KR20160113987A

KR20160113987A - 고에너지 소스 및 핫 와이어를 사용하는 첨가물 제조 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20160113987A
Application number: KR1020160033686A
Authority: KR
Inventors: 폴 이. 데니; 스티븐 알. 페터스; 바드리 나라야난; 디오니소스 다마토; 마이클 화이트헤드
Original assignee: 링컨 글로벌, 인크.
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2016-10-04
Also published as: JP2016179501A; CN105983742A; DE102016003468A1

Abstract

워크피스 제조 방법 및 시스템은, 퍼들을 생성하기 위한 고강도 에너지 소스, 및 용융 온도에서 또는 용융 온도 근처에서 가열되고 액적으로서 퍼들로 증착되는 적어도 하나의 저항 가열 와이어를 이용한다.

Description

고에너지 소스 및 핫 와이어를 사용하는 첨가물 제조 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ADDITIVE MANUFACTURING USING HIGH ENERGY SOURCE AND HOT-WIRE}

우선권

본 출원은 2014년 1월 24일에 출원된 미국 특허 출원 제14/163,367호의 일부 계속 출원이고 이에 대한 우선권을 주장하며, 미국 특허 출원은 본 명세서에 전체적으로 참조로 포함된다.

기술분야

특정 구현예는 첨가물 제조 적용에 관한 것이다. 특히, 특정 구현예는 첨가물 제조 적용을 위한 필러 와이어 피드 및 에너지 소스 시스템의 조합을 사용하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

첨가물 제조의 사용은 최근에 다양한 방법을 사용하여 성장하고 있다. 그러나, 공지된 방법은 다양한 단점을 갖는다. 예를 들어, 일부 공정은 일반적으로 느린 금속 분말을 사용하고 상당한 양의 분말 폐기물을 야기할 수 있다. 아크 기반 시스템을 사용하는 다른 방법은 또한 느리고 고정밀 제조 물품의 제조를 허용하지 않는다. 따라서, 고레벨의 정밀도와 함께, 고속으로 동작할 수 있는 첨가물 제조 방법 및 시스템에 대한 요구가 있다.

종래의 전통적인, 제안된 접근법들의 추가적인 한계 및 단점은 도면을 참조하여 본 출원의 나머지에 기술된 바와 같이 본 발명의 구현예와 이와 같은 접근법의 비교를 통해 당업자에게 분명할 것이다.

고에너지 소스 및 핫 와이어를 사용하는 첨가물 제조 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 구현예는 첨가물 제조 시스템 및 방법을 포함하며, 여기서 고에너지 장치는 워크피스의 표면에 고에너지 방전을 조사하여 워크피스의 표면 상에 용융 퍼들(puddle)을 생성한다. 와이어 이송 장치는 와이어를 퍼들에 이송하고, 전원 장치는 가열 신호를 와이어에 공급하며, 이 때 가열 신호는 복수의 전류 펄스를 포함하고 전류 펄스 각각은 퍼들로 증착되는 와이어의 원위 단부 상에 용융 액적을 생성한다. 전류 펄스 각각은, 와이어 이송기가 와이어의 원위 단부로 하여금 상기 퍼들과 접촉하게 한 후에 피크 전류 레벨에 도달하고, 가열 신호는 복수의 전류 펄스 사이에서 전류를 갖지 않는다. 와이어 이송기는 와이어의 원위 단부가 전류 펄스의 후속 피크 전류 레벨들 사이에서 퍼들과 접촉하지 않도록 와이어의 이동을 제어하고, 전원 장치는 전류 펄스 동안에 와이어와 워크피스 사이에 아크가 생성되지 않도록 가열 전류를 제어한다.

본 발명의 상기 양상 및/또는 다른 양상은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적 구현예를 상세히 설명함으로써 더 분명할 것이다.
도 1은 본 발명의 첨가물 제조 시스템의 예시적 구현예의 개략 블록도를 예시한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 예시적 구현예에 따른 액적 증착 공정을 예시한다.
도 3은 본 발명의 예시적 구현예에 따른 액적 증착 공정의 다른 도면을 예시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 대표적 전류 파형을 예시한다.
도 5는 본 발명의 전압 및 전류 파형의 대표적 구현예를 예시한다.
도 6a 및 도 6b는 액적 증착을 돕는 레이저의 이용을 예시한다.
도 7은 본 발명의 양상에 따른 와이어 가열 시스템의 예시적 구현예를 예시한다.
도 8a는 도 7의 시스템과 사용될 수 있는 전류 파형의 예시적 구현예를 예시한다.
도 8b는 본 발명의 예시적 구현예에 대한 전류, 전압, 와이어 이송 속도 및 레이저 파워의 파형의 예시적 구현예를 예시한다.
도 9는 본 발명의 와이어 가열 시스템의 다른 예시적 구현예를 예시한다.
도 10은 다수의 와이어를 사용하는 본 발명의 추가 예시적 구현예를 예시한다.
도 11은 본 발명의 시스템의 다른 예시적 구현예를 예시한다.
도 12는 본 발명의 일 구현예에 따른 전원 장치 시스템을 예시한다.
도 13은 다수의 소모품을 동시에 사용하는 시스템의 일 구현예를 예시한다.
도 14는 도 13의 시스템의 다른 구현예를 예시한다.
도 15는 도 13에 도시된 시스템의 추가 예시적 구현예를 예시한다.
도 16은 비결합 제조 기판의 예시적 구현예를 예시한다.
도 17a 내지 도 17c는 비결합 제조 기판의 추가 예시적 구현예를 예시한다.
도 18a는 냉각 시스템을 갖는 비결합 기판의 일 구현예를 예시한다.
도 18b는 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 제조 트러스 구조의 예시적 구현예를 예시한다.
도 19a 내지 도 19c는 본 명세서에 설명되는 시스템과 사용될 수 있는 편조 첨가물 제조 소모품의 예시적 구현예를 예시한다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 구현예에 따라 변형되었던 예시적 편조 소모품을 예시한다.
도 20c는 본 명세서에 설명된 바와 같은 듀얼 와이어 증착 접촉 팁 어셈블리의 일 구현예를 예시한다.
도 20d는 본 발명의 듀얼 와이어 접촉 팁의 추가 예시적 구현예를 예시한다.
도 21a 및 도 21b는 증착 공정 동안 전달을 위한 소모품을 변형시키기 위해 사용될 수 있는 본 발명의 예시적 접촉 팁 어셈블리를 예시한다.
도 22는 본 발명의 다른 예시적 소모품을 예시한다.
도 23은 본 명세서에 설명된 바와 같은 첨가물 제조를 위한 소모품의 추가 예시적 구현예를 예시한다.
도 24a 내지 도 24d는 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 첨가물 제조 소모품의 부가 예시적 구현예를 예시한다.

본 발명의 예시적 구현예는 이제 첨부 도면을 참조하여 아래에 설명될 것이다. 설명된 예시적 구현예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 어떠한 방식으로도 제한하도록 의도되지 않는다. 전체적으로, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.

용어 "첨가물 제조"는 넓은 방식으로 본 명세서에 사용되고, 객체 또는 구성요소를 형성, 구성, 또는 생성하는 것을 포함하는 임의의 적용을 나타낼 수 있다.

도 1은 첨가물 제조를 수행하는 조합 필러 와이어 이송기 및 에너지 소스 시스템(100)의 예시적 구현예의 개략적인 기능 블록도를 예시한다. 시스템(100)은 워크피스(115)를 가열하기 위해 레이저 빔(110)을 워크피스(115) 위로 포커싱할 수 있는 레이저 서브시스템을 포함한다. 레이저 서브시스템은 고강도 에너지 소스이다. 레이저 서브시스템은 이산화탄소, Nd:YAG, Yb-디스크, YB-섬유, 섬유 전달 또는 다이렉트 다이오드 레이저 시스템(direct diode laser system)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 타입의 고에너지 레이저 소스일 수 있다. 시스템의 다른 구현예는 고강도 에너지 소스의 역할을 하는 전자 빔, 플라즈마 아크 용접 서브시스템, 가스 텡스텐 아크 용접 서브시스템, 가스 금속 아크 용접 서브시스템, 플럭스 코어드 아크 용접 서브시스템, 및 서브머지드 아크 용접 서브시스템(submerged arc welding subsystem) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하의 설명에서는 레이저 시스템, 빔 및 전원 장치를 반복적으로 언급하지만, 어떠한 고강도 에너지 소스도 사용될 수 있으므로 이와 같은 언급은 예시적이라는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 고강도 에너지 소스는 적어도 500 W/cm²를 제공할 수 있다. 레이저 서브시스템은 서로 동작 가능하게 연결되는 레이저 장치(120) 및 레이저 전원 장치(130)를 포함한다. 레이저 전원 장치(130)는 레이저 장치(120)를 동작시키기 위해 전력을 제공한다.

시스템(100)은 또한 레이저 빔(110)의 부근에서 워크피스(115)와 접촉하기 위해 적어도 하나의 저항 필러 와이어(140)를 제공할 수 있는 핫 필러 와이어 이송기 서브시스템을 포함한다. 물론, 본 명세서에서의 워크피스(115)에 대한 참조에 의해, 용융 퍼들은 워크피스(115)의 일부인 것으로 간주되며, 따라서 워크피스(115)와의 접촉에 대한 참조는 퍼들과의 접촉을 포함한다는 점이 이해된다. 와이어 이송기 서브시스템은 필러 와이어 이송기(150)(filler wire feeder), 접촉 튜브(160), 및 전원 장치(170)를 포함한다. 동작 동안에, 필러 와이어(140)는 접촉 튜브(160)와 워크피스(115) 사이에 동작 가능하게 연결되는 전원 장치(170)로부터의 전기 전류에 의해 저항 가열된다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 전원 장치(170)는 펄스 직류(DC) 전원 장치이지만, 교류(AC) 또는 다른 타입의 전원 장치가 또한 가능하다. 와이어(140)는 필러 와이어 이송기(150)로부터 접촉 튜브(160)를 통해 워크피스(115)를 향해 이송되고 튜브(160)를 넘어 연장된다. 와이어(140)의 연장 부분은 연장 부분이 워크피스 상의 퍼들과 접촉하기 전에 용융점에 접근 또는 도달하도록 저항 가열된다. 레이저 빔(110)은 퍼들을 형성하기 위해 워크피스(115)의 베이스 금속의 일부를 용용시키는 역할을 하고 또한 워크피스(115) 위에서 와이어(140)를 용융시키기 위해 사용될 수 있다. 전원 장치(170)는 필러 와이어(140)를 저항 용융시키기 위해 필요한 에너지를 제공한다. 아래에 더 설명되는 바와 같이, 일부 구현예에서, 전원 장치(170)는 요구된 에너지의 모두를 제공하는 반면에 다른 구현예에서, 레이저 또는 다른 고에너지 열 소스는 에너지의 일부를 제공할 수 있다. 피더 서브시스템은 본 발명의 다른 특정 구현예에 따라, 하나 이상의 와이어를 동시에 제공 가능할 수 있다. 이것은 아래에 더 충분히 논의될 것이다.

시스템(100)은 레이저 빔(110) 및 저항 필러 와이어(140)가 서로 고정 관계를 유지하도록 레이저 빔(110)(에너지 소스) 및 저항 필러 와이어(140)를 동일한 방향(125)으로 워크피스(115)(적어도 상대적 의미에서)를 따라 이동시킬 수 있는 모션 제어 서브시스템을 더 포함한다. 다양한 구현예에 따르면, 워크피스(115)와 레이저/와이어 조합 사이의 상대 모션은 워크피스(115)를 실제로 이동시키거나 레이저 장치(120) 및 와이어 이송기 서브시스템을 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 도 1에서, 모션 제어 서브시스템은 로봇(190)에 동작 가능하게 연결되는 모션 컨트롤러(180)를 포함한다. 모션 컨트롤러(180)는 로봇(190)의 모션을 제어한다. 로봇(190)은 레이저 빔(110) 및 와이어(140)가 워크피스(115)를 따라 효과적으로 주행하도록 워크피스(115)에 동작 가능하게 연결(예를 들어, 기계적으로 고정)되어 워크피스(115)를 방향(125)으로 이동시킨다. 본 발명의 대안 구현예에 따르면, 레이저 장치(110) 및 접촉 튜브(160)는 단일 헤드로 통합될 수 있다. 헤드는 헤드에 동작 가능하게 연결되는 모션 제어 서브시스템을 통해 워크피스(115)를 따라 이동될 수 있다.

일반적으로, 고강도 에너지 소스/와이어가 워크피스에 대해 이동될 수 있는 몇 가지 방법이 있다. 워크피스가 원형이면, 예를 들어 고강도 에너지 소스/와이어는 정지될 수 있고 워크피스는 고강도 에너지 소스/와이어 아래에서 회전될 수 있다. 대안으로, 로봇 아암 또는 리니어 트랙터(linear tractor)는 원형 워크피스와 평행하게 이동할 수 있고, 워크피스가 회전됨에 따라, 고강도 에너지 소스/와이어는 예를 들어 원형 워크피스의 표면을 오버레이하기 위해 연속적으로 이동되거나 회전 당 1회 인덱싱(index)될 수 있다. 워크피스가 평탄하거나 적어도 원형이 아니면, 워크피스는 도 1에 도시된 바와 같이 고강도 에너지 소스/와이어 아래에서 이동될 수 있다. 그러나, 로봇 아암 또는 리니어 트랙터 또는 심지어 빔 장착 캐리지는 워크피스에 대해 고강도 에너지 소스/와이어 헤드를 이동시키기 위해 사용될 수 있다.

시스템(100)은 워크피스(115) 및 접촉 튜브(160)에 동작 가능하게 연결되는 감지 및 전류 제어 서브시스템(195)을 더 포함하고(즉, 전원 장치(170)의 출력에 효과적으로 연결됨), 워크피스(115)와 와이어(140) 사이의 전위차(즉, 전압(V)) 및 워크피스와 와이어를 통해 전류(I)를 측정할 수 있다. 감지 및 전류 제어 서브시스템(195)은 또한, 측정된 전압 및 전류로부터 저항값(R=V/I) 및/또는 전력값(P=V*I)을 산출 가능할 수 있다. 일반적으로, 와이어(140)가 워크피스(115)와 접촉할 때, 와이어(140)와 워크피스(115) 사이의 전위차는 제로 볼트 또는 아주 거의 제로 볼트이다. 그 결과, 감지 및 전류 제어 서브시스템(195)은 본 명세서에서 나중에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 저항 필러 와이어(140)가 워크피스(115)와 접촉할 때를 감지할 수 있고 전원 장치(170)에 동작 가능하게 연결되어 감지에 응답하여 저항 필러 와이어(140)를 통해 전류의 흐름을 또한 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 전원 장치(170)의 일체 부분일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 모션 컨트롤러(180)는 또한 레이저 전원 장치(130) 및/또는 감지 및 전류 컨트롤러(195)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 모션 컨트롤러(180) 및 레이저 전원 장치(130)는 워크피스(115)가 이동하고 있을 때를 레이저 전원 장치(130)가 인식하도록 및 레이저 장치(120)가 활성인지를 모션 컨트롤러(180)가 인식하도록 서로 통신할 수 있다. 유사하게, 이와 같은 방식으로, 모션 컨트롤러(180) 및 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 워크피스(115)가 이동하고 있을 때를 감지 및 전류 컨트롤러(195)가 인식하도록 및 필러 와이어 이송기 서브시스템이 활성인지를 모션 컨트롤러(180)가 인식하도록 서로 통신할 수 있다. 이와 같은 통신은 시스템(100)의 다양한 서브시스템 사이의 활동을 조정하기 위해 사용될 수 있다.

일반적으로 공지된 바와 같이, 첨가물 제조는 원하는 제조 제품을 만들기 위해 재료가 워크피스 위로 증착되는 공정이다. 일부 적용에서, 제조 물품은 상당히 복잡할 수 있다. 그러나, 첨가물 제조를 위해 사용되는 공지된 방법 및 시스템은 느린 경향이 있고 제한된 성능을 갖는다. 본 발명의 구현예는 고속 및 고정확 첨가물 제조 방법 및 시스템을 제공함으로써 이러한 부분들을 처리한다.

도 1에 도시된 시스템(100)은 이와 같은 예시적 시스템이며, 와이어(140)는 액적으로 반복적으로 용융되고, 워크피스 위로 증착되어 원하는 형상을 생성한다. 이와 같은 공정은 도 2a 내지 도 2d에 예시적으로 도시된다. 이들 도면에 도시된 바와 같이. 도 2a에 도시된 바와 같이, 워크피스의 표면에는 레이저 빔(110)(또는 다른 열 소스)이 조사되는 반면에 와이어(140)는 워크피스와 접촉되지 않는다. 빔(110)은 워크피스의 표면 상에 용융 퍼들(A)을 생성한다. 대부분의 적용에서, 퍼들(A)은 작은 영역을 갖고 침투의 레벨은 용접 또는 접합과 같은 다른 동작을 위해 요구되는 것은 아니다. 오히려, 퍼들(A)은 와이어(140)로부터의 액적을 수용하여 액적과의 충분한 결합을 야기하도록 워크피스의 표면을 준비하기 위해 생성된다. 따라서, 빔(110)의 빔 밀도는 너무 많은 열 입력을 워크피스로 야기하거나 너무 큰 퍼들을 생성하는 것 없이, 작은 퍼들만이 워크피스 상에 생성되도록 되어 있다. 퍼들의 생성 시에, 액적(D)은 퍼들(A)과 접촉하기 위해 와이어가 퍼들(A)로 전진됨에 따라 와이어(140)의 원위 단부 상에 형성된다(도 2b를 참조). 접촉 후에, 액적(D)은 퍼들(A) 및 워크피스 위로 증착된다(도 2c 참조). 이와 같은 공정은 원하는 워크피스를 생성하기 위해 반복된다. 도 2d에서, 액적이 와이어(140)로부터 분리된 후에 빔(110)이 증착된 액적(D)에 지향되는 임의적 단계가 도시된다. 이와 같은 구현예에서, 빔(110)은 액적(D)이 워크피스에 완전히 통합되는 것을 허용하기 위해 워크피스 표면을 평활하게 하고 및/또는 부가 열을 추가하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 빔은 워크피스의 부가적인 형상화를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

도 3은 와이어(140)으로부터 액적(D)을 증착하는 예시적 공정을 도시한다. 도 3의 좌측 에지 상의 이미지는 와이어(140)가 워크피스와 접촉하는 것을 도시한다. 이와 같은 접촉은 전원 장치(170)에 의해 검출된 다음, 와이어를 와이어(140)에 대한 용융 온도로 또는 용융 온도 근처로 가열하기 위해 가열 전류를 와이어(140)에 제공한다. 워크피스와 와이어(140) 사이의 접촉을 검출하기 위해 사용되는 검출 회로는 용접 전원 장치에 사용되는 공지된 검출 회로와 같이 구성 및 동작될 수 있고, 따라서 회로의 동작 및 구조의 상세한 설명은 본 명세서에 제공될 필요가 없다. 전원 장치(170)로부터의 가열 전류는 와이어(140)의 단부로부터 액적(D)을 용융시키기 위해 필요 에너지를 제공하도록 매우 빠르게 램프 업된다. 그러나, 전류는 아크가 와이어(140)와 워크피스 사이에 생성되지 않도록 주의 깊게 제어된다. 아크의 생성은 워크피스에 파괴적인 것으로 증명될 수 있고 따라서 바람직하지 않다. 따라서, 전류는 아크의 형성을 방지하기 위한 방식으로 제어된다(아래에 더 설명됨).

