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特許7428725設定されたジオメトリデータにしたがって少なくとも１つの固体層を製造する方法
(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】
(24)【登録日】2024-01-29
(45)【発行日】2024-02-06
(54)【発明の名称】設定されたジオメトリデータにしたがって少なくとも１つの固体層を製造する方法
(51)【国際特許分類】
B29C 64/321 20170101AFI20240130BHJP
B29C 64/112 20170101ALI20240130BHJP
B29C 64/124 20170101ALI20240130BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20240130BHJP
B29C 64/209 20170101ALI20240130BHJP
B29C 64/245 20170101ALI20240130BHJP
B29C 64/264 20170101ALI20240130BHJP
B29C 64/277 20170101ALI20240130BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20240130BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240130BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240130BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240130BHJP
【ＦＩ】
B29C64/321
B29C64/112
B29C64/124
B29C64/153
B29C64/209
B29C64/245
B29C64/264
B29C64/277
B29C64/393
B33Y10/00
B33Y30/00
B33Y50/02
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2021561828
(86)(22)【出願日】2020-04-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-16
(86)【国際出願番号】 EP2020060756
(87)【国際公開番号】W WO2020212519
(87)【国際公開日】2020-10-22
【審査請求日】2022-10-21
(31)【優先権主張番号】102019002809.0
(32)【優先日】2019-04-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】517393617
【氏名又は名称】ディー・ピー ポーラー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ｄｐ ｐｏｌａｒ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒｓｔｒａｓｓｅ ３２ａ， Ｄ－７６３４４ Ｅｇｇｅｎｓｔｅｉｎ－Ｌｅｏｐｏｌｄｓｈａｆｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ハンス マテア
【審査官】▲高▼橋 理絵
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１８－５１７５９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０９０９４０２２（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１８９４３５（ＵＳ，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】
記憶装置（１５）内に格納された設定されたジオメトリデータにしたがって少なくとも１つの固体層を製造する方法であって、ノズル流動性の材料の材料ポーションを土台（１）上に、かつ／または前記土台（１）上に存在し、固化された材料層上に放出すべく、互いに離間していて、材料放出ノズルとして形成される複数のエミッタ（１２）を有する、少なくとも１つのエミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）を用意し、前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）は、複数のエミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）を有し、前記エミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）内で前記エミッタ（１２）の中心は、それぞれ、真っ直ぐな線内で互いにずらされており、前記土台（１）を前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）に対して相対的に回転軸線（２）回りに回転ポジショニングし、前記材料ポーションを前記エミッタ（１２）により前記土台（１）上に、かつ／または前記土台（１）上に存在し、固化された材料層上に被装し、その後、固化させ、前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）の、前記回転軸線（２）から最も遠く離れた前記エミッタ（１２）の前記中心は、前記回転軸線（２）に対して第１の半径方向の間隔（Ｒ１）を有し、前記回転軸線（２）の最も近くに配置される前記エミッタ（１２）の前記中心は、前記回転軸線（２）に対して第２の半径方向の間隔（Ｒ２）を有し、前記土台（１）に対して相対的な前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）の回転位置のためのトリガ箇所（２０，２１，２２）を規定するトリガ信号を生成し、個々の前記エミッタ（１２）のために、前記記憶装置（１５）内にプールされた前記ジオメトリデータに応じて、かつ／または前記土台（１）が前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）に対して相対的にそれぞれの前記トリガ箇所（２０，２１，２２）にポジショニングされたときに、該当する前記エミッタ（１２）が前記土台（１）に対して相対的に配置されているポジションに応じて、それぞれ１つの作動信号を生成し、一時記憶し、前記エミッタ（１２）を前記トリガ箇所（２０，２１，２２）でそれぞれ、前もって一時記憶された前記作動信号がセットされている前記エミッタ（１２）だけが材料を放出するように駆動制御し、互いに隣接するトリガ箇所（２０，２１，２２）間の角度は、第１の半径方向線（２３）と第２の半径方向線（２４）とが間になす角度（α）に相当するように選択され、前記第１の半径方向線（２３）は、前記回転軸線（２）から、第１のエミッタカラム（１３Ａ）と、前記回転軸線（２）に対して同心の基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）との間の交点に向かって延び、前記第２の半径方向線（２４）は、前記回転軸線（２）から、前記第１のエミッタカラム（１３Ａ）に対して前記回転軸線（２）の周方向で隣接する第２のエミッタカラム（１３Ｂ）と、前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）との間の交点に向かって延び、前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の９０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の１０％との和より小さく、かつ前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の１０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の９０％との和より大きい、設定されたジオメトリデータにしたがって少なくとも１つの固体層を製造する方法。
【請求項2】
