KR102048720B1 - 메모리를 포함하는 착탈식 3d 구축 모듈 - Google Patents

메모리를 포함하는 착탈식 3d 구축 모듈 Download PDF

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Abstract

구축되는 오브젝트를 지지하는 구축 플랫폼(3), 구축 플랫폼을 이동시키는 구동 유닛(5), 구축 파라미터를 수신하고 저장하는 메모리(13), 및 상기 호스트 장치에 연결 가능한 이동 가능한 구축 모듈(1) 인터페이스 회로(11), 및 구축 파라미터를 호스트 장치에 통신하는 인터페이스 회로(11)를 포함하는, 호스트 장치에 연결된 착탈식 구축 모듈(1)이 개시된다.

Description

메모리를 포함하는 착탈식 3D 구축 모듈
3차원(3D) 프린팅과 같은 적층 제조 기술(additive manufacturing techniques)은, 3D 오브젝트가 컴퓨터 제어하에 층 단위로 생성되는 적층 프로세스를 통해 디지털 3D 모델로부터 거의 모든 형태의 3D 오브젝트를 만드는 기술에 관한 것이다. 구축 재료(build materials), 증착 기술 및 구축 재료로부터 3D 오브젝트를 형성하는 프로세스의 면에서 상이한 매우 다양한 적층 제조 기술이 개발되어 왔다. 이러한 기술은 자외선을 광중합체 수지에 인가하는 것부터, 분말 형태의 반 결정질 열가소성 재료를 용융하는 것, 금속 분말의 전자 빔 용융에 이르기까지 다양할 수 있다.
적층 제조 프로세스는 보통 제조될 3D 오브젝트의 디지털 표현으로 시작한다. 이 디지털 표현은 컴퓨터 소프트웨어에 의해 층으로 가상으로 슬라이스되거나 사전 슬라이스 형식으로 제공될 수 있다. 각 층은 원하는 오브젝트의 단면을 나타내며, 몇몇 경우에 3D 프린터로서 공지되어 있는 적층 제조 장치로 전송되어, 거기서 이전에 구축된 층 상에서 구축된다. 이 프로세스는 오브젝트가 완성될 때까지 반복됨으로써 오브젝트를 층 단위로 구축한다. 오브젝트의 새로운 단면을 생성하기 위해, 몇몇 이용 가능한 기술은 재료를 직접 프린팅하는 반면, 다른 기술은 선택적으로 응고될 수 있는 추가 층을 형성하도록 리코팅 프로세스(recoating process)를 사용한다.
오브젝트가 제조되는 구축 재료는 제조 기술에 따라 달라질 수 있으며, 분말 재료, 페이스트 재료, 슬러리 재료 또는 액체 재료를 포함할 수 있다. 구축 재료는 보통 소스 컨테이너에서 제공되며, 이로부터 실제 제조가 이루어지는 적층 제조 장치의 구축 영역 또는 구축 격실(compartment)로 전달되어야 한다.
도 1은 예시적 구축 모듈의 도면을 도시한다.
도 2는 다른 예시적 구축 모듈의 도면을 도시한다.
도 3은 예시적 호스트 적층 제조 장치에 연결된 예시적 구축 모듈의 도면을 도시한다.
도 4는 2개의 호환 가능한 호스트 장치를 갖는 구축 모듈의 예의 도면을 도시한다.
도 5는 구축 모듈의 예의 도면을 도시한다.
도 6은 구축 모듈의 다른 예의 도면을 도시한다.
도 7은 구축 모듈의 또 다른 예의 도면을 도시한다.
도 8은 구축 모듈의 또 다른 예의 도면을 도시한다.
도 9는 소스 공급원의 또 다른 예의 도면을 도시한다.
도 10은 구축 모듈의 메모리 상에 구축 파라미터를 저장하는 예시적 방법의 흐름도를 도시한다.
도 11은 구축 파라미터를 호스트 장치에 통신하는 예시적 방법의 흐름도를 도시한다.
도 12는 구축 모듈의 메모리 상에 교정 파라미터를 저장하는 예시적 방법의 흐름도를 도시한다
도 13은 도 11의 교정 파라미터를 사용하는 예시적 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14는 내부 구축 모듈 구성요소의 상태를 사용하는 예시적 방법의 흐름도를 도시한다.
도 15는 적층 제조에서 호스트 장치들 사이에서 파라미터를 통신하는 예시적 방법의 흐름도를 도시한다.
도 16은 적층 제조에서 호스트 장치들 사이에서 파라미터를 통신하는 다른 예시적 방법의 흐름도를 도시한다.
도 17은 구축 후(post-build) 작업 프로세스의 예의 흐름도를 도시한다.
3차원 오브젝트는 적층 제조 기술(additive manufacturing techniques)을 사용하여 생성될 수 있다. 각각의 층은 구축 재료의 하나 이상의 연속 층의 부분을 응고시킴으로써 생성될 수 있다. 구축 재료는 분말 기반일 수 있으며 생성된 오브젝트의 특성은 구축 재료의 유형 및 응고의 유형에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 예에서, 분말 재료의 응고는 액체 결합제를 사용하여 가능해 진다. 추가적 예에서, 응고는 구축 재료에 에너지를 일시적으로 인가함으로써 가능해질 수 있다. 특정 예에서는, 구축 재료에 유착제(coalescing agents)가 인가되는데, 유착제는 적절한 양의 에너지가 구축 재료와 유착제의 조합에 인가될 때 구축 재료가 유착되어 응고될 수 있는 재료이다. 다른 예에서, 다른 구축 재료 및 다른 응고 방법이 사용될 수 있다. 특정 예에서, 구축 재료는 페이스트 재료, 슬러리 재료 또는 액체 재료를 포함한다.
예시적 적층 제조 프로세스는 3D 프린팅으로 알려져 있다. 본 명세서에서 적층 제조 또는 3D 프린팅은 또한 "구축(building)"이라고도 불린다. 구축 작업은 적어도 하나의 오브젝트를 생성하기 위해 적층 제조 장치 (및/또는 다른 호스트 장치)에 의해 수신되고 처리되는 단일 작업이다. 하나의 구축 작업은 복수의 오브젝트 또는 오브젝트 부분을 포함할 수 있다.
적층 제조 프로세스는, 구축 재료의 공급이 재충진될 필요가 있을 때, 또는 오브젝트 또는 부분이 세척을 필요로 할 때 지연될 수 있다. 또한, 구축 작업들 간에 시간 지연이 있을 수 있다. 또한, 몇몇 경우, 적층 제조 시스템을 작동시키고 허용 가능한 품질의 3D 오브젝트를 제조하기 위해, 적층 제조 시스템은 조작자로부터 비교적 높은 수준의 전문 지식 및 상호 작용을 요구할 수 있다. 본 명세서의 예는 비교적 효율적인 적층 제조 프로세스를 용이하게 할 수 있는 구축 모듈에 관한 것이다. 본 명세서의 또 다른 예는 고급 조작자 전문 지식 및 상호 작용에 대한 필요성을 감소시킬 수 있는 적층 제조 프로세스에 사용되는 구축 모듈을 설명한다.
도 1은 3D 프린터와 같은 호스트 장치에 연결되고 그로부터 제거되는 3차원 적층 제조를 위한 착탈식(removable) 구축 모듈(1)의 도면을 도시한다. 구축 모듈(1)은 제조될 3D 오브젝트를 층 단위로 구축하기 위해 구축 재료를 지지하는 구축 플랫폼(3)을 포함한다. 이를 위해, 구축 플랫폼(3)은 후속적으로 적층된 층들의 구축을 용이하게 하는 경화된 평면 지지 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터는 플랫폼(3) 상의 구축 재료의 각각의 연속 층에 약제(agent) 및/또는 에너지를 살포하여 후속하는 층들이 서로 합쳐져 응고되도록 한다.
구축 모듈(1)은, 플랫폼(3)을 구동하고 플랫폼을 예를 들어 적층 제조 장치의 약제 살포기 또는 에너지지에 대해 원하는 높이로 유지시키는 구동 유닛(5)을 더 포함한다. 일 예에서, 구동 유닛(5)은 각각의 연속 층이 처리된 후에 플랫폼(3)을 아래쪽으로 변위시킨다. 몇몇 예에서, 구동 유닛(5)은 구동 모터 및 인코더를 포함한다. 일 예에서, 구동 유닛(5)은 플랫폼(3)을 구동하기 위해 적어도 부분적으로 공압(pneumatic) 또는 유압(hydraulic) 메커니즘을 포함한다. 다른 예에서, 구동 유닛(5)은 플랫폼을 들어올리고 내리기 위해, 기어, 피스톤, 선형 모터, 랙-피니언(rack-and-pinion), 스테퍼 모터, 서보 및 스크류 타입 메커니즘 중 적어도 하나와 같은 전동 요소(transmission elements)를 포함할 수 있다.
