KR101509835B1 - 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법 - Google Patents

용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101509835B1
KR101509835B1 KR1020107006432A KR20107006432A KR101509835B1 KR 101509835 B1 KR101509835 B1 KR 101509835B1 KR 1020107006432 A KR1020107006432 A KR 1020107006432A KR 20107006432 A KR20107006432 A KR 20107006432A KR 101509835 B1 KR101509835 B1 KR 101509835B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plastic material
delete delete
ultrasonic generator
melting chamber
casing
Prior art date
Application number
KR1020107006432A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100080771A (ko
Inventor
프란시스코 재비어 플란타 토랄바
프란세스코 풀리가
알바로 팔라레스 베자라노
Original Assignee
푼다시오 프리바다 아스캄
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 푼다시오 프리바다 아스캄 filed Critical 푼다시오 프리바다 아스캄
Publication of KR20100080771A publication Critical patent/KR20100080771A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101509835B1 publication Critical patent/KR101509835B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/02Small extruding apparatus, e.g. handheld, toy or laboratory extruders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/465Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using rollers
    • B29C48/467Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using rollers using single rollers, e.g. provided with protrusions, closely surrounded by a housing with movement of the material in the axial direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치와 기기 및 선택적 증착에 의한 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치와 기기는 용융 챔버(10)를 포함하며, 이 용융 챔버(10)는 초음파 변환기의 초음파발생기(12)의 한 부분(11), 플라스틱 재료를 공급하기 위한 통로(13), 및 용융 플라스틱 재료를 물방울 형태로 또는 지속적으로 공급하기 위해 적어도 하나의 배출 개구(14)와 소통한다. 플라스틱 재료가 상기 용융 챔버(10)에 공급되는 단계가 제공된다. 본 발명에 따른 방법은 증착 영역 위에 수치 제어에 의해 형성된 경로 전략에 따라서 이동되는 산업 제조 설비의 한 부분의 헤드(head) 내에 설치된, 선택적 증착을 위한 장치 내에 구성된 용융 챔버(10)에 플라스틱 재료를 공급하는 단계, 및 초음파에 의해 용융된 플라스틱 재료를 배출 개구(14)를 통해 공급하는 단계를 포함한다.

Description

용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법{DEVICE AND APPARATUS FOR SELECTIVELY DEPOSITING MOLTEN PLASTIC MATERIAL AND PRODUCTION METHOD COMPRISING SELECTIVE DEPOSITION}
본 발명은 일반적으로 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치 및 상기 선택적 증착을 위한 장치가 내부에 통합되어 있으며 프로토타입(prototype)을 형성할 수 있는, 부품(part)들을 제조하기 위한 기기에 관한 것이다.
또한 본 발명은 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착 기술에 의해 프로토타입을 형성할 수 있는, 부품들을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 선택적 증착 기술은 3차원 물체를 배열하여 복수의 층(layer)들이 중첩되게 하기 위하여, 증착되어야 하는 플라스틱 재료를 조절하여 용융시키기 위해 에너지 공급원으로서 초음파 진동(ultrasonic vibration)을 사용한다. 상기 플라스틱 재료는 임의의 폴리머 재료이며 펠릿, 파우더, 필라멘트, 쉬트(sheet), 젤 등과 같은 임의의 형태로 공급될 수 있다.
종래 기술에서는 층(layer) 마다 목표 모델을 증착시키는 노즐을 통해 반융합 상태(semifusion state)에서 열가소성 재료를 압출시킴으로써 3차원의 프로토타입 부품들을 제조하기 위한 방법이 기술된다. 특허 EP-B1-0426363호는 (세 개 이상의 자유도를 가진) 이동식 분배 헤드(movable dispensing head)를 포함하는, FDM(Fused Deposition Modeling; 용착 적층 모델링)공법에 의해 3차원 물체를 생성시키기 위한 기기 및 방법을 기술하는데, 플라스틱 재료가 전기저항 가열 수단에 의해 분배 홀(dispensing hole) 가까이 도달되도록 상기 플라스틱 재료를 유체 상태로 배출시키기 위한 홀을 가지며 플라스틱 재료를 소성화 엔클로져(plastification enclosure)에 공급하기 위한 수단을 포함한다.
