KR102129723B1 - 융해 이전의 온도 제어 기법 - Google Patents

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Abstract

예에서, 방법은 빌드 재료의 제 1 층의 융해 영역의 온도 및 비융해 영역의 온도를 측정하는 단계와, 제 1 층의 비융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 빌드 재료의 후속 층에 대한 예열 설정을 결정하는 단계와, 빌드 재료의 후속 층에 인쇄제를 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정하는 단계 - 후속 층에 대한 인쇄 명령에 의해 규정된 인쇄제의 도포는 예열된 빌드 재료의 온도가 제 1 층의 융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 융해 전에 사전결정된 온도가 되게 하는 것임 - 와, 빌드 재료의 후속 층을 형성하는 단계와, 예열 설정에 따라 빌드 재료의 후속 층을 예열하는 단계와, 인쇄 명령에 기초하여 인쇄제를 후속 층에 선택적으로 도포하는 단계를 포함한다.

Description

융해 이전의 온도 제어 기법
적층 제조 기술은 빌드 재료(build material)의 응고를 통해 층별로 3차원 물체를 생성할 수 있다. 이러한 기술의 예에서, 빌드 재료는 층별 방식으로 공급되고, 응고 방법은 빌드 재료의 층을 가열하여 선택된 영역에서 용융시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 기술에서, 화학 응고 방법 또는 결합 재료와 같은 다른 응고 방법이 사용될 수 있다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예가 설명될 것이다.
도 1은 인쇄제(print agent)를 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 2(a) 내지 도 2(d)는 예시적인 열/인쇄 맵의 개략도이다.
도 3은 예시적인 적층 제조 장치의 단순화된 개략도이다.
도 4는 머신 판독가능 매체와 연관된 예시적인 프로세서의 단순화된 개략도이다.
적층 제조 기술은 빌드 재료의 응고를 통해 3차원 물체를 생성할 수 있다. 일부 예에서, 빌드 재료는 예를 들어 플라스틱, 세라믹 또는 금속 분말일 수 있는 분말형 과립 재료일 수 있다. 생성된 물체의 속성은 사용되는 빌드 재료의 유형 및 응고 메커니즘의 유형에 따라 달라질 수 있다. 빌드 재료는 예를 들어 빌드 플랫폼 상에 증착될 수 있으며, 예를 들어 제조 챔버 내에서 층별로 처리될 수 있다.
일부 예에서, 선택적 응고는 에너지의 지향성 인가를 통해, 예를 들어, 지향성 에너지가 인가되는 빌드 재료의 응고를 초래하는 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 달성된다. 다른 예에서, 적어도 하나의 인쇄제가 빌드 재료에 선택적으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 융합제(coalescing agent)(이하 '융제'로 지칭됨)는 생성되는(예를 들어, 구조 설계 데이터로부터 생성될 수 있음) 3차원 물체의 슬라이스를 나타내는 데이터로부터 도출된 패턴으로 빌드 재료의 층의 일부분에 선택적으로 분포될 수 있다. 유착제는 에너지(예를 들어, 열)가 층에 가해질 때, 빌드 재료가 융합(융해)되고 응고되어 패턴에 따라 3차원 물체의 슬라이스를 형성하도록 조성물을 가질 수 있다. 다른 예에서, 융합은 몇몇 다른 방법으로 달성될 수 있다.
일부 예에서, 융제 이외에, 인쇄제는 융해 액션을 감소시키거나 증폭시키도록 작용하는 융합 조절제(이하, 세부화제(detailing agents)로 지칭됨)도 포함할 수 있다. 예컨대, 세부화제는 빌드 재료의 융해를 방지하도록 입사 에너지를 반사시킬 수 있다. 세부화제는 물체의 표면 마감을 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 융제 및/또는 세부화제는 본 명세서에서 제제 및/또는 인쇄제로 지칭될 수 있다.
전술한 바와 같이, 적층 제조 시스템은 구조 설계 데이터에 기초하여 물체를 생성할 수 있다. 이것은, 설계자가 예를 들어, CAD(computer aided design) 애플리케이션을 사용하여 생성되는 물체의 3차원 모델을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 모델은 물체의 고체 부분을 정의할 수 있다. 적층 제조 시스템을 사용하여 모델로부터 3차원 물체를 생성하기 위해, 모델 데이터가 처리되어 모델의 평행면의 슬라이스를 생성할 수 있다. 각각의 슬라이스는 적층 제조 시스템에 의해 응고되거나 융합되는 빌드 재료의 각 층의 일부를 정의할 수 있다.
