KR20110021871A - 3차원 물체를 제조하는 방법과 이 방법을 채용한 장치 - Google Patents

Abstract

실온에 유지되면서 자극작용에 따라 영구적으로 고화할 수 있는 액체인 기반 재료(M)의 중첩된 층(L)들로 구성된 3차원 물체(W)를 제조하는 방법으로서, 선행층(L)위에 액체 기반재료(M)의 층(L1)을 도포하는 단계;와 층(L1)을 하나 이상의 영역(K)들에서 자극에 선택적으로 노출시키는 단계; 3차원 물체(W)의 각 후속 층에 대하여 도포작동 및 노출을 반복하는 단계; 및 기반재료(M)를 고화시키기 위하여, 자극 이전에 실온 이하의 미리 한정된 작동온도로 층(L)들을 냉각시키는 작동을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 물체를 제조하는 방법과 이 방법을 채용한 장치{Method for manufacturing three-dimensional objects and machine employing said method}

본 발명은, 기술적인 용어로는 입체인쇄술(stereolithography)이라고 알려진, 층들로 이루어진 3차원 물체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 방법을 채용한 입체인쇄술 장치에 관한 것이다.

공지된 바와같이, 입체인쇄술은 3차원의 보다 복잡한 물체들을 신속하게 형상화(prototyping)하는데 널리 사용되는데, 이는 물체들을 아주 짧은 시간 안에 그리고 어떤 특별한 장비를 사용할 필요가 없이 제조할 수 있게 하기 때문이다.

일반적으로, 입체인쇄술의 테크닉은 미리 정해진 두께를 갖고서 층(layer)들로 재생될 물체의 기하구조를 제1시각 분할(first visual division)하는 것을 포함하고, 이는 이어 물체를 생성하기 위하여 이들을 하나 위에 다른 것을 올려놓는 입체인쇄 치에 의하여 실제로 제조된다.

층들은 적합한 자극(stimulation)의 효과로 영구적으로 고화 (solidification)할 수 있는 액체수지로 만들어진다. 보다 정확하게, 수지는 재생될 물체의 하나의 층에 대응하는 두께로 지지표면 상에 도포(spread)되고, 그 다음 물체의 체적에 대응하는 영역들에서 자극에 선택적으로 노출된다. 플라스틱 기반의(based) 수지가 일반적으로 사용되고, 레이저 빔에의 노출을 통한 중합 (polymerization)에 의하여 고화가 된다.

제1의 공지된 구성형태에 따르면, 입체인쇄장치는, 액체수지를 함유하는 용기를 포함하고, 제조되고 있는 물체를 지지하면서 수직으로 움직이는 플랫폼이 잠겨져 있다, 이 플랫폼은, 후속하는 층에 요구되는 두께에 대응하는 두께의 액체 층(liquid layer)으로 물체의 각 층을 덮을 때까지 하강된다. 다음, 액체층은 제조될 물체의 체적에 대응하는 영역들에서 자극을 받게되고, 그 결과 고화되어 아래 층에 부착된다.

3차원 물체를 제조하는 공정은, 플랫폼이 점진적으로 하강되면서 후속하는 층들에 대하여 유사하게 진행된다.

상기에서 기재된 공지 기술은, 층들의 두께를 제어하기 어렵다는 결점을 갖고 있다.

사실, 일반적으로 단지 1 밀리미터의 수분의 1정도인 각 층의 감소된 두께와, 액체상태인 기반재료(base material)의 점성은, 제조되고 있는 물체 상에서 액체수지의 배분을 방해한다. 결과적으로, 층들의 두께는 종종 균일성을 잃고, 또 이는 치수가 부정확한 최종 물체를 생산하게 만든다.

상기와 같은 결점을 제한하고자, 일반적으로 액체수지의 표면을 평평하게 하는 주걱(spatula)의 사용을 기초로한 여러 장치들이 공지되어 있으나, 어느 것도 만족한 방식으로 문제를 해결하지 못하고 있다.

상기에 기재된 공지기술에 의하여 제기된 추가적인 결점은, 제조되고 있는 물체를 위하여 소정 개수의 지지대(support)들을 준비하고, 또 이들을 플랫폼 (platform) 상에 배열할 필요가 있다는 것이다.