일 예에서, 구축 모듈(1)은, 플랫폼(3), 구동 유닛(5) 및 다른 구성요소를 수용하기 위한 하우징(7)을 포함한다. 하우징(7)은, 격실을 형성하고, 내부 구성요소를 지지하며, 조작자 및 그 내용물을 보호하는 3중 기능을 가질 수 있는 벽 및/또는 프레임에 의해 정의될 수 있다. 일 예에서, 하우징(7)은 플랫폼(3) 상에 오브젝트를 구축하는데 사용되는 구축 재료를 모듈(1)에 저장하기 위한 구축 재료 저장소(9)를 포함한다. 하우징(7)은 또한 격실을 형성하는 서브 하우징을 수용할 수 있다. 하우징(7)은 에너지 및/또는 약제가 호스트 적층 제조 장치에 의해 플랫폼(3) 상의 구축 재료 층으로 전달될 수 있도록 플랫폼(3) 위에 개구를 포함할 수 있다. 일 예에서, 하우징은, 구축 모듈(1)이 호스트 장치로부터 분리될 때, 예를 들어 조작자로부터 내용물을 보호하고 내용물로부터 조작자를 보호하기 위해, 그런 상부 개구를 닫을 수 있는 봉인물(seal) 또는 뚜껑 등을 포함한다.
구축 모듈(1)은 호스트 장치에 연결 가능하다. 상이한 예에서, 호스트 장치는 구축 모듈을 수용하도록 구성된 수용 구조체를 포함하고, 그 역도 마찬가지인데, 구축 모듈은 수용 구조체에 연결되도록 구성된다. 일 예에서, 구축 모듈(1)은 복수의 호스트 장치, 예를 들어 상이한 유형의 호스트 장치 또는 유사한 유형의 호스트 장치에 연결 가능하다. 호스트 장치의 한 유형은 3D 프린터와 같은 적층 제조 장치이다. 호스트 장치의 다른 유형은 3D 오브젝트가 구축된 후에 그것을 처리하기 위한 후처리 장치일 수 있다. 이러한 후처리 장치는 구축된 덩어리(volume)의 냉각과 같은 동작을 수행할 수 있는데, 예를 들어 구축된 덩어리는 구축된 오브젝트 뿐만 아니라 오브젝트 주변의 구축되지 않은 분말(때때로 "케이크"라고 함)을 포함한다. 다른 후처리 동작은 상기 구축된 덩어리/케이크로부터 오브젝트를 분리하는 것을 포함할 수 있다. 다른 냉각 및 분리 프로세스는 환기, 체질(sieving), 브러싱 등을 포함할 수 있다. 다른 예시적 후처리 장치는 오브젝트를 사후 처치하는 장치, 예를 들어 마무리 층 또는 코팅을 적용함으로써 예를 들어 오브젝트의 표면을 사후 처치하는 장치일 수 있다. 또 다른 예시적 후처리 장치는 프린팅된 상이한 오브젝트 부분을 조립한다. 일 예에서, 구축 모듈(1)은 적층 제조를 위해 적층 제조 장치에 연결되고, 구축 작업이 완료된 후에 후처리 장치로 이동되어 연결된다.
다른 예에서, 호스트 장치는 (추가) 구축 재료를 구축 모듈(1)에 추가하기 위한 구축 재료 (재)충진 장치와 같은 전처리 장치이다. 일 예에서, 구축 모듈(1)은 후처리 장치에서 후처리되고, 새로운 오브젝트를 적층 제조하기 위해 적층 제조 장치에 재연결되기 전에, 적층 제조 전에 구축 모듈을 (재)충진하도록 전처리 장치로 이동되어 연결된다.
특정 예에서는, 다수의 기능이 단일 호스트 장치에서 결합되는데, 즉, 단일 호스트 장치가 적층 제조뿐 아니라 후처리와 전처리 중 적어도 하나도 수행한다. 일 예에서, 전처리 및 후처리는 단일 호스트 장치 내에서 결합, 즉 적층 제조 장치(예를 들어, 3D 프린터)로부터 분리되어 결합된다. 이는 양쪽 호스트 장치의 용량을 비교적 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
구축 모듈(1)은 구축 모듈(1)을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 호환 가능한 호스트 장치에 연결 가능하고 그로부터 제거 가능하다. 일 예에서, 구축 모듈(1)은, 플랫폼(3)이 적층 제조 장치의 약제 살포기 및/또는 에너지지에 대해 적절히 위치되는 방식으로 적층 제조 장치에 삽입된다. 구축 모듈(1)은 또한 다른 호스트 장치에 연결되도록 구성될 수 있다. 구축 모듈(1)은 연결된 각각의 호스트 장치와 데이터를 교환하기 위해 인터페이스 회로(11)를 갖는다. 인터페이스 회로(11)는 물리적 또는 비접촉 데이터 전송 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 인터페이스 회로(11)의 통신 버스는 호스트 장치의 통신 버스에 연결된다. 일 예에서, 인터페이스 회로(11)는 물리적 전력 인터페이스를 포함한다. 호스트 장치는 전력 네트워크로부터 전력을 인터페이스 회로(11)를 통해 구축 모듈(1)의 내부 구성요소로 전송할 수 있다.
일 예에서, 구축 모듈(1)은, 예를 들어 구축 모듈(1) 내의 오브젝트를 적층 제조 장치의 외부에서 냉각시키기 위해, 오브젝트를 제조한 후에 적층 제조 장치로부터 제거될 수 있다. 그 다음, 적층 제조 장치는 제 2 오브젝트을 제조하기 위해 또 다른, 예를 들어 유사한 유형의 제 2 구축 모듈(1)을 사용하여 적층 제조를 계속할 수 있다. 이는 정지 시간을 감소시키면서 상대적으로 높은 용량으로 적층 제조 장치를 사용할 수 있게 한다. 동시에, 구축 모듈(1) 내의 구축된 오브젝트는 냉각되고 케이크로부터 세척/분리될 수 있다. 일 예에서, "세척"은 오브젝트 주변의 응고되지 않은 구축 재료를 제거하는 것을 의미한다. 세척 방법의 예로는 체질, 브러싱, 불기(blowing) 등이 있다.
구축 모듈(1)은 메모리(13)를 더 포함한다. 메모리(13)는 비휘발성 비일시적 디지털 메모리 디바이스일 수 있다. 메모리(13)는 구축 재료의 구축 재료 특성 및/또는 구축 모듈(1)에 존재하는 오브젝트에 대응하는 구축 파라미터를 수신하고 저장하기 위한 적어도 하나의 데이터 필드(15)를 포함한다. 다른 예에서, 구축 파라미터는, 구축 작업에 사용될 저장된 구축 재료에 관련된 구축 전(pre-build) 작업 구축 파라미터, 또는 구축 작업 완료 후의 구축 오브젝트 및 구축 재료에 관련된 구축 후 작업 구축 파라미터를 포함한다. 이 설명에서, 데이터 필드는 구축 파라미터를 나타내기 위해 설정(즉, 인코딩)되는 메모리 내의 일련의 비트로서 이해되어야 한다. 데이터 필드는 임의의 적절한 크기일 수 있다. 예를 들어, 데이터 필드(15)는 다수의 구축 파라미터에 관한 코드를 저장하고, 그에 따라 호스트 장치는 코드를 디코딩한다. 예를 들어, 적어도 하나의 데이터 필드(15)에서 적어도 하나의 구축 파라미터의 룩업 테이블(LUT)이 인코딩될 수 있다.
일 예에서, 구축 모듈(1)이 비어 있거나 새것이고 여전히 미사용 상태일 때, 구축 모듈에는 구축 재료가 없다. 빈 상태에서, 데이터 필드(15)는 제로이거나 구축 모듈(1)의 빈 상태를 반영하도록 인코딩될 수 있다. 구축 모듈(1)이 호스트 장치를 통해 구축 재료로 충진될 때, 메모리(13)는 그 구축 재료에 대응하는 구축 파라미터로 데이터 필드(15)를 인코딩하도록 구성된다. 오브젝트가 구축 모듈(1)에서 제조되었을 때, 메모리(13)는 그 오브젝트 및 주변 구축 재료(예를 들어, "케이크")에 대응하는 구축 파라미터로 데이터 필드(15)를 인코딩하도록 구성된다. 나중에 사용하는 동안, 인터페이스 회로(11)는 이러한 구축 파라미터를 호스트 장치와 교환한다. 구축 파라미터는 적층 제조 설정 또는 호스트 장치의 전처리 또는 후처리 설정을 최적화하기 위해 사용된다.
일 예에서, 저장된 구축 재료는 분말 형태를 가지며, 메모리(13) 상에 저장되거나 저장될 구축 파라미터 중 일부는 용융 온도, 결정화 온도(crystallization temperature) 및 방사선 흡수 계수(radiation absorptivity factor) 중 적어도 하나에 대응한다. 파라미터는 모듈(1)을 충진할 때 호스트 장치에 의해 데이터 필드(15) 상에 인코딩된다. 또한, 결정화 온도의 폭, 용융 온도의 폭, 입자 크기 분포, 유리 전이 온도, 용융 엔탈피, 열 전도, 열 용량, 탭 분말 밀도, 용융 흐름 지수/점도, 및 수축 계수 중 적어도 하나와 같은 추가 구축 재료 파라미터가 메모리(13) 상에 인코딩될 수 있다. 이러한 예시적 구축 파라미터는 구축 재료 층에 인가되는 에너지의 양을 최적화하기 위한 적층 제조 장치에 대한 파라미터로서 사용될 수 있다.
