KR102142507B1 - 적층 가공 기술에 의해 세라믹 또는 금속 소재로 만든 피스를 제조하는 방법 및 머신 - Google Patents

적층 가공 기술에 의해 세라믹 또는 금속 소재로 만든 피스를 제조하는 방법 및 머신 Download PDF

Info

Publication number
KR102142507B1
KR102142507B1 KR1020180095598A KR20180095598A KR102142507B1 KR 102142507 B1 KR102142507 B1 KR 102142507B1 KR 1020180095598 A KR1020180095598 A KR 1020180095598A KR 20180095598 A KR20180095598 A KR 20180095598A KR 102142507 B1 KR102142507 B1 KR 102142507B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
som
layer
cpc
mpc
pieces
Prior art date
Application number
KR1020180095598A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190019852A (ko
Inventor
리카드 개그농
크리스토프 샤풋
마르끄 응우엔
Original Assignee
에스에이에스 쓰리디세람-신토
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스에이에스 쓰리디세람-신토 filed Critical 에스에이에스 쓰리디세람-신토
Publication of KR20190019852A publication Critical patent/KR20190019852A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102142507B1 publication Critical patent/KR102142507B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/12—Formation of a green body by photopolymerisation, e.g. stereolithography [SLA] or digital light processing [DLP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/66—Treatment of workpieces or articles after build-up by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53—Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/80—Plants, production lines or modules
    • B22F12/82—Combination of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/86—Serial processing with multiple devices grouped
    • B22F3/1055—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F3/1115—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising complex forms, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188—Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • B29C64/194—Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control during lay-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6269—Curing of mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/638—Removal thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B22F2003/1057—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/245—Making recesses, grooves etc on the surface by removing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188—Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6026—Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/665—Local sintering, e.g. laser sintering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은, 현탁액 세라믹 또는 금속 광 경화성 조성물(Ceramic Photocurable Composition or Metal Photocurable Composition: CPC 또는 MPC)을 선택하는 단계; 광 경화성 층을 형성할 수 있으며 가열에 의해 파괴될 수 있는 희생 유기 소재(SOM: Sacrificial Organic Material)를 준비하는 단계; 하나 이상의 피스를 제조하기 위해, 작업 트레이 상에, SOM의 연속 층을 형성하는 단계로서, SOM의 각 층은 조사에 의해 경화되게 되며, 하나 이상의 CPC 또는 MPC 원료의 피스는, 경화된 SOM의 적어도 하나의 층에 적어도 하나의 리세스를 형성하여 기계 가공함으로써 제조되는, 단계; 하나 이상의 리세스 내에서, CPC 또는 MPC를 퇴적하는 단계; 조사에 의해, CPC 또는 MPC를 경화하는 단계로서, 그에 따라 경화된 SOM의 인접 층과 동일한 레벨을 갖는 단단한 수평 표면을 얻으며, 각각의 리세스를 형성할 때, 각각의 리세스는 컴퓨터 모델로부터 이전에 규정된 하나 이상의 패턴에 따라 범위가 정해지며, 그 깊이(들)는 제조될 하나 이상의 피스의 연속성을 보장하기 위해 선택되는, 단계; 및 SOM에 내장되는 하나 이상의 그린 피스를 획득하는 단계로서, 그린 피스는, 그린 피스이 갇히는 SOM을 파괴하기 위해 가열에 의해 디바인딩 작업을 거치는, 단계로 구성된다.

Description

적층 가공 기술에 의해 세라믹 또는 금속 소재로 만든 피스를 제조하는 방법 및 머신{METHOD AND MACHINE FOR MANUFACTURING PIECES MADE OF CERAMIC OR METALLIC MATERIAL BY THE TECHNIQUE OF ADDITIVE MANUFACTURING}
본 발명은, 적층 공정의 기술을 사용하여 세라믹 소재 및 금속 소재로부터 선택되는 적어도 하나의 소재로 만든 그린 피스(green piece)를 제조하는 방법 및 머신에 관한 것이며, 이러한 그린 피스는 그 후 완성품을 얻기 위해 디바인딩(debinding) 및 소결(sintering) 작업을 거친다.
스테레오리소그라피(stereolithography)라고도 명명되는 적층 공정 또는 적층(additive) 가공 기술은 일반적으로 세라믹 그린 피스를 얻기 위해 다음의 단계를 포함한다:
- 제조될 피스의 컴퓨터 모델을, 컴퓨터 보조 설계에 의해, 만드는 단계로서, 모델의 크기는, 피스의 제조 동안 세라믹 소재의 수축을 예상하여, 제조될 피스의 크기보다 약간 큰, 단계; 및
- 적층 가공 기술에 의해 피스를 제조하는 단계로서,
- 적어도 하나의 세라믹 소재, 적어도 하나의 광 경화성 모노머(monomer) 및/또는 올리고머(oligomer), 적어도 하나의 광 개시제(photoinitiator) 및, 적절한 경우, 적어도 하나의 가소제 및/또는 적어도 하나의 용매 및/또는 적어도 하나의 분산제(dispersant)를 일반적으로 포함하는 광 경화성 조성물의 제1 층을, 단단한 지지부 상에 형성하는 단계;
- 이러한 층을 위한 모델로부터 규정된 패턴에 따른 조사에 의해 (이러한 층의 자유 표면의 레이저 스캐닝에 의해 또는 다이오드 투영 시스템에 의해) 광 경화성 조성물의 제1 층을 경화하여, 제1 스테이지를 형성하는 단계;
- 광 경화성 조성물의 제2 층을, 제1 스테이지 상에, 형성하는 단계;
- 이러한 층을 위해 규정된 패턴에 따른 조사에 의해, 광 경화성 조성물의 제2 층을 경화하여, 제2 스테이지를 형성하는 단계로서, 이러한 조사는 제1 층에서와 동일한 방식으로 실행되는, 단계; 및
- 부가적으로 그린 피스를 얻기까지 앞서 언급한 단계들을 반복하는 단계로 구성되는 단계.
