特許 6883658 三次元プリント処理の統合

(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】6883658

(24)【登録日】2021年5月12日

(45)【発行日】2021年6月9日

(54)【発明の名称】三次元プリント処理の統合

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/129 20170101AFI20210531BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20210531BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20210531BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20210531BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20210531BHJP

   B29C 64/245 20170101ALI20210531BHJP

   B29C 64/321 20170101ALI20210531BHJP

   B33Y 40/00 20200101ALI20210531BHJP

   B29C 64/35 20170101ALI20210531BHJP

   B29C 64/379 20170101ALI20210531BHJP

   B29C 64/188 20170101ALI20210531BHJP

   B33Y 40/20 20200101ALI20210531BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/129

   B33Y30/00

   B33Y10/00

   B29C64/393

   B33Y50/02

   B29C64/245

   B29C64/321

   B33Y40/00

   B29C64/35

   B29C64/379

   B29C64/188

   B33Y40/20

【請求項の数】14

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-540369(P2019-540369)

(86)(22)【出願日】2017年11月8日

(65)【公表番号】特表2020-506085(P2020-506085A)

(43)【公表日】2020年2月27日

(86)【国際出願番号】US2017060634

(87)【国際公開番号】WO2018147914

(87)【国際公開日】20180816

【審査請求日】2019年8月19日

(31)【優先権主張番号】62/457,474

(32)【優先日】2017年2月10日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】597013711

【氏名又は名称】スリーディー システムズ インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100139723

【弁理士】

【氏名又は名称】樋口 洋

(72)【発明者】

【氏名】ウイン，ベン

(72)【発明者】

【氏名】エンスロー，アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】キュスター，エヴァン

【審査官】 ▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３５４９８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１５−５２２４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６０８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３３０４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１４２５４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元プリントエンジン、
流体供給源に接続された流体注入ポートを含む流体処理ステーション、
下方表面を画定する下方部分および前記下方表面に接続された第１の流体導管を有する取付具、
搬送機構、および
コントローラ、
を備え、
前記三次元プリントエンジンが、
下端において透明シートを有する光硬化樹脂を含むための容器；
前記透明シートを介して前記光硬化樹脂中にピクセル化された光を上方に伝送するための光エンジン；
移動機構、
を有し、
前記コントローラが、
（ａ）前記取付具の前記下方表面を前記透明シートと対向関係に位置づけ；
（ｂ）前記光エンジンおよび前記移動機構を備える前記三次元プリントエンジンを作動し、前記取付具の下方表面上に製造対象の三次元物体を形成し、該製造対象の三次元物体は、内部空洞を画定する内表面および前記内部空洞を前記取付具の前記第１の流体導管に接続する入口ポートを有し；
（ｃ）前記搬送機構を作動し、前記取付具を取り付けられた製造対象の三次元物体と共に前記流体処理ステーションに移動し；
（ｄ）前記流体処理ステーションの前記流体注入ポートを、前記取付具の前記第１の流体導管に接続し；
（ｅ）前記流体供給源を作動し、前記第１の流体導管および入口ポートを介して、前記流体注入ポートから、前記内部空洞に流体を注入する、
ように構成されていることを特徴とする、三次元プリントシステム。

【請求項2】

前記注入された流体が、液体洗浄溶媒、乾燥のためのガス、構築材料、エッチャント、内表面をコーティングするためのコーティング剤を含む液体、および内表面を部分的に溶融させるための液体、の１つであることを特徴とする、請求項１に記載の三次元プリントシステム。

【請求項3】

製造対象の三次元物体が、前記内部空洞に接続された出口ポートを画定し、前記内部空洞に注入される流体と同時に前記内部空洞から流体が流出することを可能とすることを特徴とする、請求項１に記載の三次元プリントシステム。

【請求項4】

前記流体処理ステーションが、前記出口ポートを介して前記内部空洞から流出する前記流体を受け取るためのレセプタクルを含むことを特徴とする、請求項３に記載の三次元プリントシステム。

【請求項5】

前記取付具が、前記出口ポートに接続された第２の流体導管を含むことを特徴とする、請求項３に記載の三次元プリントシステム。

【請求項6】

前記流体処理ステーションが、リンスステーションであり、前記注入された流体が、前記内部空洞から未硬化の光硬化樹脂を洗い流すための溶媒であることを特徴とする、請求項１に記載の三次元プリントシステム。