현재 기술에서 요구되는 혁신성이 점점 더 커지기 때문에, 최종 제품과 유사한 특징들을 가진 프로토타입을 제조하는 것이 핵심적이다. 이러한 프로토타입들은 최근까지도 상기 특허 EP-B1-0426363호에 언급된 것과 같은 기계류(machinery)로 얻어졌는데, 이 기계류는 구조적으로 복잡하며 매우 높은 투자비용을 필요로 하는 유지보수 조건들 뿐만 아니라 상기 기계류를 위해 비용이 상당한 적합한 재료를 사용해야 되며 이 모든 것들은 최종 제품의 가격에 영향을 미친다.
W. Michaeli, A. Spennemann, R. Gartner(2002), "New plastification concepts for micro injection moulding ", Microsystem Technologies 8, 55-57, Springer-Verlag 2002는 초음파에 의해 초소형 정밀부품(micropart)들의 소성화(plastification)를 제안하며 그에 대한 테스트 유닛을 기술한다. 이 참조문헌에서, 초음파 제너레이터의 효율성, 초음파발생기(sonotrode)의 진폭과 경로, 작동 전력 등과 같은 머신(machine)의 상이한 매개변수들이 이 테스트 유닛에 의해 측정되었다는 사실이 알려졌다.
특허출원 ES-A-200702245호는 초음파 진동 요소가 몰드(mold)의 몰딩 공동(molding cavity)에 인접한 챔버 옆에 배열된 플라스틱 초소형 정밀부품들을 몰딩가공하기 위한 초음파 장치를 기술하는데, 상기 챔버는 플라스틱 재료를 공급하기 위한 유입구(inlet) 및 상기 공급된 플라스틱 재료와 충돌하고(interfere) 그 위에 미리 정해진 압력을 가하기 위해 초음파 진동 요소의 단부에 제공되어온 수단을 가지며, 이 초음파 진동 요소는 초음파발생기(sonotrode)이다.
특허 US-B1-6814823호 및 US-B1-6519500호에는 층(layer)들을 조절하여 증착시켜 부품들을 제조하기 위한 방법이 기술되는데, 여기서는 공지된 증착 기술에 의해 종래에 형성된 층들에 결합시키기 위하여 에너지 형태로서 초음파를 사용한다.
본 발명은, 용융 플라스틱 재료를 공급하고 소성화시키기 위해 조립체 내에 통합된 초음파 장치, 상기 장치가 통합된 기기 및 연속적인 층들에 의하여 부품의 일반적인 3차원 배열을 위해 표면 위에 플라스틱 재료를 용융 상태에서 물방울 형태로 또는 지속적으로 공급하기 위한 방법으로 구체화된 새로운 기술을 제안한다.
본 발명에 따라 현저하게 감소된 초기 비용으로 부품들을 제조하는 것이 가능하여 이에 따라 초기 투자비용을 상당히 줄일 수 있는데, 이는 본 발명에서 제안된 초음파 장치가 세 개 이상의 자유도를 가진 임의의 산업 설비(기계가공 기기 또는 로봇 장치 등과 같은)에 결합될 수 있기 때문이다.
특허 US-B1-6036467호에는 섬유를 용융시키기 위한 보조 초음파 수단을 가진 섬유압출용 기기가 기술되는데, 이 섬유압출용 기기는 초음파에 의해 플라스틱 재료를 용융시키기 위한 용융 챔버를 포함하고, 상기 용융 챔버는 용융되고 압축된 플라스틱 재료를 공급하기 위한 통로 및 이 재료를 배출시키기 위한 배출 개구를 가진다.
국제특허출원 WO-A1-2004/024415호는 초음파발생기가 위치되어 있는 챔버 내로 용융 상태의 재료가 주입되는 상기와 유사한 기기를 개시한다.
종래 기술에는 플라스틱 재료의 증착을 위해 헤드(head)의 3차원 운동을 가능하게 하는 다양한 기기들이 공지되어 있는데, 이는 특허출원 US-A1-2002/0019683호에 기술된 것과 같은 효과라 할 수 있다.
위에서 언급한 참조문헌과는 다르게, 본 발명은 기계류 제조업체들이 제기하는 해결 요구사항들을 제한하지 않고도 임의의 플라스틱 재료 덩어리(bulk)를 사용하게 할 수 있으며, 심지어 사용자 혼자서도 본 장치에 공급되어야 하는 플라스틱 재료를 배합할 수 있고(formulated) 해당 설비에 첨가할 수 있다.
