KR102467195B1

KR102467195B1 - 분말 분사에 의하여 3d 프린트를 위한 분말을 공급하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102467195B1
Application number: KR1020207001717A
Authority: KR
Inventors: 기욤 카두; 장-뤽 세발
Original assignee: 애드업
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2022-11-16
Also published as: US20200164467A1; JP2020527490A; FR3068901B1; FR3068901A1; CN111182996B; KR20200066604A; WO2019016195A1; ES2911255T3; EP3655191A1; CN111182996A; SG11202000696PA; EP3655191B1; US11612958B2; JP7196151B2

Abstract

적어도 제1 분말 분사에 의한 3D 프린트를 위한 장비를 위한 스위칭 시스템(1)으로서, 스위칭 시스템(1)은:
- 기체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 상류 기체 도관(G1),
- 제1 분말을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 상류 분말 도관(A),
- 제1 분말을 배출하기 위한 적어도 하나의 제1 하류 분말 도관(Ra), 및
- 적어도 제1 분말을 증착하도록 설계된 노즐에 공급하기 위하여 구성된 하류 작업 도관(T)을 정의하는 본체(10)를 포함하는 스위칭 시스템(1)이 개시된다.
시스템은 본체에 대해, 제1 상류 분말 도관이 분배기를 통해 제1 하류 배출 도관(Ra)과 유체 연결되는 휴식 위치 및 제1 상류 분말 도관이 분배기를 통해 하류 작업 도관과 유체 연결되는 적어도 제1 공급 위치 사이에서, 바람직하게는 축(D)에 대해 회전하여 이동가능한 분배기(2)를 더 포함한다.

Description

분말 분사에 의하여 3D 프린트를 위한 분말을 공급하는 시스템 및 방법

본 발명은 적어도 제1 분말 분사에 의한 3D 프린트 장비를 위한 스위칭 시스템뿐만 아니라, 이러한 장비 및 이러한 시스템을 구현하는 방법에 관한 것이다.

예컨대 본 발명은 CAD(computer-assisted design)으로부터 직접 3차원 금속 부품을 빠르게 제조하고 수리하는 분야에 관한 것이다. 본 발명은 레이저로 금속 분말을 녹임으로써 기능적 부품을 생산할 수 있게 하는 물질의 직접 추가에 의한, 일반적으로 레이저 건설이라고 불리는 시스템 및 직접 형상을 생성하기 위한 물질 분배 방법의 향상에 관한 것이다.

금속 분말 분사 또는 LMD(laser metal deposition) 방법에 의한 첨가제 건설 또는 충전은 완벽하게 제어되는 치수로 증착을 생성하기 위하여 레이저나 다른 용융 방법으로 금속 분말을 용융하는 것으로 구성된다. 물질의 층은 기능적 기술적 부품을 생성하기 위하여 연속적으로 쌓인다. 이 3D 프린트에 의한 제조 방법은 자동차에서 항공기까지 많은 기술 분야에서 사용될 수 있다.

보다 구체적으로, LMD에서, 금속 분말의 연속적 층은 이전 것으로 새 층을 녹이는 레이저 아래로 직접 주입된다. 유리하게는, 이 기술은 프린팅 헤드에 기반한다. 헤드나 부품이 적어도 한 축으로 이동 가능하고, 따라서 분말은 레이저의 빔 바로 아래로 분사된다. 분말은 사용되는 기술에 따라 달라지는 입도 특성을 가질 수 있다. 현재, LMD 기술은 물질의 제거가 완성된 부품의 최대 80%에 달할 수 있는 종래 기계 가공에 비해 물질을 절약할 수 있게 한다. 산업상 사용되는 물질의 비용을 고려할 때, 기업가는 물질 소비를 줄일 수 있게 하는 기술을 기대한다. 따라서, 첨가제 제조 회사는 생산되는 부품의 기계적 속성을 지키며 사용되는 분말의 양을 감소시키려 시도한다.

현재, LMD 3D 프린트 장치는 일반적으로 부피, 충전 및 유지보수의 이유로 기계의 챔버 외부에 위치한 적어도 하나의 분말 분배기를 가진다. 분배기는 계속하여 주입 노즐을 향하여 탄력 있는 호스를 통해 분말을 분배한다. 주입 노즐은 레이저의 빔을 향해 분말을 유도한다. 분말은 일반적으로 이동할 수 있게 하기 위해 운송 기체, 예컨대 아르곤의 흐름에 전달된다. 기체 유속은 일반적으로 제조 동안 달라지지 않는다.

