KR102054658B1 - 3차원(3ｄ) 프린팅 - Google Patents

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얀 자오
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Abstract

예시적인 실시예에서, 3차원(3D) 프린팅 방법은 소결 가능한 재료를 도포하는 단계, 소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 선택적으로 도포하는 단계, 소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하는 단계, 및 소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지와 상이한 제 2 양의 방사선 에너지를 가하는 단계를 포함한다.

Description

3차원(3Ｄ) 프린팅
본 발명은 3차원 프린팅에 관한 것이다.
3차원(3D) 프린팅은 연속 재료 층이 디지털 모델로부터 3차원 물체를 형성하도록 아래로 놓이는 적층 제작 공정이다. 적층 제작에서, 연속 재료 층은 소결, 압출 및 조사(irradiation)를 포함한 공정을 통한 융합, 결합, 또는 고화에 의해서 서로 연결된다. 그러한 시스템에 의해 제조되는 물체의 품질, 강도 및 기능은 사용된 적층 제작 기술의 유형에 따라서 변할 수 있다. 통상적으로, 저 품질 및 저 강도 물체는 저 비용 시스템을 사용하여 제조될 수 있지만, 고 품질 및 고 강도 물체는 고 비용 시스템을 사용하여 제조될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 3-차원(3D) 프린팅의 예는 3D 블랙 부품의 밀도와 기계 강도에 견줄 수 있는 더 높은 밀도와 개선된 기계 강도를 갖는 3D 컬러 기능성 부품의 제조를 가능하게 한다.
본 발명에 의하면, 3차원(3D) 프린팅 방법으로서,
소결 가능한 재료를 도포하는 단계,
소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 선택적으로 도포하는 단계,
소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하는 단계, 및
소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지와 상이한 제 2 양의 방사선 에너지를 가하는 단계를 포함하는
3차원(3D) 프린팅 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 3차원(3D) 프린팅용 시스템으로서,
소결 가능한 재료용 지지대,
상기 지지대 상에 소결 가능한 재료의 층을 제공하기 위한 소결 가능한 재료 분배기,
상기 소결 가능한 재료의 층의 부분에 융합제를 선택적으로 전달하기 위한 융합제 분배기, 및
제 1 예비-융합 작동 중에 소결 가능한 재료의 층에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하고 융합 작동 중에 소결 가능한 재료의 층에 제 2 양의 방사선 에너지를 가하기 위해 방사선 원을 제어하기 위한 예비-융합/융합 모듈을 포함하는
3차원(3D) 프린팅용 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체로서,
3차원(3D) 프린팅 장치의 프로세서에 의해 실행될 때, 3D 프린팅 장치가,
3D 물체 층을 형성하도록 제작 층에 소결 가능한 재료를 적층하게 하고,
약 50 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도로 소결 가능한 재료를 가열하게 하고,
3D 물체 층의 횡단면의 이미지 패턴에 따라서 소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 적층하게 하고,
예비-융합 단계의 제 1 기간 동안 방사선에 소결 가능한 재료를 노출시키게 하고,
제 1 기간보다 더 긴, 융합 단계의 제 2 기간 동안 방사선에 소결 가능한 재료를 노출시키게 하는, 명령어를 저장하고 있는
비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체가 제공된다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 예들이 설명될 것이다.
도 1은 블랙 부품(black parts)의 기계 강도와 밀도에 견줄만한 개선된 기계 강도와 밀도를 가지는 컬러 기능성 부품을 포함한 3D 물체를 제작하기 위한 3차원(3D) 프린팅 시스템의 예를 도시하며,
도 2는 이미징 및 예비-융합/융합 기능과 같은 3D 프린팅의 기능을 수행하는 엔진을 포함하는 3D 프린팅 시스템의 예시적인 제어기를 도시하며,
도 3, 도 4 및 도 5는 3D 프린팅 시스템에서 3D 컬러 기능성 부품의 제조에 관한 예시적인 방법을 설명하는 흐름도를 도시하며,
도 6a 내지 도 6f는 3D 물체를 제작하기 위한 3D 프린팅 시스템의 다른 예를 도시한다.
도면 전반에 걸쳐서, 동일한 참조 번호는 유사하지만 반드시 동일하지는 않은 요소를 지칭한다.
3차원(3D) 프린팅의 몇몇 예에서, 3D 물체는 광 영역 처리 기술(light area processing technology)을 사용하여 형성된다. 광 영역 처리 중에, 소결 가능한 재료와 같은 빌드 재료(build material)의 전체 층이 방사선에 노출된다. 소결 가능한 빌드 재료의 선택된 영역은 융합되고(즉, 유착되고), 이후에 고화 또는 경화되어 3D 물체의 층이 된다. 몇몇 예에서, 유착제 또는 융합제가 소결 가능한 재료의 선택된 영역과 접촉하게 선택적으로 적층된다. 융합제는 소결 가능한 재료의 층 내부로 침투하여 소결 가능한 재료의 외부 표면으로 확산될 수 있다. 융합제는 방사선을 흡수하여 흡수된 방사선을 열 에너지로 변환시킬 수 있으며, 이는 차례로 융합제와 접촉하는 소결 가능한 재료를 용융 또는 소결시킨다. 이는 소결 가능한 재료의 융합, 결합, 경화 등을 유발하여 3D 물체의 층을 형성한다. 소결 가능한 재료의 다수 층에 대한 이러한 공정의 반복은 층이 함께 연결되게 하여, 3D 물체의 형성을 초래한다.
개선된 기계 강도와 기능을 갖는 고 밀도 3D 부품은 더 많은 양의 열 에너지가 층을 함께 소결하고 융합하기 위해 소결 가능한 재료에 가해질 때 제조될 수 있다. 그러나, 소결에 이용 가능한 열 에너지의 양은 융합제가 방사선을 흡수하는 강도에 부분적으로 의존하며, 융합제의 방사선 흡수율은 융합제의 컬러에 부분적으로 의존한다. 예를 들어, 시안(cyan), 마젠타(magenta) 또는 노란색(C, M 또는 Y) 컬러 염료를 갖는 근-적외선 염료-기반 융합제의 흡수 강도는 일반적으로 카본 블랙-기반 융합제의 흡수 강도에 비해서 더 낮다. 그러므로, 소결 가능한 재료의 융합 수준은 3D 프린팅된 블랙 부품에 대한 것보다 3D 프린팅된 컬러 부품이 더 낮으며, 이는 비교 가능한 블랙 부품보다 더 낮은 밀도와 더 적은 기계 강도 및 기능을 갖는 컬러 부품을 초래할 수 있다. 몇몇 예에서, 근-적외선 및 컬러 염료로 제조된 컬러 기능성 부품의 기계 강도는 유사한 블랙 기능성 부품보다 60 % 내지 80 % 미만이었다.
본 명세서에 개시되는 3-차원(3D) 프린팅의 예는 3D 블랙 부품의 밀도와 기계 강도에 견줄 수 있는 더 높은 밀도와 개선된 기계 강도를 갖는 3D 컬러 기능성 부품의 제조를 가능하게 한다. 일반적으로, 컬러 융합제가 선택적으로 적층되는 컬러 이미지 영역(즉, 3D 물체의 컬러 횡단면)을 포함하는 소결 가능한 재료(예를 들어, 분말)의 3D 물체 층에 예비-융합 작동이 적용된다. 예비-융합 작동은 3D 물체 층에 대한 짧은 방사선 노출을 포함한다. 컬러 이미지 영역 내에서의 방사선에 대한 더 많은 흡착은 컬러 이미지 영역 내에 있는 소결 가능한 재료의 온도를 증가시키는 추가의 열을 발생한다. 예비-융합 작동 다음에는 3D 물체 층에 대한 더 긴 방사선 노출을 제공하여 컬러 이미지 영역 내의 소결 가능한 재료를 융합하고 개선된 층간 부착을 초래하는 융합 작동이 이어진다.
일 예에서, 3차원(3D) 프린팅의 방법은 소결 가능한 재료를 도포하는 단계, 소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 선택적으로 도포하는 단계, 소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하는 단계, 및 제 1 양의 방사선 에너지와 상이한 제 2 양의 방사선 에너지를 소결 가능한 재료의 부분에 가하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 3D 프린팅용 시스템은 소결 가능한 재료용 지지대를 포함한다. 상기 시스템은 지지대에 소결 가능한 재료의 층을 제공하는 소결 가능한 재료 분배기, 및 소결 가능한 재료의 층의 부분에 융합제를 선택적으로 전달하는 융합제 분배기를 포함한다. 상기 시스템은 방사선 원, 및 제 1 예비-융합 작동 중에 소결 가능한 재료의 층에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하고 융합 단계 중에 소결 가능한 재료의 층에 제 2 양의 방사선 에너지를 가하도록 방사선 원을 제어하는 예비-융합/융합 모듈을 포함한다.
