JP6768832B2 - 積層造形の運搬装置 - Google Patents

Description

背景
積層造形システムは、層毎の三次元物体の生成を可能にする。

さて、例が、添付図面に関連して制限しない例として説明される。

一例による積層造形システムの例図である。 一例による積層造形システムの３Ｄプリンタ及び運搬装置の例図である。 合体剤技術を用いる例による、３Ｄ印刷エンジンの簡易図である。 選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）技術を用いる例による、３Ｄ印刷エンジン１１４の略図である。 一例による積層造形システムを表すブロック図である。 データベースを含む例による、積層造形システムを表すブロック図である。 ２つの運搬装置を含む例による、積層造形システムの例図である。 一例による積層造形システムを動作させる方法を概略的に示す流れ図である。 ２つの運搬装置を含む一例による、積層造形システムを動作させる方法を概略的に示す流れ図である。

詳細な説明
積層造形、高速な製品試作または固体自由形状製作とも呼ばれる三次元（３Ｄ）印刷は、多種多様な物体を製造するための技術である。幾つかの積層造形システムは、粉末状構築材料のような構築材料の逐次の層の選択的な固化を通じて三次元物体を生成する。係るシステムの幾つかは、構築材料の層に薬剤を選択的に付着することにより、構築材料の部分を凝固させることができる。幾つかのシステムは、例えば液体結合剤が塗布された構築材料を化学的に凝固させるための液体結合剤を使用することができる。

他のシステムは、例えば液体のエネルギー吸収剤、或いは合体剤または融剤を使用することができ、それにより、構築材料は、エネルギー吸収剤または合体剤が塗布された構築材料に、赤外線エネルギーのような適切なエネルギーが印加された際に、凝固することができる。エネルギーの一時的な印加により、合体剤が与えられた又は浸透された構築材料の部分がエネルギーを吸収することができる。次いで、これにより、構築材料のこれらの部分が、構築材料の融点を上回って熱くなり、合体または融合する。冷却時、合体した部分は、固体になり、生成されている三次元物体の部分を形成する。

他のシステムは、合体剤と連係して、合体改質剤または融合阻害剤のような追加の薬剤を使用することができる。合体改質剤は、例えば合体改質剤が与えられた又は浸透した構築材料の部分の合体の程度を変更する役割を果たす薬剤である。

構築材料の逐次の層の選択的な固化を通じた三次元物体の生産は、一組の定義された動作を必要とすることができる。最初のプロセスは、例えば三次元物体の層が生成されるべき構築材料の層を形成することであることができる。その後のプロセスは、例えば構築材料の形成された層の選択された部分に薬剤を選択的に付着することであることができる。幾つかの例において、さらにその後のプロセスは、薬剤が付着された場所に従って構築材料を凝固させるために薬剤が付着された構築材料に、エネルギーを供給することであることができる。これらプロセスを繰り返すことにより、三次元物体が、構築材料の逐次の層の部分の選択的な固化を通じて、層毎に生成されることが可能になる。

積層造形システムは、特定の生産性要求を満たすことができる又は満たすことができない多少の固定した構成を有するかもしれない。しかしながら、本明細書で説明される例は、３Ｄ印刷デバイス、運搬装置とも呼ばれる手押し車（トロリー）、及び取り出し及び供給装置とも呼ばれる後処理ユニットの組み合わせであり且つユニットの構成がユーザの生産性要求を満たすことを可能にし、各構成要素の能力を高めることを可能にする積層造形システムを提供する。

さて、図１を参照すると、一例による積層造形システム１００の略図が示される。積層造形システム１００は、３Ｄプリンタ１０２、取り出し及び供給装置１０４、及び運搬装置１０６を含む。運搬装置は、積層造形システム１００により作成される物体を収容するための体積（容積）とも呼ばれる構築体積１０８、及び構築材料を受容するための体積とも呼ばれる構築材料体積１１０を含む。矢印１１２Ａ及び１１２Ｂにより示されるように、運搬装置１０６は、３Ｄプリンタ、並びに取り出し及び供給装置１０４と協働することができる。３Ｄプリンタ１０２は、運搬装置１０６を受容して物体を形成することができる。３Ｄプリンタ１０２は、構築材料とも呼ばれる、物体が形成されるべき材料を処理するための個々の要素を含む。３Ｄプリンタは、運搬装置１０６を受容し、構築材料体積１１０から構築材料を取得する。３Ｄプリンタ１０２は、運搬装置１０６の構築材料体積１１０から取得された構築材料を用いて、運搬装置１０６の構築体積１０８に物体を形成する。

例によれば、構築材料が運搬装置１０６により３Ｄプリンタに供給されるので、３Ｄプリンタ１０２は、構築材料を保持するための任意の内蔵リザーバを含まなくてもよい。他の例によれば、３Ｄプリンタ１０２は、構築材料リザーバを含むことができ、３Ｄプリンタの内部リザーバから、又は運搬装置１０６の構築材料体積１１０から選択的に構築材料を取得することができる。また、運搬装置１０６は、取り出し及び供給装置１０４により受容されることもでき、例えばひとたび構築プロセスが３Ｄプリンタ１０２により完了したならば、運搬装置１０６の構築体積１０８に構築された物体は、運搬装置１０６を用いて３Ｄプリンタ１０２から取り出し及び供給装置１０４へ運ばれる。取り出し及び供給装置１０４において、完成した物体は、運搬装置１０６の構築体積１０８から取り出され得る。