일반적으로, 운송 기체 유속은 내부 직경 4mm 치수의 튜브에 대해 분당 약 3리터이다.

현재, 분배기와 노즐 사이의 먼 거리는 분말의 출발과 도착 간의 실질적인 응답 시간(현재 구성에서 약 10초)을 야기한다. 이 응답 시간은 이 기술의 개발에 유해한데, 응답 시간은 레이저 발사 없이 프린트 헤드의 두 움직임 간의 분말 유속을 멈추는 기능을 막기 때문이다.

기업가에 의해 고려되는 불필요한 분말 소비를 감소시키는 방법 중 하나는 요구가 있으면 단순한 솔레노이드 밸브에 의해 노즐을 향한 분말의 흐름을 방해하는 것이다. 이 기술은 분말의 분배 채널이 더 이상 환기되지 않을 때 막히게 되는 경향이 있는 단점을 가진다. 부분적으로 분말 흐름이 배출을 향해 또는 레이저를 향해 지향할 수 있게 하는 지향성 밸브를 개시하는 US-A-2005/133527이 알려져 있다. 이 기술은 낭비되는 분말 문제를 완전히 해결하지 않고 다중 금속 부품 제조에 다양한 타입의 분말을 사용하는 시스템에 적용되지 않는다.

따라서 본 발명은 상술한 단점을 해결하는 것을 목적으로 하는데, 특히 사용되지 않은 분말의 재활용을 가능하게 하고, 제조 프로세스가 필요로 할 때 LMD 노즐의 분말 유속의 아주 빠른 복구를 가능하게 하며 LMD 노즐에서 아주 빠르게 분말 유속을 방해할 수 있는 분말 분사에 의해 3D 프린트 장치를 위한 스위칭 시스템을 제안한다.

그 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 제1 분말 분사에 의한 3D 프린트를 위한 장비를 위한 스위칭 시스템에 관한 것인데, 스위칭 시스템은:

- 기체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 상류 기체 도관,

- 제1 분말을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 상류 분말 도관,

- 제1 분말을 배출하기 위한 적어도 하나의 제1 하류 분말 도관, 및

- 적어도 제1 분말을 증착하도록 설계된 노즐에 공급하기 위하여 구성된 하류 작업 도관을 정의하는 본체를 포함하고,

본체에 대해, 제1 상류 분말 도관이 분배기를 통해 제1 하류 배출 도관과 유체 연결되는 휴식 위치 및 제1 상류 분말 도관이 분배기를 통해 하류 작업 도관과 유체 연결되는 적어도 제1 공급 위치 사이에서, 바람직하게는 축에 대해 회전하여 이동가능한 분배기를 더 포함한다.

특정 실시예에 따르면, 스위칭 시스템은 단독으로 고려할 때 또는 기술적으로 가능한 모든 조합에 따르면 다음 특징 중 하나 이상을 포함한다:

- 분배기는 제1 공급 위치에서 제1 상류 분말 도관을 하류 작업 도관과 유체 연결시키도록 구성된 내부 채널, 및 휴식 위치에서 제1 상류 분말 도관을 제1 하류 배출 도관과 유체 연결시키도록 구성된 내부 채널을 정의한다;

- 공급 위치에서, 제1 상류 기체 도관은 제1 하류 배출 도관과 분배기에 의해, 바람직하게는 분배기에 의해 정의된 내부 채널에 의해 연결되고, 휴식 위치에서, 제1 상류 기체 도관은 하류 작업 도관과 분배기에 의해 유체 연결된다;

- 본체(10)는 이점적으로 제1 분말과 상이하고 3D 프린트 장비에 의해 분사되도록 구성된 제2 분말을 수용하도록 구성된 제2 상류 분말 도관, 및 제2 분말을 배출하기 위한 제2 하류 배출 도관을 더 정의하고, 제2 상류 분말 도관은 제1 공급 위치에서 제2 하류 배출 도관과 분배기에 의해 유체 연결되고, 분배기는 본체에 대해, 바람직하게는 축에 대해 회전하여 제2 상류 분말 도관이 분배기에 의해 하류 작업 도관과 유체 연결되고 제1 상류 분말 도관이 분배기에 의해 제1 하류 배출 도관과 유체 연결되는 제2 공급 위치를 향해 더 이동가능하다;

