JPH04505729A - 三次元物体の形成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ストレスの分離によるステレオグラフ部分歪みの低減１、　関係出願についての 関係資料 本出願は、米国特許出願Ｓ、Ｎ１１Ｌ１８２．８２３　；１８２．８３０，１８ ３，０１５；１８２，８０１；１８３．０６１．１８３，０１４　、および１８ ３．０１２．１９８８年８月１８日付出願に関するもので、それのすべては本開 示に資料として組入れられる。

米国特許出願Ｓ、Ｎｔｔ１８２．８３０　；　１８３，０１６　；１８３．０１ ４；および１８３．０１２の継続出願は、１９８８年１１月８日に出願されたが 、それらのすべては本開示に資料として組入れられる。上記継続出願中のものに 対する番号は、それぞれ、２６９．８０１　；２６ｇ、８１６；２６ｇ、３３７ ；２６ｇ、９０７　（すべてＳ、１ｌｋＬ１８２．８３０に対し’）；２６ｇ、 ４２９（Ｓ−Ｎｏ、１８３，０１６に対し’）；２６８４０８　（Ｓ。

魔１８３０１４に対し）；および２６８，４２８　（Ｓ。

Ｎ１１Ｌ１８３．０１２に対し）である。米国特許Ｓ、に２６９．８０１の継続 出願は、１９８９年３月３１日に出願されたが、これは本開示に資料として組入 れられる。

上記継続出願に対するＬｙｏｎ　＆　Ｌｙｏｎ　Ｄｏｋｅｔ　ｋは、１８６／１ ９５である。

２、　添付付録についての関連資料 次の付録は、本出願に添付され、本開示に資料として組入れられる。

付録Ａ　：　３　Ｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ、　Ｉｎｃ、、　５ＬＡ−Ｉ　Ｂｅｔａ　 ＳｉｔｅＳｔｅｒｅｏｌｅｔｈｏｇｒａｐｈｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｌｌｓｅｒｓ　 Ｍａｎｕａｌ　ａｎｄＳｅｒｖｉｃｃ　Ｍａｎｕａｌ、　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　１ ９８７付録１　：　３　Ｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ、　Ｉｎｃ、　Ｓｔｅｒｅｏｌｌｔ ｈｏｇｒａｐｈｙＣＡＤ／ＣＡＮ　Ｉｎｔｅｒｆ’ａｃｅ　５ｐｅｃｌｎｃａｔ ｌｏｎ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ。

３、　発明の分野 本発明は、流体媒質から三次元物体を作るための方法および装置の改善、特に三 次元物体の製作のための強化されたデータ操作およびリトグラフ技術を含むステ レオ・リトグラフ　システムの改善に関するもので、これによりそのような物体 が一層急速に、確実に、正確に、経済的に作られる。特に、本発明は、ストレス の分離によるステレオ・リトグラフ歪みの低減に関するものである。

４、　発明の背景 プラスチック部品または同様のものを製作するとき、先ずそのよう部品を設計し 、それからその部品の原型を丹精して作ることが一般の慣例であり、すべて可成 りの時間、゛努力および費用を要する。そのとき設計は再吟味され、しばしば、 設計が最適のものとなるまでは、骨折れろ過程が何度も繰返される。設計が最適 となった後に、次の段階は製作である。最も多い製作プラスチック部品は、射出 成形される。設計時間と、工具線工費が非常に高いので、プラスチック部品は、 多量生産においてのみ実用的である。他の過程は、直接機械仕上げ、真空成形お よび直接成形を含むプラスチック部品の製作に利用できるが、そのような方法は 、短時間生産に対してだけ費用が効果的であり、作られた部品は、モールドされ た部品より性質が劣っている。

非常に不自然な技術が、流体媒質内で三次元物体を作るために過去においては開 発されて来たが、この媒質はその三次元体内の定められた交差点における選択的 焦点にもたらされた放射ビームにより選択的に硬化される。

そのような典型的な三次元システムは、米国特許隘４．０４１，４７６．４０７ ．８２２９゜４．２３８．８４０および４，２８８，８６１に記載されている。

これらすべてのシステムは、流体内の選択された深さの点における、流体内の他 のすべての点を排除して共に作用する付勢の結集に頼っている。しかしながら、 不幸にも、そのような三次元形成システムは、分解および露光制御に関する多数 の問題に直面する。放射強度の損失および焦点を合われる点の機成形分解能は、 交差点が流体媒体の中へ深く動くと共に、明らかに複雑な制御条件を生じる。吸 収、拡散および回折は、すべて、経済的および信頼性のある根拠において、流体 媒体内の作業深さの困難さに寄与する。

近年においては、ニーに資料として組入れられている、米国特許Ｎ１１４，５７ ５，３３０、”Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ＦｏｒＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｏｆ　Ｔｈ ｒｅｅ−Ｄｔｓｅｎｓｉｏｎａｌ　０ｂｊｅｃｔｓ　Ｂｙ　５ｔｅｒｅｏ−目ｔ ｈｏｇｒａｐｈｙ“に記載されているような、′ステレオリトグラフ″システム が使用されて来ている。基本的には、ステレオリトグラフは、フォトポリマ（流 体プラスチック等）の断面を互いの頂部において連続的に印刷して、すべての薄 い層が互い一緒に接合されて全体の部分を作るまで続けることにより、複合プラ スチック部を自動的に築く方法である。この技術により、部品が文字通り液状プ ラスチックのおけの中に成長させられる。この製作方法は、物理的形状への設計 アイデアを急速に減らし、原型を作るために非常に有力である。

フォト硬化可能なポリマは、光の存在において液体から固体に変化し、紫外線（ Ｕ　Ｖ）によるその写真速度は、それらポリマを実用的モデル製造材料にするの に充分に速い。部品が作られるときにポリマ化されていない材料は、今でも使用 でき、継続する部品が作られるに従って、おけ内に残る。紫外線レーザは、ＵＶ の小さい強いスポットを発生する。このスポットは、検流計鏡ＸＹ走査器により 流体表面を越えて動かされる。走査器はコンピュータで発生されたベクトル等に より駆動される。精密な複合パターンは、この技術により急速に作られる。

レーザ走査器、フォトポリマおけ、および昇降器は、制御コンピュータと共に、 ステレオリトグラフ装置、”ＳＬＡ”として示す、を形成するように一緒に結合 する。ＳＬＡは、一時に断面を描写し、それを層として次々に結集して行くこと により、プラスチック部品を作る。

ステレオリトグラフは、道具で細工しないで複合または単純な部品を急速に作る 前例のない方法である。この技術は、その断面パターンを作るためにコンピュー タを使用することに依存しているから、ＣＡＤ／ＣＡＭへの自然のデータ　リン クがある。しかしながら、そのようなシステムは、縮み、うす、およびその他の 歪みに関する困難、およびある物体の形状を作どきの分解能、精度および困難に 遭遇した。

ステレオリトグラフを使用して作られた物体は、ＣＡＤで設計された寸法から歪 む傾向を持っている。この歪みは、どの位にストレスが特別の硬化パラメータに より発展させられるか、またストレスに耐える物体の能力によって、特別な物体 に現われたり、現われなかったりする。歪みを起こすストレスは、液体から固体 に変えられている材料が、予め硬化された材料に接触して、接着するときに、発 展する。材料が液体から固体に変えられるとき、それは少し縮む。この縮みはス トレスを起させ、２つの一次の物理的原因を持つている。

１）　液体の密度が固体プラスチックの密度より小さい。

２）　状態の変化を起こす化学反応は著しく発熱し、硬化材料を熱的に膨張およ び収縮させる。このストレスは、Ｓ、ｋ１８２，８２３に詳細に記載されている 、うずとして知られている歪みを起こす。

物体のある部品は、目に見える曲がりなしにストレスに耐えることができる（ス トレスは許容レベルにある）。

これに反して、他の部品は、ストレスおよび構造力が互いに甲高して歪む。スト レスは、硬化している材料と、硬化させられた材料との間の接触により起こされ るので、硬化線と硬化させられた材料との間の接触の全長に沿って伝播される。

硬化している材料と硬化させられている材料との接触の大部分は、１つの層から 、単一層に沿って向合う次の層へ生じる。このことは、大抵の歪ろが水平に向合 って直立することを意味している。従って、直立方向の歪みを減らす必要があっ た。

“鳥の巣”は、ステレオリトグラフ装置のＳＬ　Ｉ　ＣＥプログラムにより、下 向き面、ニアナフラット表皮を必要とする部品に生じる現象である。部品のＣＡ Ｄ／ＣＡＭ表現をベクトルに変換するためのＳＬ　Ｉ　ＣＥプログラムの商業的 実施は、Ｓ、ｋ１８２，８３０゜そのＣＩＰ、ＮＯ，２６９，８０１およびその 継続、Ｌｙｏｎ　１Ｌｙｏｎ　Ｄｋｔ、　Ｎａ　１８６　／　１９５に記載され ている。ニア・フラット表皮、クロス・ハツチおよび境界ベクトルを含む異なっ たベクトル型は、これらの出願においても述べられている。下向き面、ニア・フ ラット表皮を必要とする領域は、問題である。何故ならば、それらの境界ベクト ルは、それらが描写されているとき、支持部を持たないからである。境界を確保 するために、クロス・ハツチが最後に描写される頃には、境界ベクトルはそれら の正１、い位１から離れるように動かされているので、特定の場所には固定され ない。これらの固定されない境界は、上下して動き、鳥の巣に似た粗面仕上げを 物体に与える。

従って、当業者は、ステレオリトグラフにおいて遭遇された上記の問題について の解決の必要を認め、設計段階から原型段階へ、また最終製作へ急速に、かつ確 実に動くこと、特にそのようなプラスチック部品に対するコンピュータ設計から 実際に直接の原型へ動く動力、および経済的および自動的基礎における多量生産 に対する便宜についての設計および製作技術における長年の要望が続いている。

従って、三次元プラスチック物体等の発展および製作に関係する人達は、長い間 、さらに急速、確実、経済的および自動手段の改善の必要を認めて来ており、ス トレス、歪みおよび不充分な部品仕上げの開局を回避して、設計段階から原型段 階へ、また製作へ急速に動くことを容易にしようと（２ている。本発明はこれら の要求をすべて完全に満たしている。

発明の概要 明らかに、一般に見て、本発明は、三次元物体を作るための新規かつ改善された ステレオリトグラフ　システムを提供するもので、その物体の連続した、隣接す る、断面の積層を、適当な共同作用をする刺激、およびうず、ストレス、鳥の巣 、その他の歪みを減らすように特別に仕立てられた物体を定める情報に応じてそ の物理的状態を変えることのできる流体媒体の面に形成することによっており、 連続した積層は、それらが形成されると共に、所望の三次元物体を定めるように 、自動的に一体化される。

本発明によれば、歪みは、物体の区間を分離して、ストレスが１つの区間から他 の区間へ伝達されないようにすることにより低減される。この分離技術（ＳＩａ ｌ　Ｉｅｙｓ）は、与えられた区間における歪みを、その区間だけで進展させら れ、他の区間からのものでない歪みに制限する。

うずになり易い層区間は、部分のＣＡＤ設計時のストレス点における小孔または 間隙を設計することにより分離される。これらの間隙は、’８１１１１ｅｙｓ” と称せられ、層区間に沿ってのストレスの進行を妨げる。これは、部品に作用す るストレスを、区間内で作られるストレスだけに低減させる。若し５ｅａｌ　１ ｅｙｓが正しく設計されていれば、これらの局所化されたストレスは、層区間を うずにする閾値より低い。

５ｅａｌ　１ｅｙｓは、鳥の巣を低減させるためにも使用される。

この応用のために、５ｌｌａ　Ｉ　Ｉｅｙｓの幅は硬化の幅より小さいので、硬 化の後には完全に満たされ、構造の一体性は使用の間に失われない。Ｓ■ａｌｌ ｅｙｓは、下方を向くニア・フラット三角形の領域に周期的に設けられ、その高 さはニア・フラット三角形を通って適当に直立して延びている。

Ｓ■ａｌｌｅｙｓの配置は、鳥の巣問題を起こしそうな幾つかの因子に基いてい る。境界の曲率、ニア・フラット帯域の長さ、境界の運動を起こしそうな事、等 である。

５ｅａｌ　１ｅｙｓは、他の応用におけるように、壁を完全に貫通する必要はな いが、以前の層における境界との接触点を保証するのに充分な深さを貫通する必 要がある。

本発明は、ステレオリトグラフと組合せてコンピュータにより作られたグラフの 原理を利用する、すなわち三次元物体の製作にリドグラス技術を実行し、Ｃｏｍ ｐｕｔｅｒａｉｄｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　（ＣＡ　Ｄ　）およびｅｏｌＩｐｕｔｅ ｒ　ａｉｄｅｄ　ＩａｆｌＬＩ−ｒａｃｔｕｒｉｎｇ　（ＣＡＭ）をコンピュー タ指示から三次元物体の物体を直接に作っている。本発明は、製作進展の設計段 階において、または製造システムとして、または純粋な芸術形状として、モデル および原型を彫刻する目的で利用することができる。

“ステレオリトグラフ゛は、硬化可能な材料の薄い層、すなわちＵＶ硬化可能な 材料を、互いに他の頂部に連続して“印刷°することにより、固体物体を作るた めの方法および装置である。

ＵＶ硬化可能な液体の表面または層を照らしているＵＶ光のプログラム化された 可動スポット　ビームは、液体の表面における物体の固体断面を形成するために 使用される。そのとき物体は、プログラムされたやり方で、１つの層の厚さだけ 液体表面から動かされ、次の断面がそのとき形成され、物体を定める直前の層に 付着させられる。この過程は、完全な物体が形成するまで続けられる。

殆んどすべての型の物体の形状は、本発明の技術により作られる。複雑な形状は 、プログラム化された指令を作るのを助け、それからプログラム信号をステレオ リトグラフ物体形成サブシステムに送るためのコンピュータの機能を使用するこ とにより容易に作られる。勿論、粒子衝撃（電子ビーム等）、マスクを通しての 材料の噴射またはインク噴射による化学反応、あるいは紫外線以外の放射の衝突 のような、硬化可能な流体に対する適当な共同作用する刺激の他の形のものが、 本発明の精神および範囲から離れることなしに本発明を実用に使用できることは 判るであろう。

例として、本発明の実用においては、規定された刺激に応じて固化できる流体媒 体の本体は、連続した断面積層が作られる流体媒体の指定された作業表面を定め るように、適当な容器内に、先ず適当に入れられる。その後に、ＵＶ光等のスポ ットのような適当な形の共同作用する刺激が、グラフ　パターンとして流体媒体 の特定された作用表面に加えられて、表面に薄い、固い、単独の層を形成するが 、各層は作られるべき三次元物体の隣接する断面となる。本発明によれば、物体 を定める情報は、特に、うずと歪みとを低減し、分解能、強度、精度、速度およ び再生産の経済を増加するように処理される。

連続して隣接する層を順次に重ねることは、それらが形成されるに従って、層を 一体にし、所望の三次元物体を定めるように、自動的に達成される。これに関し て、流体媒体が硬化し、固体材料が作業表面に薄い層として形成するに従って、 第１の積層が固定される適当なプラットフォームは、プログラムされたやり方で 、適当なアクチュエータにより、すべてマイクロコンピュータ等の制御の下に、 作業表面から動かされる。このようにして、作業表面において始めて形成された 固体材料は、その表面から動かされ、新しい液体が作業表面位置に流れ込む。

この新しい液体の部分は、プログラムされたＵＶ光スポットにより固体材料に変 換されて新しい積層を定め、この新しい積層は、それに隣接する材料、すなわち 直前の積層に付着するように隣接する。この処理は、三次元物体が全く形成され るまで続けられる。それから、形成された物体は、容器から構成される装置は、 第１の物体と同じ、またはコンピュータ等により作られた全く新しい物体である 他の物体を作る用意ができる。

ＣＡＤシステムのデータ　ベースは、種々の形状を取り得る。１つの形状は、多 角形、典型的には三角形のメツシュとして物体の表面の描写からなる。これらの 三角形は、完全に物体の内面および外面を形成する。このＣＡＤ描写は、各三角 形に対する単位長法線ベクトルを含んでもいる。法線は、三角形が境界を付けて いる固体から離れるように指し２て、傾斜を示１７ている。

“ＰＨＩＧＳ”等の形のＣＡＤデータを処理して、ステレオリトグラフによりミ デルを形成するために使用される層一層ベクトルにする手段が用意される。その ような情報は、最後にラスク走査出力データ等に変換される。

前に示したように、ステ１ノオリトグラフは三次元印刷処理で、液体プラスチッ クの連続した層を固化することにより、部品を建設するために可動レーザ　ビー ムを使用している。

この方法は、本発明の概念を利用して、うす、ストレス、鳥の巣および他の歪み を低減Ｉ２、数時間で精密なプラスチック　モデルを建設するために、設計者が ＣＡＤシステムにおいて設計を作ることを可能にしている。例として、ステレオ リトグラフ処理は次の段階を含んでいる。