例によれば、追加の仕上げプロセスが、取り出された物体に適用され得る。更に、取り出し及び供給装置１０４において、運搬装置１０６の構築材料体積１１０は、補充され得る。ひとたび構築材料体積１１０の補充が完了したならば、運搬装置１０６は、別の物体を形成するために３Ｄプリンタ１０２へ戻ることができる。積層造形システムは、分散型アーキテクチャにおいて３Ｄプリンタ１０２、運搬装置１０６、並びに取り出し及び供給装置１０４を組み合わせる。

例によれば、３Ｄプリンタは、取り出し及び供給装置１０４が配置される環境の汚染レベル又は汚染物質レベルより低い空気の汚染レベル又は汚染物質レベルを有する環境（例えば、クリーンルーム）に設けられ得る。運搬装置１０６は、３Ｄプリンタが配置されているクリーンルームにエアロックを介して入ることができる。これは、汚染されていない環境での物体の形成を可能にする一方で、完了後の物体の取り扱い及び構築材料の補充が、クリーンルームの外部で実施され得る。取り出し及び供給装置１０４における動作は、敏感でない環境において生じるユーザの相互作用を含む。クリーンルームは、それほど頻繁にアクセスされることがないかもしれない（例えば、３Ｄプリンタをサービスする時）。

例によれば、運搬装置１０６は、３Ｄプリンタ１０２と取り出し及び供給装置１０４との間で自動的に移動する自走式自律装置であることができる。他の例において、輸送システムが３Ｄプリンタ１０２と取り出し及び供給装置１０４との間に設けられて、それらの間での運搬装置の移動を可能にすることができる。他の例において、運搬装置１０６は、３Ｄプリンタ１０２と取り出し及び供給装置１０４との間において手動で、例えば運搬装置１０６をユーザが押し動かすことにより、移動することができる。

説明される例による積層造形システムの分散型アーキテクチャ又はモジュール方式により、ユーザが、生産性の要求を満たすように及び各構成要素の能力も高めるように、積層造形システムを構成することを可能にする。ユーザは、生産システムの個々のユニット、例えば３Ｄプリンタ１０２、運搬装置１０６、並びに取り出し及び供給装置１０４を別個に構成することができる。積層造形システムは、積層造形プロセスの２つの異なったプロセスを別個の構成要素へ分割する。プロセスは、構築ジョブプロセス、並びに構築のための準備および後処理プロセスを含む。モジュール式積層造形システムは、構築材料に関する管理動作および印刷動作が分離されて、別個に開発および最適化され得るので、統合リスクを低減する。言い換えれば、３Ｄプリンタ１０２の変更は、取り出し及び供給装置１０４とは無関係に行われることができ、逆もまた同じである。運搬装置１０６は、別個に変更され得る。

図２Ａは、一例による積層造形システムの３Ｄプリンタ１０２及び運搬装置１０６の例図である。３Ｄプリンタ１０２は、物体を構築するための３Ｄ印刷エンジン１１４、及びコントローラ１１６を含む。例によれば、３Ｄプリンタの３Ｄ印刷エンジン１１４は、合体剤技術を用いる３Ｄ印刷エンジン、又は選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）技術を用いる３Ｄ印刷エンジンであることができる。運搬装置１０６は、３Ｄプリンタ１０２に配置される。

説明される例によれば、運搬装置１０６は、側壁１１８及び底壁１２０により包囲されたバケツの形態を有する。上面は開いており、これは、構築材料が構築プラットフォーム１２２上に物体を形成するために塗布される場所である。側壁１１８及び底壁１２０は、共通の隔室１２４を画定し、その体積は、構築プラットフォーム１２２により、構築プラットフォーム１２２の下の構築材料体積１１０、及び構築プラットフォーム１２２の上で側壁１１８の高さまでの構築体積１０８に分割される。構築体積１０８の上方境界は、図２Ａにおいて破線により示される。

構築プラットフォーム１２２は、移動可能に取り付けられ、共通の隔室１２４において構築プラットフォーム１２２を上方へ及び下方へ移動させる駆動ユニット１２８に、ピストン１２６を介して接続され得る。構築プラットフォーム１２２が共通の隔室１２４において上方へ及び下方へ移動する際、構築材料体積１１０の体積Ｖ１及び構築体積１０８の体積Ｖ２は、それに応じて変化する。しかしながら、体積の合計は、一定のままであり、共通の隔室１２４の体積Ｖに等しく、Ｖ１＋Ｖ２＝Ｖ＝定数である。

また、貯蔵隔室とも呼ばれる共通の隔室１２４は、プラスチック粉末、金属粉末、セラミック粉末、又はガラス粉末のような積層造形プロセス用の構築材料を貯蔵する。構築材料は、輸送ユニット１３０（例えば、側壁１１８へ一体化されたネジ形駆動装置）を用いて、共通の隔室１２４から構築体積１０８へ輸送される。

コントローラ１１６は、３Ｄ印刷エンジンを制御するために、及び３Ｄプリンタ１０２に配置されている場合に運搬装置１０６を制御するために設けられ得る。コントローラ１１６は、ピストン１２６及び構築プラットフォーム１２２を動かすために駆動ユニット１２８を制御し、構築材料を構築材料体積１１０から構築体積１０８へ輸送するために輸送ユニット１３０を制御する。

図２Ａの例による積層造形システムは、供給部または構築材料体積１１０、構築体積１０８及び輸送ユニット１３０を単一のユニットに、即ち運搬装置１０６に組み合わせ、それによりシステムの体積／設置面積を最適化し、構築材料体積１１０から構築プラットフォーム１２２までの短い経路に起因した材料供給の効率性を高める。図２Ａの例によれば、構築材料体積１１０は、構築体積１０８の下に位置する。他の例によれば、構築材料体積１１０及び構築体積１０８は、異なるように位置することができ、例えば構築材料体積１１０及び構築体積１０８は並んで位置することができる。