- 분배기는 제1 공급 위치에서 제1 상류 분말 도관을 하류 작업 도관과 유체 연결시키고, 제2 공급 위치에서 제2 상류 분말 도관을 하류 작업 도관과 유체 연결시키는 내부 채널, 및 제2 공급 위치에서 제1 상류 분말 도관을 제1 하류 배출 도관과 유체 연결시키고, 제1 공급 위치에서 제2 상류 분말 도관을 제2 하류 배출 도관과 유체 연결시키는 내부 채널을 정의한다;

- 본체는 기체를 수용하도록 구성된 제2 상류 기체 도관을 더 정의하고, 제2 공급 위치에서, 제2 상류 기체 도관은 제1 하류 배출 도관과 분배기에 의해, 바람직하게는 분배기에 의해 정의된 내부 채널에 의해 연결된다;

- 본체(10)는: 이점적으로 서로 구별되고 3D 프린트 장비에 의해 분사되도록 구성된 N개의 분말을 수용하도록 구성된 N개의 상류 분말 도관, N개의 분말을 각각 배출하도록 구성된 N개의 하류 배출 도관을 정의하고, N은 3 이상의 정수이고, 분배기는 본체에 대해, 바람직하게는 축에 대해 회전하여 각각이 N개의 상류 분말 도관 중 하나가 분배기에 의해 하류 작업 도관과 유체 연결되고 N개의 상류 분말 도관 중 다른 것은 분배기에 의해 각각 하류 배출 도관과 유체 연결되는 적어도 N개의 공급 위치 사이에서 이동가능하다; 및

- 본체는 분배기를 수용하는 하우징을 정의하고, 하우징은 본체의 방사상 내부 벽에 의해 구획되고, 벽은 기체 수집기를 형성하도록 구성된 제1 원형 그루브로서, 벽은 제1 그루브와 유체 소통하고 N개의 하류 배출 도관을 가로질러 구성되는 셀을 더 정의하는 제1 원형 그루브, 및/또는 기체 수집기를 형성하도록 구성된 제2 원형 그루브로서, 벽은 제2 그루브와 유체 소통하고 N개의 상류 분말 도관을 가로질러 구성되는 셀을 더 정의하는 제2 원형 그루브를 정의한다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 적어도 제1 분말 분사에 의한 3D 프린트를 위한 장비에 관한 것인데, 3D 프린트를 위한 장비는:

- 위에 정의된 스위칭 시스템, 및

- 적어도 제1 분말을 증착하도록 설계된 노즐을 포함하고,

노즐은 공급 위치에서 하류 작업 도관에 의해 제1 분말로 공급되도록 구성된다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 적어도 제1 분말 분사에 의한 3D 프린트를 위한 장비에서 구현되도록 구성된 분말 스위칭 방법에도 관한 것인데, 방법은:

- 스위칭 시스템을 제공하는 단계,

- 제1 공급 위치에 분배기를 배치하는 단계,

- 제1 상류 기체 도관을 통해 기체를 수용하는 단계,

- 제1 상류 분말 도관에 제1 분말을 수용하는 단계,

- 하류 작업 도관을 통해 제1 분말로 노즐에 공급하고, 노즐을 통해 제1 분말을 증착하는 단계,

- 휴식 위치에 분배기를 배치하는 단계, 및

- 제1 하류 배출 도관을 통해 제1 분말을 배출하는 단계를 포함한다.

특정 일실시예에 따르면, 방법은:

- 스위칭 시스템을 제공하는 단계에서, 본체는 이점적으로 서로 구별되는 복수의 분말을 수용하도록 구성된 복수의 상류 분말 도관, 각각 분말을 배출하는 복수의 하류 배출 도관, 본체에 대해, 상류 분말 도관 중 하나가 분배기에 의해 하류 작업 도관에 각각 유체 연결되고 상류 분말 도관 중 다른 것은 분배기에 의해 하류 배출 도관과 유체 연결되는 복수의 공급 위치 사이에서, 바람직하게는 축에 대해 회전하여 이동가능한 분배기를 정의하고,

- 방법은 분말을 공급하는 복수의 공급 소스를 구현하고, 및

- 분배기는 복수의 위치 사이에서 이동된다.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.

본 발명의 이들 특징과 이점은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적 예시로서만 제공되는 다음 설명을 읽으면 명백해질 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 3D 프린트 장비의 개략도이다.
- 도 2는 도 1에 도시된 양방향 스위칭 시스템의 사시도이다.
- 도 3은 도 1 및 2에 도시된 스위칭 시스템의 수직 단면도이다.
- 도 4 및 5는 각각 스위칭 시스템의 분배기의 두 위치에서의 도 1 내지 3에 도시된 스위칭 시스템의 동작 다이어그램이다.
- 도 6은 세 분말을 구현하는 본 발명에 따른 다른 스위칭 시스템의 동작 다이어그램이다.
- 도 7은 여섯 분말을 구현하는 본 발명에 따른 다른 스위칭 시스템의 수직 단면도이다.
- 도 8은 도 7에 도시된 스위칭 시스템의 본체의 내부 하우징을 도시하는 절단 사시도이다.

