JP6694530B2 - ３ｄ印刷された物体の開梱 - Google Patents

Description

背景
積層造形システムは、層毎に三次元物体を生成する。幾つかの３Ｄ印刷技術において、構築材料（例えば、粉末）が３Ｄ物体を形成するために選択的に融解されることができ、未融解の構築材料が構築プロセス後に残されるかもしれない。

構築プロセス完了後、構築された物体（構築済み物体）は、未融解材料から取り出される。構築材料の選択的な融解の特徴に起因して、多量の未融解材料が、積層造形プロセス後に置き去りにされる可能性がある。

例が、添付図面に関連して以下に更に説明される。

三次元（３Ｄ）印刷システムの一例を概略的に示す図である。 図１Ａの例の材料管理ステーションを概略的に示す図である。 図１Ｂの例の材料管理ステーションの作業領域を概略的に示す図である。 材料管理ステーションの一例の内部回路の略図である。 図２Ａの材料管理ステーションの内部回路に関する弁の設定情報を概略的に示す表である。 図２Ａの材料管理ステーションの内部回路のタンクに使用される構築材料トラップの幾何学的構成を概略的に示す図である。 積層造形プロセスにおいて構築された物体を開梱する例示的な方法のプロセス流れ図である。

詳細な説明
図１Ａに示されるように、一例による三次元（３Ｄ）印刷システム１００（又は積層造形システム）は、手押し車（トロリー）１０２、３Ｄプリンタ１０４及び材料管理ステーション１０６を含む。材料管理ステーション１０６は構築材料を管理する。

手押し車１０２は、プリンタ１０４が手押し車内に３Ｄ物体を生成することを可能にするために、プリンタ１０４内のドッキング位置に入り込むように構成されている。また、手押し車は、材料管理ステーション１０６内のドッキング位置１０７に（異なる時間に）入り込むようにも構成されている。手押し車１０２は、３Ｄ印刷プロセスの前に、材料管理ステーション１０６にドッキングされて後続の３Ｄ印刷プロセスに備えて手押し車に構築材料を積み込むことができる。また、材料管理ステーション１０６での清浄化プロセスは、構築済み部品（部分、パーツ）の周りから及び手押し車１０２から未融解構築材料を回収することにより、未融解構築材料から何らかの構築済み部品（本明細書において３Ｄ印刷済み物体とも呼ばれる）を開梱（unpack：開いて取り出す）すること、及び構築済み部品を清浄化することも含むことができる。

手押し車に積まれた構築材料は、１つ又は複数の以前の印刷プロセスからの再利用される又は回収された構築材料、新しい構築材料、又は新しい構築材料の一部および再利用される構築材料を含むことができる。或る量の構築材料は再利用できず、これ故にこの場合、再利用される構築材料は、手押し車に積むために全く使用されない。構築材料は例えば、粉末状金属材料、粉末状複合材料、粉末状セラミック材料、粉末状ガラス材料、粉末状樹脂材料、粉末状ポリマー材料などとすることができる又はそれらを含むことができる。幾つかの例において、構築材料が粉末ベースの構築材料である場合、用語粉末ベースの材料は、乾燥および湿った粉末ベースの材料、個々の微粒子からなる材料および粒状材料を包含することが意図されている。理解されるべきは、本明細書で説明される例は、粉末ベースの材料に限定されず、必要に応じて適切な変更と共に、他の適切な構築材料と使用され得る。他の例において、構築材料は、例えば、ペレットの形態、又は構築材料の任意の他の適切な形態とすることができる。

図１Ａを参照すると、手押し車１０２は、３Ｄ印刷生産プロセスで使用された後、材料管理ステーション１０６（図１Ａにおいて手押し車１０２はドッキングされずに示される）のドッキング位置１０７にドッキングされて、手押し車１０２の少なくとも一部の構成要素を清浄化することもできる。清浄化プロセスは、後続の再使用のために従前の印刷ジョブから未融解構築材料の回収および材料管理ステーション１０６での貯蔵を含むことができる。３Ｄ印刷プロセス中、供給された構築材料の一部は、３Ｄ物体を形成するために融解され得る一方で、供給された構築材料の残りの部分は、未融解の状態のままであり、使用される構築材料のタイプに応じて潜在的に再利用可能である。未融解構築材料の幾つかの処理は、例えば何らかの塊を減らすために、再利用のための貯蔵前に材料管理ステーション１０６により実行され得る。

理解されるように、材料管理ステーション１０６は、手押し車１０２が材料管理ステーション１０６と完全にドッキングされた時、及び手押し車１０２が材料管理ステーション１０６から完全に取り出された時にドッキング位置１０７を覆うためのアクセスパネル（図示せず）も含むことができる。

１つの材料管理ステーション１０６を用いて、１つ又は複数の異なる３Ｄプリンタをサービスすることができる。所与の３Ｄプリンタは、１つ又は複数の手押し車１０２を交換可能に使用することができ、例えば異なる構築材料の異なる手押し車を利用する。材料管理ステーション１０６は、３Ｄ印刷生産プロセス後に、手押し車１０２から所与の構築材料を除去し、それにより後続の３Ｄ印刷生産操業のために異なる構築材料を充填することが可能になる。また、手押し車１０２からの除去は、材料管理ステーション１０６からの除去も含むことができ、又は代替的に１つのタイプの構築材料が別のものと汚濁することを制限するために、材料管理ステーション１０６での異なる構築材料の分離も含むことができる。

この例における手押し車１０２は、製造されている物体が構築される構築プラットフォーム１２２を有する。また、手押し車１０２は、この例において構築プラットフォーム１２２の下に位置した構築材料貯蔵部１２４も含み、３Ｄ印刷プロセスにおいて構築プラットフォーム１２２上で物体を構築する際に使用するための構築材料が、構築材料貯蔵部１２４から構築プラットフォーム１２２に供給され得る（例えば、３Ｄプリンタの材料堆積キャリッジにより）。構築プラットフォーム１２２は、プリンタ１０４にドッキングされた際に及び３Ｄ印刷生産プロセス中に、３Ｄ物体の印刷が進行するにつれて及び手押し車１０２内の構築材料貯蔵部１２４が空になるにつれて、それが手押し車１０２の底部の方へ、例えば段階的に徐々に下がることを可能にする作動機構（図示せず）を有するように構成され得る。これは、製造されている３Ｄ物体に適応するために、構築プラットフォーム１２２の基準面と印刷キャリッジ（図示せず）との間により多くの距離を漸進的に提供する。印刷されている物体のサイズは、物体がこの例における３Ｄ印刷プロセスにおいて層毎に作り上げられる際に、漸進的に増加することができる。

この例の３Ｄプリンタ１０４は、構築プラットフォーム１２２上へ構築材料の層を形成するために、構築材料堆積キャリッジ（図示せず）を用いることにより、３Ｄ物体を生成することができる。それぞれの堆積された層の特定の領域は、物体指定データに従って物体を漸進的に形成するために、プリンタ１０４により融解される。物体指定データは、物体の３Ｄ形状に基づいており、３Ｄ物体の全物体または部分（単数または複数）に対応する強度または粗さのような物体特性データも提供することができる。例において、また、所望の３Ｄ物体特性は、ユーザインターフェースを介して、ソフトウェアドライバを介して、又はメモリに格納された所定の物体特性データを介して、３Ｄプリンタ１０４に供給され得る。

構築材料の層がプリンタ１０４により構築プラットフォーム１２２上に堆積された後、３Ｄプリンタ１０４のキャリッジ（図示せず）上のページ幅アレイのサーマル（又はピエゾ）プリントヘッドが構築プラットフォーム１２２を横切って、構築材料の何処の粒子が互いに融解するべきであるかに基づくパターンで融剤を選択的に付着することができる。ひとたび融剤が塗布されれば、構築材料の層は、３Ｄプリンタ１０４の１つ又は複数の加熱要素（図示せず）を用いて融解エネルギーにさらされ得る。構築材料の堆積、融剤および融解エネルギーの印加プロセスは、完全な３Ｄ物体が生成されるまで逐次の層において繰り返され得る。材料管理ステーション１０６は、任意の積層造形技術と共に使用されることができ、上述の例においてのように融剤を付着するためにキャリッジ上のプリントヘッドを使用するプリンタに制限されない。例えば、材料管理ステーション１０６は、選択的レーザー焼結積層造形技術と共に使用され得る。