図２Ｂは、合体剤技術を用いる例による、３Ｄ印刷エンジン１１４の簡易図である。構築材料は、粉末ベースの構築材料であることができる。粉末ベースの材料は、乾燥または湿潤の粉末ベースの材料、微粒子材料、又は粒状材料であることができる。幾つかの例において、構築材料は、空気および固体ポリマー粒子の混合物を、例えば約４０％の空気と約６０％の固体ポリマー粒子の比率で含むことができる。適切な構築材料の他の例は、粉末状金属材料、粉末状複合材料、粉末状セラミック材料、粉末状ガラス材料、粉末状樹脂材料、粉末状ポリマー材料、及びそれらの組み合わせを含むことができる。他の例において、構築材料は、ペースト、液体、又はゲルであることができる。

３Ｄ印刷エンジン１１４は、構築プラットフォーム１２２上に提供された構築材料の逐次の層に合体剤または融剤を選択的に与えるための合体剤または融剤分配器１３２ａ及びエネルギー源１３４を含む。適切な合体剤は、カーボンブラックを含むインク系調合物であることができる。係るインクは、エネルギー源１３４により放出されたエネルギーの放射線スペクトルを吸収する吸収剤を更に含むことができる。例えば、インクは、赤外線光吸収剤、近赤外線光吸収剤、可視光吸収剤、又はＵＶ光吸収剤を更に含むことができる。薬剤分配器１３２ａは、サーマルプリントヘッド又は圧電インクジェットプリントヘッドのようなプリントヘッドとすることができる。プリントヘッドはノズルのアレイを有することができる。他の例において、薬剤は、プリントヘッドを介してではなくて、噴射ノズルを介して与えられ得る。幾つかの例において、プリントヘッドは、ドロップオンデマンドのプリントヘッドであることができる。他の例において、プリントヘッドは、連続ドロップのプリントヘッドであることができる。薬剤分配器１３２ａは、所謂ページ幅アレイの構成で構築プラットフォーム１２２を完全に横切って延在することができる。他の例において、薬剤分配器１３２ａは、構築プラットフォーム１２２の一部を横切って延在することができる。薬剤分配器１３２ａは、例示されたｙ軸に沿って構築プラットフォーム１２２を横切って双方向に移動することを可能にするために可動キャリッジ上に搭載され得る。これは、単一のパスで構築プラットフォーム１２２全体を横切って合体剤を選択的に与えることを可能にする。他の例において、薬剤分配器１３２ａは、固定されることができ、構築プラットフォーム１２２が薬剤分配器１３２ａに対して移動することができる。

幾つかの例において、追加の合体剤分配器１３２ｂが存在することができる。合体剤分配器１３２ａ、１３２ｂは、同じキャリッジ上に、互いに隣接して又は短い距離だけ離れて、位置することができる。他の例において、２つのキャリッジがそれぞれ、合体剤分配器１３２ａ、１３２ｂを含むことができる。幾つかの例において、追加の合体剤分配器１３２ｂは、合体剤分配器１３２ａと異なる合体剤を与えることができる。

３Ｄ印刷エンジン１１４は更に、構築プラットフォーム１２２上に構築材料の逐次の層を提供する、例えば与える又は堆積するための構築材料分配器１３６を含む。適切な構築材料分配器１３６は、ワイパブレード及びローラを含むことができる。図示された例において、構築材料分配器１３６は、構築材料の層を堆積するために、構築プラットフォーム１２２のｙ軸に沿って移動する。構築材料の層は、構築プラットフォーム１２２上に堆積され、構築材料の後続の層が、構築材料の以前に堆積された層上に堆積される。図示された例において、構築プラットフォーム１２２は、ｚ軸において移動可能であり、その結果、構築材料の新たな層が堆積される際、所定の間隙が、構築材料の最も新しく堆積された層の表面と薬剤分配器１３２ａの下面との間に維持される。しかしながら、他の例において、構築プラットフォーム１２２は、ｚ軸において移動可能でなくてもよく、薬剤分配器１３２ａ及び構築材料分配器１３６がｚ軸において移動可能とすることができる。

エネルギー源１３４は、構築材料の部分の凝固を生じさせるために、エネルギー１３４ａを構築材料に、例えば薬剤（例えば、合体剤）が与えられた又は浸透した部分に印加する。幾つかの例において、エネルギー源１３４は、赤外（ＩＲ）放射線源、近赤外放射線源、又はハロゲン放射線源である。幾つかの例において、エネルギー源１３４は、実質的に均一な態様で構築材料の層の全面にエネルギーを印加し、層全体は、同時にそれに印加されたエネルギーを有することができ、それにより三次元物体が生成され得る速度を増加することができる。他の例において、エネルギー源１３４は、実質的に均一な態様で構築材料の層の全面の一部にエネルギーを印加する。例えば、エネルギー源１３４は、構築材料の層の全面の帯状部分にエネルギーを印加することができる。これらの例において、エネルギー源１３４は、実質的に等しい量のエネルギーが構築材料の層の全面にわたって均一に印加されるように、構築材料の層を横切って移動することができる又は走査され得る。幾つかの例において、エネルギー源１３４は、可動キャリッジ上に搭載され得る。他の例において、エネルギー源１３４は、構築材料の層を横切って、例えば薬剤供給制御データに従って移動する際、可変量のエネルギーを印加することがきる。例えば、コントローラ１１６は、合体剤が塗布された構築材料の部分にエネルギーを印加するためにエネルギー源１３４を制御することができる。

