KR20050093822A - 임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법 및 임의 형상 제작시스템 - Google Patents

임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법 및 임의 형상 제작시스템 Download PDF

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KR20050093822A
KR20050093822A KR1020057012751A KR20057012751A KR20050093822A KR 20050093822 A KR20050093822 A KR 20050093822A KR 1020057012751 A KR1020057012751 A KR 1020057012751A KR 20057012751 A KR20057012751 A KR 20057012751A KR 20050093822 A KR20050093822 A KR 20050093822A
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제프리 알렌 닐슨
블라덱 피 카스퍼칙
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘 피
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Abstract

임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법은 바람직하게 물체의 층(302)을 형성하도록 상이한 체적의 액적(304, 305)을 분사하는 단계를 포함한다. 액적(304, 305)은 구조 재료 내로 분사되는 바인더 액적일 수도 있고, 또는 물체를 형성하는 데 사용되는 구조 재료를 포함할 수도 있다.

Description

임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법 및 임의 형상 제작 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR PRODUCING AN OBJECT THROUGH SOLID FREEFORM FABRICATION}
임의 형상 제작(solid freeform fabrication)은 최종 제품, 원형 부품(prototype parts) 및 작업 툴(tool)을 포함하는 3차원 물체를 제조하는 공정이다. 임의 형상 제작은, 전자 데이터에 의해 표시되는 물체가 기저 물질(base materials)로부터 자동적으로 적층되는 부가적인 공정이다. 임의 형상 제작의 몇몇의 주요 형상은 잉크젯 프린팅 기술을 이용하여 수행된다.
프린팅 기술을 사용하는 임의 형상 제작 시스템의 일 유형에 있어서, 다수의 인쇄된 평면 층이 함께 결합되어서, 평면 또는 비평면의 3차원 물체를 형성한다. 부품은 분말 또는 슬러리 덩어리(slurry brick)의 평평한 베드(bed) 상에 바인더(binder)를 "프린팅" 또는 분사함으로써 제작된다. 바인더가 배출되는 경우 분말은 형성되는 물체의 단면 내에서 응고된다. 이러한 프린팅은 적층식으로 수행되는데, 이 경우 각각의 층이 소정의 최종 제품의 다른 단면을 나타낸다. 프린트된 인접한 층은 사전 결정된 패턴으로 또 다른 층에 부착되어 소정의 제품을 형성한다.
제조 챔버(fabrication chamber) 내에서 분말로부터 소정의 제품의 각각의 층을 선택적으로 형성하는 것 이외에, 시스템은 물체의 각각의 층에 색상 또는 색상 패턴을 프린트할 수도 있다. 종종, 바인더는 결합 및 채색의 기능이 통합되도록 특징지어진다.
예를 들어, 잉크젯 프린팅 기술은, 다수의 상이한 색상의 잉크를 프린터 헤드의 노즐로부터 선택적으로 분사시키고, 구조 재료(build material), 예를 들어 분말 층에 혼합하여, 색상의 풀 스펙트럼(full spectrum)을 제공하도록 이용될 수 있다. 각각의 개별적인 층에 대해, 종래의 2차원 멀티-패스(multi-pass) 프린팅 기술 및 하프-토닝 알고리즘(half-toning algorithms)은 프린팅 결함을 숨기거나 광범위한 소정의 색상을 성취하는 데 이용될 수 있다.
분말에 바인더를 추가시키는 프린팅 기술을 사용하는 기존의 임의 형상 제작 시스템에서, 일반적으로 바인더의 액적(drops)은 가능한 한 높은 바인더 용제를 제조하기 위해 비교적 크다. 바인더 용제는 얼마나 많은 양의 바인더가 소정 시간 내에 사용되는지에 대한 분량이다. 보다 높은 바인더 용제는 임의 형상 제작 시스템을 위한 보다 높은 제작 속도를 야기한다.
