KR101196087B1 - ３차원 객체 생성을 위한 트랜잭션 방법 - Google Patents

３차원 객체 생성을 위한 트랜잭션 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 객체를 제조하기 위한 방법(10)에 관한 것이다. 본 방법(10)은, 통신선을 통해 상기 3차원 객체의 디지털 정보를 수신하는 단계(14) 및 상기 수신한 디지털 정보의 적어도 일부에 기초하여 3차원 객체를 생성하는 단계(30)를 포함하며, 상기 3차원 객체는 쾌속 제작에 의해 제조되며, 상기 3차원 객체는 외측 표면을 포함한다. 또한, 본 방법은 상기 3차원 객체의 상기 외측 표면의 적어도 일부를 베이퍼 스무딩하는 단계(32)를 포함한다.

Description

３차원 객체 생성을 위한 트랜잭션 방법{TRANSACTIONAL METHOD FOR BUILDING THREE?DIMENSIONAL OBJECTS}
본 발명은 원형, 기계, 및 품질 부품과 같은 3차원(3D) 객체를 쾌속 제작하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 3D 객체를 쾌속 제작(rapid manufacturing)하고 스무딩(smoothing) 트랜잭션 방법(transactional method)에 관한 것이다.
3D 객체를 제조하고 테스트하는 것은 새로운 제품, 기계 및 처리에 있어서 산업분야에서 널리 사용된다. 3D 객체를 생성하기 위한 다양한 쾌속 제작 방법이 있으며, 각각은 컴퓨터 제어 하에 형태학적 컴퓨터 모델링으로부터 객체를 생성한다. 이러한 기술은 일반적으로 희망하는 객체의 디지털 표현(예를 들어, CAD(computer aided design))을 수평 레이어로 나누거나 슬라이싱(slice)하고, 반복적으로 재료를 적용함으로써 레이어-바이-레이어(layer-by-layer) 객체를 생성한다. 여기에서 "쾌속 제작"은 하나 또는 그 이상의 레이어-기저 부가 기술(layer-based additive techniques)에 의해 3D 객체를 생성하는 것을 지칭한다. 예시적인 쾌속 제작 기술은 혼합 증착 모델링(fused deposition modeling), 잉크젯(ink jetting), 선택적 레이저 소결(selective laser sintering) 및 스테레오리소그래픽 처리(stereolithographic process)를 포함한다.
다양한 상황에서, 디자이너는 오직 제한적인 제조될 3D 객체를 필요로 할 수 있으며, 또는 대안적으로 디자이너는 쾌속 제작 시스템에 직접 접근하지 않을 수 있다. 이 경우 디자이너가 제품의 쾌속 제작 분야의 전문가인 것이 보다 효율적이고 비용이 절감될 것이다. 이와 같이, 3D 객체를 사용하기 쉽고 개개인의 소비자 요구에 따라 수정 가능한 3D 객체를 생성하고 높은 수준의 3D 객체를 제조하도록 소비자와 상호작용하는 트랜잭션 방법의 필요성이 있다.
본 발명은 3D 객체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 통신선을 통해 상기 3D 객체의 디지털 정보를 수신하는 단계 및 상기 수신한 디지털 정보의 적어도 일부에 기초하여 3D 객체를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 3D 객체는 쾌속 제작에 의해 제조된다. 또한, 본 방법은 상기 3D 객체의 상기 외측 표면의 적어도 일부를 베이퍼 스무딩(vapor smoothing)하는 단계를 포함한다. 본 방법은 제조자가 소비자의 각각의 디자인 및 특성에 기초하여 양질의 3D 객체를 생성하도록 하나 또는 그 이상의 소비자와 상호작용하도록 한다.
도 1은 본 발명의 방법을 도시하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 적합한 배열의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 방법의 대안적인 실시예를 도시하는 순서도이며, 여기에서 3D 객체를 생성하고 베이퍼 스무딩하는 단계가 반복된다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 방법의 추가 대안적 실시예를 도시하는 순서도이며, 여기에서 3D 객체의 생성 및 베이퍼 스무딩 단계가 피복 주조 처리에 관련된다.
도 5는 본 발명의 방법의 다른 대안적 실시예를 도시하는 순서도이며, 3D 객체의 생성 및 베이퍼 스무딩 단계가 피복 주조 처리에 관련된다.
도 6은 본 발명의 방법의 다른 대안적 실시예를 도시하는 순서도이며, 3D 객체의 디지털 정보가 최초 제조자에게 주어지지 않은 경우이다.
도 7은 본 발명의 방법에 따라서 소비자가 제조자와 트랜잭션을 수행하도록 하는 예시적인 인터페이스 프로그램의 스크린샷이다.
도 1은 소비자와 제조자 사이에서 3D 객체를 생성하도록 트랜잭션을 수행하기 위한 방법(10)을 도시하는 순서도이다. 도시된 바와 같이, 방법(10)은 단계(12~34)를 포함하며, 소비자는 3D 객체의 디지털 정보(이후 "객체 데이터"라 칭함)를 생성하고 통신선을 통해 이를 전달한다((12)단계). 다음, 객체 데이터가 통신선을 통해 제조자에게 수신된다((14)단계). 다음, 제조자는 객체 데이터를 분석하고((16)단계), 3D 객체를 생성하기 위한 가격 견적을 전달한다((18)단계).
다음, 소비자는 가격 견적을 수용할지 여부를 결정한다((20)단계). 소비자가 가격 견적을 수용하면, 소비자는 새로운 트랜잭션을 시작할지 여부를 결정할 수 있다((22)단계). 소비자가 새로운 트랜잭션을 시작하기로 결정하면, 소비자는 새로운 객체 데이터를 생성하고 전달할 수 있으며 이전 단계가 반복된다. 그렇지 않다면, 소비자는 트랜잭션을 종료할 수 있다((24)단계). 소비자가 단계(20)에서 가격 견적을 수용한다면, 소비자는 가격 견적의 수용을 제출할 수 있으며((26)단계), 이는 제조자에게 수신된다((28)단계). 제조자는 3D 객체를 생성하고((30)단계), 베이퍼 스무딩하며((32)단계), 완성된 3D 객체를 소비자에게 제공한다((34)단계).
방법(10)은 소비자가 소비자의 개별적인 디자인 및 요구에 기초하여 양질의 3D 객체를 획득하는데 필요한 노력을 감소시키는 효과적으로 비용 절감적인 방법이다. 이는 광범위한 산업에서 소비자에게 유용하다. 예를 들어, 제품 개발자가 3D 원형의 테스트 및 조사를 원할 수 있다. 유사하게 의약 및 치의약 분석가가 뼈 또는 치아 구조체와 같은 신체 일부의 3D 스캔에 기초한 3D 객체를 요구할 수 있다. 더욱이, 그래픽 디자이너는 휴대용 스캐너 데이터로부터 획득된 예술품의 복제품을 원할 수 있으며, 부동산 업자는 건축 도면 또는 고해상 도면으로부터 부동산 모델링을 요구할 수 있다.
"소비자(customer)" 및 "제조자(manufacturer)"의 용어는 각각 (1)개인 또는 단체 또는 (2)다수의 개인 또는 단체로서 상호 계약 관계(예를 들어 함께 고용되어 일하거나 또는 동의를 표명하거나 그 대리인이거나 또는 그 수탁자인 관계인 제3자)를 포함하여 규정된다. 이에 따라, 소비자에 의해 수행되는 단계(10)는 개인 또는 단체에 의해 수행될 수 있으며 또는 계약 관계인 다수의 개인 또는 단체들에 의해 수행될 수 있다. 유사하게, 제조자에 의해 수행되는 방법(10)의 단계는 개인 또는 단체에 의해 수행될 수 있으며 또는 계약 관계인 다수의 개인 또는 단체들에 의해 수행될 수 있다.
예를 들어, "소비자" 용어는 객체 데이터의 디자이너 및 제조자와 트랜잭션을 수행하는 개인에게 적용될 수 있으며, 디자이너와 트랜잭션을 수행하는 개인은 함께 작업할 수 있으며 트랜잭션을 수행하는 개인이 디자이너와 동일한 사람일 수 있거나 또는 아닐 수 있다. 유사하게, 개인은 제조자와 트랜잭션을 수행하도록 대리인을 사용할 수 있으며 결과적인 3D 객체는 소비자의 제 3 자인 수탁자에게 제공될 수 있다. 방법(10)의 장점 중 하나는, 소비자가 양호한 3D 객체를 획득하는 단일 트랜잭션을 수행하는 것에만 필요하다는 점이다. 이는 소비자가 완료된 3D 객체를 획득하기 위하여 다수의 제조자와 일련의 트랜잭션을 수행하는 것을 방지한다.
