KR102003623B1 - 삼차원 물체 제조 기법 - Google Patents

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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

삼차원 물체의 제조 방법이 제공된다. 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역을 포함하는 빌드 레이어가 형성된다. 빌드 레이어는 고형화되지 않은 빌드 물질의 레이어를 증착하고, 빌드 물질을 처리하여 고형화된 빌드 물질의 영역을 형성함으로써 형성된다. 방법은 또한 빌드 레이어의 에지 윤곽을 판정하는 단계를 포함한다. 에지 윤곽을 판정하는 단계는 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에 걸친 빌드 레이어의 높이 변동을 측정하는 단계를 포함한다.

Description

삼차원 물체 제조 기법
레이어 단위로(layer-by-layer basis) 삼차원 물체를 생성하는 적층 가공(additive manufacturing) 시스템이 삼차원 물체를 생성하는 잠재적인 편리한 방법으로서 제시되었다.
일부 적층 가공 시스템은 빌드 물질(build material)의 선택적인 처리에 의해 동작한다. 제조되는 물체의 각각의 레이어 또는 슬라이스(slice)를 형성하기 위해, 적절한 빌드 물질의 레이어가 제조 영역에 증착되고, 빌드 물질은 제조될 물체의 슬라이스에 대응하는 선택된 영역에서 빌드 물질이 고형화되도록(solidified) 처리된다. 빌드 물질의 나머지는 고형화되지 않은 채로 남는다.
첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예시로서 예시들이 설명될 것이다.
도 1a 및 1b는 본 개시에 따른 방법의 예시이다.
도 2는 광학 센서 장치의 예시를 도시한다.
도 3은 본 개시에 따른 예시적인 적층 가공 시스템을 도시한다.
도 4는 빌드 물질의 재료의 상이한 단부의 예시적인 윤곽을 도시한다.
도 5는 삼차원 물체 제조 방법의 다른 예시를 도시한다.
도 6은 에지의 예리함을 향상시키는 반복적인 프로세스의 일 예시를 도시하는 흐름도이다.
삼차원 물체를 제조하기 위해 적층 가공 시스템이 제시되었다. 적층 가공 시스템은 레이어 단위로 물체를 제조한다. 생성될 물체의 개념적인 모델, 예를 들어, 계산 모델이 물체를 통해 일련의 슬라이스로 분할될 수 있다. 이러한 각각의 슬라이스는 차례로 생성되어, 전체 물체를 생성하기 위해 후속하는 슬라이스가 이전에 생성된 슬라이스 상에 형성된다.
일부 적층 가공 시스템은 빌드 물질의 선택적인 처리에 의해 각각의 레이어를 형성한다. 적절한 빌드 물질의 레이어가 빌드 영역에 증착될 수 있다. 빌드 물질은 제조될 물체의 슬라이스 또는 피스(piece)에 대응하는 선택된 영역의 빌드 물질은 고형화되고, 제조될 물질에 대응하지 않는 영역의 빌드 물질은 고형화되지 않고 남도록 처리될 수 있다. 처리된 레이어는 본 명세서에서 빌드 레이어로 지칭될 것이고, 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역을 포함할 것이다. 물체 또는 제조될 물체에 따라, 소정의 빌드 레이어에 한 개의 고형화된 빌드 물질의 영역이 있을 수 있거나, 각각 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역으로 둘러싸이거나 고형화된 빌드 물질이 제조 영역의 에지(edge)로 연장된 경우에 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있는 복수의 고형화된 빌드 물질의 개별적 영역이 있을 수 있다. 가장 최신의 빌드 레이어는 빌드 영역의 최상층의 레이어가 될것이며, 이전이 빌드 레이어 상에 형성될 것이며, 한 빌드 레이어의 빌드 물질의 고형화된 영역이 이전 빌드 레이어의 빌드 물질의 고형화된 영역에 융합(fused to)될 것이다.
일부 예시에서, 빌드 레이어를 형성하기 위한 빌드 물질의 처리는 빌드 물질의 레이어의 표면의 적어도 하나의 부분에 작용제(agent)를 선택적으로 운반하는 단계와, 빌드 물질의 레이어에 사전결정된 레벨의 에너지를 일시적으로 인가하는 단계를 포함한다. 일부 예시에서, 운반되는 작용제는 유착 작용제(coalescing agent)일 수 있다. 유착 작용제는, 예를 들어, 제조될 물체의 슬라이스에 대응되는 빌드 물질의 영역에 선택적으로 운반된다. 일부 예시에서, 적용될 작용제가 유착 수정 작용제(coalescence modifier agent)일 수 있다. 일부 예시에서, 유착 작용제 및 수정 작용제 모두가 선택적으로 운반될 수 있다.
에너지의 일시적 인가는 빌드 물질의 일부에 유착 작용제가 운반되거나 침투되어 빌드 물질을 녹는점 이상으로 가열하고 유착되게 할 수 있다. 온도는 본 명세서에서 융합 온도(fusing temperature)로 지칭된다. 냉각됨에 따라, 유착된 부분은 고형화하여 삼차원 물체가 생성되는 부분을 형성한다.
유착 수정 작용제는 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 일 예시에서, 유착 수정 작용제는 유착 수정 작용제가 인가되고/인가되거나 침투되는 빌드 물질의 유착의 정도를 감소시키도록 사용될 수 있다. 이러한 유착 수정 작용제는 유착 억제제로서 작용할 수 있으며, 유착 작용제가 운반되는 영역에 인접한 빌드 물질의 영역으로, 예를 들어, 측면의 유착 블리드(lateral coalescence bleed)를 감소시키기 위해 운반될 수 있다. 예를 들어, 물체의 에지 또는 표면의 선명도 또는 정확도를 개선하고/개선하거나 표면의 거칠기를 감소시키도록 사용될 수 있다. 다른 예시에서, 유착 수정 작용제는 유착 작용제와 번갈아 운반될 수 있으며, 물체의 속성을 수정하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 예시에서, 유착 작용제 및/또는 유착 수정 작용제는 임의의 적절한 유체 운반 메커니즘을 사용하여 운반될 수 있는 유체를 포함할 수 있고, 작용제 분배기(agent distributor)로서 지칭될 수도 있다. 일 예시에서, 작용제는 액적(droplet)의 형태로 운반된다. 유착 작용제는 색소 착색제와 같이 강력한 빛 흡수제(light absorber)일 수 있다. 일부 예시에서, 작용제 분배기는 프린트헤드일 수 있다. 작용제 분배기는, 예를 들어, 적절한 스캐닝 스테이지에 위치될 수 있다.
하나의 비제한적인 예시에 따르면, 적절한 유착 작용제는, 예를 들어, 휴렛-패커드 사의 CM997A로 상업적으로 알려진 잉크 제제와 같은 카본 블랙(carbon black)을 포함하는 잉크 유형의 제제일 수 있다. 일 예시에서, 그러한 잉크는 또한 적외선 흡수제일 수 있다. 일 예시에서, 그러한 잉크는 또한 근적외선 흡수제일 수 있다. 일 예시에서, 그러한 잉크는 또한 가시광선 흡수제일 수 있다. 가시광선 증강제(enhancer)를 포함하는 예시적인 잉크는 휴렛-패커드 사의 CE039A 및 CE042A와 같이 상업적으로 알려진 잉크와 같은 염색제 기반의 컬러 잉크 및 색소 기반의 컬러 잉크이다.
