズル36、36*を備えており、どちらもキャリッジ85、 85*￥上に取付けられている。図にあるように、両スラリーヘッドは独立したモ ーター37、37*により同じトラック33に沿って駆動される。共用モーターを使用 する、または別々のトラックを使用する別の実施例も可能である。また、製造ラ イン実施例（上述）では、異なるスラリーステーションに異なるスラリーを供給 することができる。 さらに、異なるスラリーを異なる場所にジェッティングすることにより、層内 の構成を変えることもできる。この場合も、第14B図に示すように各々が異なる 材料をジェッティングする2つのスラリーへッド49、49*を使って実施できる。多 数の材料Aのラスターラインをデポジットすることができ、続いて、多数の材料B のラスターラインをデポジットすることができる。この方法では、パウダーベッ ドは異なる材料の層で形成される。また、異なる材料のジェットをベクトル様式 に移動し、より複雑な形状をした異なる材料から成る範囲を描くことができる。 第14B図に示した装置もベクトル走査に使用できる。しかし、一般にベクトル走 査装置は図示した比較的重いトラック33とは違ったトラックシステムを使用して いる。 さらに、立体印刷と組合せた場合、異なる材料のデポジションの位置の正確 性はそれほど厳密ではない。これは、その部分の外形が、バインダーが印刷され る場所によって画定されるためである。従って、異なるスラリー材料をデポジッ トする場合、スラリー材料を故意にその部分の外部境界線を越えて延ばすことが 可能である。 小滴のジェッティング さらに、連続するジェットではなく、スラリーの独立した小滴を印刷すること によりパウダー材料の異なる範囲を作成することができる。これは、以下により 詳細に述べる連続ジェットインクジェット印刷技術を用いて達成できる。でき上 がるパウダーベッドの、はめ込んだ小滴と小滴の間の中間部に欠陥が生じないよ うにするために、液体媒体のスリップキャストに必要な時間を特別に考慮しなけ ればならない。 前述において、スラリーを、成長中のパウダーベッドの表面と、独立した小滴 ではなく連続する流れとして接触するようにジェッティングする実施例が強調さ れている。これを第5図に図示した。この条件の理由の1つは、次の小滴がパウダ ーベッドに到達する時に前の小滴がパウダーベッドにスリップキャストしている かどうかにかかわらず制御が働かない無作為の噴霧と比較すれば、上述したよう にスラリージェットの状態に制御が供給されるためである。 スラリーの継続する流れに関連して上述した実施例にあるように、ノズル開口 部から継続的にスラリーを排出することにより、理論的には比較的正確な制御が 供給できる。違いは、パウダーベッドに衝突する前に、スラリーの流れが個々の 独立した小滴に破壊する時間を設けるためにノズルがパウダーベッドから離間し ている点である。従って、例えば個々の小滴をスラリーコレクターまたは溝内に 収集することにより、個々の小滴がパウダーベッドに衝突するのを防止すること ができる。このタイプの装置は、インク「連続」印刷としてジェット印刷技術で 知られているものとある意味で類似する。これは、印刷材料の流れがノズルにお いて連続し、ノズルの下流において断続されるためである。バインダーの印刷に このような連続インクジェット印刷を使用する技術については、同時係属、同時 譲渡されたU.S.S.N．08/596,707、HIGH SPEED，HIGH QUA LITY THREE DIMENSIONAL PRINTINGで説明されている。独立して制御されたスラ リー小滴のジェッティングおいてもこの技術を利用することができる。 小滴の溝への逸らしは一般に、流れをコレクターに向かってまたはコレクター から離して向きを逸らすために、スラリーの流れを静電的に電荷し、続いてこの 流れを電界中に送ることで行われる。この場合、個々の小滴を引寄せる、または 退けるために、コレクターを同じく適切に電荷してもよい。このようにして、個 々の小滴がパウダーベッド上に衝突することを防止でき、また正確に小滴の照準 と時間を定めることができる。従って、新規に連続してデポジットされた小滴と 接触した、先行してデポジットされた小滴の状態（その多孔ベッドへのスリップ キャストの度合いに関して）を制御することができる。そのため設計者は、第2 の小滴を、完全な液体（スリップキャスト以前）から完全なスリップキャストま でを含むスリップキャストの広範な連続体に沿ったあらゆる点において、第1粒 子付近でパウダーベッドと接触させることができる。 独立した小滴によるパウダーベッドの作成の重要なアプリケーションは、異な る材料を異なる場所に配置してパウダーベッドを作成することである。例えば、 第14B図に示すように、２つのスラリージェットヘッド49、49*を使用し、まず1 方のジェットヘッド49でスラリー材料の島を画定し、次にこの島を第2ジェット ヘッド49*からのスラリーで包囲する。 前述の説明は、例証用の長方形のパウダーベッドを示す。しかし、ラスターま たはベクトル走査等によって走査可能なあらゆる形状を作成することができる。 これらには、円形、不規則な形状、さらには内部に開口を有する形状といった実 質的にあらゆる形状が含まれる。必要とされるのは、スラリージェットが移動す る範囲にかけての、また、スラリーをいつディスペンスし、いつしないかの制御 である。例えば、第20図の右側にある部分の形状をした部分を、ベクトル走査実 施例または連続インクジェットタイプ実施例のいずれかを使って、本発明の工程 によって作成することができる。（実際には、図示の部分はバインダーを使って 作成されている。） パウダーベッドのみの作成が本発明の態様である ジェッティング技術を使って層からパウダーベッドを形成する本発明のこの態 様を、主に立体印刷に関連して説明してきた。しかし、これ独自が新規で有益な ものであり、積層造形（SLS）(スラリー内の熱架橋ポリマー)といった、ファイ ンパウダーの層を必要とする多くの異なる技術とともに使用することが可能であ る。 前述の説明は例証として理解されるべきであり、あらゆる意味で限定として考 慮されるべきではない。本発明を特に、好ましい実施例を参照して説明したが、 請求の範囲で定義している本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、形状および細 部の変更が可能であることが当業者には理解されるであろう。 以下に示す請求の範囲内の手段または段階および機能要素の関連構造、材料、 作用、そしてそれに相当するものは、明確な請求として別の請求された要素と組 合せて機能を実行するためのあらゆる構造、材料、または作用を含むことを目的 としている。 本発明の説明はこれで終わりである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION    Powder jetting layer and formation of fine powder bed Government rights   The United States Government has contract / assignment No. Under N000149410832, DARPA / ONR Soli d Has certain rights in the invention following the Freeform Fabrication program. Related application   An application filed on June 13, 1997 with several inventors and other names of the present invention. United States Provisional Application No. 60 / 050,015 "FINE POWDER HANDLING TECHNIQUES AND S YSTEMS, INCLUDING JETTING LAYERS AND PRINTING STYLES FOR FINE POWDER " Priority has been claimed. This provisional application is fully incorporated herein by reference. I have. Technology background   The invention also relates to ceramics and metals, including components formed from powder. In particular, it relates to parts manufactured from fine powder. Structure Ceramic components generally consist of a fine powder approximately 1 micron in size. Such powders tend to clump and are difficult to spread in a dry state. It is difficult. There are several advantages to using such a fine powder. It is. First, the use of fine powder increases sintering capacity. Sintering This is a solid-phase dispersion treatment, and virtually every green part sintered This can be enhanced by enlarging the surface area with respect to the volume ratio of the powder. Already As you know, the surface roughness is not smaller than the size of the powder. It is also possible to improve the quality of the whole part by using powder. Than Use of fine powder also reduces the minimum shape size that can be specified Can be. Finally, the use of finer powders -Any lamination that facilitates removal of slicing defects such as stepping Thinner layers used in manufacturing techniques can be obtained.   Processing technology that uses powder is known as “three-dimensional printing” (3D printing). U.S. Pat.No. 5,204,055 by Sachs, Haggerty, Cima, Williams, THRE. By E-DIMENSIONAL PRINTING TECHNIQUES, Sachs, Haggerty, Cima, Williams THREE-DIMENSIONAL PRINTING TECHNIQUES, U.S. Pat.No. 5,340,656, Cima , Sachs, Fan, Bredt, Mechaels, Khanuja, Lauder, Lee, Branchazio, Curodeau U.S. Pat.No. 5,387,380 to THER-DIMENSIONAL PRINTING TE by Tuerck. PROCES in U.S. Patent No. 5,490,882 by CHNIQUES, Sachs, Cima, Bredt, Khanuja S FOR REMOVING LOOSE POWDER PARTICLES FROM INTERIOR PASSAGES OF A BODY, BINDER COMPOSITION FOR USE in U.S. Pat.No. 5,660,621 by James Bredt  Described in numerous patents, including INTHREE-DIMENSIONAL PRINTING. Book In the description, all of the aforementioned three-dimensional printing patents are incorporated by reference in their entirety. I have.   3D printing has also been reported by Sachs, Cima, Bredt, Khanuja, and Yu, filed February 12, 1996. U. S. S. N. 08 / 600,215 Issue CERAMIC MOLD FINISHING TECHNIQUES FOR REMOVING  POWDER, Sachs, Curodeau, Fan, Bredt, Cima, Branchazio, filed February 5, 1996 By U. S. S. N. Issue 08 / 596,707 HIGH SPEED, HIGH QUALITY THREE DIMENSIONAL  PRINTING, U.S.A. by Sachs, Serdy, filed May 15, 1997. S. S. N. 08 / 856,515 CONTINUOUS INK-JET DROPLETGENERATOR, Allen, Michaels, filed October 31, 1995 U., by Sachs. S. S. N. No. 08 / 831,636 ENHANCEMENT OF THERMAL PROPOERTIES OF TOOLING MADE BY SOLID FREE FROM FABRICATION TECHNIQUES, April 9, 1997 Filing Sachs, U.S.A. by Cima. S. S. N. 08 / 0831,636 THREE DIMENSIONAL PRODUCT  MANUFACTURE USING MASKS, filed September 26, 1997 by Sachs, Yoo, Allen, Cima U. S. S. N. No.60 / 060,090 REACTIVE BINDERS FOR METAL PARTS PRODUCED BY T HREE DIMENSIONAL PRINTING (provisional application), including co-pending and co-assignment statements Is shown and described. In this specification, all of the aforementioned three-dimensional printing patents are fully described. Incorporated by reference.   Basically, the 3D printing process involves manufacturing parts directly from a computer model. Is a solid freeform fabrication (SFF) process. Other commonly used SFF processes include stereolithography (SLA), Shape (SLS), laminated object manufacturing (LOM), and hot melt lamination (FDM). These processes are all Instead of milling, turning or boring to remove material, Different from conventional machining to add material to the minute.   A typical implementation of the 3D printing process is computer-aided design (CAD) software It starts with the definition of a three-dimensional shape using. Second, this CAD data translates the model into many Processed by software that slices into thin layers. This software is two-dimensional It is essential that there is. Subsequently, these layers are successively reproduced to reproduce the desired shape. Physical printing creates physical parts. To print each layer, first use powder Spread a thin layer of powder, and then use a brush to adhere the powders in the selected area to each other. Print the inders to create the desired layer pattern. Growth part descends by piston This spreads a new powder layer on the surface. Until printing of all layers is completed Repeat the process. Binders bind the powder to each other within and between layers. You. When printing is complete, remove the unbound powder and leave only the desired shape Leave. Generally, this part is a green part, which has been subjected to a treatment such as sintering. It is. However, there is a case where completion is performed in this state.   This conventional three-dimensional print layer generation technology is suitable for creating a smooth layer having a uniform density. Depends on moveable powder.   Many different powders based on metal, ceramic, polymer powders and There is a binder system. The density can be maximized by sintering or infiltrating the mold it can. Since three-dimensional printing is an additive manufacturing process, Many shapes that are not suitable for conventional machining can be used. Further three-dimensional printing In processing, it is possible to use many materials that can be powdered. Until now In, processing using metal, polymer, ceramic, crystalline glass powder is performed Have been. A wide variety of components have been manufactured using these materials. For example, gold Direct printing of metal parts, injection molding tools, casting shells, structural ceramics. Parts, such as tools, include the round trip times and residuals on parts made with these tools. Conformal cooling channels on the surface to reduce stress You can also enter. Other types of parts should have such channels. Can be. Using 3D printing, different materials (functionally graded materials) ), It is also possible to manufacture an independent part having a plurality of ranges constituted by the above. this is, This can be achieved by printing different materials on selected areas of the individual layers. This extremely The high release allows designers to use different materials within one mold.   The use of fine powders described above has many advantages, but for various reasons. Fine powder is difficult to use in conventional three-dimensional printing processes. Van der wah Fine powder particles adhere to each other for various reasons, including loose attraction and wetting It is easy to form and forms a lump. In addition, the particles, powder piston wall, powder It easily adheres to the contacting body such as a predder bar. Very fine particles are generally Non-uniform shape, which increases friction and therefore reduces fluidity Occurs. Poor fluidity and powder adhesion to the spreader bar can cause It becomes difficult to spread clear layers. In addition, poor fluidity of the powder In addition, the resulting green body will necessarily have an uneven density. Sa In addition, a shocking jet by a binder jet hitting the surface of the powder bed It is difficult to print on fine powder without causing problems of corrosion and corrosion.   Another problem with forming a powder mold is packing density and sintering. Extensive research has been performed on spherical microparticles, typically 30-100 μm in size. Actual Fine particles are theoretically bound to each other by an organic phase with a packing density of about 50%. It is a lump of submicron powder. As a result, the green part The packing density is too low for direct sintering (in theory, typically 30-35 %). Isotropic pressing step is required to increase green body packing pressure It is. After isostatic pressing, alumina grind made of spray-dried powder For the green part, use either cold isostatic pressing (CIP) or hot isostatic pressing (WIP) It theoretically exhibits a packing density of 59-63%, depending on the this is Suitable for obtaining maximum density during sintering.   However, several problems arise with the use of these processes. Sintering Previously, the green area was very brittle and easily broken. First, to do the pressing Requires a fairly wide part. In addition, the pressing step increases the density in the green area. A gradient occurs. This allows for warping and anisotropic collection during sintering. Problems such as shrinkage occur. The last disadvantage of the isotropic pressing step is the high manufacturing cost It is.   Eliminates the isotropic pressing post-processing step by increasing the packing density of the printed parts Many attempts have been made. Spray to increase packing density of the powder bed -It has been proposed to print a slurry of a desired material on the dried fine particles. However, this process also has disadvantages.   Therefore, for the above reasons, it has uniform properties and can be manufactured from fine powder. A powder bed forming process is required. In addition, lumps and coarseness caused by dry powder There is also a need for fine powder handling technology that overcomes problems such as fluidity . In addition, to minimize or eliminate impact hazard problems, Fine powder bed to enable the use of powder and 3D printing together The process of establishing a head is also necessary. Similarly, develop a denser powder bed You also need. Still further, it can directly sinter or omit harmful pre-sintering steps There is also a need for a method of producing parts from powder beds that can be sintered.   Accordingly, some goals and objectives of the present invention include fine particles having uniform properties. Includes bed formation with powder. Another object of the present invention is to Of fine powder with acceptable flowability. is there. A further object of the present invention is to provide three-dimensional printing using a fine powder bed. Objects with very good appearance, controllable dimensions and a smooth surface It is to be done. Yet another object of the present invention is to utilize a three-dimensional It is to facilitate the production of parts from fine powder in a dense bed. These parts can be removed from the green part without a difficult preliminary sintering step. Must be able to be directly sintered. Summary of the Invention   According to the present invention, the powder bed generally comprises a slurry containing the powder. It is formed by reverse deposit. To create a layer of powder, add the desired powder Deposit the liquid dispersion of the material. This will slip the powder bed that is forming Just make a new layer. In this way, the above-mentioned handling of dry powder A fine powder bed is created without the associated fluidity problems. Lath By liquid or vector scan or before the liquid slipcasts to the bed Includes separate independent line deposits by multiple simultaneous jets coalescing The slurry can be deposited in any suitable manner. These de Since each of the positives is independently controlled, a uniform surface is obtained for each layer. The removal of liquid from the bed is first achieved by slip casting and then by each layer. The drying is performed by heating or the like after the deposition. Various powder beds It can be used for various processing. If 3D printing is used, the After jetting and drying, the next step is to put the binder Print the button. A drying step may be provided after depositing the binder. Sura Rejecting, liquid reduction, (slip casting, drying) binder These steps, such as deposition, (optionally) binder drying, Is repeated until a layer having the printed binder pattern is formed. At this point The intermediate is a powder mass. Generally for infiltration into solutions (typically water) Thus, the unbound powder is dispersed. As a result, the known sintering or immersion A green part suitable for compressive strengthening by moisture is created. At this time, the selected buy Care is required for the powder / powder system.   A preferred embodiment of the present invention is a method for producing a body containing powder. is there. The method comprises the steps of providing support and a first step over a selected range of support. A liquid slurry containing the first powder material to form a layer of the powder material Depositing the liquid in a continuous flow, such that the liquid volume of the first layer is reduced. Maintaining the deposited layer area of the powder material under conditions; and Liquid slurry over the selected area of support to form a layer of Depositing in a subsequent flow. Generally, this In this method, the slurry is kept until the desired thickness of the powder material is deposited. Repeat the holding and depositing steps many times. To reduce liquid volume, generally The rally liquid is dropped into the pores of the previously deposited layer. Next example Drying by heating, for example, is also a commonly performed stage.   Depositing the slurry involves rastering the jet head over the selected area. This is accomplished by ringing and jetting the slurry during this. Raster It is also possible to use a vectoring operation instead of the vectoring. Alternatively, select Through the jet head over the area of the Jet can be jetted over a selected area from the jet head .   If you are depositing multiple streams, these streams should be part of the selected area. Jet, so that each of the flows is separated from the adjacent flow by Deposits are close enough in time to allow for earlier deposits Contact with the deposited layer before the liquid completely falls into the pores of the previously deposited layer Then, liquids from adjacent streams coalesce. Generally, when using multiple streams , These flows, 1. 5-6. 