지지대들은, 특히 외부로 돌출하는 부위들을 갖는 경우의 물체의 정하중 또는 자중(dead load)을 견디고, 또 특히 물체의 구조들이 물체 자체의 몸체로부터 최초에 분리된 부위들을 지지할 필요가 있다.

예컨대, 도 1에서 W로 표시된 어두운 영역은, 공지기술에 따라 제조된 일반적인 3차원 물체를 개략적으로 나타내고, 반면에 빗금친 영역들은 그에 관련된 상기에서 언급된 지지대들이다. 지지대들은, 층들의 중합과정 동안에 발생되고 또 층들 자체의 감소된 두께로 인하여 수용할 수 없는 방식으로 층들을 변형시키는 응력에 대항할 수 있도록 한다.

그러나, 지지대들은, 추가적인 설계단계를 필요로 하여, 물체의 전체적인 제조시간 및 비용들을 증가시키는 결점이 있다. 지지대들은 또한 다른 물체들을 제조하기 위하여 재사용될 수 없기 때문에 낭비가 되며, 그리하여 추가적으로 물체의 비용을 증가시키는 결점이 있다.

또한, 제조하고자하는 물체가 특히 복잡하다면, 지지대들을 제작할 수 가 없고, 이는 실제로 입체인쇄기술의 적용 가능성을 제한하게 된다. 공지 기술에 따르면, 지지대들은 3차원 물체와 동시에 입체인쇄 장치에 의하여 제작되고, 그리하여 3차원 물체와 일체로 된 부위를 구성한다.

명백히, 앞서 기재된 결점에 추가하여, 상기의 공지기술은, 지지대들을 기계적으로 제거할 필요가 있다는 사실로 대표되는 추가적인 결점이 있어, 물체의 비용을 추가적으로 증가시킨다. 또, 지지대들을 제거하는 것은 물체를 파손할 위험을 수반하고 있어, 또 다른 결점이 된다.

상기한 것에 추가하여, 기반재료의 자극이 또한 지지대들에 대응하는 영역들에서 수행되어야 하기 때문에, 물체의 제조가 지체되는 또 다른 결점이 있다.

상기 언급된 결점들을 극복하기 위한 시도로서, 실온에서 젤리 형태로 되어있어 치수관점에서 대체로 안정적인 수지를 사용하는 다른 기술이 개발되어 있다. 이러한 구성의 기술에 따르면, 젤리 수지는 액화(liquefaction)를 위하여 가열되고, 제조될 물체 상에 도포될 수가 있다. 그러므로, 종전 케이스와는 달리, 물체는 액체수지 속에 담가지지 않는다.

일단 물체에 도포되면, 수지는 냉각되어 젤리층을 형성하고, 이는 실온에서 비교적 안정하며, 상기의 기재와 유사한 선택적인 자극(stimulation)공정에 의하여 중합된다. 공정은, 물체를 완성할 때까지 후속층들에 대하여 반복되고, 중합되지않은 수지의 액화를 얻기 위하여 최종적으로 가열된 다음, 완성된 물체를 추출한다. 상기 기재된 기술은, 제조되고 있는 물체를 위한 지지대들의 사용을 회피할 수 있게 하는바, 사실상 물체는 포위하는 젤리 수지에 의하여 지지된다.

그러나 상기 언급된 기술은, 각각 부착된 층을 냉각하는데 필요한 시간때문에 다소 천천히 이루어진다는 일련의 결점들을 갖는다.

추가적인 결점들은, 각 층이 도포되는 동안 및 제조공정의 마지막에 받게되는 2중 가열 사이클로 인한 부분적인 열화를 경험하여 물체의 기계적 성질에 해가 된다는 것이다.

여분의 수지가 다른 물체들을 제조하는데 재사용될 수 없다는 상기의 결점은, 이러한 기술의 앞서 언급된 비신속성(slowness)과 함께 완성된 물체의 비용을 증가시킨다.

나아가서, 앞서 기재된 첫번째 공지 기술과 유사하게, 이러한 두번째 공지 기술은, 층들의 두께 제어에 관한 문제점은 해결하지 못하고, 오히려 더 악화시킬 수 있다. 실제로 각 층이 도포되는 동안, 수지의 점성은 매우 커서 층 자체의 표면 상에 요철을 생성할 수 있다.

