KR102244578B1 - 피추적 요소의 3차원 프린팅 - Google Patents

피추적 요소의 3차원 프린팅 Download PDF

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Abstract

피추적 요소(traced element)의 형성 방법이 개시된다. 상기 방법은 피추적 요소의 층들을 프린트하는 단계 및 텍스타일 스트랜드를 피추적 요소의 중첩하는 폴리머층들에 포함시키는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피추적 요소는 베이스층 상에 형성될 수 있다. 피추적 요소는 신발류 물품용 갑피에 포함될 수 있다.

Description

피추적 요소의 3차원 프린팅{THREE-DIMENSIONAL PRINTING OF A TRACED ELEMENT}
본 실시예는 일반적으로 3차원 프린팅 시스템 및 방법에 관한 것이다.
3차원 프린팅 시스템 및 방법은, 용융 적층 모델링(Fused Deposition Modeling; FDM), 전자 빔 프리폼 제조(Electron Beam Freeform Fabrication; EBF), 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering; SLS) 및 다른 종류의 3차원 프린팅 기술을 포함하는 다양한 기술과 관련될 수 있다.
아래의 도면 및 설명을 참고하면, 실시예가 더 잘 이해될 것이다. 도면에 있는 구성요소는 반드시 실척은 아니며, 대신에 실시예의 원리를 예시할 때에 강조된다. 더욱이, 도면에서 유사한 도면부호는 상이한 도면 전반에 걸쳐 대응하는 부분을 지칭한다.
도 1은 3차원 프린팅 시스템의 구성요소의 실시예에 관한 개략도이고,
도 2는 피추적 요소를 지닌 베이스와 프린팅 디바이스에 관한 실시예의 개략도이며,
도 3은 피추적 요소의 일부의 등각도이고,
도 4는 제1 재료층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이며,
도 5는 제1 재료층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이고,
도 6은 제1 재료층과 스트랜드층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이며,
도 7은 제1 재료층과 스트랜드층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이고,
도 8은 제1 재료층과 스트랜드층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이며,
도 9는 제1 재료층, 스트랜드층 및 제2 재료층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이고,
도 10은 제1 재료층, 스트랜드층 및 제2 재료층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이며,
도 11은 제1 재료층과 스트랜드층에 대한 작동 중에 프린팅 디바이스의 일부의 실시예에 관한 개략도이고,
도 12는 피추적 요소의 실시예에 관한 등각도이며,
도 13은 피추적 요소의 실시예에 관한 등각도이고,
도 14는 피추적 요소의 실시예에 관한 등각도이며,
도 15는 베이스층을 지닌 피추적 요소의 실시예에 관한 등각도이고,
도 16은 라스트 상에 조립된 피추적 요소를 포함하는 갑피 구성요소의 실시예에 관한 등각도이며,
도 17은 피추적 요소를 포함하는 갑피를 지닌 신발류 물품의 실시예에 관한 등각도이고,
도 18은 피추적 요소의 제조 방법의 흐름도이다.
일실시예에서, 본 개시는 제1 폴리머층, 제2 폴리머층 및 스트랜드층을 포함하는 피추적 요소로 구성된 신발류 물품을 위한 갑피에 관한 것이다. 제1 폴리머층은 폴리머 추적 경로를 획정하고, 스트랜드층은 스트랜드 추적 경로를 따라 그리고 제1 폴리머층 위에 배치되는 재료 스트랜드를 포함한다. 더욱이, 제2 폴리머층은 폴리머 추적 경로의 적어도 일부를 따라 배치되고, 폴리머 추적 경로의 적어도 일부에 대해서 제1 폴리머층과 스트랜드층 양자 모두와 중첩되며, 피추적 요소는 제1 폴리머층, 스트랜드층 및 제2 폴리머층에 의해 둘러싸인 복수 개의 개구를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 개시는 텍스타일 스트랜드, 갑피의 내부를 향해 내향하는 제1 폴리머 재료 부분 및 갑피의 외부를 향해 외향하는 제2 폴리머 재료 부분을 포함하는 피추적 요소를 갖는 신발류 물품용 갑피에 관한 것이다. 텍스타일 스트랜드는 복수 개의 곡선형 부분을 갖는 스트랜드 추적 경로를 따라 배치되어 스트랜드 추적 경로를 획정하며, 제2 폴리머 재료 부분은 제1 폴리머 추적 경로 및 제2 폴리머 추적 경로 - 각각 복수 개의 곡선형 부분을 가짐 - 각각을 따라 배치된다. 추가로, 텍스타일 스트랜드의 평균 폭은 제1 폴리머 재료 부분의 평균 폭의 적어도 5 퍼센트이다. 피추적 요소는 갑피의 수평 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장되고(수평 크기는 갑피의 최전방 부분과 갑피의 최후방 부분 사이의 거리임), 피추적 요소는 갑피의 수직 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장된다(수직 크기는 갑피의 최하위 부분과 갑피의 최상위 부분 사이의 거리임). 더욱이, 피추적 요소는 텍스타일 스트랜드, 제1 폴리머 재료 부분 및 제2 폴리머 재료 부분 중 하나 이상의 부분에 의해 둘러싸인 복수 개의 개구를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 개시는 텍스타일 스트랜드, 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층을 포함하는 피추적 요소를 포함하는 갑피와, 밑창 구조를 포함하는 신발류 물품에 관한 것이다. 텍스타일 스트랜드는 스트랜드 추적 경로를 따라 배치되고, 제1 폴리머층과 제2 폴리머층은 제1 폴리머 추적 경로와 제2 폴리머 추적 경로를 각각 포함하며, 피추적 요소는 하나 이상의 텍스타일 스트랜드, 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층으로 둘러싸인 복수 개의 개구를 획정한다. 더욱이, 피추적 요소는 갑피의 수평 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장되고, 피추적 요소는 갑피의 수직 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장된다. 추가로, 밑창 구조는 갑피에 고정되고 피추적 요소에 적어도 부분적으로 고정되며 신발류 물품의 지면 접촉면의 적어도 일부를 형성한다.
다른 실시예에서, 본 개시는, 제1 폴리머층을 수용층 상에 폴리머 추적 경로를 따라 적층하는 단계, 스트랜드 추적 경로를 따라 그리고 제1 폴리머층 위에 스트랜드를 위치 설정하는 단계, 및 폴리머 추적 경로를 따라 그리고 제1 폴리머층과 스트랜드 양자 모두 위에 제2 폴리머층을 적층하는 단계를 포함하는 신발류 물품용 갑피의 제조 방법에 관한 것이다. 추가로, 제1 폴리머층, 스트랜드 및 제2 폴리머층은 복수 개의 개구를 둘러싼다.
본 실시예의 다른 시스템, 방법, 피쳐(feature) 및 장점은 아래의 도면과 상세한 설명을 검토해보면 당업자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 상기한 모든 추가 시스템, 방법, 피쳐 및 장점은 본 설명과 본 개요에 포함되고, 실시예의 범위 내에 속하며, 후속하는 청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
도 1은 3차원 프린팅 시스템(100) - 이후에는 간단히 프린팅 시스템(100)이라고도 함 - 의 실시예의 개략도이다. 프린팅 시스템(100)은 프린팅 디바이스(102), 컴퓨팅 시스템(104) 및 네트워크(106)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 적층 가공(additive manufacturing) 프로세스 - 3차원 프린팅(또는 이후에는 간단히 “프린팅”)이라고도 함 - 를 이용하여 구조가 형성될 수 있다. “3차원 프린팅”이라고도 하는 “적층 가공”이라는 용어는 적층 프로세스 - 재료의 층들이 컴퓨터의 제어를 받아 연속적으로 적층됨 - 를 통해 3차원 물체를 형성하는 임의의 디바이스 및 기술을 일컫는다. 사용 가능한 예시적인 적층 가공 기술은, 제한하는 것은 아니지만, 용융 적층 모델링(FDM), 전자 빔 프리폼 제조(EBF), 직접 금속 레이저 소결(Direct Metal Laser Sintering; DMSL), 전자 빔 용융(Electron Beam Melting; EBM), 선택적 가열 소결(Selective Heat Sintering; SHS), 선택적 레이저 소결(SLS)과 같은 압출 방법, 석고 기반 3D 프린팅(plaster-based 3D printing), 적층 물체 제조(Laminated Object Manufacturing; LOM), 스테레오리소그래피(StereoLithogrAphy; SLA) 및 디지털 광 프로세싱(Digital Light Processing; DLP)을 포함한다. 일실시예에서, 적층 가공 디바이스는, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 또는 폴리락틱산(PoIyLactic Acid; PLA)과 같은 열가소성 재료를 프린트하도록 구성된 용융 적층 모델링 타입 프린터일 수 있다.
적층 가공 프로세스는 편평한 수용면과 곡선형 또는 편평하지 않은 표면 상에 구조를 형성하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 도면에 도시한 몇몇 실시예는, 평탄하거나 비조립 구성을 갖는 갑피의 재료 섹션과 같은 물품의 평탄면 상에 재료를 프린트하는 방법을 예시할 수 있다. 그러한 경우, 표면 상에 재료를 프린트하는 것은 재료를 역시 평탄한 얇은 층으로 적층하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이에 따라, 프린트 헤드 또는 노즐은 하나 이상의 수평방향으로 이동하여 재료의 N번째 층을 도포한 다음, 수직방향으로 이동하여 N+1번째 층을 형성하기 시작할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서는 재료가 곡선형이거나 편평하지 않은 표면 상에 프린트될 수 있다는 점을 이해해야만 한다. 예컨대, 재료는 표면이 편평하지 않은 3차원 라스트(last) 상에 프린트될 수 있다. 그러한 경우, 표면에 도포된 프린트된 층도 또한 곡선형일 수 있다. 이러한 프린트 방법을 달성하기 위해, 프린트 헤드 또는 노즐은 곡선형 표면을 따라 이동하고 틸팅되며 회전하거나, 프린드 헤드나 노즐이 항상 프린트되는 재료가 도포되는 표면에 대략 수직하게 정렬되도록 다른 방식으로 이동되게 구성될 수 있다. 몇몇 경우, 프린트 헤드는 6 자유도를 지닌 관절형 로봇식 아암과 같은 로봇식 아암에 장착될 수 있다. 대안으로서, 또 다른 실시예에서는 곡선형 표면을 지닌 물체가, 프린트되는 재료의 곡선형 층이 물체에 도포될 수 있도록 노즐 아래에 재배향될 수 있다. 예컨대, 실시예들은 2013년 1월 17일자로 공개된, 발명의 명칭이 “로봇식 제조기”이고, Mozeika 등의 명의의 미국 특허 공개 제2013/0015596호(2012년 6월 22일자로 미국 출원 제13/530,664호로 출원됨)에 개시된 시스템, 피쳐, 구성요소 및/또는 방법 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 실시예들은 또한, 2012년 2월 28일자로 발행된, 발명의 명칭이 “표면에 그래픽을 도포하기 위한 컴퓨터화 장치 및 방법”이고, Cannell 등에게 허여된 미국 특허 제8,123,350호에 개시된 시스템, 피쳐, 구성요소 및/또는 방법 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예는 편평한 표면에 프린트하는 데 사용되는 프린트 프로세스로 제한되는 것이 아니라, 임의의 유형의 형상을 갖는 임의의 유형의 표면에 프린트할 수 있는 프린팅 시스템과 함께 사용될 수 있다.
일관성과 편의를 위해, 예시된 실시예에 대응하는 상세한 설명 전반에 걸쳐 방향성 형용사가 사용된다. 이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “종방향”이라는 용어는 구성요소의 길이가 연장되는 방향을 칭한다. 이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “종축”이라는 용어는 종방향으로 배향된 축을 칭한다.
이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “측방향”이라는 용어는 구성요소의 폭이 연장되는 측면간 방향을 칭한다. 예컨대, 측방향은 신발류 물품의 안쪽면(medial side)와 바깥쪽면(lateral side) 사이에서 연장될 수 있으며, 신발류 물품의 바깥쪽면이 다른 발로부터 멀어지는 방향을 향하는 표면이고, 안쪽면이 다른 발을 향하는 표면이다. 이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “측방향 축”이라는 용어는 측방향으로 배향된 축을 칭한다.
이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “수평”이라는 용어는 종방향, 측방향 및 이들 방향 사이의 모든 방향과 거의 평행한 임의의 방향을 칭한다. 구성요소가 지면 상에 놓이는 경우, 수평방향은 지면과 평행할 수 있다.
이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “수직”이라는 용어는 수직축을 따라 측방향 및 종방향 모두와 거의 수직한 방향을 칭한다. 예컨대, 구성요소가 지면 상에 편평한 경우, 수직방향은 지면으로부터 상방으로 연장될 수 있다.
이들 방향성 형용사 각각은 밑창의 개별 구성요소에 적용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 더욱이, 이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “외면”이라는 용어는 착용자가 착화했을 때에 발로부터 멀어지는 방향을 향하는 구성요소의 표면을 칭한다. 이 상세한 설명 전반에 걸쳐 그리고 청구범위에서 사용되는 “내면” 또는 “내측부”라는 용어는 착용자가 착화했을 때에 내측을 향하는 구성요소의 표면이나 발을 향하는 표면을 칭한다.
본 개시를 위해, 전술한 방향성 용어는 신발류 물품이나 다른 의류 물품을 참고하여 사용되는 경우에, 직립 상태로 서있을 때에 밑창이 지면층을 향하는, 즉 거의 평탄한 표면 상에 서있는 착용자가 착화했을 때에 위치 설정되는 신발류 물품을 칭한다.