본 발명에 따른 3D 프린트 장비(100)가 도 1을 참조하여 개시된다. 그럼에도 불구하고 본 발명은 첨가제 제조 기술, 특히 SLM 프린트와 상관없이 분말 운송을 수반하는 모든 분야에 적용된다.

장비(100)는 대상(104)을 제조하기 위해 분말(Pa, Pb)을 증착하도록 구성된 노즐(3) 및 분말(Pa, Pb)을 되찾기 위한 레큐퍼레이터(4, 5)를 포함하는 프린트 헤드(102)를 포함한다. 장비(100)는 레이저 소스(106), 분말(Pa)의 소스(108), 분말(Pb)의 소스(110), 기체 소스(112) 및 분말을 서로 스위치하도록 구성된 스위칭 시스템(1)도 포함한다.

마지막으로 장비(100)는 프린트 헤드(102)를 적어도 수직으로 이동시키기 위한 이동 시스템(114), 객체를 두 수평 방향으로 이동시키도록 구성된 이동 시스템(116) 및 장비(100)를 제어하도록 구성된 제어 시스템(118)을 포함한다.

강철, 스테인레스강 또는 모든 금속 합금, 예컨대 니켈 기반, 코발트 기반, 티타늄 합금, 구리 또는 알루미늄, 세라믹, 금속간 화합물뿐만 아니라 폴리머나 다른 합성물과 같은 다양한 금속 분말이 완전한 부품을 제조하거나, 마모된 부품을 수리하거나, 금속 부품의 표면을 덮는 막을 위하여 개별적으로 또는 개별 층에서 사용될 수 있다. 방법은 제조되는 부품의 원하는 특성 및 용도에 따라 달라질 수 있는데, LMD 타입의 첨가제 제조 노즐의 공급은 종종 몇몇의 개별 분말 분배기가 필요에 따라 연결되길 필요로 한다.

도 2 내지 5를 참조하면, 스위칭 시스템(1)은 분말(Pa, Pb)을 위한 두 상류 도관 또는 라인(A 및 B), 분말(Pa, Pb)을 배출하기 위한 두 하류 도관(Ra 및 Rb), 탭의 구성에 따라 두 상류 기체 도관(G1 및 선택적으로 G2) 및 분말(Pa 또는 Pb)을 증착 또는 분사하기 위해 노즐(3)에 연결된 하류 작업 도관(T)을 포함한다. 스위칭 시스템(1)은 분말 변경 또는 분말 유속의 ON 모드(동작중)에서 OFF 모드(정지시)로 스위치 동안 분말 손실을 최소화하고 제조 프로세스의 변경에 대한 응답 시간을 감소시키기 위해 레이저를 향해 분말을 분사하기 위해 가능한 한 노즐(3)에 가까이 위치한다.

도 3은 스위칭 시스템(1) 내부를 도시한다. 스위칭 시스템(1)은 상류 도관(A, B, G1, G2), 하류 도관(Ra, Rb) 및 하류 작업 도관(T)을 정의하는 본체(10)를 포함한다.

특정 일실시예에 따르면, 본체(10)는 배출(bleed) 도관(RG1, RG2)도 정의한다(도 2).

스위칭 시스템(1)의 축 D를 따라 보면, 한쪽에 도관(A 및 Ra), 다른 한쪽에 도관(B 및 Rb)가 실질적으로 서로 정반대로 있다. 유사하게, 한쪽에 도관(G1 및 RG1), 다른 한쪽에 G2 및 RG2가 실질적으로 서로 정반대에 있다.

또한 축 D를 따라 보면, 상류 기체 도관(G1 및 G2)가 실질적으로 직각으로 배열되고, 도관(G1)은 상류 도관(A)과 배출 도관(Rb) 사이에 동일 거리로 각을 두고 위치하고, 도관(G2)은 도관(A 및 B) 사이에 위치한다.

하류 작업 도관(T)은 실질적으로 축 D의 연장으로 연장한다.