図１Ｂは、図１Ａの手押し車１０２が内部にドッキングされた状態で、図１Ａの例の材料管理ステーション１０６を概略的に示す。

図１Ｂの例に示されるように、材料管理ステーション１０６は、材料管理ステーション１０６に取り外し可能に挿入可能とすることができる２つの新しい構築材料の供給タンク（又はカートリッジ）１１４ａ、１１４ｂを受容するための２つのインターフェースを有する。この例において、それぞれの新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂは、約３０リットルから５０リットルの容量を有する。一例において、構築材料は、粉末状の半結晶熱可塑性材料とすることができる。２つの新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂを備えることにより、「ホットスワッピング」を行うことが可能となり、その結果、手押し車１０２が積層造形プロセスに備えて材料管理ステーション１０６により構築材料で充填されている際に、現在アクティブな容器が空になる又は構築材料が空に近くなる場合に、新しい構築材料の供給源が２つのタンクの他方に動的に変更され得る。材料管理ステーション１０６は、新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂの１つ又は複数における新しい構築材料が所与の時間においてどれぐらい存在するかを算定するために、１つ又は複数の重量測定デバイス（単数または複数）を有することができる。タンク１１４ａ、１１４ｂからの新しい構築材料は、例えば手押し車１０２が３Ｄ印刷の生産操業のためにプリンタ１０４に取り付けられる前に、手押し車１０２に構築材料を積み込む際に消費され得る。

この例において、構築材料は、真空システム（図２Ａに関連して後述される）を用いて材料管理システム１０６内で動き回り、これによりシステム内の清浄度が促進され、逐次の３Ｄ印刷ジョブ間で構築材料の少なくとも一部の再利用が可能にされ、この場合、使用するために選択された構築材料のタイプは、再利用可能である。本明細書における真空システムへの言及は、例えば大気圧に対して部分真空である、又は低減された圧力である真空を含む。真空は、大気圧により包囲された回路内の大気圧未満の圧力を示すために使用され得る「負圧」に対応することができる。

手押し車１０２が再使用され得る前の、３Ｄ物体の印刷のための手押し車の総使用時間は、手押し車がプリンタ１０４内にある際のプリンタ１０４の印刷時間、及び手押し車１０２の構築された塊の内容物の冷却時間に依存することができる。理解されるように、手押し車１０２は、印刷動作の後にプリンタ１０４から取り出されることができ、それによりプリンタ１０４は、手押し車の総使用時間が経過する前に、異なる手押し車内の構築材料を用いて更なる印刷動作のために再使用されることが可能になる。手押し車１０２は印刷時間の最後に材料管理ステーション１０６に移動することができる。幾つかの例において、真空システムは、真空システムを用いないで行うことに比べて、３Ｄ印刷生産プロセスの後に、構築された塊の内容物の迅速な冷却を促進するために使用され得る。圧縮空気システムのような、真空システムに対する代替の例は、潜在的に清浄化プロセスをより困難にする余分な塵（ダスト）を生じる可能性がある。

この例における材料管理ステーション１０６は、内部に位置する回収構築材料タンク１０８（図１Ｂを参照）を有し、この場合、真空システムにより手押し車１０２から回収された構築材料が、必要に応じてその後の再使用のために貯蔵される。一部の構築材料は、再利用可能とすることができるが、残りの物は再利用可能でないかもしれない。最初の３Ｄ印刷生産サイクルにおいて、１００％新しい構築材料が使用され得る。しかしながら、第２及び後続の印刷サイクルにおいて、構築材料の特性およびユーザ選択に応じて、印刷ジョブに使用される構築材料は、新しい構築材料（例えば、２０％）の一部および再利用構築材料（例えば、８０％）の一部を含むことができる。あるユーザは、例えば印刷された物体の品質を保証することを考慮して、第２及び後続の印刷サイクルにおいて主に又は排他的に新しい構築材料を使用することを選択することができる。内部回収構築材料タンク１０８は、生産後清浄化プロセス中に満杯になるかもしれないが、２つ以上の生産後清浄化プロセスが行われた後に満杯になるかもしれない（しかし、その前では満杯でない）。従って、内部回収構築材料タンク１０８が満杯になる又は全容量に近づくやいなや、使用するための回収構築材料の追加の容量を提供するために、外部オーバーフロータンク１１０の形態のオーバーフロータンクが、材料管理ステーション１０６の一部として設けられ得る。代案として、外部オーバーフロータンク１１０は、着脱可能なタンクとすることができる。この例において、１つ又は複数のポートが材料管理ステーション１０６の一部として設けられ、外部オーバーフロータンク１１０への及び／又は外部オーバーフロータンク１１０からの構築材料のアウトプット又は受け入れが可能になる。濾過器１１６又は代案の構築材料精製デバイスが、内部回収構築材料タンク１０８と共に使用するために設けられ、３Ｄ印刷生産プロセスから回収された未融解構築材料が再利用のためにいっそう粒状にされることができ、即ち塊（凝集）が低減され得る。

この例における材料管理ステーション１０６は、印刷生産プロセスの前に積み込まれる際に手押し車１０２に供給するための、内部回収構築材料タンク１０８からの再利用構築材料を新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂの一方からの新しい構築材料と混合するための混合ブレード（図示せず）を含む混合タンク（又はブレンディングタンク）１１２を有する。この例において、混合タンク（又はブレンディングタンク）１１２は、手押し車１０２が内部にドッキングされる際の構築プラットフォーム１２２の場所の上に、材料管理ステーション１０６の上部に設けられる。混合タンク１１２は、混合タンク１１２へ構築材料を入れるためのミクサ構築材料トラップ１１３（図２Ａに関連して後述される）に接続される。

新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂ、外部オーバーフロータンク１１０及び材料管理ステーション１０６の本体は、モジュール式で互いに適合するように構築されることができ、完全に組立てられた材料管理ステーション１０６に対する多数の代替の幾何学的構成が可能にされる。このように、材料管理ステーション１０６は、製造環境において異なるハウジング空間に適合するように適応可能である。

新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂは、個々の供給タンクコネクタ１３４ａ、１３４ｂを介して材料管理ステーション１０６の本体に取り外し可能に接続され得る。これら供給タンクコネクタ１３４ａ、１３４ｂは、３Ｄ印刷システムで使用されている不適切な構築材料の可能性を低減するために、セキュリティシステムを組み込むことができる。一例において、適切な新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂには、セキュアメモリチップが設けられ、セキュアメモリチップは、取り付けられた任意の交換供給タンク（カートリッジ）１１４ａ、１１４ｂの信憑性を検証するために、材料管理ステーション１０６の本体のチップ読取り装置（図示せず）又は他の処理回路により読み出され得る。この例において、チップ読取り装置は、供給タンクコネクタ１３４ａ、１３４ｂに、及び個々の接続コネクタ１３４ａ、１３４ｂに対する新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂの接続機構に設けられることができ、電気接続が形成され得る。また、材料管理ステーション１０６の処理回路を用いて、個々の新しい構築材料の供給タンク（単数または複数）１１４ａ、１１４ｂ内に存在すると判断される構築材料の測定された重量をタンクのセキュアメモリチップに書き込み、その値を格納および／または更新することができる。かくして、手押し車の積み込みプロセスの最後において、新しい構築材料の供給タンク（単数または複数）１１４ａ、１１４ｂ内に残留する認定された構築材料の量が記録され得る。これにより、製造業者により充填される量を超えて新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂから微粒子状構築材料を引き出すことが防止されることが可能になる。例えば、タンク製造業者の認定された新しい構築材料が既に完全に引き出されている新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂの場合、これは、新しい構築材料の供給タンクが代替の新しい構築材料で再充填されている場合に、プリンタ又は印刷品質に損傷を与える可能性がある更なる構築材料の引出しを制限する。

新しい構築材料の供給タンク１１４ａ、１１４ｂのセキュアメモリチップは、新しい構築材料の供給タンク内に収容されている構築材料の材料タイプを格納することができる。一例において、材料タイプは、構成物質（例えば、セラミック、ガラス、樹脂など）である。このように、材料管理ステーション１０６は、材料管理ステーション１０６により使用されるべき材料タイプを判断することができる。

