KR102130284B1 - 3d 프린팅을 위한 가열을 제어하는 기법 - Google Patents

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Abstract

일 예에서, 3차원(3D) 물체를 프린팅하는 방법이 개시된다. 이 방법은 프로세서가 지지 부재 상에 소결가능 재료 층을 증착하는 단계, 및 이동가능 복사선원을 이용하여 소결가능 재료 층을 예열하는 단계를 포함한다. 방법은 프로세서가 소결가능 재료 층의 이미지화된 영역 상에 융제를 증착하는 단계 및 이동가능 복사선원을 이용하여 소결가능 재료 층의 이미지화된 영역을 용융시키는 단계를 더 포함한다.

Description

3D 프린팅을 위한 가열을 제어하는 기법
3차원(3D) 프린팅은 디지털 모델로부터 3차원 물체를 형성하기 위해 연속적인 재료 층들이 축적되는 적층 제조 공정(additive manufacturing process)이다. 적층 제조 공정에서, 연속적인 재료 층들은 소결, 압출 및 사출 등의 공정을 통한 용융(fusing), 결합 또는 응고에 의해 함께 합쳐진다. 예를 들어, 3D 물체 프린팅 시스템의 분말 베드(powder bed)가 목표 온도로 예열되고, 3D 물체 프린팅 공정 내내 유지될 필요가 있다. 현재, 전용의 열 방출원, 예를 들어, 복수의 단파 적외선(IR) 방출기가 3D 물체 프린팅 시스템에 배치되어 이러한 예열 공정을 수행한다.
이제 다양한 실시예가 첨부한 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 다중 구조의 3D 물제를 제조하기 위한 3차원(3D) 프린팅 시스템의 일례를 도시한다.
도 2는 3D 프린팅 시스템에서 3D 물체의 생산 또는 프린팅에 관한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 3은 3D 프린팅 시스템에서 3D 물체의 생산 또는 프린팅에 관한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 4는 3D 프린팅 시스템에서 3D 물체의 생산 또는 프린팅에 관한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도면 전반에 걸쳐, 동일한 참조 번호가 유사하나 반드시 동일한 필요는 없는 요소를 표기한다.
3차원 프린팅의 일부 예시에서, 3차원 물체는 열 잉크젯 어레이 등을 사용하여 형성된다. 3D 프린팅 중에, 소결가능 재료(예를 들어, 분말)의 층이 복사선(radiation)에 노출되어, 이 소결가능 재료는 용융 및 경화되어 3D 물체의 층을 형성한다. 일부 실시예에서, 합착제(coalescent agent) 또는 융제(fusing agent)가 소결가능 재료의 선택된 영역과 접촉하며 선택적으로 증착(또는 "프린팅")된다. 융제는 소결가능 재료 층 내에 침투할 수 있고 또한 소결가능 재료의 외부 표면 상으로 확산될 수 있다. 융제는 융제와 접촉하는 소결가능 물질을 녹이거나 소결시키게 되는 복사선(예를 들어, 열 복사선(thermal radiation), 본 명세서에서는 일반적으로 열(heat)로 지칭됨)을 흡수할 수 있다. 이것은 3D 물체의 층을 형성하기 위해 소결가능 재료가 용융, 결합, 경화 등이 되게 한다. 소결가능 재료의 다수의 층을 이용하여 이 과정을 반복하면 이 층들은 함께 합체되게 되어, 결과적으로 3차원 물체가 형성되게 된다.
일부 3D 프린팅 시스템에서, (예를 들어, 분말 베드(powder bed)라고도 알려져 있는) 지지 부재(support member)가 소정의 목표 온도로 예열(넓은 의미로 가열)되고, 3D 프린팅 프로세스 전반에 걸쳐 유지된다. 일부 시스템은 전용의 고정된 열 방출원을 사용하는데, 예를 들어, 복수의 단파 적외선(IR) 방출기가 3D 프린팅 시스템에 배치되어 이 예열 프로세스를 수행한다. 이들 정적으로 고정된 단파 IR 방출기는 비용이 많이 들고 3D 프린팅 시스템의 전체 비용을 증가시킨다. 또한, 3D 프린팅 시스템에서 단파 IR 방출기를 사용하는데는 단점이 있다.
예를 들어, 단파 IR 방출기는 종종 프린팅 스테이션과 복사선원(radiation source)(예를 들어, 용융 램프(fusing lamp))에 대한 간격 요건으로 인해 소결가능 재료 표면(예를 들어, 분말 표면)으로부터 꽤 멀리 떨어져 있게 되는 오버헤드 구성으로 정적으로 배치된다. 따라서, IR 복사선은 단파 IR 방출기와 소결가능 재료 표면을 이격시키는 큰 에어 갭을 통과하게 되는 경우 낭비되는데, 이는 3D 프린팅 시스템의 가열 효율을 떨어트린다. 또한, 단파 IR 방출기는 프린팅 단계 동안 프린팅 스테이션을 가열할 것이다. 프린팅 스테이션에 대한 이러한 불필요한 가열은 프린팅 헤드의 건강에 부정적인 영향을 주며 프린팅 스테이션의 프린트바의 수명을 단축시킬 수 있다. 더 나아가, 3D 프린팅 시스템의 분말 테이블의 크기가 보다 큰 3D 물체를 프린팅할 수 있는 능력을 제공하도록 더 커짐에 따라, 이들 고정된 단파 IR 방출기의 개수를 늘릴 필요가 있을 것이며, 따라서 3D 프린팅 시스템의 전체적인 비용을 증가시킬 수 있다. 끝으로, 보다 큰 3D 프린팅 시스템을 제공하는데 필요하게 될 단파 IR 방출기의 개수가 증가함에 따라 3D 프린팅 시스템의 전력 소비 또한 증가할 것이다.
일 예로, 본 개시는 3D 프린팅 시스템에서 단파 IR 방출기가 생략된 방법 및 장치를 제공한다. 대신, 본 개시는 용융 프로세스에 사용되는 복사선원이 또한 소결가능 재료 표면을 가열하는데도 사용되는 가열 방법을 채용한다. 다시 말해, 용융 복사선원은 정적으로 고정된 단파 IR 방출기를 대체하는데 사용된다.
본 명세서에 개시되어 있는 3차원(3D) 프린팅의 예는 3D 프린팅 시스템이 소경가능 재료 표면을 가열하는 정적으로 고정된 단파 IR 방출기의 사용을 완전히 배제할 수 있게 해준다. 대신, 용융 프로세스에 더해 소결가능 재표 표면의 가열을 제공하도록 복사선원의 움직임이 선택적으로 제어된다.
일 예로, 3차원(3D) 물체를 프린팅하는 방법이 설명된다. 이 방법은 프로세서가 지지 부재 상에 소결가능 재료 층을 증착하는 단계와, 이 소결가능 재료 층을 이동가능 복사선원을 이용하여 가열하는 단계와, 소결가능 재료 층의 이미지화된 영역 상에 융제를 증착하는 단계와, 소결가능 재료 층의 이미지화된 영역을 이동가능 복사선원을 이용하여 용융시키는 단계를 포함한다.
