KR102645662B1 - 인 시추 인퓨전을 활용하여 물체들의 솔리드 프리폼 제조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

인 시추 인퓨전을 활용하여 물체들의 솔리드 프리폼 제조를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

제조 디바이스는 디지털 모델의 3-차원 솔리드 표현을 생산하기 위한 빌드 재료의 층들을 수신하기 위한 플랫폼, 빌드 재료의 층들을 증착하기 위한 컴포넌트, 및 빌드 재료의 각각의 부분들을 디지털 모델에 포함된 데이터의 부분들을 나타내는 단면들에 바인딩하기 위한 이미징 컴포넌트를 포함한다. 제 1 이미징 컴포넌트는 프로그래밍 가능 평면 광 소스 또는 특수한 굴절 래스터링 메커니즘, 또는 다른 이미징 시스템일 수 있다. 플랫폼은 광경화성 수지를 빌드되는 컴포넌트에 제공하기 위한 인퓨전 시스템을 포함한다. 물체는 다양한 분말 재료들 또는 플라스틱 컴포넌트 중 임의의 것을 사용하는 분말 복합 컴포넌트일 수 있다.

Description

인 시추 인퓨전을 활용하여 물체들의 솔리드 프리폼 제조를 위한 방법 및 장치
관련 출원들에 대한 상호-참조
[0001] 본 출원은, 2016년 2월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 제62/300,105호, 및 2016년 5월 27일로 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 제62/342,290호의 이익을 주장하며, 이들의 개시내용은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술 분야
[0002] 본원에서 개시된 청구 대상은 일반적으로, 물체들의 솔리드 프리폼 제조(solid freeform fabrication)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원에서 개시된 청구 대상은 금속, 플라스틱, 세라믹 및 하나 이상의 유형들의 재료의 결합들을 포함하는 복합 재료들로부터 물체들의 솔리드 프리폼 제조를 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다.
[0003] SFF(solid freeform fabrication), 3DP(3D printing), DDM(direct digital manufacturing) 및 솔리드 이미징으로서 또한 알려진 AM(additive manufacturing)은 점차, 시각적으로 예증적이고 기능적인 부분들을 프로토타이핑(prototyping)하는 널리 채택되는 방법이 되고 있다. 일부 경우들에서, 이는 또한 생산 제조를 위한 비용 효과적인 수단이 되었다. 디지털 모델들에 기초하여 컴포넌트들을 생산하기 위한 매우 다양한 수단들이 존재하고, 완전한 설계 사이클에 대해 필요한 시간 및 비용을 모두 감소시켰으며, 이는 많은 산업들에서 혁신의 속도를 향상시켰다.
[0004] 일반적으로 SFF는 계층적 방식으로 달성되며, 여기서 디지털 모델은 수평 슬라이스들로 분할되고 각각의 슬라이스는 빌드 표면(build surface) 상에서 2D 이미지로서 생산된다. 이들 슬라이스들의 순차적 제조는, 디지털 모델에 의해 표현되는 3차원 물체를 집합적으로 구성하는 얇은 층들의 어그리게이트 모음(aggregate collection)을 생산한다. 전통적인 제조 기술들, 예컨대, CNC(Computer Numerically Controlled) 머시닝(machining), 주입 성형 및 다른 수단과 대조적으로, SFF는 생산 시간 및 비용을 현저하게 감소시키고, 그럼으로써, 전통적인 수단을 통한 소량 생산이 극도로 비싼 연구 및 개발 목적들을 위해 널리 채택되어 왔다. 부가적으로, SFF 디바이스들은 일반적으로 CNC 머신들과 비교하면 동작시키기 위한 전문 지식이 덜 필요하다. CNC 머신들로부터 생산되는 개별 부분들의 비용은 머신 동작의 더 긴 셋업 시간들 및 더 높은 비용들로 인해 일반적으로 더 높다. CNC-생산 부분들은 종종 SFF-생산 부분들보다 더 강하고 더 상세한 피처들을 가질 것이며, 이는 일부 애플리케이션들에서 이들을 가치있게 할 수 있다. SFF 기술들이 CNC-생산 부분들의 분해능 및 기능성을 갖는 부분들을 생산할 수 있을 때까지, 부분 생산에서 SFF의 사용은 제한된 채로 유지될 것이다.
[0005] PIM(Powder Injection Molding)은, 전통적으로 다른 성형 방법들로는 가능하지 않았을 재료들에서 고정밀 컴포넌트들을 생산하는 수단으로 널리 채택되어온 대량 생산 기술이다. 분말(powder)은 수지 바인더(resin binder)와 블렌딩되어 주입 공급 원료를 형성하며, 이는 플라스틱 주입 성형과 유사하게 금형에 주입된다. 생산된 부분은 "그린(green)" 부분이라 불리는 분말 복합 부분이다. 그린 부분은 바인더 대부분이 제거되는 디바인딩(debinding)이라 불리는 프로세스를 거친다. 결과적인 부분은 "브라운" 부분이라 불린다. 그 후, 이 브라운 부분은 분말 입자들이 함께 소결되도록 열처리를 거친다. 부분은 이 프로세스 동안 수축하고 분말 입자들 사이의 공극이 제거된다. 이들 최종 결과는 최대 근접 밀도(near full density)를 갖는 부분이다. 99.5% 초과의 밀도를 달성하기 위해 추가의 후-처리가 활용될 수 있다.
[0006] SFF에 대한 가장 보편적인 기술들 중 일부는, SLA(stereolithography), SDM(selective deposition modeling), FDM(fused deposition modeling) 및 SLS(selective laser sintering)를 포함한다. 이러한 접근법들은, 그들이 사용할 수 있는 재료들의 유형, 층들이 생성되는 방식, 생산된 부분들의 후속 분해능 및 품질 면에서 다양하다. 통상적으로, 층들은 벌크 재료 증착 방법으로 또는 선택적 재료 증착 방법으로 생산된다. 층 생산을 위한 벌크 증착 방법을 사용하는 기술들에서, 층 이미징(layer imaging)은 통상적으로 열적, 화학적 또는 광학적 프로세스에 의해 달성된다. PIM 프로세스에서 이전에 설명된 그린 부분들과 유사한 부분을 생산하기 위해 바인더를 분말 베드로 증착시키도록 잉크젯 프린트 헤드들을 활용하는 하나의 기술인 바인더 분사(binder jetting)가 존재한다. 이 그린 부분은 최종 컴포넌트를 생산하기 위해 동일한 방식으로 후-처리될 수 있다. 불행하게도, 그린 부분을 생산하는 프로세스에서의 불완전성들로 인해, 이 프로세스를 통해 생산된 최종 컴포넌트들은 종종, 고정밀 애플리케이션들에 대한 공차를 충족시키지 못한다.
[0007] 솔리드 프리폼 제조를 위한 디바이스 및 연관된 방법들의 실시예들은 다양한 애플리케이션들을 위한 컴포넌트들(예를 들어, 플라스틱, 금속 및 세라믹 부분들)의 제조를 위해 본원에서 개시된다.
[0008] 일부 실시예들에서, 본원에서 개시된 SFF 방법들 및 디바이스들은 디지털 모델의 3-차원 솔리드 표현(solid representation)의 생산을 위한 재료의 층들을 수용하기 위한 표면, 빌드 재료의 필요한 층들을 증착하기 위한 컴포넌트 또는 컴포넌트들, 또는 디지털 모델에 포함된 데이터를 나타내는 단면들로 빌드 재료를 이미징하기 위한 컴포넌트 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 빌드 재료는 미립자 재료 및 광경화성 수지 재료로 구성된다. 빌드 표면에서의 이들 재료들의 결합은 분말 복합 부분들을 생산하는 데 사용된 위에서 언급된 디바이스들의 유동학적(rheological) 제약들을 극복한다. 다른 실시예에서, 층 이미징(layer imaging)을 위해 활용되는 이미징 기술들은 최종 컴포넌트를 생산하기 위해 후-처리될 수 있는 다공성 컴포넌트들의 생산을 포함할 수 있다.
[0009] 또한, 일부 실시예들에서, 아래에서 설명되는 방법들 및 디바이스들은 빌드 재료들 중 하나로서 미립자 재료(예를 들어, 세라믹, 플라스틱 또는 금속)를 활용할 수 있다. 이 디바이스에서 생산된 부분들은 인접 입자들 사이의 바인딩을 용이하게 하기 위해 빌드 프로세스가 완료된 후 처리될 수 있다. 이러한 처리는 열적, 화학적 및 압력 처리 및 이들의 결합을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)한다. 이 제조 및 처리 프로세스의 결과들은, 솔리드 금속 부분들, 솔리드 세라믹 부품들, 솔리드 플라스틱 부분들, 다공성 금속 부분들, 다공성 세라믹 부분들, 다공성 플라스틱 부분들, 솔리드 복합 플라스틱 부분들, 및 하나 이상의 유형들의 재료를 포함하는 복합 부분들을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)한다.
[0010] 미립자 재료의 재료 증착은, 블레이드 메커니즘을 통한 스프레딩, 전달 표면 상의 정전기 증착에 이은 빌드 표면에 대한 증착, 및 압축 롤러에 대한 정전기 증착에 이은 빌드 표면에 대한 증착을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)하는 여러 수단을 통해 달성될 수 있다. 광경화성 수지(예를 들어, 수지)의 인퓨전(infusion)은 특수화된 인퓨전 빌드 플랫폼을 통해 빌드되는 컴포넌트의 바디를 통한 인퓨전을 통해 달성될 수 있다.
[0011] 층 이미징은, 프로그래밍 가능 평면 광 소스, 예컨대, DLP 프로젝터를 통한 벌크 이미징 또는 래스터 패턴을 달성하기 위해 회전 프리즘을 활용한 래스터링 레이저 소스를 통한 이미징을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)하는 여러 수단을 통해 달성될 수 있다.
[0012] 또한, 일 양상에서, 미립자 재료 및 수지 재료로 구성된 복합 물체들이 주어진 3차원 물체를 나타내는 디지털 데이터로부터 생산될 수 있도록 솔리드 프리폼 제조 디바이스가 제공된다.
[0013] 다른 양상에서, 재료의 층들의 생산을 위해 벌크 증착 기술들을 활용하는 SFF 디바이스가 제공된다.
[0014] 다른 양상에서, 복합 재료 층들을 생산하기 위해 미립자 재료를 광경화성 수지 재료와 결합하는 SFF 디바이스가 제공된다.
[0015] 다른 양상에서, 매우 다양한 재료 결합들의 사용을 가능하게 하도록 재료 컴포넌트들의 상호교환성을 허용하는 SFF 디바이스가 제공된다.
[0016] 다른 양상에서, 인퓨전 빌드 플랫폼을 통해 분말 층들의 인 시추 인퓨전(in situ infusion)을 통해 복합 층들의 생산을 달성하는 SFF 디바이스가 제공된다.
[0017] 다른 양상에서, SFF 디바이스로부터 생산된 물체들은 재료 컴포넌트들의 내부 접착을 개선하도록 열적으로, 화학적으로 또는 기계적으로 처리될 수 있다.
[0018] 다른 양상에서, 처리는 유체 챔버에서의 가압, 용매에 대한 노출, 미립자 재료의 바인딩을 용이하게 하기 위한 온도의 상승, 빌드 프로세스로부터 유도된 내부 응력들을 완화시키기 위한 온도의 상승, 또는 미립자 재료의 부분적 소결에 이은, 주 미립자 재료보다 낮은 융점을 갖는 세라믹 및/또는 금속 재료를 포함할 수 있는 3차 재료의 인퓨전을 포함할 수 있다.
[0019] 다른 양상에서, 처리는 남아있는 액체 재료의 다공성 인쇄 물체를 배수시키고, 보조 재료를 다공성 물체에 인퓨징하여 그의 공극을 채우고 완성된 물체를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
[0020] 다른 양상에서, 굴절 래스터링 시스템에 의해 지향된 에너지를 사용한 분말 재료의 직접 융합에 의해 컴포넌트들의 제조를 달성하는 SFF 디바이스가 제공된다.
