JP6997341B2 - 付加製造のための樹脂抽出機 - Google Patents

Description

［関連出願］
本出願は、２０１８年４月２３日に出願した米国仮特許出第６２／６６１，４２１号、及び２０１８年１１月２９日に出願した第６２／７７２，８５８号の利益を主張するものであり、その開示は、参照により本明細書に全体として組み込まれるものとする。

［発明の分野］
本発明は、付加製造の方法に関し、詳細には、トップダウン又はボトムアップステレオリソグラフィによる物体の生成後に物体から過剰樹脂を抽出又は除去する方法に関する。

一連の付加製造の技法は、「ステレオリソグラフィ」と呼ばれることがあり、光重合性樹脂の逐次重合によって３次元物体を作り出す。そのような技法は、成長する物体の底に向かって光が光透過窓を通じて樹脂に投光される「ボトムアップ」技法、又は成長する物体の上部で光が樹脂に向かって投光され、次いで、成長する物体が樹脂のプールに沈降される「トップダウン」技法であり得る。

連続液界面製造（ＣＬＩＰ）として呼ばれる場合があるより迅速なステレオリソグラフィ技法が最近になって導入されたことが、原型試作から製造までのステレオリソグラフィの有用性を拡大させた。（２０１５年３月１６日にオンラインで刊行された）非特許文献１、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３を参照するとともに、非特許文献２（２０１６年１０月１８日）もまた参照されたい。

付加製造のための二重硬化樹脂は、ＣＬＩＰの導入後すぐに導入され、よりさらに広範な物体を製造するためにステレオリソグラフィの有用性を拡張した。特許文献４、特許文献５、及び特許文献６、並びに非特許文献３（２０１７年１２月１５日）を参照されたい。

従来及び二重硬化の両方のステレオリソグラフィ樹脂は、一般的に粘性であって、過剰な非重合の樹脂は、それらが製造された後に物体に付着する。このような過剰樹脂を除去するための様々な洗浄技法が知られている（例えば、特許文献７を参照されたい）が、そのような技法は、一般的に遅いものであり、高いスループットとなる製造上の状況に適用されず、大量の洗液を必要としており、過剰樹脂が洗液内で洗い去られるので、一般的に、後続のステレオリソグラフィの製造ステップにおける過剰樹脂の収集及び使用を妨げるものとなっている。そのため、付加製造された製品から過剰樹脂を除去する新たな技法の必要がある。

米国特許第９，２１１，６７８号明細書 米国特許第９，２０５，６０１号明細書 米国特許第９，２１６，５４６号明細書 米国特許第９，６７６，９６３号明細書 米国特許第９，４５３，１４２号明細書 米国特許第９，５９８，６０６号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０１７３８７２号明細書

Ｊ．Ｔｕｍｂｌｅｓｔｏｎ，Ｄ．Ｓｈｉｒｖａｎｙａｎｔｓ，Ｎ．Ｅｒｍｏｓｈｋｉｎ等，Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ｏｂｊｅｃｔｓ，ＳＣＩＥＮＣＥ ３４７，１３４９頁～１３５２頁，２０１５年３月１６日 Ｒ．Ｊａｎｕｓｚｉｅｗｉｃｚ等，Ｌａｙｅｒｌｅｓｓ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ＰＮＡＳ １１３，１１７０３頁～１１７０８頁，２０１６年１０月１８日 Ｊ．Ｐｏｅｌｍａ及びＪ．Ｒｏｌｌａｎｄ，Ｒｅｔｈｉｎｋｉｎｇ ｄｉｇｉｔａｌ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＳＣＩＥＮＣＥ ３５８，１３８４頁～１３８５頁，２０１７年１２月１５日

少なくとも１つの物体から過剰樹脂を分離する方法は、（ａ）少なくとも１つのキャリアプラットフォーム（例えば、２つ、３つ、４つ、又はそれより多く）上で少なくとも１つの物体（例えば、２つ、３つ、又はそれより多く）をステレオリソグラフィによって製造するステップであって、各キャリアプラットフォームが、物体が接続される平坦な造形面を有し、各物体が、その表面上で過剰樹脂を運ぶ、ステップと、次いで、（ｂ）各キャリアプラットフォームをロータに取り付けるステップと、（ｃ）各物体をそれに対応するキャリアプラットフォームに接続したまま、各キャリアプラットフォームをロータに接続した状態でロータを回転させることによって、各物体から過剰樹脂を遠心分離するステップと、次いで、（ｄ）各キャリアプラットフォームを、それに対応する物体が上に残っているが、過剰樹脂がそこから分離された状態で、ロータから除去するステップとを含む。

