JP6103277B2 - ステレオリソグラフィーシステム及びその操作方法 - Google Patents

ステレオリソグラフィーシステム及びその操作方法 Download PDF

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Description

本発明は、ステレオリソグラフィー機械の補給に使用するのに適した、ステレオリソグラフィー用樹脂のパッケージに関する。
本発明は、前記パッケージと共に使用するのに適した混合装置にも関する。
本発明は、前記パッケージに収容されたステレオリソグラフィー用樹脂を混合する方法にも関する。
周知のように、ステレオリソグラフィー機械は、複数の層を互いの上に重ね合せることによって、三次元物体を作製可能にする装置である。前記層は、好適なステレオリソグラフィー用樹脂の固化によって得られる。
特に、「ステレオリソグラフィー用樹脂」という用語は、既定の放射、特に、光放射にさらされると固化するのに適した液状またはペースト状材料を意味する。
閉止キャップを備えた容器に入れられたステレオリソグラフィー用樹脂は、市販されている。
必要な時に、容器を開けて、その中に収容された樹脂を固化させるためにステレオリソグラフィー機械のタンクに流し込む。
多くのステレオリソグラフィー用樹脂は、異なる比重を有し、かつ、例えば、エポキシ樹脂、懸濁セラミック粒子などを含むいくつかの成分からできた混合物である。
「ハイブリッド樹脂」とも呼ばれる前記混合物において、より重い成分は、不活性時、例えば、樹脂が容器に入れられている時から機械で実際に使用される時までに経過する時間中、沈殿する傾向にある。
従って、上述したタイプの樹脂を使用する前に、その均質性を元に戻すように、該樹脂を混合する必要がある。
周知技術によると、容器に収容された樹脂は、手動で、例えば、棒を使用して混合される。
この手動動作は、厄介であり、操作者が当該動作を実行するために特定の時間を必要とするという欠点をもたらすことは、明白である。
手動混合動作によってもたらされるさらなる欠点は、当該動作は非常に主観的であり、従って、得られる結果を再現できない。
特に、容器に収容されたそれぞれの特定のタイプの樹脂に対する手動による混合を最適に行うことはできない。
また、手動による混合動作は、さらなる欠点として、操作者が、ある程度の毒性を有することが多い樹脂に偶発的に接触する場合があるという危険性を伴う。
手動による混合動作は容器を開ける必要があり、そのため、樹脂が大気中の作用物に、特に、外的環境の空気にさらされることになり、これによって、当該樹脂が劣化する可能性があるという欠点ももたらす。
本発明は、上記で概説される周知技術の欠点全てを克服することを目的とする。
特に、本発明の第１の目的は、ステレオリソグラフィー用樹脂のパッケージであって、中に収容された樹脂の混合を容易にするパッケージを提供することである。
さらに本発明の目的は、再現可能で、かつ、操作者とは関係なく実行される混合動作を可能にすることである。
本発明のさらなる目的は、混合動作中に樹脂が大気中の作用物にさらされないようにすることである。
上述した目的は、請求項１に記載のステレオリソグラフィーシステムによって達成される。
上述した目的は、請求項１２に記載の、ステレオリソグラフィー用樹脂を混合する方法によっても達成される。
本発明のさらなる特徴および詳細は、対応する従属請求項に記載されている。
有利には、樹脂の混合がより容易であるという事実によって、操作者の仕事の負担は軽くなる。
さらに有利には、混合動作の再現性によって、確実に、樹脂は使用される前に効果的に混合される。
また、有利には、本発明によって、操作者のステレオリソグラフィー用樹脂との接触の防止が可能になるため、当該樹脂の毒性に関連する危険性が低減する。
さらに有利には、混合動作中に、樹脂を大気中の作用物から守ることができることで、樹脂自体を保護することができ、その持続期間が増す。
さらに有利には、本発明によって、異なる可能な状況における最適な混合結果を得られるように、容器に収容された樹脂のタイプおよび量を考慮して混合動作を実行することが可能になる。
前記目的および利点は、以下で強調されている他点と共に、添付の図面を参照して、非限定的例によって提供される、本発明の好ましい実施形態の説明において例示される。