또 다른 예로, 3차원(3D) 물체를 프린팅하는 시스템이 설명된다. 이 시스템은 지지 부재와, 이 지지 부재 상에 소결가능 재료를 제공하는 제1 분배기와, 복사선을 제공하는 이동가능 복사선원과, 융제를 제공하는 제2 분배기와, 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는, 지지 부재 상에 소결가능 재료 층을 증착하는 동작과, 이 소결가능 재료 층을 이동가능 복사선원을 이용하여 가열하는 동작과, 소결가능 재료 층의 이미지화된 영역 상에 융제를 증착하는 동작과, 소결가능 재료 층의 이미지화된 영역을 이동가능 복사선원을 이용하여 용융시키는 동작을 포함하는 동작들을 수행하기 위한 명령어를 실행한다.
또 다른 예로서, 프로세서에 의해 실행되는 경우 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 설명된다. 이 동작들은 분말 베드 상에 분말 층을 증착하는 동작과, 이 분말 층을 이동가능 용융 램프를 이용하여 소정의 파형으로 가열하는 동작과, 분말 층의 이미지화된 영역 상에 융제를 증착하는 동작과, 분말 층의 이미지화된 영역을 이동가능 복사선원을 이용하여 용융시키는 동작을 포함한다.
도 1은 본 개시의 예시적인 구현을 따른 3D 프린팅 시스템(100)의 일 예를 나타낸다. 이 3D 프린팅 시스템(100)은 정적으로 고정된 단파 IR 방출기를 포함하지 않는다. 대신, 예시적인 3D 프린팅 시스템(100)은 단지 용융 프로세스에 사용되는 복사선원을 이용하여 다양한 3D 프린팅 동작의 실행을 가능하게 한다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 3D 프린팅 시스템(100)은 예를 들어 분말 베드와 같은 지지 부재(102)를 포함한다. 지지 부재(102)는 예를 들어, 다중 구조의 3D 물체와 같은 3D 물체를 형성하기 위한 폴리아미드 분말, 나일론 분말 등과 같은 소결가능 재료(도 1에는 도시되어 있지 않음)를 수용 및 유지하는 제조 베드로서 기능을 한다. 일 예로, 지지 부재(102)는 약 10cm×10cm에서부터 최대 약 100cm×100cm 범위의 크기를 가지지만, 이 지지 부재(102)는 형성되는 3D 물체 또는 3D 프린팅 시스템의 전체 크기에 따라 보다 큰 또는 보다 작은 크기를 가질 수 있다.
소결가능 재료 분배기(104)는 지지 부재(102) 상에 소결가능 재료 층을 제공한다. 적절한 소결가능 재료 분배기의 예는 와이퍼 블레이드(wiper blade), 롤러, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 예에서, 소결가능 재료 분배기(104)는 공급 베드 및 소결가능 재료를 지지 부재(102) 상에 푸시하는 제조 피스톤을 포함할 수 있다. 소결가능 재료는 호퍼(hopper) 또는 다른 적절한 전달 시스템으로부터 소결가능 재료 분배기(104)에 공급될 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 예시적인 시스템(100)에서, 소결가능 재료 분배기(104)는 지지 부재(102)의 길이(Y축)를 가로질러 이동하며 소결가능 재료 층을 증착한다.
이하에서 설명하는 바와 같이, 지지 부재(102) 상에 제1 소결가능 재료 층이 증착되고, 이어서 후속 소결가능 재료 층이 이전 증착된 (및 굳어진) 층 상에 증착된다. 따라서, 지지 부재(102)는 Z축을 따라 이동가능하여, 새로운 소결가능 재료 층이 증착되는 경우, 융제 분배기(106a) 및 디테일링 에이전트 분배기(106b)로 도시되어 있는 에이전트 분배기(106)의 하위 표면과 가장 최근에 형성된 층의 표면 사이에 사전결정된 갭이 유지된다. 다른 예로, 지지 부재(102)는 Z축을 따라 고정될 수 있고 에이전트 분배기(106)는 Z축을 따라 이동가능하여 이러한 사전결정된 갭을 유지할 수 있다.
에이전트 분배기(106)는 융제 및/또는 디테일링 에이전트를 각각, 융제 분배기(106a)(예를 들어, 프린트 헤드) 및 디테일링 에이전트 분배기(106b)(예를 들어, 프린트 헤드)를 통해 지지 부재(102) 상에 제공된 소결가능 재료 층의 부분들로 선택적 방식으로 전달한다. 예를 들어, 융제 분배기(106a)는 융제를 소결가능 재료 층의 선택적 부분으로 전달하는 한편 디테일링 에이전트 분배기(106b)는 디테일링 에이전트를 지지 부재(102) 상에 제공된 소결가능 재료 층의 동일한 부분 및/또는 다른 부분에 전달할 수 있다. 에이전트 분배기(106a,106b)는 제각각 융제 공급부 및 디테일링 에이전트 공급부를 포함할 수 있고, 또는 이들 에이전트 분배기는 각각 별개의 융제 공급부 및 별개의 디테일링 에이전트 공급부에 동작가능하게 연결될 수 있다.
다른 유형의 에이전트 분배기가 가능하며 또한 본 명세서에서 고려될 수 있지만, 도 1의 예시적인 3D 프린팅 시스템(100)에 도시된 에이전트 분배기(106)(즉, 106a,106b)는 열 잉크젯 프린트 헤드 또는 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드와 같은 하나 이상의 프린트 헤드를 포함한다. 프린트헤드(106a,106b)는 드롭 온 디맨드 프린트헤드(drop-on-demand printheads) 또는 연속적인 드롭 프린트헤드일 수 있다. 프린트헤드(106a,106b)는 융제 및 디테일링 에이전트가 적절한 액체 형태인 경우 이들 에이전트를 각각 선택적으로 전달하는데 사용될 수 있다. 프린팅 시스템(100)의 다른 예에서, 단일 프린트헤드(106)가 사용되어 융제 및 디테일링 에이전트 모두를 선택적으로 전달한다. 이러한 예에서, 단일 프린트헤드(106) 상의 제1 세트의 프린트헤드 노즐은 융제를 전달할 수 있고, 단일 프린트헤드(106) 상의 제2 세트의 프린트헤드 노즐은 디테일링 에이전트를 전달할 수 있다. 융제 및 디테일링 에이전트 각각은 프린트헤드(106a,106b)를 통해 전달될 수 있게 해주는 물, 공용매(co-solvent)(들), 계면 활성제 등과 같은 수성의 이동수단(aqueous behicle)을 포함한다.