いくつかの実施形態では、遠心分離するステップは、各キャリアプラットフォームをロータに取り付けて、造形面をロータの半径に直角とし、かつロータの回転軸の接線方向に向けた状態で実行される。

いくつかの実施形態では、本方法は、遠心分離するステップ中に、十分に過剰樹脂の粘性を減少させるように過剰樹脂を温めるステップを含む。

いくつかの実施形態では、本方法は、遠心分離するステップ中に、溶剤を樹脂の粘性を減少させるのに十分な量にて過剰樹脂に（例えば、スプレーすることによって）塗布するステップを含む。

いくつかの実施形態では、遠心分離するステップは、気体（例えば、空気、不活性ガス）中で周囲圧力、又は周囲圧力未満の圧力にて実行される。

いくつかの実施形態では、ロータは、一次ロータと、この一次ロータに取り付けられた複数の二次ロータとを備え、各キャリアプラットフォームは、複数の二次ロータの１つに取り付けられ、回転させるステップは、複数の二次ロータを回転させながら（例えば、反対方向に回転させながら）、一次ロータを回転させることによって実行される。

いくつかの実施形態では、本方法は、（ｅ）遠心分離された過剰樹脂を収集するステップと、次いで、（ｆ）過剰樹脂を追加の樹脂と任意選択的に組み合わせるステップと、次いで、（ｇ）収集された（及び任意選択的に希釈された）過剰樹脂から少なくとも１つの追加の物体をステレオリソグラフィによって製造するステップとをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、物体は、二重硬化樹脂から製造される中間物体を含み、本方法は、（ｈ）任意選択的に、各キャリアプラットフォームから各物体を分離させるステップと、次いで、（ｉ）完成した物体を製造するために物体を（例えば、加熱によって及び／又はマイクロ波照射によって）さらに硬化するステップとをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、物体は、開放された格子構造を（全体又は一部で）含む。いくつかの実施形態では、物体は、１つ又は複数の内部空洞を含み、かつ空洞と流体連通するように内部に形成された少なくとも１つの開口部であって、遠心分離するステップ中に、空洞内の過剰樹脂がそこを通じて空洞から外へ流れるように構成されている少なくとも１つの開口部を有する。いくつかの実施形態では、物体は、歯科模型又は型（ｄｉｅ）を含む。

いくつかの実施形態では、各キャリアプラットフォーム上の物体は、高い流体抵抗（ｄｒａｇ）の向きと、低い流体抵抗の向きとを有し、遠心分離するステップは、物体を低い流体抵抗の向きに配置した状態でロータ上に取り付けられたキャリアプラットフォームを用いて実行される。

いくつかの実施形態では、物体は長手寸法を有し、物体は、長手寸法を平坦な造形面に実質的に平行とした状態でキャリアプラットフォーム上に存在するか又は方向付けられる（例えば、プラス又はマイナス２０又は３０度）。

いくつかの実施形態では、本方法は、少なくとも１つのキャリアプラットフォームに係合又は接続する少なくとも１つのフォースゲージを用いて各キャリアプラットフォームに関連した少なくとも１つの特性又はパラメータを測定するステップを含む。いくつかの実施形態では、特性又はパラメータは、（例えば、遠心分離するステップ中に）少なくとも１つのキャリアプラットフォーム上の各物体から分離される樹脂の量、及び／又は少なくとも１つのキャリアプラットフォーム上の各物体に残っている樹脂の量を含む。

本発明のさらなる態様は、上述したような及び以下でより詳細に説明される方法を実行するように構成された遠心抽出装置に関する。

例えば、少なくとも１つの物体から過剰樹脂を分離する装置は、収集容器と、収集容器内のロータであって、ロータが、少なくとも１つの物体をその上に有する少なくとも１つのキャリアプラットフォームを受け入れ、かつ各キャリアプラットフォームをそれに接続した状態で回転するように構成され、各物体からの過剰樹脂が除去され、任意選択的に、収集容器内に受け入れられるようになっている、ロータとを備えている。

いくつかの実施形態では、収集容器は封止可能である。本装置は、収集容器に接続される真空管路であって、各物体がロータによって回転するときに収集容器内の圧力を減少させて、各物体に対する流体抵抗を減少させるように構成されている真空管路をさらに備えてもよい。

いくつかの実施形態では、本装置は、収集容器に接続される樹脂ドレイン管路であって、後続するステレオリソグラフィの製造プロセスにてリサイクルするために過剰樹脂を収集するように構成される樹脂ドレイン管路を含む。

