KR102229876B1 - 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치 - Google Patents

3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치 Download PDF

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다우 실리콘즈 코포레이션
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Abstract

여러 실시예에 따라, 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 이용하여 층으로 3차원 물체를 무형으로 인쇄하기 위한 장치(100)가: 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)으로 인쇄 재료(104)를 출력하기 위한 적어도 하나의 인쇄 헤드(102); 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 의해서 출력된 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)을 수용하기 위한 인쇄 평판(106); 인쇄 평판(106) 위에 이동 가능하게 배열된(108h) 막대-형상의 가열 장치(108); 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)을 가열하기 위해서, 막대-형상의 가열 장치(108)를 제어하여 인쇄 평판(106)으로 지향된 열 복사선(128)을 방출시키도록 구성된 열 제어기(118); 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 이동시키기 위해서 막대-형상의 가열 장치(108)에 커플링된 적어도 하나의 모터(138); 인쇄 평판(106) 상에 인쇄된 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104d)을 경화시키기 위해서, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 이동시키기 위해 적어도 하나의 모터(138)를 제어하도록 구성된 모터 제어기(148)를 포함할 수 있다.

Description

3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치
여러 실시예가 일반적으로 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치에 관한 것이다.
적층 제조(additive manufacturing)는, 3차원 물체를 컴퓨터 제어 하에서 층별로 생성하기 위한 다양한 유형의 상이한 기술들을 포함하는, 급속히 성장하는 분야이다. 적층 제조는 또한 매우 넓은 의미에서 3차원적 인쇄(3D인쇄)로 지칭된다. 그러나, 적층 제조 기술의 명명법이 반드시 균일하게 선택될 필요가 없고, 예를 들어, 결합제 젯팅, 지향형 에너지 침착(directed energy deposition), 재료 분출, 재료 젯팅, 분말 베드 융합, 시트 라미네이션(lamination) 및 배트 광 중합(vat photo polymerization)과 같은, 상이한 주요 개념들이 이러한 분야에 존재한다. 상이한 적층 제조 기술들에서, 해당 방법을 위한 적합한 재료와 함께, 물체의 희망하는 3차원 형상을 생성하는 방식, 예를 들어 연속적인 층들이 제공되는 방식이 다를 수 있다. 압출 유형 적층 제조 기술은, 예를 들어 융합 침착 모델링(FDM) 또는 융합 필라멘트 제조(FFF) 및 로보캐스팅(robocasting) 또는 직접 잉크 작성(direct ink writing)을 포함할 수 있다. 분말 베드 유형의 적층 제조 기술은, 예를 들어, (분말 베드 및 잉크젯 헤드 3D 인쇄, 3DP로도 지칭되는) 결합제 젯팅, 전자-빔 용융(EBM), 선택적 레이저 용융(SLM), 선택적 가열 소결(SHS), 선택적 레이저 소결(SLS), 및 직접 금속 레이저 소결(DMLS)을 포함할 수 있다. 광 중합화 유형의 적층 제조 기술은, 예를 들어, 스테레오리소그래피(stereolithography)(SLA) 및 디지털 광 프로세싱(DLP)을 포함할 수 있다. 또한, 여러 가지 다른 유형의 적층 제조 기술이 있을 수 있다.
여러 실시예에 따라, 적어도 하나의 인쇄 재료를 이용하여 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치가 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링으로 인쇄 재료를 출력하기 위한 적어도 하나의 인쇄 헤드, 적어도 하나의 인쇄 헤드에 의해서 출력된 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링을 수용하기 위한 인쇄 평판(printing platen), 인쇄 평판 위에 이동 가능하게 배열된 막대-형상의 가열 장치, 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링을 가열하기 위해서, 막대-형상의 가열 장치를 제어하여 인쇄 평판으로 지향된 열 복사선을 방출시키도록 구성된 열 제어기, 막대-형상의 가열 장치를 인쇄 평판 위에서 이동시키기 위해서 막대-형상의 가열 장치에 커플링된 적어도 하나의 모터, 및 인쇄 평판 상에 인쇄된 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링을 경화시키기 위해서, 막대-형상의 가열 장치를 인쇄 평판 위에서 이동시키기 위해 적어도 하나의 모터를 제어하도록 구성된 모터 제어기를 포함할 수 있다.
도면에서, 유사 참조 문자는 일반적으로 상이한 도면들 전체를 통해서 동일 부품을 지칭한다. 도면이 반드시 실제 축척(scale)이지 않고, 그 대신에 본 발명의 원리를 설명할 때 일반적으로 강조된다. 이하의 설명에서, 본 발명의 여러 실시예가 첨부 도면을 참조하여 설명된다.
도 1a 및 도 1b는, 여러 실시예에 따른, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치를 개략도로 각각 도시한다.
도 2a 및 도 2b는, 여러 실시예에 따른, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치를 개략도로 각각 도시한다.
도 3은, 여러 실시예에 따른, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치를 개략도로 도시한다.
도 4a 내지 도 4f는, 여러 실시예에 따른, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치를 개략도로 도시한다.
이하의 상세한 설명은, 예시로서, 본 발명이 실시될 수 있는 특정의 상세 내용 및 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조한다.
"예시적"이라는 단어는 본원에서 "예, 예시, 또는 묘사로서 기능한다"는 것을 의미하도록 사용되었다. "예시적"으로서 본원에서 설명된 실시예 또는 설계가 반드시 다른 실시예 또는 설계보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.
다양한 실시예가 적층 제조 프로세스에, 그리고, 인쇄 장치로서 본원에서 또한 지칭되는, 이러한 적층 제조 프로세스를 통해서 3차원 물체를 생성하기 위한 장치에 관한 것이다. 다양한 실시예에 따라, 적층 제조 프로세스는 3차원 물체의 층을 연속적으로 형성하기 위한 인쇄 기술을 기초로 할 수 있다. 그에 따라, 인쇄 헤드는 각각의 층을 위한 인쇄 재료를 침착시키기 위해서 이용된다.
일반적으로, 다양한 인쇄 재료, 예를 들어 열가소성 재료, 페이스트, 듀로플라스틱(duroplastic) 재료, 저융점 금속, 및 기타가, 인쇄에 의해서 연속적으로 층을 형성하는 것을 기초로 하는 적층 제조를 위해서 이용될 수 있다. 열가소성 재료는, 예를 들어, 폴리아미드(예를 들어, 지방족 폴리아미드), 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리에스테르, 예를 들어 폴리카프로락톤(PCL), 폴리카보네이트, 폴리락트산(PLA), 폴리프로필렌(PP), 및/또는 그 혼합물 등을 포함할 수 있다. 인쇄 재료로서 이용되는 물질이 페이스트 또는 액체 또는 인쇄에 적합한 임의의 다른 재료일 수 있다. 페이스트는, 그러한 페이스트가 유체와 같이 유동하게 만드는, 충분히 큰 부하 또는 응력이 인가될 때까지, 고체로서 거동할 수 있다. 또한, 인쇄를 가능하게 하기 위해서 또는 가열된 인쇄 재료를 이용하여 인쇄 결과를 최적화하기 위해서 인쇄 재료의 점도를 변화시키도록, 인쇄 재료의 온도가, 예를 들어, 인쇄 헤드 내에서 인쇄 재료를 가열하는 것을 통해서, 변화될 수 있다.
그러나, 다양한 실시예가 전술한 바와 같은 또는 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같은 다른 적합한 인쇄 재료를 프로세스할 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
여러 실시예에 따라, 단지 하나의 중합체 또는 하나 초과의 중합체의 블렌드(blend)를 포함하는 인쇄 재료가 이용될 수 있다. 인쇄 재료가 인쇄된 후에 중합이 격발(trigger)되도록, 인쇄 재료가 구성될 수 있다. 예를 들어, 수지 블렌드가 인쇄 재료로서 이용될 수 있고, 그러한 수지 블렌드의 중합은 전자기 복사선에 의해서 및/또는 열에 의해서(열경화 중합체 수지 블렌드) 격발될 수 있다. 격발된 중합을 허용하기 위해서, 촉매 및/또는 개시제가 이용될 수 있다.
도 1a는, 여러 실시예에 따른, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치(100)를 개략도로 도시한다. 도 1b는, 여러 실시예에 따른, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치(100)를 개략적인 상면도로 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)를 포함할 수 있다. 인쇄 헤드(102)는 인쇄 재료(104)를 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)으로 출력하도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 인쇄 헤드(102)는, 인쇄 재료(104)를 스트링-형상으로 출력하기 위한 노즐(102d) 또는 유사물을 포함할 수 있다.
여러 실시예에 따라, 장치(100)는 인쇄 평판(106)을 더 포함할 수 있다. 인쇄 평판(106)은, 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 의해서 출력되는 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)을 수용하도록 구성될 수 있다. 재료 스트링(104s)이 희망에 따라 인쇄 평판(106) 상에 침착될 수 있도록, 인쇄 평판(106)이 인쇄 헤드(102) 아래에 배열될 수 있거나, 다시 말해서, 인쇄 헤드(102)가 인쇄 평판(106)에 대해서 배열될 수 있다. 인쇄 평판(106)은, 인쇄 헤드(102)에 대한 인쇄 평판(106)의 위치 및/또는 배향을 조정할 수 있게 하는 조정 메커니즘(미도시)에 커플링될 수 있다. 또한, 예를 들어, 선택적으로, 인쇄 헤드(102)는, 인쇄 평판(106)에 대한 인쇄 헤드(102)의 위치 및/또는 배향을 조정할 수 있게 하는 조정 메커니즘(미도시)에 커플링될 수 있다. 또한, 인쇄 헤드(102)는, 임의의 희망하는 방식으로 인쇄 헤드(102)가 인쇄 평판(106)에 대해서 이동할 수 있게 하는 구동 메커니즘(미도시)에 커플링될 수 있고, 예를 들어, 구동 메커니즘은 x-축, y-축, 및/또는 z-축을 따른 인쇄 헤드(102)의 구동을 허용하도록 구성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 선택적으로, 구동 메커니즘은, x-축, y-축, 및/또는 z-축 주위의 인쇄 헤드(102)의 틸팅(tilting)을 허용하도록 구성될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 장치(100)는 막대-형상의 가열 장치(108)를 더 포함할 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)는 인쇄 평판(106) 위에 이동 가능하게 배열될 수 있다(108h). 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 인쇄 평판(106)에 대한 막대-형상의 가열 장치(108)의 위치 및/또는 배향을 조정할 수 있게 하는 조정 메커니즘(미도시)에 커플링될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 인쇄 평판(106)에 대한 막대-형상의 가열 장치(108)의 이동 평면 또는 이동 방향을 형성하는 적어도 하나의 안내 시스템 또는 레일 시스템을 통해서 이동 가능하게 배열될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 하나 이상의 모터(138)가, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106)에 대해서 이동시키기 위해서(108h) 이용될 수 있다. 다시 말해서, 장치(100)는, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 이동시키기 위해서 막대-형상의 가열 장치(108)에 커플링된 적어도 하나의 모터(138)를 더 포함할 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)가 인쇄 평판(106)의 표면(106s)에 평행한 방향으로(예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 방향(101)으로) 또는 그에 평행한 평면(예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 방향(101, 103)에 의해서 형성되는 평면) 상에서 이동될 수 있는 방식으로, 막대-형상의 가열 장치(108)가 이동 가능하게 배열될 수 있다(108h). 장치(100)가 모터 제어기(148)를 더 포함할 수 있다. 모터 제어기(148)는, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 이동시키기 위해서 적어도 하나의 모터(138)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이는, 인쇄 헤드(102)에 의해서 인쇄 평판(106) 상에 출력된(또한 '인쇄된'으로 지칭됨) 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104d)을 경화시킬 수 있다. 경화는 인쇄 평판(106) 상에 침착된 인쇄 재료(104)를 응고시키기 위해서 이용될 수 있는데, 이는, 인쇄 재료(104)가 인쇄 헤드(102)를 통해서 인쇄될 수 있도록 액체 또는 점성적일 수 있기 때문이다.