도 3으로 되돌아가면, 와이어(140)는 워크피스와 접촉하고 전원 장치(170)는 용융 전류를 제공한다(1). 일부 예시적 구현예에서, 접촉 전에 개회로 전압(OCV)이 와이어(140)에 인가될 수 있다. 접촉 후에, 전류는 증착될 액적(D)을 생성하기 위해 와이어(140)의 단부를 융융시키도록 빠르게 램프 업 된다(2). 전류는 또한 와이어(140)로부터 액적(D)의 분리를 허용하기 위해 와이어(140)가 액적(D) 바로 위에서 넥다운되게 한다(3). 그러나, 전류는 와이어(140)가 넥다운되고 있는 동안 전류가 턴 오프되거나 크게 감소되어 와이어(140)가 액적(D)으로부터 분리될 때 아크가 와이어(140)와 워크피스(4) 사이에 생성되지 않도록 제어된다. 일부 예시적 구현예에서, 와이어(140)는 액적(D)과 와이어(140) 사이의 연결의 차단 동안에 및 차단 바로 전에 워크피스로부터 멀리 후퇴될 수 있다. 액적(D)이 퍼들과 접촉되기 때문에, 퍼들의 표면 장력은 와이어(140)에서 떨어져서 액적을 파괴하는 것을 도울 것이다. 액적이 와이어(140)로부터 분리되면, 와이어(140)는 다른 액적을 증착하기 위해 공정을 반복하도록 전진된다. 와이어(140)는 동일한 위치에 전진될 수 있고 및/또는 다음 액적은 임의의 원하는 위치에 증착될 수 있다.

이전에 논의된 바와 같이, 레이저 빔(110)은 또한 증착 후에 워크피스를 평활하게 하거나 다른 방법으로 형상화하기 위해 액적(D)이 워크피스 상에 증착된 후에 이용될 수 있다. 더욱이, 빔(110)은 또한 증착 공정 동안에 이용될 수 있다. 즉, 일부 예시적 구현예에서, 빔(110)은 열을 와이어(140)에 추가하여 액적의 형성 및/또는 와이어(140)로부터의 액적(D)의 분리를 야기하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 이것은 아래에 더 논의될 것이다.

이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 각각은 본 발명의 예시적 구현예와 사용될 수 있는 예시적 전류 파형을 도시한다. 도 4a에서, 알 수 있는 바와 같이, 파형(400)은 복수의 펄스(401)를 가지며, 각각의 펄스는 와이어(140)로부터의 액적(D)의 이전을 나타낸다. 전류 펄스(401)는 와이어(140)가 접촉할 시에 시작된다. 그 다음, 전류는 와이어(140)와 액적(D) 사이의 분리 바로 전에 발생하는 피크 전류 레벨(401)까지 램프 업 부분(402)을 사용하여 증가된다. 이와 같은 구현예에서, 램프 업 부분(402) 동안에, 전류는 액적이 형성되게 하고 분리 전에 와이어에 넥다운이 발생하게 하기 위해 연속적으로 증가한다. 액적(D)의 분리 전에, 분리가 발생할 때 아크가 생성되지 않도록 전류는 램프 다운 부분(404) 동안에 신속히 감소된다. 도 4a의 파형(400)에서, 전류는 차단되고 제로로 강하된다. 그러나, 본 발명의 다른 예시적 구현예에서, 전류는 하부 분리 레벨로 강하될 수 있고 분리가 발생할 때까지 완전히 차단될 필요가 없다. 이와 같은 구현예에서, 하부 분리 전류 레벨은 열을 와이어(140)에 계속해서 추가하며 따라서 액적(D)의 분리를 돕는다.

도 4b는 전류 파형(410)의 다른 예시적 구현예를 도시한다. 그러나, 이와 같은 구현예에서, 펄스(411)는, 도시된 바와 같이, 복수의 상이한 램프 속도를 이용하는 램프 업 부분(402)을 갖는다. 도시된 구현예에서, 램프 업 부분(402)은 액적(D)의 분리 전에 3개의 상이한 램프 속도(402A, 402B 및 402C)를 이용한다. 제1 램프 속도(402A)는 가능한 한 빨리 용융 공정을 시작하기 위해 와이어(140)를 빠르게 가열하도록 매우 가파르고 신속한 전류 증가이다. 전류가 제1 레벨(405)에 도달한 후에, 전류 램프 속도는 제1 램프 속도보다 더 작은 제2 램프 속도(402B)로 변화된다. 일부 예시적 구현예에서, 제1 전류 레벨은 펄스에 대한 피크 전류 레벨(413)의 35 내지 60%의 범위에 있다. 램프 속도(402B)는 전류의 제어를 돕고 아크, 또는 마이크로아크의 형성을 방지하기 위해 초기 램프 속도(402A)보다 더 작다. 도시된 구현예에서, 제2 램프 속도는 액적(D)이 와이어(140)의 원위 단부에서 형성되기 시작할 때까지 유지된다. 도시된 구현예에서, 액적(D)이 형성되기 시작하면, 전류 램프 속도는 제2 램프 속도(402B)보다 더 작은 제3 램프 속도(402C)로 다시 변화된다. 또한, 램프 속도의 감소는 의도치 않은 아크의 생성을 방지하기 위해 전류의 추가 제어를 허용하는 것이다. 전류가 너무 신속히 증가하고 있으면, (시스템 인덕턴스와 같은 다양한 문제 때문에) 분리가 검출될 때 전류를 신속히 감소시키고 아크의 생성을 방지하는 것은 어려울 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 제2 및 제3 램프 속도 사이의 전이 지점(407)은 펄스(411)의 피크 전류 레벨(413)의 50 내지 80%의 범위에 있다. 도 4a에서의 펄스와 같이, 전류는 액적의 분리가 검출될 때 상당히 감소되며, 이는 아래에 더 충분히 설명될 것이다. 또한 본 발명의 다른 구현예는 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어나는 것 없이 상이한 램프 속도 프로파일을 사용할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 예를 들어, 펄스는 2개의 상이한 램프 속도 부분을 가질 수 있거나 3개를 초과하는 상이한 램프 속도 부분을 가질 수 있다. 더욱이, 펄스는 일정하게 변화하고 있는 램프 업을 이용할 수 있다. 예를 들어, 전류는 피크 전류 레벨까지 역포물선 곡선을 따를 수 있거나, 상이한 구성의 조합을 이용할 수 있으며, 일정한 램프 속도는 제1 전류 레벨(405)에의 와이어 접촉으로부터 사용되고 그 다음 역포물선 곡선은 이와 같은 지점으로부터 사용될 수 있다.

본 명세서에 설명되는 바와 같이, 펄스(401/411)의 피크 전류 레벨은 아크 생성 레벨 미만이지만, 각각의 펄스 동안에 액적(D)을 완전히 용융하기에 충분하다. 본 발명의 예시적 구현예는 피크 전류 레벨에 대해 상이한 제어 방법을 이용할 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 피크 전류 레벨은 첨가물 동작 전에 입력되는 다양한 사용자 입력 파라미터에 의해 결정되는 피크 전류 임계값일 수 있다. 이와 같은 파라미터는 와이어 재료 타입, 와이어 직경, 와이어 타입(코어 대 고체) 및 인치 당 액적(DPI)를 포함한다. 물론, 다른 파라미터가 또한 이용될 수 있다. 이와 같은 입력 정보를 수신하면, 전원 장치(170) 및/또는 컨트롤러(195)는 룩업 테이블과 같은 다양한 제어 방법을 이용하고, 동작을 위한 피크 전류값을 결정할 수 있다. 대안으로, 전원 장치(170)는 분리가 발생할 때를 결정하고 이에 따라 전류를 적절히 제어하기 위해 전원 장치(170)로부터 출력 전류, 전압, 및/또는 전력을 감시할 수 있다. 예를 들어, dv/dt, di/dt 및/또는 dp/dt는 (예감 회로 등을 사용하여) 감시될 수 있고 분리가 발생하는 것으로 결정될 때 전류는 턴 오프되거나 감소된다. 이것은 아래에 더 상세히 설명될 것이다.

이하에서는 본 발명의 예시적 구현예의 사용 및 동작에 대해 논의된다. 첨가물 제조 방법의 초반에 전원 장치(170)는 전력원(170)을 통해 와이어(140)와 워크피스(115) 사이에 감지 전압을 인가할 수 있다. 감지 전압은 감지 및 전류 컨트롤러(195)의 명령 하에 전원 장치(170)에 의해 인가될 수 있다. 일부 구현예에서, 인가된 감지 전압은 와이어(140)를 상당히 가열하기에 충분한 에너지를 제공하지 않는다. 감지 전압이 인가됨에 따라, 와이어(140)의 원위 단부는 워크피스(115)를 향해 전진된다. 그 다음, 레이저(120)는 빔(110)을 방출하여 워크피스(115)의 표면을 가열하고 퍼들을 생성하여 와이어(140)를 수용한다. 전진은 와이어 이송기(150)에 의해 수행되고 워크피스와의 접촉은 와이어(140)의 원위 단부가 처음으로 워크피스(115)와 접촉할 때 감지된다. 예를 들어, 컨트롤러(195)는 전원 장치(170)에 매우 낮은 레벨의 전류(예를 들어, 3 내지 5 amps)를 와이어(140)를 통해 제공하라고 명령할 수 있다. 감지는 와이어(140)(예를 들어, 접촉 튜브(160)를 통한)와 워크피스(115) 사이에서 대략 제로 볼트(예를 들어, 0.4V)의 전위차를 측정하는 감지 및 전류 컨트롤러(195)에 의해 달성될 수 있다. 필러 와이어(140)의 원위 단부가 워크피스(115)로 단축될(즉, 워크피스와 접촉할) 때, 상당한 전압 레벨(제로 볼트 초과)이 필러 와이어(140)와 워크피스(115) 사이에 존재하지 않을 수 있다.

접촉 후에, 전력원(170)은 감지에 응답하여 정의된 시간 간격(예를 들어, 수 밀리초)에 걸쳐 턴 오프될 수 있다. 그 다음, 전력원(170)은 와이어(140)를 통해 가열 전류의 흐름을 적용하기 위해 정의된 시간 간격의 끝에서 다시 턴 온될 수 있다. 또한, 접촉이 감지된 후에, 빔(110)은 너무 많은 열을 퍼들 또는 워크피스(115)에 추가하지 않기 위해 턴 오프될 수 있다. 일부 구현예에서, 레이저 빔(110)은 액적(D)의 가열 및 분리를 돕기 위해 계속 남아 있을 수 있다. 이것은 아래에 더 상세히 논의될 것이다.

본 발명의 일부 예시적 구현예에서, 방법은 감지에 응답하여 와이어(140)의 전진을 정지시키는 단계, 정의된 시간 간격의 끝에서 와이어(140)의 전진을 재시작(즉, 재전진)하는 단계, 및 가열 전류의 흐름을 적용하기 전에, 또는 가열 전류가 인가되고 액적(D)이 형성된 후에 필러 와이어(140)의 원위 단부가 워크피스(115)와 여전히 접촉하는 것을 검증하는 단계를 포함할 수 있다. 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 와이어 이송기(150)에 이송을 정지하라고 명령하고 시스템(100)에 (예를 들어, 수 밀리초) 대기하라고 명령할 수 있다. 이와 같은 일 구현예에서, 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 와이어 이송기(150)에 시작 및 정지하라고 명령하기 위해 와이어 이송기(150)에 동작 가능하게 연결된다. 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 상기 설명된 바와 같이 가열 전류 펄스를 인가하여 와이어(140)를 가열하라고 전원 장치(170)에 명령할 수 있고, 이와 같은 공정은 워크피스 상에 다수의 액적을 증착하기 위해 반복될 수 있다.

동작 동안에, 고강도 에너지 소스(예를 들어, 레이저 장치(120)) 및 와이어(140)는 원하는 대로 액적을 제공하기 위해 워크피스(115)를 따라 이동될 수 있다. 모션 컨트롤러(180)는 레이저 빔(110) 및 와이어(140)에 대해 워크피스(115)를 이동시키라고 로봇(190)에 명령한다. 레이저 전원 장치(130)는 레이저 빔(110)을 형성하기 위해 레이저 장치(120)를 동작시키도록 전력을 제공한다. 추가 구현예에서, 레이저 장치(120)는 워크피스의 충격 표면 상에서 레이저 빔(110)의 형상을 변경하기 위해 조정될 수 있는 광학 수단을 포함한다. 구현예는 증착 공정의 형상을 제어하기 위해 빔 형상을 사용할 수 있으며, 즉 직사각형, 타원형 또는 계란형 형상을 갖는 빔을 사용함으로써 비교적 좁은 증착이 이루어질 수 있으며, 따라서 더 얇은 벽 구조를 이룬다. 게다가, 빔 형상은 액적이 소모품으로부터 분리된 후에 증착을 형상화하기 위해 사용될 수 있다.

상기 논의된 바와 같이, 펄스 전류는 와이어(140)와 액적(D) 사이의 차단이 이제 곧 발생하는 것으로 결정될 때 턴 오프되거나 크게 감소된다. 이것은 다수의 상이한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 감지는 와이어(140)와 워크피스(115) 사이의 전위차(dv/dt), 이를 통한 전류(di/dt), 이 사이의 저항(dr/dt), 또는 이를 통한 전력(dp/dt) 중 하나에 대한 변화율을 측정하는 감지 및 전류 컨트롤러(195) 내의 예감 회로에 의해 달성될 수 있다. 변화율이 미리 정의된 값을 초과할 때, 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 접촉의 끊김이 이제 곧 발생하는 것을 정식으로 예측한다. 이와 같은 예감 회로는 아크 용접에 대한 기술분야에 잘 알려져 있고, 그의 구조 및 기능은 본 명세서에서 상세히 설명될 필요가 없다.

와이어(140)의 윈위 단부가 가열로 인해 매우 용융될 때, 원위 단부는 와이어(140)로부터 워크피스(115) 위로 핀치 오프하기 시작할 것이다. 예를 들어, 그 때에, 전위차 또는 전압은 와이어의 원위 단부의 단면이 핀치 오프되고 있음에 따라 신속히 감소하기 때문에 증가한다. 따라서, 이와 같은 변화율을 측정함으로써, 시스템(100)은 원위 단부가 이제 곧 핀치 오프되고 워크피스(115)와의 접촉을 끊을 때를 예측할 수 있다.

이전에 설명된 바와 같이, 액적의 분리가 감지될 때, 전류는 전원 장치(170)에 의해 턴 오프되거나 크게 감소될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적 구현예에서, 전류는 펄스의 피크 전류값의 95 내지 85%의 범위에 있도록 감소된다. 예시적 구현예에서, 이와 같은 전류 감소는 와이어와 퍼들 사이의 분리 전에 발생한다.

예를 들어, 도 5는 본 출원의 첨가물 제조 방법과 연관되는 한 쌍의 전압 및 전류 파형(510 및 520) 각각의 예시적 구현예를 예시한다. 전압 파형(510)은 접촉 튜브(160)와 워크피스(115) 사이의 감지 및 전류 컨트롤러(195)에 의해 측정된다. 전류 파형(520)은 와이어(140) 및 워크피스(115)를 통해 감지 및 전류 컨트롤러(195)에 의해 측정된다.

와이어(140)의 원위 단부가 이제 곧 워크피스(115)와의 접촉을 끊으려 할 때마다, 전압 파형(510)의 변화율(즉, dv/dt)은 미리 결정된 임계값을 초과할 것이며, 이는 핀치 오프가 이제 곧 발생하려 함을 나타낸다(파형(510)의 지점(511)에서 경사를 참조). 대안으로서, 필러 와이어(140)와 워크피스(115)를 통한 전류의 변화율(di/dt), 이 사이의 저항의 변화율(dr/dt), 또는 이를 통한 전력의 변화율(dp/dt)은 그 대신에 핀치 오프가 이제 곧 발생하려는 것을 표시하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 변화율 예감 기법은 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 그 시점에, 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 와이어(140)를 통해 전류의 흐름을 턴 오프(또는 적어도 크게 감소)하라고 전원 장치(170)에 명령할 것이다.