이때, 완성품을 얻기 위해, 그린 피스를 세척하여 비경화된 조성물을 제거하고; 세척된 그린 피스를 디바인딩하며; 세척되고 디바인딩된 그린 피스를 소결하여 완성품을 얻는다.
동일한 작업을 금속 소재의 경우에 실행한다.
특정 형상을 갖는 세라믹 소재 또는 금속 소재로 만든 그린 피스의 제조는 어려움을 보여줄 수 있다.
(1) 현재, 만들어지면, 이들 피스는 미경화된 페이스트 블록 내에 위치하여, 끈적거리는 페이스트 내에 위치한 단단한 피스를 찾은 후, 예컨대 화학제품을 이 피스에 분사하여 이 끈적거리는 페이스트를 제거함으로써, 이 피스를 씻는 것이 필요하다.
(2) 만든 피스는, 만드는 동안 지지되어야 하는 적어도 하나의 캔틸레버식 부분을 가질 수 있다. 첨부 도면의 도 1 내지 도 3을 참조할 수 있으며, 이들 도면은, 그 배향에 상관없이, 제조 동안 지지되어야 하는 면(F)이 항상 있는 제조될 피스(P)를 도시하며, 만약 지지되지 않는다면, 이 피스는 붕괴할 것이다.
(3) 제조될 피스는, 도 1 내지 도 3의 피스(P)의 경우처럼, 3차원 기하학적 모양의 경로(p)를 가질 수 도 있다. 이 경로는, 이러한 기하학적 모양으로 된 도구가 없기 때문에, 제대로 세척될 수 없다.
출원인은 이들 문제점에 대한 해법을 찾아왔으며, 희생 소재 - 세라믹 또는 금속 광 경화성 조성물의 유기 부분에 의해서만 구성됨 - 로 만든 외피 또는 헐 내부에 피스를 만들면:
- 각 층의 조사 후, 찾고 있는 피스를 에워싸는 경화된 희생 소재 블록, 피스를 얻기 위해 단지 디바인딩될 블록을 얻을 수 있으며; 피스의 세척은 그에 따라 더이상 페이스트 내에서 피스를 찾을 필요가 없으며 화학제품을 사용하여 피스를 세척할 필요가 없으므로 최적화되며;
- 캔틸레버식 면을 가지며 그에 따라 만드는 동안 붕괴하기 쉬운 피스의 경우에, 경화된 희생 소재의 외피나 헐이 유리하게도 찾고 있는 지지부가 됨을 보장할 수 있으며;
- 그 표면으로 인도되는 빈 부분 또는 통로를 가지며 정확하게 세척되기 - 불가능한 것은 아니지만 - 어려운 피스의 경우에, 도구나 세척 화학제품을 삽입할 필요 없이 원하는 빈 부분 또는 통로를 얻기 위해 디바인딩하는 동안 희생 소재로 이때 채워지는 그러한 공간을 릴리스할 수 있다.
더 나아가, 본 발명은, 외피나 헐에 사용될 소재의 양이 과잉되지 않고 적절한 양을 제공함으로써 최적화될 수 있다는 보완적인 장점을 제공한다.
그에 따라, 본 발명은 먼저, 적층 가공 기술을 사용하여 세라믹 소재 및 금속 소재로부터 선택되는 적어도 하나의 소재로 만든 적어도 하나의 피스를 제조하는 방법에 관한 것이며, 그러한 하나 이상의 피스는 생소지 상태(green body state)로 형성되고, 그 후 디바인딩 및 소결 작업을 거치며, 이 방법은 다음의 단계:
(1) 컴퓨터 보조 설계에 의해, 제조될 피스 또는 동시에 제조될 피스들의 컴퓨터 모델을 만드는 단계;
(2) 작업 트레이 상에서, 세라믹 또는 금속 광 경화성 조성물(Ceramic Photocurable Composition or Metallic Photocurable Composition: CPC 또는 MPC)을 원료로 하는 제조될 상기 하나 이상의 피스를 형성하는 단계로서, 상기 조성물은:
- 적어도 하나의 분말 세라믹 소재 또는 적어도 하나의 분말 금속 소재로 구성되는 무기물 부분; 및
- 상기 디바인딩 작업 동안 가열에 의해 파괴될 수 있으며 적어도 하나의 광 경화성 모노머 및/또는 올리고머 그리고 적어도 하나의 광 개시제를 포함하는 유기물 부분을 포함하는, 단계를 포함하며, 상기 방법이, 다음의 단계:
- 층을 형성하기 위해 흐를 수 있는 현탁액(suspension)의 컨시스턴시(consistency)를 갖는 CPC 또는 MPC를 선택하는 단계;
- 광 경화성 층을 형성할 수 있으며 상기 디바인딩 작업 동안 가열에 의해 파괴될 수 있는 희생 유기 소재(SOM)를 준비하는 단계로서, 상기 SOM은 적어도 하나의 광 경화성 모노머 및/또는 올리고머 그리고 적어도 하나의 광 개시제를 포함하는, 단계;