그러나, 바인더의 큰 액적을 사용하는 것은 작은 형상 또는 매끄러운 표면을 만드는 것을 어렵거나 불가능하게 한다. 제작되는 물체는 바인더의 액적에 각각 상응하는 복셀(voxel), 3차원 블록을 구성하는 것으로 생각될 수도 있다. 가능한 최소의 복셀은 분말 크기 또는 바인더 액적 크기에 의해 제한된다. 현재의 임의 형상 제작 툴은 큰 액적을 사용하기 때문에, 복셀 크기의 제한 요인은 보통 바인더 액적의 체적이다.
따라서, 정교한 세부 부분을 가진 물체를 제조하기 위해, 기존의 임의 형상 제작 시스템은 전체 물체에 모두 작은 바인더 액적을 사용한다. 작은 액적을 사용하는 것이 물체의 세부 부분을 추가하거나 보다 매끄러운 표면 마무리를 제공하는 데 용이할 수도 있는 반면에, 잉크/바인더 플럭스의 감소로 인해 기계의 작업 처리량이 느려지고 제작 시간이 더 길어진다.
발명의 요약
다수의 가능한 실시예 중 하나에 있어서, 임의 형상 제작을 통해 물체를 제조하는 방법은 바람직하게 물체의 층을 형성하기 위해 상이한 체적의 액적을 배출하는 단계를 포함한다.
첨부된 도면은 본 발명의 다양한 실시예 및 명세서의 일부분을 도시한다. 도시된 실시예는 본 발명의 단지 예일 뿐이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
도 1은 소정의 제품을 제조하는데 프린팅 공정을 사용하는 임의 형상 제작 시스템을 도시한 도면으로서, 본 발명의 실시예는 도 1에 도시된 시스템에서 수행될 수 있음,
도 2a는 구조 재료에 접촉하기 이전의 단일 체적 액적을 도시한 것으로서, 단일 체적 액적 크기로 제조되는 물체를 도시한 도면,
도 2b는 단일 체적 액적이 구조 재료에 도달한 이후의 도 2a에서 제작된 물체를 도시한 도면,
도 3a는 본 발명의 실시예에 따라 가변 체적 액적 크기로 제조된 물체를 도시한 도면으로서, 액적 및 구조 재료 사이에서 접촉하기 이전의 물체 및 가변 체적 액적 크기를 도시함,
도 3b는 가변 체적 액적이 구조 재료에 도달한 이후의 도 3a에서 제작된 물체를 도시한 도면,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 체적 액적 크기로 제조된 물체의 2층의 단(terrace)을 도시한 도면,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 가변 체적 액적 크기로 제조된 물체의 2층의 단을 도시한 도면,
도면 전체에서, 동일한 참조 번호는 유사한 요소를 지칭하지만, 반드시 동일한 것은 아니다.
임의 형상 제작 시스템에서, 바람직하게 프린팅 기술인, 물체를 제조하는 기술을 포함하는 방법 및 시스템을 본 명세서에서 기술한다. 기술된 이러한 방법 및 시스템은 다양한 바인더 및/또는 잉크 액적의 체적을 사용함으로써 보다 바람직한 표면 마무리된 물체를 제조할 수 있다는 인식을 포함한다. 또한, 기술된 방법 및 시스템은 제품의 층 사이에 단 형성을 감소시키거나 최소화시킴으로써 제조되는 제품에서의 보다 정교한 특성을 산출하도록 가변 액적의 체적을 이용하는 단계를 포함한다.
