JP2021517871A - ソリッドステート積層造形システムのプロセス制御のための方法、プロセス制御システム、連続供給システム、およびソフトウェア制御ソリッドステート積層造形システムで生成された構造体 - Google Patents
ソリッドステート積層造形システムのプロセス制御のための方法、プロセス制御システム、連続供給システム、およびソフトウェア制御ソリッドステート積層造形システムで生成された構造体 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2018年3月12日に出願された米国仮出願第62/641,931号および2018年4月27日に出願された米国仮出願第62/633,595号の開示に従属し、それらの出願日に対する優先権および利益を主張し、それらの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
a)特定のソリッドステート積層造形プロセスのための、測定され、制御され、操作されたソリッドステート積層造形プロセス変数を特定することと、
b)ソリッドステート積層造形変数およびシステム部品のプロセス制御のためのアルゴリズムを生成することと、
c)制御ソリッドステート積層造形プロセス変数のためのコード、および特定のソリッドステート積層造形プロセスに関連する異なるソリッドステート積層造形システム部品の制御された移動のためのコードを生成することと、
d)ソリッドステート積層造形システム内の重要な場所で、および不連続変数測定のための特定の期間で、制御されたプロセス変数の各々に対して、プロセス値PVを測定および記録することと、
e) SPが設定値である制御されたプロセス変数の各々に対して、差分Δ(Δ=SP−PV)を算出することと、
f)差分(Δ)がそれらのそれぞれの臨界範囲Δ外である場合、制御されたプロセス変数の各々に対してフィードバック制御信号を生成することと、
g)関連するソリッドステート積層造形機械部品の動作を制御するコードのコンピュータ実行によって、機械部品の移動を生成することと、を含む。
押し下げアクチュエータと、
積層造形プロセスを制御するための多変数制御ループを構築するための建築部品であって、建築部品は、以下の構成要素、すなわちセンサ、検出器、ゲージ、カメラ、フィルタ、アクチュエータ、およびコントローラのうちの少なくとも1つを含む、建築部品と、
個々のソリッドステート積層造形機械部品の動作を制御し、プロセス変数を制御するコードを実行するプログラム可能なコンピュータと、を含む、プロセス制御システム。
h)特定のソリッドステート積層造形プロセスのための独立および従属ソリッドステート積層造形プロセス変数を特定することと、
i)プロセス制御戦略およびプロセス制御設計構造を選択することと、
j)ソリッドステート積層造形システムにおいて臨界点を特定することであって、所与のプロセス変数を監視および/または測定する必要がある、特定することと、
k)各変数測定の連続性を判定することと、不連続測定の場合、各変数測定を行う頻度を判定することと、
l)特定のプロセスの実行に関連する、プロセス変数を制御し、積層造形部品を制御するための、生成されたコードを使用して、コンピュータをプログラムすることと、
m)特定のソリッドステート積層造形プロセスにおいて、制御されたプロセス変数の各々に対して、所望の設定ポイントSPを生成することと、および/または
n)差分Δに対する臨界範囲を特定することであって、Δは、制御されたプロセス変数の各々に対してΔ=SP−PVとして計算され、Δ値が臨界範囲内にある場合、特定の変数の補正の必要はない、特定することと、を含む、方法。
−充填材(粉末、顆粒、ロッド)を充填すること、
−充填剤をスピンドルに向かって押し下げる(充填剤のタイプに応じて)十分なダウンフォースを提供すること、
−所望のスピンドル角速度およびトルクを達成すること、
−所望のツール角速度およびトルクを達成すること、
−所望の充填材温度を達成すること、
−ワークピースクランプを提供すること、
−所望のワークピース温度を達成すること、
−不活性ガスパージを作業エリアに進めること、
−回転ツールをワークピースと近接させること、
−固定スポット撹拌および充填剤堆積を進めること、
−充填剤が堆積している間、横方向のツール移動を進めること、
−ツールの前後の横方向移動を介した層の後続の構築を進めて、所望の堆積層(コーティング)厚を達成すること、
−横方向のツール移動およびツール前後移動を実行して、所望の堆積層(コーティング)幅を達成すること、
−堆積層厚および幅が達成されると、スピンドルおよびツールの角速度およびトルクをゼロに減少させること、および
−ツールをワークピースから後退させること、のうちの1つ以上、または任意の組み合わせもしくはサブ組み合わせを含む、プロセスステップおよび関連する動作のうちのすべてまたはいくつかを制御することができる(特定の順序では列挙されておらず、これらのステップおよび動作のいくつかは、列挙されたものと同時に生じるか、または異なる順序で生じる)。
−特定のソリッドステート積層造形プロセスのための測定、制御、および操作されたプロセス変数を特定すること、
−所与のソリッドステート積層造形プロセスのための独立および従属プロセス変数を特定すること、
−プロセス制御戦略およびプロセス制御設計構造を選択すること、
−ソリッドステート積層造形システム内の臨界点を特定することであって、所与のプロセス変数を監視および/または測定する必要がある、特定すること、
−各変数測定の連続性を判定することと、不連続測定の場合は、各変数測定を行う頻度を判定すること、
−ソリッドステート積層造形プロセス中に制御および操作される必要がある変数のプロセス制御のためのアルゴリズムを生成すること、
−制御可能および操作可能なプロセス変数のためのコンピュータ可読コードを生成すること、
−所与のプロセスに関連する異なる機械部品の制御された移動のためのコンピュータ可読コードを生成すること、
−所与のソリッドステート積層造形プロセスの実行に関連する、プロセス変数を制御し、機械部品を制御するための、生成されたコンピュータ可読コードを使用して、コンピュータをプログラミングすること、