일 예시에서, 소금 용액이 유착 수정 작용제로서 사용될 수 있다. 다른 예시에서, 휴렛-패커드 사의 CM996A로 상업적으로 알려진 잉크가 유착 수정 작용제로서 사용될 수 있다. 다른 예시에서, 휴렛-패커드 사의 CN673A로 상업적으로 알려진 잉크가 유착 수정 작용제로서 작용하도록 실시될 수 있다.
본 명세서에 설명된 예시에서, 빌드 물질에 대한 참조는, 예를 들어, 분말-기반(powder-based) 빌드 물질인 빌드 물질을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 분말-기반 물질은 건식 및 습식 분말-기반 물질, 미립자(particulate) 물질, 과립(granular) 물질을 포함하도록 의도된다. 빌드 물질은 단일 물질을 포함하거나 복수의 구성요소 물질의 합성물일 수 있다. 일부 예시에서, 빌드 물질은 일반적으로 약하게 빛을 흡수하는 폴리머(polymer) 분말 매체이다. 다른 예시에서, 빌드 물질은 열가소성 물질이다.
본 명세서에 설명된 예시에서, 삼차원 물체는 순차적 레이어링(layering)과 빌드 물질의 레이어의 부분을 다른 레이어의 상부에 융합함으로써 빌드된다. 고형화되지 않은 빌드 물질의 레이어는 본 명세서에서는 빌드 표면으로서 지칭되는 편평한 표면을 형성하도록 증착된다. 이러한 레이어는, 예를 들어, 전술한 예시 중 하나에서 설명된 바와 같이 고형화된 빌드 물질의 영역으로 빌드 레이어를 형성하도록 처리된다. 빌드 물질의 새로운 레이어는 다음 빌드 레이어를 형성하기 위해 새로운 편평한 표면을 형성하도록 이전 빌드 레이어 상에 증착될 수 있다. 이러한 과정은 원하는 물체가 형성될 때까지 반복될 수 있다. 형성된 물체는 따라서 제조되는 동안에 고형화되지 않은 빌드 물질에 의해 완성되고 지지된다. 일단 물체가 적절하게 냉각되면, 제조 영역에서 제거되고 고형화되지 않은 빌드 물질에서 분리될 수 있다.
제조된 물체의 속성은 여러 가지 상이한 요인에 따라 달라진다. 사용된 물체의 원래의 개념적 모델과 정의된 슬라이스의 개수와 크기가 명시적인 영향을 미칠 것이다. 실제의 제조 과정 자체에 대해, 사용되는 물질, 예컨대, 빌드 물질, 유착 작용제 및 사용되는 경우에는 유착 수정 작용제뿐만 아니라, 예컨대, 액적 밀도, 액적 크기 등과 같은 사용된 작용제의 양과, 예컨대, 가열의 양 또는 지속시간과 같은 인가된 에너지와 같은 제조 과정의 복수의 설정이 속성에 영향을 미칠 수 있다.
관심사가 될 수 있는 하나의 속성은 표면의 거칠기이다. 제조된 물체의 표면의 거칠기는 빌드 레이어의 고형화된 빌드 물질과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이(transition)에 의해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 따라서, 제조된 물체(즉, 고형화된 영역)의 슬라이스의 에지와 고형화되지 않은 빌드 물질 사이의 전이의 윤곽(profile)이 완성된 물체의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 부정확한 에지는 제조된 피스의 정확도를 떨어트릴 수 있다.
따라서, 적층 가공 시스템의 처리 설정이 사용되는 물질에 대한 특정한 에지 정확도를 제공하도록 설정된다. 그러나, 주변 환경 또는 실제 적층 가공 시스템이 동작하는 방식에서의 변경이 저급한 에지 선명도를 초래할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예를 들어, 처리 과정 동안에 너무 많은 열이 인가되는 주변 환경상의 변화가 있을 경우, 용융되도록 의도되지 않은 빌드 물질이 의도치않게 융합될 수 있다. 주변 환경은 예를 들어 피스의 품질에 영향을 미치는 사용된 유착 수정 작용제의 양이 의도된 만큼 예리한 에지를 초래하기에 충분하지 않음을 의미할 수 있다. 아울러, 작용제 분배기의 오정렬 또는 유착 수정 작용제와 유착 작용제 사이의 상호 오염이 일부 경우에 부정확한 에지의 요인이 될 수 있다.
본 개시의 예시에서, 에지 윤곽은 빌드 레이어에 대해 판정된다. 에지 윤곽은 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에 걸친 빌드 레이어의 높이 변동(variation)을 측정함으로써 판정될 수 있다. 일부 예시에서, 후속하는 빌드 레이어를 형성하기 위한 처리 설정이 에지 윤곽에 기초하여 제어될 수 있다.
전술한 바와 같이, 적층 가공 시스템을 사용하여 삼차원 물체를 제조하는 것은 빌드 물질의 레이어를 증착하는 것과, 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역을 포함하는 빌드 레이어를 형성하도록 레이어를 처리하는 것을 포함한다. 빌드 물질의 고형화된 영역을 형성하는 것은 선택된 영역의 빌드 물질을 가열하여 유착시킨 후, 냉각하여 고형화하는 것을 포함할 수 있다. 분말-기반 형태로 증착될 수 있는 이러한 빌드 물질을 선택된 영역에 유착하면, 빌드 레이어의 고형화된 빌드 물질의 두께가 고형화되지 않은 빌드 물질의 두께보다 얇아진다. 예를 들어, 빌드 물질은 처리 전에 제 1 두께로 증착될 수 있다. 처리 후에, 빌드 물질 중 고형화된 빌드 물질의 임의의 영역이 더 얇은 제 2 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 약 100 ㎛ 정도의 제 1 두께는, 일부 물질 시스템에서, 약 50 ㎛ 정도의 제 2 두께를 초래할 수 있다. 그러나, 빌드 레이어의 임의의 고형화되지 않은 빌드 물질의 두께는 소정의 예시에서 제 1 두께와 실질적으로 동일한, 즉, 100 ㎛로 유지될 수 있다.
따라서, 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역의 높이의 차이가 고형화된 영역의 에지의 윤곽에 관한 정보를 제공할 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 개시에 따른 물제의 제조 방법(100)의 일 예시를 도시한다. 방법은 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역을 포함하는 빌드 레이어를 형성하는 단계(101)를 포함한다. 빌드 레이어를 형성하는 단계는 고형화되 않은 빌드 물질의 레이어를 증착하는 단계와 고형화된 빌드 물질의 영역을 형성하기 위해 빌드 물질을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 빌드 레이어는 전술한 임의의 예시에 의해 형성될 수 있다.
방법은 빌드 레이어에 대한 에지 윤곽을 판정하는 단계(102)를 포함한다. 에지 윤곽을 판정하는 단계는 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에 걸친 빌드 레이어의 높이 변동을 측정하는 단계를 포함한다.
예시에 따르면, 높이 변동은 광학 센서를 사용하여 측정될 수 있다. 일부 예시에서, 광학 센서는 광 포커스 에러 센서를 포함할 수 있다.
광 포커스 에러 센서는 예를 들어 CD 또는 DVD 판독 헤드 등에 대한 광 픽업(optical pickups)과 같은 애플리케이션의 범위에 사용된다. 따라서, 이러한 센서는 상대적으로 저렴한 비용으로 상업적으로 용이하게 이용가능하다.