図１Ｃは、材料管理ステーション１０６のハウジングの１つ又は複数の部品により少なくとも部分的に画定された開梱隔室内に配置された、図１Ｂの例の材料管理ステーションの作業領域を概略的に示す。開梱隔室は、手押し車１０２のドッキングポートの上に位置し、その結果、手押し車１０２の構築プラットフォーム１２２が開梱隔室の底部に位置する。ハウジングの１つ又は複数の部品により画定された開梱隔室と手押し車の構築プラットフォームとの間が、作業領域である。作業領域は、例えばその前面において少なくとも部分的に開いていることができ、それによりユーザが、構築プラットフォーム上の構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために開梱隔室内で活動するように収集ホース１４４を操作するために作業領域にアクセスすることが可能になる。構築材料充填ホース１４２が、図１Ｂの混合タンク１１２と手押し車１０２の構築材料貯蔵部１２４との間の経路を提供する。充填ホース１４２は、手押し車１０２がプリンタ１０４で使用される前に、手押し車１０２に構築材料を積み込むために使用される。また、図１Ｃは、製造済み３Ｄ物体を開梱し、手押し車１０２の構築プラットフォーム１２２及び材料管理ステーション１０６内の周囲の作業領域を清浄化するためのリサイクルホース１４４も示す。一例において、リサイクルホース１４４は、ポンプ２０４（図２Ａを参照）を介して提供される吸引力により動作し、後続の３Ｄ印刷プロセスにおいて再使用するために構築材料を受容および保持するための回収構築材料タンク（図１Ｂを参照）に対する閉鎖経路を提供する。一例において、リサイクルホース１４４は、材料管理ステーション１０６の作業領域から再利用可能な構築材料を回収し及び／又は当該作業領域を清浄化するために、ユーザにより手作業で操作され得る。

動作の代替のモードにおいて（図示せず）、構築プラットフォームから開梱するために手押し車１０２の構築プラットフォーム１２２上で未融解構築材料上の構築済み部品を保持するのではなくて、積層造形プロセスが完了した後、構築済み部品および未融解構築材料が手押し車１０２の構築プラットフォーム１２２からコンテナ（図示せず）に移されてもよい。構築済み部品および未融解構築材料は、冷却および開梱のためにコンテナに保持されることができ、次いで手押し車１０２から分離され得る。コンテナの使用により、手押し車１０２が別の印刷ジョブに使用されると同時に、コンテナ１４０に収容された構築済み物体が手押し車１０２とは無関係に冷却および開梱されることが可能になる。動作の１つのモードにおいて、構築済み部品および未融解構築材料は、例えば冷却後、開梱隔室に面する材料管理ステーション１０６の開梱プラットフォーム（図示せず）上へコンテナから一緒に取り出され得る。動作のこのモードにおいて、ユーザは、開梱プラットフォーム上の構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために、開梱隔室内の収集ホース１４４を操作するために作業領域にアクセスする。

図１Ｃは、材料管理ステーション１０６のハウジングの１つ又は複数の部品により少なくとも部分的に画定された開梱隔室内に配置された、図１Ｂの例の材料管理ステーションの作業領域を概略的に示す。開梱隔室は、手押し車１０２のドッキングポートの上に位置し、その結果、手押し車１０２の構築プラットフォーム１２２は、手押し車１０２が材料管理ステーション１０６においてドッキングされる際に、開梱隔室の底部に位置することができる。ハウジングの１つ又は複数の部品により画定された開梱隔室と手押し車の構築プラットフォームとの間が、作業領域である。作業領域は、例えばその前面において少なくとも部分的に開いていることができ、開口を有する開梱隔室により、ユーザが、構築プラットフォーム上の構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために開梱隔室内で収集ホース１４４を操作するために作業領域にアクセスすることが可能になる。

図１Ｃは、手押し車１０２の構築プラットフォーム１２２及び構築材料充填ホース１４２を示し、構築材料充填ホース１４２は、３Ｄ印刷生産操業の前に手押し車を充填するために、図１Ｂの混合タンク１１２と手押し車１０２の構築材料貯蔵部１２４との間の経路を提供する。また、図１Ｃは、製造済み３Ｄ物体を開梱し、それらを清浄化し、手押し車１０２の構築プラットフォーム１２２及び材料管理ステーション１０６内の周囲の作業領域も清浄化するための収集ホース１４４も示す。一例において、収集ホース１４４は、ポンプ２０４（図２を参照）を介して提供される吸引力により動作し、後続の３Ｄ印刷プロセスにおいて再利用（リサイクル）および再使用するために未融解構築材料を受容および保持するためのタンクに対する閉鎖経路を提供する。収集ホース１４４は、１つのステーションにおける１つの作業において以下の機能、即ち、構築済み部品の周りから未融解構築材料を回収、構築済み部品を清浄化、構築プラットフォーム又は開梱プラットフォームを清浄化、材料管理ステーション１０６の作業領域を清浄化、及び再利用するために、回収された未融解構築材料をタンクへ、例えば内部回収構築材料タンク１０８又は外部オーバーフロータンク１１０へ移すことを行うために、ユーザにより手作業で動作可能とすることができる。図１Ｃは更に、作業領域の内部のトレイ１５０ａ、１５０ｂ、及び１５０ｃを示す。トレイは、清浄済み３Ｄ印刷済み物体、又は３Ｄ印刷済み物体と共に使用するための清浄化および仕上げツール（図示せず）を配置するための領域として、開梱プロセス中に使用され得る。

特に、収集ホース１４４は、ユーザ操作され得る。３Ｄ印刷済み物体の開梱は、例えば吸引の使用により、構築済み３Ｄ印刷済み物体の周りから未融解構築材料を取り除くことを含み、かくしてひとたび何らかの３Ｄ印刷済み物体の周りから未融解構築材料を取り除くことが完了したならば、３Ｄ印刷済み物体は、「清浄化」状態の構築プラットフォーム１２２から取り出され得る。複数の３Ｄ印刷済み物体が存在する場合、３Ｄ印刷済み物体は、一つずつ清浄化されて取り出され得るか、又は３Ｄ印刷済み物体の幾つか又は全てが清浄化されて、その後ひとまとめにして取り出される。１つ又は複数の構築済み部品清浄化ツール（図示せず）が、収集ホースに取り付けるために設けられ、収集ホースの吸引開口に近接して配置され得る。構築済み部品清浄化ツールは、構築済み部品を、例えば未融解構築材料から清浄化するために、収集ホース１４４の操作と連係して使用され得る。

収集ホース１４４のユーザ操作を容易にするために、材料管理ステーション１０６の作業領域は少なくとも部分的に開いており、それにより例えばユーザの手および腕が、ホースを操作するために作業領域に入ることが可能になる。

材料管理ステーション１０６の作業領域内に構築材料を保持するために、作業領域を通る空気の流れ（気流）が気流ポンプ（図示せず）により生成され得る。これは、作業領域の外側の空気から作業領域の方へ作業領域を横切る層流を生成するために使用され得る。これは、作業領域が少なくとも部分的に開いている際に、作業領域から出る構築材料を制限することができる。構築材料の保持により、より多くの構築材料が収集されて潜在的に再利用されることが確実にされ、並びに材料管理ステーションの外部の環境が清潔な状態のままであることが確実にされる。

従って、収集ホースは一度に２つの機能を提供する。第１に、収集ホースは、未融解構築材料を取り除くことにより、３Ｄ印刷済み物体の清浄化を容易にする。第２に、収集ホースにより、未融解構築材料が自動的に１つ又は複数の回収構築材料タンク又はオーバーフロータンクに供給されることが可能になる。

一例において、装置は、積層造形プロセスにおいて構築材料を使用して構築された物体を開梱するために提供され、その装置は、開梱隔室；構築された物体（構築済み物体）の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために、開梱隔室内で操作するための収集ホース；及び収集ホースにより回収された未融解構築材料を受け取るために収集ホースに結合された回収構築材料タンクを含み、当該装置は、回収された未融解構築材料を回収構築材料タンクから積層造形プロセスのために供給する。

一例において、装置は、収集ホースにより回収された未融解構築材料を受け取るために、収集ホースに結合可能なオーバーフロータンクを含む。

一例において、装置は、収集ホースから回収構築材料タンクへ及びオーバーフロータンクへの選択的な流体連絡を可能にするための切り換え弁を含む。

一例において、装置は、収集ホースを回収構築材料タンクに結合するための導管を含む。

一例において、装置は、収集ホースに吸引力を生成するための吸引ポンプを含む。

一例において、装置は、収集ホースを操作するためにユーザのアクセスを可能にするように少なくとも部分的に開いているように開梱隔室を画定するハウジングを含む。

一例において、装置は、ダストフィルタ及び隔室気流ポンプを含み、隔室気流ポンプは、装置内に粉末を閉じ込めるために、開梱隔室およびダストフィルタを通る層流を生成する。

一例において、装置は、収集ホースの吸引開口に近接して配置されて収集ホースに取り付けるための１つ又は複数の構築済み部品清浄化ツールを含む。

一例において、装置は、積層造形プロセスにおいて使用され、且つ積層造形プロセスにおいて構築材料の部分が融解される構築プラットフォームを含む手押し車を受容するための手押し車ドックを含み、手押し車ドックは、使用中に開梱隔室に面して構築プラットフォームを位置決めする。