도 1은 블록(102)에서 빌드 재료의 제 1 층의 융해 영역의 온도 및 비융해 영역의 온도를 측정하는 단계를 포함하는, 적층 제조 방법일 수 있는 방법의 예이다. 빌드 재료의 제 1 층은 적어도 하나의 이전에 형성된 층 바로 위에 또는 중첩된 빌드 플랫폼 상에 제공될 수 있다(일부 예에서, 이전에 형성된 층은 적어도 하나의 인쇄제의 도포에 의해 처리되었을 수도 있고, 예를 들어, 열 램프와 같은 에너지원으로부터의 에너지로 조사되되었을 수도 있다).
일부 예에서, 빌드 재료의 제 1 층의 표면에 걸쳐 복수의 온도가 측정되어 온도 분포 프로파일을 형성할 수 있다. 예를 들어, 빌드 재료의 제 1 층은 복수의 픽셀로 간주될 수 있고, 복수의 픽셀의 각각은 온도 측정과 관련될 수 있다. 일례에서, 픽셀은 대략 1-2cm 길이일 수 있고, 약 30cm x 30cm의 빌드 플랫폼을 32x32 픽셀 매트릭스로 분할하지만, 더 크거나 더 작은 픽셀이 형성될 수도 있다. 일부 예에서, 제 1 층의 온도는 그 처리 후에 측정될 수 있다. 온도는 임의의 유형의 온도 센서(들)를 사용하여 측정될 수 있다. 일부 예에서, 온도는 열 화상 카메라 또는 적외선(IR) 카메라를 사용하여 측정될 수 있다. 융해 영역 및 비융해 영역의 위치는, 예를 들어, 물체 모델 데이터에 기초하여 결정되거나 측정된 온도로부터 식별될 수 있다.
블록(104)은 제 1 층의 비융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 빌드 재료의 후속 층에 대한 예열 설정을 결정하는 단계를 포함한다. 블록(104)에서 결정된 예열 설정은 제 1 층의 비융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 제 1 층에 적용된 것으로부터 변경될 수 있다. 빌드 재료는 빌드 플랫폼 위에 제공된 예열 램프 어레이를 사용하여 예열될 수 있다. 예열 설정은 빌드 자재의 예열 온도를 좌우한다. 예열 온도는 빌드 재료가 융해되지 않도록 빌드재료의 융해 온도보다 낮게 설정된다. 그러나, 빌드 재료를 예열함으로써, 빌드 재료를 융해하기 위해 빌드 재료의 온도를 예열 온도에서 융해 온도까지 상승시키는 데 필요한 추가 에너지가 감소한다. 예열 램프 어레이는 그들이 각각 층 내의 빌드 재료가 균일한 온도에 있음을 보장하도록 동일한 전력을 출력하기 위해 균일하게 작동할 수 있다. 예열 램프에 의한 전력 출력은 원하는 레벨의 예열을 제공하도록 설정된 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 제어될 수 있다. 따라서, 예열 설정은 예열 램프의 듀티 사이클일 수 있다. 따라서, 일부 예에서, 빌드 재료의 층을 예열하는 것은 본 명세서에 설명된 바와 같이 적어도 하나의 에너지원으로 그러한 층에 에너지를 일시적으로 인가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 예열 설정은 빌드 재료의 온도를 높이거나 낮추기 위해 PWM 듀티 사이클을 변경함으로써 예열 램프의 전력을 조정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 층의 비융해 영역의 측정된 온도가 예상보다 높으면, 비융해 영역의 온도를 감소시키기 위해 듀티 사이클이 감소될 수 있다. 이것은 예열 램프의 출력이 예상된 출력과 관련이 없을 때 비융해 영역이 실수로 융합되는 것을 방지한다. 반대로, 제 1 층의 비융해 영역의 측정된 온도가 예상보다 낮다면, 비융해 영역의 온도를 증가시키기 위해 듀티 사이클이 증가할 수 있다. 따라서 이는 후속 층에서 빌드 재료의 융해를 발생시키는 데 필요한 에너지를 최소화한다. 비융해 영역의 측정된 온도와 예상 온도의 차이는 물체를 인쇄하는 데 걸리는 시간 동안 발생하는 변화에 기인할 수 있다. 예를 들어, 주위 온도가 변하거나 예열 램프가 노화될 때 그들의 출력이 변할 수 있다. 예열 램프는 측정된 온도 대 사전설정 온도의 비교에 기초하여 그리고 비례-적분-미분(Proportional-Integral-Derivative: PID) 제어, 머신 학습 알고리즘, 비례 제어 등과 같은 적합한 제어 방법을 사용하여 제어될 수 있다. 비융해 영역의 온도는 다양한 위치에서 측정될 수 있고, 각각의 예열 램프의 동작은 램프의 전력 출력에서의 오프셋을 고려하여 조정된다.