[0021] 본원에서 개시된 청구 대상의 양상들 중 일부가 아래에서 언급되고 현재 개시된 청구 대상에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 달성되지만, 설명이 진행됨에 따라 아래에서 가장 잘 설명되는 첨부 도면들과 함께 취해지면, 다른 양상들이 명백해질 것이다.
[0022] 본 청구 대상의 특징들 및 이점들은 단지 설명적이고 비-제한적인 예로서 주어지는 첨부 도면들과 함께 읽혀야 하는 다음의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.
[0023] 도 1은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라, 솔리드 프리폼 제조를 위한 디바이스와 함께 사용하기 위한 굴절 래스터링 메커니즘(refractive rastering mechanism)의 우측 전방 사시도이다.
[0024] 도 2는 도 1의 래스터링 메커니즘을 활용하는 솔리드 프리폼 제조 머신의 우측 전방 사시도이다.
[0025] 도 3은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 제 2 구성의 굴절 래스터링 메커니즘을 활용하는 솔리드 프리폼 제조 머신의 좌측 전방 사시도이다.
[0026] 도 4는 도 3의 머신의 좌측 전방 상세도이다.
[0027] 도 5는 도 4의 머신의 단면도이다.
[0028] 도 6은 도 3의 머신의 상승된 상세도이다.
[0029] 도 7은 도 6의 머신의 단면도이다.
[0030] 도 8은 도 3의 머신의 아래로부터의 우측 상세도이다.
[0031] 도 9는 도 3의 머신의 좌측 상승된 단면도이다.
[0032] 도 10은 도 3의 머신의 아래로부터의 좌측 단면도이다.
[0033] 도 11은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라, 제 1 포지션에서의 분말 복합 제조 머신의 제 1 구성의 좌측 상승된 사시도이다.
[0034] 도 12는 도 11의 머신의 단면도이다.
[0035] 도 13은 제 2 포지션에서의 도 12의 머신의 상세도이다.
[0036] 도 14는 제 3 포지션에서의 도 11의 머신의 좌측 상승된 사시도이다.
[0037] 도 15는 도 14의 머신의 단면도이다.
[0038] 도 16은 제 4 포지션에서의 도 11의 머신의 좌측 상승된 사시도이다.
[0039] 도 17은 도 16의 머신의 단면도이다.
[0040] 도 18은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라, 제 1 포지션에서의 분말 복합 제조 머신의 제 2 구성의 좌측 상승된 사시도이다.
[0041] 도 19는 제 2 포지션에서의 도 18의 머신의 좌측 상승된 사시도이다.
[0042] 도 20은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 분말 복합 제조 머신의 제 3 구성의 좌측 상승된 사시도이다.
[0043] 도 21은 도 20의 머신의 단면도이다.
[0044] 도 22는 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 분말 복합 컴포넌트들을 제조하는 제 1 방법의 알고리즘식 흐름도이다.
[0045] 도 23은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 분말 복합 컴포넌트들을 제조하는 제 2 방법의 알고리즘식 흐름도이다.
[0046] 도 24는 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 분말 복합 컴포넌트들을 제조하는 제 3 방법의 알고리즘식 흐름도이다.
[0047] 도 25는 도 11 내지 도 21의 이전에 설명된 분말 복합 제조 머신 중 임의의 것에서 구현 가능한 피드백 시스템의 좌측 상승된 사시도이다.
[0048] 도 26은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 솔리드 프리폼 제조에 의해 제조될 수 있는 컴포넌트의 좌측 상승된 사시도이다.
[0049] 도 27은 도 26의 컴포넌트를 생산하는 방법의 개략적 표현의 단면도이다.
[0050] 도 28은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 솔리드 프리폼 제조에 의해 제조될 수 있는 제 2 컴포넌트의 사시도이다.
[0051] 도 29는 도 28의 컴포넌트를 생산하는 방법의 개략적 표현의 사시도이다.
[0052] 도 30은 도 29에 도시된 빌드 방법의 단면도이다.
[0053] 도 31은 도 29에 도시된 빌드 방법의 제 2 단면도이다.
[0054] 도 32는 도 31에 도시된 빌드 방법의 상세도이다.
[0055] 도 33은 도 27의 컴포넌트를 제조하는 제 2 방법의 개략적 표현의 단면도이다.
[0056] 도 34는 도 33에 도시된 빌드 방법의 상세도이다.
[0057] 도 35는 도 28의 컴포넌트를 생산하는 방법의 개략적 표현의 상세한 단면도이다.
[0058] 도 36은 도 28의 컴포넌트를 생산하는 제 4 방법의 개략적 표현의 상세한 단면도이다.
[0059] 도 37은 도 29에서 설명된 빌드 프로세스의 대안적인 구성을 활용하는 제조 머신의 좌측 상승된 사시도이다.
[0060] 도 38은 도 37에 도시된 디바이스의 상세도이다.
[0061] 도 39는 컴포넌트를 제조하는 프로세스에서 도 37에 설명된 디바이스의 상세도이다.
[0062] 도 40은 도 39에서 설명된 디바이스 및 컴포넌트의 단면도이다.
[0063] 도 41은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 복합 또는 플라스틱 컴포넌트들을 빌드하기 위한 임의의 종래의 제조 방법에 사용된 래스터 패턴의 하나의 층의 위로부터의 도면이다.
[0064] 도 42는 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 복합 또는 플라스틱 컴포넌트들을 빌드하기 위한 임의의 종래의 제조 방법에서 사용된 래스터 패턴들의 2개의 층들의 위로부터의 도면이다.
[0065] 도 43은 도 28의 컴포넌트를 제조하는 데 사용될 수 있는 경화 패턴들의 제 1 세트의 위로부터의 도면이다.
[0066] 도 44는 도 28의 컴포넌트를 제조하는 데 사용될 수 있는 경화 패턴의 제 2 세트의 위로부터의 도면이다.
[0067] 도 45는 모듈라 유체 채널들을 갖는 컴포넌트를 제조하는 데 사용될 수 있는 경화 패턴들의 세트의 위로부터의 도면이다.
[0068] 도 46은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라 이전에 설명된 제조 방법들에서 사용된 인 시추 인퓨전 방법을 사용하여 제조된 컴포넌트의 제 1 층의 좌측 단면도이다.
[0069] 도 47은 도 46의 컴포넌트의 제 1 및 제 2 층들의 도면이다.
[0070] 도 48은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라 이전에 설명된 제조 방법들에서 사용된 인 시추 인퓨전 방법의 제 2 구성을 사용하여 제조된 컴포넌트의 제 1 층의 좌측 단면도이다.
[0071] 도 49는 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 분말 재료의 직접 융합을 위해 굴절 래스터링 메커니즘을 활용하는 솔리드 프리폼 제조 머신의 좌측 상승된 사시도이다.
[0072] 도 50은 도 49에 설명된 디바이스의 사시도이다.
[0073] 도 51은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라 분말 복합 그린 부분을 생산하는 방법을 설명하는 알고리즘식 흐름도이다.
[0074] 도 52는 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라 분말 복합 그린 부분을 생산하는 제 2 방법을 설명하는 알고리즘식 흐름도이다.
[0075] 도 53은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따른 분말 복합 그린 부분을 생산하는 제 3 방법을 설명하는 알고리즘식 흐름도이다.
[0076] 도 54는 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라 다공성 브라운 부분을 생산하는 방법을 설명하는 알고리즘식 흐름도이다.
[0077] 도 55는 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라 그린 부분 또는 브라운 부분을 후-처리하는 방법을 설명하는 알고리즘식 흐름도이다.
[0078] 도 56은 현재 개시된 청구 대상의 실시예에 따라 그린 부분 또는 브라운 부분을 후-처리하는 제 2 방법을 설명하는 알고리즘식 흐름도이다.
[0079] 본 청구 대상은 다양한 애플리케이션들을 위한 컴포넌트들(예를 들어, 플라스틱, 금속 및 세라믹 부분들)의 생산을 위한 솔리드 프리폼 제조를 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들을 제공한다. 일 양상에서, 본 청구 대상은 광경화성 재료의 이미징 층들에 사용하기 위한 이미징 디바이스를 제공한다. SLA 머신에서 수지의 층들을 경화시키기 위해 레이저를 사용하여 이미지를 생산하기 위한 일반적인 기술은 빌드 표면을 가로질러 레이저를 래스터링하는 것이며 래스터 라인들은 빌드되는 물체의 단면들의 경계들에서 시작하고 끝난다. 도 1 내지 도 2는 광경화성 수지의 층들을 이미징하는데 있어 사용하기 위한 래스터링 메커니즘(150)을 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 시준된 방사선(collimated radiation)의 빔(156)이 소스(154)에 의해 방출된다. 빔(156)은 프리즘(158)에 진입하여 굴절된다. 프리즘(158)을 빠져나갈 때, 제 2 굴절이 발생하고, 그 결과는 변위된 빔(160)이다. 이 경우 프리즘(158)은 빔(156) 직경을 초과하는 두께를 갖는 정사각형 섹션이지만, 일반적으로, 짝수개의 평행한 면들을 갖는 다각형일 수 있다. 일부 경우들에서, 원하는 굴절 및 변위 거동에 의존하여, 프리즘(158)의 면들이 평행할 필요가 없을 수 있다. 이 실시예에서, 프리즘(158)은 변위된 빔(160)이 빌드 표면(102)을 가로질러 래스터링하게 하는 회전식 액추에이터(162)에 의해 회전된다. 이러한 방식으로, 프리즘 래스터링 모듈들(150) 중 하나 이상은 도 2에 도시된 바와 같은 빌드 표면(102)을 가로질러 병진이동될 수 있고, 그리하여 이미징되는 단면에 따라 소스들(154)이 스위칭 온 및 오프되면서 벌크 이미징이 달성될 수 있다.
[0080] 일부 실시예들에서, 굴절 래스터링 메커니즘의 빔 변위 용량은 사용되는 굴절 프리즘의 크기와 관련된다. 일반적으로, 이전에 설명된 메커니즘에 의해 생산된 총 라인 폭은 회전 프리즘에 의해 점유되는 공간보다 작을 수 있으며, 이는 빌드 영역을 커버하기 위해 다수의 래스터링 메커니즘을 사용하려고 할 때 지오메트리 난제를 제시한다. 도 3 내지 도 10은, 이 난제를 극복하는, 일반적으로 (10)으로 지정된 SLA 머신에 대한 하나의 가능한 구성을 도시한다.
[0081] 도 3 내지 도 10의 구성에서, SLA 머신(10)은 빌드 플랫폼(102), 빌드 통(410) 및 이미징 시스템을 포함한다. 빌드 플랫폼(102)은 광경화성 수지를 포함하는 빌드 통(410)으로 내려간다. 재료의 층이 이미징되고, 빌드 플랫폼(102)은 수지가 그 층 아래로 유동하도록 허용하기 위해 상향으로 이동하여서, 다음 층이 이미징될 수 있다. 이 프로세스는 컴포넌트(400)가 생산될 때까지 반복된다.
[0082] 이전에 언급된 바와 같이, 짝수개의 에지들을 갖는 임의의 다각형 프리즘은 연속 회전 래스터링 메커니즘에서 용이하게 사용될 수 있다. 이 경우에, 도 3 내지 도 10에 예시된 구성에서, 2개의 8각형 프리즘들(414, 416)이 사용된다. 각각의 프리즘은 3개의 별개의 빔들을 래스터링하는 데 사용된다. 다중-빔 래스터링 메커니즘에서, 빔들이 많을수록 주어진 프리즘에 의해 이미징될 수 있는 영역을 넓힐 테지만, 빔 소스들을 장착하고 정렬하는 지오메트리를 또한 복잡하게 할 것이다. 일부 구성들에서, 이러한 어레인지먼트는, 특히, 모듈 내의 모든 소스를 수용하기 위해 소스들이 프리즘으로부터 더 멀리 장착되는 경우 일반적으로, 주어진 빔 소스의 광학 경로 길이를 증가시킬 것이며, 이는 결국 빔 소스들에 대한 정밀도 요건들을 증가시킬 것이다. 주어진 프리즘을 통과하는 빔들의 수는 빔 소스들에 관한 부당한 정밀도 요건들을 부여함 없이, 빌드 영역의 완전한 이미징을 제공하도록 선택될 수 있다. 활용되는 빔들의 크기는 빔이, 이들이 프리즘들을 통과하는 동안 빔들 사이의 어떠한 간섭도 각각의 래스터링 메커니즘으로부터의 출력에 어떠한 영향도 미치지 않도록 구성될 수 있다.
