KR102223986B1 - 축조 재료 입자 적층 - Google Patents

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아서 에이치 반스
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Abstract

예에 따라, 장치는 리코터, 에너지원, 에너지원을 지지하는 캐리지, 및 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 융합된 축조 재료 입자를 포함하는 이전에 도포된 층의 상부 상의 층에 축조 재료 입자를 확산시키도록 리코터를 제어하고, 리코터가 축조 재료 입자를 이전에 도포된 층에 확산시키기 전에, 에너지원이 이전에 도포된 층의 축조 재료 입자에 에너지를 인가하게 하기 위해 리코터 앞에서 이동하도록 캐리지를 제어할 수 있다. 에너지원은 융합된 축조 재료 입자를 특정 온도보다 높은 온도로 가열하거나 융합된 축조 재료 입자를 특정 온도보다 높은 온도로 유지하고, 리코터는, 융합된 축조 재료 입자가 특정 온도 미만으로 떨어지기 전에 이전에 도포된 층의 상부에 축조 재료 입자를 확산시키도록 제어된다.

Description

축조 재료 입자 적층
일부 3D 제조 장치는 3D 제조 장치의 3D 축조 엔벨로프(build envelope) 내에 부품을 축조 또는 프린트하기 위해 적층 제조 기술(additive manufacturing technique)을 사용한다. 일부 적층 제조 기술은, 축조 재료의 입자가 층에 확산되고 선택적으로 함께 융합되는 적층 공정(layering process)을 사용한다. 그 공정에 후속하여, 추가 입자가 다른 층에 확산되고 선택적으로 함께 융합된다. 이러한 공정은 3D 부품을 축조하기 위해 여러 번 반복될 수 있다.
본 개시의 특징은 예로서 도시되고, 다음의 도면(들)에 한정되지 않으며, 도면에서 유사한 도면 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1a 및 도 1b는 3-차원 부품을 생성, 축조 또는 프린트하기 위한 예시적인 장치의 간략화된 정면도를 각각 도시한다.
도 2는 예시적인 장치, 예를 들어, 3D 프린터의 간략화된 등각도를 도시한다.
도 3은 또 다른 예시적인 장치의 간략화된 블록도를 도시한다.
도 4-6은 강한 층간 결합 강도(interlaminar bond strength)를 갖는 축조 재료 입자의 층을 형성하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 각각 도시한다.
이전 층에서 융합된 축조 재료 입자를 재용해하거나, 또는 다음 층에 추가 축조 재료 입자를 도포하기 전에 이전 층의 융합된 축조 재료 입자를 특정 온도보다 높게 유지함으로써 강한 층간 결합 강도를 갖는 축조 재료 입자의 층을 형성하기 위한 방법 및 장치가 본 명세서에 개시된다. 본 명세서에 개시된 장치는 이동 가능한 리코터(movable recoater) 및 이동 가능한 에너지원을 포함할 수 있다. 예에 따라, 에너지원이 이전 층을 가로질러 이동, 예를 들어, 스캐닝되는 동안, 에너지원은 에너지원에 의해 영향을 받는 스트립(strip)을 따라 융합된 축조 재료 입자를 가열하도록(또는 스트립 내의 이전에 융합된 축조 재료 입자를 축조 재료 입자의 용해 온도보다 높게 유지하도록) 구현될 수 있다. 또한, 융합된 축조 재료 입자가 특정 온도 미만으로 떨어지기 전에, 예를 들어, 융합된 축조 재료 입자가 용해된 상태에 있는 동안, 리코터는 다음 층을 형성하기 위해 층 상에 추가 축조 재료 입자를 도포하도록 제어될 수 있다.
하나의 관점에서, 융합된 축조 재료 입자가 특정 온도보다 높을 때, 예를 들어, 용해된 상태에 있을 때, 융합된 축조 재료 입자는 비교적 연성(soft), 점성(viscous)이 있고 고무 같을 수 있다. 고무 상태에 있는 동안, 융합된 축조 재료 입자는 축조 재료 입자의 다음 층에서 추가 축조 재료 입자와의 접촉 및 접착력을 개선할 수 있다. 이와 같이, 축조 재료 입자의 층들 사이의 고무 계면(gummy interface)은, 이전에 융합된 축조 재료 입자가 냉각되고 응고될 때, 층 내의 축조 재료 입자 사이의 층간 결합 강도를 향상시킬 수 있다. 향상된 층간 결합 강도는 또한 본 명세서에 개시된 방법 및 장치의 구현을 통해 형성된 3D 부품의 향상된 재료 특성을 가져올 수 있다.
계속하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어 "포함하다" 및 "포함하는"이 "포함하다" 또는 "포함하는" 및 "적어도 포함하다" 또는 "적어도 포함하는"을 의미하지만 이에 제한되지 않는다는 것이 주목된다. 용어 "~에 기초하는"은 "~에 기초하는" 및 "~에 적어도 부분적으로 기초하는"을 의미하지만 이에 제한되지는 않는다.
먼저 도 1a를 참조하면, 3-차원 부품을 생성, 축조 또는 프린트하기 위한 예시적인 장치(100)의 간략화된 정면도가 도시된다. 도 1a에 도시된 장치(100)가 추가 구성요소를 포함할 수 있고, 본 명세서에 개시된 장치(100)의 범위를 벗어나지 않고서 본 명세서에 설명된 구성요소 중 일부가 제거 및/또는 수정될 수 있음이 이해되어야 한다.
3-차원(3D) 프린터일 수 있는 장치(100)는 리코터(102), 에너지원(104)(본 명세서에서 가열 디바이스로 또한 지칭됨), 캐리지(carriage)(106) 및 제어기(108)를 포함할 수 있다. 단일 에너지원(104)이 도시되었지만, 장치(100)가, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 축조 재료 입자(110) 및 특히 융합된 축조 재료 입자를 충분히 가열하기 위한 임의의 적절한 수의 에너지원(104)을 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 점선으로 표시된 바와 같이, 제어기(108)는, 3D 부품 프린트 동작 동안, 리코터(102), 에너지원(104) 및 캐리지(106)의 동작을 제어할 수 있다. 하나의 관점에서, 제어기(108)는 컴퓨팅 디바이스, 반도체-기반 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 주문형 집적 회로(ASIC) 및/또는 다른 유형의 하드웨어 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 또한, 제어기(108)는 유선 또는 무선 통신을 통해 리코터(102), 에너지원(104) 및 캐리지(106)를 제어할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제어기(108)는 축조 재료 입자(110)를 층에 확산시키도록 리코터(102)를 제어할 수 있다. 리코터(102)는 복수의 이전에 도포된 층(112)의 상부에 축조 재료 입자(110)를 확산시키는 것으로 도 1a에 도시된다. 또한, 축조 재료 입자(110)의 층(112)에 형성되는 3D 부품의 부분(114)이 도 1a에 도시된다. 본 명세서의 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 3D 부품의 부분(114)은, 부분(114)이 형성될 층(112)의 특정 영역 상의 융제(fusing agent)의 도포를 통해 및 층(112) 상의 열과 같은 에너지의 인가를 통해 ― 이는 융제가 증착된 축조 재료 입자(110)가 용해하고, 후속하여, 냉각 및 응고될 때, 함께 융합되게 할 수 있음 ― 개별적인 층(112)에 형성될 수 있다. 다른 예들에서, 3D 부품의 부분(114)은, 축조 재료 입자(110)가 용해하고, 후속하여, 냉각 및 응고될 때, 함께 융합하게 하기 위해, 개별적인 층(112)의 특정 영역에 위치된 축조 재료 입자(110)에 레이저 빔과 같은 에너지의 인가를 통해 개별적인 층(112)에 형성될 수 있다.
