特許 6647550 付加製造を制御するシステムおよび方法。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6647550

(24)【登録日】2020年1月17日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】付加製造を制御するシステムおよび方法。

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20200203BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20200203BHJP

   B29C 64/194 20170101ALI20200203BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20200203BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20200203BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/393

   B29C64/118

   B29C64/194

   B33Y30/00

   B33Y50/02

   B33Y10/00

【請求項の数】16

【全頁数】38

(21)【出願番号】特願2019-511344(P2019-511344)

(86)(22)【出願日】2017年8月18日

(65)【公表番号】特表2019-529161(P2019-529161A)

(43)【公表日】2019年10月17日

(86)【国際出願番号】US2017047493

(87)【国際公開番号】WO2018048604

(87)【国際公開日】20180315

【審査請求日】2019年4月24日

(31)【優先権主張番号】62/383,801

(32)【優先日】2016年9月6日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/417,709

(32)【優先日】2016年11月4日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/449,899

(32)【優先日】2017年1月24日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/459,398

(32)【優先日】2017年2月15日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/526,448

(32)【優先日】2017年6月29日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/655,355

(32)【優先日】2017年7月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/655,528

(32)【優先日】2017年7月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/655,549

(32)【優先日】2017年7月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/655,589

(32)【優先日】2017年7月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/655,622

(32)【優先日】2017年7月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/655,637

(32)【優先日】2017年7月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/655,424

(32)【優先日】2017年7月20日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519444409

【氏名又は名称】コンティニュアス コンポジッツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】テイラー，ケネス ライル

(72)【発明者】

【氏名】ストッケット，ライアン シー．

(72)【発明者】

【氏名】バッジ，トレバー デイビッド

(72)【発明者】

【氏名】アルフソン，ブレイク エル．

(72)【発明者】

【氏名】コード，ジョサイア ディー．

【審査官】 ▲来▼田 優来

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５１８２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００２７６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ６４／１１２，６４／１１８，６４／１９４

Ｂ２９Ｃ６４／３８６−６４／３９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

付加製造機械と、
コンピュータ実行可能命令が記憶されたメモリと、
前記付加製造機械に複合材料のパスを吐出させ、
前記複合材料のパスの側面に配置されるサポートの存在に関する判定を行い、
前記付加製造機械が、前記複合材料のパスが支持されない場合は低圧力を用い、前記複合材料のパスが少なくとも１つの側面に沿って支持される場合は大きな圧力を用いて、吐出後に前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こす
ために、前記コンピュータ実行可能命令を実行するように構成されたプロセッサと
を含む、構造物を付加製造するシステム。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記付加製造機械に、前記複合材料を通って前記サポートに向かう方向で前記複合材料のパスを圧縮させるために、前記コンピュータ実行可能命令を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記付加製造機械に、
前記複合材料のパスが支持されない場合、１ｐｓｉより低い圧力を用い、
前記複合材料のパスが少なくとも１つの側面に沿って支持される場合、１ｐｓｉより大きい圧力を用いて
前記複合材料のパスを圧縮させるために、前記コンピュータ実行可能命令を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記付加製造機械に、前記構造物の作製計画がコンパクションを規定する場合に限って吐出後に前記複合材料のパスを圧縮させるために、前記コンピュータ実行可能命令を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記付加製造機械が隣接するパスの間のステップ、前記複合材料の密度、前記複合材料のタイプ、および前記複合材料の硬化のレベルのうちの少なくとも１つに基づいて吐出後に前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすために、前記コンピュータ実行可能命令を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記付加製造機械が前記複合材料のパスのスキャンされた画像に基づいて吐出後に前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすために、前記コンピュータ実行可能命令を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記プロセッサは、前記サポートの使用を規定する前記構造物の作製計画および前記サポートを示す前記複合材料のパスのスキャンされた画像のうちの少なくとも１つに基づいて前記複合材料のパスの前記側面に配置されるサポートの存在に関する前記判定を行うために、前記コンピュータ実行可能命令を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

付加製造機械を用いて構造物を作製する方法であって、
前記付加製造機械に複合材料のパスを吐出させることと、
前記複合材料のパスの側面に配置されるサポートの存在に関する判定を行うことと、
前記付加製造機械が、前記複合材料のパスが支持されない場合は低圧力を用い、前記複合材料のパスが少なくとも１つの側面に沿って支持される場合は大きな圧力を用いて、吐出後に前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことと
を含む、方法。

【請求項9】

前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことは、前記付加製造機械が前記複合材料を通って前記サポートに向かう方向で前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことは、前記付加製造機械が、
前記複合材料のパスが支持されない場合、１ｐｓｉより低い圧力を用い、
前記複合材料のパスが少なくとも１つの側面に沿って支持される場合、１ｐｓｉより大きい圧力を用いて
前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことは、前記付加製造機械が、前記構造物の作製計画がコンパクションを規定する場合に限って前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことは、隣接するパスの間のステップ、前記複合材料の密度、前記複合材料のタイプ、および前記複合材料の硬化のレベルのうちの少なくとも１つに基づいて、前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことは、前記付加製造機械が前記複合材料のパスのスキャンされた画像に基づいて前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

前記複合材料のパスの前記側面に配置されるサポートの存在に関する前記判定を行うことは、前記サポートの使用を規定する前記構造物の作製計画および前記サポートを示す前記複合材料のパスのスキャンされた画像のうちの少なくとも１つに基づいてサポートの存在に関する前記判定を行うことを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項15】

構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
付加製造機械に複合材料のパスを吐出させることと、
前記複合材料のパスの側面に配置されるサポートの存在に関する判定を行うことと、
前記付加製造機械が、前記複合材料のパスが支持されない場合は低圧力を用い、前記複合材料のパスが少なくとも１つの側面に沿って支持される場合は大きな圧力を用いて、前記複合材料を通って前記サポートに向かう方向で、吐出後に前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことと
を含む、非一時的なコンピュータ可読媒体。

【請求項16】

前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことは、隣接するパスの間のステップ、前記複合材料の密度、前記複合材料のタイプ、および前記複合材料の硬化のレベルのうちの少なくとも１つに基づいて、前記付加製造機械が前記複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことを含む、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
［0001］ 本願は、そのすべての内容が参照によって特に本明細書に組み込まれている、２０１６年９月６日に出願した米国特許仮出願第６２／３８３，８０１号、２０１６年１１月４日に出願した米国特許仮出願第６２／４１７，７０９号、２０１７年１月２４日に出願した米国特許仮出願第６２／４４９,８９９号、２０１７年２月１５日に出願した米国特許仮出願第６２／４５９，３９８号、および２０１７年６月２９日に出願した米国特許仮出願第６２／５２６，４４８号に基づき、これらからの優先権の利益を主張するものである。

【0002】

［0002］ 本開示は、一般的には製造管理システムに関し、より具体的には付加製造を制御するシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0003】

［0003］ 伝統的な付加製造は、コンピュータの誘導制御の下で材料のオーバーラップする層を堆積することによって３次元部品を作成するプロセスである。付加製造の一般的な形を、熱溶解積層法（ＦＤＭ）と称する。ＦＤＭを使用すると、熱可塑性物質が、加熱されたプリント・ヘッドを通過し、その中で融解させられる。プリント・ヘッドは、材料がオーバーラップする２次元層の特定のパターンおよび形状で横たえられるように、材料がプリント・ヘッドから吐出する時に事前定義の軌跡（別名、ツールパス（ｔｏｏｌ ｐａｔｈ））内で移動される。材料は、プリント・ヘッドを出た後に、冷却し、最終的な形に硬化する。最終的な形の強度は、主に、プリント・ヘッドに供給される特定の熱可塑性物質のプロパティと、２次元層の積み重ねによって形成される３次元形状とに起因する。

【0004】

［0004］ 伝統的なＦＤＭ製作に対する最近開発された改善は、プリント・ヘッドから吐出する材料内に組み込まれる連続繊維の使用を含む。具体的には、マトリクスが、同一のヘッドを同時に通過する１つまたは複数の連続繊維もと一緒にプリント・ヘッドに供給され、吐出される（たとえば、押出成形され、かつ／または引抜成形される）。マトリクスは、伝統的な熱可塑性物質、粉末金属、液体マトリックス（たとえば、ＵＶ硬化型樹脂および／または二液型樹脂）、または上記および他の既知のマトリクスのいずれかの組合せとすることができる。プリント・ヘッドを出る際に、硬化エンハンサ（ｃｕｒｅ ｅｎｈａｎｃｅｒ）（たとえば、ＵＶ光、超音波エミッタ、熱源、触媒供給など）が、マトリクスの硬化を開始し、かつ／または完了させるために作動される。この硬化は、ほぼ即座であり、支持されない構造を自由空間内で作り上げることを可能にする。繊維、特に連続繊維が構造物内に組み込まれる時に、構造物の強度を、マトリクス依存の強度を超えて増加させることができる。この技術の例が、２０１６年１２月６日にＴｙｌｅｒに発行された米国特許第９，５１１，５４３号（「’５４３特許」）で開示されている。

【0005】

［0005］ 開示されるシステムおよび方法は、’５４３特許で開示されたシステムおよび／または当技術分野で既知の他のシステムに類似する付加製造システムの制御に取り組む形を対象とする。

【発明の概要】

【0006】

［0006］ 一態様では、本開示は、構造物を付加製造する際に使用されるシステムを対象とする。このシステムは、付加製造機械と、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有するメモリと、プロセッサとを含むことができる。プロセッサは、付加製造機械に複合材料のパスを吐出させ、複合材料のパスの側面に配置されるサポートの存在に関する判定を行うために命令を実行するように構成され得る。プロセッサは、付加製造機械が判定に基づく可変圧力を用いて吐出後に複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすためにコンピュータ実行可能命令を実行するようにさらに構成され得る。

【0007】

［0007］ 別の態様では、本開示は、付加製造機械を用いて構造物を作製する方法を対象とする。この方法は、付加製造機械に複合材料のパスを吐出させることと、複合材料のパスの側面に配置されるサポートの存在に関する判定を行うこととを含むことができる。この方法は、付加製造機械が判定に基づく可変圧力を用いて吐出後に複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことをさらに含むことができる。

【0008】

［0008］ さらに別の態様では、本開示は、構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。この方法は、付加製造機械に複合材料のパスを吐出させることと、複合材料のパスの側面に配置されるサポートの存在に関する判定を行うこととを含むことができる。この方法は、複合材料のパスが少なくとも１つの側面に沿って支持される時に、付加製造機械が、複合材料を通ってサポートに向かう方向で高圧力を用いて吐出後に複合材料のパスを圧縮することを選択的に引き起こすことをさらに含むことができる。

【0009】

［0009］ 一態様では、本開示は、構造物を付加製造する際に使用されるシステムを対象とする。このシステムは、付加製造機械と、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有するメモリと、プロセッサとを含むことができる。このプロセッサは、付加製造機械に、連続繊維と連続繊維を少なくとも部分的にコーティングするマトリクスとを含む複合材料のパスを吐出させるために命令を実行するように構成され得る。このプロセッサは、吐出中に連続繊維内のエネルギ・レベルを監視し、エネルギ・レベルの低下に基づいて、連続繊維が連続性を失ったとの判定を行い、判定に基づいて吐出を選択的に中断するためにコンピュータ実行可能命令を実行するようにも構成され得る。

【0010】

［0010］ 別の態様では、本開示は、付加製造機械を用いて構造物を作製する方法を対象とする。この方法は、付加製造機械に、連続繊維と連続繊維を少なくとも部分的にコーティングするマトリクスとを含む複合材料のパスを吐出させることを含むことができる。この方法は、吐出中に連続繊維内のエネルギ・レベルを監視することと、エネルギ・レベルの低下に基づいて、連続繊維が連続性を失ったとの判定を行うことと、判定に基づいて吐出を選択的に中断することとをも含むことができる。

【0011】

［0011］ さらに別の態様では、本開示は、構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。この方法は、付加製造機械に、連続繊維と連続繊維を少なくとも部分的にコーティングするマトリクスとを含む複合材料のパスを吐出させることを含むことができる。この方法は、吐出中に連続繊維内のエネルギ・レベルを監視することと、エネルギ・レベルの低下に基づいて、連続繊維が連続性を失ったとの判定を行うことと、判定に基づいて吐出を選択的に中断することとをも含むことができる。

【0012】

［0012］ 一態様では、本開示は、構造物を付加製造する際に使用されるシステムを対象とする。このシステムは、付加製造機械と、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有するメモリと、プロセッサとを含むことができる。このプロセッサは、付加製造機械に複合材料のパスを吐出させるために命令を実行するように構成され得る。このプロセッサは、所望の吐出位置に対する複合材料のパスの実際の吐出位置の比較を行い、比較に基づいて、付加製造機械が構造物の作製を中断または吐出パラメータを調整することを選択的に引き起こすためにコンピュータ実行可能命令を実行するようにも構成され得る。

【0013】

［0013］ 別の態様では、本開示は、付加製造機械を用いて構造物を作製する方法を対象とする。この方法は、付加製造機械に複合材料のパスを吐出させることを含むことができる。この方法は、所望の吐出位置に対する複合材料のパスの実際の吐出位置の比較を行うことと、比較に基づいて、付加製造機械が構造物の作製を中断または吐出パラメータを調整することを選択的に引き起こすこととをも含むことができる。

【0014】

［0014］ さらに別の態様では、本開示は、構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。この方法は、付加製造機械に、マトリクス内に少なくとも部分的にコーティングされた連続繊維を含む複合材料のパスを吐出させることを含むことができる。この方法は、所望の吐出位置に対する、連続繊維の軸位置と連続繊維を囲むマトリクスの断面形状およびサイズのうちの少なくとも１つとの比較を行うことをも含むことができる。この方法は、軸位置と連続繊維を囲むマトリクスの断面形状およびサイズのうちの少なくとも１つとのうちの一方が、所望の吐出位置の周囲に配置された第１の公差域から外れる場合、付加製造機械に構造物の作製を中断させることをさらに含むことができる。この方法は、軸位置と連続繊維を囲むマトリクスの断面形状およびサイズのうちの少なくとも１つとのうちの一方が、所望の吐出位置の周囲に配置された第２の公差域から外れ、第１の公差域の内部にある場合、付加製造機械に吐出パラメータを調整させることをさらに含むことができる。

【0015】

［0015］ 一態様では、本開示は、構造物を付加製造する際に使用されるシステムを対象とする。このシステムは、付加製造機械と、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有するメモリと、プロセッサとを含むことができる。このプロセッサは、構造物が性能に重要な部分であることに関連する判定を行い、判定に基づいて、構造物の仮想モデルを複数の平面に分割するために第１のスライシング技法または第２のスライシング技法を選択的に実施するために命令を実行するように構成され得る。このプロセッサは、付加製造機械に複数の平面に対応する層内に複合材料を堆積させるためにコンピュータ実行可能命令を実行するようにさらに構成され得る。

【0016】

［0016］ 別の態様では、本開示は、付加製造機械を用いて構造物を作製する方法を対象とする。この方法は、構造物の予想される負荷状態および性能仕様のうちの少なくとも１つを示す入力を受信することと、入力に基づいて、構造物が性能に重要な部分であることに関連する判定を行うこととを含むことができる。この方法は、判定に基づいて、構造物の仮想モデルを複数の平面に分割するために第１のスライシング技法または第２のスライシング技法を選択的に実施することと、付加製造機械に複数の平面に対応する層内に複合材料を堆積させることとをさらに含むことができる。