본 발명은 상기에서 요약된 공지 기술의 결점들을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 첫번째 목적은, 제조되고 있는 3차원 물체를 위한 지지대들의 사용을 필요로 하지않고, 복수의 중첩된 층들에 의하여 형성된 3차원 물체들을 제조하는 방법을 구현하고 그 장치를 개발하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 공지 기술과 비교하여 더 신속하게 동일한 기하구조를 갖는 3차원 물체를 제조할 수 있는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 치수적인 관점에서 공지 기술로 얻을 수 있는 것 보다 더 정확한 3차원 물체를 얻는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 물체를 만들기 위하여 사용된 기반재료가 제조공정 동안에 과도하게 열화되지 않는 것을 보증하는 것이다.

상기와 같은 목적들은, 청구항 1항에 따른 3차원 물체들을 제조하기 위한 방법 뿐만 아니라 상기 방법을 채용하여 청구항 13항에 따라 수행되는 장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 주제들이 되는 방법과 장치의 추가적인 상세 내용들은 대응하는 종속항들에 기재된다.

유리하게는, 지지대가 없다는 것은, 상술한 제1의 공지기술에 의하여 얻어진 동일한 물체의 비용에 비교하여 완성된 3차원 물체의 비용을 감소시키는 것이 가능하다.

또한 유리하게는, 지지대가 없다는 것은, 공지방법들을 통해 얻을 수 있는 것보다 더 기하학적으로 복잡한 물체들을 제조할 수 있게 한다.

유리하게는, 기반재료가 열화되지 않는다는 사실은, 여분의 재료가 다른 물체들을 제조하는 데에 사용될 수 있도록 한다.

또한, 유리하게, 감소된 제조시간과 여분의 기반재료의 재사용은, 상술한 제2의 공지기술과 비교하여 물체의 비용을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

나아가서, 공지기술에 비교하여 본 발명의 주제인 방법에 의하여 얻어진 보다 높은 정밀도는, 유리하게 시장부문의 요구들을 만족시킬 수 있다.

이하에서 보다 명확하게 될 상기한 목적 및 이점들은, 첨부도면을 참조하여 한정하지않는 예로써 제공된 본 발명의 바람직한 방법과 장치의 기재에서 상세히 설명될 것이다.

도 1은, 공지기술에 속하는 3차원 물체의 개략도이다;
도 2는, 본 발명에 따른 장치의 개략도이다;
도 3 내지 도 9는, 본 발명에 따른 방법의 다른 작동단계들을 나타낸다.

기술적 용어로, "입체인쇄술"이라고 알려진 발명의 방법은, 3차원 물체(W)를 신속하게 형상화하는데 특히 적합하다.

앞서 설명한 바와 같이, 이 방법은 기반재료(M)로 된 복수의 층(L)들을 중첩함으로써 3차원 물체(W)를 제조하는 것으로 구성된다. 상기 언급된 기반재료(M)는 상온에서 액체이지만, 적합한 자극에 따라, 영구적으로 고화하는 방식으로 그 분자구조를 변경할 수 있다.

상기 언급된 기반재료(M)는, 필요한 것은 아니나 바람직하기에는, 예컨대 레이저 광과 같은 미리 정해진 방사선 공급원에 노출되면 중합을 통해 고화하는 광 폴리머(photopolymer)이다.

상기 기재된 타입의 재료들은, 입체인쇄술 분야에서 잘 알려져 있고 또 널리 사용고 있는바, 따라서 이하에서 보다 상세히 기재하지 않는다.

본 발명의 구성적 변형예에서, 자극된 영역들에서 기반재료(M)의 영구적인 고화를 야기할 수 있다면, 레이저 광과는 다른 종류의 자극에 민감한 기반재료(M)를 선택할 수 있음이 또한 명백하다.

본 발명의 주제가 된 방법은, 도 2에 개략적으로 도시되고 참조부호 1로 표시된 장치를 특히 참조하여 기재된다.