블록(106)은 빌드 재료의 후속 층에 인쇄제를 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정하는 단계를 포함한다. 인쇄 명령은 생성되는 물체를 나타내는 물체 모델 데이터로부터 도출될 수 있다. 이러한 물체 모델 데이터는 예를 들어, CAD(Computer Aided Design) 모델을 포함할 수 있고/있거나 STL(STereoLithographic) 데이터 파일일 수 있으며, 예를 들어, 물체의 '슬라이스'에 (예컨대, 고체 부분을 식별하는) 재료 분포를 명시할 수 있다. 후속 층에 대한 인쇄 명령에 의해 규정된 인쇄제의 도포는 예열된 빌드 재료의 온도가 제 1 층의 융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 융해되기 전에 사전결정된 온도가 되게 하는 것이다. 일부 예에서, 인쇄제를 빌드 재료에 도포하는 것은 빌드 재료가 인쇄제와의 대류 열 전달(convective heat transfer)을 통해 예열 온도 미만으로 일시적으로 냉각되게 할 수 있다. 인쇄제가 융해 단계 이전에 충분히 도포되면, 빌드 재료가 예열 온도로 되돌아갈 수 있다. 그러나 인쇄제가 융해 직전에 도포되면, 온도가 예열 온도로 회복하기에 충분한 시간이 없을 수 있다. 융해를 달성하는데 필요한 에너지는 빌드 재료의 온도에 의존한다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 융해 전에 온도의 국소 변화를 제공하기 위해 인쇄제의 냉각 효과를 활용할 수 있다. 예를 들어, 인쇄제를 층에 도포하는 순서는 융해 전에 후속 층의 표면에 걸친 사전결정된 온도 분포 프로파일을 제공하도록 구성될 수 있다. 이것은 블록(102)에서 제 1 층에 대해 측정된 온도 분포 프로파일의 변화를 상쇄하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 예열 램프 어레이가 아마도 비정상 램프의 결과로서 예상보다 뜨거운 빌드 재료의 부분을 생성하면, 이 부분은 융해 중에 과열될 수 있다. 이 문제는 원하는 레벨의 냉각을 달성하도록 융해 전 적절한 시간에 인쇄제를 도포하여 이 부분에 걸친 빌드 재료의 온도를 낮춤으로써 상쇄될 수 있다. 예를 들어, 인쇄제는 도포 공정의 마지막에 이 부분에 도포되어 회복할 시간이 충분하지 않을 수 있다. 이와 달리, 인쇄제 도포 공정이 충분히 빠르면, 열 손실이 발생하기에 충분한 시간을 허용하기 위해, 도포 공정의 시작시에 이 부분에 인쇄제를 도포할 필요가 있을 수 있다.
블록(108)은 빌드 재료의 후속 층을 형성하는 단계를 포함한다. 빌드 재료의 후속 층은 이전에 형성된 제 1 층 상에 놓인다.
블록(110)은 블록(104)에서 결정된 예열 설정에 따라 빌드 재료의 후속 층을 예열하는 단계를 포함한다.
블록(112)은 블록(106)에서 결정된 인쇄 명령에 기초하여 인쇄제를 후속 층에 선택적으로 도포하는 단계를 포함한다.
인쇄제가 후속 층에 도포된 후, 예를 들어, 에너지원을 사용하여, 예열된 빌드 재료에 에너지가 인가되어 융해 영역 및 비융해 영역을 형성하도록 빌드 재료의 온도를 층의 일부분에 걸쳐 융해 온도 이상으로 상승시킬 수 있다. 이는 예를 들어 열 램프를 사용하여 열을 빌드 재료의 층에 인가하거나, 또는 빛, 마이크로파 에너지 등으로 층을 조사하는 것을 포함할 수 있다. 이해되는 바와 같이, 이러한 동작에 의해 형성된 융해 영역은 "부분 영역(part area)"으로 지칭될 수 있으며, 각각의 층의 부분 영역은 형성되는 3차원 물체의 단면에 대응할 수 있다.
일부 예에서, 예를 들어, 제제 처리되고 적어도 부분적으로 융해된 제 1 층 위에 놓인 빌드 재료의 후속 층이 형성될 수 있으며, 그 후속 층의 온도는 예를 들어, 임의의 인쇄제가 후속 층에 도포되기 전에 측정될 수 있다.
