KR102492015B1 - 생성 제조 방법에서의 건재의 계량 방법 및 장치 - Google Patents

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안드레아스 바우만
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Abstract

분말 형태의 건재(18)의 연속적인 층별 고형화에 의한 빌드 영역(22)에서의 오브젝트(3)의 제조 방법에 있어서,
a) 미리 결정된 두께(d2)를 갖는 상기 분말 형태의 건재(18)의 층(31)을 상기 오브젝트(3)의 단면에 대응하는 영역에서 고형화된 이미 이전에 도포된 상기 건재 층에 도포하는 단계 - 상기 건재(18)를 도포하기 위해, 리코터(5, 15)는, 상기 이미 이전에 도포된 층에 걸쳐 방향(B)으로 이동됨-; 및
b) a)에서 도포된 상기 건재(18)를 상기 오브젝트(3)의 단면에 대응하는 영역에서 선택적으로 고형화시키는 단계; 를 포함하되,
층의 도포 전에, 이전에 도포된 상기 층에서 두께 d1을 갖는 고형화 영역에 대해, 상기 리코터(5)의 이동 방향(B)에서의 이 고형화 영역의 상기 연장선과 상기 두께 (d1)의 곱의 최대치(MAX)가 결정되고
단계 a)에서 상기 층을 도포하는 동안, 적어도 상기 최대치(MAX)의 값에 비례하는 추가적인 분말 양(P2)이 추가적으로 제공된다.

Description

생성 제조 방법에서의 건재의 계량 방법 및 장치
본 출원은 3차원 오브젝트들의 생성층별 제조(generative layer-by-layer manufacturing) 방법 및 제조 장치 그리고 상응하게 적용된 계량 장치(metering device)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 건재(building material)가 분말 형태인 장치들 및 방법들에 관한 것이다.
3차원 오브젝트들의 생성층별 제조 방법에서, 전형적으로, 건재층(building material layer)은 높이-조절가능한 지지대(support) 상에 도포되고 빌딩 챔버(building chamber) 내에서 선택적으로 고형화된다. 이러한 공정은 상기 3차원 오브젝트가 서로의 상부에 적층되는 층들의 선택적인 고형화에 의해 완성될 때까지, 반복적으로 층들을 도포하고 고형화시킴으로써 계속된다.
DE 10 2011 121 568 A1은 분말 형태의 금속 물질이 전자기 복사(electromagnetic radiation) 또는 전자빔 복사(electron bean radiation)에 의해 선택적으로 고형화되는 생성층(generative layer) 제조 방법을 설명한다. 특히, DE 10 2100 121 569 8 A1은 상기 분말 도포가 통상적으로 항상 주어진 빌딩 챔버의 전체 면적에 걸쳐 수행되는 문제점을 제기한다. 이것은, 첫 째, 이 층의 작은 부분만이 실제로 고형화되더라도 대면적층(large-area layer)에 도포되기 때문에 제조 시간이 길어진다. 또한, 상기 분말의 일부분 만이 실제로 고형화됨에도 불구하고 다량의 분말이 사용된다는 단점이 있다.
높은 분말 소비는 몇 가지 이유로 불리하다. 만약 잠시 동안 높은 건재 비용을 무시한다면, 더 많은 자원들이, 예를 들어 상기 분말 처리 시스템(powder handling systems)(체, 운반 시스템들)이 보다 빈번한 사용으로 인해 마모가 증가되는 단점 또한 있다. 특히 매우 큰 오브젝트들을 만들 때, 분말 리필 절차들이 필요하게 됨에 따라 건축 시간(building time)이 연장될 수 있다. 최악의 경우, 분말 리필 절차가 적절하지 않은 경우 제조되어야 할 대상물의 전체 높이가 제한된다. 생성층별 제조 장치에서 한번 이미 사용된 고형화되지 않은 분말의 재사용은, 상기 분말이 상기 장치에서 에이징(age)되었기 때문에 제한된 범위에서만 가능하다.
전술한 문제들을 해결하기 위해, DE 10 2011 121 568 A1은, 빌딩 챔버 내에, 건설될 대상물을 밀접하게 둘러싸는 빌딩셀(building cell)을 형성할 것을 제안한다. 동시에, 상기 리코터(recoater)는 측방향으로 한정되어, 상기 빌딩셀 내의 영역만 코팅된다. 특히, 상기 빌딩셀의 벽은 상기 빌딩 공정에 사용되는 건재로부터 선택적 고형화에 의해 연속적으로 형성된다. 이것은 상기 빌딩셀 벽의 측방향 위치를 레이어마다 변경하고 이를 레이어 내의 상기 대상물의 각 단면에 적용할 수 있게 한다.
DE 10 2011 121 568 A1에 기술된 방법이 분명히 분말의 절약을 가져온다 하더라도, 고형화된 건재로 만들어진 추가적인 벽들의 마련은 완성된 오브젝트에 대한 해체 절차(unpacking procedure)(그들을 둘러싼 고형화되지 않은 분말로부터 오브젝트를 분리함)가 복잡해지는 결과를 가져온다. 그러므로, 본 발명의 목적은 상기 오브젝트에 속하지 않는 건재로 만들어진 경계벽(confining wall)들의 마련을 필요로 하지 않으면서 분말 계량의 대안적인 최적화를 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 방법, 청구항 7에 따른 계량 장치, 청구항 11에 따른 제조 장치, 및 청구항 14에 따른 컴퓨터 프로그램에 의해 해결된다. 본 발명의 추가 개발은 종속항들에서 설명된다.
본 발명의 특징들 및 유용성은 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들에 기초하여 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 생성층 제조 방법을 실행하기 위한 본 발명에 따른 장치의 도면을 나타낸다.
도 2는 도 1에 개략적으로 나타낸 장치의 빌딩 평면(building plane)의 평면도이다.
도 3은 상기 제조 공정 동안 상기 빌딩 평면의 높이에서, 제조될 대상물의 측단면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법을 설명하기 위한 빌드 영역(build area)의 평면도이다.
도 5는 제1 실시예의 방법을 설명하기 위한 빌드 영역의 다른 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법을 설명하기 위한 빌드 영역의 평면도이다.
도 7은 제4 실시예에 사용된 리코터(recoater)의 횡 단면도이다.
도 8은 상부에서 비스듬하게 볼 때 즉, 도 7에서와 같이 동일한 측방향 위치에서 그러나 관찰자의 높은 위치에서 볼 때, 본 발명의 제4 실시예에 따른 리코터의 실시 예를 도시한다.
도 9는 도 8의 리코터의 분말 공급 장치의 특정 변형 예를 단면도로 도시한다.
도 10은 도 9의 특정 변형 예의 변형을 단면도로 도시한다.
도 11은 도 9의 특정 변형의 또 다른 변형을 단면도로 도시한다.
도 12는 도 9의 특정 변형의 또 다른 변형을 단면도로 도시한다.
도 13은 도 8의 리코터의 분말 공급 장치의 특정 변형 예의 또 다른 가능성을 개략적으로 도시한다.
제1 실시예
먼저, 본 발명의 방법을 실행하기에 적합한 생성 제조 장치(generative manufacturing device)가 설명된다. 도 1은 생성 제조 방법에 의한 3차원 오브젝트의 층별 제조를 위한 장치의 일례로서 레이저 소결(laser sintering) 또는, 용융 장치(melting device) 각각을 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 상부가 개방된 빌딩 컨테이너(building container)(1)를 포함하며, 상기 빌딩 컨테이너(1)에 층별 제조 공정(layer-by-layer manufacturing process)을 위한 건재(building material)가 공급되고 상기 빌딩 컨테이너는 상기 층별 제조 공정 동안 상기 건재를 측면으로 둘러싼다. 수직 방향으로 이동가능한 지지대(support)(2)는 형성될 오브젝트(3)를 차례로 운반하는 빌딩 플랫폼(building platform)을 운반한다. 선택적으로, 상기 빌딩 플랫폼은 생략될 수도 있다. 상기 빌딩 컨테이너(1)의 수평적 치수(horizontal dimension)에 의해, 빌드 영역(22)(도 2 참조)이 정의된다. 그러나, 후자는 DE 10 2011 212 568 A1과 유사하게 크기가 축소될 수도 있다. 상기 지지대(2)는 각각 고형화될 상기 오브젝트(3)의 상기 층이 상기 빌딩 평면(4)에 놓이도록 높이가 조절된다. 또한, 리코터(recoater)(5)는 전자복사(electromagnetic radiation) 또는 입자선(particle radiation)에 의해 고형화될 수 있는 분말 형태의 건재를, 이미 고형화된 상기 오브젝트(3)의 층들 또는, 상기 빌딩 공정의 초기에, 상기 빌딩 플랫폼 자체에 도포하기 위해 제공된다. 상기 분말 고형화를 위해 사용되는 도 1에 도시된 조사 시스템(irradiation system)은 상기 전자복사의 소스로서 레이저(laser)(6)를 포함한다. 상기 조사 시스템의 다른 부분은 편향 장치(8)로서, 상기 편향 장치(8)를 통해 상기 레이저(6)에 의해 생성된 레이저 빔(7)이 커플링 윈도우(coupling window)(9)로 바로 향하며, 상기 커플링 윈도우(9)로부터 상기 빔이 상기 공정 챔버(process chamber)(10)로 들어가고 상기 빌딩 평면(4) 내의 미리 결정된 점(point)을 친다. 상기 공정 챔버(10)는 바람직하게는 상기 분말이 환경적인 공기(environmental atmosphere)와 반응하는 것을 방지하기 위해 보호 가스(protection gas)로 가득찰 수 있다.
상기 장치는 제어 유닛(11)을 더 포함하며 상기 제어 유닛(11)을 통해 상기 편향 장치(8), 상기 지지대(2)의 수직 이동부, 상기 리코터(5), 및 계량 (또는 투여) 용기(12a) 내의 수직 이동 가능한 (공급) 플런저(12b)가 상기 빌딩 프로세스를 실행하기 위해 협력 방식(coordinated manner)으로 제어된다. 경우에 따라서, 상기 제어 유닛(11)은 또한 상기 장치의 다른 부분들을 더 제어할 수 있다. 특히, 상기 제어 유닛(11)은, 상기 제어의 기초가 되는, 제조될 상기 오브젝트의 CAD 데이터에 액세스한다.
