KR102229763B1 - 축조 재료 용기용 입구 - Google Patents

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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

3D 적층 가공 시스템에서 강제 기류가 축조 재료 용기로 들어갈 수 있게 하는 입구의 예시가 설명된다. 하나의 경우에서, 입구는 내면 및 외면을 갖는 구조물을 구비하고, 이 내면 및 외면은 구조물을 관통하는 적어도 하나의 개구를 형성하고, 이 개구를 통해 강제 공기가 사용 시에 흐른다. 입구는 종축을 갖고, 내면 및 외면은, 이들 각각을 관통하고 종축에 실질적으로 평행한 적어도 하나의 축을 따라 비-정렬된다.

Description

축조 재료 용기용 입구
3차원(3D) 프린팅과 같은 적층 가공 기술은 컴퓨터 제어 하에서 3D 물체가 층(layer) 단위로 생성되는 적층 공정을 통해, 디지털 3D 모델로부터 거의 모든 형상의 3D 물체를 제조하는 기술에 관련된다. 축조 재료(build material), 침착 기술, 및 이 축조 재료로부터 3D 물체를 형성하는 공정이 상이한, 매우 다양한 적층 가공 기술이 발전되어 왔다. 이러한 기술은 자외선을 광경화성(photopolymer) 수지에 인가하는 것에서부터 분말 형태의 반결정질 열가소성 물질을 용융하는 것, 금속 분말의 전자 빔 용융에까지 이를 수도 있다.
적층 가공 공정은 일반적으로 제조될 3D 물체의 디지털 표시로 시작한다. 이러한 디지털 표시는 컴퓨터 소프트웨어에 의해 가상으로 층으로 분할(slice)되거나, 사전-분할된 포맷(format)으로 제공될 수도 있다. 각 층은 소망된 물체의 단면을 나타내고, 일부 경우에는 3D 프린터로 알려진 적층 가공 장비로 보내지며, 여기서 이러한 각 층은 이전에 축조된 층 상에 축조된다. 이러한 공정은 물체가 완성될 때까지 반복되고, 이에 의해 물체를 층 단위로 축조한다. 일부 이용가능한 기술은 재료를 직접 인쇄하는 반면, 다른 기술은 물체의 새로운 단면을 생성하기 위해 그 다음에 선택적으로 고화될 수 있는 추가의 층을 형성하도록 재코팅 공정을 사용한다.
물체를 제조하는 축조 재료는 제조 기술에 따라 달라질 수도 있고, 분말, 또는 분말형, 재료 또는 페이스트(paste) 재료 또는 슬러리(slurry) 재료 또는 액체 재료를 포함할 수도 있다. 축조 재료는 보통, 여기서는 축조 재료 용기로 불리는 소스 용기(source container) 내에 제공되고, 이 소스 용기로부터 축조 재료는 실제 제조가 일어나는 적층 가공 장비의 축조 영역 또는 축조 격실로 이송되어야 한다.
본 개시의 다양한 특징 및 이점이 오직 예로서, 본 개시의 특징부를 함께 도시하는 첨부 도면과 함께 뒤따르는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 일례에 따른 3D 프린팅 시스템의 개략도,
도 1b는 일례에 따른 3D 프린팅 시스템의 개략도,
도 2a는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 2b는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 2c는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 3a는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 3b는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 3c는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 3d는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략적인 단면도,
도 3e는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략적인 단면도,
도 3f는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략적인 단면도,
도 4는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 5a는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 5b는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 5c는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 5d는 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구의 구성요소의 개략도,
도 6a는 일례에 따른 입구용 구조물의 개략도,
도 6b는 도 6a의 구조물의 다른 시점의 개략도,
도 7은 일례에 따른 축조 재료 용기의 입구 포트를 통과하는 기류를 유도하는 방법을 나타내는 흐름도,
도 8a는 일례에 따른 3D 프린팅 시스템의 구성요소의 개략도,
도 8b는 일례에 따른 3D 프린팅 시스템의 구성요소의 개략도.
3차원(3D) 물체는 적층 가공 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 이 물체는 축조 재료의 연속적인 층의 일부를 고화시킴으로써 생성될 수도 있다. 축조 재료는 분말을 기반으로 할 수 있고, 생성된 물체의 특성은 축조 재료의 유형 및 고화의 유형에 따라 달라질 수도 있다. 일부 예시에 있어서, 분말 재료의 고화는 액체 융제를 사용하여 가능하다. 다른 예시에 있어서, 고화는 축조 재료에 대한 에너지의 일시적인 인가에 의해 가능할 수도 있다. 특정 예시에 있어서, 융제 및/또는 결착제가 축조 재료에 도포되고, 융제는, 적합한 양의 에너지가 축조 재료 및 융제의 조합에 인가되는 경우, 축조 재료가 융합(fuse) 및 고화되게 하는 물질이다. 다른 예시에 있어서, 다른 축조 재료 및 다른 고화의 방법이 사용될 수도 있다. 특정 예시에 있어서, 축조 재료는 페이스트 재료, 슬러리 재료 또는 액체 재료를 포함한다. 본 개시는 축조 재료를 포함하고 이를 적층 가공 공정에 전달하는 축조 재료 용기용 입구 구조물의 예시를 설명한다.