【0017】

［0017］ さらに別の態様では、本開示は、構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。この方法は、構造物の予想される負荷状態および性能仕様のうちの少なくとも１つを示す入力を受信することと、入力に基づいて、構造物が性能に重要な部分であることに関連する判定を行うこととを含むことができる。判定に基づいて、この方法は、付加製造機械が全体的に平行でオーバーラップする形で複合材料を効率的に堆積することを可能にする複数の平面を生成するために第１のスライシング技法を選択的に実施することと、付加製造機械が構造物を通過すると予想される力に基づいて層内で複合材料を堆積することを可能にする複数の平面を生成するために第２のスライシング技法を選択的に実施することとをさらに含むことができる。この方法は、複合材料の吐出中に付加製造機械によってたどられる、第１のスライシング技法を使用して生成される複数の平面のそれぞれ上で少なくとも第１のツールパスを生成することをも含むことができる。少なくとも第１のツールパスは、第１のスライシング技法を使用して生成される複数の平面のそれぞれの全体的な中心から外向きの螺旋形になり得る。この方法は、複合材料の吐出中に付加製造機械によってたどられる、第２のスライシング技法を使用して生成される複数の平面のそれぞれ上で少なくとも第２のツールパスを生成することをさらに含むことができる。第２のスライシング技法を使用して生成される少なくとも第２のツールパスは、力に基づいて全体的に方向付けされ得る。この方法は、少なくとも第１のツールパスおよび少なくとも第２のツールパスに従って、付加製造機械に複数の平面に対応する層内に複合材料を堆積させることをさらに含むことができる。

【0018】

［0018］ 一態様では、本開示は、構造物を付加製造する際に使用されるシステムを対象とする。このシステムは、付加製造機械と、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有するメモリと、プロセッサとを含むことができる。このプロセッサは、構造物の製造中に付加製造機械によってたどられるツールパスが自由空間内または別のツールパスの上に配置されるかどうかを判定するために命令を実行するように構成され得る。このプロセッサは、ツールパスが自由空間内に配置される場合、ツールパスの湾曲に関する判定を行い、判定に基づいて、付加製造機械がツールパスのサポートを作製することを選択的に引き起こすためにコンピュータ実行可能命令を実行するようにさらに構成され得る。

【0019】

［0019］ 別の態様では、本開示は、付加製造機械を用いて構造物を作製する方法を対象とする。この方法は、構造物の作製中に付加製造機械によってたどられるツールパスが自由空間内または別のツールパスの上に配置されるかどうかを判定することを含むことができる。この方法は、ツールパスが自由空間内に配置される場合、ツールパスの湾曲に関する判定を行うことと、判定に基づいて、付加製造機械がツールパスのサポートを作製することを選択的に引き起こすこととをさらに含むことができる。

【0020】

［0020］ さらに別の態様では、本開示は、構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。この方法は、構造物の製造中に付加製造機械によってたどられるツールパスが自由空間内または別のツールパスの上に配置されるかどうかを判定することを含むことができる。この方法は、ツールパスが自由空間内に配置される場合、ツールパスの湾曲に関する判定を行うことと、判定に基づいて、付加製造機械がツールパスのサポートを作製することを選択的に引き起こすこととを含むことができる。

【0021】

［0021］ 一態様では、本開示は、構造物を付加製造する際に使用されるシステムを対象とする。このシステムは、付加製造機械と、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有するメモリと、プロセッサとを含むことができる。このプロセッサは、構造物内で生成されなければならない複数の張力ベクトル（ｔｅｎｓｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）を判定し、構造物を製造するための計画を生成するために命令を実行するように構成され得る。計画は、複数の張力ベクトルを生成するために構造物内で連続繊維を配置するツールパスを含むことができる。このプロセッサは、付加製造機械に計画に従わせ、構造物を製造させるために命令を実行するようにも構成され得る。

【0022】

［0022］ 別の態様では、本開示は、付加製造機械を用いて構造物を作製する方法を対象とする。この方法は、構造物の性能仕様を受信することと、性能仕様に基づいて構造物内で生成されなければならない複数の張力ベクトルを判定することと、構造物を製造するための計画を生成することとを含むことができる。計画は、複数の張力ベクトルを生成するために構造物内で連続繊維を配置する順次実行可能なツールパスを含むことができる。この方法は、付加製造機械に計画に従わせ、構造物の製造中に連続繊維内で残留応力を生成させることをも含むことができる。

【0023】

［0023］ さらに別の態様では、本開示は、構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。この方法は、構造物の性能仕様を受信することと、性能仕様に基づいて構造物内で生成されなければならない複数の張力ベクトルを判定することと、構造物を製造するための計画を生成することとを含むことができる。計画は、複数の張力ベクトルを生成するために構造物内で連続繊維を配置する順次実行可能なツールパスを含むことができる。この方法は、付加製造機械に計画に従わせ、構造物の製造中に連続繊維内で残留応力を生成させることをも含むことができる。

【0024】

［0024］ 一態様では、本開示は、構造物を付加製造する際に使用されるシステムを対象とする。このシステムは、付加製造機械と、その上に記憶されたコンピュータ実行可能命令を有するメモリと、プロセッサとを含むことができる。このプロセッサは、付加製造機械に、付加製造機械によって吐出される複合材料のパスのアンカとして使用される既存の点の特性を判定させるために命令を実行するように構成され得る。このプロセッサは、付加製造機械が、特性に基づく、既存の点でのマトリクス対繊維の可変比率を有する複合材料のパスを吐出することを選択的に引き起こすためにコンピュータ実行可能命令を実行するようにも構成され得る。

【0025】

［0025］ 別の態様では、本開示は、付加製造機械を用いて構造物を作製する方法を対象とする。この方法は、付加製造機械によって吐出される複合材料のパスのアンカとして使用される既存の点の特性を判定することを含むことができる。この方法は、付加製造機械が、特性に基づく、既存の点でのマトリクス対繊維の可変比率を有する複合材料のパスを吐出することを選択的に引き起こすことをも含むことができる。

【0026】

［0026］ さらに別の態様では、本開示は、構造物を付加製造する方法を実行するためのコンピュータ実行可能プログラミング命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を対象とする。この方法は、付加製造機械に、付加製造機械によって吐出される複合材料のパスのアンカとして使用される既存の点の安定性を判定させることを含むことができる。この方法は、付加製造機械が、安定性に基づく既存の点でのマトリクス対繊維の可変比率を有する複合材料のパスを吐出することを選択的に引き起こすことをも含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】［0027］例示的な開示される付加製造機械と、その機械を制御するのに使用され得る対応するシステムとを示す概略図である。

【図2】［0028］図１の制御システムを示す概略図である。

【図3】［0029］図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図4】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図5】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図6】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図7】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図8】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図9】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図10】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図11】図１および図２の制御システムによって実施され得る例示的な方法を表す流れ図である。

【図12】［0030］図３〜図１１の方法のステップを介する進捗を示す概略図である。

【図13】図３〜図１１の方法のステップを介する進捗を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

［0031］ 図１は、任意の所望の形状、サイズ、組立、および機能性を有する構造物１２を設計し、計画し、作製し、かつ／または分析するのに使用され得る例示的な制御システム（「システム」）１０を示す。システム１０は、とりわけ、付加製造機械（「機械」）１４と、機械１４に動作可能に接続された少なくとも１つのコンピューティング・デバイス１６とを含むことができる。機械１４は、たとえば付加製造プロセスのために、コンピューティング・デバイス１６の誘導制御の下で構造物１２を作成するように構成され得る。１つまたは複数の連続補強材（たとえば、繊維Ｆ）および１つまたは複数の硬化可能なマトリクス（Ｍ）を利用する付加製造プロセスが、どのようにして構造物１２を作成できるのかの一例として下で説明されるが、当技術分野で既知の他のプロセスが、この目的でその代わりに利用され、開示される制御システムおよび方法から利益を得ることができることに留意されたい。

【0029】

［0032］ 機械１４は、層ごとにおよび／または自由空間内で（たとえば、基礎になる層の支えなしで）構造物１２を作成するように制御可能な構成要素からなるものとすることができる。これらの構成要素は、とりわけ、支持体１８と、支持体１８に結合され、これによって動力を与えられる任意の個数のヘッド２０とを含むことができる。図１の開示される実施形態では、支持体１８は、構造物１２の作製（fabrication）中に複数の方向にヘッド２０を移動することのできるロボット・アームである。同一の形または異なる形でヘッド２０を移動することのできる任意の他のタイプの支持体（たとえば、オーバーヘッド・ガントリ、アーム／ガントリの組合せなど）も、望まれる場合に利用され得ることに留意されたい。

【0030】

［0033］ 各ヘッド２０（明瞭さのために図１には１つのみを図示）は、少なくとも、硬化可能であるマトリクス（たとえば、ゼロ揮発性有機化合物樹脂などの液体樹脂、粉末金属など）を吐出するように構成され得る。例示的な硬化可能マトリクスは、熱硬化性樹脂、単一成分または複数成分のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、陽イオン性エポキシ、アクリル化エポキシ、ウレタン、エステル、熱可塑性物質、感光性樹脂、ポリエポキシド、チオール、アルケン、チオレン、その他を含む。一実施形態では、各ヘッド２０の内部のマトリクスは、たとえば、対応する導管（図示せず）を介してヘッド２０に流体的に接続された外部デバイス（たとえば、押出機または別のタイプのポンプ（図示せず））によって加圧され得る。しかし、別の実施形態では、圧力を、同様のタイプのデバイスによって完全にヘッド２０の内部で生成することができる。さらに他の実施形態では、マトリクスを、ヘッド２０を介して重力供給し、かつ／またはヘッド２０内で混合することができる。いくつかの例では、ヘッド２０の内部のマトリクスは、早すぎる硬化を抑制するために冷たくおよび／または暗く保たれる必要がある場合があるが、他の例では、マトリクスは、同一の理由から暖かく保たれる必要がある場合がある。どちらの状況でも、ヘッド２０は、これらの必要に備えるように特に構成され（たとえば、断熱され、冷却され、かつ／または暖められ）得る。

【0031】

［0034］ いくつかの実施形態では、マトリクスは、１つまたは複数の繊維（たとえば、材料の個々の繊維、トウ、ロービング、スリーブ、リボン、および／またはシート）と混合され、これを含み、または他の形でコーティングし、繊維と一緒に構造物１２の少なくとも一部（たとえば、壁）を構成することができる。繊維は、ヘッド２０内に（たとえば、別々の内部スプール（図示せず）上に）格納され、または他の形でヘッド２０を通過する（たとえば、外部スプールから供給される）ことができる。複数の繊維が同時に使用される場合、繊維は、同一のタイプとされ、同一の直径および断面形状（たとえば、円、正方形、平坦など）を有することができ、あるいは、異なる直径および／または断面形状を有する異なるタイプとされ得る。繊維は、たとえば、炭素繊維、植物繊維、木繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、金属ワイヤ、オプティカル・チューブ（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｕｂｅ）、その他を含むことができる。用語「繊維」が、ヘッド２０からのマトリクス吐出に少なくとも部分的に包み込まれ得る、構造的タイプと非構造的タイプとの両方の連続補強材を包含することが意図されていることに留意されたい。

【0032】

［0035］ 繊維は、望みに応じて、繊維がヘッド２０の内部にある間、繊維がヘッド２０に渡されている間、および／または繊維がヘッド２０から吐出されている間に、マトリクスに露出され（たとえば、これによってコーティングされ）得る。マトリクス、乾いた繊維、および／または既にマトリクスに露出された繊維（たとえば、濡れた繊維）は、当業者に明白な任意の形でヘッド２０内に輸送され得る。

【0033】

［0036］ 支持体１８は、マトリクスをコーティングされた繊維（１つまたは複数）の連続パスが特定の軌跡（たとえば、構造物１２の所期の形状、サイズ、および／または機能に対応する軌跡）に沿って形成されるように、マトリクスをコーティングされた繊維（１つまたは複数）がヘッド２０から吐出するのと同時にその軌跡内でヘッド２０を移動することができる。各パスは、任意の断面形状、直径、ならびに／または繊維およびマトリクスの密度を有することができ、繊維は、マトリクスと共に半径方向に分散され、マトリクスのほぼ中央に配置され、または周辺にのみ配置され得る。

【0034】

［0037］ １つまたは複数の硬化エンハンサ（たとえば、ＵＶ光、超音波エミッタ、レーザ、ヒータ、触媒ディスペンサなど）２２が、ヘッド２０に接近して（たとえば、その中またはそれに接して）取り付けられ、マトリクスがヘッド２０から吐出される時のマトリクスの硬化速度および／または品質を高めるように構成され得る。硬化エンハンサ２２は、構造物１２の形成中に構造物１２の表面をエネルギに（たとえば、ＵＶ光、電磁放射、振動、熱、化学触媒または硬化剤などに）選択的に露出するように調整され得る。エネルギは、マトリクスがヘッド２０から吐出する場合、マトリクス内で発生する化学反応の速度を高め、マトリクスを焼結し、マトリクスを硬くし、または他の形でマトリクスを硬化させることができる。図示の実施形態では、硬化エンハンサ２２は、ヘッド２０の中心軸の回りに均等に分散された複数のＬＥＤを含む。しかし、その代わりに、任意の個数のＬＥＤまたは他のエネルギ源が、開示される目的のために利用され、かつ／または別の形で配置され（たとえば、不均等に分散される、一列に配置されるなど）得ることが企図されている。たとえば、硬化エンハンサ２２は、望まれる場合に、ヘッド２０の背後についてゆくアーム（図示せず）に取り付けられ得る。硬化エンハンサ２２によって作られるエネルギの量は、構造物１２がヘッド２０から所定の長さを超えて軸方向に成長する前にマトリクスを硬化させるのに十分なものとすることができる。一実施形態では、構造物１２は、軸方向成長がマトリクスをコーティングされた補強材の外径と等しくなる前に完全に硬化される。

【0035】

［0038］ 図１の実施形態では、ヘッド２０はモジュラである。たとえば、ヘッド２０は、マトリクスリザーバ２６とマトリクスリザーバ２６に移動可能に接続された（たとえば、１つまたは複数のねじ付きファスナ、留め金、または他のハードウェア（図示せず）を介して）ノズル・モジュール２４とを含むことができる。この例では、ノズル・モジュール２４は、全体的に円形の断面を有する複合材料を吐出するように構成されたシングルトラック・ノズル・モジュール２４Ａである。しかし、ヘッド２０の構成は、ノズル・モジュール２４Ａを、異なる形状（たとえば、管状の断面、リボンまたはシートの断面など）を有する複合材料を吐出する別のノズル・モジュール（たとえば、モジュール２４Ｂ、モジュール２４Ｃなど）と交換することを可能にすることができる。この交換中に、マトリクスリザーバ２６は、支持体１８に接続されたままになることができ、マトリクスリザーバ２６の少数の（あるとしても）変更が要求される可能性がある。

【0036】

［0039］ 一実施形態では、ノズル・モジュール２４は、やはりまたはその代わりに、選択的に機械加工モジュール２８と交換され得る。たとえば、望まれる場合に、１つまたは複数の仕上げ工具（たとえば、ドリル・ビット、ミリング・ビット、ブレード、グラインダ、ペインタ、コータ、清掃装置など）を、マトリクスリザーバ２６に（または支持体１８の端に直接に）選択的に取り付けることができる。この構成は、より広い範囲の構造物１４を機械１４によって作製することを可能にすることができる。