분말 형태의 건재(building material)로서, 임의의 분말들 또는, 생성층 제조 방법, 특히 레이저 소결 또는 용융 방법에 적합한 분말 혼합물(mixture)들이 각각 사용될 수 있다. 특히, 이는 금속 분말(metal powder), 예컨대 스테인리스 스틸 분말(stainless steel powder)을 포함한다. 그밖에, 본 발명에 따른 방법은 플라스틱 분말(plastic powder) 또는 세라믹 분말(ceramic powder) 또는, 플라스틱-코팅 모래(plastic-coasted sand)가 사용될 때 각각 유사하게 적용가능하다.
상기 레이저 소결 장치의 작동은 상기 리코터(5)가 상기 빌드 영역에 걸쳐 이동하고 미리 결정된 두께(d2)를 갖는 분말 층을 도포하는 방식으로 수행된다. 이어서, 각 층의 상기 오브젝트(3)의 단면은 상기 레이저 빔(7)에 의해 조사되고, 그 결과 상기 분말은 적어도 일부가 용융되어 후속 냉각 동안 고형화된다. “적어도 일부가 용융”이라고 말하는 것은, 상기 분말 입자가 적어도 단지 표면적으로, 그러나 필요한 경우 완전하게 녹는 것을 의미한다. 또한 상기 후속 냉각 동안 고형체(solid body)와의 연결을 유도하는 것과 마찬가지로 상기 분말 입자들의 단순한 연화(softening)가 가능할 것이다. 그 후, 상기 지지대는 d2 양만큼 낮아지고 두께 d2를 갖는 새로운 분말층이 도포된다. 상기 오브젝트(3)의 제조는 층마다 이러한 방식으로 수행된다. 완료 후, 상기 오브젝트(3)는 제거되고, 경우에 따라서, 후처리(post-treated) 및/또는 품질 관리(quality control)를 받을 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도포 공정을 위해 제공되는 분말 형태의 상기 건재는 상기 빌딩 컨테이너(1) 옆의 계량 용기(12a) 내에 배치된다. 상기 계량 용기(12a) 내의 상기 플런저(12b)를 들어올림으로써, 분말 재료가 위로 푸시되면, 그 다음으로 상기 빌드 영역으로 푸시되어 상기 리코터(5)에 의해 분배될 수 있다. 이 과정에서, 상기 제공된 분말 분량은 상기 플런저(12b)가 상기 계량 용기(12)에서 위쪽으로 이동되는 상기 높이 차이(SD)에 의해 제어 가능하다. 다시 말해, 상기 플런저(12b)와 상기 계량 용기(12a)는 층 도포에 사용되는 상기 분말 양을 측정하기 위한 계량 장치(12)로서 협력한다.
도 2는 도 1의 장치의 빌딩 평면(4)의 평면도이다. 상기 빌드 영역(22) 옆에, 상기 계량 용기(12a) 및 도 2에 도시되지 않은 상기 리코터(5)에 의한 층 도포 후에 초과한 건재가 푸시되는 참조부호 13의 오버플로우 용기(overflow container)를 인식할 수 있다. 따라서 상기 리코터(5)는 도 2에서 우측에서 좌측으로 이동한다.
도 2에서, 상기 계량 용기(12a) 또는 공급 플런저(12b)의 길이(LD) 및 폭(WD), 각각은, 상기 빌드 영역(22)의 길이(LBF) 또는 폭(WBF) 각각과 동일하다. 반드시 그렇게 될 필요는 없지만, 그러나, 이것은, 그렇지않으면 분말이 상기 빌드 영역 옆의 상기 리코터(5)에 의해 푸시될 수 있기 때문에 상기 계량 용기의 상기 길이 LD가 상기 빌드 영역의 상기 길이 LBF와 같다면 적어도 의미가 있다. 이미 언급한 바와 같이, 상기 리코터(5)는 도 2에서 상기 빌드 영역(22)의 폭(WBF) 방향으로 이동된다.
만약 상기 두께(d2)를 갖는 층에 도포하기 위해 상기 분말 양P1이 제공되면, 제1 근사치(approximation)로, 상기 계량 용기 내의 상기 플런저는 이러한 목적을 위해 거리 SD = d2 * (WBF * LBF) / (WD * LD) 만큼 위쪽으로 이동되어야 한다.
본 발명은 분말층(powder layer)이 도포되는 미리 결정된 두께 d2에 의존할 뿐만 아니라 오브젝트 단면을 제조하기 위해 필요한 상기 분말 분량을 고려한다. 이는 도 3을 참조하여 가시화된다:
도 3은 상기 빌딩 프로세스 중 상기 오브젝트(3)의 측면도를 도시한다. 상세하게는, 이미 고형화되어 분말 형태로 비고형화된 건재(non-solidified building material)(18)를 좌측 및 우측에 두고 있는 상기 오브젝트(3)의 현재 상부층(currently top layer)이 도시되며, 이하에서는 간단히 “분말 재료”로 표시된다. 도 3에 도시된 상태에서, 새로운 분말재료층(powder material layer)(31)은 상기 리코터(5)에 의해 이미 상기 오브젝트(3)의 영역에서 고형화된 선행층(preceding layer) 상에 도포, 즉 상기 도포 공정은 이미 종료된다.
도 3에서 명확하게 인식되는 바와 같이, 상기 오브젝트(3)의 표면은 싱킹(sinking)(30)이 이 위치에 형성되도록, 고형화되지 않고 남은 분말(18)보다 아래에 놓인다. 그 이유는 분말 용융 또는, 이미 자세히 전술한 연화 공정(softing process) 각각으로 인한 재료 압축(material compaction)때문이다.
또한 도 3에서 인식되는 바와 같이, 더 많은 분말이 상기 싱킹(30)의 영역에 도포되어야 한다. 이 위치에서, 상기 새로운 분말 층(31)의 두께는 d2 + d1 * PV와 동일하다. 여기서, 상기 양 d1은 고형화되기 전 상기 선행 분말층의 두께를 의미한다. 상기 분말 압축 요소(powder compaction factor, PV)는 상기 선행층의 두께가 상기 고형화로 인해 감소하는 백분율을 특성화하기 위한 것이다. 또한, 제1 근사치로, d1이 d2와 같다고 가정할 수 있음에 주목해야 한다. 그러나, 바로 도포된 층은, 두께 d2를 갖는 것이 도포되었음에도 불구하고, 열처리 또는 침전 공정들로 인해 d2와 약간 다른 두께를 나타낼 수 있다. 이것은 양d1을 도입함으로써 설명되도록 하기 위한 것이다.
기본적으로, 고형화 시의 수축(shrinking)을 보상하기 위해 추가적으로 필요한 분말 양 P2는 소정의 두께 d2를 갖는 전체 빌드 영역을 고정된 안전값(fixed safety value)만큼 코팅하기 위해 필요한 분말 양 P1을 증가시킴으로써 전반적으로 간단히 설명될 수 있다. 반면에, 지금까지 출원인이 적용한 접근법에서, 상기 수축을 보상하기 위해 필요한 추가적인 분말 양 P2는 각 층에 대해 동일하게 선택되지 않지만, 요구 조건에 따라 선택된다:
상기 추가적으로 필요한 분말 양 P2는 마지막으로 고형화된 오브젝트 단면의 면적(A)에 의존한다. 그러므로, 지금까지 출원인이 적용한 접근법에서, 상기 제어 유닛(11)은 새로운 분말 층의 도포 전에 제조될 오브젝트의 CAD 데이터에 엑세스하고 상기 마지막으로 고형화된 분말층 내의 고형화 영역의 면적(A)을 결정한다. 이 영역(A)에 기초하여, 상기 수축을 보상하기 위해 필요한 추가적인 분말 양이 상기 층 도포를 위해 제공된다.
지금까지 출원인이 적용한 접근법에 따른 공정에서 상기 분말 사용의 최적화가 이미 가능함에도 불구하고, 상기 분말 소비는 상기 제1 실시 예에 따른 방법에 따라 더욱 최적화될 수 있다.
이 과정에서, 발명자들은 상기 빌드 영역의 가장 최근의 조사 영역의 방향(orientation)이 상기 조사 영역에서 분말 압축을 보충하기 위해 추가적으로 필요한 상기 분말 양에 영향을 미친다는 것으로부터 고려를 시작했다. 이것은 도 4a 및 4b에 의해 설명된다. 두 도면 모두에서, 층 도포는 수평 방향에서 상기 빌드 영역(22)의 묘사된 영역 상에서 각각 수행된다. 상기 선행층에서 고형화된 상기 오브젝트(3)의 단면은 편의상 긴 직사각형으로 도시된다. 가장 최근의 고형화된 구성요소의 단면적은 도 4a 및 4b에서 동일함에도 불구하고, 상기 분말 압축으로 인한 상기 수축을 보상하기 위해 도 4b와 같은 단면 위치에서 상당히 많은 양의 분말이 필요하다:
도 4a에서, 상기 추가적으로 필요한 분말 양은 가장 최근의 고형화된 단면 영역 내에 상기 빌드 영역의 전체 길이(LBF)를 걸쳐 채워진다. 반면에, 도 4b에서, 상기 추가적으로 필요한 분말 양은 상기 빌드 영역의 전체 길이(LBF)를 따라 필요하지 않으며, 추가적인 분말 양은 도 4b의 상기 오브젝트 단면(3)의 상부 및 하부에서 필요하지 않다. 그럼에도 불구하고, 이들 영역에서도, 상기 계량 용기(12a) 내의 상기 공급 플런저(12b)는 오직 균일하게 상기 빌드 영역의 전체 길이(LBF)를 따라서 추가적인 분말 양 P2를 제공할 수 있기 때문에 더 많은 분말이 도포된다. 따라서, 지금까지는, 제조 공정을 계획할 때, 상기 오브젝트가 바람직하게는 도 4a 에 따른 상황이 존재하도록 상기 빌딩 공간(building space) 내에 배열되는 방식으로 진행되었다. 그러나, 모든 오브젝트 구조(object geometires)가 그러한 분말 소비 최적화를 허용하는 것은 아니다.
