KR20000057191A - 개선된 물체 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적층 물체 제조를 위한 개선된 방법을 제공한다. 상기 방법은 종이와같은 기재(64)의 단편들상에 원하는 단면의 아우트라인(67)을 프린트하는 것을 포함한다. 프린트는, 예를들어 레이저 프린터(66)를 사용하여 수행할 수 있다. 다음에, 프린트된 기재들을 결합하고(70), 아우트라인에서 각각의 기재를 약화시키기에 충분한 에너지(68)를 상기 프린트된 아우트라인에 가한다. 삼차원 물체가 얻어질 수 있다. 이러한 물체는 모델, 원형, 또는 실제 작동부로 사용될 수 있다.
Description
다른 부품과 상호작용하도록 정밀 제조를 필요로하는 부품 및 원형(prototype)과 같은 물체(object)를 제조하기위해 레이저 기술을 사용하는 것이 알려져있다. 과거에, 이러한 부품 및 원형은 일반적으로, 나무, 플라스틱 또는 유사한 재료로부터 숙련공에 의해 제조되었다. 또는 그렇지않으면, 이러한 항목들은 고체 금속으로부터 기계가공되었다. 이러한 두 방법은 시간 소모적이고, 숙련공을 필요로하고, 또 비교적 돈이 많이 들었다.
적층 물체 제조 또는 레이저 물체 가공("LOM")에 있어서, 물체의 삼차원상을 발생하기위하여 그리고 삼차원 고체 물체를 생성하는 LOM 장치에 연결된 컴퓨터에 지시를 내리기위하여, CAD(컴퓨터 지원 설계)프로그램이 사용된다.
더욱 상세하게, LOM은 접착제를 예비코팅시킨 단일층의 종이를 수평 플렛폼(horizontal platform)에 제공하는 것을 포함한다. 적층 로울러는 상기 플렛폼에 상기 종이가 부착되도록 하기위하여 열을 이용한다. 레이저 절삭 헤드는 레이저 빔을 방출하고, 또 상기 레이저 헤드는 이것의 이동을 조절하기에 적합한 모우터의 작용으로 상기 종이층위에서 이동한다. 상기 CAD 발생 지시에 따라 안내되는 상기 레이저 빔은 상기 종이층상의 원하는 물체의 제 1 단면을 정밀하게 절단한다. 이어서, 상기 레이저는 상기 단면 영역외부의 모든 초과 종이를 썰어내서, 상기 단면 경계의 외부에는 종이가 실제적으로 없게된다.
상기 수평 플렛폼은 하향하게 이동하고 제 2 층의 종이가 전진하여 제 1 층의 종이에 적층된다. 이전과 같이, 물체의 제 2 단면이 레이저 빔에의해 절단되고 초과 종이가 썰어진다. 각각의 단면은, 이전 및 이후의 종이 시이트의 아우트라인(outline)과 흔히 약간 상이한 아우트라인에서 절단된다.
이러한 방법은 수 백개의 단면이 절단될 때 까지 반복되는데, 각각의 단면은 한 장의 종이 두께로 이루어진다. 모든 단면이 절단되면, 종이 스택(stack)이 제거되고, 초과 종이가 상기 단면으로부터 분리되고(위에서 나타낸 레이저 썰기에 의해 촉진됨) 원하는 삼차원 물체가 남는다. 이러한 제품은 외관이 나무와 유사하고, 샌드페이퍼로 닦여지거나 또는 기계가공됨으로써 변형될 수 있다.
LOM에 의해 삼차원 물체를 제조하는 것은, LOM이 이전의 방법과 비교하여 고속 및 비교적 저코스트에서 삼차원 물체를 생성할 수 있기 때문에, 예전에 이용가능했던 수공 원형 및 패턴에 대한 중대한 진보를 나타냈다.
그러나, 이러한 적층 물체의 각각의 시이트를 제조하는 것은, 각각의 종이 시이트위에서 레이저 절단 헤드가 가로이동하는 경로가 컴퓨터 제어 시스템내에 재프로그램되긴 하지만 상기 헤드가 시이트에서의 원하는 절단 경로를 물리적으로 가로이동해야 하기 때문에, 비교적 시간 소모적이다. 이러한 시스템을 사용하면, 평균 복잡성을 갖는 모델의 경우에 모든 필요한 시이트의 적층 및 절단에 36시간이상이 걸리긴하지만 우수한 품질의 적층모델이 제조될 수 있다.
따라서 특히 본 발명의 목적은, 필요한 프로필(profile)에서 각각의 시이트의 절단 또는 취급이 기존의 장치와 비교하여 비교적 신속하게 달성되고, 각각의 시이트로 절단될 프로필을 따라 기계적 성분을 물리적으로 반드시 가로이동시킬 필요가 없는, 적층 시이트들로 형성된 물체 제조 시스템을 제공함에 있다.
본 발명은 물체 제조 방법에 관한 것이다.
도면에서, 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 적층 물체의 제조를 설명한다.
도 1은 적층 물체에 혼입될 제 1 기재 시이트의 평면도이고;
도 2는 도 1의 시이트의 상부에 놓여지는 제 2 기재 시이트의 평면도이고;
도 3은 도 2의 시이트의 상부에 놓여지는 제 3 기재 시이트의 평면도이고;
도 4는 도 3의 시이트의 상부에 놓여지는 제 4 기재 시이트의 평면도이고;
도 5는 도 4의 시이트의 라인 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절취한 단면도이고;
도 6 내지 도 19는 본 발명의 방법에 따른 적층되지않은 물체의 제조를 예시하는 것으로서;
도 6은 본 발명의 물체의 제조에서 한 단계의 일실시예의 투시도이고, 도 7은 도 6의 측면도이고;
도 8은 본 발명의 또다른 실시예의 투시도이고, 도 9는 도 8의 측면도이고;
도 10은 아우트라인에서의 약화후 도 8의 시이트의 투시도이고, 도 11은 도 10의 단면도이고;
도 12는 상이한 실시예로서, 도 8의 시이트의 투시도이고, 도 13은 단면도이고;
도 14는 본 발명의 또다른 실시예의 투시도이고, 도 15는 도 14의 시이트의 측면도이고;
도 16은 도 14에 대한 변형예의 투시도이고, 도 17은 측면도이고;
도 18은 허니콤 구조를 가지며 본 발명의 방법에서 사용되는 기재를 보여주며;
도 19는 프린트된후의 도 18의 기재를 보여주며;
도 20 내지 29는 본 발명의 물체를 제조하기위한 장치의 실시예들을 예시하는 것으로서;
도 20 내지 22는 상기 장치의 일실시예를 보여주는데, 도 20은 투시도, 도 21은 평면도, 및 도 22는 측면도이고;
도 23 내지 25는 상기 장치의 제 2 실시예를 보여주는데, 도 23은 등각투상도, 도 24는 도 23에서의 카울링을 삭제한 투시도, 및 도 25는 도 24의 장치의 측면도이고;
도 26 및 27은 상기 장치의 제 3 실시예를 보여주는데, 도 26은 투시도이고 도 27은 측면도이며;
도 28 및 29는 상기 장치의 제 4 실시예를 보여주는데, 도 28은 부분 절개 투시도이고, 도 29는 부분 절개 측면도이며,
도 30은 기재들의 스택이 배터리로서 어떻게 작요하는 지를 보여주며;
도 31은 직렬로 연결된 도 30의 세 개의 배터리를 보여주며;
도 32는 병렬로 연결된 도 30의 세 개의 배터리를 보여주며;
도 33은 본 발명의 일실시예의 측면을 단면으로 보여주며; 그리고
도 34 및 35는 제 4 실시예의 측면을 보여준다.
다수의 층으로 이루어져있거나 또는 단일층을 갖는 삼차원 물체가, 종래의 LOM법과 유사하지만 레이저를 이용할 필요성이 없는 방식으로 제조될 수 있음이 발견되었다. 최소한 일부의 실시예에 있어서, 본 발명은 적층될 시이트상에 필요한 아우트라인(outline)을 신속하게 전달하는데 적합하고, 시이트상의 절단될 정밀한 아우트라인을 따라 가로이동하여야 하는 어떠한 기계적 장치에 대한 필요성이 없이 계속되는 시이트들을 서로 상이한 소정의 아우트라인들로 절단하는 것을 촉진하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 최소한 하나의 기재(substrate)상에 원하는 단면의 아우트라인을 프린트하고, 상기 프린트된 아우트라인에, 상기 아우트라인에서 상기 기재를 약화시키기에 충분한 에너지를 가하는 것을 포함하는 개선된 물체 제조 방법을 제공한다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 다수의 기재 단편들 최소한 일부의 단편상에 원하는 단면의 아우트라인을 프린트하고, 상기 기재들을 결합하고, 상기 프린트된 아우트라인에, 상기 아우트라인에서 상기 기재를 약화시키기에 충분한 에너지를 가하는 것을 포함하는 개선된 적층 물체 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 제조된 물체 및 적층 물체를 제공한다.
또한 본 발명은 물체를 제조하기위한 장치를 제공하며, 상기 장치는 최소한 하나의 기재상에 원하는 단면의 아우트라인을 프린트하기위한 프린트 수단과, 상기 프린트된 아우트라인에, 상기 아우트라인에서 상기 기재를 약화시키기에 충분한 에너지를 가하기위한 에너지 발생 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 적층 물체를 제조하기위한 장치를 제공하는데, 상기 장치는 다수의 기재 단편들중 최소한 일부의 단편상에 원하는 단면의 아우트라인을 프린트하기위한 프린트 수단과, 상기 기재들을 결합하기위한 결합 수단과, 상기 프린트된 아우트라인에, 상기 아우트라인에서 상기 기재를 약화시키기에 충분한 에너지를 가하기위한 에너지 발생 수단을 포함한다.
본 발명은 예를들어 사진복사기 또는 프린터와같은 장치에 의해 삼차원 물체를 제조할 수 있기 때문에 종래의 LOM법을 크게 개선시킨다는 것을 알 수 있다. 바람직하게, 이들은, 컴퓨터가 각각의 기재상에 원하는 단면의 아우트라인을 퇴적할 것을 지시하여 기재들의 스택(stack)을 생성하도록, 종래의 LOM 장치와 유사한 방식으로 컴퓨터에 의해 안내된다.
위에서 기술한 종래 기술의 경우와 같이, 레이저가 모든 실시예에서 본 발명을 수행하는데 필수적인 것은 아니지만, 레이저를 이용하는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
상기 기재는 직재료(woven material), 부직재료(nonwoven material), 멤브레인 및, 셀룰로오스 또는 유기 섬유로 이루어진 재료를 포함한 넓은 범위의 재료들로부터 선택될 수 있다.
임의로, 금속 또는 도전성 또는 기타 재료가 상기 기재의 일부 또는 전부에 혼입될 수 있다. 상기 기재는 단편들의 콜라주(collage)일 수 있다. 상기 기재가 금속과 같은 비교적 전성이 있는 재료로 이루어지는 경우, 물체는 제조후, 예를들어 해머를 사용하여 변형시킬 수 있다.
다른 적당한 기재들의 선택이 당업자에게 명백해 질 것이다.
바람직한 재료는 종이인데, 이는 쉽게 입수할 수 있고 값싸기 때문이다. 그러나, 기재는 종이뿐 아니라 벌크 구조 재료(bulk construction material), 격자 구조 재료, 실리콘 칩 또는 웨이퍼, 또는 기타 회로판 재료등을 포함한 단일층의 어떠한 적당한 재료를 포함할 수 있다. 상기 기재는 평탄할 필요는 없지만 삼차원적일 수 있다. 또한, 상기 기재는, 예를들어 적층 재료를 포함하는 다수의 층으로 이루어질 수 있는데, 임의적으로 층들마다 상이한 구성을 가질 수 있다. 상기 기재는, 기재상의 프린트가 기재상의 장소에 따라 상이하게 반응하도록, 상이한 정전하 영역들을 갖는 격자(lattice)를 형성할 수 있다.