또 다른 예에서, 비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체는 3D 프린팅 장치의 프로세서에 의해 실행될 때, 3D 프린팅 장치가 3D 물체 층을 형성하도록 제작 층에 소결 가능한 재료를 적층하고, 약 50 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도로 소결 가능한 재료를 가열하고, 3D 물체 층의 횡단면의 이미지 패턴에 따라서 소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 적층하고, 예비-융합 단계의 제 1 기간 동안 방사선에 소결 가능한 재료를 노출하고, 제 1 기간보다 더 긴, 융합 단계의 제 2 기간 동안 방사선에 소결 가능한 재료를 노출하게 하는 명령어를 저장한다.
도 1은 블랙 부품의 기계 강도와 밀도에 견줄만한 개선된 기계 강도와 밀도를 가지는 컬러 기능성 부품을 포함하는 3D 물체를 제작하기 위한 3D 프린팅 시스템(100)의 예를 도시한다. 도 1의 3D 프린팅 시스템은 3D 물체를 형성하기 위한 소결 가능한 재료(도 1에 도시되지 않음)를 수용하고 유지하는 제작 층으로서의 기능을 하는 지지 부재(102)를 포함한다. 예에서, 지지 부재(102)는 약 10 ㎝ × 10 ㎝로부터 최대 약 100 ㎝ × 100 ㎝ 범위의 치수를 갖지만, 지지 부재(102)는 형성될 3D 물체에 따라서 더 크거나 더 작은 치수를 가질 수 있다.
소결 가능한 재료 분배기(104)는 지지 부재(102) 상에 소결 가능한 재료의 층을 제공한다. 적합한 소결 가능한 재료 분배기의 예는 와이퍼 블레이드(wiper blade), 롤러, 및 이의 조합을 포함한다. 몇몇 예에서, 소결 가능한 재료 분배기(104)는 지지 층 및 본 명세서에서 추가로 후술되는 바와 같이 지지 부재(102) 상으로 소결 가능한 재료를 푸시하는 제작 피스톤을 포함할 수 있다. 소결 가능한 재료는 호퍼(hopper) 또는 다른 적합한 전달 시스템으로부터 소결 가능한 재료 분배기(104)로 공급될 수 있다. 도 1에 도시된 예시적인 시스템(100)에서, 소결 가능한 재료 분배기(104)는 소결 가능한 재료의 층을 적층하기 위해 지지 부재(102)의 길이(Y 축)를 가로질러 이동한다.
후술하는 바와 같이, 소결 가능한 재료의 제 1 층이 지지 부재(102) 상에 적층되고, 이어서 이전에 적층된(그리고 고화된) 층 위에 소결 가능한 재료의 다음 층이 적층된다. 따라서, 지지 부재(102)가 Z 축을 따라 이동할 수 있어서 소결 가능한 재료의 새로운 층이 적층될 때, 미리 결정된 간격이 가장 최근에 형성된 층의 표면과 융합제 분배기(106a) 및 디테일링 제제(detailing agent) 분배기(106b)로서 예시되는 제제 분배기의 하부 표면 사이에 유지된다. 다른 예에서, 지지 부재(102)는 Z 축을 따라 고정될 수 있으며 제제 분배기(106)는 그러한 미리 결정된 간격을 유지하도록 Z 축을 따라 이동될 수 있다.
제제 분배기(106)는 지지 부재(102)에 제공되는 소결 가능한 재료의 층의 부분에 선택적인 방식으로, 각각 융합제 분배기(106a) 및 디테일링 제제 분배기(106b)를 통해 융합제 및/또는 디테일링 제제를 전달한다. 예를 들어, 융합제 분배기(106a)는 소결 가능한 재료의 층의 선택 부분으로 융합제를 전달할 수 있는 반면에, 디테일링 제제 분배기(106b)는 지지 부재(102)에 제공되는 소결 가능한 재료의 층의 동일한 부분 및/또는 다른 부분으로 디테일링 제제를 전달할 수 있다. 제제 분배기(106a 및 106b)는 각각, 융합제 및 디테일링 제제의 공급원을 포함할 수 있거나, 이들은 융합제 및 디테일링 제제의 별도의 공급원에 각각 작동 가능하게 연결될 수 있다.
다른 유형의 제제 분배기가 가능하고 본 명세서에서 고려되지만, 도 1의 예시적인 3D 프린팅 시스템(100)에 도시된 제제 분배기(106)(즉, 106a, 106b)는 열 잉크젯 프린트헤드 또는 압전 잉크젯 프린트헤드와 같은 하나 또는 다중 프린트헤드를 포함한다. 프린트헤드(106a 및 106b)는 드롭-온-디맨드 프린트헤드(drop-on-demand printhead) 또는 연속 드롭 프린트헤드일 수 있다. 프린트헤드(106a 및 106b)는 그러한 제제가 적합한 유체의 형태일 때, 각각 융합제와 디테일링 제제를 선택적으로 전달하는데 사용될 수 있다. 프린팅 시스템(100)의 다른 예에서, 단일 프린트헤드(106)가 융합제와 디테일링 제제 모두를 선택적으로 전달하는데 사용될 수 있다. 그런 예에서, 단일 프린트헤드(106) 상의 제 1 세트의 프린트헤드 노즐이 융합제를 전달할 수 있으며, 단일 프린트헤드(106) 상의 제 2 세트의 프린트헤드 노즐이 디테일링 제제를 전달할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 각각의 융합제와 디테일링 제제는 이들이 프린트헤드(106a 및 106b)를 통해 전달될 수 있게 하는 물, 조용매(들), 계면활성제(들) 등과 같은 수성 운송매체(aqueous vehicle)를 포함한다.
각각의 프린트헤드(106)는 노즐 어레이를 포함할 수 있으며, 노즐 어레이를 통해 액적(drop of fluid)을 선택적으로 방출할 수 있다. 일 예에서, 각각의 액적은 액적 당 약 10 피코 리터(pl) 정도일 수 있지만, 더 크거나 작은 액적 크기가 사용될 수 있음이 고려된다. 몇몇 예에서, 프린트헤드(106a 및 106b)는 다양한 크기의 액적을 전달할 수 있다. 일 예에서, 프린트헤드(106a 및 106b)는 약 300 DPI(인치 당 도트) 내지 약 1200 DPI 범위의 해상도로 융합제와 디테일링 제제의 액적을 전달할 수 있다. 다른 예에서, 프린트헤드(106a 및 106b)는 더 높거나 더 낮은 해상도로 융합제와 디테일링 제제의 액적을 전달할 수 있다. 액적 속도는 약 5 m/s 내지 약 24 m/s 범위일 수 있으며 발사 주파수(firing frequency)는 약 1 ㎑ 내지 약 100 ㎑ 범위일 수 있다.
프린트헤드(106a 및 106b)는 프린팅 시스템(100)의 일체형 부품일 수 있거나 이들은 사용자 교체 가능한 것일 수 있다. 프린트헤드(106a 및 106b)가 사용자 교체 가능한 것일 때, 프린트헤드는 적합한 분배기 수용기 또는 인터페이스 모듈(도시 않음) 내부에 제거 가능하게 삽입될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 제제 분배기(106a 및 106b)는 페이지-와이드 어레이 구성(page-wide array configuration)으로 지지 부재(102)의 전체 폭에 걸쳐질 수 있는 길이를 가진다. 예에서, 페이지-와이드 어레이 구성은 다중 프린트헤드의 적합한 배열을 통해서 달성된다. 다른 예에서, 페이지-와이드 어레이 구성은 노즐이 지지 부재(102)의 폭에 걸쳐질 수 있는 길이를 갖는 노즐 어레이를 갖는 단일 프린트헤드를 통해서 달성된다. 프린팅 시스템(100)의 또 다른 예에서, 제제 분배기(106a 및 106b)는 지지 부재(102)의 전체 폭에 걸쳐질 수 없는 더 짧은 길이를 가질 수 있다.
몇몇 예에서, 제제 분배기(106a 및 106b)는 예시된 Y 축을 따라서 지지 부재(102)의 길이를 가로질러 양-방향으로 이동할 수 있게 하는 이동 가능한 캐리지 상에 장착된다. 이는 단일 패스(pass)로 지지 부재의 전체 폭과 길이를 가로질러 융합제와 디테일링 제제의 선택적인 전달을 가능하게 한다. 다른 예에서, 지지 부재(102)는 이들이 고정 위치에 유지될 때 제제 분배기(106a 및 106b)에 대해 이동할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같은, 용어 '폭(width)'은 일반적으로 도 1에 도시된 X 및 Y 축에 평행한 평면에서 가장 짧은 치수를 지칭하며, 용어 '길이(length)'는 그런 평면에서 가장 긴 치수를 지칭한다. 그러나, 다른 예에서, 용어 '폭'은 용어 '길이'와 서로 교체 가능할 수 있다. 예로서, 제제 분배기(106)는 이동 가능한 캐리지가 지지 부재(102)의 폭을 가로질러 양-방향으로 이동할 수 있는 동안에 제제 분배기가 지지 부재(102)의 전체 길이에 걸쳐질 수 있는 길이를 가질 수 있다.