도 2는 배열체(36)의 순서도이며, 이는 소비자와 제조자가 방법(10)에 따른 트랜잭션을 수행하는 적절한 배열의 실시예이다. 도시된 바와 같이 배열체(36)는 소비자 단말기(38), 통신선(40), 및 제조자 단말기(42)를 포함한다. 소비자 단말기(38)는 배열체(36)의 소비자의 부분이며 컴퓨터(44)를 포함한다. 컴퓨터(44)는 소비자가 제조자와 트랜잭션하게 하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 적절한 소프트웨어의 실시예는 제조자에 의해 제공된 인터페이스 프로그램, 제조자에 의해 이루어진 보안 웹사이트에 접속하게 하는 인터넷-접속 소프트웨어 및 파일 전송 프로토콜(FTPs)을 포함한다.
통신선(40)은 제조자 단말기(42)와 컴퓨터(44)를 포함하여 통신선(40)과 연결되는 어떠한 컴퓨터 시스템 사이의 데이터를 중계하도록 구성되는 하나 또는 그 이상의 데이터 라인을 포함한다. 데이터 라인은 직접-연결 전기 라인, 광학 라인, 무선 라인 및 그 조합을 포함할 수 있다. 통신선(40)을 위한 적절한 데이터 라인의 실시예는, 인터넷 연결, 로컬 영역 네트워크, 직접 다이얼링 라인 기타 유사한 라인 및 그 조합과 같은 컴퓨터-기저 접근 라인 및 네트워크를 포함할 수 있다. 이는, 제조자가 하나 또는 그 이상의 원격으로 위치한 소비자와 연결되어 각각의 소비자의 요구에 따른 개별적인 디자인에 기초하여 3D 객체를 생성하도록 한다.
통신선(40)은 소비자 단말기(38)와 제조자 단말기(42) 사이의 중계 객체 데이터(46), 가격 견적(48), 수용(50), 및 상태 문의(52)로 도시된다. 후술하겠으나, 객체 데이터(46), 가격 견적(48), 수용(50) 및 상태 문의(52)는 소비자 및 제조자에 의해 방법(10)의 트랜잭션을 사용하도록 전달된 데이터이다.
제조자 단말기(42)는 배열체(36)의 제조자 측 부분이며, 서버(54), 네트워크(56), 쾌속 제작 시스템(58), 베이퍼 스무딩 시스템(60) 및 선적부(shipping)(62)를 포함한다. 서버(54)는 통신선(40)을 포함하여 컴퓨터(44)를 포함한 다수의 컴퓨터와 커뮤니케이션할 수 있는 컴퓨터 시스템이다. 이는 서버(54)가 세계 어느 곳의 소비자와도 상호작용하도록 한다.
네트워크(56)는 로컬 영역 네트워크 또는 인터넷 연결과 같은 컴퓨터-기저 네트워크이며, 서버(42), 쾌속 제작 시스템(58), 베이퍼 스무딩 시스템(60) 및 선적부(62)를 연결한다. 이는, 서버(54), 쾌속 제작 시스템(58), 베이퍼 스무딩 시스템(60) 및 선적부(62)가 정보를 중계하도록 상호 커뮤니케이션하도록 한다. 네트워크(56)는 중계 생성 특성(64), 스무딩 특성(66), 및 선적 정보(68)로서 도시되며 각각 쾌속 제작 시스템(58), 베이퍼 스무딩 시스템(60), 및 선적부(62)에 대응된다. 후술할 바와 같이, 생성 특성(64), 스무딩 특성(66) 및 선적 정보(68)는 주어진 3D 객체를 생성하고 베이퍼 스무딩하고 선적하도록 서버(54)에 의해 전달된 데이터이다.
쾌속 제작 시스템(58)은 하나 또는 그 이상의 쾌속 제작 기술에 의해 3D 객체를 생성하기 위한 시스템이다. 쾌속 제작 시스템(58)을 위한 적절한 시스템의 실시예는, 혼합 증착 모델링 시스템), 잉크젯 시스템, 선택적 레이저 소결 시스템 및 스테레오리소그래픽 처리 시스템과 같은 레이어-기저 부가 시스템을 포함한다. 쾌속 제작 기술을 사용하는 시스템은 3D 객체(예를 들어, STL 파일)의 디지털 표현을 수평 레이어로 슬라이싱한다. 래스터 또는 벡터 경로가 수평 레이어로부터 생성되어 사용되는 쾌속 제작 기술에 따라 반복적으로 생성 재료를 적용함으로써 3D 객체 레이어-대-레이어를 생성할 수 있다. 사용되는 생성 재료의 종류는 3D 객체를 생성하는데 사용되는 특정 쾌속 제작 시스템에 따른다.
(예를 들어, 혼합 증착 모델링 또는 잉크젯과 같은) 증착 처리에 관련된 쾌속 제작 기술로 3D 객체를 생성하는데 있어서, 지지 구조체가 위에 걸린 부분 아래에서 또는 구성중인 3D 객체의 빈 공간에서 사용될 수 있으며, 이는 생성 재료 자체를 직접적으로 지지하지 않는다. 지지 구조체는 동일한 쾌속 제작 기술 및 시스템을 사용하여 생성될 수 있으며, 이에 의해 생성 재료가 증착된다. 전형적으로, 3D 객체의 디지털 표현이 수평 레이어로 슬라이싱되면, 지지 구조체의 레이어들 역시 생성되고 지지 재료의 반복적인 적용에 의해 레이어-대-레이어 생성된다.
혼합 증착 시스템은 유동 가능한 재료를 사출 헤드에 의해 수송되는 노즐을 통해 압출하고 그 베이스 상에서 미리 결정된 패턴으로 생성 재료를 증착함으로써 3D 객체를 생성한다. 생성 재료는 완만한 가닥으로 압출되며, 이를 "로드(roads)"로 칭한다. 전형적으로 3D 객체는 x-y 평면 상에 일련의 로드를 증착시키고 (x-y 평면에 수직인) z-축을 따라 압출 헤드의 위치를 증가시키고, 다음 처리를 반복함으로써 레이어 방식으로 형성된다. 압출 헤드의 베이스에 대한 이동은 컴퓨터 제어 하에서 CAD 시스템으로부터 제공된 디자인 데이터에 따라 이루어진다. 압출되는 생성 재료는 이전에 증착된 생성 재료와 혼합되며 3D 객체의 디지털 표현에 유사한 3D 객체를 형성하는 온도로 드롭시켜서 굳힌다.
본 발명에 사용되기 위한 적절한 혼합 증착 모델링 시스템은 "FDM VANTAGE", "FDM TITAN", 및 "FDM MAXUM" 시리즈의 혼합 증착 모델링 시스템 상품을 포함하며, 이들은 Eden Prairie, MN의 Stratasys, Inc.로부터 입수 가능하다. 혼합 증착 모델링 시스템은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS; Acrylonitrile-butadien-styrene), 메디컬-그레이드 ABS(ABSi), 폴리카르보네이트(PC; polycarbonate), PC-ISO 폴리카르보네이트, 폴리페닐술폰, 폴리술폰, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 에테르, 폴리아미드, 아크릴 폴리머, 및 그 조합과 같은 열가소성 재료와 왁스 재료로서 3D 객체를 생성하는데 적합하다.
잉크젯 시스템은 베이스 상에 미리 정해진 패턴으로 재료를 생성 드롭릿을 증착하기 위한 제팅 헤드(jetting head)를 채택한다. 잉크젯 프린트헤드와 같은 제팅 헤드는 평행 래스터 경로를 따라 생성 재료를 증착하기 위한 노즐 배열체를 포함한다. 3D 객체는 하나 또는 그 이상의 잉크젯 프린트헤드를 연속적인 또는 엇갈린 래스터 경로를 따라 이동시킴으로써 레이어-와이즈(layer-wise) 방식으로 형성된다. 다음, 증착된 레이어의 위치가 z-축(x-y 평면에 수직)을 따라 이동하고, 처리가 반복된다. 베이스에 대한 제팅 헤드의 이동은 컴퓨터 제어 하에 이루어지며, 이는 CAD 시스템으로부터 제공된 디자인 데이터에 따른다. 연속적인 레이어는 이전에 증착된 레이어의 상부 상에 증착되어 3D 객체의 디지털 표현에 유사한 3D 객체를 형성한다.