図２Ｃは、ＳＬＳ技術を用いる例による、３Ｄ印刷エンジン１１４の略図である。３Ｄ印刷エンジン１１４は、レーザ１３８（例えば、紫外線レーザ又は炭酸ガスレーザ）、光学レンズ１４０、及びｘ−ｙ走査ミラー１４２を有する光学システムを含む。ｘ−ｙ走査ミラー１４２は、レーザ１３８から放出され、レンズ１４０により収束されたたレーザビーム１４０を、構築プラットフォーム１２２上に蓄積された粉末ベッドの表面上の構築材料または粉末材料の選択された部分上へ方向付ける。レーザビーム１４４から入力されたエネルギーが粉末材料を溶解し、それにより材料が結合されて、固体構造体が作成される。各横断面が走査された後、構築プラットフォーム１２２が１つの層の厚さだけ下げられて、材料の新たな層が表面に形成され、当該プロセスは、物体が完成するまで繰り返される。コントローラ１１６は、構築材料の分配、レーザビーム１４４を構築プラットフォーム１２２の選択された部分に方向付けるためにレーザ１３８及びｘ−ｙ走査ミラー１４２を制御するために設けられ得る。

図３は、一例による積層造形システムを表すブロック図である。積層造形システムは、模式的に示され、３Ｄプリンタ（例えば図２Ａに示された３Ｄプリンタ１０２）を含む。図３の例において、運搬装置は、手押し車１０６と呼ばれ、取り出し及び供給装置は、開梱、クリーニング及び再混合ユニット又はＵＣＲ（Unpacking Cleaning and Remixing）ユニット１０４と呼ばれる。また、構築材料は、粉末または粉末材料とも呼ばれ得る。また、図３は、３Ｄ印刷のワークフローの個々のプロセスも表す。様々なプロセスが異なる機能の構成要素へグループ化され、即ち、３Ｄプリンタ１０２は印刷動作を提供し、ＵＣＲユニット１０４は構築された物体の開梱およびクリーニング、及び粉末管理を行い、手押し車１０６は粉末供給および運搬管理を行う。３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４における手押し車１０２の共通の使用目的は、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４の双方の一部であるように手押し車１０６を示すことにより、模式的に表される。機能しない図において、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４は、図１に示されるように互いから分離され、手押し車１０６は、定められた時間に、物体を形成するために、又は物体を取り除き且つ構築材料体積を充填する又は補充するために、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４の一方に配置される。

３Ｄプリンタ１０２は、例えば図２Ｂ又は図２Ｃの例に従って説明された３Ｄ印刷エンジン１１４を用いて構築プロセス１４６を実施する。構築材料は、矢印１４８により模式的に表されるように、手押し車１０６の構築材料体積１１０から構築プロセス１４６に供給される。構築プロセス１４６は、矢印１５０により模式的に表されるように構築材料からの物体の形成をもたらし、構築プロセス１４６は、例えば図２に関連して上述された方法で手押し車１０６の構築体積１０８に物体を形成する。

手押し車１０６がＵＣＲユニット１０４に位置する場合、手押し車１０６は、矢印１５２Ａ〜１５２Ｃにより模式的に示されるように、ＵＣＲユニット１０４と相互作用する。ＵＣＲユニット１０４は、開梱プロセス１５４により模式的に表されるように、手押し車１０６の構築体積１０８において３Ｄプリンタにより構築された物体を開梱する。開梱プロセス１５４は、構築体積１０８に依然として存在する未使用の構築材料（例えば、３Ｄ製造プロセスにより凝固されていない個々の層の粉末の総量）と共に、手押し車１０６の構築体積１０８から物体を取り除くことができる。開梱プロセス１５４は、構築体積１０８から未使用の粉末を分離する又は取り除き、矢印１５８により模式的に示されるように、ＵＣＲユニット１０４の未使用粉末リザーバ１５６へ未使用粉末を送り込む。

ＵＣＲユニット１０４は、手押し車の構築材料体積１１０から未使用の構築材料を取り除くために手押し車１０６と相互作用し、矢印１５２Ｂにより示されるように、未使用の構築材料を構築材料体積１１０から未使用粉末リザーバ１５６へ供給することができる。

ＵＣＲユニット１０４は、例えば交換可能なカートリッジの形態で、新たな粉末リザーバ１６０を含むことができる。ミクサ１６２は、矢印１６４Ａ及び１６４Ｂにより示されるように、新たな粉末リザーバ１６０から及び未使用粉末リザーバ１５６から構築材料を受け取るように設けられ得る。ミクサ１６２は、未使用粉末リザーバ１５６からの構築材料と、新たな粉末リザーバ１６０からの材料とを、システムのユーザにより設定され得る所望の比率で混合する。ＵＣＲユニット１０４は、手押し車１０６を新たな３Ｄ印刷プロセスのために準備するように、矢印１５２Ｃにより模式的に表されるように、構築材料体積１１０を補充する。