각 프린트헤드(106)는 액체 방물을 선택적으로 분출하는데 사용하는 노즐 어레이를 포함할 수 있다. 일 예에서, 각 방울은 방울 당 약 10 피코 리터(pl)일 수 있지만, 보다 큰 또는 보다 작은 방울 크기가 사용될 수 있다. 일부 예에서, 프린트헤드(106a,106b)는 가변 크기의 방울을 전달할 수 있다. 일 예에서, 프린트헤드(106a,106b)는 약 300 DPI(dots per inch) 내지 약 1200 DPI 범위의 해상도로 융제 및 디테일링 에이전트의 방울을 전달할 수 있다. 다른 예에서, 프린트헤드(106a,106b)는 보다 높은 또는 보다 낮은 해상도로 융제 및 디테일링 에이전트의 방울을 전달할 수 있다. 낙하 속도는 약 5 m/s 내지 약 24 m/s의 범위를 가질 수 있고 분출 주파수는 약 1 kHz 내지 약 100 kHz의 범위를 가질 수 있다. 프린트헤드(106a,106b)는 프린팅 시스템(100)의 필수적인 부분일 수 있고, 또는 프린트헤드는 사용자 대체가능할 수 있다. 프린트헤드(106a,106b)가 사용자 대체가능한 경우, 프린트헤드는 착탈가능하게 적절한 분배기 수납기 또는 인터페이스 모듈(미도시)에 삽입가능할 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 에이전트 분배기(106a,106b) 각각은 자신이 페이지 와이드 어레이 구성으로 지지 부재(102)의 전체 폭을 가로지를 수 있는 길이를 갖는다. 일 예에서, 페이지 와이드 어레이 구성은 다수의 프린트헤드의 적절한 배열을 통해 달성된다. 다른 예에서, 페이지 와이드 어레이 구성은 지지 부재(102)의 폭을 가로지를 수 있는 길이를 갖는 노즈들의 어레이를 구비한 단일 프린트헤드를 통해 달성된다. 프린팅 시스템(100)의 또 다른 예에서, 에이전트 분배기(106a,106b)는 자신이 지지 부재(102)의 전체 폭을 가로지를 수 없는 보다 짧은 길이를 가질 수 있다.
일부 예에서, 에이전트 분배기(106a,106b)는 이동가능 캐리지(carriage) 상에 장착되어 도시된 Y축을 따라 지지 부재(102)의 길이를 가로질러 양방향으로 이동할 수 있다. 이것은 한번의 통과로 지지 부재(102)의 전체 폭 및 길이에 걸쳐 융제 및 디테일링 에이전트의 선택적 전달을 가능하게 한다. 다른 예에서, 지지 부재(102)는 에이전트 분배기(106a,106b)가 고정된 위치에 유지됨에 따라 이들에 대해 이동할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "폭"이라는 용어는 일반적으로 도 1에 도시된 X축 및 Y축에 대해 평행한 평면에서 가장 짧은 치수를 지칭하고, "길이"라는 용어는 이 평면에서 가장 긴 치수를 지칭한다. 그러나, 다른 예에서, "폭"이라는 용어는 "길이"라는 용어와 상호교환가능할 수 있다. 일 예로서, 에이전트 분배기(106)는 자신이 지지 부재(102)의 전체 길이를 가로지를 수 있는 길이를 가질 수 있는 한편 이동가능 캐리지는 지지 부재(102)의 폭을 가로질러 양방향으로 이동할 수 있다.
에이전트 분배기(106a,106b)가 지지 부재(102)의 전체 폭을 가로지를 수 없는 보다 짧은 길이를 갖는 예에서, 분배기(106a,106b)는 도시된 X축에서 지지 부재(102)의 폭을 가로질러 양방향으로 또한 이동할 수 있다. 이러한 구성은 융제 및 디테일링 에이전트가 지지 부재(102)의 전체 폭 및 길이를 가로질러 여러번 통과함으로써 선택적으로 전달될 수 있게 해준다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 3D 프린팅 시스템(100)은 복사선을 방출하는 이동가능 복사선원(108)(예를 들어, 용융 램프)를 포함한다. 이동가능 복사선원(108)은 다양한 방식으로 예를 들어, IR, 근접 IR, UV, 또는 가시 경화 램프, IR, 근접 IR, UV, 또는 가시광 방출 다이오드(LED), 또는 특정 파장을 갖는 레이저로서 구현될 수 있다. 사용되는 이동가능 복사선원(108)은 사용되는 융제의 유형에 적어도 부분적으로 의존할 것이다. 이동가능 복사선원(108)은 예를 들어 캐리지(미도시)에 부착된다. 캐리지는 복사선원(108)이 지지 부재(102)에 인접한 위치로 이동하게 해준다. 다른 예에서, 이동가능 복사선원(108)은 증착된 소결가능 재료 층, 융제 및 디테일링 에이전에 에너지를 인가하여, 소결가능 재료의 부분들이 굳어지게 한다. 일 예에서, 이동가능 복사선원(108)은 지지 부재(102) 상에 증착된 재료에 에너지를 균일하게 인가할 수 있는 단일 에너지원이다. 또 다른 예에서, 이동가능 복사선원(108)은 증착된 재료에 에너지를 균일하게 인가하는 복수의 이동가능 복사선원을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 이동가능 복사선원(108)은 지지 부재(102) 상에 증착된 소결가능 재료 층의 전체 표면에 실질적으로 균일하게 에너지를 인가할 수 있다. 이러한 유형의 이동가능 복사선원(108)은 비집속성(unfocused) 에너지원으로 지칭될 수 있다. 소결가능 재료 층 전체를 동시에 에너지에 노출하게 되면 3차원 물체가 생성되는 속도를 증가시키는데 도움이 된다.
일 예에서, IR 센서와 같은 센서(105)가 지지 부재(102)의 표면 온도를 측정하기 위해 배치된다. 보다 구체적으로, 센서(105)는 소결가능 재료 표면의 온도를 측정하도록 제어될 수 있다. 즉, 센서(105)는 이하에서 설명되는 바와 같이 프로세서(112)가 지지 부재(102)에 걸쳐 이동가능 복사선원(108)의 다양한 파형 또는 통과를 적용할 수 있게 해주는 소결가능 재료 표면의 온도 데이터를 제공할 수 있다.
정적으로 고정된 단파 IR 방출기(103)가 또한 도 1에서 점선으로 도시되어 있다. 이들 단파 IR 방출기(103)를 환영으로 표현하는 것은 본 개시의 예시적인 3D 프린팅 시스템(100)에서 이들이 생략됨을 나타내기 위함이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 예시적인 3D 프린팅 시스템(100)은 제어기(110)를 포함한다. 도 1에 도시되어 있는 예시적인 제어기(110)는 다중 구조의 3D 물체 내의 각 구조마다 상이한 프로세싱 파라미터를 사용하여 다중 구조의 3D 물체를 형성하도록 프린팅 시스템(100)을 제어하는데 적합하다. 상이한 프로세싱 파라미터를 소결가능 재료 층 내의 소결가능 재료의 상이한 부분들에, 및/또는 상이한 소결가능 재료 층들에 적용하게 되면, 상이한 기계적 강도, 상이한 컬러 품질 등과 같은 상이한 특성들을 갖는 구조들로 이루어진 다중 구조의 3D 물체의 제조가 가능해진다.
제어기(110)는 일반적으로 프로세서(112)(예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU)) 및 메모리(114)를 포함하고, 추가적으로 3D 프린팅 시스템(100)의 다양한 컴포넌트와 통신하고 이들을 제어하기 위한 펌웨어 및 다른 전자기기를 포함할 수 있다. 메모리(114)는 휘발성 메모리 컴포넌트(즉, RAM) 및 비휘발성 메모리 컴포넌트(예를 들어, ROM, 하드 디스크, 광 디스크, CD-ROM, 자기 테이프, 플래시 메모리 등) 모두를 포함할 수 있다. 메모리(114)의 컴포넌트는 머신 판독가능 코딩된 프로그램 명령어, 데이터 구조, 프로그램 명령어 모듈, JDF(job definition format), 및 그 밖의 다른 데이터 및/또는 3D 프린팅 시스템(100)의 프로세서(112)에 의해 실행가능한 명령어의 저장을 제공하는 가능한 비일시적, 물리적, 머신 판독가능(예를 들어, 컴퓨터/프로세서-판독가능) 매체를 포함한다.