【0037】

［0040］ いくつかの実施形態では、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２２は、ノズル・モジュール２４の下面に取り付けられ得る。この構成を用いると、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２２は、ノズル・モジュール２４から吐出する材料の形状、サイズ、および／またはタイプに最も適する構成でノズル・チップの周囲に配置され得る。開示される実施形態では、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２２は、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２２からのエネルギがノズル・モジュール２４から吐出する材料に向かって向けられるように、ノズル・モジュール２４の軸に対して相対的にある角度で取り付けられる。エネルギ・ブロッカ３０および／または光学系３１は、いくつかの応用例で、硬化エンハンサ２２からのエネルギを選択的にブロックし、これをノズル・モジュール２４の出口に収束させ、かつ／またはこれをノズル・モジュール２４の出口に向けるのに使用され得る。これは、ノズル・モジュール２４から吐出する材料の硬化速度および／または硬化位置に影響する可能性がある。望まれる場合に、エネルギ・ブロッカ３０および／または光学系３１を調整可能（たとえば、止めねじ（図示せず）を介して手動で調整可能またはアクチュエータ（図示せず）を介して自動的に調整可能）とすることができる。

【0038】

［0041］ マトリクスおよび繊維（１つまたは複数）は、少なくとも２つの異なる動作モードを介してヘッド２０から吐出され得る。第１の動作モードでは、マトリクスおよび繊維（１つまたは複数）は、構造物１２の形状を作成するためにヘッド２０が支持体１８によって移動される場合、ヘッド２０から押出成形される（たとえば、圧力および／または機械的力の下で押される）。第２の動作モードでは、マトリクスの硬化の後に残る引張応力が吐出中に繊維（１つまたは複数）に生じるように、少なくとも繊維（１つまたは複数）がヘッド２０から引っ張られる。この動作モードでは、マトリクスは、繊維（１つまたは複数）にくっつき、これによって、繊維（１つまたは複数）と一緒にヘッド２０から引っ張られ得、かつ／またはマトリクスは、引っ張られた繊維（１つまたは複数）と一緒に圧力の下でヘッド２０から吐出され得る。繊維（１つまたは複数）がヘッド２０から引っ張られている、第２の動作モードでは、繊維（１つまたは複数）内の結果の残留張力は、構造物１２の強度を高めると同時に、支持されない材料のより長い長さがより直線的な軌跡を有することを可能にすることもできる（すなわち、残留張力は、構造物１２の支柱なし（free-standing）の支持を実現するために重力に反して作用することができる）。

【0039】

［0042］ 繊維（１つまたは複数）は、ヘッド２０がアンカ・ポイント３２から離れて移動することの結果として、ヘッド２０から引っ張られ得る。たとえば、構造形成の始めに、吐出された材料がアンカ・ポイント３２に粘着するように、ある長さの、マトリクスを含浸された繊維（１つまたは複数）が、ヘッド２０から引っ張られ、かつ／または押され、アンカ・ポイント３２に堆積され、硬化され得る。その後、ヘッド２０は、アンカ・ポイント３２から離れて移動され得、この相対移動は、繊維（１つまたは複数）がヘッド２０から引っ張られることを引き起こすことができる。望まれる場合に、ヘッド２０を通る繊維（１つまたは複数）の移動を援助する（たとえば、内部供給機構を介して）ことができることに留意されたい。しかし、ヘッド２０からの繊維（１つまたは複数）の吐出速度は、主に、張力が繊維（１つまたは複数）内に生じるようにする、ヘッド２０とアンカ・ポイント３２との間の相対移動の結果である可能性がある。ヘッド２０がアンカ・ポイント３２から離れて移動されることの代わりにまたはこれに加えて、アンカ・ポイント３２をヘッド２０から離れて移動することができることが企図されている。

【0040】

［0043］ 下でより詳細に説明するように、ヘッド２０によって吐出される各連続繊維に関連する張力ベクトルが、構造物１２の特性（たとえば、剛性および／または強度）に寄与できると判定された。たとえば、構造物１２の剛性および／または強度は、一般に、各繊維の軸方向でより高く、その繊維内の残留張力のレベルに関係する量だけ高くなる可能性がある。したがって、構造物１２の作製の前処理（たとえば、設計）段階および／または処理段階中に、特定の軌跡に整列している特定の繊維の所望の量、サイズ、および／または形状を提供し、かつ／あるいは、構造物１２が要求される仕様に従って作動するように、硬化の前および／または硬化中に繊維のそれぞれ内の所望の張力レベルを生成するために、注意を払うことができる。

【0041】

［0044］ 任意の個数の別々のコンピューティング・デバイス１６を使用して、構造物１２内の繊維の配置および残留張力を設計し、かつ／または制御し、かつ／あるいは形成の前および／または形成の後に構造物１２の性能特性（たとえば、剛性および強度、ならびに／または連続性などの他の特性）を分析することができる。コンピューティング・デバイス１６は、とりわけ、ディスプレイ３４、１つまたは複数のプロセッサ３６、任意の個数の入出力（「Ｉ／Ｏ」）デバイス３８、任意の個数の周辺機器４０、ならびにプログラム４４およびデータ４６を記憶する１つまたは複数のメモリ４２を含むことができる。プログラム４４は、たとえば、任意の個数の設計アプリおよび／またはプリンティングアプリ４８とオペレーティング・システム５０とを含むことができる。

【0042】

［0045］ コンピューティング・デバイス１６のディスプレイ３４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）スクリーン、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーン、および／または別の既知のディスプレイ・デバイスを含むことができる。ディスプレイ３４は、プロセッサ３６の制御の下でのデータの提示に使用され得る。

【0043】

［0046］ プロセッサ３６は、仮想処理技術を有して構成されたシングルコアまたはマルチコアのプロセッサとし、任意の個数の演算を同時に実行し制御するのにロジックを使用することができる。プロセッサ３６は、任意の個数のソフトウェア・モジュール、アプリケーション、プログラムなどを実行し、制御し、走行させ、操作し、記憶するために仮想計算機または他の既知の技術を実施するように構成され得る。さらに、いくつかの実施形態では、プロセッサ３６は、開示される方法の機能を実行するために、特定の回路網、命令、アルゴリズム、および／またはデータを用いて特別に構成された１つまたは複数の特殊化されたハードウェア・モジュール、ソフトウェア・モジュール、および／またはファームウェア・モジュール（図示せず）を含むことができる。本明細書で開示される能力を提供する他のタイプのプロセッサ配置が実施され得ることを了解されたい。

【0044】

［0047］ メモリ４２は、分析アプリおよび／もしくはプリンティングアプリ４８ならびにオペレーティング・システム５０などの１つまたは複数の実行可能プログラム４４を記憶する、揮発性もしくは不揮発性の、磁気、半導体、テープ、光、取り外し可能、取り外し不能、もしくは他のタイプのストレージ・デバイス、または、有形のおよび／もしくは非一時的なコンピュータ可読媒体とすることができる。非一時的媒体の一般的な形は、たとえば、フラッシュ・ドライブ、フレキシブル・ディスク、ハード・ディスク、ソリッド・ステート・ドライブ、磁気テープまたは他の磁気データ記憶媒体、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学データ記憶媒体、穴のパターンを有する任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、または他のフラッシュ・メモリ、ＮＶＲＡＭ、キャッシュ、レジスタ、または他のメモリ・チップもしくはカートリッジ、およびこれらのネットワーク化されたバージョンを含む。

【0045】

［0048］ メモリ４２は、設計アプリおよび／または作製アプリ４８、オペレーティング・システム５０、およびコンピュータ・システム上で使用可能であることがわかっている任意の他のタイプのアプリケーションまたはソフトウェアなど、１つまたは複数のアプリケーションをプロセッサ３６が実行することを可能にする命令を記憶することができる。その代わりにまたはそれに加えて、命令、アプリケーション・プログラムなどは、１つまたは複数のネットワーク（図示せず）を介してアクセス可能な１つまたは複数のデータベースまたはメモリなど、コンピューティング・デバイス１６と直接に通信している内部および／または外部のデータベース（たとえば、クラウド・ストレージ・システム（図示せず））内に記憶され得る。メモリ４２は、開示される実施形態の１つまたは複数の機能を実行するのに使用されるデータおよび命令を記憶する１つまたは複数のメモリ・デバイスを含むことができる。メモリ４２は、文書管理システム、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬデータベース、ＳｈａｒｅＰｏｉｎｔデータベース、Ｏｒａｃｌｅ（商標）データベース、Ｓｙｂａｓｅ（商標）データベース、または他のリレーショナル・データベースなど、メモリ・コントローラ・デバイス（たとえば、サーバなど）またはソフトウェアによって制御される１つまたは複数のデータベースの任意の組合せを含むこともできる。

【0046】

［0049］ いくつかの実施形態では、コンピューティング・デバイス１６は、ネットワーク（図示せず）を介して１つまたは複数のリモート・メモリ・デバイス（たとえば、リモート・データベース（図示せず））に通信可能に接続される。リモート・メモリ・デバイスは、コンピューティング・デバイス１６がアクセスでき、かつ／または管理できる情報を記憶するように構成され得る。たとえば、リモート・メモリ・デバイスは、文書管理システム、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬデータベース、ＳｈａｒｅＰｏｉｎｔデータベース、Ｏｒａｃｌｅ（商標）データベース、Ｓｙｂａｓｅ（商標）データベース、Ｃａｓｓａｎｄｒａ、ＨＢａｓｅ、または他のリレーショナル・データベース、非リレーショナル・データベース、もしくは通常のファイルとすることができる。しかし、開示される実施形態と一貫するシステムおよび方法は、別々のデータベースまたはデータベースの使用にさえ制限されない。

【0047】

［0050］ プログラム４４は、プロセッサ３６に開示される実施形態の１つまたは複数の機能を実行させる１つまたは複数のソフトウェア・モジュールまたはファームウェア・モジュールを含むことができる。さらに、プロセッサ３６は、コンピューティング・デバイス１６からリモートに配置された１つまたは複数のプログラムを実行することができる。たとえば、コンピューティング・デバイス１６は、実行された時に開示される実施形態に関する機能を実行する１つまたは複数のリモート・プログラムにアクセスすることができる。いくつかの実施形態では、メモリ４２内に記憶され、プロセッサ３６によって実行されるプログラム４４は、設計アプリ、作製アプリ、および／または分析アプリ４８とオペレーティング・システム５０とのうちの１つまたは複数を含むことができる。アプリ４８は、プロセッサ３６に、開示される方法の１つまたは複数の機能を実行させることができる。

【0048】

［0051］ オペレーティング・システム５０は、プロセッサ３６などの１つまたは複数のプロセッサによって実行される時に既知のオペレーティング・システム機能を実行することができる。たとえば、オペレーティング・システム５０は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（商標）、Ｕｎｉｘ（商標）、Ｌｉｎｕｘ（商標）、ＯＳＸ（商標）、およびＩＯＳ（商標）オペレーティング・システム、Ａｎｄｒｏｉｄ（商標）オペレーティング・システム、または別のタイプのオペレーティング・システム５０を含むことができる。したがって、開示される実施形態は、任意のタイプのオペレーティング・システム５０を走行させるコンピュータ・システムと共に動作し、機能することができる。

【0049】

［0052］ Ｉ／Ｏデバイス３８は、ユーザおよび／または機械１４から信号または入力を受信し、構造物１２をプリントすることを可能にする信号または出力を機械１４に供給する１つまたは複数のインターフェースを含むことができる。たとえば、コンピューティング・デバイス１６は、コンピューティング・デバイス１６がユーザから入力を受信することを可能にする１つまたは複数のキーボード、マウス・デバイス、および類似物などの１つまたは複数の入力デバイスとインターフェースするためのインターフェース構成要素を含むことができる。

【0050】

［0053］ 周辺デバイス（１つまたは複数）４０は、機械１４内に組み込まれるか他の形でこれに関連付けられ、構造物１２の作製中に使用される、１つまたは複数の独立型のデバイスとすることができる。図２に示されているように、周辺機器４０は、入力デバイス（たとえば、張力センサ、位置センサ、圧力センサ、温度センサ、流量センサ、連続性センサ、湿度センサ、ロータリ・エンコーダ、および当技術分野で既知の他のセンサなどの１つまたは複数のセンサ）４０Ａおよび／または出力デバイス（たとえば、マトリクス供給、繊維供給、冷却ファン、ポンプ、硬化エンハンサ２２、位置決めモータ、カッター、スプライサ、織成機構、繊維ガイド、ミキサ、供給ローラ、摩擦テンショナ、その他などの１つまたは複数のアクチュエータ）４０Ｂを実施することができる。いくつかの実施形態では、周辺機器４０自体が、１つまたは複数のプロセッサ、メモリ、および／またはトランシーバを含むことができる。周辺デバイス（１つまたは複数）４０が、専用のプロセッサおよびメモリを備える場合、専用のプロセッサは、取込コマンド、処理コマンド、移動コマンド、および／または送信コマンドを含む、ビデオ、オーディオ、他の感覚データ、制御データ、位置データなどに関連するコマンドをプロセッサ３６から受信するためにメモリ上に記憶された命令を実行するように構成され得る。トランシーバは、システム１０内の１つまたは複数の他のコンポーネントとの間でデータを送信することのできる有線または無線の通信デバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、トランシーバは、センサおよび／またはアクチュエータの作動ならびにトランシーバを介するデータの送信に関する命令を含むデータをプロセッサ３６から受信することができる。受信された命令に応答して、トランシーバは、データをパケット化し、プロセッサ３６と他の構成要素との間で送信することができる。

【0051】

［0054］ 設計アプリ、作製アプリ、および／または分析アプリ４８は、機械１４の動作および構造物１２の対応する設計／作製／分析に関連するデータの生成、受信、処理、分析、記憶、および／または送信に関する方法をコンピューティング・デバイス１６に実行させることができる。たとえば、アプリ４８は、機械１４のオペレータから設計／制御命令および情報を受信するためのディスプレイ３４上でのグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）の表示、機械１４に関連する感覚データの取込（たとえば、周辺機器４０Ａを介する）、構造物１２の仕様、所望の特性、および／もしくは所望の性能に関する命令の、Ｉ／Ｏデバイス３８および／もしくはユーザ・インターフェースを介する受信、制御命令の処理、構造物１２の１つもしくは複数の可能な設計および／もしくは構造物１２の作製に関する計画の生成、設計および／もしくは計画の分析および／もしくは最適化、１つもしくは複数の設計および／もしくは計画の推奨の提供、推奨される計画および／もしくは選択された計画を介して推奨される設計および／もしくは選択された設計を作製するための機械１４の制御、作製の分析、ならびに／または将来の作製を改善するための機械１４へのフィードバックおよび調整の提供を含む動作を実行するようにコンピューティング・デバイス１６を構成できるものとすることができる。

【0052】

［0055］ 図３〜図１１は、機械１４による構造物１２の設計、作製、および／または分析中にコンピューティング・デバイス１６によって実施され得る例示的な方法を示す流れ図である。図３〜図１１を、開示される概念をさらに示すために以下のセクションで詳細に議論する。