ＵＣＲユニット１０４は、矢印１６８により模式的に示されているように、開梱プロセス１５４から物体または部品を受け取る冷却プロセス１６６を提供することができる。冷却プロセス１６６は、更なる処理ユニットに送る前に、３Ｄプリンタから受け取った物体のために所望のアニーリング／冷却プロセスを実施することができる。例によれば、開梱された及び冷却／アニーリングされた物体の更なる処理は、図３に模式的に表されるように、クリーニングプロセス及び仕上げプロセスを含むことができる。積層造形システムは、クリーニングプロセス１７２を実施するクリーニングモジュール１７０を含むことができる。３Ｄ印刷物体とも呼ばれる、３Ｄプリンタにより形成された物体は、開梱および冷却後にそれに付着した構築材料または汚染物質を有するかもしれない。矢印１７４により示されるように、３Ｄ印刷物体を受け取る際、クリーニングモジュールが、不要な汚染物質または残っている構築材料を取り除くために部品のクリーニングプロセスを実施し、その不要な汚染物質または残っている構築材料は、矢印１７８により示されるように、廃棄物リザーバ１７６に供給される。積層造形システムは更に、仕上げプロセス１８２を実施する仕上げモジュール１８０を含むことができる。仕上げモジュール１８０は、矢印１８４により表されるように、クリーニング済み３Ｄ印刷物体を受け取り、仕上げプロセス１８２が、選択された仕上げ動作を部品に適用し、例えば適切なプロセスを用いて突起部またはエッジを取り除く。仕上げモジュール１８０は、矢印１８６により示されるように、仕上げられた部品を出力する。仕上げられた部品は、仕上げられた部品の品質が所定の品質パラメータ内であるか否かを判定する品質管理プロセス１８８に供給され得る。例によれば、ＵＣＲユニット１０４は、手押し車の構築材料体積から回収された構築材料のふるい分け及びリサイクリングを含むことができる構築材料リサイクリングプロセスを実施することができる。

ＵＣＲユニット１０４は、構築ジョブのワークフローの開始点と終点であることができる。構築ジョブは、手押し車１０６を充填し及び構築動作のためにそれを準備することから始まることができる。３Ｄプリンタ１０２は、図２に関連して説明されたような構造体を有することができ、実際の構築プロセスの役割を果たす。手押し車１０６は、印刷区域のために、３Ｄプリンタ１０２とＵＣＲユニット１０４との間の移動を提供するように、構築体積１０８、及び粉末供給部とも呼ばれる構築材料体積１１０を含む。ワークフローは、３Ｄ印刷部品の開梱、アニーリング及び冷却と共に、ＵＣＲユニット１０４で終了する。

例によれば、手押し車１０６は、手押し車１０６が３ＤプリンタとＵＣＲユニット１０４との間で移動する際、３Ｄプリンタ１０２とＵＣＲユニット１０４との間で情報の交換を可能にするように、メモリ１９０を含むことができる。例によれば、ＵＣＲユニット１０４から３Ｄプリンタ１０２へ送られるべき情報は、以下のことを含むことができる。即ち、
−手押し車１０６の構築材料体積１１０へ充填された構築材料の特性、
−ＵＣＲユニット１０４のミクサ１６２により供給される際に新しい粉末と中古の粉末の混合比、
−構築材料体積１１０内の粉末の充填レベル、
−ＵＣＲユニット１０４との相互作用の完了後の手押し車１０６内の機械的構成要素の位置、例えば図２の例に示されたような構造体を有する手押し車を考察する場合、構築プラットフォーム１２２の垂直位置に関する情報がメモリに含められ得る。

３Ｄプリンタ１０２からＵＣＲユニット１０４へ提供されるべき情報は、以下のことを含むことができる。即ち、
−構築された物体／部品の幾何学的特性。これは、ＵＣＲユニットにおいて開梱プロセス１５４及び冷却プロセス１６６を制御するために有用であることができる。開梱プロセス１５４は、構築体積および構築された物体に如何にしてアクセスするかの知識を取得することができ、冷却プロセス１６６は、冷却時間または冷却速度を決定することができる。
−図２の例で説明されたような手押し車の場合、構築体積の体積Ｖ２、
−構築供給部体積に残っている未使用粉末、
−構築の時間、
−３Ｄ印刷物体のアニーリング及び／又は冷却を制御するためにＵＣＲユニット１０４の冷却プロセス１６６により使用され得る印刷モードパラメータ。

他の例によれば、上記で言及された情報は、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲ１０４が接続されるデータベースを介して交換され得る。図４は、一例によるデータベース１９２を含む積層造形システムを表すブロック図を示す。図４において、図３に関連して既に説明されたこれら要素は、当該要素を再び説明せずに、関連する同じ参照符号を有する。３Ｄプリンタ１０２は、矢印１９４Ａ及び１９４Ｂにより表されるように、３Ｄプリンタ１０２とデータベース１９２との間の双方向通信を可能にする第１のデータ通信リンク１９４を用いてデータベース１９２に接続される。ＵＣＲユニット１０４は、矢印１９６Ａ及び１９６Ｂにより表されるように、ＵＣＲユニット１０４とデータベース１９２との間の双方向通信を提供する第２のデータ通信リンク１９６を用いてデータベース１９２に接続される。上述した情報は、３Ｄ印刷物体を生成するための印刷プロセス又は印刷ジョブ毎に、データベース１９２に格納され得る。印刷プロセス又は印刷ジョブのそれぞれは、バッチ（ロット）識別またはバッチＩＤと関連付けられることができ、データは、バッチＩＤを用いて、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４によりデータベース１９２に格納およびアクセスされる。

例えば、新たな構築ジョブが生成された場合、ＵＣＲユニット１０４は、新しいバッチＩＤを作成し、バッチＩＤを用いてアクセスされ得るように格納されるデータベース１９２に、新しいバッチＩＤと共に３Ｄプリンタに関する情報を提供することができる。バッチＩＤは手押し車１０６のメモリ１９０に格納される。ひとたび手押し車１０６が、印刷ジョブ用の材料を供給されたならば、それは３Ｄプリンタ１０２に移動し、３Ｄプリンタ１０２において、メモリ１９０がバッチＩＤを取得するために読み出される。３Ｄプリンタ１０２は、矢印１９４Ａに示されるように、バッチＩＤを用いて第１のデータ通信リンク１９４を介してデータベース１９２にアクセスし、構築プロセス１４６のための幾何学的データおよび更なる情報を取得する。３Ｄ印刷プロセス中、又はひとたび完了したならば、３Ｄプリンタ１０２は通信リンク１９６を介して情報（例えば、構築された部品の特性、及び構築材料体積１１０に残っている材料のステータスに関する情報）をデータベース１９２に送ることもできる。また、構築プロセスのログが、矢印１９４Ｂにより示されるように、データベース１９２にアップロードされ得る。