본 발명을 따르면, 스위칭 시스템(1)은 그 중심에 본체(10)에 대해, 바람직하게는 축 D를 따라 회전하여 도 2 내지 4에 도시된 제1 공급 위치, 도 5에 도시된 제2 공급 위치 및 휴식 또는 세정 위치(도시되지 않았지만 분배기(2)의 회전에 의해 이전 것들로부터 추론 가능함) 사이에서 이동가능한 분배기(2)를 포함한다.

여기서 축 D는 스위칭 시스템(1)의 길이 방향, 바람직하게는 수직의 축이다.

이 예시에서, 분배기(2)는 원추형 중앙 부시의 형태이지만, 변형으로 원통 또는 심지어 구 또는 반구일 수 있다.

분배기(2)는 상류 도관(A, B, G1, G2)을 하류 도관(Ra, Rb, T)과 유체 연관시키는 내부 채널(21, 22 및 23)을 정의한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 재활용을 위해 분말(Pb)을 상류 도관(B)으로부터 하류 도관(Rb)으로 직접 보내기 위해 채널(21)은 곧게 뻗는다. 채널(22)은 채널(22)의 시작과 끝 사이에서 135° 각도를 얻기 위해 수평으로 실질적으로 45° 휘어진다. 예컨대 G1에서 배출 라인(Ra)로 기체를 보내기 위해 후자는 채널(21) 위로 지나간다. 채널(23)은 도관(A)으로부터 공급되고 노즐(3)로 공급하기 위해 분말 흐름(Pa)을 하류 작업 도관(T)으로 이끈다.

축 D에 대한 분배기(2)의 회전에 의해, 채널(21, 22 및 23)의 상류 및 하류 도관과의 연결은 변경된다. 채널(23)은 소망에 따라 분말(Pa)을 수용하기 위해 상류 도관(A)으로, 분말(Pb)을 수용하기 위해 상류 도관(B)으로, 또는 임의의 분말 잔여물의 하류 작업 도관(T)을 배출하기 위해 상류 기체 도관(G1)으로 연결된다. 다른 채널(21 및 22)은 사용되지 않은 분말 흐름을 빗나가게 하거나 하류 도관을 배출하기 위해 사용된다. 분배기(2)는 임의의 타입의 기계적 시스템, 특히 잭, 전기 모터, 자기 액추에이터 등에 의해 축 D에 대해 회전한다.

도 4는 두 타입의 분말과 분배기의 세 가능한 위치로 분배기(2)의 동작 다이어그램을 도시한다. 위치는 분배기(2)의 회전의 기능으로 추정된다. 도 4에서, 추정된 위치는 분말(Pa)을 작업 분말로 사용할 수 있게 하는 제1 공급 위치인데, 하류 작업 도관(T)과 분배기(2)의 채널(23)에 의해 상류 도관(A)으로부터 노즐(3)로 직접 보내지기 때문이다.

분말(Pb)로 공급되는 도관(B)은 채널(21)에 의해 하류 도관(Rb)으로 연결된다. 분말(Pb)은 분말(Pb) 레큐퍼레이터(4)에 의해 되찾아진다. 상류 기체 도관(1)은 분배기(2)의 채널(22)에 의해 하류 도관(Ra)에 연결된다. 이 연결은 기체를 날려 보냄으로써 하류 도관(Ra)을 세정하는 이점이 있으므로, 이 도관의 막힘을 회피한다.

분말(Pa)은 분말(Pa) 전용의 레큐퍼레이터(5)에 의해 되찾아진다. 기체의 흡입 및 여과 유닛(7)은 레큐퍼레이터(4 및 5)의 출구에서 연결된다(도 4 내지 6).

도 5는 동일한 스위칭 시스템(1)을 분말(Pb)을 노즐(3)로 운송할 수 있게 하는 제2 공급 위치에서 도시한다. 하류 도관(B)은 분배기(2)의 채널(23)을 통해 하류 작업 도관(T)에 연결된다. 분말(Pa)은 상류 도관(A)을 통해 계속 도달하지만, 채널(21)에 의해 하류 도관(Ra)을 향해 벗어나게 되어, 재활용하고 노즐(3)에서 분말 변경 동안 보다 좋은 반응성을 위해 분말의 순환을 유지한다. 채널(22)에 연결된 상류 도관(G1)은 분말(Pb)의 증착을 피하기 위해 하류 도관(Rb)을 세척한다.

하류 작업 도관(T)은 그 후 이점적으로 상류 기체 도관(G1)과 채널(23)에 의한 기체로만 공급되는데, A와 B 간의 위치 변경시 분말의 주입을 정지시키고 최대 노즐(3)까지 하류 도관(T)을 세척하는 결과를 낳는다.