도 2는 광 포커스 에러 센서(200)의 일 예시를 도시한다. 광원(201)은 빔 스플리터(202)와 같은 요소에 조사되는(directed) 광 방사선 빔을 생성한다. 빔 스플리터(202)는 광 방사선의 일부를 렌즈(204)를 통해 분석되도록 표면(203)에 조사한다. 표면으로부터 반사된 방사선은 렌즈(204)와 빔 스플리터(202)를 통해 검출기(205)로 다시 조사된다. 검출기(205)는 검출기에 수반되는 반사 빔의 형태를 판정할 수 있고, 예를 들어, 도 2의 우측에 도시된 사각형 격자로 배치된 센싱 사분면(205a 내지 205d)을 갖는 사분 광검출기(quadrant photodetector)일 수 있다. 검출기는 판독 회로(206)에 접속될 수 있다. 판독 회로는 포커스 에러 신호를 판정할 수 있다. 일부 예시에서, 포커스 에러 신호는 대각선으로 반대편의 사분면으로부터의 광전류를 합하여, 즉, 사분면(205a 및 205d)으로부터의 광전류를 합하고 사분면(205b 및 205c)으로부터의 광전류를 또한 합하고 그 합들 사이의 차이를 판정함으로써 판정될 수 있다. 따라서, 포커스 에러에 대응하는 값(FE)이 다음과 같이 판정될 수 있다:
Figure 112017072487639-pct00001
여기서, Ia는 사분면(205a)으로부터의 광전류이고, Ib는 사분면(205b)으로부터의 광전류이고, Ic는 사분면(205c)으로부터의 광전류이고, Id는 사분면(205d)으로부터의 광전류이다.
센서 셋-업은 검출기(205)에서 수신된 반사 빔의 형태가 렌즈(204)와 반사 표면(203) 사이의 거리에 따라 결정되도록 한다. 표면(203)이 특성 길이, 예컨대, 초점 거리에 위치되면, 검출기(205)에 수반되는 빔의 형태는 원형이다. 도 2의 우측 최상단에 도시된 바와 같이, 원형 형태(207a)는 검출기의 모든 사분면(205a 내지 205d)을 실질적으로 동일하게 조명할(illuminate) 수 있다. 본 예시에서, 포커스 에러에 대응하는 값(FE)은 실질적으로 0과 같으며, 즉, 사분면(205a 및 205d)으로부터의 광전류의 합은 사분면((205b 및 205c)으로부터의 광전류의 합과 실질적으로 동일할 것이다.
센서(200)는 또한 적어도 특성 길이의 특정 범위 내에서 반사 빔이 원형 형태를 벗어나 길어진 또는 타원형의 형태를 보이기 시작하도록 배치될 수 있으며, 길어짐의 정도 및 축은 특성 길이를 벗어나는 정도와 연관된다.
빔 스플리터(202)는 렌즈(204)와 표면 사이의 거리가 특성 길이보다 크도록 광 경로에 난시각을 도입하며, 즉, 표면이 더욱 멀어져서 검출기 상의 빔의 크기가 제 1 축을 따라서는 증가하고 직교하는 제 2 축을 따라서는 감소할 것이다. 도 2의 우측 중간의 도면에서 표면이 센서로부터 특성 길이보다 멀어지는 경우에 초래될 수 있는 형태(207b)를 도시한다. 본 예시에서, 사분면(205a 및 205d)으로부터의 광전류의 합은 사분면(205b 및 205c)으로부터의 광전류의 합보다 작을 것이다. 따라서, 포커스 에러에 대응하는 값(FE)은 센서(200)와 표면(203) 사이의 거리가 얼마나 특성 길이로부터 멀어지는지와 관련한 값만큼 음의 값일 것이다.
그러나, 렌즈(204)와 표면 사이의 거리가 특성 길이보다 작아지면, 즉, 표면이 가까워지면, 검출기 상의 빔의 크기가 제 1 축을 따라서는 감소하고 직교하는 제 2 축을 따라서는 증가할 것이다. 도 2의 우측 하단의 도면에서 표면이 특성 길이보다 가까워지는 경우에 초래될 수 있는 형태(207c)를 도시한다. 본 예시에서, 사분면(205a 및 205d)으로부터의 광전류의 합 또는 조합은 사분면(205b 및 205c)으로부터의 광전류의 합 또는 조합보다 클 것이다. 따라서, 포커스 에러에 대응하는 값(FE)은 센서(200)와 표면(203) 사이의 거리가 얼마나 특성 길이로부터 멀어지는지와 관련한 값만큼 양의 값일 것이다
포커스 에러에 대응하는 값(FE)과 표면과 센서(200) 사이의 거리 간의 관계는 특정 거리 범위에 대해 실질적으로 선형적(linear)이다. 이러한 선형적인 범위는 센서의 구성요소의 배치에 의해 정의될 수 있으나, 일 예시에서는 포커스 에러 값이 약 5 ㎛ 가량의 범위, 예를 들어, 6 ㎛의 범위에 걸쳐 선형적일 수 있다. 따라서, 광학 센서는 5 ㎛ 가량보다 낮은 공간적 해상도로 높이의 변동을 결정할 수 있으며, 즉, 높이 상의 임의의 차이가 5 ㎛ 가량보다 큰 정확도로 특성화될 수 있다.
빌드 레이어의 표면에 대해 횡방향으로(transversely) 광학 센서를 스캐닝함으로써, 빌드 레이어의 표면과 센서 사이의 거리가 포커스 에러의 값에 대한 검출 가능한 변화를 초래하는 임의의 높이 변화에 따라 달라질 수 있다.
전술한 바와 같이, 포커스 에러가 거리에 대해 선형적인 동작 범위는 빌드 레이어의 예상되는 총 높이 변동보다 작을 수 있다. 일부 시스템을 예로 들면, 고형화된 빌드 물질의 영역에서 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역까지의 빌드 레이어의 높이상의 예상되는 변화는 대략 50 ㎛를 초과할 수 있다.
따라서, 광학 센서는 광학 센서 또는 광학 센서의 적어도 일부의 길이 이동(longitudinal translation)을 위한 이동 스테이지(208)를 포함한다. 이동 스테이지는 예를 들어 빔 스플리터에 대해 렌즈(204)를 이동시킬 수 있다. 일부 예시에서, 이동 스테이지는 예를 들어 인덕터를 포함하며, 인덕터는 알려진 이동을 제공하는 알려진 전류량만큼 인덕터에 공급되는 전류에 의해 결정되는 이동의 정도로 렌즈(204)의 길이 이동을 제공한다.
따라서, 일 예시에서, 광학 센서는 초기에 빌드 물질의 고형화된 영역과 고형화되지 않은 영역 사이의 전이 구역 근처의 빌드 구역의 표면 상부에 위치될 수 있다. 빌드 레이어가 일반적으로 x-y 평면에 평행하게 배향되는(oriented) 것을 고려하면, 측정되는 높이는 z-방향에 대응한다. 이동 스테이지(208)는 포커스 에러에 대응하는 값이 실질적으로 0이 될때까지 렌즈(204)를 z-방향으로 움직이도록 제어된다. 따라서, 그러한 위치에서 빌드 레이어의 표면은 z-방향에서 광학 센서로부터 특성 거리에 있음이 알려진다. 광학 센서는 횡 방향, 즉, x-y 평면에 평행하게 이동될 수 있으며, z-방향으로는 위치를 유지한다. 레이어의 높이 상의 임의의 변화는 표면이 특성 거리보다 더 가까워지거나 더 멀어지는 것을 초래하므로, 포커스 에러에 대응하는 값의 검출 가능한 변화가 센서의 x-y 위치를 따라 로깅될(logged) 수 있다.