감지 및 전류 컨트롤러(195)는 필러 와이어(140)의 원위 단부가 일부 시간 간격(530) 후에 워크피스(115)와 다시 양호하게 접촉하는 것(예를 들어, 전압 레벨이 지점(512)에서 대략 제로 볼트로 다시 강하되는 것)을 감지할 때, 감지 및 전류 컨트롤러(195)는 전류의 흐름을 저항 필러 와이어(140)를 통해 미리 결정된 출력 전류 레벨(550) 쪽으로 램프 업하라고(램프(525) 참조) 전원 장치(170)에 명령한다. 시간 간격(530)은 미리 결정된 시간 간격일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 램핑 업은 설정점값(540)에서 시작한다. 이와 같은 공정은 에너지 소스(120) 및 와이어(140)가 워크피스(115)에 대해 이동함에 따라 및 와이어(140)가 와이어 이송기(150)로 인해 워크피스(115)를 향해 전진하여 액적을 원하는 위치에 증착함에 따라 반복된다. 이와 같은 방식으로, 와이어(140)의 원위 단부와 워크피스(115) 사이에서 아크의 형성이 방지된다. 가열 전류의 램핑은 핀치 오프 조건 또는 아크 조건이 존재하지 않을 때 이와 같은 조건으로서 전압의 변화율을 의도치 않게 해석하는 것을 방지하는데 도움이 된다. 임의의 큰 전류 변화는 가열 회로 내의 인덕턴스로 인해 잘못된 전압 판독이 취해지게 할 수 있다. 전류가 점차 램프 업될 때, 인덕턴스의 효과가 감소된다.

이전에 설명된 바와 같이, 전원 장치(170)는 가열 전류를 필러 와이어(140)에 제공한다. 전류는 접촉 팁(160)으로부터 와이어(140)로 그 다음 워크피스로 전달된다. 이와 같은 저항 가열 전류는 팁(160)과 워크피스 사이의 와이어(140)가, 이용되는 필러 와이어(140)의 용융 온도에서의 온도 또는 용융 온도 근처의 온도에 도달하게 한다. 물론, 필러 와이어(140)의 용융 온도에 도달하는데에 필요한 열은 와이어(140)의 크기 및 화학 반응에 따라 달라질 것이다. 따라서, 제조 동안 와이어의 원하는 온도에 도달하는 열은 와이어(140)에 따라 다를 것이다. 아래에 더 논의되는 바와 같이, 필러 와이어에 대한 원하는 동작 온도는 원하는 와이어 온도가 제조 동안에 유지되도록 시스템으로 입력되는 데이터일 수 있다. 어떤 경우에도, 와이어의 온도는 와이어(140)가 액적을 퍼들로 증착할 수 있도록 되어야 한다.

본 발명의 예시적 구현예에서, 전원 장치(170)는 용융 온도의 90% 이상의 온도에 와이어(140)의 원위 단부의 적어도 일부가 있게 하는 전류를 공급한다. 예를 들어,

주위의 용융 온도를 갖는 필러 와이어(140)를 사용할 때, 와이어의 온도는 그것이 접촉함에 따라 대략

일 수 있다. 물론, 각각의 용융 온도 및 원하는 동작 온도는 적어도 필러 와이어(140)의 합금, 조성물, 직경 및 이송 속도에 따라 달라진다는 점이 이해된다. 추가 예시적 구현예에서, 와이어의 일부는 그것의 용융 온도의 95% 이상인 와이어의 온도에서 유지된다. 물론, 일부 구현예에서, 와이어의 원위 단부는 가열 전류에 의해 그것의 용융 온도의 적어도 99%로 가열된다. 따라서, 가열된 액적이 레이저에 의해 생성되는 용융 퍼들과 접촉할 때, 핸들로부터의 가열은 와이어(140)가 철수될 때 액적이 퍼들에 부착되고 퍼들에 머물도록 와이어(140)의 단부에서 용융 액적을 완전히 생성하기 위해 열을 와이어(140)에 추가할 수 있다. 필러 와이어(140)를 그것의 용융 온도에 가까운 온도 또는 용융 온도에서 유지함으로써, 와이어(140)는 열 소스/레이저(120)에 의해 생성되는 퍼들로 용이하게 용융되거나 퍼들로 소모된다. 즉, 와이어(140)는 와이어(140)가 퍼들과 접촉할 때 퍼들을 상당히 담금질하는 것을 야기하지 않는 온도가 된다. 와이어(140)의 높은 온도 때문에, 와이어는 퍼들과 접촉될 때 빠르게 용융된다. 다른 예시적 구현예에서, 와이어는 그것의 용융 온도의 75% 이상으로 가열될 수 있다. 그러나, 75% 근방의 온도로 가열될 때, 액적을 충분히 용융시켜 이전하기 위해 추가적인 가열이 필요할 가능성이 있으며, 이는 아래에 더 논의된다.

이전에 설명된 바와 같이, 일부 예시적 구현예에서, 와이어(140)의 완전한 용융은 퍼들로의 와이어(140)의 진입에 의해서만 용이하게 될 수 있다. 그러나, 다른 예시적 구현예에서, 와이어(140)는 가열 전류, 퍼들 및 와이어(140)의 일부에 영향을 미치는 레이저 빔(110)의 조합에 의해 완전히 용융될 수 있다. 즉, 와이어(140)의 가열/용융은 빔(110)이 와이어(140)의 가열에 기여하도록 레이저 빔(110)에 의해 도움을 받을 수 있다. 그러나, 많은 필러 와이어(140)는 반사될 수 있는 재료로 제조되기 때문에, 반사 레이저 타입이 사용되면, 와이어(140)는 그것의 표면 반사도가 감소되는 온도로 가열되어, 빔(110)이 와이어(140)의 가열/용융에 기여하는 것을 허용해야 한다. 이와 같은 구성의 예시적 구현예에서, 와이어(140) 및 빔(110)은 와이어(140)가 퍼들에 진입하는 지점에서 교차한다. 이것은 도 6a 및 도 6b에 도시된다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 일부 예시적 구현예에서, 빔(110)은 워크피스(115) 위로 액적(D)의 증착을 돕기 위해 사용될 수 있다. 즉, 빔(110)은 열을 와이어(140)의 원위 단부에 추가하여 용융 액적을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 전원 장치로부터의 가열 전류는 아크 생성 레벨보다 훨씬 낮은 레벨에서 유지될 수 있으며, 따라서 아크가 생성되지 않지만 적절한 액적 이전이 달성될 수 있는 것을 보장한다. 이와 같은 구현예에서, 빔은 액적(D)에만 영향을 주도록 지향될 수 있거나, 또는 다른 구현예에서, 빔(110)은 액적의 적어도 일부 및 퍼들의 적어도 일부에 영향을 주어 열을 퍼들에 계속 추가하여 액적(D)을 수용하는 방식으로 충분히 크거나, 형상화되거나 래스터화된다. 예시적 구현예에서, 이와 같은 공정의 단계 동안에 빔(110)의 에너지 밀도는 전형적으로 빔이 워크피스(115) 상에 퍼들을 생성하기 위해 사용될 때 빔의 에너지 밀도보다 더 작다.

도 6b는 본 발명의 다른 예시적 구현예를 도시하며, 액적 바로 위의 와이어(140)에서의 빔(110)은 와이어로부터의 분리를 돕는다. 이와 같은 구현예에서, 와이어(140)가 액적 위에서 넥다운 되는 것으로 감지 또는 결정될 때, 빔(110)은 액적(D)과 와이어(140) 사이의 연결에서 와이어에 지향되어 빔(110)은 둘을 분리하는 것을 돕는다. 이와 같은 구현예는 분리를 제어하기 위해 가열 전류를 사용할 필요가 없기 때문에 아크의 생성 방지를 돕는다. 일부 예시적 구현예에서, 빔(110)은 퍼들을 초기에 생성하기 위해 사용되는 동일한 레이저(120)에서 나올 수 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 도 6b에서의 빔은 컨트롤러(195)에 의해 또한 제어되는 제2 개별 레이저로부터 방출될 수도 있다. 따라서, 이와 같은 구현예에서, 컨트롤러 및/또는 전원 장치가 액적의 형성 또는 액적(D)의 분리가 임박한 것을 검출할 때, 전원 장치(170)의 출력 전류는 레이저 빔이 와이어(140)에 지향되어 원하는 분리를 야기하는 동안 강하될 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 가열 시스템(700) 및 접촉 팁 어셈블리(707)의 예시적 구현예가 도시된다. 일반적으로 본 발명의 구현예는 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나는 것 없이, 핫 와이어 또는 일부 용접 시스템에 대해 공지되어 있는 접촉 팁(160) 및 저항 가열 시스템을 이용할 수 있다는 점이 주목된다. 그러나, 다른 예시적 구현예에서, 도 7에 도시된 바와 같은 시스템(700)이 이용될 수 있다. 이와 같은 시스템(700)에서, 접촉 팁 어셈블리는 임의의 유전체 재료로 제조될 수 있는 절연 부분(705)에 의해 각각으로부터 전기적으로 절연되는 2개의 전도 부분(701 및 703)으로 구성된다. 물론, 다른 구현예에서, 절연 부분은 팁 부분(701 및 703)이 서로 전기적으로 절연되기만 하면, 존재할 필요가 없다. 시스템(700)은 또한 접촉 팁 부분(701)와 워크피스(115) 사이의 전원 장치(170)로/로부터 전류 경로를 스위칭하는 스위칭 회로(710)를 포함한다. 일부 구현예에서, 와이어(140)가 워크피스(115)와 접촉하고 있지 않는 동안에 와이어(140)를 일부 임계 온도에서 제조 공정 동안에 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 와이어(140)가 (예를 들어, 재위치 동안에) 워크피스(115)와 접촉하지 않으면, 전류는 와이어(140)를 통해 흐르지 않게 되며, 이에 따라 저항 가열이 정지될 것이다. 물론, 잔열은 여전히 존재하지만 빠르게 저하될 수 있다. 이와 같은 구현예는 와이어(140)가 연속적으로 가열되는 것을 허용하지만 그것은 워크피스(115)와 접촉하지 않는다. 도시된 바와 같이, 전원 장치로부터의 하나의 리드는 접촉 팁 어셈블리(707)의 상부 부분(703)에 결합된다. 동작 동안에, 와이어(140)가 워크피스와 접촉할 때, 스위치(710)는 전류 경로가 상부 부분(703)에서 와이어(140) 및 워크피스를 통하도록 위치되어, 전원 장치(170)로 복귀된다(스위치(710)의 파선). 그러나, 액적(D)이 와이어(140)로부터 분리되고 워크피스(115)와의 접촉이 차단될 때, 스위치(710)는 전류 경로가 접촉 팁 부분(703)에서 접촉 팁 부분(701)으로, 그리고 다시 전원 장치(170)로 돌아가도록 스위칭된다. 이것은 적어도 일부 가열 전류가 와이어를 통과하여 와이어를 일부 백그라운드 가열 레벨에서 계속 저항 가열하는 것을 허용한다. 이와 같은 구성 때문에, 와이어는 그것의 원하는 증착 레벨로 더 빠르게 가열될 수 있다. 이것은 와이어가 냉각될 수 있는, 액적 증착 사이의 긴 지속 기간이 있는 경우에 특히 그러하다. 따라서, 예시적 구현예에서, 전원 장치(170)는 스위치(710)가 워크피스를 통해 전류를 지향시키는 제1 위치(제1 전류 경로)에 있을 때 액적을 증착하기 위해 전류 펄스 또는 펄스(일반적으로 본 명세서에 설명된 바와 같음)를 제공하고, 그 다음 전원 장치(170)는 액적 이전 사이에 가열되는 와이어를 유지하기 위해 스위치가 접촉 팁의 양 부분(701/703)을 통해 전류를 지향시키는 제2 위치(제2 전류 경로)에 있을 때 백그라운드 또는 가열 전류(예를 들어 정전류일 수 있음)를 제공한다. 일부 구현예에서, 스위치는 각각의 액적 이전 펄스 사이에서 스위칭할 수 있는 반면에, 다른 구현예에서, 스위치는 복수의 액적 이전 펄스 후에 스위칭할 수 있다. 예시적 구현예에서, 백그라운드/가열 전류 레벨은 와이어를 원하는 (비용융) 온도에서 유지하는 레벨인 것으로 선택된다. 온도가 너무 높으면, 와이어를 퍼들에 푸시하는 것이 어려워질 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 백그라운드/가열 전류는 액적 이전 펄스 동안에 도달되는 피크 전류 레벨의 10 내지 70%의 범위에 있다.

도 7에서 스위치(710)는 전원 장치(170) 외부에 도시된다는 점이 주목된다. 그러나, 이와 같은 도면은 단지 명료성을 위한 것이고 스위치는 전원 장치(170)의 내부에 있을 수 있다. 대안으로, 스위치는 또한 접촉 팁 어셈블리(707)의 내부에 있을 수 있다. 절연 부분(705)은 임의의 절연 타입 재료로 제조될 수 있거나 단순히 구성요소(701 및 703) 사이의 절연 갭일 수 있다. 스위치는 컨트롤러(195)에 의해 제어될 수 있거나(도시된 바와 같음) 원하는 구성에 따라 전원 장치(170)에 의해 직접 제어될 수 있다.

다른 예시적 구현예에서, 와이어가 팁(707)에 진입하기 전에 와이어(140)를 예열하는 와이어 예열 장치가 어셈블리(707)의 상류에 위치될 수 있다. 예를 들어, 예열 장치는 와이어(140)를 가열하기 위해 전류가 와이어(140)를 통해 흐르지 않는 것을 필요로 하는 유도 가열 장치일 수 있다. 물론, 저항 가열 시스템이 또한 사용될 수 있다. 이와 같은 예열 장치는 상기 설명된 바와 같은 온도에서 와이어를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 예열은 와이어가 증착되기 전에 와이어(140)로부터 임의의 바람직하지 않은 습기를 또한 제거하기 위해 사용될 수 있다(Ti를 사용할 때 특히 중요함). 이와 같은 예열 시스템은 일반적으로 공지되어 있고 상세히 설명될 필요가 없다. 예열 장치는 와이어가 팁 어셈블리(707)에 진입하기 전에 와이어(140)를 미리 결정된 온도로 가열하도록 설정될 수 있으며, 따라서 전원 장치(170)로부터의 전류가 사용되어 충분한 전류를 전달하여 증착 공정을 완성하는 것을 허용한다. 예열 장치는 와이어(140)가 팁(707)을 통해 적절히 푸시될 수 있도록 와이어(140)를 절충하는 레벨로 와이어(140)를 가열해야 한다는 점이 주목되어야 한다. 즉, 와이어(140)가 너무 뜨거우면, 그것은 너무 유연해질 수 있는데, 이는 푸시되고 있을 때 와이어(140)의 반응성을 절충할 수 있다.

도 8a는 도 7에서의 시스템(700)과 사용될 수 있는 예시적 제조 전류 파형(800)을 도시한다. 도 8a에서, 2개의 구성요소(펄스 부분(801) 및 백그라운드 부분(803))를 포함하는 기본 전류 파형(800)이 도시된다. 펄스 부분은 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 액적을 증착하기 위해 사용되는 전류 펄스로 구성된다. 이들 펄스 동안에, 전류는 팁 부분(703)으로부터 워크피스(115)를 통해 지향된다. 그러나, 백그라운드 부분 동안에, 전류는 와이어가 워크피스(115)와 접촉하지 않을 때 와이어(140)를 가열하기 위해 팁 부분(703)으로부터 부분(701)으로 지향된다. 물론, 도 7에 도시된 바와 같이 양극 및 음극 전원 장치 단자에 대한 접촉 팁 부분(701/703)의 연결은 예시적이고, 연결은 원하는 시스템 셋업 및 성능에 따라 반전될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 이전에 설명된 바와 같이, 펄스(801) 사이의 백그라운드 전류 레벨(803)은 액적 증착 사이의 지속된 온도에서 와이어를 유지하기 위해 사용된다. 본 발명의 일부 예시적 구현예에서, 백그라운드 전류는 와이어(140)의 용융 온도의 40 내지 90% 의 범위에 있는 온도에서 와이어(140)를 유지한다. 다른 예시적 구현예에서, 전류(803)는 와이어(140)의 용융 온도의 50 내지 80%의 범위에 있는 온도에서 와이어(140)를 유지한다.

각각의 펄스(801) 사이에서 백그라운드 전류로 일정하게 스위칭하는 것이 바람직하지 않거나 필요하지 않을 수 있다는 점이 추가로 주목된다. 이것은 높은 비율의 액적 증착 동안에 특히 적용될 수 있다. 즉, 높은 비율의 액적 증착 동안에, 와이어(140)는 액적 사이의 높은 레벨의 온도에서 유지될 것이다. 따라서, 일부 예시적 구현예에서, 백그라운드 가열 전류로의 스위칭(상기 설명된 바와 같음)은 시간 지속 기간이 만료된 후에 또는 액적 펄스 사이의 지속 기간이 임계 시간을 초과할 때에만 발생한다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 펄스 사이의 시간이 1 초를 초과하면, 시스템(700)은 상기 설명된 바와 같이 스위칭 및 백그라운드 가열 전류를 사용할 것이다. 즉, 사용된 제조 방법이 펄스 주파수를 결정된 임계 주파수에 걸쳐 사용하면, 이 때 상기 스위칭이 사용될 것이다. 본 발명의 예시적 구현예에서, 이와 같은 임계값은 펄스 사이의 0.5 내지 2.5 초의 범위에 있다. 다른 구현예에서, 시스템(700)은 펄스 사이의 시간을 감시하는 타이머(컨트롤러(195) 및/또는 전원 장치(170) 내부에 있음)를 이용할 수 있고 시간이 임계량을 초과하면, 상기 설명된 스위칭 및 백그라운드 가열 전류가 이용될 것이다. 예를 들어, 시스템(700)이 펄스 사이의 레이턴시가 임계 시간 제한(예를 들어, 1 초)을 초과하였다고 결정하면, 백그라운드 가열 전류는 원하는 온도에서 와이어(140)를 유지하기 위해 이용될 것이다. 이와 같은 일 구현예는 설정된 임계 시간이 만료된 구현예에서 이용될 수 있다(즉, 실시간으로 시스템(700)은 시간 제한이 만료된 것을 결정하거나, 시간 제한의 만료 전에 다음 펄스가 발생하지 않는 것을 시스템(700)이 예측할 때 사용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(700)(예를 들어, 컨트롤러(195))은 다음 펄스가 시간 제한의 만료 전에(예를 들어, 워크피스(115) 및/또는 와이어(140)의 이동으로 인해) 발생하지 않는 것을 결정하면, 이때 시스템(700)은 상기 설명된 스위칭 및 백그라운드 가열 전류를 즉시 개시할 수 있다. 본 발명의 예시적 구현예에서, 이와 같은 지속 기간 임계값은 0.5 내지 2.5 초의 범위에 있다.