유사하게, 제1 공급 위치와 제2 공급 위치 간의 전이 동안 채널(21)은 중간 위치에서 도관(G1)으로부터 나오는 순수 기체에 의해 이동된다. 기체는 그 후 배출 도관(RG1)을 향해 배출된다.

다른 중간 위치에서, 도관(G2)으로부터 나오는 기체는 채널(21) 내를 순환하고 배출 도관(RG2)을 통해 배출된다.

분배기(2)의 이 중간 위치는 분말 공급(A)에서 분말 공급(B)으로 전이 동안 작동한다. 이 경우, 하류 도관(T)을 노즐(3)까지 세척하기 위하여 채널(23)이 도관(G1 또는 G2)을 통과하는 동안 짧은 공급 차단(A 및 B)가 발생한다.

정상 사용 동안, 상류 도관(A 또는 B)은 분말(Pa 또는 Pb)을 사용하는 실제 필요 전에 15 내지 20초만 활성화된다. 분말(Pa)로부터 분말(Pb)로의 이 스위칭 및 그 반대는 활성 라인(예컨대 A)에서 비활성 라인(예컨대 B)로 분배기를 스위칭함으로써 수행된다. 라인(A 및 B)가 동시에 사용되지 않고 A에서 B로 즉시 스위칭하는 것은 드물지만 가능하다. 쌍-컴포넌트 사용을 위하여, 3방향 분배기가 더 적절하다(예컨대 도 7 및 8의 6방향 분배기의 예시 참조).

도관의 마모와 운송 기체 낭비를 피하기 위하여, 분발 분배기와 사용되지 않는 회로의 기체 순환이 각 분말을 사용할 실제 필요 전후로 수 초 활성화 및 비활성화된다.

도 6은 세 상이한 분말(Pa, Pb, Pc)을 사용하는 본 발명의 다른 예시적 실시예에 따른 다른 작동 다이어그램을 도시한다. 이 예시에서, 스위칭 시스템(1)은 도 1 내지 5에 도시된 것과 유사하다. 차이점만이 후술된다.

이 예시에서, 스위칭 시스템(1)은 상류 분말 도관(A, B, C), 상류 기체 도관(G1)을 세 하류 배출 도관 및 한 하류 작업 도관(T)과 연결시킨다. 이 연결을 가능하게 하기 위해, 스위칭 시스템(1)은 네 연결 채널(21, 22, 23, 24)을 가지는 분배기(2)를 포함한다. 분배기(2)는 시스템(1)의 동작을 보장하고 적절한 분말을 제조 계획에 따라 알맞은 순간에 노즐(3)로 유도하기 위하여 네 상이한 위치를 상정할 수 있다.

도 7은 도 1 내지 6에 도시된 것과 유사한 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 동작 다이어그램을 도시한다. 차이점만이 후술된다.

이 예시에서, 스위칭 시스템(1)은 6개의 개별 분말 공급 라인 및 6개의 재활용 라인을 포함한다.

이 예시는 내부 라인 셀(26, 26A(도 8))의 시스템이 어떻게 한편으로 원형 그루브(24)의 순수 기체 덕분에 한 라인에서 다른 것까지의 각 통로 간의 분배기(2)의 내부 채널을 세척하고, 다른 한편으로 제2 원형 그루브(25)에서 라인 변경시 회로에 끼일 수 있는 분말 잔여물을 수집할 수 있게 만드는지 도시한다.

스위칭 시스템(1)의 도관 및 분배기(2)의 채널의 수는 특정 수의 상이한 파우더를 사용하여 필요할 때 자동적으로 연결 변경과 분말 손실 없이 노즐(3)에 공급하기 위하여 증가될 수 있다.

두 분말 공급 라인 사이에 위치한 라인에만 기체를 공급함으로써, 이점적으로 두 공급 라인 사이의 위치 변경시 또는 두 발사 사이에 이뤄지는 레이저 빔의 중단시에 연장될 수 있는 "휴식" 위치로부터 이득을 얻을 수 있다.

회전 분배기는 이들 도관과 채널의 통합을 가능하게 하는데 가장 적절해 보이지만, 스위칭 시스템(1)의 간결함의 요구도 충족한다. 실제로, 스위칭 시스템(1)의 간결함은 3D 프린트 헤드에 가능한 한 가까이 위치될 수 있게 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스위칭 시스템(1)은 회전이 아닌, 본체(10)에 대해 예컨대 수평 또는 수직으로 병진하고 분배기의 내부 채널을 통해 상류 및 하류 도관을 연결하는 분배기(2)를 사용한다. 따라서 분배기(2)는 이 기능을 가능하게 하는 임의의 형태, 특히 평행육면체 직사각 형상을 상정할 수 있다.