리코터(102)는, 이전에 형성된 층(112) 위에 실질적으로 균일한 두께를 갖는 층으로서 축조 재료 입자(110)를 확산시키기 위해, 화살표(116)로 표시된 방향으로 이동될 수 있다. 예에서, 제어기(108)는, 에너지원(104)이 에너지(120)를 최상부의 이전에 도포된 층(112)에 에너지(120)를 인가하도록, 에너지원(104)을 활성화할 수 있다. 다른 예에서, 에너지원(104)에, 에너지원(104)이 최상부의 이전에 도포된 층(112)에 에너지를 인가하는지 여부에 상관없이 활성 상태로 유지될 수 있다. 에너지원(104)은 가열 램프, 다수의 가열 램프, 레이저 빔 소스 등일 수 있고, 에너지(120)는 방사선, 광, 열 등의 형태일 수 있다. 또한, 에너지(120)는, 에너지원(104)이 특정 속도로 이동 또는 스캐닝(116)되는 동안, 용해로부터 이전에 함께 융합되지 않은 축조 재료 입자(110)를 발생시키지 않고서, 이전에 함께 융합된 축조 재료 입자(110)가 재용해하게(또는 축조 재료 입자(110)의 용해 온도보다 높게 유지되게) 하기에 충분한 강도를 가질 수 있다. 즉, 예를 들어, 에너지원(104)은, 부분(114) 외부의 축조 재료 입자(110), 즉, 이전에 용해되어 함께 융합되지 않은 축조 재료 입자(110)가 특정 온도 미만으로 유지되는 동안에, 부분(114)의 축조 재료 입자(110), 즉, 이전에 용해되고 함께 융합된 축조 재료 입자(110)가 특정 온도, 예를 들어, 용해 온도보다 높게 가열되게 하는 레벨로 에너지를 출력할 수 있다.
융제가 축조 재료 입자(110)를 선택적으로 융합하기 위해 사용되는 예에서, 에너지원(104)은 가열 램프일 수 있다. 이러한 예에서, 이전에 융합된 축조 재료 입자의 선택적 가열이 발생할 수 있는데, 왜냐하면 융제는 융제가 증착된 축조 재료 입자(110)에서 에너지(120)의 흡수를 증가시킬 수 있기 때문이며, 이는, 융제가 증착되지 않은 축조 재료 입자(110)가 용해하게 하지 않고서 그러한 축조 재료 입자(110)가 용해하게 할 수 있다. 예를 들어, 에너지원(104)이 레이저 빔 소스인 다른 예에서, 에너지(120)는, 이전에 융합되지 않은 축조 재료 입자(110)를 회피하면서, 이전에 융합된 축조 재료 입자(110)에 선택적으로 인가될 수 있다.
제어기(108)는, 특정 영역(114)의 축조 재료 입자(110)가 용해 또는 고무 상태에 있는 동안, 리코터(102)가 추가 축조 재료 입자(110)를 도포하도록, 리코터(102)의 앞쪽 방향(116)으로 이동하도록 캐리지(106)를 제어할 수 있다. 예에 따라, 캐리지(106)는 방향(116)으로 리코터(102)와 동일한 속도로 이동할 수 있다. 다른 예에서, 캐리지(106)는 리코터(102)와 상이한 속도로 이동할 수 있다. 임의의 관점에서, 에너지원(104)은, 이전에 도포된 층(112)에서 함께 융합된 축조 재료 입자(110)가, 추가 축조 재료 입자(110)가 이전에 도포된 층(112) 상에 도포되기 전에, 특정 온도, 예를 들어, 축조 재료 입자(110)의 최소 용해 온도로 가열되게 할 수 있다. 이전에 도포된 층(112)에서 함께 융합된 축조 재료 입자(110)는 도 1a의 참조 번호 122로 표시된다.
에너지원(104)이 이전에 융합된 축조 재료 입자(122)를 가열(또는 이전에 융합된 축조 재료 입자(122)를 특정 온도보다 높게 유지)할 때 및 리코터(102)가 추가 축조 재료 입자(110)를 이전 층(112)에 확산시킬 때 사이의 시간은, 융합된 축조 재료 입자(122)로부터 에너지(120)를 제거한 후, 이전에 융합된 축조 재료 입자(122)가 특정 온도보다 높게 유지되는 시간의 양에 기초할 수 있다. 즉, 예를 들어, 시간은, 이전에 융합된 축조 재료 입자(122)가 충분히 냉각되어 경화되기 전에, 리코터(102)가 추가 축조 재료 입자(110)를 이전 층(112)에 확산시키도록 설정될 수 있다. 예에 따라, 시간은 다양한 유형의 축조 재료 입자의 테스팅, 에너지원(104)의 다양한 에너지 레벨, 에너지원(104)이 이동되는 다양한 속도 등에 기초하여 설정될 수 있다. 또한, 장치(100)의 다양한 다른 특성은 리코터(102)와 에너지원(104) 사이의 거리, 에너지원(104)이 설정되는 전력 레벨, 캐리지(106) 및 리코터(102)가 이동하는 속도 또는 속도들 등과 같은 테스팅에 기초하여 설정될 수 있다.
하나의 관점에서, 특정 온도보다 높은 온도로 유지될 때, 이전에 융합된 축조 재료 입자(110)는 비교적 연성, 점성이 있고, 고무 같을 수 있으며, 이는 축조 재료 입자(110)의 현재 도포되는 층 내의 추가 축조 재료 입자와의 접촉 및 접착력을 개선할 수 있다. 이와 같이, 추가 축조 재료 입자(110)와의 고무 계면은, 용해된 이전에 융합된 축조 재료 입자(110)가 다시 응고될 때, 이전에 도포된 층(112)의 축조 재료 입자(110)와 새롭게 도포된 층의 추가 축조 재료 입자(110) 사이의 층간 결합 강도를 향상시킬 수 있다. 향상된 층간 결합 강도는 또한 3D 부품의 향상된 재료 특성을 발생시킬 수 있다.
예에 따라, 축조 재료 입자(110) 확산 동작 동안 방향(116)으로 이동하는 것 이외에, 리코터(102)는 화살표(124)로 표시된 바와 같이 회전할 수 있다. 화살표(124)로 표시된 방향, 예를 들어, 축조 재료 입자(110)가 좌측에서 우측 방향으로 확산될 때 반시계 방향으로의 리코터(102)의 회전은 축조 재료 입자(110)의 상대적으로 더 고른 확산을 발생시킬 수 있다. 다른 예에서, 리코터(102)는 회전하지 않을 수 있고/있거나 도 1a에 도시된 것과 상이한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 리코터(102)는 블레이드, 닥터 블레이드(doctor blade), 레이크(rake) 등일 수 있다.