도 8b는 본 명세서에 설명되는 바와 같이 액적을 증착하기 위해 본 발명의 예시적 구현예와 사용될 수 있는 예시적 파형을 도시한다. 예시적 파형은 본 발명의 구현예에 따른 단일 액적의 이전에 대한 것이다. 도시된 파형은 레이저 파워(810), 와이어 이송 속도(820), 첨가물 와이어 가열 전류(830), 및 전압(840)에 대한 것이다. 도시된 파형은 예시적인 것으로 의도되고 본 발명의 다른 구현예는 본 명세서에 도시되거나 설명된 것과 상이한 특성을 갖는 다른 파형을 사용할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 도시된 바와 같이, 액적 이전 사이클은 811에서 시작하며, 레이저 파워는 워크피스에서 지향되고 피크 레이저 파워 레벨(813)로 증가된다(812). 지속 기간(Tp) 후에, 레이저는 지점(814)에서 워크피스 상에 퍼들을 생성한다. 이와 같은 지점에서, 와이어 이송기는 첨가물 와이어를 퍼들을 향해 전진시키기 시작한다. 와이어 이송 속도는 퍼들이 814에서 생성된 후에 피크 와이어 이송 속도(822)로 증가한다(821). 본 발명의 예시적 구현예에서, 와이어 이송 속도는 와이어의 원위 단부가 퍼들(821')과 접촉하는 것과 거의 동일한 시간에 그것의 피크 레벨(822)에 도달한다. 그러나, 다른 예시적 구현예에서, 와이어 이송 속도는 와이어가 접촉하기 전에 그것의 피크 레벨(822)에 도달할 수 있다. 도시된 바와 같이, 와이어 이송 공정이 시작하는 동시에, 개회로 전압은 와이어가 퍼들과 접촉하기 전에 그것이 일부 지점에서 피크 전압 레벨(842)에 도달하도록 와이어(841)에 인가된다. 또한, 와이어가 퍼들과 접촉할 때, 가열 전류(830)는 (지점(831)에서) 흐르기 시작하고, 전압(840)은 강하하기 시작한다(843). 전압은 아크 검출 전압(848) 미만인 레벨(844)로 강하하며, 이 아크 검출 전압의 레벨을 초과하면 아크가 생성되는 것으로 결정된다.

와이어가 퍼들과 접촉한 후에, 레이저 파워(810), 와이어 이송 속도(820) 및 전류(830)는 시간 기간(Ta) 동안 그들의 각각의 피크 레벨에서 유지되며, 그 동안에 와이어의 액적은 퍼들로 증착된다. 가열 전원 장치(예를 들어, 타이머 회로를 사용함)에 의해 제어되는 미리 결정된 시간 기간에 대한 것일 수 있는 증착 시간 기간(Ta)의 만료 후에(815에서), 레이저 파워는 와이어 이송 속도(823)와 함께, 램프 다운된다(816). 가열 전류(830)는 시간 기간(Ta)의 만료 후의 시간 기간(상단 지점(834)) 동안 및 레이저 파워 및 와이어 이송 속도가 감소되고 있는 동안 그것의 피크 레벨(833)에서 유지된다. 그것은 와이어로부터 액적을 분리하는 것을 돕는다. 액적 추가 기간(Ta) 후에, 와이어 후퇴 기간(Tr)이 시작된다. 전류(830)가 그것의 램프 다운(835)(지점(834)에서 시작됨)을 시작한 후에, 와이어 이송 속도가 (지점(827))에서 제로로 감소되고 와이어 이송기가 제어되어 와이어(824)를 피크 후퇴 속도(825)로 후퇴시킨다. 또한, 후퇴 기간 동안에, 전류(830)는 와이어가 퍼들로부터 철수됨에 따라 와이어의 번백(burn back)을 제공하기 위해 사용되는 번백 전류 레벨(836)로 감소된다. 와이어 후퇴 기간(Tr) 동안에, 전류(830)는 전압이 지점(845)에서 아크 검출 전압 레벨(848)에 도달하거나 레벨을 통과할 때까지 번백 전류 레벨(836)에서 유지되며, 이는 와이어가 퍼들로부터 분리됨으로써 야기된다(전류가 강하하고 전압이 증가하게 함). 전압 레벨(848)에 도달될 때, 아크 억제 루틴(847)이 아크가 발생되는 것을 방지하기 위해 개시된다. 이와 같은 시간 동안에, 전압은 피크 레벨(846)로 올라간다.

아크 검출 전압 레벨(848)은 아크가 재처리 와이어와 워크피스 사이에 생성되지 않는 것을 보장하기 위해 전원 장치 및/또는 시스템 컨트롤러에 의해 사용되는 미리 결정된 레벨이다. 아크 검출 전압 레벨(848)은 와이어 타입, 와이어 직경, 워크피스 재료 타입, 인치 당 액적 입력, 분 당 액적 입력 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 사용자 입력에 기초하여 전원 장치 및/또는 시스템 컨트롤러에 의해 설정된다.

아크 검출 전압 레벨(848)에 도달될 때(845에서), 전류(830)는 전원 장치에 의해 차단되고(837) 전류(830) 및 와이어 이송 속도(820) 각각이 0에 도달할 때 와이어의 후퇴는 정지되고(826) 액적 이전 사이클은 지점(817)에서 끝난다. 도시된 구현예에서, 레이저 파워(810)는 또한 지점(817)에서 사이클의 끝에 차단되는 것으로 도시된다. 다른 예시적 구현예에서, 레이저 파워(810)는 아크 전압 임계값(848)에 도달될 시에(지점(845)에서) 차단된다. 그 다음, 이와 같은 사이클은 복수의 액적 증착물을 위해 반복된다.

일부 예시적 구현예에서, (도시되지 않은) 레이저 파워 펄스는 워크피스를 평활하게 하거나 또는 액적 이전 사이에서 에너지를 워크피스에 추가하는 것을 돕기 위해 액적 이전 사이클(도 8b에 도시된 바와 같음) 사이에서 개시될 수 있다. 예를 들어, 필요에 따라, 레이저 파워 펄스는 각각의 액적 이전 사이클 사이에서 개시될 수 있거나, 다른 구현예에서 레이저 파워 펄스는 다수의(n) 액적 이전 사이클 후에 개시될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 예시적 시스템(900)을 도시한다. 시스템(900)은 백그라운드 전원 장치(170') 및 펄싱 전원 장치(170)를 포함한다. 이와 같은 시스템은 백그라운드 가열 전류가 개별 전원 장치(170')에 의해 공급되는 것을 제외하고, 상기 논의된 것과 매우 유사하게 동작한다. 따라서, 일부 구현예에서, 백그라운드 전원 장치(170')는 제조 동안에 일정한 가열 전류를 제공할 수 있고 상기 논의된 스위칭을 제공하는 것이 필요하지 않다. 펄싱 전원 장치(170)는 부가 가열/전류가 전원 장치(170')에 의해 제공되기 때문에 피크 출력 전류가 감소될 수 있는 것을 제외하고, 본 명세서에 다르게 설명되는 바와 같이 동작한다. 이와 같은 구현예에서, 펄스 전원 장치(170)에 의한 제어 또는 정밀의 레벨이 증가될 수 있다. 즉, 펄스 전원 장치(170)는 전원 장치(170)에 관한 더 적은 전류 요구 때문에 그것의 피크 펄스 레벨에 더 빠르게 도달할 수 있다. 물론, 동일한 것은 전류를 감소시킬 시에 적용될 것이다. 전원 장치(170/170') 각각은 컨트롤러(195)에 의해 제어될 수 있거나, 일반적으로 공지되어 있는 마스터/슬레이브 관계로 구성될 수 있다. 더욱이, 이들 전원 장치가 명료성을 위해 개별적으로 도시되지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것 없이 단일 유닛 내에 수용될 수 있다.

또한, 전도 부분(901 및 905) 및 절연 부분(903)을 갖는 다른 접촉 팁 어셈블리(900)가 도 9에 도시된다. 이와 같은 구현예에서, 전도 부분(905)은 가열 전류가 가능한 한 와이어(140)의 노출된 원위 단부에 가깝게 전달되도록 구성된다. 이와 같은 구성은 와이어의 가열이 가능한 한 원위 단부에 가깝게 유지되는 것을 보장하는데 도움이 되어, 백그라운드 가열의 효과를 최적화한다. 추가 구현예에서, 접촉 팁(910)으로부터 와이어(140)의 원위 단부의 돌출부(X)는 최소 거리로 유지된다. 돌출부(X)가 너무 길게 유지되면, 백그라운드 가열 전류로부터의 가열 효과는 악영향을 받을 수 있다. 따라서, 일부 예시적 구현예에서, 돌출부(X)는 0.1 내지 0.5 인치의 범위에서 유지된다. 다른 예시적 구현예에서, 돌출부는 0.2 내지 0.4 인치의 범위에서 유지된다. 게다가, 부가적인 예시적 구현예에서, 백그라운드 가열로부터 추가 이득을 획득하기 위해, 액적 펄스 사이에서 와이어(140)는 접촉 팁(900)으로 완전히, 또는 거의 완전히 후퇴되어, 돌출부(X)는 0 내지 0.15 인치의 범위에 있다. 이와 같은 구현예는 원위 단부에 가깝지 않은 와이어(140)의 다른 부분을 과열하는 것 없이 원하는 백그라운드 가열 온도에서 와이어(140)의 원위 단부를 유지할 수 있다. 다른 예시적 구현예에서, 돌출 거리는 특히 더 큰 직경 소모품을 사용할 때 더 클 수 있다. 예를 들어, 일부 예시적 구현예에서, 돌출 거리는 0.75 내지 2 인치의 범위에 있을 수 있다. 물론, 일부 다른 구현예에서, 더 긴 돌출부가 이용될 수 있다.

이제 도 10을 참조하면, 다른 예시적 시스템(1000)이 도시되며, 접촉 팁 어셈블리(1010)는 두 개 이상의 와이어(140/140')를 워크피스(115)에 전달할 수 있다. 일부 첨가물 제조 동작에서, 제조의 상이한 부분에 대해 상이한 와이어를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 시스템(1000)은 제조를 위해 요구되는 것에 따라 상이한 와이어 사이에서 스위칭을 허용한다. 도시되지 않지만, 각각의 와이어(140/140')는 제조 동안에 요구되는 바와 같이 각각의 와이어(140/140')를 전진 후퇴시키기 위해 그 자체의 와이어 이송 장치에 결합될 수 있다. 따라서, 제조 동안에, 컨트롤러(195)는 적절한 와이어가 제조를 위해 사용되도록 접촉 팁 어셈블리(1010)를 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 성질을 갖는 제1 소모품(140)을 가진 베이스를 구축하고, 그 다음 상이한 성질을 갖는 와이어(140')로 제조되는 층을 그 베이스에 추가하여 원하는 제조 결과를 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 와이어(140/140')는 원하는 제조 파라미터에 기초하여 상이한 크기, 형상, 및/또는 조성물을 가질 수 있다. 또한 접촉 팁 어셈블리가 2개의 와이어(140/140')만으로 도시되지만, 본 발명의 구현예는 임의의 수의 가변 소모품을 제공하기 위해 접촉 팁 어셈블리, 또는 개별 접촉 팁을 이용할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 본 발명의 구현예는 이와 관련하여 제한되지 않는다.

더욱이, 도 10의 접촉 팁 어셈블리(1010)는 와이어(140/140')가 서로로부터 절연되지 않도록 도시된다. 이와 같은 일 구현예에서, 적절한 와이어는 증착을 위해 워크피스(115)로 전진되고, 그와 같이 전원 장치(170)로부터의 전류는 이와 같은 와이어를 통해 지향될 것이며 증착을 야기한다. 와이어가 변화될 때, 다른 와이어가 전진되는 반면에 다른 것은 전류 경로가 이제 다른 와이어를 통하도록 후퇴된다. 다른 예시적 구현예에서, 접촉 팁 어셈블리(1010)는 와이어(140/140')가 서로로부터 전기적으로 절연되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 도 7에 관해 논의된 것과 같은 스위칭이 이용될 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 레이저 빔(도 10에 도시되지 않음)은 2개의 와이어 사이에서 스캐닝됨으로써 와이어(140 및 140') 사이의 퍼들에서 에너지 분포에 영향을 미치거나 또는 에너지 분포를 변경할 수 있다. 이것은

워크피스(115)에 대해 접촉 팁 어셈블리(1010)의 위치 및 이동은 임의의 수의 수단에 의해 달성될 수 있다. 구체적으로, 어떤 공지된 로봇 또는 모션 제어 시스템도 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나는 것 없이 사용될 수 있다. 즉, 적절한 와이어(140/140')는 로봇 시스템을 포함하는 임의의 공지된 수단 또는 방법을 사용하여 위치될 수 있고, 컨트롤러(195)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 접촉 팁 어셈블리(1010)는 3개 이상의 상이한 와이어를 포함하고 적절한 기구의 이용을 허용하기 위해 회전 및 위치되는 공지된 컴퓨터 수치 제어(CNC) 기계 가공 헤드와 유사하게 구성 및 이용될 수 있다. 이와 같은 시스템 및 제어 로직은 원하는 와이어의 원하는 위치를 제공하기 위해 본 발명의 구현예에 이용될 수 있다.

본 발명의 구현예와 사용되는 와이어(또는 소모품)는 특정 제조 동작을 위해 요구되는 바와 같이 크기 및 화학 반응을 가져야 한다. 전형적으로, 와이어는 원형 단면을 가지며, 다른 구현예에 의해 이와 같은 방식으로 제한되지 않는다. 다른 예시적 구현예는 제조 방법 및 제조 공정에 기초하여 비원형 단면을 갖는 와이어를 이용할 수 있다. 예를 들어, 와이어는 원하는 제조 기준을 달성하기 위해 다각형, 계란형, 또는 타원형 형상을 가질 수 있다. 원형 단면 와이어는 0.010 내지 0.045 인치의 범위에 있는 직경을 가질 수 있다. 물론, 더 큰 범위(예를 들어, 5 mm까지)는 원한다면 사용될 수 있지만, 액적 제어는 직경이 증가함에 따라 더 어려워질 수 있다. 본 명세서에 설명되는 레이저 및 가열 제어 방법의 사용 때문에, 본 발명의 구현예는 매우 정확한 제조를 제공할 수 있다. 이것은 더 작은 직경 와이어, 예컨대 0.010 내지 0.020 인치의 범위에서, 더 작은 직경 와이어를 이용하는 구현예에서 특히 정확하다. 더 작은 직경을 사용함으로써, 큰 DPI(인치 당 액적) 비율이 달성될 수 있으며, 따라서 매우 정확하고 상세한 제조를 제공한다. 와이어의 화학 반응은 제조된 구성요소를 위해 원하는 성질을 제공하도록 선택된다. 게다가, 이용된 와이어(들)는 고체 또는 금속 코어 구성을 가질 수 있다. 코어 와이어는 복합 재료 구성을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 외장 및 산화 알루미늄 코어를 갖는 코어 와이어가 사용될 수 있다.

아크는 본 명세서에 설명되는 공정에 사용되지 않기 때문에, 본 발명의 대부분의 적용은 임의의 종류의 실드 가스를 필요로 하지 않는다는 점이 또한 주목된다. 그러나, 일부 적용에서, 산화를 방지하기 위해, 또는 다른 목적을 위해 실드 가스(shielding gas)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 예시적 구현예를 도시한다. 도 11은 도 1에 도시된 것과 유사한 일 구현예를 도시한다. 그러나, 특정 구성요소 및 연결은 명료성을 위해 도시되지 않는다. 도 1은 와이어(140)의 온도를 감시하기 위해 열 센서(1110)가 이용되는 시스템(1100)을 도시한다. 열 센서(1110)는 와이어(140)의 온도를 검출할 수 있는 임의의 공지된 타입일 수 있다. 센서(1110)는 와이어의 온도를 검출하기 위해 와이어(140)와 접촉할 수 있거나 팁(160)에 결합될 수 있다. 본 발명의 추가적인 예시적 구현예에서, 센서(1110)는 와이어(140)와 접촉하는 것 없이 - 필러 와이어의 직경과 같은 - 작은 객체의 온도를 검출할 수 있는 레이저 또는 적외선 빔을 사용하는 타입이다. 이와 같은 일 구현예에서, 센서(1110)는 와이어(140)의 온도가 와이어(140)의 돌출부에서(즉, 팁(160)의 단부와 퍼들 사이의 일부 지점에서) 검출될 수 있도록 위치된다. 센서(1110)는 또한 와이어(140)에 대한 센서(1110)가 퍼들 온도를 감지하지 않도록 위치되어야 한다.

센서(1110)는 온도 피드백 정보가 전원 장치(170) 및/또는 레이저 전원 장치(130)에 제공될 수 있어 시스템(1100)의 제어가 최적화될 수 있도록 감지 및 제어 유닛(195)(도 1과 관련하여 논의됨)에 결합된다. 예를 들어, 전원 장치(170)의 전력 또는 전류 출력은 적어도 센서(1110)로부터의 피드백에 기초하여 조정될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 구현예에서, 사용자는 원하는 온도 설정을 (주어진 제조 동작 및/또는 와이어(140)에 대해) 입력할 수 있거나 감지 및 제어 유닛(195)은 다른 사용자 입력 데이터(전극 타입 등)에 기초하여 원하는 온도를 설정할 수 있고 그 다음 감지 및 제어 유닛(195)은 적어도 전원 장치(170)를 제어하여 이와 같은 원하는 온도를 유지할 것이다.