構築プロセスが完了した後、手押し車１０６は、バッチＩＤを取得するためにメモリ１９０を読み出すことができるＵＣＲユニット１０４に戻されて、矢印１９６Ａにより示されるように、ＵＣＲユニット１０４は、バッチＩＤを用いてデータベース１９２にアクセスして、終了したばかりの構築ジョブに関する、３Ｄプリンタにより提供されたデータを取得することができる。他の例において、３Ｄプリンタ１０２は、ひとたび構築ジョブが完了したならば、これをデータベース１９２に信号で知らせることができ、次いでバッチＩＤと共に個々の情報をＵＣＲユニット１０４に送ることができる。情報は、ＵＣＲユニット１０４に格納されることができ、ひとたび手押し車１０６がＵＣＲ１０４に到着したならば、メモリ１９０に格納されたバッチＩＤに基づいて、データベース１９２から既に受け取った対応する情報が、開梱プロセス及び更なる仕上げプロセスを制御するためにＵＣＲユニット１０４においてアクセスされ得る。

図４の例によれば、データベース１９２は、３Ｄプリンタ１０２から遠隔位置にあることができ、及びＵＣＲユニット１０４から遠隔位置にあることができる。３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４は、有線通信または無線通信のような適切な通信リンクにより、遠隔位置に接続され得る。例えば、データベース１９２は、インターネットプロトコルを介してアクセスされるリモートサーバ又はクラウドサービスであることができる。この場合、手押し車１０６は、データベース１９２の適切なエントリを指し示す一意のバッチ識別子を格納する。他の例によれば、データベース１９２は、３Ｄプリンタ１０２の一部であることができ、又はＵＣＲユニット１０４の一部であることができ、ＵＣＲユニット１０４又は３Ｄプリンタ１０２は、データ通信リンクによりデータベースに接続され得る。

ＵＣＲユニット１０４は、構築ジョブのワークフローの開始点および終点であることができる。構築ジョブは、手押し車１０６を充填し及び構築動作のためにそれを準備することから始まることができる。３Ｄプリンタ１０２は、図２に関連して説明されたような構造体を有することができ、実際の構築プロセスの役割を果たす。手押し車１０６は、印刷区域のために、３Ｄプリンタ１０２とＵＣＲユニット１０４との間の移動を提供するように、構築体積１０８、及び粉末供給部とも呼ばれる構築材料体積１１０を含む。ワークフローは、３Ｄ印刷部品の開梱、アニーリング及び冷却と共に、ＵＣＲユニット１０４で終了する。

図５は、２つの運搬装置を含む例による、積層造形システムの例図である。積層造形システム１００は、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４、並びに第１の手押し車１０６及び第２の手押し車１０６’を含む。手押し車１０６、１０６’は構造的に実質的に同じであることができ、システムは２つより多い手押し車を有することができる。複数の手押し車を含む積層造形システムは、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４を同時に動作させることを可能にし、その結果、準連続動作が達成され得る。また、同時に起こる動作は、３Ｄプリンタ１０２及びＵＣＲユニット１０４としての生産性を向上させることもできる。

上述された例は、３Ｄプリンタ、手押し車、及びＵＣＲユニットをモジュール方式で組み合わせる積層造形システムに関係する。モジュール方式は、構築材料管理および構築材料の収納が手押し車に及びＵＣＲユニットに制限されるようにすることができる。３Ｄプリンタは、粉末リザーバを備えなくてもよい。粉末に関連する全ての情報および粉末自体は、手押し車を介して３Ｄプリンタに提供され得る。これは、３Ｄプリンタの設計を簡略化し、単に異なる手押し車を用いることにより、又はシステムの少なくとも高価な構成要素であるかもしれない手押し車の設計を変更することにより、異なる粉末の調合物のサポートを可能にする。モジュール方式は更に、特定の生産にシステムを適合させることができるユーザに対して、システムの設定可能性を向上させることができる。

積層造形システムは、粉末の収納、及び供給体積としての粉末の輸送効率を強化することができ、構築体積および構築材料の配送は、運搬手押し車に含まれる。これは、システムの体積／設置面積、及びリザーバから３Ｄプリンタまでの短い配送経路に起因する材料の配送の効率を向上させることができる。

積層造形システムは、生産性を向上させることができる。例えば、２つ以上の手押し車が利用可能である例において、構築動作、並びに後処理および粉末管理動作は並行して実行され得る。単一の手押し車が利用可能である場合、メンテナンス活動は、休んでいるユニットで実行されることができる一方で、他のユニットは動作する。

積層造形システムは統合リスクを低減することができ、その理由は、３Ｄ印刷動作および仕上げ動作を２つの独立した自己完結型のサブシステムに分割することが互いに無関係である個々のユニットにおける変更を可能にするからである。また、開発サイクルも加速され得る。