여러 실시예에 따라, 장치(100)는 열 제어기(118)를 더 포함할 수 있다. 열 제어기(118)는, 인쇄 평판(106)으로 지향되는 열 복사선(128)을 방출하여 인쇄 평판(106) 상에 침착된 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104d)을 가열하기 위해서 막대-형상의 가열 장치를 제어하도록 구성될 수 있다.
예시적으로, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 임의의 희망하는 방식으로 막대-형상의 가열 장치(108)가 인쇄 평판(106)에 대해서 이동할 수 있게 하는 구동 메커니즘(138, 148)에 커플링될 수 있고, 예를 들어, 구동 메커니즘은 x-축, y-축, 및/또는 z-축을 따른 인쇄 헤드(102)의 구동을 허용하도록 구성될 수 있다. 또한, 구동 메커니즘(138, 148)은, x-축, y-축, 및/또는 z-축 주위의 막대-형상의 가열 장치(108)의 틸팅을 허용하도록 구성될 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)의 틸팅은, 인쇄 평판(106)의 또는 인쇄 헤드(102)에 의해서 인쇄 평판(106) 상으로 출력된 인쇄 재료 스트링(104d)의 균질한 조사(irradiation)를 제공하기 위해서, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106)에 대해 정렬시키기 위해 이용될 수 있다. 또한, 막대-형상의 가열 장치(108)와 인쇄 평판(106) 사이의 (예를 들어, 도 1a에 도시된 방향(105)을 따른) 미리-규정된 거리가 제공되어, 인쇄 평판(106)의 또는 인쇄 헤드(102)에 의해서 인쇄 평판(106) 상으로 출력된 인쇄 재료 스트링(104d)의 희망 조사를 생성할 수 있다. 정렬 후에, 막대-형상의 가열 장치(108)가 인쇄 평판(106)의 표면(106s)에 평행한 하나의 방향(예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 방향(101))만을 따라서 또는 인쇄 평판(106)의 표면(106s)에 평행한 평면(예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 방향(101, 103)에 의해서 형성된 평면) 내에서 이동될 수 있다.
3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 장치(100)를 이용하여, 인쇄 재료(104s)를 층(104d)으로 인쇄 평판(106) 상으로 연속적으로 침착(또는 연속적으로 인쇄로도 지칭됨)시켜 희망 크기 및 형상의 3차원 물체를 제공할 수 있다. 적층 제조 및 3차원적 인쇄를 위해서 일반적으로 이용되는 바와 같이, 층의 인쇄가 컴퓨터 보조될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)는 막대-형상의 램프, 예를 들어 자외선(UV)(또한 UV 광으로도 지칭됨)을 방출하기 위한 UV-램프 또는 적외선(IR)(또한 IR 광으로도 지칭됨)을 방출하기 위한 IR-램프를 포함할 수 있다. 그에 따라, 막대-형상의 램프는, 약 100　nm 내지 약 380　nm 범위의 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 막대-형상의 램프는, 약 780　nm 내지 약 1 mm 범위의 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 복사된 열(128)이 인쇄 평판(106)의 실질적으로 전체 폭(103a) 상으로 조사되도록, 막대-형상의 가열 장치(108)(예를 들어, 막대-형상의 램프)가 대략적으로 인쇄 평판(106)의 폭(103a) 이상의 길이(103b)를 가질 수 있다. 다시 말해서, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 선형적으로 이동시키는 것(108h)에 의해서, 인쇄 평판(106)의 전체 표면(106s)을 조사하도록 구성될 수 있고, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 막대-형상의 가열 장치(108)의 축방향 연장선(예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같은 방향(103)을 따른 연장선)이 (예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같은 방향(101)을 따른) 이동 방향(108h)에 대해서 평행 배열 이외의 임의의 각도(예를 들어, 수직 또는 45°내지 90°의 각도)로 배열되도록, 구성될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 인쇄 평판(106)은, 인쇄 평판(106)의 크기보다 작을 수 있는 유효 인쇄 면적(106p), 예를 들어 인쇄 평판(106)의 폭(103a) 미만의 유효 인쇄 폭(103c)을 가질 수 있다. 또한, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 막대-형상의 가열 장치(108)의 길이(103b) 미만일 수 있는 유효 가열 길이(103d)(즉, 축방향 연장 범위)를 가질 수 있다. 유효 가열 길이(103d)는 균질하게 열을 방출하는 막대-형상의 가열 장치(108)의 실제 영역에 의해서 규정될 수 있다. 예를 들어, 막대-형상의 가열 장치(108)의 가열 램프는, 예를 들어 부가적인 구조물(예를 들어, 램프 소켓 등)을 포함하는 막대-형상의 가열 장치(108) 자체보다 짧을 수 있다. 이러한 경우에, 막대-형상의 가열 장치(108)(예를 들어, 막대-형상의 램프)의 유효 가열 길이(103d)가 인쇄 평판(106)의 유효 인쇄 폭(103c) 이상일 수 있고, 그에 따라 막대-형상의 가열 장치(108)에 의해서 복사되는 열(128)이 인쇄 평판(106)의 실질적으로 전체 유효 인쇄 면적(106p) 상으로 조사된다. 다시 말해서, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 전술한 바와 같이, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 선형적으로 이동시키는 것(108h)에 의해서, 인쇄 평판(106)의 유효 인쇄 면적(106p)을 조사하도록 구성될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)(예를 들어, 막대-형상의 램프 등)가 약 10　cm 내지 약 2　m 범위, 예를 들어 약 10　cm 내지 약 1　m 범위의 길이를 가질 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 평판(106)은 대략적인 막대-형상의 가열 장치(108)의 길이 미만의 폭을 가질 수 있다.
여러 실시예에 따라, 모터 제어기(148)는, 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104d)의 각각의 층이 인쇄 평판(106) 상에 인쇄될 때 마다 적어도 한 차례, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 이동시키기 위해서 적어도 하나의 모터(138)를 제어하도록 추가적으로 구성될 수 있다. 예시적으로, 인쇄 후에 그리고 다음 층의 인쇄 전에, 막대-형상의 가열 장치(108)를 인쇄 평판(106) 위에서 적어도 한차례, 예를 들어 2차례 이동시키는 것에 의해서, 연속적으로 인쇄된 층의 각각의 인쇄된 층이 조사될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104d)을 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104d)의 적어도 하나의 인쇄 재료의 반응 온도까지 가열하기 위해서, 막대-형상의 가열 장치(108)를 제어하여 인쇄 평판(106)으로 지향된 열 복사선(128)을 방출하도록, 열 제어기(118)가 추가적으로 구성될 수 있다. 예시적으로, 반응 인쇄 재료는 희망하는 3차원 물체를 형성하는 층을 연속적으로 인쇄하기 위해서 이용될 수 있고, 인쇄 재료의 화학적 반응은, 막대-형상의 가열 장치(108)에 의해서 방출된 복사선(128)(예를 들어, IR-광으로도 지칭되는, 열 복사선)을 인쇄 재료에 인가함으로써, 격발될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 재료가 열경화 재료, 예를 들어 열경화 중합체 재료 또는 열경화 중합체 재료 블렌드일 수 있고, 화학적 반응은 열경화 재료의 중합일 수 있다.
여러 실시예에 따라, 도 2a 및 도 2b에서 각각 개략도로 도시된 바와 같이, 장치(100)는 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 수용하기 위한 저장용기(202)를 더 포함할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 저장용기(202)가 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 커플링되어, 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 공급할 수 있다. 저장용기(202)가 인쇄 헤드(102)의 일부일 수 있거나, 인쇄 헤드(102)와 별도로 제공되어 하나 이상의 공급 라인을 통해서 인쇄 재료를 인쇄 헤드(102)에 공급할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 장치(100)는 제1 예비-인쇄 액체(pre-printing liquid)(204a)를 수용하기 위한 제1 예비-저장용기(202a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)를 수용하기 위한 제2 예비-저장용기(202b)를 더 포함할 수 있다. 예비-저장용기(202a, 202b)는 제1 예비-인쇄 액체(204a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)를 저장용기(202)에 제공하도록 구성될 수 있다. 저장용기(202)는 제1 예비-인쇄 액체(204a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)로부터 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 제공하도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 제1 예비-인쇄 액체(204a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)가 혼합되고, 그에 의해서 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 획득한다. 저장용기(202) 및 예비-저장용기(202a, 202b)가 인쇄 헤드(102)의 일부일 수 있거나, 인쇄 헤드(102)와 별도로 제공되어 둘 이상의 공급 라인을 통해서 인쇄 재료를 인쇄 헤드(102)에 공급할 수 있다.
여러 실시예에 따라, 제1 예비-인쇄 액체(204a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)가 열경화 인쇄 재료(104) 또는 임의의 다른 반응성 인쇄 재료(104)의 성분일 수 있고, 화학적 반응은 막대-형상의 가열 장치(108)에 의해서 격발될 수 있다. 같은 방식으로, 막대-형상의 복사선 방출 장치(108)가 이용될 수 있고, 제1 예비-인쇄 액체(204a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)가 화학적 반응 인쇄 재료(104)의 성분일 수 있고, 화학적 반응은 막대-형상의 복사선 방출 장치(108)에 의해서 격발될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 도 2a 및 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 투여량 제어기(dosage controller)(214)를 이용하여, (예를 들어, 투여량 제어기(214)에 의해서 제어되는 투여 유닛을 통해서) 저장용기(202)에 공급되는 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 투여할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 투여량 제어기(214)는, (예를 들어, 투여량 제어기(214)에 의해서 제어되는 투여 유닛을 통해서) 저장용기(202)에 공급되는 제1 예비-인쇄 액체(204a)의 양 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)의 양을 투여하도록 구성될 수 있다. 예비-인쇄 액체(204a, 204b)가 또한 인쇄 재료(104)의 성분으로서 지칭될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 적어도 하나의 인쇄 재료를 이용하여 연속적으로 형성되는 층을 통해서 3차원 물체를 무-몰드(mold-free)(다시 말해서 무형)로 인쇄(또한, 적층 제조 또는 3D-인쇄로 지칭됨)하기 위한 장치가, 도 1a 내지 도 2b를 참조하여 전술한 것과 유사한 방식으로, 제공될 수 있다. 적어도 하나의 인쇄 재료를 이용하여 연속적으로 형성된 층을 통해서 3차원 물체를 무-몰드 인쇄하기 위한 장치가: 인쇄 평판(106); 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 출력하도록(104s)(다시 말해서 인쇄하도록, 예를 들어 압출하도록 또는 스트링-형상으로 압출하도록) 그리고 (적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 의해서 출력되는(104s) 적어도 하나의 인쇄 재료를 통해서) 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물(104d)을 인쇄 평판 상에 형성하도록 구성되는 적어도 하나의 인쇄 헤드(102); 및 인쇄 평판(106) 위의 막대-형상의 가열 장치(108)의 이동을 허용하는 이동 가능 구성(108h)으로 인쇄 평판(106) 위에 배열되는 막대-형상의 가열 장치(108)를 포함할 수 있고, 막대-형상의 가열 장치(108)는, 열 복사선을 통해서 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물(104d)을 경화시키기 위해서 인쇄 평판(106)으로 지향되는 열 복사선(128)을 방출하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)는 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 스트링-형상(104s)으로 출력하도록 구성될 수 있다.