[0083] 특히, 예를 들어, 중규모 및 대규모 컴포넌트를 생산하도록 설계된 구성에서, 프리즘 내의 빔들 사이에서 간섭을 초래할 빔 직경을 사용할 필요는 없다. 그러나, 이러한 애플리케이션이 바람직한 경우, 프리즘의 두께는, 교차 없이, 그리고 모듈의 다른 컴포넌트들의 기능에 부정적인 영향 없이, 프리즘 내에서 스큐 방식(skew fashion)으로 빔들이 서로를 통과하도록 빔들이 스태거링(staggered)되도록 허용하게 구성될 수 있다. 도 3 내지 도 10에 도시된 구성을 다시 참조하면, 제 1 프리즘(414)은 3개의 빔 소스(430, 432, 436)로부터의 3개의 빔들의 제 1 세트를 래스터링하는 데 사용될 수 있다. 제 2 프리즘(416)은 3개의 빔 소스들(434, 438, 440)로부터의 3개의 빔들의 제 2 세트를 래스터링하는 데 사용될 수 있다. 이들 프리즘들은, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 각각의 프리즘으로부터의 3개의 래스터링 빔 패턴들이 전체 빌드 지역을 집합적으로 이미징하도록 오프셋될 수 있다. 예시된 실시예들에서, 이들 프리즘들(414, 416)의 회전은 벨트 및 풀리 시스템(belt and pulley system)을 통해 달성되지만, 일반적으로 임의의 회전 작동 수단을 통해 달성될 수 있다. 이 경우에, 모터(460)는 풀리(462)를 구동하며, 이 풀리(462)는 프리즘들(414, 416)의 회전을 구동하는 2개의 다른 풀리들(466, 468)에 차례로 회전 운동을 전달하는 벨트(464)를 구동한다. 이들 프리즘들의 각도 포지션은 인코더들(도시되지 않음) 또는 다른 전자 각도 측정 디바이스에 의해 측정될 수 있다.
[0084] 이 레이저 및 프리즘 어레이의 기능성을 예시하기 위해, 하나의 레이저 소스(440) 및 그것이 생산한 빔(480)에 특히 주목할 것이다. 이 빔(480)은 제 2 회전 프리즘(416) 상에 입사되고 급격히 변위된 빔(500)을 생성한다. 급격한 빔(500)은 반사된 빔이 실질적으로 수직으로 정렬되도록 미러(426)에 의해 반사된다. 일반적으로, 회전 미러로 빌드 표면 상에 6개의 급격한 빔들을 반사하는 프로세스를 단순화하기 위해, 이들이 서로 근접하게 정렬되는 한 수직 정렬이 엄격하게 요구되진 않는다. 빔(500)은 제 2 미러(452)에 의해 패닝 미러 어레이(454) 상으로 반사된다.
[0085] 2개의 급격한 빔들(496, 498)은 이들이 이미 수직이기 때문에 수직 정렬을 달성하도록 미러들을 요구하지 않는다는 것을 제외하고, 다른 5개의 빔 소스들(430, 432, 434, 436, 438)이 유사한 프로세스에 처해질 수 있다. 예시된 구성에서, 3개의 다른 급격한 빔들(492, 494, 490)에 대한 수직 정렬을 각각 달성하기 위해 3개의 다른 미러들(420, 422, 424)이 사용된다. 이전에 언급된 제 2 미러(452)는 패닝 미러 어레이(454) 상에 3개의 급격한 수직으로 정렬된 빔들(494, 498, 500)을 반사하는 반면, 다른 미러(450)는 패닝 미러 어레이(454) 상에 남은 3개의 급격한 수직으로 정렬된 빔들(490, 492, 496)을 반사한다.
[0086] 각각의 빔은 빌드 영역의 일부를 이미징하기 위해 빌드 통(410)의 표면 상의 특정된 지역에 걸쳐 래스터링할 것이다. 전체 빌드 영역을 이미징하기 위해, 인접한 래스터 지역들이 약간 중첩되게 하는 것이 바람직하며, 이 중첩은 교정 동안 제어 소프트웨어에서 정정될 수 있다. 이는, 머신의 컴포넌트들의 지오메트리 공차를 참작한, 빌드 영역을 완전히 이미징하는 능력을 보장할 것이다. 이 구성에서 수직 정렬을 달성하기 위해 2개의 빔들(494, 500)이 미러들(422, 426)을 사용하기 때문에, 이 프리즘(416)으로부터 급격한 중앙 빔(498)에 의해 정의된 래스터 지역과의 중첩을 생성하는 것을 이들 미러들(422, 426)의 에지들이 방해하지 않는, 쉽게 달성 가능한 구성은 존재하지 않는다. 따라서, 이러한 구성은 이들 빔(494, 498, 500)을, 각각의 래스터 지역 사이의 갭이 주어진 래스터 지역보다 약간 좁도록 이격시킨다. 다른 프리즘(414)으로부터의 빔들(490, 492, 496)의 제 2 세트는 이러한 갭들을 커버하고 빌드 영역의 완전한 이미징을 제공하기 위해 약간 오프셋된다.
[0087] 패닝 미러 어레이(454)는, 그의 회전이 래스터링 빔들로 하여금 전체 빌드 영역을 횡단하게 하도록 모터(412)에 의해 작동될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프리즘들(414, 416) 및 패닝 미러 어레이(454) 중 하나 이상에 대한 포지션 데이터가 실시간으로 측정되어, 빌드 플랫폼(102) 상에 생산되는 컴포넌트(400)를 이미징하기 위해 6개의 빔들(490, 492, 494, 496, 498, 500) 각각의 포지션들을 계산하고 각각의 소스(430, 432, 434, 436, 438, 440)를 변조하는 데 사용된다.
[0088] 다른 양상에서, 현재 개시된 청구 대상은 분말 복합 재료 결합으로부터 컴포넌트들을 형성하는 SFF 시스템들, 디바이스들, 및 방법들을 제공한다. 그러한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들은 위에서 논의된 프리즘 래스터링 시스템들을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)하는 다양한 이미징 시스템들 중 임의의 것과 함께 사용될 수 있다. 도 11 내지 도 17은 제 1 구성의 분말 복합 제조 머신(20)을 도시한다. 도 11 및 도 12는 제 1 포지션에 있는 이 머신(20)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 머신(20)은 물체를 제조하기 위한 분말 공급 피스톤(518) 및 분말화된 재료(512)를 포함하는 분말 공급 챔버(520)를 포함한다. 빌드 챔버(522)는 수지를 분말에 인퓨징(infusing)하기 위해 내부 유동 채널(515) 및 분배 챔버(516)를 갖는 빌드 플랫폼(517)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 분말이 빌드 플랫폼(517)의 최상부 상의 구멍들의 어레이로 후방으로 유동하는 것을 방지하기 위해, 필터(514)가 빌드 플랫폼(517)의 최상부 상에 배치될 수 있다. 이 구멍들은 분말에 수지(512)를 인퓨징하는 데 사용된다.
[0089] 분말 공급 피스톤(518)은 분말(512)이 분말 공급 챔버(520)로부터 나오게 하는 제 2 포지션으로 상승된다. 분말은 롤러(510)와 같은 분말 전달 디바이스에 의해 빌드 플랫폼(517)에 전달될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 롤러(510)는 분말(512)을 분말 공급 챔버(520)로부터 빌드 플랫폼(517)으로 이동시키기 위해 역 회전 또는 정전기 전달을 활용할 수 있다. 이 프로세스에서 과량의 분말이 손실될 수 있고; 과량의 분말을 관리하는 것은 당업자에게 알려진 다양한 수단들 중 임의의 것에 의해 달성될 수 있다. 또한, 도시되고 설명된 실시예들이 분말 전달 디바이스로서 롤러(510)를 사용하지만, 당업자들은 본원에서 개시된 개념들이 당 분야에 알려진 다양한 다른 재료 전달/증착 디바이스들(예를 들어, 리코 터 블레이드(recoater blade), 롤러가 없는 정전기 분말 전달) 중 임의의 것에 동등하게 적용 가능하다는 것을 인지할 것이다.
[0090] 도 14 및 도 15는 제 3 포지션에서의 머신을 도시하며, 여기서 분말 전달 디바이스(예를 들어, 롤러(510))는 빌드 플랫폼(517) 상에 분말의 층(512)을 증착시키기 위해 완전히 작동되었다. 이 포지션에서, 수지는 빌드 플랫폼(517)의 유동 채널(515), 및 빌드 플랫폼(517)의 최상부의 모든 구멍들에 수지가 액세스하도록 허용하는 분배 챔버(516)로 펌핑될 수 있다. 수지는 필터(514)를 통해 유동하고 분말(512)에 스며든다. 강제 유동 및 모세관 효과들의 결합은 분말 층의 완전한 인퓨전을 야기한다. 이 분말 층이 수지 인퓨전 프로세스와 독립적으로 생산되고 수지 인퓨전 프로세스는, 그것이 분말 층의 밀도에 큰 영향을 미치지 않도록 제어되기 때문에, 분말 층의 밀도는 분말 증착 프로세스의 파라미터들에 의해 결정될 수 있고 기존의 분말 SFF 기술들보다 훨씬 더 높은 분말 부하 밀도들(powder loading densities)이 달성될 수 있다.
[0091] 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 인퓨징된 층은 프로그래밍 가능 평면 광 소스(110), 예컨대, DLP 프로젝터로, 이전에 설명된 굴절 래스터링 시스템을 포함하는 하나 이상의 다른 광학 이미징 디바이스로 또는 상이한 광 소스들의 결합으로 이미징될 수 있다. 인퓨전 프로세스가 후속 층들로 지속되도록 허용하기 위해, 인퓨징된 분말의 제 1 층 상에 프로젝팅되는 단면 이미지는 후속 층들에 인퓨징하도록 수지의 유동을 허용하게 설계될 수 있다. 따라서, 이들 층은 다공성 구조가 제조되도록 이미징되는 것이 유리할 수 있다. 층이 솔리드 단면으로서 이미징된 경우, 결과적인 구조는 후속 층들로의 수지의 유동을 제한할 수 있다. 이러한 다공성 구조를 달성할 수 있는 예시적인 이미징 프로세스들이 도 35 내지 도 38을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
[0092] 도 18 및 도 19는 이전에 설명된 분말 복합 SFF 머신(20)의 제 2 구성을 도시한다. 이러한 구성에서, 압축 피스톤(530) 및 연장 암(532)은 인퓨전 이전에 분말 층을 고밀도화(densify)하기 위해(즉, 증착 후에 자유 밀도보다 큰 밀도를 갖도록 하기 위해) 사용된다. 분말 증착 파라미터들에 의존하여, 분말의 이상적인 밀도가 증착 프로세스 동안 달성되지 않을 수 있고, 분말 고밀도화(powder densification)의 부가적인 수단이 요구될 수 있다. 이 경우에, 피스톤(530)은 증착된 분말(512)을 압축하여 결과적인 컴포넌트의 체적 분말 부하 밀도를 증가시키는데 사용된다. 이는 컴포넌트의 성질들을 개선할 수 있는데, 그 이유는 이들이 소결 또는 다른 열적 및/또는 화학적 처리들을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)하는 후-처리과 관련되기 때문이다.
[0093] 도 20 및 도 21은 이전에 설명된 분말 복합 SFF 머신(20)의 제 3 구성을 도시한다. 이러한 구성에서, 부가적인 분말 공급 챔버(546)가 사용되며; 이 소스(546)는 지원 분말 피스톤(544)을 통해 지원 분말(542)을 제공하는 반면, 원래의 빌드 분말(512)은 빌드되는 물체의 바디를 위해서만 사용된다. 이 경우, 롤러(510)는 원하는 최종 물체를 달성하기 위해 적절한 형상으로 빌드 분말(512) 및 지원 분말(542)을 증착시키도록 정전기 이미징 디바이스로서 사용된다. 층은 이전에 설명된 바와 같이 가능한 부가적인 고밀도화와 함께, 이전에 설명된 바와 같이 인퓨징 및 이미징될 수 있다.