본 발명은 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 초음파 에너지에 의해 상기 플라스틱 재료를 용융시키기 위한 용융 챔버(melting chamber)를 포함하며, 상기 용융 챔버에는 플라스틱 재료를 조절하여 붓거나 또는 공급하기 위한 배출 개구가 제공되는데, 한 구체예에서 플라스틱 재료는 물방울 형태로 용융되어 공급될 수 있으며 또 다른 구체예에서는 지속적으로 공급될 수 있다.
본 발명에 따르면, 위에서 언급한 용융 챔버는:
-초음파 변환기(ultrasonic transducer)의 초음파발생기(sonotrode)의, 진동에 영향을 받기 쉬운 한 부분, 통상적으로 단부;
-플라스틱 재료를 공급하기 위한 통로(passage); 및
-용융 플라스틱 재료를 물방울 형태로 또는 지속적으로 공급하기 위해 적어도 하나의 배출 개구와 소통하며, 상기 개구는 하나 이상의 노즐을 포함하는 분배 바디(distributing body)에 결합된다.
따라서 (초음파발생기를 정밀하게 이동시킴으로써) 조절가능한 용적(volume)을 가진 상기 용융 챔버는 초음파 에너지에 의하여 플라스틱 재료의 소성화(plastification)를 위해 조립체 내에 통합되며 조절된 용적의 플라스틱 재료를 챔버에 이송하도록 구성된 공급 메커니즘(feeding mechanism)을 포함한다.
본 발명은 초음파 변환기의 초음파발생기와 일체로 구성된 기기를 제공하는데, 한 수직 배열에 따르면 플라스틱 재료는 본 장치를 둘러싸고 있는 연신된 케이싱의 말단(tip)을 통해 공급되거나, 또는 그 외 다른 대안의 배열들 중 초음파발생기의 수평 배열에 따르면 플라스틱 재료는 밀려져서(pushing) 상기 플라스틱 재료를 공급하기 위해 한 단부에서 개방된 케이싱의 측면 배출구를 통해 외부로 공급된다.
또한 본 발명은 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 방법에 의해 구체화되는데, 이 방법은:
-플라스틱 재료를 용융시키기 위하여 플라스틱 재료를 챔버에 공급하는 단계를 포함하며, 상기 챔버는 증착 영역 상에서 제어 방식으로 이동가능한 헤드 내에 설치되고 그리고 상기 용융 챔버는 초음파 변환기의 초음파발생기, 플라스틱 재료의 공급 또는 유입을 위한 통로 및 적어도 하나의 분배 개구(dispensing opening)와 소통하며; 및
-수치 제어에 의해 형성된 경로 전략(path strategy)에 따라 제어 방식으로 헤드가 이동될 때 초음파발생기를 미리 정해진 시간 동안 작동시켜 표면 위에 일련의 층(layer)들을 증착시키는 단계를 포함하며, 용융 플라스틱 재료는 분배 개구를 통해 제어 방식으로 물방울 형태로 또는 지속적으로 공급된다.
본 발명에서 제안된 장치, 기기 및 방법은 제조가 단순하며 활용도가 높은 이점을 가진다.
위에서 기술한 이점들과 특징들 및 그 외 다른 이점들과 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 몇몇 구체예들을 예시적이며 비제한적으로 상세하게 기술한 하기 설명에서 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 바람직한 한 구체예에서 수직 위치로 초음파발생기를 일체로 구성하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치이다.
도 2는 또 다른 구체예에서 수평 위치로 소토트로우드를 일체로 구성하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치이다.
도 3은 작동 중인 세 개의 자유도를 가진 헤드(head)를 포함하는, 부품들을 제조하기 위한 기기를 도시하는데, 초음파발생기가 수직 위치에 있는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 초음파 장치가 상기 기기에 결합된다.
도 4는 초음파발생기가 수평 위치에 있는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 초음파 장치에 결합된 세 개의 자유도를 가진 헤드를 포함하는, 부품들을 제조하기 위한 기기를 도시한 도면이다.