본 발명에 사용되는 적절한 잉크젯 시스템의 실시예는 "EDEN" 시리즈 잉크젯 시스템 상품을 포함하며, 이는 Eden Prairie, MN의 Stratasys, Inc.로부터 입수 가능하다. 잉크젯 시스템은 용매-분산 재료, 왁스 재료, 자외선-큐어 재료 및 그 조합으로 3D 객체를 생성하는데 적절하다.
선택적 레이저 소결 시스템은 레이저빔으로 분말 생성 재료를 소결함으로써 3D 객체를 생성한다. 3D 객체는 베이스 상에 생성 재료의 분말을 증착하고 롤러로 이를 압착(compact)함으로써 형성된다. 다음, 레이저 빔이 x-y 평면 상에 레이어 너머 지나가서 선택적으로 용융하고 분말을 결합시켜서 레이어를 형성한다. 레이어의 위치가 z-축(x-y 평면에 수직)을 따라 이동하고, 레이어-바이-레이어 방식으로 처리가 반복되어 3D 객체를 형성한다. 선택적 레이저 소결 시스템에 사용되기 위한 적절한 생성 재료는, 나일론, 유리 섬유 나일론, 폴리스티렌 및 그 조합과 같은 열가소성 플라스틱을 포함한다.
스테레오리소그래픽 시스템은 레이저 빔에 의한 작동에 따라 경화되는 광화학 재료로 채워지는 컨테이너를 포함한다. 3D 객체는 컨테이너 내에 레이저 빔을 방사함으로써 형성되어 생성 재료의 일부를 광화학적으로 경화한다. 레이저 빔은 x-y 평면 상의 벡터 경로를 따라 이동하여 전체 레이어를 형성한다. 다음, 레이어의 일부가 컨테이너 내의 베이스를 하강시킴으로써 z-축(x-y 평면에 수직)을 따라 이동하고, 레이어-바이-레이어 방식으로 처리가 반복되어 3D 객체를 형성한다. 스테레오리소그래픽 시스템에 사용되는 적절한 생성 재료는 자와선-큐어 재료와 같은 광화학 재료를 포함한다.
베이퍼 스무딩 시스템(60)은 쾌속 제작 시스템(58)에 의해 생성된 이후 3D 객체를 베이퍼 스무딩하기 위한 시스템이다. 3D 객체는 특히 굴곡지거나 굽은 외측 표면에서 일반적으로 "스테어스텝(stair step; 계단형)"의 외형을 만족하는 쾌속 제작 기술에 의해 이루어졌다. 스테어스텝 효과는 사각-가장자리 프로파일을 갖는 단면 형태의 레이어에 의해 야기되며, 레이어 두께 증가에 따라 더욱 명확해진다. 스테어스텝 효과가 일반적으로 3D 객체의 강도에 영향을 주지 않지만, 이는 소비자가 희망하는 심미적 효과를 감소시킬 수 있다.
베이퍼 스무딩 시스템(60)은 3D 객체의 노출된 외측 표면을 평활하게 하는 용매 베이퍼(solvent vapor)를 사용하며, 이에 따라 스테어스텝 효과가 제거되거나 감소된다. 베이퍼 스무딩에 사용되는 용매는 3D 객체를 형성하는데 사용되는 생성 재료에 호환되도록 선택되는 것이 바람직하다. 적합한 용매의 실시예는, 메틸렌 클로라이드, n-프로필 브로마이드, 페르클로로에텔렌, 트리클로로에틸렌, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디메틸아세트아미드, 물, 알코올, 및 그 조합을 포함한다.
베이퍼 스무딩 시스템(60)에 적합한 시스템의 실시예는 Eden Prairie, MN의 Stratasys, Inc.에 의한 미국 출원 번호 제 10/511,784호에서 Priedman 등에 의해 개시된다. 베이퍼 스무딩 시스템(60)은 주어진 3D 객체를 밀폐된 챔버 내에서 용매 베이퍼에 노출시킴으로서 작동한다. 챔버는 용매의 끓는점에서 또는 끓는점 이상에서 유지될 수 있다. 용매가 베이퍼 상태인 경우 3D 객체에 영향을 주지 않는다. 그러나 3D 객체가 실질적으로 최초 용매의 끓는점보다 낮은 온도(예를 들어, 상온)에서 있기에, 용매는 3D 객체의 외측 표면에 응축된다. 응축된 용매는 3D 객체의 노출된 외측 표면을 관통하며, 이에 따라 노출된 외측 표면 상에서 재료를 용해한다. 이는 재료가 외측 표면의 보다 넓은 면적에 걸쳐서 역류하고 분산되도록 한다. 3D 객체가 챔버 온도로 가열되면, 응축된 용매가 다시 기화된다. 다음, 퍼진 재료들이 새롭게 분산되는 위치 상에 남으며, 이는 실질적으로 평활한 표면을 야기한다.
베이퍼 스무딩은, 3D 객체가 응축된 용매에 주어진 노출 시간, 사용되는 용매의 종류 및 농도, 3D 객체에 사용되는 생성 재료 및 3D 객체 특성의 미세도와 같은 소정의 작용 인자들에 따른다. 그 결과, 베이퍼 스무딩은 주어진 3D 객체를 목표된 표면 평활도(smoothness)로 적절하게 스무딩하기 위해 높은 숙련도를 필요로 한다.
전형적으로, 소비자(예를 들어, 제품 개발자)들은 상당한 시간, 노력과 리소스를 소비하지 않은 채 3D 객체를 적절하게 베이퍼 스무딩할 수 있는 경험을 가지고 있지 않는다. 그러나 쾌속 제작에 익숙한 제조자는 주어진 3D 객체에 목표된 평활도로 마감하는데 요구되는 인자들을 보다 잘 이해할 수 있다. 예를 들어, 제조자는 3D 객체 상에 용매 베이퍼의 응축을 관측함으로써 노출 시간을 측정할 수 있으며, 또는 제조자가 수많은 테스트를 시행함으로 획득한 미리 결정된 공식에 따라 노출 시간을 미리 정할 수 있다. 더욱이, 제조자는 메틸렌 클로라이드와 같은 유독성 용매를 취급하는데 더 적절하다. 일반적으로, 전형적인 소비자에 의해 사용되는 실내의 쾌속 제작 장비는 휘발성 유독성 용매를 위치시키거나 사용하는데 적절하지 않다. 그 결과, 소비자는 3D 객체를 베이퍼 스무딩하는데 필요한 상세한 적용으로부터 배제된다.
전술한 바와 같이, 쾌속 제작 시스템(58)과 베이퍼 스무딩 시스템(60)은 소비자에게 "원-스탑 쇼핑(one-stop shop)"을 제공하며, 이는 소비자가 평활해진 외측 표면을 갖는 양질의 3D 객체를 획득하는 단일 트랜잭션을 하도록 하며, 이는 숙련된 쾌속 제작 기술로 이루어진다. 이는 소비자가 양질의 3D 객체를 획득하는 처리를 단순화하며, 이는 소비자가 다른 일(예를 들어, 제품 개발)에 시간 및 노력을 집중하도록 한다.
선적부(62)는 제조자 단말기(42)의 일부이며, 이는 평활해진 3D 객체가 포장되고 소비자에게 선적되도록 준비된다. 대안적인 실시예에서, 선적부(62)는 완성된 3D 객체가 소비자에게 제공되는 방법에 따른 다른 시스템으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 선적 대신에 소비자가 제조자의 위치에서 완성된 3D 객체를 가져갈 수 있다.
방법(10)에 따라 트랜잭션을 수행하도록, 소비자는 최초에 객체 데이터(46)를 생성한다. 전술한 바와 같이, 객체 데이터(46)는 소비자가 제조되기를 희망하는 디지털 정보이다. 객체 데이터(46)에 대한 디지털 정보의 적합한 형식의 예는, 3D 객체의 디지털 정보(예를 들어, STL 파일 또는 기타 유사한 CAD 파일), 디지털 표현의 치수 단위(예를 들어, 인치 또는 밀리미터), 제조될 3D 객체의 개수, 필요 색상, 사용되는 생성 재료, 생성 지시, 표면 평활도 정보, 트랜잭션 정보 및 그 조합을 포함한다.