[0094] 단일 분말 소스 및 광학 이미징보다는 2개의 분말 소스들 및 정전기 이미징을 사용하는 이점은 다수의 유형들의 분말들이 사용될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 빌드 분말이 인베스트먼트 주조(investment casting)에 대한 바람직한 성질들을 갖는 중합체가 되게 하고, 지원 분말이 흑연 또는 다른 고온 재료가 되게 하여서, 인쇄된 물체가 수정 없이 인베스트먼트 주조를 위해 직접 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 추가로, 인쇄된 물체가 부가적인 후-처리 또는 세정 없이 소결을 위해 노(furnace)에 배치될 수 있도록 지원 분말로서 흑연 또는 다른 고온 재료 및 빌드 분말로서 금속 분말을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우 흑연은 소결 프로세스 동안 물체를 계속 지원할 것이고, 수지 바인더가 이 프로세스 동안 연소될 것이므로 소결 프로세스 후에 쉽게 제거 가능하다. 또한, 빌드 재료로서 금속 분말을 그리고 디바인딩(debinding) 프로세스 동안 제거될 지원 재료로서 비금속(예를 들어, 플라스틱 또는 세라믹) 분말을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 물체의 구조를 위한 강철 분말, 절연체로서 세라믹 분말, 기능적 전자 컴포넌트들을 위한 실리콘 또는 다른 반도체 분말, 및 도전성 통로들을 위한 구리 또는 다른 금속 분말과 같이 2개 초과의 유형들의 분말을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 분말 크기 및 조성은 하나의 소결 온도에서 그린 부분이 소결될 수 있도록 선택될 수 있으며; 이 프로세스의 이익은 기능적 전자 시스템들을 인쇄된 부분에 통합하는 능력이다.
[0095] 일부 애플리케이션들에서 수지에 첨가제들을 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 시스템이 빌드 표면에서 전하를 제어하도록 허용하기 위해, 전해질 또는 그 밖의 도전성 첨가제를 수지에 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 이 도전성 첨가제는 예를 들어, 특히, 사용되는 분말이 달리 전기 도전성이 아닌 경우, 전자 사진 분말 증착 시스템(electrophotographic powder deposition system)의 구현에서의 동작을 개선할 수 있다. 부가적으로, 수지 혼합물이 분말 기재를 침투할 때 수지 혼합물의 습윤 성질들을 변경시키기 위해 계면 활성제를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 변경은 인퓨전의 속도를 증가시키고 제조 프로세스를 전반적으로 촉진시킬 수 있다.
[0096] 도 22는 이전에 설명된 분말 제조 프로세스들을 상세히 설명하는 알고리즘식 흐름도를 도시한다. 일반적으로, 벌크 분말 층을 생성하고, 비-선택적 방식으로 인-시추로 그 분말 층에 인퓨징하고, 빌드되는 물체의 단면을 나타내는 다공성 층을 생성하도록 층을 이미징하고, 전체 물체가 빌드될 때까지 이 프로세스를 반복하는 임의의 메커니즘이 이전에 설명된 이득들을 달성할 것이다. 이 물체는 다공성 물체 내의 남아있는 유체 수지를 경화시켜 그것을 솔리드 물체로 변환하도록 부가적인 경화를 이용하여 후처리될 수 있다. 또한, 그것은 수지 바인더를 부분적으로 또는 완전히 제거하고 내부에서 분말을 부분적으로 또는 완전히 고밀도화하기 위해 소결 처리를 통해 후처리될 수 있다. 부분이 부분적으로 소결되는 경우, 새로운 다공성 부분이 비-다공성 최종 컴포넌트를 생성하기 위해 3차 재료(예를 들어, 원래의 부분에서 사용된 분말보다 더 낮은 융점의 금속)로 채워질 수 있다.
[0097] 도 23은 도 21의 이전에 설명된 제조 방법에서 분말 층의 밀도를 증가시키는 부가적인 프로세스를 상세히 설명하는 알고리즘식 흐름도를 도시한다. 일반적으로 50-60%의 체적 분말 부하 밀도들은, 수지 기재에서 분말 입자들의 현탁액을 유지하기 위해 분산제들을 사용하는 사전 제조된 수지/분말 혼합물에서 일반적이다. 그러나 분말 야금에서, 완전히 조밀한 최종 컴포넌트들로 소결되도록 의도된 그린 부분들에서 80%를 초과하는 밀도들이 일반적으로 타겟팅된다. 50-60%보다 큰(예를 들어, 일부 실시예들에서, 70%를 초과하는) 밀도들은 수지를 포함하지 않는 다양한 분말 증착 방법들로 달성될 수 있으며; 바람직한 그린 부분(green part) 분말 부하 밀도들을 달성하기 위해, 분말 층들의 부가적인 고밀도화가 요구될 수 있다. 일반적으로, 디지털 방식으로 제조되는 그린 부분에서 가능한 한 높은 입자 부하 밀도를 달성하는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 분말 입자들의 압축이 접착(이는 제조 후 그린 부분으로부터 과도한 경화되지 않은 재료를 제거하는 프로세스를 간섭할 것임)을 야기할 수 있다는 사실에 의해 제한된다. 과도한 재료를 제거하는 프로세스는 교반(agitation), 초음파 분해 또는 용매 또는 다른 화합물을 사용한 처리를 포함(그러나 이에 제한되지 않음)하는 다양한 방법들에 의해 보조될 수 있다. 일반적으로, 후-처리 동안 과도한 재료를 제거하는 능력의 감소와 상관이 없는 가장 높은 입자 부하 밀도가 가장 바람직한 입자 부하 밀도이다. 이는 이전에 설명된 분말 압축 메커니즘을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)하는 다양한 수단을 통해 달성될 수 있다. 일반적으로, 압축 및 인퓨전 파라미터들은 하나의 프로세스가 다른 프로세스를 간섭하지 않도록 선택될 수 있다.
[0098] 도 24는 층을 정전기적으로 이미징하도록 빌드 분말 및 지원 분말을 도포하고 나서, 층 제조 프로세스를 완료하기 위해 다공성 섹션의 인퓨전 및 이미징이 이어지는 프로세스를 상세히 설명하는 알고리즘식 흐름도를 도시한다. 부가적인 고밀도화가 사용될 수 있으며, 일반적으로 지원 및 빌드 분말은 임의의 순서로 또는 동시에 증착될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 이는 광범위한 분말들의 결합의 사용을 가능하게 하고; 부가적으로, 이는 이미징 프로세스가 부분 지오메트리와 독립적이 되도록 허용하며, 이는 이미징 프로세스를 단순화하는데 유리할 수 있다. 일반적으로, 다공성 컴포넌트를 생산하는 이미징 패턴을 생산할 수 있는 임의의 광 소스가 활용될 수 있는데; 부분 층들이 분말 증착 동안 정전기적으로 이미징되기 때문에, 생산되는 부분을 따르는 이미지를 생산할 필요가 없다.
[0099] 도 25는 빌드 표면에서 분말(512)의 이미지들을 캡처하기 위해 카메라(511) 또는 다른 시각적 피드백 메커니즘을 활용하는 피드백 시스템을 도시한다. 일부 형성들 및 구성들에 대해, 분말(512)에 수지가 인퓨징됨에 따라, 그것은 컬러를 어둡게 할 것이며, 이는 인퓨전 프로세스가 완전하고 균일하다는 것을 입증하기 위해 카메라(511)에 의해 검출될 수 있다. 이 입증은 이미징 디바이스(110)로 이미징하기 전에 인퓨전이 완료되도록 보장하는 것을 도울 수 있다. 카메라(511)가 없으면, 필요한 수지 량을 예측하는데 있어 에러의 양 및 크기에 의존하여, 미리 정의된 양의 수지가 분말의 층(512) 내로 인퓨징되며, 이는 분말(512)이 과하게 인퓨징되거나 불충분하게 인퓨징되게 할 수 있다.
[0100] 도 26 및 도 27은 컴포넌트 및 낭비된 분말을 감소시키는 개선과 함께, 이전에 설명된 분말 복합 SFF 방법들을 사용하여 그 컴포넌트를 생산하는 방법을 도시한다. 이전에 설명된 방법에서, 빌드 영역 내의 모든 분말에는 수지가 인퓨징되었다. 일단 분말이 수지와 혼합되면, 미래의 사용을 위해 그 분말을 재생(reclaim)하기가 어려울 수 있다. 다수의 분말들, 특히 금속 및 세라믹 분말들은 매우 고가이며, 낭비되는 재료 및 제조 비용을 감소시키기 위해, 빌드 프로세스 동안 수지가 인퓨징되는 분말의 양을 제한하는 것이 유리하다.
[0101] 이전에 설명된 SFF 방법에서와 같이, 그의 표면 상에 증착된 수지를 인퓨징하기 위해 수지 인퓨전 채널(604)을 갖는 빌드 플랫폼(602)이 활용된다. 이러한 구성의 빌드 프로세스 동안, 스킨(606)이 이미징되며, 스킨(606)은 솔리드이고 수지가 그의 경계를 넘어 침투하도록 허용하지 않는다. 이 스킨(606)은 솔리드(즉, 비-다공성) 경계 층을 생산하도록 레이저 모듈들을 디지털 방식으로 변조함으로써 이미징된다. 일반적으로, 이는 본원에서 설명된 래스터링 메커니즘으로 달성될 수 있거나, 또는 프로젝터 또는 레이저 갈바노미터(galvanometer)와 같은 보조 이미징 메커니즘을 활용함으로써 달성될 수 있다. 스킨(606)의 기능은 생산의 수단에 독립적이다. 이 스킨(606)은 빌드 플랫폼(602)의 표면을 따라 시작하고, 빌드 플랫폼(602)의 어느 공극들이 빌드 프로세스 동안 제조되는 물체(600) 및 지원 구조(610)에 수지를 공급할 수 있는지를 제한한다. 이 경우에, 물체(600) 및 지원 구조(610) 둘 모두는 제조 프로세스 동안 수지가 유동하는 것을 허용하기 위해 다공성이다. 제조 프로세스 동안 솔리드 스킨(606)을 사용하는 이익은 후속 빌드 프로세스 동안 재생되고 사용될 수 있는 상당한 양의 인퓨징되지 않은 분말(608)이 존재한다는 것이다. 레이저가 부분을 빌드하도록 분말을 함께 융합(fuse)시키는데 사용되는 종래의 분말-기반 생산에서, 이 융합 프로세스의 열 효과들은 남아있는 분말의 활용성에 부정적인 영향을 미친다. 후속 빌드들에서 품질이 유지되기 위해, 미사용 분말을 완전히 폐기시킬 필요가 종종 있다. 마이크로-스케일 금속 분말들은 매우 비싸고, 이 생산 방법은 빌드 프로세스 후에 상당한 양의 미사용 분말의 재생을 허용하고, 이에 따라 생산 프로세스에서 낭비 및 비용을 감소시킨다. 이 결과를 달성하기 위해 사용되는 이미징 프로세스의 추가의 세부사항들은 도 41 내지 도 44에서 설명된다.
[0102] 다른 양상에서, 도 28 내지 도 32에 도시된 바와 같이, 현재 개시된 청구 대상은 이전에 언급된 다공성 이미징 기술을 이용하는, 솔리드 플라스틱 컴포넌트들(즉, 분말 복합 컴포넌트들이 아님)을 생산하기 위해 활용될 수 있는 SFF의 다른 방법을 제공한다. 컴포넌트(620)는 빌드 표면에서의 인퓨전을 위해 수지를 제공하도록 인퓨전 채널(604)을 활용하는 빌드 플랫폼(602) 상에 제조된다. 이 프로세스는, 빌드 챔버(624) 내의 격리된 대기 제어를 허용하도록 화학적으로 불-침투성이지만, 빌드 프로세스에서 활용되는 수지를 경화시킬 수 있는 임의의 광학 이미징 시스템에 의한 이미징 액세스를 허용하도록 투명한 이미징 액세스 윈도우(626)를 갖는 빌드 챔버(624) 내에 포함될 수 있다.