記憶装置（１５）内に格納された設定されたジオメトリデータにしたがって少なくとも１つの固体層を製造する方法であって、内部で液状、ペースト状または粉末状の材料（３１）からなる少なくとも１つの材料層が土台（１）上に被装される容器（３０）を用意し、前記材料に前記材料を固化させる放射を照射すべく、互いに離間していて、前記材料層に対向した複数の放射エミッタ（１２）を有するエミッタアッセンブリを用意し、前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）は、複数のエミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）を有し、前記エミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）内で前記エミッタ（１２）の中心は、それぞれ、真っ直ぐな線内で互いにずらされており、前記土台（１）を前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）に対して相対的に回転軸線（２）回りに回転ポジショニングし、前記放射を前記エミッタ（１２）により、前記材料が少なくとも１つの照射箇所で固化されるように前記材料層に向け、前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）の、前記回転軸線（２）から最も遠く離れた前記エミッタ（１２）の前記中心は、前記回転軸線（２）に対して第１の半径方向の間隔（Ｒ１）を有し、前記回転軸線（２）の最も近くに配置される前記エミッタ（１２）の前記中心は、前記回転軸線（２）に対して第２の半径方向の間隔（Ｒ２）を有し、前記土台（１）に対して相対的な前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）の回転位置のためのトリガ箇所（２０，２１，２２）を規定するトリガ信号を生成し、個々の前記エミッタ（１２）のために、前記記憶装置（１５）内にプールされた前記ジオメトリデータに応じて、かつ／または前記土台（１）が前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）に対して相対的にそれぞれの前記トリガ箇所（２０，２１，２２）にポジショニングされたときに、該当する前記エミッタ（１２）が前記土台（１）に対して相対的に配置されているポジションに応じて、それぞれ１つの作動信号を生成し、一時記憶し、前記エミッタ（１２）を前記トリガ箇所（２０，２１，２２）でそれぞれ、前もって一時記憶された前記作動信号がセットされている前記エミッタ（１２）だけが放射を放出するように駆動制御し、互いに隣接するトリガ箇所（２０，２１，２２）間の角度は、第１の半径方向線（２３）と第２の半径方向線（２４）とが間になす角度（α）に相当するように選択され、前記第１の半径方向線（２３）は、前記回転軸線（２）から、第１のエミッタカラム（１３Ａ）と、前記回転軸線（２）に対して同心の基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）との間の交点に向かって延び、前記第２の半径方向線（２４）は、前記回転軸線（２）から、前記第１のエミッタカラム（１３Ａ）に対して前記回転軸線（２）の周方向で隣接する第２のエミッタカラム（１３Ｂ）と、前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）との間の交点に向かって延び、前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の９０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の１０％との和より小さく、かつ前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の１０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の９０％との和より大きい、設定されたジオメトリデータにしたがって少なくとも１つの固体層を製造する方法。
【請求項3】
前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の８０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の２０％との和より小さく、かつ前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の２０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の８０％との和より大きいことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項4】
前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の７０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の３０％との和より小さく、かつ前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の３０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の７０％との和より大きいことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項5】
前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の６０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の４０％との和より小さく、かつ前記基準円線（２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ）の前記半径は、前記第１の半径方向の間隔（Ｒ１）の４０％と、前記第２の半径方向の間隔（Ｒ２）の６０％との和より大きいことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項6】
互いに平行に配置される少なくとも２つのエミッタカラムを有し、前記エミッタカラム内では、それぞれ、該当する前記エミッタカラムに属する前記エミッタの前記中心が、真っ直ぐな線内で互いにずらされているエミッタアッセンブリを用意することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項7】
各トリガ箇所（２０，２１，２２）にそれぞれ１つのエミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）を割り当て、個々の前記トリガ箇所（２０，２１，２２）のために設けられた前記作動信号をそれぞれ、該当する前記トリガ箇所（２０，２１，２２）に割り当てられた前記エミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）の前記エミッタ（１２）のためにだけ、前記記憶装置（１５）内にプールされた前記ジオメトリデータに応じて、かつ該当する前記エミッタ（１２）が配置されているポジションに応じて生成し、前記作動信号を、前記エミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）内には配置されていない前記エミッタ（１２）のためには、前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）が前記土台に対して相対的に前記トリガ箇所（２０，２１，２２）にポジショニングされたとき、前記エミッタ（１２）が作動されないようにセットすることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項8】
前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）の前記エミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）を、前記回転軸線（２）と、前記回転軸線（２）に対する垂線とにより規定されるラジアル平面に対して対称に、前記エミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）が前記ラジアル平面に対して平行に延びるように配置することを特徴とする、請求項６または７記載の方法。
【請求項9】
前記回転軸線（２）に対して同心に配置され、それぞれ内側の円軌道と外側の円軌道とにより画定される複数の印刷リング（２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ）を印刷すべく、少なくとも第１および第２のエミッタアッセンブリ（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）を用意し、前記エミッタアッセンブリ（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）を、前記第１のエミッタアッセンブリ（１１Ａ）の前記内側の円軌道と前記外側の円軌道との算術平均値が、前記第２のエミッタアッセンブリ（１１Ｂ）の前記内側の円軌道と前記外側の円軌道との算術平均値とは異なっているように、前記回転軸線（２）に対して相対的にポジショニングし、前記第１のエミッタアッセンブリ（１１Ａ）の前記トリガ信号を生成すべく、第１の半径を有する基準円線（２５Ａ）を使用し、前記第２のエミッタアッセンブリ（１１Ｂ）の前記トリガ信号を生成すべく、前記第１の半径から偏差した第２の半径を有する基準円線（２５Ｂ）を使用し、前記第１の半径を請求項１から５までのいずれか１項にしたがって前記第１のエミッタアッセンブリ（１１Ａ）の前記第１および第２の半径方向の間隔に応じて選択し、前記第２の半径を請求項１から５までのいずれか１項にしたがって前記第２のエミッタアッセンブリ（１１Ｂ）の前記第１および第２の半径方向の間隔に応じて選択することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項10】
前記回転軸線（２）に関して任意の回転角度の分だけ互いにずらされている少なくとも２つのエミッタアッセンブリ（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）を用意し、個々の前記エミッタアッセンブリ（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）の前記エミッタ（１２）をそれぞれ請求項１から８までの少なくとも１項にしたがって制御することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項11】