그러한 장치는, 막대-형상의 가열 장치(108)의 이동을 구동하도록 구성된 모터 배열체(138, 148)를 더 포함할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 모터 배열체(138, 148)는 막대-형상의 가열 장치(108)에 커플링된 적어도 하나의 모터(138), 및 적어도 하나의 모터(138)를 통해서 막대-형상의 가열 장치(108)의 구동된 이동을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 모터 제어기(148)를 포함할 수 있다. 그러한 장치는, 막대-형상의 가열 장치(108)로부터의 열 복사선(128)의 방출을 제어하도록 구성된 가열 장치 제어기(118)를 더 포함할 수 있다.
투여량 제어기(214)가 제어 회로, 및 그러한 제어 회로에 의해서 제어되는 적어도 하나의 투여 유닛을 포함할 수 있다. 투여량 제어기(214)는 분배 시스템의 일부일 수 있고, 적어도 하나의 투여 유닛이 또한 분배기로서 지칭될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 재료(104) 및/또는 예비-인쇄 액체(204a, 204b)(도 2a 및 도 2b 참조)를 분배하기 위해서 이용되는 분배 시스템이 하나의 분배기 또는 하나 초과의 분배기를 포함할 수 있다. 분배기가 적어도 하나의 밸브를 포함할 수 있다. 대안적으로, 밸브가 없는 분배기, 예를 들어 중공형 관 내에 배치된 회전 가능 장착형 스크롤 구조물을 기초로 하는 분배기가 이용될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 투여량 제어기(214)는, 예를 들어, 회전 가능 장착형 스크롤 구조물의 회전 방향을 변경하는 것에 의해서, 각각의 투여 단계의 종료 시에 역-흡입 프로세스(suck-back process)를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 밸브가 없는, 분배기가 또한 펌프로 지칭될 수 있다.
분배기는 인쇄 헤드(102)를 위한 인쇄 재료(104)를 제공할 수 있고, 투여량 제어기(214)를 이용하여 인쇄 헤드(102) 외부로의 인쇄 재료(104)의 유동을 제어할 수 있다. 다시 말해서, 인쇄 재료(104)의 출력이 투여량 제어기(214)에 의해서 제어될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 투여량 제어기(214)가 인쇄 헤드(102)의 일부일 수 있거나, 인쇄 헤드(102)와 별개로 배열될 수 있다.
2-성분(204a, 204b) 인쇄 재료(104)(또는 유사한 방식으로 둘 초과의 성분을 기초로 하는 인쇄 재료)가 이용되는 경우에, 성분(204a, 204b)의 각각이 그 예비-저장용기(202a, 202b)로부터 (예를 들어, 임의의 적합한 용기로부터) 추출될 수 있고 미리 규정된 비율로 혼합되어 저장용기(202) 내에서 인쇄 재료를 제공할 수 있다(도 2b 참조).
또한, 단일-성분 인쇄 재료(104)가 임의의 적합한 용기로부터 직접적으로 저장용기(202)에 제공될 수 있다(도 2a 참조). 그러나, 또한 2-성분 인쇄 재료가 미리 혼합될 수 있고 미리-혼합된 인쇄 재료로서 인쇄 헤드(102)에 직접적으로 제공될 수 있다.
예비-인쇄 액체(204a, 204b) 및/또는 인쇄 재료(104)를 저장용기로부터 추출하기 위해서, 임의의 적합한 비움 시스템(emptying system)이 이용될 수 있다. 여러 실시예에 따라, X,Y,Z-축 설정을 기초로 하는, 임의의 적합한 인쇄 장치가 이용될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 헤드(102)가 단일-성분 또는 2-성분(또는 다수-성분) 인쇄 재료를 투여하기 위한 분배기 또는 분배기 시스템으로서 구성될 수 있다. 2-성분(204a, 204b)(또는 다수-성분) 인쇄 재료(104)를 위한 분배기 또는 분배기 시스템이 균질하게 혼합된 인쇄 재료(104)를 제공하기 위한 혼합기를 포함할 수 있다. 혼합기는 미리 규정된 비율로 성분(204a, 204b)을 수용하여 희망 조성의 인쇄 재료(104)를 제공하도록 배열될 수 있다. 혼합기는 정적 혼합기(static mixer)일 수 있고, 혼합 비율은 투여량 제어기(214)에 의해서 제어될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)가 하나 이상의 단파 적외선 관 복사기(예를 들어, HEWID® Heizelemente GmbH라는 제조자로부터의 단파 적외선 관 복사기)를 포함할 수 있다. 단파 적외선 관 복사기가 실질적으로 약 780 nm 내지 약 3500　nm 범위의 파장에서 복사선을 방출할 수 있다. 그러나, 하나 이상의 다른 적합한 적외선 복사기, 예를 들어 전기 에너지를 변환함으로써 열을 방출하는 하나 이상의 세라믹 복사기, 및 기타가 이용될 수 있다. IR-관 복사기가 예를 들어 인쇄기의 Y-축을 따라서 장착될 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)의 방출이, 막대-형상의 가열 장치(108)의 적어도 하나의 가열 요소를 통해서 제공되는 가열 전류에 의해서 제어될 수 있다. 가열 요소가 열 저항기 구조물일 수 있거나 포함할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치는, 실질적으로 인쇄 평판(106)의 방향으로 복사선을 방출하도록 구성된 반사부 구조물을 포함할 수 있다.
여러 실시예에 따라, (예를 들어, ViscoTec이라는 제조자로부터의) 분배기가 3차원 인쇄기(본원에서 인쇄 장치로도 지칭됨) 내에서, 예를 들어 German RepRap이라는 제조자의 X400 인쇄기 내에서 인쇄 헤드로서 이용될 수 있다. 인쇄 재료(104) 또는 예비-인쇄 액체(204a, 204b)가, 예를 들어 3차원 인쇄기 자체로부터 공간적으로 분리된, 하나 이상의 용기 내에 저장될 수 있다. 인쇄 재료(104) 또는 예비-인쇄 액체(204a, 204b)가 펌프 배열체(비움 시스템으로도 지칭됨)를 통해서 하나 이상의 용기로부터 분배기에 공급될 수 있다. 인쇄 재료(104) 또는 예비-인쇄 액체(204a, 204b)를 분배기에 공급하기 위해서, 하나 이상의 공급 라인(예를 들어, 하나 이상의 호스, 예를 들어 하나 이상의 관)이 이용될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 재료(104)의 성분의 각각을 위해서 하나의 분리된 공급 라인이 제공될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 본원에서 설명된 인쇄 장치(예를 들어, 장치(100))의 제어 시스템은, 분배기 이동, (필요한 경우) 예비-인쇄 액체(204a, 204b)의 혼합, 및 예를 들어, 적외선 관 복사기를 위한 온도 제어부를 포함하는, 적외선 관 복사기를 제어하는 직접적인 통신을 제공하도록 구성될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 도 3은, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하기 위한 프로세스 흐름이 재료 공급부, 그리고, 전술한 바와 같이, 예를 들어 2-성분(204a, 204b) 인쇄 재료(104) 및 적절하게 구성된 인쇄 장치(100)를 이용하여, 3차원 물체를 희망 형상으로 적층 제조하는 프로세스를 포함할 수 있다는 것을 도시한다.
여러 실시예에 따라, 2개의 인쇄 재료 성분(204a, 204b)(또한, 예비-인쇄 액체로 지칭됨)이 각각의 용기(202a, 202b)(또한, 예비-저장용기로 지칭됨)로부터, 예를 들어 혼합되지 않고, 예를 들어 비움 시스템을 통해서 분배기(304)에 공급될 수 있다. 분배기(304)는 인쇄 헤드(102)로서 인쇄 장치 내에 장착될 수 있고, 전술한 바와 같이, 인쇄 헤드(102)와 유사한 방식으로 컴퓨터 제어될 수 있다. 분배기(304)는 2개의 분리된 제어 가능 펌프(304p)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 인쇄 재료 성분(204a, 204b)의 각각을 위해서, 분리된 제어 가능 펌프(304p)가 이용될 수 있다. 펌프(304p)는 2개의 인쇄 재료 성분(204a, 204b)을 제어된 방식으로 혼합기(304m)(예를 들어, 정적 혼합기)에 공급할 수 있다. 혼합기(304m)가 펌프(304p) 아래에 배열될 수 있고, 분배기(304)의 일부일 수 있거나, 분배기(304)에 커플링될 수 있다. 혼합기(304m)는, 혼합된 인쇄 재료(104)를 노즐(304n)을 통해서 출력하도록, 혼합된 인쇄 재료(104)를 노즐(304n)에 공급할 수 있다. 노즐은, 예를 들어 혼합된 인쇄 재료(104)의 점도에 맞춰 구성된, 미리-규정된 출력 직경을 가질 수 있다.
여러 실시예에 따라, 인쇄 재료 성분(204a, 204b)의 각각이 약 1 바아(bar) 내지 3 바아 범위의 압력, 예를 들어 약 2 바아의 압력 하에서 펌프(304p)의 각각의 펌프 입력부에 제공될 수 있다. 압력은 비움 시스템에 의해서 제공 및 제어될 수 있다. 펌프(304p)는, 적어도 하나의 스크롤 요소의 회전 속력을 기초로 혼합기(304m)에 대한 재료 출력을 제어하기 위한 적어도 하나의 스크롤 요소를 포함하는 회전 펌프로서 구성될 수 있다. 펌프(304p)는 인쇄 재료 성분(204a, 204b)을 미리 규정된 혼합비로 혼합기(304m)에 공급하도록 구성될 수 있다. 혼합비는 각각의 펌프(304p)의 적어도 하나의 스크롤 요소의 회전 속력을 제어함으로써 미리 규정된 값에 맞춰 조정될 수 있다(예를 들어, 더 빠른 회전 속력은, 더 느린 회전 속력에서보다, 더 많은 재료를 혼합기에 공급할 수 있을 것이다).
예로서, 1:1의 혼합비를 얻기 위해서, 양 펌프가 동일한 분당 회전수(rpm)로, 즉 동일 회전 속력으로 동작될 수 있다. 다른 예로서, 1:2의 혼합비를 얻기 위해서, 제2 재료 성분(204b)을 위한 재료 펌프(304p)가 제1 재료 성분(204a)을 위한 재료 펌프(304p)보다 2배의 분당 회전수(rpm)로 동작될 수 있다.
양 펌프 출력이 혼합기(304m)에 직접 커플링될 수 있다. 혼합기에서, 2개의 재료 성분(204a, 204b)이 서로 혼합될 수 있다. 혼합기(304m)가 노즐(304n)에 직접 커플링될 수 있다. 또한, 혼합된 인쇄 재료(104)가 노즐(304n)에 의해서 출력될 수 있다(또한, 유사 구성을 도시하는 도 1a 참조).