【0053】

産業上の利用可能性
［0056］ 開示されるシステムは、任意の所望の断面形状、長さ、密度、剛性、強度、および／または他の特性を有する複合構造を連続的に製造するのに使用され得る。複合構造は、同一のもしくは異なるタイプ、直径、形状、構成、および組立の任意の個数の異なる補強材、ならびに／または任意の個数の異なるマトリクスを含むことができる。システム１０の動作を、これから図３〜図１１の流れ図を参照して詳細に説明する。

【0054】

［0057］ 図３の流れ図に見られるように、構造物１２の作製は、全体的に、前処理、処理、後処理、および分析を含む４つの異なる段階に分割され得る。前処理段階は、全般的に、構造物１２の定義に関連するものとすることができる。処理段階は、全般的に、少なくとも構造物１２のベース部の形成に関連するものとすることができる。後処理段階は、全般的に、構造物１２のベース部の最終仕上げに関連するものとすることができる。分析段階は、全般的に、構造物１２の物理実施形態の観察との構造物１２の前処理定義の比較ならびに比較に基づく前段階（１つまたは複数）の反復調整に関連するものとすることができる。

【0055】

［0058］ 構造物作成の前処理段階は、システムのユーザからの、プロセッサ３６による（たとえば、Ｉ／Ｏデバイス（１つまたは複数）３８を介する）仕様の受信（ステップ３００）から開始することができる。これらの仕様は、とりわけ、構造物１２の物理的外被（たとえば、構造物１２の外側表面定義および／または構造物１２がその中にあり、機能する空間の定義）、期待される動作状態（たとえば、力負荷、たわみ負荷、振動負荷、熱負荷、環境負荷など）、所望の特性（たとえば、硬度、重量、浮力など）、および／またはおよび所望の性能（たとえば、コンダクタンス、剛性、強度、その他などの特定のパラメータの最小値、最大値、および／または許容できる範囲）を含むことができる。たとえば、システム１０のユーザは、構造物１２が関連するアセンブリ内で従わなければならない、嵌合する界面の定義（たとえば、図１に示されたタービン・ホイールがその上で回転しなければならないキー付き軸の端の形状、サイズ、位置、および方位）、構造物１２によって占有され得る最大体積（たとえば、軸方向および／または半径方向のサイズ制限）、特定の方向で構造物１２を通過すると期待される力のレベル（たとえば、タービン・ホイールに半径方向に入り、軸方向に出る気体の流量および密度、ならびに／または軸内で期待される抵抗トルク）、および構造物１２がどのようにして力に反応しなければならないのか（たとえば、気体によってタービン・ホイール内で生成されなければならないトルクの量、ならびに／または剛性および／もしくは印加されるトルクに起因するタービン・ホイールの各翼内で許容されるたわみの最大量）を入力することができる。

【0056】

［0059］ ステップ３００で受信された仕様は、その後、１つまたは複数のＣＡＤモジュールに供給され得（ステップ３０２）、このＣＡＤモジュールは、下でより詳細に議論される。ＣＡＤモジュール（１つまたは複数）は、１つまたは複数の設計が所与の仕様に関して可能である限り、受信された仕様に基づいて構造物１２の１つまたは複数の可能な設計（たとえば、形状、材料、繊維軌跡、繊維張力レベル、密度など）を返すことができる。コンピューティング・デバイス１６が、設計（１つまたは複数）に関連するエラーが存在すると判定する場合には（ステップ３０４）、そのエラーが、供給された仕様の変更のプロンプトと一緒にシステム１０のユーザに表示され得る（ステップ３０６）。その後、制御は、ステップ３０６からステップ３００に戻ることができる。

【0057】

［0060］ 構造物１２の任意の可能な設計がＣＡＤモジュール（１つまたは複数）によって成功裡に返された後に、コンピューティング・デバイス１６は、ユーザからプリント情報パケット（Ｐｒｉｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔ、「ＰＩＰ」）を受信することができる（ステップ３０８）。ＰＩＰは、構造物１２の作製に影響する可能性がある、システム１０に関する値を含むことができる。これらの値は、たとえば、機械１４の現在の構成（たとえば、機械１４に接続され、かつ／または機械１４と共に使用するために使用可能である特定のノズル・モジュール２４のタイプおよび／または状態）、機械１４に現在装填されている材料（たとえば、マトリクスおよび／または繊維）のタイプおよび／または量、ヘッド２０に接続された支持体１８のタイプおよび／または能力などを含むことができる。たとえば、ユーザは、ノズル・モジュール２４Ａが機械１４に現在接続されていること、５０ｍの４０００トウ炭素繊維が使用可能であり、ヘッド２０に装填されていること、マトリクスリザーバ２６が６．２Ｌの特定のＵＶ硬化型樹脂を供給されること、ならびに、支持体１８が特定の範囲の移動、力、および／または速度を有する６軸ロボット・アームであることを示すことができる。いくつかの実施形態では、望まれる場合に、この情報が、コンピューティング・デバイス１６によって（たとえば、１つまたは複数の周辺機器４０を介して）自動的に検出可能かつ／または追跡可能とされ得ることが企図されている。これらの実施形態では、ステップ３０８を省略することができる。

【0058】

［0061］ ＰＩＰおよび１つまたは複数の可能な設計が、パシング（Ｐａｔｈｉｎｇ）モジュールに引き渡され得（ステップ３１０）、このパシング・モジュールは、下でより詳細に議論される。パシング・モジュール（１つまたは複数）は、１つまたは複数の計画が所与のＰＩＰに関して可能である限り、受信されたＰＩＰに基づいて構造物１２の１つまたは複数の設計を作製するための１つまたは複数の可能な計画（たとえば、順次ツールパスのセット）を返すことができる。コンピューティング・デバイス１６が、計画（１つまたは複数）に関連するエラーが存在すると判定する場合には（ステップ３１２）、そのエラーが、供給されたＰＩＰの変更のプロンプトと一緒にシステム１０のユーザに表示され得る（ステップ３１４）。その後、制御は、ステップ３１４からステップ３０８に戻ることができる。

【0059】

［0062］ ステップ３０２〜３１２の完了中のどの時にも、ＣＡＤモジュールおよび／またはパシング・モジュールによって生成された可能な設計および／または計画のうちの１つまたは複数が、構造物１２の作製での使用のために選択され得る（ステップ３１５）。この選択は、システム１０のユーザによって手動で（たとえば、Ｉ／Ｏデバイス（１つまたは複数）３８を介して）またはプロセッサ３６によって自動的に（たとえば、メモリ４２内に記憶された命令に基づいて、ステップ３００で受信された仕様の優先順位に基づいて、設計（１つまたは複数）および／もしくは計画（１つまたは複数）の分析に基づいて、ならびに／またはアプリ４８の１つまたは複数の使用可能な最適化アルゴリズムを使用して）完了され得る。特定の設計が、ステップ３１０の前に選択される場合は、ステップ３１０は、選択された設計のみに関して完了され得る。いくつかの例では、各可能な設計が、最適化および／または選択の前に１つまたは複数の計画と対にされる必要がある場合がある。

【0060】

［0063］ ステップ３１４の完了の後に、制御は、システム・チェック・モジュールに進むことができ（ステップ３１６）、このシステム・チェック・モジュールは、システム１０の動作即応性（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｒｅａｄｉｎｅｓｓ）（たとえば、周辺機器４０を介する）をチェックする責任を負うものとすることができる。システム・チェック・モジュールは、下でより詳細に説明される。プロセッサ３６が、システム・チェックに関連するエラーが存在すると判定する場合には（ステップ３１８）、そのエラーが、システム・パラメータの変更のプロンプトと一緒にシステム１０のユーザに表示され得る（ステップ３２０）。その後、制御は、ステップ３２０からステップ３１６に戻ることができる。

【0061】

［0064］ システム１０の即応性チェックが成功裡に完了した後に、構造物１２の選択された設計、選択された作製計画、およびＰＩＰが、セットアップ・モジュールに供給され得（ステップ３２４）、構造物作製の処理段階が開始することができる。セットアップ・モジュールは、選択された計画に従い、ＰＩＰのパラメータ内で構造物１２の選択された設計を作るように機械１４をセット・アップする責任を負うものとすることができる。セットアップ・モジュールは、下でより詳細に説明される。

【0062】

［0065］ プロセッサ３６が、いずれかの一時的な支えまたはサポートが要求されると判定する（パシング・モジュールを介して）場合には、プロセッサ３６は、機械１４が正しくセット・アップされた後（たとえば、ステップ３２４の完了の後）に機械１４に一時的な支えまたはサポートを作製させる（ステップ３２６）、機械１４に向けられたコマンドを生成することができる。たとえば、プロセッサ３６は、少なくとも周辺機器の第１の出力デバイス４０Ｂ（たとえば、繊維供給）にヘッド２０からの繊維の吐出を抑制させるコマンド、少なくとも周辺機器の第２の出力デバイス４０Ｂ（たとえば、マトリクス供給）に一時的なマトリクス（たとえば、水、空気、または別の溶剤によって洗い落とされ得るマトリクス）のみの吐出を許可させるコマンド、少なくとも周辺機器の第３の出力デバイス４０Ｂ（たとえば、支持体１８に関連する位置決めモータ）に要求される支えまたはサポートの位置に対応する位置にヘッド２０を移動させるコマンド、および少なくとも周辺機器の第４の出力デバイス４０Ｂ（たとえば、硬化エンハンサ２２）にアクティブ化させ、一時的な支えまたはサポートの外被（envelope）内のヘッド２０の移動中にヘッド２０から吐出する一時的マトリクスを硬化させるコマンドを生成することができる。

【0063】

［0066］ その後、制御は、アンカ・モジュールに進むことができ（ステップ３２８）、このアンカ・モジュールは、吐出モジュールの制御の下で、材料の次のパスの吐出（ステップ３３０）に備えてアンカ・ポイント３２（図１参照）へのマトリクスをコーティングされた繊維のアンカリングを調整することができる。アンカ・モジュールと吐出モジュールとの両方が、品質管理モジュールと一緒に下でより詳細に説明され、この品質管理モジュールは、マトリクスをコーティングされた繊維が計画に従って吐出されたことを保証するために各ツールパスの完了中にサブルーチンを実施することができる（ステップ３３２）。

【0064】

［0067］ プロセッサ３６は、品質管理のためだけではなく、選択された計画に従う進捗を追跡するためにも、ヘッド２０からの材料の吐出を継続的に監視するように構成され得る。この監視は、たとえば、周辺機器の１つまたは複数の入力デバイス４０Ａから受信される信号に基づいて完了され得る。プロセッサ３６は、計画内の現在のツールパスがいつ完了するのかを判定し（たとえば、ヘッド２０の現在位置をツールパス内の終了位置と比較することによって（ステップ３３４））、その後、ヘッド２０から延びる繊維の切断および／またはスプライシングが要求されるかどうかを判定する（ステップ３３６）ことができる。繊維の切断は、構造物１２の計画内の次のツールパスが現在のツールパスの終端点で始まるのではない場合要求される可能性がある。たとえば、ヘッド２０が、追加材料のさらなる吐出前に移動されなければならない場合には、プロセッサ３６は、切断が要求されると判定することができる。繊維のスプライシングは、次のツールパス内の繊維が現在のツールパス内の繊維とは異なる場合に要求される可能性がある。

【0065】

［0068］ 切断／スプライシングが要求される場合は、制御は、切断／スプライシング・モジュール（ステップ３３８）に進むことができ、その後、プロセッサ３６は、構造物１２の作製を完了するために追加のツールパスが要求されるかどうかを判定することができる（ステップ３４０）。切断またはスプライシングが要求されない場合には、制御は、ステップ３３６からステップ３４０に直接に進むことができる。プロセッサ３６は、たとえば、構造物１２の作製計画内に含まれるツールパスの個数および／または識別との完了したツールパスの比較に基づいて、追加のツールパスが要求されると判定することができる。追加のツールパスが要求される場合は、制御は、ステップ３４０からステップ３２４に戻ることができる。そうでない場合には、処理段階が完了したと考えることができる。

【0066】

［0069］ 後処理段階は、構造物１２の作製の計画が後処理アクティビティ（たとえば、コーティング、焼結、機械加工、型取り、エレクトロニクス・ピック／プレイスなど）を要求するかどうかをプロセッサ３６が判定することから開始することができる。これらのアクティビティのいずれかが構造物１２の作製の計画で指定される場合は、制御は、ステップ３４２からステップ３４４に進むことができ、ステップ３４４では、その後、それらのアクティビティが完了される。後処理アクティビティが要求されない時、または要求されるアクティビティのすべてが完了した後に、分析段階が開始することができる。

【0067】

［0070］ 分析段階は、作製されたばかりの構造物１２の試験（ステップ３４６）から開始することができる。試験は、ステップ３００で受信された仕様に対応し、たとえば、硬度試験、ひずみ試験、連続性試験、重量試験、浮力試験などを含むことができる。その後、試験の結果は、構造物１２が対応する要件を満足したかどうかを判定するために、仕様と比較され得る（ステップ３４８）。要件が適度に満足されてはいない場合には、構造物１２は、拒絶され得（ステップ３５０）、ＣＡＤモジュールは、更新され得（ステップ３５２）、制御は、ステップ３０２に戻ることができる。ＣＡＤモジュールの更新は、とりわけ、可能な設計を生成し、可能な計画を生成し、かつ／または設計および計画を最適化するためにメモリ４２内に記憶され、アプリ４８によって頼られるデータ４６および／または関連するマップ／アルゴリズムの調整（たとえば、硬度関係、張力関係、密度関係、材料タイプ関係、処理パラメータ関係などの調整）を含むことができる。構造物１２の要件が満足されることが証明された場合は、構造物１２は、受け入れられ得、このプロセスは、構造物１２の別の単位を作製するために繰り返され得る。

【0068】

［0071］ 図４に示されたＣＡＤモジュールに戻ると、プロセッサ３６は、複数の異なるステップで構造物１２の可能な設計（１つまたは複数）を生成することができ、これらのステップの一部は、任意の順序で実行され得る。これらのステップのうちの１つ（すなわち、ステップ４００）は、たとえば、ステップ３００（図３参照）でユーザによって提供された外被制限に少なくとも部分的に基づく、構造物１２の境界（たとえば、外側表面）の生成を含むことができる。タービン・ホイールの提供された例（図１参照）では、外被制限は、タービン・ホイールがそれを超えて軸方向に延びることができない境界軸平面マーキング制限、内径制限（たとえば、上で説明した軸界面）、および外径制限（たとえば、所望の環状の気流ギャップの空間を含む、関連するシュラウドの内側表面）を含むことができる。その後、プロセッサ３６は、これらの境界制限において仮想表面を生成し、これらの制限から減少する増分オフセットで間隔をとられた仮想表面を有する反復設計を作成することができる。望まれる場合に、仮想表面が、その代わりに最も内側の境界制限で作成され、増分オフセットを増やすことによって外側に反復して移動され得ることも企図されている。その後、構造物１２の詳細な特徴（たとえば、タービン・ホイールの翼）が、これらの仮想表面内で形成され得、特徴の個数および特徴の間の間隔が、ある範囲の異なる空間レイアウトを作るために増分的に変更され得る。たとえば、タービン・ホイールは、その間のより大きいまたはより小さい半径方向ギャップを有する、より多数またはより少数のより厚いまたはより薄い翼を有するように設計され得る。