일례에 있어서, 본 개시의 적층 가공 공정에서 사용되는 축조 재료는 분말이다. 분말은 대략 5 미크론 내지 대략 400 미크론, 대략 10 미크론 내지 대략 200 미크론, 대략 15 미크론 내지 대략 120 미크론, 또는 대략 20 미크론 내지 대략 70 미크론의 평균 용적-기반의 단면 입자 직경 크기를 가질 수도 있다. 적합한 평균 용적-기반의 입자 직경 범위의 다른 예시는 대략 5 미크론 내지 대략 70 미크론, 또는 대략 5 미크론 내지 대략 35 미크론을 포함한다. 본 개시에 있어서, 용적-기반의 입자 크기는 분말 입자와 동일한 용적을 갖는 구체의 크기이다. "평균(average)"에 대해서, 용기 내의 용적-기반의 입자 크기의 대부분은 언급된 크기 또는 크기 범위를 갖지만, 용기는 또한 언급된 범위 밖의 직경의 입자를 포함할 수도 있다는 것을 설명하는 것이 의도된다. 예를 들어, 입자 크기는 대략 10 미크론 내지 대략 500 미크론, 또는 대략 10 미크론 내지 대략 200 미크론, 또는 대략 15 미크론 내지 대략 150 미크론의 두께를 갖는 축조 재료 층을 분배시키는 것을 용이하게 하도록 선택될 수도 있다. 적층 가공 시스템의 일례는, 대략 40 미크론 내지 대략 60 미크론의 평균 용적-기반의 입자 직경을 갖는 분말을 포함하는 축조 재료 용기를 사용하여, 대략 80 미크론의 축조 재료 층을 분배하도록 사전-설정될 수도 있다. 예를 들어, 적층 가공 장비는 상이한 층 두께를 분배하도록 재설정될 수 있다. 일례에서, 본 개시의 적층 가공 공정에 사용되는 축조 재료는 비-원형, 예를 들면, 대체로 기다란 입자를 포함할 수도 있다. 일례에서, 축조 재료는 단섬유 분말을 포함할 수도 있다.
본 개시의 예시적인 용기 내에서 사용하기 위한 적합한 분말-기반의 축조 재료는 폴리머, 결정질 플라스틱(crystalline plastic), 반결정질 플라스틱, 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리락트산(polylactic acid; PLA), 아크릴로나이트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene; ABS), 아모퍼스 플라스틱(amorphous plastic), 폴리비닐 알코올 플라스틱(Polyvinyl Alcohol Plastic; PVA), 폴리아미드, 열가소성(열경화성) 플라스틱, 수지, 투과성 분말, 색 분말, 금속 분말, 예를 들면, 유리 입자와 같은 세라믹 분말, 및/또는 이들 또는 다른 재료 중 적어도 2개의 조합물 중 적어도 하나를 포함하고, 이러한 조합물은 상이한 입자, 각각의 상이한 재료, 또는 단일 화합물 입자의 상이한 재료를 포함할 수도 있다. 혼합된 축조 재료의 예시는 알루미늄 및 폴리아미드의 혼합물을 포함할 수도 있는 알루미드, 다색 분말, 및 플라스틱/세라믹 혼합물을 포함한다. 혼합된 축조 재료는 2개 이상의 상이한 각자의 평균 입자 크기를 포함할 수도 있다.
3D 프린팅 시스템(100)의 일례가 도 1a에 개략적으로 도시된다. 3D 프린팅 시스템(100)은 3D 프린터(102)와, 예를 들면, 분말-기반의 축조 재료와 같은 축조 재료를 보유(hold)하기 위한 내부 저장조(112)를 포함하는 축조 재료 용기(이하, "용기"로 지칭됨)(110)와, 용기(110)와 3D 프린터(102) 사이에서 축조 재료를 이송하기 위한 축조 재료 이송 시스템(120)을 포함한다. 3D 프린팅 시스템(100)은 용기(110) 내에 저장된 축조 재료를 사용하여 3D 물체를 생성하기 위한 적층 가공 시스템일 수도 있다. 3D 프린터(102)는 3D 프린팅부 및 개별 축조 재료 관리부를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 3D 프린터(102)는 단일 장치 내에 통합된 3D 프린팅 기능 및 축조 재료 관리 기능을 포함할 수 있다. 이송 시스템(120)은 공압 이송에 의한 3D 프린터(102)로의 전달을 위해 용기(110)로부터 축조 재료를 추출하기 위한 흡입 압력을 발생시키는 흡인 시스템(aspiration system)(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다. 이송 시스템(120)과 용기(110) 사이의 연결은 흡인 채널을 제공하는 축조 재료 출구 구조물(130)에 의해 용이하게 되고, 이 흡인 채널을 통해, 용기(300) 내에 저장된 축조 재료가 이송 시스템(120)을 통해 3D 프린터(102)로 추출되거나 "흡인"될 수도 있다. 일부 예시에 따르면, 이송 시스템(120)에는 밀봉 가능한 방식으로 용기(110)의 출구 구조물(130)에 연결하기 위한 노즐 구조물(도시되지 않음)가 제공되고, 이에 의해 용기(110)로부터 3D 프린터(102)로의 축조 재료의 공압 이송을 용이하게 한다. 일부 예시에 따르면, 용기(110)는, 축조 재료가 출구 구조물(130)로부터 흡인될 때 공기가 용기(110) 내의 공기압을 표준화하도록 용기(110) 내를 통과할 수 있는 입구(140)를 포함한다. 용기(110) 내로 통과하는 공기는 축조 재료가 용기로부터 흡인되는 방식에 의한 강제 기류이다.