0x, preferably 2-4x away Let   Such timing and placement is based on either rastering or rotating placement. It can also be achieved by continuous flow applications. In the rotating configuration, the support and Relative rotation is set between the rally deposition units. Support or Deposit Either of the operation units is movable.   The slurry is 0. 2 to 10. 0 microns, preferably 0. Contains 5 to 2 micron particles Can be   The slurry has a maximum opening dimension of 50-1000 microns, preferably 100-400 microns Can be deposited via a nozzle with   The cross section of the opening (s) may be circular or elongated. Slender The aspect ratio for a rough shape is generally greater than 3: 1.   Generally, the slurry has a solids volume content of 5-55, preferably 10-40.   Use of metal, ceramic and polymer powders in the method of the present invention Can be. Also, more than one type of slurry can be used.   A further aspect of the invention is that a deposit is made at a selected location in a selected area. Measuring the height of the additional layer and measuring at the selected location of the additional layer Transportation of the slurry at selected locations in the next layer to be deposited based on height Adjusting the value. Adjusting the transport value depends on the jet head passing over the surface. This can be done by adjusting the speed. When depositing multiple streams simultaneously, Corrects any non-uniformities in surface height to allow multiple parallel flows Can be changed.   Slurry lines in successive layers should be flush with or offset from the preceding layer. Can be set. In addition, the separated flow of the first set of slurries And then a second set of streams can be deposited. In this case, each of the second set of flows is combined with a pair of adjacent, separated flow pairs of the first set. Deposit in between.   Another preferred aspect of the present invention is to deposit an additional layer of slurry having a thickness. This allows the deposited slurry to be pre-deposited A film containing the powder is formed, and the film has a critical fracture thickness CCT. It has a thinner wet wall thickness hsat. Further, an aspect of the present invention is the volume content of the slurry. Rate VF, slurry surface tension γLV, film fracture resistance Kc, Among the factors that increase the contact angle θ of the slurry on the phase and increase the pore diameter of the film, The purpose is to prevent layer destruction by adjusting at least one.   According to another embodiment of the method of the present invention, the present invention provides a method of producing a powder using a binder. -Concerning the method of making the containing body. This embodiment of the invention provides the step of providing support. And a first powder over a selected area of the support to form a first layer of powder material. Depositing a liquid slurry containing the powder material; and depositing the powder material. Maintaining the cut layer under conditions such that the liquid volume of the first layer is reduced. Depositing a binder material in a selected area of the layer. The binder adheres the layers in the selected area, and forms the continuous layer in the selected area. At each other, and over the selected area of the support, additional layers Further depositing the liquid slurry to form the area To have.   The binder can be printed or deposited via a mask. It can also be used to break down the slurry as a continuous stream or as independent controllable droplets. Can be positive.   In general, embodiments of the method involve depositing a powder material of a desired thickness. The binder material maintenance, deposit, and slurry deposition steps are repeated several times until The method further includes a returning step.   Regarding the creation of three-dimensional objects, with or without the supply of binder material, All other variations and features are based on the practice of the invention using binders. It can be applied to the embodiments. There are additional features.   A preferred aspect of the present invention includes a redispersant in the slurry configuration. This redispersing agent Soluble in the liquid used to form the slurry, redispersing the formed powder layer Any liquid medium of the binder material that is soluble in the liquid medium It is preferably soluble within. Further, in a preferred embodiment of the present invention, The dispersant is substantially slip-cast of the slurry that slip-casts during drying Have any material that causes the residue to form at the neck between the powder particles. Formed in minutes.   According to yet another preferred embodiment of the present invention, the binder comprises a powder bed The powder by passing through any small holes and adding any redispersion. Should be insoluble in any liquid used to redisperse any powder that is not It is. Also, the binder may be a thermosetting polymer, and the method of the present invention Includes heat treatment of the formed powder bed to cure the binder You may.   Yet another aspect of this embodiment of the invention is that it includes a binder printed area. After jetting the desired number of powder layers, apply the solution to the unbound powder. Unbound powder from bound powder, such as by contacting Disperse.   This method uses a fixed support, on which the slurry deposition unit is placed. The cutting unit and the binder deposition unit repeatedly pass through each layer. One For immobile setups, two or more of each of these can be employed it can. Alternatively, you can move support from one stage to another. Yes, each stage has its own slurry deposition unit (plural or singular) A binder deposition unit (plural or singular) is provided. like this Use the production line setup for any pass, including linear or circular passes be able to.   Yet another preferred embodiment of the present invention, to some extent, comprises a powder material. A layer of powder material by jetting the slurry Steps and further to one or more layers of the selected powder material Adding material to the material, so that one or more layers of powder material To combine in a further selected area to form a selected number of continuous layers Further comprising the step of repeating steps (a) and (b) a selected number of times, with additional materials One or more of the continuous layers to interconnect and provide components Providing a step for removing unbound powder material in the selected area. This is the component manufacturing process.   Another preferred embodiment of the present invention provides a support having a surface and a slurry transport unit. And a slurry to deposit a layer of slurry on selected areas of the surface. A slurry transport drive unit configured to drive the transport unit; A liquid reduction unit designed to reduce the liquid content of the layer of grit slurry And a binder transport unit and a selected layer of deposited slurry A binder operation configured to deposit the binder material in the range. This is an apparatus for manufacturing a three-dimensional object including a transport drive unit.   According to a preferred embodiment, the slurry transport unit comprises a nozzle, The nozzle has a maximum opening dimension of 50-1000 microns, preferably 100-400 microns The opening is provided.   The slurry transport unit also has a plurality of spaced openings of the same size. Equipped with The plurality of openings are formed by slits jetted from the openings. Rally Flow 1. 5-6 times, preferably 2-4 times away from each other .   According to yet another preferred embodiment, a slurry transport unit is provided on the surface of the support. A slurry transport drive unit is configured for rastering. Alternatively, Run the slurry transport unit over the surface of the support. Or, it can be configured to be a vector.   Another preferred embodiment of the present invention comprises a layer surface height measuring unit and a surface height measuring unit. To receive the signal from the fixed unit as input and to control the height of the formed surface The surface height measurement unit, which uses this signal to change the transport of the slurry, The distance measuring device may be provided. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   These and other features, aspects, and advantages of the present invention are described in the following description, claims. , Will be better understood with the accompanying drawings.   FIG. 1 shows the basic steps of a preferred embodiment of the method of the invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the formation of a powder bed using the method and the printing of a binder on a layer. You.   2A and 2B show further basic steps of a preferred embodiment of the method of the present invention. Schematic showing the re-dispersion of unbound powder and the resulting parts It is.   Figure 3 uses multiple jet slurry lines that are deposited in series. 5 is a schematic diagram showing the printing and drying stages of a slurry.   FIG. 4 shows a slurry with three parts formed by a printed binder. This is a photograph of a powder bed manufactured with the jetting layer of Showing the coated slurry extending beyond the end of the support along the high speed axis It is.   FIG. 5 is a schematic diagram showing the flow of the slurry and the transition to droplets.   6A and 6B show the deposition and slip casting of a volume of slurry. It is a schematic diagram.   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the infiltration wall thickness and the line spacing of slurry with different flow rates. It is rough.   FIG. 8 is a graph showing a cross section of a typical line of the deposited slurry. is there.   9A and 9B show one layer formed by a plurality of adjacent lines of slurry. 3 is a schematic diagram showing the feeling of the surface of the two layers, where the second layer is deposited directly above the first layer. Have been   FIG. 10 shows a two-layer surface formed by a plurality of adjacent lines of slurry. 5 is a schematic diagram showing a feeling, wherein the second layer is offset from the first layer; You.   FIG. 11 and FIG. 11A show one form formed by a plurality of adjacent lines of slurry. 4 is a schematic diagram showing the feel of the surface of a nominal layer, where the layer comprises two sets of spaced scans It consists of lines, both of which cover the entire surface.   Figure 12 shows the slurry on multiple jet slurry lines deposited simultaneously. 5 is a schematic diagram showing the steps of printing and drying a tree.   Fig. 13 shows the joint of the adjacent lines without leaving a seam. Scan lines for multiple jet slurries simultaneously deposited It is a schematic diagram.   14A and 14B show a slurry drive and slurry deposition head (this 14B) and a binder drive and binder deposition head. 1 is a schematic elevational and plan view of an apparatus for performing the method of the invention with   Figure 15 shows slurry deposition, slurry drying, binder printing, and binder -A schematic representation of a production line with a plurality of successive stations for drying.   FIG. 16 is a schematic of a rotary manufacturing setup.   FIG. 18 shows a plurality of openings grouped into a plurality of independent controllable modules. 1 schematically shows a slurry jet head provided with Has a plurality of openings.   Fig. 19 shows the form of the module for controlling the height of the powder bed created. Is a schematic diagram showing in a block diagram form.   Figure 20 shows a binder printed on a powder bed consisting of a slurry jet. It is a photograph showing two different green parts created.   FIG. 21A shows a package with a rotating support and a stationary slurry jetting head. 1 is a schematic view of an apparatus for jetting a powder bed.   FIG. 21B shows a powder with rotating jetting head and immobile slurry support. 1 is a schematic view of an apparatus for jetting a durbed.   FIG. 22 is a schematic front view showing another embodiment of the present invention with a circulating raster scanning device. It is. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION   Preferred general embodiments of the present invention will now be described with reference to FIGS. 1, 14A and 14B. Shown diagrammatically. Generally, powder beds are made by repeatedly laminating layers of slurry . Such a powder bed can be used for various purposes. One side of the process is to manufacture the powder bed itself, regardless of the intended use of the powder bed. Method and apparatus. In the example described below, the powder bed is mainly Used in connection with three-dimensional printing. But it doesn't have to be. Sura The manufacturing method and apparatus of the powder bed for jetting lee are new. Yes, in itself useful, solid freeform fabrication In general, and generally both of these, regardless of their usefulness in 3D printing. Have a point.   The first step in forming the layer is to spread the slurry 10 evenly over the area of the powder bed 13 Deposit (some methods of transporting the slurry to the surface of the powder bed) Described later). A porous substrate 12 is generally provided to support the first layer. Plastic A star is a suitable substrate for this. In addition, fired alumina, borosilicate gas Las is suitable. Immediately after deposition, the liquid medium in the slurry is Begins to slip-cast (slurry-cast) in the pores of the metal (or porous substrate) (Fig. A new layer is formed). Poured on the powder bed surface The new layer is rapidly slip-cast because the slurry thickness is very thin . The liquid medium in the slurry has dried during the previous cycle (s) Or absorbed (under capillary pressure) into a porous bed 13 which is partially dry. example In a short time of about 1 second, the medium Absorbed to a point where it is not over-infiltrated and sufficient enough for particles to approach on average Condensed. At this point, the material has a yield stress, which looks like a solid rather than a liquid The following shows an embodiment.   Next, the moisture trapped in the slip cast layer is compatible with any binder. Perform a drying (evaporation) step to remove liquid medium Remove all or all. This can be achieved by lamp 14, or other suitable means. Achieved. Other means add hot air or radiation to the surface. However, in the case of water, microwaves are absorbed by the thickness of the layer in the case of water. use. This can prevent the powder bed from cracking. Example after drying For example, the step of printing the binder in the new layer by the binder nozzle 16 is performed. You. A binder print pattern 18 is printed on the powder layer. After this stage The necessity of drying depends on the binder used. Print part is complete Until this process (slurry deposit, slip casting, drying, binding (Drier deposition, binder drying) is repeated.   At this point, the binder is printed and dried powder masses at the selected location It's done. Printing the binder at selected locations defines the desired shape. the 4th The figure shows the binder printed in three places (each of which has a trapezoidal cross section with a circular opening). Shows a photograph of a powder bed that has been jetted. Powder Be To remove the print spot from the pad, as shown schematically in FIG. Powder mass 20 is dissolved in solvent 22 (alumina, silicon nitride powder, often with water). ) To redisperse the unbound powder 24. From the binding powder 26 formed by the underlayer pattern 18. For example, The solution is completely immersed in the pores without trapping air due to slow infiltration. It must be transparent. That is, the binder is dried Should not dissolve in the solution after To facilitate redistribution May require some type of mechanical vibration, so the binder can resist this vibration. Must be something. After redispersing the excess powder, the green part 26 Is removed. Figure 20 shows two green parts made according to the preceding process It is a photograph shown. Generally, the green area is 50% or less. With the above packing density. Next, straighten the green part without going through the equilibrium pressing step. It can be sintered in contact.   Slurry-based 3D printing offers many advantages over traditional 3D printing I will provide a. First, you can use very fine sub-micron powder Point. This means that the parts with very fine details It is possible to manufacture with a thin layer. 10 microns or less Thin layers can be produced. By such a thin layer, depending on the slice Non-uniformity is significantly reduced. The three-dimensional printing process based on the slurry is substantially Can be used for any material that can be obtained and dispersed as an powder it can. As a result, a significant number of material systems can be used. further An important advantage is that the green part has a packing density of more than 50% theoretically And can be manufactured without preliminary sintering. This makes the process much simpler And speed up, making it easier to manufacture complex shapes.   In a preferred implementation of the present invention, as shown in FIGS. 3, 14A and 14B, Slurry to form a new layer 34 on the surface of the powder bed 32 formed in Is ejected from the single nozzle. Single nozzle 36 is driven by motor 37 Raster scanning is performed back and forth on the track 33 by the driven carriage 85. S Remember that the rally nozzle 36 is different from the binder nozzle 16 shown in FIG. Is important. Typical size of slurry nozzle opening is 50-100 micron And the preferred opening diameter is between 100 and 400 microns.   