이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법을 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
제1 실시 예에 따르면, 상기 제어 유닛(1)은 상기 빌드 영역(22) 내에서 최후에 조사되는 오브젝트 단면의 위치를 증명한다. 이를 위해 상기 제어 유닛(2)은 상기 빌드 영역을 n(n>1)개의 좁은 스트립(221)들로 세분화(segmentation) 한다. 이 과정에서, 상기 스트립들(221)은 x 방향, 즉, 상기 빌드 영역의 폭(WBF) 방향, 또는 상기 리코터(5)의 이동 방향으로 각각 연장된다. 상기 제어 유닛(11)은, 제조될 오브젝트의 상기 CAD 데이터에 기초하여, 먼저, 상기 선행 분말층에서 고형화된 상기 오브젝트 단면이 어느 스트립에 존재하는지를 판단할 수 있다. 상기 CAD 데이터로부터, 상기 선행 분말층의 최초 두께(d1) 또한 나타난다. 이제, 제2 단계에서, 상기 제어 유닛(11)은 상기 선행 분말층에서 고형화된 상기 오브젝트 단면이 존재하는 각 스트립(221) 마다 이 스트립에서의 x 방향 (상기 리코터(5)의 이동 방향)에서의 상기 오브젝트 단면의 연장선(extension)(xi)을 판단한다. 상기 수축을 보상하기 위해 필요한 추가적인 분말 양 P2를 결정하기 위해, 상기 리코터(5)의 이동 방향으로의 연장선(xi)과 상기 선행 분말층의 층두께 d1의 스트립 단위(strip-wise) 곱의 최대치(MAX)가 사용된다. 상기 선행 분말층의 상기 층두께 d1이 모든 스트립에 대해 동일하기 때문에, 상기 곱이 각 스트립마다 개별적으로 결정될 필요가 없다는 것이 분명할 뿐만 아니라, 단지 상기 스트립단위 연장선(xi)의 최대값 xmax이 먼저 결정될 수 있고 그 다음 상기 최대치(MAX)를 획득하기 위해 상기 층 두께 d1가 곱해질 수 있다.
도 1의 장치의 상기 계량 용기(12a) 내의 상기 플런저(12b)에 대한 이동 거리(SD) 결과는 다음의 식에 의해 획득된다:
SD = [LBF * WBF * (d2 + SF) + LBF * MAX * PV] / (LD * WD) (1)
여기서 d2는 도포될 층의 소정의 두께(desired thickness)이고, SF는 상기 도포 중 분말 손실이 고려되는 안전 계수(safety factor)이고, PV는 상기 고형화 중 상기 건재(18)의 층 두께가 수축하는 비율을 나타낸다.
통상적으로, 상기 공급 플런저의 길이(LD)는 상기 빌드 영역의 길이(LBF)(도 5에서 y-방향으로의 연장선)와 동일할 것으므로, 상기 방정식은 다음과 같이 단순화된다
SD = [WBF * (d2 + SF) + MAX * PV]/WD. (2)
상기 제1 실시 예에 따른 방법에 의해, 상기 분말 압축으로 인한 상기 수축을 보상하기 위해, 가장 최근의 고형화된 상기 오브젝트 단면의 모든 위치에서 충분한 분말이 도포된다는 것이 보장된다. 동시에, 상기 분말 소비는 절대적으로 필요한 것으로 제한된다.
전술된 방법에서, x 방향으로의 가장 최근의 고형화된 오브젝트 단면의 최대 연장선(maximum extension)의 결정은 보다 정확해질 것이고, 상기 빌드 영역을 스트립들로 분할할 때의 상기 스트립 폭이 더 작아질 것이다. 실제로, 물론, 스트립의 수가 스트립의 폭이 감소함에 따라 증가하고, 따라서, 상기 최대 연장선을 결정하기 위한 시간 주기(time period)가 증가하기 때문에 절충안이 발견될 것이다. 1 내지 2 센티미터(centimeter) 사이의 값은 상기 스트립 폭에 대한 예시적인 값일 수 있다. 또한, 대안적으로, x-방향으로의 상기 최대 연장선은 상기 설명된 스트립들로의 세분화가 아닌 다른 방식으로 결정되는 접근법 또한 가능하다. 마지막으로 상기 개별 스트립의 폭은 모든 스트립들에 대해서 동일할 필요는 없다. 상기 오브젝트 단면에 따라, 적어도 일부 스트립에 대해 다른 폭을 선택하는 것이 적절할 수도 있다.
도 5에서 가장 최근의 고형화된 오브젝트 단면이 하나의 조각으로 도시된다. 또한, 상호 연결되지 않은 복수의 오브젝트 단면이 한 층에서 고형화되는, 예를 들어, 다수의 오브젝트들이 동시에 제조되는 경우 또는 빌딩 방향(z-방향)의 다른 돌출(projection)이 오브젝트에 존재하는 경우, 빌딩 프로세스가 분명히 존재한다. 여기에서, x-방향으로의 상기 개별 오브젝트 단면의 연장선을 결정하고 계산(add up)하는 것이 중요하다. 상기 최대치(MAX) 곱을 결정할 때, 상기 층 두께 d1은 모든 고형화 영역들에서 동일하기 때문에, 상기 스트립 단위 계산의 최대값은 상기 리코터(5)의 이동 방향으로 상기 오브젝트 단면의 연장선에 걸쳐 결정되고 상기 층 두께 d1과 곱해진다. 따라서, 이러한 경우, 위의 방정식(1)은 다음과 같이 수정되어야 한다:
SD = [LBF * WBF * (d2 + SF) + LBF * maxsumi * d1*PV] / (LD * WD). (3)
이 과정에서, sumi는 스트립i 내에서 x 방향으로 개별 오브젝트 단면의 연장선(extention)에 걸친 합이며, maxsumi는 상기 연장선에 걸친 스트립 단위 합의 최대값이다. 상기 스트립 단위 산물에 걸친 전술한 최대치(MAX) 는 MAX = maxsumi * d1과 같게된다.
상기 안전 계수(SF)는 장치 의존 파라이터이며, 층의 도포 중 분말 손실이 결정되는 예비 테스트(preliminary test)들에 의해 결정될 수 있다. 실제로 사용되는 생성 장치에 따라 다를 수 있다. 명확하게 하기 위해, 상기 안전 계수는 상기 추가 분말 양 P2를 설명하는 모든 방정식에서 상세하게 주어지지 않았다.
상기 분말 압축 계수(PV)의 값은 재료에 의존하는 정수(constant)이고, 특정 건재에 대한 간단한 예비 테스트들 후에 미리 결정될 수도 있으며, 여기서 상기 건재의 압축 중의 상기 수축은 타겟 고형화 조건들 하에서(예컨대, 분말 온도, 레이저 출력 등) 조사된다.
따라서, 전술한 방법에 의해, 상기 도포되는 분말 양은 상기 필요한 분말 분량에 정확하게 맞춰질 수 있어, 과량 투여로 인한 분말 손실을 피할 수 있고 분말이 절약될 수 있다.
확실히, 전술한 접근법은, 뿐만 아니라 구체적으로 설명된 계량 장치(12)와 관련하여 실행가능하다. 상기 계량 장치(12)가 공급 플런저를 사용하지 않고, 그러나, 예를 들어, 상기 빌딩 평면(4) 위에 배치될 때, 상기 최대에 따른 추가 분말 양 P2의 부피(volume)를 결정하는 것은 일반적으로 중요하다. 상기 방정식 (1) 및 (3)과 유사하게, 다음 방정식이 획득된다.
부피(P1) + 부피(P2) =
LBF * WBF * (d2 + SF) + LBF * MAX * PV (1')
및
부피(P1) + 부피(P2) =
LBF * WBF * (d2 + SF) + LBF * maxsumi * d1* PV (3')
제2 실시예
특히 더 큰 부품의 경우, 서로 다른 영역들의 오브젝트 단면에서 상이한 층 두께의 분말이 고형화되는 것이 발생한다. 이것은, 예를 들어, 소위 쉘-코어 구조(shell and core construction)에 적용된다:
상기 쉘-코어 구조에 따르면, 고형화(solidification)는, 오브젝트 단면의 상기 경계 영역(윤곽 영역 또는 쉘 영역 각각)에 특정 층 두께(예컨대, 20 μm)를 갖는 분말 층의 도포 후에 각각 수행된다. 오브젝트 단면의 상기 내부 영역은 m층마다, 예컨대, 3층마다 한번 만, 즉, 항상 매m번째층 도포 후에만 고형화된다. 그 결과, 상기 고형화 중 상기 내부 영역(코어 영역)에, 두께 m * d1을 갖는 분말층이 존재하며, 상기 고형화 프로세스 중 상기 경계 영역에, 두께 d1을 갖는 분말층이 항상 존재한다. 이로 인해, 상기 분말 압축 중의 상기 수축(shrinking)은 상기 윤곽 영역보다 상기 코어 영역에서 상당히 크다. 만약, d1의 값을 20 μm 이라고 가정하고 코어 영역이 3층마다 고형화된다고 가정하면, 상기 코어 영역에서 60 μm 두께의 분말층 그리고 상기 윤곽 영역에서 20 μm 두께의 분말층이 압축된다. 만약 전술한 분말 압축 요소(PV)가 0.5를 갖는 것으로 가정하면, 상기 코어 영역에서의 수축은 30 μm 이고, 상기 윤곽 영역에서의 수축은 단지 10 μm 임을 알 수 있다.
오브젝트 단면의 서로 다른 영역들에서의 상이한 수축으로 인해, 상기 수축을 보상하기 위한 상기 추가 분말 수요 또한 상기 빌드 영역의 서로 다른 영역에서 상이하다. 이러한 요소를 고려하기 위하여, 상기 빌딩 프로세스 중 각 층 도포 전에 상기 제어 유닛(11)에 의해 새롭게 계산되는 상기 방정식(1')은 약간 수정될 수 있다:
SD = [LBF * WBF * (d2 + SF) + maxi (x1 *d1 + x11 * d11) * LBF * PV] / (LD * WD) (4)
여기서, 추가적인 분말층 두께 d11이 도입되었고, 이때, 각 스트립에 대해, x 방향으로 두께 d11을 갖는 상기 고형화 영역의 상기 연장선 x11에 상기 두께 d11을 곱하고 x 방향으로 두께 d1을 갖는 상기 고형화 영역의 상기 연장선 x1과 두께 d1의 곱이 더해진다(상기 x 방향은 상기 빌드 영역(22)의 폭(WBF)방향이다). 다음으로, 상기 방정식(4)에 따르면, 이러한 방식으로 결정된 스트립 단위 값의 최대값 maxi는 상기 추가 분말 양 P2의 결정을 기초로 한다. 상기 최대값 maxi는 따라서 위의 최대치(MAX)에 대응한다.