제제 분배기(106a 및 106b)가 지지 부재(102)의 전체 폭에 걸쳐질 수 없는 더 짧은 길이를 가지는 예에서, 제제 분배기(106a 및 106b)는 또한, 예시된 X 축에서 지지 부재(102)의 폭을 가로질러 양-방향으로 이동될 수 있다. 이러한 구성은 다중 패스를 사용하여 지지 부재(102)의 전체 폭과 길이를 가로질러 융합제와 디테일링 제제의 선택적인 전달을 가능하게 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린팅 시스템(100)은 방사선(R)을 방출하는 방사선 원(108)을 포함한다. 방사선 원(108)은 예를 들어, 적외선, 근-적외선, 자외선, 또는 가시 광선 경화 램프; 적외선, 근-적외선, 자외선, 또는 가시 광선 발광 다이오드; 또는 특정 파장을 갖는 레이저를 포함하는 다양한 방식으로 실시될 수 있다. 사용되는 방사선 원(108)은 사용되는 융합제의 유형에 적어도 부분적으로 의존한다. 방사선 원(108)은 예를 들어, 프린트헤드(106)(들)를 또한 유지하는 캐리지(도시 않음)에 부착될 수 있다. 캐리지는 지지 부재(102)에 인접한 위치로 방사선 원(108)을 이동할 수 있다. 다른 예에서, 방사선 원(108)은 소결 가능한 재료의 적층된 층, 융합제, 및 디테일링 제제에 에너지를 가하여 소결 가능한 재료의 부분들의 고화를 유발하기 위한 것이다. 일 예에서, 방사선 원(108)은 지지 부재(102)에 적층되는 재료에 에너지를 균일하게 가할 수 있는 단일 에너지 원이다. 다른 예에서, 방사선 원(108)은 적층된 재료에 에너지를 균일하게 가하는 에너지 원의 어레이를 포함한다.
몇몇 예에서, 방사선 원(108)은 지지 부재(102) 상에 적층된 소결 가능한 재료의 층의 전체 표면에 실질적으로 균일한 방식으로 에너지를 가할 수 있다. 이러한 유형의 방사선 원(108)은 비집속형(unfocused) 에너지 원으로 지칭될 수 있다. 에너지에 대한 소결 가능한 재료의 전체 층의 동시 노출은 3차원 물체가 발생되는 속도를 증가시키는데 도움을 줄 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린팅 시스템(100)은 제어기(110)를 포함한다. 도 1에 도시된 예시적인 제어기(110)는 3D 블랙 부품의 밀도와 기계 강도에 견줄만한 높은 밀도와 개선된 기계 강도를 갖는 3D 컬러 기능성 부품의 제조를 가능하게 하기 위해서 본 명세서에서 설명되는 예비-융합 및 융합 작동을 실시하는 프린팅 시스템(100)의 제어에 적합하다. 제어기(110)는 일반적으로, 프로세서(CPU)(112)와 메모리(114)를 포함하고, 3D 프린팅 시스템(100)의 다양한 구성요소와 통신하고 제어하기 위한 펌웨어와 다른 전자기기를 추가로 포함할 수 있다.
메모리(114)는 휘발성(즉, RAM)과 비휘발성 메모리 구성요소(예를 들어, ROM, 하드디스크, 광학 디스크, CD-ROM, 자기 테이프, 플래시 메모리 등) 모두를 포함할 수 있다. 메모리(114)의 구성요소는 기계-판독 가능한 코드화된 프로그램 명령어, 데이터 구조, 프로그램 명령어 모듈, JDF(작동 정의 포맷), 및 3D 프린팅 시스템(100)의 프로세서(112)에 의해 실행될 수 있는 다른 데이터 및/또는 명령어의 저장을 제공하는 비-일시적, 기계-판독 가능한(예를 들어, 컴퓨터/프로세서-판독 가능한) 매체를 포함한다. 메모리(114)에 저장되는 명령어의 예는 모듈(116 및 118)과 관련된 명령어를 포함하는 반면에, 저장된 데이터의 예는 전달 제어 데이터(120)를 포함한다. 모듈(116 및 118)은 3D 프린팅 시스템(100)이 각각, 도 3 및 도 4에 대해 후술하는 바와 같은, 방법(300 및 400)의 작동과 같은 다양한 일반적 기능 및/또는 특별한 기능을 수행하게 하는, 프로세서(112)에 의해 실행될 수 있는 프로그래밍 명령어를 포함할 수 있다.
메모리(114)에 저장되는 프로그램 명령어, 데이터 구조, 모듈 등은 본 명세서에서 논의되는 예와 같은 다양한 예를 실시하기 위해 프로세서(112)에 의해 실행될 수 있는 설치 패키지의 일부일 수 있다. 따라서, 메모리(114)는 CD, DVD 또는 플래시 드라이브와 같은 휴대용 매체, 또는 설치 패키지가 다운로드되고 설치될 수 있는 서버에 의해 유지되는 메모리일 수 있다. 다른 예에서, 메모리(114)에 저장되는 프로그램 명령어, 데이터 구조, 모듈 등은 어플리케이션 또는 이미 설치된 어플리케이션의 일부일 수 있으며, 그 경우에 메모리(114)는 하드 드라이브와 같은 통합 메모리를 포함할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 제어기(110)는 3D 블랙 부품에 견줄만한 높은 밀도와 개선된 기계 강도를 가지는 3D 컬러 기능성 부품의 제조를 가능하게 하는 예비-융합 및 융합 작동을 실행하는 3D 프린팅 시스템(100)을 제어한다. 몇몇 예에서, 제어기(110)는 메모리(114)로부터 전달 제어 데이터(120) 및 프로그래밍 명령어(예를 들어, 모듈(116, 118)의 명령어)를 사용하여, 3D 부품의 제조를 용이하게 하기 위한 소결 가능한 재료, 융합 및 디테일링 제제 및 프린팅 시스템(100) 내의 방사선 적용을 관리한다. 더 구체적으로, 제어기(110)는 컴퓨터와 같은 호스트 시스템으로부터 전달 제어 데이터(120)를 수신하고 메모리(114)에 데이터(120)를 저장한다. 데이터(120)는 예를 들어, 프린트될 3D 물체를 정의하는 목적 파일(object file), 소결 가능한 재료의 층 상에 융합제와 디테일링 제제의 선택적인 전달을 제어하는 관련 제제 전달 데이터, 및 가해지는 방사선 에너지의 양과 방사선이 방사선 원(108)에 의해 소결 가능한 재료의 층에 가해지는 방식을 제어하는 관련 방사선 원 제어 데이터를 나타낸다. 따라서, 데이터(120)는 각각 프린트 작업 명령어 및/또는 명령어 매개변수를 포함하는 프린팅 시스템(100)용 하나 이상의 3D 프린트 작업을 형성한다. 데이터(120)로부터의 프린트 작업을 사용하여, 제어기(110) 내의 프로세서(112)는 본 명세서에서 더 상세히 후술되는 3D 프린팅 공정을 통해서 한 번에 한 층씩 3D 물체를 형성하기 위해서 프린팅 시스템(100)의 구성요소(예를 들어, 지지 부재(102), 소결 가능한 재료 분배기(104), 제제 분배기(106), 방사선 원(108))를 제어하는 (예를 들어, 모듈(116, 118)로부터의)명령어를 실행한다.
이미징 모듈(116)은 전달 제어 데이터(120)에 따라서 지지 부재(102) 상에 소결 가능한 재료 층의 도포를 제어하도록 실행될 수 있는 프로그래밍 명령어를 포함한다. 이미징 모듈(116)로부터의 명령어는 전달 제어 데이터(120)에 따라서 3D 물체의 횡단면을 형성하는 소결 가능한 재료 층의 선택 부분에 융합제의 도포를 제어하도록 추가로 실행될 수 있다. 예를 들어, 이미징 모듈(116)로부터의 명령어를 실행하는 제어기(110)는 전달 제어 데이터(120)에 따라서 소결 가능한 재료의 층의 선택된 부분에 프린트헤드(106a)가 융합제를 액체 형태로 분출하게 할 수 있다. 몇몇 예에서, 이미징 모듈(116)로부터의 명령어는 소결 가능한 재료 층에 디테일링 제제의 도포를 제어하도록 추가로 실행된다. 예를 들어, 이미징 모듈(116)로부터의 명령어를 실행하는 제어기(110)는 전달 제어 데이터(120)에 따라서 소결 가능한 재료의 층의 선택된 다른 부분 및/또는 동일한 부분에 프린트헤드(106b)가 디테일링 제제를 액체 형태로 분출(즉, 방출)하게 할 수 있다.