도 1은 초음파발생기가 수직 위치에 장착된 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치를 도시하며, 이 장치 내에, 측면 공급 마우스(20), 측면부에서 플라스틱 재료를 공급하기 위한 통로(13) 및 제어 방식으로 조정되고 초음파발생기(12)를 둘러싸고 있는 연신된 케이싱(15)의 단부 부분 내에 위치된 용융 챔버(10)에 플라스틱 재료를 이송하도록 구성된 스핀들(16)에 의해 공급 메커니즘이 형성될 수 있는데, 상기 챔버(10)는 초음파 변환기의 부품(part)을 형성하는 초음파발생기(12)의 단부 부분(11)과 소통하고, 이 초음파 변환기는 베어링 서포트(18)를 통해 스핀들(16)과 결합되며 상기 케이싱(15)에 대해 종방향으로 진동한다. 용융 챔버(10)는 플라스틱 재료를 공급하기 위해 배출 개구(14)를 포함하는데, 한 구체예에서는 플라스틱 재료는 용융되어 물방울 형태로 공급될 수 있으며 또 다른 구체예에서는 지속적으로 공급될 수 있다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 위에서 기술된 공급 메커니즘은 전체적으로 초음파발생기(12)의 종축에 대해 동축으로 구성된다. 따라서 스핀들(16)은 환형 공동(21) 내에 위치되고, 상기 환형 공동(21)은 케이싱(15)의 내부면에 의해 제공된 원통형의 외측벽, 초음파발생기(12) 및 베어링(18 및 19)들 사이에서 경계가 정해지며, 이들 모두는 초음파발생기의 종축에 대해 동축으로 구성된다.
또한, 본 장치는 종방향에서 초음파발생기(11)의 제한된 구동 운동(run movemnet)을 제공하며 이에 따라 초음파발생기(12)의 말단에 의해 경계가 정해진 용융 챔버(10)의 플라스틱 재료의 용적을 조절하기 위한 수단(상세하게는 기술되지 않지만 간단한 이동에 의해 수행될 수 있음)을 포함한다.
도 2는 초음파 에너지에 의해 용융되는 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치를 도시하는데, 사용된 초음파발생기는 수평으로 배열된다. 도 2에서, 용융 챔버(10)는 상기 초음파발생기(12)를 둘러싸고 있는 케이싱(15)의 단부 부분에 위치되며, 배출 개구(14)는 케이싱(15)의 한 측면 위에 배열되고, 플라스틱 재료는 상기 둘러싸고 있는 케이싱(15)의 개방 단부(22)를 통해 유입되며, 플라스틱 재료(P)는 초음파발생기(12)의 축에 대해 실질적으로 나란하게 정렬된 방향으로 접근한다(accessing). 도 2에 도시된 구체예에서, 본 장치 내에 유입된 플라스틱 재료는 롤러(40)에 의해 밀려지고 안내되는 필라멘트 형태이지만, 그 외 다른 구체예에서는 펠릿, 파우더, 쉬트 또는 젤 형태가 될 수 있다. 이 플라스틱 재료는 롤러 시스템에 의해 위에서 언급한 케이싱(15)의 개방 단부(22)를 통해 용융 챔버(10) 내로 밀려진다.
본 장치에 공급된 플라스틱 재료(P)는 용융 챔버(10) 내에 유입되어 초음파발생기(12)에 의해 제공된 초음파 에너지의 결과로서 거의 즉각적으로 용융되며, 용융되어야 하는 플라스틱 재료(P)에 따라 상기 초음파발생기는 정해진 양의 초음파 에너지를 제공하도록 제어된다. 용융 플라스틱 재료는 분배 개구(14)에 의해 외부로 공급되는데, 이 분배 개구(14)는 하나 이상의 방향 노즐을 가질 수 있는 예를 들어 탈착식 분배 바디(dispensing body)와 결합된다.
위에서 언급한 분배 메커니즘은 재료의 증착을 위한 제어 시스템(23)을 가지며(도 1 참조), 이 제어 시스템(23)은 배출 개구(14)에 통합되고 챔버(10) 내에서 용융되는 용적에 따라 증착된 재료의 양을 제어하여 정확한 드립(drip) 또는 작동을 보장할 뿐만 아니라 해당 층(layer)의 폭을 정확하게 제어할 수 있게 한다. 도 1에서, 상기 제어 시스템은 제어 밸브에 의해 형성되어 왔으며(제어 시스템에 관한 세부사항들은 설명이 생략됨), 이 제어 시스템은 전자 시스템에 의해 원격으로 제어되고 조종되는데 플라스틱 재료를 공급하기 위하여 제어 시스템과 조합하거나 또는 상호작동될 가능성이 존재한다.