다른 예에서, 메모리(13)는 적어도 하나의 식별자를 저장한다. 식별자는 호스트 장치의 메모리로부터 파라미터를 검색하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 식별자는 구축 재료의 한 유형에 대응한다.
일 예에서, 설명된 예시적 구축 파라미터는 아직 응고되지 않은 구축 재료에 대응한다. 일 예에서, 이러한 구축 파라미터는 적층 제조 장치에 대한 입력으로서 작용할 수 있는 구축 전 작업 파라미터로 지칭될 수 있다. 적층 제조 설정은 이러한 구축 전 작업 파라미터에 따라 조정될 수 있다.
다른 예에서, 구축 파라미터는 구축 후 작업 파라미터를 포함하며, 여기서는 제조된 오브젝트 및/또는 주변의 응고되지 않은 구축 재료의 중량, 부피 또는 열 전도도와 같이 프린팅된 오브젝트와 관련된 파라미터가 저장된다. 이러한 구축 후 작업 파라미터는 예를 들어 냉각, 체질, 세척, 마무리, 코팅, 재충진 등과 같은 후처리를 최적화하기 위한 후처리 장치에 대한 입력으로서 작용할 수 있다.
인터페이스 회로(11)는 인증된 호스트 장치에 의한 구축 파라미터의 업로드 또는 갱신을 용이하게 한다. 인터페이스 회로(11)는 또한 각각의 인증된 호스트 장치에 의한 구축 파라미터의 검색을 용이하게 한다. 데이터 필드(15)는 모듈(1)의 구축 재료 및 오브젝트가 호스트 장치에 의해 조작되는 동안 갱신된다. 예를 들어, 제 1 호스트 장치가 갱신된 구축 파라미터를 필드(15)에 업로드함으로써, 모듈(1)은 각각의 프로세스 동안 또는 그 후에 제 1 호스트 장치로부터 쉽게 제거될 수 있고, 갱신된 구축 파라미터가 통신되는 제 2 호스트 장치에 연결될 수 있다. 구축 파라미터는 구축 재료의 상태를 통신한다. 따라서, 제 2 호스트 장치는 제 1 호스트 장치에 의해 갱신된 구축 파라미터를 이용하여 구축 재료 및/또는 오브젝트에 맞춤화된 프로세스를 적용할 수 있다. 조작자는 구축 모듈을 호스트 장치에 연결하기 전에 구축 파라미터를 입력하거나 갱신할 필요가 없다. 이에 따라 조작자 입력 또는 간섭을 낮게 유지할 수 있다.
도 2는 착탈식 구축 모듈(101)의 다른 예를 도시한다. 구축 모듈(101)은 구동 유닛(105)에 의해 구동되는 구축 플랫폼(103)을 포함한다. 구축 모듈(101)은 하강되고 확장된 위치에서 구동 유닛(105) 및 플랫폼(103)을 수용하는 공통 하우징(107)을 더 포함한다. 구축 모듈(101)은, 전원 회로에 연결되고 호스트 장치와의 데이터 인터페이스로서 기능하기 위해, 호스트 장치의 상호 연결 회로와 상호 연결되는 인터페이스 회로(111)를 더 포함한다. 모듈(101)의 회로는, 적어도 구축 파라미터를 저장하기 위한 데이터 필드(115) 또는 별도의 메모리로부터 구축 재료의 구축 파라미터를 검색하기 위한 구축 재료 식별자를 포함하는 비휘발성 비일시적 메모리(113)를 더 포함한다.
하우징(107)은, 구축 작업을 위한 구축 재료를 저장하기 위한 저장 격실(storage compartment)(109) 및 구축 작업 동안 및 구축 작업 후에 각각의 구축 재료 및 오브젝트 층을 수용하기 위한 구축 격실(build compartment)(117)을 포함한다. 일 예에서, 구축 플랫폼(103)은 저장 격실(109)과 구축 격실(117)을 분리한다. 구축 플랫폼(103)이 하강하는 동안, 구축 재료가 플랫폼(103) 아래의 저장 격실(109)로부터 플랫폼(103) 위의 구축 격실(117)로 전송되고, 그런 하강을 통해 저장 격실(109)의 부피가 감소되고 구축 격실(117)의 부피가 증가되는 식으로 배치된다. 저장 및 구축 격실(109, 117)의 누적된 부피는 비교적 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 비교적 공간 효율적인 전체 구축 재료 저장소(109, 117)가 획득될 수 있다. 또한, 저장 격실(109)로부터 구축 격실(117)로의 저장된 구축 재료의 이동 거리는 비교적 작게 유지될 수 있다.
이 예에서, 운송 유닛(119)은 저장 격실(109)로부터 구축 격실(117)로 구축 재료를 운송하기 위해 제공된다. 운송 유닛(119)은 구축 재료를 플랫폼(103) 아래에서 플랫폼(103) 위로 운송하기 위해 구축 플랫폼(103)의 옆에 배치될 수 있다. 일 예에서, 운송 유닛(119)은 운송 채널에 의해 둘러싸인 나사 또는 나선형 운송 매커니즘을 포함한다. 다른 예에서, 운송 유닛(119)은 컨베이어 벨트, 드래깅 메커니즘, 또는 밀집 상태 이송(dense phase conveying) 또는 희석 상태 이송(dilute phase conveying)과 같은 공압 이송 시스템(pneumatic conveying systems)을 포함한다. 다른 예에서, 운송 유닛(119)은 플랫폼(103)의 일 측면 또는 플랫폼(103)의 양 측면 상에 제공될 수 있다. 일 예에서, 운송 유닛(119)은 구축 재료를 적어도 플랫폼(103)의 상부 측면 에지까지 전달하고, 여기서부터 구축 재료는 플랫폼(103)의 표면 위로 또는 이전 층 위로 살포될 수 있다. 플랫폼(103)의 표면 위의 구축 재료의 층의 살포는, 롤러, 삽 또는 와이퍼와 같은 살포 부재에 의해 달성될 수 있다. 일 예에서, 이들 살포 부재는 적층 제조 장치의 일부이다. 다른 예에서, 이들 살포 부재는 구축 모듈(101)의 일부이다.
적어도 하나의 데이터 필드(115)는 저장 격실(109) 내의 구축 재료에 관한 구축 전 작업 구축 파라미터를 저장한다. 적어도 하나의 데이터 필드(115)는 또한 구축 격실(107) 내의 오브젝트 및 구축 재료에 관한 구축 후 작업 구축 파라미터를 저장한다. 적어도 하나의 데이터 필드(115)는 구동 유닛(105) 및 운송 유닛(119)과 같은 내부 구축 모듈 구동 구성요소의 상태를 저장한다. 예를 들어, 각 구성요소의 상태는 높이, 회전 위치, 또는 각각의 구동 요소(105,119)의 다른 상태를 포함할 수 있다.
도 3은 적층 제조 장치(223)에 설치된 예시적 구축 모듈(201)을 도시한다. 일 예에서, 적층 제조 장치(223)는 3D 프린터로 지칭된다. 적층 제조 장치(223)는 구축 모듈(201)을 수용한다. 이를 위해, 적층 제조 장치(223)에는 수용 구조체가 제공된다.
적층 제조 장치는 구축 모듈(201)의 구축 플랫폼(203) 상의 구축 재료의 층의 부분에 약제 및/또는 프린트 유체를 살포하기 위한 약제 및/또는 프린트 유체 살포기(225)를 포함한다. 일 예에서, 약제는 방사선에 의한 구축 재료의 응고를 촉진시키는 유착제이다. 적층 제조 장치(223)는 플랫폼(203)상의 구축 재료의 층 상에 사전 결정된 파장 범위의 열 및/또는 광을 방출하는 방사선 소스(227)를 포함할 수 있다.
다른 예에서, 플랫폼(203) 상의 구축 재료는, 구축 모듈(201) 내의 구축 재료 저장 격실(209)로부터, 또는 적층 제조 장치(223)에 연결되는 별도의 교체 가능한 소스 공급기(275)로부터 공급될 수 있다. 추가의 예에서, 소스 공급기(275)는 구축 모듈(201)의 저장 격실(209)에 구축 재료를 공급하는데, 구축 재료는 저장 격실로부터 구축 플랫폼(203)으로 운송된다. 적층 제조 장치는 구축 재료의 소스 공급기에 대한 제 2 수용 구조체를 포함한다. 다른 예에서, 구축 재료 소스 공급기(275)는 적층 제조 장치(223) 이외의 호스트 장치에 연결되고, 구축 모듈(201)은 적층 제조 장치(223) 이외의 다른 호스트 장치(들)에서 충진되어야 한다. 이러한 예에서, 소스 공급기(275) 및 구축 모듈(201)은 구축 모듈(201)을 충진하기 위해 적층 제조 장치가 아닌 별도의 호스트 장치에 연결될 수 있다.