예비-융합/융합 모듈(118)은 융합제(그리고 몇몇 경우에, 디테일링 제제)가 소결 가능한 재료에 분출된 이후에 방사선 원(108)으로부터 소결 가능한 재료의 각각의 층으로 에너지의 인가를 제어하도록 실행될 수 있는 프로그래밍 명령어를 포함한다. 제 1 예비-융합 작동에서, 제 1 양의 방사선 에너지가 소결 가능한 재료의 층에 가해진다. 몇몇 예에서, 방사선 에너지는 소결 가능한 재료 층의 "방금-이미지화된(just-imaged)" 영역(즉, 융합제를 방금 수용한 영역)의 온도를 주변 소결 가능한 재료의 온도까지 또는 그 온도보다 조금 더 높은 온도로 상승시키기 위해서 소결 가능한 재료 층을 가로질러 방사선 원(108)의 고속 스윕핑(fast sweep)으로 인가된다. 제 2 융합 작동에서, 제 2 양의 방사선 에너지가 소결 가능한 재료의 층에 인가된다. 몇몇 예에서, 제 2 융합 작동은 방금-이미지화된 영역의 온도를 층의 방금-이미지화된 영역을 완전히 융합시키는 훨씬 더 높은 온도로 상승시키기 위해서 소결 가능한 재료 층을 가로질러 방사선 원(108)의 저속 스윕핑으로 방사선 에너지를 인가하는 것을 포함한다.
3D 프린팅 시스템(100)의 다른 예에서, 모듈(116 및 118)의 기능은 3D 프린팅 시스템(100)의 각각의 엔진(예를 들어, 이미징 엔진 및 예비-융합/융합 엔진)으로서 실시될 수 있으며, 각각의 엔진은 후술되는 바와 같이, 엔진의 기능을 실시하기 위한 하드웨어와 프로그래밍의 임의의 조합을 포함한다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 3D 프린팅 시스템(100)의 제어기(110')는 이미징 엔진(116') 및 예비-융합/융합 엔진(118')을 포함할 수 있다. 엔진(116' 및 118')은 예를 들어, 각각 도 3 및 도 4에 대해서 후술되는 방법(300 및 400)에서의 작동과 같은 지정된 기능을 수행하는 하드웨어와 프로그래밍의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 각각의 엔진(116' 및 118')을 위한 하드웨어는 예를 들어, 별개의 전자 구성요소, ASIC(주문형 반도체), 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있는 반면에, 프로그래밍 명령어는 엔진 메모리 및/또는 메모리(114)에 저장되고 지정된 기능을 수행하도록 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 5는 3D 프린팅 시스템(100)과 같은 3D 프린팅 시스템에서 3D 컬러 기능성 부품을 제조하는 것과 관련된 예시적인 방법(300, 400 및 500)을 각각 예시하는 흐름도를 도시한다. 방법(300 내지 500)은 도 1 및 도 2와 도 6a 내지 도 6f(아래에서 논의됨)에 대해 본 명세서에서 논의되는 예와 관련이 있으며, 이들 방법에 도시된 작동의 세부사항은 그러한 예의 관련된 논의에서 발견될 수 있다. 방법(300 내지 500)의 작동은 도 1에 도시된 메모리(114)와 같은 비-일시적인 기계-판독 가능한(예를 들어, 컴퓨터/프로세서-판독 가능한) 매체에 저장되는 프로그래밍 명령어로서 구현될 수 있다. 몇몇 예에서, 방법(300 내지 500)의 작동을 실시하는 것은 메모리(114)에 저장된 모듈(116 및 118)로부터의 명령어와 같은 프로그래밍 명령어를 판독하고 실행하는 도 1에 도시된 프로세서(112)와 같은 프로세서에 의해 달성될 수 있다. 몇몇 예에서, 방법(300 내지 500)의 작동을 실시하는 것은 ASIC(주문형 반도체)과 같은 하드웨어 및/또는 다른 하드웨어 구성요소와 프로세서에 의해 실행될 수 있는 프로그래밍 명령어의 조합을 단독으로 또는 조합식으로 포함하는 3D 프린팅 시스템의 엔진을 사용하여 달성될 수 있다.
몇몇 예에서, 방법(300 내지 500)은 하나 초과의 실시예를 포함할 수 있으며, 방법(300 내지 500)의 다른 실시예는 도 3 내지 도 5의 각각의 흐름도에 제시된 모든 작동을 사용하지 않을 수 있다. 그러므로, 방법(300 내지 500)의 작동이 흐름도에 특정 순서로 제시되지만, 그 제시 순서는 작동이 실제로 실시될 수 있는 순서에 관해, 또는 모든 작동이 실시될 수 있는지에 관해 한정하려는 것이 아니다. 예를 들어, 방법(400)의 일 실시예는 하나 이상의 후속 작동 없이 다수의 최초 작동의 수행을 통해서 달성될 수 있는 반면에, 방법(400)의 다른 실시예는 모든 작동의 수행을 통해서 달성될 수 있다.
이제, 도 3의 흐름도를 참조하면, 3차원(3D) 프린팅의 예시적인 방법(300)은 소결 가능한 재료와 같은 빌드 재료를 도포하는 블록(302)에서 시작한다. 소결 가능한 빌드 재료의 도포는 예를 들어, 적층, 축적, 내려 놓기(laying down), 쌓기(building up), 또는 이와는 달리 3D 프린팅 시스템의 지지 부재 또는 제작 층 상에 소결 가능한 재료의 층을 놓는 것을 포함할 수 있다. 소결 가능한 재료의 도포에 대한 일 예는 도 6a 내지 도 6f를 참조하여 후술되는 바와 같이, 지지 부재로 소결 가능한 재료를 푸시하기 위해서 공급 층과 같은 소결 가능한 재료 분배기를 사용하는 것을 포함한다.
블록(304)에 도시된 바와 같이, 방법(300)은 융합제를 소결 가능한 재료 층의 부분에 선택적으로 도포하는 것으로 계속될 수 있다. 소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 선택적으로 도포하는 것은 전달 제어 데이터에 따라서 3D 물체의 횡단면을 형성하는 패턴으로 소결 가능한 재료 상에 잉크젯 프린트헤드와 같은 융합제 분배기로부터의 융합제를 분배하는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 융합제는 3D 물체의 컬러 이미지 영역의 횡단면을 형성하는 컬러 융합제이다.
블록(306)에 도시된 바와 같이, 방법(300)은 소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하는 것으로 계속될 수 있다. 소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하는 것은 열을 발생하고 컬러 이미지 영역 내의 소결 가능한 재료의 온도를 증가시키는 예비-융합 작동을 포함한다. 그러한 예비-융합 작동은 그 후에, 블록(308)에 도시된 바와 같이, 제 1 양의 방사선 에너지와 상이한 제 2 양의 방사선 에너지를 소결 가능한 재료의 부분에 가하는 것을 포함하는 융합 작동이 이어질 수 있다. 융합 작동은 컬러 이미지 영역 내의 소결 가능한 재료를 융합하기 위해서 제 1 양의 방사선 에너지보다 더 큰 제 2 양의 방사선 에너지를 제공할 수 있다.
이제, 도 4의 흐름도를 참조하면, 방법(300)의 작동들 중의 일부에 부가되거나 대안적인 작업들이 포함되는 3D 프린팅의 예시적인 방법(400)이 논의될 것이다. 방법(400)은 소결 가능한 재료를 도포하는 블록(402)에서 시작한다. 위에서 논의된 바와 같이, 소결 가능한 재료를 도포하는 것은 소결 가능한 재료를 지지 부재 상으로 푸시하기 위해서 소결 가능한 재료 분배기를 사용하는 것과 같은, 3D 프린팅 시스템의 지지 부재 또는 제작 층 상에 소결 가능한 재료의 층을 적층하는 다양한 방법을 포함할 수 있다. 방법(400)은 예를 들어, 전달 제어 데이터에 따라서 3D 물체의 횡단면을 형성하는 패턴으로 소결 가능한 재료 상에 잉크젯 프린트헤드와 같은 융합제 분배기로부터 융합제를 분배하는 것을 포함할 수 있는, 소결 가능한 재료 층의 부분에 융합제를 선택적으로 도포하는 블록(404)으로 계속된다. 몇몇 예에서, 융합제는 3D 물체의 컬러 이미지 영역의 횡단면을 형성하는 컬러 융합제이다.
블록(406)에 도시된 바와 같이, 방법(400)은 열을 발생하고 컬러 이미지 영역 내의 소결 가능한 재료의 온도를 증가시키는 예비-융합 작동에서 소결 가능한 재료의 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 인가하는 것으로 계속될 수 있다. 몇몇 예에서, 제 1 양의 방사선 에너지를 인가하는 것은 제 1 속도로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것을 포함한다. 방법(400)에서, 제 1 속도로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것은 예를 들어, 초 당 15 인치 내지 초 당 20 인치의 속도로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것을 포함한다.