第１に、固体モデルが、ステレオリトグラフ処理につい特別な参照なしに、ＣＡ Ｄシステムにおける普通の方法で設計される。

ステレオリ［・グラフのためのモデル準備は、最適配置を選択すること、支持部 を追加すること、適当なストレス逃げを建設すること、およびステレオグラフ　 システムの操作パラメータを選ぶことを含んでいる。最適配置は、（１）物体が 排出することを可能にし、（２）最小数の支持されない表面を持ち、（３）重要 な表面を最適にし、（４）物体がレジンおけを満たすことを可能にする。支持部 は結合されない区間を固定するため、および他の目的で付加されねばならず、支 持部のＣＡＤライブラリは、この目的で用意される。ステレオリトグラフ演等パ ラメータは、モデル寸法および層（ｓｌｉｃｅ　）厚さの選択を含んでいる。

固体モデルの表面は、そのとき三角形、典型的に“ＰＨＩＧＳ’に分割される。

三角形はベクトル計算のための最小複合多角形である。三角形が沢山に形成され る程、表面分解能が良好となり、従ってＣＡＤ設計に関１７て形成された物体は さらに精密となる。

三角形座標を表わすデータ点、およびこれに対する法線は、そのとき典型的に“ ＰＨＩＧＳ″とじてＥＴＨＥＲＮＥＴのような適当なネットワーク通信を経てス テレオリトグラフ　システムに伝達される。そこでステレオリトグラフ　システ ムのソフトウェアは、選ばれた厚さにおいて三角形区間を水平に（ＸＹ平面）薄 く切る。

次にステレオリトグラフ　ユニット（ＳＬＡ）は、区間境界、ハツチおよび水平 表面（表皮）ベクトルを計算する。ハツチ　ベクトルは、境界ベクトルの間のク ロス・ハツチングからなる。幾つかの“スタイル″またはスライス型が利用され る。高速度でかつ大きい重なりで追跡される表皮ベクトルは、物体の外側水平表 面を形成する。内部領域、頂部および底部表皮内の領域は、クロス・ハツチベク トルによる他は満たされない。

そのときＳＬＡは、ヘリウム・カドミウム　レーザ等の紫外線ビームを光硬化レ ジンの表面を横切って動か１７、それか当たる液体を固化することにより一回で 水平層上に物体を形成する。レジン中の吸収は、レーザ光が、深く貫通するのを 防止し、薄い層が作られるようにする。

各層は、次の順序で描かれるベクトルを有している。境界、ハツチおよび表面。

ＳＬＡにより描かれる第１の層は、液体表面の丁度下にある水平プラットフォー ムに付着する。このプラットフォームは、昇降器に取付けられ、それからコンピ ュータ制御により昇降器を下げる。層を描いた後に、プラットフォームは、数Ｉ Ｉｍの短距離を流体中に沈下して、予め硬化された層を新しい液体でおおい、そ れから小さい距離上昇して、液体の薄いフィルムを離れるが、そのフィルムから 第２の層が形成される。液体表面を平らにする休止の後に、次の層が描かれる。

レジンが付着性質を持っているので、第２の層は第１の層に固く取付けられるよ うになる。この処理は繰返されて、遂にすべての層が描かれて、三次元物体が全 体に形成される。通常物体の底部０．２５インチ程度が支持構造であって、その 上に所望の部分が作られる。光に露出されていないレジンは、次の部分に対して 使用されるべきおけの中に残っている。

材料の消耗は非常に少ない。

後の処理は、過剰レジンを取除くように形成された物体を排出１７、完全に重合 させるように紫外線または加熱硬化をさせ、支持部を取除く。砂かけ、および作 業モデル中への組立てを含む付加的処理も行われる。

本発明の新規で、改善されたステレオリトグラフ　システムは、プラスチック物 体を作るための一般に使用されている装置に比して多くの利点を持っている。本 発明の方法および装置は、設計配置計画図を作る必要と、工具設計および工具の 必要とを無くしている。設計者は、フンピユータ七ステレオリトグラフ装置によ り直接に作業をし、コンピュータの出力スクリーンに表示された設計に満足すれ ば、直接検査のために部品を作ることができる。若し設計が変えられるべきであ れば、それはコンピュータにより容易に行われ、それから他の部分は、変更が正 しかったことを立証するように作られる。若し設計が、相互に作用する設計パラ メータを持つ幾つかの部品を要求するなら、本発明の方法は、さらに有用なもの となる。何故ならば、部分設計のすべてが、急速に変られ、再び作られて、集合 体全体が、必要ならば繰返して、作られ、検査されるからである。さらに本発明 のデータ操作技術は、ストレス、うずおよび歪みを低減し、分解能、強度、精度 、製作の速度および経済性を増加した物体の製作を、困難な複雑な物体形状に対 しても、可能にしている。

設計が完了した後、部品製作が直ちに初まり、従って設計と製作との間に何遍も 、何月も必要としない。ステレオリトグラフは特に短時間運転製作に有用である 。何故ならば、工具作業の必要が無くなり、製品整備時間が最小となるからであ る。同様に、設計変更、および注文部品がこの技術を使用して容易に得られる。

部品を作ることが容易なために、ステレオリトグラフは、金属または他の材料部 品が現在使用されている多くの場所に、プラスチック部品を使用できるようにす る。さらに、費用のか＼る金属または他の材料部品を作ることを決定する前に、 物体のプラスチックモデルを急速に、経済的に用意することを可能にする。

従って、本発明の新規で改善されたステレオグラフ方法および装置は、ストレス 、うず、鳥の巣または他の歪みを低減した、急速に、確実に、精密に、経済的に 三次・　光部品等を設計し、製作することのできる、改善されたＣＡＤおよびＣ ＡＭシステムに対して長年あった要求を満足する。

本発明の上記および他の目的および利点は、図示した実施形態の添付図面と共に 、以下の詳細な説明により明第１図は、本発明を実施するためのステレオグラフ システムの全体ブロック図、 第２および３図は、本発明のステレオ　リトグラフの方法を実施するときに使用 される基本概念を示すフローチャート、 第４図は、本発明の実施に適したシステムの概略および直立断面図の組合せブロ ック図、 第５図は、本発明の実施のためのステレオリトグラフの第２の実施形態の直立断 面図、 第６図は、ステレオリトグラフの全体のデータ流れ、データ操作およびデータ管 理を詳細に示すソフトウェア組織フローチャート、 第７ａ−７ｂ図は、歪まされた部品、および“Ｓｍａｌｌａｙｓ“を使用して歪 みを無くされた部品の斜視図、第８ａ−８ｂ図は、典型的なうず位置に５ｓａｌ ｌｅｙｓを利用したものを示す斜視図、 ’１８９　ａ　−９ｂ図は、厚い内部構造においてうずを禁止するために５ｓａ ｌ　１ａｙｓを利用したものを示す斜視図、第１０図は、Ｓｍａｌｌａｙｓのな いＣＡＤ設計の円錐体の側面図、 第１１および１２図は、スライスされたＣＡＤ設計のコーン、およびそれが組立 てられた後の状態を示す側面図、 第１３図は、５ｅａｌ　１ｅｙｓが差込まれるＸ７面における可能な場所を示す ＣＡＤ設計の円錐体の頂面図、第１４図は、５ｅａｌ　Ｉｅｙｓを付けたスライ スされたＣＡＤ設計の円錐体の組立てられた後の状態を示す側面図、第１５図は 、５ｅａｌ　１ｅｙｓのない円錐体の２つの断面の頂面図、 第１６図は、描かれた境界ベクトルだけを示す第２の層を有する円錐体の２つの 断面の頂面図、第１７図は、特定の場所のクロス・ハツチと接触していない境界 ベクトルを示す第２の層を有する円錐体の２つの断面の頂面図、 第１８図は、５ｅａｌ　１ｅｙｓを付けた円錐体の２つの断面の頂面図、 第１９図は、描かれた境界ベクトルだけを示す第２の層を有する５−ａｌｌｅｙ ｓを付けた円錐体の２つの断面の頂面図、 第２０図は、何処もクロス・ハツチと接触している境界ベクトルを示す第２の層 を有する５−ａｌ１６３’ｓを付けた円錐体の２つの断面の頂面図、 第２１図は、ステレオリトグラフ処理におけるキ一段階の斜視図、 ’Ｎ　２２　ａ　−２２ｃは、ステレオリトグラフ　システムの主成分の斜視図 、 第２３図は、ステレオリトグラフ　システムのブロック図、 第２４図は、ステレオリトグラフ　システムのソフトウェアの線図、 第２５ａ−２５ｂ図は、制御パネルと表示器との斜視図、 第２６図は、サンプル部品表、 第２７図は、サンプル作業曲線、 第２８ａ−２８ｅ図は、推奨される光学清浄技術を示す斜視図、 第２９図は、空気フィルタ取外しの斜視図、第３０ｇ−３０ｂ図は、スライス　 コンピュータ成分の斜視図、 第３１ａ−３１ｂ図は、電子キャビネット成分の斜視図、 第３２ａ−３２ｂ図は、光学成分の斜視図、第３３図は、チャンバ成分の斜視図 、 第３４ａ−３４ｂ図は、レーザ共振器の斜視図、第３５ａ−３５ｂ図は、光学装 置の斜視図、第３６図は、チャンバの斜視図、 第３７図は、５ＬＡ−１ステレオリトグラフ　システムの斜視図、 第３８ａ図−３８ｂ図は、電子キャビネット集合体の斜視図、 第３９図は、光学装置集合体の斜視図、第４０ａ−４０ｂ図は、チャ〕・バ集合 体の斜視図、第４１図は、５ＬＡ−１の配線図、 第４２図は、ＳＬＡ＄−備えた部品を作るのに必要な処理の全体接続囚、 第４３ａ〜４３ｂ図は、ＰＩＩ　Ｉ　ＧＳ標準を追跡する物体のフエーセッ］・ にぎれた表示図、 第４４因は、Ｉｎｔｅｌ　８０２８７マスコブロセツサに両立する２進浮動点フ ォルマートの図表、第４５図は、Ｔ　Ｅ　Ｓ　Ｔ　Ｏ０１７−Ｓ　Ｔ　Ｌファイ ルにより表わされる物体の斜視図、 第４６ａ−４６ｈ図は、試験部品仕様書の図表、。

第４７ａ−４７ｂ図は、試験部品の空間配置図である。

好適な実施例の詳細な説明 本発明によれば、物体の区間を分離することにより歪みが低減されるので、１つ の区間から他の区間へストレスか伝達されない。この分離技術（Ｓｅａｌ　Ｉｅ ｙｓ）は、与えられた区間における歪みを、その区間内に進展させられたストレ スだけによる。他区間からのストレスによらない歪みに制限する。

図面によれば、特に第１図によれば、本発明を実施するのに適した全般のステレ オリトグラフ　システムのブロック図が示されている。ＣＡＤ発生器２と、適当 なインターフェイス３とは、形成されるべき物体のデータ記述を、典型的にはＰ ＨＩＧＳフォルマートに、ＥＴＨＥＮＥＴのような回路網通信等を経て、インタ ーフェイスコンピュータ４に与え、そこで物体データは操作されて、デー・夕を 最適化１７、ストレス、うずおよび歪みを低減し、分解能、強度、精度、速度お よび再生の経済性を、困難な複雑な物体形状に対しても、増加する出力データを 与える。インターフェイス　コンビコータ４は、スライスし１、層の厚さを変え 、多角形頂点を平滑にし、満た１、７、平らな表皮、ニア・フラット表皮、上向 きおよび下向き表皮を作り、寸法を決め、クロラス　ハツチをし、ベクトルを片 寄らせ、またベクトルを整理することにより層データを発生する。ベクトルの型 に・ついてのさらに詳細は、Ｓ、Ｎ、１８２，８３０．そのｃ　ｘ　ｐ。

ＳＳＮ、２６９，８０１およびその継続Ｌｙｏｎ　＆　ＬｙｏｎＰｏｋｅｔ胤１ ８６／１９５において得られる。明らかに、境界ベクトルは、各断面の輪郭を追 跡するために使用され、ハツチ　ベクトルは、境界ベクトル間の内部構造を与え るのに使用され、表皮ベクトルは、物体の外表面を定めるのに使用される。それ らは、次の順序、境界、ハツチ、表皮に従って追跡される。

コンビコータ４からのベクトル　データおよびパラメータは、システム　ステレ オリトグラフ　レーザ、鏡、昇降器等を操作するための制御器サブシステム５に 向けられる。

第２および３図は、ステレオリトグラフにより三次元物体を作るための本発明の 基本システムを示すフローチャートである。

紫外線（ＵＶ）　、または電子ビーム、可視また不可視光の照射、インク噴射に よりまたは適当なマスクを経て印加される反応化学製品の共に動作する刺激の他 の形により、固体状態ポリマに変えるように誘導される多くの液体状態化学製品 が知られている。ＵＶ硬化可能な化学製品は、高速印刷用インキと１．て、紙お よび他の材料の被覆処理において接着材と１．で、また他の専門領域において現 在使用されている。

リトグラフは、種々の技術を使用するグラフィック物体を再生する技術である。

最近の例は、写真再生、ゼログラフおよびマイクロ　エレクトロニクスの製造に 使用されているようなマイクロリトグラフである。プロッタまたは陰極管に表示 されたコンピュータで発生されるグラフは、画像がコンピュータでコードされる 物体であるリトグラフの形でもある。

コンピュータ補助設計（ＣＡＤ）と、コンビコータ補助製造（ＣＡＭ）とは、設 計と製造との処理にコンピュータの能力を適用する技術である。ＣＡＤの典型的 な例は、電子印刷回路設計の領域においてであるが、コンピュータとプロッタと は、コンピュータ　データ入力として設計パラメータが与えられて、印刷回路盤 の設計を製図している。ＣＡＭの典型的な例は、数値制御ミリング盤であるが、 コンピュータとミリング盤とは、正しいプログラム指示が与えられて、金属部品 を作りている。

ＣＡＤもＣＡＭも、重要であって、急速に成長している技術である。

本発明の主目的は、ＵＶ硬化されたプラスチック等と組合せて、コンピュータで 作られたグラフの原理を利用して、同時にＣＡＤおよびＣＡＭを行い、コンピュ ータ指示から直接に、三次元物体を作ることである。本発明は、ステレオリトグ ラフに関連させられて、製品開発の設計段階において、または製造装置として、 または芸術形状として、モデルまたは原型を彫刻するのに使用される。本発明は 、本発明者の中の一名、Ｃｈａｌｅｓ、Ｗ。

Ｈｕｌｌに１．１９８６年３月１１日に発効された米国特許Ｎｏ、４．５７５， ３３０に述べられているステレオリトグラフの発展を強化している。

特に第２図について見ると、ステレオリトグラフ方法が広く概説されている。段 階８は、システムにより形成されるべき三次元物体を表わす、典型的にデジタル 形状で、ＣＡＤまたは他のデータを発生することを要求する。

このＣＡＤデータは、通常、表面を、多角形の型、三角形および現在都合がよい とされる傾斜表示のためのこれら三角形の平面に直角な法線を定め、本発明の現 在都合よいとされる実施形態は、ＡＮＳＩ標準として目下適用されているＰｒｏ ｇｒａＩＩｍｅｒ’ｓ　Ｈｉｅｒａｃｈｌａｌ　ＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅＧｒａ ｐｈｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍ　（Ｐ　ＨＩ　Ｇ　Ｓ　）　ｌ：従う。コノ標準は、例 としてＴｅｍｐｌａｔｅ、　Ｍｅｇａｔｅｋ　Ｃｏｒｐ、、　Ｓａｎ、Ｄｉｅｇ ｏ、　Ｃａ１ｆ’ｏｒ−ｎｉａ、により刊行された刊行物’Ｕｎｄｅｒｓｔａｎ ｄｉｎｇ　ＰＨＩＧＳ　’に記載されているが、これは本開示において資料とし て含まれている。

段階９においては、ＰＨＩＧＳデータまたはその等価物が、本発明により、独自 の変換システムによって、三次元物体を形成するときステレオリトグラフ出力シ ステムを駆動するための変調されたデータ　ベースに変換される。この関係で、 物体を定める情報は、ストレス、うずおよび歪みを低減し、分解能、強度、およ び再生の精度を増加するように処理される。

従って、本発明のステレオリトグラフ　システムは、流体媒体の選ばれた表面に 形成されるべき物体の断面パターンを作ることにより三次元物体を作ることであ って、その流体媒体は、ＵＶ硬化液体等であり、衝撃放射、電子ビームまたは他 の粒子の衝突、または化学製品を印加（流体表面に隣接するマスク上にインキ噴 射または吹付け）のような適当な共同して作用する刺激に応じて、その物理的状 態を変えることができるもので、物体の対応して連続する隣接継面を示す、連続 して隣接する積層が、自動的に形成され、一体にされて、物体の階段状積層また は薄層強化部を作り、それにより、三次元物体が、形成処理の間に、流体媒体の 平面またはシート状表面に形成され、製図される。

第２図に示された上記の技術は、第３図のフロー　チャートにさらによく概説さ れているが、再び段階８は、システムにより形成されるべき三次元物体を表わす ＣＡＤまたは他のデータを、典型的にデジタル形に作ることを必要とする。再び 、段階９において、ＰＨＩＧＳデータは、独特の変換システムにより、三次元物 体を作るときにステレオリトグラフを駆動するための変調されたデータに変換さ れる。段階１２は、規定された反応刺激に応じて固化できる流体媒体を含むこと を必要とする。