높이의 변화가 충분하여 소정 위치에서 센서와 표면 사이의 거리가 포커스 에러의 선형적 동작 범위의 말단에 근접하면, 이동 스테이지는 그 위치에서 포커스 에러가 0에 다다를 때까지 이동하도록 동작될 수 있다. 그 위치에 대해 앞서 결정된 거리는 저장될 수 있고, 횡방향 스캐닝이 재개될 수 있다. 이러한 방식으로, 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전체 전이 구역에서 높이 변동이 높은 수준의 정확도로 판정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에서의 높이 변동을 전이 구역에서 광학 센서를 스캐닝하고, 반사 빔의 윤곽 변경을 측정하고, 높이의 변경을 획득하기 위한 측정을 수행함으로써 측정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 광학 센서는 CD/DVD 판독기를 위한 광학 픽업과 유사할 수 있으므로 작은 폼 팩터와 적은 비용으로 상업적으로 용이하게 사용가능할 수 있다.
광학 센서가 도 2에 도시된 컴포넌트 외의 컴포넌트를 포함할 수 있음을 주의해야 한다. 예를 들어, 광학 센서는 사분의 일 파장판(quarter wave plate), 추가적인 렌즈 및/또는 회절 격자(diffraction grating)를 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트는 도 2에 도시된 컴포넌트 대신에 또는 추가로 제공될 수 있다.
일부 예시에서, 다른 유형의 센서가 빌드 레이어의 높이 변동을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 광학일 수 있거나 광학이 아닐 수 있는 다른 유형의 범위 또는 거리 측정 센서가 사용될 수 있다.
광학 센서는 컨트롤러(209)와 통신할 수 있다. 컨트롤러(209)는 높이값을 판정하고 그에 따라 에지 윤곽을 판정하도록 광학 센서에 의해 검출된 신호를 처리하는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 에지 윤곽을 판정하는 전용 프로세서일 수 있거나, 다른 작업을 또한 수행하는 적층 가공 시스템의 프로세서일 수 있다. 그러나 일부 예시에서, 판독 회로(206)는 하기에서 설명되는 바와 같이 컨트롤러(209)가 에지 윤곽에 기초하여 적층 가공 시스템의 설정을 제어할 수 있는 경우 높이 윤곽을 결정할 수 있다.
일부 예시에서, 광학 센서는 빌드 레이어에 따라 움직일 수 있는 스캐닝 스테이지 상에 내장될 수 있다. 예시적인 스캐닝 스테이지(300)가 도 3에 도시되며, 빌드 레이어(302)와 광학 센서(306)를 갖는 스캐닝 스테이지(304)를 제시한다.
일부 예시에서, 스캐닝 스테이지는 선형 축을 따라 빌드 레이어에 대해 이동될 수 있으며, 본 명세서에서 선형 축은 스캐닝 축으로 지칭되고, 예를 들어, 도 3에서는 큰 화살표로 표시되는 y-축이다. 스캐닝 스테이지(304)는 빌드 레이어의 전체 폭을 가로지르는 스캐닝 축에 대해 직교하는 축, 즉, x-축 따라 연장될 수 있다. 광학 센서(306)는 스캐닝 캐리지(scanning carriage)를 따라 선형적으로, 즉, 스캐닝 축에 직교하는, 예를 들어, 도 3에서 작은 화살표로 표시된 x-축을 따라 이동할 수 있다. 이처럼, 광원은 이차원적으로 움직여서 빌드 표면의 전체 영역을 스캔할 수 있다.
다른 광학 센서의 배치가 가능함을 이해해야 한다. 예를 들어, 빌드 레이어의 전체 폭으로 연장될 수 없는 스캐닝 스테이지가 두 개의 스캐닝 축을 따라 독립적으로 이동할 수 있으며, 그에 따라 광학 센서는 빌드 레이어의 전체 영역으로 이동될 수 있다. 다른 예시에서, 광학 센서는 단일 축을 따라 이동하도록 제한되어 각 스캔에서 빌드 레이어의 단일 단면을 따라 윤곽을 판정하도록 제한될 수 있다.
광학 센서는 빌드 영역의 스캔 영역 내의 실질적으로 모든 영역에 위치될 수 있도록 내장될 수 있다. 스캔 영역은 예를 들어 하나의 광학 센서만 존재하는 경우 빌드 레이어의 전체를 포함할 수 있다. 그러나 일부 예시에서, 복수의 광학 센서가 존재할 수 있으며, 그러한 경우에 광학 센서는 빌드 레이어 전체에 연장되지 않는 스캔 영역에 배치될 수 있다.
광학 센서는 전용 스캐닝 스테이지에 위치될 수 있다. 그러나 일부 예시에서, 광학 센서는 적층 가공 시스템의 일부 다른 컴포넌트 역시 운반하는 스캐닝 스테이지 상에 위치될 수 있다. 적층 가공 시스템의 일부 다른 컴포넌트는 스캐닝 스테이지 상에 위치될 수 있으며, 따라서 광학 센서는 기존의 스캐닝 스테이지에 효과적으로 추가될 수 있다. 예를 들어, 광학 센서는, 예를 들어, 유착 작용제 및/또는 유착 수정 작용제를 분배하는 작용제 분배기와 같이 유착을 제어하기 위해 고형화되지 않은 빌드 물질에 작용제를 분배하는 작용제 분배기와 함께 스캐닝 스테이지 상에 위치될 수 있다. 일부 예시에서, 광학 센서는 빌드 표면을 빌드 물질의 다음 레이어로 코팅하기 위한 코팅 메커니즘과 함께 스캐닝 스테이지 상에 위치될 수 있다. 일부 예시에서, 광학 센서는 빌드 표면을 가열하기 위한 가열 요소와 함께 스캐닝 스테이지 상에 위치될 수 있다.
전술한 컴포넌트 외에 다른 컴포넌트가 광학 센서와 함께 스캐닝 스테이지 상에 부가적으로 또는 대안적으로 내장될 수 있음이 이해될 것이다. 아울러, 삼차원 물체를 제조하는 적층 가공 시스템은 둘 이상의 스캐닝 스테이지를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 에지 윤곽은 고형화된 빌드 물질과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에서 빌드 레이어의 높이 변동을 측정함으로써 판정될 수 있다. 전술한 예시는 용이하게 적층 가공 시스템에 통합될 수 있고 빌드 레이어가 형성된 후와 다음 빌드 레이어가 형성되기 전에 빌드 레이어의 높이 변동을 판정하는데 사용되는 광학 센서를 설명한다.