Raster operation consists of “fast axis” (indicated by arrow F pointing in two directions) and “slow axis” (two directions). (Indicated by the arrow S pointing). The truck 33 (Fig. 14B) itself is connected to the motor 39, etc. Therefore, it is driven along the slow axis. The whole of the support 12 you want to build a powder bed on The area is cleaned neatly by rastering one line at a time. (number 3 As shown, the independently discharged lines 34a, 34b, 34f are adjacent long swaths. Shown as a trip. In practice, each line is generally represented by a schematic diagram in FIG. It has a cross section as shown. The horizontal and vertical lengths shown in FIG. It should be noted that )   The typical device shown in FIG. 14A supports a support 12 on a piston 5 and This decreases when a new layer is formed. Therefore, the slurry jet head 49 The support structure with the inner print head 51 remains at a fixed height. piston 5 is reduced, for example, after the drying stage or after the slurry deposition stage .   As shown in FIG. 3 and throughout the disclosure, the powder bed The area covered by the formation is rectangular. However, it must be rectangular. No need. By raster or vector scan or other suitable means Any shape can be used as long as it can be obtained. For example, translate along radiation Building a ring or disk by rotating the bed under moving nozzles (See FIG. 21A). In addition, the nozzle runs in a vector path around the outer Inspection and filling the area with vector scans, You can build a powder bed. As explained later, Slurry deposition on the edge parallel to the high speed axis An edge can be defined.   On edges perpendicular to the fast axis, the edges are not crisps, and in fact, Has a significant overflow in this range. (Such overflow Schematically shown at the end of the powder bed away from the leader in FIG. . For the purpose of explanation, the front end is shown separately. This overflow is one In a typical arrangement, when the slurry jet approaches or This occurs because the slurry jet was not stopped when passing. Similarly, slurry The jet will index along the slow direction and jet a line next to it Turns, the slurry jet hits the edge of the support and runs again Repeat that. Such an “overflow” can be seen in FIG. Prominently on the true right edge. As shown in Fig. 15 receives the slurry when the slurry is not jetted on the support, Recirculate the received slurry to a slurry supply (not shown) via line 17 Or collected for other reuse.   Prevents slurry flow from occasionally stuck on the forming powder bed For this purpose, it is possible to turn off the slurry jet. this is, For example, in front of a nozzle (using a high-speed solenoid or pinch valve) Turn the feed on or off or have a continuous flow through the nozzle but the slurry This is done using a jetting mechanism that diverts the ink into the slurry gutter. This In such a case, it is possible to define an edge along an edge perpendicular to the fast axis. this is Good, but better along the fast axis. Turn off the slurry supply at the nozzle. When switching on and off, make sure that the slurry does not dry at the nozzle opening. You have to be careful. When the slurry dries at the nozzle opening, When restarting, the flow becomes uneven.   Ensure that the resulting slip-cast powder layer has a uniform thickness For this reason, it is very important that the slurry is evenly distributed on the surface. Of the present invention The key aspect is maintaining accurate and reproducible control over the measurement and distribution of the slurry That is. This means that the slurry is discharged onto the porous surface and the liquid medium This is particularly important as it begins to be absorbed as soon as it comes into contact with the surface.   This importance is taken into account, for example, when spraying a slurry onto a surface with an air atomizer. Can be illustrated. Slurry has not yet fallen on uneven spray When a drop of the slurry reaches the surface of the powder bed, the drop The next droplet stays on the surface and drops down close to this droplet on the surface. The two droplets come into contact. When the next droplet arrives and contacts it, the first droplet is almost complete. Liquid that is close to total or almost completely slip-cast on the surface of the powder bed Or may be in an intermediate state. Over the slurry discharge process Lack of control can result in defects in the powder bed. (fine Green when producing parts from powders, especially fine ceramic powders Understand that it is necessary to avoid creating or containing defects in parts of Should. In structural ceramic parts, these defects result in a sintered structure The strength of the part is significantly reduced. Therefore, an important aspect of the present invention is that a new layer Is to control the time between discharges of the various segments.   In a preferred embodiment, as schematically shown in FIG. 5 as typical. , The jet 30 has a continuous flow 40 rather than as a discontinuous droplet flow 42 As you reach the powder bed. One of the reasons for using continuous jets is The desired control over the time between discharges of the various segments of the new layer It is to maintain. A method for achieving this is described below. (However, It may be advantageous for the slurry reaching the powder bed to be independent droplets . Examples of independent droplets are also described below. ) Calculation of layer thickness   Jetting the slurry allows very local control of the layer formation process It will work. In a single jet embodiment of the process of the present invention, a single unit Considering vertical lines can help in the analysis. When printing lines, make sure Slip cast on the pad relatively quickly. The next line of slip cast Can be completed before or after printing. Of the resulting layer criteria The formation height is the raster speed, line interval, flow rate, specific mass deviation of the powder bed, It can be determined by knowing the volume content of the slurry. Fig. 3 And important parameters.   The thickness of the layer to be formed can be determined as follows. Slurs printed on each pass Assuming that Lee is squeezed by an adjacent line, Or, before drying, the infiltration height h * of the printed line can be obtained from the following equation: You.   Here, the units of the variables are: h * [μm], Q (flow rate) [cc / min], w (line interval) [μm] v (Raster speed) [m / sec]. This equation (1) is the amount of slurry discharged Can be derived by dividing by the range where the slurry was discharged. .   The final height (h) of the dried layer is the solid volume of the slurry, as shown below. From the content VF and the specific mass deviation (packing density) PF of the finished powder bed Desired.  The unit of h is the same as that of h *. Equation (2) describes the parameters contained in the slurry. Allows for both the amount of powder and the packing of this powder in the finished layer .   Casting of thin granular ceramic film layers is used in many applications. This includes light lubricant discharge, thick films for electronics, and face casting for investment casting. Scout included. The particles are dispersed in a liquid medium and are deposited on the substrate as a slurry. It is just done. From experience, we have used a single application of material for the production of thick films In such cases, it has been found that such films are prone to cracking during drying. This Studies have shown that above this, the membrane cracks spontaneously, regardless of the amount of drying. It has been found that there is a critical wall thickness. We will discuss this phenomenon later. Clearly, the existence of such a critical crack thickness (CCT) repeats a thinner layer than the CCT. Indicate that it is possible to obtain a layer of any thickness by repeatedly laminating I have. However, this criterion has proven inadequate. Of course, first The thickness of the layer that causes cracking when cast on the struck layer depends on the particle, liquid medium And especially as a function of the solids weight of the slurry. In this specification A guideline with a rule is that a layer cast on top of a layer cast earlier will crack. How to choose exactly the height of the layer that is stable with respect to ing. This technique creates a layer in slurry printing, such as a slurry, which is later dried. For any solid freeform fabrication method to be deposited It is important.   Previous studies on the drying of granular ceramic films on hard and dense substrates Has been done. Researchers find that biaxial stresses are caused by capillary tension in stomatal liquids The cracks in the film were analyzed assuming that In earlier studies, ceramic films were hard Pressure, and the drying stress is as high as the capillary pressure of the liquid. Can be   Where γLV is the surface tension of the liquid, θ is the contact angle of the liquid on the solid phase, and γpore is granular The pore diameter in the film. In this case, the thicker film propagates cracks CCT exists to accommodate enough elastic energy to do so. D of thin film Energy is not enough, and CCT means that the released elastic energy Just thick enough to propagate. CCT measures the biaxial stress J to which the film is exposed. , Depending on the crack resistance Kc of the film. This relationship is estimated by the following equation can do.   Kc stands for ceramic film, film composition, particle size, packing Depending on the density, it can also be increased by adding an organic binder.   Casting the same film onto a thin granular film by the study described above Was found to not reflect the simple CCT. Rather, cracks It depends on the amount of liquid deposited and the type of powder used. Repeat layer To prevent cracks in cast and manufactured bodies, new standards must be met. You need to follow. A new variable, infiltration thickness hsat, is deposited on a given layer The thickness is in the range of 100% infiltration by the total liquid volume. This film range is above This is a range in which the above-described film characteristics are evaluated. Such films are deposited On top of the already formed slurry, Made of deposited material. This is shown in FIG. 6B. This thickness is It can be calculated from the staff.   Here, h * is the thickness of the deposited slurry. Repetitive casting The variable hsat is smaller than the CCT of the material to prevent cracks in the I have to go down. The hsat relationship is based on the following printing parameters, It can be expressed as follows.   As an example, an alumina slurry with a volume content of 35% was used and the packing density was 5%. Infiltration wall thickness as a function of line spacing and slurry flow rate, assuming 5% The plot is shown in FIG. Here, the raster speed is 1. 2 m / sec. The horizontal line is temporary Represents the CCT based on the standard. All points below the horizontal line of the curve are acceptable operating points Is shown. Due to the nature of liquid penetration into the porous structure of already cast layers Because the cast liquid actually exists over a slightly larger area than hsat It should be noted that this criterion is sound. Stress due to reduced infiltration It is getting smaller.   When choosing printing parameters, use Equation (6) to determine the effective layer height. It should not exceed the CCT of the type of slurry used.   A suitable volume content is 5-55%, with 10-40% being found to be preferred.   Increase or infiltrate the CST based on the relationships described above Prevent cracking by reducing wall thickness or doing both I understand. For the selected powder, increase the crack resistance of the film. CCT can be increased more. This is a soluble polymer such as PEG This can be achieved by adding a plasticizer to the slurry. CCT also provides, for example, By adding or changing the medium to reduce capillary pressure, It can also be increased by reducing the force. For example, alcohol (meth The surface tension of a mixture of alcohol and water is lower than the surface tension of water alone. hair Tube pressure can also be reduced by increasing the contact angle of the liquid to the powder But this can have a detrimental effect on the concentration of slip casting . Adding a flocculant to the pore diameter of a film made from a given powder Can increase the capillary pressure slightly. Decreases and CCT increases. By using higher volume content powders And, of course, the thickness of the layer of slurry to be deposited (and Can also reduce infiltration wall thickness .   Another parameter that affects processing is the temperature of the powder bed during formation. Be Increasing the temperature of the powder accelerates the absorption of the liquid medium and consequently the powder bed The time required for drying is reduced. For example, if the main component of the slurry is water, The powder bed is maintained at a temperature up to 80 ° C, below the boiling point of the liquid.   Finding the optimal combination of printing parameters to obtain a good layer surface finish It is important to consider all variables. The most important variables are:・   Raster speed /   Line spacing   Flow rate   Line layout in layer   Line layout between layers   Nozzle opening size   Solid loading of slurry   Slurry particle size   Slurry wetting angle   Powder bed temperature   Packing time between layer lines Not all of these parameters need be independent.   Returning to the study of the state of jet transport, the state of slurry after deposition This will be described in more detail. In a preferred embodiment, between the opening and the powder bed Select an interval and the jet 30 will be discharged as a continuous stream onto the powder bed . As shown in Figure 5, when the jet leaves the nozzle, it becomes smaller in diameter and necked And flows continuously over a certain distance. Going further downstream, The jet enters a non-uniform flow range, followed by Rayleigh instability, Completely destroy. It is beneficial for the jet to contact the powder bed before breaking There are often cases. 350 micron diameter jet opening and powder bed The typical distance between the dots is 4-5 mm. Jet hits surface as described above To break it into droplets, or If the motion is applied from the outside, a few drops will be faster while the jet is still separating into islands Also starts slip casting. If this slipcast is too early, droplets and droplets Defects such as gaps between the powder beds may occur in the powder bed . For this reason, it is preferable to have the jet reach the surface as a continuous stream. No. (However, an embodiment that destroys the jet will be described later.)   When the jet of slurry hits the powder bed, the jet (Splash) or spread outward. Stationary with circular cross section The jet is launched on a powder bed at right angles to the surface of the bed , The liquid changes direction and flows out in a slightly circular shape at the same speed as the surface of the powder bed I do. If the jet is incident on a non-porous substrate, the slurry will form over time. Form a long standing pool. Such a jet traverses a non-porous substrate When interrupted and incident, the jet deposits a line of liquid. This liquid line The width of the jet is determined by the amount of liquid discharged per line, the incidence on the jet surface It depends on the speed, the viscosity of the liquid and the wetness between the liquid and the surface. Per line To calculate the amount of liquid ejected, check the flow rate of the jet and determine You can divide by.   As the amount of liquid discharged per line increases, the width of the line increases . As the jet speed increases, the width of the line increases. As the viscosity of the liquid increases, The width of the line decreases. As the wetting angle between the liquid and the surface increases (i.e. (E.g., less than wet), the width of the line is reduced.   Conversely, jet the slurry over the already deposited powder layer Subsurface if the jet is ejected across a porous surface, as Due to the absorption of liquid in the body of the line, the width of the line should be It tends to be smaller than jetting on the body surface. Jet the slurry In the case of polishing, the slurry remaining on the surface as a result of the liquid medium being absorbed by the substrate (And its slip casting) viscosity increases. With this effect, Narrower widths are obtained than when jetting onto non-porous surfaces.   Generally, the time scale at which splatting occurs is about 10 to 500 μs (microphone Second).   