리코터(102)는 축조 재료 입자(110)의 도포된 층(112)으로부터 멀어지는 방향으로, 예를 들어, 수직 방향으로 이동 가능할 수 있다. 리코터(102)는, 리코터(102) 및 캐리지(106)의 리턴 운동(return movement) 전에, 축조 재료 입자(110)의 도포된 층(112)으로부터 떨어져 이동되는데, 예를 들어, 상승될 수 있다. 또한, 도 1b에 도시된 바와 같이, 리코터(102)는 새로운 층(130)을 향해 이동되는데, 예를 들어, 낮아지고 새로운 층(130)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 즉, 새로운 층(130)으로의 축조 재료 입자(110)의 확산 후에, 리코터(102)는 새로운 층(130)으로부터 떨어져 상승되고, 도 1b에 도시된 바와 같이 화살표(132)로 표시된 바와 같이 새로운 층(130)의 다른 측면을 향해 뒤로 이동될 수 있다. 특히, 일단 리코터(102)가 새로운 층(130)의 일부를 제거(clear)하였다면, 리코터(102)는 새로운 층(130)과 접촉하도록 배치될 수 있고, 리코터(102)가 화살표(134)로 표시된 방향, 예를 들어, 리코터(102)가 우측에서 좌측 방향으로 이동될 때 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 융제는, 3D 부품을 계속 형성하기 위해 새로운 층(130)의 선택된 영역에 위치된 축조 재료 입자(110) 상에 증착되어 할 수 있다. 다른 예에서, 다른 유형의 작용제가 증착된 축조 재료 입자(110)의 융합을 방지하는 작용제가 증착될 수 있다. 이러한 예에서, 작용제는, 함께 융합되지 않는 영역에 위치된 축조 재료 입자(110) 상에 증착될 수 있다. 또 다른 예에서, 용해 디바이스는, 3D 부품을 계속해서 형성하기 위해, 예를 들어, 레이저 빔 형태의 융합 방사선을 선택적으로 인가하기 위해 축조 재료 입자(110) 위에서 이동될 수 있다. 임의의 관점에서, 리코터(102)는 낮아질 수 있고, 리코터(102)가 새로운 층(130)의 상부에 확산시키기 위한 추가 축조 재료 입자(110)가 제공될 수 있고, 도 1a 및 도 1b에 관련하여 위에 논의된 공정은 다음 층에 대해 반복될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 공정은 3D 부품이 완성될 때까지 반복될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 3-차원 부품을 생성, 축조 또는 프린트하기 위한 예시적인 장치(200), 예를 들어, 3-차원(3D) 프린터의 간략화된 등각도가 도시된다. 본 명세서에 개시된 장치(200)의 범위를 벗어나지 않고서, 도 2에 도시된 장치(200)가 추가 구성요소를 포함할 수 있으며 본 명세서에 설명된 구성요소 중 일부가 제거 및/또는 수정될 수 있음이 이해되어야 한다.
장치(200)는 축조 영역 플랫폼(202), 축조 재료 입자(206)를 포함하는 축조 재료 공급부(204) 및 리코터(208)를 포함할 수 있다. 축조 재료 공급부(204)는, 리코터(208)와 축조 영역 플랫폼(202) 사이에 축조 재료 입자(206)를 위치시키는데 사용되는 용기(container) 또는 표면일 수 있다. 축조 재료 공급부(204)는, 축조 재료 입자(206)가, 예를 들어, 축조 재료 공급부(204) 위에 또는 인접하게 위치된 축조 재료 소스(도시되지 않음)로부터 공급될 수 있는 호퍼(hopper) 또는 표면일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 축조 재료 공급부(204)는 축조 재료 입자(206)를 제공하기 위한, 예를 들어, 축조 재료 입자(206)를 저장 위치로부터 축조 영역 플랫폼(202) 또는 축조 재료 입자(206)의 이전에 형성된 층으로 확산될 포지션으로 이동시키기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 축조 재료 공급부(204)는 호퍼, 오거 컨베이어(auger conveyer), 경운(plowing) 메커니즘 등을 포함할 수 있다. 일반적으로 말해서, 3D 물체 또는 부품은 축조 재료 입자(206)로부터 생성될 수 있다.
축조 재료 입자(206)는 예를 들어 분말, 섬유 등의 형태의 입자일 수 있고, 폴리머, 플라스틱, 금속, 세라믹 또는 이들의 조합과 같은 재료로 형성될 수 있다. 축조 재료 입자(206)는 지정된 평균 치수에 따라 형성된 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 특정 예로서, 축조 재료 입자(206)는, 평균적으로 약 50 미크론인 치수, 예를 들어 폭, 높이, 직경 및/또는 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 다른 예에서, 축조 재료 입자(206)는 약 40 미크론, 60 미크론 등과 같은 다른 평균 치수를 갖도록 형성될 수 있다.
장치(200)는 또한, 도 1a에 도시되고 그 도면과 관련하여 위에 논의된 에너지원(104)과 유사할 수 있는 에너지원(210)을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 리코터(208)는 도 1a에 도시되고 그 도면과 관련하여 위에 논의된 리코터(102)와 유사할 수 있다. 또한, 리코터(208) 및 에너지원(210)은 도 1a 및 도 1b와 관련하여 논의된 바와 같이, 화살표(212)로 표시된 방향으로, 예를 들어 y 축을 따라 이동할 수 있다. 리코터(208)는 또한, 축조 재료 입자(206) 확산 위치와 비-확산 위치 사이에 위치되도록, 수직으로, 예를 들어, z-축을 따라 이동할 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 에너지원(210)은 프린트 단계 동안 층(220)의 특정 영역 내의 축조 재료 입자(206)를 가열하고, 추가 층 형성 단계 동안 이전에 용해된 축조 재료 입자(206)를 재용해(또는 이전에 용해된 축조 재료 입자(206)를 축조 재료 입자(206)의 용해 온도보다 높게 유지)하도록 구현될 수 있다. 다른 예에서, 장치(200)는 축조 재료 입자(206)를 용해 및 융합하고, 3D 부품의 섹션을 형성하기 위한 개별적인 용해 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 에너지원(210)은 축조 재료 입자(110)를 이전에 가열하도록 구현될 수 있다.