도면에 도시한 실시예에서, 프린팅 시스템(100)은 용융 적층 모델링이라고도 칭하는 용융 필라멘트 제조(Fused Filament Fabrication; FFF)와 연관될 수 있다. 용융 필라멘트 제조(FFF)를 사용하는 프린팅 디바이스의 일례가 1989년 10월 30일자로 출원된, 발명의 명칭이 “3차원 물체를 형성하기 위한 장치 및 방법”이고 Crump 명의의 미국 특허 제5,121,329호에 개시되어 있다.
프린팅 디바이스(102)는 물체(부품, 구성요소 또는 구조)의 3차원 프린팅을 용이하게 하는 다양한 시스템, 디바이스, 구성요소 또는 다른 수단을 지지하는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예는 하우징(110)을 특별한 직사각형 박스형 형태로 도시하고 있지만, 다른 실시예는 임의의 형태 및/또는 디자인을 갖는 임의의 하우징을 사용할 수 있다. 하우징(110)의 형상과 크기는, 디바이스를 위한 원하는 풋프린트, 프린팅 디바이스(102) 내에 형성될 수 있는 부품의 크기 및 형상을 포함하는 요인과 가능하게는 다른 요인에 따라 변경될 수 있다. 하우징(110)은 개방되거나(예컨대, 대형 개구를 지닌 프레임을 제공하거나), (예컨대, 유리나 고체 재료로 이루어진 패널과 문에 의해) 폐쇄될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
몇몇 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 인쇄된 물체(또는 인쇄된 물체를 지지하는 구성요소)를 보유 또는 유지하는 수단을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 프린트되는 물체 또는 프린트되는 재료가 도포되는 물체를 지지, 보유 및/또는 유지하는 테이블, 플랫폼, 트레이 또는 유사 구성요소를 포함할 수 있다. 도 1의 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 트레이(112)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 트레이(112)는 제위치에 고정되어 안정된 베이스로서 기능할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서는 트레이(112)가 이동될 수 있다. 예컨대, 몇몇 경우에 트레이(112)는 하우징(110) 내에서 수평방향[예컨대, 하우징(110)에 대하여 전후 및/또는 좌우]뿐만 아니라 수직방향[예컨대, 하우징(110) 내에서 상하]으로 병진 이동하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 몇몇 경우에 트레이(112)는 트레이(112)와 연관된 하나 이상의 축을 중심으로 회전 및/또는 틸팅하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 적어도 몇몇 실시예에서는 트레이(112)가 프린팅 디바이스(102)의 노즐 또는 프린트 헤드에 대하여 임의의 원하는 상대적인 구성으로 이동될 수 있다. 다른 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 트레이(112)를 포함하지 않을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 트레이(112)는 굴곡지거나 불규칙한 형상을 갖거나, 물품 또는 물체가 배치 또는 고정될 수 있는 맞춤형 플랫폼을 제공하는 형상을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 트레이(112) 내에 형성된 개방 공간 또는 공동을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 프린트되는 재료(또는 프린트되는 물질)를 목표 위치로 이송하기 위한 하나 이상의 시스템, 디바이스, 조립체 또는 구성요소를 포함할 수 있다. 목표 위치는 트레이(112)의 표면 및/또는 수용층, 베이스층 또는 다른 구성요소의 표면이나 부분을 포함할 수 있다. 목표 위치 또는 수용층은 프린트면(148)으로 칭할 수도 있다. 상이한 실시예에서, 프린트되는 재료를 이송하기 위한 수단은, 예컨대 프린트 헤드 및 노즐을 포함한다. 도 1의 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 노즐 조립체(116)를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 노즐 조립체(116)는 작동 시스템(114)과 결합된다. 작동 시스템(114)은 하우징(110) 내에서의 노즐 조립체(116)의 동작을 용이하게 하는 다양한 구성요소, 디바이스 및 시스템을 포함할 수 있다. 특히, 작동 시스템(114)은 노즐 조립체(116)를 임의의 수평방향으로 이동시키는 수단을 포함할 수 있다. 수평방향은, 여기에서 제3 방향(164)이라고 칭하는 종방향 및/또는 여기에서 제2 방향(162)이라고도 칭하는 측방향 또는 수평면을 따라 놓인 임의의 다른 방향을 포함할 수 있다. 작동 시스템(114)은 또한 노즐 조립체(116)를 여기에서 제1 방향(160)으로 식별되는 임의의 수직방향으로 이동시키는 수단을 더 포함할 수 있다. 다양한 방향으로의 노즐 조립체(116)의 이동은 3차원 물체를 형성하거나 3차원 표면 또는 곡면을 따라 인쇄하도록 재료를 적층하는 프로세스를 용이하게 할 수 있다. 이러한 목적으로, 작동 시스템(114)의 실시예는 노즐 조립체(116)를 하우징(110) 내에서 다양한 위치 및/또는 방위로 유지하는 하나 이상의 트랙, 레일 및/또는 유사 수단을 포함할 수 있다. 실시예들은 또한, 노즐 조립체(116)를 트랙이나 레일을 따라 이동시키기 위해 및/또는 하나 이상의 트랙이나 레일을 서로에 대해 이동시키기 위해, 스테퍼 모터나 서보 모터와 같은 임의의 유형의 모터를 포함할 수 있다.
작동 시스템은 노즐을 하나 이상의 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 작동 시스템은 노즐을 단일 선형 방향으로 이동시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 작동 시스템은 노즐을 적어도 2개의 수직방향으로 이동시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 작동 시스템은 노즐을 3개의 수직방향으로 이동시킬 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시한 예시적인 실시예에서 작동 시스템(114)은 노즐(118)(도 2 참고)을 제1 방향(160), 제2 방향(162) 및 제3 방향(164)으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 도 1에서 볼 수 있다시피, 제1 방향(160)은 하우징(110)의 수직방향과 관련될 수 있는 한편, 제2 방향(162)과 제3 방향(164)은 하우징(110)의 수평방향(예컨대, 길이방향 및 폭방향)과 관련될 수 있다. 물론, 예시적인 실시예는 3개의 독립적인 x-y-z 또는 데카르트 방향을 통해 노즐을 이동시킬 수 있는 작동 시스템을 도시하는 한편, 다른 실시예는 노즐을 비데카르트 좌표계(예컨대, 구면 좌표계, 원통 좌표계 등)와 관련된 3개의 독립적인 방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 또, 다른 경우에 작동 시스템은 노즐을, 직교할 수 없는 3개의 상이한 방향[예컨대, 사교 좌표계(oblique coordinate system)의 방향]을 통해 이동시킬 수 있다.
소정 실시예에서, 제1 방향(160)은 프린트면(148)과 같은 표면에 대략 수직한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 어떤 방향이 표면에 대한 수직으로부터 10도 이내이면 표면에 대략 수직한 것이다. 예컨대, 도시한 바와 같이 제1 방향은 프린트면(148)에 대략 수직한다.
이 설명을 위해, 프린트면은 노즐이 프린트하고 있는 표면에 대응할 수 있다. 예컨대, 노즐(118)이 트레이(112) 상으로 직접 프린트하는 경우, 프린트면은 트레이(112)의 표면과 연관될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 프린트면(148)은 노즐 조립체(116) 측으로 상방을 향하는 트레이(112)의 측면으로서 예시된다. 그러나, 다른 실시예에서 프린트면(148)은 노즐(118)에 의해 프린트되는 물품이나 물체의 표면이나 측면을 포함할 수 있다. 프린트면(148)은 대체로 평탄할 수도 있고, 실질적으로 굴곡질 수 있고, 곡선을 포함할 수 있다.
소정 실시예에서, 프린팅 시스템(100)은 노즐(118)을 선택적으로 이동시킬 수 있다. 일실시예에서, 프린팅 시스템(100)은 노즐(118)을 3개 방향으로 동시에 이동시킨다. 예컨대, 프린팅 시스템(100)은 노즐(118)을 트레이(112)로부터 멀어지게 제1 방향(160)으로 이동시키면서, 프린트면(148) 위에서 제2 방향(162) 및/또는 제3 방향(164)으로 동시에 이동시킬 수 있다. 다른 예에서는, 프린팅 시스템(100)이 노즐(118)을 선택적으로 다른 방향으로 이동시키는 동안에, 소정 방향을 따른 위치가 유지된다. 프린팅 시스템(100)은 프린트면(148) 위에서 제2 방향(162) 및 제3 방향(164)에서의 노즐(118)의 기준 위치를 유지하는 동시에, 노즐(118)을 프린트면(148)으로 또는 프린트면으로부터 멀어지게 제1 방향(160)으로 이동시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 작동 시스템(114)은 유저에 의해 수동으로 작동될 수 있다. 다른 실시예에서는, 작동 시스템(114)의 작동을 자동화하기 위한 수단이 마련될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예는 노즐(118)을 하나 이상의 트랙을 따라 다양한 위치로 자동으로 이동시키기 위한 모터 및/또는 다른 수단을 포함할 수 있다. 더욱이, 자동화 실시예에서, 노즐(118)의 위치 또는 속도는 프린팅 시스템(100)에 마련된 제어부를 사용하여 또는 아래에서 더 상세히 설명되는 컴퓨팅 시스템(104)과 같은 관련 시스템을 사용하여 조정될 수 있다.
도 1에는 프린팅 디바이스(102)의 구성요소, 디바이스 및 시스템이 예시를 목적으로 개략적으로 도시되어 있다는 점이 이해될 것이다. 따라서, 실시예들은 작동 시스템(114)의 작동을 용이하게 하는 특정 부품, 구성요소 및 디바이스를 포함하는 도시하지 않은 추가의 수단과 노즐 조립체(116)를 포함할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예컨대, 작동 시스템(114)은 다수의 트랙 또는 레일을 포함하는 것으로 개략적으로 도시되어 있지만, 작동 시스템(114)을 포함하여 특정 구성 및 부품의 개수는 실시예마다 변할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 프린팅 시스템(100)은 프린팅 디바이스(102)를 제어하고 프린팅 디바이스(102)로부터 정보를 수신하는 수단을 포함할 수 있다. 이들 수단은 컴퓨팅 시스템(104) 및 네트워크(106)를 포함할 수 있다. 일반적으로, “컴퓨팅 시스템”이라는 용어는 단일 컴퓨터의 컴퓨팅 리소스, 단일 컴퓨터의 컴퓨팅 리소스의 일부 및/또는 서로 통신하는 2대 이상의 컴퓨터를 칭한다. 이들 리소스 중 임의의 리소스가 1명 이상의 인간 유저에 의해 작동될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(104)은 하나 이상의 서버를 포함할 수 있다. 몇몇 경우, 프린트 서버는 주로 프린팅 디바이스(102)에 대한 제어 및/또는 통신을 주로 담당할 수 있는 한편, 별개의 컴퓨터(예컨대, 데스크탑, 랩탑 또는 태블릿)가 사용자와의 상호 작용을 용이하게 할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(104)은, 제한하는 것은 아니지만 자기, 광, 광자기를 포함하는 하나 이상의 저장 디바이스 및/또는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함하는 메모리도 또한 포함할 수 있다.
도 1의 예시적인 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(104)은 중앙 처리 디바이스(185), 뷰잉 인터페이스(186)(예컨대, 모니터 또는 스크린), 입력 디바이스(187)(예컨대, 키보드 및 마우스) 및 피추적 요소(피추적 요소는 아래에서 더 설명하겠다)의 컴퓨터 원용 설계(“CAD”) 표현을 구성하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 적어도 몇몇 실시예에서, 피추적 요소의 CAD 표시는 구조의 형태에 관한 정보뿐만 아니라, 구조의 다양한 부분을 프린트하는 데 요구되는 재료에 관한 정보도 또한 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(104)은 네트워크(106)를 통해 프린팅 디바이스(102)와 직접 접촉할 수 있다. 네트워크(106)는 컴퓨팅 시스템(104)과 프린팅 디바이스(102) 간의 정보 교환을 용이하게 하는 임의의 유선 또는 무선 수단을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 네트워크(106)는 네트워크 인터페이스 컨트롤러, 리피터, 허브, 브리지, 스위치, 라우터, 모뎀 및 방화벽과 같은 다양한 구성요소를 더 포함할 수 있다. 몇몇 경우, 네트워크(106)는 2개 이상의 시스템, 디바이스 및/또는 프린팅 시스템(100)의 구성요소 간의 무선 통신을 용이하게 하는 무선 네트워크일 수 있다. 무선 네트워크의 예는, 제한하는 것은 아니지만 단거리 무선망(wireless personal area network)(예컨대, 블루투스를 포함함), 근거리 무선망(wireless local area networks )(IEEE 802.11 WLAN 표준을 활용하는 네트워크를 포함함), 무선 메시 네트워크(wireless mesh network), 모바일 디바이스 네트워크뿐만 아니라 다른 유형의 무선 네트워크를 포함한다. 다른 경우, 네트워크(106)는 트위스터 페어(twistister pair) 와이어, 동축 케이블 및 광섬유에 의해 신호가 촉진되는 네트워크를 포함하는 유선 네트워크일 수 있다. 또 다른 경우, 유선 네트워크와 무선 네트워크 및/또는 접속부의 조합이 사용될 수 있다.
프린팅 시스템(100)은 3D 프린팅이나 적층 프로세스를 이용하여 형성된 하나 이상의 구조를 제공하도록 아래와 같이 작동될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(104)은 구조를 설계하는 데 사용될 수 있다. 이것은 여러 타입의 CAD 소프트웨어나 다른 유형의 소프트웨어를 이용하여 달성될 수 있다. 그 후, 도안이 프린팅 디바이스(102)[또는 프린팅 디바이스(102)와 통신하는 관련 프린트 서버]에 의해 해석될 수 있는 정보로 변환될 수 있다. 몇몇 경우, 도안은 스테레오리소그래피 파일(STL 파일)과 같은 3D 프린트 가능 파일로 변환될 수 있다.