인쇄제의 도포는 또한 인쇄제의 냉각 효과를 변화시키기 위해 층의 표면에 걸쳐 도포되는 인쇄제의 양을 변경하도록 제어될 수 있다. 이것은 다른 제제를 다른 비율로 조합함으로써 달성될 수 있다.
일부 예에서, 측정된 온도는 모델링된 예상 온도와 비교된다. 이는 예를 들어 영역 또는 층의 측정된 온도 분포 프로파일(즉, 열 맵)을 모델링된 온도 분포 프로파일과 비교하거나, 또는 공간적으로 정렬된 픽셀들을 비교하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 온도 조건을 결정하는 것은 층 위의 적어도 하나의 위치(들) 또는 영역(들) 각각에서의 온도를 임계 온도와 비교하는 것을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 각각의 층에 대한 인쇄제의 양 및/또는 배치를 지정하는, 생성되는 물체의 층과 관련된 초기 인쇄 명령 세트가 존재할 수 있다. 인쇄 명령은 물체 생성 공정의 열 모델을 사용하여 도출될 수 있다. 실제로, 열 모델이 고려되더라도, 물체 생성시 빌드 재료의 층들의 열적 작용은, 예를 들어, 사용된 빌드 재료 및/또는 인쇄제의 열적 특성의 변화(예컨대, 빌드 재료는 재활용될 수 있고, 열 속성은 수명 동안 변할 수 있음), 환경 조건(주위 온도 및 습도를 포함함), 불완전한 모델 등으로 인해 모델에서 벗어날 수 있다. 따라서, 초기 인쇄 명령 세트는 취성(brittleness), 강도 손실, 치수 정확성의 손실 및/또는 거칠기 증가 또는 물체 형성 동안의 과열/열부족으로 인한 물체의 외형 변화처럼 의도하지 않은 물리적 특성과 같은 인쇄된 물체의 결함을 초래할 수 있다. 따라서, 후속 층에 인쇄제를 도포하기 위한 사전결정된 인쇄 명령은 전술한 바와 같이 제 1 층에 대해 측정된 온도에 기초하여 수정될 수 있다.
일부 예에서, 후속 층은 융해 후 도 1의 제 1 층으로서 처리될 수 있고, 방법은 적층 제조시 형성된 층들 각각 또는 층들의 적어도 일부에 관하여 수행될 수 있다.
도 2(a)는 "열 맵"(200a)으로서 빌드 재료 층의 표면 위의 온도 측정의 예를 도시한다. 이러한 맵은 복수의 화상 픽셀을 나타낼 수 있으며, 각각의 화상 픽셀은 온도 측정과 관련된다. 도 2(a)에서, 더 높은 온도는 더 어두운 영역으로 표시되고 더 낮은 온도는 더 밝은 영역으로 표시된다.
도 2(a)는 융제로 처리되고 열 램프로 가열된 빌드 재료의 층의 열 맵(200a)을 도시한다. 이 예를 위해, 이 층에 형성된 물체는 둥근 직사각형 단면(202)을 포함한다. 어두운 영역에 의해 도시된 바와 같이, 빌드 재료의 층은 직사각형의 일부분(204) 위에서 더 뜨겁다. 층의 융해 후의 온도는 직사각형을 가로질러 균일할 것으로 예상될 수 있고 이 고온 부분(204)은 예상 온도에서 벗어날 수 있다. 고온 부분(204)은 예열 램프의 차이, 에너지원이나 빌드 재료 또는 임의의 다른 이유와 같은 몇몇 비정상의 결과일 수 있다. 주변의 비융해 빌드 재료의 온도는 융해 영역에서보다 낮다. 실제로, 온도에 더 많은 변동이 있을 수 있으며, 이는 지나치게 복잡하지 않도록 도면에 도시되지 않았다는 점에 유의해야 한다.