방법(400)은 그 후에, 블록(408)에 도시된 바와 같은 융합 작동에서, 제 1 양의 방사선 에너지와 상이한 제 2 양의 방사선 에너지를 소결 가능한 재료의 부분에 인가하는 것으로 계속될 수 있다. 몇몇 예에서, 제 2 양의 방사선 에너지를 인가하는 것은 제 1 속도와는 상이한 제 2 속도로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것을 포함한다. 방법(400)에서, 제 2 속도로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것은 제 1 속도보다 저속으로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 제 2 속도로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것은 초당 5 인치 내지 초 당 15 인치의 속도로 소결 가능한 재료의 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 것을 포함한다.
블록(410)에 도시된 바와 같이, 방법(400)은 소결 가능한 재료의 동일 부분, 다른 부분, 또는 그 두 부분 모두에 디테일링 제제를 선택적으로 도포하는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 디테일링 제제의 선택적인 도포는 무기염, 계면활성제, 조용매, 습윤제, 살생물제, 및 물을 포함한 디테일링 제제를 도포하는 것을 포함한다.
방법(400)의 블록(412)에 도시된 바와 같이, 몇몇 예에서 블록(404)에 도시된 바와 같이 융합제를 도포하기 이전에, 소결 가능한 재료는 가열될 수 있다. 몇몇 예에서, 소결 가능한 재료를 가열하는 것은 소결 가능한 재료를 약 50 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다.
이제, 도 5의 흐름도를 참조하면, 3D 프린팅과 관련된 예시적인 방법(500)은 3D 물체 층을 형성하기 위해서 제작 층에 소결 가능한 재료를 적층하는 블록(502)에서 시작한다. 블록(504)에서, 상기 방법은 소결 가능한 재료를 약 50 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위의 온도로 가열하는 것으로 계속된다. 그 후에, 융합제가 블록(506)에 도시된 바와 같이, 3D 물체 층의 횡단면의 이미지 패턴에 따라서 소결 가능한 재료의 부분에 적층된다. 융합제를 적층하는 것은 컬러 융합제를 적층하는 것을 포함할 수 있으며, 그 컬러는 시안, 마젠타, 노란색, 및 이의 조합을 포함하는 컬러의 그룹으로부터 선택된다.
방법(500)은 예비-융합 단계에서 소결 가능한 재료를 제 1 기간 동안 방사선에 노출하는 블록(508)으로 계속된다. 그 후 블록(510)에서, 소결 가능한 재료는 융합 단계에서 제 2 기간 동안 방사선에 노출된다. 제 2 기간은 제 1 기간보다 더 길다. 그 후에 디테일링 제제가 블록(512)에 도시된 바와 같이, 소결 가능한 재료의 부분, 다른 부분, 또는 그 두 부분 모두에 적층된다. 그 후에, 블록(514)에 도시된 바와 같이, 방법(500)은 3D 물체의 후속 물체 층들을 형성하기 위해서 소결 가능한 재료를 제작 층 내부로 확산시키고, 소결 가능한 재료를 가열하고, 융합제를 적층하고, 소결 가능한 재료를 제 1 기간 동안 방사선에 노출하고, 소결 가능한 재료를 제 2 기간 동안 방사선에 노출하는 작동을 반복하는 것으로 계속된다.
이제, 도 6(도 6a 내지 도 6f)을 참조하면, 3D 프린팅 시스템(100')의 다른 예가 도시된다. 시스템(100')은 공급 층(122), 전달 피스톤(126), 롤러(128), (접촉 표면(132)을 갖는)제작 층(130), 및 제작 피스톤(134)을 포함한다. 공급/전달 층(122)은 소결 가능한 재료(124)와 같은 빌드 재료의 공급원을 포함한다. 시스템(100')의 각각의 물리적 요소는 도 1에 도시된 프린팅 시스템(100)의 제어기(110)와 같은 제어기(도시 않음)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 비-일시적, 컴퓨터-판독 가능한 유형 저장 매체에 저장되는 프로세서 실행 프로그래밍 명령어는 3D 물체를 생성하기 위한 물리적 요소들을 제어하기 위해서 프린터의 레지스터와 메모리 내에 물리적(전자적) 양으로서 표시되는 데이터를 조작하고 변환한다. 소결 가능한 재료(124), 유착 융합제 등의 선택적인 전달을 위한 데이터가 형성될 3D 물체의 모델로부터 유도될 수 있다.
전달 피스톤(126)과 제작 피스톤(134)은 동일한 유형의 피스톤일 수 있지만, (예를 들어, 도 1의 제어기(110)에 의해)대향 방향으로 이동하도록 제어될 수 있다. 예에서, 3D 물체의 제 1 층이 형성될 때, 전달 피스톤(126)은 공급 층(122)의 개구로부터 미리 결정된 양의 소결 가능한 재료(124)를 푸시하도록 제어될 수 있으며 제작 피스톤(134)은 제작 층(130)의 깊이를 증가시키도록 전달 피스톤(126)의 대향 방향으로 이동하도록 제어될 수 있다. 전달 피스톤(126)은 롤러(128)가 소결 가능한 재료(124)를 제작 층(130) 내부로 그리고 접촉 표면(132) 상으로 푸시할 때, 제작 층(130)의 깊이가 충분하여 소결 가능한 재료(124)의 층(136)이 층(130) 내에 형성될 수 있도록 충분하게 전진할 것이다. 롤러(128)가 상대적으로 균일한 두께인 층(136)을 형성하도록 소결 가능한 재료(124)를 제작 층(130) 내부로 확산시킬 수 있다. 예에서, 층(136)의 두께는 약 90 ㎛ 내지 약 110 ㎛ 범위이지만, 더 얇거나 더 두꺼운 층이 또한 사용될 수 있다. 롤러(128) 이외의 공구, 예컨대 상이한 유형의 분말을 확산시키는데 바람직할 수 있는 블레이드, 또는 롤러와 블레이드의 조합이 소결 가능한 재료(124)를 확산시키는데 사용될 수 있다.
소결 가능한 재료(124)의 층(136)이 제작 층(130) 내에 적층된 이후에, 층(136)은 도 6b에 도시된 바와 같이 가열에 노출될 수 있다. 가열은 소결 가능한 재료(124)를 소결 가능한 재료(124)의 융점 미만의 온도로 예열하도록 수행될 수 있다. 그 때문에, 선택된 온도는 사용되는 소결 가능한 재료(124)에 의존할 것이다. 예로서, 가열 온도는 소결 가능한 재료 융점의 약 5 ℃ 내지 약 50 ℃ 미만일 수 있다. 예에서, 가열 온도는 약 50 ℃ 내지 약 400 ℃ 범위이다. 다른 예에서, 가열 온도는 약 150 ℃ 내지 약 170 ℃ 범위이다. 소결 가능한 재료(124)의 층(136)의 예열은 제작 층(130) 내의 모든 소결 가능한 재료(124)를 열에 노출시키는 임의의 적합한 열원을 사용하여 달성될 수 있다. 열원의 예는 열적 열원 또는 광 방사선 열원을 포함한다.
층(136)의 예열 이후에, 융합제(138)가 도 6c에 도시된 바와 같이 층(136) 내의 소결 가능한 재료(124)의 부분에 선택적으로 도포된다. 도 6c에 예시된 바와 같이, 융합제(138)는 잉크젯 프린트헤드(106a)로부터 제외될 수 있다. 단일 프린트헤드가 도 6c에 도시되었지만, 제작 층(130)의 폭에 걸쳐져 있는 다중 프린트헤드가 사용될 수 있다고 이해해야 한다. 프린트헤드(106a)는 바람직한 영역(들)에 융합제(138)를 적층하기 위해서 제작 층(130)에 인접하게 프린트헤드(106a)를 이동시키는 이동형 XY 스테이지 또는 병진운동 캐리지(이중 어는 것도 도시 않음)에 부착될 수 있다.
프린트헤드(106a)는 형성될 3D 물체의 층을 위한 횡단면의 패턴에 따라서 융합제(138)를 적층하도록 제어기(110)에 의해 제어될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 형성될 물체의 층의 횡단면은 접촉 표면(132)에 평행한 횡단면을 지칭한다. 프린트헤드(106a)는 3D 물체의 제 1 층이 되도록 융합될 층(136)의 이들 부분(들)에 융합제(138)를 선택적으로 도포한다. 예로서, 제 1 층이 정육면체 또는 원통형처럼 형상화되면, 융합제(138)는 소결 가능한 재료(124)의 층(136)의 적어도 일부분에 각각, (평면도로부터)정사각형 패턴 또는 원형 패턴으로 적층될 것이다. 도 6c에 도시된 예에서, 융합제(138)는 층(136)의 부분(142)이 아닌 부분(140)에 정사각형 패턴으로 적층된다.