도 3의 예에서, 적층 제조 장치(223)는 살포기(225) 및 방사선 소스(227)를 제어하는 제어기(229)를 포함한다. 제어기(229)는 마이크로프로세서, 컴퓨터 프로세서 및/또는 마이크로제어기와 같은 프로세서(231)를 포함한다. 프로세서(231)는 적어도 하나의 집적 회로, 다른 제어 로직, 다른 전자 회로 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제어기(229)는 프로그램 가능 게이트 어레이, 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함할 수 있다. 제어기(229)는 디지털-아날로그(D/A) 변환기를 포함하는 디지털 및 아날로그 ASIC를 포함할 수 있다. 제어기(229)는 비휘발성 비 일시적 컴퓨터 판독가능 메모리(233)를 더 포함할 수 있다. 메모리(233)와 프로세서(231) 간의 통신을 허용하기 위해 적어도 하나의 통신 버스가 제공될 수 있다. 메모리(233)는 ASIC의 일부이거나 ASIC과 별개일 수 있다. 다른 예에서, 메모리(233)는 RAM(random access memory), 정적 메모리, 판독 전용 메모리, EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), 하드 드라이브, 광 드라이브, 저장 드라이브 등을 포함할 수 있다. 메모리(233)는 프로세서(231)에 의해 실행될 때 약제 살포기(225), 방사선 소스(227)와 같은 구성요소를 구동하고/하거나 구동 유닛(205)과 같은 모듈 구성요소를 구축하는 명령어를 저장할 수 있다. 이들 명령어는, 구축 모듈(201)의 메모리(213)로부터 검색되는 가변 구축 파라미터뿐만 아니라 일정한 공장 교정 파라미터(factory calibration settings)를 포함할 수 있다. 제어기(229)는 구동 유닛(205)을 직접 구동할 수 있거나 또는 구축 모듈(1)에 있는 슬레이브 제어기에 지시하여 슬레이브 제어기가 구동 유닛(205)에 지시하도록 할 수 있다.
적층 제조 장치(223)는 상호 연결 회로(235)를 포함한다. 상호 연결 회로(235)는 통신 버스 및 접촉 회로를 포함할 수 있다. 제어기(233)는 상호 연결 회로(235)를 통해 구축 모듈(201)의 인터페이스 회로(211)에 연결된다.
일 예에서, 적층 제조 장치(223)는 구축 모듈(201)이 장착될 수 있는 수용 구조체를 포함한다. 수용 구조체는 적층 제조 장치(223)에서 빈 공간으로 표현될 수 있다. 상호 연결 회로(235)는 삽입시 구축 모듈(201)의 인터페이스 회로(211)에 연결되도록 수용 구조체 내에 제공될 수 있다. 가이드 구조체(237)는, 상호 연결 회로(235)와 인터페이스 회로(211) 사이에 적절한 접촉이 성립될 때까지, 그리고 구축 플랫폼(203)이 약제 살포기(225) 및 방사선 소스(227)에 대해 정확하게 위치될 때까지 구축 모듈(201)을 안내하도록 수용 구조체 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 가이드 구조체(237)는 구축 모듈(201)을 수용 구조체 내로 이동시킴으로써 결합된다. 일 예에서, 구축 모듈(201)이 수용 구조체 내로 실질적으로 완전히 삽입되고 구축 플랫폼(203)이 약제 살포기(225) 및 방사선 소스(227)에 대해 적절하게 위치되면 적절한 접촉이 성립된다. 가이드 구조체(237)는 구축 모듈(201)의 삽입시 구축 모듈(201)의 하우징(207)과 맞물리는 벽, 레일, 바 또는 돌출부를 포함할 수 있다. 구축 모듈 하우징(207)은 대응하는 벽, 레일, 바, 돌출부, 노치, 슬롯 등을 포함할 수 있다.
도 4는 구축 모듈(301) 및 2개의 호스트 장치(323A, 323B)의 예를 도시한다. 일 예에서, 호스트 장치(323A, 323B)는 상이한 유형의 호스트 장치(323A, 323B), 예를 들어 적층 제조 장치 및 후처리 장치이다. 다른 예에서, 호스트 장치(323A, 323B)는 유사한 유형, 예를 들어 각각 적층 제조 장치이다. 양쪽 예 모두에서, 구축 모듈(301)의 메모리(313)는 한 쪽 또는 다른 쪽 호스트 장치(323A, 323B)에 교체 가능하게 연결되고, 갱신된 구축 파라미터를 호스트 장치(323A, 323B)로부터 수신하고 호스트 장치(323A, 323B)로 통신한다.
각각의 호스트 장치(323A, 323B)는 상호 연결 회로(335), 프로세서(331) 및 메모리(333)를 갖는 제어기(329), 및 전력 회로(339)를 포함하는 회로를 포함한다. 각각의 호스트 장치(323A, 323B)는 구축 모듈(301)을 수용하는 수용 구조체(341)를 포함한다. 각각의 수용 구조체(341)는 구축 모듈(301)을 호스트 장치(323A, 323B)에 대해 정확한 위치로 안내하기 위한 가이드 구조체(337)를 포함한다. 일 예에서, 각각의 수용 구조체(341)는 호스트 모듈(323A, 323B)에 대해 정확한 고정 위치에 구축 모듈(301)을 고정시키기 위한 고정 부재(fastener member)(343)를 포함한다. 구축 모듈(301)을 고정시킬 때, 이는 각각의 호스트 장치(323A, 323B)에 래치되거나 로킹된다.
구축 모듈(301)은 상호 연결 회로(335)에 연결되는 인터페이스 회로(311)를 포함한다. 구축 모듈(301)은 하우징(307)을 더 포함한다. 구축 모듈(301)은, 구축 모듈(301)을 호스트 장치(323A, 323B)에 고정시키고 양자를 서로에 대해 일정한 위치로 유지시키기 위해, 호스트 장치(323A, 323B)의 수용 구조체(341)의 대응하는 고정 부재(343)에 고정되는 고정 부재(345)를 포함한다.
구축 모듈(301)은 모듈(301)을 하나의 호스트 장치(323A)로부터 또 다른 호스트 장치(323B)로 구동시키기 위해 하부에 휠(345)을 포함할 수 있다. 각각의 호스트 장치(323A, 323B)에는 각자의 구축 재료 처리 부재(347)가 제공된다. 예를 들어, 구축 재료 처리 부재(347)는, 호스트 장치(323A, 323B)의 유형에 따라, 약제 살포기, 열/방사선 소스, (재)충진 유닛, 냉각 디바이스 또는 세척 디바이스일 수 있다. 냉각 디바이스의 예로는 환풍기가 있다. 세척 디바이스의 예로는 브러시 또는 환풍기가 있습니다.
구축 모듈(301)은 메모리(313)를 포함한다. 메모리(313)는 적어도 하나의 데이터 필드(315)를 저장한다. 적어도 하나의 데이터 필드(315)는 구축 재료 저장 격실(309) 내의 구축 재료의 특성에 기초하여 구축 파라미터를 저장한다. 구축 파라미터는 호스트 장치(323A, 323B)로 통신되어야 한다. 각각의 구축 작업, 후처리 또는 전처리 후에, 데이터 필드(315)는 호스트 장치(323A, 323B)에 의해 갱신된다. 일 예에서, 예를 들어 저장 격실(309)에 여전히 존재하는 이전의 상이한 타입의 구축 재료에 새로운 구축 재료가 추가될 때, 호스트 장치는 데이터 필드(315)에 이미 저장된 이전의 구축 파라미터를 완전히 제거하지 않고 구축 파라미터를 추가하여 저장 격실(309)에 상이한 구축 재료의 혼합이 존재하게 한다. 다른 예에서, 예를 들어 저장 격실(309) 내의 구축 재료의 새로운 상태 또는 완전히 새로운 구축 재료를 반영하기 위해, 호스트 장치(323A, 323B)는 구축 재료 또는 오브젝트에 각각의 프로세스를 적용할 때 또는 적용한 후에 이전의 구축 파라미터를 새로운 구축 파라미터로 교체한다.
일 예에서, 메모리(313)는 하나의 호스트 장치(323A)로부터 다른 호스트 장치(323B)로 구축 파라미터를 통신한다. 예를 들어, 제 1 호스트 장치(323A)가 구축 재료의 일부를 처리(예를 들어, 3D 프린팅)하면, 제 1 호스트 장치(323A)는 (예를 들어, 플랫폼(303) 상의 오브젝트 및 구축 재료에 대응하여) 메모리(313) 상의 구축 파라미터를 갱신한다. 그 다음에, 구축 모듈(301)은 제 2 호스트 장치(323B)(예를 들어, 후처리 장치)에 연결되는데, 여기서 갱신된 구축 파라미터가 제 2 호스트 장치(323B)에 통신됨으로써 제 2 호스트 장치(323B)는 구축 재료 프로세스 설정(예를 들어, 냉각 시간 또는 온도 설정)을 그에 따라 최적화시킨다. 예를 들어, 플랫폼(303)상의 구축 재료 또는 프린팅된 오브젝트의 부피 또는 중량은 냉각 설정 또는 냉각 시간에 영향을 줄 수 있다.