【0069】

［0072］ ステップ４００で作成される構造物１２の異なる空間レイアウトに関連して、プロセッサ３６は、ステップ３００でユーザによって指定された特性をそれでも提供しながら異なる設計を作製するのに使用され得る任意の個数の異なるマトリクス、繊維、および／または繊維密度を判定することができる。たとえば、ステップ４００で生成される空間レイアウトのうちの任意の所与の１つに関して、所与の空間レイアウトが重量ガイドライン内になることを可能にし、所望のレベルの電気絶縁または導電性を提供し、所望の浮力を提供し、などを行う１つもしくは複数のマトリクス、１つもしくは複数の繊維、および／または１つもしくは複数の密度がある場合がある。マトリクス、繊維、および／または密度のこれらの窓は、異なる空間レイアウトのそれぞれと対にされ得る。

【0070】

［0073］ その後、プロセッサ３６は、空間レイアウトごとに使用可能と予め判定された繊維タイプのうちの１つまたは複数の軌跡ならびに各繊維内に存在しなければならない残留張力のレベルを判定することができる（ステップ４２０）。この判定は、たとえば、ステップ３００で指定される負荷状態および／または所望の性能に少なくとも部分的に基づいて行われ得る。たとえば、タービン・ホイールの翼内で所望のレベルの剛性、強度、振動応答などを提供するために、第１の繊維の特定の個数／密度が、所望の性能を提供するために第１の張力ベクトルが第１の位置にある状態で提供される必要がある可能性があり、同一の性能を提供するために、第２の繊維の特定の個数／密度が、第２の張力ベクトルが第２の位置にある状態で提供される必要がある可能性がある。これらのパラメータは、可能な空間レイアウトのそれぞれに含まれるマトリクス／繊維組合せごとに、プロセッサ３６によって判定され得る。繊維パラメータは、たとえば、有限要素分析アルゴリズムの反復使用を介して（たとえば、アプリ４８を介して）判定され得る。

【0071】

［0074］ いくつかの例では、特定の繊維内の張力のレベルが、より重要でない場合がある。これらの例では、引張ベクトルは、それでも、最小レベルよりわずかに上（たとえば、０よりわずかに上）の正の値を指定することができる。

【0072】

［0075］ いくつかの実施形態では、その後、１つまたは複数の最適化ルーチンが、異なる設計組合せの範囲を絞るために、かつ／または特定の設計の推奨をユーザに提供するために、プロセッサ３６によって実施され得る（ステップ４３０）。最適化は、たとえば、所与の仕様のユーザ定義の優先順位に基づいて実行され得る。たとえば、いくつかの例では、構造物１２のフットプリントが、最も重要であり、これに重量が続き、これに性能が続き、これにコストが続くものとすることができるが、他の例では、コストがフットプリントより重要であり、重量は最も非重要とすることができる。プロセッサ３６は、最適化ルーチンを選択的に実施し（たとえば、アプリ４８を使用して）、特定の設計の最終的な選択に関する結果をユーザに提供する（たとえば、ディスプレイ３４を介して）ように構成され得る。いくつかの例では、プロセッサ３６は、要求される仕様に最もよくあてはまる設計を自動的に選択することができる。

【0073】

［0076］ いくつかの例では、ユーザの指定した要件のすべてを満足する設計を生成することが可能ではない場合がある。これらの例では、プロセッサ３６は、その後にステップ３０６（図３参照）でディスプレイ３４（図１参照）に示されるエラーを返すことができる。プロセッサ３６が、構造物１２のすべての特徴を自動的には設計できない場合があることも企図されている。たとえば、ユーザが、いくつかの特徴を手動で生成し、かつ／または洗練する必要がある場合がある。プロセッサ３６が、いかなる種類の設計／選択／最適化／推奨プロセスをも実施しない場合があり、ＰＩＰが、構造物１２の特定の設計を作るために要求されるすべての情報を単純に含む場合があることが、さらに企図されている。

【0074】

［0077］ 特定の設計が選択された（たとえば、Ｉ／Ｏデバイス３８を介してユーザによって手動で選択されまたはプロセッサ３６によって自動的に選択された）後に、プロセッサ３６は、選択された設計を作製するために要求される機械１４の特定のセット・アップを判定することができる。たとえば、プロセッサ３６は、設計を作るために要求される繊維の最小量（たとえば、設計に関して指定されるものより少なくとも２５％多い）、マトリクスの最小体積（たとえば、設計に関して指定されるものより少なくとも２５％多い）、ヘッド２０に接続されなければならない特定のノズル・モジュール（１つまたは複数）２４（たとえば、特定の補強材内の繊維の個数、繊維直径、繊維形状、繊維タイプ、マトリクス粘性、マトリクス流量などに基づく）、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２０の要求される配置（たとえば、個数、方位、強度など）、エネルギ・ブロッカ３０および／または光学系３１の要求される使用、支持体１８からの移動、速度、および／または力の要求される範囲、その他を判定することができる。この情報（基本動作情報（「ＢＯＩ」）として一緒にパッケージ化され得る）は、その後、ステップ３２４（図３参照）でセットアップ・モジュールに供給され得る。

【0075】

［0078］ 図５に示されたパシング・モジュールに戻ると、プロセッサ３６は、構造物１２の選択された設計を作製するための任意の個数の可能な計画を生成することができる。各計画は、とりわけ、構造物１２を一緒に形成する複数の個々のツールパスならびに各経路のシーケンスおよび／またはタイミングを含むことができる。プロセッサ３６は、推奨を提供するため、かつ／または実行のために計画のうちの１つを自動的に選択するために、可能な設計に関して上で説明したものに類似する最適化および／または選択プロセス（たとえば、時間、材料使用量、コスト、外見などに基づく）に従う。

【0076】

［0079］ 各計画を生成するために、プロセッサ３６は、図５に示されたパシング・モジュールを実行することによって開始することができる。たとえば、プロセッサ３６は、構造物１２が性能に重要な部分であるかどうかを判定することができる（ステップ５００）。具体的には、一部の構造物１２は、強度仕様、剛性仕様、連続性仕様、および／または他の同様の仕様を有しない場合がある。これらの実施形態では、繊維の位置および／または構造物１２が作製される形が、より非重要である可能性があり、構造物１２は、性能に重要な部分ではないと考えられ得る。他の実施形態では、強度、剛性、連続性などに関する仕様が存在する可能性があるが、値が、確立された閾値（たとえば、選択されたマトリクス、繊維、密度、および／または形状に関連する値）より小さく、やはり、対応する構造物が性能に重要な部分ではないとプロセッサ３６が考えることを可能にする場合がある。これらの実施形態では、プロセッサ３６は、構造物１２の仮想モデルを、作製効率を増進させる任意の方位を有する任意の個数の順次実行可能な平面にスライスすることができる（ステップ５０２）。たとえば、プロセッサ３６は、仮想モデルを水平の層、平行な層、およびオーバーラップする層にスライスすることができる。本開示において、用語「順次実行可能な平面」は、シーケンス内のさらに下の別の平面へのアクセスを抑制せずにシーケンス内で作製され得る構造物１２の平面または層のセットを指すものとすることができる。

【0077】

［0080］ これらの層のそれぞれ（たとえば、Ｐ_１（図１３参照））に関して、プロセッサ３６は、構造物１２の外被（たとえば、要求される形状および／またはサイズ）および外被に関する指定された公差域に基づいてクリティカルポイント（critical point）のセット（たとえば、ＣＰ_１−１、ＣＰ_１−２、ＣＰ_２−１、ＣＰ_２−２、ＣＰ_２−３、ＣＰ_２−４（図１３参照））を生成することができる（ステップ５０４）。セット内に含まれる点は、構造物１２の要求される形状が指定された公差域内で作製されるために、材料がそれらの点（および具体的には点の間の軌跡）を通過しなければならない場合、重要と考えることができる。たとえば、表面の壁または縁に沿った構造物１２内の材料の直線のツールパス（たとえば、ＴＰ_１（図１３参照））は、２つのクリティカルポイント（たとえば、始点および終点）を要求する可能性があるが、曲がったツールパス（たとえば、ＴＰ_２（図１３参照））は、３つ以上のクリティカルポイントを要求する可能性がある。一般に、より厳しい公差は、構造物１２の形状を定義するためにより多数のクリティカルポイントを要求する可能性がある。

【0078】

［0081］ 構造物１２の各層内の点のセットが生成された後に、プロセッサ３６は、セット内の異なる点を接続する１つまたは複数のツールパスを生成することができる（ステップ５０６）。一般に、ノズル・モジュール２４が材料を吐出せずに移動する（たとえば、次の吐出イベントのために再位置決めするために）ことを要求しないツールパスは、点の間の連続トラックと考えることができる。一実施形態では、ツールパス（１つまたは複数）は、ミドルアウト（ｍｉｄｄｌｅ−ｏｕｔ）配置で編成され得る。たとえば、ツールパス（１つまたは複数）は、所与の平面のおおむね中心から始まり、ツールパスが構造物１２の縁または表面の第１のクリティカルポイントを通過するまで第１の方向に移動し、指定された方向（たとえば、時計回り）に指定された角度（たとえば、約９０°）だけ回転し、ツールパスが構造物１２の別の縁または表面の第２のクリティカルポイントを通過するまで第２の方向に移動することができる。このプロセスは、所与の表面内のすべてのクリティカルポイントがその平面の関連するツールパスによって消費されるまで繰り返され得る。いくつかの例では、９０°の角でお互いに連結された直線部分ではなく、パスは、その代わりにまたはそれに加えて、外向きの螺旋パターンに配置された弓形部分を含むことができる。ノズル・モジュール２４が、材料を吐出せずに移動することを要求されるたびに、現在のツールパスを終結し、新しいパスを開始することができる。

【0079】

［0082］ 各ツールパスまたはツールパスの各部分は、別のツールパスまたは同一のツールパスの部分に隣接して配置され、指定された距離だけお互いから半径方向に間隔を設けられ得る。この距離は、たとえば、繊維サイズ（たとえば、直径または他の断面距離）の関数、機械分解能（たとえば、半径方向の最小ステップ）の関数、および／または実験室試験を介して判定される定数値とすることができる。この距離は、たとえば、隣接するツールパスの中心の間の直線として測定され得る。

【0080】

［0083］ ステップ５００に戻って、プロセッサ３６が、作製される構造物１２が性能に重要な部分であると判定する場合、プロセッサ３６は、上で説明したものとは異なるスライス技法を実施することができる。たとえば、プロセッサ３６は、必ずしもお互いに平行、水平、またはオーバーラップしない、１つまたは複数の順次実行可能な平面（たとえば、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３など（図１２参照））に構造物１２をスライスすることができる。その代わりに、プロセッサ３６は、上で説明した２つ以上の張力ベクトル（たとえば、Ｔ_１、Ｔ_２など（図１２参照））によって（たとえば、隣接する張力ベクトルによって、および／または全体的にお互いに平行であり、しきい距離内で接近する張力ベクトルによって）それぞれが形成される１つまたは複数の平面に構造物１２をスライスすることができる（ステップ５０８）。

【0081】

［0084］ いくつかの状況で、ステップ５０８で生成される順次実行可能な平面が、機械１４の作製する能力の範囲内ではない場合がある。たとえば、平面が、支持体１８によって到達可能でない角度であり、かつ／またはノズル・モジュール２４にとって狭すぎる空間内にある場合がある。したがって、プロセッサ３６は、ステップ５０８で生成された各平面のパラメータを機械１４の既知の能力と比較し（ステップ５１０）、機械１４の能力を超えるすべての平面を拒絶するように構成され得る。たとえば、プロセッサ３６が、予め生成された平面のいずれかが機械１４の能力の範囲外であると判定する場合、制御は、置換平面の生成のために、ステップ５１０からステップ５０８に戻ることができる。ステップ５１０に続いて、ステップ５０４と実質的に同一のステップ５１２を完了することができる。

【0082】

［0085］ クリティカルポイントのセットが、構造物１２の平面または層ごとに生成された後に、プロセッサ３６は、クリティカルポイントを消費する１つまたは複数のツールパスを平面ごとに生成することができる（ステップ５１４）。上で説明したステップ５０６とは異なって、プロセッサ３６は、ステップ５１４では、主に効率に基づくのではなく、上で説明した張力ベクトルにより多く基づいてツールパス（１つまたは複数）を生成することができる。具体的には、張力ベクトルは、全体的に各パス内に含まれる繊維の軸に沿って横たわり、かつ／または２つ以上の同一位置に配置された繊維（たとえば、同一パス内の繊維、隣接するツールパス内の繊維、同一平面内の繊維、および／または隣接する平面内の繊維）の結果として生じる可能性がある。この形で、要求される張力ベクトルを、ステップ５１２で生成されたツールパスによって生じさせることができる。ほとんどの実施形態では、ステップ５１４で生成されるツールパスは、上で説明したミドルアウト手法に従わない。

【0083】

［0086］ 構造物１２の所与の平面または層のツールパスの作成の後（たとえば、ステップ５０６および／またはステップ５１４の完了の後）に、プロセッサ３６は、平面内のクリティカルポイントのすべてが消費された（たとえば、パス内に含められた）かどうかを判定することができる（ステップ５１６）。具体的には、別の非アウトライヤークリティカルポイント(non-outlier critical point）を通って延びる既存のツールパス内に含めることが難しい１つまたは複数のアウトライヤークリティカルポイント(outlier critical point）（たとえば、ＣＰ_０（図１３参照））を含む平面がある場合がある。これらの状況では、アウトライヤークリティカルポイント(outlier critical point）を消費し、これらの点を構造物１２の残りに接続する追加のツールパス（ＴＰ_０（図１３参照））を生成しなければならない。これらの追加のツールパスを生成するために、プロセッサ３６は、まず、繊維切取を許容できる（たとえば、性能仕様、連続性仕様などに基づいて）かどうかを判定しなければならない（ステップ５１８）。切取を許容できない場合には、ノズル・モジュール２４は、移動中に材料を吐出せずに、既存のツールパスの終りから追加のツールパスの始めに移動できない可能性がある。この状況では、プロセッサ３６は、エラー・メッセージをディスプレイ３４上に表示させることができ、現在の作製プロセスは、終了することができる。

【0084】

［0087］ しかし、プロセッサ３６が、切取を許容できると判定する場合、プロセッサ３６は、既存のツールパスの終りに関する切取コードを生成し、追加のツールパスの始めに関するアンカ・コードを生成し、既存のツールパスと追加のツールパスとの間で推移する移動コードを生成することができる（ステップ５２２）。追加のパスは、既存のパス上にあるアウトライヤークリティカルポイントに最も近い位置でアンカリングされ（たとえば、開始され）得る。プロセッサ３６が、ステップ５２２で、既存のパス（すなわち、アウトライヤークリティカルポイントを含まないパス）の間の推移中に切取コード、アンカ・コード、および移動コードを生成することもできることに留意されたい。

【0085】

［0088］ ステップ５１６に戻って、プロセッサ３６が、クリティカルポイントがパス生成中に取り逃されなかったと判定する場合、プロセッサ３６は、構造物１２の所与の平面または層内の最終パスの終りに関する切取コードを生成し、新しい平面内の最初のパスの始めに関するアンカ・コードを生成し、最終パスと最初のパスとの間での推移に関する移動コードを生成することができる（ステップ５２６）。