いくつかの実施形態では、本装置は、少なくとも１つのキャリアプラットフォームに係合する少なくとも１つのフォースゲージを備え、各フォースゲージは、それと係合するキャリアプラットフォームに関連した少なくとも１つの特性又はパラメータを測定するように構成されている。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの特性又はパラメータは、キャリアプラットフォーム上の各物体から分離された樹脂の量、及び／又はキャリアプラットフォーム上の各物体に残っている樹脂の量を含む。

本発明の前述及び他の物体及び態様が、明細書の図面、及び以下に記載される本明細書においてより詳細に説明される。本明細書中に挙げられた全ての米国特許の参考文献の開示内容は、参照により本明細書中に組み込まれるものとする。

製造されている物体の表面にて過剰樹脂が保持された状態にあるステレオリソグラフィの一実施形態を概略的に示す図である。 ステレオリソグラフィによって製造された物体から樹脂を抽出する方法及び装置の一実施形態を概略的に示す図である。 図２の方法及び装置の一部を示す平面図である。 本発明の装置のさらなる非限定的な実施形態を概略的に示す図である。 図２の方法及び装置の一部と、その上の物体における代替的な向きを示していることを除いて同様である平面図である。 複合ロータ（ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｒｏｔｏｒ）を実装した本発明の別の実施形態を概略的に示す平面図である。

次いで、本発明を、その実施形態を示した添付図面を参照して以下により完全に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態によって具体化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示内容を徹底的かつ完全とし、かつ本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように表されるものである。

全体にわたって同様の番号は同じ要素を指し示すものとする。図面において、特定の線、層、構成部品、要素、又は特徴の厚さは、明確にするために誇張されることがある。

本明細書に使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するために過ぎず、本発明の限定であることは意図されない。本明細書に使用される場合において、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上別段明確に示さない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」又は「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書中で使用されるとき、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、及び／若しくはそれらの群又は組合せの存在を特定するが、１つ若しくは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、及び／若しくはそれらの群又は組合せの存在又は追加を妨げないことがさらに理解されよう。

本明細書にて使用される場合において、用語「及び／又は」は、関連する列挙事項のいずれか及び全ての可能な組合せ、又は１つ若しくは複数を含んでおり、かつ択一の（「又は」）で解釈されるときには組合せがないものとする。

別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての（技術用語及び科学用語を含む）用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義される用語等の用語は、関連技術及び特許請求の範囲の文脈におけるその意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書で明確に定義しない限り、理想的な意味又は過度に形式的な意味には解釈されるべきではないことをさらに理解されたい。よく知られた機能又は構成は、簡潔及び／又は明確にするために、詳細には説明されない場合がある。

ある要素が別の要素の「上」にある、別の要素に「取り付けられている」、別の要素に「接続されている」、別の要素と「結合される」、別の要素に「接触している」等と呼ばれるとき、それは、他の要素に直接、上にあってもよく、取り付けられてもよく、接続されてもよく、結合されてもよく、及び／若しくは接触してもよく、又は介在要素が存在することもできると理解されよう。対照的に、ある要素が別の要素の「直接上」にある、別の要素に「直接取り付けられている」、別の要素に「直接接続されている」、別の要素と「直接結合される」、又は別の要素に「直接接触している」等と呼ばれるとき、介在要素は存在しない。別の特徴に「隣接」して配設されている構造又は特徴の参照は、隣接した特徴に重なり合う又は下に横たわる部分を有してもよいことが当業者によって理解されよう。

空間的に相対的な用語、例えば、「下」、「下方」、「下側」、「上方」、「上側」等は、本明細書においては、図面に示すように、１つの要素又は特徴の、別の要素又は特徴との関係を説明するため、説明を容易にするために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図面に示される向きに加えて、使用時又は動作時の装置の異なる向きを含むことが意図されることを理解されたい。例えば、図面の装置が逆さにされた場合、他の要素又は特徴の「下方」又は「真下」と説明された要素は、そのとき、他の要素又は特徴の「上方」を向いていることになる。したがって、例示的な用語「下方」は、上下両方の向きが含まれ得る。装置は、それ以外に向けられて（９０度又は他の向きに回転されて）もよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は適宜に解釈される。同様に、用語「上向き」、「下向き」、「垂直」、「水平」等は、別段具体的に示されない限り、説明のために本明細書中で使用されるものにすぎない。

第１、第２等の用語が、様々な要素、構成部品、領域、層、及び／又は部分を説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素、構成部品、領域、層、及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。むしろ、これらの用語は、ある要素、構成部品、領域、層、及び／又は部分を、別の要素、構成部品、領域、層、及び／又は部分から区別するために使用されるものに過ぎない。したがって、本発明の教示から逸脱することなく、本明細書に説明される第１の要素、構成部品、領域、層、又は部分は、第２の要素、構成部品、領域、層、又は部分と呼ぶことができる。動作（又はステップ）の順序は、別段具体的に示されない限り、特許請求の範囲又は図面に示された順番に限定されない。