적합한 융합제(138)의 예는 방사선 흡수 결합제(즉, 활성 재료)를 포함하는 수성 분산제이다. 활성제는 적외선 흡수제, 근-적외선 흡수제, 또는 가시광선 흡수제일 수 있다. 일 예로서, 융합제(138)는 활성 재료로서 카본 블랙(carbon black)을 포함하는 잉크-유형 제제일 수 있다. 이러한 잉크-유형 제제의 예는 휴렛 패커드 컴파니로부터 이용 가능한 CM997A로서 상업적으로 공지되어 있다. 활성제로서 가시광선 개선제를 포함하는 잉크의 예는 염료 기반 컬러 잉크 및 색소 기반 컬러 잉크이다. 색소 기반 잉크의 예는 휴렛 패커드 컴파니로부터 이용 가능한, 상업적으로 이용 가능한 잉크인 CM993A 및 CEO42A를 포함한다.
융합제(138)의 수성 성질(aqueous nature)은 소결 가능한 재료(124)의 층(136) 내부로 융합제(138)가 적어도 부분적으로 침투할 수 있게 한다. 소결 가능한 재료(124)는 소수성일 수 있으며, 융합제(138)에 조용제 및/또는 계면활성제의 제공은 바람직한 습윤 거동의 습득을 도울 수 있다. 몇몇 예에서 단일 융합제(138)가 3D 물체의 층을 형성하도록 선택적으로 도포될 수 있지만, 다른 예에서 다중 융합제(138)가 3D 물체의 층을 형성하도록 선택적으로 도포될 수 있다.
융합제(138)가 바람직한 부분(들)에 선택적으로 도포된 이후에, 디테일링 제제(144)가 소결 가능한 재료(124)의 동일 부분 및/또는 상이한 부분(들)에 선택적으로 도포될 수 있다. 디테일링 제제(144)의 선택적인 도포의 예가 도 6d에 개략적으로 도시되며, 여기서 참조 번호 142는 디테일링 제제(144)가 선택적으로 도포되는 소결 가능한 재료(124)의 부분을 나타낸다.
디테일링 제제(144)는 무기염, 계면활성제, 조용제, 습윤제, 살생물제, 및 물을 포함한다. 몇몇 예에서, 디테일링 제제(144)는 이들 성분을 포함하고 다른 성분을 포함하지 않는다. 이러한 성분들의 특별한 조합은 부분적으로 무기염이 존재하기 때문에, 유착 블리드(coalescence bleed)를 효과적으로 감소 또는 방지한다.
디테일링 제제(144)에 사용된 무기염은 상대적으로 높은 열 용량을 가지나 상대적으로 낮은 열 방사율을 가진다. 이들 특징은 디테일링 제제(144)가 인가된 방사선(및 그의 관련 열 에너지)을 흡수하고 대부분의 열 에너지를 보유할 수 있게 한다. 그 때문에, 있더라도 매우 작은 열 에너지가 디테일링 제제(144)로부터 그와 접촉하는 소결 가능한 재료(124)로 전달된다. 또한, 무기염은 또한, 소결 가능한 재료(124) 및 몇몇 예에서 융합제(138) 내의 활성 재료의 열 전도율 및/또는 융점보다 더 낮은 열 전도율 및/또는 더 높은 융점을 가질 수 있다. 방사선과 열 에너지의 흡수시, 무기염은 용융되지 않고, 또한 충분한 양의 열을 주위 소결 가능한 재료(124)로 전달하지 못한다. 그러므로, 디테일링 제제(144)는 소결 가능한 재료(124)가 융합제(138)와 디테일링 제제(144) 모두와 접촉할 때 소결 가능한 재료(124)의 경화를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 소결 가능한 재료(124)가 단지 디테일링 제제(144)와 접촉할 때 소결 가능한 재료(124)의 경화를 방지할 수 있다.
무기염은 수용성이다. 적합한 수용성 무기염의 예는 요오드화나트륨, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 수산화나트륨, 황화나트륨, 탄산나트륨, 인산나트륨, 요오드화칼륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨, 수산화칼륨, 황화칼륨, 탄산칼륨, 인산칼륨, 요오드화마그네슘, 염화마그네슘, 브롬화마그네슘, 인산마그네슘, 및 이의 조합을 포함한다. 무기염은 디테일링 제제(144)의 전체 중량에 대해서 약 5.0 중량% 내지 약 50 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
디테일링 제제(144)는 또한, 계면활성제를 포함한다. 계면활성제의 유형과 양은 소결 가능한 재료(124)의 접촉 선에 대한 접촉 각(θ)이 45°미만이도록 선택될 수 있다. 45°미만의 접촉 각(θ)은 디테일링 제제(144)가 소결 가능한 재료(124)를 충분히 습윤시키는 것을 보장한다. 디테일링 제제(144)의 성분은 함께 혼합될 수 있고, 그 후에 바람직한 접촉 각을 달성하도록 계면활성제의 양이 조절될 수 있다. 바람직한 접촉 각(θ)을 달성하기 위한 계면활성제의 적합한 양은 디테일링 제제(144)의 전제 중량에 대해서 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량% 범위일 수 있다는 것이 발견되었다. 적합한 계면활성제의 예는 테트라에틸렌 글리콜, 리포닉 에틸렌 글리콜 1(LEG-1), 아세틸렌 디올 화학물질에 기초한 자체-에멀션화 가능한 비이온성 습윤제(예를 들어, Air Products and Chemicals, Inc.로부터의 SURFYNOL® SEF), 비이온성 불소계-계면활성제(예를 들어, 이전에 ZONYL FSO로서 공지된 DuPont으로부터의 CAPSTONE® 불소계-계면활성제), 및 이의 조합을 포함한다.
위에서 언급한 바와 같이, 디테일링 제제(144)는 또한, 조용제, 습윤제, 및 살생물제를 포함한다. 조용제는 약 1.0 중량% 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재하며, 습윤제는 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 양으로 존재하며, 살생물제는 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량% 범위의 양으로 존재하며, 이들 각각의 양은 디테일링 제제(144)의 전제 중량에 대한 양이다. 적합한 조용제는 2-하이드록시에틸-2-피롤리디논, 2-피롤리디논, 1,6-헥산디올, 및 이의 조합을 포함한다. 적합한 습윤제의 예는 디-(2-하이드록시에틸)-5, 5-디메틸히단토인(예를 들어, Lonza, Inc.로부터의 DANTOCOL), 프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 브틸렌 글리콜, 글리세릴 트리아세테이트, 비닐 알콜, 네오아가로비오스, 글리세롤, 소르비톨, 자일리톨, 말티톨, 폴리덱스트로오스, 퀼리야, 글리세린, 2-메틸-1,3-프로판디올, 및 이의 조합을 포함한다. 적합한 살생물제의 예는 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온의 수용액(예를 들어, Arch Chemicals, Inc.로부터의 PROXEL® GXL), 4차 암모늄 화합물(예를 들어, 모두 Lonza Ltd. Corp.로부터의 BARDAC® 2250 및 2280, BARQUAT® 50-65B, 및 CARBOQUAT 250-T), 및 메틸이소티아졸론의 수용액(예를 들어, Dow Chemical Co.로부터의 KORDEK®MLX)을 포함한다.
디테일링 제제(144)의 나머지는 물이다. 그 때문에, 물의 양은 포함되는 무기염, 계면활성제, 조용제, 습윤제, 및 살생물제의 양에 따라서 변할 수 있다.
디테일링 제제(144)는 융합제(138)와 유사한 방식으로 선택적으로 도포될 수 있다. 예에서, 디테일링 제제(144)는 융합제(138)가 단일 패스 또는 다중 패스를 사용하여 분배되는 것과 동시에 도포될 수 있다. 다른 예에서, 디테일링 제제(144)는 융합제(138)가 분배된 이후에 도포될 수 있다. 도 6d에 도시된 바와 같이, 디테일링 제제(144)는 잉크젯 프린트헤드(106b)로부터 분배될 수 있다. 단일 프린트헤드가 도 6d에 도시되어 있지만, 제작 층(130)의 폭에 걸쳐져 있는 다중 프린트헤드가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 프린트헤드(106b)는 원하는 영역(들)에 디테일링 제제(144)를 적층하기 위해서 제작 층(130)에 인접하게 프린트헤드(106b)를 이동시키는 이동형 XY 스테이지 또는 병진운동 캐리지(어느 것도 도시 않음)에 부착될 수 있다. 프린트헤드(106b)는 원하는 부분(들), 예컨대 부분(140 및/또는 142)(들)에 디테일링 제제(144)를 적층하도록 제어될 수 있다.