도 2(b)는 도 2(a)에 도시된 제 1 층의 상부에 형성된 빌드 재료의 후속 층 상의 융제의 도포를 도시하는 인쇄 맵을 도시한다. 이 도면에서, 더 어두운 영역은 고농도의 융제를 나타내지만, 픽셀/복셀 당 저용량으로 도포되고, 더 밝은 영역은 저농도의 융제를 나타내지만 픽셀/복셀 당 고용량으로 도포된다. 도시된 바와 같이, 도 2(a)에 도시된 고온 부분(204)에 걸쳐, 융제는 저농도이지만 고용량으로 도포된다. 융제의 용량 증가는 예열된 빌드 재료 및 하부의 융해 층으로부터 방출되는 열을 증가시킨다. 결과적으로, 융제의 도포의 냉각 효과는 물체의 나머지 부분보다 고온 부분(204)에 걸쳐 더 커지도록 구성된다. 따라서, 융제의 도포는 온도의 국소 변화를 방해하도록 구성된다. 융제의 용량은 층의 표면마다 다르지만, 농도의 변화는 융제의 효과가 층의 후속 융해 동안 일관된다는 것을 보장한다. 융제는 동일한 영역에 세부화제도 도포함으로써 희석될 수 있다. 세부화제의 첨가는 융해 동안 에너지 흡수에 영향을 주지 않지만, 세부화제의 추가 용량은 인쇄제의 냉각 효과를 향상시킨다. 따라서 융제의 농도는 융제 대 세부화제의 비율을 변화시킴으로써 조정될 수 있으며, 이들 제제는 별개의 도포 단계에서 도포될 수 있다. 특히, 후속 층의 특정 영역에 대해, 융제의 제 1 용량(유속, 질량, 농도 등으로 대신 표현될 수 있음) 및 세부화제의 제 2 용량은 측정된 온도에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있다. 융제 및 세부화제의 용량은 후속 층에 대한 융해 전에 사전결정된 온도를 참조하여 결정될 수 있다. 따라서, 전술한 후속 층 상에 인쇄제를 선택적으로 도포하는 블록(112)은 후속 층의 특정 영역에 제 1 용량의 융제를 선택적으로 도포하고 특정 영역에 제 2 용량의 세부화제를 선택적으로 도포하는 것을 포함할 수 있다.
도 2(c)는 융제의 도포 후 및 융해가 시작되기 직전 빌드 재료의 후속 층의 열 맵(200c)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 융제의 냉각 효과는 이전의 고온 부분(204a)이 냉각 부분(204c)을 형성하도록 주변 빌드 재료의 온도 미만으로 냉각되게 하는 것이다.
도 2(d)는 후속 층의 융해 후 열 맵(200d)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 국소 냉각 부분(204c)은 융해 동안 이 영역에 걸쳐 입력된 증가한 열을 상쇄시켜 융해 영역이 균일한 온도를 갖게 한다.
전술한 바와 같이, 인쇄제의 도포는 융해 이전에 국소 온도 변화를 제공하기 위해 다른 방식으로 제어될 수 있다. 결과적인 온도 또한 융해 영역에 걸쳐 균일할 필요가 없고 상이한 온도 프로파일이 선택될 수 있다.
도 3은 온도 센서(310) 및 처리 회로(312)를 포함하는 적층 제조 장치(300)의 예이다. 제거 가능 구성요소(예컨대, 트롤리(trolley)의 일부로서 제공됨)일 수 있는 빌드 플랫폼은 빌드 재료의 층을 지지하기 위해 적층 제조 장치(300) 사용시에 제공될 수 있다. 빌드 재료 분포기(302)는 또한 층별 적층 제조 공정에서 빌드 플랫폼 상에 빌드 재료의 연속되는 층을 형성하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 빌드 재료 분포기는 빌드 플랫폼(314)을 가로질러 빌드 재료를 확산시키는 롤러를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 빌드 플랫폼(314)이 제공되는 제거 가능 구성요소는 또한 빌드 재료의 소스도 포함할 수 있고, 빌드 재료를 들어올리고 이를 준비하는 메커니즘을 포함하므로 빌드 재료 분포기가 빌드 플랫폼(314) 상에 빌드 재료를 확산시킬 수 있다.
열 카메라, 열 화상 어레이(thermal imaging array) 등일 수 있는 온도 센서(310)는 빌드 재료의 제 1 층의 융해 영역의 온도 및 비융해 영역의 온도를 측정한다. 일부 예에서, 온도 센서(310)는 빌드 재료의 층 위의 복수의 위치(예컨대, 열 화상 픽셀)에서 온도를 측정할 수 있다. 복수의 위치는 융해 영역 내의 복수의 위치 및 비융해 영역 내의 복수의 위치를 포함할 수 있다.
처리 회로(312)는 온도 제어 모듈(316)을 포함한다. 온도 제어 모듈(316)은 온도 센서(310)에 의해 측정된 제 1 층의 융해 영역의 온도 및 비융해 영역의 온도에 기초하여 융해 전에 후속 층의 빌드 재료의 온도를 제어하도록 구성된다. 온도 제어 모듈(316)은 제 1 층의 비융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 후속 층에 대한 예열 설정을 결정하고, 제 1 층의 융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 예열된 빌드 재료가 융해 전에 사전결정된 온도가 되게 하도록 인쇄제를 후속 층에 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정한다.