[0103] 위에서 논의된 방법들과 유사하게, 컴포넌트(620)는 다공성으로 제조될 수 있으며, 솔리드 스킨(622)을 갖는다. 그러나, 이전의 방법들에 의해 형성된 분말 복합 구조들과 대조적으로, 어떠한 분말도 존재하지 않으며, 액체 표면(628)을 형성하는 최상부 이미징 표면으로 컴포넌트(610)를 통해 수지를 펌핑함으로써 새로운 액체 수지 층들이 생산된다. 이 프로세스의 이점은, 새롭게 이미징된 층이 빌드 통의 바닥에 달라붙지 않고 이전에 설명된 바와 같이, 인버티드 빌드 구성들에서 일반적인 바와 같이 다음 층의 제조 이전에 박리를 필요로 하지 않기 때문에 새로운 수지 층을 제조하는 프로세스를 촉진시킨다는 것이다. 이 경우에, 표면 장력은 빌드되는 컴포넌트(620)의 최상부 표면에서 액체 층(628)을 유지시키며; 이는 이후에 다뤄지는 바와 같이, 생산되는 층의 지오메트리에 영향을 줄 수 있다.
[0104] 도 33 및 도 34는 보조 지원 유체(634)가 지원 유체 포트(632)를 통해 빌드 챔버(630)에 부가되는 대안적인 구성을 도시한다. 이 유체는 일반적으로 사용되는 수지와 혼합되지 않고, 사용되는 수지보다 낮은 밀도를 가져서, 이 유체는 빌드되는 물체(620)의 최상부로부터의 수지의 오버플로우를 방지할 수 있다. 부가적으로, 지원 유체는 액체 표면(628)의 형성에 있어 지오메트릭 에지 효과들이 완화되도록 선택될 수 있다.
[0105] 도 35는 빌드 챔버(630) 내의 산소 농도를 증가시키기 위해 대기 제어가 활용되는 추가의 구성을 도시한다. 용존 산소는 광중합 수지들 내에서 일반적으로 사용되는 반응인 자유 라디칼 중합(free radical polymerization)을 억제한다. 이 부가적인 산소는 중합이 거의 또는 전혀 발생하지 않을 수 있는 중합 데드 존(polymerization dead zone)(638)을 생성한다. 따라서, 새로운 빌드 층의 중합은 일반적으로 액체 층(628)의 활성 존(636) 내에서만 발생한다. 대기 중의 산소는 중합을 적어도 부분적으로 억제하기에 충분하지만, 활성 존 및 데드 존의 두께를 제어하기 위해 산소 농도를 증가시키는 것이 유리할 수 있다. 이 경우에, 지원 유체(634)는 또한 산소 장벽으로서 작용하여 액체 층(628)에서 잠재적인 산소 농도 구배(gradient) 에지 효과들을 무효화한다. 대안적으로, 농도 구배 에지 효과들이 특정 애플리케이션에 대해 요구되는 것을 초과하여 컴포넌트 정밀도를 감소시키지 않을 것으로 결정되는 경우, 대기 중 산소 제어는 도 28 내지 도 32에 도시된 구성에서 또한 사용될 수 있다.
[0106] 도 36은 솔리드 스킨(622)과 함께 다공성 부분(620)을 구성하기 위해 빌드 플랫폼(602)을 통해 수지가 공급되는 추가의 구성을 도시한다. 이 경우에, 오버플로우 수지(625)는 부분(620)을 둘러싼다. 바람직한 점성, 광학 및 열 성질들을 또한 갖는, 수지와 혼합되지 않는 충전 유체(627)는, 진입 포트들(621)의 어레이를 통해 공급되고 배출 포트들(623)을 통해 빌드 챔버를 나간다. 이 충전 유체(627)는 오버플로우 수지(625)와 이미징 윈도우(626) 사이의 간극을 채운다. 충전 유체(627)는 일부 구현들에서, 물 또는 요구된 성질들을 갖는 다른 유체일 수 있다. 사용되는 수지의 밀도보다 큰 밀도를 갖도록 선택되는, 위에서 설명된 지원 유체(634)와 대조적으로, 충전 유체(627)는 수지의 밀도보다 낮은 밀도를 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 지원 유체(634)는 부분(620) 주변의 빌드 챔버(630) 내의 공간 대부분을 점유하고 최상부 층 상에서 수지가 오버플로우되는 것을 방지하도록 설계되는 반면, 충전 유체(627)는 빌드 챔버(630)가 대부분 수지로 채워지는 상황들에서 사용될 수 있고, 충전 유체(627)는 오버플로우 수지(625)의 최상부에 걸쳐 유동하도록 설계될 수 있으며, 이는 빌드되는 부분(620)의 최상부 상의 새로운 수지의 균일한 분포를 보장한다.
[0107] 또한, 일부 실시예들서, 충전 유체(627)는 이미징 프로세스 동안 생성된 열 에너지를 흡수하도록 구성된다. 광중합 수지를 수반하는 신속한 제조 동안 상당한 양의 열이 생성되며, 이 열은 빌드되는 부분(620)의 기계적 성질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이 프로세스 동안 냉각제로서 작용하도록 충전 유체(627)의 층을 부가하면 이 이슈를 완화한다. 주어진 유체의 특정 냉각 용량은 수지와 냉각 유체 사이의 열 상호작용에 의존하여 변동될 것이며; 소정의 유체들은 소정의 수지들에 더 적합할 수 있다. 냉각 유체의 선택은 냉각 효과들을 최적화(가장 낮은 계면 열 저항)하면서, 수지 분배를 돕기 위해 점성 상호작용을 또한 활용하도록 이루어져야 한다. 이 이미지의 충전 유체(627)가 오버플로우 수지(625)와 이미징 윈도우(626) 사이의 갭을 완전히 채우는 반면, 일부 경우들에서, 유체(627)와 이미징 윈도우(626) 사이의 에어 갭이 수용 가능할 수 있다. 일반적으로, 어떠한 에어 갭도 존재하지 않는 경우, 재료의 층을 이미징하기 위해 광학 에너지가 이동해야 하는 광 계면들의 수가 감소되고, 어떠한 에어 갭도 존재하지 경우, 광학 에너지가 방해받거나 정밀도를 손실할 가능성이 거의 없지만, 유체(627)의 성질들 및 그것이 빌드 챔버(624)를 통해 유동하는 레이트에 의존하여, 에어 갭이 바람직할 수 있다.
[0108] 현재 개시된 청구 대상의 다른 양상에서, 도 37 내지 도 40은 도 3 내지 도 10에서 설명된 구성과 유사한, 상향식 빌드 시스템(bottom-up build system)을 사용하는 대안적인 구성을 도시한다. 상향식 빌드 구성이 갖는 주요 난제들 중 하나는, 새로운 층이 이미징되기 위해 새로운 수지가 부분 아래로 유동하기 전에 경화된 재료의 층이 빌드 통의 바닥으로부터 박리되어야 한다는 요건이다. 이 구성에서, 빌드 통(410)의 바닥은 강성 투명 윈도우(413) 및 갭(예를 들어, 에어 갭)에 의해 강성 투명 윈도우로부터 분리된 가요성 투명 윈도우(411)의 2개의 층들을 포함한다. 부분(603)이 가요성 윈도우(411)으로부터 인출(withdrawn)됨에 따라, 윈도우(411)의 굴곡은 윈도우가, 일괄적으로 떼어지기 보단, 새로운 층에서부터 벗겨지도록 허용하며, 이는 상대적으로 더 완만한 박리 프로세스를 발생시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 압력 센서(415)는 갭과 통신하도록 제공될 수 있고, 압력 센서(415)는 가요성 윈도우(411)가 그의 원래의(즉, 변형되지 않은) 포지션으로 리턴하고 다음 층이 이미징될 수 있는 시기를 결정하기 위해, 가요성 윈도우(411)와 강성 윈도우(413) 사이의 갭 내의 공기의 체적의 간접적인 측정으로서 활용될 수 있다.
[0109] 박리 문제를 추가로 개선하기 위해, 일부 실시예들에서, 수지는 이전에 설명된 구성들에서와 같이 빌드 플랫폼(602)을 통해 그리고 다공성 부분(603)을 통해 펌핑된다. 부분(603)을 통해 수지를 공급함으로써, 이는 새로운 재료 층들을 생성할 때 점성 저항(이는 이러한 유형의 제조 시스템의 속도를 최적화할 때 중요한 제한 팩터임)을 극복하는 난제를 완화시킨다. 제조되는 부분(603)의 다공성 내부 구조는 수직 수지 압력 구배를 생성할 것이며, 이는 빌드 표면에서 더 낮은 유체 압력 및 빌드 플랫폼(602) 내에서 더 높은 빌드 압력을 초래한다. 이러한 압력 구배를 완화하고 그것이 부분(603)에 대해 야기할 수 있는 임의의 응력을 감소시키기 위해, 하나 이상의 부가적인 수지 채널들(605)이 빌드 프로세스 동안 제조될 수 있고, 후-처리 동안 제거될 수 있다. 수직 압력 구배가 완전히 줄어들 수 없더라도, 하나 이상의 부가적인 수지 채널들(605)의 포함은 부분(603)에 대한 손상을 야기할 가능성이 적을 레벨로 압력을 감소시키는데 도움이 될 수 있다. 여기서 도시된 채널(605)은 중공 수지 공급 도관이며, 빌드되는 부분(603)에 통상적으로 존재하는 압력 구배와 비교할 때 그의 높이에 걸친 무시할 수 있는 수지 압력 손실을 갖는다. 이 방법은 일반적으로 빌드 플랫폼(602)을 통해 수지를 공급함으로써 다공성 컴포넌트들을 제조하기 위한 이전에 설명된 방법들 및 구성들 중 임의의 것에 적용될 수 있다.
[0110] 위에서 언급된 플라스틱 제조 방법들에서, 다공성 부분이 생산된다. 이 부분은 그것 내에 남아있는 유체 수지를 솔리드화(solidify)시키기 위해 후-경화가 필요할 수 있다. 대안적으로, 남아있는 액체 수지는 배수될 수 있고, 부분은 다른 중합체로 충전되고 경화될 수 있다. 이 중합체는 광경화성 수지, 에폭시 수지 또는 원하는 기계적 성질들을 획득하도록 선택된 다른 충전제일 수 있다. 부가적으로, 이 부분의 다공성은 인베스트먼트 주조 프로세스에서 유리할 수 있는데, 여기서 컴포넌트의 연소 성질들은 컴포넌트 내의 재료의 감소에 의해 상당히 개선될 것이다.
[0111] 다른 양상에서, 본 청구 대상은 솔리드 프리폼 제조에 의해 물체를 형성하기 위한 방법을 제공한다. 사용되는 SFF 프로세스의 특정 종류에 상관없이, 바람직한 다공도(degree of porosity)는 광경화성 재료들의 조사를 제어함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 광경화성 재료들을 조사하는 데 사용되는 이미징 디바이스는 빌드되는 물체의 단면의 선택된 프랙션(예를 들어, 40-70% 미만)만을 이미징하도록 활성화될 수 있다. 특히, 도 41 내지 도 44는 도 3 내지 도 10에 설명된 이미징 시스템을 포함한, 다양한 이미징 시스템들 중 임의의 것으로 생산 가능한 래스터 패턴들의 세트를 도시한다. 도 41은 제 1 층 상에 사용되는 제 1 경화 패턴(640)을 도시하고, 도 42는 제 2 층 상에 사용되는 제 2 경화 패턴(642)을 도시한다. 경화 파라미터들이 적절하게 선택되고 빌드 프로세스가 인접한 층들 간에 제 1 경화 패턴(640) 및 제 2 경화 패턴(642)을 교번한다고 가정하면, 최종 결과는, 구조적으로 견고한 물체를 허용하는, 40-60% 초과의 다공성을 갖는 격자 구조가 될 것이며, 이는 유체가 그것을 통해 쉽게 유동하도록 허용할 것이다. 경화된 구조의 공칭 다공성이 60%보다 클 수 있지만, 이전에 논의된 바와 같이 가능한 한 낮은 다공성의 분말 기질을 갖는 것이 바람직하다는 것에 주의해야 한다. 이 기술이 분말 복합 제조에 적용될 때, 빌드되는 물체의 결합된 다공성은 15-25%보다 낮을 가능성이 높을 것이다. 일반적으로, 더 높은 분말 부하 밀도들은 보다 높은 품질의 컴포넌트들을 산출할 것이지만, 수지 유동을 더 큰 정도로 억제할 것이며; 이에 따라, 수지 유동에 대한 저항을 감소시키기 위해 경화 패턴 다공성을 최대화하면서, 빌드 프로세스 및 후처리 동안 컴포넌트가 온전하게 유지되는데 필요한 최소량의 구조적 완전성을 제공하는 경화 패턴을 활용하는 것이 바람직하다.