3D 프린팅 시스템(101)의 다른 예시가 도 1b에 개략적으로 도시된다. 도 1a에서의 특징부와 유사한 도 1b에서의 특징부는 동일한 도면부호로 지칭되어 있으며, 이에 대한 설명은 반복되지 않는다. 도시된 예시에서, 용기(110)는 축조 재료 이송 시스템(120)을 통해 분말 관리 스테이션(powder management station; PMS)(150)에 연결된다. 특정 예시에서, PMS(150)는 용기(110)로부터 분말을 추출 및 저장하고, 주기적으로 제 2 축조 재료 이송 시스템(125)을 통해 분말로 축조 유닛(155)을 충전하는데 사용된다. 축조 유닛(155)은 사용 시에 3D 프린터(102)에 위치(reside)되며, 축조 재료가 고갈되었을 때, 3D 프린터(102)로부터 분리되어 보충(refill)을 위해 PMS(155)로 이송될 수도 있다. 그 다음에, 축조 유닛(155)은 복귀되고, 다음 축조 전에 3D 프린터(102)로 재도입된다.
일부 예시에 따르면, 용기의 입구는 강제 기류가 용기 내로 들어갈 때 이 기류를 교란시키는 구조물(도 1a에는 도시되지 않음)을 포함한다. 일부 예시에 따르면, 입구 내의 구조물에 의해 생성되는 기류는 난기류(turbulent airflow)이다. 일부 예시에 따르면, 입구 내의 구조물에 의해 생성되는 기류는 회전형 및/또는 사이클론형 기류이다.
교란(disrupt)된 기류 및/또는 난기류를 제공함으로써, 축조 용기 내의 분말은 비교적 빠르게 유동하는 교란 난류 및/또는 무질서의 공기 스트림에 의해, 도달하지 않는 용기 내의 내부벽, 코너부, 결합부(join) 및/또는 주름부(crease)와 같은 용기 내의 영역으로부터 제거될 가능성이 많고, 이에 의해 예를 들면, 사람의 개입을 필요로 하는 일 없이 용기로부터 추출될 수 있는 축조 재료의 양을 최대화한다. 난류, 교란된 또는 무질서한 공기 스트림은 용기 주변을 흐르는 공기로 인해 용기 내에 소용돌이(vortex)를 형성할 수 있다.
일부 예시에 따르면, 용기는 예를 들면, 용기로부터의 축조 재료 또는 축조 분말의 효율적인 제거를 가능하게 하기 위해, 용기 내로 통과하는 기류를 교란시키기 위한 구조물을 구비하는 입구를 포함한다. 일부 예시에 따르면, 축조 재료 용기의 내부면으로부터 분말을 효율적으로 제거하는 방법이 제공된다.
일부 예시에 따르면, 용기는 이 용기의 외부면을 관통하는 종축을 갖는 입구를 구비할 수도 있다. 특정 예시에서, 입구는 내면과 외면을 갖는 구조물을 포함할 수도 있다. 내면과 외면은 구조물을 관통하는 적어도 하나의 개구를 형성할 수도 있고, 이 개구를 통해 강제 공기가 사용 시에 흐른다. 특정 예시에서, 내면 및 외면은, 내면 및 외면 각각을 관통하고 입구의 종축에 실질적으로 평행한 적어도 하나의 축을 따라 정렬되지 않을 수도 있다.
특정 예시에서, 입구의 종축은 용기의 외부면에 실질적으로 수직일 수도 있다. 특정 예시에서, 내면 및 외면 각각은 입구의 종축에 실질적으로 수직일 수도 있다. 특정 예시에서, 외부면은 입구의 종축이 돌출하는 평면을 포함할 수도 있고, 내면 및 외면 각각이 외부면의 평면에 실질적으로 평행할 수도 있다.
도 2a는 일례에 따른 축조 용기(200)를 도시한다. 용기(200)는 개방 단부(204) 및 종축(A)을 갖는 입구(202)를 구비한다. 입구(202)는 입구 구조물(205)을 구비한다. 본 예시에서, 구조물(205)은 제 1 요소(210) 및 제 2 요소(220)를 구비한다. 제 1 요소(210)는 외면(211)을 포함하고, 제 2 요소(220)는 내면(221)을 포함한다. 제 1 요소(210) 및 제 2 요소(220)는 강제 기류가 사용 시에 용기(200) 내로 들어갈 수 있게 한다. 제 1 및 제 2 요소는 플라스틱 또는 다른 적합한 재료로 형성될 수도 있다.
도 2a에 도시된 예시에 따른 제 1 요소(210)는 제 1 개구(212)를 구비하고, 제 2 요소(220)는 제 2 개구(222)를 구비한다. 특정 예시에서, 제 1 개구(212)는 입구(202)의 종축(A)에 실질적으로 평행한 축(B)을 따라 제 2 개구(222)로부터 종방향으로 오프셋된다. 특정 예시에서, 제 1 개구(212)의 중심을 통해 돌출하는 축(B)은 제 2 개구(222)의 중심을 통해 돌출하는 축(C)과 평행하지만, 이 축으로부터 오프셋된다. 도 2a에 도시된 바와 같은 개구(212, 222)의 배열은 입구(202)를 통과하는 강제 기류를 교란시킨다.
도 2a의 특정 예시에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 개구(212, 222)는 실질적으로 원형 개구이다. 도 2b 및 도 2c의 특정 예시에 도시된 바와 같이, 제 1 요소(230) 및 제 2 요소(240)는 원형이 아닌 개구(232, 242)를 구비한다. 임의의 다른 예시에서, 제 1 및 제 2 요소(230, 240)의 개구(232, 242)는 다각형 또는 임의의 다른 간편한 형상(들)일 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 용기의 입구 내 입구 구조물을 형성하는데 사용하기 위한 요소의 예시를 도시한다. 도 3a는 제 1 프레임(314)을 구비하는 제 1 요소(310)를 도시한다. 제 1 프레임(314)은 제 1 배열의 복수의 개구(312)를 포함한다. 도 3b는 제 2 프레임(324)을 구비하는 제 2 요소(320)를 도시한다. 제 2 프레임(324)은 제 2 배열의 복수의 개구(322)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 개구(312)의 제 1 배열은 개구(322)의 제 2 배열과 실질적으로 동일하다.