［１．ステレオリソグラフィ装置及び樹脂］
付加製造のための樹脂は知られており、例えば、ＤｅＳｉｍｏｎｅ等の米国特許第９，２１１，６７８号、第９，２０５，６０１号、及び第９，２１６，５４６号に説明されている。付加製造のための二重硬化樹脂は知られており、例えば、Ｒｏｌｌａｎｄ等の米国特許第９，６７６，９６３号、第９，５９８，６０６号、及び第９，４５３，１４２号に説明されている。二重硬化樹脂の非限定的な例には、限定されないが、ポリウレタン、ポリウレア、及びその共重合体等のポリマーで構成された物体、エポキシ樹脂で構成される物体、シアン酸エステルで構成される物体、シリコーンで構成される物体等を生成するための樹脂を含む。

付加製造のための技法は知られている。適切な技法には、一般的には、ステレオリソグラフィとして知られているボトムアップ又はトップダウン付加製造が含まれる。そのような方法は知られており、例えば、Ｈｕｌｌの米国特許第５，２３６，６３７号、Ｌａｗｔｏｎの米国特許第５，３９１，０７２号、及び第５，５２９，４７３号、Ｊｏｈｎの米国特許第７，４３８，８４６号、Ｓｈｋｏｌｎｉｋの米国特許第７，８９２，４７４号、Ｅｌ－Ｓｉｂｌａｎｉの米国特許第８，１１０，１３５号、Ｊｏｙｃｅの米国特許出願公開第２０１３／０２９２８６２号、Ｃｈｅｎ等の米国特許出願公開第２０１３／０２９５２１２号、並びにＷｉｌｌｉｓ及びＡｄｚｉｍａの米国特許出願公開第２０１８／０２９０３７４号に説明されている。これらの特許及び出願の本開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれるものとする。

図１は、ステレオリソグラフィ製造（この場合は、ボトムアップ技法）の一実施形態を概略的に示している。キャリアプラットフォーム１０は、製造される物体を保持し、これは、光透過性窓１２の上方にある。紫外線源１３等の光源は、キャリアプラットフォーム１０及び窓１２が（例えば、キャリアプラットフォーム１０が接続されている昇降機構１４によって）ｚ方向に、典型的には、互いに離れるように進められる間、窓１２を通じて窓の上部に載っている樹脂１５に空間的及び時間的にパターン化された光を投光する。物体１１の表面及び窓１２の上部に付着した樹脂１５に留意されたい。

いくつかの実施形態では、物体は、連続液界面製造（ＣＬＩＰ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）によって形成される。ＣＬＩＰは知られており、例えば、ＰＣＴ出願のＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０１５４８６（米国特許第９，２１１，６７８号）、ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０１５５０６（米国特許第９，２０５，６０１）、ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０１５４９７（米国特許第９，２１６，５４６号）、及びＪ．Ｔｕｍｂｌｅｓｔｏｎ，Ｄ．Ｓｈｉｒｖａｎｙａｎｔｓ，Ｎ．Ｅｒｍｏｓｈｋｉｎ等，Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ Ｏｂｊｅｃｔｓ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ３４７，１３４９－１３５２（２０１５）に説明されている。Ｒ．Ｊａｎｕｓｚｉｅｗｃｚ等，Ｌａｙｅｒｌｅｓｓ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ １１３，１１７０３－１１７０８（Ｏｃｔｏｂｅｒ １８，２０１６）も参照されたい。いくつかの実施形態では、ＣＬＩＰは、上述したボトムアップ３次元製造の特徴を用いるが、（ｉ）造形面に接触している重合性液体のデッドゾーンを継続的に維持すること、及び（ｉｉ）デッドゾーンと固体ポリマーの間にありかつその各々と接触する（活性面等の）重合ゾーンの傾斜（この重合ゾーンの傾斜は、部分的に硬化された形態の第１の構成要素を含む）を継続的に維持すること等によって、成長する物体と造形面又は窓の間に安定した又は持続的な液界面も同時に維持しつつ照射及び／又は前進ステップが実施される。ＣＬＩＰのいくつかの実施形態では、光学的に透過性の部材は、半透過性部材（例えば、フルオロポリマー）を含み、デッドゾーンの継続的な維持は、光学的に透過性の部材を通じて重合の抑制剤を供給することによって実行され、それによって、デッドゾーンに、及び任意選択的に、重合ゾーンの傾斜の少なくとも一部に抑制剤の傾斜を生成する。本発明に使用でき、半透過性の「窓」又は窓構造の必要性をなくすＣＬＩＰを実施するための他の手法は、不混和性液体を含む液界面を利用すること（Ｌ．Ｒｏｂｅｓｏｎ等の２０１５年１０月２９日に発行されたＷＯ２０１５／１６４２３４を参照）、電解により抑制剤としての酸素を発生させること（Ｉ Ｃｒａｖｅｎ等の２０１６年８月２５日に発行されたＷＯ２０１６／１３３７５９参照）、及び光活性剤が結合している磁気的に配置可能な粒子を重合液性液体に組み込むこと（Ｊ．Ｒｏｌｌａｎｄの２０１６年９月１５日に発行されたＷＯ２０１６／１４５１８２を参照）を含む。Ｆｅｌｌｅｒの米国特許出願公開第２０１８／０２４３９７６号、Ｐａｎｚｅｒ及びＴｕｍｂｌｅｓｔｏｎの米国特許出願公開第２０１８／０１２６６３０号、並びにＷｉｌｌｉｓ及びＡｄｚｉｍａの米国特許出願公開第２０１８／０２９０３７４号も参照されたい。