예에서, 형성될 3D 물체의 층의 에지를 개선하고, 개량하고, 매끄럽게 하는 것 등이 바람직할 수 있다. 그런 예에서, 융합제(138)는 3D 물체의 층을 위한 (접촉 표면(132)에 평행한)횡단면의 패턴에 따라서 선택적으로 도포될 수 있으며, 디테일링 제제(144)는 도 6d(시스템(100')의 측 횡단면도)에 도시된 그 횡단면의 에지 경계(146)의 적어도 일부분을 따라 선택적으로 도포될 수 있다. 도시된 예에서, 형성될 3D 물체 층의 형상은 직각 프리즘이며, 접촉 표면(132)에 평행한 횡단면의 패턴은 에지 경계(146)를 갖는 정사각형 또는 직사각형이다. 에지 경계(146) 내의 소결 가능한 재료(124)는 융합제(138)가 선택적으로 도포되는 부분(140)이다. 에지 경계(146)와 제작 층(130)의 에지 사이에 위치되는 소결 가능한 재료(124)는 횡단면 패턴의 외부에 있으며, 따라서 디테일링 제제(144)가 선택적으로 도포되는 부분(142)이다.
일반적으로, 디테일링 제제(144)는 소결 가능한 재료(124)의 부분(142)에 대한 경화(융합, 소결 등)를 방지할 수 있는 반면에, 융합제(138)는 소결 가능한 재료(124)의 부분(140)에 대한 경화(융합, 소결 등)를 향상시킬 수 있다. 몇몇 예에서, 형성될 3D 물체의 층 내에서 상이한 수준의 경화/융합/소결을 얻는 것이 바람직할 수 있다. 상이한 수준의 경화/융합/소결은 3D 물체의 내부 응력 분포, 왜곡, 기계 강도 성능, 및/또는 연신율 성능을 제어하는데 바람직할 수 있다. 그러한 예에서, 융합제(138)는 3D 물체의 층을 위한 (접촉 표면(132)에 평행한)횡단면의 패턴에 따라서 선택적으로 도포될 수 있으며, 디테일링 제제(144)는 그 횡단면의 적어도 일부분 내에 선택적으로 도포될 수 있다. 그 때문에, 디테일링 제제(144)는 융합제(138)가 도포되는 소결 가능한 재료(124) 부분(140)의 전부 또는 일부에 도포된다. 예로서, 디테일링 제제(144)는 소결 가능한 재료(124)의 부분(140)의 중심에 또는 중심 근처에 도포될 수 있고 소결 가능한 재료(124)의 부분(140)의 에지 경계(146) 근처에는 도포되지 않을 수 있다. 이러한 유형의 도포는 형성될 층의 에지가 층의 내부보다 기계적으로 더 강하게 될 때 바람직할 수 있다. 이런 예에서, 디테일링 제제(144)는 소결 가능한 재료(124)의 부분(140)의 중심에서 경화(융합, 소결 등)의 수준을 감소시킬 수 있다. 융합제(138)가 디테일링 제제(144)와 함께 부분(140)에 존재하므로, 경화는 완전히 방지되지 않는다. 디테일링 제제(144)가 융합제(138)와 동일한 부분(140) 내에 도포될 때, 디테일링 제제(144)는 임의의 바람직한 패턴으로 도포될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또 다른 예에서, 형성될 3D 물체의 층의 에지(들)를 개선하고, 개량하고, 매끄럽게 하는 것 등이 바람직할 수 있고 형성될 3D 물체의 층 내부에서 상이한 수준의 경화/융합/소결을 얻는 것이 바람직할 수 있다. 이런 예에서, 융합제(138)는 3D 물체의 층을 위한 (접촉 표면(132)에 평행한)횡단면의 패턴에 따라서 선택적으로 도포될 수 있으며, 디테일링 제제(144)는 그 횡단면의 에지 경계(146)의 적어도 일부분(즉, 부분(142))을 따라/그 외측에 선택적으로 도포될 수 있고 그 횡단면의 적어도 일부분(즉, 부분(140)) 내에서 선택적으로 도포될 수 있다.
3D 물체의 층이 Z-방향으로 쌓아 올려짐에 따라서 경화/융합/소결의 균일성 또는 변동이 XY 평면 및/또는 Z 축을 따라서 달성될 수 있다. 실질적으로 균일한 경화/융합/소결은 각각의 층을 위한 패턴의 횡단면 내에 융합제(138)를 도포하고 각각의 층의 에지 경계(146)의 외부에 디테일링 제제(144)를 동일한 복셀 밀도(voxel density)로 도포함으로써 달성될 수 있다. 일 예에서, 층의 횡단면 내에서의 경화/융합/소결의 변동은 각각의 층에 융합제(138)를 동일한 복셀 밀도로 도포하고, 또한 각각의 층의 횡단면 전반에 디테일링 제제(144)를 상이한 복셀 밀도로 도포함으로써 달성될 수 있다. 예로서, 경화/융합/소결의 수준이 Z 축을 따라서 층으로부터 층으로 감소하는 것이 바람직하다면, 각각의 횡단면 내에 적층되는 디테일링 제제(144)의 복셀 밀도는 제 1 층에서 가장 낮을 수 있고 차후에 형성되는 층에서 증가될 수 있다.
융합제(138)와 디테일링 제제(144)가 원하는 부분(140 및/또는 142)에 선택적으로 도포된 이후에, 소결 가능한 재료(124)의 전체 층(136)은 도 6e에 도시된 바와 같이 방사선 원(108)으로부터 방출되는 방사선(R)에 노출된다. 몇몇 예에서, 도 1 내지 도 5에 대해 위에서 언급한 바와 같이 소결 가능한 재료(124)의 층은 디테일링 제제(144)가 도포됨이 없이 융합제(138)가 도포된 이후에 방사선(R)에 노출될 수 있다. 게다가, 위에서 언급한 바와 같이 소결 가능한 재료 층은 제 1 기간 동안의 예비-융합 작동 중에, 그리고 나서 다시 제 2 기간 동안의 융합 작동 중에 방사선에 노출될 수 있다. 예를 들어, 예비-융합 작동에서, 방사선 원(108)(예를 들어, 가열 램프)은 (예를 들어, 고속 노출 동안에)제 1 속도로 소결 가능한 재료를 가로질러 스윕핑하고, 이어서 방사선 원(108)이 (예를 들어, 저속 노출 동안에)제 2 속도로 소결 가능한 재료를 가로질러 스윕핑하는 융합 작동이 이어진다.
방사선 원(108)은 적외선, 근-적외선, 자외선 또는 가시광선 경화 램프; 적외선, 근-적외선, 자외선 또는 가시광선 발광 다이오드(LED); 또는 특정 파장을 갖는 레이저와 같은 방사선(R)을 방출할 수 있다. 사용되는 방사선 원(108)은 사용되는 융합제(138)의 유형에 적어도 부분적으로 의존할 것이다. 방사선 원(108)은 예를 들어, 프린트헤드(들)(106a, 106b)를 또한 유지하는 캐리지에 부착될 수 있다. 캐리지는 제작 층(130)에 인접한 위치로 방사선 원(108)을 이동시킬 수 있다. 방사선 원(108)은 방사선(R)에 대한, 융합제(138)와 디테일링 제제(144)를 포함한 층(136)의 노출을 제어할 수 있다. 방사선(R)이 인가되는 시간 길이 또는 에너지 노출 시간은 예를 들어, 방사선 원(108)의 특징, 소결 가능한 재료(124)의 특징, 및/또는 융합제(138)의 특징 중 하나 이상에 의존할 수 있다.
융합제(138)는 방사선(R)의 흡수를 향상시키고, 흡수된 방사선을 열 에너지로 변환하며, 융합제와 접촉하는 소결 가능한 재료(124)(즉, 부분(140))로의 열 전달을 촉진시킨다. 예에서, 융합제(138)는 부분(140) 내의 소결 가능한 재료(124)의 온도를 융점(들) 위로 충분히 상승시켜서 소결 가능한 재료(124)의 입자들에 대한 경화(예를 들어, 소결, 결합, 융합 등)를 가능하게 한다.
디테일링 제제(144)가 부분(들)(140)의 적어도 일부분에 융합제(138)와 함께 도포될 때, 상이한 경화 수준이 달성될 수 있다. 이런 예에서, 디테일링 제제(144)의 존재는 소결 가능한 재료의 융점 미만인 온도로 융합제(138)가 소결 가능한 재료(124)를 가열할 수 있게 하지만 소결 가능한 재료(124)의 입자를 연화시키고 결합시키는데 적합하다. 게다가, 그에 도포되는 융합제(138)를 갖지 않지만 그에 도포되는 디테일링 제제(144)를 갖는 소결 가능한 재료(124)의 부분(142)은 에너지를 흡수한다. 그러나, 디테일링 제제(144)는 인접한 소결 가능한 재료(124)로 흡수된 에너지를 방출하지 않는다. 그러므로, 이들 예에서 부분(142)(들) 내의 소결 가능한 재료(124) 입자는 일반적으로 융점을 초과하지도 경화되지도 않는다.