- 상기 하나 이상의 피스를 만들기 위해, 상기 작업 트레이 상에서, 서로의 위에 스택되는 SOM의 연속 층들을 형성하는 단계로서, SOM의 각 층은 그 다음 층을 도포하기 전 조사에 의해 경화되게 되며, CPC 또는 MPC를 원료로 하는 하나 이상의 적절하게 언급되는 피스는:
- 경화된 SOM의 적어도 하나의 층에 이 층의 상부 표면으로부터 적어도 하나의 리세스를 기계 가공에 의해 형성하고;
- 상기 하나 이상의 리세스 내에, 상기 CPC 또는 MPC를 퇴적하여, 상기 하나 이상의 리세스를 채우며;
- 조사에 의해, 상기 하나 이상의 리세스 내에 위치하는 CPC 또는 MPC를 경화하여, 경화된 SOM의 인접 층과 동일한 레벨을 갖는 단단한 수평 표면을 얻음으로써 만들어지며, 각각의 리세스를 형성할 때, 각각의 리세스는 상기 컴퓨터 모델로부터 이전에 규정된 하나 이상의 패턴에 따라 범위가 정해지며, 각각의 리세스의 깊이(들)는 제조될 피스(들)의 연속성을 보장하기 위해 선택되는, 단계; 및
- 경화된 층들이 스택되면, SOM에 내장되는 하나 이상의 그린 피스를 획득하는 단계로서, 그러한 그린 피스는, 그린 피스 또는 그린 피스들이 갇히는 SOM을 파괴하여 그린 피스 또는 그린 피스들을 릴리스시킨 후 그린 피스 또는 그린 피스들을 소결 작업에 제공하기 위해, 가열에 의해 디바인딩 작업을 거치는, 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
세라믹 소재는, 특히, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(Zr02),지르코니아-강화된 알루미나, 알루미나-강화된 지르코니아, 지르콘(ZrSiO4), 이산화규소(SiO2), 수산화인회석(hydroxyapatite), 실리카 지르콘(ZrSiO4 + SiO2), 질화규소, 인산 삼칼슘(TCP), 질화알루미늄, 탄화규소, 코어디어라이트(cordierite) 및 멀라이트(mullite)로부터 선택되는 분말 소결 가능 세라믹 소재이다.
금속 소재는, 특히 Al, Cu, Mg, Si, Ti, Zn, Sn, Ni 등과 같은 순금속, 그 합금 및 순금속과 그 합금의 혼합물로부터 선택되는 분말 소결 가능 금속 소재이다.
리세스는, SOM의 경화된 층의 전체 두께로 또는 층의 높이보다 낮은 높이로 형성되어야 할 수 있다. 리세스는 또한 층의 두께보다 높은 높이로, 예컨대 이전에 확산된 여러 층의 높이와 같은 높이로 형성되어야 할 수 있다.
제조될 하나 이상의 피스가 빈 부분을 포함할 때, 빈 부분은 피스의 외표면까지 인도되어 SOM이 디바인딩 작업 동안 릴리스될 수 있어야 한다.
본 발명에 따른 방법은, SOM의 동일 블록에 갇히게 될 여러 동일한 피스의 제조에 적용될 수 있다.
스크레이핑(scraping)에 의해 층에서 확산되는 페이스티(pasty) SOM이 사용될 수 있거나, 경화될 SOM의 층을 매번 형성하기 위해 현탁액의 수조에 트레이를 담그며, 그에 따라 형성된 층을 스크레이핑함으로써 도포되는 현탁액의 SOM이 사용될 수 있다.
제조될 피스(들)가 만드는 동안 지지되어야 하는 적어도 하나의 측방향 부분을 포함하는 경우에, 유리하게도, 경화 상태의 SOM의 형상의 컴퓨터 모델은 컴퓨터 보조 설계에 의해 미리 만들었으며, 이러한 형상은, 제조된 피스(들)가 이들을 만드는 동안 지지되도록 되어 있다.
리세스(들)를 형성하기 위해, 기계 가공을 실행할 수 있다. 특히 1W와 3W 사이의 레이저 파워와, 1mm/s와 100mm/s 사이의 레이저 변위 속도를 설정하는 조건 하에서, 레이저 기계 가공을 또한 실행할 수 있다.
또한, 각 기계 가공 단계에서, 특히 그러한 기계 가공이 행해짐과 동시에, 파편을 날려보내고 흡입할 수 있다.
CPC 또는 MPC는 분배 노즐에 의해 하나 이상의 리세스 내에 도포될 수 있다.
70mW와 700mW 사이의 레이저 파워와 1,000mm/s와 6,000mm/s 사이의 레이저 변위 속도를 설정하는 조건 하에서 리세스 내에 위치하는 CPC 또는 MPC의 층의 레이저 조사에 의한 경화와 SOM의 각 층의 레이저 조사에 의한 경화를 행할 수 있다.
디바인딩 작업은 50℃와 800℃ 사이, 특히 100℃와 700℃ 사이의 온도에서 행해질 수 있다.