図６は、一例による積層造形システムを動作させる方法を概略的に示す流れ図である。２００において、構築材料体積１１０および構築体積１０８を含む運搬装置１０６が、取り出し及び供給装置１０４に配置される。２０２において、取り出し及び供給装置において、構築材料が運搬装置１０６の構築材料体積１１０に供給される。ひとたび構築材料の供給が完了したならば、２０４において、運搬装置１０６は、３Ｄプリンタ１０２に移動する。２０６において、３Ｄプリンタ１０２において、物体が、運搬装置１０６の構築材料体積１１０の構築材料から、運搬装置１０６の構築体積に構築される。ひとたび構築が完了したならば、２０８において、運搬装置は取り出し及び供給装置１０４に戻るように移動する。取り出し及び供給装置１０４において、２１０において、３Ｄ印刷物体が、運搬装置１０６の構築体積１０８から取り出される。

更なる例によれば、３Ｄプリンタ１０２と取り出し及び供給装置１０４との間で運搬装置を移動させる際、２１２において、構築プロセスに関する情報が、示されるように取り出し及び供給装置１０４から３Ｄプリンタ１０２へ供給されることができ、２１４において、構築プロセスに関する情報が、３Ｄプリンタ１０２から取り出し及び供給装置へ供給され得る。

図７は、２つの運搬装置を含む一例による、積層造形システムを動作させる方法を概略的に示す流れ図である。３００において、構築材料体積および構築体積を含む第１の運搬装置が、取り出し及び供給装置に配置される。３０２において、構築材料が第１の運搬装置の構築材料体積に供給され、３０４において、第１の運搬装置が取り出し及び供給装置から取り除かれる。第１の運搬装置の取り除きの後に、３０６において、第１の運搬装置は３Ｄプリンタに移動し、３０８において、構築材料体積および構築体積を含む第２の運搬装置が、取り出し及び供給装置に配置される。３１０において、構築材料が第２の運搬装置の構築材料体積に供給される。３１２において、第１の運搬装置の３Ｄプリンタへの移動の後に、３Ｄプリンタにおいて、物体が、第１の運搬装置の構築材料体積の構築材料から、当該運搬装置の構築体積に構築される。ひとたび構築が完了したならば、３１４において、第１の運搬装置は、３Ｄプリンタから取り除かれ、３１６において、第１の運搬装置は、取り出し及び供給装置に移動し、その結果、３１８において、３Ｄ印刷物体が、第１の運搬装置の構築体積から取り出される。ひとたび第１の運搬装置が３Ｄプリンタから取り除かれたならば、３２０において、第２の運搬装置が３Ｄプリンタに入り、３２２において、物体が、第２の運搬装置の構築材料体積の構築材料から、第２の運搬装置の構築体積に構築される。

例によれば、図７のプロセスは、積層造形システムの全ての構成要素の準連続動作を提供するように繰り返される。例えば、３１８に続いて、プロセスは、再び３０２に進むことができ、この場合、第１の運搬装置が構築材料で補充され、３２２に続いて、ひとたび取り出し及び供給装置がもはや第１の運搬装置により占有されていないならば、第２の運搬装置が取り出し及び供給装置に移動することができ、この場合、３Ｄ印刷物体が取り出され且つ供給部が補充され、その結果、第２の運搬装置は次の構築ジョブの準備ができている。

本明細書で説明された技術の幾つかの態様は装置の文脈で説明されたが、これら態様は、対応する方法のブロックの説明も表すことができる。同様に、方法の文脈で説明された態様は、対応するブロック、又は対応する装置の要素または特徴要素の説明も表す。

任意の添付の請求項、要約および図面、及び／又はそのように開示された方法のブロック又はプロセスの全てを含む、本明細書で開示された特徴の全ては、特徴の少なくとも幾つかが相互に排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わされ得る。任意の添付の請求項、要約および図面を含む、本明細書に開示された各特徴は、明示的に別段の定めをした場合を除き、同じ、等価の又は類似の目的を果たす代替の特徴により置き換えられ得る。かくして、明示的に別段の定めをした場合を除き、開示された各特徴は、包括的な一連の等価または類似の特徴の一例である。

Claims (13)