여러 실시예에 따라, 적층 제조 프로세스가, 전술한 바와 같이, 인쇄 장치(100)를 제어하기 위해서 (예를 들어, 지코드(gcode)로 제공되는) 인쇄 데이터를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 인쇄 데이터는 인쇄 장치(100)의 장치 제어기에 전달될 수 있고, 장치 제어기는 인쇄 데이터를 더 프로세스할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 분배기(304)가 예를 들어 인쇄 헤드로서 장치 제어기에 의해서 제어될 수 있고, 분배기(304)는 희망 크기 및 형상으로 3차원 물체를 형성하기 위해서 인쇄 데이터에서 규정된 바와 같이 인쇄 평판(106) 위에서 이동될 수 있다. 장치 제어기는 인쇄 재료(104)의 재료 성분(204a, 204b)의 혼합을 추가적으로 제어할 수 있다. 통신 인터페이스(예를 들어, 통신 인터페이스 회로)가 제공되어, 재료 성분(204a, 204b)의 혼합비를 규정할 수 있다. 대안적으로, 장치 제어기가 혼합 제어기와 통신하도록 구성될 수 있고, 혼합 제어기는 인쇄 재료(104)의 재료 성분(204a, 204b)의 혼합비를 제어하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스(예를 들어, 통신 인터페이스 회로)가 혼합 제어기에서 직접적으로 제공되어, 재료 성분(204a, 204b)의 혼합비를 규정할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 혼합비가, 전술한 바와 같이, 적층 제조 프로세스 이전에 및/또는 도중에, 즉 인쇄 장치(100)의 동작 이전에 및/또는 도중에 변경될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 인쇄 프로세스는, 분배기의 X-축 및 Y-축 이동을 제어함으로써, 분배기를 미리 규정된 경로를 따라 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 또한, 분배기는 혼합된 인쇄 재료(104)를 인쇄 평판(106) 상으로 직접적으로 출력할 수 있다. 인쇄 평판(106)은 유리-세라믹을 포함하거나 그러한 것으로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 재료를 이용하여 인쇄 평판(106)을 제공할 수 있다.
여러 실시예에 따라, 층의 인쇄가 마감된 후에, 분배기(304)가 인쇄 물체로부터 멀리 이동되어, (예를 들어, 적외선 관 복사기 또는 임의의 다른 적합한 복사선 방출 장치를 위한) 막대-형상의 가열 장치(108)가 인쇄 평판(106) 위에서 이동하기 위한 공간을 제공할 수 있다. 결과적으로, 막대-형상의 가열 장치(108)가 활성화되고 재료-특이적 반응 온도로 설정되어 인쇄 재료(104d)를 경화시킬 수 있다(도 1a 및 도 1b 참조). 막대-형상의 가열 장치(108)는 인쇄 평판(106)에 대해서 및/또는 인쇄된 재료 층(104d) 바로 위에서 인쇄된 재료 층(104d)에 대해서 일정한 거리를 두고 이동될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)는 인쇄된 재료 층(104d) 위에서 적어도 한차례(예를 들어, 2차례) 이동될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)는 인쇄된 재료 층(104d) 위에서, 전후로, 2차례 이동될 수 있다.
결과적으로, 3차원 물체를 희망 형상 및 크기로 형성하기 위해서 연속적으로 인쇄되는 층의 다음 층을 인쇄하기 위해서, 인쇄 평판(106)에 대한 분배기의 z-축 거리가 증가될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 혼합된 인쇄 재료를 통해서 층을 인쇄하는 프로세스 및 인쇄된 층의 혼합된 인쇄 재료를 경화(또한 큐어링(curing), 활성화, 격발 및 기타로 지칭됨)시키는 프로세스가 교번적으로 반복될 수 있다.
몇 초 후에, 혼합된 인쇄 재료가 안정화될 수 있다. 몇 분 후에, 생성된 물체를 장치(100) 외부로 꺼낼 수 있다(예를 들어, 인쇄 평판(106)으로부터 제거할 수 있다).
여러 실시예에 따라, 전술한 프로세스는 다양한 유형의 인쇄 재료를 이용하여 실행될 수 있다. 그러한 인쇄 재료는, 인쇄 장치 내에서 주입될 수 있고 가열 시에 큐어링/반응하여 인쇄된 물체 또는 물체의 (다수의) 인쇄된 층(들)을 형성할 수 있는, 그러한 반응성 액체 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 적합한 재료가 여러 실시예에서 이용될 수 있다.
그러한 재료가 수지; 실리콘 고무를 포함하고, 그러한 수지의 일부가 UV 광에 의해서 큐어링될 수 있다. 추가적인 재료가, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리카보네이트, 나일론, 폴리에테르이미드(PEI) 수지와 같은 열가소성체를 포함한다.
예로서, 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물을 특징으로 하는 본 장치가 이용된다.
3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물은, 또한 3D-인쇄된 실리콘 탄성중합체 물품 또는 3D-인쇄된 실리콘 고무로 지칭되는, 3D-인쇄된 실리콘 고무 물품을 제공하기 위해서, 전형적으로 큐어링 또는 반응된다. 실리콘 고무 및 실리콘 탄성중합체라는 용어는 상호 교환 가능하게 이용될 수 있다. 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물은 백금 큐어링된 실리콘 고무(수소규소화 반응으로 달리 알려진, 첨가 반응)를 포함한다.
3D-인쇄된 실리콘 고무의 여러 가지 효과는, 재생산 몰드를 필요로 하지 않는 적은 스케일의 적용예(low scale application), 주입 몰딩을 회피할 수 있게 하는 용이한 프로토타이핑(prototyping), 작거나 특이적인 단편의 정밀 인쇄를 포함할 수 있다.
오르가노폴리실록산이 다수의 식(I) 유닛을 갖는 중합체로서 일반적으로 설명될 수 있고:
RaSiO(4-a)/2 (I)
여기에서 R은 수소, 지방족 히드로카르빌, 방향족 히드로카르빌 또는 오르닐기(즉, 탄소 원자에서 하나의 자유 원자가를 갖는, 작용기 유형(functional type)과 관계 없는, 임의의 유기 치환기)로부터 독립적으로 선택된다. 포화된 지방족 히드로카르빌은, 비제한적으로, 알킬기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실, 그리고 시클로알킬기, 예컨대 시클로헥실로 예시된다. 불포화 지방족 히드로카르빌은, 비제한적으로, 알케닐기, 예컨대 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 시클로헥세닐 및 헥세닐; 및 알키닐기로 예시된다. 방향족 히드로카르빌기는, 비제한적으로, 페닐, 톨릴, 크실릴, 벤질, 스티릴, 및 2-페닐에틸로 예시된다. 오르가닐기는, 비제한적으로, 할로겐화 알킬기, 예컨대 클로로메틸, 3-클로로프로필, 및 3,3,3-트리플루오로프로필; 질소 함유 기, 예컨대 아미노기, 아미도기, 이미노기, 이미도기; 산소 함유 기, 예컨대 폴리옥시알킬렌기, 카보닐기, 알콕시기 및 히드록실기로 예시된다. 추가적인 오르가닐기는 황 함유 기, 플루오라이트 함유 기, 인 함유 기, 붕소 함유 기를 포함할 수 있다. 아래 첨자 "a"는 0 내지 3의 정수이다.
실록시 유닛은, R이 메틸기일 때, 축약형 (약어형) 명명법, 즉 - "M," "D," "T," 및 "Q"에 의해서 설명될 수 있다(실리콘 명명법에 관한 추가적인 교시 내용을 Walter Noll, Chemistry and Technology of Silicones, dated 1962, Chapter I, pages 1-9에서 찾아 볼 수 있다). M 유닛은 실록시 유닛에 상응하고 여기에서 a = 3이고, 즉 R3SiO1/2이고; D 유닛은 실록시 유닛에 상응하고 여기에서 a = 2이고, 즉 R2SiO2/2이고; T 유닛은 실록시에 상응하고 여기에서 a = 1이고, 즉 R1SiO3/2이고; Q 유닛은 실록시 유닛에 상응하고 여기에서 a = 0이고, 즉 SiO4/2이다.
전형적인 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물이:
분자 마다 실리콘 원자에 결합된 적어도 2개의 알케닐기를 함유하는 오르가노폴리실록산(A),
분자 마다 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 함유하는 오르가노폴리실록산(B),
백금계 촉매(C),
선택적 개시제(D),
선택적 실리카 필러(silica filler)(E)를 포함할 수 있다.
백금계 촉매는, 오르가노폴리실록산(A) 및 (B)의 큐어링을 실시 및 개시하기에 충분한 양으로 첨가된다. 백금계 촉매의 개시제는 선택적이다. 이는, 큐어링 촉매를 억제함으로써, 큐어링이 실시되기 전에 조성물을 안정화하기 위해서 이용된다. 3D-인쇄된 실리콘 탄성중합체를 보강하기 위해서 및/또는 큐어링되지 않은 스테이지에서 3D-인쇄 가능 조성물의 유동학적 성질에 영향을 미치기 위해서, 실리카 필러가 존재할 수 있다.
개시제 대 촉매의 백금 원자의 전형적인 몰비는 일반적으로 20 내지 100의 범위이고, 즉, 개시제 대 백금 원자의 몰비는 전형적으로 20:1 내지 100:1이다.
전형적인 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물의 큐어링 온도가 100 내지 220℃, 대안적으로 120 내지 190℃, 대안적으로 140 내지 180℃의 범위일 수 있다. 그러나, 본 동작 장치가 20℃ 내지 250℃의 온도에서 기능할 수 있다.
오르가노폴리실록산(A)이 임의 구조를 가질 수 있다. 오르가노폴리실록산(A)이 선형, 측쇄형 또는 수지형 중합체일 수 있다.
오르가노폴리실록산(A)은 분자 마다 실리콘 원자에 결합된 적어도 2개의 알케닐기를 포함한다. 알케닐기의 예는 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 시클로헥세닐 및 헥세닐기를 포함한다. 이들은 펜던트 위치(pendent position) 또는 말단 위치 또는 양 위치에 있을 수 있고, 즉 이들은 오르가노폴리실록산(A)의 임의의 실록시 유닛 상에 존재할 수 있다.
25℃에서의 오르가노폴리실록산(A)의 점도는 전형적으로 0.1 내지 100 Pa.s의 범위 이내이다. 달리 표시되지 않는 한, 모든 점도는 Brookfield 점도계와 같은 회전 점도계를 이용하여, 또는 모세관 레오미터(capillary rheometer)의 이용에 의해서 측정된다.
오르가노폴리실록산(A)이 페닐기를 포함할 수 있다.
오르가노폴리실록산(A)이, 불소 함유 기, 예컨대 트리플루오로프로필기를 포함할 수 있다.
이용될 수 있는 오르가노폴리실록산(A)의 예는 비닐디메틸실록산-말단차단형 디메틸실록산-비닐메틸실록산 공중합체, 비닐디메틸실록시-말단차단형 폴리디메틸실록산, 비닐메틸히드록시실록시-말단차단형 디메틸실록산-비닐메틸실록산 공중합체, 비닐디메틸실록시-말단차단형 디메틸실록산-비닐메틸실록산 공중합체, 및 그 혼합물을 포함한다.
오르가노폴리실록산(A)이 단일 중합체, 또는 둘 이상의 상이한 중합체들의 조합일 수 있다.
오르가노폴리실록산(A)은, 조성물의 총 중량을 기초로, 35 중량% 내지 85 중량%의 레벨로 제제 내에 존재한다.
오르가노폴리실록산(B)은 이하의 일반식(II)에 따른, 분자 마다 적어도 3개의 규소-결합된 수소 원자를 함유하는 오르가노폴리실록산이고:
(R3SiO1/2)y (RHSiO2/2)z (R2SiO2/2)p (II)
여기에서 R은 전술한 바와 같고(수소, 지방족 히드로카르빌, 방향족 히드로카르빌, 또는 오르가닐기로부터 독립적으로 선택되고), H는 수소이고,
여기에서 y = 2, z ≥ 3, p > 0이다.