前記エミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）内で互いに隣接するエミッタ（１２）の前記中心は、互いに一定の第１のパターン間隔を置いて配置されており、互いに隣接するエミッタカラム（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）は、それぞれ、互いに一定の第２のパターン間隔を置いてずらされており、前記第１のパターン間隔は、２０パーセント未満、特に１０パーセント未満の分だけ前記第２のパターン間隔から偏差し、特に前記第２のパターン間隔と一致することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項12】
３次元の成形対象物（１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ）を製造すべく、ノズル流動性の前記材料の複数の材料層を重ねるように施装し、前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）と前記土台（１）との間の間隔を、層毎にその都度、最後に施装した前記材料層の厚さの分だけ拡大させ、各材料層をその施装後、この材料層上に別の材料層を施装する前にその都度固化させることを特徴とする、請求項１または請求項１を引用する請求項３から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項13】
３次元の成形対象物（１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ）を製造すべく、前記液状、ペースト状または粉末状の材料の複数の材料層を重ねて前記エミッタアッセンブリ（１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ）により照射することで固化させることを特徴とする、請求項２または請求項２を引用する請求項３から１１までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、記憶装置内に格納された設定されたジオメトリデータにしたがって少なくとも１つの固体層を製造する方法に関する。
【0002】
米国特許出願公開第２００４／０２６５４１３号明細書において公知の方法では、直角の座標系の印刷点として記憶装置内に格納されたジオメトリデータを、座標変換装置により極座標に変換している。本方法では、液状の材料の材料ポーションを土台上に放出するために用いられる、互いに離間していて、ノズルとして形成されるそれぞれ複数のエミッタを有する２つのエミッタアッセンブリを有する３Ｄプリンタを用意する。土台は、円盤形に構成されており、駆動部により回転軸線回りにエミッタアッセンブリに対して相対的に回転ポジショニング可能である。エンコーダにより、エミッタアッセンブリと土台との間の相対ポジションのための回転位置信号が生成される。
【0003】
各エミッタアッセンブリは、市販の印刷ヘッドを多数有しており、印刷ヘッドは、スライドガイドに配置される印刷ヘッドキャリア上で回転軸線に対して半径方向でインクリメンタルに移動可能である。これにより、機能しない印刷ヘッド、噴射不良または誤ってポジショニングされたエミッタによって引き起こされる可能性がある印刷時の不整は、エミッタアッセンブリのポジションが層毎に変更されることで、修正されるはずである。エミッタの機能不全によって引き起こされている欠陥は、これにより、印刷された個々の層においてそれぞれ違う箇所に配置されており、均される。さらにエミッタアッセンブリは、印刷ヘッドキャリアにより印刷ポジション、診断ポジションおよびサービスポジション間で配置可能であり、印刷ポジションでは、エミッタは、土台の上方に配置され、診断ポジションでは、エミッタは、土台の横に存在する診断装置にポジショニングされ、サービスポジションでは、エミッタは、土台の横であって、かつ診断ポジションの横にポジショニングされている。サービスポジションでは、エミッタのクリーニングまたは交換が可能である。
【0004】
エミッタアッセンブリのエミッタが具体的にどのように配置されていて、印刷中、どのように駆動制御されるかは、上述の出願公開明細書には、その詳細は開示されていない。
【0005】
従前公知の方法は、印刷ヘッドキャリアの半径方向の移動時にポジショニング誤差が発生し得るという欠点を有している。さらに、印刷ヘッドキャリアの移動および多数の印刷ヘッドは、手間あるいはコストを要する。
【0006】
実際の使用現場において、さらに、保持部を有しており、保持部には、略長方形の、一水平平面内に延在する土台が、層状の材料施装により製造すべき成形対象物を受けるために配置されている３Ｄプリンタが公知である。このプリンタは、成形対象物をデカルト座標マトリクス内で印刷するために用いられる。成形対象物のために、デカルト座標マトリクス内に位置する印刷点に割り当てられたジオメトリデータが用意される。
【0007】
土台の上方には、印刷ヘッドが保持部に配置されており、印刷ヘッドは、流動性のある材料の材料ポーションを土台上に放出するノズルアッセンブリを有しており、ノズルアッセンブリは、以下では、エミッタアッセンブリとも称呼する。エミッタアッセンブリは、ノズルとして形成される多数のエミッタを有しており、エミッタは、マトリクス状に、互いに平行にずらされた複数のエミッタカラム内と、互いに平行にずらされ、エミッタカラムに対して横方向に延びる複数のエミッタロー内とに、斜角の直線の座標系内で配置されている。互いに隣接するエミッタカラムは、それぞれ、エミッタカラムの延在方向で互いにずらされており、このずれは、エミッタがエミッタカラム内で有しているずれより小さい。エミッタカラムは、長方形の土台の短辺である両縁部に対して平行に延びている（Ｘ軸）。エミッタは、エミッタアッセンブリの各エミッタが、長方形の土台の短辺である両縁部に対して平行に延びる方向でデカルト座標マトリクスの別のＸポジションに位置するように配置されている。その際、座標マトリクスの各Ｘポジションには、それぞれ、エミッタアッセンブリの正確に１つのエミッタが割り当てられている。
【0008】
エミッタアッセンブリは、保持部に配置される第１の位置決め装置により土台の長手方向延在に対して平行にＹ方向で移動可能であり、互いに離れた短辺である両縁部間を往復走行可能である。長方形の土台の短辺である両縁部に対して平行にＸ軸の方向で延びる線上に位置する、互いに直接隣接する印刷点が、エミッタアッセンブリのそれぞれ異なるエミッタカラム内に配置されたノズルにより印刷されるので、印刷ヘッドは、線の互いに隣接する印刷点を印刷する際、それぞれ異なるエミッタカラムがＸ軸の方向で有しているずれが補償されるように、それぞれ異なるＸポジションにポジショニングされる。これにより、Ｘ方向で直接相並んで配置された印刷点は、一部領域でオーバラップするように密に互いにずらされて土台上に印刷され得る。それにもかかわらず、エミッタアッセンブリのエミッタは、空間的に互いに離隔され、エミッタ間に、エミッタをノズル流動性の材料のためのリザーバに接続する流路および／または導電路を配置することが可能な程度、互いに離間している。
【0009】
エミッタアッセンブリのエミッタは、ノズル流動性の材料のためのリザーバとともに土台に対して相対的に可動である。印刷ヘッドに隣接して、固定装置が配置されており、固定装置は、エミッタアッセンブリにより施装された材料層を架橋あるいは固化させるべく、紫外光源を有している。固定装置は、印刷ヘッドとともに土台に対して相対的に可動である。
【0010】
従前公知の３Ｄプリンタは、さらに第２の位置決め装置を有しており、第２の位置決め装置により土台は、土台が延在する平面に対して垂直に印刷ヘッドに向かって、かつ印刷ヘッドから離れるように可動、つまり高さについてポジショニング可能である。
【0011】
成形対象物を製造すべく、印刷ヘッドは、土台の第１の縁部に隣接して土台の上方に所定の間隔を置いてポジショニングされる。製造したい成形対象物のためのジオメトリデータがプールされているデータ記憶装置から、第１の材料層のジオメトリについてのデータが、高速の印刷バッファ内にロードされる。その後、印刷ヘッドは、第１の位置決め装置により連続的に土台の反対側の第２の縁部に向かって走行させられる。同時にエミッタアッセンブリの個々のエミッタの相応の駆動制御により、土台上で成形対象物の第１の材料層が形成されるべき箇所において、それぞれ１つの材料ポーションが土台上に放出される。個々のエミッタの駆動制御は、印刷ヘッドの目下のポジションに応じて、かつ印刷バッファ内に存在するデータに応じて実施される。こうして土台上に施装された流動性のある材料は、固定装置により発生される紫外光を照射することで固化される。
【0012】
印刷ヘッドが土台の第２の縁部に到着すると、印刷ヘッドの水平の送り運動は、停止され、データ記憶装置から、先に生成された材料層上に施装すべき別の材料層のためのジオメトリデータが、印刷バッファ内にロードされる。さらに土台は、第２の位置決め装置により、先に生成された材料層の厚さに相当する寸法の分だけ、この材料層上に別の材料層を施装するために、下降される。而るに印刷ヘッドは、第１の位置決め装置により連続的に土台の第１の縁部に向かって移動される。同時に、エミッタの相応の駆動制御により、別の材料層が形成されるべき箇所において、それぞれ１つの材料滴が、既に製造された材料層上に放出される。こうして土台上に施装された流動性のあるポリマー材料は、再び、固定装置により発生される紫外光を照射することで固化される。