장치(1)는, 제조될 3차원 물체(W)를 지지하기 위한 수단(2)을 포함하고, 이는 바람직하기에는 플랫폼(2a)을 포함한다. 장치(1)는 또한, 3차원 물체(W)의 앞서 형성된 층(preceding layer: 이하 '선행층' 이라 함) 위에 각 층(L)을 피복하기에 적합한, 기반재료(M)를 분배하기 위한 수단(3)을 구비하고, 필요한 것은 아니나 바람직하기에는 분배노즐(6)을 포함한다.

또한 얻고자하는 3차원 물체(W)의 체적에 대응하는 층(L)의 미리 정해진, 단순화를 위해 보다 어두운 영역으로 표기된 영역(K)들을 선택적으로 고화할 수 있으면서, 상기 언급된 자극을 방출하기에 적합한 수단(4)이 구비된다. 바람직하기에는, 방출수단(4)은, 기반재료(M)의 매우 제한된 영역(K)을 유리하게 고화할 수 있고, 그리하여 치수적으로 정확한 물체(W)를 얻는데 기여할 수 있는 레이저발생기(9)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 장치(1)는 주변온도(ambient temperature), 즉 실온보다 더 낮은 미리 정해진 작동온도로 피복된 층(L)들을 냉각하기 위한 수단(5)을 포함한다. 바람직하기에는 냉각수단(5)은, 층(L)들과 직접 접촉하도록 유리하게 배열되어 효과적인 냉각을 보장하기 위하여 상기 지지수단(2)과 연관된다. 또한 상기 냉각수단(5)은, 바람직하기에는 유리하게 제한된 전체치수 및 높은 냉각효과를 갖는 펠티에(Peltier)셀(10)들을 포함한다.

그러나 여기에서 설명되지않은 발명의 다른 변형구조에서, 냉각수단(5)의 위치 및 타입은 여기서 설명되고 기재된 것들과는 다를 수 있다.

필요한 것은 아니나 바람직하기에는 층(L)들을 평탄화하는 수단을 또한 포함하는바, 이는 바람직하기에는, 예컨대 커터(8a)와 같이 재료의 기계적인 제거를 위한 공구(8)를 포함한다.

지지수단(2)과, 분배수단(3), 방출수단(4) 및 평탄수단(7)은, 여기서 설명되지는 않으나 당업자에게 당연히 알려진 동력수단을 매개하여 상호 작동할 수 있다.

3차원 물체(W)를 제조하기 위한 본 발명의 방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 선행층(L)위에 액상의 기반재료(M)의 층(L1)을 도포하기 위한 제1작동을 포함한다. 상기한 작동 동안에, 기반재료(M)는 바람직하기에는 실온에 놓여있고, 가열될 필요가 없는 액체형태를 자연스럽게 취한다.

본 발명의 주제인 방법은, 얻어질 3차원 물체(W)의 체적에 대응하여 미리 정해지고 도면들에서 더 어둡게 표시된 영역(K)들에서 미리 설정된 자극에 층(L)을 선택적으로 노출시키는 것을 추가로 포함한다.

상기 언급된 도포작동 및 선택적인 노출은, 3차원 물체(W)의 후속층(L)에 대하여 반복된다.

본 발명에 따르면, 본 발명 방법은 층(L)들을 실온보다 더 낮은 미리 정해진 작동온도로 냉각하여, 층(L)들의 기반재료(M)가 고화하여 안정된 형태를 취할 수 있도록 냉각하기 위한 작동을 추가로 포함한다.

상기와 같이 고화된 층(L)들은, 후속층들을 지지할 수 있어서, 제조되고 있는 3차원 물체(W)를 위한 지지대들을 사용할 필요성을 제거하여, 본 발명의 제1목적을 달성한다. 층(L)들은, 기반재료(M)가 작동온도로 유지되는 동안 안정된 형태를 유지한다.

작동온도는, 필요한 것은 아니나 바람직하기에는 기반재료(M)의 일시적인 고화를 유발하기에 충분히 낮다. 명백하게, 본 발명의 변형예에서, 기반재료(M)를 완전히 고화하지 않는다 하더라도, 예컨대 기반재료(M)에 젤리의 일관성 (consistency)를 부여하도록 그 점성을 크게 증가시키는 작동온도를 채용하는 것이 가능하다. 상기 작동온도는 바람직하기에는, 3차원 물체(W)가 완성될 때까지 층(L)들의 도포작동 및 노출작동의 전체 공정 동안에 층(L)들에 대하여 일정하게 유지된다.