본 발명은 또한, 앞서 규정한 바와 같이 적층 가공의 기술을 사용하는 방법에 의해 세라믹 소재와 금속 소재로부터 선택되는 적어도 하나의 소재로 만든 적어도 하나의 피스를 제조하는 머신에 관한 것이며, 이 머신은:
- 작업 표면을 포함하는 작업 트레이를 둘러싸는 프레임;
- 작업 표면에 면하는 조사 수단;
- 작업 트레이 상에, 희생 광 경화성 유기 소재(SOM)를 층들로 공급하고 확산하기 위한 수단;
- 광 경화된 SOM의 층에 그 상부 부분으로부터 적어도 하나의 리세스를 형성할 수 있는 기계 가공 수단;
- 상기 기계 가공 수단으로 인한 파편을 날려버리며 흡입하기 위한 수단;
- 흐를 수 있는 세라믹 또는 금속 광 경화성 조성물(CPC 또는 MPC)에 의해 광 경화된 SOM의 각 층에 형성된 하나 이상의 리세스를 채워서, 리세스된 층을 그에 따라 완성하기 위한 수단;
- 작업 트레이 위에 배치되며, 일단 확산된 SOM의 각 층을 경화하기 위해 이 각 층에 조사할 수 있으며, 경화된 SOM의 연속 층에 만들어진 리세스 내에 일단 위치하는 CPC 또는 MPC를 경화하기 위해 이 CPC 또는 MPC에 조사할 수 있는 조사 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
페이스트 형태하의 SOM을 층들로 도포할 수 있는 그러한 머신은 갠트리(gantry)를 포함할 수 있으며, 갠트리는 적어도 하나의 스크레이핑 블레이드를 가지며, 작업 표면 위에서 프레임 상을 이동할 수 있어서 스크레이핑 블레이드(들)의 자유 에지가 작업 표면 상에서 SOM 페이스트의 층을 확산시킬 수 있거나,
SOM은, SOM 상을 통과할 때 SOM을 균일한 층으로 확산시키는 적어도 하나의 스크레이핑 블레이드 앞에서 이동할 수 있는 적어도 하나의 분배 노즐에 의해 공급된다.
현탁액의 형태하에서 SOM을 층들로 도포할 수 있는 그러한 머신은 그러한 현탁액으로 채워질 탱크 - 여기서 작업 트레이는 작업 트레이 상에서 각 단계에서 조사될 층을 형성하기 위해 단계적으로 낮춰질 수 있음 - 및 현탁액이 조사될 전체 표면 상에서 분배됨을 보장하기 위한 리코터(recoater)를 포함할 수 있다.
작업 표면상에 적어도 하나의 CPC 또는 MPC를 공급하기 위한 수단은, 대응하는 조성물을 대응하는 리세스에 도포하기 위해 대응하는 리세스 위에서 이동할 수 있는 적어도 하나의 분배 노즐로 구성될 수 있다.
제1 실시예에 따라, 노즐 또는 노즐 중 적어도 하나에는 탱크, 특히 피스톤 공급 탱크에 연결된 호스에 의해 SOM 또는 CPC 또는 MPC가 공급될 수 있다.
제2 실시예에 따라, 노즐 또는 노즐 중 적어도 하나에는 그 상부 부분을 형성하는 카트리지에 의해 SOM 또는 CPC 또는 MPC가 공급될 수 있으며, 그러한 카트리지는 SOM 또는 CPC 또는 MPC의 비축물을 포함하며, 머신상에 장착할 수 있는 공급 탱크로부터 다시 채울 수 있거나, 비어 있을 때 가득 찬 카트리지로 교체할 수 있으며, 그러한 교체는 로봇 아암에 의해 보장될 수 있다.
노즐 또는 노즐 중 적어도 하나는,
- 로봇 아암을 사용하거나; 또는
- 작업 트레이의 수평 축(x)을 따라 노즐을 이동시킬 수 있게 하는 슬라이드와, 작업 트레이의 수평 축(y)을 따라 노즐을 이동시킬 수 있게 하는 슬라이드 모두를 갖는 갠트리 상에서; 또는
- 적어도 하나의 스크레이핑 블레이드의 수평 진행 축(x)을 따라 노즐의 변위를 가능하게 하기 위해 그러한 스크레이핑 블레이드를 가지며, 수평 축(y)을 따라 노즐을 이동시킬 수 있게 하는 슬라이드를 또한 포함하는 갠트리 상에서 이동할 수 있게 장착할 수 있다.
본 발명의 요지를 더 잘 예시하기 위해, 본 발명의 특정 실시예는, 첨부된 도면을 참조하여, 지시 및 비제한적인 목적으로, 이하에서 기재될 것이다.
도 1은, 3차원 원통형 통로를 포함하는 제조될 피스의 개략 사시도이다.
도 2 및 도 3은, 각각 yz 및 xz 평면에서의 도 1의 피스의 개략도이다.
도 4는, 본 발명에 따라 제조되는 피스의 개략 횡단면도이다.
도 5는, zy 및 zx 평면에서의, 디바인딩 작업 전 본 발명에 따라 제조되는 피스의 개략도를 도시한다.
도 6 및 도 7은, 각각 디바인딩 작업 전 및 후의 도 5의 피스의 개략 사시도이다.
도 8 내지 도 11은, 희생 광 경화성 소재의 층을 형성하기 위한 연속 단계를 예시한다.