段階１３は、第１図のコンピュータ４からのデータ出力に応じて、指定された流 体表面に、グラフ　パターンのような刺激を印加して、その表面に薄い、固い単 独の層を沢山作り、各層が、作られるべき三次元物体の隣接する断面を表わすよ うにすることを要求する。本発明の実用の利用においては、各積層は薄い積層で あるが、断面を形成し、形成されるべき物体の他の断面を定める隣接する積層に 接着するのに適当な粘性を持つのに充分な厚さである。

第３図の段階１４は、連続する隣接する層または積層が形成されるときに、種々 の層を一体にし、所望の三次元物体を定めるために、それらの層を重ね合せるこ とを要求する。本発明の正常な実施においては、流体媒体が硬化し、固体材料が １つの層を定めるように形成するに従って、その積層は流体媒体の作業表面から 動かされ、次の積層が、前に形成された積層と入替る新しい岐体内に形成され、 各連続する積層が重ね合わされ、（硬化された流体媒体の自然の粘着性により） すべての他の断面積層と一体にされる。勿論、前に示されたように、本発明は、 直立と水平との間に姿勢をとらせられる問題を処理もする。

そのような断面の積層を作る処理は、何回も繰返されて、三次元物体が形成され る。そこで、物体は取外され、前の物体と同じ、またはステレオリトグラフ　シ ステムを制御する問題を変えることにより形成された全く新しい物体である他の 物体を作ることが容易である。

第４−５図は、第１−３図のシステムおよびフローチャートにより示され、記載 されたステレオリトグラフ方法を実施するのに適した種々の装置を示している。

前に示されているように、“ステレオリトグラフ”は、硬化可能な材料、すなわ ちＵＶ硬化可能な材料の薄い層を、互いにその上に連続して“印刷”することに より固体物体を作る方法および装置である。ＵＶ硬化可能な液体の表面または層 を照らすＵＶ光のプログラム可能な可動スポット　ビームが使われて、液体の表 面に物体の固体断面を形成する。そこで、物体はプログラムされたやり方で、１ つの層だけ液体表面から動かされ、それから次の断面が形成され、物体を定める 直前の層に接着される。この処理は、物体全体が形成されるまで続けられる。

物体形状のほとんどすべての型は、本発明の技術により作られる。複雑な形状は 、プログラムされた指令を作ることを助け、ステレオリトグラフ物体形成サブシ ステムにプログラム信号を送るコンピュータの機能を使用することにより作られ る。

ＣＡＤシステムのデータ　ベースは種々の形状を取り得る。１つの形状は、前に 示されたように、三角形のメツシュ（ＰＨＩＧＳ）として物体の表面を表わすこ とからなっている。これらの三角形は、物体の内面および外面を完全に形成する 。このＣＡＤ表現は、各三角形に対する単位長法線ベクトルも含んでいる。法線 は三角形が囲んでいる固体から出ている。本発明は、そのようなＣＡＤデータを 、ステレオリトグラフにより物体を形成するのに必要な層一層ベクトル　データ に処理する手段を提供する。

ステレオグラフを成功するように動作させるには、１つの層から他の層への良効 な粘着性がなければならない。

従って、１つの層からのプラスチックは、前の層が作られたときに形成されたプ ラスチックをおおわねばならない。直立セグメントでできたモデルを作るとき、 １つの層の上に形成されるプラスチックは、前の層から前に形成されたプラスチ ック上に正値に落ち５、これにより良好な粘着性を与える。層の厚さの最終飛躍 を使用１７で１つが直立から水平特性へ、の変遷を始めるに従って、１つの層に 形成されたプラスチックが前に形成された層に接触しない点に結局到達し、この ことは酷しいＮ着の問題を起こす。水平表面自身は付着の問題を与えない。何故 ならば、水平であることにより、全区間が、構造一体性を維持１．て、側−側付 着により１・つの層上に作られるからである。従って、直立から水平へ、または 水平から直立区間への変遷をするときに層間の付着を保証し、また表面を完全に 境界を付けろ方法、および形成された部品におけるスト１／スとストレインを低 減するか、無くす方法を与える手段が用意される。

新規で改善されたステレオリトグラフ　システムの現在都合のよい実施形態は、 第４図の直列断面図に示されている。容器２］、はＵＶ硬化液体２２等を満たさ れて、指定された作業表面２３を与える。紫外線２６等のプログラム可能な光源 は、表面２３の表面に紫外線のスポット２７を与える。スポット２７は、光源２ ６を使用（７た鏡または他の光学または機械的素子（第４図には図示されない） の運動により、表面２３を過ぎて動くことができる。表面２３上のスポット２７ の位置は、コンピュータ制御システム２８により制御される。前に示されるよう に、システム２８は、ＣＡＤ設計システム等の中で発生器２０により作られ、Ｐ ＨＩＧＳ型またはその同等品の中でコンピコ、−７化された変換システム２５に 向けられてもよく、そこでは物体を定める情報が、ストレス、うずおよび歪みを 低減し、分解能、強度および再生の精度を増加するように特別に処理される。

容器２１内の可動昇降器プラットフォーム２９は選択的に上下に動かされ、プラ ットフォームの位置はシステム２８により制御される。装置が動作するに従って 、それは一体にされた積層３０ａ、３０ｂ、３０ｃの段階的結集により三次元物 体３０を作る。

ＵＶ硬化液体２２の表面は容器２〕、内で一定のレベルに維持され、液体を硬化 させ、それを固体材料に変換するのに充分な強さのＵＶ光光子７スポット、また は他の適当な形の反応刺激が、プログラムされたやり方で、作業表面２３を過ぎ て動かされる。液体２２が硬化し、固体材料が形成するに従って、初めに表面２ ３の丁度下にあった昇降器プラットフォーム２９は、適当なアクチュエータによ りプログラムされたやり方で、表面から下に動かされる。このようにして、初め に形成された固体材料は、表面２３の下に置かれ、新しい液体２２が表面２３を 過ぎて流れる。この新しい液体の部分は、プログラムされたＵＶ光スポツト２７ に固体材料に変換され、新しい材料はその下の材料に付着して接続する。この処 理は、三次元物体３０か全部形成されるまで、続けられる。そこで物体３０は容 器から構成される装置は他の物体を作るように準備される。そこで他の物体が作 られるか、または新しい物体が、コンピュータ２８内のプログラムを変えること により作られる。

硬化可能な液体２２１．すなわちＵＶ硬化液体は、幾つかの重要な性質を持たね ばならない。

（Ａ）　それは利用されるＵＶ光源により実用的な物体形成時間を可能にするに 充分なだけ早く硬化せねばならない。（Ｂ）　それは何者性があって、連続する 層が互いに付着するようにならねばならない。（Ｃ）　その粘着性は充分低くて 、昇降器が物体を動かすときに、新しい液体材料が表面を過ぎて急速に流れねば ならない。

（Ｄ）　それはＵＶを吸収して、形成されたフィルムが適当に薄くならねばなら ない。（Ｅ）　それは、固体状態において同じ溶媒に適当に不溶であって、物体 が形成された後に、物体がＵＶ硬化液体および部分的に硬化された液体に関係な く洗浄できなければならない、（Ｆ）それはできるだけ無害で刺激性のないもの でなければならない。

硬化された材料は、それが固体状態になっても、所望の性質を持たねばならない 。これらの性質は、他のプラスチック材料を通常に使用するときにも含まれる利 用に依存している。色、感触、強度、電気的性質、燃焼性および可撓性のような パラメータは、性質の中でも考慮すべきものである。さらに材料の値段は如何な る場合にも重要である。

作業ステレオリトグラフの現在の都合のよい実施形態（すなわち第３図）に使用 されるＵＶ硬化材料は、ＤｅＳｏｔｏ、　Ｉｎｃ、　ｏｆ　Ｄｅｓ　Ｐｌａｉｎ ｓ、ｌ１ｌｉｎｏｉｓで作られるＰｅ５ｏｔｏ　Ｓ　Ｌ　Ｒ８００ステレオリト グラフ　レジンである。

光源２６は、所望の物体が詳細に形成されるのに充分なだけ小さく、実用するの に充分なだけ急速に使用されるＵＶ硬化液体を硬化させるのに充分な強さを持つ ＵＶ光のスポット２７を作る。光源２７は、つけたり消したりされ、また動くよ うにプログラムされて、焦点を合わされたスポット２７が液体２２の表面２３を 過ぎて動くように配置されている。このようにして、スポット２７か動くに従っ て、液化２２を固体に硬化させ、チャート記録器またはプロッタが紙の上にパタ ーンを描くためにペンを使用するのと同じように、表面上に固体パターンを“描 く″。

ステレオリドグラの目下都合のよい実施形態に対する光源２６は、ＬＩｃｏｎｉ ｘ　ｏｆ　５ｕｎｎｙｖａｌｅ、　Ｃａ１ｆｏｒｎｉａ製のＭｏｄｅ！　４２４ ０−　Ｎ　Ｈｅ１ｄ　Ｍｕｌｉｍｏｄｅ　Ｌａ５ｅｒのようなヘリウム・カドミ ウム紫外線レーザである。

第４図のシステムにおいては、表面２３を一定レベルに保ち、物体が取去られた 後にこの材料を補充して、焦点スポット２７が、固定された焦点平面上に鋭く焦 点となって留まり、作業表面に沿って高い層を形成するのに最高分解能を保証す る手段が用意される。これに関して、焦点を作って、丁度作業表面２３に高い強 さの領域を与え、急速に分散して低い強さになり、これにより硬化処理の深さを 限定し、形成されるべき物体に対する適当な断面の最も薄い積層を作るようにす ることが望ましい。

昇降器プラットフォーム２９は、形成されている物体３０を支持して保持し、そ れを要求されるように上下に動かすのに使用される。典型的に、層が形成された 後、物体３０は次の層のレベルを越えて動かされ、固体が形成されたま＼でいる 表面２３において、液体２２が瞬時的空所に流れ込めるようにし、それから次の 層に対する正しいレベルに戻るように動かされる。昇降器プラットフォーム２９ に対する条件は、適当な速さで、適当な精度でプログラムされたやり方で動かさ れ、形成されている物体３０の重さを取扱うのに充分なだけ強力であることであ る。さらに、昇降器プラットフォームの手動精密調節は、装備期間の間、および 物体が取外されているときに有用である。

昇降器プラットフォーム２９は、機械的、圧縮空気、水圧または電気的であって よく、その位置を精密に制御するために光学または電子フィードバックであって もよい。昇降器プラットフォームは、典型的にガラスまたはアルミニウムで作ら れているが、硬化されたプラスチック材料が付着するものならどの材料でも適し ている。

コンピュータ制御ポンプ（図示されない）は、作業表面２３における液体２２を 一定レベルに保つために使用される。適当な検出システムおよびフィードバック 回路網は、当業者に公知であるが、昇降器エレベータがさらに流体媒体中に動か されて、流体容積の変化を補い、表面２３における流体レベルを一定に維持する ときに、流体媒体から外へ動かされる固体ロッド（図示されない）のような流体 ポンプまたは液体変位装置を駆動するのに使用できる。別のやり方として、光源 ２６を第２のレベル２３に相対的に動かし、作業表面２３における鋭い焦点を自 動的に維持してもよい。これらすべての代案は、コンピュータ制御システム２８ と共に動作する適当なデータにより容易に達成される。

第６図は、本発明が実用されるステレオリトグラフシステムの全般的ソフトウェ ア構成を示している。

大要として、“５ＬＩＣＥ”と称する処理の部分は、作ろうとする物体の中に、 それをさらに作ることができるようにするのに必要な足場または支持部と一緒に 生じる。これらの支持部は、典型的に使用者のＣＡＤにより作られる。５ＬＩＣ Ｅは、ある特定された制御スタイルの下に、一時に各微小区間または層を定める 。

５ＬＩＣＥは、物体の固体部分への境界を作る。若し、例えば、物体が中空であ れば、外面と内面とがある。そのとき、輪郭は第一次の情報である。そのとき５ ＬＩＣＥプログラムは、その輪郭または一連の輪郭および云い分を取るが、若し 外皮と内皮とを作り、それらが互いに接合しないなら、それら間に液体を入れる であろう。それはつぶれるであろう。表面の間のクロス・ハツチングに入れるこ とにより、またはそれらの間のどれをも固化することにより、または、どんなや り方で見ているとしても、三角形ＣＰＨＩＧＳ）の過去の経歴または傾斜を思い 出して、１つの層が次のもの頂部に接合しない程に緩やかな傾斜である場所であ る表皮を追加することにより実際の製品に、これを向わせよう。

５ＬＩＣＥは、それらのもべを行い、如何にレーザが強力であるかのフォトポリ マの化学特性の幾つかの索引テーブルと、システムを操作するために使用される 出力ベクトルの各々をどの位長く露出するかを示すための関係パラメータとを使 用する。その出力は、同一であることを証明するグループからなっている。１つ のグループは、境界または輪郭からなっている。他のグループは、クロス・ハツ チからなっている。第３のグループは、表皮からなり、それらの副グループ、上 向表皮、下向表皮があり、それらは少し異なって処理されるべきものである。

これらの副グループは、すべて異なって追跡される。何故ならば、それらは少し 異なった処理を受けるからであり、過程においては、出力データが所望の物体ま たは支持部を形成するように適当に管理される。５ＬＩＣＥにより作られる異な った型のベクトルについての詳細は、Ｓ、Ｎ、１８２，８３０．そのＣＩＰ、Ｓ 、　Ｎ。

２６９．８０１およびその継続Ｌｙｏｙ　＆　Ｌｙｏｎ　Ｄｏｋｅｔ　ＮＩＩＬ １８６／１９５に含まれている。

三次元物体３０が形成された後には、昇降器プラットフォーム２９が持上げられ て、物体は後の処理のためプラットフォームから取去られる。

さらに、本発明を実施するのに使用される幾つかの容器２１が用意され、各容器 は異なった型の硬化材料を持っているが、これらの材料はステレオリトグラフ　 システムにより自動的に選択される。これに関して、異なった材料は、異なった 色のプラスチックを与え、または電子製品の異なった層に対して利用可能な絶縁 および導電材料を持っている。

第５図から明らかなように、ステレオリトグラフの別の配置が示されているが、 これでは、Ｕｖ硬化液体２２等が、硬化液体２２と混合せず、また濡れない重い ＵＶ透明液体３２の上に浮いている。例として、エチレングリコールまたは重水 が、中間液体層３２に適している。

第４図のシステムにおいては、三次元物体３０は、第５図のシステムに示されて いるように下へ降ｊ７て、さらに液体媒体の中へ入れないで、液体２２から引き 　げられる。

第５図におけるＵＶ光源２６は、液体２２と、混合しない中間液体層３２との間 のインターフェースに点２７に焦点を作り、ＵＶ放射は、容器２１の底部に支え られた、水晶等の適当なＵＶ透過窓を通過する。硬化液体２２は、混合しない層 ３２の上の非常に薄い層に与えられ、これにより、硬化の深さを制限するために 吸着等だけに依存しないで、直接に層の厚さを制限するという利点を持っている 。何故ならば超薄積層が理想的に与えられるからである。従って、形成の領域は 、さらに鋭く定められ、幾つかの表面は、第４図によるよりも、第５図によって 平滑に形成される。さらに、ＵＶ硬化液体２２は比較的小容量を必要とし、１つ の硬化材料を他のものに置換えることが容易である。

商用的ステレオリトグラフ　システムは、第１−５図に示されたシステムに関連 して前に示されたものの他に、付加的な成分およびサブシステムを持っている。

例えば、商用的システムは、枠およびハウジング、および制御パネルも持ってい る。それは、過剰なＵＶおよび可視光から作業者を遮へいする手段を持たねばな らず、また物体か形成されている間、物体３０を見ることのできる手段も持って いる。商用ユニットは、オゾンおよび有害な煙霧を制御する保護手段、および通 常の高電圧保護および連動装置を持っている。そのような商用ユニットは、電子 騒音源から敏感な電子を効果的に遮断する手段も持ってもよい。

本発明は、ステレオリトグラフを実用するときに遭遇する幾つかの付加的問題を 呼出す。ステレオグラフ部品の新しい各層は、それが形成されている間に、次の 下の層を上へ引張る傾向がある。このことは、液体が固体に　。

変換されるに従って、硬化された層により作られるストレスの直接の結果である 。この作用は、層の形状によるか、または下の層が支持部により、または次の下 の層への強い付着によってその場所に確実に保持されているか、またはそうでな いかよって、２つの層を上方へうず巻くようにする。これらの形状のあるものは 、うずになり易く、またうずを無くしたり、少なくしたりするために、５ｅａｌ 　ｌｅｙとして知られる特別な設計特性を必要とする。

ストレスは、２つのやり方で硬化する層内に作られる。

第１は、ステレオリトグラフに使用される液体が固体より密度が小さい。このこ とは、固体の取る容積が小さく、それが縮むに従って、下の層を引上げる傾向が ある。第２に、プラスチックは重合処理により加熱されると膨張し、それが冷却 するに従って、続いて凝縮する。レーザにより形成される新しい層は下の層に固 く接着されるので、それが冷却するに従って、下の層を引上げる傾向がある。

硬化を起こさせないレベルにストレスを維持することを確実にするために利用で きる方法は幾つかある。１つは熱膨張および凝縮を小さくする性質を持つレジン の使用である。これらのレジンは開発中であるが、すべての応用に硬化問題をま だ解決しない。