상기 기재는 중간다공성의 실리카로 이루어질 수 있는데, 이 경우 상기 프린트 재료는 나트륨, 아연, 납, 수은 또는 생물학적 분자일 수 있다.
또한, 기재가 도금 재료를 포함하거나 또는 도금 재료가 스택의 기재들사이에 삽입될 수 있는 것으로 판단된다. 필요하다면 절연 재료를 사용하여 도금 재료의 석출을 제어함으로써, 삼차원 물체가 층상으로 형성될 수 있다. 상기 기재는, 예를들어 도금된 물체를 제외한 모든 재료를 용해시킴에 의해서, 아우트라인 부분에서 약화될 수 있다.
절연, 보강, 전기전도, 전기 저항등을 제공하려는 능력을 갖는 재료가 상기 기재의 일부분을 구성하거나 또는 기재 스택에 포함될 수 있다. 또한, 이러한 재료는 다른 성질들을 가질 수 있는데, 예를들어 상기 재료는 가용성이거나, 난연성이거나 또는 촉연성(fire accelerant)일 수 있다. 기재 또는 기재 스택에서의 상기 재료 또는 프린트 그 자체내의 상기 재료는 에어리얼(aerial)로서 작용하거나 또는 전기적 접점 또는 영역을 포함할 수 있다. 이러한 재료중 일부 또는 전부는 수신기, 변환기, 인버터, 트랜스폰더, 애노드 또는 캐소드등으로서 작용할 수 있다.
한 실시예에 있어서, 기재들의 스택은, 예를들어 적당한 액체의 부가 또는 전기 회로의 완성에 의하여 활성화된 때 아우트라인에 또는 아우트라인으로부터 이온들을 전달하는 느린 반응을 일으킬 수 있는, 화학적 전지를 실제적으로 형성할 수 있다. 일예로서, 아우트라인이 탄소로 프린트될 수 있는 경우, 상기 기재의 일부 또는 전부는 이산화마그네슘을 포함하거나 또는 함유할 수 있다. 상기 스택을 염화암모늄조에 담그면 르클랑세 전지가 형성될 수 있다. 이러한 전지를 활성화하면, 전자 전달이 일어나서 기재의 아우트라인에 영향을 주고 상기 아우트라인이 약화된다. 명백해 지는 바와같이, 상기 염화암모늄조대신에 다른 용액이 사용될 수 있다. 유사하게, 상기 아우트라인이 구리로 이루어지는 경우, 상기 기재는 아연을 함유할 수 있는데, 스택은 나중에 황산조에 담그어질 수 있다.
필요하다면, 전지들은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
또는 그렇지않으면, 기재들의 스택 또는 기재 성분들은 건조 전지 배터리 또는 컴퓨터 칩을 효과적으로 형성할 수 있다. 양자의 경우에 있어서, 아우트라인을 약하게하거나 또는 아우트라인상에 프린트 재료를 퇴적하는 것을 달성할 수 있다. 본 발명의 이러한 형태는 반응을 느리게할 수 있지만, 형성되는 물체가 복잡한 경우에 적당할 수 있다.
또 다른 유사한 실시예에 있어서, 반응은 느릴 필요가 없으며, 예를들어 빠른 것일 수 있다.
또한, 기재의 한 장소 또는 성분으로부터 또다른 장소 또는 성분에 이온을 전달하는 것은 임의적인 것이다.
또한, 적층 또는 다성분 기재는 그 자체로 배터리를 형성할 수 있다.
서로 상이한 단편들의 기재는, 스택이 캐패시터, 배터리 또는 회로(심지어는 복잡한 회로)를 형성할 수 있도록, 양전하 또는 음전하를 가질 수 있다. 또한, 상이한 부분들의 아우트라인은 양전하 또는 음전하를 가질 수 있다.
하나이상의 기재 단편 또는 스택에 포함된 재료는 전기적 접점을 가질 수 있으며, 상기 스택은 전원 연결 설비 또는 에너지 전달 설비를 포함할 수 있다.
하나이상의 기재 단편은 양이온성 멤브레인 또는 유사한 사용 품목으로 작용할 수 있다.
기재들의 스택은 감광성 막 또는 감광성 종이로 이루어질 수 있거나, 또는 예를들어 담체상에 놓여진 사진유제로 이루어질 수 있다. 이러한 개념을 더 전개시킨 것으로서, 스택내의 상이한 층들을 빛 세기 또는 주파수마다 서로 상이하게 반응시켜, 목적에 따라 서로 상이한 효과를 생성할 수 있다. 이러한 개념은, 기재중 일부분이 접착성이 있게될 수 있거나 또는 특별한 조건하에서 용융할 수 있거나 또는 경화될 수 있거나 또는 용해 또는 분해될 수 있거나 또는 영향을 받지않은 채로 남아있을 수 있는 경우, 스택을 결합하거나, 스택의 부분들을 결합하거나, 또는 스택 성분들을 결합하는데 사용할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 프린트는 레이저에 의해 발생되는 빛과같이 적당히 유도되는 빛에 의해 수행할 수 있다.
반드시 전부의 기재들은 아니지만, 기재들중 하나이상은 분무, 산분 또는 진공 적층 또는 다른 적당한 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 기재는 프린트 단계의 일부로서 형성될 수 있다. 또한, 상기 기재는 예를들어 라인 또는 프로필을 포함할 수 있다.
상기 기재 단편 또는 기재의 개개의 층들은 물체의 기계가공 또는 다른 취급을 돕기위해 여러 가지로 착색될 수 있다. 예를들어, 기재가 종이이고, 다수의 기재가 사용되는 경우, 상기 종이층들은 형성되는 물체에 대하여는 특별한 깊이까지 한 가지의 선택된 색으로 착색되고, 나머지 깊이의 전부 또는 일부는 상이한 색(들)로 착색된다. 이렇게함으로써, 예를들어 후제조동안 기계가공하기 위하여 물체상에서 특별한 위치를 잡는 것을 도울 수 있다.
각각의 기재 단편 또는 그 일부분의 표면은 예를들어 물체의 기계가공 또는 기타 취급을 돕기위해서 뿐만 아니라 식별을 돕기위하여 여러 가지로 착색되거나 또는 굴절력이 있을 수 있다.
또다른 변형예로서, 물체에 포함될 기재의 부분은 녹색과 같은 한 가지의 색일 수 있는 반면에, 버려지게되는 기재의 부분은 적색과 같은 또 다른 색일 수 있다. 따라서, 물체와 버려지는 재료사이의 시각적 구분이 제공될 수 있다. 물체의 상이한 부분들사이의 시각적 구분 또는 상이한 물체들사이의 시각적 구분을 제공하기 위하여 동일한 방법이 사용될 수 있다.
프린트 단계로는 손에 의한 프린트, 브러시에 의한 프린트, 주사기를 이용한 기판내로의 주입, 옵셋 인쇄 및 모든 다른 유용한 형태의 프린트가 있다. 그러나, 프린트 단계는 아주 더 전형적인 프린트를 포함한다. 예를들어, 프린트는 버블 제트 프린트 또는 제로그라피에 의해 달성될 수 있다. 또한, OCE 오가니제이션이 판매하는 것과같은 압착복사기(copypress)를 이용하여 상기 제로그라피 방법과 유사한 방식으로 프린트를 달성하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.
알려져있는 바와같이, 제로그라피에 있어서, 전압이 인가된 때 전류가 흐를수 있도록 빛 에너지를 흡수할 수 있는 셀레늄과 같은 빈약한 전도체가 플레이트상에서 절연층으로 사용된다. 이러한 전도체는 상의 노출이 이루어질 수 있게한다. 이러한 상은 플레이트 및 절연층에 인가된 전하와 반대의 전하를 가지는 특별한 하전 분말을 포함하는 토너를 노출 플레이트에 분무시킴으로써 가시화된다. 상기 분말은 전하를 보유한 영역들에 부착한다. 상기 플레이트를 종이로 덮은 다음, 상기 광도전성 절연층에 인가된 초기 전하와 동일한 극성의 전하를 상기 종이의 뒷면상에인가함으로써 프린트가 얻어진다. 이어서, 상기의 분말상(powder image)이 증기상 용매 또는 열에 노출됨으로써 종이에 융합되어, 상기 상이 영구해지고 기재에 고정된다.
상기 토너 분말은 열경화 열가소성 부재뿐 아니라, 자기이거나 전기전도성인 입자를 함유할 수 있다. 이러한 입자로인해 상기 상이 종이에 융합될 수 있다. 오늘날 이러한 입자는 재사용을 위해 폐품에서 가려내어지고 있다.
기재의 아우트라인을 약화시키는 것을 돕기위하여 상기 입자를 기재상에 유지시키는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 실제로, 아우트라인을 형성하기위해 상기 열경화 열가소성 부재가 없이 상기 입자들을 사용하는 것이 가능하다. 다음에, 기재에는, 열에 노출시에 용융하고 기재들을 일제히 결합시킬 수 있는 열경화 플라스틱 가루가 분무될 수 있다.
상기 기재는 셀레늄을 함유할 수 있고, 또 상기 기재는 통상의 제로그라피 공정에서 셀레늄 플레이트를 대체함으로써 셀레늄 플레이트에 대한 필요성을 배제시킬 수 있다는 것이 주목된다.
또 다른 변형예로서, 상기 열경화 열가소성 수지가 기재에 우선 도포될 수 있다. 이어서, 전기전도성 또는 자기 입자 또는 정전기적으로 하전된 입자가 기재에 도포되어 필요한 아우트라인을 형성할 수 있다. 이어서 열을 가하면 기재들이 일제히 결합할 수 있다.
또한 일예로서, 기재는 예를들어 뜨거운 금속 스탬프 및 포일 시이트를 이용하여 금속을 기재상에 전달함으로써 엠보싱될 수 있는데, 이것은 본 발명의 프린트 단계에 포함된다.
또한, 아우트라인을 프린트하는 것 뿐만 아니라, 물체상에 부품 번호등과 같은 다른 프린트나 표지(marking), 또는 색을 제공하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 일반적으로, 이러한 다른 프린트 또는 표지는 아우트라인을 약화시키는 단계의 일부분을 구성하지 않는 것이 바람직할 것이다.
또한 프린트 단계는 정전기 수단에 의해 수행될 수도 있는데, 이 단계에서 예를들어 전기적 경로 또는 회로판을 실제적으로 형성할 수 있다. 또는 그렇지않으면, 별개의 회로판 또는 전기적 경로가 제조동안의 어떠한 단계에서 또는 제조후에 물체 또는 스택에 혼입될 수도 있다.
또한, 다른 변형예로서, 프린트는, 예를들어 기재가 자기 테이프를 포함하고있는 기록 헤드에 의해 실시될 수도 있다. 이러한 기록 헤드에 의해 자기 테이프 기재상에 기록하면, 테이프의 아우트라인이 변경되거나 또는 파괴될 수 있고 또는 나중의 단계에서 아우트라인의 파괴가 용이해 진다.
기재가 자기 재료를 포합하는 경우, 그 극성은 상기 기재가 바로 상부 또는 바로 하부에서 또다른 기재를 결합하도록 변경될 수 있다. 이것은, 제 1 기재와 제 2 기재가 아우트라인이 일치하여 결합되도록, 프린트 단계에서 수행될 수 있다. 예를들어, 아우트라인에서 기재를 절단하기위해 레이저를 사용할 수 있다.
또다른 변형예로서, 예를들어 전류 및 차후의 노광 또는 기재의 아우트라인 또는 나머지 부분을 경화시킬 수 있는 다른 작용에 의해 기재내에서 아우트라인을 경화시킬 수 있다.
본 발명의 방법에서 프린트 및 약화 단계는 알려져있는 사진복사 기술을 사용할 수 있다. 예를들어, 프린트 단계동안에 퇴적될 재료는 예를들어 철로 이루어진 자기 캐리어 볼을 포함할 수 있다. 상기 캐리어 볼을 원하는 아우트라인에 고정하기위하여 토너를 사용할 수 있다.