본 명세서 전체 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "가변 액적 크기(variable drop size)", "가변 액적 체적(variable drop volume)" 및 유사한 용어는 2개 또는 그 이상의 상이한 체적의 액적의 사용을 언급하며, 체적은 바인더, 잉크, 또는 바람직하게, 바인더 및 잉크의 결합을 포함하여, 임의 형상 제작에 의해 물체를 구성한다. 또한, 용어 "작은 액적" 및 "큰 액적"의 사용은 액적의 바인더 및/또는 잉크의 상대적인 체적을 구별하는 데 사용되고 특정한 양의 값에 관련되지 않는다. 물체를 제작하는 구성 재료의 층을 접합 및/또는 채색하는데 사용되는 액적 체적의 크기는 동일한 물체 내에서 가변적이다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "잉크"는 제조되는 물체를 표시 및/또는 채색하는 프린트 헤드에 의해 분사되는 임의의 물질을 의미하는 것으로 광범위하게 사용된다. 결과적으로, 용어 "잉크"는 잉크, 프린팅 유체, 토너, 색소 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 프린팅 기술을 사용하는 하나의 임의 형상 제작 시스템을 도시한다. 도 1의 임의 형상 제작 시스템(100)에서, 분말 물질은 소정의 제품의 각각의 개별적 층을 형성하는 데 사용된다. 이를 위해, 측정된 분말의 양을 공급 챔버로부터 우선 제공한다. 그 후, 바람직하게 이송 스테이지(moving stage)(103) 내에 결합된 롤러는, 소정의 두께로 제조 챔버(102)의 상부에 분말을 분포시켜 이를 압축시킨다.
또한, 이송 스테이지(103)는 2차원 패턴으로 제조 챔버(102) 내에서 분말 상에 선택적으로 접착제 또는 바인더를 부착하는 프린트 헤드를 구비한다. 이러한 2차원 패턴은 소정의 제품의 단면이다. 접착제 및 바인더는 잉크, 토너, 또는 다른 물질을 채색하여, 이러한 소정의 제품의 특정한 단면을 위한 소정의 색상 또는 색상 패턴을 제공할 수 있다.
분말은 접착제가 부착되는 영역 내에 접착되어서, 소정 제품의 층을 형성한다. 공정은 제조 챔버(102) 내에서 기존 층의 상부에 분말의 새로운 층을 도포하는 공정이 반복된다. 그 후, 소정의 제품의 그 다음 단면은 접착제 또는 바인더로 새로운 분말 층 내에 프린트된다. 또한, 접착제는 소정의 제품의 인접한 또는 선택적인 층을 접합시킨다.
이러한 공정은 전체 물체가 제조 챔버(102) 내의 분말 베드 내에 형성될 때까지 계속된다. 접착제에 의해 접착되지 않은 여분의 분말은 기부 또는 "미가공(green)" 물체를 벗어나도록 닦여진다. 사용자 인터페이스 또는 제어 패널(104)은 사용자가 제작 공정을 제어하도록 제공된다.
이러한 프린팅 공정은 신속한 제작 및 저렴한 구성 재료의 장점을 제공한다. 이것은 가장 빠른 임의 형상 제작 방법의 한 가지로 여겨지고, 다양한 색상의 제품을 제조할 수 있다.
바람직하게, 이송 스테이지(103)의 프린트 헤드는 구성 분말의 층 내로 바인더 및/또는 색소를 분사하는 잉크젯 기술을 포함한다. 잉크젯 기술을 이용하면, 프린트 헤드는 제작되는 물체를 만들고 채색하기 위해 선택된 패턴 내로 잉크 및/또는 바인더의 액적을 분사한다.
그러나, 제작되는 물체의 각각의 개별적 바인더 및/또는 잉크의 단일 체적 크기를 사용하는 것 대신에, 액적의 체적은 필요에 따라서 제작되는 물체에서 보다 매끈한 표면 마무리를 수행하고 또는 보다 정교한 특징을 산출하기 위해 변경될 수 있다. 결과적으로, 설명된 바와 같이, 액적 체적의 변경은 단이 형성된 표면뿐만 아니라 제작된 물체의 표면 또는 윤곽에 특히 유용할 수도 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "단(terrace)" 또는 "단 형성(terracing)"은 높이의 변화 또는 단계(step)를 의미하는 것으로 광범위하게 사용된다. 그러므로, "단"은 제작되는 물체 내의 수직 또는 경사 측면, 곡선, 윤곽선, 모서리, 높이 변화 등을 포함하는데, 이에 한정되지는 않는다.