소비자는 방법(10)의 단계(12)에 따라 통신선(40)에 걸쳐 서버(54)에 객체 데이터(46)를 전송한다. 객체 데이터(46)는 단일 데이터 파일로서 또는 압축되거나 압축되지 않은 다수의 파일로서 통신선(40)에 걸쳐 전송될 수 있으며, 이는 암호화(예를 들어, 128-비트 암호화)되어 전송될 수 있다. 서버(54)는 방법(10)의 단계(14)에 따라 통신선(40)에 걸쳐 객체 데이터(46)를 수신한다. 수신에 따라, 서버(54)는 방법(10)의 단계(16)에 따라 객체 데이터(46)를 저장하고 분석한다. 분석은 객체 데이터(46)를 비교하여 제조자에 의해 정해진 파라미터(예를 들어, 현재의 재료 비용, 생성 시간, 마감일까지의 기간, 및 특정 지시)에 조절한다.
객체 데이터(46)의 분석의 적어도 일부에 따라, 서버(54)는 가격 견적(48)을 생성하고, 이는 제조자가 3D 객체를 제조하는 것을 동의하는 가격과 관련하여 제조자로부터 소비자에게 제공된다. 가격 견적(48)은 제조자로부터의 구속력 있는 제공일 수 있으며, 또한 구속력 있는 동의 형태일 수 있는 동의에 대한 계약 용어 또는 기타 정보일 수 있다. 또한, 가격 견적(48)은 미리 정해진 시간 주기 내에서 소비자의 동의에 대한 경과 시간(예를 들어, 24시간)을 포함할 수 있다. 이는 제조자가 실제 시간 비용을 유지하는데 바람직하다.
가격 견적(48)을 생성하는데 추가하여, 서버(54)는 가격 견적(48)에 따라 소비자에게 제공되기 위한 트랜잭션에 대한 추가 정보를 생성할 수 있다. 생성될 수 있는 추가된 정보의 예는, 3D 객체를 생성하는 대략적인 시간, 계약 정보, 선적 상세 정보, 특정 지시, 객체 데이터(46)의 수신에 대한 확인 및 그 조합을 포함할 수 있다.
가격 견적(48)이 생성된 이후, 방법(10)의 단계(18)에 따라 서버(54)는 컴퓨터(44)에 통신선(40)에 걸쳐서 가격 견적(48)을 전송할 수 있다. 소비자는 트랜잭션 소프트웨어를 통해 또는 대안적인 다른 수단(예를 들어, 이메일)을 통해 컴퓨터(44)에서 가격 견적(48)을 수신할 수 있다. 다음, 소비자는 제조자로부터의 가격 견적(48)을 수용할지 여부를 방법(10)의 단계(20)에 따라 결정한다. 만약 소비자가 가격 견적을 수용하지 않는다면, 소비자는 방법(10)의 단계(22)에 따라 새로운 트랜잭션을 시작할지 결정한다. 소비자가 새로운 트랜잭션을 진행하지 않기로 결정하면, 소비자는 트랜잭션 소프트웨어를 로그아웃함으로써 방법(10)의 단계(24)에 따라 제조자로부터의 트랜잭션을 취소한다. 대안적으로, 소비자가 통신선(40)을 통해 새로운 객체 데이터(46)를 전송하면, 제조자는 새로운 객체 데이터(46)를 분석하여 새로운 가격 견적(48)을 전송한다.
가격 견적(48)의 수용에 따라, 소비자는 방법(10)의 단계(26)에 따라 통신선(40)에 걸쳐서 가격 견적(48)의 수용(50)을 전송한다. 수용(50)은 소비자의 가격 견적(48)의 수용의 디지털 서명을 포함할 수 있으며 또한 소비자의 가격 지급 정보를 포함할 수 있다. 대안적으로, 소비자는 제조자의 미리 결정된 계좌에 대한 정보를 수신할 수 있어서, 가격 지급이 자동으로 이루어진다.
다음, 서버(54)는 방법(10)의 단계(28)에 따라 통신선(40)에 걸쳐 수용(50)을 수신한다. 수용(50)의 수신에 따라, 서버(54)는 수용(50)의 수신에 대한 확인을 통신선(40)에 걸쳐 반응하여 생성하고 전송한다. 생성된 반응은 가격 지급 번호, 소비자에 의해 전송된 객체 데이터에 대한 기술, 가격 지급 정보, 대략적인 시간 스케줄 및 선적 정보와 같은 다른 트랜잭션 정보를 포함할 수 있다.
수용(50)이 수신된 이후, 서버(54)에 통신선(40)에 걸쳐서 상태 문의(52)를 전송할 수 있어서 3D 객체의 제조 진행을 요구할 수 있다. 서버(54)는 상태 문의(52)에 대한 반응을 제공하고, 이에 따라 진행 리포트가 제공된다. 소비자는 연대기적 진행 리포트를 획득하도록 다수의 상태 문의(52)를 전송할 수 있다. 따라서, 소비자는 언제라도 원격 위치에서의 3D 객체의 제조 진행을 체크할 수 있다.
수용(50)의 수신에 따라, 서버(54)는 3D 객체 제조에 도움이 되는 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 서버(54)는 3D 객체의 제조에 필요한 시스템 및 재료의 리소스 리스트를 생성할 수 있다. 공급 리스트는 네트워크(56)에 걸쳐 3D 객체의 제조에 책임이 있는 제조자 개인에게 전송된다. 더욱이, 서버(54)는 본 발명에 따른 리소스의 데이터베이스에 기초하여 3D 객체의 제조에 필요한 리소스(예를 들어, 재료 및 시스템)를 할당할 수 있다.
더욱이, 서버(54)는 3D 객체가 제조됨에 따라 제안되는 신호(cue)를 생성할 수 있으며 제조 효율을 최적화하는 신호를 재구성할 수 있다. 예를 들어, 소비자 주문의 백로그(back log)가 있다면, 주어진 객체를 제조하는 주문이 수정되어 유사 객체들(예를 들어, 동일 재료의 사용)을 그룹화하도록 수정되어 전체 제조 스케쥴을 가속화할 수 있다. 유사하게, 소비자가 빠른 마감을 원할 경우, 신호가 이를 수신하도록 수정될 수 있다.
더욱이, 서버(54)는 객체 데이터(46)의 에러 또는 오류를 체크할 수 있다. 예를 들어, 서버(54)는 3D 객체의 디지털 표현(예를 들어, STL 파일)이 오류가 아니거나 비논리적 데이터를 포함하지 않는지를 보장할 수 있다. 에러가 발견되면, 서버(54)는 에러 및 잠재적 트러블슈팅을 기술한 정보를 통신선(40)에 걸쳐 컴퓨터(44)에 전송한다. 이는 소비자에게 3D 객체의 디지털 정보의 에러를 경고한다. 서버(54)는 에러를 기술한 정보를 관리자 또는 제조 기술자에게 전송할 수 있어서 제조자에게 에러를 알린다. 에러 체크는 소비자 및 제조자가 빠르게 객체 데이터(46) 상의 에러 또는 오류를 수정하도록 한다.
전술한 서버(54)에 의한 작동은 소프트웨어 또는 하드웨어 루틴을 통해 서버(54)로부터 자동화된 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 통신선(40)에 걸쳐 객체 데이터를 수신함에 따라, 서버(54)는 자동으로 객체 데이터를 저장하고 분석하며, 다음 자동으로 가격 견적을 생성하고 전송할 수 있다. 이는 제조자가 제조자 개인이 수동으로 작동을 수행함 없이 소비자의 제안에 빠르게 반응하도록 한다. 대안적으로 하나 또는 그 이상의 전술한 작동이 수동으로 이루어질 수 있으며 정확성을 위해 수동으로 체크될 수 있다.
제조자가 3D 객체를 제조할 준비가 되면, 서버(54)는 생성 특성(64), 스무딩 특성(66), 및 선적 특성(68)을 쾌속 제작 시스템(58), 베이퍼 스무딩 시스템(60) 및 선적부(62)에 각각 중계한다. 생성 특성(64), 스무딩 특성(66), 및 선적 특성(68)은 소비자에 의해 전송된 객체 데이터(46) 및 제조자에 의해 제공된 보충 데이터에 따른다.