도 6에서, 상기 절차는 다시 한 번 간략하게 설명된다:
상기 코어 영역(33)에서, 가장 최근의 고형화된 분말층의 두께 d11이 존재하고, 상기 해치 윤곽 영역(32)에서, 두께 d1이 존재한다. SD를 계산할 때, 선행 분말층에서 고형화된 오브젝트 단면이 존재하는 각 스트립 내에서, 상기 고형화된 영역(33)의 연장선에 걸쳐 더해지며 상기 합은 두께 d11과 곱해지고 더하기 x 방향에서 상기 고형화 영역(32)의 연장선의 합 및 상기 두께 d1의 곱이 부가된다. 이어서, 이러한 방식으로 스트립 단위로 결정된 상기 최대값은 상기 추가 분말 양의 계량을 위한 기초로서 결정되고 간주된다 (상기 추가 분말 양은 이 최대값과 비례하여 선택된다).
상기 절차는, 물론, 가장 최근의 고형화 영역에서 두 개의 상이한 두께의 층만이 존재하는 경우로 한정되지 않는다. 서로 다른 층 두께 dj(1≤j≤k)를 갖는 k 영역들(k>1)의 경우, 상기 제어 유닛은 보다 일반적으로 상기 공급 플런저의 이동 거리를 다음과 같이 결정할 수 있다:
SD = [LBF * WBF * (d2 + SF) + maxi (x1 *d1 + ...xj * dj...xk * dk) * LBF * PV] / (LD * WD) (5).
만약 상기 계량 장치(12)가 공급 플런저를 사용하지 않는 경우, 상기 분말 분량 P1 및 P2는 상기 제어 유닛(11)에 의해 상기 방정식 (4) 및 (5)와 유사하게 다음과 같이 결정된다:
부피(P1) + 부피(P2) =
LBF * WBF * (d2 + SF) + maxi (x1 * d1 + x11 *d11) * LBF * PV (4')
및
부피(P1) + 부피(P2) =
LBF * WBF * (d2 + SF) + maxi (x1 * d1 + ... + xj * dj + ...+ xk *dk) *LBF * PV (5').
다시 말하지만, maxi는 오브젝트 단면이 존재하는 모든 스트립들에 대해 결정된 값의 최대이다. 본 출원에서 계산을 위해 스트립들로 세분화된 모든 n 스트립을 고려할 수 있음에도 불구하고, 상기 계산의 기초로 오브젝트 단면이 실제로 존재하는 스트립들에 대해서만 취하는 것이 유리하다.
만약, 마지막으로, 동일한 두께를 갖는 여러 개의 고형화된 영역들이 스트립들로 세분화된 스트립에서 가능한 경우, 상기 방정식 (5) 및 (5')은 여전히 방정식(3)과 유사하게 수정될 수 있고,
SD = [LBF * WBF * (d2 + SF) + maxi (sumx1 * d1 + ... + sumxj * dj + ... + sumxk *dk) * LBF * PV] / (LD * WD) (6)
또는, 각각,
부피(P1) + 부피(P2) =
LBF * WBF * (d2 + SF) + maxi (sumx1 * d1 + ... +sumxj *dj + ... + sumxk *dk) * LBF * PV (6').
이 과정에서, sumx1은 스트립 내에 존재하는 두께 d1을 갖는 상기 고형화 영역들의 x 방향에서의 모든 연장선에 걸친 합이며, sumxj는 스트립 내에 존재하는 두께 dj를 갖는 상기 고형화 영역들의 x 방향에서의 모든 연장선에 걸친 합이고, sumxk는 스트립 내에 존재하는 두께 dk를 갖는 상기 고형화 영역들의 x 방향에서의 모든 연장선에 걸친 합이다.
마지막으로, 상기 방정식 (6) 및 (6')은 서로다른 층 두께를 갖는 오직 2개의 영역이 존재하는 경우에 적용 가능하다.
제1 실시 예와 마찬가지로, 제2 실시 예에서도 상기 계량 장치(LD)의 길이는 바람직하게는 상기 빌드 영역(LBF)의 길이와 동일하다.
제3 실시예
제3 실시 예에 따르면, 도 1의 장치에 도시된 상기 계량 장치(12)가 특정 방식으로 설계되고, 즉 그 결과 상기 계량 용기(12a)의 폭(WD)의 방향으로, 즉, 상기 리코터(5)의 이동 방향에 대해 수직으로, 여러 개의 공급 플런저(12b)가 서로 인접하여 배열된다.
상기 공급 플런저(12b) 각각은 높이 조절 장치를 통해 다른 공급 플런저(12b)로부터 독립적으로 높이 조절이 가능하다. 이로써, 상기 제어 유닛(11)은 상기 공급 플런저(12b)를 제어할 수 있어 그들은 새로운 층의 도포 전에 다르게 들어올려진다. 이것은 상기 빌드 영역(22)의 길이 LBF를 따라, 즉, 상기 리코터(5)의 이동 방향에 수직으로, 상기 층 도포를 위해 다르게 큰 분말량을 제공하는 것을 가능하게 한다.
전술한 상기 계량 장치(12)의 설계에 있어서, 상기 분말 도포는 특별한 결과로 최적화될 수 있다:
새로운 분말 층의 도포 전에, 상기 제어 유닛(11)은 y방향에서 즉, 상기 리코터의 이동 방향에 수직한 가장 최근의 고형화된 오브젝트 단면, 또는 가장 최근의 고형화된 오브젝트 단면이 위치하고 있는 위치들을 각각 결정한다. 이들 위치에서, 대응하는 공급 플런저(12b)를 위쪽으로 더 큰 거리만큼 이동시킴으로써 상기 계량 장치(12)에 의해 증가된 분말 양이 제공될 수 있다.
물론, 제3 실시 예에 따른 상기 계량 장치(12)는 또한 제1 및 제2 실시 예에서 설명한 3차원 오브젝트의 층별 생성 제조를 위한 장치와 결합될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 실시예와 관련하여 설명된 변형 가능한 것들을 포함하는 각각의 방법들이 또한 데3 실시 예에서 설명된 상기 계량 장치(12)를 사용하여 수행될 수 있다.
유리한 방식으로, 스트립들로 세분화된 특정 스트립들은 각 공급 플런저에 할당된다. 특히 바람직한 또 다른 전개에서, 정확하게 하나의 공급 플런저(12b)는 스트립들로 세분화된 각 스트립에 대응되며, 이는 상기 제어 유닛(11)에 의해 수행된다. 이는, 각 스트립이 상기 빌드 영역의 폭 WBF 방향에서 공급 플런저에 대응하도록 선택되고, 그 폭은 상기 공급 플런저의 폭과 동일하다는 것을 의미한다. 이 경우에, (정확하게) 상기 필요한 분말 양은 각 스트립에 공급될 수 있으며, 이는 이 스트립 내의 상기 빌드 영역(22)의 폭 방향에서 상기 가장 최근의 고형화된 오브젝트 단면의 연장선을 고려하여 결정되었다.
각각의 상기 공급 플런저(12b)는 이 공급 플런저(12b)에 “할당된” 상기 스트립들 내의 필요한 분말 부피(volume)의 최대값에 기초하여 결정된 거리만큼 들어 올려진다. 따라서, 상기 방정식(1)과 유사하게 (정확히 하나의 스트립이 각 플런저에 할당된다는 단순 가정 하에) 상기 공급 플런저(12b) 들 중 하나의 이동 거리 SD를 얻는다:
SD = [WBF * (d2 +SF) + MAX * PV] / (WD) (1''').
상기 최대치MAX는 모든 스트립들에 걸쳐 형성되는 것이 아니며, 공급 플런저(12b)에 “할당된” 스트립들에 관한 것임을 주의해야 한다.
상기 방정식 (3) 내지 (5)에 의해 커버되는 경우들에 대해, 이들 방정식과 유사하게 각 플런저의 이동 거리를 얻는다:
SD = [WBF * (d2 +SF) + sumi *d1 * PV] / (WD) (3'''),
SD = [WBF * (d2 +SF) + (x1i *d1 + x11i * d11)* PV] / (WD) (4'''), 및
SD = [WBF * (d2 +SF) + (x1i *d1 +...+ xji * dj +...+ xki * dk) * PV] / (WD) (5''').
x1i 및 x11i는 상기 스트립 i에서 각각 최초 두께 d1 또는 d11을 갖는 상기 고형화 영역의 연장선과 같고, xji는 상기 스트립i에서 최초 두께 dj를 갖는 상기 고형화 영역의 연장선과 같다.
지금까지 설명된 제3 실시 예의 구성에서, 상기 리코터(5)는 상기 공급 플런저(12b)들이 상기 계량 장치(12)에서 들어올려 진 후 도포 분말을 상기 빌드 영역(22)으로 푸시한다. 상기 서로 다른 플런저(12b)들에 의해 제공된 상기 분말 도포 양의 차이가 측면 이동(상기 빌드 영역(22)의 길이 방향으로)에 의해 감소되는 것을 방지하기 위해, 상기 리코터(5)는 유리하게는 상기 리코터(5)의 이동 방향으로 연장되는 벽들인 분리 벽(separating wall)들을 제공할 수 있다. 유리하게는, 분리 벽들은 각각 2개의 공급 플런저(12b)가 서로 인접하는 위치들에 정확히 위치된다.
마지막으로, 제3 실시 예와 관련하여, 상기 리코터의 이동 방향에 대해 수직인 개별 플런저들의 치수가 모두 동일할 필요가 없다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 스트립들로 세분화되는 상기 스트립 폭 yi또한 모두 서로 동일할 필요는 없다.
제 4 실시 예
제4 실시 예에 따르면, 계량 (또는 투여) 장치가 이미 일체화된 리코터(15)가, 상기 계량 장치(12) 대신에 그리고 상기 리코터(5) 대신에, 도 1의 제조 장치에 사용된다. 이러한 리코터(15)가 사용되는 상기 적용 원리는 도 7에 기초하여 설명되며, 이는 상기 빌드 영역(4) 위의 상기 리코터(15)를 통과하는 개략적인 측 단면도를 도시한다.