25℃에서의 오르가노폴리실록산(B)의 점도는 중요하지 않다. 25 ℃에서의 오르가노폴리실록산(B)의 점도는 0.1 내지 1000 mPa.s, 대안적으로 1 내지 500 mPa.s의 범위일 수 있다.
오르가노폴리실록산(B)은 일반적으로, 조성물의 총 중량을 기초로, 0.1 중량% 내지 15 중량%의 양으로 3D-인쇄 가능 실리콘 탄성중합체 조성물 내에 존재한다.
첨가-반응 촉매가 당업계에 잘 알려져 있다. 이들은 원소 주기율표의 백금족 금속, 또는 전이 금속으로부터, 예를 들어 백금, 로데늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 및 이리듐; 및 그 화합물로부터 선택된다.
본 발명의 범위에서 이용되는 촉매가 백금계 촉매, 예를 들어 염화백금산, 알코올 또는 케톤에서 용해된 염화백금산 및 숙성된 이러한 용액, 염화백금산-올레핀 착물, 염화백금산-알케닐실록산 착물, 염화백금산-디케톤 착물, 백금 블랙, 담체에서 지지되는 백금, 및 그 혼합물로부터 선택될 수 있다.
촉매(C)는 조성물 내에 존재하는 오르가노폴리실록산(A) 및 오르가노폴리실록산(B)을 큐어링하기에 충분한 양으로 첨가된다. 예를 들어, 이는, 반응성 오르가노폴리실록산(A) 및 (B)의 총 중량을 기초로, 촉매(C) 내에서 0.1 내지 500 중량-ppm(백만분율), 대안적으로 1 내지 200 중량-ppm, 대안적으로 1 내지 100 중량-ppm의 백금 원자를 제공하는, 백금 원자의 양으로 첨가될 수 있다.
백금 기반 촉매의 개시제가 당업계에 잘 알려져 있다. 첨가-반응 개시제는 히드라진, 트리아졸, 포스핀, 메르캅탄, 유기 질소 화합물, 아세틸렌 알코올, 실릴화 아세틸렌 알코올, 말레에이트, 푸마레이트, 에틸렌계 또는 방향족계 불포화 아미드, 에틸렌계 불포화 이소시아네이트, 올레핀계 실록산, 불포화 탄화수소 모노에스테르 및 디에스테르, 공액 엔인(conjugated ene-yne), 히드로퍼옥사이드, 니트릴, 및 디아지리딘을 포함한다.
아세틸렌 알코올 및 그 유도체의 예는 1-에티닐-1-시클로헥산올(ETCH), 2-메틸-3-부틴-2-올, 3-부틴-1-올, 3-부틴-2-올, 프로파르길알코올, 2-페닐-2-프로핀-1-올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐시클로펜탄올, 1-페닐-2-프로핀올, 3-메틸-1-펜텐-4-인-3-올, 및 그 혼합물을 포함한다.
개시제(D)는 3D-인쇄 가능 실리콘 탄성중합체 조성물 내에서 10 내지 50,000 중량-ppm의 범위로 첨가될 수 있다.
본 발명에 적합한 실리카 필러는 적어도 50 m2/g 내지 450 m2/g의, BET 방법에 의해서 측정된, 비표면적을 가질 수 있다. 실리카 필러의 예는 석출 실리카(습식 실리카), 흄드 실리카(fumed silica)(건식 실리카), 하소 실리카, 및 기타를 포함한다. 실리카 필러가 표면-처리된 친수성 또는 소수성일 수 있다. 실리카는 그 표면 상에서 알케닐기를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 실리카는 그 표면 상에서 알케닐기를 포함한다. 알케닐기를 실리카 상에 제공하는 방법이 당업계에 알려져 있다.
실리카 필러는, 조성물의 총 중량을 기초로, 10 중량% 내지 40 중량%의 양으로 조성물 내에 존재한다.
첨가제는, 3D-인쇄 가능 실리콘 탄성중합체 조성물의 의도된 용도에 따라 달리 조성물 내에 존재할 수 있다. 첨가제의 예는 전기 전도성 필러, 열 전도성 필러, 실리카 필러(E)와 다른 비-전도성 필러, 포트 수명 연장제(pot life extender), 난연제, 안료, 염료, 윤활제, 접착 촉진제, 향료, 블리딩(bleeding) 첨가제, 이형제, 희석제, 용제, UV 광 안정제, 살균제, 습윤제, 열 안정제, 압축 경화 첨가제, 가소제, 등을 포함한다.
전기 전도성 필러의 예는 금속 입자, 금속 산화물 입자, 금속-코팅된 금속 입자(예를 들어, 은 도금된 니켈), 금속 코팅된 비-금속 코어 입자(예를 들어, 은 코팅된 활석, 또는 운모, 또는 석영), 및 그 조합을 포함한다. 금속 입자는 분말, 플레이크 또는 필라멘트, 그리고 그 혼합물 또는 유도체의 형태일 수 있다.
열 전도성 필러의 예는 붕소 질화물, 알루미나, 금속 산화물(예를 들어, 아연 산화물, 마그네슘 산화물, 알루미늄 산화물), 흑연, 다이아몬드, 및 그 혼합물 또는 유도체를 포함한다.
실리카 필러(E)와 상이한, 비전도성 필러의 예는, 석영 분말, 규조토, 활석, 점토, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 중공형 유리, 유리 섬유, 중공형 수지 및 도금된 분말, 그리고 그 혼합물 또는 유도체를 포함한다.
트리아졸과 같은 포트 수명 연장제가 이용될 수 있으나, 본 발명의 범위 내에서 필수적인 것으로 간주되지 않는다. 3D-인쇄 가능 실리콘 탄성중합체 조성물은 그에 따라 포트 수명 연장제를 가지지 않을 수 있다.
사슬 증량제(chain extender)의 예는 말단 위치에서 2개의 규소-결합 수소기를 포함하는 직쇄 오르가노폴리실록산을 포함한다. 그러한 사슬 증량제는 오르가노폴리실록산(B)과 상이하다.
난연제의 예는 알루미늄 삼수화물, 염화 파라핀, 헥사브로모시클로도데칸, 트리페닐 포스페이트, 디메틸 메틸포스포네이트, 트리스(2,3-디브로모프로필) 포스페이트 (브롬화 트리스), 그리고 그 혼합물 또는 유도체를 포함한다.
안료의 예는 철 산화물, 카본 블랙, 그리고 그 혼합물 또는 유도체를 포함한다.
윤활제의 예는 테트라플루오로에틸렌, 수지 분말, 흑연, 불화 흑연, 활석, 붕소 질화물, 불소 오일, 실리콘 오일, 몰리브덴 이황화물, 그리고 그 혼합물 또는 유도체를 포함한다.
접착 촉진제의 예는 실란 커플링제를 포함한다.
이형제의 예는 디메틸히드록시 말단형 폴리디메틸실록산을 포함한다.
블리딩 첨가제의 예는 높은 점도의 페닐 치환된 실리콘 오일을 포함한다.
추가적인 첨가제는 트리메틸실릴 또는 OH 말단형 실록산과 같은 실리콘 유체를 포함한다. 그러한 트리메틸실록시 또는 OH 말단형 폴리디메틸실록산은 전형적으로 150 mPa.s 미만의 점도를 갖는다. 그러한 실리콘 유체는, 존재하는 경우, 조성물의 총 중량을 기초로, 0.1 중량% 내지 5 중량% 범위의 양으로 3D-인쇄 가능 실리콘 탄성중합체 조성물 내에 존재할 수 있다.
3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물이:
Figure 112019059661595-pct00001
조성물의 총 중량을 기초로, 35 중량% 내지 85 중량%의 양으로, 분자 마다 실리콘 원자에 결합된 적어도 2개의 알케닐기를 포함하는 오르가노폴리실록산(A);
Figure 112019059661595-pct00002
조성물의 총 중량을 기초로, 0.1 중량% 내지 15 중량%의 양으로, 분자 마다 적어도 3개의 실리콘-결합 수소 원자를 포함하는 오르가노폴리실록산(B);
Figure 112019059661595-pct00003
반응성 오르가노폴리실록산(A) 및 (B)의 총 중량을 기초로, 0.1 내지 500 중량-ppm(백만분율)의 백금 원자를 촉매(C) 내에 제공하는 백금 원자의 양의, 백금계 촉매(C);
Figure 112019059661595-pct00004
3D-인쇄 가능 탄성중합체 조성물 내의 10 내지 50,000 중량-ppm의 양의, 아세틸렌 알코올 및 그 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 개시제(D);
Figure 112019059661595-pct00005
조성물의 총 중량을 기초로, 10 중량% 내지 40 중량% 양의, 실리카 필러(E);
Figure 112019059661595-pct00006
조성물의 총 중량을 기초로 0 내지 10 중량%, 대안적으로 조성물의 총 중량을 기초로 0.1 내지 10 중량%의, 선택적인 첨가제를 포함할 수 있다.
3D-인쇄 가능 실리콘 고무가:
첫 번째로, 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물의 혼합물을 형성하는 것, 그리고
두 번째로, 100 내지 220℃의 온도에서 혼합물을 큐어링하는 것에 의해서 준비될 수 있다.
3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물은 통상적인 혼합 장비 내에서 용이하게 준비될 수 있다. 조성물이 즉시 사용되는 경우에, 혼합의 순서는 중요하지 않다.
3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물의 혼합물은, 부분 I 및 부분 II와 같은, 적어도 2개의 분리된 부분들을 제공하는 것에 의해서 준비될 수 있다. 부분 I은 촉매(C), 및 오르가노폴리실록산(A) 또는 실리카 필러(E) 중 어느 하나, 또는 그 둘의 조합을 포함할 수 있다. 부분 II는 개시제(D) 및 오르가노폴리실록산(B), 그리고 오르가노폴리실록산(A) 또는 실리카 필러(E) 중 임의의 하나, 또는 후자의 2개의 조합을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 촉매(C)는 오르가노폴리실록산(B) 및 개시제(D)와 분리된 부분 내에 존재한다.
다른 또는 선택적인 첨가제가 부분 I 또는 II 중 임의의 부분 내에, 또는 양 부분 내에 존재할 수 있다. 이들은 또한, 부분 I 및 II가 조합된 후에, 첨가될 수 있다.
혼합물은, 부분 I, 부분 II 및 부분 III과 같은 적어도 3개의 분리된 부분을 제공하는 것에 의해서 준비될 수 있다. 부분 I 또는 II가 전술한 바와 같이 제공될 수 있다. 부분 III은 오르가노폴리실록산(A), 오르가노폴리실록산(B), 촉매(C), 개시제(D), 실리카 필러(E), 또는 특정 첨가제, 예를 들어 안료, 실리카 필러(E)와 상이한 필러 중 임의의 것을 포함할 수 있고, 이들은 조성물의 최종 용도가 요구하는 바에 따라 존재할 수 있다.
그 후에, 상이한 부분들이 함께 조합되고 균질하게 혼합되며, 조성물의 최종 용도가 요구하는 바에 따른 임의의 부가적인 첨가제를 첨가하는 선택적인 단계가 후속된다.
전형적으로, 적어도 2개의 부분이 혼합 장치 내에서 조합되고 인쇄를 위해서 주입된다. 일부 경우에, 적어도 2개의 부분이, 인쇄 장치 내로의 주입에 앞서서, 조합될 수 있다.