적절한 작동을 위해, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라서 부품(9)들을 제조하기 위한 기기가 고려되어 왔는데, 이 기기는 적절한 조립체 및 연결 보조장치(connection accessory)들에 의해, 탈착가능한 방식으로, 세 개 이상의 자유도(X, Y, Z축)를 가진 임의의 제조 설비의 헤드(24)에 기능적으로 결합될 수 있다.
위에서 언급한 헤드(24)는, 일반적으로, 적어도 CMM(제어 측정 머신) 설비, 층(layer)들에 의한 제조 설비 또는 기계가공 설비를 포함하는 그룹으로부터 선택된 산업 설비의 한 부분에 속한다. 특별한 경우, 상기 산업 설비는 전형적인 밀링 머신이 될 수 있으며, 선택적 증착을 위한 장치는 머신 조립체(machine assembly)의 실질적인 변경 없이도 그리고 공구(tool) 대신 상기 산업 설비에 일체로 구성될 것이다.
또한, 본 발명은 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은:
-플라스틱 재료를 용융 챔버(10)에 공급하는 단계를 포함하며, 상기 용융 챔버(10)는 증착을 위해 제공된 영역 위에 세 개 이상의 이동가능한 축(X, Y, Z)을 따라 조절하여 움직일 가능성이 있는 산업 설비의 한 부분 내에 설치된, 헤드(24) 내측에 배열된 선택적 증착을 위한 장치 내에 구성되며, 상기 챔버는 초음파 변환기의 초음파발생기(12)의, 진동에 영향을 받기 쉬운 한 부분, 플라스틱 재료를 공급하기 위한 통로(13) 및 적어도 하나의 분배 개구(14)와 소통하고; 및
-재형성해야되는(reproduced) 3차원의 부품(9) 내에 고형물질(solid)을 처리하는, 적절한 소프트웨어에 의해 제공된 정보에 따라서 수치 제어에 의해 형성된 경로 전략(path strategy)에 따라 제어 방식으로 헤드(24)가 이동될 때, 초음파발생기(12)를 미리 정해진 시간 동안 작동시키는 단계, 및 층을 형성할 때까지 표면 위에 적어도 하나의 개구(14)를 통해 제어 방식으로 지속적으로 또는 물방울 형태로 용융 플라스틱 재료를 공급하는 단계, 및 구성되어야 하는 물품(article)의 연속적인 층들을 위해 균등하게 작동시키는 단계를 포함한다.
도 3과 도 4에는 컨트롤 센터로서 컴퓨터(8)가 도식적으로 표시되어 있다.
상기 제안된 방법에 따르면, 용융 챔버(10)에 플라스틱 재료를 공급하는 단계가 공급 유량(flow rate) 제어 하에서 수행된다.
상기 방법은, 유사하게 그리고 유리하게, 플라스틱 재료의 타입 또는 증착 조건들에 따라 챔버(10)의 용적을 조절하는 단계를 고려하며, 이 단계는 초음파발생기를 본 장치의 케이싱 내부로 이동시키고 초음파발생기를 용융 챔버(10)에 대해 가까이 이동시키거나 또는 용융 챔버(10)에 대해 분리시킴으로써 간단하게 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 단일 부품(9)을 제조하는데 있어서, 차별화된 증착 조건(연속 또는 비연속 증착 패턴, 증착된 재료의 밀도 등)들이 사용된다. 게다가, 증착되어야 하는 부품(서포트, 내부 부품, 외부면 또는 커버 등)의 기능에 따라, 단일 부품(9)을 제조하는데 있어서, 두 개 이상의 상이한 재료들이 사용된다.
용융 챔버(10)로부터 배출되고 개구(14)로부터 증착되어야 하는 재료의 용융단계가 초음파발생기(12)의 진동에 의해 공급되는 에너지에 좌우된다는 사실을 고려할 때, 모든 매개변수들과 조합하여 작동시키기 위하여, 사용된 플라스틱 재료의 타입 및/또는 공급 특성들을 고려해서, 위에서 언급한 초음파 변환기의 제너레이터(generator)에 가해진 에너지 제어 단계가 수행된다.
또한 용융 챔버(10)의 변경 조건들에 있어서, 초음파 변환기의 제너레이터에 가해진 에너지의 적용 여부는 항상 용융 챔버(10)에 대한 작업 크기를 고려할 것이다.