【0013】
前述の方法ステップは、相応の形式で、成形対象物のすべての材料層が製造されるまで、繰り返される。
【0014】
この方法は、土台の縁部に設けられた付属物を含めた印刷ヘッドモジュールの停止および加速のために、印刷のために使用できない時間が必要とされるという欠点を有している。この停止および加速は、印刷面積が比較的小さいものから、中間的なものまでは、総印刷時間の５０％まで要求し、それゆえ、この方法の生産性を著しく低下させてしまうことがある。さらに、重量のある印刷ヘッドと、印刷ヘッドに結合された比較的大きなかつ重量のある部品、例えば、流動性のある材料貯蔵が内部に存在するリザーバと、摩耗しやすいケーブル引き回しと、固定装置とは、１つの材料層を製造する度に止められ、さらなる材料層が施装されるべき際には、反対方向に加速されなければならない。その際に生じる加速力により、位置決め装置の機構には負荷がかかり、このことは、位置決め装置の軸受およびガイドにおける相応の摩耗に至らしめ、ひいてはプリンタの精度を損ねてしまう。
【0015】
それゆえ課題は、少なくとも１つの固体層を、記憶装置内に格納されたジオメトリデータに応じて、エミッタが斜角の直線の座標系内に配置されているエミッタアッセンブリにより、簡単に製造することを可能にする、冒頭で述べた形態の方法を提示することにある。その際、エミッタアッセンブリの座標系から偏差した、印刷のために使用される極座標系により生じる比較的大きな歪みは、回避されることが望ましく、その結果、斜角の座標系内に配置されるエミッタを有するエミッタアッセンブリの使用にもかかわらず、許容可能な印刷画像が達成される。
【0016】
上記課題は、請求項１の特徴により解決される。請求項１によれば、冒頭で述べた形態の方法において、ノズル流動性の材料の材料ポーションを土台上に、かつ／または土台上に存在し、固化された材料層上に放出すべく、互いに離間していて、材料放出ノズルとして形成される複数のエミッタを有する、少なくとも１つのエミッタアッセンブリを用意し、エミッタアッセンブリは、複数のエミッタカラムを有し、エミッタカラム内でエミッタの中心は、それぞれ、真っ直ぐな線内で互いにずらされており、土台をエミッタアッセンブリに対して相対的に回転軸線回りに回転ポジショニングし、材料ポーションをエミッタにより土台上に、かつ／または土台上に存在し、固化された材料層上に被装し、その後、固化させ、エミッタアッセンブリの、回転軸線から最も遠く離れたエミッタの中心は、回転軸線に対して第１の半径方向の間隔を有し、回転軸線の最も近くに配置されるエミッタの中心は、回転軸線に対して第２の半径方向の間隔を有し、土台に対して相対的なエミッタアッセンブリの回転位置のためのトリガ箇所を規定するトリガ信号を生成し、個々のエミッタのために、記憶装置内にプールされたジオメトリデータに応じて、かつ／または土台がエミッタアッセンブリに対して相対的にそれぞれのトリガ箇所にポジショニングされたときに、該当するエミッタが土台に対して相対的に配置されているポジションに応じて、それぞれ１つの作動信号を生成し、一時記憶し、エミッタをトリガ箇所でそれぞれ、前もって一時記憶された作動信号がセットされているエミッタだけが材料を放出するように駆動制御し、互いに隣接するトリガ箇所間の角度は、第１の半径方向線と第２の半径方向線とが間になす角度に相当するように選択され、第１の半径方向線は、回転軸線から、第１のエミッタカラムと、回転軸線に対して同心の基準円線との間の交点に向かって延び、第２の半径方向線は、回転軸線から、第１のエミッタカラムに対して回転軸線の周方向で隣接する第２のエミッタカラムと、基準円線との間の交点に向かって延び、基準円線の半径は、第１の半径方向の間隔の９０％と、第２の半径方向の間隔の１０％との和より小さく、かつ基準円線の半径は、第１の半径方向の間隔の１０％と、第２の半径方向の間隔の９０％との和より大きいようにした。ノズル流動性の材料とは、ノズルを通して土台上に、特に媒体に対して作用する圧力により施装され得る液状、ペースト状または粉末状の媒体と解される。
【0017】
前述の課題は、請求項２の特徴によっても解決される。請求項２によれば、冒頭で述べた形態の方法において、内部で液状、ペースト状または粉末状の材料からなる少なくとも１つの材料層が土台上に被装される容器を用意し、材料に材料を固化させる放射を照射すべく、互いに離間していて、材料層に対向した複数の放射エミッタを有するエミッタアッセンブリを用意し、エミッタアッセンブリは、複数のエミッタカラムを有し、エミッタカラム内でエミッタの中心は、それぞれ、真っ直ぐな線内で互いにずらされており、土台をエミッタアッセンブリに対して相対的に回転軸線回りに回転ポジショニングし、放射をエミッタにより、材料が少なくとも１つの照射箇所で固化されるように材料層に向け、エミッタアッセンブリの、回転軸線から最も遠く離れたエミッタの中心は、回転軸線に対して第１の半径方向の間隔を有し、回転軸線の最も近くに配置されるエミッタの中心は、回転軸線に対して第２の半径方向の間隔を有し、土台に対して相対的なエミッタアッセンブリの回転位置のためのトリガ箇所を規定するトリガ信号を生成し、個々のエミッタのために、記憶装置内にプールされたジオメトリデータに応じて、かつ／または土台がエミッタアッセンブリに対して相対的にそれぞれのトリガ箇所にポジショニングされたときに、該当するエミッタが土台に対して相対的に配置されているポジションに応じて、それぞれ１つの作動信号を生成し、一時記憶し、エミッタをトリガ箇所でそれぞれ、前もって一時記憶された作動信号がセットされているエミッタだけが放射を放出するように駆動制御し、互いに隣接するトリガ箇所間の角度は、第１の半径方向線と第２の半径方向線とが間になす角度に相当するように選択され、第１の半径方向線は、回転軸線から、第１のエミッタカラムと、回転軸線に対して同心の基準円線との間の交点に向かって延び、第２の半径方向線は、回転軸線から、第１のエミッタカラムに対して回転軸線の周方向で隣接する第２のエミッタカラムと、基準円線との間の交点に向かって延び、基準円線の半径は、第１の半径方向の間隔の９０％と、第２の半径方向の間隔の１０％との和より小さく、かつ基準円線の半径は、第１の半径方向の間隔の１０％と、第２の半径方向の間隔の９０％との和より大きいようにした。本発明は、つまり、光造形法に類似の方法でも使用可能である。相違点は、光造形法のレーザビームまたはＬＣＤ／ＬＥＤプロジェクタが、請求項１または２記載のエミッタアッセンブリに置換されることである。
【0018】
ジオメトリデータには、印刷点が割り当てられていることができ、印刷点は、デカルトマトリクス内に配置されており、マトリクスは、ローおよびカラムを有しており、ローおよびカラム内でそれぞれ複数の印刷点が互いにずらされている。
【0019】
好ましくは、ジオメトリデータに印刷点が割り当てられており、印刷点は、極マトリクス内に配置されており、極マトリクスは、回転軸線に対して半径方向で延びる複数の列を有しており、列内では、それぞれ複数の印刷点が互いにずらされている。これにより良質の印刷画像が可能となる。印刷点を有する列は、回転軸線の周方向で、好ましくは、第１の半径方向線と第２の半径方向線とが間になす角度に相当する角度の分だけ互いにずらされている。
【0020】
ジオメトリデータは、好ましくはビットマップとしてプールされており、印刷点毎に１つの作動値を有していることができる。作動値は、最も簡単な場合、２つの状態を有していることができ、例えば、印刷点に固体層があるべきときは、論理値「１」を有し、固体層が印刷点にあるべきでないときは、論理値「０」を有している。個々の印刷点のためにそれぞれ異なる材料量または放射エネルギ量が土台上に放出されるべきときは、作動値は、２つより多くの状態を有していてもよい。必要であれば、ジオメトリデータは、印刷点のポジションのための座標を有していてもよい。固体層があるべき印刷点のためにだけ、座標が提供されることも可能である。付加的な作動値は、この場合、省略可能である。
【0021】
有利な形式で、本発明に係る方法では、印刷のために使用される極座標系の、エミッタアッセンブリのエミッタが配置されているデカルト座標系からの偏差によって生じる歪みは、比較的均整にエミッタ上に分配される。これにより、ノズル流動性の材料が土台上に、もしくは土台上に存在し、固化された材料層上に被装される材料放出箇所（請求項１）、または照射箇所（請求項２）と、対応する印刷点ポジションであって、そのために記憶装置内にジオメトリデータが格納されている印刷点ポジションとの間の、印刷時に最大で生じる位置偏差は、基準円線の半径が請求項１に表示した範囲外にある相応の方法におけるより小さい。これにより、本発明に係る方法では、デカルト座標状に配置されるエミッタを有する低コストの印刷ヘッドの使用にもかかわらず、許容可能な印刷画像が達成される。
【0022】
本発明の好ましい一実施の形態では、基準円線の半径は、第１の半径方向の間隔の８０％と、第２の半径方向の間隔の２０％との和より小さく、かつ基準円線の半径は、第１の半径方向の間隔の２０％と、第２の半径方向の間隔の９０％との和より大きい。これにより、材料が土台上に、もしくは土台上に存在し、固化された材料層上に施装される箇所と、ジオメトリデータとの間の最大の歪みまたは位置偏差は、さらに減少され得る。