−所与のプロセスにおける制御されたプロセス変数の各々に対して、所望の設定ポイント「SP」を生成すること、
−ソリッドステート積層造形システム内の重要な場所で、および不連続な変数測定のための特定の期間で、制御されたプロセス変数の各々に対して、プロセス値「PV」を測定および記録すること、
−差分Δに対する臨界範囲を特定することであって、Δは、Δ値が臨界範囲内であるため、特定の変数の補正の必要がない状況において、制御されたプロセス変数の各々に対して、Δ=SP−PVとして計算される、特定すること、
−制御された各プロセス変数の各々に対して、差分Δ(Δ=SP−PV)を計算すること、
−プロセス変数を制御するコンピュータ可読コードのコンピュータ実行によって、制御されたプロセス変数の各々に対して、フィードバック制御信号を生成すること、
−差分(Δ)が所与のプロセス変数の臨界範囲外である場合、制御されたプロセス変数を補正すること、
−ソリッドステート積層造形機械部品の動作を制御するコンピュータ可読コードのコンピュータ実行によって、関連するソリッドステート積層造形機械部品の移動を生成すること、のうちの少なくとも1つまたは任意の組み合わせもしくはサブ組み合わせを含む。
調整され得る他のパラメータは、ツールの回転速度、充填剤供給速度、横方向速度、添加された材料の温度、基板の温度、周囲温度などを含む。
Claims (164)
- ソリッドステート積層造形システムのプロセス制御のための方法であって、
ソリッドステート積層造形プロセスのための1つ以上のプロセス変数のセットを特定することと、
前記1つ以上のプロセス変数を制御することができる1つ以上のプロセス制御アルゴリズムを提供することであって、前記プロセス制御アルゴリズムは、
各プロセス変数に対してプロセス値(PV)を取得することと、
各プロセス変数に対して設定点(SP)を生成することと、
各プロセス変数に対してΔ=SP−PVを計算することと、
1つ以上の(または各)プロセス変数に対してΔが所定の範囲を超えているかどうかを判定することと、Δが前記所定の範囲を超えている場合、
1つ以上の(または各)プロセス変数に対してフィードバック制御信号を生成することであって、前記フィードバック制御信号は、前記プロセス変数のうちの1つ以上と関連付けられた1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の動作を制御することができる、生成することと、を行うように構成される、提供することと、含む、方法。 - 前記1つ以上のプロセス制御アルゴリズムは、1つ以上の多変数制御ループにおいて前記1つ以上のプロセス変数を制御することができる、請求項1に記載の方法。
- 前記ソリッドステート積層造形プロセスは、3D構造の接合、コーティング、表面機能化、修復、および/もしくは積層造形、またはこれらのプロセスの任意の組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上のプロセス変数は、測定された変数、制御された変数、および操作された変数から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記測定された変数、制御された変数、または操作された変数は、充填材温度、スピンドル温度、ツール温度、ツール位置、ダウンフォース、ツール圧力、スピンドルトルク、スピンドル角速度、ツールトルク、ツール横方向速度、ツール角速度、充填材流量、ガス流量、および/または振動のうちの1つ以上から選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素の動作を制御することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素の動作を制御することは、前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素の移動を制御することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素は、充填材またはロッドを押すことができるアクチュエータを含み、
移動を制御することは、前記アクチュエータの横方向移動を制御することを含む、請求項7に記載の方法。 - 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素は、粉末状または粒状の充填材を含み、
移動を制御することは、前記粉末状または粒状の充填材の移動を制御することを含む、請求項7に記載の方法。 - 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素は、スピンドルを含み、
移動を制御することは、前記スピンドルの回転移動を制御することを含む、請求項7に記載の方法。 - 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素は、ツールであり、
移動を制御することは、前記ツールの横方向移動を制御することを含む、請求項7に記載の方法。 - 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素は、ツールであり、
移動を制御することは、前記ツールの回転移動を制御することを含む、請求項7に記載の方法。 - 1つ以上のワークピース(複数可)の横方向移動を制御することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層機械構成要素の移動を制御することは、充填材またはロッドを押すアクチュエータの横方向移動を制御すること、および/または粉末状もしくは粒状の充填材の移動を制御すること、および/またはスピンドルの回転移動を制御すること、および/またはツールの横方向移動を制御すること、および/または1つ以上のワークピース(複数可)の横方向移動を制御することを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の監視および/または制御をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、粉末形態または粒状形態に存在する充填材、もしくはそれらの組み合わせを含むホッパの温度を監視すること、および/