【請求項7】

ガス加圧供給源に接続されたガス注入器を含む乾燥ステーションをさらに備え、
前記コントローラがさらに、
（ｆ）前記搬送機構を作動し、前記取付具を前記リンスステーションから前記乾燥ステーションまで移動させ；
（ｇ）前記ガス注入器を前記第１の流体導管に接続し；かつ
（ｈ）前記ガス加圧供給源を作動し、前記内部空洞にガスを通過させて前記内部空洞から残留溶媒を除去する、
ように構成されている、
ことを特徴とする、請求項６に記載の三次元プリントシステム。

【請求項8】

光硬化樹脂を含む容器、光エンジン、移動機構、流体供給源に接続された注入ポートを有する流体処理ステーション、下方部分および前記下方表面に接続された第１の流体導管を有する取付具、および搬送機構を有する三次元プリントシステムをも強いて三次元物体を製造する方法であって、
（ａ）前記取付具の前記下方表面を前記樹脂内に位置づける工程；
（ｂ）前記光エンジンおよび前記移動機構を作動する工程であって、前記取付具の下方表面上に製造対象の三次元物体を形成し、該製造対象の三次元物体は、内部空洞を画定する内表面および前記内部空洞を前記取付具の前記第１の流体導管に接続する入口ポートを有する、工程；
（ｃ）前記搬送機構を作動し、前記取付具を取り付けられた製造対象の三次元物体と共に前記流体処理ステーションに移動する工程；
（ｄ）前記流体処理ステーションの前記流体注入ポートを、前記取付具の前記第１の流体導管に接続する工程；
（ｅ）前記流体供給源を作動し、前記第１の流体導管および入口ポートを介して、前記流体注入ポートから、前記内部空洞に流体を注入する工程、
を含むことを特徴とする、方法。

【請求項9】

前記注入された流体が、液体洗浄溶媒、乾燥のためのガス、構築材料、エッチャント、内表面をコーティングするためのコーティング剤を含む液体、および内表面を部分的に溶融させるための液体、の１つであることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

製造対象の三次元物体が、前記内部空洞に接続された出口ポートを画定し、前記内部空洞に注入される流体と同時に前記内部空洞から流体が流出することを可能とすることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記流体処理ステーションが、前記出口ポートを介して前記内部空洞から流出する前記流体を受け取るためのレセプタクルを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記取付具が、前記出口ポートに接続された第２の流体導管を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記流体処理ステーションが、リンスステーションであり、前記注入された流体が、前記内部空洞から未硬化の光硬化樹脂を洗い流すための溶媒であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

前記搬送機構を作動し、前記取付具を、前記リンスステーションから、ガス加圧供給源に接続されたガス注入器を含む乾燥ステーションまで移動させる工程；
前記ガス注入器を前記第１の流体導管に接続する工程；および
前記ガス加圧供給源を作動し、前記内部空洞にガスを通過させて前記内部空洞から残留溶媒を除去する工程、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

この非仮特許出願は、Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）の下でここに参照することによって援用される、２０１７年２月１０日出願のＢｅｎ Ｗｙｎｎｅ等による「ＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮ ＯＦ ＴＨＲＥＥ ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＰＲＩＮＴＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」と題された米国仮特許出願第６２／４５７，４７４号に対する優先権を主張する。

【技術分野】

【0002】

本開示は、三次元物体をデジタル製作するための三次元プリントシステムに関する。より詳細には、本開示は、プリントエンジンおよび後処理を製造作業セル（manufacturing work cell）に統合する効果的な手段に関する。

【背景技術】

【0003】

三次元プリントエンジンは、広範に使用されるようになってきている。三次元プリント技術の例として数例を挙げると、ステレオリソグラフィ、選択的レーザ焼結、熱溶解積層法が含まれる。ステレオリソグラフィベースのプリンタは、製造対象の三次元物体が形成されるまで液状の光硬化樹脂を層ごとの態様で選択的に硬化または固化するために、制御可能な光エンジンを利用している。いくつかの実施形態では、光エンジンは、空間光変調器を照射する光源を含む。