【0023】
異なる座標系（斜角あるいは極）により最大で生じる歪みのさらなる減少は、本発明の有利な一構成では、基準円線の半径が、第１の半径方向の間隔の７０％と、第２の半径方向の間隔の３０％との和より小さく、かつ基準円線の半径が、第１の半径方向の間隔の３０％と、第２の半径方向の間隔の７０％との和より大きいことにより達成される。
【0024】
本発明の一発展形では、基準円線の半径は、第１の半径方向の間隔の６０％と、第２の半径方向の間隔の４０％との和より小さく、かつ基準円線の半径は、外側の円軌道の直径の４０％と、内側の円軌道の直径の６０％との和より大きいようにした。特に、基準円線の半径が、第１の半径方向の間隔の５５％と、第２の半径方向の間隔の４５％との和より小さく、かつ基準円線の半径が、外側の円軌道の直径の４５％と、内側の円軌道の直径の５５％との和より大きいと、有利である。これにより、印刷時の最大の歪みは、さらに減少され得る。
【0025】
本発明の有利な一構成では、各トリガ箇所にそれぞれ１つのエミッタカラムを割り当て、個々のトリガ箇所のために設けられた作動信号をそれぞれ、該当するトリガ箇所に割り当てられたエミッタカラムのエミッタのためにだけ、記憶装置内にプールされたジオメトリデータに応じて、かつ該当するエミッタが配置されているポジションに応じて生成し、作動信号を、このエミッタカラム内には配置されていないエミッタのためには、エミッタアッセンブリが土台に対して相対的にトリガ箇所にポジショニングされたとき、これらのエミッタが作動されないようにセットする。各トリガ箇所では、つまり、それぞれ単一のエミッタカラムにおいてのみ、ジオメトリデータが、材料放出信号の生成時に考慮される一方、１つの残りのエミッタカラム（エミッタアッセンブリが２つのエミッタカラムを有している場合）あるいは複数の残りのエミッタカラム（エミッタアッセンブリが２つより多くのエミッタカラムを有している場合）の作動信号は、無効化される。本方法は、而して簡単に実施可能である。それというのも、このエミッタカラム内に存在するエミッタの中心の間隔が、印刷点の相応の間隔と一致するとき、ジオメトリデータは、直接、記憶装置から印刷バッファ内に、トリガ箇所に割り当てられた（アクティブな）エミッタカラムの作動信号のために受け取られ得るからである。トリガ箇所からトリガ箇所へ、それぞれ、アクティブなエミッタカラムは、周期的に交番される。而して、例えば４つのエミッタカラムを有するエミッタアッセンブリの場合、第１のトリガ箇所で第１のエミッタカラムが作動され、第２のトリガ箇所で第２のエミッタカラムが作動され、第３のトリガ箇所で第３のエミッタカラムが作動され、第４のトリガ箇所で第４のエミッタカラムが作動され、第５のトリガ箇所で第１のエミッタカラムが作動され、第６のトリガ箇所で第２のエミッタカラムが作動され得る（以下同様）。請求項７記載の方法は、特に、第１のエミッタカラムと最後のエミッタカラムとの間の間隔、ひいてはエミッタアッセンブリの幅が、基準円線の直径より小さいエミッタアッセンブリのために好適である。
【0026】
合目的的には、エミッタアッセンブリのエミッタカラムを、回転軸線と、回転軸線に対する垂線とにより規定されるラジアル平面に対して対称に、エミッタカラムがこのラジアル平面に対して平行に延びるように配置する。エミッタアッセンブリが奇数のエミッタカラムを有しているとき、エミッタカラムの配置は、好ましくは、真ん中のエミッタカラムまたはその真っ直ぐな延長線が回転軸線を通るようにする。印刷ヘッドアッセンブリが偶数のエミッタカラムを有しているとき、回転軸線は、好ましくは、最も内側の２つのエミッタカラムあるいはそれらの真っ直ぐな延長線間の中間に配置されている。
【0027】
本発明の一発展形では、回転軸線に対して同心に配置され、それぞれ内側の円軌道と外側の円軌道とにより画定される複数の印刷リングを印刷すべく、少なくとも第１および第２のエミッタアッセンブリを用意し、これらのエミッタアッセンブリを、第１のエミッタアッセンブリの内側の円軌道と外側の円軌道との算術平均値が、第２のエミッタアッセンブリの内側の円軌道と外側の円軌道との算術平均値とは異なっているように、回転軸線に対して相対的にポジショニングし、第１のエミッタアッセンブリのトリガ信号を生成すべく、第１の半径を有する基準円線を使用し、第２のエミッタアッセンブリのトリガ信号を生成すべく、第１の半径から偏差した第２の半径を有する基準円線を使用し、第１の半径を請求項１から５までのいずれか１項にしたがって第１のエミッタアッセンブリの第１および第２の半径方向の間隔に応じて選択し、第２の半径を請求項１から５までのいずれか１項にしたがって第２のエミッタアッセンブリの第１および第２の半径方向の間隔に応じて選択する。有利な形式で、その際、各エミッタアッセンブリの基準円線は、それぞれ、エミッタアッセンブリに割り当てられた印刷リング内に、その内側の縁部および外側の縁部に対して間隔を置いて配置されている。ここで印刷時に最大で生じる歪みは、さらに減少され得る。好ましくは、互いに隣接して配置される印刷リングは、半径方向で、土台あるいは土台上に存在し、固化された材料層の隙間なしのプリントが可能であるように、互いに隣り合い、または若干重なっている。
【0028】
本発明の好ましい一実施の形態では、回転軸線に関して任意の回転角度の分だけ互いにずらされている少なくとも２つのエミッタアッセンブリを用意し、個々のエミッタアッセンブリのエミッタをそれぞれ、材料ポーションを施装するために、請求項１から８までの少なくとも１項にしたがって制御する。このことは、より高速の材料施装および／またはより高い印刷分解能を可能にする。
【0029】
本発明の有利な一構成では、エミッタカラム内で互いに隣接するエミッタの中心は、互いに一定の第１のパターン間隔を置いて配置されており、互いに隣接するエミッタカラムは、それぞれ、互いに一定の第２のパターン間隔を置いてずらされており、第１のパターン間隔は、２０パーセント未満、特に１０パーセント未満の分だけ第２のパターン間隔から偏差し、特に第２のパターン間隔と一致する。これにより、印刷時の歪みは、さらに減少される。
【0030】
本発明に係る方法により、３次元の成形対象物が製造され得る。このために、材料をノズルにより施装する方法では、ノズル流動性の材料の多数の固体層を重ねるように施装する。材料層を施装する度に、さらなる材料層を施装する前に、施装した材料層をその都度固化させる。材料が架橋可能なポリマー素材であるとき、材料の固化は、例えば、好適な波長のＵＶ光を照射することで達成され得る。エミッタアッセンブリと土台との間の間隔を、層毎にその都度、最後に施装した材料層の厚さの分だけ拡大させる。請求項２記載の方法では、３次元の成形対象物を製造すべく、液状、ペースト状または粉末状の材料の複数の材料層を重ねてエミッタアッセンブリにより照射することで全面的かつ／または領域的に固化させる。
【0031】
以下に本発明の実施例について図面を基に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】層状の材料施装により３次元の成形対象物を製造する装置であって、回転盤として構成される土台を有し、土台上に成形対象物のための複数の材料層が被装されている装置を示した図である。
【図3】土台と、ノズル流動性の材料の材料ポーションを土台上に放出する、デカルト座標状に複数のカラム中に配置されるエミッタ（ノズル）を有する、土台の上方に配置されたエミッタアッセンブリとの部分平面図であって、エミッタの位置を概略的に円によりマークした図である。
【図4】デカルト印刷点マトリクスを図示した図である。
【図5】第１のトリガ箇所のための作動データを示した図である。
【図6】図３に類似の図であって、中断ありの線を生成すべく、第１のエミッタカラムが材料ポーションを土台上に放出する第１のトリガ箇所に、土台が存在しているときの図であり、材料ポーションにはハッチングを施して示した図である。
【図7】第２のトリガ箇所のための作動データを示した図である。
【図9】第３のトリガ箇所のための作動データを示した図である。
【図11A】図５ないし１０に示した本発明の実施例により中断ありの線に沿って土台上に被装された材料ポーションを示す図であって、材料ポーションは、中塗りの円によりマークし、線の中断の領域で材料が被装されなかった箇所は、破線で描いた円によりマークした図である。
【図12】土台と、土台に配置されるエミッタアッセンブリとの部分平面図であって、図１０Ｂに示した本発明によらず製造される線の印刷時に、エミッタカラムが材料を土台上に放出したトリガ箇所を、図の上側の縁部に矢印によりマークした図である。
【図13】３次元の成形対象物を層状に製造する装置の土台の部分平面図であって、土台は、複数のエミッタアッセンブリを有しており、エミッタアッセンブリは、それぞれ異なる印刷リングに割り当てられている態様の図である。
【図14】３次元の成形対象物を層状に製造する装置の土台の部分平面図であって、土台は、複数のエミッタアッセンブリを有しており、エミッタアッセンブリは、それぞれ異なる印刷リングに割り当てられている態様の図である。
【図15】印刷ヘッドのエミッタの平面図である。
【図17】光造形モデルにしたがって３次元の成形対象物を製造する装置であって、容器を有し、容器内には、回転可能な土台と、電磁放射の照射により固化可能な材料とが配置されている装置を示した図である。
【0033】