第２の方法は、本発明によれば、部品の区間を分離して、ストレスが長い距離に 亘って伝播できず、部品のあるストレス点を越えて伝達されないようにすること である。

硬化するようになる層区間は、部品をＣＡＤ設計するとき、ストレス点に小孔ま たは間隙を設計することにより分離される。これらの間隙は、“Ｓｍａｌ　１ａ ｙｓ”と称せられ、層区間に沿ってストレスの伝播するのを阻止する。

このことは、部品に作業するストレスを、区間に作られたストレスだけに減らす 。５ｅａｌ　１ｅｙｓが正しく設計されていると、これらの局所化されたストレ スは、層区間にうすを起こす閾値以下となる。

従って、Ｓ■ａｌｌｅｙｓは１つの区間から他の区間へのストレスの伝達を禁止 する。それらは、ストレスを制限して、与えられた区間における歪みを小さくす る大きさにされる（ストレスが歪みを起すのに充分な大きさになる前に、ストレ スを減らしている）　、　Ｓｍａｌｌｅｙｓは、一般に、１５−１５−３Ｏ幅と なるようにＣＡＤで設計される（予期される硬化幅に依存して）。それらは、一 般に４Ｏ−８０ａｉｌ高に設計される（材料の強度と部品形状に依存して）。材 料が硬化されると、Ｓｍａｌ　１ｅｙｓは材料の全硬化幅だけ狭くなる。従って 、設計幅の正しい選択は、後の硬化の後に殆んど完全に隠されるＳ■ａｌｌｅｙ ｓを生じる。しかしながら、５ｓａｌｌｅＹは、周囲ベクトルが描かれるとき、 完全には閉じないように設計されねばならないことに注意すべきである。このこ とは、物体のＣＡＤ設計の間に達成される。材料の最終硬化幅を説明するために ベクトルを相殺する能力を与えると、Ｓｍａｌｌｅｙｓの設計の幅は数ａｉｌ　 に低減できる。

上記の議論において注意することは、Ｓ飄ａｌｌｅｙｓの周りの材料が硬化させ られているときに、ビーム幅補償が行われていない場合にだけ、５ｅａｌ　１ｅ ｙｓが材料の全硬化幅だけ狭くなるということである。ビーム幅補償はＳ、Ｎ。

１８２．８３０．そのＣＩＰ、Ｓ、Ｎ、２６９，８０１およびその継続Ｌｙｏｎ 　＆　Ｌｙｏｎ　Ｄｏｋｅｔ　ｋ　１８６　／　１９５にさらに詳細に記載され ている。明らかにビーム幅補償は、境界ベクトルをビーム幅の半分だけ断面内方 へ動かし、断面が、一度硬化させられると、物体をさらに精密に表わすようにな る。

プラスチックの浮遊または非支持線は、その描かれた形状をゆがめない、それは 、他の硬化線またはプラスチックが接触するようになるときだけ歪む。プラスチ ックのこの第２の線は、それが描かれるに従って縮み、従って、若しそれが第１ の線（前に硬化されている）と接触すると、第１の線は第２の線の方へ向って曲 げられる。

若し何等かのやり方で第１の線が束縛されるとすれば、第２の線により起される 歪みは、歪みが最小抵抗の領域において生じるだけである範囲にまで、束縛によ って作用される。若し小さい間隙がこの第２の線内に作られるなら、第１の線と の接触で発展するストレスは、間隙の間で分離される。若し間隙が使用されて、 強い構造強度の領域を弱い領域から分離すると、強い領域からのストレスは、弱 い領域へ進行せず、そこに歪みを起こすことができない。どの点における歪みも 、小さくなる。何故ならばその点におけるストレスは小さいからである。

直立歪みは一次の問題であるから、上述の支持されていない領域の第１の層のよ うな、限界層上の層の上の領域にＳａｇ　Ｉ　Ｉ　ｅｙｓを設けることを考慮す る。一般に、５ｅａｌ　１ｅｙｓは、硬化が続いている層により起されるストレ スに耐えるのに充分な構造的一体性を確立するまで、領域をストレスから分離す るのに使用される。物体内の歪みを低減するために５ＩＩａｌ　Ｉｅｙｓを使用 することのできる方法は幾つかある。

１　）　５ａａｌ　１ｅｙｓは、物体の固体領域において歪み（層の分離）およ びうずを低減するのに使うことができる。

このことは、円筒状物体に対しては特に真実であるが、歪みについての問題を持 つ他の物体形状に対しても真実である。

２　）　５ＩＩａｌ　Ｉｅｙｓは、支持されていない部分の歪みを低減するため に、支持されていない領域の端に設けることができる。このことは曲げられてい る窓の上縁に対して、また片持ばりの縁において特に真実である。このように使 用される５ｌｌａｌ　１ｅｙｓは、支持されない領域の上の１つの層（それによ り多くも、少なくもない）に設けねばならない。

３　）　５ｓａｌ　Ｉｅｙｓは、広い内部領域を有する物体において、これらの 領域を中空にすることにより歪みを低減するように使用できる。

５ｌａｌｌｆ３ｙＳの設計 ５ｌａｌ　１ｅｙｓの有効な使用の鍵は、ＣＡＤ設計のときにストレス点におけ る適正な設置である。次の例は、５ｅａｌ　１ｅｙｓが典型的に使用されている 層区間を記載している。

例Ａ：第７ａ図に示された円筒部分の連続する層境界（ＬＢｓ）は、比較的大き いストレスを発生する。これらのストレスは、若し層が互いに適当に接着されな いと、うずを起こす。

第７ｂ図に示されるように、５ＩＩａｌ　１ｅｙｓは部品の周辺に９０°の間隔 で配置しなければならないが、典型的に各Ｓ■ａｌｌｅｙは４−５スライス層の 高さである。Ｓｍａｕｅｙｓの各連続するセットは約４５＠ずらされて、部品の 構造的一体性を維持している。

例Ｂ：第８ａ−８ｂ図に示されている曲線にされた窓の支持されていない上縁は 、うずを非常に受け易い。図示されるように、５ｅａｌ　１ｅｙｓを窓の端に設 計するが、各５ｅａｌ　１ｅｙｓの下に１つの連結するＬＢを残す。

例Ｃ：ｍ９ａ−９ｂ図に示されている部品の厚い内部構造は、外部フランジと、 他の支持されない表面とにうずを生じる傾向がある。大きい５ｓａｌ　Ｉｅｙｓ 、図示されているように部品の内部を中空にしているものは、これらのストレス を小さくする。

５ｌａ１１８）’Ｓは、ＣＡＤにおいて、幅１５−３０ｔｌｌ、高さ４Ｏ−８０ ｓｉｌに設計される。それらは、部品が浸漬の間に小さい間隙を満たしている粘 性液体により形成されているので、寸法を小さくする。このようにして、適正に 設計され−ば、Ｓｍａｌ　１ｅｙｓは、うずを防止し、後の硬化の間に、部品の 表面におけるスリットまたは僅かのぎざぎざを有効に無くすか、または減少させ る。

Ｓｗａｌ　１ｅｙｓは、鳥の巣を低減するのに使用される。この利用に対しては 、５−ａｌｌｅｙｓの幅は、硬化幅より小さいので、硬化の後には、それらは完 全に満たされ、それらの使用により構造の一体性は失われない。５ｌａｌ　Ｉｅ ｙｓは、ニア・フラット三角形を通って直立して延びるのに適当な高さを持つ下 向きのニア・フラット三角形の領域に周期的に配置される。５Ｉｌａｌ　１ｅｙ ｓの配置は、鳥の巣問題を起こしそうな幾つかの因子に基いている。境界の曲率 半径、ニア・フラット帯域の長さ、境界移動の見込等が重要である。Ｓｍａｌ　 １ｅｙｓは、他の利用におけるように、壁を完全に貫通することを必要としない が、前の層上の境界との接触面を保証するのに充分な深さを貫通することを必要 とする。

鳥の巣は、ニア・フラット三角形を持たない物体において起こることもあるが、 それは層の間に接着問題があるときだけである（例えば、物体が、非常に短かい 浸漬遅れを使用して作られるとき）。Ｓｅａ！　Ｉｅｙｓは、これらの状態にお いて、鳥の巣を無くすように使用することもできる。

Ｓｍａｌ　１ｅｙｓは、下向き、ニア・フラット表皮を持つ種々の状態に使用す ることができる。第１０図は、５ｉａｌ　１ｅｙｓなしでＣＡＤ設計された円錐 の側面図である。第１１および１２図は、スライスされたＣＡＤ設計の円錐の側 面図である。第１３図は、ＣＡＤ設計の円錐の頂面図で、Ｓｍａｌｌ＋３３’Ｓ が差込まれるＸＹ平面の可能な場所を示している。第１４図は、スライスされた ＣＡＤ設計の５ｅａｌ　Ｉｅｙｓ付き円錐の側面図で、作った後の状態を示して いる。

境界ベクトルは、次の理由でその位置から動くことがある。１）浮遊物を漂遊さ せる液体内の対流、２）既に硬化させられたか（しかし浮遊している）材料との 接触による境界ベクトルの歪み、３）位置固定される前の、新１．　＜硬化され た材料接触および歪み、境界ベクトル、および４）境界が位置から切外されるよ うにり、て境界の一方の側を固定するようにし始めるに従ってハツチが収縮する こと。これらの原因の結ｉへは、ニア・フラゾ（・三角形に関連しない境界ベク トノ１／に作用し、若し問題がノン・ニア・フラット領域に見出されるなら、Ｓ 〜ａｌｌｅｙｓは有用である。

境界またはそれらの区間が位置から充分に遠く離れることができ、従ってクロス ・ハツチングが描かれると、このハツチングが境界に接触しないときに、鳥の東 になるだけである。５ｅａｌ　１ｅｙｓは、周期的基底の上で、前の層から境界 の頂部の上に切込まれた境界を持つことにより、この問題を回避ｊ７ている。予 め硬化された境界の頂部の上のこの切込みは、現在の境界が位置から動き出すこ とを防止する。

第１５図は、５ｓａｌ　Ｉｅｙｓのない円錐の２つの断面の頂面図である。第１ ６囚は、描かれた境界を示しているだけの、第２の層を持つ円錐の２つの断面の 頂面図である。

第１７図は、特定の場所においてクロス・ハツチと接触しない境界ベクトルを示 す、第２の層を持つ円錐の２つの断面の頂面図である。第１８図は、５ｌＩａｌ 　Ｉｅｙｓを持つ円錐の２つの断面の頂面図である。第１９図は、描かれた境界 ベクトルを示すだｌＪの第２の層を持ちＳｍａｌｌｅｙｓを付けられた円錐の２ つの断面の頂面図である。第２０図は、何処もクロス・ハツチと接触する境界ベ クトルを示す、第２の層を侍つ５ａａｌｌｅｙｓを付けられた円錐の２つの断面 の頂面図である。

本発明を実施する、３０Ｄシステム、Ｉｎｃ、　ｏｆ　５ｙｌｌａｒ。

Ｃａ１ｒｏｒｎｉａにより用意された、商用システムの］つの実施形態の例は、 同封のＮ録により図示され記載されているが、付録Ａは、装置および操作を含ん で、初期のＭｏｄｅｌ　Ｓ　ＬＡ−１ステレオリトグラフ　システムの全般のシ ステムを記載している３Ｄシステム、Ｉｎｃ、　ＢｅｔａＳｉｔｅ　Ｕｓｅｒｓ 　Ｍａｎｕａｌ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｍａｎｕａｌであり、付録Ｉは、３ Ｄシステム、Ｉｎｃ、ステレオグラフＣＡＤ／ＣＡＭＩｎｔｅｒｆａｃｅ　５ｐ ｅｅ１ｆｉｅａｔｉｏｎである〇新規で改善されたステレオグラフ方法および装 置は、プラスチック物体を作るための現在使用されている方法に対して多くの利 点を持っている。方法は、器具製図および器具使用の必要を回避する。設計者は 、コンピュータとステレオリトグラフ装置とによって直接に作業し、コンピュー タの出力スクリーンに示された設計に満足するなら、うず、ストレス、鳥の巣お よび他の歪みを低減し、分解能、強度および再生産の精度を増加するように、特 に処理される物体を定める情報を直接に試験するための部品を作ることができる 。若し、設計が変更されるべきであれば、コンピュータにより容易に行うことが でき、そこで他の部品は、変更が正しかったことを証明するように作ることがで きる。若し設計が相互作用する設計パラメータを有する幾つかの部品を要求する なら、方法はさらに有用なものとなる。何故ならば、部品設計のすべては急速に 変えて作ることができ、全集合体は、必要ならば繰返して、作られ、また試験さ れる。

設計が完了した後には、部品製作が直ちに始まり、設計と製作との間の週月が回 避される。最終製作速度および部品費用は、短時間製作のための現行の押出し鋳 込射出成形の費用と同じ位であり、労賃は射出成形に関連する費用より低い。射 出成形は、多数の同じ部品が要求されるときだけ経済的である。ステレオリトグ ラフは短時間製作に対して特に有用である。何故ならば、器具使用の必要がなく なり、製品装備時間が少なくなるからである。同様に、設計変更および注文部品 は、技術を使用して容易に行われる。部品を作ることが容易であるために、ステ レオリトグラフは、金属または他の材料部品が現在使用されている多くの場所に 、プラスチック部品を使用できるようにする。さらに、費用を要する金属または 他の材料部品を作ることを決める前に、物体のプラスチック　モデルが急速に、 経済的に用意されることを可能にする。

本発明は、三次元プラスチック部品等を迅速に、確実に、精密に、経済的に設計 し、製作することのできるＣＡＤおよびＣＡＭシステムに対する技術における長 い間あった必要を満足する。

本発明の特別な形について図示し、記載されているが、種々の変形が本発明の精 神から離れることなく行い得ることは、上記の説明から明らかであろう。従って 、本発明は添付クレームによる以外に限定されるものではない。

付　録　Ａ １９８９　３Ｄシステムズ社 全所有権留保 Ｓ　ＬＡ−１ ＢＥＴＡ　５ＩＴＥ 立体造形装置 この付属書についての機密の記号説明は削除されるべきものとみなす ３Ｄシステムズ社 １２８４７　Ａｒｒｏｙｏ　５ｔｒｅｅｔＳｐｌｓａｒ、Ｃａ１ｌｆａｒｎ１ａ 　９１３４２（８１８）　８９８−１５３３−　ＦＡＸ（８１ｇ）３６１−５４ ８４１９８７年１１月 立 −で −を は こ ＝じ い に ３Ｄシステムズ社 目　次 節および項　表　題　頁 序 Ｉ　説明および操作 １．１　目的 １．２　説明 １、　２．　１　立体造形プロセス １、　２．　２　立体造形装置 １、　２．　２．　１　電子キャビネット組立品１、　２．　２．２　光学系組 立品 １、　２．２．　３　チャンバー組立品１、　２．　３　ソフトウェア １．３　性能仕様 ■　制御装置と指示器 ■　操作説明 ３．１　材料と装置 ３．３　５ＬＡ−１部品のためのＣＡＤ設計３．３．１　５ＬＡ−１用ＣＡＤ部 品の設計法３．３．２　部品設計のルール ３．３．３　ＳＬＡ用サポート・ファイルの設訂法３、　３．４　サポート設計 のルール ３．４　スライス操作 ３、４．　１　ファイルのスライスの寸法３、４．　２　スライスのルール ３、４．　３　ユーザー・インターフェイスの動かし方３．５　５ＬＡ−１の操 作 ３、　５．　１　始動手順 ３、　５．　２　スライスコンピュータからプロセスコンビ二一夕へのファイル の移し方 ３、　５．　３　クリティカル・ボリュームの挿入法３、　５．４　スライス・ ファイルの組合せ方３．５．５　部品を作成するための５ＬＡ−１の操作方法 ３、　５．　５．　Ｉ　５ＬＡ−１部品の組立のルール３、　５．　５．　２　 部品制御ファイルの編集法３、　５．　５．　３　省略パラメータ・ファイルの 準備方法３、　５．　５．４　パートを起動する前の操作者のチェックリスト ３、　５．　５．　５　部品をつくるスーパバイザの動かし方３、　５．　５． 　６　５ＬＡ−１部品の後処理３、　５．　５．　７　停止手順 ３．５．５．８　作業曲線のつくり方と使い方■　故障対策 ■　操作者保守説明 ５．１序 ５．２　材料と装置 ５．３　樹脂の洗浄と補充手順 ５．３゜１　小さな樹脂のかけらの掃除５、　３．　２　大きな樹脂のかけらの 掃除５、　３．　３　容器への補充 ５．４　光学系掃除 ５、４．　１　必要な装置 ！１節　説明および一般的知識 １．１　目的 ５ＬＡ−１立体造形装置は、ＣＡＤシステムから直接、三次元の部品を作成する 。長さ、幅、高さがそれぞれ９インチまでの作成された物体は、光硬化性プラス チックで作成されている。それらは、種々の用途に広く利用することができ、例 えば、次のような分野で使用されている。

・　工業でのエンジニアリング ・　設計エンジニアリング ・　建築設計 １．２　説明 １、　２．　１　立体造形プロセス 立体造形は、レーザー・ビームを動かして、液状プラスチックの連続層を固化す ることによって部品を作成する三次元印刷プロセスである。本方法によれば、設 計者は、ＣＡＤシステムでの設計ができ、精確なプラスチック・モデルを２．３ 時間で作成することができる。立体造形プロセスは、第１１図に示すように、次 の８段階から構成されている。