또한, 각 후속 층(L1)의 냉각은 바람직하기에는, 선행층(L)과의 접촉에 의하여 자연스럽게 이루어져서, 기반재료(M)의 거의 순간적인 고화를 얻게 된다.

여기에 나타내지는 않았지만, 본 발명의 변형예에 따르면, 기반재료(M)는 물체(W)의 체적에 대응하는 영역에서만 선택적으로 도포되어, 유리하게 물체(W)의 제조시간 및 결과적으로 관련된 비용들을 감소시킬 수 있다.

특히 기반재료(M)가 아주 급속히 냉각된다면, 예컨대 새로운 층(L1)이 매우 얇고 선행층(L)과의 접촉에 의하여 냉각된다면, 상기 선택적인 도포작동이 채용될 수 있다. 냉각효과는 바람직하기에는, 높은 효과와 동시에 매우 제한된 전체 치수를 유리하게 보장하는 펠티에 셀(10)에 의하여 얻어진다.

그러나, 본 발명의 변형예에서 층(L)들의 냉각은, 냉각유체들, 저온 가스제트들 또는 기타 공지방법에 의하여 얻어질 수 있음이 명확하다.

바람직하기에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 후속 층을 도포하기 전에, 필요한 것은 아니나 바람직하기에는 자극 이전에, 최후로 피복된 층(L1)을 평탄화하는 작동을 포함한다. 상기 평탄화 작동은, 층(L1)으로부터 여분의 재료가 제거되도록 하여, 원하는 두께 및 균일한 표면을 얻게 한다.

사실, 층(L1)은 냉각되고 그에따라 안정하기 때문에, 예컨대 기계적인 공정에 의하여 기반재료(M)를 높은 정밀도로 제거할 수 있다. 또한, 층(L1)은 평탄화 작동 후 얻어진 두께를 유지한다. 따라서, 상기 평탄화 작동은, 공지방법들로써 얻을 수 있는 정밀도와 비교하여, 3차원 물체(W)의 전체 치수 정밀도를 증가시키는 목적을 달성한다. 명백하게, 특히 기반재료(M)가 고화될 때까지 냉각되면, 기반재료(M)의 안정성이 커질수록 보다 높은 정밀도가 얻어진다.

층(L)들의 도포작동과 관련하여, 이는 바람직하기에는 사용된 기반재료(M)의 양을 정확하게 제어할 수 있는 분배장치(6)에 의하여 수행된다.

본 발명의 주제인 방법은 또한, 바람직하기에는 층(L)들을 실온에 노출시킴으로써, 자극되지않은(non-simulated) 기반재료(M1)를 제거하기 위한 작동을 포함한다. 그러한 온도에서, 자극되지않은 기반재료(M1)는 액체상태로 복귀하는 한편, 자극된 기반재료(M)는 그 중합된 조건에 의해 고체로 남는다.

상기 내용은, 본 발명의 방법을 채용한 전체 공정 동안에 기반재료(M)가 실온 이상으로 가열되지 않는다는 것을 명확히 보여준다.

그러므로 상술된 공지된 제2방법과는 달리, 기반재료(M)는 쉽게 열화되지 않고, 이에 따라 본 발명의 목적들 중의 하나가 달성된다. 명백하게, 자극되지않은 기반재료(M1)의 제거는 심지어 실온 이상에서도 일어날 수 있고, 그리하여 자극되지않은 기반재료(M1)의 액화를 촉진하도록 한다.

상술된 공지된 제2방법과는 달리, 본 발명 방법은 기반재료(M)의 안정화를 위한 시간을 필요로 하지 않는다. 사실 상기 안정화는, 공지방법의 경우에서와 같이 실온에 노출되는 대신에, 기반재료(M)가 선행층(L)과 접촉할 때 실제로 순간적인 냉각으로 인하여 일어난다. 따라서 본 발명의 방법은, 상기 언급된 공지방법과 비교하여, 보다 신속한 물체(W)의 제조를 보장하기 위한 목적을 달성한다.