The slurry is placed on the substrate (porous substrate or pre-deposited porous powder) Layer), the liquid content of the layer of deposited slurry Weight decreases. Generally, this reduction can be attributed to slip casting and drying. The phenomenon is related. These two phenomena can be understood by referring to FIGS. 6A and 6B. I can solve it. A layer of new slurry 34 is deposited on the surface of the porous powder bed 13 As soon as the liquid medium in the slurry has been ) Into the already dried or partially dried porous bed 13 (under capillary pressure) Start to be absorbed. Slurry maximally soaks in a short time, for example, about 1 second Soaks up the liquid medium until the particles condense enough that the particles can no longer be accessed. Continue. At this point, the material has a yield stress and is more like a solid than a liquid. Present. Therefore, the Splatty that discharges over the time of about 10 to 500 μs described above Must be completed long before significant slip casting is performed. It is necessary. The portion 35 of the already formed and dried powder bed 13 is filled with water from the new layer. Infiltration again by the minute, so that the existing layer and the newly deposited layer Both form the total thickness of the infiltration powder exhibited by hsat.   After depositing a layer of slurry, the holes are printed for binder printing and other purposes. The powder bed needs to be dried or partially dried to open. This drying is achieved with the aid of a quartz-heated silver lamp (as shown at 14 in Figure 1). The drying time is generally between 10 and 60 seconds. Therefore, one of the beds Infiltration and drying are repeated in the part. This part of the infiltrated and dried bed Go away from support 12 each time you add a new layer.   Powder on a rectangular substrate using a single jet with raster motion One example of a typical process for forming a bed is a 1 micron alumina powder, A slurry with a capacity ratio of 35 is flowed through an opening with a diameter of 127 microns. 0cc / min, raster Speed 2. Jetting at a continuous raster line interval of 150 microns at 5 m / sec If the wet layer height h * of the slurry (before slip casting) is about 89 micron Become When the powder reaches a specific mass deviation of 55%, the thickness of the powder bed layer About 56. 5 microns. Composition of slurry   Slurry-based 3D printing requires a well-dispersed powder suspension It is. A suitable class of candidates is ceramic powder suspensions . This ceramic powder suspension contains alumina, silicon carbide, silicon nitride, titanium Contains, but is not limited to, barium acid. Surface charge characteristics and Solid-liquid surface chemistry plays an important role in colloidal processing of ceramic powders Fulfill.   To prepare a suitable slurry, use 1 micron alumina powder and medium. Use all the water. Add nitric acid to lower the pH to help electrostatically stabilize the slurry. I can. Unattached powder bed after printing, as described below -Polyethylene glycol (PEG) is added to help redisperse the range . Generally, the slurry has an alumina volume content of 35% and nitric acid of 0. 05 mol, PEG of molecular weight 400 And blended in an amount of 2% by weight. The powder used is tungsten carbide powder If appropriate, a suitable redispersant is located in Philadelphia, Philadelphia. Acrylic copolymer sold by Rohm and Haas under the trademark Duramax 3007 The body is sodium chloride. Slurry boring by conventional methods of ceramic processing The use of the milling enables the production of a sufficiently dispersed slurry.   Silicon nitride powder slurries can be used electrostatically at high pH or as a polymeric dispersant Can be used to stabilize three-dimensionally. Tetramethylammonium hydroxide If used, low viscosity jettable stable slurries can be easily made. However, during the partial recovery process, the electrostatically stable slurry Problems related to. It can damage the printed part The powder bed does not spontaneously redisperse into individual powders. slurry As the milling time of the powder bed increases, the tendency of the powder bed to redisperse decreases. Water The decomposed silica-like surface dissolves in a highly alkaline state, It is believed to act as an adhesive when drying. Furthermore, the electrostatic dispersion of Si3N4 In some cases, hetero-coagulation occurs due to sintering additives such as Al203 and Y203, An uneven distribution of the sintering additive results. In this regard, silicon nitride has a neutral pH Can be said to be an ideal dispersion state. With silicon nitride dispersant The anionic polyelectrolyte Nopcosperse A44 (see below) was used. Dispersant 0. 2w / By adding o, the low viscosity 30v / o silicon nitride slurry is pH 8. Prepare in 5 Can be. Also, the powder bed obtained from such a preparation is made of silicon nitride. Since the dissolution is minimal, the aging effect is low and the particles are sufficiently redispersed.   The detailed constitution and preparation method of the silicon nitride slurry are as follows. Standard slur The configuration is 53. 44w / o Si3N4, 3. 21w / o Al203 (Ceralox in Tucson, AZ) HPA-O sold by the company. 5), 3. 21w / o Y203 (Fairfield, NJ 99 sold by Molycorp, Inc. 99% Unocal P / N 5600), 0. 28w / o 1M potassium hydroxide (KOH), 38. 68w / o deionized water, 1. 06w / o polyethylene glycol (PEG, C sold by Union Carbide, located in Danbury, CT) arbowax Polyethylene 400), 0. 12w / o Nopcosperse A44 (35%, Pennsylvania Exclusive blend ammonium high from Henkel, Ambler, U.S.A. Molecular electrolyte). Before adding the powder, first add KOH, PEG and dispersant to the polyethylene. Mix thoroughly with the solvent in the bottle. Next, the powder was gradually added to the solvent, and an alumina ball medium was used for 24 hours. Perform milling. Before slurry jetting, sieve a 32mm sieve The slurry was pre-filtered using and degassed under vacuum. This is the very best This is to prevent bubbles from being generated.   Another candidate that can be used as a slurry is a metal powder suspension. 1-5 miku Ron's fine metal powders are silver, nickel, iron, cobalt, tungsten, Obtained from molybdenum and other metals. Atomizing and generating gas Metal alloy powders can also be 5-10 microns in size, this powder Are also suitable for slurry formulation. The slurry medium is water or ethyl, propyl A wide range of solutions containing methyl alcohol, or a mixture of water and alcohol. You may. Slurries suitable for use in the present invention have a particle size of 0. 2-10 micron size Well, preferably 0. 5-2. It is 0 micron in size.   Another candidate for use as a slurry is a polymerized powder suspension. this The suspension contains polymethyl methacrylate (PMMA) and styrene, which are It is not limited.   Considering the following considerations, a suitable binder for the slurry system described above is Includes binders and applications certified in the 3D printing patents mentioned above. I will. The binder creates particles that are large enough to enter the pore space of the powder bed. Must not be included. Therefore, is the binder a dissolved metal such as a dissolved polymer? Preferably. This is, for example, the SC Johnson Pol in Wisconsin. Binder sold by ymer of Sturtevant under the trade name JONCRYL 58 . This material can be added to a 50% by weight solution in a solution of water, isopropyl alcohol, and ammonia. It is a styrene acrylic copolymer to which rimer is added. For use as a binder Dilutes it with water so that the solids is 5% by weight.   Return to the general description of the method of three-dimensional printing using the jetting powder layer. Pow When the powder layer has dried, apply the binder on the powder surface according to the stereo printing technique. Print. Next, the binder is dried using a heating lamp. After this, a new This cycle is repeated using the layers of the rally. Partial removal from powder   Once the complete outline has been defined by printing the binder, this part is Must be recovered from the ship. This is generally a whole liquid bed with water liquid And redisperse the unprinted part of the powder bed. This This will be described in more detail below.   Beds extracted from slurries or pastes are solid freeform -Provides several advantages to the fabrication method. One of the most important benefits Packing density, even when using 1 micron or smaller particles High-quality beds can be manufactured. Such powder beds are somewhat sticky But this can remove unbound material from the component. It becomes difficult. The unit volume of a bed manufactured at a high density from fine powder The number of particle-to-particle contacts for each is large. The strength of the contact between these particles Greatly affects the mechanical operation of the In addition to van der Waals forces between particles, The adhesive strength of the particles also depends on the precipitation of dissolved material at the particle neck as the slurry layer dries. It is greatly influenced by the palace. pH 4. The aqueous alumina slurry of 5 It has an aluminum ion concentration of [Al3-], and the particles between the particles when the slurry dries. Aluminum trihydroxide (Al (OH) 3) To settle. The resulting cementation bridge between the particles allows By increasing the strength of contact between particles and particles, a stronger bed can be formed. Similarly, aqueous nitriding In silicon, dissolved silicon (0.1% based on silicon nitride powder) is also used. 1 weight ratio Related to weight loss until), but adversely affect the contact strength, while the particle contact To reprecipitate. The re-dissolution of these inorganic cementation bridges is also very high It happens slowly. Therefore, by washing with water or solution, It is very difficult to redisperse the unbound matrix material.   Van der Waals force impact or cementation bridge Can be attenuated by the addition of additives that alter the nature of the contact. This way In the above, the re-dispersion of the powder bed is greatly improved. How many of these additives There is a necessary matter. First, additives reduce van der Waals forces sufficiently. Or as a new effect medium to reduce van der Waals adhesion To separate molecules during drying to prevent particles from approaching each other Must be something. Secondly, the separated additives make the dissolved substance Must act as a diluent to prevent excessive precipitation at the neck No. Finally, in the case of three-dimensional printing, the additive defines the part where the binder is The additive should be printed on the printed Must act in tandem with the   The criteria for selecting such additives are as follows: 1) The solvent used to form the slurry Dissolve and dry-slip to the end (or nearly the end) of the material, 2 ) Soluble to dissolve quickly in the medium used for powder bed redispersion 3) In the case of three-dimensional printing, in the liquid medium for the binder used It is soluble and does not interfere with the binding action of the binder.   One suitable example of use in stereo printing is very effective for aqueous based slurries Low molecular weight polyethylene glycol (PEG 400). PEG drying slurry Sometimes it remains at the neck of the particle. This prevents re-precipitation of the salt bridge at the neck. Can be stopped. PEG also has very high solubility in water. Powder during the redispersion process When liquid enters the bed, the polymer chain extends and separates unbound particles. Acts as an additional force for The existing mina and silicon nitride systems are also It showed some favorable PEG redispersion properties. Alumina slurry containing 2 weight percent PEG 400 -The bed made from 30 minutes after soaking in water for 15 minutes. Redispersion at 0% by weight was performed. 2.For samples without PEG 400 It was 5% by weight. Add 2% by weight of PEG 400 And the redispersion of the bed made from the aqueous silicon nitride slurry contains PEG 400 It was improved from 7% to 30% by weight as compared with the slurry without the slurry. PEG is a binder Dissolves easily in the gel and does not affect acrylic cross-linking during curing Thus, the use of PEG is also compatible with aqueous binders such as Joncryl acrylic.   The effect of PEG or other redispersing agents is that the pH of the slurry is dissolved in the form of an inorganic solid. It can be increased by choosing to minimize composition.   Depending on the binder, to prevent re-dispersion of the printed area of the binder A heat-curing step after printing and before redispersing the unprinted powder. Some need it.   Therefore, complete processing of the ceramic part requires binder / slurry compatibility. The following relevant ideas are included: In many cases, the slurry will be re-dispersed Contains an agent to help redisperse the powder bed after it has formed . The binder must be able to penetrate the fine pores of the powder bed. I have to. The binder can be powdered before adding the redispersant to the slurry. (Generally this involves the binder, the binder By allowing the redispersant to dissolve in the gel). Binder is redivided Do not dissolve in the liquid used for dispersion. (The only way to achieve this Will cause cross-linking and will not dissolve in the liquid used for redispersion. Is to use a binder)   The single slurry jet embodiment described above is relatively easy to implement and automate You. However, a single-jet raster scan is a raster scan that is already Difficulty stitching raster lines to lines. This is Raster Rye Seams of the gap may be formed in the layer between the This is because the surface of the layer is slightly projected or slightly depressed. These irregular forms occur The reason is that individual jetted slurry lines after slip casting However, the side walls are slightly inclined as schematically shown in FIG. 8, and the lines have a concave cross section. That's why. FIGS. 9A and 9B show cross sections of several adjacent lines obtained as a result. Is shown schematically. As shown, a small recess 23, such as between lines 34a and 34b Has been made. This depression becomes deeper as the layers 44a, 44b, etc. of the line are added. . In the present specification, the crack between the lines is called a stitch seam.   Offset the jet travel path from layer 34 to layer 44 to improve surface finish Can be improved. Therefore, as shown in FIG. 10, the next layer is The jet runs during the created jet travel path. In the simplest case, The travel path is centered between the preceding travel paths, so that the layers alternate There are two driving patterns. In this case, the entire surface is covered by each layer You.   Slurry powder powder at both long ends of one deposit line In some cases, it is preferable to deposit such that the states of the keys are the same. For example The adjacent ends are not adjacent lines, or the adjacent ends are already It is a casted line. Another traveling path putter with such symmetry Figure 11 shows the results. Here, the first set 54 has been deposited, The lines 54a, 54b, 54c, 54d are adjacent to each other without interfering with the line. Keep away enough to slip-cast. This interval is The next set 56, consisting of ins 56a, 56b, 56c, has already been deposited on lines 54a to 54a. It is also sufficient to insert between d. In this case, both sets 54, 56 are nominally the same Deposited on layer. Adjacent lines in each set are already printed lines Very quickly without waiting for the complete slipcast in the preceding layer Will be deposited. In addition, each line is connected to the surrounding environment during jetting. It has a symmetric interface. Set 54 lines are jetted to a new range, Also, these lines should be adjacent to a pair of already slip-cast lines. Is set.   One way to improve stitching between scan lines is to Before the raster line slip casts the next raster line It is something to do. (This is the same as the previously described Is exactly the opposite of not printing a new line next to a line) The drawing speed depends on the mechanism of the equipment, and each equipment has the following raster line. There is a minimum time interval before the draw. This distance depends on the device. Is shown. In device configurations such as circular or annular patterns, adjacent It is possible to freely change the time interval up to the line to be performed.   Another mechanism for depositing the slurry in a raster pattern is schematically illustrated in FIG. Is shown. FIG. 22 is a front view showing a powder bed 513 with a mechanism 547 installed thereon. FIG. In this case, one or more slurry jets 586 (2 in FIG. 22) ) In a continuous loop without reversing the direction of operation of the jet. Rack or belt mechanism 547 is used. Next, traverse jet 586 The associated movement between mechanism 547 and powder bed 513 is established. Mechanism 547 Moving above the powder bed 513 or moving the powder bed under the mechanism Can be operated (either continuously or individually during jet traverse). Therefore). In any case, the slurry lines 534a, 534b, etc. are set to raster operation. And make a deposit. Dis-slurry jet moves like a reciprocating carriage The advantage of this method over the method of The time between the arrival of lines 534a, 534b may be less than the length of the deposited line. It is constant. In addition, the operation of the jet is continuous and no retrograde is required Therefore, the time between deposits on successive lines is Even this can be shorter than in the case of a reciprocating carriage as shown in FIG. 14B. Sa In addition, this time can be adjusted. When using a single jet, If you want more time between lines, the non-deposit phase of the loop The speed of the jet at the can be reduced or a dwell can be introduced. A continuous line without increasing the traverse speed of the jet to the powder bed You can add a jet to the loop if you want to shorten the time interval between It is.   