도 3a의 예시에 도시된 바와 같이, 프레임(314)은 대체로 원형의 주변부(317) 내에 6개의 상호연결된 기다란 아암(316)을 갖는다. 아암(316)은 요소(310)의 중앙에 육각형 개구(318)를 형성한다. 육각 개구(318)를 형성하는 각각의 아암(316)의 일단부는 주변부(317)와 결합하도록 육각형 개구(318)를 넘어서 연장되고, 이에 의해 육각형 개구(318)를 주변부(317)에 연결하고, 육각형 개구(318) 주위에 6개의 유사한 부분 세그먼트를 형성한다. 프레임(314)은 또한 육각형 개구(318)를 가로질러 돌출하여 육각 개구(318)를 이등분하는 중앙 돌출부(319)를 구비한다. 이러한 방식으로, 제 1 중앙 육각형 개구(318)는 2개의 사다리꼴 개구(318', 318")로 분할될 수도 있다.
도 3b의 예시에 도시된 바와 같이, 제 2 요소(320)는 제 1 요소(310)와 동일한 대체로 격자형 외관을 구비한다. 특정 예시에서, 제 2 요소(320)는 주변부(327)에 적어도 하나의 정렬 특징부(329)를 구비한다. 도 3b의 예시에서, 제 2 요소(320)는 3개의 정렬 특징부(329)를 구비한다. 정렬 특징부(329)는 주변부(327) 주위에 실질적으로 균등하게 이격될 수도 있다. 사용 시에, 정렬 특징부(329)는 제 2 요소(320)를 입구에 정렬시키도록 용기의 입구의 하나 이상의 상보적인 특징부와 결합할 수도 있다. 정렬 특징부(329)는 입구의 특정 배향으로 제 2 요소(320)를 정렬시키도록 입구의 하나 이상의 구성요소와 결합할 수도 있다. 예시에서, 정렬 특징부(329)는 홈 또는 노치부이다. 일례에서, 정렬 특징부(329)는 예를 들어, 프레임(324)의 주변부(327)를 지지하는, 입구 튜브 내의 내주 홈(도시되지 않음) 주위에 이격된 돌출부와 결합할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 요소(320)는 입구의 홈 또는 노치부와 결합하는 돌출부를 포함할 수도 있다.
특정 예시에서, 제 1 요소(310)는 (상술된 바와 같이) 제 2 요소(320)의 정렬 특징부(329)와 유사한 정렬 특징부를 가지며, 이 정렬 특징부는 제 1 요소(310)를 제 2 요소(320)에 대해 정렬시키도록 입구 튜브 내에서 대응하는 특징부와 협동한다. 특정 예시에서, 제 1 요소(310)는 정렬 특징부를 구비할 수도 있고 제 2 요소(320)는 정렬 특징부를 가지지 않을 수도 있다.
특정 예시에서, 제 1 요소(310) 및 제 2 요소(320)는 교란된 기류를 생성하는 것을 돕기 위해 프로파일링(profile)된다. 특정 예시에서, 아암(316, 326)은 실질적으로 육각형의 종단면을 갖는다. 일례에서, 아암(316, 326)은 복수의 실질적으로 편평면을 포함하는 외부면을 갖고, 여기서, 적어도 하나의 면이 다른 면에 대해 각을 이루어서 기류를 편향시켜 교란된 기류를 생성한다. 특정 예시에서, 제 1 요소(310)의 아암(316)은 제 2 요소(320)의 아암(326)과 다른 단면을 갖는다. 특정 예시에서, 제 1 요소(310) 또는 제 2 요소(320)의 제 1 아암은 제 1 요소(310) 또는 제 2 요소(320)의 제 2 아암과 상이한 단면을 가질 수도 있다.
아암(340)의 종단면도의 일례가 도 3d에 도시된다. 아암(340)은 4개의 실질적으로 편평면(342, 344, 346, 348)을 갖는다. 2개의 대향하는 편평면(342, 344)은 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 다른 2개의 대향하는 편평면(346, 348)은 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 특정 예시에서, 아암(340)은 실질적으로 평행사변형의 종방향 단면을 가지며, 상부 및 하부 대향면은 들어오는 기류의 방향에 수직이다. 들어오는 기류는 아암(340)의 제 1 측면(346)에 의해 편향된다. 들어오는 기류는 아암(340)의 제 2 측면(348) 주위로 흐른다. 도 3d의 아암은 도시된 바와 같이 아암 위로 흐르는 공기의 전체 방향을 변화시킨다. 그러므로, 기류는 평행한 면의 쌍들 사이의 상대각에 기초하여 사용자가 소망하는 방향으로 안내될 수 있다.
아암(350)의 종단면도의 일례가 도 3e에 도시된다. 아암(350)은 4개의 실질적으로 편평면(352, 354, 356, 358)을 갖는다. 편평면 중 2개의 편평면(352, 354)은 서로에 대해 실질적으로 평행하며, 상부 및 하부 대향면은 들어오는 기류의 방향에 수직이다. 다른 2개의 평면(356, 358)은 서로에 대해 평행하지 않는다. 특정 예시에서, 아암(350)은 실질적으로 사다리꼴의 종방향 단면을 갖는다. 들어오는 기류는 제 1 측면(356)에 의해 편향된다. 기류는 아암(350)으로부터 멀리 편향된다. 들어오는 기류는 제 2 측면(358)에 의해 편향된다. 기류는 아암(350)으로부터 멀리 편향된다. 도 3e의 아암(350)은 이 아암(350) 위로 흐르는 공기의 발산 기류를 생성한다.