다음에, 기재에 인가되는 열 또는 에너지에 의하여, 기재의 아우트라인을 파괴하기에 충분히 높은 온도까지 상기 볼을 가열할 수 있다. 상기 캐리어 볼은 자기적으로 회수되어 재순환되거나 또는 처분될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 기재중 일부 또는 전부는, 토너 입자를 침투하도록 에너지를 받을 수 있는 캐리어 볼 또는 셀레늄 입자등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 토너 입자는 기재 시이트에 또는 기재 시이트들의 사이에 존재할 수도 있다.
일부의 통상적인 사진복사 또는 레이저 프린트 방법에 있어서, 종이는 하전된다. 복사 또는 프린트될 상에 노출시키면, 전하가 변경되어 나중에 토너의 석출이 가능해 지는데, 상기 토너는 전하를 띤 종이의 부분들에 흡인된다. 상기 프린트 단계가 액체 토너의 하전 및 아우트라인에서의 전하의 변경을 포함하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 이러한 실시예에 있어서, 기재 그 자체는 액체일 수 있다.
바람직하게, 하나이상의 기재가 사용되고 상기 기재들을 결합하는 것이 요구되는 경우, 뜨거운 로울러를 이용하여 기재에 코팅된 접착제를 용융시키는 종래의 수단을 포함한 적당한 수단에 의해 상기 기재들을 일제히 결합한다. 어떠한 다른 적절한 결합 방법을 사용할 수도 있다. 일예로서, 기재 단편들을 정전기력 또는 마찰에 의해 일제히 결합할 수 있다. 또다른 예로서, 상기 기재 단편들의 사이에 끼워진 감열성 시이트와같은 수단에 의하여 스택용 접착제를 혼입할 수 있는데, 상기 감열성 시이트는 열이 가해질 때 용융하고 상기 스택을 일제히 효과적으로 결합시킨다. 그밖에, 상기 스택을 결합하는 방법은 모든 기재 단편의 전영역에 적용되는 것이 아니라, 물체가 형성되는 영역과 같은 부분에만 적용된다.
일반적으로 상기 프린트 단계는 기재상에 적당한 재료를 적층하는 것을 포함한다. 적층되는 재료의 성질은 제품의 의도된 목적 및 기재의 약화를 발생시키는 방법에 의존하는데, 이에 대한 적당한 선택이 당업자에게 명백해 질 것이다. 제한없이 하기의 것들이 예로서 언급될 수 있다: 자기적으로, 전기적으로, 화학적으로 또는 소리, 빛(가시선, 적외선, 자외선), 방사선, 온도변화, 또는 다른 에너지(마이크로파, X-선, 및 전자기 진동 포함)에 의해 활성화될 수 있는 잉크 또는 토너, 광전기성, 광기전성, 광방출성, 발광성 또는 방사성인 전기도금 잉크, 혼합물, 화합물, 콜로이드, 응집물, 중합체(폴리피롤 및 폴리아날린 포함), 단량체, 플라스틱, 금속, 합금, 세라믹, 자기 입자, 효소, 단백질, 도핑제, 유기 물질, 생물학적 물질, 수지, 유전체, 금속화 잉크, 반사성 잉크(에너지의 집중을 가능하게함), 입자 또는 어레이를 포함한, 고체, 액체, 겔 또는 기체상 물질. 더 이상의 예는 미합중국 특허 제 5,604,292(Stenger-Smith)호에 기재된 초전기 중합체이다. 또한, 그 밖의 예로는 공액 아미노-치환된 페닐아민 중합체가 있다. 또다른 예로는 중간다공성 실리카의 기재상에 프린트될 수 있는 초냉각 헬륨이 있다.
일예로서, 상기 잉크는 석영 결정으로 이루어지거나 또는 그것을 함유하고 또는 그렇지않으면 FM, AM, 또는 초음파 또는 기타 고주파와같은 투과에 감수성이 있는 가변 결정으로 이루어지거나 또는 그것을 함유할 수 있다. 이러한 잉크는 결정들의 혼합물을 가질 수 있는데, 그중 일부는 예를들어 석영일 수 있고, 나머지 일부는 압전 세라믹 또는 중합체일 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 파 또는 진동에 의해서, 예를들어 하나의 아우트라인에서 또다른 아우트라인으로 또는 아우트라인에서 기재로 방전이 발생할 수 있다.
이러한 사상을 전개시킨 것으로서, 상기 아우트 라인에는 석영과 같은 적당한 결정이 공급(seed)될 수 있다. 이러한 아우트라인을 함유하는 기재는, 아우트라인이 성장하고 기재가 약화되도록, 적당한 결정 성장 용액에 담그어진다. 예를들어 온도 및 압력에 관한 적당한 환경이 필요할 수 있다.
또다른 예로서, 상기 잉크 또는 프린트 재료는 우선 첫째로 철을 포함할 수 있고, 상기 잉크 또는 프린트 재료의 도전성의 자기는 합금을 형성함으로써 선택 영역에서 변화될 수 있다.
아우트라인은 단일 원자 또는 원자들의 라인으로 이루어지거나 또는 단일 분자 또는 분자들의 라인으로 이루어질 수 있다. 이것은 예를들어 마이크로컴퓨터 분야에서 중요한 분지를 구성할 수 있다.
아우트라인은 반도체 또는 전기전도성 플라스틱과 같은 재료로 형성할 수 있다. 상기 전기전도성 플라스틱의 예로는, 요오드 및/또는 기타 적당한 불순물이 도우핑된 폴리아세틸렌이 있다. 상기 아우트라인은 상기 재료를 포함할 수 있거나, 또는 상기 재료는, 기재로부터 상기 재료를 제거하면 불순물 또는 기타 물질의 분자 또는 원자를 남겨서 아우트라인을 형성하도록, 분자체로서 사용될 수 있다.
또한, 상기 아우트라인은 도체 물질로 형성될 수 있다. 요오드 또는 기타 불순물에 의해 도우핑되는 폴리아세틸렌의 예에 있어서, 요오드가 기타 불순물과 함께 도우핑제를 형성한다.
상기 아우트라인은 손에의해서 또는 컴퓨터를 사용하는 것과 같은 어떠한 적당한 수단에 의해 형성될 수 있다. 아우트라인을 형성하는 몇 가지의 상이한 방법들이 본원에서 논의되고 있다.
또한, 아우트라인은 무전해 도금 또는 치환 도금과 같은 방법에 의해서 형성될 수도 있다. 상기 아우트라인은 이러한 방법에 의해 가공될 수 있다. 또한, 상기 아우트라인은 전해 도금, 금속 도금 또는 이온 도금과 같은 방법에 의해 형성 또는 삽입될 수 있다.
본 발명의 방법은, 예를들어 사진복사기 또는 프린터와 같은 장치에 의해 제품을 제조할 수 있으므로, 종래의 방법을 크게 개선시킨다는 것을 알 수 있다. 바람직하게 상기 사진복사기 또는 프린터는, 컴퓨터가 각각의 기재상에 또는 기재들의 스택상에 각각의 원하는 단면의 아우트라인을 퇴적 것을 지시하도록, 상기 컴퓨터에 의해 안내된다.
또다른 변형예로서, 각각의 기재의 일부분 또는 전부는 액체가 채워진 셀(cell)을 포함할 수 있다. 각각의 기재에 적당한 프린트 수단은, 예를들어 먹물뜨기 방법과 유사한 방법으로, 셀 또는 거기에 함유된 액체상에 잉크, 토너 또는 도우핑제를 퇴적할 수 있다. 이러한 기재들은 프린트전후에 결합될 수 있다.
이러한 사상을 더욱더 전개시킴으로써, 기재는 액체의 푸울(pool)을 포함할 수 있고, 이러한 액체 표면상에 프린트가 적층될 수 있다. 다음에, 상기 퇴적된 프린트를 가지는 액체층은, 예를들어 스택상의 장소에 기계적으로 또는 전기적으로 운반될 수 있다. 이것은 옵셋 프린트법과 유사하다. 대안으로서, 상기 액체층은 프린트전에 스택상에 이미 위치할 수도 있다. 프린트후, 필요하다면, 상기 스택은 액체에 담그어질 수 있다. 상기 퇴적된 프린트로 인해, 상기 액체는 상기 아우트라인에서 경화될 수 있다. 임의적으로, 상기 아우트라인과는 별개로 상기 액체는 제거됨으로써, 프린트된 아우트라인이 남게될 수 있다.
또다른 관련 실시예에 있어서, 잉크가 일부분의 액체와 결합하여 경화됨으로써, 기재 시이트 또는 기재층이 형성될 수 있다. 아우트라인이 동일 단계 또는 차후의 단계에서 상기 잉크에 의해 경계지워질 수 있다.
경화는 상기 잉크를 상기 액체와 혼합하거나 또는 잉크에 에너지를 가하여 수행할 수 있다. 여기서, 상기 잉크는 촉매 또는 예비촉매 또는 변경 방법의 준비 단계로서 작용할 수 있다.
제로그라피 장치가 이용되는 경우, 아우트라인은 공지의 사진복사기의 경우와 같이 정전기 토너 또는 기타 프린트 재료를 아우트라인에 끌어당김으로써 형성될 수 있다. 실행가능한 경우, 이것은 마이크로 수준으로 달성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 예를들어 서로 상이한 타입의 퇴적 재료를 이용하여 기재를 아우트라인에서 선택적으로 약화시키는 것을 꾀하고 있다. 일예로서, 한 타입의 재료는 150,000Hz와같은 특별한 세기의 장에 영향을 받을 수 있는 반면에, 동일 기재상의 또다른 타입의 재료는 실제적으로 더 강한 장 또는 상이한 타입의 에너지에 의해 영향을 받을 수 있다. 인가되는 장 또는 에너지의 강도는 약화가 발생하는 라인들을 결정할 수 있다. 스택내의 상이한 기재들 및 이들의 각각의 아우트라인(물체를 경계지우거나 또는 폐기 재료를 썰어내는)은 상이한 에너지 및 전달(delivery) 모드에 의해 영향을 받을 수 있음은 물론이다.
상기 프린트 재료의 성질은 매우 다양할 수 있다. 예를들어, 상기 프린트 재료로는 태아 세포를 포함한 세포, 미토콘트리아, DNA, 바이러스, 박테리아, 기타 살아있는 유기체(예, 구더기, 거머리), 염색체, 적혈구와 반응할 수 있는 백혈구, 난세포와 반응할 수 있는 정자, 또는 아우트라인에서 기재를 일제히 약화시키거나 또는 파괴하도록 작용할 수 있는 기타 공생쌍이 있다. 쉽게 알 수 있는 바와같이, 상기 예들중 일부는 아우트라인에서 기재를 약화시키기 위하여, 형성될 군체의 음식물로서 상기 기재 또는 아우트라인을 사용할 수 있다.
상기 프린트 재료는 예를들어 도살제, 호르몬 또는 유전자 시어(shear)일 수 있다. 상기 프린트 재료가 예를들어 DNA인 경우, 이것은 기재 또는 기재상의 프린트를 포함하는 세포 물질상에 또는 그 안에 퇴적될 수 있다.
본 발명의 방법을 수행하기 위하여, 기재의 모든 단편마다 프린트할 필요는 없을 수 있다. 예를들어, 기재의 제 2 단편에서만 프린트하는 것이 실행될 수 있다. 기재가 다수의 층으로 이루어진 경우, 매층마다 프린트할 필요는 없을 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 이웃하거나 또는 가까운 프린트되지않은 단편에서 약화를 발생시키기에 충분한 반응성의 아우트라인을 사용할 필요가 있을 수 있다.
본 발명의 방법에서 기재들을 결합하는 것에 있어서, 용어 "결합"은 기계적 맞물림뿐 아니라, 예를들어 정전기력, 전기화학력, 아교 및 마찰에 의한 결합을 포함한다.
상기 결합 단계는 프린트 단계전후에 수행될 수 있다. 그밖에, 상기 기재는 프린트되고, 결합되고, 이어서 더욱더 프린트되거나 또는 처리될 수 있다.