【0004】

プリントエンジンが製造対象の三次元物体を完成した後、未使用の光硬化樹脂を洗い流し、残留流体を乾燥させ、硬化させるための後処理がある。後処理には、非常に労力と時間がかかりうる。ほとんどの三次元プリントは少量のプロトタイプ製造に使用されてきたので、後処理は許容されてきた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、製造のためにステレオリソグラフィプリントエンジンを利用する要求が存在する。これは、プリントおよび後処理の自動化を必要とする。存在する場合、後処理は自動化のために設計されていない。後処理は、微細な構成が必要とされる場合にはさらに困難となりうる。三次元プリントシステムのための全ての処理を統合し自動化するためのより良好な解決法を見つけることが必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様において、三次元プリントシステムは、三次元プリントエンジン、流体処理ステーション、取付具、搬送機構、およびコントローラを備える。三次元プリントエンジンは、下端において透明シートを有する光硬化樹脂を含むための容器、透明シートを介して光硬化樹脂中にピクセル化された光を上方に伝送するための光エンジン、および移動機構を備える。流体処理ステーションは、流体供給源に接続された流体注入ポートを備える。取付具は、下方表面を画定する下方部分および下方表面に接続された第１の流体導管を有する。コントローラは、以下を行うように構成される：（ａ）取付具の下方表面を透明シートと対向関係に位置づける。（ｂ）光エンジンおよび移動機構を備える三次元プリントエンジンを作動し、取付具の下方表面上に製造対象の三次元物体を形成し、製造対象の三次元物体は、内部空洞を画定する内表面および内部空洞を取付具の第１の流体導管に接続する入口ポートを有する。（ｃ）搬送機構を作動し、取付具を取り付けられた製造対象の三次元物体と共に流体処理ステーションに移動する。（ｄ）流体処理ステーションの流体注入ポートを、取付具の第１の流体導管に接続する。（ｅ）流体供給源を作動し、第１の流体導管および入口ポートを介して、流体注入ポートから、内部空洞に流体を注入する。

【0007】

１つの実践形態において、光エンジンは、空間光変調器を照射する光源を備える。空間光変調器は、光源からの光を処理し、構築平面上に投影されるピクセル要素のアレイを提供する。１つの実施形態において、空間光変調器は、オン状態とオフ状態との間で傾けることができるマイクロミラーのアレイである。

【0008】

別の実践形態において、流体処理ステーションは、リンスステーションである。流体供給源は、液体洗浄溶媒を含む。工程（ｅ）によって、洗浄溶媒が、製造対象の三次元物体の内部空洞から未硬化の光硬化樹脂を洗い流す。

【0009】

さらに別の実践形態において、流体処理ステーションは、乾燥ステーションである。流体供給源は、加圧ガスを含む。工程（ｅ）によって、乾燥ガスが、製造対象の三次元物体の内部空洞から樹脂または溶媒を洗い流す。

【0010】

さらなる実践形態において、流体処理ステーションは、構築材料注入ステーションである。流体供給源は、構築材料を含む。工程（ｅ）によって、内部空洞が構築材料で充填される。１つの実施形態において、内部空洞は、構築材料のための取外し可能モールドとして機能する。

【0011】

さらなる実践形態において、流体供給源は、エッチャントを含む。工程（ｅ）は、製造対象の三次元物体の内表面をエッチングする工程を含む。

【0012】

別の実践形態において、流体供給源は、コーティング剤を含む。工程（ｅ）は、製造対象の三次元物体の内表面を材料層でコーティングする工程を含む。

【0013】

さらに別の実践形態において、工程（ｅ）は、内表面を部分的に溶融する工程を含む。流体供給源は、加熱されてもよい、および／または、内表面から材料の層を溶解させることができる溶媒を含んでもよい。

【0014】

さらなる実践形態において、内表面は、内部空洞を介して注入された流体の最適化流動様式を確立する流体マニホールドを画定する。

【0015】

さらなる実践形態において、製造対象の三次元物体はまた、内部空洞を製造対象の三次元物体の外表面に接続する出口ポートを画定する。出口ポートは、注入された流体が内部空洞に入る間に流体が内部空洞から流出することを可能とする。流出する流体は、置換された流体および注入された流体およびそれらの混合物の１つ以上でありうる。第１の実施形態において、流体処理ステーションは、流出する流体を受け取るためのレセプタクル（receptacle）を備える。第２の実施形態において、取付具は、出口ポートに接続された第２の流体導管を備える。