아암(360)의 종단면도의 일례가 도 3f에 도시된다. 아암(360)은 6개의 실질적으로 편평면(361, 362, 364, 365, 366, 367)을 갖는다. 편평면 중 2개의 편평면(361, 362)은 서로에 대해 실질적으로 평행하며, 상부 및 하부 대향면은 들어오는 기류의 방향에 수직이다. 다른 2개의 편평면(364, 367)은 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 마지막 2개의 편평면(365, 366)은 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 특정 예시에서, 아암(360)은 실질적으로 육각형의 종방향 단면을 갖는다. 들어오는 기류는 제 1 측면(364)에 의해 편향된다. 기류는 아암(360)으로부터 멀리 편향된다. 들어오는 기류는 제 2 측면(366)에 의해 편향된다. 기류는 아암(350)으로부터 멀리 편향된다. 도 3f의 아암(360)은 이 아암(360) 위로 흐르는 공기의 발산 기류를 생성한다. 아암(360)은 또한 제 3 측면(365) 및 제 4 측면(367) 위로 흐르는 공기로 인해 제 2 수렴 기류를 생성한다. 그러므로, 도 3f의 아암(360)은 교란된 기류를 생성한다.
예를 들면, 도 3c에서와 같이, 여기에 설명된 바와 같이 배열되고, 그리고 예를 들면, 도 3d 내지 도 3f에서와 같이 프로파일링된 요소 또는 아암을 포함하는 입구 구조물은 축조 분말 용기 내로의 강제 기류를 교란시키도록 작용한다. 이러한 교란된 기류는 난류형, 사이클론형일 수도 있고, 소용돌이를 형성할 수도 있다.
도 4에 도시된 일례에서, 입구(402)는 제 1 요소(410) 및 제 2 요소(420)를 포함하는 구조물(405)가 있는 대체로 원형 단면 튜브(403)를 포함한다. 특정 예시에서, 제 1 요소(410) 및 제 2 요소(420)는 또한 입구(402) 내에서 종방향으로 이격된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 요소(410)는 제 2 요소(420)로부터 거리(L)만큼 종방향으로 이격된다. 도시된 예시에서, 제 1 요소(410)는 입구(402)의 개방 단부(404)를 향해 배치된다. 도시된 바와 같이, 제 1 요소(410) 및 제 2 요소(420)는 입구(402)의 종축(A)을 따라 종방향으로 정렬된다. 특정 예시에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 프레임(414)의 개구(412)가 제 2 프레임(424)의 개구(422)와 정렬되지 않도록, 제 1 프레임(414)은 제 2 프레임(424)에 대해 입구의 종축(A)을 중심으로 회전될 수도 있다. 도 3a에 도시된 예시에서, 예를 들어, 제 1 요소(310)는 제 1 중앙 육각형 개구(318)의 하나의 에지를 이등분하는 제 1 반경방향 축(D)을 갖는다. 도 3b에 도시된 예시에서, 제 2 요소(320)는 제 2 중앙 육각형 개구(328)의 대응하는 에지를 이등분하는 제 2 반경방향 축(D')을 갖는다. 입구의 종축(A)을 중심으로 하는 제 1 요소(310)의 시계방향 회전은, 입구의 종축(A)에 수직인 반경방향 축(D)의 방향을 변화시킨다. 제 1 요소(310)의 개구(312) 및 제 2 요소(320)의 개구(322)가 정렬되지 않도록, 제 1 요소(310) 또는 제 2 요소(320)는 다른 하나에 대해 회전될 수도 있다. 일례에서, 제 1 요소(310)는 약 10도 내지 50도만큼 회전된다. 일례에서, 제 1 요소(310)는 약 30도 내지 40도로 회전된다. 도 3c의 특정 예시에서, 제 2 요소(320)는 제 1 요소에 대해 약 20도만큼 회전된다. 다른 특정 예시(도시되지 않음)에서, 제 1 프레임(414) 및 그 각각의 개구(412)는 제 2 프레임(424) 및 그 각각의 개구(422)와 정렬될 수도 있다.
도 4에 도시된 예시에서, 제 1 및 제 2 요소(410, 420)의 개구(412, 422)의 비-정렬은 입구(402)를 통해 그리고 각자의 용기(도시되지 않음) 내로 흐르는 강제 기류의 난류를 유도한다. 특히, 제 1 및 제 2 요소(410, 420)를 포함하는 구조물(405)는 입구(402)를 통해 그리고 각자의 용기(도시되지 않음) 내로 흐르는 강제 기류의 회전을 유도한다.