1. 積層造形システムであって、
   構築材料を受容するための第１の体積および前記積層造形システムにより作成される物体を収容するための第２の体積を含む運搬装置と、
   前記運搬装置を受容し、前記運搬装置の第１の体積内の前記構築材料から、前記運搬装置の第２の体積に前記物体を構築するための３Ｄプリンタと、
   前記運搬装置を受容し、前記運搬装置の第２の体積から前記物体を取り出し、前記運搬装置の第１の体積に構築材料を供給するように一体のユニットとして構成された取り出し及び供給装置とを含み、
   前記取り出し及び供給装置は、新たな構築材料と未使用のリサイクル構築材料の或る比率の混合物を前記第１の体積に供給するためのミクサを含む、積層造形システム。
2. 前記運搬装置が、前記３Ｄプリンタと前記取り出し及び供給装置との間で、構築プロセスに関する情報を交換することができる、請求項１に記載の積層造形システム。
3. 前記運搬装置が、前記構築プロセスに関する情報を格納するためのメモリを含む、請求項２に記載の積層造形システム。
4. 前記構築プロセスに関する情報、それと共に関連するバッチＩＤを有する構築プロセスに関する情報を格納するためのデータベースを含み、
   前記運搬装置が前記バッチＩＤを格納することができ、
   前記３Ｄプリンタが、前記運搬装置から前記バッチＩＤを取得し、前記バッチＩＤを用いて前記データベースにアクセスすることができ、
   前記取り出し及び供給装置が、前記運搬装置から前記バッチＩＤを取得し、前記バッチＩＤを用いて前記データベースにアクセスすることができる、請求項２に記載の積層造形システム。
5. 前記データベースと前記３Ｄプリンタとの間の第１のデータ通信リンクと、
   前記データベースと前記取り出し及び供給装置との間の第２のデータ通信リンクとを含み、
   前記運搬装置が前記バッチＩＤを格納するためのメモリを含み、
   前記３Ｄプリンタが、前記第１のデータ通信リンクを介して、前記情報を前記データベースに送り、前記データベースから前記情報を取り出すことができ、
   前記取り出し及び供給装置が、前記第２のデータ通信リンクを介して、前記情報を前記データベースに送り、前記データベースから前記情報を取り出すことができる、請求項４に記載の積層造形システム。
6. 前記データベースが前記３Ｄプリンタ、及び前記取り出し及び供給装置の１つから遠隔に位置し、又は前記データベースが、前記３Ｄプリンタから及び前記取り出し及び供給装置から遠隔に位置する、請求項４に記載の積層造形システム。
7. 前記構築プロセスに関する情報は、前記取り出し及び供給装置から前記３Ｄプリンタへ供給されるべき情報および／または前記３Ｄプリンタから前記取り出し及び供給装置へ供給されるべき情報を含み、
   前記取り出し及び供給装置から前記３Ｄプリンタに供給されるべき前記情報が、
   前記運搬装置の前記第１の体積に供給される構築材料の特性、
   前記運搬装置の前記第１の体積内の構築材料の混合比であって、前記混合比が新しい構築材料と未使用のリサイクル構築材料の比率を示す、混合比、
   前記運搬装置の前記第１の体積内の構築材料の充填レベル、又は
   前記取り出し及び供給装置から離れる際の前記運搬装置の機械的構成要素の位置を含み、
   前記３Ｄプリンタから前記取り出し及び供給装置に供給されるべき前記情報が、
   バッチＩＤ、
   構築される物体の幾何学的特性、
   残りの未使用構築材料、
   構築の時間、又は
   前記取り出し及び供給装置における構築された物体の後処理に関連したパラメータを含む印刷モードパラメータを含む、請求項２に記載の積層造形システム。
8. 前記３Ｄプリンタ及び前記取り出し及び供給装置が、互いから間隔を置いて配置されており、
   前記運搬装置が、前記３Ｄプリンタと前記取り出し及び供給装置との間で移動可能である、請求項１〜７の何れか１項に記載の積層造形システム。
9. 前記３Ｄプリンタが第１の位置に配置され、前記第１の位置が、汚染物質の第１のレベルを有する環境を含み、
   前記取り出し及び供給装置が第２の位置に配置され、前記第２の位置が、汚染物質の第２のレベルを有する環境を含み、
   前記汚染物質の第１のレベルが、前記汚染物質の第２のレベルより低い、請求項１〜８の何れか１項に記載の積層造形システム。
10. 前記取り出し及び供給装置が、
    前記運搬装置の前記第２の体積から前記物体および未使用構築材料を取り除くための動作と、
    前記運搬装置の前記第１の体積から未使用構築材料を取り除くための動作と、
    前記運搬装置の前記第１の体積および前記第２の体積からの前記未使用構築材料を新しい構築材料と混合するための動作と、
    混合された構築材料を前記運搬装置の前記第１の体積に供給するための動作とを行うことができる、請求項１〜９の何れか１項に記載の積層造形システム。
11. 前記運搬装置が第１の運搬装置であり、
    前記積層造形システムが、構築材料を受容するための第１の体積、及び作成される物体を収容するための第２の体積を含む第２の運搬装置を含み、
    前記３Ｄプリンタが、前記第２の運搬装置を受容し、前記第２の運搬装置の前記第１の体積内の構築材料から、前記第２の運搬装置の前記第２の体積に物体を構築することができ、
    前記取り出し及び供給装置が前記第２の運搬装置を受容し、前記第２の運搬装置の前記第２の体積から前記物体を取り出し、前記第２の運搬装置の前記第１の体積に構築材料を供給することができる、請求項１〜１０の何れか１項に記載の積層造形システム。
12. 構築材料を受容するための第１の体積、及び作成された物体を収容するための第２の体積を含む運搬装置を、一体のユニットとして構成された取り出し及び供給装置に配置し、
    前記取り出し及び供給装置に含まれるミクサにより、新たな構築材料と未使用のリサイクル構築材料を或る比率で混合し、
    混合された構築材料を、前記ミクサにより前記運搬装置の前記第１の体積に供給し、
    前記運搬装置を３Ｄプリンタに移動させ、
    前記運搬装置の第１の体積内の構築材料から、前記運搬装置の前記第２の体積に物体を構築し、
    前記運搬装置を前記取り出し及び供給装置に移動させ、
    前記取り出し及び供給装置により、前記運搬装置の前記第２の体積から前記物体を取り出すことを含む、方法。
13. 前記運搬装置が第１の運搬装置であり、
    前記方法は、
    前記第１の運搬装置の前記第１の体積に構築材料を供給した後、
    前記第１の運搬装置を前記取り出し及び供給装置から取り除き、
    構築材料を受容するための第１の体積、及び作成された物体を収容するための第２の体積を含む第２の運搬装置を、前記取り出し及び供給装置に配置し、
    構築材料を前記第２の運搬装置の前記第１の体積に供給し、
    前記第１の運搬装置の前記第２の体積に前記物体を構築した後、
    前記第１の運搬装置を前記３Ｄプリンタから取り除き、
    前記第２の運搬装置を前記３Ｄプリンタに移動させ、
    前記第２の運搬装置の前記第１の体積内の構築材料から、前記第２の運搬装置の前記第２の体積に物体を構築することを含む、請求項１２に記載の方法。

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