생성 특성(64)은, 3D 객체의 디지털 표현, 디지털 표현의 치수 단위, 생성되는 3D 객체의 개수, 사용되는 생성 재료 및 색상, 예비-생성 지시, 및 생성 후 지시와 같은 쾌속 제작 시스템(58)으로 3D 객체를 생성하는데 필요한 데이터를 포함한다. 유사하게, 스무딩 특성(66)은, 객체 데이터(46)에 따라 소비자에 의해 제공된 표면 스무딩 정보, 용매 종류 및 농도에 대한 정보, 처리 정보, 베이퍼 스무딩 동안 3D 객체가 유지되는 장소에서, 마스킹(masking) 필요 여부, 및 노출 시간 정보와 같이 생성된 3D 객체를 베이퍼 스무딩 시스템(60)에서 베이퍼 스무딩하는데 필요한 데이터를 포함한다. 선적 특성은 완성된 3D 객체를 포장하고 소비자에게 선적하는데 필요한 데이터를 포함한다.
제조 처리 동안, 쾌속 제작 시스템(58), 베이퍼 스무딩 시스템(60) 및 선적부(62)는 각각 진행 정보를 네트워크(56)에 걸쳐 서버(54)에 재전송할 수 있다. 수신된 진행 정보에 따라, 서버(54)는 상태 문의(52)에 대한 업데이트된 반응을 제공할 수 있다.
서버(54)로부터 수신된 생성 특성(64)에 따라 방법(10)의 단계(30)로부터 제조자는 3D 객체 생성을 시작할 수 있다. 이는, 슬라이싱된 레이어 및 관련 지지 레이어를 생성하기 위한 3D 객체의 디지털 표현의 처리, 예비-커팅 단계, 예비-마감 단계, 수용 검사 수행, 부착 촉진에 따른 생성 재료 준비, 시험적 피팅(trial fitting), 생성된 3D 객체 내에 삽입되기 위한 또는 생성된 3D 객체를 위한 베이스를 위한 하위-조립체의 예비 조립 및 그 조합과 같은, 예비-생성 단계에 주로 관련될 수 있다.
다음, 3D 객체(및 관련 지지 구조체)는 생성 특성(64)에 기초하여 레이어-바이-레이어로 생성될 수 있어서, 3D 객체의 적어도 일부가 쾌속 제작에 의해 생성된다. 바람직하게는, 3D 객체는 실질적으로 쾌속 제작에 의해 생성된다. 쾌속 제작은 단일 생성 처리로서 또는 다수의 생성 처리로서 생성될 수 있다. 쾌속 제작이 완료되면 3D 객체는 지지 구조체 제거, 다수의 객체의 부착 및 (베이퍼 스무딩 동안 3D 객체의 유사 표면 재료 내에 잠기게 하는) 3D 객체의 외측 표면에 염료 또는 색상의 추가와 같은 사후-생성 단계를 수행할 수 있다.
생성 이후, (예비-스무딩 상태의) 3D 객체는 (화살표(70)로 도시되는) 베이퍼 스무딩 시스템(60)에 전송된다. 전술한 바와 같이, 예비-스무딩 3D 객체는 특히 굴곡지거나 굽은 표면에서 스테어스텝 효과를 만족할 수 있다. 베이퍼 스무딩 이전에, 3D 객체는 부분적으로 마스킹되어 3D 객체의 외측 표면 일부가 베이퍼 스무딩되는 것을 방지한다. 마스킹 부재는 목표된 외측 표면 일부에 증착되거나, 적용되거나, 또는 부착될 수 있다.
다음, 3D 객체의 외측 표면의 적어도 일부가 방법(10)의 단계(32)를 따라 서버(54)로부터 수신된 베이퍼 스무딩 특성(66)에 기초하여 베이퍼 스무딩된다. 일 실시예에서 3D 객체의 외측 표면의 실질적으로 전부가 베이퍼 스무딩된다. 여기에서 사용되는 3D 객체의 "외측 표면(exterior surface)" 용어는, 3D 객체의 기하학적 외측 표면, 3D 객체의 노출된 중공 부분, 및 3D 객체 내측으로 연장되는 노출된 채널과 같이 외측 조건에 노출되는 3D 객체의 모든 표면을 포함한다. 전술한 바와 같이, 베이퍼 스무딩은 3D 객체 상의 스테어스텝 효과를 감소하거나 제거하며, 이에 따라 평활 외측 표면을 제공한다. 이는 단일 베이퍼 스무딩 처리 또는 다수의 연속적인 베이퍼 스무딩 처리로서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 3D 객체는 목표된 평활도의 외측 표면을 제공할 수 있도록 용매 농도 및 노출 시간이 상이한 다수의 연속적인 베이퍼 스무딩 처리를 겪을 수 있다.
베이퍼 스무딩의 완료에 따라, 용매 베이퍼가 진공 제거에 의해 챔버로부터 제거될 수 있다. 다음, 결과적인 평활화된 3D 객체는 실온으로 냉각될 수 있으며, 다음 필요시 사후-베이퍼 스무딩 단계를 거칠 수 있다. 적절한 사후-베이퍼 스무딩 단계의 예는, 개별 부품 부착, 플레이팅, 페인팅, 라벨 적용, 기계 가공, 부품 조립, 계측, 진공 베이킹(vacuum baking), 자외선 배쓰(ultraviolet bath)에 평활화된 3D 객체 적용, 및 그 조합을 포함한다.
추가로, 평활화된 3D 객체는 정화 처리를 겪을 수 있어서 베이퍼 스무딩 이후 3D 객체에 남은 잔여 용매를 제거할 수 있다. 정화 처리는, 3D 객체를 건조 환경에 위치하여 습기 및 잔여 용매를 제거하는 것과 같이 3D 객체를 처리하여 잔여 용매를 제거한다. 예를 들어, 3D 객체는 건조제로서 포장될 수 있으며, 이는 3D 객체가 소비자에게 선적되는 공안 실질적으로 습기 및 잔여 용매를 제거할 것이다.
3D 객체가 베이퍼 스무딩된 이후, (스무딩 상태의) 3D 객체가 (화살표(72)로 도시되는 바와 같이) 선적부(62)에 전송될 수 있다. 다음, 3D 객체는 방법(10)의 단계(34)에 따라 포장되어 소비자에게 제공된다. 바람직하게는, 완료된 3D 객체가 (화살표(74)로 도시되는 바와 같이) 소비자에게 3D 객체를 선적함으로써 소비자에게 제공된다. 그러나 3D 객체는, 제조자 위치에서 완료된 3D 객체를 소비자가 가지고 가는 것을 허용하는 것과 같은 다양한 방법으로 소비자에 제공될 수 있다.
본 발명의 방법은, 소비자가 소비자의 컴퓨터에 안정적으로 양질의 3D 객체를 획득하도록 한다. 제조자는 3D 객체를 생성하고 베이퍼 스무딩하며 소비자에게 3D 객체를 제공한다. 제조자는 3D 객체를 생성하고 스무딩하는 경함자를 고용한다. 이와 같이, 소비자는 생성 및 스무딩 단계가 어떻게 이루어지는 지를 배울 필요가 없다. 이는 소비자의 시간, 노력 및 비용을 줄이며, 소비자가 3D 객체를 디자인하고 테스트하고 사용하는 다른 양상에 집중하도록 한다.
도 3은 3D 객체를 생성하고 베이퍼 스무딩하기 위한 대안적인 단계를 도시하는 방법(10)의 단계(30, 32)를 도시하는 다이어그램이다. 화살표(76)로 지칭되는 바와 같이, 제조자는 목표된 3D 객체를 대안적인 방법으로 획득하도록 다수의 쾌속 제작 및 베이퍼 스무딩 단계를 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 3D 객체는 하나 또는 그 이상의 쾌속 제작 처리로서 생성될 수 있으며 하나 또는 그 이상의 베이퍼 스무딩 처리로 스무딩될 수 있다. 추가로, 3D 객체는 완전히 생성되기 전에 베이퍼 스무딩될 수 있다. 그 결과 방법(10)의 단계(30, 32)는 목표된 3D 객체를 획득하는 다양한 처리를 수행한다. 이는 제조자가 광범위한 디자인을 생성하도록 한다.