장치(200)는, 화살표(216)로 표시된 방향으로, 예를 들어, y-축을 따라 이동할 수 있는 작용제 전달 디바이스(214)를 더 포함할 수 있다. 일부 예에서, 작용제 전달 디바이스(214)는 에너지원(210)과 개별적으로 이동할 수 있는 반면, 다른 예에서, 작용제 전달 디바이스(214)는 에너지원(210)과 공통 캐리지 상에서 지지될 수 있고, 따라서 에너지원(210)과 동시에 이동할 수 있다. 또한 또는 다른 예에서, 작용제 전달 디바이스(214)는 도 2에 도시된 것과 상이한 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 작용제 전달 디바이스(214)는 화살표(216)에 수직하는 방향으로, 예를 들어 x- 축을 따라 이동할 수 있다. 임의의 관점에서, 작용제 전달 디바이스(214)는 복수의 오리피스를 포함할 수 있으며, 이를 통해 작용제는 축조 재료 입자(206)의 최상층(220) 상으로 전달되도록 선택적으로 배출될 수 있다. 작용제는, 작용제가 증착된 축조 제조 입자(206)가, 융합 방사선이 인가될 때 함께 융합하게 하기 위해, (예를 들어, 광 및/또는 열 형태의) 융합 방사선을 흡수하는 액체일 수 있다.
또한 또는 다른 예들에서, 작용제 전달 디바이스(214)는 디테일링 작용제(detailing agent)를 축조 재료 입자(206)의 층(220)으로 선택적으로 전달할 수 있다. 디테일링 작용제는 융제와 비교하여 융합 방사선을 상당히 더 적게 흡수할 수 있는 액체일 수 있다. 일 예에서, 디테일링 작용제는, 디테일링 작용제가 증착된 축조 재료 입자(206)가 함께 융합하는 것을 방지하거나 상당히 감소시킬 수 있다. 다른 예에서, 디테일링 작용제는, 함께 융합된 축조 재료 입자(206)의 외부 부분에 착색(coloring)을 제공하도록 구현될 수 있다. 방사선 흡수를 향상시키거나 감소시키는 다양한 첨가제 및/또는 촉매는 축조 재료 입자(206)의 층(220)으로 전달되는 작용제 또는 작용제들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 작용제 또는 작용제들은 방사선 흡수제, 즉, 활성 물질, 금속 나노입자 등을 포함할 수 있다. 작용제 또는 작용제들은 부가적으로 또는 대안적으로 조용제(co-solvent), 계면 활성제(surfactant), 항균제(biocide), 코게이션-방지 작용제(anti-kogation agent), 분산제(dispersant) 및/또는 이들의 조합 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
도 2는, 축조 영역 플랫폼(202) 상에 이전에 형성된 축조 재료 입자(206)의 복수의 층(220)을 도시한다. 층(220) 각각은 축조 영역 플랫폼(202)에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께로 형성될 수 있다. 예에서, 더 얇거나 더 두꺼운 층이 또한 사용될 수 있지만, 층(220)의 두께는 약 90㎛ 내지 약 110㎛의 범위일 수 있다. 예를 들어, 층(220)의 두께는 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 범위일 수 있다.
작용제 전달 디바이스(214)는 작용제의 액적(droplet)을 최상부 층(220)의 축조 재료 입자로 선택적으로 전달하도록 제어될 수 있다. 작용제는 특정, 예를 들어, 층(220)의 미리 선택된 영역, 예를 들어, 3D 물체의 부품을 형성하기 위해 함께 융합되는(또는 함께 융합되지 않는) 축조 재료 입자(206)를 포함하는 영역(222)으로 전달될 수 있다. 장치(200)는 또한, 작용제의 액적 또는 다른 유형의 작용제를 선택적으로 전달하도록 제어될 수 있는 추가 작용제 전달 디바이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 임의의 관점에서, 작용제 전달 디바이스(들)(214)는 열 잉크젯 프린트헤드(thermal inkjet printhead), 압전 프린트헤드(piezoelectric printhead) 등일 수 있으며, 축조 영역 플랫폼(202)의 폭을 연장시킬 수 있다.
작용제 전달 디바이스(들)(214)가 축조 영역 플랫폼(202)의 폭을 연장시키지 않는 다른 예에서, 작용제 전달 디바이스(들)(214)는 x-축을 따라 스캐닝되고, 따라서 작용제 전달 디바이스(들)(214)가 축조 영역 플랫폼(202) 위의 대부분의 영역에 걸쳐 위치될 수 있게 한다. 따라서, 작용제 전달 디바이스(들)(214)는, 작용제(들)를 축조 재료 입자(206)의 층(220)의 특정 영역에 증착시키기 위해, 작용제 전달 디바이스(들)(214)를 축조 영역 플랫폼(202)에 인접하게 이동시키는 이동 XY 스테이지 또는 병진방향 캐리지(translational carriage)(어느 것도 도시되지 않음)에 부착될 수 있다.
층(220)의 특정 영역 상에 작용제(들)의 증착 후에, 에너지원(210)은 융합 방사선을 층(220)의 축조 재료 입자(206) 상에 인가하도록 구현될 수 있다. 특히, 에너지원(210)은, 융합 방사선을 광 및/또는 열 형태로 축조 재료 입자(206)에 인가하기 위해, 활성화되어 층(220)을 가로질러, 예를 들어, 화살표(212)로 표시된 방향을 따라 이동될 수 있다. 에너지원(210)의 예는 UV, IR 또는 근적외선 경화 램프, IR 또는 근적외선 발광 다이오드(LED), 가시 및 근적외선 범위에서 방출하는 할로겐 램프, 원하는 전자기 파장을 갖는 레이저 등을 포함할 수 있다. 에너지원(210)의 유형은 작용제(들)에 사용되는 활성 재료의 유형에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다.
축조 재료 입자(206) 상의 융합 방사선의 인가는 융제가 도포된(또는 디테일링 작용제가 증착되지 않은) 축조 재료 입자(206)가 용해하고, 후속하여, 융합 방사선의 인가의 제거 후에, 즉, 냉각 동안에 함께 융합하게 할 수 있다. 이와 같이, 3D 부품 또는 3D 부품들의 부분(220)은 작용제의 선택적인 도포, 및 융합 에너지의 후속 인가를 통해 선택적으로 형성될 수 있다.
도 2에 추가로 도시된 바와 같이, 장치(200)는 축조 영역 플랫폼(202), 축조 재료 입자 저장소(build material particle bin)(204), 리코터(208), 에너지원(210) 및 작용제 전달 디바이스(214)의 동작을 제어할 수 있는 제어기(230)를 포함할 수 있다. 특히, 예를 들어, 제어기(230)는 장치(200) 구성요소의 다양한 동작을 제어하기 위해 액추에이터(도시되지 않음)를 제어할 수 있다. 제어기(230)는 도 1a에 도시된 제어기(108)와 유사할 수 있고, 통신선(도시되지 않음)을 통해 장치(200) 구성요소에 연결될 수 있다.
제어기(230)는 또한 데이터 저장소(232)와 통신할 수 있다. 데이터 저장소(232)는 DRAM, EEPROM, MRAM, PCRAM(phase change RAM), 멤리스터(memristor), 플래시 메모리 등과 같은 휘발성 및/또는 비-휘발성 메모리일 수 있다. 데이터 저장소(232)는 장치(200)에 의해 프린트될 3D 물체에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터는, 작용제 전달 디바이스(214)가 3D 물체를 형성하기 위해 작용제를 증착하는 각각의 축조 재료 층(220) 내의 위치를 포함할 수 있다. 제어기(230)는, 작용제 전달 디바이스(214)가 작용제의 액적을 증착하는 각각의 축조 재료 층(220) 상의 위치를 제어하기 위해 데이터를 사용할 수 있다.