상기 결합 단계는 기재들이 분리될 수 있도록, 기재들을 선택 장소에서 결합하고 기재들을 경량(lightweight)방식으로 결합하는 것을 포함한다.
상기 결합 단계는 관통홀 도금 또는 결합을 사용하여 수행할 수 있는데, 이 경우 선택 영역에서 다양한 홀 또는 구멍들을 갖는 기재들에는, 예를들어 캐소드에 도금함에 의해서 아우트라인이 프린트될 수 있다. 상기 프린트 단계는 스택의 구멍 또는 홀을 통해 스며나오는 퇴적 재료에 의하여, 또는 모세관 작용, 자기 흡인 또는 반발, 전기 흡인 또는 반발, 중력 또는 전기일그러짐에 의해 상기 구멍 또는 홀을 통해 이동하는 퇴적 재료에 의하여 결합 단계를 결합 단계를 겸비할 수 있다. 각각의 기재들을 서로 전기적으로 연결할 필요가 없을 수 있지만, 상기의 수단에 의해 스택내의 기재들을 전기적으로 연결하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 삼차원 물체 또는 그렇지않으면 폐기 재료가 층상으로 형성될 수 있다.
주위의 기재 부분으로부터 원하는 삼차원 물체를 분리하기 위하여, 여러 가지의 방법들이 사용될 수 있다. 한 가지 바람직한 방법은 아우트라인 또는 최소한, 단면의 외부 경계에 전류를 유도하는 것이다. 이것은 고주파 유도에 의해서 또는, 고주파 전압이 인가되는 캐패시터를 사용하여 달성될 수 있고, 기재를 아우트라인에서 약화시키기에(예를들어, 연소에 의하여)충분한 열을 각각의 아우트라인에서 발생할 수 있다. 가열되는 재료가 약한 도체이거나 또는 부도체인 경우, 캐패시터 장에서 유전 가열을 사용하는 것이 더욱 적절할 수 있다. 상기 아우터라인이 유전체 또는 캐패시터로서 사용하기에 적합할 수 있는 것은 물론이다.
고주파 가열은 잘 알려져있는 것이다. 열은 가열될 재료내에서(본 발명의 경우에는 프린트된 아우트라인에서)발생하는데, 재료의 단위 체적당 공급되는 에너지는 상기 재료가 허용하는 정도이다. 가열은 처리되는 장소에 직접 정확하게 국소화되고 높은 속도에서 수행될 수 있다. 유전 가열의 경우에 있어서, 재료 그 자체가 균일한 한에 있어서는 재료를 통한 열의 발생은 균일하다.
고주파 가열과 함께 사용하기에 적합할 수 있는 프린트 재료의 예는 금속 또는 플라스틱을 함유하는 잉크 또는 토너이다. 이러한 실시예에 있어서, 기재는 실제적으로 불활성이므로, 프린트된 아우트라인에 고주파 가열을 가하면 나머지 기재를 연소시킴이 없이 아우트라인을 연소시키기에 충분한 열을 발생할 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 기재는 레이저를 사용하는 종래의 LOM 법과 유사한 방식으로, 원하는 삼차원 물체의 아우트라인을 통해 약화 또는 연소될 수 있다.
본 발명의 프린트 단계에서 사용하기에 적당한 재료의 예로서, 도금가능한 입자를 함유하는 전기도금 잉크외에도, 유기 또는 무기 화합물 또는 혼합물, 광분해성, 광연소성, 전기연소성, 용접성, 전기소결성, 초전기성, 광반응성 및 광합성 재료 및 전기 또는 자기 렌즈와 같은 렌즈로서 작용할 수 있는 재료를 들 수 있다.
또한, 프린트 단계는 다른 방식으로 수행될 수도 있다. 이것의 예는 다음과 같다. 차후의 에너지에 노출되지않는 것을 가리기위해 마스킹 스텐실과 같은 마스크가 사용될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 노출 영역이 아우트라인을 형성할 수 있거나 또는 비노출 영역이 아우트라인을 형성할 수 있다. 기재는 광경화 수지이거나 또는 그것을 포함할 수 있다. 마스크와 광경화 수지의 결합물을 사용할 수 있다. 프린트된 마스크는 임의적인 것이다. 전기일그러짐을 사용할 수 있다. 프린트 단계는 각각의 경우 또는 몇몇의 경우마다 상이한 마스크를 사용하여 기재를 몇 번 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 이것은, 예를들어 상이한 파장의 빛에 대한 기재의 노출이 상이한 효과를 낼 수 있는 경우에, 유용할 수 있다.
임의로, 기재 및 스택 성분들이 가리워질 수 있다. 그밖에, 마스크는 한 가지 타입의 에너지 또는 주파수의 빛에 대한 필터 또는 차폐물로서 작용할 수 있다. 마스크는 우수한 도체이거나 또는 밑에있는 재료를, 예를들어 적외선, 자외선, 또는 X-선과 같은 상이한 주파수 또는 에너지의 빛에 노출시킬 수 있는 것이다. 마스크는, 기재의 차폐되지않은 표면을 예를들어 X-선에 의해 파괴할 수 있도록, 차폐를 제공할 수 있다. 마스크는 영구적이거나 또는 제거될 수 있다. 마스크는 편집하는데 사용될 수 있다. 마스크는 절연시킬 수 있다. 기재상에 또는 그 안에 마스크를 도우핑하는 것이 가능하다. 또한, 마스크는 기재의 경사진 절단이 가능하도록, 예를들어 90도 절단이 아니라 레이저로 45도 절단이 가능하도록 마스크를 차폐물로서 사용하는 것이 가능하다. 마스크는 일시적인 것일 수 있는데, 이것은 선택된 기간동안 유효하고 나중에 분해되기 시작할 수 있다. 이러한 마스크는 한 장소에서 다른 장소까지의 두께가 변화할 수 있다. 이것은 층을 약화시키거나 절단하는데 유용할 수 있고 패턴형성된 마무리를 생성하는데 사용될 수 있다. 일실시예로서 본 발명의 방법의 약화 단계에 있어서, 아우트라인을 파괴하면 접촉 렌즈와 아주 유사하게, 기재를 약화시키기에 충분한 세기의 빛이 발생할 수 있다.
본 발명의 방법은 아우트라인을 따라 약화시키는 단계를 포함한다.
변형예로서, 예를들어 기재의 일부를 취성 형태로 전환하면서 나머지는 탄성을 유지함으로써 일부의 기재의 성질 또는 구성을 변화시킬 수 있다. 이점에서, 본원에서 사용되는 용어 "약화"(weakening)은 "변경"(altreing)을 포함한다.
본 발명은 LOM 시스템의 경우와같이, 스택의 상부로부터 기재를 약화시키는 것으로 제한되지 않는다. 예를들어, 스택의 아래로부터, 또는 스택내부의 일부의 장소로부터 약화시키는 단계를 출발하는 것이 가능하다.
더 전개시킨 것으로서, 기재상에 프린트된 재료는, 예를들어 퇴적된 재료 또는 기타 물질을 침식하도록, 전해조의 애노드 또는 캐소드를 포함한 애노드 또는 캐소드로서 작용할 수 있다. 전기분해가 진행함에 따라, 아우트라인이 성장하고 기재가 상기 아우트라인에서 약화되어, 최종적으로 물체가 형성된다. 상기 아우트라인에서 기재를 약화시키는 개녕은 예를들어 결정화와같이, 아우트라인상에서 성장시키는 방법을 포함한다.
그렇지않으면, 기재가 예를들어 적층 금속 또는 기타 물질을 제거할 수 있는 것으로 이해된다. 전기분해가 진행하고 재료가 아우트라인을 침투할 때, 아우투라인은 침투된 금속 또는 기타 물질의 퇴적에 의해 성장한다. 상기 아우트라인을 약화시키는 것은 나무 뿌리에 침입하여 바위를 파괴하는것과 비교되는데, 이 때 상기 바위는 기재이고 프린트는 나무뿌리를 나타낸다.
복잡한 내부 패턴 또는 솔리드 블록 프린트를 포함한 내부 프린트를 물론 포함할 수 있는 단면 아우트라인을 기재의 양면에 프린트할 수 있는데, 상기 기재는 이중 또는 여분의 두께를 추가로 가질 수 있으며, 이 경우, 약화 공정은 기재의 각각의 면으로부터 실시될 수 있다.
아우트라인은 연속적일 필요는 없으며, 아우트라인이 도트(dot)또는 데시(dash)로 이루어지는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 임의적으로, 아우트라인은, 예를들어 전하를 유지할 수 있는 도전성 플라스틱 또는 기타 재료(들)로 형성된 원하는 아우트라인(예, 캐소드 또는 애노드)에 침투될 수 있는 금속 또는 기타 적당한 재료의 원자 또는 분자 또는 이들중 일부분을 포함한 입자로 형성될 수 있다. 전기, 자기, 화학적 또는 기계적 작용하에서 원하는 아우트라인으로 이동할 수 있는 화합물 또는 원소를 사용하는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
필요하다면, 본 발명의 방법에 따라 형성되는 물체 또는 그 일부분은 캐소드 또는 애노드로서 작용할 수 있는데, 상기 기재의 개개의 층들은 필요하다면, 상이한 정도의 저항을 갖는다. 이러한 방식으로, 물체는 도금조 또는 기타 도금 환경에서 도금되어, 기재의 층들의 저항에 따라 상이한 효과를 제공할 수 있다. 이것은 도금 공정의 균일 전착성을 알막게 조절하는데 있어서 특히 유용하다.
본 발명의 방법이 기재 표면상에 또는 그 안에 도금하는 것을 포함하는 것은 물론이다.
기재들의 스택은, 예를들어 형광 또는 네온관을 형성하도록 기체 투과성일 수 있는데, 상기 약화 단계는 이온, 원소, 화합물, 콜로이드등을 포함한 적당한 재료를 프린트된 아우트라인에 기체에 의해 퇴적함으로써 수행된다. 그렇지않으면, 기재들의 스택은 아주 동일한 방식으로 액체 투과성일 수 있다.
아우트라인을 약화시키는 것은 기재가 스택에 결합된 후 특정의 기재상에서 수행될 수 있다. 예를들어 미합중국 캘리포니아주에 소재한 Helisys Corp가 시판하는 종래의 LOM에 있어서, 각각의 시이트가 스택에 결합되고 프로필이 절단된다. 계속되는 시이트들은 동일한 방식으로 처리된다. 본 발명의 방법은, 각각의 기재 시이트가 스택에 결합되고, 프린트가 결합 전후에 수행된 다음, 상기 기재 시이트상의 아우트라인을 약화시키는 것을 수행한다는 점에서, 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 또다른 시이트가 전진하여 결합된다.
기재를 아우트라인에서 약화시키기위해 사용되는 에너지는, 예를들어 전자기 방사선에 의해서 또는 마이크로파 또는 방사선파에 의해서 공급될 수 있다.
기재를 향하는 하나이상의 전자류에 의해 아우트라인이 형성될 수 있는 것 외에도, 상기 아우트라인은 이러한 수단에 의해 더욱더 삽입될 수 있다. 전자 빔은 프린트 또는 약화시키는 단계를 각각 수행하거나 상기 두 단계를 동시에 수행하여, 아우트라인이 추적됨에 따라 상기 기재를 효과적으로 용락시키거나 또는 동작시킨다.
또한 더욱더 전개시킨 것으로서, 화소를 프린트하거나 또는 화소를 가리는 것에 관하여 알려져있는 기술을 사용하면, 기재에는, 예를들어 원하는 아우트라인에서 기재의 약화 또는 파괴를 달성할 수 있거나 또는 기재들의 결합을 가능하게하는 전자 빔에 의해 여기될 수 있는 일련의 여기성 도트(dot)들이 프린트될 수 있다.