도 4a 및 4b는 피복 주조 처리(investment casting process)를 사용하여 3D 객체를 생성하고 베이퍼 스무딩하기 위한 방법(10) 하의 대안적인 단계를 도시하는 순서도이다. 피복 주조 처리는 일반적으로 최초 몰드를 생성하며, 몰드는 목표된 3D 객체를 형성하도록 사용된다. 이러한 처리는 쾌속 제작으로 수정이 불가능한 생성 재료로부터 3D 객체를 생성하기에 적합하다.
도 4a는 쾌속 제작으로 수정이 불가능하며 베이퍼 스무딩에 저항이 있는 재료(예를 들어, 금속 및 특정 교차-결합(cross-link) 재료)로 3D 객체를 생성하기 위한 단계(78~84)를 도시한다. 방법(10)의 단계(16)에서 객체 데이터(46)의 분석 동안, 서버(54)는 소비자에 의해 선택된 목표된 생성 재료로 인해 피복 주조 처리가 필요한지를 결정한다. 다음, 쾌속 제작 시스템(58)은 의도된 3D 객체를 생성하는데 사용되는 3D 몰드를 한정하는 슬라이싱된 데이터를 생성할 수 있다. 다음, 쾌속 제작 시스템(58)은 전술한 바와 같이 하나 또는 그 이상의 쾌속 제작 기술에 따라 3D 몰드를 생성할 수 있다((78)단계). 다음, 베이퍼 스무딩 시스템(60)이 3D 몰드를 베이퍼 스무딩하는데 사용되어서 의도된 3D 객체의 표면 평활도에 상응하는 표면 평활도를 제공할 수 있다((80)단계).
다음, 제조자는 스무딩된 3D 몰드 둘레로 세라믹 슬러리를 부을 수 있으며, 스무딩된 3D 몰드는 세라믹으로부터 구워져서 의도된 3D 객체의 표면 평활도를 갖는 세라믹 쉘(ceramic shell)을 제공한다((82)단계). 3D 몰드를 생성하는데 사용되는 재료 및 처리 조건에 따라, 3D 몰드는 처리 동안 파괴되거나 파괴되지 않을 수 있다. 다음, 목표된 생성 재료가 세라믹 쉘 내에 주입되고 고체화될 수 있다. 다음, 세라믹 쉘은 제거될 수 있어서 평활 표면을 갖는 의도된 3D 객체가 제공된다. 다음, 3D 객체는 필요에 따라, 사후-처리 취급을 겪으며, 다음 소비자에 배달되도록 선적부(62)로 이동된다.
도 4b는 베이퍼 스무딩되지만, 다른 방법으로는 쾌속 제조에 대해 받아들여질 수 없는 생성 재료로부터 3D 객체를 생성하는 단계(86~92)를 도시한다. 본 실시예에서, 3D 몰드가 단계(78)에서 전술한 것과 동일한 방식으로 생성된다((86)단계). 다음, 제조자는 비-스무딩 3D 몰드에 세라믹 슬러리를 부을 수 있고, 3D 몰드가 세라믹으로부터 구워져서 세라믹 쉘을 제공한다((88)단계). 3D 몰드가 베이퍼 스무딩되지 않았기에, 결과적인 세라믹 3D 몰드의 스테어스텝 효과를 갖는다. 다음, 목표된 생성 재료가 세라믹 쉘 내에 주입되고 고체화될 수 있다. 다음, 세라믹 쉘이 제거될 수 있어서 예비-스무딩된 3D 객체를 제공한다((90)단계). 다음, 베이퍼 스무딩 시스템(60)이 사용되어 3D 객체를 목표된 표면 평활도로 베이퍼 스무딩한다((92)단계). 3D 객체는 필요시 사후-처리 취급을 겪으며, 다음 소비자에게 전달되도록 선적부(62)로 이동한다.
피복 주조 처리의 사용은 제조될 수 있는 3D 객체의 다양성을 증가시킨다. 이와 같이, 제조자는 쾌속 제작에서 수정할 수 없거나 베이퍼 스무딩에 저항성인 재료를 포함하는 유동 가능하고 고체화될 수 있는 어떠한 형식의 재료로도 효과적인 3D 객체를 생성할 수 있다.
도 5는 방법(94)을 도시하는 순서도로서, 방법(10)의 대안적인 방법이며, 제조자와 소비자가 가격 면에서 미리-결정된 동의(예를 들어, 고정-비용 동의)를 한 경우이다, 방법(94)은 단계(96~104)를 포함하며, 이는 방법(10)과 유사하나 방법(10)의 단계(16~28)의 필요성이 없는 가격 상의 미리-결정된 동의가 있는 것에 차이가 있다. 방법(94)에서, 소비자는 통신선(40)에 걸쳐 객체 데이터(46)를 생성하고 전송한다((96)단계). 다음, 제조자는 서버(54)를 통해 통신선(40)에 걸쳐서 객체 데이터(46)를 수신한다((98)단계). 가격이 이미 합의가 되어 있기에, 다음 제조자는 생성하고((100)단계), 베이퍼 스무딩하고((102)단계), 그리고 소비자에게 3D 객체를 제공하되((104)단계), 가격 견적(48)을 생성하지 않는다. 이는, 지속적인 관계에 있는 소비자와 제조자에게 유익하며, 양질의 3D 객체를 소비자가 획득하는데 필요한 시간 및 노력을 줄인다.
도 6은, 방법(106)을 도시하는 순서도로서, 방법(10)의 또 다른 대안적인 방법이며, 객체 데이터(46)가 최초 제조자에게 제공되지 않는 경우이다. 방법(106)은 단계(108~132)를 포함하며, 여기에서 소비자는 최초에 전술한 바와 같이 객체 데이터(46)를 생성할 수 있다((108)단계). 다음, 소비자는 컴퓨터(44)를 사용하여 통신선(40)에 걸쳐 분석 요구치를 전송하며((110)단계), 이는 서버(54)에 걸쳐 제조자에게 수신된다((112)단계). 다음, 서버(42)가 통신선(40)에 걸쳐 객체 데이터(46)를 분석하고, 객체 데이터(46)는 소비자의 컴퓨터(44)에 위치한다((114)단계). 이는 통신선(40)을 통해 전송되는 데이터 양을 감소시킴으로써 제작을 쾌속으로 할 수 있으며, 특히 저속 연결(예를 들어, 전화선) 및 대용량 파일을 사용하는 소비자에게 유리하다.
다음, 서버(54)는 가격 견적(48)을 생성하고 전송할 수 있으며((116)단계), 이는 소비자가 방법(10)의 단계(20~24)에서 전술한 바와 동일한 방식으로 수용하거나 거절한다((118~120)단계). 소비자가 가격 견적(48)을 수용하면, 소비자는 객체 데이터(46) 및 수용(50)을 통신선(40)에 걸쳐 전송하며((124)단계), 다음 서버(54)에 의해 수신된다((126)단계). 다음, 제조자는 방법(10)의 단계(30~34)에서 전술한 바와 동일한 방식으로 3D 객체를 생성하고((128)단계), 베이퍼 스무딩하고((130)단계), 소비자에게 제공한다((132)단계). 방법(106)은 통신선(40)에 걸쳐 객체 데이터(46)를 전송하기 이전에 다수의 가격 견적(48)을 소비자가 체크하는데 유익하다.
도 7은, 인터페이스 프로그램(134)의 스크린샷이며, 이는 소비자가 제조자와 트랜잭션하도록 컴퓨터(44)에 설치되는 적합한 트랜잭션 소프트웨어의 일 실시예에다. 인터페이스 프로그램(134)은 소비자 컴퓨터(예를 들어, 컴퓨터(44))에 설치 가능한 소프트웨어로서 제공될 수 있으며, 또는 제조자에 의해 유지되고 통신선(40)을 통해 소비자에 의해 접근 가능한 웹 사이트 기저 프로그램일 수 있다. 도시된 바와 같이, 인터페이스 프로그램(134)은 소비자에게 그래픽 인터페이스를 제공하며, 이는 데이터 입력 섹션(136) 및 트랜잭션 섹션(138)을 포함한다.
데이터 입력 섹션(136)은 소비자가 선택 가능한 메뉴 및 버튼으로 객체 데이터(46)를 생성하도록 한다. 데이터 입력 섹션(136)은 부품 버튼(140), 제거 부품 버튼(142), 부품 리스트(144), 재료 메뉴(146), 수량 메뉴(148), 평활도 메뉴(150) 및 단위 섹션(151)을 포함한다. 트랜잭션 섹션(138)은 소비자가 통신선(40)을 통해 제조자와 트랜잭션하도록 하며, 제출 버튼(152), 가격 견적 리스트(154), 코드 리스트(156), 수용 버튼(158) 및 상태 문의 버튼(160)을 포함한다.