필요한 것은 아니나 바람직하기에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 플랫폼(2a)과 직접 접촉하는 기반층(L0)을 도포하는 것을 포함하고, 이 기반층은 자극되지 않는다. 자극되지않은 기반층(L0)은 물체(W)가 플랫폼(2a)에 부착되는 것을 유리하게 방지하고, 그리하여 일단 제조가 완료되면 그의 수집을 용이하게한다.

사실, 상기에서 언급된 자극되지않은 기반재료(M1)의 제거 동안에, 기반층(L0)은 액체로 되고, 물체(W)가 플랫폼(2a)으로부터 탈락되도록 한다.

작동 상의 관점 및 도 4에 설명된 바와 같이, 액체상태인 기반재료(M)의 하나의 층(L1)은, 분배노즐(6)에 의하여 선행층(L)상에 피복된다. 기반재료(M)는 앞서 도포된 선행층(L)들과 접촉하면 거의 순간적으로 고화되고, 펠티에 셀(10)에 의하여 냉각상태로 유지된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉각된 층(L1)은, 커터(8a)에 의하여 평탄화 된다. 다음, 레이저발생기(9)에 의하여, 층(L1)은 도 6에 도시된 바와 같이, 얻고자 하는 3차원 물체(W)의 체적에 대응하는 미리 한정된 영역(K)들에서 선택적인 자극을 받게 된다.

후속하는 층(L)의 처리와 함께 방법이 진행되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 얻어질 층(L1)의 두께에 대응하는 거리의 분배수단(3), 방출수단(4) 및 평탄화 수단(7)에 대하여 플랫폼(2a)이 하강된다.

어느 특정 개수의 상기 층(L)들이 중첩된 후의 상황이 도 7에 도시되는바, 제조되고 있는 3차원 물체(W)를 구성하는 미리 한정된 영역(K)들의 높이에서 자극된 기반재료(M)가, 어두운 영역으로 표시되어 도시된다.

도 9에 도시된 완성된 3차원 물체(W)의 수집은, 도 8에 도시된 바와 같이 자극되지않은 기반재료(M1)를 액체상태로 복귀시키도록 기반재료(M)를 실온까지 냉각함으로써 수행된다. 상기 수집작동은 플랫폼(2a)과 물체(W)사이에 삽입된, 도 3에서 볼 수 있는 자극되지않은 기반재료(M1)의 존재에 의하여 촉진된다.

도면들에 도시된 화살표들은, 설명된 여러 작동들 동안에 플랫폼(2a), 레이저발생기(9), 분배노즐(6) 및 커터(8a)의 움직임들을 나타낸다.

특히 플랫폼(2a)은 바람직하기에는 수직방향으로 구동되나, 노즐(6), 커터(8a) 및 레이저발생기(9)는 하나의 축 또는 서로 수직인 2개의 축 상에서 수평으로 움직인다.

그러나, 본 발명의 변형예들에서 상기 언급된 장치(2a, 6, 8a 및 9)들의 상대적인 움직임은 여기에서 설명된 것들과 다를 수 있고, 또 예컨대 다른 장치들에 대해서만 플랫폼(2a)의 3개의 축들 상에서의 움직임을 포함할 수 있다. 어느 경우에서나, 이미 언급된 바와 같이, 상기 장치들의 구동수단은 당업자들에게는 자명하다.

상기 설명은 본 발명의 방법과 장치가 설정된 목적들을 달성하는 것을 보여준다. 특히 기반재료의 냉각은 자체가 고화될 수 있도록 하고, 제조되고 있는 3차원 물체를 지지하며, 그리하여 특별한 지지대들의 필요성을 제거한다.

또한 기반재료의 냉각은 거의 순간적으로 일어나서, 그 대기시간을 제거하고 본 발명의 방법을 특히 신속하게 만들어준다.

또 기반재료는 실온 이상으로 가열되지 않기 때문에 열화되지않고, 이에따라여분의 재료는 후속 제조사이클을 위하여 재사용될 수 있다.

상기에 더하여, 냉각에 의하여 얻어진 기반재료의 경화는, 공지방법으로써 얻을 수 있는 것들과 비교하여 보다 정확한 두께를 갖는 층들을 얻기 위하여 기계적으로 처리되기에 적합해지도록 해준다.