도우핑제로 아우트라인을 형성하는데 있어서, 도우핑제 또는 도우핑된 기재에, 또는 기재의 도우핑되지않은 부분에 적절한 에너지 또는 기타 수단을 적용한 후 또는 도우핑제를 가할 때 기재의 약화가 발생할 수 있다.
기재를 약화시키는 또다른 방법으로서 전기일그러짐을 들 수 있다.
아우트라인에서 기재를 약화시키기위한 에너지가 아우트라인 또는 기재에 가해질 수 있다.
종래의 LOM법에 의해 형성된 삼차원 물체로부터 초과 재료를 제거하는 것을 촉진하기 위하여, 레이저를 이용하여 아우트라인외부의 종이를 썰어내는 것이 일반적인 것임이 상기될 수 있다. 아우트라인을 프린트하는 것과 동시에, 초과 기재를 예를들어 크로스-헤치(cross-hatched)또는 다이싱(dicing)패턴으로 프린트하는 유사한 방법이 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다.
대표적으로, 종래의 LOM법은 300mm높이의 물체를 약 3일에 걸쳐서 제조한다. 최소한 일부의 실시예에서 본 발명의 방법은 하루에 24미터의 물체를 제조할 수 있는 것으로 추정된다. 이것은 그 자체만으로도 종래 기술에 대한 중대한 개선이다. 그러나, 더 이상의 분지들이 있다. 본 발명이 낼 수 있는 이러한 속도를 이용하면, 물체를 제조하는데 LOM법을 조절된방식으로 사용할 수 있다. 또한, 기재상에 대규모의 프린트된 아우트라인을 제공하거나 또는 몇 개의 기재상에 필요한 아우트라인을 동시에 제공하기위해 몇 개의 프린터들을 통합할 수 있는데, 이것은 제조 시간을 더욱더 감소시킨다.
본 발명이 낼 수 있는 정확도는 새로운 기준을 설정할 수 있는데, 이것은 아우트라인이 예를들어 단일 원자들로 이루어지도록 극히 작은 것으로 간주되는 경우에 특히 그러하다. 이것은, 상기 정확도가 레이저 빔의 최소 단면에 의존하는 경우에, 종래의 LOM법이상의 장점으로 여겨질 수 있다.
본 발명의 방법이 고주파 가열의 사용으로 제한되지 않음은 물론이다. 예를들어, 전류를 운반할 수 있는 MICR(자기상 문자 인식)토너와 같은 적당한 잉크 또는 토너에 의해 표지된 아우트라인에 전류를 인가함으로서 원하는 결과를 달성할 수 있다. 아우트라인의 저항 때문에, 기재(예, 종이)는 아우트라인에서 파괴 또는 약화될 수 있다.
또다른 선택으로서, 전기도금 용액과 유사하게 예를들어 알루미늄또는 금속 이온을 함유하는 프린트 재료를 이용하여 원하는 결과를 달성할 수 있다.
프린트 및/또는 결합후에 각각의 기재 또는 아우트라인에 필요한 에너지를 가하거나, 또는 프린트 및 결합후에 기재들의 스택 또는 아우트라인에 에너지를 가하는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
그밖에, 에너지는, 예를들어, 전자기 코일에 의해서, 또는 진동 전류 또는 직류에 의해서 또는 빛 또는 화학제에 의해서 공급할 수 있다. 일실시예에 있어서, 프린트 재료는 촉진제 또는 기타 유사한 물질에 의해서, 또는 적외선 또는 자외선에 의해서 활성화된다. 또다른 실시예에 있어서, 조절된 노광이 아우트라인에서 기재를 약화시키거나 파괴하거나 또는 변경시키도록, 기재에는 감광성 재료가 프린트된다.
또다른 실시예에 있어서, 아우트라인은 접지될수 있거나 또는 그렇지않으면 기재가 접지될 수 있고 전류가 인가되어 아우트라인에서 기재를 약화시킬 수 있다.
또한, 또다른 실시예에 있어서, 아우트라인은 음극선관(진공)에서 사용되는 것과 유사한 환경에서, 기재를 향하는 전자 또는 입자의 하나이상의 스트림에 의해 형성될 수 있다. 이러한 전자 또는 입자 빔은 프린트 또는 약화 단계 또는 상기 두 단계를 일제히 수행하여, 아우트라인이 추적됨에 따라 기재를 용락시킬 수 있다. 기재는 진공 환경의 내부 또는 외부에 위치할 수 있는데, 상기 전자 또는 입자 빔은 원하는 추적 및/또는 약화 효과를 달성하기에 충분한 에너지를 갖는다. 전자 빔이외의 다른 방식에 의하여 프린트 및 약화 단계를 동시에 수행하는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
또다른 실시예에 있어서, 적당한 에너지 민감성 도트들의 그리드를 갖는 기재를 향하는 하나이상의 전자 또는 입자 스트림을 이용하여 아우트라인을 추적할 수 있다. 각각의 도트는 상기 전자 또는 입자 빔에 대한 조절된 노출에 의하여 선택적으로 여기될 수 있다. 따라서 아우트라인이 형성되는데, 빔에 대한 도트의 반응으로 인해 아우트라인에서 기재의 약화가 발생할 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 아우트라인은 도우핑제로 형성될 수 있다. 기재의 약화는 상기 도우핑제의 적용시에 또는 적절한 에너지 또는 기타 수단의 적용후에 발생할 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 제 2 물질과 반응할 수 있거나 또는 연쇄 반응으로 연소 또는 폭발을 일으킬 수 있는 물질을 아우트라인에서 기재를 최소한 약화시키기에 충분히 사용하여 아우트라인을 형성할 수 있다. 예를들어, 제 1 물질은 기재의 제 1 단편에 프린트될 수 있다. 제 2 물질은, 제 2 단편을 침투하고 제 1물질이 제 2 물질과 접촉될 수 있게하는 방식으로, 기재의 제 2 단편상에 프린트될 수 있다. 제 1 및 제 2 물질의 성질에 따라, 접촉시에 바로 또는 적당한 촉매 또는 뇌관을 이용하여 활성화한 후 연소 또는 폭발이 일어날 수 있다. 또는 그렇지않으면, 아우트라인에서 제 1 단편의 기재 및 동일한 아우트라인 영역에서 제 2 단편의 기재 둘 모두를 충분히 약화시키도록하는 방식으로, 제 2 물질이 함침되어 있고, 접촉시에 또는 활성화후에 연소 또는 폭발을 일으키는 시이트가 제 1 단편의 기재에 덮여질 수 있다.
특히, 이러한 유형의 실시예는 아래와같다. 기재는 탄소 섬유의 시이트이다. 아우트라인을 비산소 또는 산소-감소 분위기에서 마그네슘으로 프린트한다. 이어서, 상기 아우트라인에 산소를 공급한다. 결과의 화학적 반응으로 인해 아우트라인에서 기재가 약화된다. 이 실시예는 하나의 기재 시이트로부터 물체를 형성하는 것과 다수의 기재 시이트로부터 물체를 형성하는 것 둘 모두에 대하여 적용된다.
또다른 예시로서, 형성되는 아우트라인은 감광성일 수 있고 기재는 레이저에 대한 아우터라인의 노출시에 아우트라인에서 약화될 수 있다. 그러나, 상기 레이저 빔이 아우트라인에 대한 것으로 제한되지는 않는다. 따라서, 레이저의 정밀한 안내의 필요성이 없이 레이저 기술을 이용할 수 있다. 또한, 아우트라인에서 기재를 약화시키기위해 정밀 레이저 안내 시스템을 사용할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 방법을 이용하여, 여러 가지의 특징을 LOM법에 도입할 수 있다. 예를들어, 형성될 라미네이트 물체를, 제조동안 또는 제조후에, 레이저, 드릴, 손 또는 기타 수단과 같은 것에 의해 편집할 수 있다.
따라서, 물체에 대한 고랑형성, 홈형성, 굴삭 및 유사한 변화를 실시할 수 있다.
그밖에, 물체를 형성하고, 물체가 형성되거나 또는 기재가 아우트라인에서 약화됨에 따라 추가의 재료를 캐스트하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 일실시예에 있어서, 본 발명의 방법에 따라 형성되는 물체를 모울드로서 사용하거나 또는 거기에 상이한 재료를 부가할 수 있다. 이것의 특별한 예로는 물체를 허니콤 형태로 형성하는 것이 있다. 결과의 물체가 예를들어 복합체이거나 또는 보강되도록, 상기 허니콤의 공간부에, 폐기 기재가 제거됨에 따라 재료를 혼입할 수 있다.
본 발명의 방법에 따라 형성되는 적층 물체는 더욱더 변형할 수 있는데, 이러한 측면은 본 발명의 범위에 포함된다. 예를들어, 물체중 일부 또는 전부를 치밀화할 수 있다. 예를들어, 속빈 물체의 내부에 도입된 기체는 폭발됨으로써, 물체의 재료가 압착되고 상기 재료의 전체 또는 내부를 경계지우는 영역이 더욱 단단하게 된다.
이러한 측면을 더 전개시킨 것으로서, 상기 폭발이 특히 바람직한 효과를 가지도록, 상기 물체의 내부는 강화 라인(force line)또는 약화 물질(weakness)을 포함할 수 있다.
이러한 선택 사항들은, 예를들어 전체 또는 근본이 셀룰로오스로 이루어진 물체에서 사용하기에 특히 적당하다.
중공부 또는 공동부를 가지고서 적층 물체가 형성되는 본 발명의 방법의 또다른 관련된 선택사항에 있어서, 최소한 일부의 미립자 재료가 물체내로 강제되도록, 미립자 재료를 상기 중공부 또는 공동부에 삽입하고 압력을 가하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 따라서, 물체를 강화할 수 있고 일부의 원하는 특성을 추가할 수 있다.
또다른 선택사항으로서, 상기 중공부 또는 공동부에, 압력을 가할 때 상기 중공부 또는 공동부의 부풀림을 발생할 수 있고 물체의 일부 또는 전부를 치밀화할 수 있는 격판 또는 기타 변형성 커버를 삽입할 수 있다.
일부의 경우에 있어서, 본 발명의 방법에 따라 제조되는 물체는 메일 및 피메일 성분을 각각 하나이상 가질 수 있다. 각각의 메일 성분 또는 피메일 성분을 더욱 조밀하게 하거나 견고하게 하는 것이 바람직 할 수 있다. 메일 성분둘레에서 피메일 성분을 압쇄하거나 또는 치밀화하여, 피메일 성분을 더욱 조밀하게하거나 또는 견고하게하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 마찬가지로, 피메일 성분안에서 메일 성분을 압쇄하거나 또는 치밀화하여 메일 성분을 더욱 조밀하게하거나 또는 견고하게하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 그밖의 선택사항으로서, 메일 성분 및/또는 피메일 성분을 강하게 하기위하여, 메일 성분내의 재료가 피메일 성분내에 도입될 수 있거나, 또는 그 반대의 경우가 있을 수 있다. 바람직한 결과는 메일 및 피메일 성분이 서로 상이한 밀도를 가지는 것이다.
물체 또는 이것의 특정한 표면을 더욱 견고하게하는 또 다른 방법으로서, 원하는 표면을 강하게 하거나 또는 물체를 더욱 견고하게 하기 위하여, 경화제 또는 시멘트를 함유하는 액체를 물체안에 또는 그 상부에 주입할수 있다. 이어서, 상기 물체는 예를들어 기름이 아니라 물과같은 특정의 물질을 흡인하거나 또는 반발시킬 수 있다.
제조후 물체의 특성을 변화시키는 또다른 측면으로서, 기재, 아우트라인 또는 물체에 전류를 인가할 때 물체의 선택 부분으로 이동할 수 있는 고체 또는 이온을 운반하기위하여 액체 매질을 사용할 수 있다.
필요하다면, 액체 또는 적당한 기체가 본 발명의 물체의 하나이상의 공동부에 도입된 다음, 상기 물체는 원심력을 받아서, 상기 액체 또는 기체는 물체내로, 그리고 일부의 경우에는 물체의 외부 경계까지 이동한다.