다른 예에 따라, 작용제 전달 디바이스(214) 대신 또는 이외에, 장치(200)는 레이저 빔 소스, 레이저 소결 머신(laser sintering machine) 등과 같은 용해 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 용해 디바이스는, 축조 재료 입자(206)가 냉각될 때 함께 융합하도록, 그러한 축조 재료 입자(206)를 용해하기 위해 레이저 빔을 특정 영역(222)에 위치된 축조 재료 입자(206)로 지향시킬 수 있다. 제어기(230)는 이러한 예에서 용해 디바이스를 제어할 수 있다.
도시되지 않지만, 장치(200)는 또한 축조 영역 플랫폼(202) 위의 어레이에 배열된 가온(warming) 디바이스를 포함할 수 있다. 가온 디바이스 각각은, 예를 들어, 축조 재료 입자(206)를 미리 결정된 임계 온도로 또는 그보다 높게 유지하기 위해, 열을 축조 재료 입자(206)의 확산 층 상에 인가하는 데 사용되는 램프 또는 다른 열원(heat source)일 수 있다. 예에 따라, 가온 디바이스는, 특정 영역(222)에서 축조 재료 입자(206)의 선택적 융합을 가능하게 하는 상대적으로 높은 온도로 축조 재료 입자(206)의 온도를 유지할 수 있다. 또한, 또는 다른 예에서, 프린트 베드(202)는 가열 디바이스, 예를 들어, 저항기를 포함할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 다른 예시적인 장치(300)의 간략화된 블록도가 도시된다. 장치(300)는 도 1a 및 도 2에 도시된 장치(100, 200) 중 어느 하나와 동등할 수 있고, 프로세서(302), 데이터 저장소(304) 및 메모리(310)를 포함할 수 있다. 프로세서(302)는 제어기(108, 230)와 동등할 수 있고, 데이터 저장소(304)는 데이터 저장소(232)와 동등할 수 있고, 따라서 프로세서(302) 및 데이터 저장소(232)의 상세한 설명은 본 명세서에 제공되지 않는다.
장치(300)는, 프로세서(302)가 리코터(330), 에너지원(332), 작용제 전달 디바이스/용해 디바이스(334), 프린트 베드(336) 등과 같은 외부 디바이스와 통신하는 것을 가능하게 하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있는 입력/출력 인터페이스(306)를 더 포함할 수 있다. 입력/출력 인터페이스(306)는 외부 디바이스들(330-336)에 대한 유선 또는 무선 연결을 가능하게 할 수 있다. 외부 디바이스(330-336)는 도 1a 및 도 2에 도시된 리코터들(102, 208), 에너지원(104, 210), 작용제 전달 디바이스(214)/용해 디바이스 및 프린트 베드(202)와 각각 동등할 수 있다. 입력/출력 인터페이스(306)는 네트워크 인터페이스 카드를 더 포함할 수 있고 및/또는 프로세서(302)가 키보드, 마우스, 디스플레이, 다른 컴퓨팅 디바이스 등과 같은 다양한 입력 및/또는 출력 디바이스와 통신하는 것을 가능하게 하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 또한 포함할 수 있고, 이를 통해 사용자는 장치(300)에 명령어를 입력할 수 있다. 다른 예에서, 장치(300)는 컴퓨팅 디바이스, 서버 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등일 수 있다. 이러한 예에서, 장치(300)는 외부 디바이스들(330-336)을 포함하지 않을 수 있지만, 대신에 외부 디바이스들(330-336)에 명령어를 통신할 수 있다.
메모리(310)는, 프로세서(302)가 실행할 수 머신 판독 가능 명령어(312-322)(또한 컴퓨터 판독 가능한 명령어로 지칭될 수 있음)를 저장할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로 또한 지칭될 수 있는 메모리(310)는 비-일시적인 머신-판독 가능 저장 매체일 수 있으며, 여기서 "비-일시적인"이라는 용어는 일시적인 전파 신호를 포함하지 않는다. 메모리(310)는 DRAM, EEPROM, MRAM, PCRAM(phase change RAM), 멤리스터, 플래시 메모리 등과 같은 휘발성 및/또는 비-휘발성 메모리일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 프로세서(302)는, 축조 재료 입자(206)를 프린트 베드(202) 위의 층(220)에 확산시키도록 리코터(330)를 제어하기 위한 명령어(312)를 페칭, 디코딩 및 실행할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 프로세서(302)는, 축조 재료 입자(206)를 저장소(204)로부터 프린트 베드(336) 또는 이전에 형성된 층(220)으로 확산시키도록 리코터(330)를 제어할 수 있다. 일부 예에서, 프로세서(302)는, 작용제를 축조 재료 입자(206)의 확산 층의 특정 영역으로 선택적으로 전달하도록 작용제 전달 디바이스(334)를 제어하기 위한 명령어(314)를 페칭, 디코딩 및 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(302)는 작용제를 영역(222)으로 전달하도록 작용제 전달 디바이스(334)를 제어할 수 있다. 이러한 예에서, 프로세서(302)는 또한, 융제가 증착된 축조 재료 입자(206)를 용해 및 융합하기 위해 융합 방사선을 축조 재료 입자(206)의 층 상에 인가하도록 에너지원(332) 또는 용해 디바이스(334)를 제어하기 위한 명령어(316)를 페칭, 디코딩 및 실행할 수 있다.
다른 예에서, 명령어(314)를 실행하는 대신에, 프로세서(302)는, 축조 재료 입자(206)가 냉각될 때 그러한 축조 재료 입자(206)가 함께 융합되게 하도록, 특정 영역(222)의 축조 재료 입자(206)를 용해하도록 용해 디바이스(334)를 제어하기 위한 명령어(316)를 페칭, 디코딩 및 실행할 수 있다. 메모리(310)는 명령어(314, 316), 또는 그 둘 모두를 저장할 수 있다.
상기 예 중 임의의 예에서, 프로세서(302)는, 특정 영역(222)의 축조 재료 입자(206)를 가열하기 위해(또는 특정 영역(222)의 축조 재료 입자를 융합된 축조 재료 입자(206)의 용해 온도보다 높게 유지하기 위해) 에너지를 축조 재료 입자(206)의 층에 인가하도록 에너지원(332)을 제어하기 위한 명령어(318)를 페칭, 디코딩 및 실행할 수 있다. 프로세서(302)는, 미리 결정된 시간 기간이 경과된 후에, 에너지원(332)이 리코터(330)에 관련하여 특정 위치로 복귀한 후에, 또는 기타 등등 후에 명령어(318)를 실행할 수 있다. 임의의 관점에서, 에너지원(332)이 축조 재료 입자(206)의 층에 에너지를 인가하는 동안, 프로세서(302)는, 추가 축조 재료 입자(206)가 특정 온도, 예를 들어, 융합된 축조 재료 입자(206)의 적어도 용해 온도보다 높은 동안, 추가 축조 재료 입자(206)가 이전에 융합된 축조 재료 입자(206) 상에 제공되도록, 추가 축조 재료 입자(206)를 이전 층에 확산시키도록 리코터(330)를 제어하기 위한 명령어(320)를 페칭, 디코딩 및 실행할 수 있다.