도면에 도시한 실시예들 중 몇몇은 용융 필라멘트 제조 프린팅 기술을 이용하는 시스템을 보여주지만, 다른 실시예는 하나 이상의 다른 3D 프린팅 기술을 포함할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예컨대, 프린팅 시스템(100)은 택 앤드 드래그 프린트법(tack and drag print method)을 이용할 수 있다. 더욱이, 또 다른 실시예는 용융 필라멘트 제조와 다른 타입의 3D 프린팅 기술의 조합을 포함하여, 특정 피추적 요소 또는 부품에 대해 원하는 결과를 달성할 수 있다.
상이한 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는, 제한하는 것은 아니지만 열가소성(예컨대, 폴리락틱산 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌), 고밀도 폴리에틸렌, 공융 금속, 고무, 점토(금속 점토를 포함함), 실온 가황 실리콘(Room Temperature Vulcanizing silicone; RTV 실리콘), 자기뿐만 아니라 당업계에 알려진 가능한 다른 유형의 재료를 포함하는, 3D 부품 형성을 위한 다양한 상이한 재료를 이용할 수 있다. 2개 이상의 상이한 프린트 또는 압출되는 재료를 사용하여 부품을 형성하는 실시예에서는, 전술한 재료들 중 임의의 2개 이상의 재료가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는, 재료 또는 스레드(thread) 성분을 압출, 배출 또는 사용할 수 있다.
더욱이, 실시예와 함께 사용되는 적층 프린팅 시스템은 임의의 프린트 가능한 재료를 사용할 수 있다. “프린트되는 재료” 또는 “적층되는 재료”라는 용어는, 적층 가공 프로세스 동안에 프린트되거나, 배출되거나, 방출되거나, 다른 방식으로 적층되는 임의의 재료를 망라하는 것으로 의도된다. 상기한 재료는 제한하는 것은 아니지만, 열가소성 플라스틱(예컨대, PLA 및 ABS) 및 열가소성 플라스틱 분말, 고밀도 폴리우레탄, 공융 금속, 고무, 모델링 점토, 플라스티신(plasticine), RTV 실리콘, 자기, 금속 점토, 세라믹 재료, 플라스터 및 광폴리머뿐만 아니라 3D 프린팅에 사용하는 것으로 알려진 가능한 다른 재료를 포함할 수 있다. 상이한 실시예에서, 프린트되는 재료는 또한 열가소성 폴리머와 같은 폴리머뿐만 아니라 아래에서 더 설명할 다양한 타입의 스트랜드도 포함할 수 있다.
더욱이, 개시된 실시예는 신발류에 관하여 설명되지만, 개시된 실시예는 또한 임의의 의류 물품이나 3D 프린팅에 의해 형성 가능한 장비에 동등하게 적용될 수 있다. 이에 따라, 본 개시 전반에 걸쳐 사용되는 “의류 물품”이라는 용어는 임의의 신발류 물품뿐만 아니라, 모자(hat), 캡(cap), 셔츠, 저지, 자켓, 양말, 반바지, 바지, 속옷, 운동복, 장갑, 손목/팔 아대, 슬리브, 머리띠, 임의의 니트 재료, 임의의 직조 재료, 임의의 부직 재료 등을 포함하는 임의의 의류 또는 의복을 칭할 수 있다. 물품의 다른 예는, 제한하는 것은 아니지만 정강이 보호대, 무릎 패드, 팔꿈치 패드, 어깨 패드뿐만 아니라 임의의 다른 타입의 보호 장비를 포함한다. 추가로, 몇몇 실시예에서 물품은, 제한하는 것은 아니지만, 공, 가방, 지갑, 배낭뿐만 아니라 착용 불가능한 다른 물품을 포함하는, 비착용형으로 구성된 다른 타입의 물품일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 프린팅 디바이스(102)는 다양한 유형의 베이스층 재료의 표면 상에 프린트 가능할 수 있다. 구체적으로, 몇몇 경우에 프린팅 디바이스는 기판과 프린트되는 재료의 저부 사이에 해제층을 삽입할 필요 없이 그리고 프린트하는 완벽히 또는 거의 완벽히 편평한 기판 표면을 필요로 하는 일 없이, 텍스타일, 천연 직물, 합성 직물, 니트, 직조 재료, 부직 재료, 메시, 가죽, 합성 가죽, 폴리머, 고무 및 발포체 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 베이스층 재료의 표면 상에 프린트 가능할 수 있다. 예컨대, 개시된 방법은 직물, 예컨대 니트 재료 상에 수지, 아크릴, 열가소성 재료나 잉크 재료를 프린트하는 것을 포함할 수 있으며, 이 경우에 상기 재료는 직물에 접착/접합되고, 재료는 휘거나, 롤링되거나, 가공되거나 다른 조립 프로세스/단계를 겪을 때에 일반적으로 박리되지 않는다. 본 개시 전반에 걸쳐 사용되는 “직물”이라는 용어는 일반적으로, 임의의 텍스타일, 천연 직물, 합성 직물, 니트, 직조 재료, 부직 재료, 메시, 가죽, 합성 가죽, 폴리머, 고무 및 발포체로부터 선택된 재료를 칭하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예는 프린팅 디바이스(102)를 사용하여 재료의 표면 상에 직접 구조를 프린트할 수 있지만, 다른 실시예는 트레이 또는 박리지 상에 구조를 프린트하는 단계와, 그 후 별개의 단계에서 피추적 요소를 제거 또는 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
이제 도 2를 참고하면, 몇몇 실시예에서 프린팅 디바이스(102)는 하나 이상의 층상 구조를 프린트하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시한 바와 같이, 프린팅 디바이스(102)에 의해 형성되는 프로세스의 제1 층상 구조(“제1 구조”)(204)가 도시된다. 도 2에 제공된 확대도에서 볼 수 있다시피, 제1 구조(204)는 신발류 물품을 위한 미조립 갑피의 일부를 포함한다. 점선 아웃라인(250)은 예시적인 갑피의 윤곽을 나타내는 것으로 의도된다. 다른 실시예에서, 제1 구조(204)는 신발류 물품을 위한 임의의 타입의 구성요소 또는 구조를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 구조(204)는, 예컨대 힐 카운터나 셔츠일 수 있다. 이러한 설명을 위해, 프린팅이 직접 일어나는 트레이(112)의 표면이나 층은 프린트면(148)으로 칭하겠다.
아래에서 더 설명하겠지만, 상이한 실시예에서는 다양한 층들이 제1 구조(204)의 형성 중에 프린트될 수 있다. 예컨대, 층상 구조가 트레이(112) 상에 직접 프린트되거나 적층될 수 있다. 추가로, 텍스타일 스트랜드가 제1 구조(204)의 제1 층 상에 직접 적층될 수 있다. 이제 도 3 내지 도 10을 참고하여 프로세스를 보다 상세히 설명하겠다.
노즐 조립체(116)는 프린트되는 재료를 목표 위치로 이송하는 하나 이상의 노즐을 포함할 수 있다. 명확성을 위해, 도 2 내지 도 11의 실시예는 노즐 조립체(116)의 단일 노즐(118)을 도시한다. 그러나, 다른 실시예에서 노즐 조립체(116)는 어레이나 임의의 특정 구성으로 배열될 수 있는 임의의 개수의 노즐을 구비하도록 구성될 수 있다. 2개 이상의 노즐을 포함하는 실시예에서, 노즐들은 함께 및/또는 독립적으로 이동하도록 구성될 수 있다.
추가로, 도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(118)은 노즐(118)로부터 배출되는 재료 흐름을 제어하기 위해 개방 및/또는 폐쇄될 수 있는 노즐 구멍(119)을 갖도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 노즐 구멍(119)은 프린팅 디바이스(102) 내의 재료 공급원(도시하지 않음)으로부터 공급되는 재료를 수용하는 노즐 채널(121)과 유체 연통될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 웜 구동부는 노즐(118) 내로 필라멘트를 특정 속도[노즐(118)로부터의 원하는 체적 유량을 달성하도록 변경될 수 있음]로 압박하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 웜 구동부가 생략된다. 예컨대, 재료는 작동 시스템을 사용하여 노즐(119)로부터 인출될 수 있다. 몇몇 경우, 재료 공급은 노즐(118) 근처 위치에서 [예컨대, 노즐 조립체(116)의 일부에서] 이루어질 수 있지만, 다른 실시예에서 재료 공급은 프린팅 디바이스(102)의 어떤 다른 위치에 위치할 수 있고, 튜브, 도관, 다른 수단을 통해 노즐 조립체(116)에 공급될 수 있다.
이제 도 3을 참고하면, 제2 구조(304)를 갖는 갑피(390)의 일부(점선으로 도시함)의 개략도가 예시되어 있다. 제2 구조(304)는 텍스타일 스트랜드(322)의 대부분을 둘러싸는 폴리머 케이싱(320)(적어도 제1 폴리머층과 제2 폴리머층을 포함함)을 포함한다. 다른 실시예에서, 여기에서 설명한 바와 같은 갑피는, 개별적으로 또는 집합적으로 지지, 유연성, 안정성, 완충, 편안함, 감소된 중량과 같은 여러 속성이나 다른 속성을 지닌 신발류 물품을 제공할 수 있는 다층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 층상 구조는 아래에서 설명하겠지만 피추적 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서 갑피는 층상 구조일 수 있다. 본 개시를 위해, 층은 수평방향을 따라 연장되거나 실질적으로 갑피와 유사한 높이 내에 배치되는 갑피의 세그먼트 또는 부분을 칭한다. 일실시예에서, 층은, 예컨대 지구의 층(stratum)에 비유될 수 있다. 즉, 층은, 다른 인접한 재료층들 위, 사이 또는 아래에 배치될 수 있는 갑피의 수평방향 배열 섹션일 수 있다. 각각의 층은 갑피의 다른 층에 비해 증가 또는 감소된 인장 강도, 탄성 또는 두께로 이루어진 하나 이상의 부분을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 층은 구조적 지지를 향상시시키는 다양한 복합 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 층은 갑피를 따라 인가되는 힘을 분배하도록 구성된 재료를 포함할 수 있다. 일반적으로, 개시된 실시예의 갑피는 임의의 개수의 층을 포함할 수 있다. 몇몇 경우, 갑피는 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 다른 경우, 갑피는 도 3에 도시한 바와 같이 텍스타일 스트랜드를 에워싸는 2개의 층을 포함할 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에 이들 구성요소 또는 층들 중 하나 이상이 생략될 수 있다.
상이한 실시예에서, 각각의 층은 갑피에 상이한 피쳐, 특성, 반응도 및/또는 특징을 제공할 수 있다. 후속 도면은 예시를 위해 본 개시의 다수의 가능한 실시예를 보여준다. 그러나, 다른 실시예가 도 1 내지 도 17을 참고하여 예시한 것과 상이한, 하나 이상의 층에 대한 변형을 포함할 수 있다는 점을 이해해야만 한다. 이에 따라, 다른 실시예는 다양한 상이한 타입의 층들의 조합에 기인하는 특성을 지닌 상이한 타입의 갑피를 포함할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이 도 3의 예에서 제2 구조(304)는 명확성을 위해 갑피(390)의 안쪽면(308)과 관련된 갑피의 일부만을 포함하는 것으로 도시되어 있으며, [바깥쪽면(306)을 포함하는] 갑피(390)의 나머지 부분은 도시되어 있지 않다. 참고를 위해, 제2 구조(304)는 제1 세그먼트(360), 제2 세그먼트(362) 및 제3 세그먼트(364)를 포함하는 것을 볼 수 있다. 제1 세그먼트(360)는 폴리머 케이싱(320)을 구성하는 제1 폴리머층과 제2 폴리머층을 포함하며, 점선으로 나타낸 텍스타일 스트랜드(322)가 폴리머 케이싱(320)의 2개 층 사이에 “삽입”되어 있다. 추가로, 제1 세그먼트(360)는 제1 단부(370)로부터 외주 에지(350)를 따라 제2 단부(372)로 내주 에지(352)를 따라 연장된다. 제2 세그먼트(362)는 제2 단부(372)와 제3 단부(374) 사이에서 연장되고 있다. 제3 단부(374)는 내주 에지(352)를 따라, 제2 단부(372)로부터 이격되고 제2 단부(372)에 비해 전족 구역(310)에 더 근접하게 형성된다. 제2 세그먼트(362)는 아래에서 더 설명하겠다. 추가로, 제3 세그먼트(364)는 제3 단부(374)로부터 제4 단부(376)로 연장되고, 제4 단부(376)는 외주 에지(350)를 따라 제1 단부(370)로부터 이격되고 제1 단부(370)에 비해 전족 구역(310)에 더 근접하게 형성된다. 제3 세그먼트(364)도 또한 폴리머 케이싱(320)을 구성하는 제1 폴리머층과 제2 폴리머층을 포함하며, 점선으로 나타낸 텍스타일 스트랜드(322)가 폴리머 케이싱(320)의 2개 층 사이에 “삽입”되어 있다.
제1 세그먼트(360) 및 제3 세그먼트(364)와 대조적으로, 제2 세그먼트(362)는 텍스타일 스트랜드(322)의 노출 부분만을 포함한다. 즉, 제1 세그먼트(360)와 제3 세그먼트(364) 각각의 텍스타일 스트랜드(322)는 폴리머 케이싱(320)으로 둘러싸이고, 텍스타일 스트랜드(322)를 포함하는 제2 세그먼트(362)는 비피복되거나 “노출”된다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서 제2 구조(304)는 2개보다 적은 층을 포함하는(또는 층이 없는) 부분들을 포함할 수 있다.