도 5는 착탈식 구축 모듈(401)의 다른 예를 도시한다. 구축 모듈(401)은 구축 플랫폼(403) 및 이를 위한 구동 유닛(405)을 포함한다. 구축 모듈 회로는 호스트 장치의 전력 및 데이터 인터페이스와 접촉되는 인터페이스 회로(411)를 포함한다. 구축 모듈 회로는 구동 유닛(405)을 제어하기 위한 제어기(451)와, 예를 들어 운송 유닛과 같은 다른 구축 모듈 구성요소를 포함한다. 이 예에서, 제어기는 슬레이브 제어기(451)이다. 슬레이브 제어기(451)는 호스트 장치의 마스터 제어기의 지시에 따르는 모듈(401)의 메모리(413)에 저장된 지시에 기초하여 구동 유닛(405)에 지시한다. 메모리(413)에 저장된 특정 구축 파라미터는 구동 유닛(405)을 제어하기 위해 슬레이브 제어기(451)에 의해 사용될 수 있다.
슬레이브 제어기(451)는 마이크로프로세서, 컴퓨터 프로세서 및/또는 마이크로제어기와 같은 프로세서(453)를 포함한다. 프로세서(453)는 적어도 하나의 집적 회로, 다른 제어 로직, 다른 전자 회로 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 슬레이브 제어기(451)는 프로그램 가능 게이트 어레이 및/또는 ASIC(application specific integrated circuit)을 포함할 수 있다. 슬레이브 제어기(451)는 디지털-아날로그(D/A) 변환기를 포함하는 디지털 및 아날로그 ASIC를 포함할 수 있다. 아날로그 ASIC은 구동 유닛(405)을 구동할 수 있다. 슬레이브 제어기(451)는 비휘발성 비일시적 컴퓨터 판독가능 메모리(413)를 더 포함할 수 있다. 메모리(413)와 프로세서(453) 간의 통신을 허용하기 위해 적어도 하나의 통신 버스가 제공될 수 있다. 메모리(413)는 ASIC의 일부이거나 ASIC과 별개일 수 있다. 다른 예에서, 메모리(413)는 RAM(random access memory), 정적 메모리, 판독 전용 메모리, EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), 하드 드라이브, 광 드라이브, 저장 드라이브 등을 포함할 수 있다. 메모리(413)는 프로세서(453)에 의해 실행될 때 구축 모듈(401) 내에서 구축 재료를 운송하는 운송 유닛 및 구동 유닛(405)과 같은 구성요소를 구동하는 명령어를 저장할 수 있다. 이들 명령어는, 메모리의 적어도 하나의 전용 데이터 필드(415)에 저장되는 가변 구축 파라미터 및 공장 교정 설정을 포함할 수 있다.
다른 예시적 구축 모듈(501)은 도 6에 도시되어 있다. 구축 모듈(501)은 구동 유닛(505) 및 플랫폼(503)을 포함한다. 구동 유닛(505)은 호스트 장치의 마스터 제어기에 의해 구동될 수 있다. 인터페이스 회로(511) 및 메모리(513)를 포함하는 구축 모듈(501) 회로가 제공된다. 메모리(513)는 구축 파라미터를 저장하기위한 적어도 하나의 데이터 필드(515)를 저장한다. 구축 모듈(501)은 구동 유닛(505)을 제어하기 위해 폐쇄 루프 제어를 적용하는 서보 메커니즘(551)을 포함한다. 이를 위해, 구동 유닛(505)에는 구축 플랫폼 위치가 도출될 수 있는 인코더가 제공된다. 서보 제어 메커니즘(551)은 호스트 장치의 마스터 제어기의 입력을 인코더의 출력과 비교하고, 마스터 제어기에 피드백을 제공하여 구축 플랫폼(503)의 부정확한 위치를 정정하게 한다.
도 7은 구축 모듈(601)의 다른 예를 도시한다. 구축 모듈(601)은 구동 유닛(605) 및 구동 유닛(605)에 의해 구동되는 구축 플랫폼(603)을 포함한다. 구축 모듈(601)은 플랫폼(603)으로 운송될 구축 재료를 저장하기 위한 구축 재료 저장 격실(609) 및 오브젝트를 구축하기 위한 구축 격실(617)를 포함한다. 모듈(601)의 공통 하우징(607)은 플랫폼(603), 구축 격실(617) 및 저장 격실(609)를 수용한다. 구축 모듈(601)은 구축 재료를 저장 격실(609)로부터 구축 플랫폼(603)까지, 예를 들어 별도의 살포 메카니즘에 의해 구축 재료가 플랫폼(603) 위로 또는 이전 층 위로 고르게 살포될 수 있도록 적어도 구축 플랫폼(603)의 측면 위까지 운송하는 운송 유닛(619)을 더 포함한다.
일 예에서, 모듈(601)은 적어도 하나의 온도 센서(655)를 포함한다. 적어도 하나의 온도 센서(655)는 예를 들어 플랫폼(603)에 부착된 구축 격실(617) 내에 또는 구축 격실(617)의 벽에 제공될 수 있다. 예를 들어 구축 재료 층의 응고되지 않은 부분과 응고된 부분 양쪽의 온도를 획득하기 위해, 구축 층의 온도 맵을 획득하도록 복수의 온도 센서(655)가 제공될 수 있다. 저장 격실(609)에는 다른 온도 센서(655)가 제공될 수 있다. 다른 예에서, 적층 제조 동안 적층 제조 프로세스를 제어하고 적층 제조 후에 냉각 프로세스를 제어하기 위해, 적어도 하나의 온도 센서(655)는 구축 재료 및 오브젝트의 온도 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어 오브젝트를 세척하고, 모듈로부터 제거할 수 있도록, 획득된 온도 데이터는 오브젝트가 충분히 냉각되거나 경화된 시점을 나타내는 데 사용될 수 있다. 특정 예에서, 센서 신호를 판독하고 해석하는 것은 구축 후 프로세스에서 오브젝트 상태의 해석을 허용할 수 있다. 다른 예에서, 저장 격실(609) 내의 판독 온도는 구축 재료 예열 조건을 설정하는데 사용될 수 있다.
일 예에서, 모듈(601)은 구축 격실(617) 내의 구축 재료의 상부 표면을 감지하기 위한 적어도 하나의 레벨 센서(657)를 포함한다. 일 예에서, 레벨 센서(657)는 PPS(printhead to powder spacing) 센서이다. 레벨 센서(657)는 광학 센서 또는 임의의 전자기 방사선 방출 및 감지 디바이스일 수 있다. 레벨 센서(657)는 구축 재료의 상부 층의 상부 레벨을 감지하기 위해 구축 격실(617)의 상부 및/또는 측벽 근처에 제공될 수 있다. 일 예에서, 층 레벨이 미리 정의된 적절한 높이 범위 밖에 있는 경우, 레벨 센서(657)는 제어기에 정정용 피드백을 제공할 수 있다. 특정 예에서, 레벨 센서는 호스트 장치에 제공될 수 있다.
다른 예에서, 모듈(601)은 구축 재료의 층을 예열하기 위한 예열기(659)를 포함한다. 예열기(659)는 구축 재료의 용융 및/또는 유착을 가속시키기 위해 실제 약제 및 방사선 살포 전에 플랫폼(603) 상의 구축 재료를 예열하기 위해 구축 격실(617)에 배치될 수 있다. 일 예에서, 예열기(659)는 플랫폼(603) 및/또는 구축 격실(617)의 벽에 배치된다. 다른 예에서 예열기(655)는 운송 유닛(619) 및/또는 저장 격실(609) 및/또는 별개의 살포 메커니즘 내에 배치된다. 일 예에서, 예열기(659)는 구축 또는 저장 격실 내의 감지된 온도가 특정 임계 값 아래에 있을 때 활성화된다. 다른 예에서, 예열기는 예를 들어 연속적인 층 분포 사이에서 자동적으로 간헐적으로 활성화된다. 또 다른 예에서, 예열기는 구축 파라미터에 따라 활성화된다. 예를 들어 예열기는 구축 재료 특성에 따라 활성화된다.
일 예에서, 예열기(659), 온도 센서(655) 및 레벨 센서(657)는 모듈(601)의 슬레이브 제어기(651)에 의해 제어된다. 슬레이브 제어기(651)는 센서를 모니터링하고, 정정 조치가 필요한 경우에만 호스트 장치의 마스터 제어기에 피드백을 제공한다. 슬레이브 제어기(651)는 또한 예를 들어 센서(655, 657)로부터의 신호에 기초하여 예열기(659)를 능동적으로 제어할 수 있다. 다른 예에서, 호스트 장치의 마스터 제어기는 모듈(601)의 인터페이스 회로(611)를 통해 센서(655, 657) 및 예열기(659)를 직접 제어한다. 또 다른 예에서, 서보 메커니즘(661) 및 인코더(663)는 구동 유닛(605) 및/또는 운송 유닛(619)에 연결되어 정정 피드백을 슬레이브 제어기(651)에 제공하거나 마스터 제어기에 직접 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 서보 메커니즘(661)은 센서(655, 657) 및/또는 예열기를 점검하고, 필요한 경우 슬레이브 또는 마스터 제어기에 정정 피드백을 제공한다.