도 12 및 도 13은, 희생 유기 소재와 광 경화성 소재에 의해 모두 구성되는 층의 형성을 예시한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 경화된 희생 유기 소재로 만든 외피 또는 헐(S) 내에서 본 발명에 따른 피스(P)의 형성이 예시되며, 통로(p)는 또한 희생 유기 소재(S)로 채워짐을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 그린 피스를 제조하기 위한 머신(1)이 개략적으로 도시되어 있으며, 이 머신은, 수평 작업 트레이(3)의 작업 표면상에서 페이스트 층을 스크레이핑하기 위한 디바이스(2)를 포함한다.
머신의 프레임(4) 상에 슬라이딩 가능하게 장착되는 스크레이핑 디바이스(2)는, 수평 스크레이핑 에지를 가지며 도 8을 참조할 때 전방, 즉 수평 축(x)을 따라 이동하는 스크레이핑 블레이드(6)를 그 전방 부분에서 지니는 갠트리(5)를 포함한다.
갠트리(5)의 전방 수직 벽은 수평 슬라이드(7)를 가지며, 이 슬라이드를 따라, 2개의 노즐(8, 9) - 광 경화성 희생 유기 소재를 퇴적하기 위한 하나(8)와, 세라믹 광 경화성 조성물을 퇴적하기 위한 다른 하나(9) - 을 축(x)에 수직인 수평 축(y)을 따라 이동할 수 있다.
도 11에서, 레이저 빔을 보내기 위한 갈바노메트릭 헤드(10)가 또한 도시된다.
도 8
희생 유기 소재의 층(11)이, 축(x)을 따라 스크레이핑 디바이스(2)를 이동시키며 축(y)을 따라 노즐(8)을 이동시킴으로써, 작업 트레이(3)의 작업 표면 상에 퇴적된다.
도 9
전방 이동에 의해, 스크레이핑 디바이스(2)는, 블레이드(6)를 이동시킴으로써 희생 유기 소재의 층(11)을 평평하게 한다.
도 10
스크레이핑 디바이스(2)는 그 초기 위치로 복귀하여 상승한다.
도 11
그에 따라 퇴적된 층(11)은, 레이저 빔을 적용함으로써 중합되며, 갈바노메트릭 헤드(10)가 사용된다.
도 12
경화된 층(11)의 레이저 기계 가공이 리세스(12)를 이 층에 형성하기 위해 실행되며, 이 레이저 기계 가공 작업은 레이저 조사와 함께 파편을 날려버리고 흡입함으로써 실행된다.
도 13
제2 노즐(9)을 사용하여, 광 경화성 세라믹 조성물(13)이 리세스 내에 퇴적되며, 이 조성물은, 레이저 빔을 적용함으로써 중합된다(갈바노메트릭 헤드(10)가 사용된다).
희생 유기 소재 및 세라믹 소재의 경화된 층의 형성을 기재하였으며 이들 소재 모두는 광 경화된다.
찾고 있는 피스는, 광 경화된 희생 유기 소재의 층을 쌓아서 만들며, 광 경화성 세라믹 소재로 채워지고자 하는 리세스는 이전에 경화된 희생 유기 소재의 적어도 하의 층에서 뚫리며, 희생 유기 소재의 층 상에서의 리세스의 깊이와 그 위치는, 찾고 있는 세라믹 피스의 형성을 보장하기 위해 선택된다.

Claims (16)

  1. 적층(additive) 가공 기술을 사용하여 세라믹 소재들 및 금속 소재들로부터 선택되는 적어도 하나의 소재로 만든 적어도 하나의 피스를 제조하는 방법으로서, 상기 하나 이상의 피스는 생소지 상태(green body state)로 형성되고, 그 후 디바인딩(debinding) 및 소결 작업을 거치며, 상기 방법은 다음의 단계:
    (1) 컴퓨터 보조 설계에 의해, 제조될 피스 또는 동시에 제조될 피스들의 컴퓨터 모델을 만드는 단계;
    (2) 작업 트레이 상에서, 세라믹 또는 금속 광 경화성 조성물(Ceramic Photocurable Composition or Metallic Photocurable Composition: CPC 또는 MPC)을 원료로 하는 제조될 상기 하나 이상의 피스를 형성하는 단계로서, 상기 조성물은:
    - 적어도 하나의 분말 세라믹 소재 또는 적어도 하나의 분말 금속 소재로 구성되는 무기물 부분; 및
    - 디바인딩 작업 동안 가열에 의해 파괴될 수 있으며 적어도 하나의 광 경화성 모노머 및/또는 올리고머 그리고 적어도 하나의 광 개시제를 포함하는 유기물 부분을 포함하는, 단계를 포함하며, 상기 방법은
    다음의 단계:
    - 층을 형성하기 위해 흐를 수 있는 현탁액(suspension)의 컨시스턴시(consistency)를 갖는 CPC 또는 MPC를 선택하는 단계;
    - 광 경화성 층을 형성할 수 있으며 디바인딩 작업 동안 가열에 의해 파괴될 수 있는 희생 유기 소재(SOM)를 준비하는 단계로서, 상기 SOM은 적어도 하나의 광 경화성 모노머 및/또는 올리고머 그리고 적어도 하나의 광 개시제를 포함하는, 단계;
    - 상기 하나 이상의 피스를 만들기 위해, 상기 작업 트레이 상에서, 서로의 위에 스택되는 SOM의 연속 층들을 형성하는 단계로서, SOM의 각 층은 그 다음 층을 도포하기 전 조사에 의해 경화되게 되며, CPC 또는 MPC를 원료로 하는 하나 이상의 적절하게 언급되는 피스는:
    - 경화된 SOM의 적어도 하나의 층에 이 층의 상부 표면으로부터 적어도 하나의 리세스를 기계 가공에 의해 형성하고;
    - 상기 하나 이상의 리세스 내에, 상기 CPC 또는 MPC를 퇴적하여, 상기 하나 이상의 리세스를 채우며;