ＣＬＩＰの特定の実施形態を実施するための方法及び装置の他の例は、限定するものではないが、Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ等のＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｐｕｍｐ、米国特許出願公開第２０１７／０１２９１６９号（２０１７年５月１１日）；Ｓｕｎ及びＬｉｃｈｋｕｓのＴｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｒａｐｉｄｌｙ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔｓ、米国特許出願公開第２０１６／０２８８３７６号（２０１６年１０月６日）；Ｗｉｌｌｉｓ等の３ｄ ｐｒｉｎｔ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｃｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ、米国特許出願公開第２０１５／０３６０４１９号（２０１５年１２月１７日）；Ｌｉｎ等のＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ３ｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ３ｄ ｐｒｉｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ、米国特許出願公開第２０１５／０３３１４０２号（２０１５年１１月１９日）：、及びＤ．ＣａｓｔａｎｏｎのＳｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ、米国特許出願公開第２０１７／０１２９１６７号（２０１７年５月１１日）を含む。

図１の実施形態では、液界面１６が知られているが、本発明では、ＣＬＩＰは必要とされず、トップダウンステレオリソグラフィ技法が、ボトムアップステレオリソグラフィ技法と同様に使用することができる。

（いくつかの実施形態では、さらなる硬化は第１の硬化と同時であり得るが、又はＲｏｌｌ等の米国特許第９，４５３，１４２号に記載されたような水との接触等の異なるメカニズムによりあり得るが）物体が形成された後、典型的には、物体は洗浄され、次に、好ましくは焼成によって、さらに硬化される。

［２．樹脂抽出機装置及び方法］
図２～図３は、本発明の方法及び装置の非限定の実施形態を概略的に示している。装置は、キャリアプラットフォーム１０が取り外し可能に固定され得る少なくとも１つ又は複数の取付け部３２を有するロータ３１を備える。結果として得られる組立体は、任意選択的に、しかし好ましくは、収集容器３３内に収容され得る。プラットフォームは、ステレオリソグラフィによって製造された物体１１をその上に有し、これは過剰樹脂１５によって被覆されている。ロータ／取付け部／プラットフォーム／物体組立体が回転すると、樹脂は、物体１１から遠心力により振り落とされ、そこで樹脂は、収集容器３３内に収容することができる。好ましくは、キャリアプラットフォーム１０は、ロータと直角に位置合わせされ、キャリアプラットフォームは、ロータ回転軸ｂの接線方向に位置合わせされている平坦な上面を有することができる（図３参照）。取付け部３２は、ロータ回転軸ｂに直角に延びることができ、キャリアプラットフォーム１０の造形面は、ロータ回転軸ｂと平行とすることができる。

ロータ３１は、限定するものではないが、電気式、空気圧式、及び油圧式駆動装置を含む任意の適切な駆動機構（図示せず）によって駆動することができる。ロータは、任意の適切な速度で回転することができ、いくつかの実施形態では、１００、２００、又は４００毎分回転（ｒｐｍ）から１，０００、１，２００、若しくは２，０００ｒｐｍ、又はそれ以上の間の最大速度で回転させられる。好ましくは、最大速度を達成する前に各遠心分離するステップの開始時及び終了時に加速期間及び減速期間が存在し、最大速度の選択は、遠心分離するステップの持続時間全体（持続時間が長いほど遅い速度が可能になる）、過剰樹脂の粘性、温度、物体の幾何学的形状、（以下に説明される）加温又は溶剤の任意の使用、物体が損傷を受けずに耐えることができる流体抵抗又は風の量、物体又は装置等の共振周波数等の要因次第である。いくつかの実施形態では、遠心分離するステップの持続時間は、２０秒又は４０秒から２分、５分、若しくは１０分、又はそれ以上までであり得る。遠心分離するステップは、任意選択的に繰り返すことができ、（溶剤に浸すこと又は溶剤のスプレー等の）そのような繰り返しの間のステップは、必要に応じて導入されてもよい。