독자에게 더 명확하게 하기 위해, 여기에 설명된 피추적 요소의 형성 중에 활용될 수 있는 프로세스를 예시하는 시퀀스가 도 4 내지 도 10에 도시되어 있다. 아래에서 더 상세히 설명하겠지만, 본 개시를 위해 피추적 요소는, 2개 이상의 별개의 층이 중첩 또는 정렬되는 프린트 부분을 지닌 프린트 경로를 갖는 프린트 구조를 칭한다.
도 4 내지 도 10에서, 노즐(118)은 프린팅 프로세스 동안에 플랫폼(412)의 일부 위에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 플랫폼(412)은 도 1의 트레이(112)와 거의 유사할 수 있다. 참고를 위해, 도시한 플랫폼(412)은 제1 측면(470), 제2 측면(472), 제3 측면(474) 및 제4 측면(476)을 갖는다. 도 4를 참고하면, 노즐(118)은 프린트면(148)[여기에서는, 플랫폼(412)의 상부면] 상에 제1 층(420)을 적층하기 시작하였다. 제1 층(420)의 제1 긴 부분(460)은 플랫폼(412)의 제3 면(474) 근처에 형성되었다. 노즐(118)의 이동 방향은 노즐(118)에 인접하게 도시한 화살표로 개략적으로 나타낸다. 도 4에서, 이동 방향은 제2 방향(162)과 실질적으로 정렬된다.
앞서 언급한 바와 같이, 노즐(118)은 다양한 재료를 방출, 배출 또는 압출하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 프린트되는 재료(들)는 액적(402) 형태로 노즐(118)을 통해 배출, 분출 또는 다른 방식으로 방출된다. 당업자라면, 액적(402) 형태는 노즐(118)로부터 분출되거나 다른 방식으로 방출되는 실제 재료에 따라 변할 수 있다는 점을 이해할 것이다. 몇몇 실시예에서, 액적(402)은 이에 따라 임의의 점성 액체 재료 또는 심지어는 반고체 재료일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 액적(402)은 프린팅 시스템에서 사용하기에 적절한 임의의 원하는 재료 또는 재료상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 채용되는 노즐 시스템은 피에조 잉크젯 시스템과 같은 잉크젯 프린팅 시스템에서 사용되는 것과 동등하거나 동일할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 다른 실시예에서 노즐은 압전형 잉크젯 헤드와 관련될 수 있다. 도 4에서, 노즐(118)은 폴리머 재료를 포함하는 액적(402)을 방출하고 있다. 더욱이, 도 4 및 도 5의 실시예에서 제1 층(420)(예컨대, 폴리머층)은 FDM 방법을 이용하여 적층된다. 그러나, 다른 실시예에서 노즐(118)은 다른 재료를 압출할 수도 있고, 다른 적층 가공 프로세스가 활용될 수도 있다. 예컨대 도 6 내지 도 8에 대하여 아래에서 설명하는 바와 같이, 노즐(118)은 연속적인 스레드 또는 불연속적인 스레드 세그먼트를 압출할 수 있다.
도 4의 실시예에서, 제1 긴 부분(460)은 제4 면(476) 근처의 제1 하부층 단부(480)로부터 제2 측면 근처의 제2 하부층 단부(482)로 연장된다. 액적(402)은, 노즐(118)이 플랫폼(412) 위에서 이동할 때에 하나 이상의 경로에 걸쳐 적층될 수 있다. 몇몇 경우, 노즐(118)은 플랫폼(412)의 특정 위치에 적층되는 액적(402)의 양을 증가시키기 위해 플랫폼의 특정 위치에 걸쳐 고정 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 제1 층(420)의 두께는 몇몇 실시예에서 하나의 위치에 적층되는 액적(402)의 밀도 또는 양에 기초하여 조정될 수 있다.
추가로, 제1 긴 부분(460)은 제1 길이(430)[길이는 제2 방향(162)과 정렬되는 거리와 연관됨], 제1 폭(432)[폭은 제3 방향(164)과 정렬되는 거리와 연관됨] 및 제1 두께(434)[두께는 제1 방향(160)과 정렬되는 거리와 연관됨]를 갖는다. 다른 실시예에서, 제1 긴 부분(460)은 크기, 형상 및 두께에 있어서 변할 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에서 제1 긴 부분(460)은 길이, 폭 또는 두께에 있어서 여기에 도시한 것보다 작거나 클 수 있다. 더욱이 도 4에서, 제1 긴 부분(460)은 각각 거의 일정한 폭 및 두께를 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서는 제1 층(420)의 일부의 폭 및/또는 두께가 해당 부분에 걸쳐 변할 수 있다는 점을 이해해야만 한다.
프린팅이 도 5로 계속되는 경우, 제1 층(420)의 치수는 변할 수 있다. 도 5에서, 제1 층(420)은 제1 긴 부분(460), 제2 긴 부분(562) 및 제3 긴 부분(564)을 포함한다. 제2 하부층 단부(482)는 이제 제4 면(472)에 더 근접하게 배치되지만, 제1 하부층 단부(480)로부터 이격된다. 즉, 노즐(118)은 제2 방향(162)과 거의 정렬된 방향으로 이동하여 제1 긴 부분(460)을 형성한 다음, 제3 방향(164)과 거의 정렬된 방향으로 이동하여 제2 긴 부분(562)을 형성한다. 제3 긴 부분(564)을 형성하기 위해, 노즐(118)은 다시 제2 방향(162)과 거의 정렬된 방향으로 이동한다. 이에 따라, 도 5의 실시예에서 제1 층(420)은 거의 U자 형상 또는 곡선 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 노즐(118)은 제1 방향(160), 제2 방향(162) 또는 제3 방향(164)에 대해 대각선인 방향을 포함하는 임의의 다른 방향으로 이동하여 피추적 요소를 형성할 수 있다. 제1 층(420)의 전체 형상은 이에 따라 도 5에 도시한 형상으로부터 크게 변할 수 있다. 본 설명과 청구범위를 위해, 폴리머층[여기에서는, 제 1층(420)]을 수용하는 프린트면(148) 상의 경로는 제1 폴리머 추적 경로로 칭할 수 있다. 즉, 폴리머 추적 경로는 피추적 요소를 형성하는 데 있어서 폴리머층의 특정 배열 및/또는 방위를 칭한다.
상이한 실시예에서, 제1 층(420)의 각각의 부분은 여기에 도시한 것과 상이할 수 있으며, 도 4 내지 도 10의 실시예는 단지 예시적인 목적을 위한 것임을 이해해야만 한다. 도 5에서, 제2 긴 부분(562)은 제2 길이(530), 제2 폭(532) 및 제2 두께(534)를 갖는다. 상이한 실시예에서, 제1 길이(430)(도 4에 도시함) 및 제2 길이(530)(도 5에 도시함)는 거의 유사할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 도 5에서, 제2 길이(530)는 도 4에 도시한 바와 같은 제1 길이(430)보다 실질적으로 작다. 더욱이, 제1 폭(432)(도 4 참고) 및 제2 폭(532)(도 5에 도시한 것과 같음)은 거의 유사할 수도 있고 상이할 수도 있다. 도 4 및 도 5에서, 제1 폭(432) 및 제2 폭(532)은 거의 유사하다. 추가로, 제1 두께(434) 및 제2 두께(534)는 거의 유사할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 도 4 및 도 5에서, 제1 두께(434) 및 제2 두께(534)는 거의 유사하다.
몇몇 실시예에서, 피추적 요소는 이 피추적 요소에 추가의 또는 중간 스트랜드층을 제공하는 필라멘트형 또는 실 모양 요소를 통합할 수도 있고 다른 방식으로 포함할 수도 있다. 이것은 도 6 내지 도 8에서 볼 수 있는데, 스레드(602) 길이를 포함하는 제1 텍스타일 스트랜드(624)가 제1 층(420)의 상부면(620) 전반에 걸쳐 인출되고, 이 상부면 위에 적층된다. 다른 실시예에서, 제1 폴리머층과 제1 폴리머층 사이에 배치되는 스트랜드층은 1개를 상회하는 텍스타일 스트랜드를 포함할 수 있다는 점을 이해해야만 한다. 몇몇 실시예에는, 복수 개의 텍스타일 스트랜드가 마련될 수 있으며, 이들 텍스타일 스트랜드는 각각 거의 유사한 재료로 형성될 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 스레드(602)는 제1 층(420)의 영역에 택킹(tacking)되거나 다른 방식으로 결합될 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서 텍스타일 스트랜드의 재료의 적어도 일부는 제1 폴리머층에 비부착될 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)는, 노즐(118)이 제1 층(420) 위에서 이동하는 동안에 상부면(620)을 따라 직접 적층될 수 있고, 이에 따라 제1 층(420) 위에 연속적인 스레드를 효율적으로 “드레이핑(draping)”할 수 있다. 상이한 실시예에는, 제1 텍스타일 스트랜드(624)를 수용하지 않거나 접촉하지 않는 제1 층(420)의 부분이 마련될 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 적층되는 제1 텍스타일 스트랜드(624)를 포함하는 재료의 다른 부분으로부터 불연속적, 단속적 및/또는 이격될 수 있다.
본 개시를 위해, 텍스타일 스트랜드 또는 스레드(602)는 길이가 1 밀리미터에서 수 센티미터 이상의 범위인 유사한 타입의 재료인 섬유 또는 필라멘트를 칭하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 여기에서 참고하는 텍스타일 스트랜드는 일반적으로 임의의 길이를 가질 수 있다. 이에 따라, 일례로서 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 1 밀리미터 내지 수백 미터 이상의 범위의 길이를 가질 수 있다.
추가로, 텍스타일 스트랜드 또는 스레드는 여기에서 설명하는 재료들 중 임의의 재료를 포함할 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서 여기에서 사용되는 텍스타일 스트랜드는 임의의 유형의 인장 스트랜드 재료를 포함할 수 있다. 텍스타일 스트랜드를 위해 활용되는 재료는 다양한 연신 특성을 갖도록 선택될 수 있으며, 몇몇 실시예에서 재료는 탄성중합체로 간주될 수 있다. 몇몇 경우, 텍스타일 스트렌드는 인장파괴 이전에 10 퍼센트에서 800 퍼센트 넘게 연신할 수 있다. 연신이 유리한 특성인 여러 의류 물품의 경우, 텍스타일 스트랜드는 인장파괴 이전에 적어도 100 퍼센트 연신할 수 있다. 사실상, 텍스타일 스트랜드를 위해 활용되는 재료는 다양한 복원 특성을 갖도록 선택될 수 있다. 즉, 갑피는 연신 이후에 원래 형상으로 복귀되도록 형성될 수도 있고, 연신 이후에 늘어나거나 연신된 형상으로 남아 있도록 형성될 수도 있다.
상이한 실시예에서, 텍스타일 스트랜드는 임의의 거의 일차원 재료로 형성되어, 실질적으로 폭 및 두께보다 큰 길이를 나타낼 수 있다. 활용되는 재료 및 원하는 특성에 따라, 텍스타일 스트랜드는 복수 개의 필라멘트를 포함하는 개별 얀(yarn)이나 복수 개의 얀을 포함하는 스레드일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 텍스타일 스트랜드에 적절한 재료는, 예컨대 레이온, 나일론, 폴리에스테르, 폴리아크릴릭, 실크, 면, 탄소, 유리, 아라미드(예컨대, 파라아라미드 섬유 및 메타아라미드 섬유), 초고분자량 폴리에틸렌 및 액정 폴리머 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 재료를 포함한다.
제1 층(420)과 제2 층(도 9 및 도 10에서 예시함)을 포함하는 폴리머 재료에 비해, 텍스타일 스트랜드 또는 스레드용의 앞서 언급한 여러 재료는 보다 큰 인장 강도 및 내연신성을 나타낸다. 즉, 텍스타일 스트랜드는 제1 층(420)보다 강할 수 있고, 인장력을 받을 때에 제1 층(420)보다 적은 연신성을 나타낼 수 있다. 텍스타일 스트랜드를 둘러싸거나 에워싸는 폴리머 재료의 조합은 소정 구조를 부여하며, 이 구조에서 복합 피추적 요소는 일방향으로 연신할 수 있고, 실질적으로 내연신성이며, 다른 방향으로 더 큰 강도를 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서 텍스타일 스트랜드는 상당히 연신되는 재료로 형성될 수 있다. 텍스타일 스트랜드는 또한 복합 요소에 다른 속성을 부여하는 데 활용될 수 있다. 예컨대, 텍스타일 스트랜드는 특별한 미관을 부여하도록 2개의 폴리머층 내에 위치할 수 있다.
도 6을 다시 참고하면, 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 제1 텍스타일 스트랜드 단부(680)로부터 제2 텍스타일 스트랜드 단부(682)로 연장된다. 제2 텍스타일 스트랜드 단부(682)는 제1 텍스타일 스트랜드 단부(680)에 비해 제1 하부층 단부(480)로부터 더 멀리 배치된다. 도 6에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 제1 텍스타일 스트랜드 단부(680)와 제2 텍스타일 스트랜드 단부(682) 사이에서 연장되는 제1 텍스타일 스트랜드 길이(630)를 갖는다. 프린팅이 도 7로 계속되는 경우, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 길이는 도 6의 제1 텍스타일 스트랜드 길이(630)보다 큰 제2 텍스타일 스트랜드 길이(732)로 증가한다. 마찬가지로, 도 8에서 노즐(118)이 계속해서 제1 층(420) 위에 제1 텍스타일 스트랜드(624)를 적층하면, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 길이는 제2 텍스타일 스트랜드 길이(732)로부터 제3 텍스타일 스트랜드 길이(834)로 증가한다. 도 8에서, 제2 텍스타일 스트랜드 단부(682)는 이제 제2 하부층 단부(482)에 인접 배치된다. 즉, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 배열 또는 배치는 제1 층(420)의 배열과 실질적으로 유사하다.