가변 액적 체적의 개념은 보다 매끄러운 윤곽선 및 표면을 용이하게 하고, 단의 크기를 최소화하기 때문에 편리하다. 보다 작은 액적은 보다 작은 액적 크기에 상응하는 구조 재료의 보다 작은 증분으로부터 형성되는 윤곽선, 단 등의 형성시에 사용될 수 있다. 따라서, 복잡한 3차원 물체의 단 스텝은 보다 큰 액적 크기에 상응하는 보다 큰 증분(복셀) 내에 형성되는데 더 이상 제한되지 않는다.
상술한 바와 같이, 큰 액적 크기는 임의 형상 제작에서 사용되는데, 이것은 사용되는 바인더 재료 및/또는 잉크를 위한 높은 플럭스를 용이하게 한다. 높은 바인더 용제는 물체가 제작될 수 있는 속도를 증가시킨다. 본원에 개시된 방법 및 시스템은 큰 액적 크기의 사용을 구비하여 빠른 제작의 장점을 유지하면서, 보다 매끄러운 표면 마무리를 제조하는 능력을 추가시키고, 또한 작은 액적 크기의 사용에 의해 보다 정밀한 표면 특징을 제조하는 능력을 추가시킨다.
도 2a는 프린팅 기술을 사용하는 임의 형상 제작을 통해 제작되는 포괄적인 물체(200)의 단면을 도시한다. 도 2a에 도시된 단면은 임의의 물체일 수 있고, 원통형, 평면, 구(sphere), 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 이해되는 바와 같이, 이렇게 도시된 단면은 단지 도시의 목적을 위한 것이다. 임의의 형식 및 형상의 물체는 본원에 기술된 방법 및 시스템을 사용하여 제조될 수 있다.
일반적인 물체(200)는 구조 재료의 층, 예를 들어, 분말 층(202)으로 형성된다. 일반적인 물체(200)의 일부를 형성하는 분말 층 부분(202)은 바인더 또는 접착제에 의해 함께 융합된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 바인더는 복수 또는 세트의 큰 체적 액적(204)으로서 분사된다. 큰 체적 액적(204)의 세트는 분말 층(202)의 표면(206)으로 분사된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 큰 체적 액적(204)이 분말 층(202)의 표면(206)(도 2a)에 부딪힐 때, 큰 체적 액적(204)에 상응하는 크레이터(craters)(208)가 연속으로 형성된다. 각각의 크레이터(208)는 일반적으로 크레이터에 연관된 상대적으로 높은 벽(210)을 가진다. 큰 크레이터(208) 및 높은 벽(210)은 많은 제작 적용에서 바람직하지 않은 거친 표면 마무리를 하게 한다. 그러나, 큰 체적 액적(204)은 보다 적은 수의 바인더 액적이 표면(206)(도 2a) 맞은편에 분사됨으로써, 보다 빠른 제작을 용이하게 한다.
따라서, 빠른 제작을 유지하기 위해 및 또한 표면 거칠기를 감소시키기 위해서, 가변 크기 액적 체적은 바람직하게 구조 재료에 적용된다. 도 3a는 프린팅 기술을 사용하는 임의 형상 제작을 통해 제작되는 다른 일반적인 물체(300)의 단면을 도시한다.
또한, 도 3a에 도시된 단면은 임의의 물체일 수 있고, 원통형, 평면, 구, 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 단면을 도시한 이 도면은 단지 도시의 목적을 위한 것이다. 본원에 기술된 방법 및 시스템은 단면의 임의의 유형 및 형상을 갖는 물체에 적용될 수 있다.
또한, 물체(300)는 구조 재료로 제작될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 구조 재료는 분말 층(302)이다. 분말 층(302)의 표면(302)에 인접하게 도시된 것은 적어도 2개의 상이한 체적을 갖는 바인더 및/또는 잉크의 액적이다. 도시된 가변 액적 체적은, 제 2 세트의 작은 액적(305) 사이에서 분사되는 제 1 세트의 큰 액적(304)을 포함한다.