自動バランサ（図示せず）が、ロータに関連して動作可能とすることができ、これは、例えば、Ｔｈｅａｒｌｅの米国特許第２，５８４，９４２号、Ｍａｒｕｙａｍａの第４，１５７，７８１号、Ｇｒｅｅｎｓｔｅｉｎの第５，３７６，０６３号、Ｈａｂｅｒｌの第５，８６２，５５３号、及びＪｏｎｓｓｏｎの第６，５７８，２２５号に記載されているもの等である。これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。別の実施形態では、キャリアプラットフォーム１０及びその対応する物体１１がそこに取付けられると、取付け部３２は、ロータ３１を手動でバランスをとるように半径方向に調整可能であり得る。

図３を参照すると、装置は、１つ又は複数のフォースゲージ３９を備えることができる。例えば、フォースゲージ３９は、取付け部３２の上にあってもよい。フォースゲージ３９は、コントローラに動作可能に関連し、（例えば、物体ごとに）除去された樹脂の量及び／又は残っている樹脂の量の決定、理想的な回転サイクルの閉ループ判定、適切な回転プログラムの決定及び部品除去の調整、予測的な故障管理（例えば、何かが破損又は変化し危険であり得るかの判定）、並びに／又は（例えば、ロータに接続された）キャリアプラットフォームが存在するか、及び正しい重量であるかの判定に使用することができる。フォースゲージ３９は、シングルポイント、圧縮ビーム、又は平坦なビームのタイプのロードセルであり得る。各フォースゲージ３９は、１つ又は複数のキャリアプラットフォーム１０の制限された部分に係合又は接続することができる。

図４に概略的に示されたさらなる実施形態は、本発明の方法及び装置のいくつかの実施形態に含まれ得る様々な追加のステップ及び特徴を示している。収集容器は、フード、蓋、又はアクセス用ドア、及び適切なシールを備えることができ、それにより内部の圧力は、ガス大気中で回転させられるときの物体に対する流体抵抗を減少させるのに十分に低い周囲圧力未満に真空管路３４を介して減少させることができる。分離ステップは、ガス中、典型的には、周囲圧力における空気中で実行することができるが、樹脂及び／又は溶剤が揮発性又は可燃性である場合、アルゴン、窒素、又は二酸化炭素等の不活性ガスのための供給管路（図示せず）が含まれてもよい。ヒータ（例えば、赤外線ヒータ）３５が、遠心分離するステップ中にその粘性を減少させる（そして、それによって、回転が実行される最大速度、及び／又は遠心分離ステップの持続期間を減少させる）のに十分に物体及び過剰樹脂を加温するために含まれてもよい。スプレーノズル３６は、遠心分離するステップ中にその粘性を減少させ及び分離ステップの最大速度又は持続期間をやはり減少させるのに十分な量で、イソプロパノール等の溶剤を過剰樹脂に加えることが含まれてもよい。エアブレード又は空気ジェットが、物体からの過剰樹脂の除去をやはり助けるために、このようなスプレーノズルに加えて、又はこれに代えて含まれてもよい。樹脂ドレイン管路３７が、後続するステレオリソグラフィの製造ステップに樹脂がリサイクルされるとき等、樹脂の収集を容易にするために備えられてもよく、（加振機、振動器、超音波振動器等等の）フローアクチュエータ３８が、収集された粘りのある樹脂の流れを促進するために、収集容器との動作的な関係で設けられてもよい。これらの特徴の１つ又は複数は、歯科模型及び／又はダイである物体の製造に役立ち得るものであり、これは、粘性樹脂を光重合することによって形成され得る。収集容器は、容器の洗浄及び／又は過剰樹脂の収集を助けるために、硬質若しくは可撓性のポリマーライナ等の取り外し可能なライナ（図示せず）を備えてもよい。同様に、物体は、より局所的なやり方で過剰樹脂の収集を助けるために、硬質ポリマーのラップ若しくはカバー又は可撓性ポリマーのラップ若しくはカバー等の取り外し可能なカバー（図示せず）によって包まれてもよく又は覆われてもよい。