온도 제어 모듈(316)에 의해 결정된 인쇄 명령은 인쇄제 도포기(도시 생략)를 제어하는 데 사용될 수 있다. 인쇄제 도포기는 인쇄 명령에 응답하여 빌드 플랫폼 상의 빌드 재료의 층 상에 인쇄제를 선택적으로 인쇄하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 인쇄제 도포기는 잉크젯 인쇄 헤드와 같은 인쇄 헤드를 포함할 수 있고, 예를 들어, 빌드 플랫폼에 걸쳐 하나 이상의 단계에서 액체로서 인쇄제(들)를 도포할 수 있다.
온도 제어 모듈(316)에 의해 결정된 예열 설정은 예열 디바이스(도시 생략)를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예열 디바이스는 예열 설정에 따라 융해 온도보다 낮은 예열 온도로 빌드 재료의 층을 예열한다. 예를 들어, 예열 디바이스는 예열 온도까지 빌드 재료를 가열하기 위해 빌드 플랫폼(314) 위에 제공되는 예열 램프 어레이를 포함할 수 있다. 장치는, 융해 영역 및 비융해 영역을 형성하도록 층의 일부분에 걸쳐 예열된 빌드 재료의 온도를 융해 온도 이상으로 상승시키며 열 램프일 수 있는 에너지원을 더 포함할 수 있다.
온도 제어 모듈(316)은 빌드 재료가 예열 온도에서 유지되도록 예열 디바이스를 제어할 수 있다. 특히, 온도 제어 모듈(316)은 빌드 재료의 의도치 않은 융해를 방지하기 위해 빌드 재료의 온도가 예열 온도를 초과하지 않음을 보장할 수 있다. 온도 제어 모듈(316)은 융해 후에 융해 영역의 온도 프로파일을 수정하기 위해 인쇄제의 도포를 통해 융해 전에 빌드 재료의 온도를 조절할 수 있다.
일부 예에서, 온도 제어 모듈(316)은 융해 및 비융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 사전결정된 제어 데이터(즉, 예열 설정 및 인쇄 명령)를 수정하도록 구성될 수 있다.
온도 센서(310)는 예를 들어 생성된 물체가 언제 냉각되는지를 결정하기 위해 장치의 다른 측면을 제어하는 데에도 사용될 수 있다. 온도 센서(310)는 또한 적층 제조 장치의 다른 부분의 온도, 예컨대, 스피툰(spittoon), 웹 와이프(web wipe) 또는 드롭 검출기(drop detector)의 온도를 측정하는 데 사용될 수 있다.
도 4는 프로세서(402)와 관련된 머신 판독가능 매체(400)의 예이다. 머신 판독가능 매체(400)는 프로세서(402)에 의해 실행될 때, 프로세서(402)로 하여금 층별 적층 제조 공정에서 빌드 재료의 후속 층에 대한 예열 설정을 결정하게 하고 후속 층에 인쇄제를 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정하게 한다. 예열 설정은 이전 층의 비융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 결정되고, 인쇄 명령은 예열된 빌드 재료의 온도가 이전 층의 융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 융해 전에 사전결정된 온도가 되게 하도록 결정된다.
일부 예에서, 인쇄 명령 (및, 선택적으로, 예열 설정)은 형성되는 물체의 특정 층에 대해 도출된 인쇄 명령의 일부를 형성할 수 있다. 제어 데이터(즉, 예열 설정 및/또는 인쇄 명령)를 결정하는 것은 사전결정된 제어 데이터를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 사전결정된 제어 데이터는 형성되는 물체에 대한 예상 열 모델에 기초하여 생성될 수 있다. 측정된 온도는 예상 온도 및 제어 데이터를 조정하는 데 사용된 예상 온도로부터의 편차와 비교될 수 있다.
예열 설정은 예열 램프 어레이에 대한 설정일 수 있다. 특히, 설정은 듀티 사이클 설정일 수 있다. 인쇄 명령은 융해 이전에 인쇄제가 도포되는 순서를 스케줄링하는 타이밍 정보를 포함할 수 있다. 인쇄 명령은 볼륨(즉, 드롭 크기/비율), 농도, 유형 등과 같은 인쇄제 자체에 관한 정보도 포함할 수 있다. 인쇄 명령은 융해 후에 원하는 온도를 제공하기 위해 융해 이전에 영역의 온도를 변경하는 데 사용될 수 있다.