본 발명에 따른 사용되는 분말의 수는 제한되지 않는다.

Claims

적어도 제1 분말(Pa) 분사에 의한 3D 프린트를 위한 장비(100)를 위한 스위칭 시스템(1)으로서, 스위칭 시스템(1)은:
- 기체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 상류 기체 도관(G1),
- 제1 분말(Pa)을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 제1 상류 분말 도관(A),
- 제1 분말(Pa)을 배출하기 위한 적어도 하나의 제1 하류 배출 도관(Ra), 및
- 적어도 제1 분말(Pa)을 증착하도록 설계된 노즐(3)에 공급하기 위하여 구성된 하류 작업 도관(T)을 정의하는 본체(10)를 포함하고,
본체(10)에 대해, 제1 상류 분말 도관(A)이 분배기(2)에 의해 제1 하류 배출 도관(Ra)과 유체 연결되는 휴식 위치와 제1 상류 분말 도관(A)이 분배기(2)에 의해 하류 작업 도관(T)과 유체 연결되는 적어도 제1 공급 위치 사이에서 이동가능한 분배기(2)를 더 포함하고,
- 공급 위치에서, 제1 상류 기체 도관(G1)은 제1 하류 배출 도관(Ra)과 분배기(2)에 의해 연결되고,
- 휴식 위치에서, 제1 상류 기체 도관(G1)은 하류 작업 도관(T)과 분배기(2)에 의해 유체 연결되는
것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 1에 있어서,
분배기(2)는 휴식 위치와 제1 공급 위치 사이에서 축(D)을 중심으로 회전하여 본체(10)에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 1에 있어서,
분배기(2)는:
- 제1 공급 위치에서 제1 상류 분말 도관(A)을 하류 작업 도관(T)과 유체 연결시키도록 구성된 내부 채널(23), 및
- 휴식 위치에서 제1 상류 분말 도관(A)을 제1 하류 배출 도관(Ra)과 유체 연결시키도록 구성된 내부 채널(21)을 정의하는 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
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청구항 1에 있어서,
제1 상류 기체 도관(G1)은 분배기(2)에 의해 정의된 내부 채널(22)에 의해 제1 하류 배출 도관(Ra)과 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 1 내지 3 및 5 중 어느 한 항에 있어서,
본체(10)는:
- 이점적으로 제1 분말(Pa)과 상이하고 3D 프린트 장비(100)에 의해 분사되도록 구성된 제2 분말(Pb)을 수용하도록 구성된 제2 상류 분말 도관(B), 및
- 제2 분말(Pb)을 배출하기 위한 제2 하류 배출 도관(Rb)을 더 정의하고,
제2 상류 분말 도관(B)은 제1 공급 위치에서 제2 하류 배출 도관(Rb)과 분배기(2)에 의해 유체 연결되고,
분배기(2)는 본체(10)에 대해 제2 상류 분말 도관(B)이 분배기(2)에 의해 하류 작업 도관(T)과 유체 연결되고 제1 상류 분말 도관(A)이 분배기(2)에 의해 제1 하류 배출 도관(Ra)과 유체 연결되는 제2 공급 위치를 향해 더 이동가능한 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 6에 있어서,
분배기(2)는 제2 공급 위치를 향해 축(D)을 중심으로 회전하여 본체(10)에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 6에 있어서,
분배기(2)는:
- 제1 공급 위치에서 제1 상류 분말 도관(A)을 하류 작업 도관(T)과 유체 연결시키고, 제2 공급 위치에서 제2 상류 분말 도관(B)을 하류 작업 도관(T)과 유체 연결시키는 내부 채널(23), 및
- 제2 공급 위치에서 제1 상류 분말 도관(A)을 제1 하류 배출 도관(Ra)과 유체 연결시키고, 제1 공급 위치에서 제2 상류 분말 도관(B)을 제2 하류 배출 도관(Rb)과 유체 연결시키는 내부 채널(21)을 정의하는 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 6에 있어서,
본체(10)는 기체를 수용하도록 구성된 제2 상류 기체 도관(G2)을 더 정의하고,