【0086】

［0089］ 構造物１２の各平面または各層内のすべてのパスが生成された後に、プロセッサ３６は、パスごと、各パスの部分ごと（ステップ５２４）、および／または上で説明した推移移動ごとに、プリント速度パラメータおよび硬化パラメータ（たとえば、角度、強度、波長、その他などの硬化エンハンサ２２の動作パラメータ）を割り当てることができる。これらの割当は、たとえば、構造物１２の要求されるマトリクス対繊維比率、要求される密度、要求される硬化量もしくは硬度仕様、および／または要求される作製時間に基づいて行われ得る。

【0087】

［0090］ すべての要求されるパスの生成の後に、プロセッサ３６は、パスのいずれかが自由空間内に形成されなければならないかどうかを判定することができる（ステップ５２８）。本開示において、パスは、そのパスの少なくとも一部が材料の予め吐出されたパスの真上にはない（すなわち、オーバーラップしない）場合、自由空間内に形成されると考えられる。パスが自由空間内に形成される場合、いくつかの状況では、そのパスは、硬化中の所望の位置からの逸脱を抑制するために支持具を付けられまたは支持される必要がある場合がある。

【0088】

［0091］ プロセッサ３６が、パスが自由空間内で形成されなければならないと判定する場合、プロセッサ３６は、そのパスが最小閾値未満の半径を有する湾曲を含むかどうかを判定することができる（ステップ５３０）。所与のパス内のゆるやかな曲線（たとえば、最小閾値を超える半径を有する曲線）が、硬化中および／またはノズル・モジュール２４の後続の移動中にその所望の位置から逸脱しにくいことが判定されている（たとえば、繊維が、自由空間パスの支持されない部分から離れて移動するノズル・モジュール２４によって引っ張られる時）。これらの状況では、プロセッサ３６は、支えまたはサポートの作製のためのコードを必ず生成するとは限らない。その代わりに、プロセッサ３６は、曲がるパスの支持されない部分が圧縮（compact）されなければならないかどうかを判定し（ステップ５３２）、そのようなコンパクション（compaction）が望まれない逸脱を引き起こす可能性があるかどうかを推定することができる。たとえば、特定のレベルのコンパクション（compaction）が、自由空間パスの支持されない曲がる部分に関して指定される場合、プロセッサ３６は、その部分の剛性および／または強度を推定し（たとえば、部分の弾性の有効モジュールＥ_ａｖｇに基づいて慣性モーメントの面積Ｉ_ｙおよび最小面積慣性モーメントＩ_ｍｉｎを計算し（ステップ５３４））、その後、その剛性および／または強度を、コンパクション中に計画された位置からの逸脱に抵抗するために要求される剛性および／または強度と比較することができる（ステップ５３６）。たとえば、最小面積慣性モーメントが慣性モーメントの面積以下である場合、構造物１２は、十分な剛性および／または強度を有すると判定され得、自由空間パスの支えまたはサポートは、要求されないものとすることができる。しかし、最小面積慣性モーメントが面積慣性モーメントを超える場合は、プロセッサ３６は、自由空間パスの支持されない部分に関連する支えまたはサポートの作製コードを生成することができる（ステップ５３８）。ステップ５３０に戻って、所与のパスの湾曲の半径が最小閾値未満である場合はいつでも、制御は、支えまたはサポートの作製コードを生成するためにステップ５３８に直接に進むことができる。

【0089】

［0092］ いくつかの実施形態では、上で説明したステップ５０６、５０８、および／または５２２で生成されるパスが、複数の異なるノズル・モジュール２４の使用を要求する場合がある。たとえば、より大きい平面は、リボン材料を使用して作製される単一のパスを含む可能性があるが、同一の計画内のより小さい平面および／またはパスは、シングルトラック材料を要求する可能性がある。これらの例では、ノズル・モジュール２４Ｂ（図１参照）が、パスを計画通りに作製するためにノズル・モジュール２４Ａと交換される必要がある場合がある。この例では、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４を交換する必要を判定し（たとえば、計画されたパスのサイズ、位置、方位、繊維タイプなどの、ノズル・モジュール２４の既知の能力との比較に基づいて）（ステップ５４０）、交換のための（たとえば、自動化された交換のためのおよび／または一時停止し、手動交換を可能にするための）対応するコードを選択的に生成する（ステップ５４２）ように構成され得る。

【0090】

［0093］ あるノズル・モジュール２４を同一の支持体１８に接続された別のノズル・モジュール２４に交換するのではなく、複数のノズル・モジュール２４を同時に使用できることも企図されている。たとえば、プロセッサ３６は、複数の機械１４に接続され得、構造物１２の異なるパスおよび／または層を作製するためにノズル・モジュール交換を要求するのではなく、プロセッサ３６は、その代わりに、同一の構造物１２の特定のパスおよび／または層を作製するために異なる機械１４を選択的に割り当てることができる。この例では、プロセッサ３６は、衝突を回避し、かつ／または特定の特徴の作製を協力して完了するために、各ノズル・モジュール２４の動作（たとえば、位置）を追跡し、動作を調整することができる。この協同作製中に、様々な機械１４は、同一とされ、異なる支持体１８、ヘッド２０、および／もしくはノズル・モジュール２４を有し、かつ／または異なる目的と割り当てられたタスクとを有することができる。たとえば、第１の機械１４は、主パスを生成する機械とすることができ、第２の機械１４は、アウトライヤークリティカルポイント機械とすることができ、第３の機械１４は、回復機械またはスプライシング機械とすることができ、第４の機械１４は、後処理機械とすることができるなどである。他の機械構成も可能である可能性があり、同一のプロセッサ３６または通信可能に結合されたプロセッサ３６が、異なる機械１４を制御するのに使用され得る。

【0091】

［0094］ コンパクション、超音波、または別の補助作製プロセスが任意のパスの所与の部分に関して指定されているとプロセッサ３６が判定する場合、プロセッサ３６は、パシング・モジュールの実行中の任意の時に、対応するコードを生成することができる（ステップ５４４および５４６）。同様に、プロセッサ３６が、後処理（たとえば、機械加工、コーティング、ペイント、清掃など）が任意のパスの所与の部分に関して指定されていると判定する場合、プロセッサ３６は、パシング・モジュールの実行中の任意の時に、対応するコードを生成することができる（ステップ５４８および５５０）。

【0092】

［0095］ 図６に示されたシステム・チェック・モジュールに戻ると、プロセッサ３６は、機械１４が、選択された計画を実行し、構造物１２の選択された設計を作製する準備ができていることを保証するのを助ける手順を実施することができる。この手順は、任意の所望の順序で実施され得る複数の異なるステップを含むことができる。これらのステップのうちの１つは、設計を作るために要求される特定のノズル・モジュール２４が、現在、ヘッド２０に接続されているかどうかを判定すること（ステップ６００）を含むことができる。一実施形態では、この判定は、たとえば、接続されたノズル・モジュール２４のアイデンティティを示す、ユーザからの入力に少なくとも部分的に基づいて行われ得る。別の実施形態では、プロセッサ３６は、現在接続されているノズル・モジュール２４を自動的に検出し（たとえば、周辺機器の入力デバイス４０Ａのうちの１つまたは複数によって生成された、取り込まれた画像、信号、セッティング、検出されたパラメータなどに基づいて）、検出されたノズル・モジュール２４を要求されるノズル・モジュール２４と比較することができる。現在接続されているノズル・モジュール２４が、要求されるノズル・モジュール２４ではない場合には、プロセッサ３６は、エラー信号をユーザに表示し（たとえば、ディスプレイ３４を介して）、これによって、現在のノズル・モジュール２４を正しいノズル・モジュール２４と交換するようにユーザに促すことができる（ステップ６０５）。代替案では、プロセッサ３６は、現在のノズル・モジュール２４を自動的に交換することができる。これは、たとえば、ヘッド２０を落下位置に移動するように支持体１８に指令すること（すなわち、支持体１８に関連する周辺機器のアクチュエータ、モータ、および／または他の出力デバイス４０Ｂに指令すること）と、現在接続されているノズル・モジュール２４の解放を指令することと、ヘッド２０を積み込み位置に移動するように支持体１８に指令することと、要求されるノズル・モジュール２４との支持体１８の係合を指令することとによって達成され得る。プロセッサ３６が、ステップ６００で、正しいノズル・モジュール２４がヘッド２０に接続されていると判定する場合は、ステップ６０５を省略することができる。

【0093】

［0096］ 正しいノズル・モジュール２４がヘッド２０に接続された後に、プロセッサ３６は、対応するノズル・チップに障害物がないかどうかを判定することができる（ステップ６１０）。これは、たとえば、ユーザによる視覚的確認の受信によって、自動化された視覚的または振動性の確認によって（たとえば、周辺機器の１つまたは複数の入力デバイス４０Ａを介する）、および／または特定のノズル・チップ試験を実施することによって、達成され得る。ノズル・チップ試験は、マトリクスの試験量がノズル・チップから吐出されることを指令することと（たとえば、ヘッド２０に、アンカ・ポイント３２から特定の距離だけ離れて移動させることによって）、マトリクスの対応する流量（たとえば、リザーバ２６内のマトリクスのレベル変化）を監視することと、監視された流量を期待される流量（たとえば、指令された移動距離、既知のノズル開口面積、関連する繊維の断面積、およびマトリクスの既知の粘性の関数として計算されるレート）と比較することとを含むことができる。監視された流量が、期待される流量よりかなり少ない（たとえば、９０％以下）場合には、ノズル・チップが少なくとも部分的に詰まっていると考えることができる。これが発生する場合は、プロセッサ３６は、エラー信号をユーザに表示し（たとえば、ディスプレイ３４を介して）、これによって、現在のノズル・モジュール２４を別の同様のノズル・モジュール２４に交換し、かつ／または障害物除去プロセスを実施するようにユーザに促すことができる（ステップ６１５）。プロセッサ３６は、その代わりに、望まれる場合に、交換および／または障害物除去プロセスを自動的に実施することができる。プロセッサ３６が、ノズル・チップが十分に障害物のない状態であると判定する場合は、ステップ６１５を省略することができる。

【0094】

［0097］ システム・チェック・モジュールによって実行される手順の別のステップは、マトリクスおよび／または繊維の十分な供給が現在ヘッド２０に供給されているかどうかを判定すること（ステップ６２０）を含むことができる。一実施形態では、この判定は、たとえば、ヘッド２０内、ヘッド２０上、または他の形でヘッド２０に渡されるマトリクスおよび／または繊維の量を示す、ユーザからの入力に少なくとも部分的に基づいて行われ得る。具体的には、プロセッサ３６は、構造物１２を作るために要求されるものより少なくとも２５％多くが現在使用可能であるかどうかを判定するために、この量をステップ３０２で規定された量と比較することができる。プロセッサ３６が、それに加えてまたはその代わりに、マトリクスおよび／または繊維の供給および使用を追跡し（たとえば、周辺機器４０の１つまたは複数の入力デバイスおよび／または出力デバイスを介して）、構造物１２を作るために要求されるものより少なくとも２５％多くが現在使用可能であるかどうかを判定するために、消費された量を供給された量および要求される量と比較することができる。マトリクスおよび／または繊維の要求される量の１２５％未満が現在使用可能である場合は、プロセッサ３６は、エラー信号をユーザに表示し（たとえば、ディスプレイ３４を介して）、これによって、マトリクスおよび／または繊維の対応する供給を補充するようにユーザに促すことができる（ステップ６２５）。その代わりに、プロセッサ３６は、望まれる場合に、自動化された補給プロセスを実施することができる。プロセッサ３６が、十分な材料が使用可能であると判定する場合は、ステップ６２５を省略することができる。

【0095】

［0098］ いくつかの実施形態で、自動化された補給プロセスが、単に追加の材料をヘッド２０に供給すること以上のことを含むことができることが企図されている。たとえば、かなりの量の繊維がヘッド２０から使用可能であるが、それでも構造物１２を完了するには不十分である例がある可能性がある。これらの例では、プロセッサ３６は、単純にさらなる繊維をヘッド２０に供給するのではない場合がある。そうではなく、ステップ６２５は、構造物１２内の特定の進捗点（たとえば、特徴または軌跡変化）でのスプライス位置の計画と、その後の（たとえば、ステップ３３６および３３８（図３参照）の完了中の）、繊維の第１の供給を同一のまたは異なる繊維の置換供給と動的に交換するための周辺機器の入力デバイス４０Ａ（たとえば、スプライサ）の選択的な作動とをさらに含むことができる。

【0096】

［0099］ システム・チェック・モジュールによって実行される手順の別のステップは、所期使用のマトリクス、繊維、および／またはノズル・モジュール２４に関連する環境要因が対応する公差ウィンドウ内にあるかどうかを判定すること（ステップ６３０）を含むことができる。一実施形態では、この判定は、たとえば、どのマトリクス、繊維、および／もしくはノズル・モジュール２４が使用中であるのか、ならびに／またはどの環境要因がこれらの要素に関連して使用されなければならないのかを示すユーザからの入力に少なくとも部分的に基づいて行われ得る。具体的には、プロセッサ３６は、機械１４の環境が構造物作製の助けになるかどうかを判定するために、この情報を監視された状態（たとえば、温度、湿度、構築エリアガス組成など（周辺機器の１つまたは複数の入力デバイス４０Ａを介して監視される））と比較することができる。プロセッサ３６が、それに加えてまたはその代わりに、異なるマトリクス、繊維、および／またはノズル・モジュール２４の間の関係をメモリ内に記憶済みであり、上で説明した比較中にこの情報を自動的に参照できることが企図されている。現在の環境要因が、特定のマトリクス、繊維、および／またはノズル・モジュール２４を用いて構造物１２の所与の設計を作るための許容できる範囲内にない場合は、プロセッサ３６は、エラー信号をユーザに表示し（たとえば、ディスプレイ３４を介して）、これによって、環境要因を調整するようにユーザに促すことができる（ステップ６３５）。プロセッサ３６は、その代わりに、望まれる場合に、自動化された調整プロセスを実施することができる。プロセッサ３６が、環境要因が受け入れられるものであると判定する場合は、ステップ６３５を省略することができる。

【0097】

［0100］ システム・チェック・モジュールによって実行される手順の別のステップは、周辺機器４０の出力デバイス（たとえば、硬化エンハンサ２２、光学系３１、支持体アクチュエータ、センサ、アクチュエータ、モータなど）が完全に機能しており、所望の動作範囲内にあるかどうかを判定すること（ステップ６４０）を含むことができる。一実施形態では、この判定は、たとえば、特定の構成要素の既知の機能性を示すユーザからの入力に少なくとも部分的に基づいて行われ得る。プロセッサ３６が、それに加えてまたはその代わりに、特定の構成要素の動作状況および／または許容できる動作範囲をメモリ内に記憶済みであり、周辺機器４０を介して供給される感覚データおよび／またはフィードバック内でこの情報を自動的に参照できることが企図されている。機械１４の１つまたは複数の構成要素が、完全には機能していないか、許容できる範囲内で機能していない場合は、プロセッサ３６は、エラー信号をユーザに表示し（たとえば、ディスプレイ３４を介して）、これによって、対応する構成要素を調整する（たとえば、サービスしまたは置換させる）ようにユーザに促すことができる（ステップ６４５）。その代わりに、プロセッサ３６は、望まれる場合に自動化された調整プロセスを実施することができる。プロセッサ３６が、機械１４のすべての構成要素が完全に機能していると判定する場合は、ステップ６４５を省略することができる。