이와 같은 일 구현예에서, 와이어가 퍼들에 진입하기 전에 와이어(140)에 영향을 미치는 레이저 빔(110)으로 인해 발생할 수 있는 와이어(140)의 가열을 설명하는 것이 가능하다. 본 발명의 구현예에서, 와이어(140)의 온도는 와이어(140)에서 전류를 제어함으로써 전원 장치(170)를 통해서만 제어될 수 있다. 그러나, 상기 설명된 바와 같이, 다른 구현예에서, 와이어(140)의 가열의 적어도 일부는 와이어(140)의 적어도 일부에 영향을 주는 레이저 빔(110)에서 비롯될 수 있다. 이와 같이, 전원 장치(170)로부터의 전류 또는 전력은 단독으로 와이어(140)의 온도를 나타내지 않을 수 있다. 이와 같이, 센서(1110)의 이용은 전원 장치(170) 및/또는 레이저 전원 장치(130)의 제어를 통해 와이어(140)의 온도를 조절하는 것을 도울 수 있다.

추가적인 예시적 구현예(또한 도 11에 도시됨)에서, 온도 센서(1120)는 퍼들의 온도를 감지하기 위해 지향된다. 이와 같은 구현예에서, 퍼들의 온도는 또한 감지 및 제어 유닛(195)에 결합된다. 그러나, 다른 예시적 구현예에서, 센서(1120)는 레이저 전원 장치(130)에 직접 결합될 수 있다. 센서(1120)로부터의 피드백은 레이저 전원 장치(130)/레이저(120)로부터 출력을 제어하기 위해 사용된다. 즉, 레이저 빔(110)의 에너지 밀도는 원하는 퍼들 온도가 달성되는 것을 보장하기 위해 수정될 수 있다.

본 발명의 다른 추가적인 예시적 구현예에서, 퍼들에서 센서(1120)를 지향시키는 대신에, 그것은 퍼들에 인접한 워크피스(115)의 영역에 지향될 수 있다. 구체적으로, 증착 위치에 인접한 워크피스(115)에 대한 열 입력이 최소화되는 것을 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 센서(1120)는 임계 온도가 증착 위치에 인접하여 초과하지 않기 위해 이와 같은 온도 감지 영역을 감시하도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 센서(1120)는 워크피스 온도를 감시하고 감지된 온도에 기초하여 빔(110)의 에너지 밀도를 감소시킬 수 있다. 이와 같은 구성은 증착 위치에 인접한 열 입력이 원하는 임계값을 초과하지 않는 것을 보장할 것이다. 이와 같은 일 구현예는 워크피스로 입력되는 열이 중요한 정밀 제조 동작에 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 예시적 구현예에서, 감지 및 제어 유닛(195)은 와이어 이송 기구(도시되지 않지만, 도 1의 150 참조)에 결합되는 이송력 검출 유닛(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 이송력 검출 유닛은 공지되어 있고 와이어가 워크피스(115)에 이송되고 있음에 따라 와이어(140)에 인가되는 이송력을 검출한다. 예를 들어, 이와 같은 검출 유닛은 와이어 이송기(150) 내의 와이어 이송 모터에 의해 인가되는 토크, 및 따라서 와이어(140)의 원위 단부와 워크피스(115) 사이의 접촉과 관련된 파라미터를 감시할 수 있다. 이것은 전류 및/또는 전압 감시와 결부되고, 액적(D)의 분리를 허용하기 위해 퍼들과 접촉이 이루어진 후에 와이어의 이송을 정지시키기 위해 사용될 수 있다. 물론, 이전에 지시된 바와 같이, 컨트롤러(195)는 와이어(140)와 퍼들 사이의 접촉을 검출하기 위해 전압 및/또는 전류 감지만을 단지 사용할 수 있고 접촉이 이루어질 때 원한다면 와이어 이송을 정지시키기 위해 이와 같은 정보를 단독으로 사용할 수 있다.

추가적인 예시적 구현예에서, 센서(1120)는 워크피스 상에서 퍼들 영역의 크기를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 센서(1120)는 열 센서 또는 시각 센서이고 퍼들의 에지를 감시하여 퍼들의 크기 및/또는 위치를 감시하기 위해 사용될 수 있다. 그 다음, 컨트롤러(195)는 상기 설명된 바와 같이 시스템의 동작을 제어하기 위해 검출된 퍼들 정보를 사용한다.

이하는 본 발명의 다양한 구현예와 사용될 수 있는 가열 펄스 전류의 제어에 관한 추가 논의를 제공한다. 이전에 언급된 바와 같이, 와이어(140)의 원위 단부가 퍼들/워크피스(115)과 접촉할 때, 둘 사이의 전압은 0 볼트이거나 거의 0 볼트일 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 예시적 구현예에서, 아크가 생성되는 것 없이 0 볼트 초과의 전압 레벨이 달성되도록 이와 같은 레벨에 전류를 제공하는 것이 가능하다. 더 높은 전류 값을 이용함으로써, 와이어(140)가 전극의 용융 온도에 더 가까운 높은 온도에 더 빠른 속도로 도달하게 하는 것이 가능하다. 이것은 제조 공정이 더 빨리 진행되는 것을 허용한다. 본 발명의 예시적 구현예에서, 전원 장치(170)는 전압을 감시하고 전압이 0 볼트 초과의 일부 지점에서 전압값에 도달하거나 접근함에 따라 전원 장치(170)는 아크가 생성되지 않는 것을 보장하기 위해 전류를 와이어(140)에 흐르게 하는 것을 정지시킨다. 전압 임계 레벨은 전형적으로, 적어도 부분적으로, 사용되는 와이어(140)의 타입으로 인해 달라질 것이다. 예를 들어, 본 발명의 일부 예시적 구현예에서, 임계 전압 레벨은 6 볼트 이하이다. 다른 예시적 구현예에서, 임계 레벨은 9 볼트 이하이다. 추가적인 예시적 구현예에서, 임계 레벨은 14 볼트 이하이고, 부가적인 예시적 구현예에서, 임계 레벨은 16 볼트 이하이다. 예를 들어, 연강 와이어를 사용할 때, 전압에 대한 임계 레벨은 더 낮은 타입일 것인 반면에, 스테인리스강 제조를 위한 와이어는 아크가 생성되기 전에 더 높은 전압을 처리할 수 있다. 따라서, 이와 같은 시스템은 전압을 감시하고 전압을 전압 설정점과 비교함으로써 가열 전류를 제어할 수 있어, 전압이 전압 설정점을 초과하거나, 초과하는 것이 예측될 때, 전류는 차단되거나 감소된다.

추가적인 예시적 구현예에서, 상기와 같은 임계값 미만에서 전압 레벨을 유지하는 대신에, 전압은 동작 범위에서 유지된다. 이와 같은 일 구현예에서, 최소량 초과에서 전압을 유지하는 것이 바람직하며, 이는 와이어를 그것의 용융 온도에서 또는 용융 온도 근처에서 그러나 아크가 생성되지 않도록 전압 레벨 미만에서 유지하기 위해 충분히 높은 전류를 보장한다. 예를 들어, 전압은 1 내지 16 볼트의 범위에서 유지될 수 있다. 추가적인 예시적 구현예에서, 전압은 6 내지 9 볼트의 범위에서 유지된다. 다른 실시예에서, 전압은 12 내지 16 볼트에서 유지될 수 있다. 물론, 원하는 동작 범위는 제조 동작을 위해 사용되는 와이어(140)에 영향을 받을 수 있어, 동작을 위해 사용되는 범위(또는 임계값)는 사용된 와이어 또는 사용된 와이어의 특성에 기초하여 적어도 부분적으로 선택된다. 이와 같은 범위를 이용할 시에, 범위의 하단은 와이어가 퍼들에 충분히 증착될 수 있는 전압에 설정되고 범위의 상한은 아크의 생성이 회피되게 하는 전압에 설정된다.

이전에 설명된 바와 같이, 전압이 원하는 임계 전압을 초과함에 따라, 가열 전류는 아크가 생성되지 않도록 전원 장치(170)에 의해 차단된다. 따라서, 이와 같은 구현예에서, 전류는 전압 임계값에 도달되고 그 다음 전류가 아크를 방지하기 위해 차단되거나 감소될 때까지 미리 결정되거나 선택된 램프 속도(또는 램프 속도들)에 기초하여 구동될 수 있다.

상기 설명된 많은 구현예에서, 전원 장치(170)는 상기 설명된 바와 같이 전압을 감시 및 유지하기 위해 이용되는 회로를 포함한다. 이와 같은 타입의 회로의 구성은 당업자에게 공지되어 있다. 그러나, 종래에 이와 같은 회로는 아크 용접을 위한 특정 임계값 위에서 전압을 유지하기 위해 이용되었다.

이전에 설명된 바와 같이, 가열 전류는 또한 전원 장치(170)에 의해 감시 및/또는 조절될 수 있다. 대안으로서 이것은 전압, 전력, 또는 일부 레벨의 전압/암페어 특성을 감시하는 것에 더하여 수행될 수 있다. 즉, 전류는 와이어(140)가 퍼들에서의 적절한 증착을 위해 적절한 온도이면서 아크 생성 전류 레벨 더 아래에서 유지되는 것을 보장하기 위해 원하는 레벨로 구동되거나 유지될 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 일 구현예에서, 전압 및/또는 전류는 하나 또는 둘 다가 지정된 범위 내에 있거나 원하는 임계값 미만인 것을 보장하기 위해 감시되고 있다. 그 다음, 전원 장치(170)는 아크가 생성되지 않지만 원하는 동작 파라미터가 유지되는 것을 보장하기 위해 공급되는 전류를 조절한다.

본 발명의 또 다른 추가적인 예시적 구현예에서, 가열 전력(V x I)은 또한 전원 장치(170)에 의해 감시 및 조절될 수 있다. 구체적으로, 이와 같은 구현예에서, 가열 전력에 대한 전압 및 전류는 원하는 레벨에서, 또는 원하는 범위에서 유지되도록 감시된다. 따라서, 전원 장치는 와이어에 대한 전압 또는 전류를 조절할 뿐만 아니라, 전류 및 전압 둘 다를 조절할 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 와이어에 대한 가열 전력은 전력이 임계 레벨 미만에서 또는 원하는 범위(전압에 관해 상기 논의된 것과 유사함) 내에서 유지되도록 상부 임계 레벨 또는 최적 동작 범위에 설정될 수 있다. 또한, 임계 또는 범위 설정은 와이어의 특성 및 수행되는 제조에 기초할 것이고, 선택된 필러 와이어에 -적어도 부분적으로- 기초할 수 있다. 예를 들어, 0.045"의 직경을 갖는 연강 전극에 대한 최적 전력 설정은 1950 내지 2,050 와트의 범위에 있는 것으로 결정될 수 있다. 전원 장치는 전력이 이와 같은 동작 범위로 구동되도록 전압 및 전류를 조절할 것이다. 유사하게, 전력 임계값이 2,000 와트에 설정되면, 전원 장치는 전력 레벨이 이러한 임계값을 초과하지 않지만 이에 가깝도록 전압 및 전류를 조절할 것이다.

본 발명의 추가적인 예시적 구현예에서, 전원 장치(170)는 가열 전압의 변화율(dv/dt), 전류의 변화율(di/dt), 및 또는 전력의 변화율(dp/dt)을 감시하는 회로를 포함한다. 이와 같은 회로는 종종 예감 회로로 칭해지고 그 일반적 구성은 공지되어 있다. 이와 같은 구현예에서, 전압, 전류 및/또는 전력의 변화율은 변화율이 특정 임계값을 초과하면 와이어(140)에 대한 가열 전류가 턴 오프되도록 감시된다.

본 발명의 다른 예시적 구현예에서, 저항의 변화(dr/dt)가 또한 감시된다. 이와 같은 일 구현예에서, 접촉 팁과 퍼들 사이의 와이어 내의 저항이 감시된다. 이전에 설명된 바와 같이, 와이어가 가열됨에 따라 와이어는 넥다운 되기 시작하고 이것은 아크를 형성하려는 경향을 생성할 수 있으며, 그 시간 동안에 와이어의 저항이 지수적으로 증가한다. 이와 같은 증가가 검출될 때, 전원 장치의 출력은 아크가 생성되지 않는 것을 보장하기 위해 본 명세서에 설명된 바와 같이 턴 오프된다. 구현예는 와이어의 저항이 원하는 레벨에서 유지되도록 전압, 전류, 또는 둘 모두를 조절한다.

도 12는 가열 전류를 와이어(140)에 제공하기 위해 사용될 수 있는 예시적 시스템(1200)을 도시한다. (레이저 시스템은 명료성을 위해 도시되지 않는다는 점이 주목되어야 한다). 전원 장치(1210)(도 1에서의 170으로서 도시된 것과 유사한 타입일 수 있음)를 갖는 시스템(1200)이 도시된다. 전원 장치(1210)는 인버터 타입 전원 장치와 같은 공지된 용접/가열 전원 장치 구성일 수 있다. 이와 같은 전원 장치의 설계, 동작 및 구성이 공지되어 있기 때문에, 본 명세서에서 상세히 논의되지 않을 것이다. 전원 장치(1210)는 사용자가 와이어 타입, 와이어 직경, 원하는 전력 레벨, 원하는 와이어 온도, 전압 및/또는 전류 레벨을 포함하지만 이에 제한되지 않는 데이터를 입력하는 것을 허용하는 사용자 입력(1220)을 포함한다. 물론, 다른 입력 파라미터가 필요에 따라 이용될 수 있다. 사용자 인터페이스(1220)는 사용자 입력 데이터를 수신하고 이와 같은 정보를 사용하여 전력 모듈(1250)에 대한 요구된 동작 설정점 또는 범위를 생성하는 CPU/컨트롤러(1230)에 결합된다. 전력 모듈(1250)은 인버터 또는 트랜스포머 타입 모듈을 포함하는 임의의 공지된 타입 또는 구성일 수 있다. 사용자 입력(1220)과 같은 이들 구성요소의 일부가 또한 컨트롤러(195) 상에서 발견될 수 있다는 점이 주목된다.

CPU/컨트롤러(1230)는 룩업 테이블을 사용하는 것을 포함하는 임의의 수의 방식으로 원하는 동작 파라미터를 결정할 수 있다. 이와 같은 일 구현예에서, CPU/컨트롤러(1230)는 출력에 대한 원하는 전류 레벨(와이어(140)를 적절히 가열함) 및 임계 전압 또는 전력 레벨(또는 전압 또는 전력의 허용 가능 동작 범위)을 결정하기 위해 입력 데이터, 예를 들어 와이어 직경 및 와이어 타입을 이용한다. 이것은 와이어(140)를 적절한 온도로 가열하기 위해 요구되는 전류가 적어도 입력 파라미터에 기초하기 때문이다. 즉, 알루미늄 와이어(140)는 연강 전극보다 더 낮은 용융 온도를 가질 수 있고, 따라서 더 적은 전류/전력이 와이어(140)를 용융시키는 것을 필요로 한다. 추가로, 더 작은 직경 와이어(140)는 더 큰 직경 와이어보다 더 적은 전류/전력을 필요로 할 것이다. 또한, 제조 속도(및 따라서 증착 속도)가 증가함에 따라, 와이어를 용융시키기 위해 요구되는 전류/전력 레벨은 더 높을 수 있다.

유사하게, 입력 데이터는 아크의 생성이 회피되기 위해 동작을 위한 전압/전력 임계값 및/또는 범위(예를 들어, 전력, 전류, 및/또는 전압)를 결정하도록 CPU/컨트롤러(1230)에 의해 사용될 것이다. 예를 들어, 0.045 인치의 직경을 갖는 연강 전극은 6 내지 9 볼트의 전압 범위 설정을 가질 수 있으며, 전력 모듈(1250)은 6 내지 9 볼트의 전압을 유지하기 위해 구동된다. 이와 같은 일 구현예에서, 전류, 전압, 및/또는 전력은 - 전류/전력이 전극을 적절히 가열하기에 충분히 높은 것을 보장하는 - 최소한의 6 볼트를 유지하도록 구동되고 아크가 생성되지 않는 것 및 와이어(140)의 용융 온도가 초과되지 않는 것을 보장하기 위해 전압을 9 볼트 이하에서 유지한다. 물론, 전압, 전류, 전력, 또는 저항률 변화와 같은 다른 설정점 파라미터는 또한 원하는 대로 CPU/컨트롤러(1230)에 의해 설정될 수 있다.

도시된 바와 같이, 전원 장치(1210)의 양극 단자(1221)는 시스템의 접촉 팁(160)에 결합되고 전원 장치의 음극 단자는 워크피스(W)에 결합된다. 따라서, 가열 전류는 양극 단자(1221)를 통해 와이어(140)에 공급되고 음극 단자(1222)를 통해 복귀된다. 이와 같은 구성은 일반적으로 공지되어 있다.

피드백 감지 리드(1223)는 또한 전원 장치(1210)에 결합된다. 이와 같은 피드백 감지 리드는 전압을 감시하고 검출된 전압을 전압 검출 회로(1240)에 전달할 수 있다. 전압 검출 회로(1240)는 모듈(1250)의 동작을 적절히 제어하는 CPU/컨트롤러(1230)에 검출된 전압 및/또는 검출된 전압 변화율을 전달한다. 예를 들어, 검출된 전압이 원하는 동작 범위 미만이면, CPU/컨트롤러(1230)는 검출된 전압이 원하는 동작 범위 내에 있을 때까지 그것의 출력(전류, 전압, 및/또는 전력)을 증가시키라고 모듈(1250)에 명령한다. 유사하게, 검출된 전압이 원하는 임계값 이상이면, CPU/컨트롤러(1230)는 아크가 생성되지 않도록 팁(160)에 전류의 흐름을 차단하라고 모듈(1250)에 명령한다. 전압이 원하는 임계값 미만으로 강하하면, CPU/컨트롤러(1230)는 제조 공정을 모두 계속하기 위해 전류 또는 전압, 또는 둘 다를 공급하라고 모듈(1250)에게 명령한다. 물론, CPU/컨트롤러(1230)는 또한 원하는 전력 레벨을 유지하거나 공급하라고 모듈(1250)에 명령할 수 있다. 물론, 유사한 전류 검출 회로가 이용될 수 있고, 명료성을 위해 도시되지 않는다. 이와 같은 검출 회로는 일반적으로 공지되어 있다.