도 5a 내지 도 5d는 교란된 강제 기류가 용기 내로 들어갈 수 있게 하는 입구의 구성체(arrangement)의 특정 예시를 도시한다. 입구(502, 522, 542, 562)의 도 5a 내지 도 5d에 도시된 예시는 대체로 원형 단면 튜브(503, 523, 543, 563) 및 개방 단부(504, 524, 544, 564)를 구비하는 튜브형 구성체를 포함한다. 특정 실시예시에서, 입구(502, 522, 542, 562)는 제 1 개구(508, 528, 548, 568)를 갖는 제 1 요소(506, 526, 546, 566)와, 입구(502, 522, 542, 562) 내에 배치된 제 2 개구(514, 534, 554, 574)를 갖는 제 2 요소(512, 532, 552, 572)를 구비한다. 도 5b 및 도 5d의 특정 예시에서, 입구(522, 562)는, 제 1 개구(528, 568)를 갖는 제 1 요소(526, 566)와, 입구(522, 562) 내에 배치된 제 2 개구(534, 574)를 갖는 제 2 요소(532, 572)를 포함하는 구조물(525, 565)을 구비한다. 특정 예시에서, 제 1 개구(508)의 중심을 통해 돌출하는 축(F)은, 제 2 개구(514)의 중심을 통해 돌출하는 축(G)과 평행하지만 그 축(G)으로부터 오프셋된다. 특정 예시에서, 제 1 개구(508, 528, 548, 568)는 제 2 개구(514, 534, 554, 574)로부터 회전 오프셋된다. 특정 예시에서, 제 1 개구(508, 528, 548, 568)는 제 2 개구(514, 534, 554, 574)보다 입구(502, 522, 542, 562)의 종축(A)을 따른 중심 지점에 더 가깝다. 특정 예시에서, 제 1 개구(508, 528, 548, 568)는 제 2 개구(514, 534, 554, 574)보다 입구(502, 522, 542, 562)의 종축(A)에 따른 중심 지점으로부터 멀리 있다.
도 5a에 도시된 예시와는 대조적으로, 입구(522)의 도 5b에 도시된 예시는 입구 튜브형 섹션(523)과, 튜브형 섹션 상에 끼워맞춰지는 입구 구조물(525)을 포함한다. 입구 구조물(525)는 제 1 개구(528)를 갖는 제 1 요소(526)와, 제 2 개구(534)를 갖는 제 2 요소(532)를 포함한다. 도 5b의 예시에서, 구조물(525)는, 제 1 요소(526)와 제 2 요소(532)를 결합시키고, 튜브형 섹션(523)에 부착되어 그 개방 단부(524)를 적어도 부분적으로 덮는 부분(530)을 포함한다. 특정 예시에서, 구조물(525)는 튜브형 섹션(523) 상에 나사 결합(screw)되거나, 또는 튜브형 섹션(523) 주위에 꼭 맞게 끼워맞춰지는 크기를 갖는다. 제 2 요소(532)는 구조물(525)에 고정적으로 부착되거나, 또는 상기에 설명되었던 바와 같이 홈, 돌출부 또는 유사한 것의 상보적인 구성체를 사용하여, 구조물(525)에 제거 가능하게 부착되어, 제 1 요소(526)의 배향에 대해, 구조물(525) 내에서 회전 정렬되도록 구성될 수도 있다. 입구(522)의 종축(A)에 평행한 방향으로 연장되는 구조물(525)의 부분(530) 상에 나사산(screw thread)이 위치될 수도 있다. 구조물(525)의 부분(530)은 도 5b에 도시된 바와 같이 입구의 튜브형 섹션(523)의 적어도 일부를 덮을 수도 있다.
도 5c에 도시된 예시에서, 입구(542)는 대체로 원형 단면의 튜브형 섹션(543)의 개방 단부(544)를 포함하고, 제 1 요소(546)는 튜브형 섹션(543)의 개방 단부(544)를 해제 가능하게 덮도록 구성된다. 특정 예시에서, 제 1 요소(546)는 튜브형 섹션(543) 상에 나사 결합되거나, 또는 튜브형 섹션(543) 주위에 꼭 맞게 끼워맞춰지는 크기를 갖는다. 제 1 요소(546)의 부분(550)은 도 5c에 도시된 바와 같이 튜브형 섹션(543)의 적어도 일부를 덮을 수도 있다.
도 5c에 도시된 예시에서, 제 2 요소(552)는 튜브형 섹션(543) 내에 배치되고 입구(542)의 종축(A)을 따라 제 1 요소(546)로부터 이격된다. 특정 예시에서, 제 1 요소(546)와 제 2 요소(552) 사이에 공기 필터(555)가 지지된다. 공기 필터(555)는, 예를 들어, 용기 내로의 강제 기류를 허용하지만 입자가 용기에 들어가거나 빠져나가는 것을 방지하도록 적절하게 구성될 수도 있는 플라스틱, 금속, 발포체(foam) 또는 직물 거즈 또는 필터 재료를 포함할 수도 있다. 도시된 특정 예시에서, 공기 필터(555)는 사용 시에 입구를 통과하는 공기를 여과하면서, 다른 때에 축조 재료가 용기로부터 빠져나가는 것을 방지한다. 특정 예시에서, 공기 필터(555)는 제 1 요소(546)와 제 2 요소(552) 사이에 위치된다. 다른 특정 예시에서, 공기 필터(555)는 제 1 개구(548) 및 제 2 개구(554) 중 적어도 하나 내에 위치될 수도 있다. 다른 특정 예시에서, 공기 필터(555)는 도 3b의 정렬 특징부(329)를 참조하여 전술된 바와 같이 하나 이상의 홈 또는 돌출부에 의해 입구(542)에 고정될 수도 있다. 일부 예시에서, 공기 필터(555)는 튜브형 섹션(543)으로부터 제 1 요소를 제거함으로써 삽입 또는 교체될 수도 있다.