【0098】

［0101］ 図７に示されたセットアップ・モジュールに戻ると、プロセッサ３６は、構造物１２の選択された設計を作製するための選択された計画に従って機械１４をセット・アップする手順を実施することができる。この手順は、任意の所望の順序で実施され得る複数の異なるステップを含むことができる。これらのステップのうちの１つは、選択された計画がシングルトラック材料（たとえば、全体的に円形の断面と閉じた中心とを有する１つまたは複数の連続繊維を有する材料）、リボン材料もしくはシート材料（たとえば、全体的に長方形の断面を有する１つまたは複数の連続繊維を有する材料）、または管状材料（たとえば、全体的に円形の断面と開かれた中心とを有する１つまたは複数の連続繊維を有する材料）の使用を呼び出すかどうかを判定すること（ステップ７００）を含むことができる。作製計画が、シングルトラック材料の使用を要求する場合は、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４の自動繊維織り込み（ｆｉｂｅｒ−ｔｈｒｅａｄｉｎｇ）を実施しまたは手動繊維織り込みを可能にすることができる（ステップ７０５）。自動化された織り込みは、たとえば、ある量のコーティングされた補強材がノズル・モジュール２４内に供給され、少なくとも部分的に硬くされ（たとえば、１つまたは複数の内部硬化エンハンサ２２を介して）かつ／または形づくられ（たとえば、針形のダイを介して）、その後にノズル・モジュール２４のチップを介して進められることを引き起こすためにプロセッサ３６が周辺機器４０のうちの１つまたは複数を選択的に作動させることによって実施され得る。要求される繊維がノズル・モジュール２４を介して織り込まれた後に、プロセッサ３６は、材料吐出中に要求される周辺機器のすべての他の出力デバイス４０Ｂを選択的に作動させることができる（ステップ７１０）。これらの周辺機器４０Ｂは、たとえば、マトリクス供給ジェット、支持体１８の移動に関連するアクチュエータおよび／またはモータ、硬化エンハンサ２２、光学系３１、その他を含むことができる。

【0099】

［0102］ ステップ７００に戻って、作製計画が管状材料の使用を要求するとプロセッサ３６が判定する場合、プロセッサ３６は、材料が事前作製される（たとえば、ヘッド２０への導入の前に管状構造物に事前に編まれる）のか、現場で編まれるのかを判定することができる（ステップ７１５）。管状材料が事前作製される場合は、プロセッサ３６は、ヘッド２０の自動繊維装填を実施しまたは手動繊維装填を可能にすることができる（ステップ７２０）。自動化された装填は、たとえば、マトリクスリザーバ２６へのノズル・モジュール２４の取付けの前に、ある量の事前作製された材料が、中央に配置された案内ロッド（図示せず）を介してマトリクスリザーバ２６内に引き込まれまたは押し出され（たとえば、１つまたは複数の供給ローラを介して）、軸方向に圧縮（compress）されることを引き起こすために、プロセッサ３６が周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂを選択的に作動させることによって実施され得る。材料の下端は、この場合ノズル・モジュール２４を介して突き出してもよい。要求される繊維がノズル・モジュール２４を介して織り込まれた後に、制御は、上で説明したステップ７１０に進むことができる。

【0100】

［0103］ 管状材料が現場で編まれる場合は、プロセッサ３６は、ヘッド２０内の任意の個数の可動（たとえば、振動するおよび／または回転する）繊維ガイドの自動繊維織り込みを実施し、またはガイドの手動繊維織り込みを可能にすることができる（ステップ７２５）。自動化された織り込みは、ステップ７１０に関して上で説明したものとほぼ同一の形で実施され得、その後、繊維は、ノズル・モジュール２４の口に配置されたダイバータの周囲で半径方向の外向きに押され得る。要求された繊維が、繊維ガイドを介してダイバータの周囲に織り込まれた後に、繊維ガイドの移動が、繊維の織成を開始するために開始され得（ステップ７３０）、制御は、上で説明したステップ７１０に進むことができる。

【0101】

［0104］ ステップ７００に戻って、プロセッサ３６が、作製計画がリボン材料またはシート材料の使用を要求すると判定する場合は、プロセッサ３６は、材料が事前作製される（たとえば、ヘッド２０への導入の前に長方形構造物に事前に編まれる）のか、現場で編まれるのかを判定することができる（ステップ７３５）。長方形材料が事前作製される場合は、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４の自動繊維織り込みを実施しまたは手動繊維織り込みを可能にすることができる（ステップ７４０）。自動化された織り込みは、たとえば、事前作製された材料の供給が、マトリクスリザーバ２６を介してノズル・モジュール２４のチップを介して外に引き出されまたは押される（たとえば、１つまたは複数のロータリ・エンコーダからのフィードバックに応答する１つまたは複数の供給ローラを介して）ことを引き起こすために、プロセッサ３６が周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂを選択的に作動させることによって実施され得る。材料の下端は、この場合ノズル・モジュール２４のチップを介して突き出してもよい。要求される繊維がノズル・モジュール２４を介して織り込まれた後に、制御は、上で説明したステップ７１０に進むことができる。

【0102】

［0105］ 管状材料が現場で編まれる場合は、プロセッサ３６は、ヘッド２０内の任意の個数の可動（たとえば、振動するおよび／または回転する）繊維ガイドの自動繊維織り込みを実施し、またはガイドの手動繊維織り込みを可能にすることができる（ステップ７４５）。自動化された織り込みは、ステップ７１０に関して上で説明したものとほぼ同一の形で実施され得、その後、繊維は、ノズル・モジュール２４の口に配置された１つまたは複数の隣接するチャネルを介して半径方向に押され得る。要求された繊維が、繊維ガイドを介してノズル・モジュール２４の外に織り込まれた後に、繊維ガイドの移動が、繊維の織成を開始するために開始され得（ステップ７５０）、制御は、上で説明したステップ７１０に進むことができる。

【0103】

［0106］ 複合材料を吐出するための機械１４のセット・アップの一部として、プロセッサ３６は、材料のコンパクションが吐出後に有益であるかどうかを判定することができる（ステップ７５５）。この判定は、任意の個数の異なる形で行われ得る。たとえば、この判定は、関連する強度要件または剛性要件を満足するために要求される作製計画の規定に基づいて行われ得る。その代わりに、ステップ７５５の判定は、メモリ内に記憶された１つまたは複数の状態との他の作製状態（たとえば、オーバーラップする層の間のステップ、材料密度、材料タイプ、硬化レベルなど）の比較に基づいて行われ得る。さらに別の実施形態では、この判定は、吐出される材料の観察に基づいて（たとえば、粗い表面に対応する周辺機器の１つまたは複数の入力デバイス４０Ａを介して生成されたスキャンされた画像に基づいて）行われ得る。

【0104】

［0107］ ステップ７５５の判定がどのように行われるのかに関わりなく、プロセッサ３６は、コンパクションが構造物１４の任意の所与の位置でどのように適用されるべきかを判定する必要がある場合がある。たとえば、プロセッサ３６は、コンパクションが、自由空間に吐出される材料の層に対してまたは別の層（たとえば、予め吐出された層、アンカ表面など）にオーバーラップする層だけに対して要求されるのかどうかを判定することができる（ステップ７６０）。この判定は、たとえば、作製計画の規定および／または含まれるサポートもしくはサポートの欠如を示す吐出された材料のスキャンされた画像に基づいて行われ得る）。コンパクションを要求する材料が自由空間内に吐出される場合、低レベルのコンパクションが、プロセッサ３６によって実施され得る（たとえば、周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂの選択的作動を介して）（ステップ７６５）。一実施形態では、コンパクションの該低レベルは、所望の軌跡からの材料の逸脱を引き起こさずに所望のコンパクションを提供するレベルとすることができる。たとえば、コンパクションの該低レベルは、約０〜１ｐｓｉとすることができる。コンパクションを要求する材料が、別の層の上に吐出される場合は、高レベルのコンパクションを、プロセッサ３６によって実施することができる（ステップ７７０）。一実施形態では、コンパクションの該高レベルは、約１ｐｓｉ以上とされ、材料を通り、材料の対向する側面に配置されたサポートに向かって方向付けられ得る。

【0105】

［0108］ 開示される実施形態では、変化するレベルのコンパクションが、周辺機器の関連する出力デバイス４０Ｂが押す、複合材料の吐出されたパス内への負のオフセット距離を選択的に調整することによって提供され得る。他の実施形態では、変化するレベルのコンパクションが、周辺機器の関連する出力デバイス４０Ｂの力を調整することによって（たとえば、出力デバイスに供給される電力または水力のレベルを調整することによって）提供され得る。さらに他の実施形態では、周辺機器の第１の出力デバイス４０Ｂは、低レベルのコンパクションを供給するように選択的に作動され得るが、周辺機器の第２の出力デバイス４０Ｂは、高レベルのコンパクションを供給するように選択的に作動され得る。いくつかの実施形態では、たとえば圧縮される材料の層が非平面である（たとえば、曲がっている）場合、プロセッサ３６は、表面トポロジに従うために、（たとえば、周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂの選択的作動を介して、ローラまたはシューの）関連する圧縮デバイス（compacting device）の動きを調整する必要がある場合がある。

【0106】

［0109］ セットアップ・モジュールの動作中の任意の点で、プロセッサ３６は、超音波（すなわち、ヘッド２０内に誘導される超音波振動）が有益であるかどうかを判定することができる（ステップ７７５）。この判定は、任意の個数の異なる形で行われ得る。たとえば、この判定は、作製計画の規定に基づいて行われ得る。その代わりに、ステップ７７５の判定は、メモリ内に記憶された１つまたは複数の状態との他の作製状態（たとえば、オーバーラップする層の間のステップ、材料密度および／または粘性、材料タイプ、硬化レベルなど）の比較に基づいて行われ得る。さらに別の実施形態では、この判定は、吐出される材料の観察（たとえば、スキャンされた画像）に基づいて行われ得る。超音波の使用は、繊維同士の粘着を改善し、マトリクス内の気泡形成を減らし、かつ／または繊維含浸を改善することができる。プロセッサ３６が、超音波が有益である可能性があると判定する場合は、プロセッサ３６は、複合材料の吐出中にヘッド２０内で対応する超音波振動を生成するために、周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂを選択的に作動させることができる。

【0107】

［0110］ 図８に示されたアンカリング・モジュールに戻ると、プロセッサ３６は、構造物１２の選択された設計を作製するための選択された計画に従って材料をノズル・モジュール２４から引っ張らせる前に、機械１４に、材料の第１のパスの始点端をアンカ・ポイント３２（図１参照）に固定させる手順を実施することができる。この手順は、任意の所望の順序で実施され得る複数の異なるステップを含むことができる。これらのステップのうちの１つは、アンカ・ポイント３２が存在するかどうかと、すべての既存のアンカ・ポイント３２の位置（１つまたは複数）（たとえば、座標）とを判定すること（ステップ８００）を含むことができる。いくつかの実施形態では、前から存在するアンカ・ポイント３２が存在しない場合には、プロセッサ３６は、まずアンカ・ポイント３２を作成させる必要がある可能性がある。プロセッサ３６は、手動入力に基づいて、作製計画に基づいて、および／またはプリント区域のスキャン（たとえば、１つまたは複数の周辺機器４０Ａを介する）に基づいて、いずれかのアンカ・ポイント３２が存在するかどうかを判定することができる。

【0108】

［0111］ １つまたは複数のアンカ・ポイント３２が存在する時（かつ、アンカリングが要求される時）には、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４がアンカ・ポイント位置にあるかどうかを判定することができる（ステップ８１０）。プロセッサ３６は、必要な場合に、ノズル・モジュール２４をアンカ・ポイント位置に移動するために、周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂを選択的に作動させることができる（ステップ８２０）。ノズル・モジュール２４がアンカ・ポイント位置にあると判定された後に、プロセッサ３６は、対応するアンカ・ポイント３２が固い表面（たとえば、完全に硬化されまたは他の形で安定な表面）または予め吐出された（かつ、まだ硬化中または不安定な）表面のどちらであるのかを判定することができる（ステップ８３０）。この判定は、たとえば、アンカ・ポイント２４の作製以降に経過した時間の追跡された長さに基づいて行われ得る。アンカ・ポイント３２が、予め吐出された表面である場合は、プロセッサ３６は、マトリクス対繊維の通常の比率またはベースライン比率をアンカ・ポイント位置で吐出させることができる（ステップ８４０）。この比率は、アンカ・ポイント３２上に堆積されるマトリクスが、ノズル・モジュール２４から引っ張られる繊維の量に比例するように、通常の速度またはベースライン速度でアンカ・ポイント３２の表面を横切ってノズル・モジュール２４のチップ端を移動することによって達成され得る。しかし、アンカ・ポイント３２が固い表面である場合は、プロセッサ３６は、マトリクス対繊維のより高い比率をアンカ・ポイント位置で吐出させることができる（ステップ８５０）。この比率は、引っ張られる繊維の所与の長さに関してより大量のマトリクスが、押し出され、漏れ出し、または他の形で、チップ端から吐出されるように、ノズル・モジュール２４のチップ端が、ある時間期間にわたってアンカ・ポイント３２に留まり、かつ／またはより遅い速度でアンカ・ポイント３２を横切ってチップを移動することによって達成され得る。増やされた量のマトリクスは、固い表面への粘着を改善することができる。硬化エンハンサ２２は、ステップ８４０および８５０の完了中にプロセッサ３６によって選択的に作動され得る。

【0109】

［0112］ いくつかの実施形態では、固い表面タイプのアンカ・ポイント３２は、１つまたは複数の組込み電気機構（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）（たとえば、エネルギ源、圧縮源、振動源、磁気反発源もしくは磁気吸引源、および／または周辺機器の他の出力デバイス４０Ｂ）を備えることができる。これらの実施形態では、固い表面タイプのアンカ・ポイント３２へのアンカリング中に、プロセッサ３６は、アンカリングを改善するためにこれらの電気機構の作動を選択的に引き起こすように構成され得る。

【0110】

［0113］ 図９の吐出モジュールに戻ると、材料のパスのアンカリングの後に、プロセッサ３６は、材料に、ノズル・モジュール２４から吐出させる（引っ張らせ、かつ／または押させる）ことができる（ステップ９００）。これは、とりわけ、指定された速度でパスの軌跡に沿ってノズル・モジュール２４を移動するために支持体１８に関連する周辺機器の出力デバイス４０Ｂを作動させることと、指定された張力を有する関連する繊維を解放するようにノズル・モジュール２４（たとえば、ノズル・モジュール２４の内部の周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂ）を調整することとを含むことができる。さらに、プロセッサ３６は、吐出する材料を圧縮し、吐出する材料を照らし、かつ／またはパス内の所与の位置に関して指定されたパラメータに従ってノズル・モジュール２４および／もしくは吐出する材料を振動させるために、周辺機器の出力デバイス４０Ｂを選択的に作動させることができる。

【0111】

［0114］ ノズル・モジュール２４からの材料の吐出中に、パス作製の進捗を監視することができる（ステップ９０５）。この監視は、たとえば、ノズル・モジュール２４の現在位置を検出することと、現在位置をパスに関して計画された軌跡変化と比較すること（ステップ９１０）とを含むことができる。プロセッサ３６が、大きい軌跡変化（たとえば、しきい角度レートを超える角度レート変化）が現在のパスに関して計画されていないと判定する場合に、プロセッサ３６は、現在のパスが完了したかどうかを判定し（ステップ９１５）、パス完了までステップ９００〜９１５を介して戻ってサイクルすることができる。