따라서, 에지 윤곽은 형성된 물체의 슬라이스의 에지 품질에 관한 정보를 제공한다. 일부 예시에서, 완성된 물체의 표면 거칠기에 대한 표시를 제공할 수 있다. 양호한 품질의 에지는 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이에 예리한 전이를 가질 수 있다. 그러한 에지는 윤곽과 같은 효과적인 단차(effective step)를 갖는 높이 윤곽을 초래할 수 있다. 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역은 제 1 높이를 갖고, 고형화된 빌드 물질은 더 낮은 제 2 높이를 가질 것이다. 두 영역 사이에 예리한 전이가 존재할 경우, 상대적으로 짧은 횡방의 거리에 높이상의 단차 변경 또는 높이상의 경사(ramp)가 존재할 것이다. 그러나 일부 예시에서, 에지는 예리하지 않을 수 있다. 제조된 물체의 슬라이스에 대응하는 영역 외부의 물질의 전부가 아닌 일부가 고형화될 수 있다. 따라서, 빌드 레이어의 그 부분을 관통하는 깊이 부분이 일부 고형화되지 않은 빌드 물질 및 일부 고형화된 빌드 물질과 접할 수 있다. 그러한 지점에서 빌드 레이어의 결과적인 높이는 제 1 높이와 제 2 높이 사이의 어딘가가 될 것이다.
예시적인 윤곽이 도 4에 도시된다. 도 4a는 빌드 레이어(401)의 예시적인 상부 표면을 도시한다. 본 예시의 빌드 레이어(401)는 고형화된 빌드 물질의 영역(402)과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역(403)을 포함한다. 관련 영역의 개수, 형태, 크기 및 위치는 제조된 물체의 특정 슬라이스에 의해 결정될 것임을 이해해야 한다. 에지 윤곽은 적어도 영역(402 및 403) 사이의 전이 구역에서의 높이 변동을 측정함으로써 판정될 수 있다.
도 4a는, 예를 들어, 윤곽이 점선(A-A' 및 B-B')에 의해 표시된 바와 같이 판정될 수 있음을 도시한다. 도 4b는, 예컨대 z-방향으로 측정된 빌드 레이어의 높이가 빌드 레이어의 스캔 라인(A-A' 및 B-B')을 따라 어떻게 변동하는지에 관한 일반적인 예시를 도시한다. 고형화된 빌드 물질의 영역(402)에 대해, 빌드 물질은 유착되고 따라서 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역(403)보다 더 조밀해진다. 따라서, 고형화된 빌드 물질의 영역(402)의 높이는 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역(403)의 높이보다 더 낮다.
도 4c는 예컨대 고형화된 빌드 물질의 영역(402)과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역(403) 사이의 원형으로 둘러싸인 에지 구역에 대한 에지 윤곽을 도시한다. 양호한 에지 품질에 대해서 전술한 바와 같이, 도 4c의 하단 부분의 기준 윤곽에 의해 표시된 바와 같이 에지 구역에 예리하고 깨끗한 전이가 존재해야만 한다. 도 4c의 상부 예시에 도시된 바와 같은 에지 윤곽은 예리하고 깨끗한 전이를 나타내지 못하는 에지 윤곽의 예시가 될 수 있다. 에지의 높이가 상대적으로 긴 횡적 거리를 따라 변동하는 것을 알 수 있다. 에지 윤곽의 가장 가파른 구역이 기준 윤곽의 단차의 위치로부터 약간 어긋나 있음을 또한 알 수 있다. 따라서, 그러한 에지 윤곽은 빌드 물질의 고형화된 영역의 에지가 상대적으로 저급한 품질임을 나타낼 수 있다.
따라서, 에지 윤곽은 형성된 물체의 에지의 품질을 특징화하는데 사용될 수 있다. 일부 예시에서, 결정된 에지 윤곽은 적층 가공 시스템의 처리 설정을 제어하는데 사용될 수 있다. 이는 에지의 예리함을 향상시키기 위해 닫힌 루프 방식(closed loop manner)으로 수행될 수 있다.
도 1b는 본 개시에 따른 예시적인 방법을 도시한다. 도 1a를 참조하여 설명된 방법과 마찬가지로, 본 예시의 방법은 빌드 레이어를 형성하는 단계(101)와, 에지 윤곽을 판정하는 단계(102)를 포함할 수있다. 본 예시의 방법에서, 방법은 또한 빌드 레이어를 형성하기 위한 처리 설정을 제어하는 단계(103)를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 적층 가공 시스템의 빌드 파라미터를 제어하는 단계와 연관된 처리 설정을 사용하여 후속하는 빌드 레이어를 형성(101)하도록 진행하는 단계를 포함한다.
예컨대, 적층 가공 시스템의 교정(calibration)과 같은 처리 설정을 제어하여 삼차원 물체를 제조하는데 따른 예시적인 방법이 도 5에 도시된다. 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역의 높이 변동을 측정함으로써 빌드 레이어에 대해 에지 윤곽이 판정(501)될 수 있다. 에지 윤곽은 전술된 임의의 예시에 따라 판정될 수 있다.
그 후, 에지 윤곽의 특성이, 예를 들어, 기준 윤곽과 같은 기준 특성의 공차(tolerance) 내에 있는지를 판정(502)할 수 있다. 이는 결정된 윤곽을 기준 윤곽과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 기준 윤곽은 예를 들어 도4c의 하부에 도시된 바와 같이 예리한 에지 윤곽의 형태를 가질 수 있다. 단차 함수(step function), 편평한 기울기(flat slope) 또는 곡선을 포함하는 기준 윤곽의 범위가 가능한 것을 이해해야 한다.
다양한 특성이 고려될 수 있다. 예를 들어, 결정된 에지 윤곽은 완전히 고형화된 빌드 물질에 대응하는 상대적으로 일정한 높이의 구역과 완전히 고형화되지 않은 빌드 물질에 대응하는 상대적으로 일정한 높이의 다른 구역을 식별하기 위해 분석될 수 있다. 이러한 두 개의 구역 사이의 거리는 에지 구역의 폭을 나타낼 수 있으며, 에지 구역의 폭은 하나의 특성일 수 있다. 특성은 에지 구역에서 높이 변경의 최대 및/또는 최소 기울기일 수 있다. 특성은 제조되는 물체의 개념적 모델의 슬라이스의 에지의 알려진 위치와 비교되는 주요한 높이 변경의 위치일 수 있다. 특성은 에지 구역의 높이 윤곽 내의 범프(bump)의 출현 또는 유의미한 국부 최대값 또는 최소값일 수 있다.
일부 예시에서, 에지 윤곽은 윤곽을 따라 여러 지점에서 측정된 윤곽의 편차를 계산함으로써, 예를 들어, 기준 윤곽에서 측정된 윤곽을 빼거나 각 지점에서의 높이와 기준, 예컨대, 이론적(theoretical) 윤곽을 비교함으로써 기준 윤곽과 비교될 수 있다. 일부 예시에서, 편차는 편차를 편차의 허용값의 범위와 비교함으로써 윤곽이 공차 내에 있는지 여부를 판정하는데 사용될 수 있다. 측정된 편차가 허용값보다 크면, 측정된 윤곽은 기준 윤곽의 공차 내에 있지 않다. 측정된 편차가 허용값보다 작으면, 측정된 윤곽은 기준 윤곽의 공차 내에 있다.
판정된 에지 윤곽이 허용 가능하다고 간주되면, 예를 들어, 결정된 에지 윤곽이 기준 윤곽의 공차 내에 있어 특정 빌드를 위해 충분히 정확하면, 적층 가공 시스템이 제대로 동작한다는 것을 나타낸다. 따라서, 적층 가공 시스템에 대한 현재 설정이 유지(503)된다. 그러나, 에지 윤곽이 에지가 허용 가능하지 않음, 예를 들어, 에지가 빌드의 정확도를 위해 충분이 예리하지 않음을 나타내면, 정확도를 높이기 위해 처리 설정이 조정(504)된다. 처리 설정은 도 2에 도시된 컨트롤러(209)와 같은 컨트롤러에 의해 조정될 수 있다.