[0112] 도 43은 도 28 내지 도 32에서 설명된 플라스틱 제조 방법에 적용된 바와 같은 이러한 경화 패턴들을 도시한다. 이 방법은 다공성 내부 구조(650) 주위의 솔리드 스킨(652)을 경화한다. 이 경화 방법은 도 3 내지 도 10에 설명된 시스템을 포함한, 하나 이상의 프로그래밍 가능 광 소스들을 사용함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 개별적으로 또는 함께 결합하여 사용되는 다양한 다른 프로그래밍 가능 광 소스들 중 임의의 것이 원하는 경화 패턴을 달성하는 데 사용될 수 있다. 도 44는 도 26 및 도 27에서 설명된 복합 제조 방법에 적용된 바와 같은 그러한 경화 패턴들의 적용을 도시한다. 이전에 표시된 바와 같이, 다공성 구조(650)가 이미징되며, 경계 층(654)이 솔리드 스킨(652)으로부터 컴포넌트를 분리한다. 인퓨징되지 않은 분말(656)은 향후 사용을 위해 보존될 수 있다. 이 경우에, 스킨은 경계 층과 함께 유체 유동 도관으로 작용한다. 빌드되는 물체에 돌출 지역들이 존재하는 경우(이는 일반적으로 지원 구조를 필요로 할 것임), 이는 어떠한 지원 구조도 이들 돌출 지역들에 부착하지 않고 수지가 이들 돌출 지역들에 인퓨징되도록 허용하는 유체 유동 구조들로 대체될 수 있다. 스킨은 미사용된 분말을 보존하도록 수지 유동을 여전히 제어할 것이며, 스킨과 빌드되는 물체 사이의 경계는, 빌드되는 물체에 직접 연결되는 물리적인 지원들 없이 물체가 (인퓨징되고 인퓨징되지 않은 것 양자 모두의) 주변의 분말에 의해 지원되도록 허용한다. 결과적으로, 물체의 표면은 다른 SLA 제조 프로세스들에서 통상적인 바와 같이 지원 재료로부터의 연결 지점에 의해 손상되지 않을 것이다(unmarred). 물체(650)로부터의 스킨(652)의 분리는 인퓨전을 위한 부가적인 유체 유동을 제공하고, 소결 또는 다른 처리 이전에 컴포넌트를 세정할 때 필요한 후-처리의 양을 감소시킬 수 있다.
[0113] 도 45는 이전에 설명된 분말 복합 또는 다공성 중합체 제조 방법들 및 구성들 중 임의의 것에서 활용될 수 있는 경화 패턴을 도시한다. 일부 경우들에서, 다수의 다공성 서브섹션들(657, 658)을 갖는 컴포넌트를 생산하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 섹션들(657, 658)을 분할하는 벽들(659)은, 후속 층들에서 수지 유동이 부당하게 제한되지 않도록 충분히 얇다고 가정하면, 이는 이전에 설명된 제조 방법들 및 구성들로부터 실질적으로 벗어남 없이 구현될 수 있다. 이 이미징 방법이 유리한 여러 애플리케이션들이 존재한다. 예를 들어, 주입 성형을 위한 툴링(tooling)을 인쇄할 때, 주입 프로세스 동안 툴링의 온도를 제어하도록 컨포멀 냉각 채널들을 생산하는 것이 종종 바람직하다. 이러한 다공성 서브섹션들은 툴링 성능을 개선하기 위해 컨포멀 냉각 채널들로서 사용될 수 있다. 또한, 후-처리 동안 컴포넌트를 침투하는 이전에 설명된 방법은, 인쇄된 컴포넌트의 상이한 섹션들에서 상이한 기계적 성질들이 바람직한 경우, 개선될 수 있다. 다공성 서브섹션들은 경화되지 않은 수지를 배출시킬 수 있고 인쇄된 부분의 특정 지역들에 대해 바람직한 강화된 가요성, 강성, 인성, 강도 또는 다른 물리적 성질들을 생산하기 위해 다른 재료들로 침투될 수 있다. 인쇄된 툴링의 예에서, 특정 두께를 갖는 툴의 내부 표면에 의해 존이 정의될 수 있고; 이 존은 툴링 성능을 개선하도록 내열 재료로 채워질 수 있는 격리된 다공성 존으로서 구성될 수 있는 반면, 이 제 1 존 이외의 부가적인 존들은 이 내부 존 주위의 컨포멀 냉각 채널들로서 구성된다.
[0114] 도 46 및 도 47은 인퓨전 동안 인퓨징된 층과 제 2 층 사이의 상호작용을 도시한다. 이전에 설명된 바와 같이, 분말 입자들(660)이 빌드 플랫폼(602) 상에 증착되고 수지가 인퓨징된다. 이들 입자들(660) 사이에 (더 많은 입자들이 증착될 수 있는 갭들을 허용하는) 메니시(menisci)(662)가 형성되지만, 다공성 구조에서 분말을 함께 바인딩하도록 이미징될 수 있는 충분한 수지를 여전히 제공한다. 분말 입자들(664)의 제 2 층에 수지가 인퓨징되고, 새로운 메니시(666)가 제 2 층에 인퓨징하는 프로세스 동안 형성된다. 이 프로세스는 완전한 컴포넌트가 생산될 때까지 반복된다.
[0115] 도 48은 분말 층들의 인퓨전 및 이미징을 가능하게 하는 대안적인 방법을 도시한다. 산소 레벨들이 상승되도록 빌드 영역의 분위기가 제어되는 경우, 주어진 층의 메니시(662) 각각에 중합 데드 존이 형성된다. 이는 중합이 발생할 수 있는 표면(668)을 낮춘다. 이 방법의 이점은, 이것이 분말을 함께 바인딩하는 시스템의 능력을 손상시킴 없이 새로운 분말이 증착되는 훨씬 더 많은 공간을 허용한다는 것이다. 이와 관련하여, 이 시스템은 수지 유동이 억제되지 않는, 분말 입자들 사이에 안정된 바인딩을 제공할 수 있고, 빌드된 컴포넌트에서의 분말의 어레지먼트는 동질성이다. 이는 후-처리 동안 소결을 위한 최상의 가능한 그린 부분을 제공할 것이다.
[0116] 도 49 및 도 50은 인쇄된 컴포넌트를 생산하도록 분말이 직접 융합되는 대안적인 구성을 도시한다. 종래의 레이저 소결 애플리케이션들에서, 레이저 갈바노미터는 컴포넌트들을 제조하도록 분말의 층들의 섹션들을 융합시키는데 활용되지만, 이러한 시스템들은 통상적으로 10m/s 미만의 스캐닝 속도들을 달성할 수 있다. 이들 애플리케이션들에서 분해능(예를 들어, 열 포화로 인해 바인딩 프로세스 동안 형성되는 용접 비드(weld bead)들)을 손상시키는 열 효과들을 제한하기 위해 더 높은 래스터링 레이트를 갖는 것이 유리하다. 이전에 설명된 래스터링 모듈(150)은 사용된 에너지의 파장에 무관하기 때문에, 적절한 굴절 재료가 프리즘(158)에 대해 선택될 수 있다고 가정하면, 그것은 임의의 파장의 에너지로 구현될 수 있다. 이 구현에서, 래스터링 모듈(150)로부터의 급격한 빔(160)은 도 3 내지 도 10에서 설명된 이미징 시스템과 유사하게, 고정된 미러(670)로부터 그리고 회전식 액추에이터(672)에 의해 제어되는 패닝 미러(674) 상으로 반사된다. 결과적인 빔(676)은 빌드 플랫폼 상의 분말 층(512)에 걸쳐 후속적으로 래스터링되고, 디지털 방식으로 변조되어 부분의 섹션을 이미징한다. 또한, 레이저 갈바노미터 시스템은 통상적으로 10m/s 미만의 스캔 속도들만을 달성할 수 있지만, 개시된 래스터링 모듈(150)은 100m/s를 초과하는 스캔 속도들에서 동작되면서, 빔의 포지션을 모니터링하는데 있어 매우 높은 정밀도를 여전히 유지한다.
[0117] 도 51은 이전에 설명된 방법들 및 구성들 중 임의의 것을 활용하여 분말 복합 그린 부분을 생산하는 방법을 설명한다. 이전에 설명된 방법들 및 구성들에서, 수지는 빌드 플랫폼을 통해 분말 내로 인퓨징된다. 이 프로세스의 속도는 이 인퓨전 프로세스의 속도에 부분적으로 의존한다. 이 속도는 수지에의 VRA(Viscosity Reducing Agent)를 부가에 의해 개선될 수 있다. 알콜들과 같은 유기 용매들이 이러한 목적을 달성할 수 있다. 이상적으로, 이 VRA는 높은 증기압을 가져서, 빌드 표면에 노출되고 이미징 프로세스 동안 열을 생성하면, VRA가 증발하여, 인쇄되는 부분의 바디에 포함되는 수지에서의 고농도의 VRA 및 빌드 표면에서의 저농도의 VRA가 존재하는 농도 구배를 생산할 것이다.
[0118] 도 52는 그린 부분을 생산하기 위한 제 2 방법을 설명한다. 이전에 설명된 방법들 및 구성들에서, 스킨 및 다공성 내부 구조가 그린 부분을 구성하기 위해 이미징되었다. 일반적으로, 완전한 다공성 내부 구조를 구성할 필요는 없고; 골격 내부 구조를 구성하는 것으로 충분할 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 그린 부분의 내부 구조의 중요성은 생산 및 후-처리 단계들 동안 구조적 지지를 제공하는 것이고; 이 작업에 적합한 임의의 구조는, 가능한 한 경화될 재료를 적게 요구하면서, 주어진 컴포넌트에 대한 빌드 시간을 최적화할 것이다. 일부 경우들에서, 디바인딩 및 소결 프로세스에서 생존하기 위해 그린 부분에 필요한 구조적 완전성을 제공하기 위해 후-경화가 필요할 수 있다.
[0119] 도 53은 그린 부분을 생산하기 위한 제 3 방법을 설명한다. 이는 도 52에 설명된 방법에 관한 추가의 변동이다. 이 방법에서, 부분의 스킨만이 이미징된다. 이 방법과 이전 방법들의 중요한 차이는 이 경우에, 이미징되는 "스킨"은, 이 스킨의 내부 표면이 생산되는 부분의 외부 표면이 되도록 정의된다는 것이다. 스킨을 이미징하는 프로세스는 빌드되는 부분 내에 상당한 양의 경화되지 않은 수지를 남긴다. 이 수지는 인쇄 프로세스가 완료된 후 부분으로부터 배출되거나 펌핑될 수 있으며, 결과적인 컴포넌트에는 왁스 또는 다른 바인딩 매질이 인퓨징될 수 있다. 스킨은, 분말 및 보조 바인딩 매질만을 포함하는 그린 부분을 발생시키도록 화학적 처리에 의해 제거될 수 있다. 이 방법은 광중합체의 연소 성질들이 차선적(suboptimal)인 상황에서 바람직할 수 있다. 특히, 다수의 통상적인 광중합체들은 인베스트먼트 주조에 대해 사용될 때 연소 프로세스 후에 남아있는 측정 가능한 회분(ash content)을 갖는다. 이 회분은 통상적으로 재료의 원래의 체적의 프랙션으로서 측정된다. 주조를 목적으로 특별히 의도된 수지들은 약 0.1% -0.25%의 회분 등급들을 가질 수 있지만, 일부 상황들에서, 이는 여전히 너무 높은 것으로 간주될 수 있으며, 이 경우 왁스 또는 보조 바인딩 매질의 사용이 유익할 수 있다. 예를 들어, PIM 제조에서, 디바인딩 및 소결 동안 완전히 제거될 수 있는(즉, 무시할 수 있는 회분을 가질 수 있는) 왁스들 및 다른 중합체들이 통상적으로 사용된다. 일부 광중합체들은 양호한 연소 성질을 갖도록 개발되었지만, 어느 것도 PIM 제조에 전통적으로 사용되는 중합체들만큼 성과를 보이지 않고; 이 프로세스는 관련된 모든 재료들의 성질들을 이용한다. 일부 구현들에서, 스킨은 이전의 구성들에서와 같이 이미징될 수 있으며, 후-처리 전에 제거될 필요가 없다. 이 방법의 최적의 구현은 활용되는 바인딩 및 분말 재료들에 의존할 것이다.