- 제2 공급 위치에서, 제2 상류 기체 도관(G2)은 제1 하류 배출 도관(Ra)과 분배기(2)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 9에 있어서,
제2 공급 위치에서, 제2 상류 기체 도관(G2)은 분배기(2)에 의해 정의된 내부 채널(22)에 의해 제1 하류 배출 도관(Ra)과 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
본체(10)는:
- 이점적으로 서로 구별되고 3D 프린트 장비(100)에 의해 분사되도록 구성된 N개의 분말(Pa, Pb)을 수용하도록 구성된 N개의 상류 분말 도관(A, B)으로서, N은 3 이상의 정수인, N개의 상류 분말 도관(A, B),
- N개의 분말(Pa, Pb)을 각각 배출하도록 구성된 N개의 하류 배출 도관(Ra, Rb)을 정의하고,
분배기(2)는 본체(10)에 대해 N개의 상류 분말 도관(A, B) 중 하나가 분배기(2)에 의해 각각 하류 작업 도관(T)과 유체 연결되고 N개의 상류 분말 도관(A, B) 중 다른 것은 분배기(2)에 의해 각각 하류 배출 도관(Ra, Rb)과 유체 연결되는 적어도 N개의 공급 위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
청구항 11에 있어서,
본체(10)는 분배기(2)를 수용하는 하우징(2A)을 정의하고, 하우징(2A)은 본체(10)의 방사상 내부 벽(2B)에 의해 구획되고, 벽(2B)은:
- 기체 수집기를 형성하도록 구성된 제1 원형 그루브(24)로서, 벽(2B)은 제1 그루브(24)와 유체 소통하고 N개의 하류 배출 도관(Ra, Rb)을 가로질러 구성되는 셀(26)을 더 정의하는 제1 원형 그루브(24), 및/또는
- 기체 수집기를 형성하도록 구성된 제2 원형 그루브(25)로서, 벽(2B)은 제2 그루브(25)와 유체 소통하고 N개의 상류 분말 도관(A, B)을 가로질러 구성되는 셀(26A)을 더 정의하는 제2 원형 그루브(25)를 정의하는 것을 특징으로 하는 스위칭 시스템(1).
적어도 제1 분말(Pa) 분사에 의한 3D 프린트를 위한 장비(100)로서, 3D 프린트를 위한 장비(100)는:
- 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 스위칭 시스템(1), 및
- 적어도 제1 분말(Pa)을 증착하도록 설계된 노즐(3)을 포함하고,
노즐(3)은 공급 위치에서 하류 작업 도관(T)에 의해 제1 분말(Pa)로 공급되도록 구성되는 3D 프린트를 위한 장비(100).
적어도 제1 분말(Pa) 분사에 의한 3D 프린트를 위한 장비(100)에서 구현되도록 구성된 분말 스위칭 방법으로서, 방법은:
- 청구항 1 내지 3 및 5 중 어느 한 항에 따른 스위칭 시스템(1)을 제공하는 단계,
- 제1 공급 위치에 분배기(2)를 배치하는 단계,
- 제1 상류 기체 도관(G1)을 통해 기체를 수용하는 단계,
- 제1 상류 분말 도관(A)에 제1 분말(Pa)을 수용하는 단계,
- 하류 작업 도관(T)을 통해 제1 분말(Pa)을 노즐(3)에 공급하고, 노즐(3)을 통해 제1 분말(Pa)을 증착하는 단계,
- 휴식 위치에 분배기(2)를 배치하는 단계, 및
- 제1 하류 배출 도관(Ra)을 통해 제1 분말(Pa)을 배출하는 단계를 포함하는 분말 스위칭 방법.
청구항 14에 있어서,
- 스위칭 시스템(1)을 제공하는 단계에서, 본체(10)는 이점적으로 서로 구별되는 복수의 분말(Pa, Pb)을 수용하도록 구성된 복수의 상류 분말 도관(A, B), 각각 분말(Pa, Pb)을 배출하는 복수의 하류 배출 도관(Ra, Rb)을 정의하고, 분배기(2)는 본체(10)에 대해, 상류 분말 도관(A, B) 중 하나가 분배기(2)에 의해 하류 작업 도관(T)에 각각 유체 연결되고 상류 분말 도관(A, B) 중 다른 것은 분배기(2)에 의해 하류 배출 도관(Ra, Rb)과 유체 연결되는 복수의 공급 위치 사이에서 이동가능하고,
- 방법은 분말(Pa, Pb)을 공급하는 복수의 공급 소스(108, 110)를 구현하고, 및
- 분배기(2)는 복수의 위치 사이에서 이동되는 분말 스위칭 방법.
청구항 15에 있어서,
분배기(2)는 복수의 공급 위치 사이에서 축(D)을 중심으로 회전하여 본체(10)에 대해 이동가능한 분말 스위칭 방법.