For example, as shown schematically in FIG. 21B, on a stationary powder bed 613 By attaching the slurry jet nozzle 636 to the rotating rotating frame 662, the annular A round powder bed 613 can be built. The slurry jet nozzle 636 is Traverse spiral action from outside to inside or from inside to outside To be done. This nozzle is provided on a slider 664, for example. Slider 6 64 starts from the outer diameter of the print head and the nozzle makes one revolution on the powder bed 613 Each time about 0. Advance regularly towards the center at a typical advance speed of 1-2 mm You. Special features for the connection of the slurry to the nozzle 636 to regulate the rotation A special supply is provided. For example, the nozzle 636 can be mounted in the bearing 666. This causes the nozzle 636 to track in its helical trajectory on the powder bed. When berthing, the nozzle itself does not rotate, and the pipe 668 that feeds the nozzle is threaded. Need not be maintained.   In this method, at a sufficiently high speed, the “line” placed immediately before slips. It is possible to place a continuous "line" before casting, and this is why Seam between lines is minimized. (Strictly speaking, jet head Path is helical, so it is not a separate line One long helical line with a helical part and an adjacent part. )   Another configuration, as shown in FIG.21A, is a pow- er under a linearly translating jet 536. This is for rotating the dur bed 513. Jet 536 on slider 564 Moves along the fixed track 562. An applicator that rotates the powder bed shown in FIG. 21A The disadvantage of roach is that it prevents the slurry from moving on the powder bed due to rotation. It is necessary to perform hardening to stop. (The spiral shown in Fig. 21A is wide. It looks helical because the way it is exaggerated is exaggerated. In general, each cycle precedes Closely related to the cycle. )   Across the range, go back and deposit a line next to the already deposited line An advantage from either rotating embodiment that is more beneficial than the raster embodiment that The time between the slurry depositions that take place next to the subsequent "line" Over the entire length of the line (in the case of the rotating embodiment, the spiral portion of one rotation) That is. Conversely, in a raster mechanism, near the turning end The time between the deposits of adjacent lines of Shorter than the time between. Therefore, the rotation embodiment provides more uniformity.   In both rotational configurations, if the jet flow rate is constant, the rotational speed and each pass Is also constant in the radial direction, and the peripheral speed of the jet with respect to the substrate decreases. As a result, the layer thickness increases toward the center. Therefore, some form of correction It is necessary. A convenient method is to change the rotation speed of the nozzle with respect to the substrate. There is In a preferred embodiment, the slurry flow rate is changed (nozzle If it is close, reduce the flow rate). This approach involves slurry jetting on the substrate. This has the advantage of keeping the time between successive passes of the kit constant.   Jetty slurry with relative rotation between support and slurry jetting unit One example of a powder bed formed by grinding is a single slurry jet 150 microns in diameter. The powder bed with a 250 micron spacing between each jet revolution Radially traverse upwards to achieve an outer diameter of 0. 15 meters, inner diameter 0. 75 meter ring Some manufacture powder beds. Such a powder bed, for example, It can be used when manufacturing many small components such as 5mm on the side. powder If the jet rotation value on the bed is maintained at 600 rpm, The jet speed of the berth is 4. at the outer diameter of the powder bed. 7m / s, 2. 35m / sec. The jet is on the outside diameter of the bed and on the inside diameter 2. The flow rate of the slurry is 5 under the condition of linear deceleration to 5 cc / min. cc / min gives a uniform drainage of 71 microns before being absorbed by the media. You. It takes less than 15 seconds to deposit the entire layer of this powder bed. When the volume content of the slurry is 30% and the specific mass deviation of the powder bed is 60%, about A 35 micron thick powder bed layer is obtained. The spiral pattern of the jet At the same circumferential position on the powder bed. Deposited just before to return every second Since the part has not been completely slip cast yet, the new spiral part is this And the resulting defects in the powder bed are minimized. Contained in slurry The lower the solids content, the longer the slurry will slip-cast. This can help promote this effect. Increase viscosity The same effect can be obtained by adding a drug.   A machine that scans the nozzle back and forth on the surface of the powder bed as shown in FIG. 14B Mechanical systems, a nozzleed carriage is used to create a continuous raster line. It takes a certain amount of time to change direction. This time is generally about 0. 25-1 Seconds. If the previous line slips significantly in less than 1 second If the next line in a row hits a line already slip-cast, Be placed. This situation can lead to defects in the layer and rough surfaces, as described above. May be lost. This must be prevented. One aspect of the present invention is Slipcast now takes longer than the time between lint head passes Improving the slurry. For example, fine alumina powder slurry If used, adding polyethylene glycol increases the viscosity of the slurry. This increases the time for the slurry to slip cast. For example, double When the PEG molecular weight of 8000 is added to an alumina slurry having an alumina volume content of 30%, The viscosity of the slurry increases.   Another aspect of the present invention is to eliminate stitch seams between adjacent jet lines, Sometimes increasing the amount of material deposition. For any purpose, raster scanning Direction perpendicular to the high-speed axis (ie, perpendicular to the direction indicated by the double arrow in FIG. 3). This can be achieved by providing an elongate jet (in a straight direction). Fine Long jets can cover a given area with fewer raster passes, The number of stitch seams is reduced and the deposition speed is increased. Slender The jet will cover the entire width of the powder bed being deposited within that range. And this method can eliminate stitch seams completely. is there. Thus, the nozzle openings may be elongated slots, elliptical, or any other suitable elongated shape. Shape. The typical aspect ratio of such an opening is greater than 3: 1.   Even if the nozzle openings are not elongated, any suitable shape, including circular, rectangular, square, etc. It may have a sharp shape. Multiple parallel scan lines   A further aspect of the invention is the use of multiple simultaneously operating jets to provide a wider width or width. Is to cover the entire width of the powder bed. This is illustrated schematically in FIG. In this embodiment, a plurality of slurry jets 130a, 130b,. They are arranged with a width interval several times the cross-sectional size of the jet. Jet 1 It is discharged from a plurality of openings through one nozzle head 136. Schematically shown in FIG. As such, the jets 130a, 130b, etc. Does not dissolve, but with the splat or spread of adjacent liquid jets They are sufficiently separated from each other by a distance that is short enough to allow for coupling. Of the adjacent jet Improved deposition on the surface of the powder bed when the entire line is combined A surface is created. The result is a wide band of slurry on the surface of the powder bed. Come up. The jet hits the powder bed and spreads laterally to form a line The time required to combine to make sure that the liquid slips significantly in the powder bed It is important that the time before casting is considerably shorter. For example, Supra The time it takes for a jet to occur is determined by dividing the size of the splat by the speed of the jet. Is required. Jet design   A typical jet has a diameter of about 0.3 mm and a jet speed of about 2 m / s. Therefore The time to spread the splat is about 0.15 ms. Conversely, liquid medium The time it takes for the powder to be absorbed into the powder bed depends on the formulation of the slurry, It varies between 0.1 and 10 seconds, depending on the size of the child and other factors. Therefore, Adjacent jets splat, and each other before the slurry slip-casts. To join.   For example, 25 circular jets with a diameter of 350 microns are distributed at a center distance of 1 mm. Place. Through this device, the slurry is extruded at a total flow rate of 330 cc / min (each jet). 13.2 cc / min. Run this row of jets at 2.0m / sec on a powder bed The wet layer thickness h * obtained as a result of the inspection is the flow rate of each jet and the interval between jets, Or using either the total flow rate and the resulting total width (jet spacing x 25) It can be obtained by equation (1). 110 micron wet layer thickness for both calculations h * is obtained. The volume content of the slurry is 35% and the specific mass deviation of the powder bed is 6%. At 0%, a layer of 64 microns is obtained after the liquid medium has been absorbed.   As shown schematically in FIG. 18, a cubic metal tube 435, such as a stainless steel tube, Drilling a hole in the wall can create a linear row 436 of openings 436a, 436b ... 436n it can. This hole can be used for photo etching, discharge equipment or laser ablation It can be opened using any suitable means, such as law. Or create an aperture plate For example, it may be fixed to the plenum with an adhesive cement. Such an aperture plate is It can be made by any of the techniques described or by electroforming. alumina Ceramic aperture plates like diamond drill or laser cut It can be made using techniques. Micro fabrication of openings in silicon wafers Yet another method that can be used to manufacture such aperture plates.   Some about the size of the openings and the design of the spacing between the openings in a linear row Comes to mind. Printhead jams by using larger openings Greatly reduce the possibility. Larger openings also reduce the need for filtration Less. This allows larger particles to be trapped in the slurry system and printhead. Can be safely passed through. Therefore, the filtration method is mainly used for powder beds. Focus on ensuring the required quality. But very large Openings that are too far apart from each other in the linear row due to It is difficult to manufacture a powder bed. In addition, use larger openings This makes it difficult to control the ends of the powder bed (see below). Comparison of jet line and wide nozzle   Depositing a line on a powder bed using multiple jets, This is definitely beneficial over the use of elongated openings or slots. Mainly The minimum size a rally must pass is that all holes in the series have the same effect It is larger than the slot provided in the area. For example, 350 mm placed on a 1 mm center If the same size as the hole in the clone is replaced by an elongated slot, The thickness (the size of the part that is not elongated) is 96 microns. Therefore, in the case of a hole, Agglomerations 100 microns in size can pass freely through one of the holes Yes, but in the case of slots it will get stuck. Another advantage is the nozzle configuration. Since many materials can be used for the formation, the production of a series of It is easier than making a slot of fixed size.   A further advantage is that for jets exiting the slot, The state is different from the state at the center of the jet. In particular, capillary action is Tend to pull inward toward the center of the end. But on the contrary, When using a series of small jets, the jets at the ends are It travels the same distance as the jet from the jet to the powder bed. Further The use of a series of jets, as described below, -Opening up further opportunities for bed edge adjustment.   Finally, as shown below, powder beds made of multiple materials are different It can be manufactured by feeding the material to different jets.   When spacing openings, separate openings 1.5 to 6 times their diameter Then it is useful. Among them, 2 to 4 times is preferable.   When using multiple parallel jets, air bubbles appear on the liquid surface, causing surface non-uniformity. In some cases, a squealing condition may occur. The liquid medium from the slurry is Upon passing through the pores of the pad, the air in the pores must be removed. Pa This air is pushed downwards in the powder bed, and any surface other than the top surface It is desirable to be released from However, air comes out of the slurry and In some cases, bubbles are formed. Bubbles are a series of independent lines, as described above. Can be prevented by depositing a powder bed. In this method, the liquid Have infiltrated the powder bed and have not yet printed the slurry on the powder bed. Extrude air bubbles into the enclosure. However, bubbles are not always generated, If not, the multiple jet embodiment is clearly beneficial.   Another pattern for depositing multiple scan lines simultaneously is shown in FIGS. 11A and 11B. And similar to the method described above in connection with single line deposition. Fig. 11A, 1 Figure 1B also applies to the explanation of this pattern. Of all slurries in the first set 54 Jet lines simultaneously, then jet all lines in the second set simultaneously It is possible to The method includes the steps described above in connection with the single jet embodiment. The advantage of symmetry is obtained. With multiple jets, using a single jet Coating can be performed faster than in the case. Decrease layer thickness   One of the advantages of the method of the present invention is that very thin layers can be made. Already mentioned As such, a 50 micron thick layer is typically used. Single on powder bed Or create a thinner layer by increasing the traverse value of multiple jets However, scanning the jet at higher speeds is impractical, especially For raster scans where the jet changes direction and needs to be re-accelerated on each pass It is even more so. By reducing the speed of the slurry in the jet, It is possible to create thin layers. But in general, jets have a minimum speed At a speed lower than that, the jet becomes unstable and The emission angle changes. In addition, adjacent scan lines are If the jets are close enough to fit together, Thinner layers can be created by increasing the spacing between vertical jets . If a thinner layer is needed, dilute the slurry and Used at low volume content. This method drains the same volume of liquid and The distribution results in a thinner layer after the medium has been absorbed. Control of cumulative deviation   The cumulative effect increases during the deposition of many layers. One aspect of the present invention is In addition to adjusting the thickness of each layer, the purpose is to adjust these cumulative effects. For example, For fast axis traverse of a single jet or multiple jets on a powder bed In some cases, the traverse speed changes (for example, a sinusoid changes). (Example For example, such a change in speed can be attributed to eccentricity in the bearings that form part of the nozzle drive. Happens to happen. ) If the peak-to-peak amplitude of this change is 4%, nominally 50 Micron thick layers vary from 49 to 51 microns. In this case, the traverse speed When low, the layers are thinner. Normally, this degree of adjustment is sufficient for a single layer. However, changes in the fast axis scan speed will recur at the same location along the traverse. If each layer becomes thicker at the same location and thinner at the same location, Increase. Therefore, after 25 layers, the powder bed thickness is 1225 micron. A difference of ~ 1275 microns comes out. Therefore, a cumulative change equal to the thickness of each layer occurs .   Continuous measurement of the height of the powder bed is part of the present invention. this is This can be achieved, for example, by scanning the optical rangefinder 41 over the surface of the powder bed. You. This height information creates the level surface of the powder bed, as shown in Figure 14B It is used as a reference for the control method to be performed. The side ranger is laser based, Underprint gantry 43.   The control method depends on the number of jets described below.   When creating a powder bed using a single jet in a raster scan pattern During the fast axis scan to compensate for errors measured at the cumulative formation height. The value of the traverse on the fast axis, both during and between fast and fast axis scans Is adjusted. So the jet is slower in the too low range of the powder bed Scans at speed, and the jets move faster if the powder bed is too high. Scanned in degrees.   