표준 방법 DIN53018에 따라, 판-판 레오미터(plate-plate rheometer)를 이용하여, 10 s-1의 전단율 및 상온에서 측정할 때, 최종 3D-인쇄 가능 실리콘 탄성중합체 조성물의 동적 점도가 50 내지 500 Pa.s, 대안적으로 50 내지 300 Pa.s, 대안적으로 100 내지 250 Pa.s 범위일 수 있다.
본 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물은, 경도(또는 듀로미터)가 10 내지 90 쇼어 A, 대안적으로 20 내지 90 쇼어 A, 대안적으로 30 내지 70 쇼어 A 인 3D-인쇄된 물체/물품을 생산할 수 있다. 쇼어 A 듀로미터는 전형적으로 ASTM D2240-15을 이용하여 측정된다. 경도 및 듀로미터라는 용어는 본 발명의 범위 내에서 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다.
쇼어 A 값(scale)은 연성 탄성중합체 재료에 대해서 가장 빈번하게 사용되는 반면, 쇼어 D 값은 플라스틱과 같이 더 경질인 재료에 대해서 사용된다. 80 내지 90 쇼어 A의 범위는 전형적으로 약 30 내지 40 쇼어 D에 상응한다.
3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물의 인쇄/큐어링으로부터 얻어지는 본 3D-인쇄된 물체/물품은, 스포츠 제품, 다이빙 마스크, 인공 호흡기 벨로우즈, 풍선 카테터, 고무 젖꼭지, 가짜 젖꼭지(pacifier), 얇은-벽의 막, 스위치 커버, 스파크-플러그 커넥터, 의료 제품 및 장치, 전기 절연체, 단일-와이어 밀봉체, 플러그 커넥터 밀봉체, 배관 및 밸브, 커넥터 밀봉체 및 스파크 플러그 부트와 같은 자동차 구성요소, 복사기에서의 롤 및 전자렌지 내의 패킹과 같은 전기 및 전자 부품뿐만 아니라; 큰 내열성, 내한성, 안전성, 전기 절연, 내후성, 및 기타를 고려한, 분유병 젖꼭지 및 다이빙 기어(diving gear)와 같은 다른 제품들에서 이용될 수 있는 것을 포함한다.
예로서, 3D-인쇄 가능 조성물이:
Figure 112019059661595-pct00007
A1: 25℃에서 점도가 약 53,000 mPa.s인 비닐디메틸실록시-말단차단형 폴리디메틸실록산
Figure 112019059661595-pct00008
A2: 25℃에서 점도가 약 360 mPa.s인 비닐디메틸실록시-말단차단형 디메틸실록산-비닐메틸실록산 공중합체
Figure 112019059661595-pct00009
B: 25℃에서 점도가 약 50 mPa.s인 Me3SiO0.5 말단 폴리(디메틸-코-메틸하이드로젠)실록산
Figure 112019059661595-pct00010
C: 백금의 디비닐테트라메틸디실록산 착물
Figure 112019059661595-pct00011
D: 1-에티닐-1-시클로헥사놀
Figure 112019059661595-pct00012
E: 약 0.08 mmol/g의 비닐 기능화를 갖는; 소수화된; 표면적이 약 300 m2/g인 흄드 실리카 필러
Figure 112019059661595-pct00013
추가적인 첨가제: 25 ℃에서 점도가 약 21 mPa.s인 OH 말단 PDMS를 포함한다.
그러한 조성물은 큐어링 전에 120 내지 200 Pa.s의 최종 점도를 갖는다. 조성물은 2개의 부분으로 제공되고, 노즐 앞에서, 인쇄 헤드 내에서 조합된다. 제공된, 인쇄된 물체(즉, 용이하게 프로세스된 물품)는 DIN53504-S2에 따라 측정될 때 5.71 ± 0.23 MPa의 인장 강도 및 332.60 ± 12.19 %의 파괴시의 연신; 그리고 ASTM D-624-B에 따라 테스트될 때 39.58 ± 1.24 N/mm의 파열 강도를 갖는다.
도 4a 내지 도 4f는, 전술한 바와 같은, 유사한 방식으로, 여러 실시예에 따른, 인쇄 장치(100)를 여러 관점에서 도시한다.
여러 실시예에 따라, 인쇄 장치(100)는 인쇄 장치(100)의 구성요소를 장착하기 위한, 예를 들어 인쇄 평판(106), 이동 가능하게 배열된 인쇄 헤드(102), 이동 가능하게 배열된 막대-형상의 가열 장치(108)뿐만 아니라, 제어기, 모터 등을 장착하기 위한 하우징 구조물(400)을 포함할 수 있다.
예를 들어 도 4a에 도시된 바와 같이, 인쇄 평판(106)은, 예를 들어 z-방향으로 이동되도록, 이동 가능하게 배열될 수 있다. 나사산형 막대(442)를 회전시키는 것을 통해서 인쇄 평판(106)을 이동시키기 위해서, 복수의 나사산형 막대(442)를 이용할 수 있다. 나사산형 막대(442)는 나사산형 막대(442)에 커플링된 하나 이상의 모터에 의해서 구동될 수 있다. 이러한 하나 이상의 모터는, 여러 실시예에 따라, 모터 제어 회로에 의해서 구동될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 안내 구조물(402)(예를 들어, 안내 프레임)을 이용하여, 막대-형상의 가열 장치(108) 및 인쇄 헤드(102)를 포함하는 이동 가능 배열체를 제공할 수 있다. 안내 구조물(402)은 선형으로 이동 가능하게 (예를 들어, x-방향을 따라 이동되도록) 배열될 수 있고, 예를 들어, 안내 구조물(402)이 하나 이상의 레일에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 이러한 경우에, 막대-형상의 가열 장치(108) 및 인쇄 헤드(102)가 동시에 (예를 들어, x-방향을 따라) 선형적으로 이동될 수 있다. 모터 배열체(438)를 이용하여, 안내 구조물(402)을 이동시킬 수 있고, 예를 들어 인쇄 헤드(102) 및 막대-형상의 가열 장치(108)를 이동시킬 수 있다. 여러 실시예에 따라, 안내 구조물(402)의 이동은, 예를 들어 벨트를 통해서 (예를 들어, 치형 벨트를 통해서) 안내 구조물(402)에 커플링된 하나 이상의 모터에 의해서 구동될 수 있다. 이러한 하나 이상의 모터는, 여러 실시예에 따라, 모터 제어 회로에 의해서 구동될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)는 하나 이상의 캐리어 요소를 통해서, 안내 구조물(402)에 고정될 수 있다. 하나 이상의 전원 라인이 막대-형상의 가열 장치(108)에 커플링되어 열 복사선을 생성할 수 있고, 하나 이상의 전원 라인이 안내 구조물(402)에 부착될 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)는 일정한 거리에서 인쇄 평판(106)에 평행하게 정렬될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 헤드(102)가 안내 구조물(402)에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 인쇄 헤드(102)는 선형적으로 이동 가능하게 (예를 들어, y-방향을 따라 이동될 수 있게) 배열될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 헤드(102)의 이동은 인쇄 헤드(102)에 커플링된 하나 이상의 모터에 의해서 구동될 수 있다. 이러한 하나 이상의 모터의 이동은, 여러 실시예에 따라, 모터 제어 회로에 의해서 제어될 수 있다. 인쇄 평판(106)을, 인쇄 헤드(102) 및 막대-형상의 가열 장치(108)와 함께 안내 구조물(402)을 이동시키기 위한, 그리고 인쇄 헤드(102)를 안내 구조물(402)에 대해서 이동시키기 위한 모터는, 3차원 물체를 인쇄 평판(106) 상에 인쇄할 수 있게 한다. X,Y,Z-이동을 제어하기 위한 모터 제어 회로가 적어도 하나의 모터 제어기(148)의 일부일 수 있다.
또한, 투여량 제어기(214)가 하우징 구조물(400)에 장착될 수 있다.
예를 들어 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 인쇄 헤드(102)가 안내 구조물(402)에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 예시적으로, 안내 구조물(402)은, 인쇄 헤드(102) 및 막대-형상의 가열 장치(108)를 운송하기 위해서 지지 프레임을 제공할 수 있다.
여러 실시예에 따라, 2개의 인쇄 재료 성분(204a, 204b)이, 예를 들어 혼합되지 않고, 각각의 용기(202a, 202b)로부터 분배기(304)로 공급될 수 있다. 분배기(304)는 2개의 독립적으로 제어 가능한 펌프(404a, 404b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 독립적으로 제어 가능한 펌프(404a, 404b)가, 2개의 인쇄 재료 성분(204a, 204b)의 각각을 이송하기 위해서 이용될 수 있다. 펌프(404a, 404b)는, 적어도 2개의 인쇄 재료 성분(204a, 204b)을 저장용기(202)에, 그리고 후속하여 혼합기(304m)에 (예를 들어, 나사 혼합 채널을 포함하는 정적 혼합기에) 제어된 방식으로 공급하도록 구성될 수 있다. 혼합기(304m)는 펌프(404a, 404b)의 재료 출력을 수용하도록 배열될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 전술한 바와 같은, 노즐(304n)이 혼합기(304m)의 부분에 나사체결될(screwed) 수 있다.
여러 실시예에 따라, 인쇄 재료 성분(204a, 204b)의 각각이 약 1 바아 내지 3 바아 범위의 압력에서, 예를 들어 약 2 바아의 압력에서 펌프(404a, 404b)의 각각의 펌프 입력부에 제공될 수 있다. 압력은 압축 공기에 의해서 또는 다른 적절한 셋업에 의해서 제공될 수 있다. 펌프(404a, 404b)는, 적어도 하나의 나사 요소의 회전 속력 및/또는 회전 수를 기초로 재료 출력을 제어하기 위한 적어도 하나의 나사 요소를 포함하는 스크류 컨베이어로서 구성될 수 있다. 펌프(404a, 404b)는 인쇄 재료 성분(204a, 204b)을 미리 규정된 혼합비로 혼합기(304m)에 공급하도록 구성될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 혼합비는, 각각의 펌프(404a, 404b)의 적어도 하나의 나사 요소의 회전 속력 및/또는 회전 수를 제어하는 것에 의해서, 미리 규정된 값으로 변경될 수 있다. 양 펌프 출력이 저장용기(202)에 그리고 후속하여 혼합기(304m)에 커플링될 수 있다.
인쇄 헤드(102)는 분배기(304)에 연결된 2개의 카트리지(202a, 202b)(예를 들어, 2개의 예비-저장용기)를 포함할 수 있고, 인쇄 재료 성분(204a, 204b)을 분배기(304)에 공급하기 위해서, 인쇄 재료 성분(204a, 204b)이 2개의 카트리지(202a, 202b) 내에 저장될 수 있다. 대안적으로, 인쇄 재료 성분(204a, 204b)이 하나 이상의 공급 라인을 통해서 임의의 적합한 용기로부터 분배기(304)에 직접 공급될 수 있다.
여러 실시예에 따라, (예를 들어, 약 2 바아 압력의) 압축 공기 공급이 압력 라인(408)(예를 들어, 호스 또는 관)에 의해서 카트리지(202a, 202b)에 제공될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 펌프 모터(414a, 414b)가 펌프(404a, 404b)에 각각 커플링될 수 있다. 하나 이상의 전원 라인(406)에 의해서, 전력이 펌프 모터(414a, 414b)에 공급될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 펌프 모터(414a, 414b)의 이동이 투여량 제어기(214)에 의해서 제어될 수 있다. 인쇄 재료 성분(204a, 204b)의 혼합비가 펌프 모터(414a, 414b)의 회전비 또는 rpm-비에 의해서 제어될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 펌프(404a, 404b), 펌프 모터(414a, 414b), 및 저장용기(202)가 분배기의 일부일 수 있다.