검출 회로(1240) 및 CPU/컨트롤러(1230)는 도 1에 도시된 컨트롤러(195)와 유사한 구성 및 동작을 가질 수 있다는 점이 주목된다. 본 발명의 예시적 구현예에서, 샘플링/검출 비율은 적어도 10 KHz이다. 다른 예시적 구현예에서, 검출/샘플링 비율은 100 내지 200 KHz의 범위에 있다.

도 1 및 도 11 각각에서, 레이저 전원 장치(130), 전원 장치(170) 및 감지 및 제어 유닛(195)은 명료성을 위해 개별적으로 도시된다. 그러나, 본 발명의 구현예에서, 이들 구성요소는 단일 시스템에 일체로 이루어질 수 있다. 본 발명의 양상은 상기 개별적으로 논의된 구성요소가 개별 물리 유닛 또는 독립형 구조로서 유지되는 것을 필요로 하지 않는다.

상기 설명된 일부 예시적 구현예에서, 시스템은 상기 설명된 바와 같이 클래딩 및 액적 증착을 결합하는 방식으로 사용될 수 있다. 즉, 워크피스의 구성 동안에, 예를 들어 지지 기판의 생성 동안에 고정밀 구성을 갖도록 항상 요구되는 것은 아닐 수 있다. 이와 같은 구성의 단계 동안에, 핫 와이어 클래딩 공정이 사용될 수 있다. 이와 같은 방법(및 시스템)은 미국 출원 제13/212,025호에 설명되어 있으며, 이 출원은 본 명세서에 전체적으로 참조로 포함된다. 더 구체적으로, 이 출원은 클래딩 또는 다른 타입의 오버레잉 동작에서 핫 와이어 시스템을 사용하여 재료를 증착하기 위해 사용되는 시스템, 사용 방법, 제어 방법 등을 설명하는 정도까지 본 명세서에 완전히 포함된다. 그 다음, 더 정확한 증착 방법이 워크피스를 구성하도록 요구될 때, 컨트롤러(195)는 상기 설명된 바와 같이, 액적 증착 방법으로 전환된다. 컨트롤러(195)는 원하는 구성을 달성하도록 요구되는 바와 같이 액적 증착 및 클래딩 증착 공정을 이용하기 위해 본 명세서에 설명되는 시스템을 제어할 수 있다.

상기 설명된 구현예는 고속 액적 증착을 달성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 구현예는 10 내지 200Hz의 범위에서 액적 증착을 달성할 수 있다. 물론, 다른 범위는 동작의 파라미터에 따라 달성될 수 있다. 일부 구현예에서, 액적 증착 주파수는 동작의 파라미터의 일부에 따라, 200 Hz보다 더 높을 수 있다. 예를 들어, 더 큰 직경 와이어는 전형적으로 200 Hz보다 더 작은 증착 주파수를 사용하는 반면에, 더 작은 직경 와이어는 예컨대 0.010 내지 0.020 인치의 범위에서 더 빠른 주파수를 달성할 수 있다. 액적 증착 주파수에 영향을 미치는 다른 인자는 레이저 파워, 워크피스 크기 및 형상, 와이어 크기, 와이어 타입, 주행 속도 등을 포함한다.

도 13은 본 발명의 다른 예시적 구현예를 도시하며, 복수의 소모품은 동시에 증착될 수 있다. 도시된 구현예에서, 4개의 소모품이 증착되고 있다. 그러나, 구현예는 임의의 수가 이용될 수 있음에 따라 이와 관련하여 제한되지 않는다. 이와 같은 구현예에서, 워크피스의 형성은 다수의 소모품이 단일 경로에 증착될 수 있는 바와 같이 가속화될 수 있다. 아래에 더 설명되는 바와 같이, 이와 같은 구성에 대한 다른 장점이 또한 달성된다.

예시적 시스템(1300)에 도시된 바와 같이, 접촉 팁 어셈블리(1305)는 복수의 접촉 팁(1303, 1303', 1303", 1303"')을 수용하며, 그 각각은 소모품(140, 140', 140", 140")(각각)을 생성되는 워크피스에 전달한다. 도시된 구현예에서, 접촉 팁 각각은 각각의 접촉 팁이 증착을 위해 사용될 개별 전류 파형을 수용할 수 있도록 서로 전기적으로 절연된다. 예를 들어, 예시적 시스템(1300)에 도시된 바와 같이, 전원 장치는 각각의 소모품에 대한 전류 파형을 개별적으로 제공하고 제어하기 위해 각각의 접촉 팁에 전기적으로 결합된다. 시스템 컨트롤러(195)는 이와 같은 도면에 도시되지 않는 점에 주의하도록 한다. 그러나, 시스템(1300)은 동작뿐만 아니라, 전원 장치 각각의 동작을 제어하기 위해 본 명세서에 이전에 설명된 바와 같이 컨트롤러(195)를 포함할 수 있다. 도시된 구현예에서, 별개의 개별 전원 장치 모듈(P.S. #1 내지 P.S. #4)(1311, 1312, 1313 및 1314)을 갖는 전원 장치 시스템(1310)이 도시되며, 그 각각은 소모품을 증착하기 위해 별개의 전류를 출력할 수 있다. 전류 각각은 상이한 파라미터 등을 갖는, 본 명세서에 설명된 예시적 파형과 유사할 수 있다. 게다가, 전원 장치(1311 내지 1314) 각각은 도 1 내지 도 12에 대해 본 명세서에 논의된 전원 장치와 유사하게 구성 및 동작될 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 전원 장치(1311 내지 1314) 각각은 단일 전원 장치 시스템(1310) 내의 개별 전원 장치 모듈일 수 있으며 - 예를 들어 단일 하우징 내에 있다. 다른 예시적 구현예에서, 전원 장치(1311 내지 1314) 각각은 그들의 동작을 동기화하거나 또는 제어하기 위해 서로 링크될 수 있는 개별 및 별개의 전원 장치일 수 있다.

동작 동안에, 시스템(1300)은 단일 경로에 다수의 층을 증착함으로써 기판(S) 상에 워크피스를 생성할 수 있다. 도 13의 구현예에서, 각각의 소모품(140 내지 140"')은 개별 층(L#1, L#2, L#3, L#4)을 생성하고 있으며, 각각의 트레일링 소모품은 이전 층의 위에 층을 생성하고 있다. 이것은 도시된 바와 같이 주행 방향으로 서로 일렬로 팁(1303 내지 1303"')을 가짐으로써 달성된다. 증착 동안에, 리딩 소모품(140)은 제1 층(L#1)을 생성하는 기판(S) 위로 증착되고, 트레일링 소모품(140')은 제2 층(L#2)을 생성하기 위해 이전 층(L#1) 위로 증착된다 -다음 층들도 유사한 방식으로 증착됨. 층의 생성을 상이한 높이로 허용하기 위해, 접촉 팁 어셈블리(1305)는 접촉 팁이 기판(S) 표면에 대해 상이한 높이에 접촉 팁을 위치시킬 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 접촉 팁은 층의 적층을 허용하기 위해 스태거 또는 스텝 형성을 갖는다. 다른 예시적 구현예에서, 접촉 팁은 표면에 대해 동일한 레벨에 있을 수 있지만, 소모품의 돌출 거리는 원하는 층의 적층을 달성하기 위해 적절히 조정될 수 있다.

본 발명의 예시적 구현예에서, (주행 방향으로의) 소모품들 사이의 간격은 후속 층이 이전에 증착된 층 상에 적절히 있을 수 있도록 되어 있다. 예시적 구현예에서, 간격은 소모품이 동일한 퍼들에 증착되지 않도록 되어 있다. 즉, 트레일링 소모품은 이전 퍼들과 접촉하지 않는다. 그러나, 각각의 퍼들은 워크피스 상에서 서로 인접한다. 즉, 예시적 구현예에서, 퍼들이 서로 인접하거나 근처에 있지만, 그것의 용융 부분은 서로 접촉하지 않는다. 물론, 퍼들은 상이한 상승 레벨에 있을 수 있고(예를 들어 도 13 참조), 퍼들 사이의 증착물의 온도는 매우 높지만, 용융 부분은 서로 접촉하지 않고 있다.

도 13에 도시되지 않지만, 시스템(1300)은 또한 상기 예시적 구현예에 설명되는 바와 같이 레이저 또는 열 입력 시스템을 사용할 수 있다는 점이 주목된다. 구체적으로, 시스템(1300)은 용융 퍼들을 생성하고/하거나 소모품을 용융시키는 것을 돕기 위해 레이저를 사용할 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 개별 빔은 각각의 개별 소모품 증착 공정에 지향되고 각각의 개별 증착 공정을 위해 개별적으로 제어될 수 있다. 개별 빔은 개별 레이저 방출 장치로부터 생성될 수 있거나, 단일 레이저 방출 장치에서 나올 수 있지만, 광학 수단 및 레이저 스플리터 등을 통해 개별 빔으로 분할된다. 각각의 개별 소모품(140 내지 140"')의 증착은 이전에 설명된 바와 같이 제어될 수 있다. 대안으로, 다른 예시적 구현예에서, 각각의 소모품 증착 공정을 위해 원하는 열 입력을 제공하기 위해 증착 공정 동안에 소모품 사이에서 래스터화되는 단일 레이저/열 소스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔은 각각의 소모품(140 내지 140"')의 증착에 래스터화될 수 있고 각각의 소모품 위치에서의 상호작용 시간은 각각의 증착 동작을 위해 원하는 열 입력을 달성하도록 제어된다.

본 발명의 예시적 구현예에서, 소모품(140 내지 140"')의 타입, 크기 및 조성물은 워크피스의 원하는 성질에 기초하여 선택된다. 일부 구현예에서, 동일한 직경 및 조성물을 갖는 소모품(140 내지 140"') 각각은 동일하다. 그러나, 다른 예시적 구현예에서, 소모품은 상이한 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 소모품(140 내지 140"')은 다양한 직경 소모품을 사용함으로써 층(L#1 내지 L#4)이 상이한 폭으로 이루어질 수 있도록 상이한 직경을 가질 수 있다. 더욱이, 소모품은 상이한 위치에서 다양한 물리/조성 특성을 갖는 워크피스의 생성을 허용하기 위해 상이한 조성물을 가질 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 제조되는 워크피스의 조성물은 "즉시(on the fly)" 변경될 수 있다. 즉, - 일부 접촉 팁을 사용하여 - 워크피스의 특정 부분을 제조하기 위해 제1 재료가 사용될 수 있고 그 다음 정지 없이 시스템은 - 원하는 대로 상이한 또는 부가적 재료를 증착할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 예시적 구현예는 스테인리스강 및 연강의 혼합을 사용하여 구조 또는 워크피스를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 이와 같은 구조는 니켈 재료를 추가하여 구축될 수 있다. 물론, 이들은 단순히 예시적이고 본 발명의 구현예는 다수의 재료의 혼합이 원하는 구조를 구축하는 것을 허용한다. 다른 예시적 구현예에서, 비자기 재료/금속의 밴드 또는 층은 워크피스의 측정을 포함하는 다양한 이유로 워크피스에 추가될 수 있다. 다른 재료는 또한 재료를 오스테나이트 스테인리스강으로 변환하기 위해 사용될 수 있다.

소모품의 다양한 성질/타입에 더하여, 본 발명의 구현예는 소모품(140 내지 140"')을 다양한 와이어 이송 속도로 전달할 수 있다. 즉, 일부 구현예에서, 소모품 모두에 대한 와이어 이송 속도는 동일하다. 그러나, 다른 구현예에서, 와이어 이송 속도를 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 컨트롤러(195) 및 소모품의 각각의 와이어 이송 시스템(명료성을 위해 도시되지 않음)을 통해 수행될 수 있다. 각각의 와이어 이송 속도를 변경함으로써, 생성되는 워크피스의 물리적 성질은 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 다른 것들보다 더 얇은 층 L#1 내지 L#4 중 적어도 하나를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 더 얇은 층의 각각의 소모품에 대한 와이어 이송 속도는 느려질 수 있으며, 따라서 더 얇은 층을 야기한다.

더욱이, 예시적 구현예에서, 상이한 전류 파형들이 소모품(140 내지 140"')에 제공될 수 있다. 도시된 시스템(1300)에서, 각각의 증착 전류를 소모품에 제공하는 개별 전원 장치 모듈(1311 내지 1314)이 있다. 일부 구현예에서, 전류 각각은 동일할 수 있는 반면에, 다른 구현예에서, 전류 파형은 상이할 수 있다 - 상이한 주파수, 피크 전류 레벨 등을 가짐). 이것은 적절한 증착을 보장하기 위해 서로 다른 와이어 이송 속도들 및/또는 서로 다른 소모품들을 사용할 때의 경우일 수 있다.

소모품(140 내지 140"') 중 임의의 것에 대한 증착의 양상을 변경함으로써, 시스템(1300)은 층(L#1 내지 L#4)의 생성에서 상당한 유연성을 제공한다. 즉, 예시적 구현예에서, 소모품 타입, 조성물, 직경, 와이어 이송 속도, 및 증착 전류 파형 중 어느 하나, 또는 이의 조합은 원하는 층의 성질 또는 증착 공정을 달성하기 위해 다른 소모품에 대해 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명의 구현예는 소모품의 임의의 층 또는 증착의 구성에서 상당한 양의 유연성 및 정밀도를 갖는 워크피스의 신속한 구성 또는 형성을 허용한다. 즉, 상이한 층은 다양한 증착/소모품 성질의 사용에 기초하여 상이한 두께, 폭, 형상 등을 가질 수 있다.

도 14는 도 13에 도시된 시스템(1300)의 다른 도면을 도시한다. 도시되고, 상기 논의된 바와 같이, 접촉 팁(1303 및 1303')은 원하는 대로 접촉 팁을 배향, 유지 및 이동시키는 접촉 팁 어셈블리(1305)에 장착된다. 게다가, 상기 논의된 바와 같이, 접촉 팁은 - 도시된 바와 같이 서로의 위에 층의 생성을 허용하기 위해 스태거 또는 스텝 패턴으로 유지된다. 이와 같은 구현예에서, 개별 소모품(140, 140') 각각에 대한 돌출부(X)는 일반적으로 동일한 거리로 유지된다. 그러나, 다른 구현예에서, 이것은 그 경우일 필요는 없다. 즉, 각각의 개별 소모품(140, 140')에 대한 돌출 거리(X)는 원하는 증착 성능을 달성하기 위해 변경될 수 있다. 실제로, 일부 구현예에서, 접촉 팁(1303, 1303')은 그들 각각의 원위 단부 면이 기판(S)의 표면에 대해 서로 동일 평면이도록 고정될 수 있다. 이와 같은 배열에서, 트레일링 소모품(예를 들어, 140')의 돌출 거리(X)는 층(L#1, L#2)이 도시된 바와 같이 구성되어 있을 때 각각의 이전 소모품(예를 들어, 140)보다 더 작을 것이다.

게다가, 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 접촉 팁(1303,1303')은 접촉 팁 어셈블리(1305) 내에서 이동 가능하다. 이와 같은 구현예에서, 롤러, 액추에이터 등과 같은 액추에이터 기구(1320)는 구성되는 워크피스의 원하는 돌출부 및/또는 기하학적 구조를 제공하기 위해 접촉 팁 어셈블리(1305) 내로 및 외로 접촉 팁(1303, 1303')을 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 액추에이터(1320)는 또한 접촉 팁이 증착 공정 동안에 "즉시" 이동될 수 있도록 컨트롤러(195)(도 14에 도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 증착 동안에, 접촉 팁의 상대 높이 및/또는 소모품의 돌출 거리(X)는 제조되는 워크피스의 원하는 기하학적 구조를 달성하기 위해 조정될 수 있다. 이와 같은 이동은 상기 설명된 바와 같이 다수의 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 서보, 모터 제어 롤러, 리니어 액추에이터 등은 원하는 대로 접촉 팁을 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 제어는 시스템(1300)의 제조 능력의 유연성을 향상시킨다.

도 13 및 도 14는 소모품이 주행/증착 방향으로 일렬이도록 접촉 팁 어셈블리(1305)를 도시하지만, 접촉 팁 어셈블리(1305)는 또한 접촉 팁이 주행 방향에 수직인 라인에 있는 측방 구성으로 위치될 수 있다는 점이 주목된다. 즉, 접촉 팁은 넓은 재료 증착을 제공하기 위해 나란히 있을 수 있다. 이와 같은 일 구현예에서, 소모품은 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 서로의 위 대신에, 서로 인접하여 증착된다. 물론, 다른 예시적 구현예에서, 접촉 팁 어셈블리(1305)는 접촉 팁이 주행 방향에 대해 일정 각도로 배향되도록 배향될 수 있다. 본 발명의 구현예는 이와 관련하여 제한되지 않는다.

도 15는 다른 예시적 구현예를 도시하며, 접촉 팁 어셈블리(1305)는 또한 증착 공정의 주행 방향에 대해 회전 가능하다. 이와 같은 하향식 도면에 도시된 바와 같이, 제1 위치(A)에서 소모품은 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 일렬로 증착된다. 접촉 팁 어셈블리(1305)가 계속 주행함에 따라, 그것은 도시된 바와 같이, 층의 증착이 형상을 변화시키도록 새로운 위치(B)로 회전된다. 접촉 팁 어셈블리(1305)는 예컨대 스텝 모터, 모터, 또는 임의의 다른 공지된 시스템(예를 들어, 이동 및 회전을 제어하고/용이하게 하기 위해 로봇 용접에 사용되는 시스템)을 사용함으로써 임의의 공지된 장치 및 방법에 의해 제어 및 회전될 수 있다. 컨트롤러(195)는 기판(S)에 대해 접촉 팁 어셈블리(1305)의 회전/이동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 어셈블리(1305)를 회전 가능하게 함으로써, 워크피스의 형상은 필요에 따라 생성될 수 있다. 예를 들어, 워크피스의 벽 두께는 필요에 따라 증가/감소될 수 있다. 게다가, 어셈블리(1305)의 회전 동안에, 소모품 중 어느 것에 대한 와이어 이송 속도, 전류 파형, 돌출부 및/또는 접촉 팁 위치 중 어느 하나, 또는 이의 조합이 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 위치(A) 전에 소모품 중 하나만이 도시된 바와 같이, 층(L#1)을 생성하기 위해 증착되고 있다. 이것은 어셈블리 내의 리딩 소모품(leading consumable)일 수 있다. 어셈블리(1305)가 회전됨에 따라, 제2 소모품(140')은 증착물(L#2)이 제1 층(L#1)에 결합되고 제1 층 위로 추가되도록 제2 층(L#2)에 대해 증착되기 시작한다. 이것은 원하지 않은 높이를 추가하지 않지만, 생성되는 워크피스의 폭을 단지 증가시키기 위해 아래로 향할 수 있다. 유사하게, 후속 소모품(140" 및 140"')은 어셈블리(1305)가 원하는 위치(B)로 회전됨에 따라 유사하게 및 순차적으로 증착되기 시작할 수 있다. 유사하게, 이와 같은 모션은 오버행을 위한 추가적인 지지를 필요로 하지 않고 워크피스 상에 레지(ledge) 또는 오버행을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 소모품(상기 설명된 바와 같음) 중 어느 하나, 또는 전부에 대한 증착의 조정 및 어셈블리(1305)의 회전은 오버행이 비교적 용이하게 생성되는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 이송 속도 및/또는 돌출부/접촉 팁 깊이 위치의 조정은 레지의 생성을 비교적 간단히 허용할 수 있다.