Rows of jets, for example, a straight line (high speed axis) over the width of the powder bed The method is somewhat different when using columns (perpendicular to F). Powder bed The traverse speed of the jet is also constant over the width of the (Same as for the single jet described above). I However, changes that occur perpendicular to the fast axis of the scan first control the flow rate of the jet. Must be controlled by   As shown schematically in FIG. 18, the multiple nozzle slurry jetting tool 436 , Can be divided into multiple (eg, 10) portions 462a, 462b. Each can control the flow rate independently in each part (10 nozzle slurries With the jetting tool, independent control of each nozzle can be performed. The tool controls the "lumps" of ten nozzles. ) Change in flow rate occurring at the nozzle in one block Is to ensure that the number of passes from all jets in one chunk covering each range is uniform In each pass, the position of the mass is Can be averaged by changing the direction perpendicular to. Height perpendicular to high-speed axis Measurements also allow for the diagnosis of significant changes in the operation of each nozzle in the printhead. Therefore, the process can be stopped for maintenance.   FIG. 19 shows the controls used to create a flat powder bed of the desired height The system is shown in block diagram form. The input to the control system is the last layer After creating the target powder bed height, the next layer of the powder bed target Includes thickness, measured height of the powder bed after creating the last layer. Measure height To do so, scan the light sensor over the surface of the powder bed. For example, A user side ranger 41 (FIG. 14A) can be used. Such devices are powdered -Scan quickly over the bed. For example, the high-speed axis is traversed by 10 to 100. This In this way, we have two dimension maps representing the height of the powder bed. As shown by the powder bed height (x, y) in FIG. Using the evaporation method, determine the surface of the powder bed based on the measurements taken. An analytical state can be created. Where x is the coordinates along the fast axis scan and y is These are coordinates along the slow axis scan.   Once each layer has been deposited and the height of the powder bed measured, a calculation is made. Here, subtracting the measured height of the powder bed from the target height gives the powder bed surface An error signal (x, y) is obtained which is a function of the position of the two axes above. This error message The next layer of powder bed deposit (or a little more slowly, the next It represents the thickness of the powder bed after formation of several layers). Measured powder Where the bed is lower than the desired height, additional thickness must be added and the desired Deposit a thinner layer as the next layer or layers above the height Need to be Add this error signal to the next desired layer thickness. This is The target thickness of the layer is expressed as a function of its position on the powder bed. equation Using (1) and (2), the target on the surface of the powder bed using this target height Jet velocity (x, y) can be calculated as a function of position as follows .   By specifying a specific position y along the slow axis, along the fast axis scan line The desired target speed (x) can be obtained. At this speed, the slurry jet head 4 Supplied to control system for carriage 85 with 9 attached. Generally in the traditional way In this case, the carriage 85 is connected to the servo motor 37 via the cable drive 45, for example. About the position of the carriage 85 using the linear encoder 47 A linear encryptor 47 can be used to obtain the information. Next, this location information Can be used to calculate the speed of the carriage 85. In the conventional method, the control The desired speed of the carriage with a function of the position during the fast axis scan. Can be maintained.   The explanation is to measure the height of the powder bed after depositing each layer. You. However, to save time, the number of height measurements is reduced, for example, every 10 layers. Desirably. In this case, a measurement error may occur during the time between measurements. The error signal needs to be divided by about 10 so that In addition, control over the carriage It is desirable to establish a minimum and maximum speed acceptable for the signal. For example, If the speed control signal fluctuates by 50-150% of the nominal value, 90-1 of the nominal value It is desirable to reduce the scale of this speed signal so that it becomes 00%. This allows The state of slurry deposition during the traverse is maintained approximately constant, and defective products are produced. To prevent build-up. Carriage speed control is well known in the art, Control errors are about 2% or less. This allows up to 10% of the control signal Content must be sufficient to correct the error. Show more details Can be. To check the amount of noise in the measurement itself, a “dead More detail, such as establishing a “ Edge placement control recognition   Another aspect of the present invention is that control of the end placement of the powder bed can be fairly accurate. That is the recognition. In practice, a liquid slurry is placed at or near the end of the powder bed. The ability to repeatedly discharge the leeches creates a nearly vertical side wall. By jetting FIG. 17 shows an example of the powder bed prepared as described above. FIG. 17 shows the surface of the support Photo of powder bed created by jetting a single raster jet It is. Very sharp edges and vertical walls are clearly visible. Traversing a single jet Another surface that helps define the edges of the powder bed There is a fairly fast line stabilization with sting. This gives an excellent edge shape State can be defined. Use this row of jets to make a powder bed For each layer, traverse the ends of the powder bed for each layer and First, use a single jet to define well and then draw a line between these ends. It is beneficial to use a sequence. Production line   On top of this, a continuous layer of the powdered slurry and the binder The slurry along a high speed axis to deposit the slurry. Deposit with 49 heads, then binder depot that rasters on the surface In the embodiment using the substantially immovable support 12 deposited with the position head 51 So far we have mentioned.   Slurry and binder can be supplied to different locations on the production line It is. In the production line, the growth portion is aligned with the line at all stations. Is supported by the advancing web. This embodiment is shown schematically in FIG. You. In such a case, the first slurry deposition station 2 provided upstream 02a encounters the web 200 moving in the direction indicated by arrow M. Slurry de During the position phase, multiple jets are spaced across the width of the web. Fixed head included. Multiple jets are activated for a period of time, during which Advances the web to receive a layer of slurry. As mentioned above, the slurry layer And dried 204a, for example, by a heating lamp far downstream. The webbed powder bed is then packed according to a preselected pattern. Inder encounters binder deposition station 206a where deposit is made You. Binder deposits can be found in co-pending application U.S.S.N. 08 / 831,636 explained Through the mask or move the binder deposition head as It is possible to do. In the latter case, the binder deposition head is Compare the width to the speed at which the web passes through the binder deposition station. Traverse at a faster speed. The binder deposition head also has a web It can also move along the direction in which. Next, the binder drying station The binder is optionally dried 208a. The first set of these stations G is part of the first stage 210a.   Further downstream, further stages 210b, 210c, etc. are provided, Each has a slurry jetting station, slurry drying station, And a printing station. This continuous web example is very It is beneficial for certain types of applications, such as using large amounts of slurry.   In addition, multiple steps for jetting the powder layer and printing binder In different places of the forming part, different types of slurries (different powder, different Viscosity, different slurry solid composition, etc.) and different types of binders can be easily added. It is possible to This simply feeds different materials to different stations Can be achieved. Unlike the linear assembly line type, Return to the first stage and go through the same stage cyclically or two times Or it may reciprocate between more stages.   Another embodiment of a multi-station processing line is a rotary cell, shown schematically in FIG. It is up. In such an embodiment, the powder bed and parts to be formed are: For example, on a web or turntable 300, Station 302 to drying station 304, binder printing station 306, binder -Move to drying station 308 and use the same slurry jetting Returning to the option 302, the same steps are repeated from here.   For some applications, changing the composition of the powder bed within a single component May be desirable. Such components can be created by 3D printing. Yes (can be created in other ways). Configuration can be changed in various ways . It is also possible to change the composition of each layer by jetting a different slurry to each layer. is there. For example, use different slurry heads 49 and 49 * as shown in FIG. 14B be able to. Each of the slurry heads 49, 49 * (49 * is shown only in FIG. 14B) It has at least one slurry nozzle 36, 36 *, both of which have a carriage 85, Mounted on 85 * ￥. As shown in the figure, both slurry heads are independent Driven along the same track 33 by the motors 37 and 37 *. Use common motor Other embodiments that use different tracks or use separate tracks are also possible. In addition, In the embodiment (above), different slurry stations are supplied with different slurries can do.   In addition, by jetting different slurries to different locations, Can be changed. Again, each is different as shown in FIG. 14B This can be done using two slurry heads 49, 49 * to jet the material. Many A raster line of a number of materials A can be deposited, followed by a number of materials B Raster line can be deposited. This method uses a powder bed. The layers are formed of layers of different materials. Also vector jets of different materials And draw a range of different materials with more complex shapes. The device shown in FIG. 14B can also be used for vector scanning. However, in general vector running The survey device uses a different track system than the relatively heavy truck 33 shown. I have.   Furthermore, when combined with 3D printing, accurate positioning of different material deposition positions Sex is not so exact. This is because the outline of that part is printed with a binder Because it is defined by the location Therefore, deposit different slurry materials. The slurry material intentionally extends beyond its outer boundaries. It is possible. Jetting of droplets   In addition, printing independent droplets of the slurry, rather than a continuous jet Can create different ranges of powder material. This is due to This can be achieved using the continuous jet inkjet printing technique described in detail. Done No defects in the middle of the falling powder bed between the inlaid droplets Special consideration must be given to the time required for slip casting liquid media. I have to.   In the foregoing, the slurry is mixed with the surface of the growing powder bed and independent droplets. Example emphasizing jetting to contact as a continuous stream instead of emphasized Have been. This is illustrated in FIG. One of the reasons for this condition is that the next droplet is powder -The previous droplet is slip casting on the powder bed when reaching the bed Compared to random sprays where control does not work regardless of whether This is because control is supplied to the state of the slurry jet.   As in the embodiment described above in connection with the continuous flow of slurry, the nozzle opening By continuously discharging slurry from the section, relatively accurate control is theoretically possible. Can supply. The difference is that the flow of the slurry is The nozzle is separated from the powder bed to allow time to break into independent droplets. That is the point. Thus, for example, individual droplets can be placed in a slurry collector or channel. Collecting prevents individual droplets from hitting the powder bed Can be. This type of device uses jet printing technology for ink "continuous" printing. Similar in some sense to what is known. This is because the flow of printing material Because it is continuous and interrupted downstream of the nozzle. For printing binder For technologies using such continuous inkjet printing, co-pending, simultaneous The transferred U.S.S.N. 08 / 596,707, HIGH SPEED, HIGH QUA Described in LITY THREE DIMENSIONAL PRINTING. Independently controlled sla This technique can also be used for jetting Lee droplets.   The diversion of the droplets into the grooves is generally directed toward or toward the collector. The slurry stream is electrostatically charged to turn away from the This is done by sending the flow into an electric field. In this case, pull the individual droplets, or To repel, the collector may also be appropriately charged. In this way, Prevents individual droplets from hitting the powder bed and accurately targets the droplets And time can be set. Therefore, with newly continuously deposited droplets The state of the previously deposited droplet in contact with it (slip to its perforated bed) (In terms of the degree of casting). Therefore, the designer Droplets from completely liquid (before slipcast) to completely slipcast At every point along the broad continuum of the slip cast, including at Can be brought into contact with the powder bed near the child.   An important application of creating powder beds with independent droplets is Is to place powdered materials in different places to create a powder bed. For example, As shown in FIG. 14B, using two slurry jet heads 49, 49 *, One of the jet heads 49 to define an island of slurry material, and then Surround with slurry from head 49 *.   The foregoing description illustrates illustrative rectangular powder beds. But raster Alternatively, any shape that can be scanned by vector scanning or the like can be created. These include actual shapes such as circles, irregular shapes, and even shapes with openings inside. Qualitatively all shapes are included. What is needed is a slurry jet Control over when the slurry is dispensed and when it is not It is. For example, the part shaped like the part on the right side of FIG. The process of the present invention using either the embodiment or the continuous ink jet type embodiment Can be created by (Actually, the part shown is a binder Has been created. ) Making a powder bed only is an aspect of the present invention   This aspect of the present invention of forming a powder bed from a layer using jetting technology Has mainly been described in relation to stereo printing. However, this is unique and useful Such as additive manufacturing (SLS) (thermally crosslinked polymer in slurry) It can be used with many different technologies that require a layer of powder. You.   The foregoing description is to be understood as illustrative and in all sense as limiting. Should not be taken into account. Although the invention has been particularly described with reference to preferred embodiments, Without departing from the spirit and scope of the invention, which is defined in the following claims, the It will be appreciated by those skilled in the art that changes in the parts are possible.   Means or steps within the scope of the claims set forth below and the associated structure, material, The action, and its equivalent, is combined with another claimed element as a distinct claim. To include any structure, material, or function that performs the function together And   This concludes the description of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シーマ，マイケル，ジェイ. アメリカ合衆国 01890 マサチューセッ ツ州，ウィンチェスター，ミスティック バレー パークウェイ 184 (72)発明者 カラドンナ，マイケル，エイ. アメリカ合衆国 94024 カリフォルニア 州，ロス アルトス，オースティン アベ ニュー 1701 (72)発明者 グロウ，ジェイソン アメリカ合衆国 02144 マサチューセッ ツ州，ソマービル，ブロードウェイ 946, アパートメント ＃１ (72)発明者 サーディ，ジェームス，ジー. アメリカ合衆国 02116 マサチューセッ ツ州，ボストン，マルボロストリート 222 (72)発明者 サクストン，パトリック，シー. アメリカ合衆国 02118 マサチューセッ ツ州，ボストン，ウォーチェスター スク エア 14，アパートメント １ (72)発明者 アーランド，スコット，エイ. アメリカ合衆国 02144 マサチューセッ ツ州，ソマービル，カーティス ストリー ト 12，アパートメント ＃３ (72)発明者 ムーン，ジョーホ アメリカ合衆国 02154 マサチューセッ ツ州，ウォルサム，ステアーンス ヒル ロード 2409────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventors Cima, Michael, Jay.             United States 01890 Massachusetts             County, Winchester, Mystic             Valley Parkway 184 (72) Inventors Karadonna, Michael, Ay.             United States 94024 California             Austin Ave, Los Altos State             New 1701 (72) Inventor Grow, Jason             United States 02144 Massachusetts             Somerville, Broadway 946             Apartment # 1 (72) Inventors Sardi, James, G.             United States 02116 Massachusetts             Marlborough Street, Boston             222 (72) Inventor Saxton, Patrick, C.             United States 02118 Massachusetts             Warchester Square, Boston, United States             Air 14, Apartment 1 (72) Inventors Arland, Scott, Ay.             United States 02144 Massachusetts             County, Somerville, Curtis Street             To 12, Apartment # 3 (72) Moon, Joeho             United States 02154 Massachusetts             Waltham, Stewart Hill             Road 2409