예를 들어 도 4d 및 도 4e에 도시된 바와 같이, 막대-형상의 가열 장치(108)가 안내 구조물(402)에 고정되어, 인쇄 평판(106)의 방향으로 열을 방출할 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)는 열 차폐부(408s) 및/또는 반사부를 포함할 수 있다. 열 차폐부(408s)는 적어도 하나의 금속, 예를 들어, 알루미늄, 은, 금, 및 기타를 포함하거나 그러한 것으로 제조될 수 있다. IR-복사선을 방출하기 위해서 IR-막대(408e)가 이용될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 층이 인쇄된 후에, 인쇄 헤드(102)가 안내 구조물(402)의 연부까지 대기 위치 내로 이동될 수 있다. 그 후에, 막대-형상의 가열 장치(108)가 활성화될 수 있고 인쇄 평판(106) 위에서 (예를 들어, y-방향을 따라) 구동될 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)는, 각각의 인쇄된 층을 위해서, 인쇄 평판(106) 위에서 전후로 한차례 구동될 수 있다. 그 후에, 막대-형상의 가열 장치(108)가 비활성화될 수 있고, 인쇄 헤드(102)는 대기 위치로부터 다시 동작 위치로 이동될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 노즐을 통한 인쇄 재료(104)(즉, 재료 출력)의 재료 유동(즉, 부피 출력) 및 인쇄 재료(104)의 혼합비가, 도 4f에서 예시적으로 도시된, 투여량 제어기(214)에 의해서 제어될 수 있다.
부피 출력은, 3차원 물체의 희망 층을 생성하는 인쇄 헤드 이동 매개변수(예를 들어, 스텝/기어/방향(Step/Gear/Direction))를 기초로 결정될 수 있다. 부피 출력은 재료 유동으로서, 즉 시간당 부피 출력으로서 결정될 수 있다. 그에 따라, 투여량 제어기(214)는, 희망 재료 유동 및 그에 따른 희망 부피 출력을 제공하도록 모터-회전 또는 시간당 모터-회전(분당 회전수, rpm, 또는 초당 회전수, rps)을 결정할 수 있다.
모터-회전 또는 시간당 모터-회전은 미리-규정된 비율에 따라 펌프 모터(414a, 414b)에 걸쳐 분할될 수 있고, 그러한 미리-규정된 비율은, 펌프 모터(414a, 414b)에 의해서 회전되는 펌프(404a, 404b)에 의해서 이송되는 인쇄 재료 성분(204a, 204b)에 대한 혼합비를 나타낸다.
예를 들어, 미리-규정된 비율이 1:1인 경우에, 8번의 회전은, 펌프 모터(414a, 414b)에 걸쳐, 펌프 모터(414a, 414b)의 각각에 대한 4번의 회전으로 분할될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 혼합비 및 그에 따른 펌프 모터(414a, 414b)를 분할하기 위한 미리-규정된 비율이 고정될 수 있거나, 인쇄 장치(100)의 동작 중에 변경될 수 있다. 투여량 제어기(214)는 미리-규정된 비율을 선택 및/또는 변경하기 위한 인터페이스(414i)를 포함할 수 있다.
여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치(108)가, 예를 들어 고품질 석영 유리로 제조된, 하나 이상의 유리 관을 포함할 수 있다. 막대-형상의 가열 장치(108)는 트윈 관 복사기(twin tube radiator)로서 구성될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 각각의 유리 관이 적어도 하나의 가열 코일을 위한 하우징을 제공할 수 있다. 각각의 가열 코일이 가열 코일을 통한 전류 유동에 의해서 구동될 수 있다. 전류 유동을 이용하여, 가열 코일의 온도 그리고 그에 따라 가열 코일에 의해서 방출되는 복사선의 전자기 파동 스펙트럼을 제어할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 가열 코일은, 단파 IR-복사선을 실질적으로 방출하기 위해서, 약 2000℃까지, 예를 들어 약 1500℃ 초과의 온도까지 가열될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 반사부(예를 들어, 금속 층, 예로서 은 또는 금 층)가 유리 관 내에 또는 유리 관의 외측에 배치될 수 있다. 가열 코일을 가열하고 가열 코일을 냉각하기 위한 램프 시간(ramp time)이 2초 미만, 예를 들어 약 1 초 내지 약 2 초의 범위일 수 있다.
도면을 참조하여 설명된 바와 같이 구현된 또는 전술한 실시예와 유사하게 구현된, 여러 예가 이하에서 제공된다.
예 1은, 적어도 하나의 인쇄 재료를 이용하여 (예를 들어, 연속적으로 형성되는) 층으로 3차원 물체를 무-몰드로(다시 말해서 무형으로) 인쇄(또한, 적층 제조 또는 3D-인쇄로 지칭됨)하기 위한 장치이며, 그러한 장치는: 인쇄 평판; 적어도 하나의 인쇄 재료를 출력하도록(다시 말해서 인쇄하도록, 예를 들어 압출하도록 또는 스트링-형상으로 압출하도록) 그리고 (적어도 하나의 인쇄 헤드에 의해서 출력되는 적어도 하나의 인쇄 재료를 통해서) 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물을 인쇄 평판 상에 형성하도록 구성되는 적어도 하나의 인쇄 헤드; 및 인쇄 평판 위의 막대-형상의 가열 장치의 이동을 허용하는 이동 가능 구성으로 인쇄 평판 위에 배열되는 막대-형상의 가열 장치를 포함하고, 막대-형상의 가열 장치는, 열 복사선을 통해서 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물을 경화(다시 말해서, 큐어링, 활성화, 또는 격발)시키기 위해서 인쇄 평판으로 지향되는 열 복사선을 방출하도록 구성된다.
예 2에서, 예 1의 장치가 선택적으로, 적어도 하나의 인쇄 헤드가 적어도 하나의 인쇄 재료를 스트링 형상으로 출력하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 3에서, 예 1 또는 예 2의 장치가 선택적으로, 막대-형상의 가열 장치의 이동을 구동하도록 구성된 모터 배열체를 더 포함할 수 있다.
예 4에서, 예 3의 장치는 선택적으로, 모터 배열체가 막대-형상의 가열 장치에 커플링된 적어도 하나의 모터, 및 적어도 하나의 모터를 통해서 막대-형상의 가열 장치의 구동된 이동을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 모터 제어기를 포함한다는 것을 포함할 수 있다.
예 5에서, 예 1 내지 예 4 중 어느 하나의 장치는 선택적으로, 막대-형상의 가열 장치로부터의 열 복사선의 방출을 제어하도록 구성된 가열 장치 제어기를 더 포함할 수 있다.
예 6은, 적어도 하나의 인쇄 재료를 이용하여 (예를 들어, 연속적으로 형성되는) 층으로 3차원 물체를 무-몰드로(다시 말해서 무형으로) 인쇄(또한, 적층 제조 또는 3D-인쇄로 지칭됨)하기 위한 장치이며, 그러한 장치는: 인쇄 평판; 적어도 하나의 인쇄 재료를 출력하도록(다시 말해서 인쇄하도록, 예를 들어 압출하도록 또는 스트링-형상으로 압출하도록) 그리고 (적어도 하나의 인쇄 헤드에 의해서 출력되는 적어도 하나의 인쇄 재료를 통해서) 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물을 인쇄 평판 상에 형성하도록 구성되는 적어도 하나의 인쇄 헤드; 및 인쇄 평판 위의 막대-형상의 복사선 방출 장치의 이동을 허용하는 이동 가능 구성으로 인쇄 평판 위에 배열되는 막대-형상의 복사선 방출 장치를 포함하고, 막대-형상의 복사선 방출 장치는, 복사선을 통해서 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물을 경화(다시 말해서, 큐어링, 활성화, 또는 격발)시키기 위해서 인쇄 평판으로 지향되는 복사선을 방출하도록 구성된다.
예 7은, 적어도 하나의 반응성 인쇄 재료를 이용하여 (예를 들어, 연속적으로 형성되는) 층으로 3차원 물체를 무-몰드로(다시 말해서 무형으로) 인쇄(또한, 적층 제조 또는 3D-인쇄로 지칭됨)하기 위한 장치이며, 그러한 장치는: 인쇄 평판; 적어도 하나의 반응성 인쇄 재료를 출력하도록(다시 말해서 인쇄하도록, 예를 들어 압출하도록 또는 스트링-형상으로 압출하도록) 그리고 (적어도 하나의 인쇄 헤드에 의해서 출력되는 적어도 하나의 인쇄 재료를 통해서) 적어도 하나의 반응성 인쇄 재료 침착물을 인쇄 평판 상에 형성하도록 구성되는 적어도 하나의 인쇄 헤드; 및 인쇄 평판 위의 막대-형상의 복사선 방출 장치의 이동을 허용하는 이동 가능 구성으로 인쇄 평판 위에 배열되는 막대-형상의 복사선 방출 장치를 포함하고, 막대-형상의 복사선 방출 장치는, 복사선을 통해서 적어도 하나의 반응성 인쇄 재료 침착물 내의 화학적 반응을 활성화시키기 위해서 인쇄 평판으로 지향되는 복사선을 방출하도록 구성된다.
예 8에서, 예 6 또는 예 7의 장치가 선택적으로, 적어도 하나의 인쇄 헤드가 적어도 하나의 인쇄 재료를 스트링 형상으로 출력하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 9에서, 예 6 내지 예 8 중 어느 하나의 장치는 선택적으로, 막대-형상의 복사선 방출 장치를 구동하도록 구성된 모터 배열체를 더 포함할 수 있다.
예 10에서, 예 9의 장치는 선택적으로, 모터 배열체가 막대-형상의 복사선 방출 장치에 커플링된 적어도 하나의 모터, 및 적어도 하나의 모터를 통해서 막대-형상의 복사선 방출 장치의 구동된 이동을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 모터 제어기를 포함한다는 것을 포함할 수 있다.
예 11에서, 예 6 내지 예 10 중 어느 하나의 장치는 선택적으로, 막대-형상의 복사선 방출 장치로부터의 복사선의 방출을 제어하도록 구성된 복사선 방출 장치 제어기를 더 포함할 수 있다.
여러 실시예에 따라, 적어도 하나의 인쇄 재료를 이용하여 층으로 3차원 물체를 무-몰드 인쇄하기 위한 장치가: 인쇄 평판; 적어도 하나의 인쇄 재료를 스트링-형상으로 출력하도록 그리고 (적어도 하나의 인쇄 헤드에 의해서 출력되는 적어도 하나의 인쇄 재료를 통해서) 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물을 인쇄 평판 상에 형성하도록 구성되는 적어도 하나의 인쇄 헤드; 및 인쇄 평판 위의 막대-형상의 가열 장치의 이동을 허용하는 이동 가능 구성으로 인쇄 평판 위에 배열되는 막대-형상의 가열 장치를 포함할 수 있고, 막대-형상의 가열 장치는, 열 복사선을 통해서 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물을 경화시키기 위해서 인쇄 평판으로 지향되는 열 복사선을 방출하도록 구성된다.