따라서, 처리 설정은 판정된 에지 윤곽에 기초하여 제어될 수 있다. 처리 설정은 처리된 빌드 레이어의 속성, 예컨대, 삼차원 물체의 제조의 파라미터를 변동시키도록 제어될 수 있는 적층 빌드 프로세스의 설정이다. 판정된 에지 윤곽이 허용 가능하면, 관련된 처리 설정은 유지될 수 있다. 그러나, 에지 윤곽이 허용 가능하지 않으면, 처리 설정은 조정될 수 있다. 일부 예시에서, 처리 설정은 복수의 상이한 빌드 레이어를 형성하는 과정에서 수행되는 에지 향상 루틴의 일부로서 조정될 수 있으며, 이에 대해서 하기에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
따라서 일부 예시에서, 처리 설정은 판정된 에지 윤곽이 허용 가능하지 않은 경우에 조정될 수 있으며, 다음 빌드 레이어일 수 있지만 반드시 다음 빌드 레이어일 필요는 없는 후속 빌드 레이어가 제조(505)될 수 있다. 이러한 후속 빌드 레이어에 대한 에지 윤곽이 따라서 판정될 수 있다. 에지 윤곽은 에지 윤곽이 현재 허용 가능한지 아닌지를 판정하기 위해 평가될 수 있다. 에지 윤곽이 허용 가능하면, 현재 처리 설정이 유지될 수 있어 추가적인 조정은 불필요해질 수 있다. 그러나, 에지 윤곽이 여전히 허용 불가능하면, 처리 설정은 다시 조정될 수 있다. 이는 동일하거나 상이한 처리 설정일 수 있다. 처리 설정을 조정하는 과정에서 이전 변경이 품질을 향상시키는지 아닌지에 대해 평가될 수 있다.
따라서, 방법은 윤곽이 기준 윤곽의 공차 내에 있다고 판정될 때까지 레이어 간의 처리 설정, 예컨대, 빌드 파라미터를 변경하는 에지 향상 루틴으로 반복적인 방식(iterative fashion)으로 반복될 수 있다. 이러한 지점에서, 프린트된 윤곽이 허용 가능한 정도로 예리해서 추가적인 조정이 필요없을 수 있다.
전술한 바와 같이, 일부 예시에서 적층 가공 시스템, 즉, 제조 프로세스의 처리 설정은 에지의 예리함을 제어하도록 제어될 수 있다. 결과적인 빌드 레이어의 에지 예리함에 영향을 미칠 수 있는 다양한 요인이 존재한다. 그 중 두 개의 요인은:
i) 제조되는 물체의 슬라이스에 대응하는 영역에 인접한 영역의 유착을 제한하거나 억제하도록 사용되는 유착 수정 작용제의 양. 에지 구역에 적용되는 유착 수정 작용제의 양을 늘리면, 전이 구역에서의 용융이 감소될 수 있다.
ii) 온도 윤곽: 예를 들어, 융합 램프(fusing lamps)의 온도와 같이 빌드 물질의 레이어에 전달되는 에너지와 빌드 물질의 레이어가 융합 램프와 같은 에너지원에 노출되는 기간이 총 전도된 열에 영향을 미친다. 램프 온도를 올리고/올리거나 노출 시간을 줄이면 더 예리한 예지를 형성할 수 있다.
따라서, 제어될 수 있는 처리 설정은 유착을 제어하는 고형화되지 않은 빌드 물질에 적용되는 유착 수정 작용제의 양일 수 있다. 유착 수정 작용제의 양은 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 유착 수정 작용제의 작용제 분배기는 전달되는 유착 수정 작용제의 액적 크기를 변경하도록 제어되고/제어되거나 유착 수정 작용제의 분배 제어기는 유착 수정 작용제의 액적 밀도를 변경하도록 제어되고/제어되거나 유착 수정 작용제의 작용제 분배기는 유착 수정 작용제의 액적 수를 변경하도록 제어될 수 있다.
제어될 수 있는 처리 설정은 유착을 제어하기 위해 작용제를 고형화되지 않은 빌드 물질에 분배하는 작용제 분배기의 정렬이다. 예를 들어 유착 수정 작용제에 대한 작용제 분배기의 정렬은, 예를 들어, 교정을 초기화하거나 정렬을 조정함으로써 제어될 수 있다.
제어될 수 있는 처리 설정은 빌드 레이어를 형성하기 위해 빌드 물질의 레이어에 적용되는 온도 설정일 수 있다. 온도 설정은 융합 램프 등과 같은 가열기의 온도일 수 있다. 온도 설정은 빌드 레이어를 형성하기 위해 적용되는 에너지의 지속 기간일 수 있다.
도 6은 처리 설정을 조정하는 복수의 패스를 통해 작동될 수 있는 스테이지 시퀀스의 일 예시를 도시한다. 따라서, 도 6은 에지 향상 루틴의 일 예시에 후속될 수 있는 시퀀스를 도시한다. 이러한 스테이지는 도 2에 도시된 컨트롤러(209)와 같은 컨트롤러에 의해 구현될 수 있다. 이러한 스테이지는 점진적(progressive)일 수 있어서, 각각의 스테이지는, 예를 들어, 특정 처리 설정을 최적화하기 위해 상이한 빌드 레이어에 대한 일련의 연속적인 조정을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 조악한 에지 선명도에 대한 한 가지 옵션은 유착 수정 작용제의 양을 증가시키는 것일 수 있다. 따라서, 에지 향상의 제 1 스테이지는 빌드 물질로 전달되는 유착 수정 작용제의 양을 증가시키거나 감소시키는 단계(601)를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 전달되는 유착 작용제의 양을 증가시키거나 감소시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 일 예시에서, 도 5의 방법에 대한 일련의 반복이 에지의 예리함을 최적화하기 위해 수행될 수 있으며, 각각의 반복에 대해 유착 수정 작용제 또는 유착 작용제의 양은 도 6에 도시된 바와 같은 에지 향상 루틴에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 에지 향상 루틴은 처리 설정의 일련의 조정에 의해 구현될 수 있다.
일부 예시에서, 처리 설정은 에지 윤곽 또는 그러한 설정을 사용하여 형성된 빌드 레이어의 에지 윤곽에 대한 평가와 함께 적절한 메모리에 저장될 수 있다. 이러한 예시에서, 에지 향상 루틴이 수행되면, 바로 앞선 반복에서 획득된 에지 윤곽이 이전 반복에서 획득된 에지 윤곽과 비교될 수 있다. 바로 앞선 반복의 설정이 이전 반복보다 향상되었으면, 추가적인 수정이 최적값에 행해질 수 있어서 그러한 설정을 조정하는 것에 대해 최선의 결과가 달성될 수 있다. 예를 들어, 유착 수정 작용제의 양을 증가시킴으로써 에지의 예리함이 개선되었다면, 에지 향상 루틴이 계속해서 추가적인 유착 수정 작용제를 적용하는 것이 영향을 미치지 않거나 에지의 예리함을 감소시키기 시작할 때까지 유착 수정 작용제의 양을 점차 늘려갈 수 있다. 이 단계에서, 유착 수정 작용제의 최적량이 발견된다.