[0120] 도 54는 가능하게는, 도 49 및 도 50에서 설명된 구성을 활용하여 다공성 부분을 생산하는 방법을 설명한다. 중합체 바인더에 의해 바인딩된 그린 부분을 생성하기 보다는, 이 방법은 부분적으로 소결된 다공성 컴포넌트를 생산하기 위해 분말 공급 원료의 직접 융합을 활용하였다. 통상적으로, 레이저 소결 애플리케이션들에서, 재료의 층들이 소결될 때 이들이 겪는 수축으로 인해 소결 프로세스 동안 상당한 내부 응력들이 생산된다. 재료의 층들을 부분적으로만 소결시킴으로써, 이러한 응력들이 대체로 회피될 수 있다. 이는, 이전에 설명된 바와 같이 그린 부분을 디바인딩한 후에 생산된 브라운 부분과 유사하게, 서로 약간만 부착된 분말 입자의 어레인지먼트인 부분을 생산할 것이다. 따라서, 이 부분은 고밀도화된 최종 컴포넌트를 생산하기 위해 유사한 방식으로 후-처리될 수 있다. 이 후-처리은 균일한 가열이 포함되기 때문에, 어떠한 부가적인 열 응력들도 이 프로세싱 동안 생성되지 않는다.
[0121] 도 55 및 도 56은 소결을 위한 브라운 부분들을 생산할 수 있는 위에서 언급된 방법들 및 구성들 중 임의의 것에 적용될 수 있는 소결 프로세스의 정밀도를 개선하는 방법들을 설명한다. 일반적으로, 그린 부분에서 가능한 최고 분말 부하 밀도를 달성하는 것이 바람직하다. 이 밀도는 부분의 전체 체적에 대한 그린 부분에서의 분말의 체적으로서 계산된다. 이는 또한, 소결 동안 발생할 수축의 양을 예측한다. 더 많은 양의 수축은 부분을 왜곡시켜 정밀도를 손상시킬 수 있다. 일반적으로, 분말 베드 인퓨전 방법은 약 60-65% 분말 부하 밀도를 용이하게 달성할 수 있다. 제조 및 디바인딩 후에, 브라운 부분이 생산된다. 이 부분은 또한 도 49, 도 50 및 도 54에 설명된 방법들 및 구성들에 따라 생산될 수 있다. 이 부분의 체적 밀도는 또한 약 65%일 수 있다. 입자 크기 분포가 다수의 피크들을 포함하는 멀티모달(multimodal) 분말은 이 초기 밀도를 증가시키는데 사용될 수 있다. 부가적으로, 브라운 부분이 보조 인퓨전 프로세스를 거치게 함으로써 밀도가 증가될 수 있다. 브라운 부분의 분말 부하 밀도를 증가시키기 위해, 브라운 부분에는 제조 동안 사용된 초기 분말과 동일한 재료의 나노입자들이 인퓨징될 수 있다. 브라운 부분에 남아있는 공극들을 통해 자유롭게 유동하기에 충분히 작은 입자들은 액체 캐리어의 입자들의 현탁액을 브라운 부분으로 유동시키거나, 또는 입자 유동성을 강화하도록 브라운 부분을 초음파 자극 하에 입자들의 배스(bath)에 노출시킴으로써 도입될 수 있다. 입자들 또는 입자들의 액체 현탁액을 표면 위에서 유동시키는 것은 연마 프로세스라는 점에서 주의되어야 하며; 부분의 구조적 완전성을 보존하기 위해, 이 보조 미립자 인퓨전 프로세스를 허용하기에 충분한 다공성을 유지하면서, 입자들을 함께 추가로 바인딩하기 위해 부분이 초기 부분 소결 프로세스를 거치게 하는 것이 필요할 수 있다. 브라운 부분이 부분적으로 소결되고 입자들이 인퓨징되면, 그의 공극 프랙션(void fraction)(부분에서 비-분말 재료의 체적 프랙션)은 약 35%로부터 약 10-12%로 감소될 수 있고, 이에 따라 고밀도화된 부분을 획득하는데 필요한 수축의 양을 감소시키고 잠재적 왜곡을 또한 감소시킨다.
[0122] 그린 부분에서 분말의 체적 프랙션을 증가시키도록 미립자 재료를 부가하는 이러한 방법들은 또한, 제조 동안 부분 내의 별개의 다공성 존들을 이미징하는 이전에 설명된 방법과 결합될 때 특히 유리한 효과들을 가질 수 있다. 예를 들어, 그린 부분의 상이한 존들을 격리하는 것은 완성된 부분의 상이한 지역들에서 상이한 밀도들을 달성하도록 완전 소결 이전에 미립자 재료가 특정 섹션들에 인퓨징되도록 허용할 수 있다. 부분은 조밀한 스킨을 요구할 수 있지만 다공성 내부로부터 혜택을 받을 수 있고; 이는 툴 내부에 내장된 컨포멀 냉각 채널들을 갖는 인쇄된 금속 툴링에 적용될 수 있다. 이는 툴링, 예컨대, 드릴 비트들(drill bits), 밀 비트들, 라우터 비트들 등(이는 절단 에지를 형성하기 위해 완전히(fully) 조밀한 외부 표면을 요구할 것임)에 또한 적용될 수 있지만, 냉각제가 툴을 통해 펌핑되도록 허용하기 위해 다소 다공성인 내부로부터 혜택을 받을 수 있다. 이 경우에, 냉각제 유동을 위한 출구 포트들로서 작은 다공성 지역들을 남겨두어야 하며, 최종 결과는 임의의 지오메트리를 갖도록 디지털 방식으로 제조될 수 있는 고성능 절단 툴일 것이다.
[0123] 이전에 설명된 방법들 대부분에서, 특히 부분적으로 또는 완전히 조밀한 최종 컴포넌트들로 소결될 수 있는 그린 부분들의 제조를 위한 주 빌드 재료로서 사용되는 금속 및 세라믹 분말에 대한 참조가 이루어졌다. 일반적으로, 임의의 분말 또는 분말들의 블렌드가 활용될 수 있으며, 분말 또는 분말 블렌드와 매칭하도록 원하는 유동 성질들을 갖는 임의의 수지가 이 빌드 프로세스에서 활용될 수 있다. 여러 부가적인 옵션들이 아래에서 설명된다.
[0124] 플라스틱 및 흑연 분말의 블렌드는 최종 제품이 본질적으로 자체-윤활성(self-lubricating)이 될 수 있도록 활용될 수 있다. 부가적으로, 금속 및 흑연 분말의 블렌드는 유사한 성질들을 갖는 최종 제품을 달성하기 위해 활용될 수 있다. 플라스틱 대 금속의 비가 5:1을 초과하는 플라스틱 및 금속 분말의 블렌드는, 유도 또는 마이크로파 처리를 통한 후-처리이 금속 입자들로부터 나오는 열로 인해 인접한 플라스틱 입자들의 부가적인 융합을 야기하도록 활용될 수 있다. 부가적인 분말 결합들이 빌드 분말에 대해 사용될 수 있고, 원하는 후-처리 단계들 및 원하는 최종 제품에 의존하여, 분말의 부가적인 결합이 지원 분말로서 사용될 수 있다.
[0125] 본 청구 대상은 그의 사상 및 본질적인 특성들로부터 벗어남이 없이 다른 형태들로 구현될 수 있다. 이에 따라, 설명된 실시예들은 모든 면이 제한적이 아니라 예시적인 것으로서 고려된다. 본 청구 대상이 소정의 바람직한 실시예들의 견지에서 설명되었지만, 당업자들에게 명백한 다른 실시예들이 또한 본 청구 대상의 범위 내에 있다.

Claims (37)

  1. 분말 복합 제조 머신(powder composite fabrication machine)으로서,
    빌드 플랫폼(build platform);
    상기 빌드 플랫폼에 분말 재료의 제1 층을 전달하도록 구성된 분말 전달 디바이스;
    인퓨전(infusion)을 위해 광경화성 재료(photocurable material)를 상기 빌드 플랫폼을 통해 상기 분말 재료의 제1 층으로 전달하도록 구성된 수지 공급 시스템; 및
    상기 빌드 플랫폼 위에 포지셔닝되고 상기 분말 재료의 제1 층에서 상기 광경화성 재료의 적어도 일부를 조사하여 상기 광경화성 재료와 인퓨징(infusing)된 상기 분말 재료의 제1 층으로부터 분말 복합 컴포넌트의 제1 층의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 이미징 디바이스(imaging device)를 포함하고,
    상기 분말 전달 디바이스는 상기 분말 재료의 제1 층 상에 상기 분말 재료의 제2 층을 전달하도록 구성되고, 상기 수지 공급 시스템은 인퓨전을 위해 상기 광경화성 재료를 상기 빌드 플랫폼 및 상기 광경화성 재료와 인퓨징된 분말 재료의 제1 층을 통해 상기 분말 재료의 제2 층으로 전달하도록 구성되며, 상기 이미징 디바이스는 상기 분말 재료의 제2 층에 상기 광경화성 재료의 적어도 일부를 조사하여 상기 광경화성 재료와 인퓨징된 상기 분말 재료의 제2 층으로부터 분말 복합 컴포넌트의 제2 층의 적어도 일부를 형성하도록 구성되는,
    분말 복합 제조 머신.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 빌드 플랫폼은 상기 분말 복합 컴포넌트의 복수의 층들의 형성을 수용하기 위해 상기 이미징 디바이스에 대해 선택적으로 이동 가능한,
    분말 복합 제조 머신.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 분말 전달 디바이스는 분말 공급 챔버로부터 상기 빌드 플랫폼으로 상기 분말 재료를 이송하도록 이동 가능한 롤러(roller)를 포함하는,
    분말 복합 제조 머신.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 롤러는 역-회전 롤러 또는 정전기 전달 롤러 중 하나를 포함하는,
    분말 복합 제조 머신.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 분말 전달 디바이스는 복수의 분말 소스들로부터의 분말 재료를 전달하도록 구성되는,
    분말 복합 제조 머신.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 분말 재료는 상기 복수의 분말 소스들로부터의 상이한 분말 재료들을 각각 포함하는,
    분말 복합 제조 머신.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 상이한 분말 재료들은 플라스틱 분말, 금속 분말, 세라믹 분말 및 반도체 분말로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    분말 복합 제조 머신.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 상이한 분말 재료들은 빌드 분말(build powder) 및 지원 분말(support powder)을 포함하는,
    분말 복합 제조 머신.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 빌드 분말은 금속 분말을 포함하고, 상기 지원 분말은 비-금속 분말을 포함하는,
    분말 복합 제조 머신.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 빌드 플랫폼에 전달되는 상기 분말 재료의 밀도를 제어하도록 구성된 압축 디바이스를 포함하는,
    분말 복합 제조 머신.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 압축 디바이스는 상기 분말 재료의 전달 후에 자유 밀도(free density)보다 더 크게 되도록 상기 분말 재료의 체적 분말 부하 밀도(volumetric powder loading density)를 증가시키도록 구성되는,
    분말 복합 제조 머신.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 분말 재료를 상기 분말 전달 디바이스에 공급하기 위한 분말 공급 챔버를 더 포함하고,
    상기 분말 전달 디바이스는 계량된 양의 분말 재료를 상기 분말 공급 챔버로부터 상기 빌드 플랫폼으로 이송하도록 구성되는,
    분말 복합 제조 머신.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 분말 공급 챔버로부터 계량된 양의 분말 재료를 배출하는 분말 공급 피스톤을 더 포함하는,
    분말 복합 제조 머신.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스는, 상기 광경화성 재료를 전달하는 동안 상기 광경화성 재료가 선택된 층을 통해 유동하는 것을 허용하기에 충분한 다공성을 갖도록 상기 분말 복합 컴포넌트의 선택된 층의 적어도 일부를 형성하기 위해, 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 선택된 프랙션(fraction)에 걸쳐 상기 광경화성 재료를 조사하도록 구성되고,
    상기 분말 전달 디바이스는 상기 분말 복합 컴포넌트의 하나 이상의 이전에 조사된 층들의 최상부에 분말 재료를 전달하도록 구성되며,
    상기 수지 공급 시스템은 상기 분말 재료에 인퓨징하기 위해 상기 분말 복합 컴포넌트의 하나 이상의 이전에 조사된 층들을 통해 상기 광경화성 재료를 전달하도록 구성되고,
    상기 이미징 디바이스는 상기 광경화성 재료의 적어도 일부를 조사하여 상기 분말 복합 컴포넌트의 다음 층의 적어도 일부를 형성하도록 구성되는,
    분말 복합 제조 머신.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스는 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 70% 미만을 조사하도록 구성되는,
    분말 복합 제조 머신.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스는 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 둘레만을 조사하여 상기 분말 재료 및 상기 광경화성 재료 주위에 스킨(skin)을 형성하도록 구성되는,
    분말 복합 제조 머신.