混合装置上に位置付けられた、本発明によるステレオリソグラフィー用樹脂のパッケージの側面断面図である。 図１の面ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 図２のものと類似した面に沿った、図１のパッケージの異なる実施形態の断面図である。
本明細書では例示されていないがそれ自体周知である、三次元物体を作製するのに適したタイプのステレオリソグラフィー機械を含むステレオリソグラフィーシステムを参照して、本発明を説明する。
特に、ステレオリソグラフィー機械は、連続して重ね合わされた層におけるステレオリソグラフィー用樹脂の選択された固化によって、三次元物体を作製する。
ステレオリソグラフィー用樹脂は、前記ステレオリソグラフィー用樹脂３を充填した容器２を含むパッケージにおいて供給される。当該パッケージは、図１において全体として１で示される。
好ましくは、ステレオリソグラフィー用樹脂３は、いわゆる「ハイブリッド」タイプの樹脂であり、この「ハイブリッド」タイプは、例えば、エポキシ樹脂、懸濁セラミック粒子などを含む異なる比重を有するいくつかの成分の混合物を意味する。
前記容器２は、出入口４を備え、その出入口４から、ステレオリソグラフィー用樹脂３を取り出すことが可能である。
さらに、パッケージ１は、前記容器２において取り外し可能なように配置されたミキサー要素５を含む。
ミキサー要素５は、図１において破線で表された１つ以上の磁石６も備える。
有利には、前記磁石６は、容器２の外側に配置された磁石９によって引き起こされた磁力に反応する。
特に、外部磁石９は、ミキサー要素５の磁石６が、外部磁石９の対応する極Ｎ、Ｓに対して反対のＮ極ＮおよびＳ極Ｓそれぞれで方角を合わせるように誘導する。
従って、外部磁石９の移動は、ミキサー要素５の類似の移動を引き起こす。
ミキサー要素５の移動によって、容器２に収容されたステレオリソグラフィー用樹脂３が混合されることは、明白である。
容器２の外側からミキサー要素５を移動可能であることによって、容器２を開ける必要なくステレオリソグラフィー用樹脂３を混合することができ、それによって、容器に収容された樹脂を大気中の作用物から保護するという目的を達成する。
さらに、有利には、前記パッケージ１は、ミキサー要素５を容器２に接続するための何らかの接続装置を必要としないため、特に簡易に作られる。
実際、ミキサー要素５の位置および移動は、外部磁石９の位置および移動によって決定される。
従って、ステレオリソグラフィー用樹脂３と共に、容器２にミキサー要素５を単に挿入することによって、パッケージ１を得ることができる。
外部磁石９の移動は、容器２の幾何学的軸を中心とした回転であるのが好ましいが、必ずしもそうであるとは限らない。
有利には、以下で説明されるように、外部磁石９を、例えば、電気モーターのような特に簡易な動力手段１２に接続することによって、前記回転を得ることができる。
本発明の異なる実施形態によると、ミキサー要素５が、回転とは異なる移動、例えば、平行移動、惑星移動、または、既知のタイプの任意の他の移動を行うことができることは、明白である。
好ましくは、ミキサー要素５は、磁石６の極Ｎ、Ｓのそれぞれが他の磁石６の対応する極Ｎ、Ｓに面するように配置された２つの磁石６を含む。
特に、図１に示されるように、磁石６の極Ｎ、Ｓのそれぞれ１つは、他の磁石６の反対の符号で極に面する。
このように、外部磁石９の２つの極Ｎ、Ｓのそれぞれ１つは、ミキサー要素５の対応する磁石６の反対の符号で極を引き付け、同磁石６のもう片方の極をはね返す。
従って、ミキサー要素５の２つの磁石を、外部磁石９と同じ平面にある位置につかせる。
特に、外部磁石９が容器２の底部２ａに平行の平面に従って回転する時、ミキサー要素５は回転するが、同時に底部２ａに垂直のままであり、このことは、ミキサー要素の効率を上げるという利点となる。
さらに有利には、上述したように、対向して配置される２つの磁石６と共に、ミキサー要素５は、一方が他方に対して１８０度で回転する２つの同等の位置のうちの任意の１つにつくことができるような構成を有する。
さらに有利には、２つの磁石６の対向する配置によって、単一の外部磁石９を使用してそれら２つの磁石６を移動させることができる。
本明細書には例示されていない、本発明の異なる実施形態によると、ミキサー要素５の２つの磁石６を、同じ符号を相互に対面させて、それぞれの極Ｎ、Ｓで配置することができる。