프로세서(302)는, 프린트 베드(336)가 낮아지도록 제어하기 위한 명령어(322)를 페칭, 디코딩 및 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(302)는, 프린트 베드(336)가 각각의 새로운 층의 형성 또는 미리 설정된 수의 새로운 층의 형성 후에 낮아지게 할 수 있다.
장치(300)가 구현될 수 있는 다양한 방식들이 도 4-6에 각각 도시된 방법들(400-600)에 관련하여 더 상세히 논의된다. 특히, 도 4-6은 강한 층간 결합 강도를 갖는 축조 재료 입자의 층을 형성하기 위한 예시적인 방법(400, 500, 600)을 각각 도시한다. 도 4-6에 각각 도시된 방법(400, 500, 600)이 추가 동작을 포함할 수 있고, 본 명세서에 설명된 동작 중 일부가 방법(400, 500, 600)의 범위를 벗어나지 않고서 제거 및/또는 수정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 방법(400, 500, 600)의 설명은 예시의 목적으로 도 2 및 도 3에 도시된 특징을 참조하여 이루어지고, 따라서 방법(400-600)이 도 2 및 도 3에 도시된 아키텍처와 상이한 아키텍처를 갖는 장치(200, 300)에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일반적으로 말해서, 장치(300)의 프로세서(302)는 방법들(400, 500, 600)을 수행하기 위해 메모리(310) 상에 저장된 명령어(312-322) 중 일부 또는 전부를 구현하거나 실행할 수 있다. 방법들(400, 500, 600) 중 임의의 것을 실행하기 전에 또는 실행의 일부로서, 프로세서(302)는 제조될 부품 또는 복수의 부품을 식별할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(302)는, 데이터 저장소(304)에 저장될 수 있는 부품 또는 부품들의 컴퓨터 지원 설계 정보(computer aided design information)와 같은 정보에 액세스할 수 있다. 컴퓨터 지원 설계 정보는 부품의 물리적 특성, 예를 들어, 부품의 형상 및 치수를 식별할 수 있으며, 프로세서(302)는 융제를 선택적으로 증착시키기 위한 위치를 결정하는데 이를 사용할 수 있다.
먼저 도 4를 참조하면, 블록(402)에서, 프로세서(302)는 축조 재료 입자(220)의 제 1 층의 특정 영역(222) 내의 축조 재료 입자(206)를 선택적으로 융합하기 위한 명령어(314 및 316)를 실행할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서(302)는, 예를 들어, 융제가 축조 재료 입자(220)를 융합하는데 사용되지 않는 예에서, 명령어(314)를 먼저 실행하지 않고서, 축조 재료 입자(220)의 제 1 층의 특정 영역(222) 내의 축조 재료 입자(206)를 선택적으로 융합하기 위한 명령어(316)를 실행할 수 있다. 이러한 예는 도 5 및 도 6에 관련하여 아래에 더 상세히 논의된다.
블록(404)에서, 프로세서(302)는, 에너지원(332)이 에너지원(332)으로부터 에너지를 수용하는 위치의 융합된 축조 재료 입자(222)를 특정 온도보다 높게 상승시키거나 유지하는 동안, 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)을 가로질러 에너지원(332)을 스캐닝하기 위한 명령어(318)를 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(302)는, 에너지원(332)이 특정 영역(222)의 융합된 축조 재료 입자 중 적어도 일부를 재용해하기 위해(또는 특정 영역(222)의 융합된 축조 재료 입자 중 적어도 일부를 융합된 축조 재료 입자의 용해 온도보다 높게 유지하기 위해) 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)을 가로질러 스캐닝하게 할 수 있다. 에너지원(332)이 에너지를 공급하는 에너지의 양, 예를 들어 온도는, 위에 논의된 바와 같이, 융합되지 않은 축조 재료 입자를 용해하지 않고서, 이전에 융합된 축조 재료 입자를 용해하기에(또는 이전에 융합된 축조 재료 입자를 용해 온도보다 높게 유지하기에) 충분할 수 있다. 또한, 특정 영역(222)의 이전에 융합된 축조 재료 입자가 특정 온도보다 높은 동안, 프로세서(302)는, 추가 축조 재료 입자를 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)에 확산시키고, 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)의 상부에 축조 재료 입자(206)의 제 2 층을 형성하도록 리코터(330)를 이동시키기 위한 명령어(320)를 실행할 수 있다. 즉, 예를 들어, 리코터(330)는, 융합된 축조 재료 입자(206)가 특정 온도보다 높은 상태, 예를 들어, 용해된 상태에 있는 동안, 추가 축조 재료 입자가 제 1 층(220)에 확산되도록, 에너지원(334) 뒤에서 이동될 수 있다. 예로서, 리코터(330)는 에너지원(334)과 동시에 이동할 수 있고, 동일한 캐리지 상에 지지될 수 있고, 기타 등등이다.
이제 도 5를 참조하면, 블록(502)에서, 프로세서(302)는 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)을 형성하도록 리코터(330)를 이동시키기 위한 명령어(312)를 실행할 수 있다. 리코터(330)는 도 1a 및 도 2에 관련하여 위에 논의된 바와 같이 축조 재료 입자 (206)의 제 1 층(220)을 형성하도록 구현될 수 있다.
블록(504)에서, 프로세서(302)는 융제를 제 1 층(220)의 특정 영역(222) 상에 선택적으로 증착하기 위한 명령어(314)를 실행할 수 있다. 또한, 블록(506)에서, 프로세서(302)는 특정 영역(222)의 축조 재료 입자(206), 즉, 융제가 선택적으로 증착된 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)에 열을 가하기 위한 명령어(316)를 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(302)는, 융제가 증착되지 않은 축조 재료 입자(206)가 용해하게 하지 않고서, 융제가 선택적으로 증착된 축조 재료 입자(206)가 용해하기에 충분한 에너지로 에너지원(332)이 축조 재료 입자(206)를 가열하도록 제 1 층(220)을 가로질러 이동하게 할 수 있다. 에너지원(332)이 용해된 축조 재료 입자(206)로부터 멀리 이동되고 에너지의 인가가 중단될 때, 용해된 축조 재료 입자(206)는 냉각되기 시작하고, 함께 융합할 수 있다.