도 7에서, 상기 리코터(15)가 이동 방향 B로 상기 빌딩 평면(4)를 걸쳐 이동하는 동안의 스냅샷(sanp-shot)이 도시된다. 상기 단면 뷰에서 상기 오브젝트(3)의 고형화된 층 영역이 인식된다. 선행층 도포로부터 고형화되지 않고 남아있는 분말(18)에서, 층상 구조가 아닌 것은 도시되지 않는다. 여기서, 고형화된 층 영역 및 고형화되지 않고 남아있는 분말의 높이는 편의를 위해 동일하게 도시되어 있지만, 특히 도 3에 관해서 언급된 것이 여기에 적용된다. 상기 리코터(15)는 실질적으로 이동 방향 B로 서로 이격되어 배열된 2 개의 도포 블레이드(16)로 구성된다. 상기 블레이드(16)들은 상기 이동 방향 B에 수직으로, 바람직하게는 상기 빌드 영역의 총 길이 LBF에 걸쳐 서로 평행하게 연장되며, 즉, 그 이동 방향에 대해 수직인 상기 리코터의 길이(LD)는 바람직하게는 상기 길이 LBF와 동일하다. 상기 블레이드(16)들 사이에서, 상기 리코터(15)는 층(31)의 도포를 위해 필요한 분말 리저브(powder reserve)(37)를 갖는 저장 공간(17)을 포함한다. 그 하단부에서, 상기 저장 공간(17)은 건재가 상기 리코터(15)의 이동 중에 배출될 수 있는 개구(20)를 가지며, 건재는 두께 d2를 갖는 층을 형성한다.
본 발명에 따르면, 상기 저장 공간(17)은 상기 이동 방향에 대해 수직인 방향에서(도 7에서 도면으로 도시됨) 서로 인접하게 (또는 서로 접하여) 배열된 복수의 저장 챔버(17a, 17b)로 세분된다. 도 8은, 이와 관련하여, 본 발명에 따른 리코터의 실시예를 상부에서 비스듬하게 볼 때 즉, 도 7에서와 동일한 측 방향 관찰위치에서 그러나 관찰자의 높은 위치에서 볼 때를 도시한다.
도 8에서, 상기 리코터는 상기 리코터의 이동 방향에 직각인 방향으로 상기 저장 챔버들(17a, 17b)의 선형 배열을 포함한다. 도 8의 상기 리코터의 특별한 형태는 두 개의 저장 챔버(17a, 17b)가 상기 리코터의 이동 방향으로 배열되는 것이다. 그러나, 일반적으로 그렇게 할 필요는 없으며, 상기 리코터의 이동 방향으로 상기 챔버들(17a 및 17b) 내로 세분화를 생략할 수도 있다.
복수의 저장 챔버를 갖는 상기 리코터(15)는 따라서 계량 장치로 볼 수 있으며 상기 리코터의 이동 방향에 수직인 방향으로 배치된 상기 저장 챔버들은 서로 독립적으로 층 도포 중에 도포되는 상기 분말 물질의 양을 미리 정의할 수 있는 복수의 분말 공급 장치로 볼 수 있다.
상기 리코터의 이동 방향에 수직한 방향으로 여러 개의 저장 챔버들을 제공함으로써, 상기 저장 챔버들이 상기 이동 방향에 수직인 방향을 따라 상이한 충전량을 가질 수 있기 때문에 상기 이동 방향에 수직인 방향으로 상기 빌드 영역(22)의 다른 위치들에 상이한 분말 양을 공급할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 리코터는, 예를 들어, 도 4b에 도시된 경우, 분말 저감 층 도포(powder saving layer application)를 가능하게 한다. 상기 층 도포 중 이미 고형화된 영역(3)을 오버코팅(over-coating)하는 저장 챔버들만이 추가 분말 양(P2)을 더 가져야하며, 두께 d2를 갖는 층에 대한 분말 양 P1에 더하여, 이것에 의해 상기 고형화된 영역(3)에서의 수축이 보상된다. 따라서, 여기에서도, 이전에 수행된 상기 분말 수요 결정에 기초하여 최적화된 분말 계량을 달성하기 위해, 상기 도포 방향에 수직으로 배치된 각각의 저장 챔버들에서 각각의 계산식에 따라 이에 앞서 결정된 상기 분말 수요를 정확하게 (실직적으로) 제공하는 것이 가능하다. 또한, 상기 빌드 영역의 다른 영역들이 아닌, 상기 오브젝트(3)의 영역에서만 새로운 건재 층을 도포하는 것도 가능할 수 있다.
또한, 슬라이더(19a, 19b)들은 도 8에서 볼수 있고 이것에 의해 상기 저장 챔버(17a, 17b)들의 바닥에 있는 개구(20a, 20b)들이 서로 독립적으로 폐쇄될 수 있다. 바람직하게는 상기 제어 유닛(11)에 의해 제어가능한 이들 선택적인 폐쇄 메커니즘에 의해, 상기 저장 챔버들 중 일부로부터의 분말 방출은 선택적으로 비활성화(disable) 또는, 각각, 조절(throttle)될 수 있다. 따라서, 상기 이동 방향에 직각인 방향으로 상기 빌드 영역의 선택된 위치들로 분말 공급은 유연한 방식(flexible manner)으로 정지될 수 있다.
이 외에도, 그러나 추가적으로 상기 리코터의 이동 중에 일부 또는, 각각, 모든 저장 챔버들로부터 상기 분말 공급을 온(on) 또는 오프(off)할 수도 있다. 이에 따라, 도포(즉, 코팅)가 상기 이동 방향에 평행한 방향으로 제한된 상기 빌드 영역의 영역에서만 수행될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 도 4a에서 상기 고형화 영역의 상기 영역에서만 분말층을 도포하는 것이 가능할 것이다.
슬라이더들 대신에, 상기 저장 챔버들의 하단부에서 분말 방출이 켜지거나 꺼질 수 있는(또는 전환될 수 있는) 다른 모든 폐쇄 메커니즘들도 적합하다. 여기서, 예컨대, 폐쇄가능한 플랩(flaps), 노즐(nozzles)뿐만 아니라 블레이드 셔터(bladed shutter)(또는 조리개)가 가능하다.
본 발명에 따른 상기 계량 장치의 변형에서, 상기 폐쇄 장치들(19a, 19b)의 개방 정도는 제어가능하다. 이로써, 상기 이동 방향에 수직인 상이한 위치들에서 상기 빌드 영역으로 공급되어야 할 상기 분말의 양은 특히 간단한 방식으로 조절될 수 있다. 상기 저장 챔버들의 충전 정도에 의해 공급되어야 할 상기 분말 양을 조절하는 대신, 저장 챔버의 바닥에 있는 상기 개구의 개구 정도(opening degree)에 의해 상기 분말 방출 비율(powder discharge rate)이 간단하게 조정된다.
제4 실시 예의 또 다른 변형에서, 상기 저장 챔버들 중 적어도 하나는 다른 저장 챔버들에 제공된 분말 형태의 건재(18)와 다른 분말 재료로 채워진다. 따라서, 예를 들어, 오브젝트의 다른 섹션들이 서로 다른 건재로부터 생성될 수 있다.
도 8에 도시된 계량 장치로서 기능하는 본 발명에 따른 리코터의 특정 실시예는 상기 이동 방향에 직각인 방향에 따른 위치에, 각각, 두 개의 저장 챔버(17a 및 17b)가 존재하는 것을 특징으로 한다. 상기 각각의 제2 챔버는, 먼저, 분말 도포를 위해 특히 많은 양의 분말을 필요로 하는 상기 이동 방향에 수직인 방향을 따른 위치들에서만 항상 채워진다. 그러나, 두 개 (또는 그 이상)의 저장 챔버들을 위치에 제공하는 것의 특별한 이점은 상기 저장 챔버들(17a, 17b)이 다른 재료로 채워질 때 발생한다. 이러한 경우에, 상기 폐쇄 장치들(19a 및 19b)의 대응하는 작동에 의해, 상기 이동 방향에 수직인 위치에서 상기 분말 도포를 위한 상기 리코터의 이동 중에 어느 재료가 사용되는지 조정된다. 따라서, 상기 빌드 영역의 임의 위치마다 공급되어야 할 상기 건재를 조정하는 것이 가능하다. 반면에, 상기 리코터의 이동 방향에서, 공급되어야 할 상기 분말 재료의 국부적인 정확한 조정은, 원칙적으로, 상기 리코터의 이동 속도에 대한 상기 폐쇄 장치들(19a, 19b)의 작동 속도에 의해, 상기 이동 방향에 대해 수직인 방향으로 제한되며, 상기 위치 정확도는 상기 계량 챔버들(17a, 17b)의 수 또는, 각각, 상기 이동 방향에 수직인 그들 각각의 연장선에 의해 미리 정해진다. 따라서, 상이한 재료들은, 상기 도포 방향에 대해 횡방향 뿐만 아니라 동일한 방향으로, 상기 계량 챔버들(17a, 17b)의 대응하는 선택에 의해 국부적으로 그리고 제어된 방식으로 도포될 수 있다.
분말 재료가 공급될 수 있는 여러 개의 저장 챔버들(17a, 17b)로부터, 상기 리코터의 이동 방향으로 제공될 때, 상기 리코터의 이동 방향의 특정 위치에서 이들 저장 챔버들로부터 상기 분말이 도포되는 정확도는 상기 저장 챔버들(17a, 17b)이, 도 8에서 직접 인식할 수 있는 바와 같이, 상기 이동 방향의 상이한 위치들에 안착됨으로써 불리하게 영향을 받을 수 있다: 일부 챔버들(17a) 및 일부 챔버들(17b)이 도 8에서 상기 이동 방향에 수직으로 개방될 때, 상기 챔버들(17a)로부터의 분말은 상기 챔버들(17b)로부터의 분말과 다른 위치에 증착된다(도 8의 상기 리코터는 좌측에서 우측으로 또는 그 반대로 이동한다). 원칙적으로, 이러한 효과는 서로 분말 혼합(powder misting)의 용도를 위해 상기 저장 챔버들(17a, 17b)로부터 상이한 분말들을 동시에 도포하도록 사용될 수 있다; 경우에 따라, 상기 리코터의 진동 운동에 의해 서포트될 수 있다.
이러한 문제는 도 9 내지 12에 도시된 특정 변형 및 도 8에 도시된 제4 실시 예의 리코터의 도 13에 도시된 추가 특정 변형들이 사용될 때 해결될 수 있다. 이 과정에서, 도 9 내지 12 각각은 상기 구체적으로 변형된 리코터의 횡 단면도를 나타내고, 도 13은 상기 추가로 구체적으로 변형된 리코터의 평면도를 도시하며, 이동 방향으로 연속적으로 배열된 상기 저장 챔버들170a, 170b 또는, 각각 180a 내지 180c 또는, 각각, 190a, 190b이 각각 도시된다. 도 9 내지 12에 도시된 저장 챔버들의 쌍(pair) 또는, 각각 트리플(triples)은, 따라서, 상기 이동 방향에 수직으로 나란하게 대응하는 리코터(150 또는, 180)에 각각 배열된다(즉 도면 평면 내로). 이들 쌍의 각각 또는, 각각, 트리플은 따라서 이미 전술한 분말 공급장치로 볼 수 있다.