여러 실시예에 따라, 적어도 하나의 인쇄 재료를 이용하여 층으로 3차원 물체를 무-몰드 인쇄하기 위한 장치가: 인쇄 평판; 적어도 하나의 인쇄 재료를 스트링-형상으로 출력하도록 그리고 적어도 하나의 인쇄 헤드에 의해서 출력되는 적어도 하나의 인쇄 재료를 통해서 침착 층을 인쇄 평판 상에 형성하도록 구성되는 적어도 하나의 인쇄 헤드; 및 인쇄 평판 위의 막대-형상의 가열 장치의 이동을 허용하는 이동 가능 구성으로 인쇄 평판 위에 배열되는 막대-형상의 가열 장치를 포함할 수 있고, 막대-형상의 가열 장치는, 열 복사선을 통해서 침착 층을 경화시키기 위해서 인쇄 평판으로 지향되는 열 복사선을 방출하도록 구성된다.
여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치가 막대-형상의 램프를 포함한다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 램프가 막대-형상의 적외선 방출 램프를 포함할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 램프는, 약 780　nm 내지 약 1 mm 범위의 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 램프가, 약 780　nm 내지 약 12　㎛의 범위, 예를 들어 약 780　nm 내지 약 5　㎛의 범위, 예를 들어 약 780　nm 내지 약 2.5　㎛의 범위, 예를 들어 약 900　nm 내지 약 2.5　㎛의 범위의 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 램프는, 대략적으로 인쇄 평판의 폭 이상의 길이를 가질 수 있다. 이러한 경우에, 방출된 열 복사선이 실질적으로 인쇄 평판의 전체 폭 상으로 조사될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 막대-형상의 가열 장치가 인쇄 평판 위에서 선형적으로 이동 가능하게 배열될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 인쇄 평판 위에서, 예를 들어 선형적으로, 막대-형상의 가열 장치 또는 막대-형상의 복사선 방출 장치를 이동시키는 것은, 인쇄 평판 상에 형성된 인쇄 재료 침착 층을 균질하게 조사하게 할 수 있다. 스폿-방식으로 조사하는 것 또는 한번에 인쇄 평판의 전체 표면을 조사하는 것은, 본원에서 설명된 바와 같이, 막대-형상의 가열 장치 또는 막대-형상의 복사선 방출 장치를 인쇄 평판 위에서 이동시키는 것 보다 덜 균질할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 평판 위의 막대-형상의 가열 장치 또는 막대-형상의 복사선 방출 장치의 이동을 위한 이동 속력을 미리-규정된 값으로 고정하여 균질한 조사를 획득할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 인쇄 평판 위의 막대-형상의 가열 장치 또는 막대-형상의 복사선 방출 장치의 이동을 위한 이동 방향은, 연속적으로 형성되는 인쇄 재료 침착물의 층의 각각에 대해서 전후로(예를 들어, 제1 방향으로부터, 제1 방향에 반대로 평행한 제2 방향으로) 한차례 스위칭될 수 있다.
예 12에서, 예 1 내지 예 11 중 어느 하나의 장치는 선택적으로, 적어도 하나의 인쇄 재료를 수용하기 위한 저장용기를 더 포함할 수 있다. 저장용기가 적어도 하나의 인쇄 헤드에 커플링되어, 적어도 하나의 인쇄 재료를 적어도 하나의 인쇄 헤드에 공급할 수 있다.
예 13에서, 예 1 내지 예 11 중 어느 하나의 장치는 선택적으로: 제1 예비-인쇄 액체를 수용하기 위한 제1 예비-저장용기; 및 제2 예비-인쇄 액체를 수용하기 위한 제2 예비-저장용기; 그리고 제1 예비-인쇄 액체 및 제2 예비-인쇄 액체를 수용하기 위한 그리고 제1 예비-인쇄 액체 및 제2 예비-인쇄 액체로부터 적어도 하나의 인쇄 재료를 제공하기 위한 저장용기를 더 포함할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 제1 예비-인쇄 액체 및 제2 예비-인쇄 액체가 2-성분 반응성 인쇄 재료의 성분들일 수 있다.
예 14에서, 예 13의 장치는 선택적으로: 저장용기에 공급되는 적어도 하나의 인쇄 재료를 투여하도록 구성된 투여량 제어기를 더 포함할 수 있다. 여러 실시예에 따라, 투여량 제어기는 저장용기에 공급되는 제1 예비-인쇄 액체의 양 및 제2 예비-인쇄 액체의 양을 투여하도록 구성될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 모터 제어기는, 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물의 각각의 층이 형성될 때 마다 적어도 한 차례, 막대-형상의 가열 장치 또는 막대-형상의 복사선 방출 장치를 인쇄 평판 위에서 이동시키기 위해서 적어도 하나의 모터를 제어하도록 추가적으로 구성될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 모터 제어기는, 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물의 각각의 층이 형성될 때 마다 적어도 두 차례, 막대-형상의 가열 장치 또는 막대-형상의 복사선 방출 장치를 인쇄 평판 위에서 이동시키기 위해서 적어도 하나의 모터를 제어하도록 추가적으로 구성될 수 있다.
여러 실시예에 따라, 가열 장치 제어기(또한 열 제어기로 지칭됨)는, 인쇄 재료 침착물을 적어도 하나의 인쇄 재료 침착물의 적어도 하나의 인쇄 재료의 반응 온도까지 가열하기 위해서, 막대-형상의 가열 장치를 제어하여 인쇄 평판으로 지향된 열 복사선을 방출하도록, 추가적으로 구성될 수 있다. 여러 실시예에 따라, 복사선 방출 장치 제어기는, 인쇄 재료 침착물 내의 화학적 반응을 격발하기 위해서, 막대-형상의 복사선 방출 장치를 제어하여 인쇄 평판으로 지향된 복사선을 방출하도록 추가적으로 구성될 수 있다.
특정 실시예를 참조하여 본 발명을 특히 도시하고 설명하였지만, 당업자는, 첨부된 청구항에 의해서 규정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 형태 및 상세 부분의 여러 가지 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그에 따라, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서 결정되고, 청구범위의 의미 내의 그리고 균등론 범위 내의 모든 변화가 그에 따라 포함될 것이다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 이용하여 층으로 3차원 물체를 무형으로 인쇄하기 위한 장치(100)로서,
    스트링-형상의 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)으로 인쇄 재료(104)를 출력하기 위한 적어도 하나의 인쇄 헤드(102);
    상기 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 의해서 출력되는 상기 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)을 수용하기 위한 인쇄 평판(106);
    상기 인쇄 평판(106) 위에 이동 가능하게 배열되는(108h) 막대-형상의 가열 장치(108);
    적어도 하나의 인쇄 재료 스트링의 적어도 하나의 인쇄 재료(104)의 화학적 반응을 격발하기 위한 반응 온도까지, 상기 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104s)을 가열하기 위해서, 상기 인쇄 평판(106)으로 지향되는 열 복사선(128)을 방출하게 상기 막대-형상의 가열 장치(108)를 제어하도록 구성된 열 제어기(118);
    상기 막대-형상의 가열 장치(108)에 커플링되어 상기 막대-형상의 가열 장치를 상기 인쇄 평판(106) 위에서 이동시키는 적어도 하나의 모터(138); 및
    상기 막대-형상의 가열 장치(108)를 상기 인쇄 평판(106) 위에서 이동시켜, 상기 인쇄 평판(106) 상에 인쇄된 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링(104d)을 경화시키기 위해서, 상기 적어도 하나의 모터(138)를 제어하도록 구성된 모터 제어기(148)를 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 막대-형상의 가열 장치(108)가 막대-형상의 램프를 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 막대-형상의 램프가, 780　nm 내지 12　㎛ 범위의 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성되는, 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 막대-형상의 램프가 막대-형상의 적외선 램프인, 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 막대-형상의 램프가 상기 인쇄 평판(106)의 폭(103a, 103c) 이상의 길이(103b, 103d)를 가지며, 그에 따라 조사된 열이 상기 인쇄 평판(106)의 실질적으로 전체 폭(103a, 103c) 상으로 조사되는, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 수용하기 위한 저장용기(202)를 더 포함하고, 상기 저장용기가 상기 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 커플링되어 상기 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 상기 적어도 하나의 인쇄 헤드(102)에 공급하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 예비-인쇄 액체(204a)를 수용하기 위한 제1 예비-저장용기(202a);
    제2 예비-인쇄 액체(204b)를 수용하기 위한 제2 예비-저장용기(202b); 및
    제1 예비-인쇄 액체(204a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)를 수용하기 위한 그리고 상기 제1 예비-인쇄 액체(204a) 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)로부터 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 제공하기 위한 저장용기(202)를 더 포함하는, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 막대-형상의 가열 장치(108)가 상기 인쇄 평판(106) 위에서 선형적으로 이동 가능하게 배열되는 것을 더 포함하는, 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 저장용기(202)에 공급되는 적어도 하나의 인쇄 재료(104)를 투여하도록 구성된 투여량 제어기(214)를 더 포함하는, 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 저장용기(202)에 공급되는 상기 제1 예비-인쇄 액체(204a)의 양 및 제2 예비-인쇄 액체(204b)의 양을 투여하도록 구성된 투여량 제어기(214)를 더 포함하는, 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 모터 제어기(148)는, 적어도 하나의 인쇄 재료 스트링의 각각의 층(104d)이 상기 인쇄 평판(106) 상에 인쇄될 때 마다 적어도 한 차례, 상기 막대-형상의 가열 장치(108)를 상기 인쇄 평판 위에서 이동시키기 위해서 상기 적어도 하나의 모터(138)를 제어하도록 추가적으로 구성되는, 장치.
  12. 제1항에 따른 장치 및 적어도 하나의 인쇄 재료(104)로 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인쇄 재료(104)가, 상기 인쇄 장치 내에서 주입되고 가열 시에 큐어링/반응하여 인쇄된 물체 또는 물체의 하나의 또는 다수의 인쇄된 층(들)을 형성하는, 하나 이상의 반응성 액체 재료를 포함하는, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인쇄 재료가, UV 광에 의해서 큐어링되는 수지, 실리콘 고무, 또는 열가소성체인, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인쇄 재료(104)가 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물을 포함하는, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물로,
    Figure 112020105065834-pct00014
    조성물의 총 중량을 기초로, 35 중량% 내지 85 중량%의 양으로, 분자 마다 실리콘 원자에 결합된 적어도 2개의 알케닐기를 포함하는 오르가노폴리실록산(A);
    Figure 112020105065834-pct00015
    조성물의 총 중량을 기초로, 0.1 중량% 내지 15 중량%의 양으로, 분자 마다 적어도 3개의 실리콘-결합 수소 원자를 포함하는 오르가노폴리실록산(B);
    Figure 112020105065834-pct00016
    반응성 오르가노폴리실록산(A) 및 (B)의 총 중량을 기초로, 0.1 내지 500 중량-ppm(백만분율)의 백금 원자를 촉매(C) 내에 제공하는 백금 원자의 양의, 백금계 촉매(C);
    Figure 112020105065834-pct00017
    3D-인쇄 가능 실리콘 고무 조성물 내의 10 내지 50,000 중량-ppm의 양의, 아세틸렌 알코올 및 그 유도체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 개시제(D);
    Figure 112020105065834-pct00018
    조성물의 총 중량을 기초로, 10 중량% 내지 40 중량% 양의, 실리카 필러(E);
    Figure 112020105065834-pct00019
    조성물의 총 중량을 기초로 0 내지 10 중량%의 선택적인 첨가제를 포함하는, 3차원 물체를 층으로 무형 인쇄하는 방법.
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