이에 따라 여기에 도시한 바와 같이 몇몇 실시예에서는 2개 이상의 층이 그 배열에 있어서 실질적으로 정렬되거나 매칭될 수 있다. 본 설명과 청구범위를 위해, 필라멘트[여기에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)]의 적층을 수용하는 프린트면 상의 특정 경로를 “스트랜드 추적 경로”라 칭할 수 있다. 즉, 스트랜드 추적 경로는 피추적 요소를 형성하거나 프린트하는 데 있어서 스트랜드 (제2) 층의 특정 배열 및/또는 방위를 칭한다. 도 8에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 제1 층(420)과 실질적으로 유사한 배열 또는 경로를 따라 프린트되므로, 제1 긴 부분(460), 제2 긴 부분(562) 및 제3 긴 부분(564) 각각은 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 일부와 접촉한다. 몇몇 실시예에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 제1 층(420)의 전체 경로를 “추적”하는 것으로 이해될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 폴리머 추적 경로는 피추적 요소의 적어도 일부 부분에 걸쳐 스트랜드 추적 경로와 실질적으로 유사할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 스트랜드 추적 경로의 대부분은 제1 폴리머 추적 경로와 정렬될 수 있다. 본 개시를 위해, 피추적 요소는 도 8에 도시한 바와 같이 2개 이상의 별개의 층이 중첩 또는 정렬되는 프린트된 부분을 지닌 프린트 경로를 갖는 프린트된 구조물을 칭한다.
더욱이, 상이한 실시예에서 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 제1 층(420)에 비해 크기에 있어서 변할 수 있다. 예컨대, 도 8에서 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 텍스타일 스트랜드 폭(832)을 포함한다. 텍스타일 스트랜드 폭(832)은 실질적으로 제1 층(420)의 폭보다 작다[도 4의 제1 폭(432)과 도 5의 제2 폭(532) 참고]. 몇몇 실시예에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 평균 폭은 제1 층(420)의 평균 폭의 적어도 5 퍼센트이다. 다른 실시예에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 평균 폭은 제1 층(420)의 평균 폭의 적어도 5 내지 10 퍼센트일 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 평균 폭은 제1 층(420)의 평균 폭의 적어도 10 내지 10 퍼센트일 수 있다. 일실시예에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 평균 폭은 제1 층(420)의 평균 폭의 적어도 25 내지 50 퍼센트일 수 있다.
도 8에는, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 일부가 상부면(620)의 부분 상에 배치된 제1 층이 도시되어 있다. 제1 텍스타일 스트랜드(624)와 함께 제1 층(420)을 프린트 및 형성하는 데 이어서, 하나 이상의 추가의 층이 피추적 요소에 추가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, (도 9 및 도 10에 도시한) 프린팅이 계속되면, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 하나 이상의 부분이 피추적 요소 내에 밀폐되거나 적어도 부분적으로 밀폐된다. 이 프로세스의 몇몇 실시예는 아래에서 더 상세히 설명하겠다.
도 9를 참고하면, 제2 층(922)이 형성된다. 노즐(118)은 폴리머 재료를 포함하는 액적(402)을 방출하고 있는 것으로 도시되어 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 층(922)은 제1 층(420)과 실질적으로 유사한 방식으로 노즐(118)에 의해 적층될 수 있다. 다른 실시예에서, 적층은 다른 수단을 통해 일어날 수 있다. 더욱이 몇몇 실시예에서, 제1 층(420)과 제2 층(922)의 재료는 원하는 특징 및 특성에 따라 상이할 수도 있고 실질적으로 유사할 수도 있다.
도 9에서, 제2 층(922)의 제1 세그먼트(960)는 도 8에 도시한 피추적 요소의 일부에 걸쳐 프린트되었다. 제1 세그먼트(960)는 제1 층(420)의 대응하는 제2 세그먼트(962)와 실질적으로 중첩되거나 정렬된다. 더욱이, 제1 텍스타일 스트랜드(624)의 제3 세그먼트(964)는 제1 세그먼트(960)와 제2 세그먼트(962)에 의해 완전히 에워싸이거나 둘러싸였다. 제2 층(922)의 적어도 일부는 도 9의 상부면(620)과 직접 접촉한다. 몇몇 실시예에서, 제2 층(922)의 부분은 제1 층(420)의 부분에 직접 접착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 층(420)은 제2 층(922)에 폴리머 접합된다. 일실시예에서, 제1 층(420)은 제2 층(922)과 폴리머 접합되며, 제1 층과 제2 층 모두는 제1 텍스타일 스트랜드(624)에 인접하고 접촉하는 내부 부분을 갖는다.
프린팅이 도 10으로 계속되는 경우, 제2 층(922)은 거의 U자형 형상 또는 곡선형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 제2 층(922)의 전체 형상은 도 10에 도시한 형상으로부터 크게 변할 수 있다. 본 설명과 청구범위를 위해, 후속하는 폴리머층[제2 층(922)]의 적층을 수용하는 프린트면[프린트면은 도 9 및 도 10의 제1 층(420)의 상부면과 제1 인장 스트랜드(624)를 포함함] 상의 경로는 제2 폴리머 추적 경로로 칭할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 층(922)은 제1 층(420) 및/또는 제1 텍스타일 스트랜드(624)를 형성하도록 취해진 동일한 전체 경로를 “추적”하는 것으로 이해될 수 있다. 일실시예에서, 제1 폴리머 추적 경로는 피추적 요소의 적어도 몇몇 부분에서 제2 폴리머 추적 경로와 실질적으로 유사할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 폴리머 추적 경로의 대부분은 제1 폴리머 추적 경로와 정렬될 수 있다. 일실시예에서, 제2 폴리머 추적 경로의 대부분은 제1 폴리머 추적 경로 및 스트랜드 추적 경로와 정렬될 수 있다. 이에 따라, 본 개시에 있어서 도 10은 2개의 별개의 층이 중첩 또는 정렬되는 프린트 부분을 지닌 경로를 갖는 피추적 요소의 실시예를 도시한다.
참고를 위해, 몇몇 실시예에서 여기에서 설명하는 바와 같은 피추적 요소는 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 것으로 설명될 수 있으며, 내부 부분은 적어도 제1 폴리머층으로부터 형성되고, 외부 부분은 적어도 제2 폴리머층으로부터 형성된다. 내부 부분와 외부 부분은 함께 텍스타일 스트랜드의 적어도 일부를 에워싼다.
도 10에 도시한 바와 같이 2개의 폴리머 추적 경로가 정렬되거나 중첩되는 실시예에서, 제1 층(420)(도 9)에 있는 상부면의 거의 전체는 제2 층(922)으로 덮일 수 있다. 더욱이, 제2 폴리머 추적 경로가 스트랜드 추적 경로와 정렬되거나 중첩되는 실시예에서, 상부면 거의 전부와, 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 제2 층(922)으로 덮일 수 있다. 추가로, 2개 폴리머 추적 경로(즉, 제1 폴리머 추적 경로 및 제2 폴리머 추적 경로)가 정렬 또는 중첩되고, 스트랜드 추적 경로와 중첩되는 실시예에서, 제1 텍스타일 스트랜드(624)는 도 10에 도시한 바와 같이 제1 층(420)과 제2 층(922)에 의해 형성되는 케이싱에 의해 둘러싸일 수 있다.
이에 따라, 여기에 도시한 바와 같이 몇몇 실시예에서 텍스타일 스트랜드는 피추적 요소의 2개의 층 사이에 삽입되거나 이들 층으로 둘러싸인다. 본 설명에 있어서, 텍스타일 스트랜드는, 이 텍스타일 스트랜드의 적어도 일부가 피추적 요소의 인접한 층들에 의해 완전히 덮이는 경우에 부분적으로 둘러싸인다. 텍스타일 스트랜드는 완전히 피추적 요소의 2개 층 내에 위치하는 경우에 완벽하게 둘러싸이고, 이에 따라 텍스타일 스트랜드의 전체 표면 영역은 피추적 요소의 인접한 층들에 의해 둘러싸인다. 즉, 완벽하게 둘러싸이는 텍스타일 스트랜드의 부분은 노출되는 부분이나 표면 영역이 없다. 몇몇 실시예에서, 제1 층과 제2 층은 도 10에 도시한 바와 같이 텍스타일 스트랜드의 부분 주위에 케이싱을 형성할 수 있다.
상이한 실시예에서, 제2 층(922)의 각각의 부분은 여기에 도시한 것과 상이할 수 있으며, 도 9 내지 도 10의 실시예는 단지 예시적인 목적을 위한 것임을 이해해야만 한다. 추가로, 제2 층(922)의 치수는 제1 층(420)의 치수와 상이할 수도 있고, 제2 층의 치수와 제1 층의 치수는 거의 유사할 수도 있다. 예컨대, 도 10에서 제1 층(420)의 평균 길이, 평균 폭 및 평균 두께와 제2 층(922)의 평균 길이, 평균 폭 및 평균 두께는 각각 거의 유사할 수도 있고, 상이한 실시예에서 상이할 수도 있다. 도 10에서, 제1 층(420)의 평균 길이와 제2 층(922)의 평균 길이는 거의 유사하다. 더욱이, 제1 층(420)의 평균 폭 및 제2 층(922)의 평균 폭은 거의 유사할 수도 있고, 상이한 실시예에서는 상이할 수도 있다. 도 10에서, 제1 층(420)의 평균 폭과 제2 층(922)의 평균 폭은 상이한 실시예에서 거의 유사하다. 추가로, 제1 층(420)의 평균 두께와 제2 층(922)의 평균 두께는 거의 유사할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 도 10에서, 제1 층(420)의 평균 두께와 제2 층(922)의 평균 두께는 거의 유사하다. 이에 따라, 도 10의 피추적 요소는 거의 유사한 치수 및 폴리머 추적 경로를 지닌 제1 층(420)과 제2 층(922)을 포함한다.
다른 실시예는 상이한 단계 또는 구조적 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 11에는 피추적 요소를 형성하는 프로세스의 변형예가 도시되어 있다. 도 11에서는, 제1 긴 부분(1160) 및 제2 긴 부분(1162)을 포함하는 제1 층(1120)이 플랫폼(412) 상에 형성되었다. 도 4 내지 도 10의 실시예와 대조적으로, 제1 층(1120)은 불연속적이므로, 제1 긴 부분(1160)과 제2 긴 부분(1162)은 이격된다. 도 11에서, 제1 긴 부분(1160)과 제2 긴 부분(1162)은 서로 대체로 형행하게 배치된다. 제1 긴 부분(1160)과 제2 긴 부분(1162)이 연속하지 않으면, 각각의 부분은 제1 층(1120)의 폴리머 추적 경로와 연관된다는 점을 이해해야만 한다. 이에 따라, 제2 텍스타일 스트랜드(1124)의 스레드(1102)가 제1 긴 부분(1160)이나 제2 긴 부분(1162) 위에 적층되는 경우, 제1 층(1120)의 폴리머 추적 경로의 부분과 중첩되는 것이 이해될 수 있다.
더욱이, 도 11에는 플랫폼(412)의 일측면을 따른 앵커링 요소(1150)가 도시되어 있다. 앵커링 요소(1150)는 상이한 실시예에서 변할 수 있고, 스풀형 구조, 실린더 또는 프린트 동안에 텍스타일 스트랜드의 일부를 확실하게 고리화하는 데 사용 가능한 임의의 타입의 구성요소를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 앵커링 요소(1150)는 제1 층과 제2 층 사이에 형성된 케이싱의 외측에 배치되거나 연장되는 제2 텍스타일 스트랜드(1124)의 노출 구역(들)을 형성하는 것을 지원하는 데 사용될 수 있다(도 10 참고). 추가로, 피추적 요소는 노출 구역(1190)을 포함할 수 있는 한편, 각각의 층의 추적 경로들은 여전히 정렬될 수 있다. 예컨대, 도 11에서 제2 텍스타일 스트랜드(1124)는 제1 층(1120)의 폴리머 추적 경로와 중첩되는 스트랜드 추적 경로를 갖는다는 점을 이해해야만 한다.
피추적 요소와, 폴리머층들 간의 통합 및/또는 갑피 구성요소에 관하여 전술한 실시예는 제위치에 고정되지 않은 텍스타일 스트랜드도 또한 포함할 수 있다. 즉, 프린팅 시스템(100)(도 1 참고)은 적절한 스트랜드 요소와 함께 복합 피추적 요소를 형성할 수 있다. 적절한 스트랜드 요소는 적절한 스트랜드 요소의 다른 부분에 대해 이동 가능한 부분을 포함할 수 있다. 도 12 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 텍스타일 스트랜드는 피추적 요소 내에 배치될 수 있다. 일실시예에서, 텍스타일 스트랜드는 제1 층과 제2 층에 의해 형성된 케이싱을 통해 이동 또는 슬라이드하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서 여기에 개시된 실시예의 갑피 구성요소는 텍스타일 스트랜드를 포함할 수 있으며, 택스타일 스트랜드의 적어도 일부분이 제1 폴리머층 및/또는 제2 폴리머층에 비부착된다.
몇몇 실시예에서는, 예컨대 복합 피추적 요소가 신발류 물품에 있는 레이싱(lacing) 시스템을 위한 안내관 또는 라우팅 구성요소를 제공하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 몇몇 경우에 유저는 프린트되는 안내관 내에 배치되는 끈(즉, 텍스타일 스트랜드)를 용이하게 조이거나 풀 수 있다.