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1． パウダーを含有した本体を作成する方法であって、前記方法が a. 支持を供給する段階と、 b. 前記支持の選択された範囲にかけて第1のパウダー材料の層を形成するた めに、第1のパウダー材料を含む液体スラリーを連続する流れでデポジットする 段階と、 c. 前記第1層の前記液体容量が減少するように、前記パウダー材料のデポジ ットされた層範囲を条件下に維持する段階と、 d. さらなる層を形成するために、前記支持の前記選択された範囲にかけて、 前記液体スラリーを連続する流れにおいてデポジットする段階と、 を有することを特徴とする方法。 2． パウダー材料の所望の厚さがデポジットされるまで、前記スラリーの維持 とデポジット段階（ｃ、ｄ）を複数回繰返す段階をさらに有することを特徴とす る請求の範囲1に記載の方法。 3． 前記液体容量を減らすために前記デポジットされた層範囲を維持する前記 段階が、前記スラリー層の乾燥を有することを特徴とする請求の範囲2に記載の 方法。 4． 前記乾燥段階が、前記デポジットされた層範囲の加熱を有することを特徴 とする請求の範囲3に記載の方法。 5． 前記追加層をデポジットする前記段階が、前記選択された範囲にかけてジ ェットヘッドをラスタリングする段階を有し、ラスタリングを行いながら、前記 ジェットヘッドから前記選択した範囲の前記部分上に前記スラリーをジェッティ ングすることを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 6． 前記追加層をデポジットする前記段階が、前記選択された範囲の前記部分 上でジェットヘッドを通過させ、同時に、前記ジェットヘッドから前記選択され た範囲の前記部分上に、前記スラリーの平行する流れを複数ジェッティングする 段階を有することを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 7． 連続する流れにおいてデポジットする前記段階が、前記選択された範囲の 前記部分上に前記スラリーの複数の流れをジェッティングし、これにより、前記 流れの各々が、隣接する流れと間隔および時間において十分接近してデポジット され、これにより、先行してデポジットされた層と接触すると、前記液体が前記 先行してデポジットされた層の孔に完全に落ちる前に、前記隣接する流れからの 液体が合着することを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 8． 前記スラリーをデポジットする段階が、0.2〜10.0ミクロンの粒子を含有し たスラリーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲1に記載 の方法。 9． 前記スラリーをデポジットする段階が、50〜1000ミクロンの最大開口寸法 を持つノズルを介して前記スラリーをジェッティングする段階を有することを特 徴とする請求の範囲1に記載の方法。 10． 前記スラリーをデポジットする段階が、100〜400ミクロンの最大開口寸法 を持つノズルを介して前記スラリーをジェティングする段階を有することを特徴 とする請求の範囲9に記載の方法。 11． 前記スラリーをデポジットする段階が、5〜55の固体体積含有量を有する スラリーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲1に記載の 方法。 12． 前記スラリーをデポジットする段階が、セラミック、金属、ポリマーから 成るグループから選択した粒子を含むスラリーをデポジットする段階を有するこ とを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 13． 複数の平行な流れをジェッティングする前記段階が、前記流れを、前記流 れの1.5〜6.0倍の距離の間隔を置いてジェッティングする段階を有することを特 徴とする請求の範囲6に記載の方法。 14． 液体スラリーをデポジットする前記段階が、流れが異なる構成のスラリー を有する流れを少なくとも2本含む複数の流れをジェッティングする段階を有す ることを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 15． 前記追加層をデポジットする段階が、前記選択された範囲上でジェットヘ ッドをベクトルし、このベクトルの最中に、前記ジェットヘッドから前記選択さ れた範囲の前記部分上に前記スラリーをジェッティングする段階を有する ことを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 16． 前記スラリーをデポジットする段階が、0.5〜2.0ミクロンの粒子を含むス ラリーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲8に記載の方 法。 17． 前記スラリーをデポジットする段階が、3:1よりも大きな開口縦横比を有 する細長いノズルを介して前記スラリーをジェッティングする段階を有すること を特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 18． 前記スラリーをデポジットする段階が、10〜40の固体体積含有率を有する スラリーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲11に記載の 方法。 19． 前記複数の平行な流れをジェッティングする段階が、前記流れを、前記流 れの2.0〜4.0倍の距離を置いてジェッティングする段階を有することを特徴とす る請求の範囲13に記載の方法。 20． 前記デポジットされた層を、前記液体容量が減るように維持する段階が、 先行してデポジットされた層の孔に液体が落ちるようにするように、前記パウダ ー材料のデポジットされた層範囲を維持する段階を有することを特徴とする請求 の範囲2に記載の方法。 21． 前記層を前記液体容量が減少する状態に維持する段階と、スラリーの追加 層をデポジットする前記段階との間に、前記層の選択された範囲にバインダー材 料をデポジットする段階をさらに有し、これにより前記層が前記選択された範囲 において密着し、また、前記選択された範囲において連続層が互いに密着するこ とを特徴とする請求の範囲2に記載の方法。 22． バインダーをデポジットする前記段階が、前記バインダーを印刷する段階 を有することを特徴とする請求の範囲21に記載の方法。 23． バインダーをデポジットする前記段階が、マスクを介して前記バインダー をデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲21に記載の方法。 24． 前記バインダーをデポジットする段階が、セラミック粒子のコロイド懸濁 液、金属塩の溶液、スチレンアクリル共重合体から成るグループから選択したバ インダーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲21に 記載の方法。 25． ａ．選択された範囲の選択された場所において、前記デポジットされた追加層 の高さを測定する段階と、 ｂ． 前記追加層の前記選択された位置における前記測定高さに基づいて、連 続してデポジットされた層の選択された位置において、スラリーの運搬値を調整 する段階と、 をさらに有することを特徴とする請求の範囲2に記載の方法。 26． 前記スラリーをデポジットする段階が、前記選択された範囲上でスラリー ジェットヘッドを移動する段階を有し、運搬の値を調整する前記段階が、前記ジ ェットヘッドが前記範囲を通過する速度を変更する段階を有することを特徴とす る請求の範囲25に記載の方法。 27． 現在露出している前記形成された追加層の表面高さにおけるあらゆる不規 則を修正するために、前記複数の平行する流れの間にスラリーの運搬値を変更す る段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲6に記載の方法。 28． 追加層を形成するために前記液体スラリーを連続する流れにおいてデポジ ットする段階が、直前の層のラインと整合する層を形成するためにスラリーのラ インをジェッティングする段階を有することを特徴とする請求の範囲1に記載の 方法。 29． 追加層を形成するために前記液体スラリーを連続する流れにおいてデポジ ットする段階が、直前の層のラインからずれた層を形成するためにスラリーのラ インをジェッティングする段階を有することを特徴とする請求の範囲1に記載の 方法。 30． 追加層を形成するために前記液体スラリーを連続する流れにおいてデポジ ットする前記段階が、 a. 前記支持上に離間した流れの第１セットをデポジットする段階と、 b. 前記支持上に離間した流れの第2セットをデポジットする段階とを有し、 前記第2セットの前記流れの各々が、隣接する離間した前記第1セットの流れの対 間にデポジットされることを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 31． 前記液体スラリーをデポジットする段階が、前記スラリーデポジションの 最中に、前記支持とスラリーデポジションユニットの間に相対回転を生じる段階 を有することを特徴とする請求の範囲1に記載の方法。 32． 前記相対回転を生じる段階が、前記スラリーデポジションユニットを不動 の支持に関連して回転させる段階を有することを特徴とする請求の範囲31に記載 の方法。 33． 前記支持上にらせん状のスラリーのパスがデポジットされるように、回転 中に、前記スラリーデポジションユニットの1部を前記支持に関連して移動する 段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲52（訳注：「32」では？）に記載 の方法。 34． 相対回転を生じる前記段階が、不動のスラリーデポジションユニットに関 連して前記支持を回転させる段階を有することを特徴とする請求の範囲31に記載 の方法。 35． 固体体積含有率を持つスラリーの追加層を、比質量偏差を持つパウダーベ ッド上にデポジットする前記段階が、厚さh*のスラリーをデポジットする段階を 有し、これにより、前記デポジットされたスラリーと先行してデポジットされた パウダーとを含んだフィルムが形成され、前記フィルムが、臨界ひび割れ肉厚CC Tよりも薄い浸潤肉厚hsatを有し、ここで、 および ここで、Kcはフィルムの破壊抵抗であり、Jはフィルムがさらされる双軸応力 であり、 ここで、γLVはスラリーの表面張力、θは固相上のスラリーの接触角度、γpo reはフィルム内の小孔直径であることを特徴とする請求の範囲2に記載の方法。 36． スラリーの追加層をデポジットする前記段階が、以下の要因 a. スラリーの体積含有率VFの増加 b. スラリーの表面張力γLVの低下 c. フィルムの破壊抵抗Kcの増加 d. 固相上のスラリーの接触角度θの増加 e. フィルムの小孔直径の増加 の少なくとも1つを調整することにより層破壊を防止するために、スラリーを構 成する段階を有することを特徴とする請求の範囲2に記載の方法。 37． パウダー含有本体を作成するための方法であって、前記方法が、 a. 支持を供給する段階と、 b. パウダー材料の第1層を形成するために、前記支持の選択された範囲上に 、第1パウダー材料を含む液体スラリーをデポジットする段階と、 c. 前記パウダー材料のデポジットされた層を、第1層の液体容量が減少する ような状態の下で維持する段階と、 d. 前記層の選択された範囲においてバインダー材料をデポジットする段階と を有し、前記バインダーが、前記層を前記選択された範囲において密着させ、連 続層を前記選択された範囲において相互に密着させ、 e. 前記支持の前記選択された範囲の部分にかけて、追加層範囲を形成するた めに液体スラリーをデポジットする段階をさらに有する、 ことを特徴とする方法。 38． 前記バインダーをデポジットする段階が、前記バインダーを印刷する段階 を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 39． 前記バインダーをデポジットする段階が、前記バインダーをマスクを介し てデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 40． 液体スラリーをデポジットする前記段階が、前記液体スラリーの連続する 流れをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の 方法。 41． 前記液体スラリーの連続する流れをデポジットする段階が、前記液体スラ リーの連続する流れの場所と時間を制御する段階を有することを特徴とする請求 の範囲40に記載の方法。 42． 前記液体スラリーをデポジットする段階が、液体スラリーの独立した小滴 をデポジットする段階を有し、前記独立した小滴の各々をデポジットする場所と 時間が制御されていることを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 43． 前記液体スラリーの独立した小滴をデポジットする段階が、開口部から液 体の連続する流れを放出し、同時に、前記連続する流れを独立した小滴に破壊さ せ、次いで、前記独立した小滴の選択された1つが前記支持上の前記選択された 範囲上にデポジットされることを防止する段階を有することを特徴とする請求の 範囲42に記載の方法。 44． 所望の厚さのパウダー材料がデポジットされるまで、前記バインダー材料 の維持、デポジット、スラリーデポジット段階（c、d、e）を複数回繰返す段階 をさらに有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 45． 前記デポジットされた層を、前記液体容量が減少するように維持する段階 が、先行してデポジットされた層の小孔内に前記液体が落ちるように前記パウダ ー材料のデポジットされた層範囲を維持する段階を有することを特徴とする請求 の範囲44に記載の方法。 46． 前記デポジットされた層範囲を、前記液体容量が減少するように維持する 段階が、前記スラリー層の乾燥を有することを特徴とする請求の範囲44に記載の 方法。 47． 前記乾燥段階が、前記デポジットされた層範囲を加熱する段階を有するこ とを特徴とする請求の範囲46に記載の方法。 48． 前記追加層をデポジットする前記段階が、前記選択された範囲にかけてジ ェットヘッドをラスタリングし、前記ラスタリング中に、前記ジェットヘッドか ら前記選択された範囲の前記部分上へと前記スラリーをジェッティングする段階 を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 49． 前記追加層をデポジットする段階が、前記選択された範囲上にジェット ヘッドをベクトリングし、前記ベクトリング中に、前記ジェットヘッドから前記 選択された範囲の前記部分上へと前記スラリーをジェッティングする段階を有す ることを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 50． 前記追加層をデポジットする段階が、前記選択された前記部分にかけてジ ェットヘッドを通過させ、同時に、前記ジェットヘッドから前記選択された範囲 の前記部分上に、前記スラリーの複数の並行な連続する流れをジェッティングす る段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 51． 連続する流れをデポジットする前記段階が、前記スラリーの複数の流れを 前記選択された前記部分上へのジェッティングを有し、これにより、前記流れの 各々が、隣接する流れと間隔および時間において十分接近してデポジットされ、 これにより、先行してデポジットされた層と接触すると、前記隣接する流れから の液体と、前記液体が前記先行してデポジットされた層の小孔に完全に落下する 前に、一体化することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 52． スラリーをデポジットする前記段階が、0.2〜10ミクロンの粒子を含有し たスラリーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載 の方法。 53． スラリーをデポジットする前記段階が、50〜1,000ミクロンの最大開口寸 法を有するノズルを介して前記スラリーをジェッティングする段階を有すること を特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 54． スラリーをデポジットする前記段階が、100〜400ミクロンの最大開口寸法 を有するノズルから前記スラリーをジェッティングする段階を有することを特徴 とする請求の範囲53に記載の方法。 55． スラリーをデポジットする前記段階が、3:1よりも大きな開口縦横比を有 する細長いノズルを介して前記スラリーをジェッティングする段階を有すること を特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 56． スラリーをデポジットする前記段階が、約5〜55の固体体積含有率を有す るスラリーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載 の方法。 57． スラリーをデポジットする前記段階が、セラミック、金属、ポリマーか ら成るグループから選択された粒子を含有するスラリーをデポジットする段階を 有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 58． スラリーをデポジットする前記段階が、再分散剤を含有するスラリーをデ ポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 59． 再分散剤を含有するスラリーをデポジットする前記段階が、 a. スラリーの形成に使用する液体内で可溶であり、 b. 形成されたパウダー層を再分散することができる液体媒体内で可溶であり 、 c. 前記バインダー材料のあらゆる液体媒体内で可溶である、 再分散剤を含有するスラリーをデポジットする段階を有することを特徴とする請 求の範囲58に記載の方法。 60． 前記再分散剤が、乾燥中にスリップキャストする前記スラリーの実質的に スリップキャストするあらゆる材料を有し、これにより、この残留物がパウダー 粒子間のネック部分において形成されることを特徴とする請求の範囲59に記載の 方法。 61． 複数の連続する流れをジェッティングする前記段階が、前記流れを、前記 平行な流れの1.5〜6倍の距離を置いて離間してジェッティングする段階を有する ことを特徴とする請求の範囲50に記載の方法。 62． 液体スラリーをデポジットする前記段階が、複数の流れをジェッティング する段階を有し、前記流れの少なくとも2本が構成の異なるスラリーを有するこ とを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 63． バインダーをデポジットする前記段階が、セラミック粒子のコロイド懸濁 液、金属塩の溶液、スチレンアクリル共重合体から成るグループから選択したバ インダーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の 方法。 64． バインダーをデポジットする前記段階が、 a. パウダーベッドの小孔を通過し、 b. あらゆる再分散液を加えることでパウダーを結合させ、 c. 結合していないあらゆるパウダーの再分散に使用するあらゆる液体内で 不溶である、 バインダーをデポジットする段階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載 の方法。 65． 熱硬化可能なポリマーを有する前記バインダーが、前記バインダーのデポ ジット後に、前記バインダーを硬化させるために前記層の前記選択された範囲を 加熱する段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 66. a. 前記デポジットされた追加層の高さを、前記選択された範囲の選択された 場所において測定する段階と、 b. 連続してデポジットされた層の選択された場所においてスラリーの運搬値 を調整する段階 とを有し、前記調整が、追加層の前記選択された場所における測定高さに基づい て行われる、 ことを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 67． 前記スラリーをデポジットする前記段階が、直前の層のスラリーの流れと 整合するスラリー層の流れをジェッティングする段階を有することを特徴とする 請求の範囲37に記載の方法。 68． 前記スラリーをデポジットする段階が、スラリー層の流れを、直前の層の スラリーの流れからずらしてジェッティングする段階を有することを特徴とする 請求の範囲37に記載の方法。 69． バインダーの範囲を印刷した所望の数のパウダー層がジェッティングされ た後に、結合したあらゆるパウダーから、結合していないあらゆるパウダーを再 分散させる段階を有することを特徴とする請求の範囲44に記載の方法。 70． 前記パウダーを再分散させる前記段階が、前記結合していないパウダーの 溶液を含有する段階を有することを特徴とする請求の範囲69に記載の方法。 71． 前記支持が、スラリーデポジションステーションとバインダーデポジショ ンステーションを各々1つ備えた第1先行段階を通過して前記選択された範囲を移 動するように構成された可動支持を有し、前記方法が、前記選択された範囲を、 前記第1先行段階の前記スラリーデポジションステーションへと移動させ、 同時に、前記選択された範囲を、前記第1先行段階の前記バインダーデポジショ ンステーションへと移動させる段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲 37に記載の方法。 72． 前記可動支持が可動ウェブを有することを特徴とする請求の範囲71に記載 の方法。 73． 前記可動支持が回転可能支持を有することを特徴とする請求の範囲71に記 載の方法。 74． 前記可動支持が、前記選択された範囲を、複数の先行段階を通過して移動 するように構成されており、前記段階の各々がスラリーデポジションステーショ ンとバインダーデポジションステーションを1つずつ有しており、さらに、前記 選択された範囲を、さらなる先行段階のスラリーデポジションステーションへと 移動し、スラリーのデポジット後に、前記選択された範囲を前記さらなる先行段 階のバインダーデポジションステーションへと移動するする段階を有することを 特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 75． 液体スラリーをデポジットする前記段階が、前記スラリーデポジション段 階の最中に、前記支持とスラリーデポジションユニットとの間で相対回転を生じ る段階を有することを特徴とする請求の範囲71に記載の方法。 76． 相対回転を生じる前記段階が、前記スラリーデポジションユニットを不動 な支持に関連して回転させる段階を有することを特徴とする請求の範囲75に記載 の方法。 77． 回転中に、前記スラリーデポジションユニットを前記支持に関連して移動 する段階を有し、これにより、前記支持上にスラリーのらせん形のパスがデポジ ットされることを特徴とする請求の範囲76に記載の方法。 78． 相対回転を生じる前記段階が、前記支持を不動のスラリーデポジションユ ニットに関連して回転させる段階を有することを特徴とする請求の範囲75に記載 の方法。 79． 固体体積含有率を有するスラリーの追加層を、比質量偏差を有するパウダ ーベッド上にデポジットする前記段階が、スラリーの厚さh*をデポジットする段 階を有し、これにより、前記デポジットされたスラリーと、先行してデポジ ットされたパウダーとを含んだフィルムが形成され、前記フィルムが、臨界破壊 肉厚CCTよりも薄い湿潤肉厚hsatを有し、ここで、 および ここで、Kcはフィルムの破壊抵抗であり、Jはフィルムがさらされる双軸応力 であり、 ここで、γLVはスラリーの表面張力、θは固相上のスラリーの接触角度、γpo reは粒状フィルム内の小孔直径であることを特徴とする請求の範囲37に記載の方 法。 80． スラリーの追加層をデポジットする前記段階が、以下の要因 a. スラリーの体積含有率VFの増加 b. スラリーの表面張力γLVの低下 c. フィルムの破壊抵抗Kcの増加 d. 固相上のスラリーの接触角度θの増加 e. フィルムの小孔直径の増加 の少なくとも1つを調整することにより層破壊を防止するスラリーを構成する段 階を有することを特徴とする請求の範囲37に記載の方法。 81． スラリーをデポジットする前記段階が、前記選択された範囲上でスラリー ジェットヘッドを移動する段階を有し、前記運搬の値を調整する段階が、前記ジ ェットヘッドが前記範囲上を通過する速度を変更する段階を有することを特徴と する請求の範囲64に記載の方法。 82． 現在露出している前記形成された追加層の表面高さにおけるあらゆる不規 則を修正するために、前記複数の平行する流れの間にスラリーの運搬値を変 更する段階をさらに有することを特徴とする請求の範囲50に記載の方法。 83． 立体物体を製造する装置であって、 a. 表面を持つ支持と、 b. スラリー運搬ユニットと、 c. 前記表面の選択された範囲上にスラリーの層をデポジットするために、ス ラリー運搬ユニットを駆動するように構成されたスラリー運搬駆動ユニットと、 d. デポジットしたスラリーの層の液体内容を減少するように設計された液体 減少ユニットと、 e. バインダー運搬ユニットと、 f. デポジットされたスラリーの層の選択された範囲において、バインダー材 料をデポジットするように構成されたバインダー運搬駆動ユニットと、を有する ことを特徴とする装置。 84． 前記スラリー運搬ユニットがノズルを有することを特徴とする請求の範囲 83に記載の装置。 85． 前記ノズルが、100〜400ミクロンの最大開口寸法を持つ開口部を有するこ とを特徴とする請求の範囲84に記載の装置。 86． 前記スラリー運搬ユニットが、複数の離間した開口部を持つヘッドを有す ることを特徴とする請求の範囲83に記載の装置。 87． 前記開口部が、50〜1000ミクロンの最大開口寸法を有することを特徴とす る請求の範囲86に記載の装置。 88． 前記開口部が、前記開口部からジェッティングされたスラリーの流れの1. 5〜6倍の距離で離間していることを特徴とする請求の範囲86に記載の装置。 89． 前記スラリー運搬駆動ユニットが、前記支持の表面上で前記スラリー運搬 ユニットをラスターするように構成されていることを特徴とする請求の範囲83に 記載の装置。 90． 前記スラリー運搬駆動ユニットが、前記スラリー運搬ユニットを前記支持 の表面にかけて走らせるように構成されていることを特徴とする請求の範囲83に 記載の装置。 91． 前記スラリー運搬駆動ユニットが、前記支持の表面上で前記スラリー運搬 ユニットをベクトルするように構成されていることを特徴とする請求の範囲83に 記載の装置。 92． スラリーを支持上にデポジットすることが望ましくない時に前記スラリー 運搬ユニットから運搬されたスラリーを捕らえるスラリー回復ユニットをさらに 有することを特徴とする請求の範囲83に記載の装置。 93． 層表面高さ測定ユニットをさらに有することを特徴とする請求の範囲83に 記載の装置。 94． 前記スラリー運搬ユニットがさらに、前記表面高さ測定ユニットからの信 号を入力として受け、形成された前記表面の高さを制御するために、この信号を スラリーの運搬の変更に使用する、表面高さ制御モジュールを有することを特徴 とする請求の範囲93に記載の装置。 95． 前記表面高さ測定ユニットがレーザー側距機を有することを特徴とする請 求の範囲93に記載の装置。 96． コンポーネントの製造工程であって、 a. ある範囲内に、パウダー材料を含有するスラリーをジェッティングするこ とによりパウダー材料の層をデポジットする段階と、 b. 1つまたはそれ以上の選択された前記パウダー材料の層の範囲に対してさ らに材料を付加する段階とを有し、これにより、前記パウダー材料の層が、前記 1つまたはそれ以上の選択された範囲において結合し、 c. 選択した数の連続層を形成するために、段階(a)、（b）を選択した回数だ け繰返す段階を有し、前記さらなる材料によって、前記連続層が相互に結合し、 d. コンポーネントを提供するために、前記1つまたはそれ以上の選択された 範囲において結合していないパウダー材料を除去する段階を有することを特徴と する請求の範囲93に記載の装置。[Claims] 1. A method of making a body containing powder, the method comprising: a. Providing a support; b. Forming a first layer of powder material over a selected area of the support; Depositing a liquid slurry containing the powder material in a continuous stream; c. Maintaining a deposited layer area of the powder material under conditions such that the liquid volume of the first layer is reduced. D. Depositing said liquid slurry in a continuous stream over said selected area of said support to form a further layer. 2． The method of claim 1, further comprising repeating the slurry maintaining and depositing steps (c, d) a plurality of times until a desired thickness of the powder material has been deposited. 3． 3. The method of claim 2, wherein maintaining the deposited layer area to reduce the liquid volume comprises drying the slurry layer. Four. 4. The method according to claim 3, wherein said drying step comprises heating said deposited layer area. Five. The step of depositing the additional layer includes rastering the jet head over the selected area, and jetting the slurry from the jet head onto the portion of the selected area while performing the rastering. 2. The method according to claim 1, wherein the method is performed. 6． The step of depositing the additional layer passes a jet head over the portion of the selected area while simultaneously causing a parallel flow of the slurry from the jet head over the portion of the selected area. 2. The method according to claim 1, comprising a plurality of jetting steps. 7． The step of depositing in a continuous stream jets the plurality of streams of the slurry onto the portion of the selected area, such that each of the streams is sufficiently close in space and time to an adjacent stream And liquid from the adjacent stream coalesce before contacting the previously deposited layer before the liquid falls completely into the pores of the previously deposited layer 2. The method according to claim 1, wherein: 8． The method of claim 1, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry containing particles between 0.2 and 10.0 microns. 9． The method of claim 1, wherein depositing the slurry comprises jetting the slurry through a nozzle having a maximum opening dimension of 50-1000 microns. Ten. The method of claim 9, wherein depositing the slurry comprises jetting the slurry through a nozzle having a maximum opening dimension of 100-400 microns. 11． 2. The method of claim 1, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry having a solids volume content of 5-55. 12． The method of claim 1, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry containing particles selected from the group consisting of ceramics, metals, and polymers. 13. 7. The method of claim 6, wherein jetting a plurality of parallel streams comprises jetting the streams at a distance 1.5 to 6.0 times the streams. . 14. The method of claim 1, wherein depositing the liquid slurry comprises jetting a plurality of streams including at least two streams having slurries of different configurations. 15． Depositing the additional layer vectorizes a jet head over the selected area and jetting the slurry from the jet head onto the portion of the selected area during the vector. 2. The method according to claim 1, comprising: 16． 9. The method of claim 8, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry containing 0.5-2.0 micron particles. 17． The method of claim 1, wherein depositing the slurry comprises jetting the slurry through an elongated nozzle having an open aspect ratio greater than 3: 1. 18． 12. The method of claim 11, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry having a solids volume content of 10 to 40. 19. 14. The method of claim 13, wherein jetting the plurality of parallel streams comprises jetting the streams at a distance of 2.0 to 4.0 times the streams. 20. Maintaining the deposited layer so that the liquid volume is reduced comprises maintaining a deposited layer area of the powder material such that liquid falls into the pores of the previously deposited layer. 3. The method according to claim 2, comprising steps. twenty one. Depositing a binder material in a selected area of the layer, between the step of maintaining the layer in a state where the liquid volume is reduced and the step of depositing an additional layer of slurry. 3. The method of claim 2, wherein the layers adhere to each other in the selected area, and the continuous layers adhere to each other in the selected area. twenty two. 22. The method of claim 21, wherein depositing a binder comprises printing the binder. twenty three. 