구체적으로 변형된 리코터 및 추가로 변형된 리코터에서, 각각의 저장 챔버들(170a, 170b 또는, 각각, 180a 내지 180c 또는, 각각, 190a, 190b)은, 특히, 상기 저장 챔버들의 하단에서 분발 방출이 켜지거나 꺼질 수 있는(또는 전환될 수 있는) 폐쇄 장치를 구비한다. 여기서 다시, 예컨대 폐쇄가능한 플랩(flaps), 슬라이더(sliders), 노즐(nozzles)뿐만 아니라 블레이드 셔터(bladed shutter)(또는 조리개) 들이 폐쇄 장치로 가능하다.
상기 구체적으로 변형된 리코터의 특정 형태는 도9로부터 바로 수집된다. 도시된 저장 챔버들(170a, 170b)의 쌍은 상기 리코터의 이동방향에 대해 수직으로 연장되는 피봇축(151)을 통해 상기 리코터(150) 내에서 회전하거나 편향될 수 있다. 따라서, 예컨대, 상기 폐쇄 장치들(도시되지 않음)의 대응하는 작동에 의해 상기 저장 챔버(170b)로부터의 상기 분말 방출이 상기 저장 챔버(170a)로부터의 분말 방출로 전환될 때, 상기 한 쌍의 저장 챔버를 동시에 회전시킬 수 있다. 반면에, 도 9의 좌측 절반에서, 상기 저장 챔버(170b)의 출구는 상기 저장 챔버 쌍 아래에 배치된 상기 배출 개구(175) 위에 배치되고, 도 9의 우측 절반에서, 상기 저장 챔버(170a)는 상기 리코터 내에 고정된 위치를 갖는 상기 배출 개구(175) 위에 배열된다. 따라서, 도 8에 도시된 저장 챔버 쌍의 두 상태에서, 건재가 상기 리코터를 빠져나가는 상기 리코터에 대한 상대적 위치가 하나의 저장 챔버로부터 다른 저장 챔버로 전환함으로써 변경되지 않도록, 분말이 상기 동일한 배출 개구를 통해 상기 빌드 영역에 도달한다.
상기 리코터에서, 상기 제공된 저장 챔버 쌍(170a, 170b) 각각에 대해 그것에 할당된 별도의 배출 개구(175)를 제공할 수 있다. 그러나, 마찬가지로, 공통 배출 개구(175)는 여러 개의 인접한 저장 챔버 쌍에 할당될 수도 있으며, 긴 형상을 가질 수 있고 상기 리코터의 상기 이동 방향에 대해 횡 방향으로 연장될 수 있다. 특히, 공통 배출 개구(175)는 상기 리코터에 제공되는 모든 인접한 저장 챔버에 할당될 수도 있다.
상기 피봇축(151)에 대한 저장 챔버 쌍의 선회(pivoting)는 서보모터(servomoters) 또는, 각각 스텝 모터(step motors), 또는, 각각 피에조 모터(piezo motors)에 의해 달성될 수 있다. 이 과정에서, 여러 개의 저장 챔버 쌍들이 함께 선회되어 제공될 수도 있으며, 반드시 인접해 있을 필요가 없다. 특히, 여러 개의 저장 챔버 쌍들이 하나의 서보모터에 공동으로 할당될 수도 있다. 상기 피봇축은 여러 개의 저장 챔버 쌍들을 통해 연장되는 샤프트일 수 있고, 특히 상기 저장 챔버 쌍들이 피봇-장착(pivot-mounted)되는 전체 리코터를 따라 연장되는 샤프트일 수도 있다. 그러나, 상기 개별 저장 챔버 쌍들 각각에 자체 샤프트가 제공될 수 있도록 이러한 공통 샤프트를 생략할 수도 있다.
상기 저장 챔버들 내의 상기 폐쇄 장치들의 작동 및 선회는 적절하게 선택된 제어 신호들에 의해 서로 일시적으로 조정될 수 있다. 다른 옵션은 상기 선회 공정에 의해 예를 들어, 상기 선회 공정과 상기 폐쇄 장치들의 운동의 기계적 운동 결합(mechanical motion-coupling) 및/또는 스프링 기반 메커니즘(spring-based mechanism)에 의해 상기 폐쇄 장치들을 작동시키는 것으로 구성된다.
도 10은 바닥에 변형된 개구들을 갖는 저장 챔버 쌍을 도시한다. 도 10에서 상기 저장 챔버들은 그들의 바닥에 베벨(bevel)(152a, 152b)이 제공된다. 따라서, 선회의 경우, 상기 저장 챔버들로부터 도시되지 않은 배출 개구(175)로의 아무런 제약없는 분말 방출을 가능하게 하기 위해, 상기 저장 챔버들의 하부 에지(edge)들은 상기 작업 평면(4)에 실질적으로 평행하다.
도 11은 또한 바닥에 변형된 개구들을 갖는 저장 챔버 쌍을 도시한다. 도 11에서, 상기 저장 챔버는 그들의 바닥에 라운딩(rounding)(153a, 153b)이 제공된다. 따라서, 선회의 경우, 상기 저장 챔버들의 하부 에지들은 다양한 선회 위치들에 대해 상기 작업 평면(4)에 실질적으로 평행하다. 따라서, 분말은 또한 이미 상기 선회 운동 중에 방해 받지 않고 실질적으로 배출될 수 있으며, 이는 상기 분말 도포의 속도 향상을 가능하게 한다.
도 12에 도시된 리코터(180)의 상기 저장 챔버 트리플(180a, 180b, 180c)에 기초하여, 2개 이상의 저장 챔버들이 쉽게 연속적으로 이동 방향으로 배열될 수도 있음이 설명된다. 상기 피봇축(181)의 위치는 또한 여기에서 이동 방향으로 상기 저장 챔버 트리플의 연장선에 대해 대칭이다. 이것은 매우 적절하지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없다. 도 12에서, 분말이 상기 저장 챔버(180a) 또는, 상기 저장 챔버(180c)로부터 상기 리코터 내의 도시되지 않은 배출 개구(175)로 각각 배출되는 선회 위치가 도시된다. 도시되지 않은 중간 위치에서 (상기 저장 챔버 트리플이 선회되지 않을 때), 상기 저장 챔버(180b)의 하부 개구는 상기 배출 개구(175)의 상부에 놓일 것이다. 도 10 및 11에 도시된 상기 저장 챔버들의 하부의 변형들은 도 12에 도시된 상기 저장 챔버 트리플에도 동일한 방식으로 적용 가능하다. 마지막으로, 보다 일반적으로는, 상기 리코터에서 이동 방향으로 n개의 저장 챔버들을 연속적으로 배열하고, 경우에 따라, 선회시킬수도 있으며, 여기서 n은 자연수이다. 상기 리코터에서 이동 방향으로 상기 저장 챔버들의 치수가 작을수록 더 많은 것이 연속적으로 배열될 수 있다.
도 13은, 전술한 바와 같이, 제4의 실시 예의 사이 리코터의 또 다른 특정 변형 예를 도시한다. 이러한 과정에서, 도 13은 상기 리코터의 상부로부터의 매우 개략적인 평면도이다. 도 13에서, 상기 리코터에서 이동방향으로 연속적으로 배열된 저장 챔버들(190a, 190b)의 쌍을 볼 수 있다. 도 9 내지 12와 유사하게, 상기 저장 챔버 쌍들은, 하나 또는 다른 저장 챔버가 선택적으로 상기 배출 개구(175)의 개략적으로 묘사된 위치 상에 배치되는 방식으로, 다시 이동된다. 그러나, 도 13에 도시된 특정 변형에서, 상기 저장 챔버 쌍들의 선회는 없지만, 수평 전환(shifting in) 또는 상기 이동 방향과 반대로 각각 수행되고, 이는 다시 서보모터들에 의해 달성될 수 있다. 그 외에도, 도 9 내지 12와 관련하여 기술된 모든 세부 사항 및 변형 옵션들이 동일한 방식으로 도 13의 양태에 적용가능하다.
상기 저장 챔버들이 선회될 뿐만 아니라 이동 방향으로 수평으로 전환되도록, 도 9의 양상을 도 12 및 도 13에 서로 조합하는 것도 가능하다. 또한 이 경우에, 도 9 내지 12와 관련하여 기술된 모든 세부 사항 및 변형 옵션들이 동일한 방식으로 적용가능하다.
본 발명의 제4 실시 예에 따른 상기 계량 장치는, 물론, 제1 및 제2 실시 예에서 설명된 바와 같이 3차원 오브젝트의 층별 생성 제조(layer-by-layer generative manufacturing)을 위한 장치들과 결합될 수도 있다. 특히, 거기서 설명된 변경 가능성을 포함하여 제1 및 제1 실시예와 관련하여 설명된 각 방법들은 또한 본 발명의 제4 실시 예에 따른 상기 계량 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
특히 상기 제어 유닛(11)이 분말 형태의 건재의 필요한 도포량을 결정하기 위해 상기 빌드 영역(22)의 CAD 모델의 스트립 단위 분할을 수행하는 경우, 상기 제어 유닛(11)은 상기 선행층의 이 스트립에 이미 존재하는 고형화 영역들을 고려하여 이 스트립에 필요한 분말량을 각 스트립에 대해 개별적으로 결정할 수 있다. 스트립 폭yi에 대하여, 따라서 상기 제어 유닛(11)은 방정식(1')의 변형으로, 각 스트립i에 대해 필요한 분말 부피를 결정한다.