따라서, 시스템(1300)은 본 명세서에 설명되는 첨가물 제조 방법 및 시스템의 제조 유연성을 크게 증가시킨다.

도 16, 도 17a 내지 도 17c 및 도 18a는 본 명세서에 설명되는 방법 및 시스템과 사용될 수 있는 기판(1600)의 예시적 구현예를 도시한다. 기판(1600)은 - 증착 전류/파형을 위한 전류 경로를 제공하기 위해 - 전기적으로 전도성이지만 또한 제조 공정의 완료 후에 기판(1600)로부터 워크피스를 제거하는 것이 비교적 용이하도록 비결합 표면(1610)을 갖는다.

전형적으로, 첨가물 제조에서, 구성되는 워크피스는 소모품 가열 전류를 위한 적절한 전류 경로를 제공하기 위해 전도성인 기판 또는 표면 상에 배치된다. 그러나, 기판이 전도성(즉 금속성)이기 때문에, 워크피스는 기판과 결합된다. 즉, 워크피스의 초기 제조 동안에, 초기에 생성된 층은 증착 공정을 통해 기판에 부착된다. 이 때문에, 기판으로부터 워크피스를 제거하고 최종 워크피스로부터 기판 재료의 일부를 잠재적으로 제거하기 위해 부가 처리 단계가 요구된다. 이것은 워크피스에 손상의 잠재적 위험을 생성할 뿐만 아니라 부가 처리를 추가한다. 워크피스로부터의 재료가 기판 상의 혼합재료 구역 내의 기판의 재료와 혼합되도록 워크피스와 기판 사이의 결합은 전형적으로 워크피스와 기판 사이의 융합이 있을 때 발생한다는 점이 당업자에 의해 이해된다 -이는 접합 기술과 일치함. 본 발명의 구현예는 이와 같은 문제를 처리한다.

도 16은 전류가 통과하는 것을 허용하지만, 워크피스(110)가 결합되는 것을 방지하는 전도 재료로 제조되는 예시적 기판(1600)을 도시한다. 예를 들어, 일부 예시적 구현예에서, 기판은 전도성이지만 알루미늄 또는 스틸 워크피스와 결합하지 않는 구리 또는 흑연으로 제조될 수 있다. 부가 예시적 구현예에서, 기판(1600)은 다수의 상이한 재료의 매트릭스로 제조될 수 있다. 예를 들어, 기판(1600)은 전도 경로를 생성하기 위해 세라믹 또는 클레이 매트릭스 내에 분포되는 전도성(예를 들어, 금속성) 재료를 갖는 비전기 전도 세라믹 또는 클레이 재료 매트릭스 재료로 제조될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 비전도 매트릭스(1603)는 그 전체에 분포되는 전도 입자(1605)를 가지며 이와 같은 전기 전류 경로는 표면(1610)으로부터 접지 지점(1625)으로 이루어질 수 있으며 -여기에 전원 장치로부터의 리드가 연결될 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 기판(1600)은 주로, 전기 전류가 기판의 워크피스 표면으로부터, 접지 또는 전류 케이블이 고정되는 기판의 다른 위치로 이전되는 것을 허용하는 구리 밀도를 제공하기 위해 충분한 양의 구리를 갖는, 전체에 분포된 구리 입자(1605)를 갖는 세라믹일 수 있다. 구리일 수 있는 전도 재료(1605)는 분말, 과립, 스트링(string) 또는 리본 형태일 수 있다. 그러나, 전도 재료는 전기 전도 경로가 표면(1600)으로부터 접지 지점(125)으로 형성되도록 분포되어야 한다. 접지 지점(125)은 기판(1600) 상의 어디든지 위치될 수 있다. 일부 예시적 구현예에서 전도 재료는 전체 기판 구조(1600) 전체에 균일하게 분포될 필요는 없지만 워크피스가 기판 표면(1610) 상에 위치되거나 시작되는 전류 경로를 제공하기 위해 워크피스 표면(1610) 전체에 충분히 분포되어야 한다는 점에 주목한다. 매트릭스 재료(1603)는 워크피스와 결합하지 않는 임의의 재료 또는 재료의 조합일 수 있다. 재료는 비전도성이고 매트릭스(1603)의 표면이 표면 상의 워크피스의 형성 동안에 용융되지 않도록 높은 용융 온도를 가질 수 있다. 상기 지시된 바와 같이, 매트릭스 재료는 클레이, 세라믹 중 어느 하나, 또는 이의 조합일 수 있다. 다른 재료는 첨가물 공정이 표면 상에 수행될 때 깨지기 쉬운 높은 탄소 함량을 갖는 주철 또는 임의의 다른 합금을 포함할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 첨가물 공정은 비교적 낮은(만약 있다면) 혼합재료를 가지므로, 기판으로부터 빌드(build)로의 합금의 보급은 최소일 것이다. 그러나, 보급은 빌드의 제1 층이 깨지기 쉬운 반면에, 동시에 여전히 전도성이도록 될 수 있다. 빌드가 완성되는 경우, 사용자는 이때 기판으로부터 빌드를 분리하기 위해 깨지기 쉬운 인터페이스를 용이하게 굽히고 파손할 수 있다. 상기 지시된 바와 같이, 세라믹 재료는 기판을 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 세라믹은 Al₂O₃, 또는 다른 유사한 세라믹과 같은 높은 용융 온도를 가져야 한다. 다른 실시예에서, 알루미늄 재료 또는 합금은 연강 빌드를 위한 기판으로서 사용될 수 있다.

추가적인 예시적 구현예에서, 기판은 기판이 빌드 워크피스를 위해 원하는 전도도 및 물리적 지지를 제공하도록 하는 밀도를 갖는 금속 분말로 제조될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 분말은 완료되면 빌드 피스에서 멀리 용이하게 노크(knocked)될 수 있다. 다른 추가적인 예시적 구현예에서, 기판은 베이스 재료 내에 전도 재료를 가질 수 있거나 갖지 않을 수 있는, 세라믹과 같은 비전도 재료의 베이스 상에 배치되는 전도 층(예를 들어, 구리, 탄소, 철 등)으로 구성될 수 있다. 베이스 재료 상에 얇은 층을 사용함으로써, 기판으로의 침투가 최소화될 수 있으며, 따라서 기판에 결합이 없는 것을 보장한다.

도 16에 도시된 바와 같이, 일부 예시적 구현예에서, 기판(1600)은 전도 재료가 존재하는 접촉 구역(1620)을 가지고, 그 외부에는 전도 재료가 존재하지 않거나, 더 적은 정도로 존재함에 따라, 기판(1600)은 접촉 구역(1620)의 외부에서 전도성이 더 적거나 비전도성이다. 이와 같은 구현예에서, 접촉 구역(1620)의 외부에 전기 전도도가 거의 존재하지 않거나 전혀 존재하지 않기 때문에, 워크피스(110)는 충분한 전기 접촉을 보장하기 위해 접촉 구역(1620)과 접촉하도록 표면(1610) 상에 시작되거나 배치된다. 이와 같은 구현예에서, 접촉 구역(1620)은 표면(1610)의 영역보다 더 작은 영역을 갖는다. 게다가, 접촉 구역(1620)은 임의의 원하는 형상으로 형상화될 수 있다. 따라서, 예시적 구현예에서, 첨가물 제조 공정을 시작하기 위해 공정은 워크피스에 대한 전류 경로가 존재하는 것을 보장하기 위해 표면(1610)의 접촉 구역(1620)에서 시작된다. 워크피스(110)가 구성됨에 따라 워크피스의 일부는 워크피스가 일체형 피스로 제조되기만 하면 접촉 구역(1620) 외부의 표면(1610) 상에 형성될 수 있으며 - 따라서 정전류 경로를 갖는다. 따라서, 전류 경로는 제조 공정을 위해 항상 제공될 것이고, 워크피스(110)는 워크피스(110)에 결합되지 않는 전도 표면(1610) 상에 제조될 수 있어, 워크피스의 용이한 제거 및 처리를 허용한다.

도 17a는 기판(100)의 표면(1610) 상에 그리드 구조를 생성하는 전도 재료의 격자(1630)를 기판(1600)이 갖는 다른 예시적 구현예를 도시한다. 격자(1630)는 구리와 같은 전도 재료로 제조되며, 세라믹, 클레이 또는 다른 비전도 재료일 수 있는 기판(1600)의 재료에 내장된다. 격자(1630)는 그리드 구조가 표면(1610) 상에 형성되어 형성될 워크피스(110)의 크기 또는 배향에 관계없이, 워크피스가 격자(1630)의 적어도 일부와 접촉하여 요구된 전도 경로를 제공하도록 형성될 수 있다. 격자(1630)는 기판(1600) 상에 이루어지는 워크피스의 크기를 위해 원하는 간격을 제공하도록 메시 크기를 갖는 것이다. 일부 구현예에서, 격자(1630)는 기판(1600)을 통과하는 깊이를 가질 수 있는 반면에, 다른 구현예에서, 격자(1630)의 깊이는 기판(1600)을 완전히 통과하지 않는다. 게다가, 격자 구조(1630)는 구조가 전체적으로 전도성이어서 워크피스가 격자 구조(1630)와 접촉하는 경우에 관계없이 접지 지점(1625)에 전기적 경로가 있도록 형성된다. 게다가, 예시적 구현예에서, 격자 구조(1630)는 도 16에 대해 설명된 것과 유사한 접촉 구역에서만 기판(1600)에 존재할 수 있다. 즉, 표면(1610)에 노출되는 격자 구조는 표면(1610)의 별개 영역(즉, 접촉 구역)에만 있고 격자는 접지 지점(1625)에 결합된다. 이와 같은 구현예에서, 워크피스의 일부 부분이 접촉 구역에 있고 격자(1630)의 일부와 접촉하기만 하면, 전류 경로는 워크피스의 제조를 허용하기 위해 존재한다. 그러나, 또한, 표면(1610)의 대부분이 비전도성이고 비결합되기 때문에, 워크피스의 제거 및 처리는 공지된 기판과 비교하여 용이하다.

도 17b는 본 명세서에 설명되는 장치와 사용될 수 있는 기판(1600)의 다른 예시적 구현예를 도시한다. 이와 같은 구현예에서, 기판(1600)은 기판(1600)의 영역을 통해 분포되는 복수의 별개 접지 지점(1651/1652/1653) 등을 포함한다. 지점은 기판을 사용하는 임의의 시스템의 컨트롤러에 각각의 위치가 알려져 있도록 격자 패턴과 같은 패턴으로 분포될 수 있다. 접지 지점은 전도 재료로 제조되고, 와이어, 핀 등일 수 있고, 그것이 각각 또한 기판(1600)의 다른 표면 상에 노출되도록 기판(1600)을 통과할 수 있다. 도 17b에 도시된 구현예에서, 접지 지점은 그것의 다른 단부가 기판(1600)의 하단 표면 상에 노출되도록 기판(1600)을 통과한다. 다른 구현예에서, 원한다면, 다른 단부는 측면에서 나올 수 있다. 접지 지점(1651, 1652, 1653 등) 각각은 또한 시스템의 전원 장치 및 컨트롤러에 전기적으로 결합되는 스위칭 회로(1660)에 전기적으로 결합되며, 컨트롤러는 아래에 설명되는 바와 같이 회로(1660) 내에서 접지 스위치의 동작을 제어한다. 접지 지점의 위치가 알려져 있기 때문에, 첨가물 공정은 첨가물 공정에 대한 초기 접지 경로의 역할을 하는 접지 지점 중 하나(예를 들어, 지점(1651)) 상에서 시작될 수 있다. 공정이 시작되면, 퍼들은 다음 접지 지점(1652)에 도달할 때까지 표면(1610)을 따라 이동될 수 있다. 스위칭 회로(1660)는 컨트롤러가 빌드 공정의 접지 지점을 진행중 첨가물 공정에 대한 최단 접지 지점으로 스위칭하는 것을 허용할 수 있다. 즉, 공정의 접촉 팁이 이동됨에 따라, 접지 지점은 최단 접지 경로를 동작에 제공하기 위해 스위칭될 수 있다. 게다가, 다른 예시적 구현예에서, 스위칭 회로(1660)는 공정을 위해 사용될 수 있는 전류의 양을 증가시키기 위해 -복수의 접지 지점을 통해 - 1 초과의 접지 경로를 개시할 수 있다. 게다가, 예시적 구현예에서, 스위칭 회로(1660)는 접지 전류 경로를 상이한 위치로 조종하여 증착 공정을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 빌드 공정이 기판(1600)의 에지에 가까워짐에 따라, 스위치(1660)는 증착 공정 및 퍼들을 제어하는 것을 돕기 위해 기판(1660)의 중심에 더 가까운 접지 지점으로 스위칭될 수 있다. 이것은 또한 임의의 아크가 증착 공정에서 개시되는 정도까지, 아크의 방향을 제어하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다.

도 17c는 본 발명의 추가 예시적 구현예를 도시하며, 기판(1600)은 접지 지점(1651, 1652, 1653 등)을 모두 전기적으로 결합하는 도체(1670)를 더 포함하고 도체(1670)는 전원 장치에 결합되어, 증착 전류에 대한 접지 경로를 완성한다. 이와 같은 구현예에서, 상기 설명된 바와 같은 어떤 스위칭 회로(1660)도 사용될 필요가 없다. 도시된 구현예에서, 도체(1670)는 기판(1600)의 표면에 장착되는 전도 플레이트 또는 층이며, 그것에 모든 접지 지점이 결합된다. 물론, 도체(1670)는 하단 표면 상에 있을 필요가 없고, 또한 기판(1600)의 다른 표면 상에 있을 수 있다. 사용 동안에, 빌드 구조가 1개 초과의 접지 지점(1651) 등과 접촉함에 따라, 부가 접지 경로가 도체(1670)에 제공되어, 또한 더 많은 전류가 공정에 사용되는 것을 허용한다. 상기 구현예 중 어느 하나에서, 증착 공정을 위해 사용되는 컨트롤러/전원 장치는 임의의 하나의 접지 지점에 대해 허용 가능한 전류 레벨을 초과하지 않도록 증착 전류 레벨을 제어할 수 있다. 즉, 빌드 공정의 처음에, 하나의 접지 지점(1651)만이 사용되고 있으면, 전류는 전류 레벨이 단일 접지 지점(1651)에 대한 허용 가능한 레벨을 초과하지 않도록 제어된다. 그렇게 행하는 것은 접지 지점에 손상을 야기할 수 있다. 그러나, 빌드가 부가 접지 지점으로 진행함에 따라, 컨트롤러는 접촉된 부가 접지 지점 때문에 - 도체(1670)에 대한 증가된 수의 접지 경로 때문에 전류 레벨이 상승하게 할 수 있다. 따라서, 이와 같은 구현예에서, 컨트롤러는 접지 지점 각각의 위치를 인식하기 때문에, 컨트롤러는 이때 다수의 접지 지점이 시용됨에 따라 전류를 증가시킬 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 증착 전류는 각각의 개별 접지 지점의 접촉으로 점진적으로 증가될 수 있거나, 적절한 수의 접지 지점이 접촉될 때 단일 단계에서 증가될 수 있다. 예를 들어, 200 amps의 증착 전류에 대해, 컨트롤러는 최소한 4개의 접지 지점이 이와 같은 전류 레벨을 위해 요구되는 것을 (저장된 정보를 사용하여) 결정할 수 있다. 컨트롤러/전원 장치는 적어도 4개의 접지 지점이 접촉될 때까지 제1의 더 낮은 전류 레벨(예를 들어, 50 amps)을 이용할 수 있으며, 그 때에 증착 전류는 최적 레벨로 증가된다. 다른 구현예에서, 전류는 최소 요구된 접지 지점이 접촉될 때까지 각각의 새로운 접지 지점이 접촉됨에 따라 증분으로 증가될 수 있다. 예를 들어, 전류는 원하는 증착 레벨에 도달될 때까지, 각각의 후속 접지 지점을 위해 50 amps만큼 증가할 수 있다. 전류 증가 단계는 시스템의 컨트롤러에서 미리 결정되고/미리 프로그램될 수 있다.

본 발명의 예시적 구현예에서, 접지 지점은 사용된 와이어 직경다 더 큰 평균 직경을 갖는 와이어 또는 핀이다. 예시적 구현예에서, 접지 지점은 사용된 최대 와이어 직경보다 적어도 20% 더 큰 평균 직경을 갖는 핀이다. 일부 예시적 구현예에서, 직경은 최대 직경 와이어의 직경보다 더 큰 20 내지 80%의 범위에 있다. 게다가, 도 17c에 도시된 바와 같이, 핀은 워크피스와의 부가 접촉을 위해, - 도시된 바와 같이 - 더 큰 헤드 영역을 가질 수 있다. 즉, 핀은 기판의 접촉 표면에서 더 큰 헤드 영역(예를 들어, 네일 등과 같음)을 가질 수 있다 -예를 들어 도 17c 참조. 핀(1651) 등이 도 17c에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 정도까지, 더 큰 헤드 영역은 상기 논의된 바와 같이 핀의 평균 직경을 결정할 시에 고려되지 않는다.