・　固体モデル設計 ・　立体造形用モデルの準備 ・　モデルの三角形への分割と転送用にデータの変形・　データ・ファイルの５ ＬＡ−１スライス・コンピュータへの転送 ・　三角形ファイルの水平スライス ・　ベクトルの計算、ハツチングおよびぬりつぶし・　物体の作成 ・　後処理 １、　固体モデルは、立体造形プロセスとは特に関係なく、ＣＡＤシステムで、 通常の方法で設計される。モデルのコピーが、立体造形処理用に作成される。

２、　立体造形のモデル準備には、最適方向の選択、サポートの追加、５ＬＡ− １操作パラメータの選択がある。

最適の方向をとることによって、（１）物体の液排水を可能にし、（２）支持の ない表面の数が最少になり、（３）重要な表面を最適状態にし、（４）物体を樹 脂容器に適合させることができる。支持は、離れた断面を固定するためとその他 の目的のために追加しなければならない。支持のＣＡＤライブラリを本目的のた め準備することができる。５ＬＡ−１操作パラメータには、モデル寸法と層厚さ くスライス）の選択が含まれている。

３、　固体モデルの表面は、次いで三角形に分割される。

三角形は、ベクトル計算には、複雑さの最も少い多角形であるｏ　Ｂｅｔａ　Ｓ 　Ｌ　Ａ　−１の能力は、２００．０００個の三角形に近付いており、５ＬＡ− １の生産に関して計画されたさらに改良された点がある。三角形の数が多い程、 表面の分解はより十分になり、したがって、ＣＡＤ設計で形成される物体はより 正確になる。

４、　三角形の座標を表わすデータ点は、イーサネット通信で５ＬＡ−１に伝達 される。５ＬＡ−１のソフトウェアは、選択した層の厚さで、三角形断面を水平 に（Ｘ−Ｙ面）スライスする。

５、５ＬＡ−１は次に、断面の境界、ハツチング、および水平面（表面）ベクト ルを計算する。ハツチベクトルは、境界ベクトルの間の、クロスハツチングから なる。数種のタイプがある。高速で画かれ、大きな重なりのある表面ベクトルは 、物体の水平表面の外側を形成する。上下の表面内の内部水平部分は、クロスハ ツチ・ベクトルによる以外はぬりつぶされない。

６、５ＬＡ−１は、光硬化性樹脂の表面を、ヘリウム、カドミウム・レーザーの 紫外線を動かし、それがあたった部分の液を固化させることによって一度に１つ の水平層の物体を形成する。樹脂に吸収されるので、レーザー光線は深く浸透せ ず、薄い層をつくることができる。各層は境界線、ハツチ、表面の順に画かれた ベクトルから成る。

７、　最初に画かれた層は、液面のすぐ下にある水平な台に付着する。この台は コンピュータ制御で台を降ろす昇降台に取り付けられている。１つの層を画いて から、台は数ミリメータ液の中に浸って、先に硬化した層を新しい液で覆う。つ いで、薄い液の層をのこして少しだけ上昇しこの薄い液の層から第２の層がつく られる。液面が平らになるように、しばらく休止した後、次の層が画かれる。樹 脂は付着性をもっているので、第２の層は、第１の層へしっかりくっつく。この プロセスが、すべての層が画かれ、三次元物体の全体が形成されるまで繰り返さ れる。通常、物体の下部の０．２５インチ程度は、望みの部品がその上につくら れる支持構造である。光にあたらなかった樹脂は、容器の中に残って次の部品用 に使用される。材料の浪費は非常に少い。

８、　後処理では、余分の樹脂を除くために、作成された物体を熱し、紫外線ま たは加熱硬化をして重合を完全にし、支持を取り除く。さらにやすりでみがき、 実用モデルに組立てるなどの処理も追加して行われる。

１、　２．　２　立体造形装置 ５ＬＡ−１はユーザーのＣＡＤシステムと直接接合する完備した装置である。５ ＬＡ−１は、第１２ａ図〜第１２ｃ図に示すように、スライス・コンピュータ端 末装置、電子キャビネット組立品、光学系組立品、およびチャンバ組立品の４主 要要素グループから構成されている。

５ＬＡ−１のブロック図を第１３図に示す。

１、　２．　２．　１　電子キャビネット組立品電子キャビネットには、プロセ ス・コンピュータ（ディスク駆動）、キーボード、モニター、電源、ＡＣ電力配 電盤、および制御盤がある。コンピュータ組立品には、端末装置の制御用プラグ イン回路盤、高速走査鏡および垂直（Ｚ形の台）昇降機がある。レーザー用電源 、ダイナミックミラー、昇降機モータは、キャビネットの下部に取り付けら一゛ れている。

制御盤には、電源投入スイッチ／表示器、チャンバー灯スイッチ／表示器、レー ザー投入表示器およびシャッター開表示器がある。故障診断およびレーザー性能 情報を含む操作と保守パラメータはモニターに表示される。

操作はキーボード、エントリで制御される。キーボードおよびディスク・ドライ ブのまわりの作業面は、掃除しやすく、且つ長期使用に耐えるようフォーマイカ でおおっである。

１、　２．　２．　２　光学系組立品 ヘリウム、カドミウム（Ｈｅ　Ｃｄ）レーザーと光学系構成要素は、電子キャビ ネットとチャンバー組立品の上に取り付けられている。レーザーと光学系板は、 それぞれのカバーをはずせば使いやすいようになっている。安全のために、カバ ーとめ具をはずすのに専用工具が必要で、カバーがはずされている時は、インタ ーロック・スイッチが生きている。インターロックは、どちらかのカッイド制御 のシャッターを作動させる。

光学系組立品の洗浄用具一式とインターロック短絡用具が光学系カバーの下にあ る。洗浄用具は綿棒、専用の洗浄ガーゼ、光線回転鏡と光線拡大レンズ洗浄用材 料である。インターロック・短絡用具は、使用中にインターロックをころすため に使用される。これは、光学系およびレーザーのカバーがはずれた状態マ、レー ザーの照射を必要とする、光学系の配列調整および実施操作を可能にする。

シャッター組立品、２個の９０°光線回転鏡、光線拡大器、走査鏡組立品および 光学窓は光学板の上に取り付けられている。回転ソレノイド作動シャッターはレ ーザーの出口に取り付けられ、安全インターロックが開いている時、光線を遮る ために回転する。９０＠光線回転鏡はレーザー光線を次の光学系構成要素へ反射 する。光線拡大器はレーザー光線を拡大して液面に集中する。高速走査鏡はレー ザー光線が樹脂表面にベクトルを画くようにする。光学系の封入されたものと反 応室の間の水晶窓は、レーザー光線を反応室へ通すが、それ以外は、２つの部分 は隔離されている。

１、　２．２．３　チャンバー組立品 チャンバー組立品には、環境制御されたチャンバーがあり、台、反応容器、昇降 機および光線プロファイラを収納している。

物体がつくられた室は、操作者の安全を考え、一様な操作案件を確保するように 設計されている。寧は約４５℃（１４０丁）に熱してもよい。そして空気は循環 させ、濾過される。上からのランプが反応容器と作業面を照らす。ガラスのアク セスドア上のインターロックは開いているときにレーザー光線を遮るようにシャ ッターを作動させる。

反応容器はチャンバーの中、昇降機および台が配列されている誘導装置上に設置 されている。

部品は垂直軸昇降機あるいはｚ形の台に取り付けられた台の上に形成される。台 は樹脂容器の中に浸され、物体が形成されていく間に、下の方へ調節して動かさ れる。

形成された部品を取りはずすために、台は容器の上の位置まで上げられる。つい で、台は昇降機から取りはずされ、後処理のためにチャンバーから取り外さむる 。したたり落ちる樹脂を受けるために受け皿が準備されている。

光線プロファイラは、反応容器の一方の側でレーザーの焦点距離のところに取り 付けられている。走査鏡は、周期的に光線プロファイラ上へのレーザー光線に向 くように指令され、プロファイラは光線の強度プロファイルを測定する。そのデ ータは、強度の輪郭線のあるプロファイルまたは全体的な（積分された）光線強 度を表わす簡単な数として端末に表示される。この情報は、鏡を洗浄および心合 わせすべきか、レーザーを使用すべきか、望みの厚さと幅のベクトルを出すパラ メータ値などを決定するのに使用される。

造形装置を制御するのに必要なコンピュータは３つあり、それはＣＡＤシステム 、スライスコンピュータおよびブ元空間の部品を設計するのに使用することがで きる。これは対称物のファイルと認められる。部品をつくるためには、ゆがみを 防ぐために支持を設けなければならない。

これは、ＣＡＤ部品設計に必要な支持を加え、ＣＡＤ支でＣＡＤでつくられた２ 個以上のファイルは、イーサネットを通してスライスコンピュータに物理的に挿 入される。

立体造形装置番よ・一番下の層力゛ら始めて一度１テ１層の部品をつくる。スラ イスコンピュータは、ＣＡＤ部品を個々の水平なスライスに分割する。スライス コンピュータは、また、どこにハツチベクトルができるかを計算する。これは各 層がつくられるとき最大強度になるように行われる。Ｂｅｔａ　！３１ｔｅｓの スライスコンピュータは、それ夕である。生産モデルでは、スライスコンピュー タは、５ＬＡ−１の電子キャビネッ、トの中にあり、プロセスコンピュータとキ ーボードとモニターを共有することが予想される。操作者は各スライスの厚さを 変更することができ、ユーザー・インターフェイス・プログラムと各スライスの 他のパラメータを変えることができる。スライスコンピュータは、ゼニγクス機 械語を使用しており、イーサネット・データ・バスによって５ＬＡ−１プロセス ・コンビ二一夕に接続されている。

スライスされたファイルは、ついで、イーサネットを通してプロセス・コンピュ ータに転送される。プロセス・コンピュータは、スライスされた物体と支持ファ イルを層制御ファイルとベクトル・ファイルに併合する。操作者は、次に、層お よびパラメータ・ファイルにおいて立体造形装置を運転するのに必要な制御を挿 入する。

（ベクトル・ファイルは、いつもは編集されていない）。

操作者は、リベットを挿入することによって、部品の特定の容積を強くすること ができる。このことは、スライスされたファイルを組合せる前に、必要なパラメ ータをクリティカル・ボリューム−ファイルに挿入することによって行われる。

併合プログラムは、物体、支持、クリティカル・ボリューム・ファイルを総合し て、その結果のデータを層＃御ファイルに挿入する。操作者は、層制御ファイル を編集することができ、省略パラメータ・ファイルを変更することができる。省 略パラメータ・ファイルは、部品を作る立体造形装置を操作するのに必要な制御 を吹くんでいる。プロセスφコンピュータは、ＭＳＤＯＳ機械語を使用しており 、立体造形装置に直接接続されている。

１．３　性能仕様 ベータ５ＬＡ−１の性能仕様を、すばやく参照できるように、表１−１に示した 。

表１−１　ベータ５ＬＡ−１の性能仕様第３節操作説明 ３．１序 本節には、モデル部品の設計と製作の全ての操作説明が含まれている。ＣＡＤシ ステムによる部品と支持の設計、スライスコンピュータによる部品のスライス、 部品を作るための５ＬＡ−１装置の操作と制御の説明が含まれている。また、フ ァイル転送、クリティカル・ボリュームの挿入、スライスされたファイルの組合 せ、部品制御ファイルの編集、省略パラメータ・ファイルの準備、部品作成のス ーパバイザの実行、部品の後処理および作業曲線の使用についての説明も含まれ ている。

３．２　材料および装置 ５ＬＡ−１装置の操作をよくする材料および装置を表３−１に示した。同等のも のを使用してもよい。

表３−１　操作用の材料と装置 ３．３　５ＬＡ−１部品用ＣＡＤ設計 ３．３．Ｉ　５ＬＡ−１用ＣＡＤ部品設計法５ＬＡ−１装置で部品を作製する前 にＣＡＤシステムでまず設計しなければならない。このマニュアルでは、操作者 がＣＡＤシステムを使用して部品を設計する方法を知っているものとする。ＣＡ Ｄ設計を５ＬＡ−１装置に適合するようにするには、操作者は、物体ファイルと 支援ファイルなどの２つ以上のファイルをＣＡＤシステムに準備するのが普通で ある。物体ファイルは、単にＣＡＤ部品である。支援ファイルは、５ＬＡ−１装 置で部品を作っている間、その形を保つことができるように支持構造を加えるの に必要である。

３゜３．２　部品設計のルール ５ＬＡ−１装置用ＣＡＤ設計を準備するには、操作者は、次のようにＣＡＤ物体 ファイルを変更しなければならない。

ａ、壁厚さは、０．０２０〜０．１５０ｉｎｃｈとするのが理想的である。

ｂ、　ＣＡＤ部品を下記の条件になるような方向に回転する。

１、　部品ができる時の気泡部分を最小にする。

２、　上向きのよい表面を利用する。

３、　下向きの表面をできるだけ見えないようにする。

４、　支持の設計を容易にし、最適とする。

５、　部品が作られるとき安定および強くする。

Ｃ１水平ギャップと穴がレーザ・１ｉｎｅνＩｄｉｈにより望まれるより太き（ なるように部品を設計する。

ｄ、　すべての固体部品は完全に一つの容積を構成しなければならない。単一平 面ではクロスハツチのアルゴリズムを混乱させる。

３．３．３　５ＬＡ−１用支援フアイル設計法支持構造は、土台と柱とウェブで 構成され、それらは部品を適切に支持し、部品が５ＬＡ−１装置で作られている 間に曲がるのを防ぐ。支持は別の支援ファイルにおいてＣＡＤシステムで設計さ れなければならない。

３、　３．４　支持設計のルール 操作者は次のようにＣＡＤ支援ファイルを作らなければならない。

ａ、　昇降機パネルにのるＣＡＤ部品の底部に構造を設計する。この台には、少 くとも０．　６５ｉｎｃｈの長さく台の１　／　４１ｎｃｈ穴の直径の２倍以上 ）数本の水平な脚がなければならない。

ｂ、　部品の外側に各角と交差するように支持を設計する。そこは大きな応力が 生ずる場所であるからである。

Ｃ９支持されていない下向きの境界が、先に作られた支持の上になるように支持 を配列する。

ｄ、　最良の応力抵抗のため、最小距離を隔てて支持を配置する。

ｅ、　強力な結合のため、少くとも二つの垂直な二層が部品の中に重なりをもつ よう設計する。

３．４　スライス操作 ３、４．　１　ファイルのスライスめ方法スライスコンピュータ、ＣＷｙｓｅ　 ＰＣ３８Ｂ　）は、ユーザーの制御の下で、物体と支援ファイルを個々のスライ スに、自動的に分割する。ユーザーは各スライスの厚さを選択し、クロスハツチ ングの形と方法を決定しなければならない。

３、４．　２　スライスのルール 操作者は、ＣＡＤ物体と支援ファイルを次のようにスライスしなければならない 。

ａ、　上向きの表面は１次元（ＸまたはＹ）だけのもので、０．　００２１ｎｃ ｈのオフセットでなければならない。

露出面は低くなければならない。

ｂ９　クロスハツチは通常、部品の端にできるだけ垂直に近い状態でなければな らない。部品の端に平行なりロスハツチは生産時間を増加し応力を増加する。

Ｃ０表面をつくらないで支援ファイルをスライスする。

３、４．　３　ユーザー・インターフェースの動かし方この手順はユーザー・イ ンターフェース−プログラムを使用してスライス・パラメータを挿入し、スライ ス・プログラムを動かすためにスライス伊コンピュータを操作する方法を示す。

この手順は、ＣＡＤファイルがスライス・コンピュータの中に設置されているも のと仮定している。ステップの前の星印（＊）は、これが、共通のキーボードを 使用してスライス・コンピュータとプロセス・コンピュータとを操作している場 合に行われるためにだけ必要な任意のステップであることを示している。

ａ、　ＥＮＴＥＲを押す、−ＭＡＩＮ　ＭＥＮＵが表示される。

＊ｂ、データ転送（スライス）を選択して、ＥＮＴＥＲを押す。−データ転送メ ニューが表示される。

＊ｃ、　置ＮＥＴ、端末ユーティリティを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｄ　、Ｓ　９ｒＯ１ｐｔが表示されたら、Ｕ　Ｉ　（ｕｓｅｒ　１ｎｔｅｒｆａ ｃｅ）とタイプして、ＥＮＴＥＲを押す。−３Ｌ　Ｉ　ＣＥＵＳＥＲＩＮＴＥＲ ＦＡＣＥメニューが表示される。

ｅ、　オプション１　（ＤＡＴＡＢＡＳＥファイル名）を選択する。

ｆ　、Ｅｕｔｅｒ　Ｄａｔａ　Ｆｉｌｅ　Ｎａｍｅ：　ｐｒｏｍｐｔが表示され たら、データ・ファイル名、つづいて、５ｔｌ（例えば−ｔｅｓｔ。

ｓｔｌ　）をタイプして。ＥＮＴＥＲを押す。

ｇ、Ｔｙｐｅ　Ｆｉｌｅ　ＢｌｎａｒｙまたはＡＳＣＩＩ（Ｂ、Ａ）　；　Ｐｒ ｏｍｐｔが表示されたら、ｂ　（ｂｉｎａｒｙ）または（ＡＳＣＩＩ　）を適用 としてタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。