인터페이스 회로(611)는 구동 유닛(605), 운송 유닛(619), 예열기(659) 및 센서(655, 657)에 전류를 전달하기 위해 호스트 장치의 전원에 연결된다. 일 예에서, 인터페이스 회로(611)는 또한, 예를 들어 마스터 제어기에 의한 해석을 위해 호스트 장치에 구동 유닛(605), 운송 유닛(619), 예열기(659) 및/또는 센서(655, 657)의 센서 신호를 전송할 수 있다. 또 다른 예에서, 구축 모듈(601)은, 예를 들어 구축 격실 내의 압력을 감지하거나 산소와 같은 가스의 양을 감지하기 위해, 압력 센서 또는 가스 센서와 같은 추가 센서를 포함한다.
구축 모듈(601)은 상이한 메모리 모듈(665, 667, 669)로 분할되는 메모리(613)를 포함한다. 다른 예에서, 각각의 메모리 모듈(665, 667, 669)은, 하나의 물리적 메모리 디바이스 내의 개별 데이터 필드 또는 데이터 필드 그룹, 하나의 물리적 메모리 디바이스 내의 개별 파티션, 개별 물리적 메모리 디바이스 또는 이들의 조합에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 메모리 모듈(665, 667, 669) 중 2개는 단일의 공통 물리적 메모리 장치 상의 파티션에 의해 정의될 수 있는 반면, 모듈(665, 667, 669) 중 하나는 다른 개별 물리적 메모리 디바이스의 일부일 수 있다.
제 1 메모리 모듈(665)은 구축 파라미터(671)를 저장한다. 구축 파라미터는 구축 재료 및/또는 제조된 오브젝트에 기초할 수 있다. 제 1 메모리 모듈(665)은, 예를 들어 저장 격실(609) 내의 구축 재료의 특성에 기초하여 프린트 전 작업 파라미터를 저장하기 위한 적어도 하나의 데이터 필드와, 예를 들어 구축 격실(617) 내의 구축 재료 및 오브젝트의 특성에 기초하여 프린트 후 작업 파라미터를 저장하기 위한 적어도 하나의 데이터 필드를 포함할 수 있다. 일 예에서, 구축 파라미터는 구축 모듈(601)이 처음으로 충진되는 제 1 시간 동안 제 1 메모리 모듈(665)에서 인코딩된다. 구축 후 작업 파라미터는, 예를 들어 프린팅된 오브젝트의 부피 및/또는 중량, 또는 각각의 구축 재료의 사이클의 수 또는 다른 특성과 같은, 구축 격실(617) 내의 프린팅된 오브젝트 또는 주위 구축 재료의 특성에 기초할 수 있다. 누적된 구축 작업 사이클의 값은 구축 모듈 메모리(613)에 저장될 수 있다. 누적된 작업 사이클 값은 구축 모듈(601)을 다시 보정하고/하거나 유지 루틴(maintenance routine)을 개시하는데 사용될 수 있다.
제 2 메모리 모듈(667)은 구축 모듈(601)의 적어도 하나의 내부 구성요소의 상태(673)에 관한 데이터를 저장한다. 적어도 하나의 내부 구성요소는 구동 유닛(605), 구축 플랫폼(603), 운송 유닛(619), 예열기(659), 온도 센서(655), 레벨 센서(657) 및/또는 다른 센서를 포함할 수 있다. 일 예에서, 메모리(613)에 상태를 기록하기 위해 메모리(613)는 통신 버스 및/또는 제어기(651)를 통해 상기 적어도 하나의 내부 구성요소에 연결된다. 다른 예에서, 마스터 제어기는 상태를 판독하여 이를 제 2 메모리 모듈(667)에 기록한다. 제 2 메모리 모듈(667)에 의해 저장된 상태는 모터 상태, 시스템 에러, 프린팅 플랫폼 위치, 구동 모터의 이력 전류 및 전압, 구축 작업 사이클의 수 등을 포함한다. 다른 상태는 구축 격실 또는 저장 격실의 온도 및 그 이력 값을 포함할 수 있다.
제 3 메모리 모듈(669)은 공장 교정 파라미터(668)를 저장한다. 공장 교정 파라미터(668)는 구축 모듈(601)의 펌웨어의 일부일 수 있고 구축 모듈(601)의 수명 내내 고정될 수 있거나, 제 2 메모리 모듈(667)로부터 판독되는 특정 수의 사이클 후에 구축 모듈(601)은 다시 교정될 수 있다. 교정 파라미터(668)는 암호화 또는 다른 특수 인코딩에 의한 부당 변경(tampering)으로부터 보호될 수 있다.
일 예에서, 제 1 및 제 2 메모리 모듈(665, 667)은 구축 작업 동안 및 구축 작업들 사이에 구축 모듈(601)의 내부 구성요소 및 구축 재료의 상태 변경에 기초하는 가변 구축 파라미터를 저장하고, 제 3 메모리 모듈(671)은 상대적으로 많은 양의 프린팅 작업에 걸쳐 동일한, 내부 구성요소를 구동하는 명령어를 포함하는 펌웨어를 저장한다.
도 8은 구축 모듈(701)의 다른 예를 도시한다. 구축 모듈(701)은 구축 재료를 저장하기 위한 구축 재료 저장 격실(709)를 포함한다. 구축 모듈(701)은 예를 들어 상기 다양한 예에서 설명된 바와 같은 구동 유닛, 구축 플랫폼, 구축 격실, 인터페이스 회로 및 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 도 8의 예에서, 저장 격실(709)은 적어도 하나의 별개의 특성을 각각 갖는 제 1, 제 2 및 제 3 구축 재료를 포함한다. 예를 들어, 제 1 구축 재료는 신선한 구축 분말로 구성될 수 있다. 제 2 구축 재료는 제 1 구축 재료와 상이한 분말로 이루어질 수 있다. 제 3 구축 재료는 이전에 사용된 분말일 수 있으며, 이전에 사용된 분말은 이전의 구축 작업에서 가열되었지만 응고되지 않은 것이다. 일 예에서, 제 1 구축 재료는 제 2 구축 재료와는 상이한 특성을 갖지만, 둘 모두는 적어도 부분적으로 중첩되는 용융 온도 범위를 갖는다.
각각의 상이한 구축 재료에 대해, 대응하는 LUT는 대응하는 데이터 필드(715A, 715B, 715C)에서 인코딩된다. 메모리는 3개의 대응하는 데이터 필드(715A, 715B, 715C)를 포함하며, 각각의 데이터 필드(715A, 715B, 715C)는 저장소(709) 내의 구축 재료 중 하나에 관한 구축 재료 파라미터로 인코딩된다. 제 1 데이터 필드(715A)는 제 1 구축 재료의 구축 파라미터로 인코딩된다. 예를 들어, 제 1 구축 재료는 용융 온도가 X1이고, 결정화 온도가 Y1이고, 방사선 흡수 계수가 Z1인 새롭고 신선한 구축 재료이다. 제 2 데이터 필드(715B)는 제 2 구축 재료의 구축 파라미터로 인코딩된다. 예를 들어, 제 2 구축 재료는 제 1 구축 재료와 상이한 새롭고 신선한 구축 재료이다. 제 2 구축 재료는 용융 온도가 X2이고, 결정화 온도가 Y2이고, 방사선 흡수 계수가 Z2이다. 일 예에서, 제 2 구축 재료의 용융 온도(X2), 결정화 온도(Y2) 및 방사선 흡수 계수(Z2) 또는 그 범위는, 제 1 및 제 2 구축 재료가 혼합된 상태로 3D 프린팅되는 것을 허용할 정도로 충분히 제 1 구축 재료의 것에 가깝다.
제 3 데이터 필드(715C)는 제 3 구축 재료의 구축 파라미터로 인코딩된다. 예를 들어, 제 3 구축 재료는 제 1 구축 재료와 유사한 이전에 사용된 구축 재료이다. 제 3 구축 재료는 이전 구축 작업에서 사용되었지만 응고되지 않았으므로 제 1 구축 재료와 구별된다. 예를 들어, 제 3 구축 재료는 제 1 구축 재료와 유사한 일부 또는 대부분의 구축 파라미터를 가질 수 있다. 일 예에서, 제 3 구축 재료는 제 1 구축 재료의 것과 상이한 적어도 하나의 구축 파라미터를 갖는다. 예시적 예로서, 제 3 구축 재료의 방사선 흡수 계수는 이전 구축 작업에서 영향을 받았기 때문에, 그 방사선 흡수 계수는 제 1 구축 재료의 것보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 이전 사이클에서 구축 재료가 사용된 경우, 그 구축 재료의 일부는 열복사, 억제제(inhibitor agents) 또는 다른 처치를 받았을 수 있으며, 이는 재료의 특성 중 하나 이상에 영향을 줄 수 있다. 구축 파라미터는 그에 따라 갱신된다. 도시된 바와 같이, 데이터 필드(715A, 715B, 715C)는 이전 사이클의 수, 열 노출, 수용된 약제 등에 기초한 파라미터와 같은 이전 구축 작업 사이클에 관련된 추가의 구축 파라미터로 인코딩될 수 있다. 따라서, 구축 모듈이 호스트 장치에 의해 이전 구축 작업의 구축 재료로 재충진될 때마다, 구축 파라미터는 갱신된다.