図５に示されるように、いくつかの実施形態では、物体１１は、長手寸法を有し、いくつかの実施形態では、これらの物体は、長手寸法が平坦な造形面に対して実質的に平行となった状態でキャリアプラットフォーム１０上に存在するか又は方向付けらされ得る（例えば、プラス又はマイナス２０又は３０度）。しかしながら、他の実施形態では、その「高密度」製造において多くの物体が同じキャリアプラットフォームによって保持される場合等、キャリアプラットフォームに実質的に直角（例えば、プラス又はマイナス２０又は３０度）な物体の長手寸法を有することが望まれ得る。やはり図５に示されるように、遠心分離中の回転方向に応じて、物体１１，１１’は、プラットフォーム１０上に、様々なより高い流体抵抗の向きと、様々なより低い流体抵抗の向きとを有する。いくつかの実施形態では、（例えば、そのステレオリソグラフィの製造中に、又は取付け部３２上のプラットフォームの操作によって）物体がより低い流体抵抗の向きにロータに配置されるように物体を方向付けることが好ましい。他の考慮事項（バランス、付加製造中の印刷適正等）がこの配置と天秤にかけられ得るとき、これらの実施形態では、物体をその流体抵抗が最も低い向きに配置する必要がない場合もあることに留意されたい。加えて、必要に応じて、回転中に物体を、過剰な風負荷又は流体抵抗からシールドするために、空気力学的バッフル（図示せず）が、ロータ上に含まれてもよく、又はロータ及び／若しくはキャリアプラットフォームに取り付け可能であってもよい。同様に、必要があれば、取付け部は、回転可能な取付け部とすることができ、造形面に直交する軸（例えば、プラットフォームの（及び物体の）Ｚ軸）周りに回転することができ、次いで、風負荷又は流体抵抗を減少させるために物体の有利な配置を与えるように所定の場所にロックすることができる。

図６に概略的に示された実施形態では、ロータは、一次ロータ３１ａと、この一次ロータに取り付けられた複数の二次ロータ３１ｂとによって構成された複合ロータ（ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｒｏｔｏｒ）である。１つ、２つ、３つ、又はそれより多くのキャリアプラットフォーム１０が、上述したようなやり方で各二次ロータ３１ｂに取り付けることができ、回転させるステップは、二次ロータ３１ｂを反対方向に回転させながら一次ロータ３１ａを回転させることによって実行され、それよって、キャリアプラットフォームを複合回転にかける。一次及び二次ロータは、任意の適切な駆動機構によって駆動することができ、限定するものではないが、Ｈａｒｐｅｒの米国特許第３，０１３，３６５号、Ｔｈｕｍの第４，７７６，１３５号、又はＨｏｆｆｍａｎの第５，３５５，６３８号に記載されたものを含んでおり、その開示は、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

前述したものは、本発明の例示であり、本発明の限定と解釈されるべきではない。本発明は、添付の特許請求の範囲、及びそこに含まれる特許請求の範囲の均等物によって定められる。

Claims (24)