구성 단계에서, 본 발명의 주제들인 방법과 장치는, 예컨대 사용된 기반재료의 타입, 그에 따라 상기 기반재료의 영구 고화를 이루기 위하여 사용된 자극의 타입에 관한 추가적인 변경 및 수정들을 거칠 수 있다.

다른 구성의 변형예들은, 장치의 여러 부위들의 상대운동을 위해 사용된 메커니즘에 관련된다.

어느 경우에서, 상기 언급된 수정 및 변형예들은, 비록 그들이 상세 설명에 기재되지 않거나 도면들에 도시되지는 않았지만, 첨부된 청구범위의 범위에 속한다면 모두가, 본 발명에 의하여 보호된다고 생각되어져야 한다.

임의의 청구항에 언급된 기술적인 특징들이 참조부호가 병기된 경우, 그러한 참조부호들은 청구범위의 이해를 향상시키는 하나의 목적을 위하여 포함된 것이고, 따라서 그러한 참조부호들은 그들에 의하여 예로써 식별된 각 요소의 해석에 그 어떤 제한효과를 갖지 않는다.

Claims (20)

1. 실온에 유지되면서 자극작용에 따라 영구적으로 고화할 수 있는 액체인 기반재료(M)의 복수의 중첩된 층(L)들로 구성된 3차원 물체(W)를 제조하는 방법으로서,
   선행층(L)위에 상기 액체 기반재료(M)의 층(L1)을 도포하는 단계;와
   상기 층(L1)을 하나 이상의 영역(K)들에서 자극에 선택적으로 노출시키는 단계; 및
   3차원 물체(W)의 각 후속 층에 대하여 상기 도포작동 및 노출을 반복하는 단계; 를 포함하는 3차원 물체(W)를 제조하는 방법에 있어서,
   상기 기반재료(M)를 고화시키기 위하여, 자극 이전에 실온 이하의 미리 한정된 작동온도로 상기 층(L)들을 냉각시키는 작동을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 물체(W)를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 냉각작동은 상기 층(L)들의 도포작동 및 노출의 전체기간 동안 지속하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 층(L)들 중의 각 층의 냉각은 선행층((L)과 접촉함으로써 순간적으로 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각작동은 펠티에 셀(10)들에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 후속층을 도포하기 전에 상기 층(L)들 중의 각 층을 평탄화하기 위한 작동을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 평탄화 작동은 상기 자극 이전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 기반재료(M)의 도포작동은 미리 한정된 영역들에서 선택적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 층(L)들 중의 각 층의 도포작동은 분배노즐(6)에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 기반재료(M)는 광폴리머이고, 자극은 미리 한정된 방사선들인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 자극되지않은 기반재료(M1)를 제거하는 작동을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 제거작동은 층(L)들을 실온에 노출시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 3차원 물체(W)의 제1층을 도포하기 전에 기반층(L0)을 도포하는 작동을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 실온에 유지되면서 자극작용에 의해 영구적으로 고화할 수 있는 액체인 기반재료(M)의 중첩된 층(L)을 포함하는 3차원 물체(W)를 제조하는 장치로서,
    제조되고 있는 3차원 물체(W)를 지지하기 위한 수단(2)과;
    3차원 물체(W)의 선행층(L)위에 상기 기반재료(M)의 층(L1)을 도포하도록 된 분배수단(3); 및
    자극을 방출하도록된 수단(4);을 포함하는 3차원 물체(W)를 제조하는 장치에 있어서,
    상기 층(L)들을 냉각하고 또 실온 이하의 미리 고정된 작동온도로 유지하기 위한 수단(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 물체(W)를 제조하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 냉각수단(5)은 지지수단(2)과 연관된 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 냉각수단은 하나 이사의 펠티에 셀(10)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 분배수단(3)은 분배노즐(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 층(L)들을 평탄화하기 위한 수단(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제17항에 있어서, 평탄화 수단(7)은 재료의 기계적인 제거를 위한 공구(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제18항에 있어서, 공구(8)는 커터(8a)인 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 방출수단(4)은 레이저발생기(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
    

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