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ロッド、粒状、または粉末状の充填材、もしくはそれらの組み合わせを供給することができる供給システムの温度を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、1つ以上のワークピース(複数可)の温度を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、スピンドルの温度を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ツールの温度を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ワークピースプラットフォームの温度を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、スピンドルの振動を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ワークピースに対するツール(前記ワークピースの上に、下に、または横に配置される前記ツールなど)の位置を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、供給システム内の充填ロッドの位置を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、供給システム内の充填粉末または粒状の材料の流量の監視および/または制御を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、供給区域内の下向きの力の監視および/または制御を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、x方向、y方向、および/またはz方向におけるツールの力を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、スピンドルのトルクを監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ツールのトルクを監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、スピンドルの角速度を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ツールの角速度を監視することおよび/または制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 平均トラック厚を監視することおよび/または制御することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 平均トラック幅を監視することおよび/または制御することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 1つ以上の堆積層の密度を監視することおよび/または制御することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 充填材濃度を監視することおよび/または制御することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 1つ以上の堆積層の粒状構造を監視することおよび/または制御することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 1つ以上の堆積層の1つ以上の機械的特性を監視することおよび/または制御することをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- ホッパの温度、および/または供給システム温度、および/または1つ以上のワークピースの温度、および/またはスピンドルの温度、および/またはツールの温度、および/または1つ以上のワークピースプラットフォームの温度、および/またはスピンドルの振動、および/またはワークピースに対するツールの位置、および/または供給システム内の充填材の位置、および/または供給システム内の充填材の流量、および/または供給区域内のダウンフォース、および/またはx方向、y方向、および/またはz方向におけるツール力、および/またはスピンドルトルク、および/またはツールトルク、および/またはスピンドル角速度、および/またはツール角速度、および/またはトラック厚および/またはトラック幅、および/または1つ以上の堆積層の密度、および/または充填材中の濃度、および/または1つ以上の堆積層の粒状構造、および/または1つ以上の堆積層の機械的特性を監視することおよび/または制御することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、閉ループにおいてアクチュエータの押し下げ力(Fact)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、モータから供給される電力を操作することによって、アクチュエータの押し下げ力を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、閉ループにおいて充填材流量(Qf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、モータから供給される電力を操作して、充填材流量(Qf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、閉ループにおいてツールとワークピースとの間の摩擦力(Ff)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、閉ループにおいてツールとワークピースとの間の摩擦係数(Kf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、アクチュエータダウンフォース(Fact)を調整することによって、摩擦力(Ff)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