다양한 요소가 피추적 요소를 통해 슬라이드 또는 병진 이동하는 능력을 유지하면서 피추적 요소 내에 배치될 수 있다. 일실시예에서, 텍스타일 스트랜드는 피추적 요소를 통해 슬라이드하거나 병진식으로(전후방으로) 이동 가능할 수 있다. 이것은 피추적 요소에 텍스타일 스트랜드의 일부를 위한 지지부, 안내부, 라우터, 외피, 보호부, 슬리브, 튜브, 앵커 또는 다른 그러한 구성요로서 작용하는 능력을 부여하고, 텍스타일 스트랜드 자체는 피추적 요소를 통해 이동 가능하게 유지된다.
프린팅 시스템은 다양한 방식으로 피추적 요소에서의 요소의 병진 이동을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 재료는 폴리머가 파괴되는 일 없이 해제될 수 있는 베이스 재료 또는 베이스층에 프린트될 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서 폴리머층을 포함하는 재료는 텍스타일 스트랜드를 포함하는 재료와 상이할 수 있다. 몇몇 경우, 폴리머 재료와 텍스타일 스트랜드 중 어느 하나 또는 양자 모두의 재료는 내접착성일 수 있다. 폴리머층 및/또는 텍스타일 스트랜드 각각에 있어서, 일 경우에는 서로 쉽게 결합하지 않거나 접착되지 않는 비유사 또는 비호환성 재료가 사용될 수 있고, 다른 경우에는 결합이 억제되는 재료들이 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 재료는 베이스층에 대한 접착을 막는 재료로 구성될 수 있다. 일실시예에서, 베이스층 재료는 폴리머 재료 및/또는 텍스타일 스트랜드에 대한 접착을 막는 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 텍스타일 스트랜드는 폴리머 재료에 대한 접착을 막는 재료로 구성될 수 있다. 일실시예에서, 텍스타일 스트랜드는 0.01 내지 0.30 범위의 마찰계수를 갖는 재료와 같은 저마찰계수를 포함하는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 폴리머층 재료는 텍스타일 스트랜드에 대한 접착을 막는 재료를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 폴리머 재료는 0.01 내지 0.30 범위의 마찰계수를 갖는 재료와 같은 저마찰계수의 재료를 포함할 수 있다.
더욱이, 다른 경우에 텍스타일 스트랜드의 다양한 부분 및 폴리머층의 내부는 비점착성 재료 또는 저마찰 재료로 코팅되거나 이들을 다른 방식으로 포함할 수 있다. 저마찰 재료의 몇몇 예는, 제한하는 것은 아니지만 폴리머 코팅, 플루오로카본, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(예컨대, 테플론), 불화 에틸렌 프로필렌(FEP), 퍼플루오로알콕시(PerFluoroAlkoxy; PFA), 델린(Delrin), 페인트 및 탄성중합체 코팅, 애노드화 알루미늄(anodized aluminum), 석탄산(phenolics), 아세탈, 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리페닐렌 설파이드, 플라스틱, 금속 재료, 세라믹스, 실리콘, 범랑 주철(enameled cast iron), 시즈닝된 주철(seasoned cast iron), 나일론 및/또는 다른 재료를 포함한다. 몇몇 경우에, 텍스타일 스트랜드 또는 폴리머 재료에 포함되는 코팅이나 재료는 열가소성 수지 또는 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다. 다른 경우에, 사용되는 재료는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 여기에서 설명하는 방법은 넓은 범위의 층상 구조를 형성하는 데 활용될 수 있다. 이제 도 12 내지 도 15를 참고하면, 몇몇 예가 이러한 범위로 예시되어 있다. 도 12에는, 제1 갑피 구성요소(1200)가 도시되어 있다. 본 개시에 있어서, “갑피 구성요소”는 미조립 상태의 신발류 물품을 위한 갑피의 일부 또는 전체이다. 도 12 내지 도 15에 도시한 실시예에서, 갑피 구성요소는 평탄화 구성으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 실시예에서 갑피 구성요소는 편평하지 않은 방식으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 갑피 구성요소는 전체가 신발류 물품을 위한 갑피로서 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 갑피 구성요소는 신발류 물품을 위한 갑피의 일부를 포함할 수 있다. 일실시예에서는, 도 12에 도시한 바와 같이 제1 갑피 구성요소(1200)에 있는 둘레 경계(1202)의 일부 또는 전부는 2개의 폴리머층 및 인장 스트랜드층을 포함하는 복합 피추적 요소에 의해 획정될 수 있다. 확대도(1204)는 제1 갑피 구성요소(1200)의 일부를 폴리머 케이싱(1220)에 의해 둘러싸인 스트랜드층(1222)을 포함하는 것으로 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이싱(1220)은 도 10에 묘사한 바와 같이 제1 폴리머층과 제2 폴리머층을 포함한다.
도 12에서, 폴리머 케이싱(1220)의 제1 폴리머층은 제1 폴리머 추적 경로를 획정하고, 스트랜드층(1222)(점선으로 도시함)은 제1 폴리머 추적 경로와 정렬된 스트랜드 추적 경로를 따라 연장되는 스트랜드이다. 더욱이, 제2 폴리머층은 제1 폴리머층의 제1 폴리머 추적 경로의 적어도 일부와 정렬되는 제2 폴리머 추적 경로를 갖고, 제2 폴리머 추적 경로의 적어도 일부에 있어서 제1 폴리머층 및 스트랜드층(1222) 모두와 중첩된다.
몇몇 실시예에서, 폴리머 추적 경로 및 스트랜드 추적 경로는 확대도(1204)에 도시한 바와 같이 제1 갑피 구성요소(1200)의 복수 개의 위치에서 소정 각도로 교차할 수 있다. 다른 실시예에서는, 제1 케이싱(1220)의 다수의 긴 부분으로 인해, 복수 개의 폴리머 추적 경로 부분들이 제1 갑피 구성요소(1200)에 형성될 수 있다. 예시를 위해, 제1 폴리머 추적 경로 부분(1280)과 제2 폴리머 추?? 경로 부분(1282)은 별개의 도면(1206)에서 확인된다. 몇몇 실시예에서, 각각의 폴리머 추적 경로 부분은 갑피 구성요소의 일 둘레(외측) 에지에서부터 다른 둘레(외측) 에지까지 제1 폴리머층 또는 제2 폴리머층의 세그먼트의 연속적인 프린팅을 나타낼 수 있다.
추가로, 도 12에 도시한 바와 같이 제1 갑피 구성요소(1200)는 각각의 부분의 에지에 의해 둘러싸이거나 한정되는 복수 개의 개구(1250)를 포함한다. 즉, 제1 갑피 구성요소(1200)의 피추적 요소의 배치는, 구조의 부분들이 서로 이격되어, 제1 갑피 구성요소(1200) 내에 재료가 없는 간극을 형성하도록 되어 있다. 복수 개의 개구(1250)들 중 각각의 개구는 몇몇 실시예에서 크기(즉, 면적)와 형상에 있어서 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 일실시예에서 제1 갑피 구성요소(1200)는, 적층된 층들의 부분들이 교차하고 분기하는 격자형 구조를 포함할 수 있다.
더욱이, 각 부분의 형상은 상이한 실시예에서 변할 수 있다. 도 12에서는, 폴리머 추적 경로 부분이 제1 둘레 에지 부분(1290)과 같이 몇몇 실시예에서 선형일 수도 있고, 폴리머 추적 경로가 제1 폴리머 추적 경로 부분(1280)과 제2 폴리머 추적 경로 부분(1282)와 같이 복수 개의 곡선형 부분을 포함할 수 있다는 것을 볼 수 있다. 몇몇 경우, 각각의 폴리머 부분은, 제1 폴리머 추적 경로 부분(1280)과 제2 폴리머 추적 경로 부분(1282) 간의 교차에 의해 형성되는 제1 개구(1286)와 같은 구멍 또는 개구를 형성하도록 교차 또는 중첩될 수 있다. 도 12에서, 제1 케이싱(1220)의 폴리머 추적 경로의 각각의 세그먼트는 스트랜드 추적 경로와 중첩된다(점선으로 도시함). 그러나, 다른 실시예에서는 도 14에 관하여 아래에서 더 설명하는 바와 같이 폴리머 추적 경로의 부분들이 스트랜드 추적 경로와 중첩되지 않을 수도 있다.
추가로, 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 갑피 구성요소(1200)는 몇몇 실시예에서 하나 이상의 끈 구멍 루프(1259)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 갑피 구성요소(1200)는 끈 구멍 루프(1259)의 안쪽 세트(1254)와 끈 구멍 루프(1259)의 바깥쪽 세트(1256)를 갖는다. 각각의 끈 구멍 루프는 도 11의 노출 구역(1190)과 유사하게 스트랜드층의 노출 구역에 대응한다. 몇몇 실시예에서, 끈 구멍 루프(1259)들 중 하나 이상은, 제1 갑피 구성요소(1200)가 신발류 물품에 조립될 때에 신발류 물품을 위한 끈 또는 다른 인장 요소를 수용하거나 이들과 상호 작용하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서 갑피 구성요소는 더 많거나 적은 개수의 끈 구멍 루프(1259)를 포함할 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서 갑피 구성요소는 끈 구멍 루프를 전혀 포함하지 않을 수 있다.
다른 실시예에서, 각각의 층의 구성은 상이할 수 있다. 도 13에는, 제2 갑피 구성요소(1300)가 스트랜드층(1322)을 둘러싸는 폴리머 케이싱(1320)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 도 13에서, 폴리머 케이싱(1320)의 폴리머층은 적어도 하나의 폴리머 추적 경로를 획정하며, 스트랜드층(1322)은 폴리머 케이싱(1320)에 걸쳐 연장되는 스트랜드 추적 경로를 따라 배치된 재료 스트랜드를 포함한다. 더욱이, 폴리머 케이싱(1320)은 그 폴리머 추적 경로의 적어도 일부에 있어서 스트랜드층(1322)과 중첩된다. 추가로, 몇몇 실시예에서 스트랜드 추적 경로는 폴리머 케이싱(1320)의 폴리머 추적 경로의 적어도 몇몇 부분을 따라 연장된다.
몇몇 실시예에서, 폴리머 추적 경로와 스트랜드 추적 경로는 제2 갑피 구성요소(1300)의 복수 개의 위치에서 소정 각도로 교차할 수 있다. 명확성을 위해서, 폴리머 케이싱(1320)의 다수의 긴 부분으로 인해, 피추적 요소의 상이한 부분과 연관된 복수 개의 폴리머 추적 경로와 중첩하는 스트랜드 추적 경로가 제2 갑피 구성요소(1300)에서 확인될 수 있다. 예컨대, 도 13에서는 제1 추적 경로(1380), 제2 추적 경로(1382), 제3 추적 경로(1384) 및 제4 추적 경로(1386)이 확인된다. 제1 추적 경로(1380), 제2 추적 경로(1382), 제3 추적 경로(1384) 및 제4 추적 경로(1386) 각각은 거의 선형인 것을 볼 수 있다. 더욱이, 제1 추적 경로(1380), 제2 추적 경로(1382), 제3 추적 경로(1384) 및 제4 추적 경로(1386) 각각은 제2 갑피 구성요소(1300)의 중심선(1310)으로부터 외측방향으로 방사상으로 연장되는 것으로 이해될 수 있다.
도 13에서, 폴리머 케이싱(1320)의 폴리머 추적 경로는 스트랜드 추적 경로와 중첩된다. 즉, 제2 갑피 구성요소(1300)의 폴리머 추적 경로 전체는 폴리머 케이싱(1320)과 스트랜드층(1322)의 중첩 구성을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서는 도 14에 관하여 아래에서 더 설명하는 바와 같이 폴리머 추적 경로의 부분 또는 전체가 스트랜드 추적 경로와 중첩되지 않을 수도 있다.
추가로, 도 13에 도시한 바와 같이 제2 갑피 구성요소(1300)는 폴리머 케이싱(1320)의 에지에 의해 둘러싸이거나 한정되는 복수 개의 개구(1350)를 포함한다. 즉, 폴리머 케이싱(1320)과 스트랜드층(1322)의 구성은, 복합 구조의 부분들이 서로 이격되어, 제2 갑피 구성요소(1300) 내에 재료가 없는 간극을 형성하도록 되어 있다. 도 12에 대하여 설명한 바와 같이, 복수 개의 개구(1350)들의 각각의 개구는 몇몇 실시예에서 크기(즉, 면적)와 형상에 있어서 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 일실시예에서 제2 갑피 구성요소(1300)는 “사다리형” 구조 - 피추적 요소의 층들의 부분이 “단(rung)”을 형성하며 서로 이격됨 - 를 포함할 수 있다. 각각의 “단” 사이의 간격은 상이한 실시예에서 상이할 수 있다.
추가로, 몇몇 실시예에서는 도 13에 도시한 바와 같이, 제2 갑피 구성요소(1300)는 하나 이상의 끈 구멍 루프(1352)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 갑피 구성요소(1300)는 끈 구멍 루프(1352)의 안쪽 세트와 끈 구멍 루프(1352)의 바깥쪽 세트를 갖는다. 각각의 끈 구멍 루프는 도 11의 노출 구역(1190)과 유사하게 스트랜드층의 노출 구역에 대응한다. 몇몇 실시예에서, 끈 구멍 루프(1352)들 중 하나 이상은, 제2 갑피 구성요소(1300)가 신발류 물품에 조립될 때에 신발류 물품을 위한 끈 또는 다른 인장 요소를 수용하거나 이들과 상호 작용하도록 구성될 수 있다.
더욱이 도 12와 대조적으로, 제2 갑피 구성요소(1300)는 거의 대칭 구성을 제공한다. 즉, 제2 갑피 구성요소(1300)의 안쪽면(206)은 중심선(1310)에 대하여 제2 갑피 구성요소(1300)의 바깥쪽면(208)의 거울상이다.