인터페이스 프로그램(134)으로 트랜잭션이 수행되면, 소비자는 미리 정해진 소비자 확인 번호 및 패스워드로서 인터페이스 프로그램(134)에 로그인할 수 있다. 다음, 소비자는 데이터 입력 섹션(136)에 데이터를 입력하여 객체 데이터(46)를 생성한다. 예를 들어, 소비자는 부품 버튼(140)을 클릭하고 컴퓨터(44)로부터 목표된 파일을 선택함으로써 목표된 3D 객체의 디지털 표현(예를 들어, STL 파일)을 선택할 수 있다. 대안적으로, 컴퓨터는 미리-존재하는 라이브러리로부터 디지털 표현을 요구할 수 있으며, 이는 컴퓨터(44), 서버(54) (및 통신선(40)에 걸쳐 접근 가능한 위치) 또는 제3의 위치(예를 들어, 검색 엔진)에 저장될 수 있다. 라이브러리는 존재하는 CAD 패키지의 추가 기능(add-on function)이다. 대안적으로 라이브러리는 스캐닝 또는 리버스 엔지니어링(reverse engineering)으로부터의 점 군 데이터(point cloud data)일 수 있다. 일단 선택되면, 파일은 부품 리스트(144)에 디스플레이된다. 소비자는 제거 부품 버튼(142)으로서 부품 리스트(144)에서부터 선택된 디지털 표현 중 일부를 선택적으로 제거할 수 있다.
소비자는 재료 메뉴(146)를 사용하여 각각의 3D 객체에 사용되는 생성 재료 및 생성 재료의 색상을 선택할 수 있다. 재료 메뉴(146)는 풀-다운(pull-down) 메뉴로서 도시되며, 이는 소비자가 제공된 리스트로부터 생성 재료 및 관련 색상을 선택하도록 한다. 제공된 리스트는 바람직하게는 제조자에게 가용한 생성 재료 및 관련 색상에 상응하며, 이는 전술한 바와 같이 제조자가 사용하는 쾌속 제작 시스템에 따를 수 있다. 리스트는 소프트웨어 업데이트를 이용하여 제조자의 요구에 따라 주기적으로 업데이트된다. 예를 들어, 소비자가 인터페이스 프로그램(134)에 로그인하면, 인터페이스 프로그램(134)은 통신선(40)을 통해 자동으로 업데이트될 수 있다. 이는 인터페이스 프로그램(134)을 사용하는 제조자에게 가용한 선택 사항을 제조자가 제어하도록 한다.
다음, 소비자는 수량 메뉴(148)에서 생성되는 각각의 3D 객체의 수량을 입력하고 평활도 메뉴(148)에서 각각의 3D 객체의 평활도 정보를 입력한다. 도시된 바와 같이, 평활도 메뉴(150)는 각각의 3D 객체를 위한 평활도 정보를 선택하도록 친-사용자 리스트를 포함한다. 예를 들어, 리스트는 "높음(high)", "높음/평균(high/standard)", "평균(standard)", "평균/낮음(standard/low)" 및 "낮음(low)"과 같은 평활도 특성을 포함할 수 있으며, 이는 소비자가 원하는 베이퍼 스무딩 정도를 지칭한다. "평균" 평활도가 디폴트 세팅이며, 제조자에 의해 결정된 평균적인 베이퍼 스무딩을 지칭한다.
전술한 바와 같이, 제조자는 주어진 3D 객체에 목표된 평활도 마감을 제공하는데 필요한 인자를 보다 많이 이해할 수 있다. "평균" 평활도를 선택함으로써, 소비자는 제조자가 양질의 3D 객체를 제공하는데 필요한 베이퍼 스무딩의 양을 결정하도록 한다. 그러나 소비자가 평균 평활도에 비해 다소 높거나 낮은 베이퍼 스무딩의 양을 원한다면, 소비자는 보다 높거나 낮은 선택을 결정할 수 있다. 평활도 범위는 각각의 3D 객체의 표면 평활도의 목표된 양을 선택하는 소비자에게 단순화된 수단을 제공한다.
대안적인 실시예로서, 소비자는 주어진 3D 객체의 외측 표면에서 그 외측 표면이 베이퍼 스무딩되는 것을 방지하도록 마스킹되는 디지털 표현 기술 또는 그대로의 파일을 선택하도록 평활도 메뉴(150)를 사용할 수 있다. 대안적으로 부품 리스트(144)에서 디지털 표현은 파일 내에 포함된 마스킹 정보를 포함할 수 있다(즉, 3D 객체의 디지털 표현이 어떤 외측 표면이 스무딩되지 않고 남을 지를 표시할 수 있다).
소비자는 단위 섹션(151)을 사용하여 어떤 치수 단위가 디지털 표현에 기초하는지를 선택할 수 있다. STL 파일과 같은 디지털 표현은 전형적으로 단위가 없다. 이에 따라, 단위 섹션(151)은 소비자가 의도된 치수 단위를 선택하도록 한다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 단위 섹션(151)은 소비자가 인치법(즉, 인치 등) 또는 미터법(즉, 밀리미터 등) 중 어느 하나를 선택하도록 한다. 선택된 단위는 최종 3D 객체의 목표된 치수를 제조자에게 알린다.
전술한 정보에 추가하여, 인터페이스 프로그램(134)은, 보다 숙련된 소비자가 객체 데이터(46)에 대한 다른 형식의 정보를 입력하도록 한다. 예를 들어, 데이터 입력 섹션(136)은 추가 정보 입력 영역을 포함할 수 있으며, 이는 소비자에게 목표된 표면 해상도, 3D 객체의 어떠한 외측 부분이 베이퍼 스무딩되는지 여부, 베이퍼 스무딩 동안 3D 객체를 어디에 유지해야 하는지에 대한 지시, 3D 객체를 베이퍼 스무딩하는데 있어서 제조자에게 도움이 되는 지시, 용매 선택 및 그 조합과 같은 다른 형식의 평활도 정보를 허용한다.
더욱이, 보다 숙련된 소비자가 특정 생성 지시를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 객체 데이터(46)를 위한 적절한 형식의 생성 지시는 사용되는 쾌속 제작 기술의 목표된 형식(예를 들어, 혼합 증착 모델링)을 언급하는 지시, 특정 생성 단계에 대한 지시(예를 들어, 생성 이후 3D 객체의 다수의 구성요소를 부착하는 단계), 3D 객체를 생성하는 경우 사용되는 생성 조건에 대한 지시(예를 들어, 전단 계수, 영의 계수, 쉘 두께, FEA 강도 분석, 불투명도, 가공 접촉 지점, 작업 온도, 무게 한정, 충격 강도, 치수 공차, 하중하의 크립률(creep rate), 인장 강도, 및 플레이팅(plating)), 가격 한정, 페인팅 필요도, 생성 방향 지시, 및 그 조합을 포함할 수 있다.
더욱이, 데이터 입력 섹션(136)은, 목표된 완성 및 전달 스케쥴, 선적 필요도, 소비자와 제조자 사이의 목표된 커뮤니케이션 경로(예를 들어, 이메일, 팩스, 전화, 우편 메일, 또는 그 조합의 응답), 및 그 조합과 같은 트랜잭션 정보의 입력을 허용한다.
또한, 데이터 입력 섹션(136)은 소비자 프로파일에 기초한 맞춤(custom) 및 디폴트 설정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소비자는 소비자가 인터페이스 프로그램(134)에 로그인하는 경우 접근되는 소비자 프로파일을 생성할 수 있다. 소비자 프로파일은 생성 재료 또는 평활도 정보와 같은 미리-선택된 정보를 데이터 입력 섹션(136)에 자동으로 입력하며, 이에 따라 소비자를 위한 트랜잭션 처리가 가속화된다. 대안적으로 데이터 입력 섹션(136)은 소비자의 이전 트랜잭션의 경향에 기초하여 "스마트(smart)" 데이터 선택을 제공할 수 있다.