메모리(114)에 저장된 명령어의 예는 다중 구조 프로세싱 모듈(116)과 연관된 명령어를 포함하는 한편, 저장된 데이터의 예는 전달 제어 데이터(120)를 포함한다. 모듈(116)은 3D 프린팅 시스템(100)이 도 2, 3 및 4와 각각 관련하여 이하에서 설명되는 방법(200,300,400)의 단계, 블록 또는 동작과 같은 다양한 일반적 및/또는 특정한 기능을 수행하게 하도록 프로세서(112)에 의해 실행가능한 프로그램 명령어를 포함할 수 있다.
예를 들어, 다중 구조 프로세싱 모듈(116)은 도 3의 방법(300)에 따른 복수의 명령어(117a-d)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 명령어(117a)는 소결가능 재료 층을 증착하는 명령어를 포함한다. 명령어(117b)는 이동가능 복사선원을 이용하여 소결가능 재료 층을 예열하는 명령어를 포함한다. 명령어(117c)는 이미지화된 영역에 융제를 증착하는 명령어를 포함한다. 명령어(117d)는 이미지화된 영역을 이동가능 복사선원을 이용하여 용융시키는 명령어를 포함한다.
메모리(114)에 저장된 프로그램 명령어, 데이터 구조, 모듈 등은 본 명세서에 설명된 예와 같은 다양한 예를 구현하기 위해 프로세서(112)에 의해 실행될 수 있는 설치 패키지의 일부일 수 있다. 따라서, 메모리(114)는 CD, DVD 또는 플래시 드라이브와 같은 휴대가능 매체일 수 있고, 또는 설치 패키지가 다운로드 및 설치되는 서버에 의해 유지되는 메모리일 수 있다. 또 다른 예에서, 메모리(114)에 저장된 프로그램 명령어, 데이터 구조, 모듈 등은 이미 설치된 애플리케이션 또는 애플리케이션들의 일부일 수 있는데, 이 경우, 메모리(114)는 하드 드라이브와 같은 통합 메모리를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제어기(110)는 다중 구조의 3D 물체 내의 상이한 구조를 프로세싱하기 위해 상이한 파라미터를 사용하여 다중 구조의 3D 물체를 형성하도록 3D 프린팅 시스템(100)을 제어한다. 일부 예에서, 제어기(110)는 메모리(114)로부터의 전달 제어 데이터(120) 및 프로그래밍 명령어(예를 들어, 명령어 모듈(116))을 사용하여, 다중 구조의 3D 물체의 생산을 용이하게 하도록 소결가능 재료, 융제 및 디테일링 에이전트의 적용을 관리한다.
예를 들어, 제어기(110)는 컴퓨터와 같은 호스트 시스템으로부터 전달 제어 데이터(120)를 수신하고, 그 데이터(120)를 메모리(114)에 저장한다. 데이터(120)는 예를 들어, 프린팅될 다중 구조의 3D 물체를 정의하는 객체 파일 또는 프린트 작업을 나타낸다. 3D 물체를 정의하는 이러한 파일은 융제의 잉크 밀도와 소결가능 재료 층의 상이한 부분들 상에 및/또는 상이한 소결가능 재료 층들 상에 융제 및 디테일링 에이전트를 선택적으로 전달하는 것과 같은 다양한 프로세싱 양상을 제어하는데 사용될 프로세싱 파라미터(118)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 프로세싱 파라미터(118)는 프린팅되는 3D 물체의 다양한 특성을 변경할 수 있는, 3D 프린팅 프로세스 이전 또는 그 동안 3D 프린팅 시스템(100)에 의해 또는 그 내에서 조정될 수 있는 임의의 파라미터 또는 파라미터 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 파라미터(118)는 3D 물체를 형성하는데 사용되는 소결가능 재료 층 각각의 두께, 소결가능 재료 층의 상이한 부분들에 분사되는 융제의 양, 상이한 소결가능 재료 층들에 분사되는 융제의 양, 융제에 적용되는 잉크의 컬러, 융제의 잉크 밀도(예를 들어, 융제 내의 잉크의 양), 소결가능 재료 층의 상이한 부분들에 대한 복사선 노출의 기간, 상이한 소결가능 재료 층들에 대한 복사선 노출의 기간, 이동가능 복사선원으로부터 인가된 복사선의 강도 등을 제어하는 파라미터를 포함할 수 있다. 따라서, 프로세싱 파라미터(118)는 프린팅되는 3D 물체의 원하는 특성을 달성하도록 설계된 최적화된 프로세싱 프로파일을 제공하는 파라미터들 또는 파라미터 세트들을 포함할 수 있다.
이하에서 더 설명되는 다양한 예에서, 프로세싱 파라미터(118)는 이동가능 복사선원(108)의 이동을 제어하여 소결가능 재료 표면을 예열하는 방법을 포함한다. 일반적으로, 이동가능 복사선원(108)의 이동은 지지 부재(102) 위를 가로지르는 이동가능 복사선원(108)의 이동의 방향, 속도 및 주파수를 포함한다.
상이한 소결가능 재료 층에, 및/또는 단일 소결가능 재료 층 내의 상이한 소결가능 재료 부분들에 상이한 프로세싱 파라미터(118)를 적용하게 되면, 다중 구조의 3D 객체의 제조가 가능하며, 3D 물체 내에서 상이한 부분 밀도, 상이한 기계적 강도 및 상이한 컬러 특성과 같은 가변적인 특성을 갖는 상이한 구조가 형성될 수 있다. 따라서, 데이터(120)는 3D 프린팅 시스템(100)의 다중 구조의 3D 물체에 대한 3D 프린트 작업을 정의하는 프린트 작업 데이터, 커맨드 및/또는 커맨드 파라미터를 포함한다. 데이터(120)로부터의 프린트 작업을 이용하여, 제어기(110)의 프로세서(112)는 (예를 들어, 모듈(116)로부터의) 명령어를 실행하여 3D 프린팅 시스템(100)의 컴포넌트(예를 들어, 지지 부재(102), 소결가능 재료 분배기(104), 에이전트 분배기(106), 이동가능 복사선원(108))를 제어하여 이하에서 보다 자세히 설명되는 3D 프린팅 프로세스를 통해 한 번에 한 층씩 다중 구조의 3D 물체를 형성한다.