1. 物体から過剰樹脂を分離する方法であって、
   （ａ）キャリアプラットフォーム上で、前記キャリアプラットフォームを窓から離するように前進させる昇降機構を用いて、前記物体をステレオリソグラフィによって製造するステップであって、前記キャリアプラットフォームが、前記物体が接続される平坦な造形面を有し、前記物体が、その表面上で過剰樹脂を運ぶ、ステップと、次いで、
   （ｂ）前記キャリアプラットフォームをロータに取り付けるステップと、
   （ｃ）前記物体を前記キャリアプラットフォームに接続したまま、前記キャリアプラットフォームを前記ロータに接続した状態で前記ロータを回転させることによって、前記物体から過剰樹脂を遠心分離するステップと、次いで、
   （ｄ）前記キャリアプラットフォームを、前記物体をその上に設けた状態で前記ロータから除去して、過剰樹脂がそれから分離される、ステップと
   を含み、
   前記遠心分離するステップが、前記造形面を前記ロータの回転軸に平行に向けた状態で前記ロータに取り付けられた前記キャリアプラットフォームを用いて実行される、方法。
2. 前記遠心分離するステップは、前記造形面を前記ロータの半径に対して直角とし、かつ前記ロータの回転軸の接線方向に向けた状態で前記ロータに取り付けられた前記キャリアプラットフォームを用いて実行される、請求項１に記載の方法。
3. 前記前記キャリアプラットフォームが、少なくとも２つ又は３つ備えられた、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記キャリアプラットフォームが、それに接続された物体であって、少なくとも２つ又は３つのステレオリソグラフィによって製造された物体を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記遠心分離するステップ中に、十分に前記過剰樹脂の粘性を減少させるべく前記過剰樹脂を加温するステップをさらに含む請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記遠心分離するステップ中に、溶剤を前記樹脂の粘性を減少させるのに十分な量にて前記過剰樹脂に塗布するステップをさらに含む請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記遠心分離するステップは、気体中で周囲圧力、又は周囲圧力未満の圧力にて実行される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ロータが、一次ロータと、前記一次ロータに取り付けられた複数の二次ロータとを備え、
   前記キャリアプラットフォームが、前記複数の二次ロータの１つに取り付けられ、
   前記回転させるステップは、前記複数の二次ロータを回転させながら、前記一次ロータを回転させることによって実行される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記回転させることは、２００又は４００ｒｐｍから１，０００若しくは１，２０００ｒｐｍ又はそれ以上までの速度で実行される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. （ｅ）前記遠心分離された過剰樹脂を収集するステップと、次いで、
    （ｆ）前記遠心分離された過剰樹脂を追加の樹脂と組み合わせるステップと、次いで
    （ｇ）前記遠心分離された過剰樹脂、及び／又は前記追加の樹脂から少なくとも１つの追加の物体をステレオリソグラフィによって製造するステップと
    をさらに含む請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記物体は、二重硬化樹脂から製造される中間物体を含み、
    前記方法は、
    （ｈ）前記キャリアプラットフォームから前記物体を分離するステップと、次いで、
    （ｉ）完成した物体を製造するために前記物体を硬化するステップと
    をさらに含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記物体は、格子を備え及び／又は１つ若しくは複数の内部空洞を含み、かつ前記空洞と流体連通するように内部に形成された少なくとも１つの開口部であって、前記遠心分離するステップ中に前記空洞内の過剰樹脂がそれを通じて前記空洞から外へ流れるように構成されている少なくとも１つの開口部を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記キャリアプラットフォーム上の前記物体は、流体抵抗の高い向きと、流体抵抗の低い向きとを有し、
    前記遠心分離するステップは、前記物体を前記流体抵抗の低い向きに配置した状態にしながら前記ロータに取り付けられた前記キャリアプラットフォームを用いて実行される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記物体が長手寸法を有し、
    前記物体は、前記長手寸法を前記平坦な造形面に平行にしながら前記キャリアプラットフォーム上にて存在するか又は方向付けられる、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記前記キャリアプラットフォームに係合又は接続する少なくとも１つのフォースゲージを用いて前記キャリアプラットフォームに関連した少なくとも１つの特性又はパラメータを測定するステップをさらに含む請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記特性又はパラメータは、（例えば、前記遠心分離するステップ中に）前記キャリアプラットフォーム上の前記物体から分離される樹脂の量、及び／又は前記キャリアプラットフォーム上の前記物体に残っている樹脂の量を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記キャリアプラットフォームを前記ロータに取り付ける前に、前記昇降機構から前記キャリアプラットフォームを除去するステップをさらに含む、 請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された遠心抽出機。
19. 請求項１～１７のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された装置。
20. 物体から過剰樹脂を分離する装置であって、
    収集容器と、
    前記収集容器内のロータであって、ロータが、前記物体をその上に有するキャリアプラットフォームを受け入れ、かつ前記キャリアプラットフォームをそれに接続した状態で回転するように構成されていて、前記物体からの過剰樹脂が、除去されて、前記収集容器内に受け入れられるようになっている、ロータと
    を備え、
    前記キャリアプラットフォームが、前記物体が接続される平坦な造形面を備え、
    前記ロータが、前記造形面を前記ロータの回転軸に平行に向けている状態で前記キャリアプラットフォームを受け入れるように構成されている、装置。
21. 前記収集容器が、封止可能であり、
    前記装置は、前記収集容器に接続される真空管路であって、前記物体が前記ロータによって回転させられるときに前記収集容器内の圧力を減少させて、前記物体に対する流体抵抗を減少させるように構成されている真空管路をさらに備える、請求項２０に記載の装置。
22. 前記収集容器に接続される樹脂ドレイン管路であって、後続するステレオリソグラフィの製造プロセスにてリサイクルするために前記過剰樹脂を収集するように構成される樹脂ドレイン管路をさらに備えている請求項２０又は２１に記載の装置。
23. 前記キャリアプラットフォームに係合する少なくとも１つのフォースゲージをさらに備え、
    各フォースゲージは、それと係合する前記キャリアプラットフォームに関連した少なくとも１つの特性又はパラメータを測定するように構成されている、請求項２０～２２のいずれか一項に記載の装置。
24. 前記少なくとも１つの特性又はパラメータは、前記キャリアプラットフォーム上の前記物体から分離された樹脂の量、及び／又は前記キャリアプラットフォーム上の前記物体に残っている樹脂の量を含む、請求項２３に記載の装置。

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