22. The method of claim 21, wherein depositing a binder comprises depositing the binder through a mask. twenty four. The method of claim 21, wherein depositing the binder comprises depositing a binder selected from the group consisting of a colloidal suspension of ceramic particles, a solution of a metal salt, and a styrene acrylic copolymer. the method of. twenty five. a. Measuring the height of the deposited additional layer at a selected location in a selected area; b. Adjusting the transport value of the slurry at the selected location of the continuously deposited layer based on the measured height of the additional layer at the selected location. 3. The method according to claim 2. 26. Depositing the slurry comprises moving a slurry jet head over the selected area, and adjusting the transport value comprises changing a speed at which the jet head passes through the area. 26. The method according to claim 25, comprising: 27. Modifying the slurry transport value between the plurality of parallel streams to correct any irregularities in the surface height of the formed additional layer that is currently exposed. 7. The method according to claim 6. 28. Depositing said liquid slurry in a continuous stream to form an additional layer comprises jetting a line of slurry to form a layer that is consistent with the line of the immediately preceding layer. The method according to range 1. 29. Depositing said liquid slurry in a continuous stream to form an additional layer comprises jetting a line of slurry to form a layer that is offset from a line of the immediately preceding layer. The method according to range 1. 30. Depositing the liquid slurry in a continuous stream to form an additional layer, comprising: a. Depositing a first set of spaced streams on the support; and b. Depositing the separated streams on the support. Depositing a second set, wherein each of said flows of said second set is deposited between a pair of adjacent, spaced apart flows of said first set. The described method. 31. The method of claim 1, wherein depositing the liquid slurry comprises causing relative rotation between the support and a slurry deposition unit during the slurry deposition. 32. 32. The method of claim 31, wherein the step of causing relative rotation comprises rotating the slurry deposition unit relative to a stationary support. 33. The method of claim 11, further comprising: moving a portion of the slurry deposition unit relative to the support during rotation such that a spiral slurry path is deposited on the support. The method described in 52. 34. 32. The method of claim 31, wherein said step of causing relative rotation comprises rotating the support relative to a stationary slurry deposition unit. 35. Depositing an additional layer of slurry having a solids volume content on a powder bed having a specific mass deviation, comprising depositing a slurry of thickness h *, whereby the deposited slurry and A film comprising a powder previously deposited is formed, said film having an infiltration thickness hsat less than the critical crack thickness CCT, and Where Kc is the fracture resistance of the film, J is the biaxial stress to which the film is exposed, 3. The method according to claim 2, wherein γLV is the surface tension of the slurry, θ is the contact angle of the slurry on the solid phase, and γpore is the diameter of a small hole in the film. 36. The step of depositing an additional layer of slurry is due to the following factors: a. Increase in slurry volume fraction VF b. Decrease in surface tension γLV of slurry c. Increase in fracture resistance Kc of film d. The method according to claim 2, further comprising: forming a slurry in order to prevent layer destruction by adjusting at least one of the increase in the pore diameter of the film. Method. 37. A method for making a powder-containing body, the method comprising: a. Providing a support; and b. Forming a first layer of powder material over a selected area of the support. Depositing a liquid slurry containing a first powder material; c. Maintaining a deposited layer of said powder material under conditions such that the liquid volume of the first layer is reduced; d. Said layer Depositing a binder material in a selected area of said binder, said binder adhering said layers in said selected area, and adhering continuous layers to each other in said selected area; e. Depositing a liquid slurry to form an additional layer area over a portion of the selected area of support. 38. 38. The method of claim 37, wherein depositing the binder comprises printing the binder. 39. 38. The method of claim 37, wherein depositing the binder comprises depositing the binder through a mask. 40. 38. The method of claim 37, wherein depositing a liquid slurry comprises depositing a continuous stream of the liquid slurry. 41. 41. The method of claim 40, wherein depositing the continuous stream of liquid slurry comprises controlling the location and time of the continuous stream of liquid slurry. 42. The method of claim 1, wherein depositing the liquid slurry comprises depositing discrete droplets of the liquid slurry, wherein the location and time of depositing each of the discrete droplets is controlled. 37. The method according to 37. 43. Depositing discrete droplets of the liquid slurry releases a continuous stream of liquid from the opening, while simultaneously breaking the continuous stream into discrete droplets, and then selecting the discrete droplets. 43. The method of claim 42, further comprising preventing one of said ones from being deposited on said selected area on said support. 44. 38. The method of claim 37, further comprising repeating the steps of maintaining, depositing, and depositing the binder material a plurality of times (c, d, e) until a desired thickness of the powder material is deposited. the method of. 45. Maintaining the deposited layer such that the liquid volume is reduced maintains the deposited layer area of the powder material such that the liquid falls into the pores of the previously deposited layer. The method of claim 44, comprising steps. 46. 45. The method of claim 44, wherein maintaining the deposited layer area such that the liquid volume is reduced comprises drying the slurry layer. 47. 47. The method of claim 46, wherein said drying step comprises heating said deposited layer area. 48. The step of depositing the additional layer rasterizes a jet head over the selected area and jets the slurry from the jet head onto the portion of the selected area during the rastering. 38. The method according to claim 37, comprising steps. 49. Depositing the additional layer vectoring a jet head over the selected area and jetting the slurry from the jet head onto the portion of the selected area during the vectoring 38. The method according to claim 37, comprising steps. 50. Depositing the additional layer comprises passing a jet head over the selected portion while simultaneously passing a plurality of parallel continuous streams of the slurry from the jet head over the portion of the selected area. 38. The method of claim 37, comprising jetting. 51. The step of depositing a continuous stream comprises jetting a plurality of streams of the slurry onto the selected portion so that each of the streams has sufficient spacing and time with an adjacent stream. Closely deposited, whereby upon contact with the previously deposited layer, liquid from the adjacent stream and before the liquid completely falls into the pores of the previously deposited layer 38. The method of claim 37, wherein the steps are integrated. 52. 38. The method of claim 37, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry containing particles between 0.2 and 10 microns. 53. 38. The method of claim 37, wherein depositing the slurry comprises jetting the slurry through a nozzle having a maximum opening dimension between 50 and 1,000 microns. 54. 54. The method of claim 53, wherein depositing the slurry comprises jetting the slurry from a nozzle having a maximum opening dimension of 100-400 microns. 55. 38. The method of claim 37, wherein depositing the slurry comprises jetting the slurry through an elongated nozzle having an open aspect ratio greater than 3: 1. 56. 38. The method of claim 37, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry having a solids volume content of about 5-55. 57. 38. The method of claim 37, wherein said depositing a slurry comprises depositing a slurry containing particles selected from the group consisting of ceramics, metals, and polymers. 58. 38. The method of claim 37, wherein depositing the slurry comprises depositing a slurry containing a redispersant. 59. The step of depositing the slurry containing the redispersant comprises: a. Soluble in the liquid used to form the slurry; and b. Soluble in a liquid medium capable of redispersing the formed powder layer. 59. The method of claim 58, comprising depositing a slurry containing a redispersant that is soluble in any liquid medium of the binder material. 60. The redispersing agent comprises substantially any slip-casting material of the slurry that slip-casts during drying, whereby this residue is formed at the neck between powder particles. The method according to range 59. 61. The method of claim 50, wherein the step of jetting a plurality of successive streams comprises jetting the streams spaced 1.5-6 times apart from the parallel streams. The described method. 62. 38. The method of claim 37, wherein depositing a liquid slurry comprises jetting a plurality of streams, at least two of the streams having differently configured slurries. 63. 38. The method of claim 37, wherein said depositing a binder comprises depositing a binder selected from the group consisting of a colloidal suspension of ceramic particles, a solution of a metal salt, and a styrene acrylic copolymer. the method of. 64. The step of depositing the binder comprises: a. Passing through the pores of the powder bed; b. Binding the powder by adding any redispersion liquid; c. Any liquid used to redisperse any unbound powder. 38. The method of claim 37, comprising depositing a binder that is insoluble in the binder. 65. 38. The binder of claim 37, wherein the binder having a thermosettable polymer further comprises, after depositing the binder, heating the selected area of the layer to cure the binder. the method of. 66. a. Measuring the height of the deposited additional layer at a selected location in the selected area; b. Carrying the slurry at a selected location of the continuously deposited layer. 38. The method of claim 37, comprising adjusting the height of the additional layer based on the measured height at the selected location of the additional layer. 67. 38. The method of claim 37, wherein depositing the slurry comprises jetting a stream of the slurry layer that is consistent with the slurry stream of the previous layer. 68. 38. The method of claim 37, wherein depositing the slurry comprises jetting the flow of the slurry layer offset from the slurry flow of the immediately preceding layer. 69. The method of claim 44, further comprising the step of redispersing any unbound powder from any bound powder after the desired number of powder layers having been printed with a range of binders has been jetted. Method. 70. 70. The method of claim 69, wherein re-dispersing the powder comprises a solution of the unbound powder. 71. Wherein the support comprises a movable support configured to move through the selected area through a first preceding step, each of which includes one slurry deposition station and one binder deposition station, the method comprising: Moving the selected area to the slurry deposition station of the first preceding step, and simultaneously moving the selected area to the binder deposition station of the first preceding step. 38. The method according to claim 37, comprising: 72. The method of claim 71, wherein said movable support comprises a movable web. 73. 72. The method of claim 71, wherein said movable support comprises a rotatable support. 74. The movable support is configured to move through the selected area through a plurality of preceding steps, each of the steps having one slurry deposition station and one binder deposition station. Moving the selected range to a further preceding stage slurry deposition station and, after depositing the slurry, moving the selected range to the further preceding stage binder deposition station. 38. The method according to claim 37, comprising: 75. 72. The method of claim 71, wherein depositing a liquid slurry comprises causing relative rotation between the support and a slurry deposition unit during the slurry deposition step. . 76. 76. The method of claim 75, wherein said step of causing relative rotation comprises rotating the slurry deposition unit in relation to a stationary support. 77. Moving the slurry deposition unit relative to the support during rotation, whereby a helical path of slurry is deposited on the support. The described method. 78. 76. The method of claim 75, wherein said step of causing relative rotation comprises rotating the support relative to a stationary slurry deposition unit. 79. Depositing an additional layer of slurry having a solids volume content on a powder bed having a specific mass deviation comprises depositing a slurry thickness h *, whereby the deposited slurry and A film comprising a powder previously deposited is formed, said film having a wet thickness hsat less than the critical fracture thickness CCT, and Where Kc is the fracture resistance of the film, J is the biaxial stress to which the film is exposed, 38. The method according to claim 37, wherein γLV is the surface tension of the slurry, θ is the contact angle of the slurry on the solid phase, and γpore is the diameter of a small hole in the granular film. 80. The step of depositing an additional layer of slurry is due to the following factors: a. Increase in the volume content VF of the slurry b. Decrease in the surface tension γLV of the slurry c. Increase in the fracture resistance Kc of the film d. 38. The method of claim 37, comprising increasing the contact angle [theta] e. Configuring a slurry to prevent layer destruction by adjusting at least one of the film pore diameter increases. 81. Depositing the slurry comprises moving a slurry jet head over the selected area, and adjusting the transport value changes the speed at which the jet head passes over the area. 65. The method of claim 64 comprising steps. 82. Modifying the slurry transport value between the plurality of parallel streams to correct any irregularities in the surface height of the formed additional layer that is currently exposed. A method according to claim 50. 83. An apparatus for producing a three-dimensional object, comprising: a. A support having a surface; b. A slurry transport unit; c. Driving a slurry transport unit to deposit a layer of slurry on a selected area of the surface. A. A slurry transport drive unit configured to: d. A liquid reduction unit designed to reduce the liquid content of the deposited slurry layer; e. A binder transport unit; and f. A deposited slurry layer. And a binder transport drive unit configured to deposit binder material in a selected range of. 84. 84. The apparatus according to claim 83, wherein said slurry transport unit has a nozzle. 85. 85. The apparatus of claim 84, wherein said nozzle has an opening with a maximum opening dimension of 100 to 400 microns. 86. 84. The apparatus of claim 83, wherein the slurry transport unit has a head with a plurality of spaced openings. 87. 87. The apparatus of claim 86, wherein said aperture has a maximum aperture dimension of 50-1000 microns. 88. 87. The apparatus of claim 86, wherein the openings are spaced 1.5 to 6 times the flow of the slurry jetted from the openings. 89. 84. The apparatus of claim 83, wherein the slurry transport drive unit is configured to raster the slurry transport unit on a surface of the support. 90. 84. The apparatus of claim 83, wherein the slurry transport drive unit is configured to run the slurry transport unit over the surface of the support. 91. 84. The apparatus of claim 83, wherein the slurry transport drive unit is configured to vector the slurry transport unit on a surface of the support. 92. 84. The apparatus of claim 83, further comprising a slurry recovery unit for catching slurry transported from said slurry transport unit when it is not desirable to deposit slurry on a support. 93. 84. The apparatus according to claim 83, further comprising a layer surface height measuring unit. 94. The slurry transport unit further receives a signal from the surface height measurement unit as an input and uses the signal to alter slurry transport to control the height of the formed surface; The apparatus of claim 93 comprising a control module. 95. 94. The apparatus according to claim 93, wherein said surface height measuring unit comprises a laser side ranger. 96. A process of manufacturing the component, comprising: a. Depositing a layer of powder material by jetting a slurry containing the powder material into a range; b. One or more selected said powders Adding more material to the range of layers of material, such that the layers of powder material combine in the one or more selected ranges; c. Repeating steps (a) and (b) a selected number of times to form a continuous layer, wherein said further material bonds said continuous layers to each other, and d. 94. The apparatus of claim 93, comprising removing unbound powder material at the one or more selected areas.