메모리(713)의 각 데이터 필드(715A, 715B, 715C)에 저장된 구축 파라미터 중 하나는 각각의 구축 재료의 절대량 또는 상대량과 관련될 수 있다. 도 8의 예에서, 이것은 각각의 구축 재료의 각 LUT의 상단 행에 의해 도시된다.
메모리(713)는 구축 파라미터를 호스트 장치에 통신하여 호스트 장치가 그 처치를 조정할 수 있게 한다. 예시적 예로서, 호스트 장치는 구축 재료의 일부가 이전에 사용된 구축 재료를 포함할 때 추가량의 약제 또는 추가량의 방사선을 살포할 수 있다.
도시되지 않은 또 다른 예에서는, 각 구축 재료에 관한 상이한 구축 파라미터가 메모리(713) 상의 단일 LUT에서 인코딩된다.
도 9는 구축 재료의 소스 공급기(875)의 예를 도시한다. 소스 공급기(875)는 하우징(876) 및 구축 재료를 저장하기 위한 격실(878)을 형성하는 내벽을 포함한다. 소스 공급기(875)는 분말과 같은 단일 유형의 구축 재료를 저장한다. 일 예에서, 구축 재료는 3D 오브젝트를 구축하기 위해 이전에 사용되지 않은 신선한 미사용 구축 재료이다. 소스 공급기(875)는 메모리(877)를 포함한다. 메모리(877)에는 적어도 하나의 데이터 필드(879)가 제공된다. 적어도 하나의 데이터 필드(879)는 공급기(875) 내의 구축 재료에 대응하는 구축 파라미터를 저장한다. 소스 공급기(875)는 그 외면(exterior) 근처에 인터페이스 회로(874)를 포함한다. 메모리(877)는, 대응하는 상호 연결 회로를 갖는 제 2 수용 구조체와 데이터를 교환하는 인터페이스 회로(874)에 연결된다. 소스 공급기(875)는 호스트 장치의 제 2 수용 구조체에 연결되도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 제 2 수용 구조체는 구축 모듈의 일부이다. 연결된 상태에서, 구축 파라미터가 호스트 장치와 교환된다.
일 예에서, 소스 공급기(875)는 분말을 저장하고, 구축 파라미터는 재료의 용융 온도, 결정화 온도 및/또는 방사선 흡수 계수에 기초한다. 파라미터들, 즉, 결정화 온도의 폭, 용융 온도의 폭, 입자 크기 분포, 유리 전이 온도, 용융 엔탈피, 열전도, 열용량, 탭 분말 밀도, 용융 흐름 지수/점도 및 수축률 중 적어도 하나와 같은 추가 구축 파라미터가 메모리(877) 상에 인코딩될 수 있다. 공급기(875)의 구축 재료가 구축 모듈에 제공될 때, 대응하는 파라미터는 예를 들어, 소스 공급기와 구축 모듈 모두가 연결된 호스트 장치를 통해 구축 모듈의 메모리에 업로드된다.
도 10은 적층 제조를 위해 구축 모듈의 메모리 상에 구축 파라미터를 저장하는 방법의 예를 도시한다. 이 방법은 모듈의 격실을 구축 재료로 충진하는 단계(블록 100)를 포함한다. 이 방법은 메모리 상에 대응하는 구축 파라미터를 인코딩하는 단계(블록 110)를 더 포함한다. 구축 파라미터는 구축 모듈이 연결되는 호스트 장치에 의해 인코딩될 수 있다. 구축 파라미터는 소스 공급기의 메모리로부터 생성될 수 있다.
도 11은 적층 제조시에 구축 모듈로부터 호스트 장치로 구축 파라미터를 통신하는 방법의 예의 흐름도를 도시한다. 이 방법은 구축 모듈을 호스트 장치에 연결하는 단계(블록 200)를 포함한다. 연결은 구축 모듈의 인터페이스 회로를 적층 제조 장치의 상호 연결 회로에 연결하는 것을 포함한다. 이 방법은 구축 모듈의 인터페이스 회로를 통해 호스트 장치에 구축 파라미터를 통신하는 단계(블록 210)를 더 포함한다.
도 12는 적층 제조를 위해 구축 모듈의 내부 구성요소를 교정하는 방법의 흐름도를 도시한다. 일반적으로 내부 구성요소의 공차(tolerance)와 마진은 동일한 설계 간에서도 제조 과정에서 일부 보정이 필요하다. 따라서, 일 예에서, 구축 모듈은 교정 파라미터를 저장한다. 교정의 방법은 구축 모듈을 제조할 때 내부 구성요소를 교정하는 단계(블록 500)를 포함하는데, 내부 구성요소는 구축 플랫폼용 구동 유닛, 운송 유닛, 예열기, 온도 센서 및 레벨 센서와 같은 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 방법은 교정으로부터 교정 파라미터를 획득하는 단계(블록 510)를 더 포함한다. 이 방법은 구축 모듈의 메모리 상에 교정 파라미터를 저장하는 단계(블록 520)를 더 포함한다. 교정 파라미터는 구축 모듈의 메모리의 펌웨어의 일부일 수 있다.
도 13은 적층 제조 프로세스에서 도 12의 교정 파라미터를 사용하는 예의 흐름도를 도시한다. 이 방법은 예를 들어 구축 모듈을 호스트 장치에 연결할 때 호스트 장치에 교정 파라미터를 통신하는 단계(블록 540)를 포함한다. 이 방법은 교정 파라미터를 사용하여 구축 모듈의 내부 구성요소를 제어하는 단계(블록 550)를 더 포함할 수 있다. 내부 구성요소는 호스트 장치의 마스터 제어기 또는 구축 모듈 자체의 슬레이브 제어기에 의해 제어될 수 있다. 추가적인 예에서, 서보 메커니즘에 의해 추가 제어가 제공된다.
도 14는 내부 구축 모듈 구성요소의 상태를 메모리에서 갱신하는 방법의 일 예의 흐름도를 도시하는데, 내부 구성요소는 구축 플랫폼용 구동 유닛, 구축 플랫폼에 구축 재료를 운송하는 구축 재료 운송 유닛, 구축 재료의 일부를 예열하기 위한 예열기, 온도 센서 및 레벨 센서와 같은 센서를 포함할 수 있다. 이 방법은 적층 제조 장치에서 구축 모듈의 구축 플랫폼 상에서 오브젝트를 구축하는 단계(블록 600)를 포함한다. 이 방법은 구축 작업 동안 및/또는 완료 후에 구축 모듈의 메모리에서 적어도 하나의 내부 구성요소의 상태를 갱신하는 단계(블록 610)를 포함한다. 일 예에서, 이러한 상태는 인코더 위치의 판독에 기초한 구축 플랫폼의 높이 위치일 수 있다. 이 방법은 구축 모듈을 다른 호스트 장치에 연결하는 단계(블록 620)를 더 포함한다. 이 방법은 각각의 프로세스를 시작하기 전에 내부 구성요소 상태를 판독하고 판독된 내부 구성요소 상태를 사용하는 단계(블록 630)를 포함한다. 예를 들어, 특정 상태는 구축 플랫폼의 높이와 구축 재료 및 프린팅된 오브젝트의 상부 표면의 높이를 포함할 수 있다. 이 방법은 판독 상태에 기초하여 처치 방법을 조정하는 단계(블록 640)를 포함한다. 예를 들어, 호스트 장치는 판독 높이에 기초하여 세척 및/또는 냉각 설정을 조정할 수 있다.
도 14의 예시적 방법은 수 개의 적층 제조 프로세스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 구축 작업을 완료하고 모듈을 다른 호스트 장치에 연결한 후에 모듈의 온도가 높다고 판독된다. 이에 따라, 다른 호스트 장치는 판독된 온도에 기초하여 냉각 시간을 설정할 수 있다. 예를 들어, 구축 작업을 완료하고 모듈을 다른 호스트 장치에 연결한 후에 플랫폼이 특정 높이에 위치한다고 판독된다. 이에 따라, 호스트 장치는 구축 재료로 구축 모듈을 충진할 수 있도록 플랫폼을 높일 수 있다. 예를 들어, 구축 작업을 완료하고 모듈을 다른 호스트 장치에 연결한 후, 레벨 센서는 플랫폼 상의 구축 재료 및 오브젝트의 특정 높이 수준을 나타낸다. 따라서, 호스트 장치는 판독된 높이 및/또는 부피에 맞게 세척 및/또는 냉각 설정을 조정할 수 있다.