、スピンドルトルクを調整することによって、摩擦力(Ff)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ツールトルクを調整することによって、摩擦力(Ff)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、アクチュエータダウンフォース(Fact)を調整することによって、摩擦係数(Kf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、スピンドルのトルクを調整することによって、摩擦係数(Kf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ツールのトルクを調整することによって、摩擦係数(Kf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、閉ループにおいてワークピースの表面温度(Tf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、アクチュエータダウンフォース(Fact)を調整することによって、ワークピースの表面温度(Tf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、スピンドルトルクを調整することによって、ワークピースの表面温度(Tf)を制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記1つ以上のソリッドステート積層造形機械構成要素の前記監視および/または制御は、ツールのトルクを調整することによって、ワークピースの表面温度Tfを制御することを含む、請求項15に記載の方法。
- アクチュエータ押し下げ力、Fact、ならびに/またはアクチュエータ押し下げ力、ならびに/または充填材流量、Qf、ならびに/またはモータから供給される電力を操作することによって、充填材流量、Qf、ならびに/またはツールとワークピースとの間の摩擦力、Ff、ならびに/またはアクチュエータダウンフォースFactを調整することによって、スピンドルトルクを調整することによって、ツールトルクを調整することによって、および/もしくはアクチュエータダウンフォースFactを調整することによって、ツールとワークピースとの間の摩擦係数、Kf、および/もしくは摩擦力Ff、ならびに/またはスピンドルトルクを調整することによって、および/もしくはツールトルクを調整することによって、摩擦係数Kf、ならびに/またはワークピース表面温度Tf、ならびに/またはアクチュエータダウンフォースFactを調整することによって、スピンドルトルクを調整することによって、および/もしくはツールトルクを調整することによって、ワークピース表面温度Tfを制御することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- ソリッドステート積層造形システムのためのプロセス制御システムであって、
以下の機械構成要素を含む機械であって、
消耗性充填材を受け入れることができる本体およびスロートを有する非消耗性部材と、
前記消耗性充填材に下向きの力を提供することができる押し下げアクチュエータと、を含む機械と、
1つ以上のプロセス変数に対してプロセス値(PV)を取得することができる1つ以上のセンサ、検出器、フィルタ、カメラ、またはゲージと、
前記機械構成要素のうちの1つ以上の動作を制御することができる1つ以上のアクチュエータ、モータ、またはコントローラと、
1つ以上のプロセッサと、
前記1つ以上のアクチュエータ、モータ、またはコントローラによって前記機械構成要素のうちの1つ以上の動作を制御するように前記1つ以上のプロセッサに指示することができる1つ以上のプロセス制御アルゴリズムを有する非一時的コンピュータ可読記憶媒体と、を含む、プロセス制御システム。 - 前記1つ以上のプロセス制御アルゴリズムは、1つ以上の多変数制御ループにおいて前記1つ以上のプロセス変数のうちの1つ以上を制御することができる、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の多変数制御ループのうちの1つ以上は、開制御ループ、閉制御ループ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項57に記載のプロセス制御システム。
- 前記消耗性充填材は、ロッド充填材、粉末充填材、粒状充填材、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記押し下げアクチュエータは、前記消耗性充填材がワークピース上に堆積するように、前記消耗性充填材に押し下げ力を供給することができる、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記押し下げアクチュエータは、制御された速度を提供して、前記ロッド充填材を押し下げることができる、請求項59に記載のプロセス制御システム。
- 前記押し下げアクチュエータは、制御された流量で前記粉末充填材に押し下げ力を提供することができる、請求項59に記載のプロセス制御システム。
- 前記押し下げアクチュエータは、制御された流量で前記粒状充填材に押し下げ力を提供することができる、請求項59に記載のプロセス制御システム。
- 前記押し下げアクチュエータは、制御された流量で粉末、顆粒、およびロッドの形態の充填材の任意の組み合わせに押し下げ力を提供することができる、請求項59に記載のプロセス制御システム。