해당 업계의 당업자는 하기 청구항에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 위에서 기술한 구체예들을 변경하고 개조할 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 용융 챔버(10)를 포함하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치로서, 상기 용융 챔버(10)는 플라스틱 재료를 공급하기 위한 통로(13)와 소통되고 용융 플라스틱 재료를 물방울 형태로 공급하거나 지속적으로 공급하기 위해 하나이상의 배출 개구(14)와 소통되며, 상기 용융 챔버는 초음파 변환기의 초음파발생기(12)의 진동에 영향을 받기 쉬운 한 부분(11)을 수용하고,
    연신된 케이싱(15)은 상기 초음파 발생기(12)를 둘러싸고, 상기 초음파발생기는 상기 케이싱(15)에 대해 종방향으로 진동하며, 상기 용융 챔버(10)는 초음파발생기(12)를 둘러싸고 있는 연신된 케이싱(15)의 한 단부 부분에 위치되고, 용융 챔버(10)의 한 단부가 초음파발생기(12)의 말단의 맞은편에 위치되는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치에 있어서,
    플라스틱 재료를 공급하기 위한 통로(13)가 상기 플라스틱 재료를 케이싱(15)의 하나이상의 공급 마우스(20)로부터 용융 챔버(10)로 이상하도록 구성된 공급 메커니즘을 포함하며; 및
    상기 공급 메커니즘은 케이싱(15)과 초음파 발생기(12)의 내부면에 의해 제공된 원통형 벽사이에서 경계가 정해지는 환형 공동(21)에 위치되어 제어 방식으로 조정되는 스핀들(16)을 포함하고, 상기 환형 공동(21)과 스핀들(16)이 초음파발생기(12)의 종축에 대해 동축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 증착을 위한 장치는 초음파발생기(12)의 제한적인 구동 운동(run movement)을 제공하며 따라서 초음파발생기(12)의 말단에 의해 경계가 정해진 용융 챔버(10)의 플라스틱 재료의 용적을 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 변환기는 베어링 서포트(18)들을 통해 상기 스핀들(16)과 결합되는 것을 특징으로 하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 케이싱의 하나 이상의 공급 마우스(20)가 용융 챔버(10)의 환형 공동(21)의 원위영역과 소통되는 측면 공급 마우스인 것을 특징으로 하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 용융 챔버(10)의 배출 개구(14)는 하나 이상의 방향 노즐을 가진 분배 바디(dispensing body)와 결합되는 것을 특징으로 하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 분배 메커니즘이 배출 개구(14)에 통합되는 제어밸브를 포함하는 제어 시스템(23)을 가지고, 상기 제어 시스템(23)은 용융 챔버(10) 내에서 용융물의 용적에 따라 증착된 재료의 양을 제어하고, 증착된 층의 폭뿐만 아니라 증착의 정확한 드립(drip)과 작동을 보장하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
KR1020107006432A 2007-09-04 2008-08-25 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법 KR101509835B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES200702390A ES2323351B1 (es) 2007-09-04 2007-09-04 Dispositivo y aparato para deposicion selectiva de materia plastica fundida y metodo de fabricacion por deposicion selectiva.
ESP200702390 2007-09-04
PCT/ES2008/000570 WO2009030791A1 (es) 2007-09-04 2008-08-25 Dispositivo y aparato para deposición selectiva de materia plástica fundida y método de fabricación por deposición selectiva

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100080771A KR20100080771A (ko) 2010-07-12
KR101509835B1 true KR101509835B1 (ko) 2015-04-06

Family

ID=40428488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107006432A KR101509835B1 (ko) 2007-09-04 2008-08-25 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8182255B2 (ko)
EP (1) EP2191956B1 (ko)
JP (1) JP4911651B2 (ko)
KR (1) KR101509835B1 (ko)
CN (1) CN101815607A (ko)
BR (1) BRPI0817038A2 (ko)
CA (1) CA2698843C (ko)
ES (1) ES2323351B1 (ko)
IL (1) IL204303A (ko)
MX (1) MX2010002459A (ko)
WO (1) WO2009030791A1 (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2140829A1 (de) * 2008-07-04 2010-01-06 W & H Dentalwerk Bürmoos GmbH Medizinisches Handstück zur Abgabe von Füllmasse
EP2277632A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-26 Fundació Privada Ascamm Device for selectively depositing molten plastic materials
ES1075859Y (es) * 2011-11-14 2012-03-14 Fundacio Privada Ascamm Aparato para moldeo de micropiezas de plastico por ultrasonidos
US20140046473A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Makerbot Industries, Llc Automated model customization