갑피 구성요소에서 폴리머층의 폭은 변할 수 있다는 것도 또한 볼 수 있다. 예컨대, 제1 추적 경로(1380)는 제1 평균 폭(1381)을 갖고, 제3 추적 경로(1384)는 제1 평균 폭(1381)보다 큰 제2 평균 폭(1385)을 갖는다. 이에 따라, 몇몇 경우에 인장 스트랜드는 제3 추적 경로(1384)의 평균 폭보다 작은 부분과 제1 추적 경로(1380)의 평균폭보다 높은 부분으로 구성될 수 있다.
이제 도 14를 참고하면, 제3 갑피 구성요소(1400)가 폴리머 케이싱(1420)과 스트랜드층(1422)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 도 14에서, 참고로 폴리머 케이싱(1420)은 폴리머 추적 경로를 획정하며, 스트랜드층(1422)은 폴리머 케이싱(1420)의 부분에 걸쳐 연장되는 스트랜드 추적 경로를 따라 배치된 재료 스트랜드를 포함한다. 더욱이, 폴리머 케이싱(1420)의 외부층은 추적 경로의 적어도 일부에 있어서 폴리머 케이싱(1420)의 내부층의 추적 경로와 스트랜드층(1422)과 중첩한다. 추가로, 몇몇 실시예에서 스트랜드 추적 경로는 폴리머 추적 경로의 적어도 몇몇 부분을 따라 연장된다.
몇몇 실시예에서, 폴리머 추적 경로와 스트랜드 추적 경로는 제3 갑피 구성요소(1400)의 복수 개의 위치에서 소정 각도로 교차할 수 있다. 다른 실시예에서는, 폴리머 케이싱(1420)의 다수의 긴 부분으로 인해, 복수 개의 폴리머 추적 경로가 제3 갑피 구성요소(1400)에 형성될 수 있다. 예시를 위해, 제1 추적 경로(1480), 제2 추적 경로(1482), 제3 추적 경로(1484) 및 제4 추적 경로(1486)가 확인된다. 제1 추적 경로(1480), 제2 추적 경로(1482), 제3 추적 경로(1484) 및 제4 추적 경로(1486) 각각은 거의 선형인 것을 볼 수 있다. 도 14에서는, 도 12 및 도 13과 대조적으로 폴리머 케이싱(1420)의 폴리머 추적 경로들 중 단지 일부만이 스트랜드 추적 경로와 중첩된다. 즉, 제3 갑피 구성요소(1400)의 폴리머 추적 경로들 중 단지 일부만이 스트랜드층(1422)을 둘러싸는 폴리머 케이싱(1420)의 중첩 구성을 포함한다. 예컨대, 제3 갑피 구성요소(1400)의 둘레 경계(1425)는 폴리머 추적 경로와 스트랜드 추적 경로 간의 연속적인 중첩부를 포함하며, 스트랜드층을 포함하지 않고, 제2 추적 경로(1482)와 제4 추적 경로(1486)를 포함하는, 제3 갑피 구성요소(1400)의 내부에 걸쳐 연장되는 다수의 세그먼트가 있다는 것을 볼 수 있다.
추가로, 도 14에서 볼 수 있는 바와 같이 제3 갑피 구성요소(1400)는 폴리머 케이싱(1420)의 에지에 의해 둘러싸이거나 한정되는 복수 개의 개구(1450)를 포함한다. 즉, 폴리머 케이싱(1420)의 구성은, 구조의 부분들이 서로 이격되어, 제3 갑피 구성요소(1400) 내에 재료가 없는 간극을 형성하도록 되어 있다. 도 12에 대하여 설명한 바와 같이, 복수 개의 개구(1450)들의 각각의 개구는 몇몇 실시예에서 크기(즉, 면적)와 형상에 있어서 서로 다를 수 있다. 예컨대, 제1 둘레 세그먼트(1431)와 제1 선형 세그먼트(1432)에 의해 한정되는 제1 개구(1430)는 제2 둘레 세그먼트(1435), 제2 선형 세그먼트(1436) 및 제3 선형 세그먼트(1437)에 의해 한정되는 제2 구멍(1434)보다 크다. 추가로, 각각의 구멍의 형상은 다를 수 있다. 제1 구멍(1430)은 거의 반원형이거나 반부 눈물방울 형상을 갖는 한편, 제2 구멍(1434)는 거의 삼각형 형상을 갖는다. 각각의 구멍은 폴리머층 각각의 폴리머 추적 경로에 대응하는, 규칙적이거나 불규칙적인 다양한 형상을 포함할 수 있다.
더욱이, 도 13과는 대조적으로, 도 14의 제3 갑피 구성요소(1400)는 거의 비대칭 구성을 제공한다. 즉, 제3 갑피 구성요소(1400)의 안쪽면(208)은 제3 갑피 구성요소(1400)의 바깥쪽면(206)의 거울상이 아니다.
다른 실시예에서, 여기에서 개시한 바와 같은 피추적 요소는 베이스층 상에 직접 프린트되거나 적층될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 베이스층은 피추적 요소를 지지하도록 보다 큰 안정성 또는 구조적 지지를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피추적 요소는 베이스층의 외면의 적어도 일부에 프린트되고 고정될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서 피추적 요소는 초기에 트레이 또는 플랫폼 상에 프린트되고 형성된 다음, 베이스층의 외면의 일부에 위치 설정되고 고정될 수 있다. 이제 도 15를 참고하면, 갑피 구성요소의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 15에는, 제4 갑피 구성요소(1500)의 등각도가 폴리머 케이싱(1520), 스트랜드층(1524)뿐만 아니라 베이스층(1502)을 포함하는 것으로 도시되어 있다 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 피추적 요소의 일표면측이 베이스층(1502)의 외면에 부착되거나 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이싱(1520)에 있는 제1 폴리머층의 하부면[외향면 또는 도 6에 도시한 제1 층(420)의 외향 상부면(620)에 대향하는 표면에 대응함]이 베이스층(1502)의 외면에 상에 프린트되거나 이 외면에 대해 위치 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 폴리머층의 외향면은 베이스층(1502)의 외면 상에 프린트되거나 이 외면 상에 대해 위치 설정될 수 있다. 몇몇 실시예에서는 피추적 요소 전체가 베이스층에 인접하는 반면, 다른 실시예에서는 피추적 요소의 단지 몇몇 부분만이 베이스층에 결합될 수 있다는 점이 이해되어야만 한다. 더욱이, 몇몇 다른 실시예에서 베이스층은 후속하여 피추적 요소로부터 제거되거나 분리되어, 완성된 갑피 구성요소를 제공할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 경우에 베이스층은 피추적 요소를 위한 임시 수용층일 수 있고, 궁극적으로는 신발류 물품에 포함될 수 없다.
도 16에는, 도 12의 대체로 편평한 구성에서 신발류 물품용 갑피의 3차원 구성(도 17 참고)으로 조립되는 프로세스에 있어서의 제1 갑피 구성요소(1200)가 도시되어 있다. 도 16에 도시한 바와 같이, 제1 갑피 구성요소(1200)는 제1 폴리머층, 스트랜드층 및 제2 폴리머층을 지닌 피추적 요소를 포함한다. 몇몇 실시예에서는 조립 중에, 제1 갑피 구성요소(1200)가 3차원 형상을 형성하도록 발 형상 구성요소 또는 라스트(1650) 주위를 둘러쌀 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 갑피 구성요소(1200)는 안쪽면(208)이나 바깥쪽면(206)으로부터 라스트(1650)를 둘러쌀 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서 제1 갑피 구성요소(1200)는 바깥쪽면(206)으로부터 전족 영역(210)을 가로질러 중족 영역(212)을 따라 안쪽면(208)으로 힐 영역(214)을 가로질러 다시 바깥쪽면(206)으로 둘러쌀 수 있다. 그러나, 제1 갑피 구성요소(1200)는 라스트(1650) 주위를 다른 방식으로 둘러싸도록 구성될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 일례로서, 제1 갑피 구성요소(1200)는 안쪽면(208)으로부터 전족 영역(210)을 가로질러, 바깥쪽면(206)과 힐 영역(214)을 가로질러 다시 안쪽면(208)으로 둘러쌀 수 있다. 다른 구성도 또한 본 개시의 범위 내에 속할 수 있다. 추가로, 몇몇 실시예에서 갑피 구성요소는 랩핑 프로세스를 용이하게 하기 위해 다양한 구조적 피쳐 또는 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 더욱이, 라스트를 사용하는 실시예에서 피추적 요소는, 폴리머 추적 경로가 유저의 발의 특정 영역 또는 부분에 대해 특정 방위로 배치되도록 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 갑피 구성요소의 피추적 요소는 라스트 상에, 다양한 폴리머 세그먼트의 원하는 위치 설정에 대응하는 특별한 방식으로 배향될 수 있다.
이에 따라, 다른 실시예에서는 복수 개의 구멍뿐만 아니라 다층 구조를 갖는 갑피의 상이한 부분을 제공하기 위해, 연신성, 탄성, 강도, 핏, 편안함 및/또는 지지성과 같은 갑피의 물리적 특성이 원하는 대로 변경될 수 있다. 도 17에는, 신발류 물품(1700)이 도 16의 제1 갑피 구성요소(1200)로 형성된 갑피(1750)를 갖는 것으로 도시되어 있다.
다른 실시예에서, 일단 갑피로 조립되고 나면, 피추적 요소는 갑피의 수평 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장될 수 있다. 즉, 도 17에 도시한 바와 같이 피추적 요소는 전족 영역(210)에서 힐 영역(214)으로[즉, 갑피의 최전방 부분에서 갑피의 최후방 부분으로] 길이방향으로 갑피의 크기의 적어도 50 퍼센트로 연장되고 둘러쌀 수 있다. 다른 실시예에서는 도 17에 도시한 바와 같이, 피추적 요소는 바깥쪽면(206)에서 안쪽면(208)까지(즉, 갑피의 최상위 부분에서 갑피의 최하위 부분으로) 폭방향으로 갑피의 크기의 적어도 50 퍼센트로 연장되거나 둘러쌀 수 있도록, 갑피의 수직 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장될 수 있다. 갑피(1750) 일부의 개략적인 확대도는 폴리머 케이싱(1720)의 도시를 포함하며, 여기에서 폴리머 케이싱(1720)의 부분은 스트랜드층(1724)을 둘러싼다. 갑피(1750)는 복수 개의 구멍(1752)을 포함하는 것을 볼 수 있다.
내용상, 이제 갑피(1750)를 일반적으로 설명하겠다. 갑피(1750)는 밑창 구조(1710)에 대해 발을 수용하고 고정하기 위한 신발류 물품(1700) 내의 공극을 획정할 수 있다. 공극은 발을 수용하는 형상을 가질 수 있고, 발의 바깥쪽면을 따라, 발의 안쪽면을 따라, 발과 발가락에 걸쳐, 힐 주위로, 그리고 발 아래로 연장된다.
설포(1740)가 칼라 전방에 포함될 수 있으며, 전족 영역(210)을 향해 그리고 바깥쪽면(206)과 안쪽면(208) 사이에서 종방향으로 연장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 갑피(1750)를 착용자의 발에 선택적으로 고정하는 데 사용되는 폐쇄 요소도 또한 포함될 수 있다. 폐쇄 요소는 예시한 실시예에 도시한 바와 같은 끈(1722)과 같은 임의의 적절한 타입의 것일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 끈(1722)은 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이 끈 구멍과 맞물릴 수 있다. 다른 실시예에서, 폐쇄 요소(들)는 갑피(1750)를 착용자의 발에 고정하기 위한 하나 이상의 버클, 스트랩 또는 다른 적절한 기구도 또한 포함할 수 있다.
다른 구성에서, 갑피(1750)는 추가의 요소를 포함할 수 있다. 당업자라면, 갑피(1750)는 본 개시의 범위로부터 벗어나는 일 없이 또 다른 요소를 포함할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
여러 종래의 신발류 갑피는, 예컨대 스티칭이나 접합을 통해 함께 결합될 수 있는 다수의 재료 요소(예컨대, 폴리머 발포체, 폴리머 시트, 가죽, 합성 가죽)으로 형성된다. 그러나, 여기에서 설명되는 다양한 실시예에서 갑피(1750)는 전술한 바와 같은 피추적 요소로 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 피추적 요소는 전족 영역(210), 중족 영역(212) 및/또는 힐 영역(214)에 걸쳐 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 피추적 요소는 또한 바깥쪽면(206) 및/또는 안쪽면(208)을 따라 연장될 수 있다. 추가로, 피추적 요소는 갑피(1750)의 외면 및/또는 대향 내면을 적어도 부분적으로 획정할 수 있다. 내면은 갑피(1750) 내의 공극의 적어도 일부를 획정할 수 있고, 외면은 내면으로부터 반대 방향으로 향한다.
더욱이, 갑피(1750)는 밑창 구조(1710)에 결합될 수 있다. 밑창 구조(1710)는 착용자의 발 아래에 위치하여 발을 지지하는 반면, 갑피(1750)는 발을 위한 편안하고 견고한 커버를 제공한다. 이와 같이, 발은 갑피(1750)에서 공극 내에 위치하여, 발을 신발류 물품(1700) 내에 효율적으로 고정할 수도 있고, 다른 방식으로 발과 신발류 물품(1700)을 결속시킬 수도 있다. 더욱이, 밑창 구조(1710)는 갑피(1750)의 하부 영역에 고정되고, 발과 지면 사이에서 연장되어, 예컨대 지면 반력을 감소시키고(즉, 발을 보호하고), 정지마찰력을 제공하며, 안정성을 향상시키고, 발의 동작에 영향을 줄 수 있다.