도 5d의 예시에서, 제 1 요소(566) 및 제 2 요소(572)는 도 5b를 참조하여 앞서 설명된 구조물(525)과 유사한 구조물(565)의 일부이다. 도 5d의 특정 예시에서, 구조(565)는 제 1 요소(566)와 제 2 요소(572)를 결합시키는 부분(570)을 포함한다. 도 5d에 도시된 예시에서, 필터(575)는 제 1 요소(566)와 제 2 요소(572) 사이에 위치된다. 도 5d의 예시에서, 필터(575)는 튜브형 섹션(563)으로부터 구조물(565)을 제거하고 제 2 요소(572)를 부분(570)으로부터 분리시킴으로써 삽입 또는 교체될 수도 있다. 이어서, 제 2 요소(572)는 상술된 종류의 상보적인 정렬 특징부를 참조하여 제 1 요소(566)의 배향에 대해 올바른 회전 배향으로 교체되고 정렬될 수도 있다. 다른 특정 예시에서, 필터(575)는 예를 들면, 구조물(565) 내의 슬롯 또는 서랍부(drawer)를 통해 접근 가능할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 1 요소(566) 및 제 2 요소(572) 중 적어도 하나는 구조물(565)로부터 제거 가능할 수 있어서, 필터(575)에 대한 사용자 접근(user access)을 제공한다. 특정 예시에서, 구조물(565)은 모듈형이고, 제 1 요소(566), 제 2 요소(572) 및 부분(570) 중 임의의 하나는 필터(530)에 접근하도록 분리되고 구조물(565)에 다시 연결될 수도 있다.
도 5a 내지 도 5d의 구조물을 형성하는 요소 내의 개구의 배열은 각각의 용기로의 강제 기류를 교란시킨다. 일부 예시에 따르면, 도 5a 및 도 5d의 요소, 및 요소 및 각자의 개구의 배열은 도 3a 및 도 3b에 도시되고 도 3c에 도시된 바와 같이 정렬되는 요소의 형태를 포함할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 예시에 따른 입구에 대한 대안적인 구조물(600)의 상이한 예시적인 도면을 도시한다. 구조물(600)은 외면(605) 및 내면(610)을 갖는 단일 요소를 포함한다. 외면(605)은 공기 입구로서의 역할을 하는 개구(606 및 607)를 포함한다. 내면(610)은, 공기 출구로서의 역할을 하고, 구조물을 통해 각각의 공기 채널(615 및 620)을 거쳐서 외면 상의 개구에 연결되는 대응하는 개구(611 및 612)를 포함한다. 내면(610) 상의 개구(611, 612)는 사실상 외면 상의 개구(606, 607)에 대해 회전 오프셋된다. 따라서, 외면으로부터 구조물 내로 인출되는 강제 기류는 기류가 다수의 상이한 방향으로 안내되기 때문에, 각자의 용기로 들어갈 때 교란된다. 이러한 구조물은 대신에, 단일 요소를 관통하는 단일 개구로, 또는 단일 요소를 관통하는 2개 이상의 개구로 설계될 수도 있다. 개구는 기류 교란을 증가시키는 다양한 상이한 방식으로 구성될 수도 있다.
도 7은 3D 적층 가공 시스템에서 기류를 유도하는 방법(700)의 일례를 도시한다. 방법(700)은 블록(705)을 포함하며, 여기서 축조 재료는 용기의 출력 포트로부터 흡인되어, 용기의 입구 포트를 통해 강제 기류를 유도한다. 입구 포트는 사용 시에 용기로 들어가는 강제 기류를 교란시키는 구조물을 포함한다. 특정 예시에서, 방법(700)은 3D 적층 가공 시스템에서 행해지며, 여기서 입구 포트는 입구면 및 출구면을 갖는 개구를 포함하는 구조물을 포함한다. 특정 예시에서, 입구면 및 출구면은 입구 포트 내로 들어갈 때 입구 구조물을 통과하는 기류를 교란시키도록 비-정렬된다. 여기에 설명된 특정 예시는 방법(700)을 행할 용기를 제공한다.
도 8a는 축조 재료 용기(800)로 들어가는 교란되지 않은 강제 기류의 예시적인 경로를 도시하는 개략도이다. 축조 분말이 출구(820)를 통해 추출되어 출구(820)로 흐를 때, 기류는 입구(810)를 통해 용기(800)로 들어가도록 야기된다. 기류는, 축조 재료 용기(800)로의 입구(810)가 기류 형태 및/또는 방향에 상당한 영향을 미치지 않는 한 교란되지 않는다. 기류는 오직 입구(810)와 출구(820) 사이에 위치된 축조 분말(830)만을 교란시킨다. 용기 벽(840, 845)에 대항하여 위치된 축조 분말(830)은 용기(800) 내에 남아 있다. 축조 분말(830)은 기류가 용기(800)를 통과한 후에 꼼짝 못하게 될 수도 있다.
도 8b는 축조 재료 용기(850)로 들어가는 교란된 기류의 예시적인 경로를 도시하는 개략도를 도시한다. 기류는 입구(860)를 통해 용기(850)로 들어가고 여기에 설명된 종류의 구조물(865)에 의해 교란된다. 기류는 축조 재료 용기(800)로의 입구(810)가 기류 형태 및/또는 방향에 상당한 영향을 미치는 한, 교란된다. 기류는 난류형, 사이클론형일 수도 있으며 소용돌이를 형성할 수도 있다. 교란된 기류는 용기(850) 주위로 출구(870)로 흐른다. 교란된 기류는 용기(800) 내에 위치되고 벽(890, 895)에 대항하여 위치된 축조 분말(880)의 위치를 바꿔놓을 수도 있다. 도 8b의 교란된 기류는 분말(880)이 출구(870)를 통해 제거되도록 분말(880)을 벽(890, 895)으로부터 멀어지게 한다. 전위(dislocate)된 분말(880)은 그 다음에 쉽게 추출될 수 있으며, 보통 말하는 그런 3D 프린터 또는 PMS의 하중이 최적화된다. 기류가 용기(800)를 통과한 후에 축조 분말(830)은 꼼짝 못하게 되지 않는다.