도 1을 다시 참조하면, 다중 구조 프로세싱 모듈(116)은 전달 제어 데이터(120)에 따라 지지 부재(102) 상에 소결가능 재료 층을 도포하는 것을 제어하도록 실행가능한 프로그래밍 명령어를 포함한다. 또한, 모듈(116)로부터의 명령어는 전달 제어 데이터(120)에 따라 3D 물체의 단면들을 "이미지화" 또는 정의하는 소결가능 재료 층의 선택적 부분들 상에 융제를 도포하는 것을 제어하도록 실행가능하다. 예를 들어, 모듈(116)로부터 명령어를 실행하게 되면, 제어기(110)는 프린트헤드(106a)로 하여금 제어 데이터(120)에 따라 3D 물체의 단면을 이미지화/정의하기 위해 소결가능 재료 층의 선택된 부분 상에 액체 형태의 융제를 분사하게 한다. 프로세싱 파라미터(118) 및 다른 제어 데이터(120)에 따라, 융제는 상이한 양으로 또한 상이한 잉크 강도로 소결가능 재료 층의 상이한 부분들에 도포되어 3D 물체 내에서 상이한 구조의 형성을 용이하게 한다. 일부 예에서, 모듈(116)로부터의 명령어는 또한 소결가능 재료 층에 디테일링 에이전트를 도포하는 것을 제어하도록 실행된다. 예를 들어, 모듈(116)로부터의 명령어를 실행하면, 제어기(110)는 프린트헤드(106b)로 하여금 전달 제어 데이터(120)에 따라 소결가능 재료 층의 선택된 다른 부분 및/또는 동일한 부분 상에 액체 형태의 디테일링 에이전트를 분사하게 한다.
다중 구조 프로세싱 모듈(116) 내의 다른 명령어의 실행은 또한, 융제(및 일부 경우 디테일링 에이전트)가 소결가능 재료 상에 분사된 후, 제어기(110)가 용융 프로세스를 제어 및 실행, 즉 이동가능 복사선원(108)으로부터의 복사선을 소결가능 재료 층 각각에 인가하는 것을 제어할 수 있게 한다. 따라서, "용융 프로세스"는 융제(및 일부 경우, 디테일링 에이전트)가 소결가능 재료 상에 분사된 이후의 이동가능 복사선원(108)의 동작에 관한 것이다. 따라서, 특정 소결가능 재료 층의 "용융 프로세스"는 이하에서 설명되는 "용융 프로세스" 이전에 발생하는 특정 소결가능 재료 층에 대한 "소결가능 재료 표면의 예열 프로세스"와는 구별된다.
예를 들어, 프로세싱 파라미터(118) 및 다른 제어 데이터(120)에 따라, 이동가능 복사선원(108)은 예를 들어 지지 부재(102) 위를 가로지르는 이동가능 복사선원(108)의 이동의 방향, 속도 및 주파수를 변경하는 것과 같은 다양한 방식으로, 소결가능 재료 표면의 예열 프로세스를 위한 복사선을 적용하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 새로운 소결가능 재료 층이 지지 부재(102) 상에 도포된 후, 이동가능 복사선원(108)은 용융 프로세스의 적용 이전에 새로운 소결가능 재료 층을 예열하도록 새로운 소결가능 재료 층 위를 물리적으로 이동할 수 있다. 이러한 소결가능 재료 표면의 예열 프로세스는 이전에는 도 1의 3D 프린팅 시스템에 존재하지 않는 정적으로 고정된 단파 IR 방출기를 사용함으로써 수행되었다.
다음으로, 소결가능 재료 표면의 예열 프로세스에 후속하여, 프로세싱 파라미터(118) 및 다른 제어 데이터(120)에 따라, 이동가능 복사선원(108)은 강도를 변경하는 것 및 기간을 변경하는 것 등과 같은 다양한 방식으로 용융 프로세스에서 복사선을 적용하도록 제어될 수 있다. 이와 같이 이동가능 복사선원(108)으로부터의 복사선을 가변적으로 적용하게 되면 상이한 기계적 및 시각적 특성을 갖는 3D 물체 내의 상이한 구조의 형성이 용이해진다. (융제가 적용된) 용융 프로세스에서, 복사선은 여러 단계 또는 동작을 통해 인가될 수 있는데, 예를 들어, 먼저는 사전 융융 단계가 수행되고 그런 다음 용융 단계가 수행된다. 첫 번째 용융 단계에서, 소결가능 재료 층을 가로질러 이동가능 복사선원(108)의 단기간 스위프(short duration sweep)를 통해 복사선이 인가되어 소결가능 재료 층의 "방금 이미지화된" 영역(즉, 융제를 방금 수신한 영역)의 온도를 주변 소결가능 재료의 온도까지 또는 그보다 약간 높게 상승시킬 수 있다. 두 번째 용융 단계에서, 소결가능 재료 층을 가로질러 이동가능 복사선원(108)의 보다 긴 기간의 스위프를 통해 복사선이 인가되어 방금 이미지화된 영역의 온도를 소결가능 재료 층의 방금 이미지화된 영역을 완전히 용융시키는 훨씬 높은 온도까지 상승시킬 수 있다. 일부 예에서, 이러한 복사선 스위프 기간 및 복사선 강도는 동일한 소결가능 층 및/또는 상이한 소결가능 층에 걸쳐 변동될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 제어기(110)는 3D 프린팅 시스템(100)의 다양한 컴포넌트와 통신하고 이를 제어하는 펌웨어 및 다른 전자기기를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 3D 프린팅 시스템(100)의 일부 예에서, 모듈(116)과 같은 명령어 모듈의 기능은 3D 프린팅 시스템(100)의 제각기의 엔진(예를 들어, 다중 구조 프로세싱 엔진)으로 구현될 수 있는데, 각 엔진은 엔진의 기능을 구현하기 위한 하드웨어 및 프로그래밍의 임의의 조합을 포함한다.
도 2는 3D 프린팅 시스템에서 3D 물체의 생산 또는 프린팅에 관련된 제1 예시적인 방법(200)의 흐름도이다. 이 방법(200)은 예를 들어 도 1의 시스템(100)의 다양한 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(200)은 도 1의 시스템(100)의 다양한 컴포넌트를 제어하는 프로세서(112)와 같은 프로세서에 의해 방법의 블록들이 수행되는 예시를 들어 이제 설명될 것이다. 도 1의 설명과 연계하여 사용되는 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 또한 다중 프로세서, 또는 하드웨어 로직 유닛, 예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램가능 로직 장치(PLD), 예컨대 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 등을 포함할 수 있다.
방법(200)은 블록(205)으로 시작한다. 블록(210)에서, 프로세서는 복수의 소결가능 재료 층(예를 들어, 복수의 분말 층)을 예열(또는 일반적으로는 가열)하도록 이동가능 복사선원(108)(예를 들어, 용융 램프)을 제어한다. 예를 들어, 복수의 소결가능 재료 층은 3D 물체의 프린팅 이전에 지지 부재(102)(예를 들어, 분말 테이블) 상에 증착된다. 그러나, 각각의 소결가능 재료 층에 대해, 이동가능 복사선원(108)은 지지 부재(102) 상에 다음 소결가능 재료 층이 증착되기 전에 각 소결가능 재료 층에 복사선(예를 들어, 열 복사선)을 인가하도록 프로세서에 의해 제어된다. 일 예에서, 복수의 소결가능 재료 층 각각에 상이한 양의 열 복사선이 인가된다.