인쇄 명령의 수정이 인쇄제의 도포 스케줄링에 작용하는 경우, 층의 다른 영역에 대한 영향도 고려될 필요가 있다. 따라서, 머신 판독가능 매체(400)는 층의 다른 영역에 대한 영향을 최소화하면서 층의 일부분에 걸쳐 사전결정된 국소 온도를 달성하는 최적의 해결책을 찾는 명령을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 제어 데이터의 조정은 임계치 기반 방법 또는 비례-적분-미분(PID) 제어 기반 계산과 같은 더 복잡한 방법을 사용하여 또는 (예를 들어, 머신 학습에 기초한) 통계적 방안을 따름으로써 결정될 수 있다.
본 명세서에서의 예는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 등의 임의의 조합과 같은 방법, 시스템 또는 머신 판독가능 명령어로서 제공될 수 있다. 이러한 머신 판독 가능 명령어는 그 안에 또는 그 위에 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(디스크 저장장치, CD-ROM, 광학 저장장치 등을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아님)에 포함될 수 있다.
본 명세서는 본 명세서의 예에 따른 방법, 디바이스 및 시스템의 흐름도 및/또는 블록도를 참조하여 설명된다. 위에서 설명된 흐름도는 특정 실행 순서를 도시하지만, 실행 순서는 도시된 것과 다를 수 있다. 하나의 흐름도와 관련하여 설명된 블록들은 다른 흐름도의 블록들과 결합될 수 있다. 흐름도 및/또는 블록도 내의 각각의 흐름 및/또는 블록뿐만 아니라 흐름도 및/또는 블록도 내의 흐름들 및/또는 블록들의 결합도 머신 판독가능 명령어에 의해 실현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
머신 판독가능 명령어는, 예를 들어, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 내장형 프로세서 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 디바이스의 프로세서에 의해 실행되어 설명 및 다이어그램에 기술된 기능을 실현할 수 있다. 특히, 프로세서 또는 프로세싱 장치는 머신 판독가능 명령어를 실행할 수 있다. 따라서, 장치의 기능 모듈은 메모리에 저장된 머신 판독가능 명령어를 실행하는 프로세서 또는 로직 회로에 내장된 명령어에 따라 동작하는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. '프로세서'라는 용어는 CPU, 프로세싱 유닛, ASIC, 로직 유닛 또는 프로그램 가능 게이트 어레이 등을 포함하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 방법 및 기능 모듈은 모두 단일 프로세서에 의해 수행되거나 여러 프로세서에 분할될 수 있다.
이러한 머신 판독가능 명령어는 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 디바이스가 특정 모드에서 동작하도록 알려줄 수 있는 컴퓨터 판독가능 저장장치에 저장될 수 있다.
머신 판독가능 명령어는 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 디바이스에 로딩될 수 있어서, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 데이터 처리 디바이스가 컴퓨터로 구현되는 프로세싱을 생성하기 위한 일련의 동작을 수행하고, 따라서 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능 디바이스에서 실행된 명령어가 흐름도의 흐름(들) 및/또는 블록도의 블록(들)에 의해 지정된 기능을 구현한다.
또한, 본 명세서의 교시는 컴퓨터 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있으며, 컴퓨터 소프트웨어 제품은 저장 매체에 저장되고 컴퓨터 디바이스가 본 명세서의 예에 기재된 방법을 구현하게 하는 복수의 명령어를 포함한다.
방법, 장치 및 관련 양상이 소정 예를 참조하여 설명되었지만, 본 명세서의 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 수정, 변경, 생략 및 대체가 이루어질 수 있다. 따라서, 방법, 장치 및 관련 양상은 하기 청구범위 및 그 등가물의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다. 전술한 예들은 본 명세서에서 설명된 것을 제한하기보다는 예시하고, 당업자는 첨부된 청구범위를 벗어나지 않고 다수의 대안적인 구현예를 설계할 수 있을 것임에 유의해야 한다. 하나의 예와 관련하여 설명된 특징은 다른 예의 특징과 결합될 수 있다.
"포함하는"이라는 단어는 청구범위에 나열된 것 이외의 다른 요소의 존재를 배제하지 않고, "단수형(a or an)"은 복수를 배제하지 않으며, 단일 프로세서 또는 다른 유닛은 청구범위에 기재된 몇몇 유닛의 기능을 수행할 수 있다.