상술된 설명은 설명된 원리의 예시를 도시 및 설명하도록 나타내었다. 본 설명은 이러한 원리를 포괄하거나, 개시된 임의의 정확한 형태로 제한하도록 의도되지 않는다. 상기 개시내용에 비추어 많은 변경 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 입구 구조물은 하나 이상의 개구를 각각 포함하는 여기에 설명된 종류의 1개, 2개 또는 3개 이상의 요소를 포함할 수도 있다. 임의의 하나의 예시와 관련하여 설명된 임의의 특징부가 단독으로 또는 설명된 다른 특징부와 조합하여 사용될 수도 있으며, 또한 예시 중 임의의 다른 예시의 임의의 특징부, 또는 예시 중 임의의 다른 예시의 임의의 조합물과 함께 조합되어 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기에 있어서,
    축조 재료가 상기 축조 재료 용기로부터 추출될 수 있게 하도록 축조 재료 용기의 외부면을 관통하는 출구와,
    사용 시에 강제 기류가 상기 축조 재료 용기 내로 들어갈 수 있게 하도록, 상기 축조 재료 용기의 외부면을 관통하며, 종축을 갖는 입구를 포함하며,
    상기 입구는 내면 및 외면을 갖는 구조물을 포함하고, 상기 내면 및 외면은 상기 구조물을 관통하는 적어도 하나의 개구를 형성하고, 상기 개구를 통해 강제 공기가 사용 시에 흐르고, 상기 내면 및 외면은, 상기 내면 및 외면 각각을 관통하고 상기 종축에 평행한 적어도 하나의 축을 따라 비-정렬되고,
    상기 내면 및 외면 각각은 상기 입구의 종축에 수직이고,
    상기 내면 및 상기 외면은 플라스틱으로 형성되는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구의 종축은 상기 축조 재료 용기의 외부면에 수직인
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부면은 상기 입구의 종축이 관통하는 평면을 포함하고, 상기 내면 및 외면 각각은 상기 외부면의 평면에 평행한
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조물은,
    제 1 요소와,
    제 2 요소를 포함하고,
    상기 제 1 요소는 상기 외면을 포함하고, 상기 제 2 요소는 상기 내면을 포함하며, 상기 제 1 요소 및 제 2 요소는 사용 시에 상기 축조 재료 용기 내로 들어가는 기류를 교란시키는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 요소는 제 1 개구를 포함하고, 상기 제 2 요소는 제 2 개구를 포함하며, 상기 제 1 개구는 상기 입구의 종축에 평행한 축을 따라 제 2 개구로부터 축방향으로 오프셋되는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 요소는 제 1 배열의 복수의 개구를 포함하는 제 1 프레임을 구비하고, 상기 제 2 요소는 제 2 배열의 복수의 개구를 포함하는 제 2 프레임을 구비하는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 개구의 제 1 배열은 상기 개구의 제 2 배열과 동일한
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임은 상기 제 2 프레임에 대해 상기 입구의 종축을 중심으로 회전되어, 상기 제 1 프레임 내의 개구가 상기 제 2 프레임의 대응하는 개구와 비-정렬되는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 배열 및 제 2 배열은 적어도 하나의 육각형 또는 사다리꼴 개구를 포함하는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 요소 및 제 2 요소는 상기 입구에서 종방향으로 이격되는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 요소와 상기 제 2 요소 사이에 공기 필터가 지지되는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 입구는 개방 단부를 포함하고, 상기 제 1 요소는 상기 입구의 개방 단부를 해제 가능하게 덮도록 구성되는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  14. 3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기에 있어서,
    축조 재료를 수용하는 저장조와,
    상기 축조 재료가 상기 저장조로부터 인출되게 하는 출구 구조물과,
    공기가 상기 저장조 내로 흐르게 하고, 입구면 및 출구면을 갖는 적어도 하나의 개구 및 종축을 포함하는 입구 구조물을 포함하며,
    상기 입구면 및 출구면은 상기 적어도 하나의 개구를 형성하고, 상기 입구 구조물을 통해 상기 축조 재료 용기 내로 흐르는 회전 기류를 생성하도록 구성되고,
    상기 입구면 및 출구면은, 상기 입구면 및 출구면 각각을 관통하고 상기 종축에 평행한 적어도 하나의 축을 따라 비-정렬되고,
    상기 입구면 및 출구면 각각은 상기 입구 구조물의 종축에 수직이고,
    상기 입구면 및 상기 출구면은 플라스틱으로 형성되는
    3D 적층 가공 시스템용 축조 재료 용기.
  15. 3D 적층 가공 시스템에서 난기류를 생성하는 방법에 있어서,
    축조 재료 용기의 입구 포트를 통해 기류를 유도하도록 상기 축조 재료 용기의 분말 출력 포트에 강제 기류를 가하는 것을 포함하고,
    상기 입구 포트는 입구면 및 출구면을 갖는 개구 및 종축을 포함하며,
    상기 입구면 및 출구면은 상기 입구 포트 내로 들어갈 때 입구 구조물을 통과하는 난기류를 생성하도록 비-정렬되고,
    상기 입구면 및 출구면 각각은 상기 입구 포트의 종축에 수직이고,
    상기 입구면 및 상기 출구면은 플라스틱으로 형성되는
    난기류 생성 방법.
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