유착 수정 작용제 및/또는 유착 작용제의 양이 조정된 후에, 결과적인 에지가 여전히 기준 윤곽의 공차 내에 있지 않으면, 일부 예시에서 에지 향상 루틴이 다음 단계로 이동할 수 있다. 도 6의 예시에서, 에지 향상 루틴은 다음으로 작용제 분배기의 정렬을 조정할 수 있다. 에지 예리함의 결여는 작용제 분배기가 오정렬되어 관계된 작용제가 정확한 영역에 전달되지 않음으로써 야기될 수 있다. 작용제 분배기의 정렬을 조정하는 것은 작용제 분배기의 정렬을 교정하는 단계(602)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정렬 루틴을 사용하여 수행될 수 있으며, 정렬 루틴은 가끔(from time to time), 예를 들어, 펜(pen) 정렬 루틴을 수행할 수 있는 표준 교정 프로세스의 일부일 수 있다.
또한, 이는 최적의 파라미터를 찾기 위해 다수의 반복에 걸쳐 수행될 수 있으며, 달리는 발견될 수 없는 오정렬 문제에 대한 인식을 제공한다. 이는 적층 가공 시스템의 강건함(robustness) 및 품질을 개선한다.
작용제 분배기의 정렬을 교정한 후, 빌드 물질의 처리된 레이어가 여전히 기준 윤곽의 공차 내에 있지 않으면, 도 6의 예시에서 에지 향상 루틴은 온도 윤곽을 조정하는 제 3 스테이지로 이동한다. 온도 윤곽을 수정하는 단계는 융합 온도를 증가 또는 감소시키는 단계나 융합 온도가 적용되는 기간을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 융합 동안에 사용되는 에너지원의 온도를 낮추는 것이나 에너지원을 빌드 표면에 걸쳐 보다 빠르게 이동시켜서 빌드 레이어가 융합 온도에 노출되는 시간량을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 도 5에 개요된 방법에 대한 다수의 반복에 걸쳐 수행될 수 있으며, 그에 의해 빌드 물질의 레이어가 기준 윤곽의 공차 내에 있게 될 때까지 온도 윤곽은 빌드 물질의 레이어를 형성하는 사이에 에지 향상 루틴에 의해 변경될 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 예시에서 방법은 온도 설정과 함께 그러한 설정에 의해 형성된 빌드 레이어의 결과적인 에지 윤곽을 메모리에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 예시에서, 에지 향상 루틴이 수행될 경우에, 최신의 반복의 에지 윤곽은 이전 반복의 에지 윤곽과 비교될 수 있다. 최신 반복의 온도 설정이 이전 반복보다 향상된 윤곽을 제공하면, 추가적인 수정이 최적값에 대해 및/또는 허용 가능한 에지 윤곽을 갖는 빌드 레이어가 생산될 때까지 행해질 수 있다. 기준 윤곽의 공차 내에 존재하는 에지 윤곽을 갖는 레이어가 출력되면, 추가적인 조정은 필요 없게 될 수 있다.
따라서, 예시는 적층 가공 시스템을 교정하는 방법을 제공한다. 교정 방법은 시스템에 의해 형성되는 빌드 레이어의 에지 윤곽을 판정하는 단계를 포함할 수 있으며, 빌드 레이어는 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역을 포함한다. 에지 윤곽은 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에 걸친 빌드 레이어의 높이 변동을 포함할 수 있다. 방법은 사전 결정된 에지 윤곽을 달성 또는 유지하기 위해 시스템의 설정을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은 교정 방법은 적절한 설정을 수립하기 위해 빌드 프로세스 동안에 한번, 예를 들어, 빌드 프로세스의 시작 시에 수행될 수 있거나, 예리한 에지 윤곽을 유지하는 것을 보장하기 위해 빌드 프로세스에 걸쳐 일정 기간마다 반복적으로 또는 실질적으로 계속해서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 빌드 영역의 평균 온도와 같은 주변 조건이 동작 동안에 변경되는 경우에 방법을 주기적으로 수행하는 것이 필요할 수 있다. 일부 예시에서, 방법은 빌드 물질의 매 백번째 레이어마다 또는 다른 적절한 기간과 같은 빌드 프로세스 동안의 정기적인 기간마다 적용될 수 있다. 다른 예시에서, 품질 제어 목적으로 임의의 기간마다 사용될 수도 있다. 정확한 에지를 보장하도록 충분히 정기적으로 방법을 실행하면서도, 방법을 너무 자주 실행해서 빌드 속도에 악영향을 미치지 않는 사이에 균형이 필요할 수 있다.
전술한 예시의 방법을 사용하면, 주변 조건에 관계없이 최적의 에지 윤곽을 달성할 수 있으며, 예를 들어, 빌드 품질이 주변 온도 또는 습도의 변동에 의해 영향을 받지 않는 것을 보장할 수 있다. 이로써, 빌드 프로세스의 강건함 및 정확도와 완성된 물체의 품질을 증가시킬 수 있다.
방법, 장치 및 관련 양태가 특정 예시를 참조하여 설명되었으나, 다양한 수정, 변경, 삭제 및 대체가 본 개시의 사상을 벗어남 없이 수행될 수 있다. 따라서, 방법, 장치 및 관련 양태는 하기의 청구항과 그 등가물의 범위에 의해서만 한정되도록 의도된다. 전술한 예시는 본 명세서에 설명된 바를 한정하기 보다는 설명한다는 것과, 본 기술분야에 속한 당업자는 첨부된 청구항의 범위를 벗어남 없이 많은 대안적인 구현을 설계할 수 있을 것임을 주의해야 한다.
"포함하는(comprising)"이라는 단어는 청구항에 나열된 요소 외의 요소들의 존재를 배제하지 않으며, "하나의(a)" 또는 "하나의(an)"이라는 단어는 복수를 배제하지 않으며, 단일 프로세서 또는 다른 유닛이 청구항에 기재된 복수의 유닛의 기능을 실행할 수 있다.
임의의 종속항의 특징이 임의의 독립항 또는 다른 종속항의 특징과 결합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 삼차원 물체의 제조 방법으로서,
    고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역을 포함하는 빌드 레이어(build layer)를 형성하는 단계 - 상기 빌드 레이어를 형성하는 단계는 고형화되지 않은 빌드 물질의 레이어를 증착하는 단계와 상기 빌드 물질을 처리하여 상기 고형화된 빌드 물질의 영역을 형성하는 단계를 포함함 - 와,
    상기 빌드 레이어의 에지 윤곽(edge profile)을 판정하는 단계 - 상기 에지 윤곽을 판정하는 단계는 상기 고형화된 빌드 물질의 영역과 상기 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역(transition)에 걸친 상기 빌드 레이어의 높이 변동을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 높이 변동은 상기 에지 윤곽의 선명도를 판정함 - 를 포함하는
    삼차원 물체 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 윤곽에 기초하여 후속 빌드 레이어를 형성하기 위한 처리 설정을 제어하는 단계를 포함하는
    삼차원 물체 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 윤곽의 특성(characteristic)이 기준 특성의 공차(tolerance) 내에 있는지 판정하는 단계와,
    상기 에지 윤곽의 특성이 상기 공차 내에 있지 않으면, 후속 빌드 레이어를 형성하기 위한 처리 설정을 조정하는 단계를 포함하는
    삼차원 물체 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 윤곽에 기초하여 후속 빌드 레이어에 대한 유착(coalescence)을 제어하기 위해 상기 고형화되지 않은 빌드 물질에 적용되는 작용제(agent)의 양을 제어하는 단계를 포함하는
    삼차원 물체 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 윤곽에 기초하여 후속 빌드 레이어에 대한 유착을 제어하기 위해 상기 고형화되지 않은 빌드 물질에 작용제를 분배하는 분배기의 정렬을 제어하는 단계를 포함하는
    삼차원 물체 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 윤곽에 기초하여 후속 빌드 레이어를 형성하기 위해 적용되는 온도 설정을 제어하는 단계를 포함하는
    삼차원 물체 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 높이 변동은 광학 센서를 사용하여 측정되는
    삼차원 물체 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 센서는 광학 포커스 에러 센서(optical focus error sensor)인
    삼차원 물체 제조 방법.