- 前記押し下げアクチュエータは、モータによって供給される電力によって制御される、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記プロセス制御システムは、前記1つ以上のプロセス変数のうちの1つ以上を監視、測定、および検知することができる、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記プロセス制御システムは、閉ループにおいて制御される前記1つ以上のプロセス変数のうちの1つ以上に対して可変補正(フィードバック)を提供することができる、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上のアクチュエータは、前記機械構成要素のうちの1つ以上の横方向移動または角移動を生成することができる少なくとも1つのアクチュエータを含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上のアクチュエータは、前記機械構成要素のうちの1つ以上またはすべての移動を制御することができる少なくとも1つのアクチュエータを含み、前記機械構成要素は、スピンドル、ツール、および/またはワークピースのうちの1つ以上を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上のセンサは、前記スピンドルの振動を監視することができる少なくとも1つのセンサを含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記消耗性充填材の温度を監視することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記スピンドルの温度を検出することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記ツールの温度を検出することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記ワークピースの温度を検出することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記スピンドルのトルクを測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記ツールのトルクを測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記スピンドルの角速度を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記ツールの角速度を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記スピンドルおよび/または前記ツールの下向きの力を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、x方向、y方向、および/またはz方向における前記ツールの1つ以上の力を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、トラック幅を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、トラック厚を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、トラック粒状構造を監視することができる少なくとも1つの光学検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、1つ以上の堆積層の機械的特性を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記消耗性充填材の流量を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記充填材の濃度を測定することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、1つ以上の堆積層の密度を検出することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上のカメラは、前記ソリッドステート積層造形システムによって実行されるソリッドステート積層造形プロセスを監視することができる少なくとも1つのカメラを含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記ツールおよび前記ワークピースのx方向、y方向、および/またはz方向における移動を制御することができる少なくとも1つの駆動装置をさらに含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記スピンドルおよび前記ツールの回転移動を制御することができる少なくとも1つの駆動装置をさらに含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、1つ以上の堆積層の表面仕上げ(粗さ)を監視することができる少なくとも1つの検出器を含む、請求項56に記載のプロセス制御システム。
- 前記1つ以上の検出器は、前記ツールとワークピース表面との間の摩擦力を測定することができる検出器を少なくとも1つ含む、請求項69に記載のプロセス制御システム。
- 繰り返し構築ブロックおよび/またはセルを含む、3D構造。
- 前記構築ブロックおよび/またはセルは、1つ以上の六角形ハニカムセル、三角形ハニカムセル、正方形状のハニカムセル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項93に記載の3D構造。
- 少なくとも2つの繰り返し構築ブロックおよび/またはセルを含む、請求項93に記載の3D構造。
- 前記繰り返し構築ブロックおよび/またはセルは、共に、1つ以上の周期的セル構造、非周期的セル構造、勾配セル構造、重畳された二重構造もしくは三重構造、階層構造、またはそれらの任意の組み合わせを形成するように構成される、請求項93に記載の3D構造。
- 前記繰り返し構築ブロックおよび/またはセルは、1つのタイプの材料からなる、請求項93に記載の3D構造。
- 前記繰り返し構築ブロックおよび/またはセルは、複数のタイプの材料を含む、請求項93に記載の3D構造。
- 前記繰り返し構築ブロックおよび/またはセルは、金属、MMC、金属合金、複合材、プラスチック、ポリマー、ブレンド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、請求項93に記載の3D構造。
- 前記繰り返し構築ブロックおよび/またはセルは、形状記憶材料を含む、請求項93に記載の3D構造。
- 前記3D構造は、形状の可逆的変化をすることができる、請求項93に記載の3D構造。