도 15는 적층 제조에서 호스트 장치들 간에 파라미터를 통신하는 예시적 방법의 흐름도를 도시한다. 이 방법은 제 1 호스트 장치에서 오브젝트 및/또는 구축 재료를 처리하는 단계(블록 700)를 포함한다. 처리에는 프린팅 또는 후처리를 포함한 임의 형태의 처치가 포함될 수 있다. 이 방법은 메모리상의 구축 파라미터를 갱신하는 단계(블록 710)를 더 포함한다. 또한, 내부 구성요소의 상태가 갱신될 수 있다. 이 방법은 구축 모듈을 제 1 호스트 장치로부터 분리시키는 단계(블록 720)를 더 포함한다. 이 방법은 구축 모듈을 제 2 호스트 장치에 연결하는 단계(블록 730)를 더 포함한다. 이 방법은 갱신된 파라미터를 제 2 호스트 장치에 통신하는 단계(블록 740)를 더 포함한다. 여기서, 제 2 호스트 장치는 이들 갱신된 파라미터를 이용하여 각각의 처치 프로세스를 구축 모듈의 상태, 즉 구축 재료(들) 및 내부 구성요소의 상태에 맞게 조정할 수 있다. 구축 모듈을 호스트 장치로부터 분리시키고 얼마간의 대기 시간 후에 다시 동일한 호스트 장치에 연결하는 경우에도 유사한 방법이 적용될 것이다.
도 16은 적층 제조시에 호스트 장치들 간에 파라미터를 통신하는 다른 예시적 방법의 흐름도를 도시한다. 이 방법은 구축 모듈을 적층 제조 장치에 연결하는 단계(블록 800)를 포함할 수 있다. 이 방법은 구축 전 작업 파라미터를 적층 제조 장치에 통신하는 단계(블록 810)를 포함할 수 있다. 이 방법은 구축 전 작업 파라미터를 사용하여 적층 제조를 통해 오브젝트를 구축하는 단계(블록 820)를 포함할 수 있다. 이 방법은 작업을 완료한 후 메모리 상에 구축 후 작업 파라미터를 저장하는 단계(블록 830)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 구축 후 작업 파라미터는 프린팅된 오브젝트와 관련된 파라미터를 포함한다. 구축 후 작업 파라미터는 적층 제조 장치에 의해 구축 모듈 메모리에 업로드될 수 있다. 이 방법은 적층 제조 장치로부터 구축 모듈을 분리하는 단계(블록 840)를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 구축 모듈을 후처리 장치에 연결하는 단계(블록 850)를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 구축 후 작업 파라미터를 후처리 장치에 통신하는 단계(블록 860)를 더 포함할 수 있다. 일 예에서, 구축 재료 및 오브젝트의 갱신된 온도와 같은 추가 갱신된 구축 후 작업 파라미터 또는 내부 구성요소 상태는 연결시에 통신될 수 있다. 이 방법은 판독된 구축 후 작업 파라미터에 기초하여 오브젝트를 처리(예를 들어, 체질, 냉각, 세척, 코팅 등)하는 단계(블록 870)를 더 포함할 수 있다. 일 예에서, 동일하거나 상이한 호스트 장치는 구축 모듈의 재충진을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 이 방법은, 구축 플랫폼으로부터 제조된 오브젝트를 제거하고 후속하는 구축 작업을 위해 저장 격실에 구축 재료를 추가하는 단계(블록 880)를 더 포함할 수 있다. 여기서 추가되는 구축 재료의 부피는 프린팅된 오브젝트의 부피와 같은 구축 후 작업 파라미터에 기초할 수 있다. 이 방법은 추가된 구축 재료에 대응하는 구축 파라미터를 구축 모듈의 메모리 상에 저장함으로써 구축 파라미터를 갱신하는 단계(블록 890)를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 구축 모듈을 후처리 장치로부터 분리시키는 단계(블록 895)를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 충진된 구축 모듈은 새로운 구축 작업을 시작하도록 적층 제조 장치에 다시 연결되고 여기서 갱신된 (구축 전 작업) 구축 파라미터가 통신될 수 있다.
도 17은 구축 후 작업 프로세스의 예를 도시한다. 이 프로세스는 구축 모듈 메모리로부터 후처리 장치로 구축 후 작업 파라미터 및 온도 센서 상태를 통신하는 단계(블록 900)를 포함한다. 일 예에서, 센서는 후처리 장치의 마스터 제어기에 의해 직접 판독된다. 예를 들어, 통신은 오브젝트의 부피 및 구축 격실 내의 온도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 프로세스는 후처리 장치가 구축 후 작업 파라미터 및 온도 센서 상태에 기초하여 냉각 파라미터를 조정하는 단계(블록 910)를 포함한다. 이 프로세스는 또한 센서 상태를 정기적으로 점검하고 모듈의 메모리에서 이들 상태를 갱신하는 단계(블록 920)를 더 포함한다. 이 프로세스는 센서 상태에 기초하여 후처리 장치의 냉각 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함한다. 센서 상태를 메모리에 저장함으로써, 호스트 장치에 구축 모듈을 다시 연결할 때 호스트 장치에 의해 내부 구성요소 상태가 빠르게 판독될 수 있게 된다.
본 명세서의 특정 예에서는, 구축 플랫폼 및 구축 재료 저장소를 포함하고, 다수의 호스트 장치에 연결될 수 있고, 각 호스트 장치가 갱신된 상태에 기초하여 자신의 프로세스를 최적화할 수 있도록 언제든지 구축 재료 및 구축 구성요소를 포함하는 그 내용의 갱신된 상태를 통신하는 지능형 구축 모듈이 설명된다.
본 명세서에서는 주로 "오브젝트"을 언급하지만, 실제로, 본 명세서의 맥락에서 단일 구축 작업에서 다수의 오브젝트 또는 오브젝트 부분이 제조될 수 있다. 실제로, 오브젝트는 서로 물리적으로 분리된 복수의 오브젝트로 해석될 수 있다. 본 명세서에서는 주로 구축 모듈의 메모리를 언급하지만, 구축 모듈은 복수의 메모리, 예를 들어 백업 기능을 갖는 추가 메모리를 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 적층 제조(additive manufacturing) 호스트 장치로 연결되고 상기 호스트 장치로부터 제거되는 착탈식 구축 모듈(removable build module)로서,
    구축 재료를 저장하는 구축 재료 저장 격실과,
    구축되는 오브젝트를 지지하는 구축 플랫폼과,
    상기 구축 플랫폼을 이동시키는 구동 유닛과,
    상기 적층 제조 호스트 장치의 구축 재료 프로세스 설정을 최적화하도록 구성된 메모리 - 상기 메모리는 적어도 하나의 구축 파라미터를 수신하고 저장하는 데이터 필드를 포함함 - 와,
    상기 호스트 장치의 상호 연결 회로에 연결되어, 상기 호스트 장치와 상기 적어도 하나의 구축 파라미터를 교환하는 데이터 전송 인터페이스를 포함하는 인터페이스 회로를 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 격실로부터 상기 구축 플랫폼으로 구축 재료를 내부적으로 운송하는 구축 재료 운송 유닛을 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 및 상기 인터페이스 회로는,
    적어도 2 개의 상이한 호스트 장치에 연결되고,
    상기 적어도 2개의 상이한 호스트 장치에 의해 수신된 파라미터를 저장하고,
    하나의 호스트 장치로부터 수신된 특정 파라미터를 다른 호스트 장치에 통신하는
    착탈식 구축 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리는 구축 전 작업 파라미터 및 구축 후 작업 파라미터를 수신, 저장 및 통신하는
    착탈식 구축 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 저장 격실 내의 상이한 구축 재료의 혼합에 대응하는 상이한 구축 파라미터를 동시에 저장하는
    착탈식 구축 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구축 파라미터는
    용융 온도, 결정화 온도 및 방사선 흡수 계수 또는
    용융 온도, 결정화 온도 및 방사선 흡수 계수의 범위 또는
    용융 온도, 결정화 온도 및 방사선 흡수 계수와 이들의 범위 둘 다를 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 구축 플랫폼 상의 재료의 온도를 감지하는 적어도 하나의 온도 센서를 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구축 플랫폼 위의 구축 재료 상부 표면 레벨을 감지하는 적어도 하나의 구축 재료 레벨 센서를 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구축 플랫폼 상의 구축 재료를 예열하는 예열기를 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리는,
    내부 구성요소의 가변 상태를 저장하는 제 1 메모리 모듈과,
    상기 호스트 장치에 의해 수정 가능한 가변 구축 파라미터를 저장하는 제 2 메모리 모듈과,
    상기 호스트 장치에 의해 수정될 수 없는 내부 구성요소의 고정된 교정 파라미터를 포함하는 펌웨어를 저장하는 제 3 메모리 모듈을 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 구성요소는 운송 유닛, 구축 재료 온도 센서, 구축 재료 레벨 센서, 예열기 및 상기 구동 유닛 중 적어도 하나인
    착탈식 구축 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    운송 유닛, 구축 재료 온도 센서, 구축 재료 레벨 센서, 예열기 및 상기 구동 유닛 중 적어도 하나를 제어하기 위해 제어기와 서보 메커니즘 중 적어도 하나를 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 모듈의 누적된 구축 작업 사이클의 수를 저장하는
    착탈식 구축 모듈.
  14. 제 1 항에 있어서,
    구축 플랫폼이 정확한 위치에 위치되어 홀딩되고 회로 상호 연결이 유지되도록 상기 구축 모듈을 상기 호스트 장치에 고정하는 고정 부재를 포함하는
    착탈식 구축 모듈.
  15. 삭제
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