【0016】

別の実践形態において、硬化ステーションは、第１の流体導管、および、製造対象の三次元物体の放射線硬化を促進するために放射線を内部空洞に伝送するための入口ポートを有する。１つの実施形態において、光学部品は光パイプである。

【0017】

さらに別の実践形態において、コントローラは、情報記憶装置に接続されたプロセッサを備える。情報記憶装置は、命令を保存する非一時的なまたは不揮発性の情報記憶装置を含む。命令は、実行されると、プリントエンジン、流体処理ステーション、硬化ステーション、または検査ステーションのような三次元プリントシステムの部分を制御する。コントローラは、単一の集積回路に統合されてもよい、または、複数の装置上に存在してもよい。そのような複数の装置は、１つの場所にあるものであってもよいし、三次元プリントシステム内の様々の場所にあるいはさらに互いに離れて分散されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】例示的な三次元プリントシステム２を示す概略ブロック図

【図2】例示的なプリントエンジンを示す概念図

【図3A】製造対象の三次元物体を支持する取付具と係合する流体処理ステーションの第１の実施形態を示す概念図

【図3B】製造対象の三次元物体を支持する取付具と係合する流体処理ステーションの第２の実施形態を示す概念図

【図4】硬化ステーションを示す概念図

【図5】プリントシステムのための例示的な動作方法を示すフローチャート

【図6】プリントシステムのための例示的な動作方法を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0019】

本開示において、互いに直交する軸Ｘ、ＹおよびＺが用いられる。軸ＸおよびＹは、横方向軸であり、水平方向軸でありうる。軸Ｚは、垂直方向軸である。概して、＋Ｚの方向は上に向かう方向であり、−Ｚの方向は下に向かう方向である。しかしながら、軸Ｚは、重力の基準と必ずしも適合しない。

【0020】

図１は、例示的な三次元プリントシステム２を示す概略ブロック図である。三次元プリントシステム２は、コントローラ６の制御下で作業セル４を含む。コントローラ６は、作業セル４内のステーション（８、１０、１２、１４）およびステーション間の搬送機構１６を制御する。１つの実施形態において、コントローラ６は、技術者により作動可能な「基準（standalone）」ワークステーション６である。別の実施形態において、コントローラ６は、他のサーバおよび／またはクライアント装置によって遠隔制御可能なサーバ６である。例示的な実施形態において、コントローラ６は、サーバおよびワークステーションの両方の性質を有する。

【0021】

作業セル４は、プリントエンジン８、流体処理ステーション１０、硬化ステーション１２、検査ステーション１４、および搬送機構１６を備える。プリントエンジン８は、光硬化樹脂を用いるものであり、樹脂のポリマー層を連続的に硬化および固化することにより製造対象の三次元物体を作製できる。例示的なプリントエンジンが、図２に関して説明される。

【0022】

流体処理ステーション１０は、洗浄、乾燥、エッチング、コーティング、または材料注入を提供するために、製造対象の三次元物体中にかつそれを介して、流体を自動的に注入するよう構成される。例示的な実施形態において、流体処理ステーション１０は、リンスステーション１８、乾燥ステーション２０、および材料ステーション２２を含む。リンスステーション１８は、製造対象の三次元物体から残留する未硬化の樹脂を除去するために洗浄溶媒を注入するためのものである。乾燥ステーション２０は、洗浄溶媒のような流体を除去および乾燥させるためのものである。材料ステーション２２は、本体材料を製造対象の三次元物体中に注入するためのものである。材料ステーション２２によって、製造対象の三次元物体がモールドとして利用されることが可能となる、および／または、２つの異なる材料から作製される製造対象の複合三次元物体が提供される。

【0023】

図示されていない追加の流体処理ステーション１０は、作業セル４の一部でもよい。化学エッチャント、コーティングを残す流体、または内部を部分的に溶融する流体のような異なる流体供給源を用いてもよい。加熱または冷却された流体を用いてもよい。