一水平平面内に配置される土台１上にノズル流動性の材料を層状に被装する方法において、土台１を有し、鉛直の回転軸線２回りに不動の保持部３に回動可能に軸支されている円環形の回転盤を用意する。保持部３は、保持部３の下面に設置面を有しており、設置面により保持部３は、例えば卓上または任意の空間の地面もしくは床上に設置可能である。
【0034】
土台１は、第１の位置決め装置と駆動接続関係にあり、第１の位置決め装置は、第１の駆動モータ４を有しており、第１の駆動モータ４により土台１は、矢印５の方向で回転駆動可能であり、駆動制御装置６により提供される回転位置目標値信号に応じてポジショニング可能である。第１の駆動モータ４は、この目的のために、駆動制御装置６内に組み込まれた第１の位置制御器に接続されており、第１の位置制御器は、土台１のための回転位置信号を検出するエンコーダ７を有している。第１の位置決め装置により土台１は、連続的に、かつ止まることなく、３６０°を超える略任意の角度にわたって保持部３に対して相対的に回転軸線２回りに回転可能である。
【0035】
土台１は、さらに第２の位置決め装置と駆動接続関係にあり、第２の位置決め装置は、第２の駆動モータ８を有しており、第２の駆動モータ８により土台１は、双方向矢印９の方向で保持部３に対して相対的に昇降可動であり、駆動制御装置６により提供される高さ位置目標値信号に応じてポジショニング可能である（図１および２）。このポジショニングは、断続的または連続的に実施可能である。第２の駆動モータ８は、この目的のために、駆動制御装置６内に組み込まれた第２の位置制御器に接続されており、第２の位置制御器は、土台１の高さ位置を検出する位置センサ１０を有している。
【0036】
本方法を実施するために、さらにエミッタアッセンブリ１１を用意する。エミッタアッセンブリ１１は、市販の印刷ヘッドとして構成されており、印刷ヘッドは、制御可能な弁またはポンプが設けられ、ノズルとして構成される多数のエミッタ１２を有しており、エミッタ１２からはそれぞれ、ノズル流動性の硬化可能な材料の材料ポーション（例えば滴）が放出可能である。市販の印刷ヘッドの代わりに、固定のエミッタを有する別のエミッタマトリクスを使用してもよい。材料は、例えば光によりかつ／または電磁式にかつ／または化学的に架橋可能なポリマーであってもよく、ポリマーは、図面に詳細に示すことはしないリザーバ内に貯蔵されており、リザーバは、管路を介してエミッタ１２に接続されている。
【0037】
エミッタ１２は、土台１の上方に、土台１の平面に対して平行に延び、土台１の平面から離間した一平面内に配置されており、デカルト座標状に、互いに平行に配置される複数のエミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ内と、エミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに対して横方向に延びる複数のエミッタロー内とに、互いに相対的にポジショニングされている。エミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ内で、個々のエミッタ１２の中心あるいは個々のエミッタ１２のノズル開口の面の重心は、真っ直ぐな線１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに沿って一定の間隔で互いにずらされている。
【0038】
エミッタアッセンブリ１１は、印刷バッファ１５に接続されており、印刷バッファ１５内には、エミッタアッセンブリ１１の各エミッタのために、それぞれ１つの作動信号が一時記憶され得る。作動信号は、例えば論理値「１」または論理値「０」を有していることができる。
【0039】
さらにエミッタアッセンブリ１１は、トリガ入力部を有しており、トリガ入力部には、トリガ信号が印加され得る。トリガ入力部において受信されるトリガの度に、エミッタアッセンブリ１１の、エミッタ１２のためにプリンタバッファ１５内にそれぞれ値「１」がプールされているすべてのエミッタ１２が、材料ポーションを放出する。エミッタ１２のためにプリンタバッファ内に値「０」がプールされているエミッタ１２は、トリガを受信したとき、操作されない。すなわち、これらのエミッタ１２は、材料ポーションを放出しない。
【0040】
土台１上に存在する１つの材料層、この材料層上に存在する１つの材料層、および／または土台１上に存在し、エミッタアッセンブリ１１により被装された複数の材料層を有する積層体を固化あるいは架橋させるべく、ＵＶ光源１６を用意する。ＵＶ光源１６は、ＵＶ光源１６の出射面が土台１に対向しているように土台１にポジショニングされる。
【0041】
図３、６、８および１０に示した実施例では、エミッタアッセンブリ１１は、３つのエミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを有しており、エミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、互いに一定の間隔で配置され、互いに平行に延びている。中央のエミッタカラム１３Ｂのエミッタ１２の中心を互いに結んだ線１４Ｂの真っ直ぐな延長線は、回転軸線２を通る。その他の両エミッタカラム１３Ａ，１３Ｃのエミッタ１２の中心を互いに結んだ線１４Ａ，１４Ｃの真っ直ぐな延長線は、線１４Ａと線１４Ｂとが、あるいは線１４Ｂと線１４Ｃとが、線の延在方向に対して直角に互いにずらされている寸法の分だけ、回転軸線２から離間している。
【0042】
図３には、エミッタアッセンブリ１１を拡大して示してある。最初（第１）のエミッタカラム１３Ａのエミッタ１２の中心を互いに結んだ線１４Ａと、最後のエミッタカラム１３Ｃのエミッタ１２の中心を互いに結んだ線１４Ｃとの間の間隔ａは、約２０μｍ～１００μｍであり得る。
【0043】
土台１、エミッタアッセンブリ１１、駆動制御装置６およびＵＶ光源１６を有する装置により、ノズル流動性の材料の多数の材料層を層状に施装し、固化させることで、３次元の成形対象物１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを土台１上に製造することができる。
【0044】
駆動制御装置６は、上位のコンピュータ１８、例えばＰＣに接続されており、コンピュータ１８は、記憶装置１９を有しており、記憶装置１９内には、個々の材料層のために印刷点としてのジオメトリデータがプールされており、ジオメトリデータに応じて成形対象物１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄの材料層が製造される。印刷点は、極マトリクス内に配置されており、極マトリクスは、回転軸線に対して半径方向で延びる複数の列を有しており、列内では、それぞれ複数の印刷点が互いにずらされている。印刷データあるいはジオメトリデータは、例えばコンピュータ１８上で走らせることが可能なＣＡＤソフトウェアにより提供され得る。コンピュータ１８上では、さらに、成形対象物１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄの個々の層のためのジオメトリデータを生起させるソフトウェアが実行可能である。ジオメトリデータにより生成された印刷データを印刷バッファ１５内にロードするために、コンピュータ１８は、駆動制御装置６に接続されている。
【0045】
図３に看取可能であるように、エミッタアッセンブリ１１の、回転軸線２から最も遠く離れたエミッタ１２の中心は、回転軸線２に対して第１の半径方向の間隔Ｒ１を有し、回転軸線２の最も近くに配置されるエミッタ１２の中心は、回転軸線２に対して第２の半径方向の間隔Ｒ２を有している。回転軸線２から最も遠く離れたエミッタ１２の中心は、回転軸線２に対して同心の、半径Ｒ１を有する円線上に位置している。回転軸線２の最も近くに配置されるエミッタ１２の中心は、回転軸線２に対して同心の、半径Ｒ２を有する円線上に位置している。
【0046】
以下に、本方法のフローについて、図３および５ないし１０を基に説明する。土台を矢印５の方向で回転軸線２回りに回転させ、土台１に対して相対的なエミッタアッセンブリ１１の回転位置のためのトリガ箇所を規定するトリガ信号を生成する。周方向で互いに隣接するトリガ箇所は、回転軸線２回りに一定の角度αの分だけ互いにずらされている。角度αは、第１の半径方向線２３と第２の半径方向線２４とが間になす角度に相当する。第１の半径方向線２３は、回転軸線２から、第１のエミッタカラム１３Ａのエミッタ１２の中心が位置する線１４Ａと、回転軸線２に対して同心の、第１の半径方向の間隔Ｒ１と第２の半径方向の間隔Ｒ２との算術平均値に相当する半径Ｂを有する基準円線２５との交点に向かって延びている。第２の半径方向線２４は、回転軸線２から、第２のエミッタカラム１３Ｂのエミッタ１２の中心が位置する線１４Ｂと、基準円線２５との交点に向かって延びている。第１のトリガ箇所は、図６に矢印２０により、第２のトリガ箇所は、図８に矢印２１により、第３のトリガ箇所は、図１０に矢印２２によりマークしてある。
【0047】
記憶装置１９内には、長手方向で略中央に中断を有する、印刷したい真っ直ぐな材料線のための印刷データあるいはジオメトリデータが記憶されている。印刷データあるいはジオメトリデータには、印刷点が割り当てられている。印刷点は、図４に図示してある。印刷点は、互いに平行にずらされた複数の列３３を有していて、列３３内では、それぞれ複数の印刷点が一定の間隔で互いにずらされているデカルトマトリクス内に配置されていることが、明瞭に看取可能である。固体層があるべき印刷点は、図４に中塗りの円として示し、固体層があるべきでない印刷点は、円線として示してある。印刷点を印刷する前に、ジオメトリデータを、まず、回転軸線２に対して半径方向で延びる列内で印刷点が互いにずらされている極マトリクスに変換する。極マトリクスの互いに隣接する列は、それぞれ、トリガ箇所２１，２２，２３の角度間隔で互いにずらされている。