    - 조사에 의해, 상기 하나 이상의 리세스 내에 위치하는 CPC 또는 MPC를 경화하여, 경화된 SOM의 인접 층과 동일한 레벨을 갖는 단단한 수평 표면을 얻음으로써 만들어지며, 각각의 리세스를 형성할 때, 각각의 리세스는 컴퓨터 모델로부터 이전에 규정된 하나 이상의 패턴에 따라 범위가 정해지며, 각각의 리세스의 깊이(들)는 제조될 피스(들)의 연속성을 보장하기 위해 선택되는, 단계; 및
    - 경화된 층들이 스택되면, 상기 SOM에 내장되는 하나 이상의 그린 피스를 획득하는 단계로서, 상기 그린 피스들은, 그린 피스 또는 그린 피스들이 갇히는 상기 SOM을 파괴하여 상기 그린 피스 또는 상기 그린 피스들을 릴리스시킨 후 상기 그린 피스 또는 상기 그린 피스들을 소결 작업에 제공하기 위해, 가열에 의해 디바인딩 작업을 거치는, 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 스크레이핑에 의해 층에서 확산되는 페이스티(pasty) SOM 또는 경화될 SOM의 층을 매번 형성하기 위해 상기 현탁액의 수조에 상기 작업 트레이를 담그며, 그에 따라 형성된 층을 스크레이핑함으로써 도포되는 현탁액의 SOM을 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 제조될 상기 하나 이상의 피스가, 만드는 동안 지지되어야 하는 적어도 하나의 측방향 부분을 포함하되, 만들기 전, 경화 상태의 상기 SOM의 형상의 컴퓨터 모델이 컴퓨터 보조 설계에 의해 만들어졌으며, 상기 형상이, 제조되는 상기 하나 이상의 피스가 이들을 만드는 동안 지지되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 하나 이상의 리세스를 형성하기 위해, 기계 가공을 실행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 하나 이상의 리세스를 형성하기 위해, 레이저 기계 가공을, 1W와 3W 사이의 레이저 파워와, 1mm/s와 100mm/s 사이의 레이저 변위 속도를 설정하는 조건에서, 실행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 각 기계 가공 단계에서, 상기 기계 가공이 행해짐과 동시에, 파편을 날려보내고 흡입하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 분배 노즐에 의해 상기 하나 이상의 리세스 내에서 상기 CPC 또는 MPC를 도포하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 70mW와 700mW 사이의 레이저 파워와 1,000mm/s와 6,000mm/s 사이의 레이저 변위 속도를 설정하는 조건 하에서 상기 리세스들 내에 위치하는 CPC 또는 MPC의 층들을 레이저 조사에 의해 경화하며, SOM의 각 층을 레이저 조사에 의해 경화하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 50℃와 800℃ 사이의 온도에서 디바인딩하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 바와 같이 적층 가공의 기술을 사용하는 방법에 의해 세라믹 소재들과 금속 소재들로부터 선택되는 적어도 하나의 소재로 만든 적어도 하나의 피스를 제조하는 머신으로서,
    - 작업 표면을 포함하는 작업 트레이(3)를 둘러싸는 프레임(4);
    - 상기 작업 표면에 면하는 조사 수단;
    - 상기 작업 트레이(3) 상에, 희생 광 경화성 유기 소재(SOM)를 층들로 공급하고 확산하기 위한 수단;
    - 광 경화된 SOM의 층(11)에 이 층의 상부 부분으로부터 적어도 하나의 리세스(12)를 형성할 수 있는 기계 가공 수단;
    - 상기 기계 가공 수단으로 인한 파편을 날려버리며 흡입하기 위한 수단;
    - 흐를 수 있는 세라믹 또는 금속 광 경화성 조성물(CPC 또는 MPC)에 의해 광 경화된 SOM의 각 층(11)에 형성된 하나 이상의 리세스(12)를 채워서, 리세스된 층을 그에 따라 완성하기 위한 수단;
    - 상기 작업 트레이(3) 위에 배치되며, 일단 확산된 SOM의 각 층을 경화하기 위해 이 각 층에 조사할 수 있으며, 경화된 SOM의 연속 층들(11)에 만들어진 상기 리세스들(12) 내에 일단 위치하는 상기 CPC 또는 MPC를 경화하기 위해 상기 CPC 또는 MPC에 조사할 수 있는 조사 수단(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 머신.
  11. 청구항 10에 있어서, 페이스트 형태하의 SOM을 층들로 도포할 수 있되, 상기 머신은 갠트리(gantry)(5)를 포함하며, 상기 갠트리는 적어도 하나의 스크레이핑 블레이드(6)를 가지며, 상기 작업 표면 위에서 상기 프레임(4) 상을 이동할 수 있어서 하나 이상의 스크레이핑 블레이드(6)의 자유 에지가 상기 작업 표면상에서 SOM 페이스트의 층들을 확산시킬 수 있거나,
    상기 SOM이, 상기 SOM 상을 통과할 때 상기 SOM을 균일한 층으로 확산시키는 적어도 하나의 스크레이핑 블레이드(6) 앞에서 이동할 수 있는 적어도 하나의 분배 노즐(8)에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는, 머신.