【0024】

硬化ステーション１２は、製造対象の三次元物体のための放射線および／または熱硬化を提供する。検査ステーション１４は、製造対象の三次元物体の臨界寸法および特徴を検査するようプログラムできる。搬送機構１６は、ステーション８、１０、１２、および１４の間の自動化搬送を提供する。搬送機構１６は、Ｘ、ＹおよびＺに沿った三次元における併進運動を有するロボット保持機構を備えてもよい。

【0025】

図２は、プリントエンジン８の例示的な実施形態を示す概略ブロック図である。プリントエンジン８は、光硬化樹脂２６を含み、透明シート３０を備えた下方部分２８を有する、容器２４を含む。取付具３２は、光硬化樹脂２６中で形成される製造対象の三次元物体３４を支持する。製造対象の三次元物体３４は、透明シート３０と対向関係にある下方表面３６を有する。移動機構３８は、取付具３２に接続され、下方表面３６の高さＨ（ｔ）を透明シート３０の上にコントロールする。製造対象の三次元物体３４の下方表面３６の間に、光硬化樹脂２６の薄層４０が存在する。

【0026】

光エンジン４２は、透明シート３０を介してピクセル化された放射線を上方に投影するように設置および配置され、製造対象の三次元物体３４の下方表面３６に近接する構築平面４４を選択的に照射する。光エンジン４２は、空間光変調器４８を照射する光源４６を備える。空間光変調器４８は、光源４６からの「未加工（raw）」または未処理の光を処理するピクセル要素のアレイを含み、構築平面４４のピクセル要素を選択的に照射する。

【0027】

プリントエンジン８は、プリントエンジンコントローラ５０を備え、これは、プリントエンジン８が製造対象の三次元物体３４作製する間に、垂直移動機構３８および光エンジン４８をコントロールする。プリントエンジンコントローラ５０は、作業セルコントローラ６の制御下にある。

【0028】

取付具３２は、その上に製造対象の三次元物体３４が形成される、下方表面５４を画定する下方部分５２を含む。下方表面５４上に開口５８を画定する第１の流体導管５６が、取付具３２に形成される。第１の流体導管５６は、取付具３２の下方部分５２を通る垂直導管として示される。代替的な実施形態において、第１の流体導管５６は、取付具３２を通る別の経路を取るが依然として下方表面５４上で開口５８に接続する。

【0029】

製造対象の三次元物体３４は、内部空洞６２を画定する内表面６０を有する。製造対象の三次元物体３４はまた、下方表面５４上で開口５８と位置合わせして配置され流体接続される入口ポート６４を画定する。したがって、入口ポート６４は、流体導管５６を内部空洞６２に接続する。製造対象の三次元物体３４は、内部空洞６２を、製造対象の三次元物体３４の外側部分に接続する出口ポート６６を画定する。

【0030】

図３Ａは、製造対象の三次元物体３４を支持する取付具３２と係合する流体処理ステーション１０Ａの第１の実施形態を示す概略ブロック図である。流体処理ステーション１０Ａは、流体注入ポート６８に流体接続される流体供給源６７および格納レセプタクル７０を含む。１つの実施形態において、管６９は、流体供給源６７を流体注入ポート６８に接続する。

【0031】

流体注入ポート６８は、第１の流体導管５６と密閉して係合する。したがって、流体処理ステーション１０Ａは、流体供給源６７から、流体注入ポート６８を介して、第１の流体導管５６を介して、入口ポート６４を介して、内部空洞６２中に、流体を注入するよう構成する。置換された流体に加えて注入された流体は、出口ポート６６を通って格納レセプタクル７０中に流出しうる。

【0032】

図示される実施形態において、流体注入ポート６８は、流体注入ポート６８と取付具３２の上側表面７４との間に端面シール（face seal）を提供するための環状シーリング部材７２を含む。１つの実施形態において、シーリング部材７２はо−リングである。

【0033】

図３Ｂは、製造対象の三次元物体３４を支持する取付具３２と係合する流体処理ステーション１０Ｂの第２の実施形態を示す概略ブロック図である。流体処理ステーション１０Ｂは、流体注入ポート６８に流体接続される流体供給源６７を含む。流体処理ステーション１０Ｂはまた、流体レシーバポート７６を含む。