- 前記3D構造は、ソリッドステート積層造形プロセスと、初期形成された構造の後続の制御された変形の産物である、請求項93に記載の3D構造。
- 前記3D構造は、ソリッドステート積層造形プロセスと、初期形成された構造の後続の熱処理の産物である、請求項93に記載の3D構造。
- 構築ブロックおよび/またはセルの複数の層を含む、請求項93に記載の3D構造。
- 前記3D構造は、接着層を含まない、請求項104に記載の3D構造。
- 前記3D構造は、ハニカム中間層を含むサンドイッチ構造である、請求項93に記載の3D構造。
- 前記3D構造は、接着層を含まない、請求項106に記載の3D構造。
- 前記ソフトウェア制御積層造形システムは、3次元構造を形成することができる、請求項1に記載の方法。
- ソフトウェア制御積層造形システムを用いた4D印刷方法である、請求項1に記載の方法。
- 基板上に配置されたハニカム構造を含む3次元構造であって、前記ハニカム構造は、積層材料を含む、3次元構造。
- 単一の基板上に配置された2つの重畳ハニカム構造を含む3次元構造。
- 第1の層および第2の層を含む3次元構造であって、前記第1の層は、2つの重畳ハニカム構造を含み、前記第2の層は、階層ハニカム構造を含む、3次元構造。
- 少なくとも1つのハニカム中間層を含む多層構造であって、前記多層構造は、接着層を含まない、多層構造。
- 基板上に配置されたハニカム層を含む3次元構造であって、前記ハニカム層は、第1の材料を含むフレーム、および第2の材料を含む前記フレーム内に配置された充填剤を含む、3次元構造。
- 基板上に配置されたハニカム層を含む3次元構造であって、前記ハニカム層は、前記ハニカムの隣接するセルの間に配置された1つ以上の補強リブを含む、3次元構造。
- 1つ以上の熱可塑性層および/または金属層、ならびにプレプレグ層を含む積層構造であって、前記積層構造は、接着層を含まない、積層構造。
- ソリッドステート積層造形システムのための供給システムであって、前記供給システムは、
駆動ローラの1つ以上の対を含み、
前記駆動ローラの1つ以上の対は、以下の特徴、すなわち
固体充填材もしくはコーティング材の表面と係合することができ、および/または前記固体充填材もしくはコーティング材の再成形を提供することができる、前記駆動ローラの対のうちの1つ以上の表面特徴、
駆動ローラ間のギャップを調整するための能力、および/または
使用中に前記固体充填材またはコーティング材を加熱するための能力のうちの1つ以上を含む、供給システム。 - 前記固体充填材またはコーティング材は、ロッドである、請求項117に記載の供給システム。
- 前記固体充填材またはコーティング材は、プレート、シート、もしくはフィルム状の充填材またはコーティング材を含み、前記駆動ローラの1つ以上の対は、プレート、シート、またはフィルム状の充填材またはコーティング材を供給することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記固体充填材またはコーティング材は、ブロック充填材またはコーティング材を含み、前記駆動ローラの1つ以上の対は、前記ブロック充填材またはコーティング材を供給すること、および前記ブロック充填材またはコーティング材を再形成または切断することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、前記固体充填材またはコーティング材が使用中に後退するように、回転を逆転させることができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、前記ソリッドステート積層造形システムのスピンドルの外側に位置する、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、前記ソリッドステート積層造形システムのスピンドルの内側に位置する、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、加熱される、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、使用中に前記固体充填材またはコーティング材を固定することができる1つ以上の溝をさらに含む、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、使用中に前記固体充填材またはコーティング材の複数のロッドを固定することができる複数の溝をさらに含む、請求項117に記載の供給システム。
- 前記固体充填材またはコーティング材の複数のロッドは、同じまたは異なる材料のロッドである、請求項126に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、前記固体充填材またはコーティング材の複数のロッドを統合して、MMC、ブレンド、合金、または複合充填材もしくはコーティング材をその場で形成することができる、請求項126に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、回転可能なツールまたはスピンドルに、プレート、シート、および/またはフィルムの形態の前記固体充填材またはコーティング材の連続供給を提供することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、単一のタイプの材料を含む、または複数のタイプの材料を含む複数のプレート、シート、および/またはフィルムの連続供給を提供することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、異なる材料のプレート、シート、またはフィルムを統合して、MMC、ブレンド、合金または複合材充填材もしくはコーティング材をその場で形成することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、それらの表面上に1つ以上の延長部を含み、延長部は、前記固体充填材またはコーティング材を再成形することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、ナイフ状またはブレード状の特徴をそれらの表面上に含み、特徴は、前記固体充填材またはコーティング材を切断することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 駆動ローラ間の前記ギャップを調整するための前記能力は、ばねを含む、請求項117に記載の供給システム。