US11065782B2 (en) * 2013-02-21 2021-07-20 Laing O'rourke Australia Pty Limited Method for casting a construction element
CN103331840B (zh) * 2013-06-05 2015-10-14 吴江中瑞机电科技有限公司 一种三维打印机树脂材料送丝机构
DE102013216855B4 (de) * 2013-08-23 2022-10-20 Mühlbauer Technology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Formkörpern
CN104260349B (zh) * 2014-09-15 2017-02-08 余金文 一种熔融堆积3d打印机及其打印方法
ES2654597T3 (es) * 2014-12-23 2018-02-14 Ultrasion, Sl Dispositivo y método para alimentación de materia plástica fundida a una cavidad de moldeo
US10322470B2 (en) 2015-04-06 2019-06-18 The Boeing Company Deposition head for additive manufacturing
AU2016202298A1 (en) * 2015-04-14 2016-11-03 Flexi Matter Ltd. Extruder system for additive manufacturing
GB2539485A (en) * 2015-06-18 2016-12-21 Mcor Tech Ltd 3D Printing apparatus and a corresponding 3D metal printing method
JP6855460B2 (ja) * 2015-09-16 2021-04-07 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 付加製造システムのための調節可能なz軸プリントヘッドモジュール
US10137631B2 (en) 2015-10-26 2018-11-27 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Device, system, and method for fused deposition modeling
WO2017113165A1 (zh) * 2015-12-30 2017-07-06 深圳万为智能制造科技有限公司 一种 3d 打印机
US10300659B2 (en) 2016-06-23 2019-05-28 Raytheon Company Material deposition system for additive manufacturing
CN107754705A (zh) * 2016-08-17 2018-03-06 温州飞龙聚氨酯设备工程有限公司 一种采用液体动力超声波混合的浇注头
EP3515244B1 (en) 2016-09-26 2021-08-25 Colgate-Palmolive Company Method of forming an oral care implement
CN106985385A (zh) * 2017-04-16 2017-07-28 吉林大学 复合材料超声沉积增材制造装置及方法
IT201800002253A1 (it) * 2018-01-31 2019-07-31 Starfort Des Stubenruss Moritz Una testa di stampante a 3D per l’impiego in una stampante 3D con una testa di stampante 3D di questo tipo, un procedimento per il funzionamento di una stampante 3D di questo tipo e prodotto stampato realizzato con una stampante 3D di questo tipo
CN110303675A (zh) * 2019-06-28 2019-10-08 西安交通大学 一种基于超声分散的复合材料螺杆式定向调控3d打印方法
US12017409B2 (en) * 2020-06-10 2024-06-25 Xerox Corporation Multi-nozzle extruder and method for operating a multi-nozzle extruder during additive manufacturing
US11338523B2 (en) * 2020-06-10 2022-05-24 Xerox Corporation System and method for operating a multi-nozzle extruder during additive manufacturing
KR102427590B1 (ko) * 2021-01-04 2022-08-01 민경찬 펠렛을 가공하는 방법 및 이를 수행하는 펠렛 적층 절삭 가공 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04120269A (ja) * 1990-09-11 1992-04-21 Daido Steel Co Ltd 金属の蒸着方法および蒸着装置
US6036467A (en) * 1994-06-23 2000-03-14 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Apparatus for ultrasonically assisted melt extrusion of fibers
JP2005027186A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Seiko Epson Corp 超音波変換装置
KR200405498Y1 (ko) * 2005-10-21 2006-01-10 주식회사 대영초음파 프라스틱 융착용 열스테이킹 기계의 열팁 마모방지장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4793954A (en) * 1987-08-17 1988-12-27 The B. F. Goodrich Company Shear processing thermoplastics in the presence of ultrasonic vibration
EP0394958A3 (en) * 1989-04-25 1991-11-13 Idemitsu Kosan Company Limited Method of plasticizing molding material and apparatus therefor
US5121329A (en) * 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
DE4103740A1 (de) * 1991-02-07 1992-08-13 Branson Ultraschall Verfahren und vorrichtung zum plastifizieren von kunststoff
JPH05200881A (ja) * 1992-01-29 1993-08-10 I N R Kenkyusho:Kk 三次元モデル成形装置
JP2003509244A (ja) * 1999-09-16 2003-03-11 ソリディカ インコーポレイテッド 材料の順次堆積による物体結合