제로그라피 방법에 의해 프린트되는 아우트라인은 정전 체(sieve)로 사용될 수 있다. 예를들어, 어떠한 공극을 메워서 물체의 일부 또는 전부의 밀도를 증가시키기위하여, 적당한 탄화수소를 제조후 물체에 주입할 수 있다. 상기 탄화수소는 예를들어 금속화 입자, 탄소, 또는 플라스틱 입자를 운반하여, 상기 운반물들을 물체의 영역 또는 그 표면의 일부 또는 전부상에 퇴적할 수 있다.
필요하다면, 얻어지는 제품 또는 퇴적된 재료를 균질화하고 안정화하기 위하여 열을 가할 수 있다.
기재의 일부층 또는 물체의 일부 영역 또는 부분에 재료를 적층할 수 있다. 따라서, 부분마다 상이한 물리적 성질을 갖는 물체를 제조할 수 있다. 예를들어, 물체의 일부분은 다른 부분보다 더 강하고 더 조밀할 수 있다. 일부의 부분들은 다른 부분보다 충격을 더 쉽게 흡수한다.
물체에는, 경화시에 예를들어 물체의 밀도 및 강도를 실제적으로 증가시키는 적당한 수지와같은 물질이 채워질 수 있다.
다른 한편으로, 물체의 의도되는 목적 때문에 물체의 모든 부분 또는실제적으로 모든 부분은 단단할 수 있다. 예를들어, 본 발명에 따라 제조되는 물체는 다이 세트, 멘드릴, 프레스 도구 또는 기타 도구용으로 사용될 수 있다. 물체는 그 자체가 작동부일 수 있다.
제조동안 또는 제조후에 물체 또는 스택내에 탕구 또는 통로를 형성하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 상기 통로가 제조동안에 형성되는 경우, 튜브 또는 유사한 도관이 공정동안에 놓여질 수 있다. 상기 통로가 나중에 형성되는 경우, 예를들어 물체에 구멍을 뚫어 통로를 형성할 수 있다. 유사하게, 본 발명의 물체는 도전 경로 또는 전기기계적 통로를 제공하는 베인(vein)또는 하이웨이(highway)를 함유할 수 있다. 물체는 상기 베인 및 하이웨이중 하나이상의 것을 가질 수 있다. 이들은 예를들어 애노드 또는 캐소드로서 작용할 수 있다. 이러한 경로는 물체의 전기도금을 더욱 철저하게하는데에 유용하다. 전기도금과 같은 공정은 입자 물질과 관련하여 상술한 바와 유사한 방식으로 물체에 압력 또는 진공을 선택적으로 가함으로써 촉진될 수 있다. 예를들어, 본 발명에 따라 제조한 물체의 일부분 또는 전부분은 크롬을 석출하기위한 캐소드로서 작용할 수 있는데, 상기 물체는 최소한 부분적으로 투과성이 있고, 상기 물체의 일부분 또는 전부분내에 크롬이 침투하는 것을 돕기위해 압력 또는 진공이 가해질 수 있다.
상기 베인 또는 하이웨이는 예를들어 빛, 영양물, 유체, 현탁액 또는 전해액을 통과시킬 수 있다.
상기의 설명에 있어서, 물체의 처리에 대하여 빈번한 참조가 이루어져있다. 이러한 처리들중 많은 것들이 기재들의 스택에 적용될 수 있음은 물론이다.
그밖에, 파괴 및 파여진 아우트라인이 모울드로 사용될 수 있다.
추가로, 하나이상의 물체가 한꺼번에 스택으로 형성될 수 있다. 각각의 물체가 기존의 구조 또는 스택상에 또는 그 내부에 형성될 수 있다.
예를들어, 물체의 내부에 전체적으로 고정되는 부분을 갖는 삼차원 물체를 제조하는 것이 가능하도록, 제조동안 또는 제조후에 구조적 성분들을 부가 또는 혼입할 수 있다. 그밖에, 돌출부 또는 버팀대, 손잡이, 경첩, 베어링 또는 기타 성분들을 물체 또는 스텍에 추가할 수 있다. 이러한 물체는 기존의 구조상에서도 형성할 수 있다.
예를들어, 특히 높은 물체를 버티고 상기 물체가 쓰러지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 물체가 자중에 의해 압쇄되는 것을 방지하기위하여, 제조동안에 구조적 보강재를 부가할 수 있다. 필요하다면, 구조적 보강재를 기재 단편들내에 박아 넣을 수 있다.
특히 높은 물체를 버티고 상기 물체가 쓰러지는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 물체가 자중에 의해 압쇄되는 것을 방지하기위하여, 구조적 보강재를 사용할 수 있다. 기재들의 구조 또는 다른 특징들이, 예를들어 돌쩌귀(hooks and eyes)의 방식으로 다른 기재들의 특징들과 협력할 수 있다.
아우트라인이 결정화에 의한 것과같은 퇴적에 의하여 성장하는 경우, 폐기 기재(예를들어 젤리를 형성할 수 있음)가 상기 성장과는 별도로 밀려질 수 있도록, 상기 아우트라인외부의 기재를 변경하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 기재는 종이이고, 아우트라인은 마이크로파, 바람직하게는 고마이크로파 손실에 의해서 영향을 받는 좁은 박막으로 이루어지는데, 상기 종이는 저마이크로파 손실 특성을 갖는다. 이러한 실시예에 있어서, 충분한 마이크로파 에너지를 가하면, 아우트라인에서 기재의 약화가 발생한다.
또한, 본 발명은 에칭, 프린트 또는 표지 과정에 관한 것이다. 예를들어, 음각판을 에칭하는 것이 알려져있다. 이러한 음각판은 왁스 또는 기타 내산성층을 코팅함으로써 제조된다. 예리한 기구를 사용하여 상기 왁스에 원하는 경로를 새겨서 금속을 노출시킨다. 상기 금속판은 산성조에 담그어진다. 산이 상기 노출된 금속을 침식하여, 상기 판내에 원하는 경로가 에칭된다.
인쇄 회로판 및 유사한 제품을 제조하기위하여 실리콘 칩 또는 웨이퍼와같은 기판을 식각하거나 또는 표지하는 것이 알려져있다. 여기서, 레이저 빔이 이용될 수 있다.
편의상, 용어"프린트" 및 그 파생물들은, 통로, 경로, 패턴, 표지 또는 아우트라인을 기재에 도포하거나 또는 그안에 삽입하는 에칭, 표지, 프린트 및 유사한 과정을 포함하는 의미로 아래에 사용된다.
용어"표지" 및 그 파생물들은 아우트라인, 통로, 경로 및 패턴을 포함하도록 사용된다.
음각 프린트 과정에 따를 필요없이 그리고 레이저를 이용할 필요없이 프린트된 기재가 얻어질 수 있음이 발견되었다. 따라서, 본 발명은 기재상에 프린트하고, 상기 프린트를 처리하여 표지를 형성하는 것을 포함하는 개선된 프린트 방법을 또한 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 개선된 프린트 방법에 따라 제조되는 물체를 제공한다.
기재는 상술한 넓은 종류의 재료로부터 선택될 수 있다. 상이한 기재 또는 프린트 영역들은 양전하 또는 음전하를 가질 수 있다. 기재 또는 프린트의 하나이상의 영역은 전기적 접점을 가질 수 있다.
기재는 감광막으로 이루어질 수 있다. 이러한 개념을 더 전개시킨 것으로서, 기재의 상이한 부분들은 빛 세기에 대하여 상이하게 반응함으로써, 목적에 따라 상이한 효과가 얻어질 수 있다.
또한, 분무, 산분, 진공 증착 또는 기타 적당한 방법에 의하여 기재를 형성하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 그리고, 기재는 예를들어 라인 또는 프로필을 포함할 수 있다.
또한, 원하는 라인(들)을 인쇄하는 것뿐 아니라, 부품 번호등과 같은 기타 프린트 또는 표지를 기재상에 제공하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.
또한, 프린트 단계는 정전기적 수단에 의해 수행될 수도 있고, 예를들어 실제적으로 전기 경로 또는 회로판을 퇴적시킬 수 있다.
뜨거운 로울러를 이용하여 기재에 코팅되어있는 접착제를 용융시키는 것과같은 종래의 수단을 포함한 적당한 수단에 의해 두 개 이상의 기재들을 일제히 결합할 수 있다. 다른 어떠한 적절한 결합 방법을 사용할 수 있다. 일예로서, 정전기력을 이용하여 기재 단편들을 일제히 결합시킬 수 있다. 또다른 예로서, 기재 단편들의 사이에 끼워진 감온성 시이트와같은 수단에 의하여 기재들의 스택용 접착제를 혼입할 수 있는데, 상기 감온성 시이트는 열이 가해질 때 용융하고 상기 스텍을 일제히 효과적으로 결합시키는 것이다. 그리고, 스택을 결합하는 방법은 각각의 기재 단편의 전부분에 적용되는 것이 아니라, 일부분에만 적용될 수 있다.
일반적으로, 프린트 단계는 기재상에 적당한 재료를 퇴적시키는 것을 포함한다. 퇴적되는 재료의 성질은 원하는 차후의 처리에 의존할 수 있는데, 적당한 선택이 당업자에게 명백해 질 것이다.
제한없이, 상기에 나타낸 실시예들이 본 발명에 또한 적용될 수 있다.
예시로서, 세라믹 또는 실리콘 기재상에 금속 원자 또는 입자 또는 기타 도전성 재료, 예를들어 탄소를 퇴적시킬 수 있다. 동일 또는 상이한 재료의 제 2 기재가 제 1 기재의 위에 놓여진다. 상기 원자 또는 입자는 어셈블리내에서 통로 또는 도전성 장소를 형성하여, 예를들어 인쇄 회로로서 작용할 수 있다.
프린트는 상술한 것들과 같은 재료로 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 예를들어 상이한 유형의 퇴적 재료를 이용하여 기재상의 라인들을 선택적으로 변경하는 것을 꾀하고 있는데, 이것에 대한 예들은 이미 위에서 제시되어있고 상기 예들을 여기서 적용할 수 있다. 프린트를 처리하여 표지를 형성하기 위하여, 여러 가지의 방법을 사용할 수 있다. 한 가지 바람직한 방법은, 예를들어 프린트에 전류를 유도함으로써 프린트에 전류를 인가하는 것이다. 이것은 고주파 유도를 통해서 또는 고주파 전압이 인가되는 캐패시터를 사용하여 달성할 수 있다. 다른 방법은 빛을 가하여, 프린트를 반응성 화합물에 노출시키거나 또는 프린트를 플라즈마에 노출시키는 것을 포함한다.
표지를 에칭하기위하여 여러 가지의 방법을 사용할 수 있다. 한 가지 바람직한 방법은 표지 또는 이것의 최소한 일부분에 전류를 유도하는 것이다. 이것은 고주파 유도를 통해서 또는 고주파 전압이 인가되는 캐패시터를 사용하여 달성할 수 있고, 또 이것은 표지의 에칭(예를들어, 연소에 의해)을 일으키기에 충분한 열을 각각의 표지에서 발생할 수 있다. 가열되는 재료가 빈약한 도체이거나 또는 부도체인 경우, 캐패시터 장에서 유전 가열을 사용하는 것이 더욱 적절할 수 있다.
프린트는 연속적일 필요는 없는데, 프린트가 예를들어 도트 또는 데시로 이루어지는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 임의적으로, 예를들어 전하를 유지할 수 있는 도전성 플라스틱 또는 다른 재료로 형성되는 원하는 라인에 흡인될 수 있는 금속의 원자 또는 분자를 포함한 입자들로 프린트를 형성할 수 있다. 전기, 자기, 화학적 또는 기계적 작용으로 원하는 라인에 이동할 수 있는 화합물을 사용하는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 프린트를 갖는 기재를, 산화분위기와같은, 프린트와 반응하는 화합물에 노출시켜서 표지를 형성할 수 있다. 또는 그렇지않으면, 프린트를 갖는 기재를 불활성 분위기에 위치시키고, 전자기 방사선에 노출시켜서 프린트에 에너지를 주입할 수도 있다. 또는 그렇지않으면, 프린트를 갖는 기재를 플라즈마에 노출시킬 수도 있다.