부피(P1)i + 부피 (P2)i =
yi * WBF * (d2 + SF) + yi * MAX * PV (1''),
이때, MAX는 이 스트립에서의 고형화 영역의 층 두께 d1과 이동 방향에서의 이 스트립에서의 고형화 영역의 연장선 xi의 곱이다. 방정식 (3'), (4') 및 (5')와 유사하게 얻는다
부피(P1)i + 부피 (P2)i =
yi * WBF * (d2 + SF) + yi * sumi * d1 * PV (3''),
부피(P1)i + 부피 (P2)i =
yi * WBF * (d2 + SF) + yi * (x1i * d1 + x11i * d11) * PV (4''), 또는 각각
부피(P1)i + 부피 (P2)i =
yi * WBF * (d2 + SF) + yi * PV * (x1i *d1 + ... + xji * dj + ... + xki *dk) ] (5'')
x1i 및 x11i는 최초 두께 d1을 갖는 상기 고형화 영역의 연장선과 동일하고 또는, 각각, 상기 스트립 i에서 최초 두께 dj를 가는 상기 고형화 영역의 연장선과 동일하다.
만약, 동시에, 정확하게 하나의 저장 챔버(17a, 17b)가 상기 제어 유닛(11)에 의해 수행된 스트립들로의 상기 세분화된 각 스트립에 대응하는 경우에는, 정확히 그 추가적인 분말 양P2는 이 스트립 내에서 운동 방향으로 가장 최근의 고형화된 오브젝트 단면의 상기 연장선을 고려하여 결정된 그것에 할당된 상기 저장 챔버(17a, 17b)에 의해 각 스트립에 공급될 수 있다.
마지막으로, 제4 실시 예와 관련하여 상기 이동 방향에 수직인 상기 개별 저장 챔버들의 치수는 모두 동일할 필요가 없다는 것을 여전히 주목해야한다. 따라서, 스트립들로의 상기 세분화에서 상기 스트립 폭 yi 또한 서로 모두 동일할 필요가 없다. 또한, 여러 개의 스트립들이 저장 챔버에 할당될 수도 있으며, 이 때 상기 리코터의 상기 이동 방향에 수직인 이들 스트립들의 총 연장선은 상기 리코터의 상기 이동 방향에 수직인 상기 할당된 저장 챔버의 연장선과 동일한 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제4 실시예는, 도 1 및 7의 상기 빌드 영역(22)의 좌측 및/또는 우측 측면 에지에서 리코터와 동일한 방식으로 상기 리코터의 상기 이동 방향에 수직으로 세분되는 분말 계량 장치가 배치되고 상기 리코터의 상기 개별 저장 챔버들에 상기 분말 양 P1i 및 P2i를 별도로 공급하도록 여전히 변형될 수도 있다.
또한, 상기 리코터(15)는 하나의 도포 블레이드(16)만을 제공할 수도 있으며, 이때 상기 분말이 상기 리코터의 이동 방향으로 상기 도포 블레이드(16)의 전방에 있는 상기 저장 챔버들로부터 도달하는 것이 보장된다.
상기 리코터의 상기 저장 챔버들의 형상에 대한 여러가지 가능성이 있다. 직사각형(rectangular) 또는 이차 단면(quadratic corss section)이 아마도 달성하기 쉬울 것이다. 또한, 상기 빌딩 평면(4)에 평행한 상기 저장 챔버들의 치수에 대해 여러가지 가능성이 있다. 크기가 작을수록 상기 분말 도포 중 정확도가 높아질 것이다. 따라서, 예를 들어, 상기 빌딩 평면(4)에 평행한 상기 저장 챔버들의 최대 직경을 적어도 0.2 mm, 바림직하게는 적어도 0.5mm, 특히 바람직하게는 적어도 1mm 및/또는 최대 10mm, 바람직하게는 최대 5mm, 특히 바람직하게는 최대 2mm로 설정할 수 있다.
본 발명은 모든 실시 예에서 레이저 소결 장치에 기초하여 설명되었지만, 레이저 소결 또는 레이저 용융에 한정되지 않는다. 이는 분말 형태의 건재의 층별 도포 및 선택적 고형화에 의해 3차원 오브젝트를 생성하기 위한 임의의 방법에 적용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 레이저 대신에 분말 형태의 상기 건재를 고형화시키기에 적합한 LED(light emitting diode), LED 어레이(array), 전자빔(electron beam), 또는 임의의 다른 에너지 또는, 방사선 소스(radiation source)가 각각 사용될 수 있다. 본 발명은 마스크 및 연장된 광원이 레이저 빔 대신에 사용되거나, 또는 흡수(absorption), 또는 억제 소결(inhibition sintering) 각각에 사용되는 선택적 마스크 소결(selective mask sintering)에도 적용될 수 있다. 또한, 상기 분말 재료를 선택적으로 고형화시키기 위해 접착제(adhesive)가 제공되는, 3D 프린팅 공정에서의 적용도 가능할 수 있다.
마직막으로, 모든 실시 예에서, 본 발명은 직사각형의 빌드 영역(22) 또는 상기 빌드 영영에 결쳐 직선으로 움직이는 리코터로 제한되지 않는다. 사실상, 상기 리코터는 직선(linear) 형태 대신에 곡선(curved) 형태를 가질 수도 있고 및/또는 곡선 이동 경로(curvilinear gravelling path)를 따라 상기 빌드 영역에 걸쳐 이동될 수도 있다. 따라서, 스트립들로 세분화된 상기 스트립들은 또한 그들이 변하지 않는 스트립폭을 가져야 함에도 불구하고 반드시 직선형(straight-lined)일 필요가 없다. 제3 및 제4 실시 예의 상기 계량 장치들은 또한 반드시 직선으로 인접하여 배치될 필요는 없지만, 상기 리코터의 형상에 맞춰 배열될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 상기 제조 장치의 상기 제어 유닛(11)에 의해 수행된다. 이 과정에서, 상기 방법은 하드웨어 구성요소들에 의해 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있거나 대안적으로 상기 제어 유닛(11)에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 완전하게 구현될 수도 있다.
상기 제어 유닛(11)은 또한 상기 제조 장치로부터 공간적으로 분리된 유닛들, 특히, 사전계산 유닛(precalculation unit), 또는 작동 중에 본 발명에 따른 방식으로 층에 필요한 추가적인 분말 양의 합계를 결정하는 분말 수요 결정 유닛(powder demand determination unit), 각각을, 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 분말 수요 결정 유닛은 층 데이터 입력 유닛(layer data input unit), 층 데이터 입력부를 통해 수신된 두께 d1을 갖는 부분적으로 고형화된 분말층의 데이터 및 상기 층 데이터 입력 유닛을 통해 수신된 분말 형태의 건재의 연속적인 층별 고형화에 의해 적어도 하나의 3차원 오브젝트(3)를 제조하기 위한 제조 장치에서 리코터(5)의 이동 방향에 관한 방향 정보로부터 상기 리코터(5)의 이동 방향으로 부분적으로 고형화된 레이어에서 이 고형화 영역의 연장선 및 두께 d1의 곱의 최대치(MAX)를 결정하고 제조 중에 상기 부분 고형화 층에 후속하는 두께 d2를 갖는 층의 도포에 대한 상기 최대치(MAX)값에 비례하는 추가적인 분말 양 P2를 결정하도록 구성된 분말 양 결정 유닛(poweder amount determination unit) 및 추가적인 분말 양 출력 유닛(additional powder amount output unit)을 포함한다. 상기 층 데이터 입력 유닛 및 상기 추가 분말 양 출력 유닛은 바람직하게는 데이터를 수신 또는 각각 출력하기 위한 인터페이스일 수 있다. 이 과정에서, 상기 층 데이터 입력 유닛은, 예를 들어, 상기 제어 유닛(11) 또는 상기 제어 유닛(11)의 다른 부분들로 상기 제조 공정을 위해 액세스하는, 제조되어야 할 상기 오브젝트의 컴퓨터 보조 모델(computer-aided model)에 액세스한다. 또한, 상기 층 데이터 입력 유닛은 상기 제어 유닛(11) 또는 상기 제어 유닛(11) 또는 제조 장치의 다른 부분들로부터 상기 가장 최근의 고형화된 층에 대한 정보를 수신하는 것이 가능하다. 상기 추가적인 분말 양 출력 유닛은 상기 추가적인 분말 양 P2를 기술하는 데이터를 상기 제어 유닛(11) 또는 상기 제조 장치의 다른 부분들로 출력한다. 이에 따라, 상기 리코터의 이동 방향에 있어서의 상기 미리 도포된 층의 상기 고형화 영역의 상기 연장선 및 그 두께 d2의 곱의 최대값에 비례하는 적어도 추가적인 분말 양은 따라서 두께 d2를 갖는 층에 필요한 상기 분말에 첨가된다. 또한, 이러한 사전계산 유닛은 본 발명의 주제와 비슷할 수 있고 전술한 본 발명의 다른 특징들 또는 각각 변형들에 따라 더 발전될 수 있다(적용 가능한 경우에).
동일한 방식으로, 본 발명은 또한, 빌드 영역 내에서 분말 형태의 건재의 층별 고형화에 의한 3차원 오브젝트 제조를 위한 제조 장치에서 분말 형태의 건재를 계량 (또는 투여)하는 계량 방법을 포함할 수 있으며, 상기 빌드 영역에서 상기 건재층의 도포를 위해 상기 빌드 영역에 걸쳐 이동가능한 리코터를 포함하고, 여기서 상기 건재는 상기 리코터의 이동 방향에 수직으로 인접하게 배열된 계량 장치의 여러 개(복수의) 분말 공급 장치에 의해 계량된다.