一例において、収集ホースは、構築プラットフォーム上の構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために開梱隔室内で操作することができる。

一例において、装置は、コンテナから構築済み物体および未融解構築材料を受け取るために、使用中に開梱隔室に面する開梱プラットフォームを含み、収集ホースは、コンテナから開梱プラットフォーム上に置かれた構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために、開梱隔室内で操作することができる。

一例において、装置は、積層造形プロセスを行うための３Ｄプリンタから分離した材料管理ステーションとして提供される。

一例において、装置は、積層造形プロセスにおいて使用される手押し車により支持された構築プラットフォームに提供するために、前記回収構築材料タンクから前記手押し車に、再利用される未融解構築材料を提供するための導管を含む。

一例において、積層造形プロセスにおいて構築材料を用いて構築された物体を開梱する方法が提供され、その方法は、構築材料管理装置の開梱隔室に面する表面上に構築済み物体および未融解構築材料を受け止め、回収構築材料タンクに結合された収集ホース内に吸引力を生成するように材料管理装置を動作させ、構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために開梱隔室内で収集ホースを操作することを含む。

一例において、方法は、収集ホースの吸引開口に近接して配置され収集ホースに取り付けられた１つ又は複数の構築済み部品清浄化ツールを用いて構築済み部品を清浄化することを含む。

図２Ａは、材料管理ステーション１０６の形態で構築材料管理システムの一例の内部回路図２００を概略的に示す。材料管理ステーション１０６は、図１Ａの手押し車１０２と連係して使用され得る。

前述されたように、未融解構築材料と一緒に印刷済み部品は、手押し車１０２を介して、３Ｄプリンタ１０４から材料管理ステーション１０６へ移送され得る。次いで、材料管理ステーション１０６は、手押し車１０２から構築材料および印刷済み部品を処理するために使用され得る。

別の例において、未融解構築材料と一緒に印刷済み部品は、手押し車１０２の代わりに別の適切なコンテナ、例えばボックス又はカートリッジ（図示せず）を介して、３Ｄプリンタ１０４から材料管理ステーション１０６へ移送され得る。次いで、材料管理ステーション１０６は、コンテナから粉末ベースの材料および印刷済み部品を処理するために使用され得る。

材料管理ステーション回路２００は、図２Ａに関連して後述されるように、導管（又はガイドチャネル）ネットワーク、及び異なる構成要素間で未融解構築材料を移送するために導管ネットワークにわたって圧力差を提供するためのポンプ２０４を含む。この例において、ポンプ２０４は吸引ポンプであり、その吸引ポンプは、実質的に大気圧である空気入口から導管ネットワークを介して吸引ポンプの上流側の方への空気の流れを生成するために吸引ポンプにわたって圧力差を生成するように動作する（大気圧未満の圧力で又は「負圧」で）。ポンプ２０４は、一例において材料管理ステーション１０６の不可欠な部分として提供され得るが、別の例において、材料管理ステーション１０６は、吸引ポンプが取り外し可能に結合され得るか又は固定構成で結合され得る、負圧／減圧インターフェースを提供する。以下の説明は、導管ネットワークの第１の導管、第２の導管、第３の導管などに言及するが、１つの導管を別の導管と区別する以外に、導管の番号に暗黙的に示される順序は存在しない。

収集ホース２０６は、作業領域入口ポート２７３の形態での作業領域２０３の作業領域ポート、及び導管ネットワークの第１の導管（ホース対ＲＢＭＴ導管）２７２を介して、回収構築材料タンク（ＲＢＭＴ）２０８に接続される。回収構築材料タンク２０８は、回収構築材料タンク（ＲＢＭＴ）入口領域を含み、当該回収構築材料タンク（ＲＢＭＴ）入口領域は、回収構築材料タンク（ＲＢＭＴ）構築材料トラップ２１８ｂ及び回収構築材料タンク（ＲＢＭＴ）材料出口を含む。ＲＢＭＴ入口領域は、構築材料の流動化流れが回収構築材料タンク２０８での貯蔵のために受け取られる場所である。第１の導管２７２は、作業領域入口ポート２７３とＲＢＭＴ入口領域との間の経路を提供する。作業領域入口ポート２７３は、収集ホース２０６から構築材料を受け取ることができ、収集ホース２０６に接続された第１の導管２７２の終端に設けられる。他の例において、ＲＢＭＴ入口領域は、第１の導管２７２を用いずに、作業領域２０３又は収集ホース２０６と直接的に連絡することができる。

この例における回収構築材料タンク２０８は、材料管理ステーション１０６に対して内部に設けられる。ホース対ＲＢＭＴ弁２４２が、第１の導管２７２を通る経路を開閉するために第１の導管２７２に沿って配置される。収集ホース２０６は、作業領域入口ポート２７３から作業領域２０３内へ延びる。作業領域２０３は、手押し車１０２（又は他のコンテナ）の少なくとも一部を含み、実質的に大気圧で維持され得る。手押し車１０２からの構築材料は、収集ホース２０６により収集されて、第１の導管２７２を介して回収構築材料タンク２０８に移送され得る。回収構築材料タンク２０８は、その後の３Ｄ印刷（積層造形）プロセスにおいて再び使用されるのに適している手押し車１０２からの何らかの未融解構築材料を貯蔵するために使用され得る。このように、回収構築材料タンク２０８は、その後の３Ｄ印刷（積層造形）プロセスにおいて使用するために未融解構築材料を供給する前に、未融解構築材料を一時的に貯蔵するための緩衝貯蔵タンクとして使用され得る。

導管ネットワークの第２の導管２７４（ホース対オーバーフロー導管）は、収集ホース２０６をオーバーフロータンク２１０に接続する。オーバーフロータンク２１０は、オーバーフロー入口領域を含み、第２の導管２７４は、収集ホース２０６とこの例においてオーバーフロー構築材料トラップ２１８ａ（フィルタ）を含むオーバーフロー入口領域との間に経路を提供する。また、オーバーフロータンク出口ポート２７５の形態のオーバーフロータンクポートが、第２の導管２７４の終端に設けられ得る。オーバーフロータンク２１０は、開閉式の蓋（図示せず）により選択的に封止され得る。封止された構成において、オーバーフロータンク２１０は、導管ネットワークの１つ又は複数のオーバーフロー入口ポート及びオーバーフロー出口ポートと流体連絡する。更に、封止された構成において、オーバーフロータンク２１０は、雰囲気に直接的に通じていない。作業領域２０３からの構築材料は、第２の導管２７４及びオーバーフロータンク出口ポート２７５を介して、オーバーフロータンク２１０へ移送され得る。ホース対オーバーフロー弁２４４が第２の導管２７４を通る経路を開閉するために第２の導管２７４に沿って配置される。手押し車１０２（又は他のコンテナ）からの未融解構築材料は、収集ホース２０６により収集されて、第１の導管２７２を介してオーバーフロータンク２１０に移送され得る。オーバーフロータンク２１０は、着脱可能であり且つ回収構築材料タンク２０８が満杯である際に超過の回収可能（再利用可能）な構築材料を貯蔵するために使用され得る外部タンクである。代案として、オーバーフロータンク２１０は、再利用するために適していない手押し車１０２からの未融解構築材料を貯蔵するための廃棄物貯蔵タンクとして使用され得る。更なる代案において、オーバーフロータンク２１０は、材料管理ステーション１０６が未融解構築材料を除去する際、手押し車１０２から及び材料管理ステーション１０６の他の所からの未融解構築材料を貯蔵するための除去済み構築材料貯蔵タンクとして使用され得る。

ポンプ２０４は、導管ネットワークの第３の導管（ポンプ対ＲＢＭＴ導管）２７６を介して、回収構築材料タンク２０８に接続される。第３の導管２７６は、ポンプ２０４とＲＢＭＴ入口領域との間に経路を提供する。ＲＢＭＴ対ポンプ弁２４６が、第３の導管２７６を通る経路を開閉するために第３の導管２７６に沿って配置される。

また、ポンプ２０４は、導管ネットワークの第４の導管（ポンプ対オーバーフロー導管）２７８を介してオーバーフロータンク２１０に接続される。第４の導管２７８は、ポンプ２０４とオーバーフロー入口領域との間に経路を提供する。また、オーバーフロータンク真空ポート２７９の形態のオーバーフロータンクポートは、第４の導管２７８の終端に設けられ得る。流体、例えば空気は、オーバーフロータンク真空ポート２７９を介して、オーバーフロー入口領域からポンプ２０４の方へ伝わる。オーバーフロー対ポンプ弁２４８が、第４の導管２７８を通る経路を開閉するために第４の導管２７８に沿って配置される。