ｈ、　オプション２　（ｓｃａｌｅ　）を選択する。

ｉ　、Ｅｎｔｅｒ　５ｃａｌｅ　Ｖａｌｕｅ：　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、 ５ｃａｌｅ　ｖａｌｕｅ　ｐｅｒ　ＣＡＤ　ｄｉｓｅｎｓｌｏｎ　ｕｎｉｔ）を タイプしてＥＮＴＥＲを押す。（１０００を選択した場合、１０００．０００が 値の列に挿入される。これは１つのＣＡＤ　ｄｉｓｅｎｓｉｏｎ　ｕｎｉｔの１ ／１０００である。）（例えばインチで設計された部品のＣＡＤの場合は、１０ ００のＳｅａ　Ｉ　ｅは各スライス、単位を１ｍ１１　とする）ｊ、　オプショ ン３　（Ｚ　ｓｐａｃｉｎｇ）を選択する。

ｋ、Ｅｎｔｅｒ　ＦｉｘｅｄまたはＶａｒｌｂｌｅ　ｓｐａｃｌｎｇ　（Ｆ％Ｖ 。

またはＱ）　ｖａｌｕｅ：　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、Ｆ　（ｆｉｘｅｄ　 ）をタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。次にスライス・スケール単位（オプション２ より）（例えば−２０）で厚さをタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。（可変の厚さを 選択する場合は、ソフトウェア・マニユアルを参照）。

１、　オプション４　（Ｘ　ｈａｔｃｈ　ｓｐａｃｉｎｇ）を選択する。

ｍ、Ｅｎｔｅｒ　Ｈａｔｃｈ　Ｓｐａｃｉｎｇ　（ｈｘ）　ｖａｌｕｅ：　ｐｒ ｏｍｐｔが表示されたら、スライス・スケール単位（例えば、２００（５ハツチ ／１ｎｃｈ）でＸ　ｈａｔｃｈ　ｓｐａｃｌｎｇをタイプし、ＥＮＴＥＲを押す 。

注 オプション６　（６０／１２０度ｈａｔｃｈ　ｓｐａｃｉｎｇ　）を使用する場 合は、オプション５　（Ｙ　ｈａｔｃｈ　ｓｐａｃｉｎｇ）は使用しない。

ｎ、　オプション５　（Ｙ　ｈａｔｃｈ　ｓｐａｃｉｎｇ）を選択する。

０　、　Ｅｎｔｅｒ　Ｈａｔｃｈ　Ｓｐａｃｉｎｇ　（ｈｙ）　ｖａｌｕｅ：　 ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、スライス・スケール単位（例えば、２００）で’ ｙ　ｈａｔｃｈ　ｓｐａｃｉｎｇをタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。

ｐ、　オプション６　（６０／１２０度ｈａｔｃｈ　ＳｐａＣｉｎｇ　）を選択 する。

ｑ、Ｅｎｔｅｒ　Ｈａｔｃｈ　Ｓｐａｃｉｎｇ　（６０／　１２０）　ｖａｌｕ ｅ：ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、スライス・スケール単位（例えば、２０）で ６０　／　１２０　ｈａｔｃｈ　ｓｐａｃｉｎｇをタイプし、ＥＮＴＥＲを押す 。

乙　オプション７　（Ｘ　５ｋ１ｎ　ｒｌｌｌ　ｆｏｒ　ｎｅａｒ　ｆｌａｔｓ ｕｒｆａｃｅ　）を選択するＱ ｓ　、Ｅｎｔｅｒ　５ｋｉｎ　ｆ’ｌｌｌ　ｆｏｒ　ｎｅａｒ　ｆｌａｔ　５ｕ ｒｆａｃｅ（ｈｆｘ）Ｖａｌｕｅｉ　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、Ｘ　５ｋｕ ｎ　ｆｉｌｌ　ｏｆｆｓｅｔをスライス・スケール単位（例えば、２）でタイプ し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｔ、　オプション８　（Ｙ　５ｋ１ｎ　ｆｉｌｌ　ｆｏｒ　ｎｅａｒ　ｆｌａｔ ｓｕｒｆａｃｅ　）を選択する０ 注 Ｘ　５ｋｉｎ　ｆｌｉｔが使用される時は、Ｙは使用してはならない。逆もまた 同じである。

ｕ、Ｅｎｔｅｒ　５ｋｉｎ　ｆｉｌｌ　ｆ’ｏｒ　ｎｅａｒ　ｆｌａｔ　ｓｕｒ ｆａｃｅ（Ｍｙ）Ｖａｌｕｅｉ　：　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、Ｙ　５ｋｉ ｎ　ｆｉｌｌをａｉｌでタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。

Ｖ、　オプション９　（ｍｌｎｉｓｕｓ　５ｕｒｆａｃｅ　Ａｎｇｌｅ　ｆｏｒ ｓｃａｎｎｅｄ　ｒａｃｅｔｓ＞を選択する０ｗ、　Ｅｎｔｅｒ　ａ　Ｍｉｎｉ ｕｉ　５ｕｒｆａａｅｅ　Ａｎｇｌｌ　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、垂直から の望みの角（例えば、６０）を度でタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。

Ｘ、　オプション１０　（Ｍｉｎｉｕｓ　Ｈａｔｃｈ　ＩｎｔｅｒｓｅｃｔＡｎ ｇｌｅ　）を選択する。

ｙ、Ｅｎｔｅｒ　ａ　Ｍｆｎｉｕｓ　Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔ　Ａｎｇｌｉ　Ｖａｌ ｕｅ：　Ｐｒｏｍｐｔが表示れたら、Ｉｎｔｅｓｅｃｔ　Ａｎｇｌｅを度で（例 えば５２０）タイプし、ＥＮＴＥＲを押す。

２、　オプション１１　（Ｓｅｇｍｅｎｔ　０ｕｔｐｕｔ　ｆ’ｌｌｅ　Ｎａｍ ｅ）を選択する。

ａ　ａ、Ｅｎｔｅｒ　Ｓｅｇｍｅｎｔ　Ｆｉｌｅ　Ｎａ５ｅ：　ｐｒｏｍｐｔが 表示されたら、望みのｏｕｔｐｕｔ　ｆｉｌｅ　０８１１３％次いで、ａｌｌ（ ｓｌｌｃｅ）（例えば、ｔｅｓｔ、　ｓｌｉ　）をタイプし、ＥＮＴＥＲを押す 。

ａｂ、すべてのスライス・パラメータが選択されてしまってから、Ｓ　（Ｓａｖ ｅ）を選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

（これはパラメータを将来の使用と参考のためにセーブする） ａ　ｃ　、　’Ｐｒｅｓｓ（Ｅｎｔｅｒ）　ｔｏ　Ｃｏｎｔｉｎｕｅ’　ｐｒｏ ｍｐｔが表示されたら、ＥＮＴＥＲを押す。次に、ｄ　（ＤｏＳｌｌｃｅ　）を 選択しＥＮＴＥＲを押す。

ａ　ｄ、５ｌｉｃｅ　Ｖｅｒｓｌｏｎ　ｔｏ　ｕｓｅ　（Ｄｅｆ’ａｕｌｔ　Ｘ Ｙ）　；　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、ＥＮＴＥＲを押す。（プログラムは挿 入されたスライス・パラメータを使用して、ファイルをスライスする。） ａｅ、スライスが完了したら、ＤＡＴＡ　ＴＲＡＮＳＰＥＩ？　ＭＥＮＵが表示 される。

ａ　ｆ　、　Ｑ　（Ｑｕｉｔ）とＥＮＴＥＲを押す。（スライスされたファイル は、プロセス・コンピュータに転送される状態になっている。） ３．５　５ＬＡ−１の操作 ３、　５．　１　・始動手順 ａ　、　ＰＯＷＥＲＯＮスイッチをＯＮニする。（上）　ＰＯＶＥＲＯＮ表示灯 の点灯を確認する。

ｂ、ｏｖεＮ　ＬＩＧＴ　ＸイッチをＯＮニする。（上）　０ＶＥＮＬＩＧＨＴ 表示灯の点灯と反応室のオーバーヘッド灯の点灯を確認する。

注 ５ＨＵＴＴＥＲ０ＰＥＮおよびＬＡＳＥＲＯＮ表示灯は操作中点灯する。

５ＨＵＴＴＥＲ０ＰＥＮ表示灯は、レーザーシャッターが開いている時、点灯し 、ＬＡＳＥＩ？　ＯＮ表示灯は、レーザーが作動している時、点灯する。

Ｃ９プロセス・コンピュータが始動した時、ＭＡＩＮＭＥＮＵがモニタに表示さ れる。’Ｐｏｗｅｒ　ｏｎ　ｓｅｇｕｃｎｃｅ　’を選択し、ＥＮＴＥＲを押す 。

ｄ　、ＰＯＶＥＲ５ＥＱＵＥＮＣＥメニユーが表示される。続イテ、レーザー、 鏡および昇降機駆動機の電力を上げるためとレーザー・シャッターを開けるため に、ファンクション・キー１．２および３を押す。

ｅ、レーザーの出力が安定して部品を作り始めるまで少くとも１５分は待つ。他 の機能（ファイル準備、データ転送など）はレーザーの起動中に行える。

３、　５．　２　スライス・コンピュータからプロセスコンピュータへのファイ ルの移し方 この手順は、スライスされた物体および支持ファイルを、５ＬＡ−１内でスライ ス・コンピュータからプロセスコンピュータ（νｙｓｅ　ＰＣ２ＢＢ　）へ移す 方法を説明する。

ａ、　ＥＮＴＥＲを押す。ＭＡＩＮ　ＮＥＮＵが表示される。

ｂ、　オプション１　（Ｄａｔａ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　）を選択する。

Ｃ，（ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　）　りｒｏＩｐｔが表示されたら、２（Ｆ 　Ｔ　Ｐ）　（ｆｉｌｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｐｒｏｇｒａｍ　）をタイプし・ ＥＮＴＥＲを押す。

ｄ、　（ｆｔｐ）　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、０ＰＥＮをタイプし、ＥＮＴ ＥＲを押す。

ｅ、　（ｔｏ）　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、スライス・コンピュータのアド レスをタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。

ｆ　、Ｒｅｍｏｔｅ　ｕｓｅｒ　ｐｒｏｍｐｔを表示されたら、貴方の登録簿の 名前をタイプして、ＥＮＴＥＲを押す。

ｇ、ｐａｓｓｖｏｒｄｐｒｏＢｔが表示されたらあなたのｐａｓｓ−ｗｏｅｄを タイプして、ＥＮＴＥＲを押す。

ｈ、　（ｆｔｐ　）　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、ＧＥＴをタイプし、ＥＮＴ ＥＲを押す。

ｉ−（ｒｅｍｏｔｅイｉｌｅ　）　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、ｎａｍｅｏｆ 　ｄｉｓｉｒｅｄ　ｆ’ｉｌｅと通常それに次いで。ｓｌｆ　（Ｎえば、ｔｅｓ ｔ、　ｓｌｌ　）をタイプして、ＥＮＴＥＲを押す。

ｊ、　（ｌｏｃａｌ−ｒｉｌｉ　ｔｅｓｔ、ｓｌｉ　ｉｎ　ｄｅｆ’ａｎｅｔ） 　ｐｒｏｍｐｔと表示されたら、ＥＮＴＥＲを押す。（名前を変えたいとするの でなければ）、（ＦＴＰルーチンがファイルをプロセス・コンピュータに転送す る。

それは転送が完了する時にｐｒｏ■ｐｔする。

ｋ、　ＦＴＰから出るには、（ｆ’ｔｐ　）　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、Ｂ ＹＥをタイプし、ＥＮＴＥＲを押す。（スライスされたファイルは、５ＬＡ−１ プロセス・コンピュータに転送されている。） １　、ＭＡＩＮ　ＭＥＮＵは、転送が完了した後に表示される。

３、　５．　３　クリティカル・ボリュームの挿入法この手順は、クリティカル ・ボリュームのセットアツプの方法を示す。これらのクリティカル−ボリューム は、強度を増加するための、クロスハツチベクトルの上のレーザー光線の多重パ スであるリベットを挿入するため、あるいは、他の特別な処理のために使用する ことができる。（この手順は、ＣＡＤ部品にクリティカル・ポリニームがない場 合は省略することができる。）ａ、　ＣＡＤコンピュータ上で、部品のＣＡＤ表 示を呼す、　長方形の固体の４つの底の角について、ＣＡＤ空間でのｘ、ｙ、ｚ 座標を確認する。（クリティカル・ボリューム） Ｃ３プロセス・コンピュータで、オプション５（編集装置ファイル）を選択し、 ＥＮＴＥＲを押す。

ｄ６　新しいファイルをつくるオプションを選択する。

−Ｔｕｒｂｏ　Ｂａ５ｉｃが表示される。

ｅ、　矢印キーを使用してｗｒｉｔｅを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｆ　、Ｎｅｗ　Ｎａｍｅ　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、クリティカル・ボリュ ームの名についで、ｂｏｘ　（例えば、ｔａｓｔ　、ｂｏｘ　）を人力し、ＥＮ ＴＥＲを押す。

ｇ、　矢印キーを使用してＥｄｉｔを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｈ、Ｃ：　Ｔｅ５ｔ　Ｂｏｘ　ｅｎｔｅｒ：ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、下記 を挿入する。

＜ｔｙｐｅ＞、＜ｂａｓｅ＞、＜ｈｅｉｇｈｔ＞、＜　ｘ　１　＞。

＜ｙｌ＞、＜ｘ２＞、＜７２＞、＜ｘ３＞、＜７３＞。

＜ｘ４＞、＜ｙ４＞　（必ず各項の間にコンマを入れること。適切な構文が重要 である。） ＜ｔｙｐ６＞は、囲まれた範囲内でのクロスバハツチを固定するための“ｘｖ” 　、またはクロス・ハツチを無視するための“ＸＩ”である。

＜ｂａｓｅ＞はスライス・スケールに相対するｂｏｘのｂａｓｅであり、＜　ｈ ｅｉｇｈｔ　＞はｂｏｘの高さである。

＜ｘｌ、ｙｌ＞はｂｏｘの第１座標である。

＜ｘ２．ｙ２＞は第２座標、 ＜ｘ３．ｙ３＞は第３座標、 ＜ｘ４．ｙ４＞は第４座標である。

ｉ　、ＥＳＥ　（ｅｓｃａｏｅ　）キーを押す。

」、　矢印キーを使用してＦｉｌｅを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｋ、　矢印キーを使用して５ａｒｅを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

１、　矢印キーを使用してＱｕｉｔを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。（新しい＜　 ｐａｔｒ＞　、ｂｏｘファイルがクリティカル・ボリュームを確認するためにつ くられている。）３、　５．４　スライス会ファイルの組合せ方この手順は、物 体と支援のファイルをベクトルと層制御ファイルに組合せる方法を示す。

ａ、　ＥＮＴＥＲを押す。−ＮＡＩＮ　ＭＥＮＵが表示される。

ｂ、　オプション２　（ＭＥＲＧＥ　）を選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｃ、５ｌｉｃｅ　Ｆｌｌｅ　Ｎａｍｅ　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、組合され るファイルの名前（名前の部分として、ＳＬＩが含まれる）をタイプし、ＥＮＴ ＥＲを押す。（適合するならば、必ずクリティカル・ボリュームを含めること） ｄ、０ｕｔｐｕｔ　Ｆｉｌｅ　Ｎａｍｅ　ｐｒｏａ＋ｐｔが表示されたら、出力 ファイルの望み名前をタイプして、ＥＮＴＥＲを押す。

（’ｘｘｘ″ｅｎｄｉｎｇは不用である）ｅ、　ＥＮＴＥＲを押し、プロセス・ コンピュータがファイル（一度に１スライス）を組合せるのを待つ。（プログラ ムは、組合せが完了するとプロンプトする。）３、　５．　５　部品をつくるた めの５ＬＡ−１の操作方法これらの手順は、反応容器の中で実際に部品をつくる ためのプロセス・コンピュータの使用方法を示す。反応容器の準備、組合せベク トルおよび制御ファイルの変更、省略パラメータの準備、部品製作（スーパバイ ザ）プログラムの活用が含まれている。

３、　５．　５．　１　５ＬＡ−１部品の組立ルール５ＬＡ−１を部品をつくる ように準備するために、操作者は操作者のチェックリストを実行し、層制御（、 Ｌ）ファイル（ＳＵＰＥＲ、ＰＲＭ）を編集し、省略パラメータを準備し、スー パバイザ・プログラムを次のように作動させなければならない。

ａ、　第１支持層の速度を通常の層を画く速度の３倍遅い速度に設定する。この ことは第１層を昇降機の台にしっかり付着させることができるように充分硬化す る。

ｂ、　進行中の部品に不必要な応力を与えないように浸す速度を遅くする。

Ｃ９次の場合は、さらに長く浸す。

１、こわれやすい層 ２、　台に近い支持の最低の層 ３、　大面積の層の後 ４、　樹脂の大きな気泡部分のある範囲５、　浅い浸漬深さの場合（薄い層厚さ ）ｄ、　単一バスを使用し、先に作られた層に０．００６〜０．　００８ｉｎｃ ｈの過硬化を与える作業曲線からの露出速度を選ぶ。