【0112】

［0115］ しかし、プロセッサ３６が、ステップ９１０で、大きい軌跡変化（たとえば、角）が現在のパスに関して計画されていると判定する場合は、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４（たとえば、ノズル・モジュール２４のチップ）の現在位置が軌跡変化位置にどれほど近いのかを判定することができる（ステップ９２０）。たとえば、プロセッサ３６は、ノズル・チップの現在位置から軌跡変化までの距離が、ノズル・チップからノズル・チップを少なくとも部分的に囲むエネルギ・エリア（硬化エンハンサ２２によって生成される照射のエリア）のリーディング・エッジまでの距離とほぼ等しいかどうかを判定することができる。これらの距離がほぼ等しくはない時（たとえば、ノズル・チップがまだ角位置に十分に近くはない時）には、制御はステップ９００に戻ることができる。

【0113】

［0116］ しかし、ノズル・モジュール２４のチップが角位置に近い時（たとえば、ノズル・チップの現在位置から軌跡変化までの距離が、ノズル・チップからエネルギ・エリアのリーディング・エッジまでの距離とほぼ等しい時）には、プロセッサ３６は、角が鋭い角であるかどうか（たとえば、軌跡変化の角度レートがしきいレートを超えるかどうか）を判定することができる（ステップ９２５）。プロセッサ３６が、軌跡変化が鋭い角ではないと判定する時（たとえば、軌跡変化の角度レートがしきいレート未満である時）には、プロセッサ３６は、その後に吐出される材料の硬化が一時的に抑制される（または、少なくとも強化されない）ように、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２２を非アクティブ化することができる（ステップ９３０）。

【0114】

［0117］ その後、プロセッサ３６は、所望の長さの材料がノズル・モジュール２４から引っ張られるまで、軌跡変化位置を超えて材料を吐出し続ける（たとえば、元の軌跡内で継続する）ために、支持体１８および／またはヘッド２０（たとえば、支持体１８および／またはヘッド２０に関連する周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂ）を制御することができる（ステップ３３５）。この所望の長さは、たとえば、ノズル・モジュール２４のチップからエネルギ・エリアのトレーリング・エッジまでの距離にほぼ等しいものとすることができる。一実施形態では、プロセッサ３６は、所望の長さの材料の吐出中に、ノズル移動速度のランプ・ダウンを実施することができる（ステップ９４０）。

【0115】

［0118］ 所望の長さの材料が元の軌跡に沿って吐出された後に、プロセッサ３６は、支持体１８に、ノズル・モジュール２４の背後の円弧を介して所望の長さの未硬化の材料を引きずりながら、新しい軌跡への軌跡変化を介してヘッド２０およびノズル・モジュール２４を移動させる（たとえば、角の回りの特定の角度を介してノズル・モジュール２４をピボット回転させ、繊維完全性を維持するために必要な場合にはノズル・モジュール２４を回転させる）ことができる（ステップ９４５）。その後、プロセッサ３６は、所望の長さの吐出された材料を新しい軌跡に沿ったその新しい位置で硬化させるために硬化エンハンサ（１つまたは複数）２２を再アクティブ化し（ステップ９５０）、その後、材料の所与のパスに関して予め計画された速度に戻ってノズル移動速度をランプ・アップする（ステップ９５５）ことができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ３６は、過剰なマトリクスを投げ棄て、かつ／または軌跡推移中に作成された可能性がある突き出た部分をすべて解放するように機能する、材料上の小さい引張り具を生成するために、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２が作動された直後に、ノズル・モジュール２４の速度を一時的に上げることができる（たとえば、計画されたレベルに戻る前に、計画されたレベルより高いレベルに）。その後、制御は、上で説明したステップ９１５に進むことができる。

【0116】

［0119］ ステップ９２５に戻って、プロセッサ３６が、軌跡変化が鋭い角であると判定する場合は、プロセッサ３６は、硬化エンハンサ（１つまたは複数）２２を非アクティブ化し（ステップ９６０）、角に進む移動速度をランプ・ダウンする（ステップ９６５）ことができる。その後、プロセッサ３６は、支持体１８に、（必要な場合に）繊維完全性を維持するために移動中にノズル・モジュール２４を回転しながら、軌跡変化の第１の部分（たとえば、第１の１／２）を介してノズル・モジュール２４を移動させることができる（ステップ９７０）。この軌跡変化が、全体的に、同一の全体的な平面内で達成され得ることに留意されたい。その後、プロセッサ３６は、支持体１８に、軌跡変化の平面に関して正の法線方向でノズル・モジュール２４を１ステップだけ移動させることができる（ステップ９７５）、これに、負の法線方向での１ステップが続く（ステップ９８０）。これらの移動は、関連する繊維内にたるみを作成するように機能し、これによって、突き出た部分および／または既に少なくとも部分的に硬化されているパスの角の前の部分に対する過剰な力を減らすことができる。その後、プロセッサ３６は、支持体１８に、ノズル・モジュール２４の移動速度をもう一度ランプ・ダウンさせ（ステップ９８５）、その後、支持体１８に、軌跡変化の残りの部分（たとえば、第２の１／２）を介してノズル・モジュール２４を移動させる（ステップ９９０）ことができる。その後、制御は、上で説明したステップ９５０、９５５、および９１５を通過することができる。

【0117】

［0120］ ノズル・モジュール２４からの材料の吐出中のどの点でも、プロセッサ３６は、図１０に示された品質管理モジュールを実行することができる。これは、とりわけ、プロセッサ３６が、ノズル・モジュール２４からの材料吐出を監視すること（たとえば、周辺機器の入力デバイス４０Ａのうちの任意の１つまたは複数を介して）（ステップ１０００）と、吐出された材料の位置および／または方位を計画された位置および／または方位と比較すること（ステップ１００５）とを含むことができる。たとえば、プロセッサ３６は、位置および／または方位を、計画された位置および／または方位に関して位置決めされる第１のまたはより幅広い公差域と比較することができる。吐出された材料が第１の公差域から外れると判定される場合は、プロセッサ３６は、エラーをディスプレイ３４（図１参照）上に表示させ、現在の作製プロセスの手動中断を促しまたはこれを自動的に中断することができる（ステップ１０１０）。この状況では、構造物１２の作製が失敗した可能性がある。

【0118】

［0121］ しかし、プロセッサ３６が、ステップ１００５で、吐出された材料が第１の公差域内にあると判定する場合は、プロセッサ３６は、吐出された材料の位置および／または方位を、計画された位置および／または方位に関して位置決めされる第２のまたはより狭い公差域と比較することができる（ステップ１０１５）。この状況では、なんらかの位置逸脱が発生した可能性がある場合であっても、その逸脱は、それでも許容でき、訂正され得る。したがって、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４の軌跡を自動的に調整することができ（たとえば、隣接するパスを一緒により近くに圧するためおよび／または逸脱の周囲で蓄積するための、支持体１８および／またはヘッド２０に関連する周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂの作動を介して）（ステップ１０２０）、制御は、ステップ１０００に戻ることができる。

【0119】

［0122］ パシング・モジュールの実行中のどの点でも、プロセッサ３６は、吐出されたパスの繊維に関する現在の張力をパス計画で指定された張力と比較することができる（ステップ１０２５）。現在の張力が指定された張力とは大きく異なる（たとえば、少なくともしきい量だけ）場合は、プロセッサ３６は、繊維のうちの１つまたは複数が破損したかどうかを判定することができる（ステップ１０３０）。一実施形態では、繊維の破損は、周辺機器の１つまたは複数の入力デバイス４０Ａによって測定される、繊維張力の大きいおよび／または突然の低下によって示され得る。別の実施形態では、繊維の破損は、ノズル・モジュール２４の移動距離（たとえば、ノズル・モジュール２４のチップに配置された、ロータリ・エンコーダなどの周辺機器の１つまたは複数の入力デバイス４０Ａを介して示される）をノズル・モジュール２４に供給された繊維の長さ（たとえば、ノズル・モジュール２４の繊維入口に配置された、供給ローラなどの周辺機器の１つまたは複数の入力デバイス４０Ａを介して示される）と比較することによって判定され得る。移動距離が、繊維の供給された長さより大幅に長い場合は、プロセッサ３６は、繊維が破損したと考えることができる。

【0120】

［0123］ プロセッサ３６が、現在のパス内の繊維が破損しておらず、繊維の張力レベルが単純に作製計画の仕様内ではないと判定する場合、プロセッサ３６は、張力レベルを自動的に調整することができる（ステップ１０３５）。繊維の張力レベルは、任意の個数の異なる形で調整され得る。たとえば、張力レベルを高めるために、ノズル・モジュール２４の移動速度を、繊維の所与の供給速度に関して高めることができ、逆も同様である。別の例では、供給速度を、所与の移動速度に対して相対的に低速化することができる。１つまたは複数の摩擦アクチュエータ（たとえば、ヘッド２０の内部のローラ）または周辺機器の他の出力デバイス４０Ｂを、やはりまたはその代わりに、選択的に調整して、これによって繊維の張力レベルを調整することができる。制御は、ステップ１０３５からステップ１０００に戻ることができる。

【0121】

［0124］ プロセッサ３６が、現在のパス内の繊維のうちの１つまたは複数が破損していると判定する場合は、プロセッサ３６は、エラーをディスプレイ３４（図１参照）上に表示させ、現在の作製プロセスの手動中断を促しまたはこれを自動的に中断することができる（ステップ１０４０）。この状況では、構造物１２の作製が失敗した可能性がある。

【0122】

［0125］ パシング・モジュールの実行中のどの点でも、プロセッサ３６は、吐出されたパスの繊維（たとえば、電気リード、光ファイバ、ガス・ラインなど）のエネルギ連続性（たとえば、張力連続性、電気的連続性、光学的連続性、内圧連続性など）を作製計画で指定された連続性と比較することができる（ステップ１０４５）。たとえば、プロセッサ３６は、現在のパスの一端（たとえば、アンカ・ポイント３２（図１参照））に配置されたエネルギ源または周辺機器の他の出力デバイス４０Ｂを選択的に作動させると同時に、現在のパスの反対の端（たとえば、ファイバ・スプール）に配置された対応する連続性センサまたは周辺機器の他の入力デバイス４０Ａによって生成される信号を監視することができる。連続性のすべての消失（たとえば、繊維の亀裂または破損に起因する）は、低い張力、高い電気抵抗、低い光線透過率、低い圧力などの形で示され得る。これが発生する場合は、プロセッサ３６は、エラーをディスプレイ３４（図１参照）上に表示させ、現在の作製プロセスの手動中断を促しまたはこれを自動的に中断することができる（ステップ１０５０）。この状況では、構造物１２の作製が失敗した可能性がある。

【0123】

［0126］ 機械１４のいくつかの構成（たとえば、繊維を供給される構成）では、繊維がヘッド２０の内部で一団となり、ヘッド２０を詰まらせることが可能である場合がある。プロセッサ３６は、繊維の供給速度を吐出速度（たとえば、ノズル・モジュール２４の移動速度）と比較することによって、この状態を監視することができる（ステップ１０５５）。供給速度が吐出速度をしきい量だけ超える場合は、プロセッサ３６は、エラーをディスプレイ３４（図１参照）上に表示させ、現在の作製プロセスの手動中断を促しまたはこれを自動的に中断することができる（ステップ１０６０）。この状況では、構造物１２の作製が失敗した可能性がある。

【0124】

［0127］ ノズル・モジュール２４からの材料の吐出中のどの点でも、プロセッサ３６は、図１１に示されたスプライシング／切断モジュールを実行することができる。たとえば、このモジュールは、順次パスの作製の間、順次層の作製の間、ノズル・モジュール２４および／または繊維の交換中、繊維が破損するか他の形で不連続であると判定される時などに実行され得る。このモジュールの実行中に、プロセッサ３６は、支持体１８に、要求されるスプライスおよび／または切断の位置にヘッド２０を移動させることができる（ヘッド２０がまだ要求される位置にいない場合に）（ステップ１１００）。その後、プロセッサ３６は、スプライシングまたは切断が要求されるかどうかを判定することができる（ステップ１１０５）。これは、任意の個数の異なる形で、たとえば、作製計画と現在のパスの進捗とに基づいて、エラー・コードに基づいて、手動入力に基づいて、などで判定され得る。スプライシングが要求される場合は、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４を通過している既存の繊維にカッターを進め、これを切断するために周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂを作動させ（ステップ１１１０）、その後、交換繊維の端に、切断された繊維の端とオーバーラップさせるために周辺機器の１つまたは複数の他の出力デバイス４０Ｂを作動させる（ステップ１１１５）ことができる。いくつかの実施形態では、両方の端は、すでに、スプライシングマトリクスを含浸され得る。しかし、他の実施形態では、スプライシングされる繊維の端は、たとえば周辺機器の１つまたは複数の出力デバイス４０Ｂを介して、ステップ１１１５でスプライシングマトリクスを含浸され得る。その後、プロセッサ３６は、ダイに、含浸された繊維の端を圧迫させ、端を一緒に圧するために、周辺機器の１つまたは複数の他の出力デバイス４０Ｂを作動させることができる（１１２０）。その後、内部硬化エンハンサ（または周辺機器の他の出力デバイス４０Ｂ）が、スプライシングマトリクスを硬化するために作動され、これによって端をお互いに接着することができる（ステップ１１２５）。プロセッサ３６が、ステップ１１２５の硬化が完了したと判定する（たとえば、経過時間、温度などに基づいて）（ステップ１１３０）場合は、プロセッサ３６は、周辺機器の対応する出力デバイス４０Ｂに、ダイを開かせ、接着された端を解放させることができる。

【0125】

［0128］ ステップ１１０５に戻って、切断が要求される場合は、プロセッサ３６は、ノズル・モジュール２４のチップから引きずる繊維が切断の前につかまれる必要があるかどうかを判定することができる（ステップ１１４０）。この判定は、とりわけ、繊維（１つまたは複数）の特性、マトリクスの特性、およびカッターの特性に基づいて行われ得る。たとえば、脆いマトリクス内に完全に包み込まれた、より小さい繊維は、レーザタイプ・カッターを用いて切り取られる場合、つかまれる必要がない可能性がある。しかし、より柔軟なマトリクスに包み込まれた、より大きい繊維は、ピボット回転するブレードを介する切取りの前に、つかまれる必要がある可能性がある。つかむことが要求される場合は、プロセッサ３６は、周辺機器の対応する出力デバイス４０Ｂにエネルギを与え（ステップ１１４５）、対応するカッターを選択的に作動させる（たとえば、超音波カッターに所望の周波数までエネルギを与え、レーザに所望の強度までエネルギを与え、かつ／またはブレードを延ばすか回転させる）（ステップ１１５０）ことができる。プロセッサ３６は、切断を監視し（たとえば、周辺機器の入力デバイス４０Ａのうちの１つまたは複数を介して）、切断が完了するまでステップ１１５０を介してループ・バックすることができる。

【0126】

［0129］ 開示されるシステムおよび方法に対する様々な変更および変形形態を作ることができることが、当業者には明白になる。他の実施形態は、本明細書の検討と開示されるシステムおよび方法の実践とから当業者に明白になる。本明細書および例が、例示的であるのみと考えられ、真の範囲が以下の特許請求の範囲およびその同等物によって示されることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】