  12. 청구항 10에 있어서, 현탁액의 형태하에서 SOM을 층들로 도포할 수 있되, 상기 머신은 상기 현탁액으로 채워질 탱크 - 여기서 상기 작업 트레이는 상기 작업 트레이 상에 각 단계에서 조사될 층을 형성하기 위해 단계적으로 낮춰질 수 있음 - 및 상기 현탁액이 조사될 전체 표면상에서 분배(dispense)됨을 보장하기 위한 리코터(recoater)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 머신.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 작업 표면 상에 적어도 하나의 CPC 또는 MPC를 공급하기 위한 수단이, 대응하는 조성물을 대응하는 리세스(12)에 도포하기 위해 상기 대응하는 리세스 위에서 이동할 수 있는 적어도 하나의 분배 노즐(9)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 머신.
  14. 청구항 11에 있어서, 노즐들 또는 노즐들 중 적어도 하나에는 탱크에 연결된 호스에 의해 SOM 또는 CPC 또는 MPC가 공급되는 것을 특징으로 하는, 머신.
  15. 청구항 11에 있어서, 노즐들 또는 노즐들(8, 9) 중 적어도 하나에는 상기 노즐들 또는 노즐들 중 적어도 하나의 상부 부분을 형성하는 카트리지에 의해 SOM 또는 CPC 또는 MPC가 공급되며, 상기 카트리지가 SOM 또는 CPC 또는 MPC의 비축물을 포함하고, 상기 머신상에 장착할 수 있는 공급 탱크로부터 다시 채울 수 있거나, 비어 있을 때 가득 찬 카트리지로 교체할 수 있으며, 상기 교체는 로봇 아암에 의해 보장될 수 있는 것을 특징으로 하는, 머신.
  16. 청구항 11에 있어서,
    노즐들 또는 노즐들 중 적어도 하나는,
    - 로봇 아암을 사용하거나; 또는
    - 상기 작업 트레이의 수평 축(x)을 따라 노즐을 이동시킬 수 있게 하는 슬라이드와, 상기 작업 트레이의 수평 축(y)을 따라 노즐을 이동시킬 수 있게 하는 슬라이드 모두를 갖는 갠트리 상에서; 또는
    - 적어도 하나의 스크레이핑 블레이드(6)의 수평 축(x)을 따라 노즐의 변위를 가능하게 하기 위해 상기 적어도 하나의 스크레이핑 블레이드를 가지는, 그리고 상기 수평 축(y)을 따라 노즐을 이동시킬 수 있게 하는 슬라이드(7)를 또한 포함하는 갠트리(5) 상에서,
    이동할 수 있게 장착되는 것을 특징으로 하는, 머신.
KR1020180095598A 2017-08-18 2018-08-16 적층 가공 기술에 의해 세라믹 또는 금속 소재로 만든 피스를 제조하는 방법 및 머신 KR102142507B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1770870 2017-08-18
FR1770870A FR3070135B1 (fr) 2017-08-18 2017-08-18 Procede et machine de fabrication de pieces en materiau ceramique ou metallique par la technique des procedes additifs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190019852A KR20190019852A (ko) 2019-02-27
KR102142507B1 true KR102142507B1 (ko) 2020-08-07

Family

ID=60138648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180095598A KR102142507B1 (ko) 2017-08-18 2018-08-16 적층 가공 기술에 의해 세라믹 또는 금속 소재로 만든 피스를 제조하는 방법 및 머신

Country Status (10)

Country Link
US (2) US11090725B2 (ko)
EP (1) EP3444049B1 (ko)
JP (1) JP6748162B2 (ko)
KR (1) KR102142507B1 (ko)
CN (1) CN109396432B (ko)
ES (1) ES2779958T3 (ko)
FR (1) FR3070135B1 (ko)
PT (1) PT3444049T (ko)
RU (1) RU2701263C1 (ko)
UA (1) UA120483C2 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3725435A1 (de) * 2019-04-17 2020-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Herstellung eines metallischen gegenstands
CN114193763A (zh) * 2021-12-01 2022-03-18 中国钢研科技集团有限公司 一种多材料选区铺粉选区烧结的3d打印方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009006509A (ja) 2007-06-26 2009-01-15 Panasonic Electric Works Co Ltd 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置
JP2010037599A (ja) 2008-08-05 2010-02-18 Panasonic Electric Works Co Ltd 積層造形装置
JP2016203425A (ja) * 2015-04-17 2016-12-08 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物
JP2016221894A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1044248A (ja) * 1996-07-29 1998-02-17 Roland D G Kk 三次元造形方法
AU2003900180A0 (en) * 2003-01-16 2003-01-30 Silverbrook Research Pty Ltd Method and apparatus (dam001)
RU2269416C2 (ru) * 2004-02-17 2006-02-10 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Способ изготовления изделий с помощью лазерной стереолитографии и устройство для его осуществления
JP2009084619A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Jsr Corp マイクロ光造形用光硬化性組成物、金属造形物、及びその製造方法
CN101422963A (zh) * 2008-10-14 2009-05-06 欧客思国际有限公司 一种三维工件的制造方法与设备
EP3045148B1 (en) * 2009-12-30 2018-11-14 Synthes GmbH Intergrated multi-material implants and methods of manufacture
EP2529694B1 (de) * 2011-05-31 2017-11-15 Ivoclar Vivadent AG Verfahren zur generativen Herstellung von Keramikformkörpern durch 3D-Inkjet-Drucken
SE536670C2 (sv) 2011-08-26 2014-05-13 Digital Metal Ab Skiktbaserad tillverkning av friformade mikrokomponenter avmultimaterial