手押し車１０２の未融解構築材料は、収集ホース２０６を用いて収集され、回収構築材料タンク２０８へ又はオーバーフロータンク２１０へ、又は双方へ移送され得る。所与の時間に使用されるべきタンクは、図２Ａの回路の導管に沿った適切な弁を開くことにより選択され得る。

図２Ａに関連して本明細書で説明される弁（バルブ）は、コントローラ２９５により制御されることができ、コントローラ２９５は、例えば構築材料管理ステーション１０６の処理回路の一部を形成するプログラム可能論理コントローラとすることができる。コントローラ２９５は、実施されている材料移送動作に基づいて、個々の導管の１つ又は複数の経路を開くために１つ又は複数の弁を電子的に開くことができる。また、コントローラ２９５は、個々の導管の１つ又は複数の経路を閉じるために１つ又は複数の弁を電子的に閉じることができる。弁は、例えばバタフライ弁とすることができ、圧縮空気を用いて付勢され得る。別の例において、１つ又は複数の弁は、ユーザによる手動で開閉され得る。

コントローラは、材料管理システム２００の全般的な動作を制御する。コントローラは、例えば通信バス（図示せず）を介してメモリ（図示せず）に結合されるマイクロプロセッサベースのコントローラとすることができる。メモリは、機械実行可能な命令を格納する。コントローラ２９５は、命令を実行することができ、ひいてはこれら命令に従って構築材料管理システム２００の動作を制御することができる。

図２Ｂは、多数の様々な構築材料供給源の場所および構築材料行先場所のそれぞれに対して、図２Ａに表記されたような弁に対応する適切な弁構成を概略的に示す表である。表の適切な列におけるチェックマークは、対応する弁が特定の構築材料移送動作に関してコントローラ２９５により開かれるように制御されることを示す。例えば、回収構築材料タンク２０８から混合タンク２１２へ構築材料を移送する場合、弁２５６、２５８及び２５４がコントローラ２９５により開くように設定され、一方で弁２５０、２４４、２７６、２４８、２４２、２６２、２６０、２５２ａ及び２５２ｂは閉じるように設定される。代替の例において、幾つかの弁は、同時に作用することにより、開くように設定され得る。

一例において、再利用可能性標識が、構築材料管理ステーション１０６の処理回路により決定される。再利用可能性標識は、手押し車１０２（又はコンテナ）の構築材料が再利用可能または回収可能な材料を含むか否かを表すことができる。手押し車１０２の未融解構築材料が再利用可能でないと判断される場合、又は回収構築材料タンク２０８が満杯である場合、未融解構築材料は、オーバーフロータンク２１０へ移送され得る。

手押し車１０２（又はコンテナ）からオーバーフロータンク２１０へ未融解構築材料を移送するために、収集ホース２０６とオーバーフロータンク２１０との間の第２の導管２７４におけるホース対オーバーフロー弁２４４、及びポンプ２０４とオーバーフロータンク２１０との間の第４の導管２７８におけるオーバーフロー対ポンプ弁２４８が、コントローラ２９５により、例えば電子的に開かれ得る。ポンプがアクティブである場合、差圧が、ポンプから収集ホース２０６まで提供される。即ち、ポンプ２０４における圧力は、収集ホース２０６における圧力よりも低い。差圧により、手押し車１０２（又はコンテナ）からの構築材料が、オーバーフロータンク２１０へ移送されることが可能になる。収集ホース２０６の終端の近傍の構築材料（及び空気）（ほぼ大気圧）は、収集ホース２０６から、第２の導管２７４に沿って及びホース対オーバーフロー弁２４４を介して、オーバーフロータンク２１０に移送される。オーバーフロータンク２１０は封止された構成で設けられる。オーバーフロータンク２１０において、構築材料は、空気の流れ（気流）から分離し、オーバーフロー入口領域からオーバーフロータンク２１０へ落下する。空気（及び何らかの残された構築材料）は、第４の導管２７８に沿って及びオーバーフロー対ポンプ弁２４８を介して、減圧の状態であるポンプ２０４の方へ続く。

オーバーフロータンク２１０のオーバーフロー入口領域を介してポンプ２０４に向かう第４の導管２７８への未融解構築材料の移送を制限することに役立つために、オーバーフロー入口領域は、オーバーフロー構築材料トラップ２１８ａ（例えば、粉末トラップ）を含むことができる。オーバーフロー構築材料トラップ２１８ａは、第２の導管２７４から構築材料を収集して構築材料（例えば、粉末）をオーバーフロータンク２１０へ迂回させるように構成される。かくして、オーバーフロー構築材料トラップ２１８ａは、オーバーフロータンク２１０のオーバーフロー入口領域を通過して運ばれ且つポンプ２０４の方へ移動するためにオーバーフロータンク真空ポート２７９を介して第４の導管２７８に入る構築材料を制限することに役立つ。

オーバーフロー構築材料トラップ２１８ａは、オーバーフロータンク２１０から移送される構築材料を収集するフィルタ（例えば、メッシュ）を含むことができる。かくして、フィルタは、オーバーフロー入口領域において構築材料を気流から分離する。フィルタの穴は、構築材料の少なくとも９５％の通過を制限するが、フィルタを通る空気の比較的自由な流れを可能にするのに十分に小さい。フィルタの穴は、構築材料の少なくとも９９％の通過を制限する一方で、フィルタを通る空気の比較的自由な流れを依然として可能にするのに十分に小さくすることができる。フィルタにより収集される構築材料は、オーバーフロー入口領域からオーバーフロータンク２１０へ落下することができる。

手押し車１０２（又はコンテナ）の回収可能な未融解構築材料は、同様に回収構築材料タンク２０８に移送され得る。手押し車１０２から回収構築材料タンク２０８に未融解構築材料を移送するために、収集ホース２０６と回収構築材料タンク２０８との間の第１の導管２７２のホース対ＲＢＭＴ弁２４２、及びポンプ２０４と回収構築材料タンク２０８との間の第３の導管２７６のＲＢＭＴ対ポンプ弁２４６が、上述したようにコントローラ２９５により電子的に開かれ得る。ポンプがアクティブである場合、差圧がポンプから収集ホース２０６まで提供される。即ち、ポンプ２０４における圧力は、収集ホース２０６における圧力より低い。差圧により、手押し車１０２（又はコンテナ）からの構築材料が、回収構築材料タンク２０８へ移送されることが可能になる。収集ホース２０６の終端の近傍の構築材料（及び空気）（ほぼ大気圧）は、収集ホース２０６から、第１の導管２７２に沿って及びホース対ＲＢＭＴ弁２４２を介して、回収構築材料タンク２０８に移送される。回収構築材料タンク２０８において、構築材料は、空気の流れ（気流）から分離し、ＲＢＭＴ入口領域から回収構築材料タンク２０８へ落下する。空気（及び何らかの残された構築材料）は、第３の導管２７６に沿って及びＲＢＭＴ対ポンプ弁２４６を介して、大気圧に対して減圧の状態であるポンプ２０４の方へ続く。

回収構築材料タンク２０８、オーバーフロータンク２１０及び混合タンク２１２のそれぞれは、構築材料トラップ２１８ｂ、２１８ａ及び２１８ｃをそれぞれ有する。これら構築材料トラップ２１８ａ、２１８ｂ及び２１８ｃは、図２Ｃに概略的に示されたように、構築材料と空気の入来する流動化流れのサイクロン式フィルタリングを実施する。構築材料トラップ２１８の入口２９６は、構築材料の流動化流れを受け止め、構築材料が、ポンプ２０４の吸引力により生成された遠心力により、構築材料トラップ２１８の外壁２９７へ押される。一例において、構築材料トラップ２１８の外壁２９７は、円形断面を有し、入来する構築材料は、入来する空気が下部の出口に到達するまで、サイクロン動作により構築材料トラップ２１８の外壁２９７に移動し、その結果として、構築材料粒子が、構築材料トラップ２１８の真空封止受容器２９９へと下へ落ちる。かくして、構築材料トラップ２１８は、構築材料の流動化流れを、関連するタンクに堆積される粉末成分および空気成分へ分離し、空気成分は、ポンプ２０４にインターフェースを提供する構築材料トラップ２１８の空気出口２９８を介してポンプ２０４の方へ吸引される。フィルタ（図示せず）が、構築材料トラップ２１８の空気出口２９８に設けられ、分離した気流において何らかの残留する構築材料がポンプ２０４に到達する可能性を低減することができる。構築材料トラップ２１８は、使用中に構築材料トラップ内でのサイクロンの形成を促進するその幾何学的形状を介して、効率的な粉末分離を提供する。それは、気流中の構築材料の移送およびタンクにおける粉末の貯蔵を提供する一方で、タンクからポンプ２０４の方へ気流を迂回させる。構築材料トラップは、サイクロンから出る気流中の残された粉末を捕らえるためのフィルタを提供し、当該残された粉末がポンプ２０４に到達することを制限する。構築材料トラップ２１８は、対応するタンク入口領域において構築材料の流れから空気を分離する機能を有する構築材料フィルタの一例である。他の例において、気流は、サイクロン式フィルタ以外のフィルタを用いて、行先タンクに到着する際に流動化構築材料から分離される。例えば、拡散フィルタが使用され得る。