【0034】

図３Ａと同様に、流体注入ポート６８は、第１の流体導管５６と密閉して係合する。したがって、流体処理ステーション１０Ｂは、流体供給源６７から、流体注入ポート６８を介して、第１の流体導管５６を介して、入口ポート６４を介して、内部空洞６２中に、流体を注入するよう構成する。

【0035】

この実施形態において、取付具３２は、製造対象の三次元物体３４の流体出口ポート６６と位置合わせされる第２の流体導管７８を含む。流体レシーバポート７６は、第２の流体導管７８と密閉して係合する。したがって、注入された流体は、出口ポート６６を通り、第２の流体導管７８を通って、流体レシーバポート７６中に、流出しうる。図示される実施形態において、流体注入ポート６８および流体レシーバポート７６はいずれも、取付具の上側表面７４に密封するためのシーリング部材７２を含む。

【0036】

内表面６０はまた、製造対象の三次元物体３４を通る注入された流体の最適化流速を促進する構成またはマニホールドを有してもよい。そのような最適化された構成は、図３Ａおよび図３Ｂに示されるものを含む様々の実施形態に用いることができる。

【0037】

図４は、製造対象の三次元物体３４の硬化を促進するための、導管５６および入口ポート６４の位置合わせした組合せを用いる硬化ステーション１２を示す概略ブロック図である。硬化ステーション１２は、製造対象の三次元物体３４の内表面６０を照射するための硬化光源７１を含む。１つの実施形態において、光パイプ７３は、光源と内部空洞６２との間に光を伝送するために利用される。光パイプは、光源７１から、導管５６を通り、入口ポート６４を通って、内部空洞６２中に、通過する。１つの実施形態において、光パイプ７３は、光を光源７１から導管５６へ伝送するための、全反射を利用する上側部分を有する。光パイプ７３は、制御されたファセット（facets）を利用するような光放射を引き起こす特徴を有する下側部分７７、または、光パイプ７３に下側部分７７に沿って光を放射させる全反射を「妨げる（frustrates）」材料を有してもよい。

【0038】

図５は、プリントシステム２のための例示的な操作プロセス８０を示すフローチャートである。プロセス８０は、全ての工程を含まないが、流体処理ステーション１０に関する自動化を強調する工程を含む。プロセス８０の工程は、作業セルコントローラ６の制御下で行われ、これは、プリントエンジン８、流体処理ステーション１０、および搬送機構１６を制御する。

【0039】

工程８２に従って、取付具３２は、プリントエンジン８中に配置される。１つの実施形態において、搬送機構１６は、スタック（stack）から新しい取付具３２をつかんで持ち上げ、次いで、プリントエンジン８中に挿入する。取付具３２は、取付具３２の下方表面５４において開口５８を画定する第１の流体導管５６を有する。いくつかの実施形態において、取付具３２は、図３Ｂに示されるように第２の流体導管７８を含みうる。

【0040】

工程８４に従って、垂直移動機構３８は、取付具３２の下方表面５４が光硬化樹脂２６に浸漬し透明シート３０と対向関係になるまで下方に、取付具３２を移動させる。

【0041】

工程８６に従って、プリントエンジン８は、光エンジン４２および垂直移動機構３８を作動し、製造対象の三次元物体３４を、取付具３２の下方表面５４上におよびそこから下方に伸長して形成する。製造対象の三次元物体３４は中空であり、したがって、内部空洞６２を画定する内表面６０を有する。製造対象の三次元物体３４は、開口５８と位置合わせされて開口５８を内部空洞６２に接続する入口ポート６４を含む。製造対象の三次元物体３４はまた、出口ポート６６を含む。

【0042】

１つの実施形態において、工程８６は、プリントエンジンコントローラ５８の制御下で以下のサブ工程含む：（ａ）光エンジンは、ピクセル化された光で構築平面４４を選択的に照射し、取付具３２の下方表面５４上に光硬化樹脂２６の層を選択的に硬化および固化する。これは、製造対象の三次元物体３４の第１の層である；（ｂ）垂直移動機構は、製造対象の三次元物体３４の下方表面３６を再配置する；（ｃ）製造対象の三次元物体３４の下方表面３６上に光硬化樹脂２６の新しい層を固化することを除き、工程ａが繰り返される。製造対象の三次元物体３４が完全に形成されるまで、工程ｂおよびｃが繰り返される。工程ｂにおける動作は、上下運動を含んでもよく、工程８６中の大きさが変化してもよい。