블록(508)에서, 프로세서(302)는, 에너지원(332)이 에너지원(332)으로부터 에너지를 수용하는 제 1 층(220)의 위치(222)의 융합된 축조 재료 입자(206)를 특정 온도보다 높게 상승시키거나 유지하는 동안, 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)을 가로질러 에너지원(332)을 스캐닝하기 위한 명령어(318)를 실행할 수 있다. 즉, 에너지원(332)이, 예를 들어, 점진적으로 제 1 층(220)의 스트립(strip)을 따라 스캐닝될 때, 에너지원(332)은 에너지, 예를 들어, 온도, 방사선, 광 등을 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)의 스트립에 인가할 수 있다. 에너지원(332)은 스트립을 가로질러 넓게 에너지를 인가할 수 있거나, 본 명세서에서 논의된 바와 같이 스트립을 가로질러 선택적으로 에너지를 인가할 수 있다. 특정 온도는, 융합된 축조 재료 입자(206)가 용해하는 최소한 온도일 수 있다. 또한, 특정 영역(222)의 융합된 축조 재료 입자(206)가 용해된 상태에 있는 동안, 프로세서(302)는, 추가 축조 재료 입자(206)를 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)에 확산시키고, 제 1 층(220)의 상부에 축조 재료 입자(206)의 제 2 층(220)을 형성하도록 리코터를 이동시키기 위한 명령어(320)를 실행할 수 있다. 에너지원(332)이 블록(508) 동안 에너지를 공급하는 에너지의 양은 에너지원(332)이 블록(506) 동안 에너지를 공급하는 에너지의 양과 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 부가적으로, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 개별적인 에너지원, 예를 들어, 용해 디바이스(334)는 블록(508)에서보다 블록(506)에서 구현될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 블록(602)에서, 프로세서(302)는 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)을 형성하도록 리코터(330)를 이동시키기 위한 명령어(312)를 실행할 수 있다. 리코터(330)는 도 1a 및 도 2에 관련하여 위에 논의된 바와 같이 축조 재료 입자 (206)의 제 1 층(220)을 형성하도록 구현될 수 있다.
블록(604)에서, 프로세서(302)는, 융합 에너지를 특정 영역(222)의 축조 재료 입자(206)에 인가함으로써 제 1 층(220)의 축조 재료 입자(206)를 선택적으로 융합하기 위한 명령어(316)를 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(302)는, 포커싱된 에너지가 축조 재료 입자(206)를 용해하는 특정 영역(222)의 축조 재료 입자(206)에 포커싱된 에너지를 인가하도록 용해 디바이스(334)를 제어할 수 있다. 포커싱된 에너지는 레이저 빔일 수 있고, 용해 디바이스(234)는 레이저 빔 소스일 수 있다. 예로서, 프로세서(302)는, 포커싱된 에너지가 인가되는 축조 재료 입자(206)가 용해하게 하기에 충분한 에너지로 특정 영역(222)의 축조 재료 입자(206)를 가열하도록 용해 디바이스(234)를 제어할 수 있다. 포커싱된 에너지의 인가가 중단될 때, 용해된 축조 재료 입자(206)는 냉각되기 시작하고, 함께 융합할 수 있다.
블록(606)에서, 프로세서(302)는, 에너지원(332)이 에너지원(332)으로부터 에너지를 수용하는 제 1 층(220)의 위치(222)의 융합된 축조 재료 입자(206)를 특정 온도보다 높게 상승시키거나 유지하는 동안, 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)을 가로질러 에너지원(332)을 스캐닝하기 위한 명령어(318)를 실행할 수 있다. 즉, 에너지원(332)이, 예를 들어, 점진적으로 제 1 층(220)의 스트립(strip)을 따라 스캐닝될 때, 에너지원(332)은 에너지, 예를 들어, 온도, 방사선, 광 등을 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)의 스트립에 인가할 수 있다. 에너지원(332)은 스트립을 가로질러 넓게 에너지를 인가할 수 있거나, 본 명세서에서 논의된 바와 같이 스트립을 가로질러 선택적으로 에너지를 인가할 수 있다. 특정 온도는, 융합된 축조 재료 입자(206)가 용해하는 최소 온도일 수 있다. 또한, 특정 영역(222)의 융합된 축조 재료 입자(206)가 용해된 상태에 있는 동안, 프로세서(302)는, 추가 축조 재료 입자(206)를 축조 재료 입자(206)의 제 1 층(220)에 확산시키고, 제 1 층(220)의 상부에 축조 재료 입자(206)의 제 2 층(220)을 형성하도록 리코터를 이동시키기 위한 명령어(320)를 실행할 수 있다.
도 4-6에 도시되지는 않지만, 프로세서(302)는 프린트 베드(336)를 이동시키기 위한 명령어(322)를 실행할 수 있고, 방법(400-600)에 열거된 동작이 각각 반복될 수 있다. 이러한 공정은, 3D 부품이 제조될 때까지 반복될 수 있다.
방법(400-600)에서 제시된 일부 또는 모든 동작은 임의의 원하는 컴퓨터 액세스 가능 매체에 유틸리티, 프로그램, 또는 서브프로그램으로 포함될 수 있다. 또한, 방법(400-600)은 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있으며, 컴퓨터 프로그램은 활성 및 비활성 양자 모두의 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 그들은 소스 코드, 오브젝트 코드, 실행 가능 코드, 또는 다른 포맷을 포함하여 기계 판독 가능 명령어로 존재할 수 있다. 상기의 것들 중 임의의 것은 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 구현될 수 있다.
비-일시적인 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예는 컴퓨터 시스템 RAM, ROM, EPROM, EEPROM 및 자기 또는 광학 디스크 또는 테이프를 포함한다. 따라서, 전술한 기능을 실행할 수 있는 임의의 전자 디바이스가 위에 열거된 기능을 수행할 수 있음이 이해되어야 한다.
본 개시의 전체에 걸쳐서 구체적으로 설명되었지만, 본 개시의 대표적인 예는 광범위한 애플리케이션에 걸쳐 유용성을 갖고, 상기 논의는 제한하는 것으로 의도된 것이 아니고 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 개시의 양태의 예시적인 논의로서 제공된다.
본 명세서에 설명되고 도시된 것은 그의 변형예 중 일부와 함께 본 개시의 예이다. 본 명세서에 사용된 용어, 설명, 및 도면은 단지 예로서 제시된 것이고 제한을 의미하지 않는다. 많은 변형예가 본 개시의 사상 및 범위 내에서 가능하며, 본 개시는 다음의 청구 범위 - 및 그 동등물 - 에 의해 정의되도록 의도되며, 여기서 모든 용어는 달리 표시되지 않는 한 가장 넓고 합리적인 의미를 뜻한다.