この場合、ミキサー要素５の移動は、ミキサー要素の磁石６の反対の符号で対応する極を引き付けるように、同じ符号を対面させたそれぞれの極Ｎ、Ｓによって配置される２つの外部磁石によっても得られる。
この異なる実施形態においても、ミキサー要素５は、外部磁石に対して同じ平面にある動作構成をとることは、理解され得る。
いずれの場合でも、ミキサー要素５は、２つの磁石６間に延在する層状体５ａを含むのが好ましい。
有利には、ミキサー要素５の回転に続いて、層状体５ａによって混合作用が行われる。
本発明の異なる実施形態では、単一の磁石、または、２つ以上の磁石を有するミキサー要素を含むことができることは、明白である。
これらの異なる実施形態において、層状体５ａは、磁石に対して、動作位置において、ミキサー要素５の回転軸に垂直である平面上で主に展開するように構成される。
容器２について、有利には、ステレオリソグラフィー機械とは別に供給可能な瓶であるのが好ましい。
好ましくは、前記瓶は平坦な底部２ａを有し、この平坦な底部２ａによって、有利には、混合動作ではとても到達できない、容器２の角の位置で存在する凹部が除去されるため、混合動作は改善される。
さらに有利には、平坦な底部２ａは、ミキサー要素５が外部磁石９に近づけさせる。
前記のように近づけることによって、ミキサー要素５の磁石６と外部磁石９との間をますます引き付け、それによって、ミキサー要素５の従動が容易になる。
瓶は、図２に示されるように、円形の断面を有するのが好ましい。
本発明の異なる実施形態によると、図３に示されるように、瓶の断面は、混合線形輪郭によって範囲が定められる。
前記混合線形輪郭によって、瓶を座部１０において精確に適合させることができ、この座部１０の形状は容器の形状に合致する。
座部１０の前記構成は、有利には、ミキサー要素５に伝達される回転移動に続く、瓶のその軸を中心にしたいずれの回転も防止する。
好ましくは、断面は一般的に、三角形状であり、これによって、有利には、瓶の収納を容易にする。
本発明の異なる実施形態において、瓶の形状を三角形以外のもの、より一般的には多角形とすることができることは、明白である。
好ましくは、瓶はキャップ８によって密閉された出入口４と共に供給される。前記キャップ８によって、有利には、容器２の内容物を保護し、外部物質との接触によるいずれの劣化も回避することができる。
本発明の異なる実施形態では、例えば、透明な底部を有する、ステレオリソグラフィー機械用のタンクとして直接使用可能であるように構成された容器２を含むことができることは、明白である。
好ましくは、容器２の内面は、図３に示される実施形態におけるように凹所７を画定し、当該凹所７は、容器２の底部２ａへと、出入口４の平面に直角の方向に従って延在する。
前記凹所７は、容器２内に配置された分注管を収めるのに適しており、当該分注管から、樹脂３を取り出して、ステレオリソグラフィー機械への運搬を行う。
有利には、前記凹所７は分注管を容れることができるため、当該分注管がミキサー要素５の回転を妨げないようにする。
容器２が上述されるような多角形状を有する場合、多角形の頂点のそれぞれ１つが、対応する凹所７を画定することは、明白である。
本明細書において例示されていない、本発明の異なる実施形態によると、ミキサー要素５は貫通穴を備え、当該貫通穴において、前記分注管は旋回するように挿入される。
有利には、分注管の前記配置によって、その端部を容器２の中央の位置に置くことができ、その場所から、樹脂３をより効率的に取り出すことができる。
この場合、分注管は、ミキサー要素５が確実にある程度自由に移動できるようにするために、可撓性材料で作られるのが好ましい。
本発明によると、容器２は、容器２に収容されたステレオリソグラフィー用樹脂３のタイプおよび量についての情報を収容するデータ貯蔵装置１３も含む。
データ貯蔵装置１３は、ステレオリソグラフィー用樹脂３についての情報を、外部装置、例えば、ステレオリソグラフィー機械、または、図１に示されるタイプの自動混合装置１１に伝達するのに適した接続手段に関連付けられる。
有利には、前記データ貯蔵装置１３の存在によって、外部装置は、容器２の内容物に基づいた処理を実行することができる。
データ貯蔵装置１３は、電子装置、例えば、ＲＦＩＤタイプ（無線識別）のトランスポンダー、集積回路（マイクロチップ）、または、同様の装置であるのが好ましいが、必ずしもそうであるとは限らない。
本発明の異なる実施形態によると、データ貯蔵装置１３は、前記情報を格納するのに適していることを条件に、磁器バンド、または、任意の他の貯蔵装置とすることができる。
接続手段に関して、それらは、特に、データ貯蔵装置１３がＲＦＩＤまたは磁器バンドそれぞれである場合の使用に適したアンテナまたは磁界などの電磁手段を含むのが好ましい。
本発明の異なる実施形態において、伝達手段は、例えば、特に、集積回路と共に使用するのに適したコネクタのような電気的手段を含むことができる。
本発明のさらに異なる実施形態において、伝達手段は、データ貯蔵装置１３から使用者の装置に情報を伝達するのに適しているという条件で、任意の手段を含むことができる。
既に述べたように、自動混合装置１１によって混合動作を行うことができる。当該自動混合装置１１は、容器２を容れるのに適した座部１０を含み、かつ、外部磁石９、および混合装置１１を回転させる対応する動力手段１２も含む。
特に、混合装置１１は、容器２が座部１０に関連付けられると、外部磁石９が容器２自体に近接するように、好ましくは、その底部２ａに面するように、構成される。
本発明の異なる実施形態において、外部磁石９を異なる位置に配置することができ、上述したのとは異なる別の進路に移動させることができることは、明白である。
好ましくは、混合装置１１は、読取手段１４、例えば、データ貯蔵装置１３に収容された情報を取得するのに適していることを条件に、アンテナ、磁器リーダー、容器２に関連付けるのに適したコネクタ、または、任意の他の手段を含む。
好ましくは、前記の取得は、容器２が座部１０に関連付けられる時に行われ、それに従って、読取手段１４が構成される。
混合装置１１は、例えば、外部磁石９の動力手段１２、特に、回転速度および混合時間を制御する論理制御ユニット１５を通して、前記情報に基づいてステレオリソグラフィー用樹脂３を混合することができるように構成される。
好ましくは、混合装置１１は、容器２が座部１０において配置される時に、容器２と熱的接触を確立するように構成された加熱要素１６も含む。
好ましくは、前記加熱要素１６は、座部１０の範囲が定められる壁１７内に位置付けられる。
有利には、加熱要素１６は、ステレオリソグラフィープロセスにおいて樹脂３を混合させ、および／または、その樹脂３の連続使用が行われるように、容器２に収容されたステレオリソグラフィー用樹脂３を所定温度まで加熱することができる。
好ましくは、混合動作中、樹脂３を最適温度で維持するように、加熱要素１６も、データ貯蔵装置１３において収容された情報に基づいて論路制御ユニット１５によって制御される。
本発明の異なる実施形態によると、混合装置１１は、ステレオリソグラフィー機械に属し、処理サイクルを簡略にするという利点を有する。
本発明が、定められた目的全てを達成することは、上記で明確に示されている。
特に、容器内に据えられた磁気ミキサー要素の存在によって、容器自体を開ける必要なく、要するに、樹脂を大気中の作用物にさらす必要なく、混合動作を実行することができる。
さらに、操作者の介入を回避して、ひいては、混合動作をより簡易にかつ再現可能にして、磁気的動作を自動混合装置によって成し遂げることができる。
特に、前記混合装置は、容器に収容された材料のタイプおよび量に従って、混合動作を行うように構成可能であり、それによって、より信頼できる混合プロセスを実施することができる。

Claims (10)

  1. 座部（１０）を備えるステレオリソグラフィー機械と、
    ステレオリソグラフィー用樹脂（３）を充填し、かつ、出入り口（４）を備えた容器（２）を含むステレオリソグラフィー用樹脂パッケージ（１）と、を含むステレオリソグラフィーシステムであって、
    前記ステレオリソグラフィー用樹脂パッケージ（１）は、
    前記容器（２）において取り外し可能なように配置され、かつ、少なくとも１つの磁石（６）を備えたミキサー要素（５）と、
    前記容器（２）に属し、前記ステレオリソグラフィー用樹脂（３）のタイプおよび量についての情報を収容し、前記情報を外部装置に伝達するのに適した接続手段に関連付けられたデータ貯蔵装置（１３）と、をさらに含み、
    前記ステレオリソグラフィーシステムは、