図２Ａに戻ると、回収構築材料タンク２０８のＲＢＭＴ入口領域も、構築材料の入来する流動化流れから構築材料と空気を分離するために、ＲＢＭＴ構築材料トラップ２１８ｂ（例えば、粉末トラップ）又は別のタイプのＲＢＭＴ構築材料フィルタを含むことができる。ＲＢＭＴ構築材料トラップ２１８ｂは、オーバーフロータンク２１０のオーバーフロー構築材料トラップ２１８ａと同じ又は同様の態様で動作し、構築材料を回収構築材料タンク２０８へ収集および迂回させることに役立ち、構築材料が第３の導管を通ってポンプ２０４の方へ移動することを制限することに役立つ。

上述したように、収集ホース２０６を介して手押し車１０２から材料を収集する場合、ユーザは、収集ホース２０６の端部を、手押し車１０２を含む作業領域２０３のあちこちに移動させて、手押し車１０２から構築材料をできるだけ多く収集することができる。

また、回収構築材料タンク２０８は、導管ネットワークの第５の導管（オーバーフロー対ＲＢＭＴ導管）２８０を介して接続される。また、オーバーフロータンク入口ポート２８１の形態のオーバーフロータンクポートは、第５の導管２８０の終端に設けられ得る。オーバーフロータンク２１０からの構築材料は、第５の導管２８０及びオーバーフロータンク入口ポート２８１を介して、回収構築材料タンク２０８へ移送され得る。

回収構築材料タンク２０８とオーバーフロータンク入口ポート２８１との間の第５の導管２８０は、ＲＢＭＴ構築材料トラップにつながる経路にオーバーフロー対ＲＢＭＴ弁２５０を含む。回収構築材料タンク２０８が回収された構築材料で再充填される必要がある場合には、回収構築材料タンク２０８とオーバーフロータンク２１０との間の第５の導管２８０のオーバーフロー対ＲＢＭＴ弁２５０が、回収構築材料タンク２０８とポンプ２０４との間の第３の導管２７６のＲＢＭＴ対ポンプ弁２４６と共に、開かれ得る。弁のそれぞれは、上述されたように、コントローラ２９５により電子的に開かれ得る。ポンプがアクティブである場合、差圧がポンプからオーバーフロータンク２１０まで提供される。即ち、ポンプ２０４における圧力は、オーバーフロータンク２１０における圧力より低い。この例において、オーバーフロータンク２１０は封止されない構成で提供され、オーバーフロータンク２１０内のほぼ大気圧を維持するために雰囲気に通じている空気入口（図示せず）を含む。差圧により、オーバーフロータンク２１０からの構築材料が、回収構築材料タンク２０８へ移送されることが可能になる。空気は、空気入口を介してオーバーフロータンク２１０に流入する。オーバーフロータンクの構築材料（及び空気）は、オーバーフロータンク２１０から第５の導管２８０に沿って及びオーバーフロー対ＲＢＭＴ弁２５０を介して、回収構築材料タンク２０８に移送される。回収構築材料タンク２０８において、構築材料は、空気の流れ（気流）から分離し、ＲＢＭＴ入口領域から回収構築材料タンク２０８へ落下する。空気（及び何らかの残された構築材料）は、第３の導管２７６に沿って及びＲＢＭＴ対ポンプ弁２４６を介して、減圧の状態であるポンプ２０４の方へ続く。

また、材料管理ステーション回路２００は、混合タンク２１２も含む。混合タンク２１２は、回収構築材料タンク２０８からの回収構築材料を、新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂからの新しい構築材料と混合するために使用されることができ、３Ｄ印刷プロセスで使用される準備が整う。

２つの新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂがこの例において示されているが、他の例において、１つ又は複数の新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂが使用され得る。適切な場合、より多くの新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂが使用され得る。

それぞれの新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂは、導管ネットワークの第６の導管（新しい構築材料導管）２８２及び新しい構築材料の供給タンクポート２８３ａ、２８３ｂを介して、混合タンク２１２に接続される。新しい構築材料の供給タンクポート２８３ａ、２８３ｂは、それぞれの新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂから構築材料を出力することができる。それぞれの新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂは、それぞれの新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂと混合タンク２１２との間の第６の導管２８２における関連する材料供給タンクカートリッジ対ミクサ弁２５２ａ、２５２ｂを有する。また、それぞれの新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂは、空気入口弁も含み、それにより空気が新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂに入ることができることが確実にされ、新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂ内の空気圧がほぼ大気圧に維持される。

混合タンク２１２は、導管ネットワークの第７の導管（ポンプ対ミクサ導管）２８４を介してポンプ２０４に接続される。混合タンク２１２とポンプ２０４との間の第７の導管２８４は、第７の導管２８４を通る通路を開閉するために開閉され得るミクサ対ポンプ弁２５４を含む。

新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂから混合タンク２１２へ新しい構築材料を移送するために、混合タンク２１２とポンプ２０４との間の第７の導管２８４における材料供給タンクカートリッジ対ミクサ弁２５２ａ又は２５２ｂ、及びミクサ対ポンプ弁２５４が開かれる。弁のそれぞれは、上述されたようにコントローラ２９５により電子的に開かれ得る。ポンプ２０４がアクティブである場合、差圧が、ポンプ２０４から新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂまで提供される。即ち、ポンプ２０４における圧力は、新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂにおける圧力よりも低い。差圧により、新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂからの構築材料が、混合タンク２１２へ移送されることが可能になる。新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂの構築材料（及び空気）は、新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂから、第６の導管２８２に沿って及びカートリッジ対ミクサ弁２５２ａ又は２５２ｂを介して、混合タンク２１２に移送される。混合タンク２１２において、構築材料は、空気の流れ（気流）から分離し、ミクサ入口領域から混合タンク２１２へ落下する。空気（及び何らかの残された構築材料）は、第７の導管２８４に沿って及びミクサ対ポンプ弁２５４を介して、減圧の状態であるポンプ２０４の方へ続く。

また、混合タンク２１２のミクサ入口領域は、構築材料の流れから気流を分離するためにミクサ構築材料トラップ２１８ｃ（例えば、粉末トラップ）又は任意のタイプのミクサ構築材料フィルタも含むことができ、それはオーバーフロー構築材料トラップ２１８ａ及びＲＢＭＴ構築材料トラップ２１８ｂと同じ又は同様な態様で動作する。ミクサ構築材料トラップ１２８ｃは、構築材料を混合タンク２１２へと収集して迂回させることに役立ち、構築材料が第７の導管２８４を介してポンプ２０４の方へ移動することを制限することに役立つ。

また、混合タンク２１２は、連続的に回収構築材料タンク２０８から混合タンク２１２まで延びる、導管ネットワークの第８の導管（ＲＢＭＴ対ミクサ導管）２８６及び導管ネットワークの第９の導管２８８を介して、回収構築材料タンク２０８にも接続される。第９の導管２８８は、ＲＢＭＴ対ミクサ導管２８６の一部とすることができる。

幾つかの例において、濾過器２１６が、回収構築材料タンク２０８と混合タンク２１２との間で、ＲＢＭＴ対ミクサ導管２８６に、又は第８の導管２８６と第９の導管２８８との間に設置され得る。濾過器２１６は、回収構築材料タンク２０８から移送される再利用または回収構築材料から材料の塊およびより大きい部分を分離するために使用され得る。多くの場合、材料の塊およびより大きい部分は、その後の３Ｄ印刷プロセスにおいて再利用するのに適しておらず、そのため濾過器を用いて、構築材料からこれら部分を取り除くことができる。濾過器２１６は、濾過器２１６内の空気圧をほぼ大気圧に維持するために、空気が濾過器２１６に入ることができることを確実にするための空気入口（図示せず）を含む。幾つかの例において、ＲＢＭＴ対ミクサ導管２８６は、回収構築材料タンク２０８の構築材料出口に接続されることができない。他の例において、回収構築材料タンク２０８の出口を混合タンク２１２のミクサ構築材料トラップ２１８ｃにおける構築材料入口に接続する導管が、閉回路を形成することができる。