임의의 종속항의 특징은 독립항 또는 다른 종속항 중 임의의 항의 특징과 결합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 빌드 재료의 제 1 층의 융해 영역의 온도 및 비융해 영역의 온도를 측정하는 단계와,
    상기 제 1 층의 비융해 영역의 상기 측정된 온도에 응답하여 빌드 재료의 후속 층에 대한 예열 설정을 결정하는 단계와,
    상기 빌드 재료의 후속 층에 인쇄제(print agent)를 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정하는 단계 - 상기 후속 층에 대한 인쇄 명령에 의해 규정된 상기 인쇄제의 도포는 상기 제 1 층의 융해 영역의 상기 측정된 온도에 응답하여 상기 예열된 빌드 재료의 온도가 융해 전에 사전결정된 온도가 되게 하는 것임 - 와,
    상기 빌드 재료의 후속 층을 형성하는 단계와,
    상기 예열 설정에 따라 상기 빌드 재료의 후속 층을 예열하는 단계와,
    상기 인쇄 명령에 기초하여 상기 인쇄제를 상기 후속 층에 선택적으로 도포하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비융해 영역의 온도는 상기 비융해 영역 내의 복수의 위치에서 측정되는
    방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 각각에 대해 예열 설정이 결정되는
    방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 예열 설정은 예열 램프의 듀티 사이클인
    방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비융해 영역의 측정된 온도는 사전결정된 예열 온도와 비교되고, 상기 후속 층에 대한 예열 설정은 상기 측정된 온도와 상기 사전결정된 예열 온도 사이의 차이에 기초하여 결정되는
    방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 층에 대한 인쇄 명령을 결정하는 단계는 상기 후속 층에 대한 사전결정된 인쇄 명령을 수정하는 단계를 포함하는
    방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 융해 영역의 온도는 복수의 위치에서 측정되어 온도 분포 프로파일을 형성하고, 상기 온도 분포 프로파일은 예상 온도 분포 프로파일과 비교되는
    방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 층에 대한 인쇄 명령을 결정하는 단계는 상기 예열된 빌드 재료의 온도가 융해 전에 상기 사전결정된 온도가 되게 하도록 상기 후속 층에 인쇄제를 도포하는 스케줄을 결정하는 단계를 포함하는
    방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 층에 대한 인쇄 명령을 결정하는 단계는, 상기 예열된 빌드 재료의 온도가 융해 전에 상기 사전결정된 온도가 되게 하도록 인쇄제 유형 또는 조성물을 결정하는 단계를 포함하는
    방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정된 온도 또는 생성되는 물체를 나타내는 물체 모델 데이터에 기초하여 상기 융해 영역 및 상기 비융해 영역을 식별하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  11. 적층 제조 장치로서,
    빌드 재료의 제 1 층의 융해 영역의 온도 및 비융해 영역의 온도를 측정하는 온도 센서와,
    처리 회로를 포함하되,
    상기 처리 회로는,
    상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 제 1 층의 상기 융해 영역의 온도 및 상기 비융해 영역의 온도에 기초하여 융해 전에 후속 층의 빌드 재료의 온도를 제어하는 온도 제어 모듈을 포함하며,
    상기 온도 제어 모듈은 상기 제 1 층의 상기 비융해 영역의 상기 측정된 온도에 응답하여 상기 후속 층에 대한 예열 설정을 결정하고 상기 제 1 층의 상기 융해 영역의 상기 측정된 온도에 응답하여 상기 예열된 빌드 재료가 융해 전에 사전결정된 온도가 되게 하도록 상기 후속 층에 인쇄제를 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정하는
    적층 제조 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 열 화상 카메라를 포함하는
    적층 제조 장치.
  13. 명령어를 포함하는 머신 판독가능 매체로서,
    상기 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
    층별 적층 제조 공정에서 빌드 재료의 후속 층에 대한 예열 설정을 결정하게 하고,
    상기 후속 층에 인쇄제를 도포하기 위한 인쇄 명령을 결정하게 하되,
    상기 예열 설정은 이전 층의 비융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 결정되고, 상기 인쇄 명령은 상기 이전 층의 융해 영역의 측정된 온도에 응답하여 상기 예열된 빌드 재료의 온도가 융해 전에 사전결정된 온도가 되게 하도록 결정되는
    머신 판독가능 매체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 인쇄 명령은 상기 빌드 재료의 후속 층에 걸쳐 인쇄제를 도포하기 위한 스케줄을 포함하는
    머신 판독가능 매체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금, 융해 전에 상기 층에 걸쳐 원하는 온도 분포를 제공하는 최적의 스케줄을 획득하게 하는 명령어를 더 포함하는
    머신 판독가능 매체.
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