큰 액적(304) 및 작은 액적(305) 사이의 공간은 동일할 필요는 없으나, 동일할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 큰 액적 체적(304)은 약 20pl에서 약 50pl(피코 리터)의 범위이다. 그러나, 이러한 범위는 때때로 다른 실시예에서 약 10pl부터 약 200pl까지의 범위로 증가된다. 또한, 몇몇의 실시예에서, 작은 액적 체적(305)은 약 5pl부터 약 20pl까지의 범위일 수도 있다. 또한, 몇몇의 실시예에서, 작은 액적 체적(305)의 크기 범위는 약 1pl부터 약 50pl까지의 범위일 수도 있다.
그러나, 작은 액적 체적 및 큰 액적 체적(304 및 305)은 임의의 특정한 체적에 한정되지 않고, 단지 작은 액적 체적(305)이 큰 액적 체적(304)보다 작다. 또한, 다른 가변 체적 크기는 큰 액적 및 작은 액적(304 및 305) 사이에 분사될 수도 있고, 이러한 실시예는 단지 2개의 액적 체적 크기에만 한정되지 않는다는 것이 인식된다.
잉크젯 프린팅 기술은 선택적으로 액적 크기를 분사하는 프린트 헤드를 제공한다. 분사되는 액적의 체적을 제어하는 이러한 임의의 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린트 헤드는 챔버로부터 잉크의 액적을 분사하는 데 열 요소 또는 압전 요소를 일반적으로 사용한다. 배출되는 액적의 크기는 액적이 분사되는 것으로부터 챔버의 크기를 제어하는 단계와, 액적을 배출하는 데 사용되는 열 또는 압력을 제어하는 단계를 포함하는 다수의 방법으로 제어될 수 있다.
큰 체적의 액적(304)은 잉크젯 노즐(312) 또는 다른 분사 장치의 독립된 세트로부터 분사될 수도 있다. 제 1 세트의 잉크젯 노즐(312)은 단일 색상[청색(clear), 흰색, 또는 다른 색상]의 바인더 및/또는 잉크를 분사할 수도 있다. 색상 제작이 요구되는 곳에서, 다양한 색상[일반적으로 청록색(cyan), 자홍색(magneta), 노란색, 검은색, 청색(clear), 흰색, 또는 몇몇 색상의 조합]의 잉크 및/또는 바인더를 분사하는 잉크젯 노즐의 독립된 세트가 존재할 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 큰 액적(304)을 생산하는 잉크젯 노즐은 작은 액적(305)을 생산하는 노즐로부터 독립된 프린트 헤드 내에 형성될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 노즐(312 및/또는 314)을 구비한 프린트 헤드는 선택된 패턴으로 바인더 및/또는 잉크를 선택적으로 분사하는 구조 재료를 바람직하게 이송시킨다.
유사하게, 각각의 작은 체적 액적(305)은 노즐(314)로부터 동일하거나 또는 독립된 프린터 헤드 상에 분사될 수도 있다. 큰 액적 노즐(312) 및 작은 액적 노즐(314)이 상이한 프린트 헤드에 제공된다면, 프린트 헤드는 작은 액적(305)이 큰 액적(304)의 충격 위치 사이의 표면(306) 상에 위치될 수 있도록 이송되어야 한다. 바람직하게, 큰 액적용 노즐(312) 및 작은 액적용 노즐(314)은 도 3a에 도시된 바와 같이 단일 프린트 헤드 사이에서 분사된다.