    前記容器（２）を前記ステレオリソグラフィー機械に接続するためのダクトであって、前記ステレオリソグラフィー用樹脂（３）を前記容器（２）から取り出すのに適したダクトと、
    混合装置（１１）と、をさらに含み、
    前記混合装置（１１）は、
    前記容器（２）を容れるのに適した座部（１０）と、
    前記混合装置（１１）を作動させるのに適した動力手段（１２）に関連付けられた外部磁石（９）と、
    前記容器（２）が前記座部（１０）において配置される時に、前記容器（２）と熱的接触を確立するように構成された加熱要素（１６）と、
    前記容器（２）の前記データ貯蔵装置（１３）に収容された情報を取得するのに適し、前記情報に基づいて前記動力手段（１２）、及び前記加熱要素（１６）を制御するように構成された論理制御ユニット（１５）に動作可能なように関連付けられた読取手段（１４）と、を備えた、ステレオリソグラフィーシステム。
  2. 前記ミキサー要素（５）は、前記磁石（６）のうちの１つの極（Ｎ、Ｓ）のそれぞれが他の前記磁石（６）の対応する極（Ｎ、Ｓ）に面するように配置された、前記磁石（６）の少なくとも２つを含む、請求項１に記載のステレオリソグラフィーシステム。
  3. 前記磁石（６）のうちの１つの極（Ｎ、Ｓ）のそれぞれが、前記他の磁石（６）の反対の符号で前記極（Ｎ、Ｓ）に面する、請求項２に記載のステレオリソグラフィーシステム。
  4. 前記ミキサー要素（５）は、前記２つの磁石（６）間に延在する層状体（５ａ）を含む、請求項２または３に記載のステレオリソグラフィーシステム。
  5. 前記ミキサー要素（５）は、前記容器（２）から取り外し可能である、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のステレオリソグラフィーシステム。
  6. 前記容器（２）は瓶であり、前記出入口（４）はキャップ（８）によって密閉される、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のステレオリソグラフィーシステム。
  7. 前記瓶の断面は、混合線形輪郭によって外面的に範囲が定められる、請求項６に記載のステレオリソグラフィーシステム。
  8. 前記混合装置（１１）は、前記容器（２）が前記座部（１０）に関連付けられる場合、前記外部磁石（９）は前記容器（２）の付近にあり、かつその底部（２ａ）に面する、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のステレオリソグラフィーシステム。
  9. ステレオリソグラフィー用樹脂（３）を混合する方法であって、
    出入口（４）を備えた容器（２）に前記ステレオリソグラフィー用樹脂（３）を充填することによって前記ステレオリソグラフィー用樹脂パッケージ（１）を調製する動作を含み、
    前記ステレオリソグラフィー用樹脂パッケージ（１）は、
    前記容器（２）において取り外し可能なように配置され、かつ、少なくとも１つの磁石（６）を備えたミキサー要素（５）と、
    前記容器（２）に属し、前記ステレオリソグラフィー用樹脂（３）のタイプおよび量についての情報を収容し、前記情報を外部装置に伝達するのに適した接続手段に関連付けられたデータ貯蔵装置（１３）と、をさらに含み、
    前記方法は、
    外部磁石（９）を、前記容器（２）の外側に、前記容器（２）の底部（２ａ）に面するように配置する動作と、
    加熱要素（１６）を座部（１０）の範囲が定められる壁（１７）内に配置する動作と、
    前記データ貯蔵装置（１３）から前記情報を取得する動作と、
    前記ミキサー要素（５）を駆動するように、前記情報に基づいて前記外部磁石（９）を回転させるために、論理制御ユニット（１５）を通して動力手段（１２）を制御する動作と、
    前記ステレオリソグラフィー用樹脂（３）を加熱する動作と、
    をさらに含む、方法。
  10. 前記情報に基づいて、前記外部磁石（９）の速度および／もしくは回転時間、ならびに／または、前記ステレオリソグラフィー用樹脂（３）の前記加熱動作において使用される温度を制御する動作を含む、請求項９に記載の方法。
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