방사선(R)에 대한 노출은 도 6f에 도시된 바와 같이, 형성될 3D 물체(156)의 하나의 층(148)을 형성한다. 도 6a 내지 도 6f에 대해 위에서 설명된 작동은 층(150, 152, 및 154)(도 6f)과 같은 후속 층을 생성하고 3D 물체(156)를 최종적으로 형성하기 위해서 반복될 수 있다. 방사선 에너지의 인가 중에, 융합제(138)가 전달되거나 침투되는 소결 가능한 재료(124)의 부분으로부터 흡수되는 열은 층(148)과 같은 이전에 고화된 층으로 전파되어, 그 층의 적어도 일부가 그의 융점 위로 가열되게 할 수 있다. 이러한 효과는 3D 물체(156)의 인접 층들 사이의 강력한 층간 결합을 생성하는데 도움을 준다. 도 6f는 3D 물체(156)의 일 예를 예시한다. 그러나, 아주 다양한 3D 물체가 3D 물체를 형성하는 층(예를 들어, 층(148, 150, 152, 154))의 형상, 크기, 및 두께의 변동을 통해서 가능하다.
도 6f에 예시된 바와 같이, 층(148, 150, 152, 및 154)이 형성될 때, 전달 피스톤(126)은 전달 층(122)의 개구에 가깝게 푸시되며, 전달 층(122) 내의 소결 가능한 재료(124)의 공급은 (예를 들어, 도 6a의 공급에 비해서)약화된다. 제작 피스톤(134)은 소결 가능한 재료(124)의 후속 층(들), 선택적으로 도포된 융합제(138), 및 선택적으로 도포된 디테일링 제제(144)를 수용하기 위해서 제작 층(130)의 개구로부터 더 멀리 푸시된다. 각각의 층(148, 150, 152, 및 154)이 형성된 이후에 소결 가능한 재료(124)의 적어도 일부가 미경화 상태로 유지되기 때문에, 3D 물체(156)는 제작 층(130) 내에서 미경화된 소결 가능한 재료(124)와 디테일링 제제(144)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 3D 물체(156)가 완성될 때, 그 물체는 제작 층(130)으로부터 제거될 수 있으며, 미경화된 소결 가능한 재료(124)와 디테일링 제제(144)는 서로 분리될 수 있다. 예에서, 수 처리(예를 들어, 디테일링 제제의 용해, 여과 등)는 소결 가능한 재료(124)로부터 디테일링 제제(144)를 제거하는데 사용될 수 있다. 미경화된 소결 가능한 재료(124)는 세척되고 나서 재사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 3차원(3D) 프린팅 방법으로서,
    소결 가능한 재료를 도포하는 단계,
    소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 선택적으로 도포하는 단계,
    상기 부분의 온도를 제 1 온도로 상승시켜서 소결 가능한 재료의 상기 부분을 예비-융합하기 위해 소결 가능한 재료의 상기 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하는 단계, 및
    상기 제 1 양의 방사선 에너지를 가한 이후에 상기 부분에 추가의 소결 가능한 재료를 도포하는 것 없이, 상기 부분의 온도를 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 상승시켜서 소결가능한 재료의 상기 부분을 융합하기 위해 상기 제 1 양의 방사선 에너지가 가해진 소결 가능한 재료의 상기 부분에 제 2 양의 방사선 에너지를 가하는 단계로서, 상기 제 2 양의 방사선 에너지는 상기 제 1 양의 방사선 에너지와 상이한, 상기 단계를 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 양의 방사선 에너지를 가하는 단계는 제 1 속도로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는(sweeping) 단계를 포함하며,
    제 2 양의 방사선 에너지를 가하는 단계는 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 단계를 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 2 속도로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 단계는 제 1 속도보다 저속으로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 단계를 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제 1 속도로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 단계는 초당 15 인치 내지 초당 20인치의 속도로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 단계를 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    제 2 속도로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 단계는 초당 5 인치 내지 초당 15인치의 속도로 소결 가능한 재료의 상기 부분을 가로질러 가열 램프를 스윕핑하는 단계를 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    소결 가능한 재료의 상기 부분, 다른 부분, 또는 소결 가능한 재료의 상기 부분과 상기 다른 부분 모두에 디테일링 제제를 선택적으로 도포하는 단계를 더 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    융합제를 도포하기 이전에 소결 가능한 재료를 가열하는 단계를 더 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    소결 가능한 재료를 가열하는 단계는 50 ℃ 내지 400 ℃ 범위의 온도로 소결 가능한 재료를 가열하는 단계를 포함하는
    3차원(3D) 프린팅 방법.
  9. 3차원(3D) 프린팅용 시스템으로서,
    소결 가능한 재료용 지지대,
    상기 지지대 상에 소결 가능한 재료의 층을 제공하기 위한 소결 가능한 재료 분배기,
    소결 가능한 재료의 층의 부분에 융합제를 선택적으로 전달하기 위한 융합제 분배기, 및
    제 1 예비-융합 작동 중에, 상기 부분의 온도를 제 1 온도로 상승시켜서 소결 가능한 재료의 층의 상기 부분을 예비-융합하기 위해 소결 가능한 재료의 층의 상기 부분에 제 1 양의 방사선 에너지를 가하고, 융합 작동 중에, 상기 제 1 양의 방사선 에너지를 가한 이후에 상기 부분에 추가의 소결 가능한 층을 도포하는 것 없이, 상기 부분의 온도를 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 상승시켜서 소결 가능한 층의 상기 부분을 융합하기 위해 상기 제 1 양의 방사선 에너지가 가해진 소결 가능한 재료의 층의 상기 부분에 제 2 양의 방사선 에너지를 가하도록 방사선 원을 제어하기 위한 예비-융합/융합 모듈을 포함하는
    3차원(3D) 프린팅용 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    소결 가능한 재료의 층의 상기 부분에 디테일링 제제를 선택적으로 전달하기 위한 디테일링 제제 분배기, 및
    상기 소결 가능한 재료의 층을 위한 3D 물체의 횡단면의 이미지 패턴에 따라서 융합제를 적층하기 위한 융합제 분배기를 제어하고 상기 소결 가능한 재료의 층을 위한 디테일 패턴에 따라서 디테일링 제제를 적층하기 위한 디테일링 제제 분배기를 제어하기 위한 이미징 모듈을 더 포함하는
    3차원(3D) 프린팅용 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 융합제 분배기는 프린트헤드의 제 1 노즐 어레이를 포함하며, 상기 디테일링 제제 분배기는 프린트헤드의 제 2 노즐 어레이를 포함하는
    3차원(3D) 프린팅용 시스템.
  12. 비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체로서,
    3차원(3D) 프린팅 장치의 프로세서에 의해 실행될 때, 3D 프린팅 장치가,
    3D 물체 층을 형성하도록 제작 층에 소결 가능한 재료를 적층하게 하고,
    50 ℃ 내지 400 ℃ 범위의 온도로 소결 가능한 재료를 가열하게 하고,
    3D 물체 층의 횡단면의 이미지 패턴에 따라서 소결 가능한 재료의 부분에 융합제를 적층하게 하고,
    예비-융합 단계에서 상기 부분의 온도를 제 1 온도로 상승시켜서 소결 가능한 재료의 상기 부분을 예비-융합하기 위해 소결 가능한 재료의 상기 부분을 제 1 기간동안 방사선에 노출시키게 하고,
    융합 단계에서, 상기 부분을 상기 제 1 기간동안 방사선에 노출시킨 이후에 상기 부분에 추가의 소결 가능한 재료를 도포하는 것 없이, 상기 부분의 온도를 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 상승시켜서 소결 가능한 재료의 상기 부분을 융합하기 위해 상기 제 1 기간동안 방사선에 노출된 소결 가능한 재료의 상기 부분을 상기 제 1 기간보다 더 긴 제 2 기간 동안 방사선에 노출시키게 하는, 명령어를 저장하고 있는
    비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    융합제를 적층하게 하는 명령어는 융합제의 컬러가 시안, 마젠타, 노란색, 또는 이의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 컬러 융합제를 적층하게 하는 명령어를 포함하는
    비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 명령어는 3D 프린팅 장치가 소결 가능한 재료의 상기 부분, 또는 다른 부분, 또는 소결 가능한 재료의 상기 부분과 상기 다른 부분 모두에 디테일링 제제를 적층하게 하는 명령어를 더 포함하는
    비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 명령어는 3D 프린팅 장치가 3D 물체의 후속 물체 층을 형성하기 위해서 제작 층으로 소결 가능한 재료의 확산, 소결 가능한 재료의 가열, 융합제의 적층, 제 1 기간 동안 방사선에 대한 소결 가능한 재료의 노출, 및 제 2 기간 동안 방사선에 대한 소결 가능한 재료의 노출을 반복하게 하는 명령어를 더 포함하는
    비-일시적 기계-판독 가능한 저장 매체.
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