【0043】

工程８８に従って、搬送機構１６は、プリントエンジン８から取付具３２を取り外し、取付具３２を流体処理ステーション１０中に配置する。工程９０に従って、流体処理ステーション１０の流体注入ポート６８は、取付具３２の第１の流体導管５６と密閉して係合する。

【0044】

工程９２に従って、流体処理ステーション１０は、流体注入ポート６８を介して流体を注入する。注入された流体は、（１）流体注入ポート６８から、（２）第１の流体導管５６を通り、（３）入口ポート６４を通って、かつ、（４）内部空洞６２の中に、流れる。流体はまた、出口ポート６６から流出し、流出する流体は、置換された流体および注入された流体の一部を含みうる。

【0045】

図６は、図２に示される全てのステーションを用いるプリントシステム２を作動する方法９４を示すフローチャートである。工程９６に従って、取付具３２は、プリントエンジンステーション８中に搭載される。工程９８に従って、プリントエンジン８は、製造対象の三次元物体３４のために作動される。工程９８は、図５の工程８４および８６に類似してもよい。

【0046】

工程１００に従って、取付具３２は、リンスステーション１８に搬送され、これは次いで、製造対象の三次元物体３４を洗浄するよう作動される。工程１００は、工程８８、９０、および９２に類似し、ここでは、流体供給源６７が、未硬化の光硬化樹脂２６を洗い流すための溶媒である。

【0047】

工程１０２に従って、取付具３２は、乾燥ステーション２０に搬送され、これは次いで、製造対象の三次元物体３４を乾燥させるよう作動される。工程１０２は、工程８８、９０、および９２に類似し、ここでは、流体供給源６７が、残留溶媒を追い出すおよび／または乾燥させるためのガスの加圧供給源である。

【0048】

工程１０４に従って、取付具は、材料注入ステーション２２に搬送され、これは次いで、製造対象の三次元物体３４の内部空洞６２を充填するよう作動される。工程１０４は、工程８８、９０、および９２に類似し、ここでは、流体供給源６７が、液体および／または流動構築材料である。例示的な実施形態において、製造対象の三次元物体３４は、注入された構築材料のためのモールドとして機能する。

【0049】

工程１０６に従って、取付具は、硬化ステーション１２に搬送され、これは次いで、製造対象の三次元物体３４および／または内部に注入された材料を硬化するよう作動される。工程１０８に従って、取付具は次いで、検査ステーション１４に搬送され、これは次いで、製造対象の三次元物体３４および／または注入された材料の臨界寸法および／または欠陥を検査するよう作動される。

【0050】

処理シーケンス９４の他の実施形態が可能である。特定の工程は、スキップまたは再追加されてもよい。１つの実施形態には、工程１０４を除き全ての工程が含まれる。別の実施形態には、工程１０６を除き全ての工程が含まれる。さらに他の実施形態では、工程１０６および１０８が取り除かれる、または、工程１０８が取り除かれてもよい。ある実施形態において、硬化工程１０６は、工程１０４の前後に行われてもよい。したがって、多くの異なるサブセットおよび順序が、方法９４の工程に関して可能である。

【0051】

上記で説明した具体的な実施形態およびそのアプリケーションは、専ら説明目的のためのものであり、特許請求の範囲に包含される変更形態およびバリエーションを、除外するものではない。

【符号の説明】

【0052】

２ 三次元プリントシステム
４ 作業セル
６ コントローラ
８ プリントエンジン
１０ 流体処理ステーション
１２ 硬化ステーション
１４ 検査ステーション
１６ 搬送機構
１８ リンスステーション
２０ 乾燥ステーション
２２ 材料ステーション
２６ 光硬化樹脂
３０ 透明シート
３２ 取付具
３４ 製造対象の三次元物体
３８ 移動機構
４４ 構築平面
４８ 空間光変調器
５０ プリントエンジンコントローラ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】