  9. 적층 가공 시스템(additive manufacturing system)으로서,
    고형화되지 않은 빌드 물질의 레이어를 증착하고, 상기 빌드 물질을 처리하여 고형화된 빌드 물질의 선택된 영역을 형성하는 빌드 레이어 제조기와,
    고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에 걸친 레이어의 높이 변동을 측정하는 센서를 포함하되,
    상기 높이 변동은 상기 레이어의 에지 윤곽의 선명도를 판정하는
    적층 가공 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정된 높이 변동에 기초하여 상기 빌드 레이어 제조기의 처리 설정을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는
    적층 가공 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 에지 윤곽의 특성이 기준 특성의 공차 내에 있는지 판정하는
    적층 가공 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 에지 윤곽에 기초하여 상기 빌드 레이어 제조기에 의해 적용되는 유착을 제어하는 작용제의 양을 제어하는
    적층 가공 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 에지 윤곽에 기초하여 상기 빌드 레이어 제조기의 분배기의 정렬을 제어하되, 상기 분배기는 유착을 제어하는 작용제를 분배하는
    적층 가공 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 에지 윤곽에 기초하여 상기 빌드 레이어 제조기에 의해 적용되는 온도 설정을 제어하는
    적층 가공 시스템.
  15. 적층 가공 시스템을 교정하는 방법으로서,
    상기 시스템에 의해 형성된 빌드 레이어에 대한 에지 윤곽을 판정하는 단계 - 상기 빌드 레이어는 고형화된 빌드 물질의 영역과 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역을 포함하고, 상기 에지 윤곽은 상기 고형화된 빌드 물질의 영역과 상기 고형화되지 않은 빌드 물질의 영역 사이의 전이 구역에 걸친 상기 빌드 레이어의 높이 변동을 포함하며, 상기 높이 변동은 상기 에지 윤곽의 선명도를 판정함 - 와,
    사전 결정된 에지 윤곽을 달성 또는 유지하기 위해 상기 시스템의 설정을 제어하는 단계를 포함하는
    적층 가공 시스템 교정 방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10786948B2 (en) 2014-11-18 2020-09-29 Sigma Labs, Inc. Multi-sensor quality inference and control for additive manufacturing processes
US10207489B2 (en) * 2015-09-30 2019-02-19 Sigma Labs, Inc. Systems and methods for additive manufacturing operations
IT201600128438A1 (it) * 2016-12-20 2018-06-20 Gimac Di Maccagnan Giorgio Sistema per processi di additive manufacturing e relativo metodo di controllo
US11426943B2 (en) 2017-04-19 2022-08-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Selection of powder control temperature regions in 3D printing
EP3658358A4 (en) 2017-10-14 2021-07-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. PROCESSING 3D OBJECT MODELS
US11724459B2 (en) 2018-04-06 2023-08-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Configuring an additive manufacturing system
JP7139720B2 (ja) * 2018-06-27 2022-09-21 株式会社リコー 造形物の製造方法、及び造形物の製造装置
CN112004659B (zh) * 2018-07-23 2022-09-09 惠普发展公司，有限责任合伙企业 在添加剂制造过程期间适应印刷参数
CN110570521B (zh) * 2019-09-10 2021-07-06 同济大学 一种城市地面粗糙度计算方法
US20230102130A1 (en) * 2020-03-20 2023-03-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Print job processing
CN113844035B (zh) * 2021-10-19 2022-05-13 郑州市中心医院 一种应用于颧骨3d打印中三维图像处理方法及系统
DE102022200351A1 (de) 2022-01-14 2023-07-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mindestens einem Gegenstand mittels pulverbettbasierter generativer Fertigung
CN115122641B (zh) * 2022-05-31 2023-08-08 深圳市纵维立方科技有限公司 控制方法、控制系统、可读存储介质和3d打印设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005007572A (ja) * 2003-04-22 2005-01-13 Fuji Photo Film Co Ltd 三次元造形物の製造方法
JP2013151165A (ja) * 2007-07-17 2013-08-08 Seiko Epson Corp 三次元造形装置、および三次元造形方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992011577A1 (de) * 1990-12-21 1992-07-09 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objekts
JP3715081B2 (ja) 1997-07-15 2005-11-09 本田技研工業株式会社 乗員保護装置
JPH11347761A (ja) * 1998-06-12 1999-12-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザによる３次元造形装置
US6259962B1 (en) * 1999-03-01 2001-07-10 Objet Geometries Ltd. Apparatus and method for three dimensional model printing
US6850334B1 (en) 2000-01-18 2005-02-01 Objet Geometries Ltd System and method for three dimensional model printing
WO2002003966A2 (en) 2000-07-10 2002-01-17 Therics, Inc. Method and materials for controlling migration of binder liquid in a powder
US7229144B2 (en) * 2002-10-31 2007-06-12 Jeffrey Allen Nielsen Method for aligning multiple nozzle members in a solid free form fabrication tool
US20050280185A1 (en) * 2004-04-02 2005-12-22 Z Corporation Methods and apparatus for 3D printing
GB2422344B (en) 2005-01-24 2008-08-20 Univ Montfort Rapid prototyping method using infrared sintering
US7680555B2 (en) 2006-04-03 2010-03-16 Stratasys, Inc. Auto tip calibration in an extrusion apparatus
JP5586480B2 (ja) * 2008-02-14 2014-09-10 ネーデルランツ オルガニサティー フォール トゥーゲパストナトゥールヴェテンシャッペリーク オンデルズーク テーエンオー 有体物を層毎に造形する方法およびシステム
DE102008024465A1 (de) 2008-05-21 2009-11-26 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts aus einem pulverförmigen Material
JP5737905B2 (ja) 2010-11-01 2015-06-17 株式会社キーエンス 三次元造形装置及び三次元造形方法
US9802360B2 (en) * 2013-06-04 2017-10-31 Stratsys, Inc. Platen planarizing process for additive manufacturing system
CN103357875B (zh) 2013-06-28 2015-04-08 大连理工大学 一种矢量烧结系统及增材制造方法
US9415546B2 (en) * 2014-01-29 2016-08-16 Xerox Corporation System and method for controlling material drop volume in three dimensional object printing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005007572A (ja) * 2003-04-22 2005-01-13 Fuji Photo Film Co Ltd 三次元造形物の製造方法
JP2013151165A (ja) * 2007-07-17 2013-08-08 Seiko Epson Corp 三次元造形装置、および三次元造形方法

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