  17. 분말 복합 제조를 위한 방법으로서,
    분말 재료를 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계;
    상기 분말 재료에 상기 빌드 플랫폼을 통해 전달된 광경화성 재료를 인퓨징(infusing)하는 단계;
    분말 복합 컴포넌트의 층을 적어도 부분적으로 솔리드화(solidify)시키기 위해 상기 광경화성 재료를 조사하도록 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계; 및
    상기 분말 재료를 전달하는 단계, 상기 분말 재료에 상기 광경화성 재료를 인퓨징하는 단계, 및 상기 분말 복합 컴포넌트를 형성하도록 상기 광경화성 재료를 선택적으로 조사하는 단계를 반복하는 단계를 포함하고,
    상기 광경화성 재료는, 상기 분말 재료가 이전에 전달되고 경화되지 않은 광경화성 재료와 혼합된 하나 이상의 영역들을 통해 전달되는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 분말 재료를 상기 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계는,
    분말 공급 챔버로부터 계량화된 양의 분말 재료를 배출하는 단계; 및
    상기 계량화된 양의 분말 재료를 상기 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 분말 재료를 상기 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계는 상기 분말 재료의 밀도를 제어하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 분말 재료의 밀도를 제어하는 단계는, 증착 후에 자유 밀도보다 더 크게 되도록 상기 분말 재료의 체적 분말 부하 밀도를 증가시키는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  21. 제17 항에 있어서,
    상기 분말 재료를 상기 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계는, 복수의 분말 소스들로부터의 상이한 분말 재료들을 상기 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 상이한 분말 재료들은 플라스틱 분말, 금속 분말, 세라믹 분말 및 반도체 분말로 이루어진 그룹으로부터 선택되는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 분말 소스들로부터의 상이한 분말 재료들을 전달하는 단계는 빌드 분말 및 지원 분말을 상기 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 빌드 분말은 금속 분말을 포함하고, 상기 지원 분말은 비-금속 분말을 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  25. 제17 항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계는, 상기 광경화성 재료를 전달하는 단계들을 반복하는 동안 상기 광경화성 재료가 상기 분말 복합 컴포넌트의 층을 통해 유동하는 것을 허용하기에 충분한 다공성을 갖도록 상기 분말 복합 컴포넌트의 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시키기 위해 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 선택된 프랙션에 걸쳐 상기 광경화성 재료를 조사하는 단계를 포함하고;
    상기 분말 재료를 전달하는 단계, 상기 분말 재료에 상기 광경화성 재료를 인퓨징하는 단계, 및 상기 광경화성 재료를 선택적으로 조사하는 단계를 반복하는 단계는,
    상기 분말 복합 컴포넌트의 하나 이상의 이전에 조사된 층들의 최상부에 분말 재료를 전달하는 단계;
    상기 분말 재료에 인퓨징하기 위해 상기 분말 복합 컴포넌트의 하나 이상의 이전에 조사된 층들을 통해 상기 광경화성 재료를 전달하는 단계; 및
    상기 분말 복합 컴포넌트의 다음 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시키기 위해 상기 광경화성 재료를 조사하도록 상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계를 반복적으로 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 선택된 프랙션에 걸쳐 상기 광경화성 재료 및 상기 분말 재료를 조사하는 단계는, 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 70% 미만을 조사하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  27. 제17 항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계는, 상기 분말 재료 및 상기 광경화성 재료 주위에 스킨을 형성하도록 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 둘레만을 조사하는 단계를 포함하고;
    상기 스킨의 완성 시에, 상기 방법은,
    상기 분말 재료로부터 상기 광경화성 재료를 제거하는 단계;
    상기 분말 재료에 바인딩 매질(binding medium)을 인퓨징하는 단계;
    상기 분말 재료 및 상기 바인딩 매질로 구성된 그린 부분(green part)을 드러내도록 상기 스킨을 제거하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  28. 제17 항에 있어서,
    상기 분말 재료를 전달하고 상기 분말 재료를 인퓨징하고, 상기 분말 재료를 선택적으로 조사하는 단계들을 반복하기 전에, 상기 이미징 디바이스로부터 점차 멀어지도록 상기 빌드 플랫폼을 하강시키는 단계를 포함하며,
    상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 층은 선행 층의 최상부 상에 형성되는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  29. 제17 항에 있어서,
    상기 분말 복합 컴포넌트로부터 부분적으로 또는 완전히 상기 광경화성 재료를 제거하도록 후-처리를 수행하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  30. 솔리드 프리폼 제조에 의해 물체를 형성하기 위한 방법으로서,
    광경화성 재료를 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계 － 상기 광경화성 재료를 전달하는 단계는, 분말 재료를 상기 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계와, 상기 분말 재료에 상기 빌드 플랫폼을 통해 전달된 광경화성 수지를 인퓨징하는 단계를 포함함 －;
    상기 물체의 재료 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시키도록 제조될 물체의 각각의 단면의 선택된 프랙션에 걸쳐 상기 광경화성 재료를 조사하도록 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계; 및
    상기 물체를 형성하기 위해 상기 광경화성 재료를 전달하고 상기 광경화성 재료를 선택적으로 조사하는 단계들을 반복하는 단계를 포함하고,
    상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계는, 상기 광경화성 재료를 전달하는 단계들을 반복하는 동안 상기 광경화성 재료가 상기 재료 층을 통해 유동하는 것을 허용하기에 충분한 다공성을 갖도록 상기 재료 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시키는 단계를 포함하는,
    솔리드 프리폼 제조에 의해 물체를 형성하기 위한 방법.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계는 비-다공성 경계를 형성하기 위해 상기 재료 층의 둘레 주위의 상기 광경화성 재료의 연속적인 부분을 선택적으로 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 분말 재료에 상기 광경화성 수지를 인퓨징하는 단계는, 상기 비-다공성 경계 내에 포지셔닝된 분말 재료의 일부만에 인퓨징하는 단계를 포함하는,
    솔리드 프리폼 제조에 의해 물체를 형성하기 위한 방법.
  32. 제30 항에 있어서,
    상기 제조될 물체의 각각의 단면의 선택된 프랙션에 걸쳐 상기 광경화성 재료를 조사하도록 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계는, 상기 물체의 각각의 단면의 70% 미만을 조사하는 단계를 포함하는,
    솔리드 프리폼 제조에 의해 물체를 형성하기 위한 방법.
  33. 제30 항에 있어서,
    상기 물체를 형성하기 위해 상기 광경화성 재료를 전달하고 상기 광경화성 재료를 선택적으로 조사하는 단계들을 반복하는 단계는,
    상기 물체의 하나 이상의 이전에 조사된 층들을 통해 상기 광경화성 수지를 전달하는 단계; 및
    상기 물체의 다음 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시키도록 상기 물체의 하나 이상의 이전에 조사된 층들 최상부 상의 상기 광경화성 재료의 층을 조사하도록 상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계를 반복적으로 포함하는,
    솔리드 프리폼 제조에 의해 물체를 형성하기 위한 방법.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 물체의 하나 이상의 이전에 조사된 층들을 통해 상기 광경화성 재료를 전달하는 단계는, 상기 하나 이상의 이전에 조사된 층들 내에서 발현되는 임의의 수직 압력 구배(vertical pressure gradient)를 감소시키도록 구성된 하나 이상의 수지 채널들을 통해 상기 광경화성 재료의 적어도 일부를 전달하는 단계를 포함하는,
    솔리드 프리폼 제조에 의해 물체를 형성하기 위한 방법.
  35. 분말 복합 제조를 위한 방법으로서,
    분말 재료를 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계;
    상기 분말 재료에 광경화성 재료를 인퓨징하는 단계;
    분말 복합 컴포넌트의 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시기 위해 상기 광경화성 재료를 조사하도록 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계; 및
    상기 분말 복합 컴포넌트를 형성하기 위해, 상기 분말 재료를 전달하는 단계, 상기 분말 재료에 광경화성 재료를 인퓨징하는 단계, 및 상기 광경화성 재료를 선택적으로 조사하는 단계들을 반복하는 단계를 포함하고,
    상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계는, 상기 광경화성 재료를 전달하는 단계들을 반복하는 동안 상기 광경화성 재료가 상기 분말 복합 컴포넌트의 층을 통해 유동하는 것을 허용하기에 충분한 다공성을 갖도록 상기 분말 복합 컴포넌트의 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시키기 위해 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 선택된 프랙션에 걸쳐 상기 광경화성 재료를 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 분말 재료를 전달하는 단계, 상기 분말 재료에 상기 광경화성 재료를 인퓨징하는 단계, 및 상기 광경화성 재료를 선택적으로 조사하는 단계들을 반복하는 단계는,
    상기 분말 복합 컴포넌트의 하나 이상의 이전에 조사된 층들의 최상부에 분말 재료를 전달하는 단계;
    상기 분말 재료에 인퓨징하기 위해 상기 분말 복합 컴포넌트의 하나 이상의 이전에 조사된 층들을 통해 상기 광경화성 재료를 전달하는 단계; 및
    상기 분말 복합 컴포넌트의 다음 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시키기 위해 상기 광경화성 재료를 조사하도록 상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계를 반복적으로 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  36. 제35 항에 있어서,
    상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 선택된 프랙션에 걸쳐 상기 광경화성 재료 및 상기 분말 재료를 조사하는 단계는, 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 70% 미만을 조사하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
  37. 분말 복합 제조를 위한 방법으로서,
    분말 재료를 빌드 플랫폼으로 전달하는 단계;
    상기 분말 재료에 상기 빌드 플랫폼을 통해 전달된 광경화성 재료를 인퓨징하는 단계;
    분말 복합 컴포넌트의 층을 적어도 부분적으로 솔리드화시기 위해 상기 광경화성 재료를 조사하도록 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계; 및
    상기 분말 복합 컴포넌트를 형성하기 위해, 상기 분말 재료를 전달하는 단계, 상기 분말 재료에 광경화성 재료를 인퓨징하는 단계, 및 상기 광경화성 재료를 선택적으로 조사하는 단계들을 반복하는 단계를 포함하고,
    상기 이미징 디바이스를 선택적으로 활성화시키는 단계는, 상기 분말 재료 및 상기 광경화성 재료 주위에 스킨을 형성하도록 상기 분말 복합 컴포넌트의 각각의 단면의 둘레만을 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 스킨의 완성 시에, 상기 방법은,
    상기 분말 재료로부터 상기 광경화성 재료를 제거하는 단계;
    상기 분말 재료에 바인딩 매질을 인퓨징하는 단계;
    상기 분말 재료 및 상기 바인딩 매질로 구성된 그린 부분을 드러내도록 상기 스킨을 제거하는 단계를 포함하는,
    분말 복합 제조를 위한 방법.
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