ｅ、　パートログ（第１６図の例）の中の重要なパラメータとコメントを記録す る。（ユーザーは特別の要求に対して、顧客のパート・ログをつくることをすす める。）プリンタがあれば、重要パラメータは永久記録用にプリントする。

３、　５．　５．　２　省略パラメータにファイルの準備方法この手順は、部品 作成アクセスを制御するための省略パラメータ（、ＰＲＭ）を準備する方法を示 す。

ａ、　ＥＮＴＥＲを押す。−ＭＡＩＮ　ＭＥＮＵが表示される。

ｂ、　オプション５８編集システムファイル）を選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｃ、Ｌｏａｄ　Ｆｌｌｅ　Ｎａｍｅ　Ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、ファイル名 （ＳＵＰＥＲ，ＰＥＭのみ挿入）を入力し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｄ、　矢印をＥｄｉｔ　Ｉｂｏｃｋまで移動し、ＥＮＴＥＲを押す。

値を省略パラメータ（ＳＵＰＥＲ，ＰＲＭ）ファイルに挿入することができる。

（コードの定義は、ソフトウェア・マニュアルを参照） ｅ、　編集ファイルをやめるには、 １、Ｅｓｃキーを押す。

２、　矢印キーを使用して、ＰＩ　Ｉｅを選択しＥＮＴＥＲを押す。

３、　矢印キーを使用して５ａｖｅを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

４、０キーを押す。−ＭＡＩＮ　ＭＥＮＵが表示される。

３、　５．　５．　５　部品をつくるスーパバイザの動かし方二二で準備作業は 全部完了した。この手順は実際に部品を作る方法を説明する。

ａ、プロセスコンピュータで、ＥＮＴＥＲを押す。

−ＭＡＩＮ　ＭＥＮＵが表示される。

ｂ、　オプション４（スーパバイザ）を選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

ｃ、Ｐａｒｔ　Ｐｒｅｆｉｘ　ｐｒｏｍｐｔが表示されたら、部品ファイルの名 前をタイプして、ＥＮＴＥＲを押す。これがレーザーに第１層のトレースを開始 させる。操作者用制御盤の５ＨＵＴＴＥＲ０ＰＥＮおよびＬＡＳＥＲＯＮ表示灯 が点灯するのを確認する。

ｄ、　第１層の形を監視する。

１、　部品が昇降機の台の中心にあるか？２、　第１層が台に固着するか？ ３、　そうでない場合は、運転を中止して、問題点を修正する。

３、　５．５．６　５ＬＡ−１部品の後処理この手順は、容器から仕上った部品 を取り出し、液をきり、硬化および乾燥させて、支持を取り除く方法を示す。

ａ、　容器から上げて予備的に液をきる。

１、　プロセス・コンピュータで、ＥＮＴＥＲを押す。

−ＭＡＩＮ　ＭＥＮＵが表示される。

２、　ユーティリティー・メニューを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

３　、Ｚ　−ｓｔａｇｅ　Ｈｏｖｅｒを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

４、　非常にゆっくりと、矢印キーｔを利用して昇降機が反応容器の上端から５ １１ｎｃｈのところまで上昇させる。部品を急激に上げてはならない。さもない と、ゆがみが生じる可能性がある。

５、　余分の樹脂が部品からしたたり落ちるように約１５分待つ。

ｂ、　部品と台の取りはずし １、　吸収性の敷き物を専用の液ぬき皿に敷く。

２、　液ぬき皿を昇降機の台の下にすべり込ませ、容器の一方の側の棚上に置く 。

３、　キーボードの矢印キー↓を入れたり切ったりして、昇降機の台を吸収性敷 き物の上約１　／　４１ｎｃｈのところまでおろす。

４、　昇降機軸のノブの１ｍをｃｃｗｉ回ひねる。これは昇降機軸の内側のねじ のついた棒を昇降機台の一方の側のねじ穴からゆるめ、部分的に台をゆるめる。

５、ステップ（ｄ）を反対側の昇降機軸のノブについても行う。

６、ステップ（ｄ）および（ｅ）を交互に行って、台が軸からはなれて、１ｉｎ ｃｈ何分の１か落ちて吸収性敷き物の上にのるようにする。

７、　必要ならば、キーボードの矢印キー↑で昇降機軸を上昇させる。

８、　液ぬき皿、台および取り付けられている部品を容器室から取り除く。でき れば、硬化していない部品に横応力を与えないように台は水平に保っておく。

Ｃ０オーブン液抜き １、　昇降機の台と部品をオーブンの中に入れる。

２、　温度を８０℃〜９０℃に設定して、１時間待つ。

３、　上向きおよび下向きの表面に付着している余分の液状樹脂を綿棒で注意し てふき取る。

ｄ、　後硬化 １、　昇降機の台と部品を紫外線投光オーブンに入れる。

２、　部品に紫外線を乾燥し粘りがなくなるまであてる。

３、目の細い鋸を使用し、部品を台に取り付けている底部の支持を鋸で切ること によって、部品を昇降機の台からはずす。この手順の間、部品が応力や初期衝撃 をうけないように保護する。

４、　次に進む前に「鋸くず」や支持のかけらをすべて掃除する。

５、　部品をさかさまにして、（またはこれができなければ、部品を横にして） ステップ１および２を繰り返す。

ｅ、　台の交換 １、　部品をはずした後にまだ昇降機の台に付着している乾燥した樹脂をかき落 す。台のねじ穴に＃１ｏ−３２のタップでねじを切る必要があるかもしれない。

２、　空の台を液抜き皿にのせる。

３、　液抜き皿を棚上の５ＬＡ−１容器室に入れ、容器の上にできるだけ中心に おく。

４、　キーボードの矢印キー↓を非常にゆっくりと入り切りして昇降機軸をねじ を切った棒が台に非常に接近するまで下げる。軸のねじを破壊するので、軸が台 または皿の方へ行かないようにする。

５、　皿と台を、台のねじ穴が、正確にねじ棒の下になるよう：ａｍする。

６、　キーボードの矢印キー↓をゆっくりと入り切りして、ねじ棒が静かにねじ 穴に接触するようにする。

７、　昇降機軸のノブの１個をＣＥＷ？　（前出）１回ねじる。これにより昇降 機軸内のねじ棒は回転し、盤のねじ穴とかみあう。

８、　反対側の昇降機軸のノブについても、ステップ７を繰返す。

９、　台が液抜き皿からはなれ、昇降機軸の底にしっかりと接触するまで、ステ ップ７と８を繰返す。

１０、盤を軸に固定するために、昇降機軸のノブを備える。内部のねじ棒を折っ てしまうので締め過ぎないこと。

１１．　キーボードの矢印キー↑を入り切りして昇降機を上昇させる。　・ １２、液抜き皿を取り除く。

ｆ、　支持の取りはずしと仕上げ １、　横切りベンチで支持を注意しながら切りはなす。

２、　適当なやすりで荒い表面を注意しながら滑らかにする。

３、　要求通りに表面を仕上げる。

３、　５．　５．　７　停止手順 ａ、　０ＶＥＮ　ＬＩＧＨＴスイッチをＯＦＦ　（下）にする。０ＶＥＮ　ＬＩ ＧＨＴ表示灯が消灯するのを確認する。

ｂ、　ＰＯＷＥＲＯＮスイッチをＯＦＦ　（下）ニスル。

ＰＯＷＥＲＯＮおよびその他の表示灯が消灯するのを確認する。

３、　５．　５．　８　作業曲線の作り方と使い力演状プラスチックが固化され つる程度は、次の３要因で決定される。すなわち、（１）使用される樹脂の種類 、（２）レーザーの出力、（３）レーザーの焦点整合の程度。操作者は、作業曲 線を作ることによって、これら３要因の変化を相殺するようにレーザーの作画速 度を調節することができる。したがって、新しい樹脂材料を使用する毎に新しい 作業曲線を準備しなければならない。そうしないと、パートログに示されている ようにレーザー出力にかなりの損失を生ずる。作業曲線は、ステップの時間（レ ーザー作画速度）や省略パラメータと層制御ファイルの中のステップの大きさを 変更するのに使用される。

ａ、　キーボー、どの矢印キー↓を入り切りして、昇降機の台を樹脂面の１ｉｎ ｃｈ下まで下降させる。作業曲線を作るのに使用されるバンジョー・パートは樹 脂表面に自由に浮んで準備される。。

ｂｏ、プロセス・コンピュータで、ＥＮＴＥＲを押す。１−ＭＡＩＮ　ＭＥＮＵ が表示される。

Ｃ２ユーティリティー・メニューを選択して、ＥＮＴＥＲを押す。

ｄ、Ｂａｎｊｏを選択し、ＥＮＴＥＲを押す。

メニューにしたがって使用される最大ステ、アブ時間（Ｓ　Ｐ）を入力する。５ ＬＡ−１はｂａｎｊｏを容器中に準備する。

ｅ、ｂａｎｊｏ部品が完成した後、乾燥し硬化させる。

（３，５，５，６項） ｆｏ、顕微鏡を使用して各ストリングの水平幅を測定する。

ｇ、ｂａｎｊｏ部品を横に切って顕微鏡を使用して各ストリングの厚さく深さ） を＃１定する。

ｈ、　作業曲線上に（第１７図の例）選ばれたステップ時間（例えば、４０．８ ０．１６０．３２０および６４０）で高さと幅をプロットする。最低の、ステ・ ノブ時間は最も薄いｂａｎｊｏ　ｓｔｒｉｎｇをつくり、最高のステ、・ツブ時 間は厚いｂａｎｊｏ　ｓｔｒｉｎｇをつくる◎ｉ、　他のｂａｎｊｏは、作業曲 線の範囲を拡げる。ために、異なったステップ時間でつくることができる。

ｊ、　両方の作業曲線を形成するために５個以上の点を。

結ぶ。

ｋ、　作業曲線は、各スライスに対して、ステップ時間とステップの大きさを選 択するのに使用することができる。

■、　選択したステップ時間とステップの大きさを省略パラメータ・ファイルに 挿入する。

（３，５，５，２項） 用　語　！ 次の用語が立体造形プロセスで使用されている。

・６０／１１２０アングル・Ｉ＼ラッ チ標準のＸおよびＹハツチングを補足するクロスハツチ型の１種。

・バンジョ（ｂａｎｊｏ　） 部品の作成と測定の時、作業、曲線用にライン高さおよるＣＡＤによってできた 構造。（Ｗｅｂｓを参照）・ビーム・プロファイル レーザー光線エネルギの空間的分布 ・境界　、 部品のスライスされた層の壁を定義するベクトルのブロック。

・Ｃ−ＡＤ　、Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｉｄｅｄ　ｄｅｓｉｎｇ　、　コンビニー タ援用設計 ・ＤＥＮＴＥＲＩＮＧ 自動的に部品を空間の中心に位置させるスライス・ルー＋ン。これは、ただ１つ のスライス・ファイルで部品が定義される場合にだけ行われる。ソフトウェア・ マニュアル参照。

φＣＬ　Ｉ　ＦＦ ＢＡＳ　Ｉ　Ｃプログラムで主に使用されるソフトウェア・プログラム。データ を５ＴＥＲＥＯに転送することによりＤＯＳシェルからの直接の指令を使用して 鏡を動かすのにも使用できる。

・クリティカル・エリア 組合せの前にテキスト・ファイル中で定義された座標をもつ部品内のエリア。こ のエリアはリベツティングなどの特別の属性をもつことができる。ソフトウェア ・マニュアル参照。

◆クロスハツチ 壁に対する構造的完全さを与える一般的内部ベクトル・タイプ。使用されるパタ ーンはスライスの間に決められる。ソフトウェア・マニュアル参照。

・ＣＵＲＬ 部品の不正確の原因になる部品作成中に時々遭遇する影響。

・浸漬加速 昇降機の浸漬速度を決める部品作成変数。必要であれば、層毎に変更することが できる。

・浸漬遅延 浸漬ルーチンの開始と次の層計算（およびレーザーの動き）の間の遅延を決める 部品作成変数。層毎に変更することができる。

・浸漬深さ 浸漬中に昇降機が下方に移動する距離を決める部品作成変数。

・浸漬速度 昇降機の最大速度を決める部品作成変数。

・作画速度 レーザーの作画速度は、スーパバイザの変数ステップ時間とステップの大きさに よって決められる。これは、レーザーの厚さ、樹脂の種類、レーザーの出力によ って変化する。使用される作画速度は、作業曲線の使用によってきまるのが典型 的である。

・動的鏡 検流計ベクトル走査鏡で、５ＬＡ−１のソフトウェアで制御されている。レーザ ー光線の動きはこれらの鏡の回転によってきまる。

・昇降機 垂直に動（装置で、昇降機の台や部品がこれに取り付けられる。

・イーサネット ファイル転送ソフトウェア・システム。大容量ファイルの移動を容易にする。

・フットプリント（足跡） 昇降機の台に直接付着している支持の底部。

・素地部品（グリーン部品） 最終的に後硬化されていないレーザー硬化部品。

−ハツチ−スペース スライス中に決まるクロスハツチングの間隔拳ＨｅＣｄ ヘリウムやカドミウム ・Ｌファイル ■ｅｒｇｅ　ｇｅｎｅａｔｅｄ制御ファイルで・すべての層毎のベクトル・ブロ ック識別情報を含んでいる。個々の層パラメータはＬファイルの中で変更できる 。

φＬＡＳＥＲ レーザー制御装置のソフトウェア。液状の光重合体を重合させるのに必要な光エ ネルギを与える装置でもある。

・層厚さ Ｉｕｙｅｒ　ｔｏ　１ａｙｅｒの浸漬距離である。部品全体に対して１つの値で あるか、または、部品を通して何回も変更される。（可変の層厚さ参照）。

・平坦化 樹脂が浸漬によって分布された後、平坦な表面に落ちつく時間と温度によって決 まるプロセス、平坦化する時間は、浸漬遅延変数によって決まる。

・ライン高さ レーザーで硬化したプラスチック・ラインの垂直厚さ。

作画速度とレーザー出力／焦点距離によって変化する。

・ライン幅 レーザーで硬化したプラスチック・ラインの幅。作画速度とレーザー出力／焦点 距離によって変化する。

・組合せ 部品用の個々のスライスされたファイルをとり、それらを組合せるソフトウェア ・プログラム。スーパバイザが部品を作るのに使用するしおよびＶファイルをつ くる。

・ＭＩＡ 最小交差角で、スライス中に層の境界に平行なハツチψベクトルを削除するのに 使用される。ソフトウェア・マニュアル参照。

・モジュラス 全体のじん性を決める、材料の物理的特性。

−モノマー 化学上の種類で、一般に小さい分子量をもち、重合体をつくるための成形ブロッ クとして使用される。

・ＭＳＡ 最小表面角でスライス中に使用される。ソフトウェア−マニュアル参照。

・ＭＳＨＡ 鉱山安全および健康局 壷Ｎ　Ｉ　ＯＳＨ 国家職業安全および健康協会 ・ＰＨＩＧＳフォーマット 三角形を使ってＣＡＤ表面を定義するソフトウェア・プログラム。

・光重合開始剤 レーザー・エネルギを化学エネルギに変換して、重合プロセスを開始させる薬剤 。

・光重合体 エネルギ源として光を使って作られる重合体。

・後硬化 素地部品を硬化するのに使用されるプロセス。後硬化は、紫外線または熱によっ て行うことができる。

・ポット寿命 １ポツトの化学薬品の予想有効寿命で、薬品の安全性その他の要因によって決ま る。

・１次基 レーザー光線が重合開始剤に吸収された時に形成される初期の基の種類。１次基 が重合プロセスを開始させる。

・ラジアル・クロスハツチ クロスハツチの特殊なタイプで、一般に最上の全体強度と支持を与える。（クロ スハツチ参照）・ラジオメーター レーザー出力の測定をする装置 ・樹脂 液状光重合体 中ＲＩ　ＶＥＴ 部品作成プロセスであって、ひずみに関係した誤りが起りがちの重要な場所に使 用することができる。

・目盛係数 ＸＹ空間を大きくしたり、小さくしたりするのに使用できるスーパバイザの変数 。垂直方向の寸法には影響しない。

・敏感性 ある個人が一定の薬品に繰返し皮膚を接触させると生ずるアレルギー反応。

・皮膜（表面ぬり） 部品の水平（平坦）または水平（平坦）に近い部分のコーティング。

拳ＳＬＡ ｓｔｅｒｅｏｌｉｃｈｏｇｒａｐｈｙ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ立体造形装置゛・ス ライス（ＳＬＩＣＥ） ＣＡＤで設計した三次元の部品を、一連の二次元の層（薄片５ｅｉｃｅｓ）に変 換するソフトウェア。