복잡한 내부 패턴 또는 고체 프린트를 포함한 내부 프린트를 물론 포함할 수 있는 표지를 기재의 양면에 프린트할 수 있는데, 상기 기재는 이중 또는 여분의 두께를 추가로 가질 수 있다.
더 높은 프린트를 갖는 영역이 더 낮은 영역과 비교하여 기재에 더 큰 영향을 미치도록, 프린트의 물리적 치수 또는 프린트의 화학적 조성을 변화시킴으로써, 처리하였을 때 기재의 상이한 영역들에서의 프린트의 효과를 변화시킬 수 있다. 유사하게, 프린트된 라인의 폭을 변화시킬 수 있다. 유사한 방식으로, 배출 에너지를 흡수하는 효율이 변화하도록, 화학적 조성을 변화시킬 수 있다. 따라서, 하나의 영역이 또다른 영역보다 인가 에너지를 더욱 고도로 흡수할 수 있기 때문에 기재상에 더욱 큰 영향을 미친다.
본 발명이 낼 수 있는 정밀도는 새로운 기준을 설정할 수 있는데, 이는 표지가 예를들어 단일 원자로 이루어지도록 극히 미소하다고 간주되는 경우에 특히 그러하다. 이것은 종래의 방법들과 비교하여 상당한 장점을 나타내는 것이다.
선택사항으로서, 전기도금 용액과 유사하게 알루미늄 또는 금속 이온을 함유하는 프린트 재료를 사용하여 원하는 결과를 얻을 수 있다.
프린트후 각각의 기재에 필요한 에너지를 인가하거나 또는 프린트후 기재의 스택에 에너지를 인가하는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
그밖에, 예를들어, 전자기 코일, 진동전류, 직류, 빛, 또는 화학제를 이용하여 에너지를 공급할 수 있다. 일실시예에 있어서, 프린트 재료는 촉진제 또는 유사한 물질, 또는 적외선 또는 자외선에 의해 활성화된다. 또다른 실시예에 있어서, 기재에는 감광성 재료가 프린트됨으로써, 빛에 알맞게 노출시키면 표지에서 기재가 변경된다.
또한, 또다른 실시예에 있어서, 음극선관(진공)에서 사용되는 것과 유사한 환경에서, 기재를 향하는 전자의 하나이상의 스트림으로 표지를 형성할 수 있다. 이러한 전자 빔은 프린트 단계를 수행하여, 표지가 추적됨에 따라 기재를 용락시킬 수 있다. 기재는 진공 환경의 내부 또는 외부에 위치할 수 있는데, 상기 전자 빔은 원하는 추적 효과를 달성하기에 충분한 에너지를 갖는다. 또다른 실시예에 있어서, 도우핑제로 표지를 형성할 수 있다.
그리고, 또다른 실시예에 있어서, 제 2 물질과 반응하여 표지에 의해 최소한 기재를 에칭하기에 충분한 폭발을 일으킬 수 있는 물질을 사용하여 표지를 형성할 수 있다. 예를들어, 기재의 제 1 단편상에 제 1 물질을 프린트할 수 있다. 제 2 단편을 침투하고 제 1 물질이 제 2 물질과 접촉하도록하는 방식으로 기재의 제 2 단편상에 제 2 물질을 프린트할 수 있다. 제 1 및 제 2 물질의 성질에 따라, 폭발은 접촉시에 바로 일어나거나 또는 적당한 촉매 또는 뇌관으로 활성화한 후에 일어날 수 있다. 또는 그렇지않으면, 표지로 기재의 제 1 단편을 에칭하고 동일한 표지로 기재의 제 2 단편을 에칭하기에 충분한 방식으로, 접촉시 또는 활성화후 폭발을 일으키고 제 2 물질이 함침되어있는 시이트를 이용하여 기재의 제 1 단편을 덮을 수 있다.
또다른 예시로서, 형성되는 표지는 감광성일 수 있고, 또 상기 표지는 레이저에 노출시에 에칭될 수 있는데, 상기 레이저 빔이 상기 표지로 제한되는 것은 아니다. 따라서, 레이저의 정확한 안내를 필요로함이 없이 레이저 기술을 이용하는 것이 가능해진다.
여러 가지의 특징들을 본 발명의 방법에 도입할 수 있다. 예를들어, 제품은 제조동안 또는 제조후, 레이저, 드릴 또는 기타 공지된 수단에 의하여 편집될 수 있다. 따라서, 제품에 대한 고랑형성, 홈형성, 굴착 및 유사한 변화가 이루어질 수 있다.
그밖에, 퀼트 패턴과 같은 텍스츄어가 추가되도록 본 발명의 제품을 처리할 수 있다. 예를들어, 텍스츄어 표면을 가지도록 컵을 처리할 수 있다. 이러한 경우, 종이와같은 얇은 층들의 기재로부터 원추형의 삼차원 제품을 제조한다. 종이의 각각의 단편을 원으로 표지한 다음, 점차로 작아지는 직경의 원으로 표지하여 원추를 형성한다. 각각의 원의 주변에는 예를들어 도트들이 위치할 수 있는데, 상기 도트들은 원추가 형성되는때 활성화되어 원추의 표면둘레에서 퀼트 패턴 또는 크로커다일 패턴을 형성한다. 이것에 대한 많은 변형예가 가능함이 당업자에게 명백해 진다.
또다른 실시예로서, 상기 원추를 별개의 기재로 싸서 원하는 패턴을 만들 수 있다.
본 발명은 다중 프린트를 진행하고 및/또는 상이한 두께의 라인들을 사용하는 개념을 포함한다. 후자의 특징은 예를들어 회로에 퓨즈를 만들 때 사용될 수 있는데, 상기 퓨즈 장소에서 전기 경로는 더 얇다.
도전성 제품의 경우에 표지가 전기적 경로를 구성하거나, 나머지 기재의 일부 또는 전부가 전기적 경로를 포함할 수 있음은 물론이다.
또한 본 발명은 기재를 절단하기위한 능력을 제공한다. 예를들어, 기재상에 라인을 프린트한 다음, 여기시켜서 용융, 기화 또는 기재와 반응시켜서, 프린트가 적소에 위치하여 있을 때 기재를 절단할 수 있다. 프린트한 다음, 적당한 에너지 소오스에 기재를 노출시켜서 복잡한 절단을 절단을 완수할 수 있다.
본원의 제 1 발명에 관하여 설명된 변형예들을 상기 개선된 프린트 방법에 적용할 수 있다.
상기 개선된 프린트 방법은 오늘날의 회로판 및 마이크로컴퓨터 칩 제조를 향상시키고 개선하려는 잠재력을 가지고 있다.
그리고, 표지를 프린트하는 것외에도, 부품 번호등과 같은 기타 프린트 또는 표지를 제공하는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
당업자는 상기에 나타낸 방법들중 많은 것들이 결합하여 사용될 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 방법 그 자체는, 예를들어 원하는 아우트라인뿐 아니라, 필요하다면 아우트라인 및 결합재의 약화를 일으키는데 필요한 어떠한 재료가 예비프린트되어있는 기재들의 완전한 세트를 함유하는 키트(kit)를 제공한다.
본 발명의 방법에서는 상이한 장소들에서 조차도 불연속적인 단계들이 수행될 수 있다. 예를들어, 한 세트의 종이 기재에는 프린터를 이용하여 필요한 정보(아우트라인)를 프린트할 수 있다. 이어서, 상기 세트를 결합기에 보내서 결합시킬 수 있다. 다음에, 예를들어 최종 사용자가 약화 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라, 적층 삼차원 물체를 제조하기위한 장치가 제공되는데, 상기 장치는 계속되는 각각의 기재 시이트상에 소정의 아우트라인을 프린트하기에 적합한 프린트 수단; 계속되는 기재 시이트들을 적층하기위한 수단; 및 상기 프린트 및 적층된 각각의 시이트를 붕괴 유도 전자계에 처하게하는 수단을 포함하며; 상기 아우트라인은 상기 기재와 상이한 원자가를 갖는 잉크에 의해 기재 시이트상에 프린트되고, 상기 유도 전자계의 세기 및 상기 시이트상의 잉크의 성질은, 상기 시이트상의 잉크에 유도된 전류에 의해 발생되는 열때문에, 상기 잉크에 의해 프린트되는 영역에서 시이트가 절단되도록하여, 상기 물체 또는 상기 물체주위의 폐기 재료가 경계지워지도록하는 하는 정도이다.
우선, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 도 1은 종이 시이트(10)을 보여주며, 상기 종이 시이트(10)에는 도 5에서 도시된 피라미드형 삼차원 모델(30)의 일부분이 되도록 의도되는 아우트라인(20)이 프린트되어있다. 프린트된 아우트라인(20)과 떨어져서, 시이트(10)상에는 라인(11)들의 매트릭스가 추가로 프린트됨으로써, 시이트(10)의 나머지 대부분을 사각 분절들로 분할하고 있다. 라인(11)을 따라 시이트(10)을 썰면 아우트라인(20)을 에워싸는, 시이트(10)의 폐기 부분이 쉽게 제거될 수 있음을 알 수 있다.
도 2는 제 2 시이트(12)를 보여주는데, 상기 시이트에는, 시이트(10)의 아우트라인(20)보다 약간 더 큰 치수를 갖는 아우트라인(22)이 프린트되어있다. 또한, 시이트(12)에는 라인(13)들의 매트릭스가 프린트됨으로써, 아우트라인(22)의 외부에있는 시이트(12)의 영역의 대부분을 작은 사각형으로 분할하고 있다.
도 3에서 시이트(14)상의 아우트라인(24)은 다시 약간 더 커진다. 라인(15)들의 매트릭스는 예를들어 도 2에서의 라인(13)들의 매트릭스와 유사하다. 도 4는 프린트된 아우트라인(26) 및 라인(17)들의 매트릭스를 가지는 시이트(16)를 보여준다.
각각의 아우트라인(20),(22),(24) 및 (26)은 공극(18),(19),(21) 및 (23)을 각각 둘러싸고있는데, 각각의 공극은 위로갈수록 계속 커진다. 시이트(12),(14) 및 (16)의 경우에 있어서, 각각의 라인(13,15 및 17)들의 매트릭스가 상기 공극의 내부까지 연장되어있다.
제조동안에 그리고 본 발명에 따라, 시이트(12)는 시이트(10)의 상부에 적층되고, 시이트(14)는 시이트(12)의 상부에 적층되고, 시이트(16)는 시이트(14)의 상부에 적층된다. 공극(18,19,21및23)의 내부의 폐기 재료 및 각각의 아우트라인(20,22,24 및 26)을 에워싸는 폐기 재료는 각각의 시이트가 이웃한 시이트에 적층됨에 따라, 각각의 경우마다 아우트라인을 공급하는 각각의 시이트에 인가되는 파괴력 때문에, 점차적으로 제거된다.
도 5는 이렇게 형성되는 삼차원 물체를 보여준다. 도 5의 물체의 계단 구조는 도시의 목적을 위해 확대되어있다. 실제적으로, 약 100mm 높이의 피라미드 물체는 수백개의 기재 시이트들로 이루어질 수 있다. 따라서, 각각의 연속되는 시이트의 아우트라인은 바로 이전의 것보다 아마 1mm 정도만큼 더 작은 정도로 차이가 있을 것이다.