예시를 위해, 일 예에서, 다섯 개(5)의 소결가능 재료 층이 지지 부재(102) 상에 증착된다. 제1 소결가능 재료 층이 지지 부재(102) 상에 증착된 후, 프로세서는 이동가능 복사선원(108)으로 하여금 열 복사선의 여섯 개(6)의 파형을 제1 소결가능 재료 층에 인가하게 한다. 열 복사선의 사전결정된 개수의 파형이 인가된 후, 제2 소결가능 재료 층이 지지 부재(102) 상에 증착된다. 프로세서는 이동가능 복사선원(108)으로 하여금 열 복사선의 다섯 개(5)의 파형을 제2 소결가능 재료 층에 인가하게 할 것이다. 따라서, 새로운 소결가능 재료 층의 각각의 후속 증착을 위해 열 복사선의 하나 적은 개수의 파형이 인가된다. 이러한 예는 설명을 위한 것일 뿐이며 본 개시를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
일 예에서, 열 복사선의 단일 파형은 예를 들어, y축 또는 x축에서 두 번의 통과(일반적으로, 제1 통과 및 제2 통과)를 통해 지지 부재(102) 위를 지나는 이동가능 복사선원(108)의 이동, 예를 들어 이동가능 복사선원(108)을 좌측에서 우측으로의 방향으로 이동시키고 그런 다음 이동가능 복사선원(108)을 우측에서 좌측으로의 방향으로 이동시켜 이동가능 복사선원의 본래의 시작 위치로 이동시키는 것, 또는 그 반대의 방향으로 이동시키는 것을 포함한다. "좌측에서 우측으로의 방향" 및 "우측에서 좌측으로의 방향"이라는 표현은 이동가능 복사선원의 본래의 배향에 의존하는 상대적인 표현이다. 다시 말해, 이동가능 복사선원(108)의 시작 위치에 따라, 프로세서(112)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 y축 또는 y축에서 임의의 방식으로 이동가능 복사선원(108)을 이동시킬 수 있다.
블록(220)에서, 프로세서는 복수의 블랭크 층을 프린트하는데, 예를 들어, 프로세서는 도 1의 다양한 컴포넌트와 상호작용하여 복수의 블랭크 층의 프린팅을 야기한다. 예를 들어, 열 개(10)의 블랭크 층이 용융 프로세스에서 가열의 하나의 파형을 사용하여 프린팅될 수 있다. 일반적으로, 각 층의 프린팅은 소결가능 재료 층을 증착하고, 이어서 소결가능 재료를 예열하며, 이후 융제를 증착하고, 그런 다음 이미지화된 영역(예를 들어, 융제가 도포된 영역)을 용융하는 것으로 종결되는 과정을 포함한다. 복수의 블랭크 층의 프린팅은 원하는 3D 물체의 실제 프린팅에 앞서 열 균일성을 제공한다. 임의의 개수의 블랭크 층이 프린팅될 수 있다.
블록(230)에서, 프로세서는 용융 프로세스에서 가열의 하나의 파형을 사용하여 3D 물체의 다양한 부분을 프린팅한다. 예를 들어, 3D 물체의 각 부분은 복수의 용융된 소결가능 재료 층을 포함할 수 있다. 방법(200)은 블록(295)에 종료된다.
도 3은 3D 프린팅 시스템에서 3D 물체의 생산 또는 프린팅에 관련된 제2 예시적인 방법(300)의 흐름도를 나타낸다. 이 방법(300)은 예를 들어 도 1의 시스템(100)의 다양한 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 방법(300)은 도 2의 블록(220,230) 각각에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(300)은 도 1의 시스템(100)의 다양한 컴포넌트를 제어하는 프로세서(112)와 같은 프로세서에 의해 방법의 블록들이 수행되는 예시를 들어 이제 설명될 것이다. 도 1의 설명과 연계하여 사용되는 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 또한 다중 프로세서, 또는 하드웨어 로직 유닛, 예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램가능 로직 장치(PLD), 예컨대 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 등을 포함할 수 있다.
방법(300)은 블록(305)에서 시작한다. 블록(310)에서, 프로세서는 소결가능 재료 층을 예컨대 분말 베드와 같은 지지 부재(102) 상에 증착, 도포 또는 코팅한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 관련 명령어를 실행하여 소결가능 재료 분배기(104)로 하여금 소결가능 재료 층을 지지 부재(102) 상에 제공하게 한다.
블록(320)에서, 프로세서는 이동가능 복사선원(108)을 이용하여 지지 부재(102) 상에 증착된 소결가능 재료 층을 예열(또는 일반적으로는 가열)한다.
블록(330)에서, 프로세서는 이미지화된 영역, 예를 들어 3D 물체의 일부가 프린트될 지지 부재 상의 사전정의된 영역 상에 융제를 증착 또는 도포한다.
블록(340)에서, 프로세서는 지지 부재(102) 상의 이미지화된 영역을 이동가능 복사선원(108)을 사용하여 용융(또는 일반적으로는 가열)한다. 다시 말해, 현재 "용융" 블록(340)과 동일한 이동가능 복사선원(108)이 "예열" 블록(320)에 사용된다. 방법(300)은 블록(395)에서 종료된다.
도 4는 3D 프린팅 시스템에서 3D 물체의 생산 또는 프린팅에 관련된 제3 예시적인 방법(400)의 흐름도를 나타낸다. 이 방법(400)은 예를 들어 도 1의 시스템(100)의 다양한 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다. 방법(400)은 도 2의 블록(220,230) 각각에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 도 1의 시스템(100)의 다양한 컴포넌트를 제어하는 프로세서(112)와 같은 프로세서에 의해 방법의 블록들이 수행되는 예시를 들어 이제 설명될 것이다. 도 1의 설명과 연계하여 사용되는 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 또한 다중 프로세서, 또는 하드웨어 로직 유닛, 예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC), 프로그램가능 로직 장치(PLD), 예컨대 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 등을 포함할 수 있다.
방법(400)은 블록(405)에서 시작한다. 블록(410)에서, 프로세서는 소결가능 재료 층을 예컨대 분말 베드와 같은 지지 부재(102) 상에 증착, 도포 또는 코팅한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 관련 명령어를 실행하여 소결가능 재료 분배기(104)로 하여금 소결가능 재료 층을 지지 부재(102) 상에 제공하게 한다.
블록(415)에서, 프로세서는 소결가능 재료 층의 표면 온도를 측정한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 관련 명령어를 실행하여 IR 센서(105)를 사용하여 온도를 판독한다.
블록(420)에서, 프로세서는 소결가능 재료 층의 표면 온도가 온도 임계치(일반적으로 제1 온도 임계치)보다 높은지 여부를 결정한다. 일 예에서, 온도 임계치는 섭씨 120도 내지 123도 사이에서 설정될 수 있다. 온도 임계치는 사용되는 소결가능 재료의 유형 또는 프린트될 3D 물체에 관련된 다른 프린팅 파라미터에 따라 선택된다. 소결가능 재료 층의 표면 온도가 온도 임계치보다 높은 경우, 방법(400)은 블록(425)으로 진행할 것이며, 그렇지 않으면 방법(400)은 블록(430)으로 진행할 것이다.