변형예로서, 큰 체적 액적 및 작은 체적 액적(304 및 305) 양자는 선택적으로 가변 크기의 액적을 생산하는 것이 가능한 노즐을 구비한 단일 프린트 헤드로부터 분사될 수도 있다. 예를 들어, 피에조 방식(piezo drop-on-demand, PIJ)의 프린트 헤드가 상업적으로 이용될 수 있고, 단일 오리피스(orifice)로부터 상이한 액적 크기를 분사할 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 각각의 작은 액적용 잉크젯 노즐(314)은 청색의 바인더 또는 접착제만을 분사하므로, 제작되는 물체(300)의 색상은 큰 액적(304)에 의해서만 영향을 받는다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예는 큰 액적(304) 및 작은 액적(305) 둘 다 잉크를 포함한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 작은 체적 액적(305, 도 3a)이 큰 체적 액적(304, 도 3a) 사이에 분사되고, 분말 층의 표면(306, 도 3a)에 충격을 줄 때, 큰 체적 액적(304, 도 3a)에 의해 만들어지는 크레이터(308)는 큰 체적 액적(204, 도 2a)만을 사용함으로써 형성되는 높은 벽(210, 도 2b)보다 훨씬 낮은 벽(310)을 갖는다. 큰 액적(304)의 분사 후에 또는 이와 동시에 작은 액적(305)을 분사하여, 작은 액적(305)은 큰 액적의 크레이터(308) 사이에 형성되는 벽(310)에 충격을 주고 감소시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
결과적으로, 도 2b에 도시된 다른 높은 벽(210)은 큰 체적 액적(304) 사이에 작은 체적 액적(305)이 분사됨으로써 감소된다. 도 3a 및 도 3b의 실시예에 따르면, 작은 체적 액적(305)은 큰 체적 액적(304) 사이에 있는 표면(306) 영역을 정확히 목표로 향한다. 작은 체적 액적이 추가될 때, 보다 낮은 벽(310)이 높은 벽(210)(도 2b)보다 훨씬 덜 뚜렷하기 때문에, 훨씬 매끄러운 표면 마무리가 이뤄진다.
몇몇의 실시예에서, 접착제 및/또는 잉크의 가변 크기 체적을 분사하면 물체(300)의 외부 윤곽 또는 표면, 및/또는 각각의 층(302)의 모서리에서만 실행된다. 물체(300)의 체적이 내부에 있고 도달하기 어렵다면, 각각의 개별적 내부 층(302)을 매끄럽게 할 필요가 없다. 그러므로, 바람직하게 물체(300)의 외부 윤곽 및/또는 모서리만이 작은 체적 액적(305)을 사용하여 형성된다.
그러나, 소망하는 만큼의 다수 층(302)은 층이 형성될 때 표면(306)에 가변 액적 체적을 적용함으로써 매끄러워질 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 외측의 하나 내지 5개의 층만이 가변 액적 체적으로 매끄러워진다. 보다 반투명한 물질 세트를 구비한 다른 실시예에서, 외측의 하나 내지 20개 이상의 층이 가변 액적 체적으로 매끄럽게 될 수도 있다.
임의 형상 제작에 의해 생산되는 물체 상에 보다 매끄러운 표면 마무리를 용이하게 하는 것 이외에도, 본원에 기술된 실시예는 임의 형상 제작에 의해 만들어진 물체의 단 부분의 감소, 축소, 및 보다 정확한 제어를 용이하게 한다. 결과적으로, 보다 정교한 표면 특징이 만들어질 수 있다. 유리하게, 가변 액적 크기를 사용하면 복합적인 3차원 표면 및 표면 특징의 보다 정확한 제작이 가능하다.
도 4a에 있어서, 종래의 임의 형상 제작을 따라 일반적인 단이 형성된 물체(400)가 도시된다. 제 1 층 및 제 2 층(404 및 406) 사이의 단 또는 스텝(402)은 단일 큰 체적 액적(410)에 상응하는 증분으로 제한된다.
그러나, 도 4b에 있어서, 단(408)의 윤곽은 본원에 기술된 방법 및 시스템에 따라 구조 재료에 가변 액적 체적을 적용함으로써, 보다 훨씬 매끄럽게 만들어질 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 바인더 및/또는 잉크의 작은 액적(412)은 [제 1 및 제 2 층(404 및 406)와 같은] 층 사이의 변화를 따라 분사되어, 큰 체적 액적(410)만 사용했을 때 가능한 것보다 보다 매끄럽고 보다 단계적인 단 스텝(408)을 만들 수도 있다.
보다 작은 바인더 및/또는 잉크 액적 체적(412)에 의해 형성된 중간 스텝(들)(408)을 추가함으로써, 그것이 소정의 영향일 때는 언제나, 단은 덜 울퉁불퉁하고 덜 두드러지게 된다. 소망한다면, 보다 심한 레벨 변화는, 보다 큰 액적 체적만을 이용함으로써 형성될 수도 있다.