소비자가 객체 데이터(46)의 생성을 완료한 경우, 소비자는 전송 버튼(152)을 클릭하여 통신선(40)에 걸쳐 객체 데이터(46)를 전송할 수 있다. 다음, 가격 견적(48) 및 관련 트랜잭션 코드가 인터페이스 프로그램(134) 상에서 가격 견적 리스트(154) 및 코드 리스트(156)에 디스플레이된다. 이에 따라, 소비자가 전송 버튼(154)을 클릭하면, 방법(10)의 단계(12~18)가 전술한 바와 같이 수행된다.
소비자가 가격 견적(48)을 수용하지 않으면, 소비자는 인터페이스 프로그램(134)을 로그아웃함으로써 추가 트랜잭션을 종결할 수 있으며 또는 데이터 입력 섹션(136) 상에 정보를 수정하여 새로운 객체 데이터(46)를 생성함으로써 새로운 트랜잭션을 수행할 수 있다. 다음, 소비자는 전송 버튼(152)을 클릭하여 새로운 가격 견적(56)을 획득할 수 있으며, 이는 새로운 객체 데이터(46)에서 수정된 정보에 따른 것이다. 소비자는 수용 버튼(158)을 클릭함으로써 가격 견적(48)을 수용할 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 전송된 객체 데이터(46)에 기초한 3D 객체를 생성하도록 제조자에게 수용(50)을 전송한다. 다음, 소비자는 상태 문의 버튼(160)을 클릭함으로써 요구하는 상태 문의(52)를 전송할 수 있다. 상태 문의(52)에 대한 반응은 인터페이스 프로그램(134)에서 디스플레이되거나 또는 기타 수단(예를 들어, 이메일)에 의해 수신될 수 있다.
인터페이스 프로그램(134)은, 양질의 3D 객체를 생성하기 위해 본 발명에 따라 제조자와 트랜잭션을 수행하는 소비자에게 편리한 친-사용자 시스템을 제공한다. 특히, 인터페이스 프로그램(134)은 소비자에게 객체 데이터(46)를 위해 소비자가 입력한 정보에 기초하여 비용-절감적인 분석을 수행하도록 한다. 소비자는 연속적으로 객체 데이터(46)의 정보를 수정할 수 있으며 소비자의 비용-절감 요구에 만족하는 가격을 획득할 때까지 새로운 상응하는 가격 견적(48)을 획득할 수 있다.
예를 들어, 3D 객체의 디지털 표현에 관련하여, 소비자는 비용을 절감하도록 목표된 3D 객체의 크기 및 복잡성을 감소할 수 있다. 제조자는 복잡한 디자인 또는 보다 큰 3D 객체에 대해 보다 긴 생성 시간 및 보다 많은 생성 물질의 사용에 맞도록 보다 높은 가격을 할당할 수 있다. 복잡한 디자인의 실시예는 지지 구조체의 필요성이 있는 디자인을 포함할 수 있으며, 이는 지지 재료를 사용하고 지지체 제거 잘차를 필요로 한다.
또한, 소비자는 상이한 생성 재료 및 색상을 선택할 수 있으며, 이는 원재료 비용, 지지 가용성 및 처리 복잡성에 기초한 상이한 비용을 설정한다. 또한, 소비자는 생성되는 3D 객체의 수량을 수정할 수 있으며, 이는 제조 비용에 직접 영향을 준다. 더욱이, 소비자는 추가 비용이 증가할 수 있는 마스킹 필요의 제거와 같은 평활도 정보를 수정할 수 있다. 따라서, 인터페이스 프로그램(134)은 소비자가 맞춤 정보에 기초하여 양질의 3D 객체를 획득하도록 맞춤 정보로서 객체 데이터(46)를 전송하도록 하여, 각자의 비용-절감 요구치를 만족할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었으나, 당업자는 형태 및 상세한 부분의 변화된 실시예가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 가능함을 이해할 것이다.

Claims (26)

  1. 스무딩한 3차원 객체(3D object)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    통신선을 통해 소비자로부터 상기 3차원 객체의 디지털 정보를 수신하는 단계 - 상기 디지털 정보는
    상기 3차원 객체의 디지털 표현; 및
    상기 3차원 객체를 베이퍼 스무딩(vapor smoothing)하기 위해 소비자에 의해 선택된 표면 평활도 정보(surface smoothness information)를 포함함 - ;
    상기 수신된 디지털 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 열가소성 생성 재료에 의해 3차원 객체를 생성하는 단계로서, 상기 3차원 객체의 적어도 일부가 쾌속 제작(rapid manufacturing)에 의해 생성되며, 그리고 상기 3차원 객체는 외측 표면을 포함하는, 3차원 객체 생성 단계; 및
    상기 표면 평활도 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 3차원 객체의 외측 표면의 적어도 일부를 베이퍼 스무딩하는 단계;
    를 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은
    상기 통신선을 통해 가격 견적을 제공하는 단계
    를 더 포함하며, 상기 가격 견적은 상기 디지털 정보에 적어도 부분적으로 기초하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 정보가 수신될 때 상기 가격 견적이 자동으로 생성되는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 통신선을 통해 상기 가격 견적의 수용을 수신하는 단계
    를 더 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 3차원 객체를 소비자에게 제공하는 단계
    를 더 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 3차원 객체를 소비자에게 제공하는 단계는 상기 3차원 객체를 소비자에게 선적(shipping)하는 단계를 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 정보는 상기 열가소성 생성 재료에 대한 정보를 더 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 평활도 정보는 상기 3차원 객체 상에서 수행될 베이퍼 스무딩의 양에 관계되는 소비자에 의해 선택된 정보를 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 쾌속 제작은 혼합 증착 모델링(fused deposition modeling), 잉크젯(ink jetting), 선택적 레이저 소결(selective laser sintering), 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이퍼 스무딩은 메틸렌 클로라이드, n-프로필 브로마이드, 페르클로로에텔렌, 트리클로로에틸렌, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 물, 알코올, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 베이퍼(vapor)를 채택하는(incorporate),
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 3차원 객체의 외측 표면의 적어도 일부를 베이퍼 스무딩하는 단계는 상기 3차원 객체의 상기 외측 표면의 전부를 베이퍼 스무딩하는 단계를 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위한 방법.
  13. 스무딩한 3차원 객체를 제조하기 위해 소비자와 비즈니스를 수행하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    통신선을 통해 소비자로부터 3차원 객체의 디지털 정보를 수신하는 단계 - 상기 디지털 정보는
    상기 3차원 객체의 디지털 표현; 및
    상기 3차원 객체를 베이퍼 스무딩하기 위해 소비자에 의해 선택된 표면 평활도 정보를 포함함 - ;
    상기 통신선을 통해 소비자에게 가격 견적을 제공하는 단계로서, 상기 가격 견적은 상기 수신된 디지털 정보에 적어도 부분적으로 기초하는, 가격 견적 제공 단계;
    상기 수신된 디지털 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 열가소성 생성 재료에 의해 상기 3차원 객체를 생성하는 단계로서, 상기 3차원 객체의 적어도 일부는 쾌속 제작에 의해 생성되며, 그리고 상기 3차원 객체는 외측 표면을 포함하는, 3차원 객체 생성 단계;
    상기 표면 평활도 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 3차원 객체의 상기 외측 표면의 적어도 일부를 베이퍼 스무딩하는 단계; 및
    상기 스무딩된 3차원 객체를 소비자에게 제공하는 단계
    를 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위해 소비자와 비즈니스를 수행하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디지털 정보가 수신되는 경우, 상기 가격 견적이 소비자에게 자동으로 제공되는,
    3차원 객체를 제조하기 위해 소비자와 비즈니스를 수행하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 스무딩된 3차원 객체를 소비자에게 제공하는 단계는, 상기 스무딩된 3차원 객체를 소비자에게 선적하는 단계를 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위해 소비자와 비즈니스를 수행하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 표면 평활도 정보가 상기 3차원 객체 상에서 수행될 베이퍼 스무딩의 양에 관계되는 소비자에 의해 선택된 정보를 포함하는,
    3차원 객체를 제조하기 위해 소비자와 비즈니스를 수행하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 쾌속 제작은 혼합 증착 모델링, 잉크젯, 선택적 레이저 소결, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    3차원 객체를 제조하기 위해 소비자와 비즈니스를 수행하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 베이퍼 스무딩은 메틸렌 클로라이드, n-프로필 브로마이드, 페르클로로에텔렌, 트리클로로에틸렌, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 물, 알코올, 및 그 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 베이퍼를 채택하는,
    3차원 객체를 제조하기 위해 소비자와 비즈니스를 수행하는 방법.
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