이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 기재(32)에는 아우트라인(34)이 프린트되어있다. 아우트라인(34)의 양 측면에는 절연 라인(35) 및 (36)이 있다. (선택적 구성으로서, 아우트라인(34)은 절연 라인으로 교체되는 반면에, 절연 라인(35) 및 (36)이 아우트라인으로 교체될 수 있다). 아우트라인(34)는 탄소인 반면에, 절연 라인(35) 및 (36)은 난연성 세라믹재료이다. 또다른 실시예에 있어서, 절연 라인(35) 및 (36)이 기재(32)의 표면에 걸쳐서 확장되어 그 에지까지 연장될 수 있음은 물론이다. 또한, 난연성 세라믹 재료가 기재 그 자체내에 혼입될 수도 있음은 물론이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 마그네슘 함침 재료로 이루어진 기재(38)에는 탄소로부터의 아우트라인(40)이 프린트되어, "R"자를 형성하고 있다. 프린트 단계는 제어된 분위기하에서 수행된다.
산소 또는 기타 적당한 촉진제가 기재(38)에 공급되어 아우트라인(40)의 연소가 일어난다. 이 실시예에 있어서, 도 10 및 도 11은 아우트라인(40)이 기재(38)의 전체 두께로부터 어떻게 제거되어 일부분(42)이 남는가를 보여주고 있다. 물론, 기재(38)내의 마그네슘이 충분히 반응성이 있는 경우에는, 기재(38)은 약화 단계동안 완전히 소모될 수 있다. 이러한 과정의 결과는 "R"자 형상의 물체일 것이다.
도 8 및 9에서 기재(38)가 예를들어 종이이고 아우트라인(42)이 예를들어 탄소인 경우, 기재(38)은 유도전자계를 받아서 아우트라인(40)이 약화됨으로써, 도 13에서 도시한 바와같이 기재(38)를 완전히 절단할 필요없이 아우트라인(40)이 기재로부터 분리될 수 있다.
도 14 및 15에 있어서, 기재(44)는 적당한 유기 섬유로 이루어지고 아우트라인(46)은 구리로부터 프린트된다. 클립(48)은 전기 소오스에의 부착을 촉진하기 위한 것이다. 실제로 두 개의 동일한 클립(48)이 존재할 수 있는데, 이것은 각각의 다리(45) 및 (47)에 위치하고 있다. 전기적 소오스(미도시)로부터 아우트라인(46)에 에너지를 부여하면, 아우트라인(46)의 가열 및 상기 아우트라인에서 기재(44)의 연소가 발생한다. 이것은 백열광과 유사한 방식으로 작동한다.
도 16 및 17은 두 개의 클립(48)및(50)이 도시되고 아우트라인(46)의 형태가 약간 상이하다는 것을 제외하곤 도 14 및 15와 근본적으로 유사하다. 클립(48) 및 (50)은 기재(44)의 연장에 의해서 또는 일부의 다른 수단(미도시)에 의해서 지지될 필요가 있음을 쉽게 알 수 있다.
도 18에 있어서, 기재(52)는 섬유 재료의 허니콤 구조로 이루어지는데, 각각의 공동부에는 비경화 수지가 채워진다. 따라서, 기재(52)는 복수의 허니콤 엘리먼트(54)를 가진다. 기재(52)는 열경화 필름 기부(56)에 장착됨으로써, 필요한 경우 기재(52)를 또다른 기재층에 결합할 수 있다.
도 19에서 볼 수 있는 바와같이, 특정의 허니콤 엘리먼트(54)가 "R"자의 형태로 프린트되었다. 이러한 실시예에 있어서, 프린트는 선택된 허니콤 엘리먼트내의 수지를 경화시킴으로써 달성된다. 동시에 이러한 경화는 경화 엘리먼트로부터 비경화 허니콤 엘리먼트를 분리하는 것을 가능하게함으로써 물체(58)를 얻을 수 있다. 기재(52)를 다른 유사한 기재에 결합하는 것이 바람직한 경우, 이것은 필름 기부(56)를 가열함으로써 달성할 수 있다.
도 20 및 22를 참조하면, 장치(60)는 가이드 로울러(65)의 아래에 공급되어 레이저 프린트 헤드(66)를 통과하는 종이 기재(64)의 웨브(62)를 가지고 있다. 이러한 예시에 있어서, 프린트되는 아우트라인(67)은 V8 엔진 블록의 것이다. 아우트라인(67)(및 폐기 재료용 다이싱 라인, 미도시)을 가지는 기재(64)는, 아우트라인(67) 및 다이싱 라인(미도시)을 여기시키기에 충분한 마이크로파 에너지를 발생하여 기재(64)의 폐기 부분으로부터 아우트라인(67)이 분리되도록하는 마그네트론(68)의 아래를 통과한다. 이어서, 아우트라인(67)은 필요에 따라 상승 또는 하강시킬 수 있는 테이블(71)상에서 스택(70)상에 적층되거나 또는 결합된다. 아우트라인(67) 및 폐기 재료(미도시)를 공급한 웨브(62)의 나머지는 로울러(72)에 감겨진다. 가이드 로울러(73),(74)및(75)는 웨브(62)를 제어하는 것을 돕는다.
도 23 내지 25를 참조하면, 이 실시예에 있어서는 기재의 웨브대신에 기재의 스택(76)이 테이블(77)에 의해 지지되어있다. 각각의 기재 시이트(76)이 상기 스택으로부터 빼내어짐에 따라, 상기 시이트는 프린트 헤드(78) 및 로울러(80)의 아래 및 가이드 로울러(81)과(82)의 사이로 당겨진다. 스택으로부터 기재(76)을 당기는 수단을 도시하지 않았지만, 전기적 수단, 공기의 사용 및 스택이 수직한 경우에는 중력의 사용과 같은 수단이 언급될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 기재(76)는 예를들어 산화알루미늄층 및, 스택으로부터 각각의 기재 시이트를 절연하기위한 절연재료를 갖는 종이이다. 상기 절연층은 예를들어 열반응성 플라스틱일 수 있다. 테이블(77)은 기재(76)의 스택이 빼내어짐에 따라 상승할 수 있다. 아우트라인(84)에의해 프린트한후, 각각의 기재(76)는 마이크로파 또는 유도 전자계 챔버(86)의 아래를 통과하여 상기 챔버에서 정재파가 마그네트론 또는 기타 적당한 소오스(83)에 의해 고정된다. 따라서, 아우트라인(84)은 여기되고 기재(76)은 상기 아우트라인에서 약화되어, V8 엔진 블록용 층이 제조된다. 이러한 층은, 블록이 형성됨에 따라 점차적으로 하강하는 테이블(89)상에서, 이미 만들어진 층들에 결합된다. 도 23에서의 카울링(90) 및 (91)은 명료함을 위해 도 24 및 25에서는 생략되었다.
도 26 및 27을 참조하면, 상기 도면들은 액체상에 프린트하는 것을 가능하게하는 본 발명의 장치를 예시하고 있다. 따라서, 기재(92)는 촉매작용성 수지와같은 액체층이다. 아우트라인(94)는 버블제트 프린트헤드(96)에 의해 상기 촉매화 수지의 표면에 프린트된다. 프린트헤드(96)의 방향은 통로(98)을 따라 조절될 수 있다. 아우트라인(94)이 프린트되면, 수지가 또한 경화된다. 이어서, 프린트된 기재(92)는 테이블(100)상에서 지지되는 스택(99)를 가로질러 당겨지고, 상기 테이블에서 기재(92)는 예를들어 노광에 의하여 밑에있는 스택에 결합된다. 테이블(100)은 기재(92)가 경화되기전에 부분을 형성하고있는 액체내에 가라앉는다.
도 28 및 29를 참조하면, 본 발명의 전체 장치가 음극선관(102)의 안에 내장되어있다. 상기 장치는, 챔버(86) 및 에너지 소오스(88)대신에 아우트라인(84)가 전자 충격에 의해 여기되며, 전자들이 원하는 패턴내에 제어되어 아우트라인(84)에서 기재(76)의 약화가 발생된다는 것을 제외하곤, 도 23 내지 25에서의 것과 유사하다. 아우트라인(84)은 화소들로 이루어질 수 있다.
도 30 내지 32를 참조하면, 도 30에는 두 개의 기재(103)및(104) 및 하나의 아우트라인(106)이 도시되어있다. 모든 것들이 전해조(107)에 잠겨져서, 배터리(108)를 형성한다. 세 개의 이러한 배터리들은 도 31에서는 직렬로 연결된 것으로 도시되어있고 도 32에서는 병렬 연결된 것으로 도시되어있다.
도 33에는 종이로이루어진 기재들(110)의 스택이 도시되어있는데, 상기 기재의 일부분에는 구리 아우트라인(112)이 프린트되어있다. 기재들(110)의 스택은 전해성형조(114)에 잠겨진다. 도시된 바와같이 캐소드(116)가 삽입되어 아우트라인(112)과 연결되어있다. 회로를 완성하면, 아우트라인(112)에서 기재(110)의 약화가 발생한다. 필요하다면, 기타 첨가제 또는 습윤제가 전해성형조(114)또는 기재(110)에 부가될 수 있다.
도 34 및 35를 참조하면, 절연( 및 임의적으로 열경화)시이트(120)이 보강되어있는 기재(118)는 빛을 가리는 성질을 갖는 아우트라인(122)를 가지고 있다. 레이저 소오스(124)는 기재(118)에 수직한 아우트라인(122)에 빔을 향하고 있다. 아우트라인(122)의 프로필 때문에, 레이저 빔은 아우트라인(122)를 통해 기재(118)내에 불균일하게 침투한다. 도 35로에서 볼 수 있는 바와같이, 기재(118)의 기울여진 굴착이 달성된다.
상기로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 기재를 약화시킬 목적으로 아우트라인의 연소 또는 기타 파괴를 포함한다.
이분야에서 통상의 지식을 가진 당업업자는, 본 발명의 정신 및 범위내에 유지하면서, 기재, 프린트 재료 및 에너지원을 선택하는 경우, 방대한 수의 방법들이 본 발명의 방법에 사용될 수 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 최소한 일부의 실시예들을 사용하면, 오늘날 가능한 것에 비해 아주 더 큰 모델을 생성할 수 있고 낮은 소비성 코스트를 갖는 저코스트의 급속 원형 장치를 제조하는 것이 가능하다. 그밖에, 모델이 더욱 신속하게 제조될 수 있고 사용에 준비를 덜 필요로한다.
Claims (15)
- 하나 이상의 기재 단편상에 원하는 단면의 아우트라인을 프린트하고, 상기 아우트라인에서 상기 기재를 약화시키기에 충분한 에너지를 상기 프린트된 아우트라인에 가하는 것을 포함하는 개선된 물체 제조 방법.
- 다수의 기재 단편들중 최소한 일부의 단편에 원하는 단면의 아우트라인을 프린트하고, 상기 기재들을 결합하고, 상기 아우트라인에서 각각의 기재를 약화시키기에 충분한 에너지를 상기 프린트된 아우트라인에 가하는 것을 포함하는 개선된 적층 물체의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 기재는 종이인 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기재는 탄소, 금속, 실리콘, 칩 및 격자 구조의 재료로 이루어진 그룹에서 선택되는 단일층의 재료를 포함하는 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기재는 도금 재료를 포함하거나 또는 도금 재료가 스택내의 기재 층들사이에 삽입되는 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 기재 스택에, 절연, 보강, 전기전도 또는 전기저항을 제공하려는 능력을 갖는 재료가 포함되어있는 방법.
- 제 2 항에 있어서, 각각의 기재는 감광막 또는 감광종이를 포함하고 각각의 기재상의 상기 아우트라인은 노광에 의해 형성되는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제로그라피 또는 버블 제트 프린트를 사용하여 상기 프린트 단계를 수행하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아우트라인에 에너지를 가하여 상기 약화 단계를 수행하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 에너지는 열에너지, 고주파 가열, 마이크로파 또는 전자기 방사선의 형태를 취하는 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 결합 단계는 상기 프린트 단계이전에 수행되는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아우트라인을 프린트하는 것과 동시에, 형성되는 물체둘레에 원치않는 재료를 또한 프린트하는 방법.
- 제 1 항의 방법에 따라 제조한 물체.
- 제 2 항의 방법에 따라 제조한 적층 물체
- 기재상에 프린트하고, 상기 프린트를 처리하여 본원에서 정의한 표지를 형성하는 개선된 프린트 방법.
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