블록(425)에서, 프로세서는 제1 속도의 가열의 제1 파형을 지지 부재에 인가하여 지지 부재(102)의 상의 소결가능 재료 층을 예열(또는 일반적으로는 가열)한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 관련 명령어를 실행하여, 지지 부재(102) 위를 지나가게 하는 이동가능 복사선원(108)의 이동을 야기한다. 일 예에서, 제1 속도는 제1 파형의 각 통과시 20-30 ips(inch per second)의 속도로 이동가능 복사선원(108)을 이동시키는 것을 포함하는데, 여기서 제1 파형은 이동가능 복사선원(108)의 이동의 단일 파형을 포함한다. 이러한 제1 파형은 소결가능 재료 층이 많은 양의 예열을 요구하지 않는 현재 측정된 온도를 갖는다는 의미에서 "약한(weak)" 파형인 것으로 간주될 수 있다. 25-30 ips의 속도는 단지 하나의 예일뿐임을 알아야 한다.
블록(430)에서, 프로세서는 제2 속도의 가열의 제2 파형을 지지 부재에 인가하여 지지 부재(102)의 상의 소결가능 재료 층을 예열(또는 일반적으로는 가열)한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 관련 명령어를 실행하여, 지지 부재(102) 위를 지나가게 하는 이동가능 복사선원(108)의 이동을 야기한다. 일 예에서, 제2 속도는 제1 파형의 각 통과시 20-25 ips의 속도로 이동가능 복사선원(108)을 이동시키는 것을 포함하는데, 여기서 제2 파형은 이동가능 복사선원(108)의 이동의 단일 파형을 포함한다. 이러한 제2 파형은, 현재 측정된 온도가 온도 임계치 미만인 이유로 보다 많은 양의 예열을 요구하는 현재 측정된 온도를 소결가능 재료 층이 갖는다는 의미에서, "강한(strong)" 파형인 것으로 간주될 수 있다. 25-30 (ips)의 속도는 단지 하나의 예일뿐임을 알아야 한다.
블록(435)에서, 프로세서는 이미지화된 영역, 예를 들어 3D 물체의 일부가 프린팅될 지지 부재 상의 사전정의된 영역 상에 융제를 증착 또는 도포한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 융제를 증착하기 위해 지지 부재(102) 위를 지나가게 하는 에이전트 분배기(106)(즉, 106a,106b)의 이동을 야기하는 관련 명령어를 실행한다.
블록(440)에서, 프로세서는 증착된 융제를 갖는 소결가능 재료 층의 표면 온도를 측정한다. 예를 들어, 프로세서(112)는 관련 명령어를 실행하여 IR 센서(105)를 사용하여 또 다른 온도를 판독한다.
블록(445)에서, 프로세서는 증착된 융제를 갖는 소결가능 재료 층의 표면 온도가 또 다른 온도 임계치(일반적으로는 제2 온도 임계치)보다 높은지 여부를 결정한다. 일 예에서, 제2 온도 임계치는 섭씨 130도 내지 135도 사이에서 설정될 수 있다. 온도 임계치는 사용되는 소결가능 재료의 유형 또는 프린팅될 3D 물체에 관련된 다른 프린팅 파라미터에 따라 선택된다. 증착된 융제를 갖는 소결가능 재료 층의 표면 온도가 온도 임계치보다 높은 경우, 방법(400)은 블록(450)으로 진행할 것이며, 그렇지 않으면 방법(400)은 블록(455)으로 진행할 것이다.
블록(450)에서, 프로세서는 제1 속도의 가열의 제1 통과에서 이미지화된 영역을 용융시키는데, 즉 제1 속도의 가열의 제1 통과를 지지 부재에 적용하여 소결가능 재료 층을 용융시킨다. 예를 들어, 프로세서(112)는 지지 부재(102) 위를 지나가는 이동가능 복사선원(108)의 이동을 야기하는 관련 명령어를 실행한다. 일 예에서, 제1 속도는 단일 통과시 18-24 ips의 속도로 이동가능 복사선원(108)을 이동시키는 것을 포함한다. 이러한 제1 통과는 융제를 갖는 소결가능 재료 층이 많은 양의 용융 가열을 요구하지 않는 현재 측정된 온도를 갖는다는 의미에서 "약한(weak)" 전력을 인가하는 것으로 간주될 수 있다. 18-24 ips의 속도는 단지 하나의 예일뿐임을 알아야 한다. 블록(450) 이후, 방법(400)은 블록(460)으로 진행한다.
블록(455)에서, 프로세서는 제2 속도의 가열의 제1 통과에서 이미지화된 영역을 용융시키는데, 즉 제2 속도의 가열의 제2 통과를 지지 부재에 적용하여 소결가능 재료 층을 용융시킨다. 예를 들어, 프로세서(112)는 지지 부재(102) 위를 지나가는 이동가능 복사선원(108)의 이동을 야기하는 관련 명령어를 실행한다. 일 예에서, 제2 속도는 단일 통과시 14-18 ips의 속도로 이동가능 복사선원(108)을 이동시키는 것을 포함한다. 이러한 제2 통과는 융제를 갖는 소결가능 재료 층이 많은 양의 용융 가열을 요구하는 현재 측정된 온도를 갖는다는 의미에서 "강한" 전력을 인가하는 것으로 간주될 수 있다. 14-18 ips의 속도는 단지 하나의 예일뿐임을 알아야 한다. 블록(455) 이후, 방법(400)은 블록(460)으로 진행한다.
블록(460)에서, 프로세서는 추가의 소결가능 재료 층이 증착될 것인지를 결정한다. 또 다른 소결가능 재료 층이 증착되는 경우, 방법(400)은 블록(410)으로 진행할 것이며, 그렇지 않은 경우, 방법(400)은 블록(495)에서 종료된다.
본 개시에서 사용되는 "약한" 및 "강한"과 같은 용어는 단지 예시적일 뿐이며 이들은 상대적인 용어임을 알아야 한다. 다시 말해, 이들 용어는 상이한 검출된 상황하에서 상이한 비율의 상대적 적용을 나타내는데 사용되며 본 개시를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
또한, 전술한 개시는 각각의 파형이 적어도 2번의 통과를 포함하는 것으로 나타내고 있지만, 이들 적어도 2번의 통과 각각에 대해 설정되는 동작 파라미터는 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 단일 파형의 제1 통과는 이동가능 복사선원을 21 ips로 이동시키는 속도로 설정될 수 있는 반면, 동일한 단일 파형의 제2 통과도 이동가능 복사선원을 21 ips로 이동시키는 속도로 설정될 수 있다. 또 다른 예로, 단일 파형의 제1 통과는 이동가능 복사선원을 21 ips로 이동시키는 속도로 설정될 수 있는 반면, 동일한 단일 파형의 제2 통과는 이동가능 복사선원을 19 ips로 이동시키는 속도로 설정될 수 있다. 더 나아가, 복사선원을 이동시키는 파형은 2번보다 많은 통과, 예를 들어, 3번의 통과, 4번의 통과 등을 포함할 수 있다. 다시 말해, 일 예에서, 좌측에서 우측 방향으로의 이동 또는 우측에서 좌측 방향으로의 이동은 단일 통과 대신 2번의 엇갈린 통과(two staggered passes)를 요구할 수 있다.