상기한 설명에서는 단지 본 발명을 설명하고 기술하는 것으로만 제공되어 있다. 개시된 임의의 정확한 형태로 본 발명을 명확하게 규명하거나 제한하는 것이 의도되지는 않는다. 많은 수정 및 변형이 상기 교시의 견지에서 가능하다.
예를 들어, 상술된 실시예는 분말 기지의 또는 슬러리 덩어리의 임의 형상 제작 시스템에서 수행되는 것으로 기술되어 있다. 그러나, 본원에 개시된 원리는 단지 분말 기지의 임의 형상 제작 시스템 이상으로 적용이 가능하다.
특히, 몇 가지 임의 형상 제작 시스템은 폴리머(polymer) 또는 포토 프리폴리머(photo-prepolymer)와 같은 구조 재료를 분사하는데 잉크-젯 헤드를 사용한다. 따라서, 이러한 잉크-젯 시스템은 구조 재료를 형성하는 데 사용되는 바인더 및/또는 잉크를 단지 분사하는 것 대신에, 소정의 제품을 만드는 데 사용되는 구조 재료의 100%를 분사한다. 그러나, 이러한 시스템이 색소뿐만 아니라 소정의 제품의 재료가 용착될지라도, 용착물 액적의 크기는 상기의 분말 및 바인더 시스템에서 기술된 바와 같이, 정확하게 동일한 방식으로 보다 매끄러운 표면을 달성하도록 다양할 수 있다.
결과적으로, 본원에 개시된 원리는 구조 재료를 접합하는 액적, 또는 구조 재료 자체인 액적을 사용하는 임의의 임의 형상 제작 시스템으로 통합될 수 있어서, 물체의 단면 층을 만든다. 본 발명의 범위는 하기의 청구범위에 의해 규정된다고 의도된다.

Claims (10)

  1. 임의 형상 제작(solid freeform fabrication)을 통하여 물체를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 물체의 층(302)을 형성하도록 상이한 체적의 액적(304, 305)을 분사하는 단계를 포함하는
    임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액적(304, 305)이 바인더를 포함하며,
    구조 재료의 베드(bed)(302) 내로 상기 액적을 분사하는 단계를 더 포함하는
    임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액적(304, 305)이 상기 물체를 채색하는 잉크를 더 포함하는
    임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액적(304, 305)이 구조 재료를 포함하는
    임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액적(304, 305)이 상기 물체를 채색하는 잉크를 더 포함하는
    임의 형상 제작을 통한 물체 제조 방법.
  6. 전자 데이터로부터 소정의 물체를 제조하는 임의 형상 제작 시스템에 있어서,
    분말형 기저 물질의 베드를 고정시키는 제조 챔버(fabrication chamber)(102)와,
    상기 제조 챔버 내에 분말의 연속적인 층을 분포시키고, 각각의 분말 층 내로 바인더를 선택적으로 분사하는 이송 스테이지(moving stage)(103)를 포함하며,
    상기 이송 스테이지(103)는 상기 분말 내로 적어도 2개의 상이한 체적의 바인더 액적을 분사하도록 구성된 프린트 헤드를 포함하는
    임의 형상 제작 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 체적(305)의 액적이 상기 제 1 체적보다 큰 제 2 체적(304)의 액적 사이에 분사되는
    임의 형상 제작 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 체적(305)의 액적이 상기 물체의 표면 층(306)을 가로지르게만 분사되는
    임의 형상 제작 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    제 2 체적보다 작은 제 1 체적(305)의 액적이 상기 소정의 물체의 층 사이의 단(408)에 분사되는
    임의 형상 제작 시스템.
  10. 전자 데이터로부터 소정의 물체를 제조하는 임의 형상 제작 시스템에 있어서,
    상기 물체의 층을 선택적으로 형성하도록 구조 재료의 액적(304, 305)을 분사하는 프린트 헤드(312, 314)를 포함하며, 상기 액적(304, 305)은 적어도 2개의 상이한 체적을 갖는
    임의 형상 제작 시스템.
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