・ＳＭＡＬＬＥＹ ＣＡＤで設計された応力除去（緩和）され々構造。

・ステップ時間 レーザー作画速度を決めるのに役立つスーパバイザの変数。ステップ時間を増加 すれば、速度は遅くなる。

（プラスチック・ラインの高さと幅が大きくなる。）・ステレオ（ＳＴＥＲＥＯ ） レーザー制御装置ソフトウェアのメモリ常駐部分。

・ＳＴＬファイル（ＳＴＬ　ＦＩＬＥ）スライス用入力として使用されるＰＨＩ 　ＧＳフォーマットＣＡＤファイル。

・スーパバイザ（ＳＵＰＥＲＶＩ　５ＯＲ）部品作成中に鏡を動かしたり、Ｚ− ステージを上下に動かしたりするための変数やデータの経過を管理するソフトウ ェア。

・引張強さ 材料を引き伸ばすのに必要なエネルギを規定する材料の特性 −ＴＲＡＰＰＥＤ　ＶＯＬＵＭＥ　（気泡部分）浸漬中に樹脂が流れ落ちない部 品の部分。

・ユーザー・インターフェース スライス・プログラムを制御し、実行するのに使用されるメニュー・駆動ソフト ウェア。

拳、■ファイル すべての層毎にベクトル情報を含んでいる■ｅｒｇｅｇｅｎｅｒｅｔｅｄ　ｆｌ ｌｅ、ソフトウェア・マニニアル参照。

・可変層厚さ 強さまたは精度を改善するために、異なりた浸漬深さや層厚さを使うことを可能 にするプロセス・トウール（手段）。スライス内で制御される。

・ウェブ ＣＡＤ設計者によって設計された一種の支持構造で、必要に応じて強度を増した り、支持を追加したりすることができる。

・作業曲線 バンジョートップで与えられたライン高さおよびライン幅のデータを線状に画い たもの。レーザー出力とともに、作画速度情報を得るのに使用される。

付録１　技術資料 ３Ｄシステムズ社 立体造形インタフェース １９ｇ７．１２．１ ３Ｄ　ＳＹＳＴＥＭＳ ３０　ＳＹＳＴＥＭＳ １２８４７　Ａｒｒｏｙｏ　ＳｔｒｅｅｔＳｙｌｍａｒ、ＣＡ　９１３４２ （８１Ｂ）　８９１ｉ−１５３３ ＦＡＸ　８１Ｂ−３６１−５４８４ １、立体造形Ｗ　２　（ＳＬＡ）のＩ！！嬰３Ｄシステムズ社 立体造形インタフェース ｌ、立体造形装置（ＳＬＡ）の概要 ２、レーザー制御装置の概要 ３、試験部品の仕様 １　＠社の宇墓 ３Ｄシステムズ社の立体造形装置（ＳＬＡ）は、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥシステ ムで設計・記憶された三次元モデルを設計エンジニアが容易に製作することがで きる新しいＣＡＰ　（コンピュータ援用プロトタイピング）製品である。ＳＬＡ は設計者のワークステーションと連係して、便利な、容易に設置できる、真に統 合されたＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ環境を実現する。

図６７に、ＳＬＡを用いて部品を製造するために必要な手順の概要を示す。

１、モデルの入力 ＳＬＡを用いて部品を製造するには、設計者はまず本システムを利用してその部 品のモデルを入力する。

２、支持構造 通常、この部品は、約０．１インチの肉厚と、プラスチック製作材料へのＣＡＤ モデルの正確な転移を保証するための支持構造を必要とする。この支持構造は、 ＣＡＤ設計者または、近い将来にはＳＬＡユーザー自身によって付加することが できる。

さらに、ＣＡＤシステムに入力されるモデルは、製作中に特に注意を要する表面 や構造上の特徴を有する場合がある。初めに、設計者は、手作業によりこれらの 領域にフラグを立てるか、部品設計を修正することがめられる。ソフトウェアが 進化するにつれて、こうした特殊なケースもその多くがしだいにＳＬＡコントロ ーラに組み込まれると思われる。

潜在的な構造上の問題。モデルの表面の領域も強調されるであろう。現在、これ らの領域は、その後の処理用のＳＬＡソフトウェアにそのまま渡される属性に割 り当てられている。

４、モデルの小面の表現 モデルは、現在、ＣＡＤシステムによって使用される内部フォーマットから、小 平面化された表現に翻訳されなければならない。近い将来は、ＩＣＢ５ワイヤフ レーム表現に翻訳されるようになるだろう。しかし、現在、３Ｄシステムズ社に よってサポートされているフォーマットは、小面化表現だけである。

このデータ構造は、ＰＨＩＧＳ　（Ｐｒｏｇｒａｉ＋ｍｅｒｓ）１ｉｅｒａｒｃ ｈｌｃａｌ　１ｎｔｅｒ−ａｃｔｉｖｅ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　５ｔａｎｄａｒｄ プログラマ−階層会話形図形処理規格）という図形処理規格にほぼ従っている。

図６８ａ〜６８ｂは、この比較的冗長な規格のフォーマットを示している。以下 の項目は、現在の小面表現の詳細を概略したものである。それ以上の詳細は間も なく発表されよう。

小面の法線 各小面には、固体の表面から出発しなければならない単位法線が含まれる。例え ば、ロ、１インチの肉厚を持つ球の場合、（通常、製作される）内面または壁を 表す小面には、内側に向かう、それに対応して、外面には外側に向かう法線があ る。

小面データの順序 さらに、三角形の頂点は、右回転の原則に従って三角形の法線の方向を与えるよ うに順序づけられる。法線がまず規定され、次に３頂点が、その後に小面の属性 が規定されることに注意。

精度 内部的には、法線のｉ、ｊ、に成分およびその９つの頂点の座標は、それぞれ、 ８ビツトの指数および２４ビツトの仮数から成る、３２ビット単精度浮動小数点 数によって表示される。これは、８有効数字以下の仮数を持つ浮動小数点値とな り、それにより、ＰＨＩＧＳ規格の使用可能な精度に上限を与える。

圧縮２進フオーマツト より厳密な表面仕上がりの要求のために、小面の数がｉｏｏ、ｏｏｏを超えるこ とが考えられるので、小面データの圧縮形式が行われる。この圧縮データファイ ルは、法線成分および頂点座標が、Ｉｎｔｅｌ　８０２８７数学コープロセツサ に互換可能な２進浮動小数点フォーマットであることを要求する（図６９参照） 。

このフォーマットは、法線を規定するために３つの３２ビツト値を、三角形の頂 点を規定するために合計９つの３２ビツト値を使用し、属性には、三角形小面光 たり合計５０バイトで、１６ビツトの符号のない整数を使用する。

小面の属性 属性に関する前記３について再び言えば、設計者によって識別されたモデルの属 性は、小面レベルでＳＬＡシステムにそのまま渡される点に注意しなければなら ない。

大形のモデルの場合、ＳＬＡソフトウェアに対して数百の属性が完全に定義され ることになる。

ＳＬＡとの通信 ＣＡＤシステムからＳＬＡへの小面データおよび関連属性の物理転送は、高速デ ータリンクによって行われる。構内転送は、エクセラン（Ｅｘｃｅｌ　ｔａｎ） イーサネットデータリンクによって行われる。このデータは、１９．２にボーの Ｒ８−２３２データリンクまたは、フロッピディスクでも転送できるが、転送デ ータ量が大量なので、高速データリンクのほうが望ましい。

５、モデルのスライシング この小面化データファイルは、この時ＳＬＡに常駐し、スライシングプログラム への入力として使用される。モデルのスライスすなわち層は、通常、モデルの壁 を強化するためのクロスハツチ、モデルの表面をつける外皮、小面属性によって 識別された問題領域を与える特殊な種類の製作ベクトルを含む。

６、モデルの製作 スライスされたモデルは、ここで、ＳＬＡスーパバイザに転送される。このプロ グラムは、実際上モデルの製作に責任を持つ。スライスデータをＳＬＡのレーザ ーに命令するミラーに送り、ＳＬ＾エレベータを制御することによって、スーパ バイザはＣＡＤモデルを１度に１層製作することができる。スーパバイザのその 他の機能としては、ＳＬＡレーザの特性を与え、レーザ速度をプラスチックの感 光性に適合させ、困難な属性のフラグの立っている領域の製作を調整することが ある。

技術資料 ３Ｄシステムズ社 レーザー制御装置の概要 ＣＡＤプログラムは、以下に説明する特定のフォーマットのファイルを生成でき なければならない。通常、このファイルは、極めて大きな規模（数十万バイト） のファイルであり、イーサネットなどの高速データリンクによってＮＥＣ３８８ ベースの立体造形コンピュータに転送される。Ｒ８−２３２およびフロッピディ スクによる小規模ファイルの転送も可能ではあるが、勧められない。

５ＬＩＣＥ入カフオーマツトは、ＰＨＩＧＳ　（プログラマ−階層会話形図形処 理規格）という図形処理規格にほぼ従っており、いくつかの点で改善しである。

第１に、すべての数値データは２進形式に圧縮でき、それにより記憶ファイルの 大きさを大幅に低減し、立体造形コンピュータへのデータ転送時間を短縮する。

第２に、特殊な部品製作属性のサポートによって、一定の特徴を小面に“付属す る”ことができ、そのバートメーキングスーパバイザにそのまま高速で渡される 。５ＬＩＣＥフオーマツトは、頂点の情報の負または０の値はサポートしない。

Ｓｔ、ＩＣＥフォーマットに従うファイルは、拡張子“、ＳＴＬ”を持つ、すな わち、ファイル名の後に“、ＳＴＬ″を付けなければならない。

ファイルは、ＡＳＣＩＩまたは２進形式いずれかで記憶できる。ＡＳＣＩＩ形式 の使用が勧められるが、現在、ＳＴＬファイル作成ソフトウェアを開発しており 、その後、２進形式のリリースに向けて転換する予定である。

ＡＳＣＩＩ形式ＳＴＬファイルの例は以下の通りである。これは単純な四面体を 定義するものである。

５ｏｌｉｄ　５ｏｌｉｄ　Ｔｅｔｒａ、２ｆａｃｅｔ　ｎｏｒｍａｌ　−１００ ｏｕｔｅｒ　１ｏｏｐ ｖｅｒｔｅｘ　０００ ｖｅｒｔｅｘ　００１ ｖｅｒｔｅｘ　０１０ ｅｎｄｌｏｏｐ ｅｎｄｆａｃｅｔ ｆａｃｅｔ　ｎｏｒｍａｌ　０−１０ ｏｕｔｅｒ　１ｏｏｐ ｖ６ｒｔｅｘ　０００ ｖｅｒｔｅｘ　１００ ｖｅｒｔｅｘ　０１０ ｅｎｄｌｏｏｐ ｅｎｄｆａｃｅｔ ｆａｃｅｔ　ｎｏｒｍａｌ　０Ｏ−１ ｏｕｔｅｒ　１ｏｏｐ ｖｅｒｔｅｘ　０００ ｖｅｒｔｅｘ　０１０ ｖｅｒｔｅｘ　１１０ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　１６ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　９ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　２２ ｅｎｄ　１　ｏｏｐ ｅｎｄｆａｃｅｔ ２進構造と異なるＡＳＣＩＩ形式ＳＴＬファイルの重要な構造は、数値データの 型を識別するためのワードの使用である。小面の法線および頂点の情報は、浮動 少数点とすることができ、４３Ｊ３２３８２９Ｌ２およびり、３０４Ｅ＋３のよ うな数が受入れ可能である。負の数および０は頂点の情報については受け付けら れない。数が科学技術的回転に関するものである場合、指数にはＥまたはｅしか サポートしていない（指数にＤは使用できない）。小面の法線は単位ベクトルで なければならない。２つのデータフィールドの間には１以上のスペースを置かな ければならない。

■ワードは１６ビツト、２バイトであると仮定している。

２進形式ＳＴＬファイルの精確なフォーマットは以下の通りである。

（ファイル上部） ８０バイト一部品名、注釈などを含む一般情報４バイト ２ワード−小面のレコード数、各小面レコードは１三角形を定義する。

第１の小面のレコード： ６ワードー法線ベクトル ２ワード−１座標 ２ワード−ｊ座標 ２ワード−ｋ座標 １８ワード−三角形の頂点 ２ワード−ｘｉ ２ワード−ｙＬ　ｌ　第１の頂点 ２ワード−ｙ２　）第２の頂点 ２ワード−ｙ３　）第３の頂点 ２ワード−２３ ■ワードー属性数 く特殊属性〉 このワードは０に設定しな１すればならない。

ＳＴＬ二進フォーマットは、構造の点でＡＳＣＩＩ形式に同様である。１つの小 面のレコードの次に別のレコードが続き、各小面レコードは単位法線、三角形の ３頂点そして選択的にいくつかの属性から成る。現在、まだ属性をサポートして いないので、属性カウントワードはゼロに設定しなければならない。

小面のレコード数および属性の各数についての２選フォーマットは、単に符号の ない整数である。法線および三角形の頂点は、３バイトの仮数および１バイトの 指数から成る、　４バイトの８０８７実数フオーマツトである。

以下のファイルＴＥＳＴ　００１７．ＳＴＬのリストおよび図７０を参照された い。

技術資料 ３Ｄシステムズ社 試験部品の仕様 試験部品の仕様および配向については、図７１ａ〜７１ｈおよび図７２ａ〜７２ ｂを参照されたい。

浄書（内容に変更なし） ＦＩ６．３ ＦＩＧ、　７σ、　ＦＩＧ、８ｂ。

ＲＧ、、５）、　ＳＭＡｕＥＹＳ＃、支持さ東な０層２間のうず速防北す３ ＣＡＤ設計上向き円錐 ＦＩＧ　／、’。

２ステＵオリトゲ）２用モデル ステしオリトグラフィシステムのフ゛ロヅク図ＦＩＧ　２３゜ ブ゛ノプルイｉ票曲線 Ｆ／Ｇ２７ ２気フィルタ１交クトし ＦＩＧ、２９゜ 特表千４−５０５７２９　（３５） スライスコ〉ヒ０ユータ要素 ＦＩＧ　３０σ。

ＦＩＧ　３０ｂ６ Ｒ夕Ｊ 電７キヤビネツトＪＪ素 光学玉便集 特表千４−５０５７２９　（３６） ８例 チャツバ゛妥素 チャンバ面己列 ５ＩＡ−１ステしオリトグラフシステム光学部集合体 Ｆ／Ｇ、　３９ 特表千４−５０５７２９　（３Ｂ） ＳＩＡ　（ＮＥＲＶ／ＥＷ 試験００１７．５ＴＬ ＦＩＧ、４６ｏ。

ＲＧ　４６ｂ。

試験箱の空間的配電 Ｙ ４．００　Ｉｎ・ 符表千４−５０５７２９　（４０） ４．００　ｉｎ・ 手続補正書（方式） ％式％ １　事件の表示 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 発送日　平成　４年　５月　２６日 ６　補正の対象 図面翻訳文及び委任状訳文 ７　補正の内容 １、別紙の通り ２、図面翻訳文の浄書（内容に変更なし）国際調査報告 Ｙ。

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Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．改善されたステレオリトグラフ　システムにおいて、 形成されるべき三次元物体に関するデータを定め、適合するように作られた前記 のデータが前記物体の構造内の間隙または孔を定めて、ストレスおよびうずを低 減するようにして、適合するように作られた物体を用意する第１の手段と、 前記三次元物体を自動的に形成するための前記の適合されたデータに応じる第２ の手段とを有することを特徴とする、ステレオリトグラフ　システム。
2. ２．前記の適合するように作られたデータは、うずおよびストレスを低減するた めのＳｍａｌｌｅｙｓを定めることを特徴とする請求項１記載のステレオリトグ ラフ　システム。
3. ３．前記データは区間を分離して、ストレスが長距離に亘って伝播できないよう にすることを特徴とする請求項１記載のステレオリトグラフ　システム。
4. ４．前記データま前記物体内のストレスを局所化することを特徴とする請求項１ 記載のステレオリトグラフシステム。
5. ５．前記データは、局所化された領域へのストレスを分離することを特徴とする 請求項１記載のステレオリトグラフシステム。
6. ６．前記Ｓｍａｌｌｅｙｓは、前記物体を形成するときに寸法を減少することを 特徴とする請求項２記載のシステム。
7. ７．前記Ｓｍａｌｌｅｙｓは、島の巣構造を減少させることを特徴とする請求項 ２記載のシステム。
8. ８．改善されたステレオリトグラフの方法において、形成されるべき三次元物体 に関するデータを定め、適合するように作られた前記データが、前記物体構造内 の間隙または孔を定めて、ストレスおよびうずを低減するようにして、適合する ように作られている物体を用意する段階と、 前記適合して作られたデータを使用して、ステレオリトグラフにより前記三次元 物体を形成する段階とを有することを特徴とするステレオリトグラフの方法。
9. ９．前記用意する段階は、うずおよびストレスを低減するためのＳｍａｌｌｅｙ ｓを定めるデータを有することを特徴とする請求項８記載のステレオリトグラフ の方法。
10. １０．前記用意する段階は、区間を分離して、ストレスが長距離に亘って伝播さ れないようにするデータを有することを特徴とする請求項８記載のステレオリト グラフの方法。
11. １１．データを用意する前記段階は、前記物体内のストレスを局所化することを 特徴とする請求項８記載のステレオリトグラフの方法。
12. １２．データを用意する前記段階は、局所化された領域へのストレスを分離する ことを特徴とする請求項８記載のステレオリトグラフの方法。
13. １３．データを用意する前記段階は、前記物体を形成するときに自動的に寸法を 減少させるＳｍａｌｌｅｙｓを用意する段階を有することを特徴とする請求項９ 記載の方法。
14. １４．用意する前記段階は、鳥の巣構造を減少させるＳｍａｌｌｅｙｓを用意す る段階を有することを特徴とする請求項９記載の方法。