Claims (15)

  1. 장치로서,
    리코터(recoater)와,
    에너지원(energy source)과,
    상기 에너지원을 지지하는 캐리지(carriage)와,
    제어기를 포함하되,
    상기 제어기는,
    융합된 축조 재료 입자(fused build material particle)를 포함하는 이전에 도포된 층의 상부 상의 층 내로 축조 재료 입자를 확산시키도록 상기 리코터를 제어하고,
    상기 리코터가 상기 축조 재료 입자를 상기 이전에 도포된 층 상으로 확산시키기 전에, 상기 에너지원으로 하여금 상기 이전에 도포된 층의 축조 재료 입자 상으로 에너지를 인가하게 하기 위해, 상기 리코터의 앞에서 이동하도록 상기 캐리지를 제어하고,
    상기 에너지원은, 상기 융합된 축조 재료 입자를 상기 융합된 축조 재료 입자의 용해 온도보다 높은 온도로 가열하거나 상기 융합된 축조 재료 입자를 상기 융합된 축조 재료 입자의 상기 용해 온도보다 높은 온도로 유지하고, 상기 리코터는, 상기 융합된 축조 재료 입자가 상기 융합된 축조 재료 입자의 상기 용해 온도 미만으로 떨어지기 전에 상기 이전에 도포된 층의 상부에 상기 축조 재료 입자를 확산시키도록 제어되며,
    상기 제어기는 상기 리코터가 상기 축조 재료 입자의 확산 동안 제 1 방향으로 이동하도록 제어하고, 상기 제어기는 상기 리코터가 상기 제 1 방향으로 이동하는 동안 상기 에너지원이 상기 제 1 방향을 따라 상기 리코터의 앞에서 상기 리코터와 동시에 이동하도록 제어하고,
    상기 제어기는, 상기 융합된 축조 재료 입자가 용해된 상태 또는 고무 상태(gummy state)에 있는 동안, 상기 리코터가 상기 축조 재료 입자를 확산시키도록 제어하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지원은, 상기 리코터의 앞에서 이동될 때, 상기 축조 재료 입자의 층의 스트립(strip)을 가열하는
    장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리코터는 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 이동 가능하고, 상기 제어기는, 상기 제 1 방향에 평행하고 상기 제 1 방향에 대향하는 제 3 방향으로의 상기 리코터의 이동 중 일부 동안, 상기 리코터가 상기 제 2 방향으로 이동하도록 제어하는
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리지는 상기 리코터를 지지하는
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    작용제 전달 디바이스(agent delivery device)를 더 포함하되,
    상기 제어기는 또한,
    융제(fusing agent)를 상기 이전에 도포된 층의 축조 재료 입자 상으로 선택적으로 증착하도록 상기 작용제 전달 디바이스를 제어하고,
    상기 융제가 선택적으로 증착된 상기 축조 재료 입자를 용해하도록 상기 에너지원을 제어하고,
    상기 용해된 축조 재료 입자는, 냉각된 후에 상기 이전에 도포된 층의 융합된 축조 재료 입자가 되는
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    용해 디바이스(melting device)를 더 포함하되,
    상기 제어기는 또한,
    상기 이전에 도포된 층의 특정 영역의 축조 재료 입자를 용해하도록 상기 용해 디바이스를 제어하고,
    상기 용해된 축조 재료 입자는, 냉각된 후에 상기 이전에 도포된 층의 융합된 축조 재료 입자가 되는
    장치.
  8. 3D(three-dimensional) 프린터로서,
    프린트 베드(print bed)와,
    리코터와,
    가열 디바이스(heating device)와,
    제어기를 포함하되,
    상기 제어기는,
    상기 프린트 베드 위의 층 내로 그리고 융합된 축조 재료 입자를 포함하는 이전에 도포된 층의 상부 상에 축조 재료 입자를 확산시키도록 상기 리코터를 제어하고,
    상기 가열 디바이스로부터 열을 수용하는 상기 이전에 도포된 층의 스트립(strip) 내의 융합된 축조 재료 입자를 상기 융합된 축조 재료 입자의 용해 온도보다 높게 상승시키거나 유지하기 위해 상기 리코터의 앞에서 상기 가열 디바이스를 스캐닝하고,
    상기 리코터는, 상기 이전에 도포된 층의 각각의 스트립 내의 융합된 축조 재료 입자가 상기 융합된 축조 재료 입자의 상기 용해 온도보다 높은 동안, 상기 축조 재료 입자를 상기 이전에 도포된 층 상으로 확산시키며,
    상기 제어기는 상기 리코터가 상기 축조 재료 입자의 확산 동안 제 1 방향으로 이동하도록 제어하고, 상기 제어기는 상기 리코터가 상기 제 1 방향으로 이동하는 동안 상기 가열 디바이스가 상기 제 1 방향을 따라 상기 리코터의 앞에서 상기 리코터와 동시에 이동하도록 제어하며,
    상기 제어기는, 상기 융합된 축조 재료 입자가 용해된 상태 또는 고무 상태에 있는 동안, 상기 리코터가 축조 재료 입자를 확산시키도록 제어하는
    3D 프린터.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    작용제 전달 디바이스를 더 포함하되,
    상기 제어기는 융제를 상기 축조 재료 입자의 확산층 상으로 선택적으로 증착하도록 상기 작용제 전달 디바이스를 제어하고, 상기 융합된 축조 재료 입자는 상기 융제가 증착된 축조 재료 입자를 포함하는
    3D 프린터.
  11. 제 8 항에 있어서,
    용해 디바이스를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 이전에 도포된 층의 특정 영역의 축조 재료 입자를 용해하도록 상기 용해 디바이스를 제어하고, 상기 용해된 축조 재료 입자는, 냉각된 후에 상기 이전에 도포된 층의 융합된 축조 재료 입자가 되는
    3D 프린터.
  12. 방법으로서,
    제 1 층의 특정 영역의 축조 재료 입자를 선택적으로 융합하는 단계와,
    에너지원이 상기 에너지원으로부터 에너지를 수용하는 상기 제 1 층의 위치의 융합된 축조 재료 입자를 상기 융합된 축조 재료 입자의 용해 온도보다 높게 상승시키거나 유지하는 동안, 상기 제 1 층을 가로질러 상기 에너지원을 스캐닝하는 단계와,
    상기 제 1 층의 위치의 융합된 축조 재료 입자가 상기 융합된 축조 재료 입자의 상기 용해 온도보다 높은 동안, 추가 축조 재료 입자를 상기 제 1 층 상으로 확산시키고 상기 축조 재료 입자의 제 1 층의 상부에 축조 재료 입자의 제 2 층을 형성하기 위해, 상기 에너지원 뒤에서 리코터를 이동시키는 단계를 포함하며,
    상기 에너지원 뒤에서 리코터를 이동시키는 단계는, 상기 리코터를 상기 축조 재료 입자의 확산 동안 제 1 방향으로 이동시키고, 상기 특정 영역의 융합된 축조 재료 입자가 용해된 상태 또는 고무 상태에 있는 동안 상기 축조 재료 입자의 제 2 층을 형성하도록, 상기 리코터를 상기 제 1 방향으로 이동시키는 동안 상기 에너지원을 상기 제 1 방향을 따라 상기 리코터의 앞에서 상기 리코터와 동시에 이동시키는 단계를 포함하는
    방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 축조 재료 입자의 제 1 층을 형성하도록 상기 리코터를 이동시키는 단계와,
    상기 축조 재료 입자의 제 1 층의 특정 영역 상으로 융제를 선택적으로 증착하는 단계를 더 포함하되,
    상기 축조 재료 입자를 선택적으로 융합하는 단계는, 상기 융제가 선택적으로 증착된 축조 재료 입자를 용해하도록 상기 제 1 층을 가열하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 축조 재료 입자의 제 1 층을 형성하도록 상기 리코터를 이동시키는 단계와,
    융합 에너지를 상기 제 1 층의 특정 영역의 축조 재료 입자 상으로 인가함으로써 상기 제 1 층의 축조 재료 입자를 선택적으로 융합하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  15. 삭제
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