ＲＢＭＴ対濾過器弁２５６が、回収構築材料タンク２０８と濾過器２１６との間の第８の導管２８６に設置され、濾過器対ミクサ弁２５８が濾過器２１６と混合タンク２１２との間の第９の導管２８８に設置される。ＲＢＭＴ対濾過器弁２５６及び濾過器対ミクサ弁２５８は、回収構築材料タンク２０８と混合タンク２１２との間における第８の導管２８６及び第９の導管２８８を通る通路を開閉するために開閉され得る。弁は、コントローラ２９５により電子的に開閉され得る。

回収構築材料タンク２０８から混合タンク２１２へ構築材料を移送するために、回収構築材料タンク２０８と混合タンク２１２との間における第８の導管２８６及び第９の導管２８８のＲＢＭＴ対濾過器弁２５６及び濾過器対ミクサ弁２５８、並びに混合タンク２１２をポンプ２０４に接続する第７の導管２８４のミクサ対ポンプ弁２５４が、開かれ得る。回収構築材料タンク２０８の構築材料は、例えば重力により、第８の導管２８６を介して濾過器２１６へと下へ落ちることができる。ポンプ２０４がアクティブである場合、差圧が、ポンプ２０４から濾過器２１６まで提供される。即ち、ポンプ２０４における圧力は、濾過器２１６における圧力よりも低い。差圧により、回収構築材料タンク２０８からの構築材料が、重力により濾過器に移送され及び吸引力により混合タンク２１２へ移送されることが可能になる。回収構築材料タンク２０８の構築材料は、ＲＢＭＴ材料出口を介して、第８の導管２８６に沿って及びＲＢＭＴ対濾過器弁２５６を介して濾過器２１６に移送される。濾過器２１６の構築材料（及び空気）は、濾過器２１６から、第９の導管２８８に沿って及び濾過器対ミクサ弁２５８を介して、混合タンク２１２に移送される。混合タンク２１２において、構築材料は、空気の流れ（気流）から分離し、ミクサ入口領域から混合タンク２１２へ落下する。空気（及び何らかの残された構築材料）は、第７の導管２８４に沿って及びミクサ対ポンプ弁２５４を介して、減圧（負圧）の状態であるポンプ２０４の方へ続く。

現在選択された割合（比率）の回収構築材料タンク２０８からの再利用構築材料と新しい構築材料の供給タンク２１４ａ又は２１４ｂからの新しい構築材料は、上述されたように、混合タンク２１２へ移送され得る。新しい構築材料と回収構築材料の割合は、任意の選択された割合とすることができる。その割合は、構築材料のタイプ及び／又は積層造形プロセスのタイプに依存することができる。選択的レーザー焼結プロセスにおいて、当該割合は、例えば５０％の新しい構築材料対５０％の回収構築材料とすることができる。プリントヘッドカートリッジの３Ｄ印刷プロセスの一例において、当該割合は、８０％の回収構築材料対２０％の新しい構築材料とすることができる。幾つかの構築材料に関して１００％の新しい構築材料が使用され得るが、他の構築材料に関して最高１００％の回収構築材料が使用され得る。新しい構築材料および回収構築材料は、例えば回転する混合ブレード２１３を用いて、混合タンク２１２内で一緒になるように混合され得る。

新しい構築材料および回収構築材料が十分に混合されるやいなや、混合された構築材料（混合構築材料）は、混合タンク２１２から、ミクサ対手押し車弁２６０、導管ネットワークの第１０の導管（ミクサ対手押し車導管）２９０、作業領域出口ポート２９１の形態の作業領域ポートを介して、作業領域２０３に及び手押し車１０２へ移送され得る。混合タンク２１２からの構築材料は、作業領域出口ポート２９１を通って作業領域２０３へ入ることができる。手押し車１０２（又はコンテナ）は、実質的に混合タンク２１２の下に位置することができ、そのため重力が、混合タンク２１２からミクサ対手押し車弁２６０、第１０の導管２９０、作業領域出口ポート２９１及び作業領域２０３を介して手押し車１０２までの混合構築材料の移送を支援することができる。

手押し車１０２が所与の３Ｄ印刷操業のために十分な構築材料で充填されるやいなや、手押し車１０２は３Ｄプリンタ１０４に戻され得る。印刷ジョブのために手押し車１０２を充填するための構築材料の適切な量は、手押し車充填ワークフローの最初に手押し車が材料管理ステーション１０６にドッキングされた際に、手押し車に構築材料がどれぐらい存在するかを検知する材料管理ステーション１０６に基づいて、材料管理ステーション１０６のコントローラ２９５により制御され得る。次いで、コントローラは、ユーザにより意図された特定の印刷ジョブに関して、ユーザにより要求された特定量（１回分）の構築材料で手押し車を充填することができる。１回分の充填は、混合タンク内の未融解構築材料の量を表す充填レベル値を出力するための混合タンク２１２内のロードセルのような、充填レベルセンサ（図示せず）を用いることにより達成される。充填レベルセンサは、１つ又は複数のロードセル、又はレーザベースのセンサ、マイクロ波センサ、レーダ、ソナー、容量センサなどのような任意の他のタイプのセンサとすることができる。充填レベルセンサがロードセルである場合、充填レベル値は、貯蔵コンテナ内の未融解構築材料の質量を表す電気信号とすることができる。

多数の異なるワークフローが、材料管理ステーション１０６において実施され得る。これらワークフローはユーザにより管理されるが、或るレベルの自動化が材料管理ステーション１０６のデータプロセッサにより提供され得る。例えば、ユーザは、材料管理ステーション１０６のデジタルディスプレイからワークフローを選択することができる。１つの材料管理ステーション１０６及び１つのプリンタ１０４を有するユーザの場合、例示的なワークフローのサイクルは、手押し車１０２を充填し、次に３Ｄ物体を印刷し、次に材料管理ステーション１０６において構築された塊から物体を開梱し（開いて取り出し）、次いで後続の印刷動作および対応する構築された塊の開梱などとすることができる。しかしながら、材料管理ステーション１０６は、２つ以上のプリンタに仕えることができ、その結果、逐次の開梱動作および手押し車の充填動作は、材料管理ステーション１０６により実行され得る。また、ユーザは、手押し車の充填、印刷および開梱機能を順不同で実行するように選択することができる。

ワークフロー動作のそれぞれに関して、材料管理ステーション１０６のユーザインターフェースが、ワークフロー動作の一部として実行され得る特定の手動操作に取り掛かるようにユーザを誘導することができる。例えば、開梱動作を行うために、ユーザインターフェースは、前述されたように収集ホース２０６を収集領域２０３のあちこちで動かすようにユーザに指示することができる。更に、材料管理ステーション１０６は、自動的にワークフロー動作の他の機能を開始することができる。例えば、開梱動作を実行するために、材料管理ステーション１０６は、自動的にポンプ２０４を動作させることができる一方で、ユーザは、手押し車１０２から構築材料を回収するために収集ホース２０６を収集領域２０３のあちこちで動かす。材料管理ステーション１０６が完全に自動的に実行することができる何らかのワークフロー動作は、開始するためのユーザの確認を必要とせずに、ユーザインターフェースを介してユーザに合図され得る。ワークフロー動作が潜在的な安全性リスクをもたらす可能性がある場合、別な方法で完全自動化ワークフロー動作は、開始するためのユーザの確認を必要とするかもしれない。

例えば、手押し車１０２に構築材料を積み込むために、ユーザがこのワークフロー動作を設定し、次いで材料管理ステーション１０６が逐次に必要とされる異なる動作を自動的に開始する。材料管理ステーション１０６は、回収構築材料タンク２０８から混合タンク２１２へ構築材料を送るように制御される。材料管理ステーション１０６は更に、新しい構築材料の供給タンク２１４ａ、２１４ｂの少なくとも一方から混合タンク２１２へ新しい構築材料を送るように制御される。材料管理ステーション１０６は次いで、混合タンク２１２において混合物を混ぜるように制御される。次いで、混合タンク２１２の混合構築材料は、手押し車１０２に放出され得る。一例において、このワークフロー動作は、バッチプロセスとして達成され、そのためサイクルは、手押し車１０２を完全に充填するために連続して繰り返され得る。

幾つかのプロセスにおいて、構築材料のごく一部（例えば、１％）が、構築材料トラップ２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ（例えば、粉末トラップ）を通過する可能性があり、ポンプ２０４の方へ移動する可能性がある。

幾つかの例において、追加のＲＢＭＴ構築材料トラップ２２０（例えば、粉末トラップ）が、第３、第４及び第７の導管２７６、２７８及び２８４のそれぞれをポンプ２０４に接続する導管ネットワークの第１１の導管（ポンプ供給導管）２９２に設置され得る。追加のＲＢＭＴ構築材料トラップ２２０がＲＢＭＴ入口領域に接続される。追加のＲＢＭＴ構築材料トラップ２２０は、オーバーフロー構築材料トラップ２１８ａ、ＲＢＭＴ構築材料トラップ２１８ｂ又はミクサ構築材料トラップ２１８ｃの何れかを通過した可能性がある構築材料を収集し、当該構築材料がポンプ２０４に到達することを制限することに役立つ。追加のＲＢＭＴ構築材料トラップ２２０に収集された構築材料は、トラップ対ＲＢＭＴ弁２６２を開くことにより、回収構築材料タンク２０８へ移送され得る。トラップ対ＲＢＭＴ弁２６２は、コントローラ２９５により電子的に開かれ得る。ＲＢＭＴ構築材料トラップ２２０は、オーバーフロー、ＲＢＭＴ、及びミクサ構築材料トラップ２１８ａ、２１８ｂ及び２１８ｃのそれぞれと同じ又は類似の態様で動作することができる。構築材料は、ＲＢＭＴ構築材料トラップ２２０から回収構築材料タンク２０８へ重力により移送され得る。

また、ポンプフィルタ２２２が、ポンプ２０４に隣接して導管ネットワークの第１２の導管２９４に設置され得る。このポンプフィルタ２２２は、オーバーフロー構築材料トラップ２１８ａ、ＲＢＭＴ構築材料トラップ２１８ｂ又はミクサ構築材料トラップ２１８ｃ、並びに追加のＲＢＭＴ構築材料トラップ２２０の何れかを通過した可能性がある何らかの構築材料を収集することに役立つ。これは、構築材料がポンプ２０４に到達することを制限することに役立ち、それにより大量の構築材料がポンプ２０４に到達した場合に生じる可能性があるポンプ２０４の機能が損なわれる可能性を低減する。隔室気流ポンプ（図示せず）が、ダストフィルタ（図示せず）及び導管（図示せず）を介して、開梱隔室に通じるように結合され、開梱隔室およびダストフィルタを通る気流が生成され得る。隔室気流ポンプ及び導管への入口は、装置内に粉末を閉じ込めるために開梱隔室を通る層流を生成することができる。これは、開梱チャンバ内で浮揚する可能性がある粉末およびダストを収集することにより、ユーザの、作業領域の、及び構築された部品の清浄度を維持することを容易にすることができる。

さて、積層造形プロセスにおいて構築された物体を開梱する方法の例が、図３に関連して説明される。

３０２において、構築プラットフォーム１２２を支持する手押し車１０２が材料管理ステーション１０６のドッキングポートへドッキングされ、その結果、構築プラットフォーム１２２が材料管理ステーション１０６の開梱隔室に面する。

３０４において、材料管理ステーション１０６は、吸引ポンプ２０４を付勢することにより、回収構築材料タンク２０８に結合された収集ホース１４４に吸引力を生じさせるように動作する。

３０６において、ユーザは、構築プラットフォーム１４４上の構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために、開梱隔室内で収集ホース１４４を操作する。また、ユーザは、収集ホースの吸引開口に近接して配置されて収集ホースに取り付けられた１つ又は複数の構築済み部品清浄化ツールを用いて、構築済み部品を清浄化するために収集ホース１４４を操作することもできる。また、ユーザは、手押し車の構築プラットフォームを清浄化するために収集ホース１４４を操作することもできる。

構築材料が粉末ベースの構築材料である例において、用語粉末ベースの材料は、乾燥および湿った粉末ベースの材料、個々の微粒子からなる材料および粒状材料を包含することが意図されている。

理解されるべきは、本明細書で説明される例は、粉末ベースの材料に限定されず、必要に応じて適切な変更と共に、他の適切な構築材料と使用され得る。他の例において、構築材料は、例えば、ペースト又はゲル、又は構築材料の任意の他の適切な形態とすることができる。

読者の関心は、本出願に関連して本明細書と同時に又は本明細書より前に提出され、本明細書と共に公開された全ての論文および書類に向けられ、係る論文および書類の全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (15)

1. 積層造形プロセスにおいて構築材料を用いて構築された物体を開梱するための装置であって、
   開梱隔室と、
   構築された物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために前記開梱隔室内で操作するための収集ホースと、
   前記収集ホースにより回収された未融解構築材料を受け取るために、前記収集ホースに結合された回収構築材料タンクと、
   前記収集ホースを操作するためにユーザのアクセスを可能にするために少なくとも部分的に開くように前記開梱隔室を画定するハウジングと、
   前記開梱隔室の外側の空気から前記開梱隔室の方へ前記開梱隔室を横切る層流を生成するための隔室気流ポンプとを含み、
   前記装置が、回収された未融解構築材料を前記回収構築材料タンクから積層造形プロセスのために提供する、装置。
2. 前記収集ホースにより回収された未融解構築材料を受け取るために前記収集ホースに結合可能なオーバーフロータンクを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記収集ホースから前記回収構築材料タンクへ及び前記オーバーフロータンクへの流体連絡を選択的に可能にするための切り換え弁を含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記収集ホースを前記回収構築材料タンクに結合するための導管を含む、請求項１〜３の何れか１項に記載の装置。
5. 前記収集ホースに吸引力を生成するための吸引ポンプを含む、請求項１〜４の何れか１項に記載の装置。
6. ダストフィルタを含み、
   前記隔室気流ポンプが、前記装置内に粉末を閉じ込めるために前記開梱隔室および前記ダストフィルタを通る層流を生成する、請求項１〜５の何れか１項に記載の装置。
7. 積層造形プロセスにおいて使用され、且つ構築材料の部分が前記積層造形プロセスにおいて融解される構築プラットフォームを含む手押し車を受容するための手押し車ドックを含み、前記手押し車ドックが、使用中に前記構築プラットフォームを前記開梱隔室に面して位置決めすることができる、請求項１〜６の何れか１項に記載の装置。
8. 前記収集ホースが、前記構築プラットフォーム上の構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために、前記開梱隔室内で操作することができる、請求項７に記載の装置。
9. 新しい構築材料の供給タンクを受容するためのインターフェースと、前記手押し車の構築材料貯蔵部に供給するための、前記回収構築材料タンクからの未融解構築材料を前記新しい構築材料の供給タンクからの新しい構築材料と混合するための混合タンクとを含む、請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記混合タンクが、未融解構築材料を新しい構築材料と混合するための混合ブレードを含む、請求項９に記載の装置。
11. 構築済み物体および未融解構築材料をコンテナから受け取るために、使用中に前記開梱隔室に面する開梱プラットフォームを含み、前記収集ホースが、前記コンテナから前記開梱プラットフォーム上に置かれた構築済み物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために前記開梱隔室内で操作することができる、請求項１〜６の何れか１項に記載の装置。
12. 前記積層造形プロセスを実行するための３Ｄプリンタから分離した材料管理ステーションとして提供される、請求項１〜１１の何れか１項に記載の装置。
13. 積層造形プロセスにおいて構築材料を用いて構築された物体を開梱する方法であって、
    構築材料管理装置の開梱隔室に面する表面上で、構築された物体および未融解構築材料を受け止め、
    回収構築材料タンクに結合された収集ホースに吸引力を生成し、且つ前記開梱隔室の外側の空気から前記開梱隔室の方へ前記開梱隔室を横切る層流を生成するように前記材料管理装置を動作させ、
    構築された物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために前記開梱隔室内で前記収集ホースを操作することを含む、方法。
14. 積層造形プロセスにおいて構築材料を用いて構築された物体を開梱する方法であって、
    構築プラットフォーム、構築材料貯蔵部、及び前記構築プラットフォーム上の構築された物体と未融解構築材料を含む手押し車を構築材料管理装置にドッキングし、
    前記構築材料管理装置の開梱隔室の底部に前記構築プラットフォームを位置決めし、
    前記構築材料管理装置内に位置する回収構築材料タンクに結合された収集ホースに吸引力を生成するように前記構築材料管理装置を動作させ、
    前記構築プラットフォーム上の構築された物体の周りから未融解構築材料を吸引することにより回収するために前記開梱隔室内で前記収集ホースを操作することを含む、方法。
15. 前記構築材料管理装置に設けられた混合タンクにおいて、前記回収構築材料タンクからの未融解構築材料を、前記構築材料管理装置のインターフェースにより受容された新しい構築材料の供給タンクからの新しい構築材料と混合し、
    混合された構築材料を前記構築材料貯蔵部に供給することを更に含む、請求項１４に記載の方法。

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