US10059056B2 (en) * 2012-02-01 2018-08-28 Nscrypt, Inc. Micro-dispensing multi-layered 3D objects with curing steps
US20150034266A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Siemens Energy, Inc. Building and repair of hollow components
DE102014004870B4 (de) * 2014-04-04 2022-06-02 Airbus Defence and Space GmbH Abstützvorrichtung und Fertigungsvorrichtung für ein generatives Fertigungsverfahren, sowie damit durchführbares generatives Fertigungsverfahren
JP2017524579A (ja) * 2014-05-04 2017-08-31 エオプレックス・リミテッドEoplex Limited 複数素材三次元プリンタ
US9808865B2 (en) * 2015-01-30 2017-11-07 Solar Turbines Incorporated Method for manufacturing a metallic component
JP6669985B2 (ja) * 2015-11-12 2020-03-18 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法
US11059101B2 (en) * 2016-02-11 2021-07-13 Ddm Systems, Inc. Conformal material and support structures for additive manufacturing systems and methods of use thereof
CN106799835A (zh) * 2017-02-10 2017-06-06 深圳摩方新材科技有限公司 一种基于点阵式显示屏的光固化3d打印机
US10343214B2 (en) * 2017-02-17 2019-07-09 General Electric Company Method for channel formation in binder jet printing
CN108790150B (zh) * 2017-04-26 2021-02-19 苏州苏大维格科技集团股份有限公司 3d打印系统及3d打印方法
FR3070134B1 (fr) * 2017-08-18 2019-08-16 S.A.S 3Dceram-Sinto Procede et machine de fabrication d'au moins une piece en au moins un materiau ceramique et/ou metallique par la technique des procedes additifs
FR3074800B1 (fr) * 2017-12-11 2019-11-01 S.A.S 3Dceram-Sinto Procede de fabrication de pieces en materiau ceramique par la technique des procedes additifs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009006509A (ja) 2007-06-26 2009-01-15 Panasonic Electric Works Co Ltd 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置
JP2010037599A (ja) 2008-08-05 2010-02-18 Panasonic Electric Works Co Ltd 積層造形装置
JP2016203425A (ja) * 2015-04-17 2016-12-08 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物
JP2016221894A (ja) * 2015-06-02 2016-12-28 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物

Also Published As

Publication number Publication date
CN109396432B (zh) 2021-03-30
FR3070135A1 (fr) 2019-02-22
EP3444049A2 (fr) 2019-02-20
JP6748162B2 (ja) 2020-08-26
CN109396432A (zh) 2019-03-01
EP3444049B1 (fr) 2020-02-05
FR3070135B1 (fr) 2019-08-16
RU2701263C1 (ru) 2019-09-25
EP3444049A3 (fr) 2019-02-27
ES2779958T3 (es) 2020-08-20
UA120483C2 (uk) 2019-12-10
US11090725B2 (en) 2021-08-17
PT3444049T (pt) 2020-03-11
JP2019034551A (ja) 2019-03-07
KR20190019852A (ko) 2019-02-27
US20210362231A1 (en) 2021-11-25
US20190054528A1 (en) 2019-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102142505B1 (ko) 적층 가공 기술에 의해 적어도 하나의 세라믹 및/또는 금속 재료로 만들어진 적어도 하나의 피스를 제조하기 위한 방법 및 머신
US6193922B1 (en) Method for making a three-dimensional body
JP6996822B2 (ja) 非線形孔を有する鋳造構成要素を製造するための一体型鋳造コアシェル構造
JP7099792B2 (ja) 鋳造部品を製造するための印刷された管を有する一体式鋳造コア－シェル構造
JP6974466B2 (ja) 薄い根元構成要素を有する鋳造構成要素を製造するための一体型鋳造コアシェル構造
JP6660969B2 (ja) ペーストの供給が向上した、ペーストの処理による付加製造の技術によってピースを製造する方法、および、本方法を実施するための製造マシン
JP7071367B2 (ja) アクセス困難な場所に冷却孔を有する鋳造部品を製造するための統合鋳造コア・シェル構造
JP6884862B2 (ja) 鋳造部品を製造するための一体型鋳造コアシェル構造およびフィルタ
WO2014208743A1 (ja) 三次元造形体およびサポート形成方法
WO2018156264A1 (en) Additive manufacturing using a recoater with in situ exchangeable recoater blades
CN110831711A (zh) 模制方法及设备，特别是适用于金属及/或陶瓷
US20210362231A1 (en) Method and machine for manufacturing pieces made of ceramic or metallic material by the technique of additive manufacturing
CN104159724A (zh) 三维形状造型物的制造方法
WO2015141782A1 (ja) プリントヘッドユニット、三次元積層造形装置、三次元積層造形方法および造形物
TWI382916B (zh) 噴印輔助實物化之快速成型機及快速成型方法
WO2022015831A1 (en) Large area recoating for additive manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant