KR102586367B1 - 표면 마감 및 서포트 재료 제거를 위한 방법 및 장치(deci duo) - Google Patents

표면 마감 및 서포트 재료 제거를 위한 방법 및 장치(deci duo) Download PDF

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Abstract

적층 가공 파트의 표면으로부터 서포트 재료를 제거 및/또는 표면을 평활화하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 장치는 분무 챔버, 분무 챔버 내의 서포트 표면, 및 적층 가공 파트에서 유체를 분무하는 능력을 갖는 하나 이상의 노즐을 포함할 수 있다. 유체는 액체 및 액체에 의해 운반되는 고체 입자를 포함할 수 있다. 서포트 표면은 적층 가공 파트를 서포트하는 능력을 가질 수 있다. 장치는 유체의 적어도 일부를 보유하는 능력을 갖는 탱크를 포함할 수 있다. 유체를 소망의 온도로 가열하기 위해 히터가 포함될 수 있다.

Description

표면 마감 및 서포트 재료 제거를 위한 방법 및 장치(DECI DUO)
(관련 출원에 대한 상호 참조)
본 특허 출원은 2017년 12월 5일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/595,030호의 우선권의 이점을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 3D 인쇄와 같은 적층 가공 기술을 사용하여 제조된 파트로부터 표면 마감 및 서포트 재료 제거를 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 파트를 손상시키지 않으면서 표면 마감을 평활하게 하고 불필요한 서포트 재료를 제거하기 위해 기계적 교반, 유체 운동, 화학 용해, 및 가압 부유 고체 매체 유체를 사용하여 파트로부터 표면 마감 및 서포트 재료 제거를 하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
3차원("3D") 인쇄, 선택적 레이저 소결("SLS"), 스테레오리소그래피("SLA"), 용융 증착 모델링("FDM"), 재료 분사("MJ"), 전자빔("e-빔") 등을 포함하는 적층 가공 공정은 설계 산업에 대변혁을 일으켰다. 이들 공정은 금속/합금, 세라믹 및 폴리머(플라스틱 포함)를 포함하는 다양한 빌드 재료로 파트를 만드는데 사용된다. 이들 적층 가공 기술은 캐스팅, 사출 성형 또는 단조와 같은 종래의 가공 기술로는 불가능한 복잡한 기하학적 구조를 갖는 파트의 생산을 가능하게 한다. 그러나, 적층 가공에는 실질적인 문제가 있다. 이들 문제 중 두 가지는 불필요한 서포트 재료와 거친 파트 표면의 존재이다. 적층 가공 공정의 부산물은 복잡한 기하학적 구조를 얻기 위해 가공 동안에 파트의 층을 서포트하는 서포트 재료의 생성이다. 서포트 재료는 그 자체가 복잡한 기하학적 구조를 가질 수 있고, 특히 서포트 재료가 복수의 영역에서 필요로 되는 경우에느, 부피가 커질 수 있다. 또한, 적층 가공은 개별 층에서 파트를 생성하기 때문에 파트의 표면 마감이 거칠고, 각각의 인쇄층이 소망의 위치에서 정확하게 끝나지 않을 수 있고, 다음 층과 연속적으로 형성되지 않을 수 있기 때먼에 거친 외부 표면이 남는다. 이 거친 외부 표면은 시각적으로 매력적이지 않고 응력 집중을 유발할 수 있으며, 이는 테스트 또는 파트의 사용 중에 발생하여 조기 고장으로 이어진다.
적층 가공 산업에서의 현재 해결책은 서포트 재료를 수동으로 제거하여 파트의 표면 마감을 균일하게 하는 것이다. 파트의 유형 또는 그것의 설계에 따라 수동 작업을 하는 것은 비용이 많이 들 수 있다. 또한, 수동 작업으로 인해 너무 많은 재료의 제거 및 불균일한 표면 마감을 회피하는 것이 어렵다. 표면 마감이 불균일하면, 응력 집중이 여전히 존재하여 조기 고장으로 이어질 수 있다. 또한, 수동 서포트 재료 및 표면 마감은 장기간에 걸쳐 일관성을 유지하는 능력이 부족하며, 한 기술자가 한 번에 한 파트만 청소할 수 있기 때문에 제조 공정에 있어서 병목 현상이 발생한다. 임의의 경우에 있어서, 다수의 파트는 커녕 한 파트라도 청소하고 평활화하는데 시간이 오래 걸릴 수 있다.
적층 가공 산업이 지향하는 또 다른 해결책은 기계를 사용하여 서포트 재료를 제거하고 표면 마감을 수행하는 것이다. 그러나, 이들 기계는 공정을 개선하기 위해 변경할 수 있는 공정 파라미터의 유형으로 제한되며, 기술자에 의한 작동 중에 지속적인 개입이 필요한 경우가 있으므로 수동 작업에 의한 장애를 완전히 제거하지 못한다. 또한, 기계가 적절한 파라미터로 설정되어 있지 않다는 것을 기술자가 인식하지 못하면 과도한 재료 제거가 발생하여 실질적으로 파트가 손상될 수 있다. 따라서, 적층 가공 기술을 사용하여 제조된 파트로부터 불필요한 서포트 재료 제거 및 표면 마감의 평활화를 자동적으로 하기 위한 방법 및 장치가 오랫 동안 요구되어 왔다.
파트 자체의 손상을 회피하면서 표면 마감을 평활화하고 불필요한 서포트 재료를 제거하기 위해 기계적 교반, 유체 운동, 화학적 용해 및 부유된 고체 매체를 갖는 가압 유체를 사용하기 위한 장치 및 방법이 본원에 개시된다.
이러한 장치 및 방법은 후처리 적층 가공 파트의 수동 작업 비용, 병목 현상 및 비일관성을 감소시키는 방법을 제공할 수 있다.
이들 및 다른 목적, 특징 및 장점은 도면 및 첨부된 청구범위를 고려하여 다음의 상세한 설명을 검토할 때 쉽게 명백해질 것이다.
본 발명은 적층 가공 파트로부터 서포트 재료를 제거 및/또는 표면을 평활화하기 위한 장치로서 구현될 수 있다. 장치는 분무 챔버, 분무 챔버 내의서포트 표면, 및 적층 가공 파트에서 유체를 분무하는 능력을 갖는 하나 이상의 노즐을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시형태에 있어서, 유체는 액체에 의해 운반되는 고체 입자를 가질 수 있고, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 고체 입자는 액체에 부유된다(통칭하여 "SSM 유체"). 서포트 표면은 적층 가공 파트를 서포트하는 능력을 가질 수 있다. 장치는 SSM 유체의 적어도 일부를 보유하는 능력을 갖는 탱크를 포함할 수 있다. SSM 유체를 소망의 온도로 가열하기 위해 히터가 포함될 수 있다.
노즐은 SSM 유체의 흐름을 수용하기 위한 제 1 입구, 압축 공기의 흐름을 수용하기 위한 제 2 입구, 및 SSM 유체와 공기가 노즐을 빠져나갈 수 있는 출구를 포함할 수 있다. 노즐은 노즐의 출구를 빠져나가기 전에 SSM 유체와 압축 공기를 결합하도록 구성될 수 있다.
서포트 표면은 SSM 유체가 개구를 통과하는 것을 가능하게 하도록 사이즈화되고 구성된 개구를 가질 수 있다. 서포트 표면은 시계방향 및 반시계방향 중 한쪽 또는 양쪽으로 회전가능할 수 있다. 서포트 표면이 회전하도록 액추에이터가 서포트 표면에 기계적으로 연결될 수 있다.
노즐은 SSM 유체를 실질적으로 제 1 방향으로 분무하도록 위치된 제 1 노즐 및 SSM 유체를 실질적으로 제 2 방향으로 분무하도록 위치된 제 2 노즐을 포함할 수 있다. 제 1 방향은 제 2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다. 제 1 방향은 실질적으로 수평일 수 있고, 제 2 방향은 실질적으로 수직일 수 있다.
제 1 노즐은 노즐이 서포트 표면에 더 가깝게 또는 더 멀리 이동하도록 조정가능한 마운트에 고정될 수 있다. 제 2 노즐은 노즐이 서포트 표면에 더 가깝게 또는 더 멀리 이동하도록 조정가능한 마운트에 고정될 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐 중 한쪽 또는 양쪽은 실질적으로 평면 운동으로 노즐을 앞뒤로 이동시키기 위해 액추에이터에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
장치는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) SSM 유체의 pH를 모니터링하기 위한 pH 모니터, (b) 하나 이상의 노즐로 SSM 유체를 펌핑하기 위한 펌프, (c) 하나 이상의 노즐로 공기를 펌핑하기 위한 펌프 및/또는 하나 이상의 노즐로의 압축 공기의 흐름을 제어하기 위한 밸브.
장치는 노즐로의 SSM 유체의 흐름을 제어하기 위한 컴퓨터를 포함할 수 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 노즐로의 흐름을 제어하는 하나 이상의 밸브를 작동시키도록 프로그래밍될 수 있다. 컴퓨터는 작동 파라미터를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 작동 파라미터는 (a) SSM 유체의 온도, (b) SSM 유체의 압력, (c) 하나 이상의 노즐로 공급되는 공기의 압력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명은 적층 가공 파트로부터 서포트 재료를 제거 및/또는 표면을 평활화하기 위한 방법으로서 구현될 수 있다. 이러한 방법은 (a) 분무 챔버를 제공하는 단계, (b) 분무 챔버 내의 서포트 표면을 제공하는 단계로서, 상기 서포트 표면이 하나 이상의 적층 가공 파트를 서포트하는 능력을 갖는 단계, (c) 적층 가공 파트에서 SSM 유체를 분무하는 능력을 갖는 하나 이상의 노즐을 제공하는 단계, (d) 서포트 표면에 의해 서포트되는 하나 이상의 적층 가공 파트를 제공하는 단계, 및 (e) 하나 이상의 적층 가공 파트에서 하나 이상의 노즐로부터 SSM 유체를 분무하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 노즐에 공기를 제공하고 공기를 SSM 유체와 혼합함으로써 수행될 수 있으며, 이는 SSM 유체를 분무하기 전에 수행될 수 있다.
서포트 표면은 하나 이상의 적층 가공 파트가 챔버 내에서 이동하도록 회전 될 수 있다. SSM 유체의 분무는 SSM 유체의 유량을 변화시킴으로써 수행될 수 있다. 이러한 유량의 변화는 펄싱 방식으로 수행될 수 있다. 유량의 변화는 유량 제어 밸브 또는 압력 제어 밸브와 같은 밸브를 제어함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 본질 및 목적에 대한 더 나은 이해를 위해, 첨부 도면 및 후속 설명을 참조해야 한다. 간단히 말하면, 도면은 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
도 2는 적층 가공 공정에 의해 제조된 서포트 재료를 갖는 파트의 개략도이다.
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명에 따른 장치의 정면도, 측면도 및 상면도이다.
도 4a, 4b 및 4c는 본 발명에 따른 장치의 사시도이며, 각각의 도면은 구성요소 및 그들 구성요소의 위치를 나타내기 위해 하우징의 일부가 제거되어 있다.
도 5a, 5b 및 5c는 각각 본 발명에 따른 노즐 매니폴드의 정면도, 측면도 및 상면도이다.
도 6a는 도 5c와 유사하고, 도 6b는 도 6a의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.
상이한 도면 뷰 상의 동일 도면 부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 구조적 요소를 식별한다는 점에 유의해야 한다. 본 발명은 개시된 양태에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 설명된 특정 방법, 재료, 또는 변형에 한정되지 않는다. 이와 같이 본 발명은 본원에 개시된 것과 다를 수 있다. 본원에 사용된 용어들은 본 발명의 특정 실시형태 및 양태를 설명하기 위한 것이라는 점에 유의한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 설명된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법, 장치 또는 재료가 상기 방법 및 장치의 실시 또는 테스트에 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
값의 범위는 본원에 개시되어 있다. 범위는 하한값과 상한값을 제시한다. 달리 명시되지 않는 한, 범위에는 최소값(하한값 또는 상한값 중 하나)의 크기까지의 모든 값 및 명시된 범위의 값들 사이의 범위가 포함된다.
또한, 본원에 사용된 바와 같이 "및/또는"은 언급된 요소 또는 조건 중 하나 이상이 포함되거나 발생될 수 있음을 나타내는데 사용되는 문법적 결합을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들면, 제 1 요소, 제 2 요소 및/또는 제 3 요소를 포함하는 장치는 다음의 구조적 구성 중 어느 하나라고 해석된다: 제 1 요소를 포함하는 장치; 제 2 요소를 포함하는 장치; 제 3 요소를 포함하는 장치; 제 1 요소 및 제 2 요소를 포함하는 장치; 제 1 요소 및 제 3 요소를 포함하는 장치; 제 1 요소, 제 2 요소 및 제 3 요소를 포함하는 장치; 또는, 제 2 요소 및 제 3 요소를 포함하는 장치.
또한, 본원에 사용된 바와 같이 "최적"은 무엇인가(설계, 시스템, 또는 결정과 같은)를 가능한 한 충분히 완벽하고, 기능적이고, 또는 효과적으로 만드는 행위, 공정 또는 방법을 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들면, 최적의 공정은 공정가 작동하도록 허용되는 파라미터 범위 하에서 공정으로부터 가능한 최상의 결과를 달성할 것이다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같이 "결정", "결정된" 및 "결정하는"은 정보를 수신하는(예를 들면, 센서로부터) 행위, 및 출력을 생성하기 위해 그 정보를 사용하는 알고리즘 또는 공정을 실행하는 행위를 의미하는 것으로 의도된다. 이러한 알고리즘 또는 공정의 실행은 회로에 의해 수행될 수 있으며, 이는 이러한 알고리즘을 실행하도록 프로그래밍된 마이크로프로세서가 포함될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 본 발명의 실시형태는 적층 가공 파트("AM-파트")(19)로부터 불필요한 서포트 재료(13)를 제거하면서 AM-파트의 빌드 재료(16)의 표면 마감도 평활화하기 위해 부유된 고체 매체 유체("SSM 유체")(7)를 사용한다. SSM 유체(7)는 액체 매체에 부유 및/또는 운반되는 작은 고체 입자를 갖는 액체 매체이다. 입자는 서포트 재료를 제거하고 및/또는 AM-파트 표면을 평활화하기 위해 마모를 촉진하도록 선택 및 포함될 수 있다. 본 발명은 AM-파트(19)에 부착 또는 접착된 서포트 재료(13)를 제거하면서 AM-파트(19)의 표면 마감도 평활화하기 위한 방법 및/또는 장치(10)로서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시형태에 있어서, 서포트 재료(13)의 제거 및/또는 빌드 재료(16)의 표면의 평활화를 필요로 하는 AM-파트(19)는 장치(10)의 분무 챔버(25) 내의 턴테이블(22)과 같은 플랫폼 상에 배치될 수 있다. 서포트 재료(13)를 용해 및/또는 부식시키고 AM-파트(19)의 빌드 재료(16)의 표면을 평활화하기 위한 SSM 유체(7)는 AM-파트(19) 위에 및/또는 AM-파트(19)의 측면에 위치된 노즐(28)을 통해 AM-파트(19)에 분무될 수 있다. SSM 유체(7)는 탱크(31)로부터 공급될 수 있고, 그것의 상부 측면(34)이 분지처럼 개방되어 있다. 탱크(31)는 턴테이블(22) 아래에 위치될 수 있다. 매체 펌프(37)는 탱크(31)로부터 SSM 유체(7)를 인출한 다음, 파이프, 튜브 및/또는 호스와 같은 유체 도관(43A)을 통해 SSM 유체(7)를 노즐(28)로 강제시키고, 강제된 공기와 함께 SSM 유체(7)를 AM-파트(19)의 노즐(28)로부터 분무하도록 하는데 사용될 수 있다. 이어서, SSM 유체(7)는 탱크(31)로 다시 모이고, SSM 유체(7)는 재순환될 수 있으며, 즉 탱크(31)로부터 인출되어 노즐(28)로 펌핑된 후 AM-파트(19)에 다시 분무될 수 있다. 이 작동 방식에 있어서, 작동 중에 시스템에 신선한 강제 공기(즉, "압축 공기")가 추가될 수 있고, 탱크(31) 내에서 소망의 SSM 유체(7) 레벨을 유지하기 위해 SSM 유체(7)가 주기적으로 추가 또는 제거될 수 있다는 점을 제외하고는 실질적으로 폐쇄 루프 시스템이 생성될 수 있다.
AM-파트(19)는 상이한 방법 및 종류의 재료(예를 들면, 폴리머 대 금속)를 사용하여 제조될 수 있다. 이용가능한 종류의 재료 내에서 특정 빌드 재료(16)(예를 들면, 폴리머 범주 내의 나일론 또는 금속 범주 내의 알루미늄) 및 특정 서포트 재료(13)가 사용될 수 있다. 각각의 유형의 적층 가공 방법, 빌드 재료(16) 및 서포트 재료(13)는 그들 자신의 고유한 특성 및 특징을 가질 수 있어 효과적이고 효율적인 서포트 재료(13) 제거 및 빌드 재료(16)의 표면 평활화를 위해 상이한 파라미터가 필요할 수 있다. 또한, AM-파트(19)는 다른 것들보다 더 정교한 특징을 갖는 설계를 포함하는 상이한 기하학적 구조를 가질 수 있어 효과적이고 효율적인 서포트 재료(13) 제거 및/또는 빌드 재료(16)의 표면 평활화를 위해 훨씬 더 많은 파라미터 조정이 필요할 수 있다. 개시된 발명과 관련하여 본원에 더욱 상세히 설명된 바와 같이, SSM 유체(7)의 분무량, 분무 방향(예를 들면, 위쪽 및/또는 아래쪽으로부터), SSM 유체(7)가 노즐(28)로 펌핑되는 압력, 노즐(28)에서 SSM 유체(7) 내로 주입되는 강제 공기(만약 있다면)의 양, 및 SSM 유체(7) 내의 고체 매체 입자의 유형, 밀도 및 농도를 포함한 SSM 유체(7)의 구성요소, 온도, 및 pH와 같은 임의의 다른 파라미터는 이들 파라미터의 상이한 조합 또는 "레시피"를 생헝하도록 모두 맞춤화될 수 있다. 이와 같이 각각의 "레시피"는 소정 유형의 서포트 재료(13)를 효율적이고 효과적으로 제거하고 소정 유형 및 설계의 AM-파트(19)에 대해 소정 유형의 빌드 재료(16)의 표면을 평활화하는데 특히 적합하다. 본 발명에 있어서, 조작자는 인간 기계 인터페이스("HMI")(40)를 통해 이들 파라미터를 석정, 기록, 또는 변경할 수 있고, 이는 본원에 더 설명되는 바와 같이 모니터(40A) 및 범용 컴퓨터(40B)를 포함할 수 있다. 모니터(40A)는 터치 스크린 모니터일 수 있다. 유선 또는 무선 통신 링크(40C)는 컴퓨터(40B)에 의해 제어되는 장치(10)의 그들 구성요소에 제어 신호를 전송하는데 사용될 수 있다. 통신 링크(40C)는 컴퓨터(40B)에 의해 제어되는 장치(10)의 그들 구성요소에 제어 신호를 전송하는데 사용될 수 있는 유선 또는 무선 통신 링크로서 구현될 수 있다. 유선 통신 링크에는 범용 직렬 버스(USB), BNC(Bayont Neill-Concelman), 광섬유, 표준 동축 케이블, 이더넷, IEEE 1394(Fire Wire), 썬더볼트, RS-232, DB-25, DC-37, DD-50 또는 기타 유선 통신 프로토콜 또는 설계 등의 유선 통신 프로토콜 및 설계의 구현이 포함될 수 있다. 무선 통신 링크에는 광역망(WAN), IEEE 802.11(Wi-Fi), 블루투스, 셀룰러(CDMA, GSM 등), 근거리 무선 통신(NFC), 초단파(VHF), 극초단파(UHF), 초극초단파(SHF) 또는 기타 무선 통신 프로토콜 또는 설계 등의 무선 통신 프로토콜 및 설계의 구현이 포함될 수 있다.
본 발명은 AM-파트(19)로부터 서포트 재료(13)를 제거하고 AM-파트(19)의 외부 표면을 평활화하는데 SSM 유체(7)를 사용한다. SSM 유체(7)는 액체 매체(물, 오일, 용매 등을 포함할 수 있음) 및 액체 매체에 의해 운반되거나 부유된 작은 고체 입자로 구성될 수 있다. SSM 유체(7)에 사용될 수 있는 작은 고체 입자의 예는 세라믹 및 금속 입자를 포함하지만 이들에 한정되지 않는다. 금속 입자는 스테인리스강 및 티타늄을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 임의의 유형의 금속 또는 합금일 수 있다. 고체 입자가 제조되는 재료의 밀도는 다양할 수 있다. 예를 들면, 제한 없이 일부 재료는 예를 들면, 입방피트당 70파운드부터 130파운드까지의 낮은, 중간 또는 높은 밀도일 수 있다. 액체 매체는 물, PostProcess Technologies, Inc.의 PolyGoneTM과 같은 서포트 재료 용매, 및 소포제를 포함하는 세제 용액일 수 있다.
액체 중의 고체 입자의 부유 상태의 균일성은 장치 또는 방법에 사용하기 위한 SSM 유체(7)의 품질의 지표일 수 있다. 고체 입자가 균일하게 부유될수록 품질이 높아질 수 있다. 또한, SSM 유체(7)가 사용됨에 따라 고체 입자가 균일하게 부유되어 있는 정도 및 고체 입자가 부유 상태로부터 벗어나 있는 정도는 SSM 유체(7)의 품질의 지표일 수 있다. 액체 매체 중의 고체 입자의 소망의 농도와 관련하여 고체 입자의 부유 상태의 균일성 또는 농도 중 한쪽 또는 양쪽이 감소함에 따라 SSM 유체(7)의 성능(예를 들면, 효과 및 효율)이 감소될 것으로 예상될 수 있다.
본 발명은 하우징(46), 전기식 시스템(49), 기계식 시스템(52), 펌프 시스템(55) 및 분무 챔버(25)를 포함할 수 있다. 전기식 시스템(49)은 장치(10)의 다양한 펌프, 액추에이터, 및 센서를 작동시키고 제어하는 전기식 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 전기식 시스템(49)은 조작자가 다양한 파라미터를 설정하고 장치(10)를 작동시키도록 범용 컴퓨터(40B)에 연결된 모니터(40A)를 포함할 수 있는 HMI(40)를 포함할 수 있다. 모니터(40A)는 조작자가 모니터를 직접 누름으로써 다양한 작동 파라미터를 선택하고 입력할 수 있도록 터치 스크린 기능을 가질 수 있다. 기계식 시스템(52)은 분무 챔버(25) 내에서 각각 노즐(28)을 이동시키고 턴테이블(22)을 회전시키기 위한 기계식 액추에이터(58 및 64)를 포함할 수 있다. 또한, 기계식 시스템(52)은 전자 기기를 냉각시키기 위한 팬(61) 및 분무 챔버(25) 내에서 발생하는 공정에 관한 특정 파라미터(즉, 온도, 압력, pH 등)를 검출할 수 있는 센서를 포함할 수 있다.
AM-파트(19)는 불필요한 서포트 재료(13)를 제거하고 빌드 재료(16)의 표면을 평활화하기 위해 분무 챔버(25) 내에서 처리된다. 분무 챔버(25) 내에는 분무 챔버(25)의 하부에 배치된 탱크(31), 액추에이터(64)에 기계적으로 연결된 턴테이블(22), 액추에이터(58)에 기계적으로 연결되고 매체 펌프(37)에 유체적으로 연결된 제 1 노즐(28A), 기계식 액추에이터(58)에 기계적으로 연결되고 매체 펌프(37)에 유체적으로 연결된 제 2 노즐(28B), 작동 중에 AM-파트(19), 퇴적물 및 서포트 재료 잔해물이 탱크(31)로 떨어지는 것을 방지하기 위한 하나 이상의 그레이트(67), 및 정치 세정("CIP") 노즐(70)이 있을 수 있다.
탱크(31)는 턴테이블(22) 아래에 배치될 수 있고 공정에 사용되는 대부분의 SSM 유체(7)를 보유할 수 있다. 매체 펌프(37)는 탱크(31)의 출구(73)에 연결될 수 있고, 탱크(31)로부터 SSM 유체(7)를 인출하고 SSM 유체(7)를 노즐(28)로 강제시켜 처리 중인 AM-파트(19)에 분무하도록 하는데 사용될 수 있다. 탱크(31)는 SSM 유체(7) 중의 고체 매체 입자를 부유 상태로 유지하는 것을 도우면서 매체 펌프(37)로 이어지는 출구(73)로 SSM 유체(7)의 흐름을 촉진하는 이러한 방식으로 형성될 수 있다. 탱크(31)는 턴테이블(22)로부터 아래쪽으로 부유 입자의 흐름을 용이하게 하는 트로프형 탱크(31)를 설치하고, 탱크(31)의 바닥에 고체 매체의 축적을 방지하기 위해 하나 이상의 경사면(76)을 가질 수 있다(이렇게 함으로써 액체 중의 고체 매질 입자의 농도를 보존한다).
본 발명의 장치(10)의 실시형태는 포트(79A)를 통한 물, 포트(79B)를 통한 서포트 재료 용매 및 포트(79C)를 통한 소포제 각각의 공급을 위한 포트(79)를 포함할 수 있다. 또한, 장치(10)는 압축 공기의 공급을 위한 포트(79D)를 포함할 수 있고, 이는 노즐(28)을 작동시키고 및/또는 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)에 고체 매체 입자가 부유된 상태로 유지하는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 물은 시설의 수도 또는 저수지 또는 다른 저장 용기로부터 공급될 수 있다. 물이 압력 하에 공급되는 경우, 탱크(31)로의 물의 흐름을 자동 제어하기 위해 밸브가 사용될 수 있다. 저장 용기로부터와 같이 압력 하에서 물이 공급되지 않는 경우, 물을 탱크(31)로 자동 분배하기 위해 펌프 또는 도징 메커니즘이 사용될 수 있다. 용매 및 소포제는 호스 또는 다른 라인에 의해 장치(10)에 연결된 5갤런 버킷과 같은 그들 자신의 저장소 또는 저장 용기 또는 탱크로부터 각각 공급될 수 있다. 용매 및 소포제 각각에 대한 호스는 이들 유체를 탱크(31) 내로 자동 분배하기 위한 도징 메커니즘(82)에 연결될 수 있고, 이러한 도징 메커니즘(82)은 전력 펌프 또는 수력 펌프일 수 있다. 이러한 펌프는 등록상표 "Dosatron"으로 시판되고 있는 펌프 중에서 찾을 수 있다.
고체 매체는 소망의 사이즈의 고체 입자를 취급하기에 적합한 경우, 수동으로 첨가될 수 있거나(예를 들면, 탱크(31)에), 액체 공급물 중 하나에 미리 혼합한 후, 도징 메커니즘(82)을 활성화함으로써 SSM 유체(7)에 추가될 수 있거나, 또는 둘 모두일 수 있다. 조작자는 소망량의 용매 및/또는 소포제를 탱크(31)에 공급하도록 도징 메커니즘(82)을 활성화시키기 위해 HMI(40)를 사용할 수 있다. SSM 유체(7)는 고밀도 입자의 경우, 저밀도 입자를 사용할 때와 비교하여 더 적은 부피의 입자가 사용될 수 있도록 고체 매체 입자의 밀도에 부분적으로 의존할 수 있는 미리 정해진 또는 다른 공지의 농도(부피 기준)의 고체 매체 입자를 가질 수 있다. HMI를 사용함으로써 조작자는 예를 들면, 고체 매체 재료의 밀도(예를 들면, 입방피트당 파운드의 단위)를 입력하여 소망 농도의 고체 매체 입자를 입력할 수 있다. 대안적으로, HMI(40)은 소망의 매체 밀도에 대한 조작자의 이해에 기초하여 '낮음', '중간' 또는 '높음'과 같은 일반적인 농도 지표를 선택할 수 있다.
탱크(31)는 액체 레벨 센서(85)를 포함할 수 있고, 이러한 센서는 SSM 유체(7)의 양이 소망의 레벨(HMI(40)를 사용하여 설정할 수 있음) 아래로 떨어졌는지의 여부를 나타내기 위해 사용될 수 있고, 그 후, HMI(40)는 SSM 유체(7)의 양을 증가시키도록 조작자에게 알릴 수 있다. 고체 매체의 양을 증가시키는 한 가지 방법은 수동으로 또는 탱크(31) 내로 더 많이 분배되도록 장치(10)를 활성화함으로써 더 많은 고체 매체를 단순히 추가하는 것이다. 물, 용매 및 소포제의 비율은 미리 설정될 수 있거나 또는 소망에 따라 조작자가 변경할 수 있다.
매체 펌프(37)의 속도는 소망에 따라 매체 펌프(37)로부터 SSM 유체(7)의 흐름의상이한 레벨을 생성하도록 조정가능할 수 있다. 조작자는 HMI(40)를 사용하여 매체 펌프(37)의 속도를 조정할 수 있다. 매체 펌프(37) 속도는 예를 들면, 펌프(37)의 최대 속도의 퍼센트로서 설정될 수 있다. 매체 펌프(37)의 속도를 결정할 때, 조작자 또는 장치(10)는 무엇보다도 SSM 유체(7) 중의 고체 입자의 농도 및/또는 밀도를 고려할 수 있고; 고밀도 또는 고농도의 입자는 입자를 부유 상태로 더 잘 유지하기 위해 고속의 매체 펌프 속도를 필요할 수 있다.
매니폴드는 매체 펌프(37)와 노즐(28) 사이에 (유체적으로) 위치될 수 있다. 이러한 매니폴드는 매체 펌프(37)로부터의 유출을 분할하여 각각의 노즐(28)로 흐르게 할 수 있다. 각각의 노즐은 유체 도관(43)에 의해 매니폴드의 출구에 연결될 수 있다. 또한, 조정가능한 밸브일 수 있는 밸브(88)는 매니폴드와 각각의 노즐(28) 사이에 위치될 수 있다. 이러한 밸브(88)는 소정 시간 동안 노즐(28)로 흘러 통과하는 SSM 유체(7)의 부피를 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 밸브(88) 중 하나는 단순히 개방 또는 폐쇄되어 SSM 유체(7)의 완전한 흐름을 발생시키거나 흐름을 발생시키지 않을 수 있다. 대안적으로, 밸브(88) 중 하나는 조정가능하다면, 완전 개방 및 완전 폐쇄 위치 사이에 있는 밸브 위치에 기인하여 분당 40갤런 또는 그보다 낮거나 높은 비율과 같은 SSM 유체(7)의 유량을 달성하도록 조정될 수 있다. 조작자는 HMI(40)를 사용하여 밸브(88)를 개방/폐쇄하고 및/또는 밸브(88)를 조정하여 유량을 높이거나 낮출 수 있다. 밸브(88)가 완전히 개방되면, SSM 유체(7)는 밸브(88)를 통해 비교적 자유롭게 흐른다. 밸브(88)가 보다 폐쇄되도록 조정되어 SSM 유체(7)의 유량을 제한함에 따라 고체 매체 입자는 부유 상태로부터 벗어나 있을 수 있고 밸브(88)의 상류에 모일 수 있다. 유속이 낮을수록 이것이 일어날 수 있는 정도가 더 크다. 밸브(88)가 보다 개방되도록 조정되면, 수집된 입자는 흐르는 액체에 의해 포획되기 시작하여 SSM 유체(7) 중의 고체 매체 입자의 농도를 증가시킨다. 따라서, 장치(10)가 완전 개방보다 덜 조정된 상태에서 조정된 밸브(88)에 의해 작동하고, 액체 레벨 센서(85)가 SSM 유체(7)의 양이 탱크(31)에서 소망의 레벨 아래로 떨어졌음을 나타내면, 시스템에서 현재의 SSM 유체(7)에 더 많은 유체를 추가하는 것 이외에 또는 그 대안으로 밸브(88)가 더 개방되도록 조정함으로써 노즐(28)을 통해 흐르는 SSM 유체(7)의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 매체 펌프(37)를 통해 이동하는 SSM 유체(7)의 유속을 증가시키기 위해 매체 펌프(37)의 흡입구 또는 탱크(31)의 출구(73)에 리듀서가 배치될 수 있다.
히터(91)는 탱크(31)의 내부 바닥 근처에 장착된 잠수형 히터와 같은 탱크(31) 내부 또는 근처에 위치될 수 있다. 히터(91)는 SSM 유체(7)를 가열하고 작동 중에 SSM 유체(7)를 소망의 온도로 유지하는데 사용될 수 있다. 소망의 온도는 조작자에 의해 미리 설정되거나 조정될 수 있다. 장치(10)는 온도를 감지하기 위한 온도 센서(109)를 포함할 수 있고, 또한 소망의 온도로 SSM 유체(7)를 유지하도록 히터(91)를 자동 조정하기 위한 제어를 포함할 수 있다. 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)는 AM-파트(19)에 분무하는 공정을 시작하기 전에 소망의 온도로 가열될 수 있거나, 또는 SSM 유체(7)는 그것이 가열되기 전 또는 부분적으로만 가열될 때 분무되기 시작할 수 있다. 이 후자의 접근에 있어서, 공정은 저온에서 시작될 수 있고, 공정 동안에 시간이 경과함에 따라 온도가 소망의 온도로 증가한다. SSM 유체(7)의 온도를 점차적으로 증가시키는 접근은 서포트 재료(13)의 제거에 도움이 될 수 있다. 이는 SSM 유체(7)가 일반적으로 다양한 온도 범위에 걸쳐 서포트 재료(13)를 제거할 수 있기 때문이다. 따라서, SSM 유체(7)가 가열됨에 따라 SSM 유체(7)를 AM-파트(19)에 적용함으로써 SSM 유체(7)가 서포트 재료(13)를 제거하기에 적합한 최저 온도에 도달하면 SSM 유체(7)는 서포트 재료(13)(및 평활한 노출된 빌드 재료(16))를 제거하기 시작하여 SSM 유체(7)가 최종 소망 온도에 접근하면 서포트 재료(13)(및 평활한 노출된 빌드 재료(16))를 보다 빠르게 제거할 수 있다. 이러한 방식에 있어서, SSM 유체(7)가 공정 시작으로부터 최고 온도에 있는 상황과는 대조적으로 파트의 빌드 재료(16)는 많이 가열되지 않을 것이다. 빌드 재료(16)가 열에 민감한 상황에 있어서, 이는 AM-파트(19)의 본체가 열화되는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다.
제 1 및 제 2 노즐(28)은 챔버(25) 내에 장착되고 턴테이블(22)쪽으로 향할 수 있다. 턴테이블(22)은 처리될 하나 이상의 AM-파트(19)를 서포트하기 위한 것일 수 있다. 제 1 노즐(28A)("측부 노즐")은 수직방향(즉, 위아래)으로 작동할 수 있고, 그것의 수평 위치가 턴테이블(22)에 더 가까워지거나 더 멀어지게 설정되도록 장착될 수 있다. 제 1 노즐(28A)은 턴테이블(22)의 표면에 대략 평행하게 SSM 유체(7)를 분무하여 턴테이블(22) 상에 있는 AM-파트(19)의 측면에 충돌시키기 위한 것일 수 있다. 제 2 노즐(28B)("상부 노즐")은 수평방향(즉, 좌우 및/또는 앞뒤)으로 작동할 수 있고, 그것의 수직 위치가 턴테이블(22)에 더 가까워지거나 더 멀어지게 설정되도록 장착될 수 있다. 제 2 노즐(28B)은 턴테이블(22)의 표면을 향해 SSM 유체(7)를 아래쪽으로 분무하여 턴테이블(22) 상에 있는 AM-파트(19)의 수직 배향된 표면뿐만 아니라 위쪽을 향하는 표면에 충돌시키기 위한 것일 수 있다. 하나 이상의 제 1 노즐(28A) 및/또는 하나 이상의 제 2 노즐(28B)이 사용될 수 있다.
노즐(28)은 수동 조정을 통해 턴테이블(22)에 더 가까워지거나 더 멀어지도록 설정될 수 있지만, 노즐(28)의 거리를 조정하는 이러한 능력도 자동화될 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐(28)이 위/아래 및 좌/우(또는 앞/뒤)로 각각 작동하는 정도뿐만 아니라 이들이 작동하는 속도는 HMI(40)를 사용하여 조작자에 의해 설정될 수 있다. 이들 거리 및 속도는 각각 장치(10)에 의해 허용되는 임의의 범위의 이동 및 속도 중 하나일 수 있다. 예를 들면, 제 1 노즐(28A)은 43mm까지의 임의의 거리를 위아래로 이동하도록 설정될 수 있고, 시작점은 턴테이블(22)의 상부 표면으로부터 6mm 위에 있다. 제 2 노즐(28B)은 112mm까지의 임의의 거리를 앞뒤로 이동하도록 설정될 수 있고, 이러한 이동의 중심점이 턴테이블(22)의 중심과 정렬된다. 마찬가지로, 예를 들면 제 1 노즐(28A)은 22mm/초의 속도로 이동하도록 설정될 수 있고 제 2 노즐(28B)은 동일하거나 상이한 속도로 이동하도록 설정될 수 있다.
도면에 도시된 실시형태는 단일 측부 노즐 및 단일 상부 노즐을 포함하지만, 다수의 측부 및/또는 상부 노즐(28)도 사용될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 실시형태는 고정 배향된 노즐(28)을 나타내지만, 노즐(28)이 이것에 연결된 액추에이터(58)와는 무관하게 더 많은 이동 정도를 가질 수 있도록 하는 메커니즘 및 제어가 포함될 수 있다. 예를 들면, 위아래로 이동하는 것에 추가하여, 측부 노즐(28A)은 그 자신의 축을 중심으로 좌/우, 위/아래 및/또는 원운동으로 관절 연결되도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 상부 노즐(28B)은 그 자신의 축을 중심으로 좌/우, 앞/뒤 및/또는 원운동으로 관절 연결되도록 구성될 수 있다. 노즐(28)이 관절 연결되는 속도도 조정가능할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 노즐(28)은 SSM 유체(7)(매체 펌프(37)로부터의)를 위한 입구 및 압축 공기(펌프(104) 또는 포트(79D)로부터의)를 위한 입구를 포함하도록 이러한 방식으로 설계될 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 노즐(28)은 SSM 유체(7)의 공급과 압축 공기가 각각 연결되는 입구(105, 103)를 갖는 매니폴드(95)에 장착될 수 있다. SSM 유체(7)는 압축 공기의 상류에 있는 매니폴드(95)를 통해 노즐(28)로 유입될 수 있다. 인젝터(107)는 공기 펌프(104)로부터 또는 포트(79D)로부터의 압축 공기를 SSM 유체(7)의 흐름에 추가하기 위해 사용될 수 있다. 공기가 SSM 유체(7) 내로 주입되는 지점은 매니폴드(95) 또는 노즐(28)에 있을 수 있다. 압축 공기의 주입은 턴테이블(22) 상에 위치된 AM-파트(19)를 향해 SSM 유체(7)의 고속 흐름을 생성한다. 고속 SSM 유체(7)와 서포트 재료(13) 사이의 충돌은 빌드 재료(16)와 서포트 재료(13) 사이의 부착점을 파괴한다. 또한, AM-파트(19)와 SSM 유체(7)의 충돌뿐만 아니라 AM-파트(19)의 표면을 따르는 그것의 후속 흐름은 SSM 유체(7)의 고체 입자가 연마될 수 있기 때문에 빌드 재료(16)의 외부 표면을 평활화한다. 또한, SSM 유체(7)의 일부인 액체 세제는 서포트 재료 및 AM-파트(19)의 외부 표면을 화학적으로 용해시켜 표면 마감 및 불필요한 서포트 재료(13)의 제거를 더 돕도록 제제화될 수 있다.
노즐(28) 구성에 의해, SSM 유체(7)가 노즐(28)을 통과하는 속도 및 압력은 SSM 유체(7)의 체적 유량을 변경함으로써(매체 펌프(37) 속도를 조정하고 및/또는 밸브(88)를 조정함으로써), 인젝터(107)에 의해 주입된 공기 흐름의 압력을 변경함으로써, 또는 둘 모두를 조합하여 변경함으로써 변화시킬 수 있다. 압축 공기 공급과 노즐(28) 사이에 위치한 밸브(94A)를 사용하여 공기 흐름의 압력을 상향 또는 하향 조정할 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐(28A, 28B)을 위한 별개의 밸브(94A)를 사용함으로써 각각의 노즐(28)에서의 공기 압력이 동일하거나 상이한 레벨로 설정될 수 있다. 노즐(28)에 공기를 공급하기 위해 밸브(94A)를 사용하는 것에 추가하여, 밸브(94A)는 각각의 노즐(28)로의 공기 공급을 선택적으로 온 또는 오프로 전환하는데 사용될 수 있다. 이것은 공기를 선택된 간격으로 노즐(28)로 온 및 오프로 전환하는 "펄싱"을 포함하여 노즐을 통과하는 SSM 유체(7)의 속도 및 압력을 펄싱한다. 예를 들면, 공기 공급 밸브(94A)는 5초마다 온으로 전환되고, 온으로 전환될 때마다 1초간 작동하도록 설정될 수 있다. 공기 밸브(94A)의 개폐 빈도 및 지속시간은 장치(10)에 의해 허용되는 임의의 범위의 값 중 하나일 수 있고, HMI(40)를 사용하여 조작자에 의해 설정될 수 있다. SSM 유체(7)의 흐름을 변경하는 이러한 능력은 전체 공정의 효율 및 효과를 증가시킬 수 있고 공정 동안에 파트가 손상될 가능성을 더 감소시킬 수 있다. 챔버(25)는 공기가 노즐(28)을 통해 주입될 때 챔버(25) 내의 과잉량의 공기가 과도하거나 위험한 레벨로 축적되지 않고 배기구(97)를 통해 빠져나갈 수 있도록 배기구(97)를 포함할 수 있다.
또한, 노즐(28)은 선택적으로 사용될 수 있고 및/또는 노즐(28)은 AM-파트로부터 서포트 재료(13)를 제거하고 표면을 평활화하는데 모든 노즐(28)이 필요로 되지 않는 경우, 및/또는 일부 노즐(28)이 다른 것들보다 더 높거나 더 낮은 압력을 갖는 것 및/또는 펄싱 방식으로 작동하는 것이 바람직한 경우에 효율 및/또는 효과를 증가시키도록 조정될 수 있다. 이러한 다목적성을 제공하기 위해, 매체 펌프(37)(매니폴드 및 노즐(28)로 이어지는)로부터의 흐름 레벨은 그것의 최대 흐름 레벨의 백분율(예를 들면, 65%)로서 설정될 수 있고, 및/또는 강제된 공기 공급(노즐(28)로 이어지는)으로부터의 공기의 압력은 그것의 최대 압력의 백분율(예를 들면, 40%)로서 설정될 수 있다. 이를 "시스템 레벨 설정"이라고 한다. 또한, (a) 각각의 노즐(28)로의 SSM 유체(7)의 흐름을 제어하는 밸브(88)는 폐쇄 또는 개방으로 설정될 수 있고, 개방될 때 개방의 정도(예를 들면, 완전 개방 상태의 백분율)는 변경될 수 있고, 및/또는 (b) 각각의 개별 노즐(28)로의 공기 공급은 소망의 펄스 레벨을 생성하기 위한 모든 또는 선택된 빈도 및 지속시간(예를 들면, 5초마다 1초간 개방)으로 (각각의 노즐(28)에 공기를 공급하도록 연결된 밸브(94A)를 개방 및 폐쇄함으로써) 온 또는 오프로 전환될 수 있다. 이를 "노즐 레벨 설정"이라고 한다.
예를 들면, 어느 작동 모드에 있어서, 측부 노즐(28A)로부터 흐르는 SSM 유체(7)의 압력은 낮은 레벨(예를 들면, 유체의 경우 75% 및 공기의 경우 20%)로 설정되고, 상부 노즐(28B)로부터 흐르는 SSM 유체(7)의 압력도 낮은 레벨로 설정되거나 또는 SSM 유체(7)가 측부 노즐(28A)로부터만 분무되도록 상부 노즐(28B)로의 밸브(88)는 폐쇄된다. 이는 시스템 레벨 설정만 사용하거나 또는 시스템 레벨 설정과 노즐 레벨 설정을 조합함으로써 달성될 수 있다. 이 모드는 챔버(25) 내에서 처리되는 적층 가공 파트의 낮은 교반 정도를 발생시키고, 이를 "초저 교반"이라고 할 수 있다. 다른 작동 모드에 있어서, 측부 노즐(28A) 및 상부 노즐(28B)로부터 흐르는 SSM 유체(7)의 압력은 초저 교반보다 약간 더 높은 레벨(예를 들면, 유체의 경우 75% 및 공기의 경우 30%)로 설정되고, 상부 노즐(28B)이 단기간(예를 들면, 1초마다 1초간 개방) 간헐적으로(즉, 펄싱) 작동한다. SSM 유체(7) 및 공기 압력은 시스템 레벨 설정만 사용하거나 또는 시스템 레벨 설정과 노즐 레벨 설정의 조합을 사용함으로써 달성될 수 있고, 펄싱은 적어도 공기의 경우는 노즐 레벨 설정의 사용을 필요로 할 수 있다. 이 모드는 "초저 교반"보다 높은 교반 정도를 발생시키고, 이를 "저교반"이라고 할 수 있다. 또 다른 작동 모드에 있어서, 측부 및 상부 노즐(28A, 28B) 양쪽으로 흐르는 SSM 유체(7)의 압력은 중간 레벨(예를 들면, 유체의 경우 100% 및 공기의 경우 50%)로 설정되지만, 간헐적으로 펄싱에 의거하여 두 노즐(28A, 28B)에서 더 높은 압력으로 상향 조정된다(공기 설정을 예를 들면, 70%로 증가시킴으로써). 이 모드는 "저교반"을 위한 설정보다 높은 교반 정도를 발생시키고, 이를 "중간 교반"이라고 할 수 있다. 또 다른 작동 모드에 있어서, 측부 및 상부 노즐(28A, 28B) 양쪽을 흐르는 SSM 유체(7)의 압력은 높은 레벨(예를 들면, 유체의 경우 100% 및 공기의 경우 70% 이상)로 설정된다. 이 모드는 높은 교반 레벨을 발생시키고, 이를 "고교반"이라고 할 수 있다. 노즐(28)의 다른 배치, 개방 대 폐쇄 밸브(88, 94A), 및 더 낮고 더 높은 유체 압력과 공기 압력의 조합 및/또는 더 낮고 더 높은 압력의 간헐적인 사용은 교반 레벨에 훨씬 더 많은 변화를 일으키는데 사용될 수 있다. 따라서, "낮음", "중간" 및 "높은"이라는 용어의 사용은 상술한 예에 설명된 정확한 배치에 한정되는 것을 의미하는 것이 아니라 다양한 상대적인 교반 정도가 소망에 따라 달성될 수 있음을 예시하기 위한 것이다.
HMI(40)는 조작자가 소망의 교반 레벨을 함께 달성하는 작동 파라미터를 설정할 수 있거나, 또는 HMI에 제시된 옵션들로부터 소망의 교반 레벨을 선택할 수 있거나, 또는 조작자가 선택 또는 정의하는 옵션을 가질 수 있는 소정의 작업 레시피와 관련하여 교반 레벨을 미리 저장할 수 있도록 구성될 수 있다. 교반 레벨을 설정함으로써 장치(10)는 노즐(28)로의 밸브(88)를 자동으로 개방 및 폐쇄하고 압력을 조정하여 그 교반 레벨을 달성할 수 있다.
SSM 유체(7)에 대한 pH 센서(106), 온도 센서(109) 및/또는 압력 센서(112)가 장치(10)에 추가로 포함될 수 있다. 온도 센서(109)는 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)의 온도를 검출할 수 있다. pH 센서(106)는 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)의 pH 레벨을 검출할 수 있다. 압력 센서(112)는 밸브(88) 또는 노즐(28)에 걸친 압력의 변화 또는 압력의 부재를 검출하는데 사용될 수 있다. 압력의 변화는 제거될 필요가 있는 폐색을 나타낼 수 있다.
서포트 재료(13)가 제거되거나 빌드 재료(16)의 표면 마감이 발생하는 속도를 검출하기 위해, 카메라(115)를 포함할 수 있는 시각 시스템이 포함될 수 있다. 또한, 시각 시스템은 임의의 소정 시점에서 표면 마감의 평활도의 레벨을 검출할 수 있다. 또한, 시각 시스템에 의해 판독된 이미지는 그것이 발생할 때 공정을 최적화하기 위해 서포트 재료(13)를 포함하는 AM-파트(19)의 CAD 파일과 비교될 수 있다. 이 비교는 소망량의 서포트 재료(13)가 AM-파트(19)로부터 언제 제거되었는지 및/또는 빌드 재료(16)의 특정 표면 마감이 언제 달성되었는지를 검출하기 위해 HMI(40)와 연관된 컴퓨터(40B) 또는 별도의 컴퓨터에 의해 이루어질 수 있다.
턴테이블(22)은 노즐로부터 분무된 SSM 유체(7)가 턴테이블(22)을 통해 탱크(11)로 통과할 수 있고 턴테이블(22) 표면의 상부 표면 상에 수집되지 않도록 개구를 가질 수 있다. 턴테이블(22)은 처리될 하나 이상의 AM-파트(19)가 T-너트, 볼트, 클램프 등과 같은 임의의 적절한 수단을 사용하여 턴테이블(22)에 고정될 수 있도록 특징부를 포함할 수 있다.
대안적으로, 케이지 구조는 AM-파트(19)가 공정 동안에 회전하지만 케이지에 의해 구속될 수 있도록 턴테이블(22)에 장착될 수 있다. 턴테이블(22)은 턴테이블(22)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키기 위해 액추에이터(64)에 연결될 수 있다. 액추에이터(64)는 예를 들면, 기어를 갖는 샤프트를 그 기어 상에 장착된 체인 및 턴테이블(22)에 연결된 기어로 회전시켜서 턴테이블(22)을 회전시키는 서보모터일 수 있다. 회전 속도는 가변적일 수 있고, HMI(40)를 사용하여 조작자에 의해 설정될 수 있다. 턴테이블(22)이 회전하는 속도는 장치(10)에 의해 허용되는 임의의 속도일 수 있고, 예를 들면 턴테이블(22)이 회전할 수 있는 최대 RPM(분당 회전수)의 백분율로 표현될 수 있다. 하나 이상의 그레이트(67)는 턴테이블(22) 근처 또는 아래에 위치될 수 있고, 이는 서포트 재료(13) 또는 다른 불필요한 퇴적물이 탱크(31)로 떨어지는 것을 방지한다. 장치(10)는 턴테이블(22) 근처에 위치된 상부 그레이트(67A)를 포함할 수 있다. 또한, 불필요한 서포트 재료(13)의 파편, 또는 상부 그레이트(들)(67A) 또는 턴테이ㅂ블(22)의 개구를 통해 떨어질 수 있는 임의의 다른 부스러기 또는 퇴적물을 포획하기 위해 턴테이블(22) 아래 및 탱크(31)에 더 가깝게 하부 그레이트(67B)가 있을 수 있어서 이러한 파편, 부스러기, 및/또는 퇴적물이 매체 펌프(37) 내로 흡입되는 것을 방지한다. 대안적으로, 상부 그레이트(들)(67A)는 제거되고 하부 그레이트(들)(67B)만이 사용될 수 있고, 반대의 경우도 마찬가지이다.
펌프 시스템(55)은 매체 펌프(37) 및 CIP 펌프(118)를 포함할 수 있다. 매체 펌프(37)는 탱크(31)의 출구(73)와 유체 연통하는 입구를 갖고, 이러한 탱크 출구(73)는 SSM 유체(7)가 저장되는 탱크(31)의 바닥 또는 그 근처에 있다. 매체 펌프(31)의 출력은 매니폴드로서 배치될 수 있는 유체 도관(43A)에 연결될 수 있고, 매니폴드의 출구는 분무 챔버(25) 내에 위치된 노즐(28)에 유체적으로 연결될 수 있다. 조정가능한 밸브일 수 있는 밸브(88)는 매니폴드와 노즐(28) 사이에 일렬로 위치될 수 있고, 노즐(28)로의 SSM 유체(7)의 흐름을 온/오프로 전환하거나 또는 SM-유체(7)의 흐름 속도를 조정하는데 사용될 수 있다. 또한, 매체 펌프(37)의 속도는 매니폴드 및 노즐(28)로의 SSM 유체(7)의 흐름 속도를 증가시키거나 감소시키도록 조정될 수 있다.
매체 펌프(37)는 SSM 유체(7)를 취급하기에 적합하고, 바람직하게는 50% 이하의 고체 입자 농도(부피 기준)를 갖는 SSM 유체(7)를 포함한다. 이러한 높은 고체 농도를 취급하는 매체 펌프(37)의 능력은 SSM 유체(7)가 고압 및 고속으로 흐르는 것을 허용한다. 노즐(28)로부터 SSM 유체(7)가 밀려나와 AM-파트에 분무된 후, SSM 유체(7)는 탱크(31)로 다시 모이고, SSM 유체(7)가 다시 매체 펌프(37)에 제공되어 결국 SSM 유체(7)는 다시 노즐(28)로 펌핑된다.
탱크(31)는 SSM 유체(7)가 탱크 출구(73)에 이어서 매체 펌프(37)로 흐르는 것을 촉진하도록 설계될 수 있다. 고체 입자가 용액으로부터 벗어나서 탱크(31)의 바닥에 모일 수 있다. 탱크(31)는 와류와 같은 흐름 패턴을 생성하여 이러한 입자가 탱크(31)의 바닥에 수집되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 탱크(31)의 바닥에 입자가 수집되는 것을 방지하는 다른 방법은 매체 펌프(37)를 노즐(28)뿐만 아니라 탱크(31)로 되돌아가 연결되는(직접 또는 매니폴드를 통해) 하나 이상의 유체 도관(43B)(예를 들면, 호스, 튜브 및/또는 파이프)에도 연결함으로써 매체 펌프(37)를 활용하는 것이다. 밸브(100)는 매체 펌프(37)와 유체 도관(43B) 사이에 위치될 수 있거나, 또는 유체 도관(43B)과 일렬로 위치될 수 있다. 결과적으로, SSM 유체(7)가 잘 혼합된 상태를 유지하고 바닥에 입자가 모이는 것을 회피하기 위해, 매체 펌프(37)에 의해 탱크(31)로부터 인출된 SSM 유체(7)의 일부는 탱크(31)로 즉시 되돌아가 순환될 수 있다. 또한, SSM 유체(7)가 잘 혼합된 상태를 유지하고 탱크(31)의 바닥에 입자가 모이는 것을 회피하기 위해 강제된 공기 공급으로부터의 압축 공기가 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)에 제공될 수 있다. 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)에 제공되는 이러한 공기의 양은 밸브(94B)를 사용하여 조정될 수 있고, HMI(40)를 사용하여 제어될 수 있다. SSM 유체(7)와 압축 공기를 탱크(31)로 즉시 동시 공급하는 것은 SSM 유체(7) 중의 매체 입자의 부유 상태를 유지하는 것을 돕기 위해 탱크(31) 내에서의 흐름 또는 교반을 생성한다. 이러한 흐름/교반은 공정의 작동 중에 연속적으로, 또는 간헐적으로 상이한 압력 레벨에서 발생될 수 있다. 예를 들면, 고밀도 및/또는 고농도의 고체 매체가 SSM 유체(7)에 사용되는 경우, 흐름/교반은 보다 빈번하고 더 높은 압력으로, 예를 들면 20psi의 압력으로 강제 공기를 사용하여 30초마다 온/오프할 수 있다. 상술한 바와 같이, 매체 펌프(37)의 속도는 조정가능할 수 있고, 따라서 매체 펌프(37)의 속도를 설정함에 있어서 조작자 또는 컴퓨터(40B)는 SSM 유체(7) 중의 고체 입자의 농도 및/또는 밀도를 고려할 수 있다(입자를 부유 상태로 유지하기 위해서 입자의 밀도 또는 농도가 높을수록 더 높은 매체 펌프(37) 속도를 요구할 수 있다). 고체 매체의 밀도가 더 낮은 상황에서 SSM 유체(7) 및/또는 탱크(31)로 되돌아가는 공기의 흐름은 더 적거나 덜 빈번하고 더 낮은 압력으로, 예를 들면 10psi의 압력으로 강제 공기를 사용하여 2분마다 온/오프될 수 있다. 이들 파라미터는 고체 입자를 부유 상태로 유지하기 위해 필요에 따라 설정될 수 있다. 이들 파라미터는 컴퓨터(40B)에 미리 프로그래밍되거나 HMI(40)를 사용하여 조작자에 의해 수동으로 선택될 수 있다. 고체 매체의 부유 상태를 유지하기 위해 이러한 접근을 이용하면, 탱크(31)에 경사면(73)을 포함시키는 것이 그다지 중요하지는 않지만, 하나 또는 둘 모두가 사용될 수 있다.
소정의 AM-파트(19) 또는 AM-파트(19)의 세트를 처리하기 위해, 조작자는 런타임의 시간을 설정하는데 HMI(40)를 사용할 수 있거나, 또는 런타임은 일반적으로 또는 임의의 소정 레시피와 관련하여 미리 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 시스템의 작동 중에 SSM 유체(7)로부터의 고체 입자는 챔버(25)의 표면 및 챔버(25) 내의 구조물(노즐(28), 턴테이블(22) 등을 포함)에 모일 수 있고, 공정이 종료되면 처리 중인 AM-파트(19)의 표면에도 모일 수 있다. 장치(10)는 이들 표면으로부터 고체 입자를 세정하기 위한 CIP 시스템(121)을 포함할 수 있다. C1P 시스템(121)은 직접 또는 매니폴드를 통해 CIP 노즐(70)에 연결된 CIP 펌프(118)를 포함할 수 있고, 이 세정 공정을 위해 고체 매체를 포함하지 않는 액체 세제 또는 담수를 사용할 수 있다. 이러한 세정 목적의 액체 세제는 SSM 유체(7)로부터 추출될 수 있다. 보다 구체적으로, SSM 유체(7)의 분무 공정이 종료된 후, 매체 펌프(37)는 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)에 부유된 매체 입자가 탱크(31)의 바닥에 가라앉기에 충분한 시간 동안 오프로 전환될 수 있다. CIP 펌프(118)로의 CIP 입구(124)는 탱크(31)에 연결될 수 있고, 탱크(31) 내의 CIP 입구(124)의 개구를 탱크(31)의 바닥보다 충분히 높은 높이에 위치하도록 배치시켜 CIP 펌프(118)로 유입되는 SSM 유체(7)에 고체 매체 입자가 없거나 실질적으로 없을 것이다(탱크(31)의 바닥으로 가라앉았기 때문에). 필터(127)는 CIP 펌프(118) 및 CIP 노즐(70)로 진출하는 고체 입자를 감소시키거나 제거하기 위해 CIP 입구(124)와 연결될 수 있다. CIP 펌프(118)는 탱크(31)로부터 유체를 인출하고 챔버(25) 내의 표면에 분무되는 노즐(28)로 강제시켜 그들 표면으로부터 고체 매체 입자를 세정하여 탱크(31)로 내려가도록 일정 시간 동안 작동될 수 있다. 대안적으로, 이러한 세정 목적으로 깨끗한 물 또는 깨끗한 세제 공급이 이용될 수 있다. CIP 노즐(70)은 임의의 적합한 노즐일 수 있고, 제한 없이 복수의 개구를 가진 튜브, 또는 튜브 및 개구의 시스템(또는 튜브 상에 장착된 노즐)을 포함할 수 있다.
단일 분지를 포함하는 탱크(31)를 사용하는 것보다, 탱크(31)는 2개의 섹션: SSM 유체(7)를 포함하는 제 1 섹션과 깨끗한 액체 세제 또는 물만을 함유하는 제 2 섹션으로 분리될 수 있다. 깨끗한 액체 세제/물을 함유하는 섹션은 CIP 시스템(121)에 사용될 수 있고, 깨끗한 액체 세제/물을 소망의 온도로 유지하기 위한 자체 히터를 포함할 수 있다. 또한, CIP 펌프(118)는 탱크(31)로부터 모든 액체 세제/물을 배출하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 적층 가공 파트의 서포트 재료를 제거하고 및/또는 표면을 평활화하는 방법으로서 구현될 수 있다. 이러한 방법에 있어서, 분무 챔버, 서포트 표면, 하나 이상의 노즐, AM-파트 및 SSM 유체가 제공될 수 있다(200). AM-파트는 서포트 표면 상에 배치될 수 있고(203), SSM 유체는 AM-파트의 노즐로부터 분무될 수 있다(206).
제 1 노즐(28A)의 수평 위치 및 제 2 노즐(28B)의 수직 위치는 턴테이블(22)로부터 소망의 거리만큼 떨어져 있도록 조정될 수 있다. AM-파트(19)는 분무 챔버(25) 내의 턴테이블(22) 상에 배치될 수 있고, 이는 관통문(130)을 통해 접근될 수 있다. AM-파트(19)는 케이지 덮개가 있거나 없는 턴테이블(22) 상에 놓이거나, 또는 턴테이블(22)에 고정될 수 있다. 그 후, 관통문(130)은 폐쇄되고 단단히 닫혀질 수 있어 실질적으로 분무 챔버(25)를 수밀하게 만든다. 이어서 사용자는 HMI(40)의 입력 시스템을 사용하여 AM-파트(19) 및/또는 서포트 재료(13)에 기초하여 장치(10)에 대한 작동 파라미터를 선택하고 밀도, 기하학적 구조, 재료, 및/또는 다공성 등의 빌드 재료(16) 특성을 선택할 수 있다. 작동 파라미터는 SSM 유체(7)를 구성하는 액체 및 고체 입자의 농도 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)가 가열될 온도, 유지될 pH 레벨, SSM 유체(7)가 노즐(28)로 펌핑될 압력(매체 펌프(37)의 속도 및 매체 펌프(37)와 노즐(28) 사이의 밸브(88)가 개방되는 정도 중 하나 또는 둘 모두를 설정함으로써), 노즐(28)에 대한 공기의 압력, 각각의 노즐(28)에 대한 온/오프 및/또는 펄싱 레벨, 공정을 실행하는 시간의 길이, 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)에 부유된 고체 입자를 유지하기 위한 교반 레벨(즉, 유체가 탱크(31)로 즉시 되돌아가 펌핑되는 간격 및 탱크(31)로 공급되는 공기의 압력), 및/또는 공정의 종료 시 세정 시간의 길이를 포함할 수 있다. 또한, 작동 파라미터는 노즐(28)의 출발점 및 이동 거리에 대한 설정을 포함할 수 있고, 바람직하게는 노즐(28)의 이동 속도 및 턴테이블(22)의 회전 방향과 속도뿐만 아니라 SSM 유체(7) 분무에 의한 공정 동안에 AM-파트(19)가 항상 포함되도록 설정된다. 이들 거리와 속도는 시스템에 의해 허용하는 최소값 및 최대값 내의 임의의 값일 수 있다. 이들 파라미터는 HMI(40)를 사용하여 조작자에 의해 선택될 수 있는 다양한 "레시피"로서 장치(10)에 미리 프로그래밍될 수 있다. 이들 파라미터는 변경되고, 사이클 시간을 감소시키거나 또는 소망의 외부 표면 거칠기를 감소시키는 등의 서포트 제거 및 표면 평활화 공정의 효율을 증가시키도록 선택될 수 있다. 본 발명의 일실시형태에 있어서, 파라미터의 일부 또는 전부는 예를 들면, 서포트 재료(13), 빌드 재료(16), AM-파트(19)의 기하학적 구조 및 표면 거칠기 등을 포함하는 그들의 특성을 식별할 수 있는 시각 시스템을 사용하여 자동으로 결정될 수 있다. 그 후, 컴퓨터(40B)는 AM-파트가 소망의 결과를 향해 처리되도록 작동 파라미터를 조정하기 위한 액션을 취할 수 있다. 시각 시스템은 이러한 평가를 돕기 위해 CAD 모델 파일 및 AM-파트(19)에 대한 기타 메타데이터를 사용할 수 있다.
작동 파라미터가 입력되거나 선택된 후, 탱크(31)는 SSM 유체(7)를 형성하는 유체 및 고체 매체 입자(선택된 작동 파라미터에 기초하여 완전히 자동으로 또는 조작자가 수동으로 고체 입자를 추가함으로써)로 채워질 수 있다. 액체 레벨 센서(85)는 탱크(31)가 소망의 레벨로 채워지면 충전이 멈추는 때를 지시할 수 있다. 탱크(31) 내의 히터(91)는 SSM 유체(7)를 소망의 온도로 가열하기 시작하도록 활성화될 수 있다. 그 후, 서포트 제거 및 표면 마감 공정이 시작될 수 있다. 그것은 SSM 유체(7)가 최종적인 소망의 온도로 가열되기 전 또는 후에 시작될 수 있다. 매체 펌프(37)가 활성화되어 SSM 유체(7)가 탱크(31)로부터 매체 펌프(37)를 통해 노즐(28)로 흐르도록 강제될 수 있다. 또한, 매체 펌프(37)는 SSM 유체(7)의 일부를 규정된 간격으로 탱크(31)로 즉시 되돌아가 흐르도록 강제시켜, 탱크(31)에 공급된 강제 공기와 함께 고체 입자를 부유 상태로 유지하도록 할 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐(28)은 AM-파트(19)가 위치된 턴테이블(22)을 향할 수 있다. SSM 유체(7)가 노즐(28)로의 입력에 도달함에 따라, SSM 유체(7)는 노즐(28) 내의 압축 공기 흐름과 결합될 수 있다. 이러한 SSM 유체(7)와 압축 공기의 조합은 AM-파트의 서포트 재료(13) 및 빌드 재료(16)의 표면에 충격을 주기 위해 AM-파트(19)를 향해 분무될 수 있는 고속의 가압된 SSM 유체(7) 흐름을 생성한다.
매체 펌프(37)가 노즐(28)을 통해 SSM 유체(7)를 강제시키기 시작하면, 액추에이터(58)는 선택된 작동 파라미터에 의해 지시된 거리 및 속도의 범위에 걸쳐 노즐(28)을 이동시킬 수 있다. 또한, 노즐(28)로부터의 흐름은 선택된 작동 파라미터에 의해 지시될 때 펄싱될 수 있다. 제 1 (측부)노즐(들)(28A)은 수직방향으로 작동할 수 있는 반면, 제 2 (상부)노즐(들)(28B)은 수평방향으로 작동할 수 있다. 또한, AM-파트(19)가 배치되는 턴테이블(22)은 선택된 작동 파라미터에 의해 지시된 방향 및 속도로 원운동으로 회전할 수 있다. 노즐(28)의 수직 및 수평 이동(그들의 이동 범위 및 속도를 포함)과 턴테이블(22)의 회전(및 회전 속도)의 조합은 빌드 재료(16)의 전체 외부 표면을 평활하게 하고 불필요한 서포트 재료(13)를 제거하게 할 수 있다. 또한, 이 조합은 AM-파트(19)의 특정 영역을 타깃으로 하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 서포트 재료(13)가 AM-파트(19) 상에서 비대칭인 경우, AM-파트(19)는 더 많은 서포트 재료(13)를 갖는 측면이 더 오래 타기이 되도록 배향될 수 있다. 또한, 노즐(28)에 의해 발생된 소정의 압력 및 속도(뿐만 아니라 임의의 펄싱)에 대해, SSM 유체(7)가 AM-파트(19) 및 서포트 재료(13)의 외부 표면에 충돌하는 압력은 노즐(28)이 배치되는 턴테이블(22)로부터의 거리뿐만 아니라 턴테이블(22)이 회전하는 속도 및 제 1 및 제 2 노즐(28A, 28B)이 각각 수직 및 수평으로 작동되는 속도에 기초하여 변화될 수 있다. 턴테이브(22)과 함께 두 유형의 노즐(28A, 28B)이 동시에 작동하여 공정의 사이클 시간을 단축함과 아울러, 개선된 표면 마감 및 서포트 제거와 같은 공정의 효율 및/또는 효과를 높일 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요할 수 있다.
AM-파트(19)가 제조되는 특정 빌드 재료(16) 및 서포트 재료(13), 서포트 재료(13)의 기하학적 구조를 포함한 AM-파트(19)의 기하학적 구조, 및 서포트 재료(13)가 제거되는 정도와 속도뿐만 아니라 빌드 재료(16)가 평활화되는 정도와 속도를 고려하기 위해 공정에 대한 파라미터는 다르거나 및/또는 맞춤화될 수 있다. 또한, AM-파트(19) 또는 AM-파트의 그룹(19) 상에서의 단일 작업 중에는 작동 파라미터가 일정하게 유지될 필요는 없다. 예를 들면, 그들은 사이클 초반에 보다 공격적이 되도록 설정된 다음, 보다 적은 서포트 재료(13)가 남게 됨에 따라 공정 후반에 덜 공격적인 설정이 되도록 자동 조정되거나 수동으로 조정될 수 있다. 시각 시스템이 일부 또는 모든 파라미터를 결정하는데 사용되는 경우, 시각 시스템은 공정 동안에 AM-파트(19)를 평가한 다음, 예를 들면 남아 있는 서포트 재료(13)의 양 및 지금까지 달성된 평활도 대 소망의 최종 평활도의 빌드 재료(16) 평활도의 레벨을 포함한 여러 요인에 따른 작동 파라미터의 변경 사항을 제어 시스템에 알릴 수 있다. 이들 작동 파라미터의 균형을 맞추고 변화시키면 AM-파트(19)에 손상을 주지 않으면서 서포트 재료(13)가 제거될 수 있고 빌드 재료(16) 표면이 평활화될 수 있는 효과 및 효율을 증가시킨다. 또한, 한 목표를 다른 목표보다 우선 순위를 정하도록 선택할 수 있다. 예를 들면, 소정 재료로 제조된 소정의 AM-파트(19)의 기하학적 구조의 서포트 재료(13)의 제거에 대한 빌드 재료(16)의 표면 평활화를 위해서는 유체 압력을 감소시키고, 공기량을 감소시키고, 펄싱의 양을 감소시키고, SSM 유체(7) 내의 고체 매체의 비율을 변화시키고, SSM 유체(7)의 구성을 변화시키거나, 또는 이들의 조합이 바람직할 수 있다. 작동 파라미터의 임의의 소정 세트는 컴퓨터(40B)와 연결된 메모리에 레시피로서 저장될 수 있고, 그 레시피는 각각의 작동 파라미터를 재입력하는 것이 아니라 향후 조작자에 의해 선택될 수 있다.
공정 동안에 액체 레벨 센서(85)가 SSM 유체(7)가 최소 레벨 아래로 떨어졌음을 나타내면(예를 들면, 유체의 증발로 인해), 소망의 농도에 따라 탱크(31)를 다시 채우도록 도징 메커니즘(82)을 사용하여 추가 유체를 자동으로 공급할 수 있다. 마찬가지로, pH 센서(106)가 pH 레벨이 소망의 레벨으로부터 변경되었음을 나타내는 경우, pH를 상향 또는 하향 조정하도록 도징 메커니즘(82)을 사용하여 추가 유체를 첨가할 수 있다. 효율성을 위해, SSM 유체(7)는 가열될 수 있고, 즉 최소 온도 이상으로 유지될 수 있다. 한편, SSM 유체(7)가 너무 뜨거우면 AM-파트(19)가 손상되거나 성능이 저하될 수 있다. 이들 경우에 있어서, 사용자는 SSM 유체(7)가 가열되기는 하지만 최대 온도를 초과하지 않도록 온도를 제어할 수 있다.
SSM 유체(7)를 분무하기 위한 소망의 사이클 시간의 종료에 도달하면, 매체 펌프(37)는 작동을 멈추고, SSM 유체(7) 내의 고체 입자는 탱크(31)의 바닥으로 가라앉을 수 있다. 그 후, CIP 펌프는 탱크(31)로부터 유체(고체 매체 입자가 없거나 실질적으로 없는)를 인출하기 시작하여 CIP 노즐(70)을 통해 강제시켜 AM-파트(19)의 표면뿐만 아니라 분무 챔버(25)의 표면 및 내부의 잔류 고체 입자를 세정할 수 있다. 메인 AM-파트(19) 공정 사이클 및 세정 사이클 모두에서 탱크(31) 내의 SSM 유체(7)로부터의 열은 챔버(25) 내의 공기를 가열할 수 있고, 따뜻한 공기는 세정 사이클 후 AM-파트(19)를 건조시키는데 도움을 줄 수 있다. CIP 사이클이 완료되면, 조작자는 분무 챔버(25)를 개방하여 AM-파트(19)를 제거할 수 있다. 챔버(25)로부터 AM-파트(19)를 제거하기 전에 조작자는 건조되는 시간을 허용할 수 있고, 이 건조는 챔버(25) 내의 가열된 공기가 도움이 될 수 있다.
상기 개시된 발명의 다양한 양태 및 다른 특징 및 기능, 또는 그것의 대안은 다수의 상이한 시스템 또는 용도에 바람직하게 결합될 수 있음이 이해될 것이다. 현재 예측하지 못하거나 기대하지 않은 다양한 대안, 변경, 변형, 또는 개선을 당업자에 의해 후속적으로 이루어질 수 있고, 또한 그들 대안, 변경, 변형, 및/또는 개선이 포함되도록 의도된다.
본 발명은 하나 이상의 특정 실시형태에 대해 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나는 일 없이 본 발명의 다른 실시형태가 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 본원에 설명된 작용 및/또는 단계의 조합 일 수 있다.

Claims (24)

  1. 적층 가공 파트의 빌드 재료의 표면을 평활화하기 위한 장치로서,
    분무 챔버;
    상기 분무 챔버 내의 서포트 플랫폼으로서, 적층 가공 파트를 서포트하도록 구성된 서포트 플랫폼; 및
    상기 적층 가공 파트를 향해, 부유된 고체 매체 유체("SSM 유체")를 분무하도록 구성된 하나 이상의 노즐로서, 상기 SSM 유체가 고체 입자, 소포제 및 액체를 포함하는, 하나 이상의 노즐을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SSM 유체 중 적어도 일부를 보유하는 능력을 갖는 탱크를 추가로 포함하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 SSM 유체를 소망의 온도로 가열하는 능력을 갖는 히터를 추가로 포함하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐 중 적어도 하나는,
    상기 SSM 유체의 흐름을 수용하기 위한 제 1 입구;
    공기의 흐름을 수용하기 위한 제 2 입구; 및
    상기 SSM 유체가 상기 노즐을 빠져나갈 수 있는 출구를 추가로 포함하고,
    상기 노즐은 상기 노즐의 출구를 빠져나가기 전에 상기 SSM 유체와 상기 공기를 결합하도록 구성되는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플랫폼은 상기 SSM 유체가 하나 이상의 개구를 통과하는 것을 허용하도록 구성된 하나 이상의 개구를 갖는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 서포트 플랫폼은 시계방향 및 반시계방향 중 한쪽 또는 양쪽으로 회전가능하고;
    상기 서포트 플랫폼을 회전시키기 위한 액추에이터를 추가로 포함하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 SSM 유체를 제 1 방향으로 분무하도록 구성된 제 1 노즐; 및
    상기 SSM 유체를 제 2 방향으로 분무하도록 구성된 제 2 노즐을 포함하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은 상기 제 2 방향에 수직인 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은 수평이며;
    상기 제 2 방향은 수직인 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐은 상기 제 1 노즐과 상기 서포트 플랫폼 사이의 거리를 변경하도록 구성된 조정가능한 마운트에 고정되는 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 노즐은 상기 제 2 노즐과 상기 서포트 플랫폼 사이의 거리를 변경하도록 구성된 조정가능한 마운트에 고정되는 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 노즐 중 적어도 하나는 평면 운동으로 상기 노즐을 이동시키도록 구성된 액추에이터에 직접 또는 간접적으로 연결되는 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 SSM 유체의 pH를 모니터링하도록 구성된 pH 모니터를 추가로 포함하는 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 SSM 유체를 상기 하나 이상의 노즐로 펌핑하기 위한 펌프를 추가로 포함하는 장치.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐로의 공기의 흐름을 조절하기 위한 밸브를 추가로 포함하는 장치.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 노즐로의 SSM 유체의 흐름을 제어하기 위한 컴퓨터를 추가로 포함하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 하나 이상의 노즐로의 SSM 유체의 흐름을 제어하는 밸브를 작동시키도록 프로그래밍되는 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 작동 파라미터를 저장하는 메모리를 포함하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 작동 파라미터는 (a) SSM 유체의 온도, (b) SSM 유체의 압력 및 (c) 하나 이상의 노즐에 공급된 공기의 압력을 포함하는 장치.
  20. 적층 가공 파트의 빌드 재료의 표면을 평활화하는 방법으로서,
    어느 위치에서 적층 가공 파트를 서포트하는 단계;
    액체 및 고체 입자를 포함하는 부유된 고체 매체 유체("SSM 유체")를 제공하는 단계;
    상기 SSM 유체를 상기 적층 가공 파트를 향해 분무하는 단계; 및
    상기 적층 가공 파트의 상기 빌드 재료의 표면을 평활화하도록 상기 적층 가공 파트의 상기 빌드 재료의 표면을 연마하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    공기의 흐름을 제공하는 단계; 및
    상기 공기의 흐름을 상기 SSM 유체와 결합시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 SSM 유체를 분무하면서 상기 적층 가공 파트를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 SSM 유체의 유량을 변화시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 유량을 변화시키는 단계는 밸브를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
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