US6814823B1 (en) 1999-09-16 2004-11-09 Solidica, Inc. Object consolidation through sequential material deposition
US6519500B1 (en) 1999-09-16 2003-02-11 Solidica, Inc. Ultrasonic object consolidation
US6463349B2 (en) * 2000-03-23 2002-10-08 Solidica, Inc. Ultrasonic object consolidation system and method
US20020111707A1 (en) * 2000-12-20 2002-08-15 Zhimin Li Droplet deposition method for rapid formation of 3-D objects from non-cross-linking reactive polymers
GB0221263D0 (en) * 2002-09-13 2002-10-23 Dki Plast A S Apparatus and method for improving the flow characteristics of a material to be injection moulded or extruded
US7236166B2 (en) * 2005-01-18 2007-06-26 Stratasys, Inc. High-resolution rapid manufacturing
ES2323624B1 (es) 2007-08-09 2011-01-31 Fundacio Privada Ascamm Dispositivo ultrasonico para moldeo de micropiezas de plastico.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04120269A (ja) * 1990-09-11 1992-04-21 Daido Steel Co Ltd 金属の蒸着方法および蒸着装置
US6036467A (en) * 1994-06-23 2000-03-14 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Apparatus for ultrasonically assisted melt extrusion of fibers
JP2005027186A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Seiko Epson Corp 超音波変換装置
KR200405498Y1 (ko) * 2005-10-21 2006-01-10 주식회사 대영초음파 프라스틱 융착용 열스테이킹 기계의 열팁 마모방지장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20100239785A1 (en) 2010-09-23
EP2191956A4 (en) 2013-11-27
US8182255B2 (en) 2012-05-22
EP2191956A1 (en) 2010-06-02
ES2323351B1 (es) 2010-04-23
BRPI0817038A2 (pt) 2015-03-24
KR20100080771A (ko) 2010-07-12
JP2010537858A (ja) 2010-12-09
JP4911651B2 (ja) 2012-04-04
CA2698843A1 (en) 2009-03-12
WO2009030791A1 (es) 2009-03-12
IL204303A (en) 2013-05-30
CN101815607A (zh) 2010-08-25
MX2010002459A (es) 2010-09-10
ES2323351A1 (es) 2009-07-13
EP2191956B1 (en) 2017-10-25
CA2698843C (en) 2016-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101509835B1 (ko) 용융 플라스틱 재료의 선택적 증착을 위한 기기와 장치 및 선택적 증착을 포함하는 제조 방법
CN101837642B (zh) 一种结合静电纺丝技术的快速成型方法及装置
JP6932493B2 (ja) 3次元物体プリンタ用の押出印刷ヘッド
CN109808190B (zh) 用于在增材制造期间参照挤出机的角度朝向调整多喷嘴挤出机的速度的系统和方法
JP2020097248A (ja) 3次元物体プリンタにおけるマルチノズル押出印刷ヘッドを動作させるシステムおよび方法
CN100519141C (zh) 用活性材料元件来控制排放间隙的方法和装置
CN101801628B (zh) 用于成型微型塑料部件的超声设备
CN201357575Y (zh) 一种结合静电纺丝技术的快速成型装置
US20140197576A1 (en) Device and method for the production of a three-dimensional object
JP7016699B2 (ja) 溶融プラスチック材料を型枠キャビティ内に供給する装置と方法
WO1997024217A1 (en) Moldless molding method using no mold and apparatus therefor
US5700406A (en) Process of and apparatus for making a three-dimensional article
CN110757785B (zh) 用于保持多喷嘴挤出机中的阀构件行进的系统和方法
US20170072433A1 (en) Additive energy director and method of formation
US20230330929A1 (en) Method and apparatus for the additive manufacture of a product
US10807292B2 (en) Extrusion die and nozzle cooling system for large scale 3D additive manufacturing
CN212602969U (zh) 一种智能化注塑机系统
EP1683623A2 (en) Device and method for dynamic flow rate control on extrusion heads for parisons
EP3386706B1 (en) Co-injection with continuous injection molding
IT9067508A1 (it) Attrezzatura per lo stampaggio ad iniezione di materia plastica
KR19980072721A (ko) 광경화수지 액적을 사용한 신속 제작 기구 및 방법
KR20030041643A (ko) 레이저를 이용한 금속액적 생성기법
SK6573Y1 (sk) Device for three-dimensional printing of parts from composite powdered materials

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
LAPS Lapse due to unpaid annual fee