Claims (23)

  1. 분말 형태의 건재(18)의 연속적인 층별 고형화에 의한 빌드 영역(22)에서의 적어도 하나의 3차원 오브젝트(3)의 제조 방법에 있어서,
    a) 미리 결정된 두께(d2)를 갖는 상기 분말 형태의 건재(18)의 층(31)을 상기 적어도 하나의 오브젝트(3)의 단면의 적어도 일부에 대응하는 영역에서 고형화된 이미 이전에 도포된 상기 건재의 층에 도포하는 단계 - 상기 건재(18)를 도포하기 위해, 리코터(5, 15)는, 상기 이미 이전에 도포된 층에 걸쳐 미리 결정된 방향(B)으로 이동됨-; 및
    b) a)에서 도포된 상기 분말 형태의 건재(18)를 상기 적어도 하나의 3차원 오브젝트(3)의 상기 단면의 적어도 일부에 대응하는 상기 도포 층의 영역에서 고형화시키는 단계; 를 포함하되,
    상기 단계들 a) 및 b)는 상기 적어도 하나의 3차원 오브젝트의 모든 단면적이 고형화될 때까지 수회 반복되고,
    단계 a)에 따른 층의 도포 전에, 이전에 도포된 상기 층에서 두께 d1을 갖는 고형화 영역에 대해, 상기 리코터(5)의 이동 방향(B)에서의 이 고형화 영역의 연장선과 상기 두께 (d1)의 곱의 최대치(MAX)가 결정되고, d1은 상기 고형화 전의 두께이고,
    단계 a)에서 상기 층을 도포하는 동안, 상기 최대치(MAX)의 값에 비례하는 추가적인 분말 양(P2)이 적어도 두께(d2)를 갖는 층에 필요한 상기 분말 양(P1)에 추가하여 제공되는 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 제조되어야 할 상기 적어도 하나의 오브젝트(3)의 컴퓨터 기반 모델은 상기 최대치(MAX)를 결정하기 위해 액세스되는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 최대치(MAX)를 결정하기 위해, 상기 리코터(5, 15)에 의해 커버되어야 할 상기 이전 도포된 층의 상기 영역의 세분화가 n개의 스트립들로 수행되고, 이때 n>1이 유효하고 상기 스트립들은 상기 리코터(5, 15)의 이동 방향으로 연장되며,
    상기 리코터(5, 15)의 이동 방향(B)에서 상기 두께(d1)를 갖는 고형화 영역의 상기 연장선(xi)은 각 스트립i에서 결정되고, 1 ≤ i ≤ n이 유효하고, 및
    상기 리코터(5, 15)의 이동 방향(B)에서 고형화 영역의 상기 연장선(xi) 및 상기 층 두께(d1)의 상기 스트립 단위 곱의 최대값이 최대치(MAX)로서 사용되는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 단계 a)에서 상기 두께 d2를 갖는 층은 k의 상이한 층 두께 dj를 갖는 k의 고형화 영역들을 갖는 이미 이전에 도포된 상기 건재의 층에 도포되며, 이때 1 ≤ j ≤ k는 유효하고, k는 1보다 큰 자연수이고,
    각 스트립에 대해, 상기 리코터(5, 15)의 이동 방향(B)에서 이 스트립의 상기 고형화 영역 j의 상기 연장선 xj 및 대응하는 층 두께 dj의 곱이 합산되며, 이러한 방식으로 결정된 상기 스트립 단위 값들의 최대는 최대치(MAX)로서 사용되는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 리코터(5, 15)의 상기 이동 방향(B)에서 특정 두께를 갖는 고형화 영역의 상기 연장선을 결정하기 위해, 상기 리코터(5)의 상기 이동 방향(B)에서 이 영역의 접촉해있지 않는 부분적인 영역들의 상기 연장선에 대한 합계가 수행되는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 추가적인 분말 분량(P2)의 부피는 적어도 상기 최대치(MAX), 분말 압축 계수(PV), 및 상기 리코터(5, 15)의 이동 방향에 수직인 상기 이전 도포된 분말층의 상기 연장선(LBF)의 곱만큼이 되도록 선택되고,
    상기 분말 압축 계수(PV)는 상기 고형화 동안 상기 건재(18)의 상기 층 두께의 수축률을 나타내는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 건재(18)를 도포하기 위해, 상기 리코터(5, 15)는 이미 고형화된 상기 영역에 걸쳐 상기 미리 결정된 방향(B)으로 이동되는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 분말 압축 계수(PV)는 분말 형태의 상기 사용된 건재(18)에 대한 예비 테스트들에 의해 결정되는 방법.
  9. 빌드 영역(22) 내에서 분말 형태의 건재(18)의 층별 고형화에 의해 3차원 오브젝트를 제조하는 제조 장치에서 사용하기 위한 계량 장치에 있어서, 상기 계량 장치는 상기 빌드 영역(22) 내에 상기 건재(18)의 층을 도포하기 위해 상기 빌드 영역(22)에 걸쳐 이동가능한 리코터(5, 15)를 포함하며,
    상기 계량 장치는 상기 리코터(5, 15)의 상기 이동 방향에 수직으로 인접하여 배치된 다수의 분말 공급 장치들(12b, 17a, 17b)을 포함하는 계량 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 분말 공급 장치들(12b, 17a, 17b)은 상기 리코터(5, 15)에 의한 층 도포를 위해 상기 이동 방향(B)에 수직인 방향으로 서로 상이한 분말 형태(18)의 상기 건재의 부피를 공급할 수 있도록 구성되는 계량 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 건재 공급은 상기 리코터(15)의 이동 중 상기 분말 공급 장치들(17a, 17b) 중 적어도 하나또는 모든 분말 공급 장치들(17a, 17b)에서 온 및/또는 오프로 전환 가능한 계량 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 분말 공급 장치들(17a, 17b) 중 적어도 하나 또는 모든 분말 공급 장치들(17a, 17b)은 상기 리코터의 이동 방향에서 부분 챔버들로 세분되고 분말 형태의 상기 건재는 상기 부분 챔버들 중 하나로부터 각각 선택적으로 공급될 수 있는 계량 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 리코터의 이동 방향에서 부분 챔버들(170a, 170b, 180a-180c, 190a, 190b)로 세분되는 분말 공급 장치는, 상기 분말 공급 장치의 이동에 의해, 상기 부분 챔버들 각각의 바닥이 상기 리코터에 제공된 배출 개구(175) 위에 위치될 수 있고, 이를 통해 상기 건재(18)가 도포 중에 상기 빌드 영역(22)으로 공급되도록 구성되는 계량 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 다수의 분말 공급 장치들은 함께 이동가능한 계량 장치.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 리코터에 제공된 상기 배출 개구는 상기 이동 방향에 수직으로 인접하게 배치되는 다수의 배출 개구들로 세분되는 계량 장치.
  16. 제15항에 있어서, 분리된 배출 개구가 각 분말 공급 장치에 할당되는 계량 장치.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 배출 개구 위에 그의 부분 챔버들의 바닥을 위치시키기 위한 분말 공급 장치의 이동은 상기 리코터의 이동 방향에 수직으로 연장되는 피봇축(151, 181)에 대한 상기 분말 공급 장치의 선회에 의해 구현되는 계량 장치.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 배출 개구 위에 그의 부분 챔버들의 바닥을 위치시키기 위한 분말 공급 장치의 이동은 상기 리코터의 상기 이동 방향에 대해 평행하게 상기 분말 공급 장치를 이동시킴으로써 구현되는 계량 장치.
  19. 분말 형태의 건재(18)의 연속적인 층별 고형화에 의해 빌드 영역(22)에서 적어도 하나의 3차원 오브젝트(3)의 제조 중에 상기 건재 수요를 결정하기 위한 분말 수요 결정 유닛에 있어서, 상기 분말 수요 결정 유닛은:
    층 데이터 입력 유닛,
    층 데이터 입력부를 통해 수신된 두께 d1을 갖는 부분적으로 고형화된 분말층의 데이터 및 상기 층 데이터 입력 유닛을 통해 수신된 분말 형태의 건재의 연속적인 층별 고형화에 의해 적어도 하나의 3차원 오브젝트(3)를 제조하기 위한 제조 장치에서 리코터(5)의 이동 방향에 관한 방향 정보로부터 상기 리코터(5)의 이동 방향으로 부분적으로 고형화된 레이어에서 이 고형화 영역의 연장선 및 두께 d1의 곱의 최대치(MAX)를 결정하고
    제조 중에 상기 부분 고형화 층에 후속하는 두께 d2를 갖는 층의 도포에 대한 상기 최대치(MAX)값에 비례하는 추가적인 분말 양 P2를 결정하도록 구성된 분말 양 결정 유닛, 및
    추가 분말 양 출력 유닛을 포함하는 분말 수요 결정 유닛.
  20. 빌드 영역(22) 내의 분말 형태의 건재(18)의 연속적인 층별 고형화에 의해 적어도 하나의 3차원 오브젝트(3)를 제조하기 위한 제조 장치에 있어서,
    두께 d2를 갖는 상기 건재(18)의 층을 상기 적어도 하나의 오브젝트(3)의 적어도 일부 단면에 대응하는 영역에서 고형화된 이미 이전에 도포된 상기 건재의 층에 도포하기 위해 상기 빌드 영역(22)에 걸쳐 이동가능한 리코터(5),
    상기 리코터(5, 15, 150, 180)에 의해 상기 두께 d2를 갖는 층의 상기 도포를 위해 필요한 분말 형태의 상기 건재의 양을 제공하기에 적합한 계량 장치(12, 17),
    상기 적어도 하나의 3차원 오브젝트(3)의 적어도 일부 단면에 대응하는 영역에서 분말 형태의 상기 건재(18)를 고형화시키기 위한 고형화 장치(8), 및
    상기 리코터(5, 15, 150, 180), 상기 계량 장치(12, 17), 및 상기 고형화 장치(8)를 제어하는 제어 유닛(11)을 포함하되,
    상기 제어 유닛(11)은 상기 층의 도포를 위해 상기 리코터(5, 15, 150, 180)를 제어 또는 구동하기 전에, 상기 리코터(5, 15, 150, 180)의 이동 방향(B)에서 상기 이전에 고형화된 층에서의 상기 두께 d1을 갖는 고형화 영역의 연장선 및 상기 층 두께 d1의 곱의 최대치(MAX)를 결정하도록 구성되며, d1은 상기 고형화 이전의 층 두께이고, 및
    상기 제어 유닛(11)은 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행할 수 있도록 구성되는 제조 장치.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 제조 장치는 제 9항 내지 18항 중 어느 한 항에 따른 계량 장치를 포함하는 제조 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제어 유닛(11)은, 결정을 위해, 상기 리코터(5, 15, 150, 180)에 의해 오버 코팅되도록 상기 이전에 도포된 영역의 세분화를 n개의 스트립들로 수행하되, n > 1은 유효하고 상기 스트립들은 상기 리코터(5, 15, 150, 180)의 이동 방향(B)으로 연장되며,
    하나 이상의 스트립들 각각은 분말 공급 장치(12b, 17a, 17b)에 할당되고 상기 리코터(5, 15, 150, 180)의 상기 이동 방향에 수직으로 분말 공급 장치(12b, 17a, 17b)에 할당된 상기 스트립들의 상기 연장선은 상기 리코터의 상기 이동 방향에 수직인 이 분말 공급 장치(12b, 17a, 17b)의 상기 연장선과 동일한 제조 장치.
  23. 분말 형태의 건재(18)의 연속적인 층별 고형화에 의해 3차원 오브젝트(3)를 제조하는 장치를 제어할 수 있는 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 또는 제 20항에 따른 제조 장치에서 상기 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록매체.
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