- 駆動ローラ間の各対の前記ギャップを調整するための前記能力は、1つ以上の手動調整機構を含む、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、駆動ローラの複数の対を含む、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、異なる速度で回転することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラの1つ以上の対は、異なる温度に加熱されることができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、可変幅の固体充填材を供給することができる、請求項117に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、正方形、長方形、または円形の断面を有する固体充填材を供給することができる、請求項117に記載の供給システム。
- ソリッドステート積層造形システムのための供給システムであって、前記供給システムは、
駆動ローラの1つ以上の対を含み、
前記駆動ローラの1つ以上の対は、異なるサイズおよび形状の片を含む充填材または
コーティング材を供給することができる、駆動ローラの1つ以上の対を含む、供給システム。 - 前記充填材またはコーティング材は、スクラップ弾丸鋳造および/またはショットガンケースを含む、請求項141に記載の供給システム。
- 前記充填材またはコーティング材は、スクラップ金属くずおよび/または機械チップを含む、請求項141に記載の供給システム。
- 前記充填材またはコーティング材は、使用済み金属缶を含む、請求項141に記載の供給システム。
- 前記充填材またはコーティング材は、使用済みプラスチックボトルまたは他のプラスチック物体を含む、請求項141に記載の供給システム。
- 前記駆動ローラのうちの1つ以上の対は、パドル型ブレードを含む、請求項141に記載の供給システム。
- ソリッドステート積層造形システムのための供給システムであって、前記供給システムは、
ホッパと、
スロートを有するスピンドルと、
前記ホッパ内に配置された撹拌器と、
前記スロートを通ってツール本体に充填材またはコーティング材を連続的に送達することができる、前記ホッパおよび/またはスロートに配置されたオーガスクリュと、を含み、
前記ツール本体は、第1の速度で回転することができ、前記オーガスクリュおよび/または前記撹拌器は、第2の速度で回転することができ、
前記ツール本体は、前記充填材またはコーティング材を前記ツール本体と基板またはワークピースとの間の体積に閉じ込めることができ、摩擦加熱および剪断荷重を用いて前記基板またはワークピース上にコーティングの表面を形成および剪断することができる表面を含む、供給システム。 - 前記ホッパは、充填材構成要素、液体添加剤、もしくは潤滑剤を供給することができる、または通気することができる複数のポートを含む、請求項147に記載の供給システム。
- 前記ホッパは、前記充填材またはコーティング材を加熱することができる熱交換器を含む、請求項147に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、粉末、顆粒、ビーズ、ペレット、フレーク、および/もしくはブリケット、またはそれらの任意の組み合わせの形態の前記充填材またはコーティング材の連続的な供給を提供することができる、請求項147に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、潤滑剤、可塑剤、安定剤、強化剤、および/または充填剤を含む添加剤の供給を提供することができる、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、前記ホッパから前記スピンドルスロートおよび/またはツール本体まで延在する、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、その長さに沿って一定のピッチを有する、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、その長さに沿って可変ピッチを有する、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、その長さに沿って一定の深度を有する、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、その長さに沿って可変深度を有する、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、その長さに沿って一定の直径を有する、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、その長さに沿って可変直径を有する、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、1つ以上のテーパ区分を含む、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、1つ以上のリボン状区分を含む、請求項147に記載の給餌システム。
- 前記オーガスクリュは、1つ以上のパドル型ブレードを含む、請求項147に記載の供給システム。
- 前記オーガスクリュは、三日月型ブレードを含む、請求項147に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、大型の前記充填材またはコーティング材を供給することができるシャフトレスフライトまたは断面フライトを含む、請求項147に記載の供給システム。
- 前記供給システムは、ツインオーガまたはダブルオーガを含む、請求項147に記載の供給システム。
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