몇몇 실시예에서, 밑창 구조(1710)는 일반적으로 중창 및/또는 바깥창을 포함할 수 있다. 중창은 갑피(1750)의 하부면에 고정될 수 있고, 걷기, 달리기 또는 다른 보행 활동 중에 발과 지면 사이에서 압축될 때에 지면 반력을 감소시키는(즉, 완충을 제공하는) 압축성 폴리머 발포체 요소(예컨대, 폴리우레탄 또는 에틸비닐아세테이트 발포체)로 형성될 수 있다. 추가의 실시예에서, 중창은 플레이트, 조정자(moderator), 유체 충전 챔버, 라스팅(lasting) 요소 또는 힘을 더 감소시키거나, 안정성을 증가시키거나, 발의 동작에 영향을 주는 동작 제어 부재를 포함할 수 있다. 중창은 또한 주로 유체 충전 챔버로부터 형성될 수 있다. 바깥창은 몇몇 실시예에서 중창의 하부면에 고정될 수 있다. 바깥창은 또한 정지마찰력을 부여하도록 특별한 질감이 형성된 내마모성 고무 재료로 형성될 수 있다.
도 17은 갑피(1750)와 연관되어 사용될 수 있는 밑창 구조(1710)의 예를 제공하지만, 밑창 구조(1710)를 위한 다양한 다른 종래의 또는 비통상적인 구성도 또한 사용될 수 있다. 따라서, 다른 실시예에서는 밑창 구조(1710) 또는 갑피(1750)와 함께 사용되는 임의의 밑창 구조의 피쳐가 변할 수 있다.
명확성을 위해, 여기에서 설명한 바와 같은 갑피 구성요소의 제조 방법의 실시예가 도 18의 흐름도로 약술된다. 도 18을 참고하면, 제1 단계(1810)에서, 제1 폴리머층이 수용층이나 플랫폼 상에 그리고 폴리머 추적 경로를 따라 적층된다. 제2 단계(1820)에서, 텍스타일 스트랜드 또는 스트랜드층이 스트랜드 추적 경로를 따라 그리고 제1 단계(1810) 중에 적층된 제1 폴리머층 위에 위치 설정된다. 제3 단계(1830)에서, 제2 폴리머층이 동일한 폴리머 추적 경로를 따라 그리고 이에 따라 제1 폴리머층과 스트랜드 양자 모두 위에 적층된다. 제4 단계(1840)는 갑피와 같은 피추적 요소의 형성을 포함하며, 이 단계에서 피추적 요소는 제1 폴리머층, 스트랜드 및 제2 폴리머층을 포함하고, 제1 폴리머층, 스트랜드 및 제2 폴리머층은 복수 개의 개구 또는 구멍을 에워싼다.
다른 실시예에서, 도 18에 도시한 방법은 또한 추가 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서 스트랜드 추적 경로의 적어도 일부는 선형이며, 폴리머 추적 경로의 대응하는 선형 부분을 따라 연장되도록 위치 설정된다. 선형 세그먼트가 있는 몇몇 실시예에서, 선형 폴리머 추적 경로와 선형 스트랜드 추적 경로는 복수 개의 위치에서 소정 각도로 교차하도록 배치될 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서 선형 폴리머 추적 경로는 복수 개의 곡선형 부분을 포함하도록 하는 방식으로 적층된다. 몇몇 실시예에서, 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층 중 어느 하나 또는 양자 모두의 폴리머 재료는 FDM 프린팅 방법을 이용하여 적층될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 방법은 제1 폴리머층과 제2 폴리머층이 각각 스트랜드에 인접하도록 이들 층을 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 벙법은 평균 폭이 제1 폴리머층의 평균폭의 적어도 5 퍼센트인 스트랜드를 선택하는 단계를 더 포함한다. 일실시예에서, 갑피 구성요소의 프린팅 동안 및/또는 갑피 구성요소의 제조 완료 후, 스트랜드는 제1 폴리머층 및/또는 제2 폴리머층에 비부착될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 방법은 피추적 요소를 형성하도록 수용층으로부터 제1 폴리머층, 스트랜드 및 제2 폴리머층을 제거하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 방법은 또한 제1 폴리머층, 스트랜드, 제2 폴리머층 및 수용층의 적어도 일부로 갑피를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예를 설명하였지만, 상기 설명은 제한이라기보다는 예시적인 것이며, 당업자에게는 실시예의 범위 내에 속하는 더 많은 실시예 및 구현예가 가능하다는 것이 명백할 것이다. 피쳐들의 여러 가능한 조합들이 첨부도면에 도시되고 상세한 설명에서 설명되었지만, 개시된 피쳐들의 여러 다른 조합들도 가능하다. 임의의 실시예의 임의의 피쳐는 특별히 제한되지 않는 한, 임의의 다른 실시예의 임의의 다른 피쳐 또는 요소들과 결합되거나 이들로 대체될 수 있다. 따라서, 본 개시에서 도시 및/또는 설명한 피쳐들 중 임의의 피쳐는 임의의 적절한 조합으로 함께 구현될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이에 따라, 실시예들은 첨부된 청구범위와 그 등가물의 견지를 제외하고는 제한되지 않는다. 또한, 첨부된 청구범위의 범주 내에서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 피추적 요소(traced element)를 포함하는 신발류 물품용 갑피(upper)에 있어서,
    상기 피추적 요소는,
    제1 폴리머층으로서,
    상기 피추적 요소의 외측 둘레를 획정하는 둘레 세그먼트로서, 상기 갑피의 둘레의 적어도 일 부분을 형성하는 둘레 세그먼트,
    상기 외측 둘레 상의 제1 쌍의 포인트들 사이에서 연장되는 제1 세그먼트로서, 제1 추적 경로를 따라 배치되는 제1 세그먼트, 및
    상기 피추적 요소의 외측 둘레 상의 제2 쌍의 포인트들 사이에서 연장되는 제2 세그먼트로서, 제2 추적 경로를 따라 배치되는 제2 세그먼트를 포함하는 제1 폴리머층; 및
    제2 폴리머층으로서,
    상기 외측 둘레 상의 제1 쌍의 포인트들 사이에서 연장되고, 상기 제1 추적 경로와 정렬되고 상기 제1 추적 경로와 적어도 부분적으로 중첩되는 제3 추적 경로를 따라 배치되는 제3 세그먼트, 및
    상기 외측 둘레 상의 제2 쌍의 포인트들 사이에서 연장되고, 상기 제2 추적 경로와 정렬되고 상기 제2 추적 경로와 적어도 부분적으로 중첩되는 제4 추적 경로를 따라 배치되는 제4 세그먼트를 포함하는 제2 폴리머층
    을 포함하고,
    상기 제2 폴리머층의 적어도 일 부분은 상기 제1 폴리머층에 접합되는 것인 신발류 물품용 갑피.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피추적 요소는
    상기 제1 폴리머층의 제5 세그먼트로서, 상기 외측 둘레 상의 제3 쌍의 포인트들 사이에서 연장되는 것인 제5 세그먼트; 및
    상기 제1 폴리머층의 제6 세그먼트로서, 상기 외측 둘레 상의 제4 쌍의 포인트들 사이에서 연장되는 것인 제6 세그먼트를 포함하는 것인 신발류 물품용 갑피.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 추적 경로와 상기 제3 추적 경로는 선형인 것인 신발류 물품용 갑피.
  4. 제1항에 있어서, 상기 둘레 세그먼트는 2개 이상의 폴리머층을 포함하는 것인 신발류 물품용 갑피.
  5. 제1항에 있어서, 상기 피추적 요소는 상기 둘레 세그먼트에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 복수 개의 개구를 더 포함하는 것인 신발류 물품용 갑피.
  6. 제2항에 있어서, 상기 피추적 요소는 복수 개의 개구를 더 포함하고, 상기 복수 개의 개구의 각각의 개구는 상기 둘레 세그먼트와, 상기 제1 세그먼트, 상기 제2 세그먼트, 상기 제5 세그먼트 및 상기 제6 세그먼트 중 하나 이상에 의해 한정되는 것인 신발류 물품용 갑피.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제3 세그먼트 및 상기 제4 세그먼트는 각각 2개 이상의 층을 포함하는 것인 신발류 물품용 갑피.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1 폴리머층의 제1 세그먼트와 제2 폴리머층의 제3 세그먼트 사이에 배치되는 제1 스트랜드층의 스트랜드 세그먼트를 더 포함하는 신발류 물품용 갑피.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 폴리머층의 제3 세그먼트는 상기 제1 폴리머층의 제1 세그먼트에 폴리머 접합되고, 상기 제2 폴리머층의 제4 세그먼트는 상기 제1 폴리머층의 제2 세그먼트에 폴리머 접합되는 것인 신발류 물품용 갑피.
  10. 제2항에 있어서, 상기 갑피는 베이스층을 더 포함하고, 상기 피추적 요소는 상기 베이스층의 외면의 적어도 일 부분 상에 위치되고 고정되는 것인 신발류 물품용 갑피.
  11. 제1항에 있어서, 상기 피추적 요소는 상기 갑피의 수평 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장되고, 피추적 요소는 상기 갑피의 수직 크기의 적어도 50 퍼센트에 걸쳐 연장되는 것인 신발류 물품용 갑피.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 세그먼트는 상기 제3 세그먼트와 평행한 것인 신발류 물품용 갑피.
  13. 제2항에 있어서, 상기 제1 세그먼트의 상부면 전체는 상기 제3 세그먼트로 덮이고, 상기 제2 세그먼트의 상부면 전체는 상기 제4 세그먼트에 의해 덮이는 것인 신발류 물품용 갑피.
  14. 신발류 물품용 갑피의 피추적 요소의 제조 방법에 있어서,
    둘레 폴리머 추적 경로를 따라 하나 이상의 폴리머층을 적층하는 것에 의해 둘레 경계를 형성하는 단계로서, 상기 둘레 경계는 상기 피추적 요소의 외측 둘레를 획정하고, 상기 갑피의 둘레의 적어도 일 부분을 형성하는 것인 단계;
    제1 복수의 세그먼트의 제1 폴리머층을 형성하는 단계로서, 상기 제1 폴리머층은 제1 세그먼트와 제2 세그먼트를 포함하는 것인 단계; 및
    상기 제1 폴리머층과 부분적으로 중첩되는, 제2 복수의 세그먼트의 제2 폴리머층을 형성하는 단계로서, 상기 제2 폴리머층은 제3 세그먼트와 제4 세그먼트를 포함하는 것인 단계;
    를 포함하고, 상기 제1 세그먼트는 상기 외측 둘레를 따라 제1 세트의 포인트들 사이에서 연장되는 제1 폴리머 추적 경로를 따라 폴리머 재료를 적층하는 것에 의해 형성되고, 상기 제2 세그먼트는 상기 외측 둘레를 따라 제2 세트의 포인트들 사이에서 연장되는 제2 폴리머 추적 경로를 따라 상기 폴리머 재료를 적층하는 것에 의해 형성되며,
    상기 제3 세그먼트는 상기 제1 폴리머 추적 경로와 정렬되고 적어도 부분적으로 중첩되는 제3 폴리머 추적 경로를 따라 상기 폴리머 재료를 적층하는 것에 의해 형성되고, 상기 제4 세그먼트는 상기 제3 폴리머 추적 경로와 정렬되고 적어도 부분적으로 중첩되는 제4 폴리머 추적 경로를 따라 상기 폴리머 재료를 적층하는 것에 의해 형성되는 것인 피추적 요소의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 둘레 경계와 상기 제1 복수의 세그먼트는 상기 피추적 요소 내에 복수 개의 개구를 획정하는 것인 피추적 요소의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 폴리머층과 상기 제2 폴리머층 사이에 스트랜드 세그먼트를 적층하는 단계를 더 포함하는 피추적 요소의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 폴리머층을 상기 제2 폴리머층에 접합하는 단계를 더 포함하는 피추적 요소의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 둘레 경계, 상기 제1 폴리머층 및 상기 제2 폴리머층은 용융 적층 모델링 프린팅(fused deposition modeling printing)에 의해 적층되는 것인 피추적 요소의 제조 방법.
  19. 피추적 요소를 포함하는 신발류 물품용 갑피에 있어서,
    상기 피추적 요소는,
    제1 폴리머층으로서,
    상기 피추적 요소의 외측 둘레를 획정하는 둘레 세그먼트로서, 상기 갑피의 둘레의 적어도 일 부분을 형성하는 둘레 세그먼트,
    상기 외측 둘레 상의 제1 쌍의 포인트들 사이에서 연장되는 제1 세그먼트로서, 제1 추적 경로를 따라 배치되는 제1 세그먼트, 및
    상기 피추적 요소의 외측 둘레 상의 제2 쌍의 포인트들 사이에서 연장되는 제2 세그먼트로서, 제2 추적 경로를 따라 배치되는 제2 세그먼트를 포함하는 제1 폴리머층; 및
    상기 제1 폴리머층의 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트 상에 배치되는 열가소성 코팅 스트랜드
    를 포함하는 것인 신발류 물품용 갑피.
  20. 제19항에 있어서,
    제2 폴리머층으로서,
    상기 외측 둘레 상의 제1 쌍의 포인트들 사이에서 연장되고, 상기 제1 추적 경로와 정렬되고 적어도 부분적으로 중첩되는 제3 추적 경로를 따라 배치되는 제3 세그먼트; 및
    상기 외측 둘레 상의 제2 쌍의 포인트들 사이에서 연장되고, 상기 제2 추적 경로와 정렬되고 적어도 부분적으로 중첩되는 제4 추적 경로를 따라 배치되는 제4 세그먼트를 포함하는 제2 폴리머층
    을 더 포함하고,
    상기 제2 폴리머층의 적어도 일 부분은 상기 제1 폴리머층과 접합되는 것인 신발류 물품용 갑피.
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