【0048】
土台１が第１のトリガ箇所に到達する前に、エミッタアッセンブリ１１の各エミッタ１２のために、それぞれ１つの第１の作動信号を印刷バッファ１５内にプールする。エミッタアッセンブリ１１の第１のエミッタカラム１３Ａの個々のエミッタ１２のために、それぞれ、記憶装置１９内にプールされたジオメトリデータに応じて、かつ土台１が第１のトリガ箇所にポジショニングされたときに、該当するエミッタ１２が土台１に対して相対的に配置されているポジションに応じて、第１の作動信号を駆動制御装置６により求め、印刷バッファ１５内に一時記憶する。該当するエミッタ１２が材料を土台１上に放出すべきときは、エミッタ１２のために論理値「１」を印刷バッファ内にプールし、そうでなければ、値「０」を印刷バッファ内にプールする。第２および第３のエミッタカラム１３Ｂ，１３Ｃのエミッタ１２の作動信号は、論理値「０」にセットする。これをそれぞれ印刷バッファ１５内にプールする（図５）。土台１が、矢印２０によりマークした第１のトリガ箇所にポジショニングされると直ちに、エミッタアッセンブリ１１をトリガする。トリガを受信したとき、エミッタ１２のために印刷バッファ内に値「１」がプールされているすべてのエミッタ１２は、それぞれ１つの材料ポーションを、回転する土台１上に放出する。材料ポーションは、図６にハッチングを施して示してある。エミッタのために印刷バッファ内に値「０」がプールされているエミッタは、材料を放出しない。
【0049】
土台１が、矢印２１によりマークした第２のトリガ箇所に到達（図８）する前に、別のステップで第２の作動信号を印刷バッファ１５内にプールする。第２のエミッタカラム１３Ｂの個々のエミッタ１２のために、それぞれ、記憶装置１９内にプールされたジオメトリデータに応じて、かつ土台１が第２のトリガ箇所にポジショニングされたときに、該当するエミッタ１２が土台１に対して相対的に配置されているポジションに応じて、第２の作動信号を駆動制御装置６により求め、印刷バッファ１５内に一時記憶する。第１および第３のエミッタカラム１３Ａ，１３Ｃのエミッタ１２の作動信号は、論理値「０」にセットする。これをそれぞれ印刷バッファ１５内にプールする（図７）。土台１が第２のトリガ箇所にポジショニングされると直ちに、エミッタアッセンブリ１１をトリガする。すなわち、エミッタ１２のために印刷バッファ内に値「１」がプールされているすべてのエミッタ１２が、吐出される。
【0050】
土台１が、矢印２２によりマークした第３のトリガ箇所に到達（図１０）する前に、別のステップで第３の作動信号を印刷バッファ１５内にプールする。第３のエミッタカラム１３Ｃの個々のエミッタ１２のために、それぞれ、記憶装置１９内にプールされたジオメトリデータに応じて、かつ土台１が第３のトリガ箇所にポジショニングされたときに、該当するエミッタ１２が土台１に対して相対的に配置されているポジションに応じて、第３の作動信号を駆動制御装置６により求め、印刷バッファ１５内に一時記憶する。第１および第２のエミッタカラム１３Ａ，１３Ｂのエミッタ１２の作動信号は、論理値「０」にセットする。これをそれぞれ印刷バッファ１５内にプールする（図９）。土台１が第３のトリガ箇所にポジショニングされると直ちに、エミッタアッセンブリ１１を改めてトリガする。すなわち、エミッタのために印刷バッファ内に値「１」がプールされているすべてのエミッタが、吐出される。
【0051】
図１１Ａには、前述の実施例において生成された中断ありの線を示してある。中塗りの黒い円は、線を印刷するために材料ポーションが土台１上に放出された箇所をマークしている。中断の領域で材料が土台１上に被装されなかった箇所は、破線で描いた円によりマークしてある。一点鎖線で描いた目標線２６は、印刷すべき中断ありの線の中心線の、ジオメトリデータにより設定された目標ポジションをマークしている。
【0052】
記憶装置１９内に、中断なく連続して延びる線のためのジオメトリデータがプールされると、各トリガ箇所でそれぞれ、該当するトリガ箇所に割り当てられたエミッタカラム＊＊＊のすべてのエミッタ１２が、吐出される。この場合、中塗りの黒い円によりマークした箇所の他、破線で描いた円によりマークした箇所においても、材料ポーションが土台１上に放出される。
【0053】
図１１Ａに看取可能であるように、エミッタアッセンブリ１１の延在方向でエミッタアッセンブリ１１の略中央に位置するエミッタ１２により放出される材料ポーションの中心は、目標線２６上に位置しているか、または目標線２６に対して極めて僅かな間隔しか有していない。中央からの間隔が増大するにつれ、偏差は、印刷領域の外側の縁部および内側の縁部に向かってそれぞれ増大する。最大の偏差は、印刷領域の外側の縁部および内側の縁部において生じる。
【0054】
図１１Ｂには、記憶装置１２内にプールされた中断ありの線が、本発明によらず、回転軸線２に対して同心の基準円線の半径が、第１の半径方向の間隔Ｒ１に相当するという点において、本発明に係る方法とは相違した方法によって、印刷がなされた際に生じる印刷画像を示してある。周方向で互いに隣接するトリガ箇所２８は、回転軸線２回りに、図６に示した角度αより小さい一定の角度βの分だけ互いにずらされている。この場合は、該当するエミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ内で回転軸線２から最も遠く離れて位置するエミッタ１２により放出される材料ポーションの中心が、目標線２６上に位置しているか、または目標線２６に対してある間隔しか有していない。印刷領域の外側の縁部から内側の縁部に向かって、偏差は拡大する。最大の偏差は、印刷領域の内側の縁部に生じる。図１１Ａと図１１Ｂとの比較により、図１１Ｂにおける印刷された線の最大の幅ｗ２が、より高い偏差に基づき、図１１Ａに示した実施例による印刷された線の最大の幅ｗ１より大きいことは、明らかである。幅ｗ１およびｗ２は、それぞれ、土台１上に放出され、固化された材料ポーションの中心に関する。
【0055】
図１１Ａと図１１Ｂとの比較は、図１１Ｂに示した、土台１上に放出された材料ポーションの、目標線２６からの偏差が、図１１Ａに示した、本発明に係る方法によって印刷された線よりも大きなばらつきをもって、印刷された線に沿って分配されていることを示している。図１１Ｂにおける偏差の最大値も、図１１Ａにおけるより大きい。
【0056】
図１３に示した実施例では、回転軸線に対して同心に配置され、それぞれ内側の円軌道と外側の円軌道とにより画定される複数の印刷リング２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄを印刷すべく、複数のエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを用意する。エミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、それぞれ、エミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの長手方向中心軸線が、回転軸線２に対して半径方向で方向付けられ、かつエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが回転軸線２に対して有している間隔が、それぞれ異なっているように配置される。図１３に看取可能であるように、半径方向で互いに隣接するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、それぞれ、エミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに割り当てられた印刷リングが隣り合い、その結果、半径方向で１つの連続した、印刷リング２７Ａの内側の円軌道から印刷リング２７Ｄの外側の円軌道にかけて延在する印刷領域が生じるように配置される。
【0057】
各エミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄには、それぞれ１つの固有の、回転軸線２に対して同心に配置される基準円線２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄが割り当てられており、基準円線２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄの半径ＢＡ，ＢＢ，ＢＣ，ＢＤは、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの、回転軸線２から最も遠く離れたエミッタ１２の中心と、回転軸線２との間の第１の半径方向の間隔と、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの、回転軸線２の最も近くに配置されるエミッタ１２の中心と、回転軸線２との間の第２の半径方向の間隔との算術平均値に相当する。
【0058】
各エミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄのために、それぞれ１つの作動信号を生成し、一時記憶する。さらに、各エミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄのために、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄと土台１との間の回転位置のためのトリガ箇所を規定するそれぞれ１つのトリガ信号を生成する。
【0059】
個々のエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの互いに隣接するトリガ箇所間の角度は、それぞれ、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに割り当てられた第１の半径方向線と、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに割り当てられた第２の半径方向線とが間になす角度に相当する。
【0060】
第１の半径方向線は、回転軸線２から、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの第１のエミッタカラムと、このエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに割り当てられた基準円線ＢＡ，ＢＢ，ＢＣ，ＢＤとの間の交点に向かって延びている。第２の半径方向線は、回転軸線２から、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの、第１のエミッタカラムに対して回転軸線２の周方向で隣接する第２のエミッタカラムと、このエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの基準円線ＢＡ，ＢＢ，ＢＣ，ＢＤとの間の交点に向かって延びている。
【0061】
個々のエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに割り当てられたトリガ箇所において、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄのエミッタ１２は、それぞれ、該当するエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの、前もって一時記憶された作動信号がセットされているエミッタ１２だけが材料を放出するように駆動制御される。
【0062】
図１４に示した実施例では、各印刷リング２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ上に、それぞれ異なる印刷モジュール２９，２９’に割り当てられたそれぞれ２つのエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ａ’あるいは１１Ｂ，１１Ｂ’あるいは１１Ｃ，１１Ｃ’あるいは１１Ｄ，１１Ｄ’が、周方向で互いにずらされて配置されている。これらの印刷モジュールの各々は、前述の方法によって作業する。相応の形式で、必要であれば、１つの印刷リング上に、２つより多くのエミッタアッセンブリ１１Ａ，１１Ａ’あるいは１１Ｂ，１１Ｂ’あるいは１１Ｃ，１１Ｃ’あるいは１１Ｄ，１１Ｄ’が、周方向で互いにずらされて配置されていてもよい。個々の印刷モジュール２９，２９’により、それぞれ異なる材料を土台１上に被装することも可能である。材料は、特に材料の色に関して、または材料の機械的な特性に関して互いに区別され得る。
【0063】
図１５に看取可能であるように、エミッタアッセンブリ１１は、複数の群２８のエミッタカラムを有していてもよく、個々の群２８のエミッタ１２は、それぞれ、エミッタ１２が位置する平面内で、エミッタカラムの長手方向延在に対して直角に互いにずらされているあるいは移動されている。
【0064】
各群２８は、それぞれ、同じ数および配置のエミッタカラムあるいはエミッタ１２を有している。群２８内では、該当する群２８に割り当てられたエミッタカラムが、エミッタカラムの長手方向延在において互いに若干ずらされており、ずれＶは、エミッタ１２がエミッタカラム内で有しているパターン間隔ｄより小さい。ここで、パターン間隔ｄとは、１つのノズルカラムの互いに隣接するエミッタ１２の中心の間隔、つまり、１つのエミッタカラムのノズル開口の面の重心同士が有している間隔と解される。
【0065】
【0066】
本発明の図１７ないし１９に示した実施例では、内部で液状、ペースト状または粉末状の材料３１が土台１上に被装される容器３０を有する装置を用意する。材料３１に高エネルギの電磁放射３２を照射するために、それぞれのエミッタアッセンブリ１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、互いに離間した複数の放射エミッタ１２を有しており、放射エミッタ１２は、それぞれ発光ダイオードとして構成されている。個々のエミッタ１２により放出された放射３２の集束あるいは集光のために、それぞれ、エミッタ１２の光路内に、図面に詳細に示すことはしない光学系が配置されている。
【0067】
エミッタ１２により発生可能な電磁放射３２の波長および出力は、流動性のある材料３１が電磁放射３２の照射により照射箇所で固化され得るように、材料３１に合わせて調整されている。「固化」とは、液状のまたは流動性のある材料３１の場合、材料３１が固体材料へと硬化、特に材料中に含まれるポリマーおよび／またはコポリマーの架橋により硬化されることと解される。粉末状の材料３１の場合、「固化」とは、固体粒子として存在する材料粒子が、電磁放射３２の照射により加熱され、続いて冷却され、堅固に互いに結合することと解される。
【0068】
エミッタアッセンブリ１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは、複数のエミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを有しており、エミッタカラム１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ内では、それぞれ、エミッタ１２の中心が真っ直ぐな線内で互いにずらされている。放射エミッタ１２の配置は、図３、６、８、１０および１２ないし１６に示したノズルとして構成されたエミッタ１２の配置に相当し、ゆえに、これらの図に示したエミッタアッセンブリ１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄについての説明は、図１７ないし１９に示した実施例に相応に当てはまるが、エミッタ１２が、図１７ないし１９に示した実施例では、材料の代わりに放射３２を放出し、放射３２が、流動性のある材料３１に向けられているという相違点を有している。
【0069】
土台は、容器３０内でエミッタアッセンブリ１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに対して相対的に回転軸線２回りに回転ポジショニングされ、エミッタ１２により発生された放射は、材料３１が少なくとも１つの照射箇所で固化されるように、材料３１の表面に存在する材料層に向けられる。
【0070】
エミッタアッセンブリ１１は、印刷バッファ１５に接続されており、印刷バッファ１５内には、エミッタアッセンブリ１１の各エミッタのために、それぞれ１つの作動信号が一時記憶され得る。放射エミッタ１２の駆動制御のために、駆動制御装置が設けられており、駆動制御装置は、トリガ入力部を有している。トリガ入力部において受信されるトリガの度に、エミッタアッセンブリ１１の、エミッタ１２のためにプリンタバッファ１５内にそれぞれ値「１」がプールされているすべてのエミッタ１２が、放射を材料３１に向けて放出する。エミッタ１２のためにプリンタバッファ内に値「０」がプールされているエミッタ１２は、トリガを受信したとき、操作されない。すなわち、これらのエミッタ１２は、放射を放出しない。図１および２に示した装置についてエミッタアッセンブリ１１のための作動信号値を個々のトリガ箇所において示した図４、６および８は、図１７ないし１９に示した実施例に相応に当てはまる。
【0071】
土台１は、図１７ないし１９に示した実施例では、第１の位置決め装置と駆動接続関係にあり、第１の位置決め装置は、第１の駆動モータ４を有しており、第１の駆動モータ４により土台１は、矢印５の方向で回転駆動可能であり、駆動制御装置６により提供される回転位置目標値信号に応じてポジショニング可能である。第１の駆動モータ４は、この目的のために、駆動制御装置６内に組み込まれた第１の位置制御器に接続されており、第１の位置制御器は、土台１のための回転位置信号を検出するエンコーダ７を有している。第１の位置決め装置により土台１は、連続的に、かつ止まることなく、３６０°を超える略任意の角度にわたって保持部３に対して相対的に回転軸線２回りに回転可能である。
【0072】
土台１は、さらに第２の位置決め装置と駆動接続関係にあり、第２の位置決め装置は、第２の駆動モータ８を有しており、第２の駆動モータ８により土台１は、双方向矢印９の方向で保持部３に対して相対的に昇降可動であり、駆動制御装置６により提供される高さ位置目標値信号に応じてポジショニング可能である（図１９）。このポジショニングは、断続的または連続的に実施可能である。第２の駆動モータ８は、この目的のために、駆動制御装置６内に組み込まれた第２の位置制御器に接続されており、第２の位置制御器は、土台１の高さ位置を検出する位置センサ１０を有している。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】