본 개시에서 사용되는 "제1" 및 "제2"와 같은 용어는 단지 예시를 위한 것일 뿐이며 이들은 단지 라벨링 용어임을 알아야 한다. 다시 말해, 이들 라벨링 용어는 상이한 요소 또는 파라미터를 나타내는데 사용될 수 있고 그와 같이 명시적으로 표현되어 있지 않다면 사건의 순서를 암시할 필요는 없다.
명시적으로 나타내지는 않았지만, 전술한 방법(200,300,400)의 블록, 기능 또는 동작 중 적어도 하나는 저장하는 것, 디스플레이하는 것 및/또는 출력하는 것을 포함할 수 있다. 다시 말해, 방법에서 설명된 임의의 데이터, 레코드, 필드 및/또는 중간 결과는 특정 애플리케이션에 따라 또 다른 장치에 저장, 디스플레이 및/또는 출력될 수 있다. 또한, 결정 동작을 언급하거나 결정을 포함하는 도 2 내지 도 4에서의 블록, 기능 또는 동작은 결정 동작의 모든 분기가 실시됨을 반드시 암시할 필요는 없다. 즉, 결정 동작의 분기들 중 하나는 선택사항인 것으로 간주될 수 있다.
본 개시는 머신 판독가능 명령어 및/또는 머신 판독가능 명령어와 하드웨어의 조합으로, 예를 들어 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA)를 포함하는 프로그램가능 로직 어레이(PLA), 또는 하드웨어 장치 상에 배치된 상태 머신, 컴퓨터 또는 임의의 다른 하드웨어 균등물을 사용하여 구현될 수 있는데, 예를 들어 전술한 방법(들)에 관련된 컴퓨터 판독가능 명령어가 사용되어 전술한 방법의 블록, 기능 및/또는 동작을 수행하도록 하드웨어 프로세서를 구성할 수 있다.
전술한 및 그 밖의 다른 특징 및 기능의 변형예, 또는 이들의 대안들이 다수의 다른 상이한 시스템 또는 애플리케이션으로 결합될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 현재 예상하지 못한 또는 예측하지 못한 다양한 대안예, 수정예 또는 변형예가 후속하여 구성될 수 있으며, 이들 또한 후속하는 청구항에 의해 포함되려 한다.

Claims (15)

  1. 3차원(3D) 물체를 프린팅하는 방법으로서,
    프로세서에 의해, 소결가능(sinterable) 재료의 층을 지지 부재(support member) 상에 증착하는 단계와,
    상기 프로세서에 의해, 이동가능 복사선원(moveable radiation source)을 사용하여 상기 소결가능 재료의 층을 가열하는 단계와,
    상기 프로세서에 의해, 상기 소결가능 재료의 층의 이미지화된 영역 상에 융제(fusing agent)를 증착하는 단계와,
    상기 프로세서에 의해, 상기 이동가능 복사선원을 사용하여 상기 소결가능 재료의 층의 이미지화된 영역을 용융시키는 단계를 포함하되,
    상기 이동가능 복사선원은 상기 소결가능 재료의 층의 표면 온도에 의존하여 상기 지지 부재 위를 가로지르는 상기 이동가능 복사선원의 속도가 달라지도록 상기 프로세서에 의해 제어되는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소결가능 재료는 폴리아미드 분말을 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소결가능 재료는 나일론 분말을 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소결가능 재료의 층을 상기 지지 부재 상에 증착한 후 상기 소결가능 재료의 층의 표면의 제1 온도를 측정하는 단계를 더 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열하는 단계는, 상기 소결가능 재료의 층의 상기 표면의 제1 온도가 제1 온도 임계치보다 높은 경우, 제1 속도의 가열의 제1 파형을 인가하는 단계를 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가열하는 단계는, 상기 소결가능 재료 층의 상기 표면의 제1 온도가 제1 온도 임계치보다 낮은 경우, 제2 속도의 가열의 제2 파형을 인가하는 단계를 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 융제가 도포된 이후, 상기 소결가능 재료의 층의 표면의 제2 온도를 측정하는 단계를 더 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용융시키는 단계는, 상기 융제가 도포된 이후의 상기 소결가능 재료의 층의 상기 표면의 제2 온도가 제2 온도 임계치보다 높은 경우, 상기 소결가능 재료의 층의 상기 이미지화된 영역에 걸쳐 제1 속도의 가열의 제1 통과를 적용하는 단계를 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 용융시키는 단계는, 상기 융제가 도포된 이후의 상기 소결가능 재료의 층의 상기 표면의 제2 온도가 제2 온도 임계치보다 낮은 경우, 상기 소결가능 재료의 층의 상기 이미지화된 영역에 걸쳐 제2 속도의 가열의 제2 통과를 적용하는 단계를 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 방법.
  10. 3차원(3D) 물체를 프린팅하는 시스템으로서,
    지지 부재와,
    상기 지지 부재 상에 소결가능 재료를 제공하는 제1 분배기와,
    복사선을 제공하는 이동가능 복사선원과,
    융제를 제공하는 제2 분배기와,
    동작들을 수행하기 위한 명령어를 실행하는 제어기를 포함하되,
    상기 동작들은
    상기 제1 분배기를 이용하여 상기 소결가능 재료의 층을 상기 지지 부재 상에 증착하는 동작과,
    상기 이동가능 복사선원을 사용하여 상기 소결가능 재료의 층을 가열하는 동작과,
    상기 소결가능 재료의 층의 이미지화된 영역 상에 상기 제2 분배기를 이용하여 상기 융제를 증착하는 동작과,
    상기 소결가능 재료의 층의 이미지화된 영역을 상기 이동가능 복사선원을 사용하여 용융시키는 동작을 포함하되,
    상기 이동가능 복사선원은 상기 소결가능 재료의 층의 표면 온도에 의존하여 상기 지지 부재 위를 가로지르는 상기 이동가능 복사선원의 속도가 달라지도록 제어되는
    3D 물체를 프린팅하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지 부재는 분말 베드를 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이동가능 복사선원은 용융 램프를 포함하는
    3D 물체를 프린팅하는 시스템.
  13. 프로세서에 의해 실행되는 경우 상기 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령어를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 동작들은
    분말 베드 상에 분말 층을 증착하는 동작과,
    이동가능 용융 램프를 사용하여 상기 분말 층을 소정 파형으로 가열하는 동작과,
    상기 분말 층의 이미지화된 영역 상에 융제를 증착하는 동작과,
    상기 이동가능 용융 램프를 사용하여 상기 분말 층의 이미지화된 영역을 용융시키는 동작을 포함하되,
    상기 이동가능 용융 램프는 상기 분말 층의 표면 온도에 의존하여 상기 분말 베드 위를 가로지르는 상기 이동가능 용융 램프의 속도가 달라지도록 상기 프로세서에 의해 제어되는
    비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파형은 상기 용융시키는 동작 이전에 상기 분말 층을 가열하기 위해 상기 분말 베드 위에서의 상기 이동가능 용융 램프의 적어도 2번의 통과를 포함하는
    비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 2번의 통과 중 제1 통과의 제1 속도는 상기 적어도 2번의 통과 중 제2 통과의 제2 속도와 상이한
    비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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