추가 예시적 구현예에서, 접지 지점(1651) 등(예를 들어, 핀, 와이어, 로드 등)은 기판(1600) 내에서 제거 가능하고 대체 가능하다. 예를 들어, 도 17c에 도시된 바와 같이, 핀은 기판 내의 구멍에 간단히 고정되고 상기 설명된 접지 지점의 역할을 한다. 혼합재료를 통해 핀이 그것의 빌트로서 워크피스에 고정되고, 그 다음 완료 시에 워크피스는 고정 핀과 함께 제거된다. 그 다음, 핀/로드 등은 기계가공 공정을 통해 제거될 수 있고 새로운 핀은 다음 공정을 위해 기판(1600)에서 대체될 수 있다. 제거 가능 핀(1651) 등은 기판 및 접촉 플레이트(1670) 상에 구축되는 워크피스와 접촉하여, 적절한 접지 전류 경로가 이루어질 수 있도록 충분한 길이이어야 한다.

도 18a는 본 발명의 다른 예시적 구현예를 도시하며, 기판(1600)은 냉각 매체가 워크피스의 제조 동안에, 또는 적어도 워크피스의 초기 제조 동안에 통과될 수 있는 적어도 하나의 냉각 채널(1640)을 포함한다. 냉각 매체는 가스 또는 액체일 수 있고, 표면(1610)의 일부가 용융되지 않거나 또는 워크피스에 부착되지 않게 하는 온도에 기판을 유지하기 위해 사용된다. 냉각 매니폴드/채널(1640)의 사용을 통해 기판(1600)을 냉각함으로써, 표면(1610)은 차갑게 유지될 수 있고, 표면(1610) 상의 임의의 전기 전도 재료(예를 들어, 격자 구조, 전도 입자 등)는 표면(1610) 상에 형성되는 워크피스의 임의의 층이 용융되지 않거나, 또는 표면(1610) 상의 전기 전도 구성요소와 결합하지 않도록 차갑게 유지될 수 있다. 다른 구현예는 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어나는 것 없이 다른 냉각 방법/공정을 사용할 수 있다. 예를 들어, 피동 열 파이프가 사용될 수 있다.

따라서, 예시적 구현예에서, 요구된 전기 전도도를 제공하지만 또한 제조 후에 워크피스의 제거 및 처리가 더 용이하도록 비결합 표면을 제공하는 기판이 제공된다.

도 18b는 본 명세서에 설명되는 예시적 첨가물 제조 방법과 사용될 수 있는 또 다른 구조를 도시한다. 본 명세서에 설명되는 첨가물 제조 방법은 복잡하고 정교한 워크피스를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이들과 같은 구성요소의 용이한 제조는 종래의 비수평 기판 또는 작업 표면으로부터 제조 공정을 시작함으로써 도움을 받을 수 있다. 예를 들어, 워크피스를 행잉(hanging) 구성으로 제조하는 것이 유리할 수 있다. 즉, 워크피스 층의 초기 층/증착이 행잉되어, - 종래의 상향식 평탄 표면 기판과 대조적으로 그것이 기판의 하단으로부터 연장되는 워크피스를 제조하는 것이 더 용이할 수 있다. 도 18b에 도시된 구현예는 이들 상황에 사용될 수 있는 예시적 트러스 구조(1800)를 도시한다. 트러스 구조(1800)는 - 전류 흐름을 허용하기 위해 서로 전기적으로 결합되는 복수의 지지 구성요소(1810 및 1820)를 가질 수 있다. 트러스 구조(1800)는 주어진 워크피스에 대해 요구되는 바와 같이 워크피스가 구조(1800) 상의 임의의 지점에서 시작될 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 워크피스를 거꾸로, 또는 하향식 공정으로부터 제조하는 것이 더 용이하면, 부품은 부재(1810 및 820) 중 한 부재 상의 지점에서 시작되고 본 명세서에 설명되는 공정에 의해 하향으로 구축될 수 있다. 물론, 사용되는 트러스 구조 및 토치/접촉 팁은 팁이 트러스 구조(1800)에 적절히 위치될 수 있도록 설계되어야 한다. 그 다음, 부품은 구조(1810/1820)로부터 볼 때, 필요에 따라 기판(1600) 표면 아래에 구축될 수 있다. 도시된 바와 같이, 트러스 구조(1800)는 그 자체의 접지 접촉 지점(1825)을 가질 수 있거나, 전체에서 단순히 전기 전도성일 수 있다. 게다가, 일부 예시적 구현예에서, 트러스 구조는 빌드 동작을 시작하기 위해 부품 또는 워크피스의 도입부(beginning)가 고정되는 접촉 돌출부(1830)를 가질 수 있다. 이들 돌출부(1830)는 워크피스의 도입부가 시작되는 접촉 노드의 역할을 한다. 이들 돌출부는 - 제조된 부품을 손상시키는 것 없이 제조 공정을 시작하는 것을 더 용이하게 할 수 있고 트러스 구조로부터 최종 부품을 분리하는 것을 더 용이하게 할 수 있다. 돌출부(1830)는 구조(1800)의 부품(1810/1820)과 일체로 이루어질 수 있다. 다른 구현예에서, 돌출부(1830)는 상이한 재료로 제조되고/되거나 구조로부터 용이하게 분리 가능할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(1830)는 부품이 제조 공정을 위해 고정 및 시작될 수 있는 헤드 또는 돌출부 부분을 갖는 핀 또는 다른 파스너(fastener) 타입 구성요소일 수 있다. 완성 후에 핀은 트러스 구조로부터 제거되어, 제조된 부품의 용이한 제거를 가능하게 한다. 트러스 구조(1800)는 주어진 제조 공정을 위해 임의의 원하는 형상 또는 구성을 취할 수 있다.

예시적 구현예에서, 트러스 구조(1800)는 상기 설명된 구현예 중 임의의 것일 수 있는 기판(1600)에 전류의 이전을 허용하는 금속 구조일 수 있다. 다른 예시적 구현예에서, 트러스 구조는 일반적으로 도 16 및 도 17에 대해 상기 설명된 바와 같이, 비결합이지만 전도성인 재료로 제조될 수 있다. 임의의 경우에, 구조(1800)는 전류 경로를 기판(1600) 또는 접지 지점(1825)에 제공하여 가열 전류의 적절한 흐름을 허용할 수 있도록 구성되어야 한다.

도 19a, 도 19b 및 도 19c는 본 명세서에 설명되는 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 첨가물 제조 소모품(1900)의 예시적 구현예를 도시한다. 일반적으로 큰 직경 고체 소모품은 소모품을 용융시키는 데에 더 많은 전류/에너지를 필요로 한다는 점이 이해된다. 그러나, 더 작은 직경 소모품은 용융을 위해 더 적은 전류/에너지를 필요로 함에 따라, 단일의 더 큰 직경 고체 와이어와 동일한 단면적을 집합적으로 갖는 복수의 더 작은 직경 소모품을 용융시키는 데에는 더 적은 양의 전류/에너지가 요구된다. 따라서, 본 발명의 일부 예시적 구현예에 사용되는 소모품은 편조되는 복수의 와이어(1903)로 구성되는 편조 소모품(1900)이다. 일부 구현예에서, 동일한 직경 및 조성물을 갖는 와이어(1903)는 동일하다. 그러나, 다른 예시적 구현예에서, 와이어(1903)는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 편조 소모품(1900)을 제조하기 위해 2개의 상이한 와이어 타입이 사용될 수 있다. 이와 같은 일 구현예에서, 와이어는 직경 및/또는 조성물에 기초하여 상이할 수 있다. 예를 들어, 중심 와이어는 제1 직경 및 조성물을 가질 수 있고, 주변 와이어(1903)는 제1 직경 및 조성물 둘 다와 상이한 제2 직경 및 조성물을 가진다. 이것은 특정 제조 공정에 대한 맞춤형 성질을 갖는 소모품(1900)의 사용을 허용한다. 본 명세서에 설명되는 고체 또는 코어 소모품을 증착하기 위한 방법 및 시스템은 도 19a에 도시된 것과 같이 편조 소모품을 증착하기 위해 사용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.

게다가, 도 19a에 도시된 구현예에서, 중심 와이어(1903')는 비편조 와이어이고, 와이어(1903)의 외주는 중심 와이어(1903') 주위에 편조된다. 편조는 소모품(1900)의 길이를 따라 일반적인 나선 패턴으로 이루어질 수 있다.

일부 예시적 구현예에서, 소모품(1900)의 편조는 소모품 타입의 상대적인 와이어 이송 속도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 19a에 도시된 바와 같이, 중심 소모품(1903)은 제1 타입/재료로 이루어질 수 있고, 주위 와이어(1903)는 상이한 타입/재료로 이루어질 수 있다. 주위(외부) 와이어의 길이는 중심 와이어보다 더 길기 때문에, 소모품(1900)의 주어진 길이에 대해 개별 와이어 타입 각각의 유효 증착 속도는 상이하다. 상이한 와이어 타입의 유효 상대 증착 속도는 또한 주어진 번들 내의 와이어 타입의 상대 수에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 본 발명의 구현예는 증착 화학 반응에서 증가된 유연성을 허용한다.

도 19b 및 도 19c는 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 소모품의 다른 예시적 구현예를 도시한다. 그러나, 도 19a에서의 소모품(1900)과 달리, 도 19b 및 도 19c에서의 소모품(1900)은 소모품의 코어에서 보이드(1910)(void)를 가지며, 코어(1910)는 복수의 편조 와이어(1903)에 의해 둘러싸인다. 이와 같은 중공 소모품 구성은 증착 공정이 맞춤화가능한 것을 허용하기 위해 소모품(1900)이 증착 동안에 압착 및 "형상화"되는 것을 허용한다. 이것은 아래에 더 상세히 설명될 것이다.

소모품(1900)의 외부를 형성하는 와이어(1903)의 편조는 공지된 와이어 편조 방법과 유사한 일반적인 나선 패턴으로 수행되지만, 보이드(1910)는 소모품(1900)의 코어에서 유지된다. 도 19a에서와 같이, 와이어(1903)는 일부 구현예에서 동일한 직경 및 조성물을 가질 수 있는 반면에, 다른 구현예에서, 와이어(1903)는 상이한 성질을 가질 수 있다. 이것의 일 예는 도 19c에 도시되며, 편조는 제1 직경 및 조성물을 갖는 제1 와이어 타입(1903), 및 제2 직경 및 조성물을 갖는 제2 와이어 타입(1905)을 포함한다. 물론, 일부 구현예에서, 와이어(1903/1905)의 직경이 상이하지만, 조성물은 동일할 수 있다. 도 19c에 도시된 바와 같이, 상이한 와이어(1903/1905)는 소모품(1900)의 단면의 주변 둘레에서 교대한다. 추가 예시적 구현예에서, 와이어(1903/1905)는 필요에 따라, 맞춤형 증착 프로파일 및 층형성을 제공할 수 있는 상이한 용융 온도를 가질 수 있다.

보이드(1910)는 소모품(1900')이 증착 공정에서 비교적 안정을 유지하도록 치수화되어야 한다. 보이드가 너무 크면, 소모품은 불안정할 수 있고 증착 공정에서 그것의 무결성을 유지하지 않을 것이다. 예시적 구현예에서, 보이드(1910)의 직경은 소모품(1900')의 유효 직경의 5 내지 40%의 범위에 있다. "보이드(1910)의 직경"은 - 파선으로 이루어진 원(dashed circle)으로서 도 19c에 도시된 바와 같이 보이드(1910) 내에 맞춰질 수 있는 최대 원형 단면의 직경이다. 소모품(1900')의 "유효 직경"은 소모품(1900')을 구성하는 모든 와이어(1903/1905)의 결합된 단면적의 동일한 단면적을 갖는 원의 직경이다.

상기 지시된 바와 같이, 중심 보이드(1910)를 갖는 소모품(1900)은 소모품의 증착 특성의 변경을 허용하기 위해 증착 공정 동안에 형상화될 수 있다. 이것은 일반적으로 도 20a 및 도 20b에 도시되며, 소모품(1900)은 원하는 증착의 폭을 달성하기 위해 소모품의 주행 방향에 대한 방향으로 압착되었다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 공정 및 시스템은 첨가물 제조를 통해 복잡한 형상을 이루기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 다양한 두께 등을 갖는 워크피스 및 형상이 이루어질 수 있다. 도 19b 및 도 19c에 도시된 소모품(1900)은 이들 복잡한 형상 및 다른 두께가 보이드로 인해 용이하게 이루어지는 것을 허용한다. 도 20a에서, 소모품은 주행 방향에 대해 소모품(1900)을 좁히는 주행 방향에 수직인 방향으로 압착된다. 이것을 수행함으로써, 최종 증착은 소모품의 원래 직경보다 더 좁을 것이다. 유사하게, 도 20b는 동일한 소모품(1900)이 주행 방향을 따르는 방향으로 압착되는 것을 도시하며, 주행 방향에 대해 소모품(1900)을 넓힌다. 이와 같이, 이와 같은 압착의 경우, 더 넓은 증착물이 필요에 따라 제조될 수 있다. 상기 명시된 바와 같이, 보이드(1910)는 비압축 상태와 비교하여 상대 폭을 변경하기 위해 소모품(1900)의 변형을 허용하는 크기/직경이어야 한다.

일부 예시적 구현예에서, 보이드(1910)는 증착을 위해 요구되는 원하는 화학적 성질의 플럭스 또는 분말로 충전될 수 있다. 이것은 와이어로 용이하게 제조되거나 와이어의 용융을 통해 이전 가능한 빌드에 원하는 재료를 전달하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 내마모 분말이 플럭스로서 추가될 수 있다.

도 20c는 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 접촉 팁 어셈블리(2000) 및 소모품 전달 시스템 및 방법의 다른 예시적 구현예를 도시한다. 이와 같은 구현예에서, 적어도 2개의 소모품(2010 및 2020)은 접촉 팁 어셈블리(2000) 및 접촉 팁(2040)에 지향되며, 접촉 팁은 양 소모품이 통과하는 것을 허용하는 오리피스(2030)를 갖는다. 상기 구현예와 달리, 소모품(2010 및 2020)이 편조되지 않는다. 소모품은 동일한 소모품 소스(스풀, 릴 등)으로부터 전달될 수 있거나 개별 소스로부터 전달될 수 있다. 게다가, 소모품은 동일한 치수 및 조성물을 갖는 동일한 소모품일 수 있거나, 원하는 경우에는 주어진 제조 동작을 위해 상이할 수 있다. 추가적인 예시적 구현예에서, 소모품(2010 및 2020)은 상이한 속도로 이송될 수 있고, 일부 구현예에서, 이송 속도는 증착 공정 동안에 "즉시" 변화될 수 있다. 이와 같은 구현예는 증착 공정 동안에 빌드를 위한 합금의 맞춤화를 허용한다. 예를 들어, 공정의 제1 부분 동안에, 소모품(2010 및 2020)은 동일한 속도로 이송되지만, 빌드 공정의 상이한 단계에서 소모품(2010)은 원하는 증착물의 화학적 성질을 생성하기 위해 필요에 따라 느려지거나 빨라진다.

게다가, 2개의 소모품이 도시되지만, 다른 구현예는 필요에 따라 3개 이상의 소모품을 사용할 수 있다. 도시된 구현예에서, 소모품(2010 및 2020)은 공지된 소모품 전달 시스템에 의해서와 같이 오리피스(2030)(계란형 형상, 또는 소모품을 수용하는 임의의 다른 형상일 수 있음)에 전달되고 그 다음 워크피스로 지향된다. 증착 동안에, 접촉 팁(2040)은 소모품이 원하는 증착 프로파일을 제공하도록 배향된다. 게다가, 접촉 팁(2040)은 소모품이 설계된 대로 배향되는 것을 허용하고 증착 공정의 형상 또는 프로파일이 원하는 대로 변화되게 하도록 회전 가능하다(상기 설명된 구현예로서). 예를 들어, 도시된 바와 같이, 좌측 상의 배향은 워크피스 상에 좁은 증착물을 제공하는 일렬 배향을 나타내지만, 소모품이 주행 방향으로 일렬이므로 증가된 높이를 갖는다. 그 다음, 필요에 따라, 접촉 팁(2040)은 우측에 도시된 위치로 회전될 수 있다. 회전은 컨트롤러(195) 및 모터 등에 달성될 수 있고, 토치의 배향을 변화시킬 필요 없이 증착 방향의 변화 동안에 사용될 수 있다. 우측 상의 위치는 증착의 폭을 주행 방향으로 증가시키는 것이 요구될 때 사용될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 두 소모품(2010 및 2020) 모두를 동시에 이송하는 것이 필요하지 않을 수 있다는 점이 주목된다. 이와 같은 구현예에서, 소모품(2010 및 2020)은 개별 와이어 이송기(도시되지 않음)에 의해 이송될 것이고 컨트롤러(195)는 소모품 중 어느 하나가 이송되고 있는지, 또는 그것이 동시에 이송되는지를 제어할 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 이송되지 않는 소모품은 오리피스(2030)로부터 철수될 필요가 없고 따라서 이송되고 있는 소모품의 위치를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 소모품의 이송은 컨트롤러(195)에 의해 제어될 수 있으며, 이는 공정 동안의 주어진 순간에 필요에 따라 소모품 중 하나, 또는 둘 모두를 이송할 것이다.

게다가, 도 20c에 도시된 구현예에서, 소모품(2010 및 2020) 각각은 단일 오리피스(2030)를 통해 지향되고 있음에 따라, 동일한 전류를 공유하고 있다. 이와 같은 구현예에서, 전류는 단일 전력원에서 나올 수 있고, 전류는 각각의 소모품에 의해 공유된다. 그러나, 도 20d는 상이한 예시적 구현예를 도시한다. 도 20d에 도시된 구현예에서, 접촉 팁 어셈블리(2000)는 2개의 전기적 절연 가능 접촉 팁 부분(2015 및 2025)을 포함한다. 팁 부분(2015 및 2025)은 소모품(2010 및 2020) 각각을 전달한다. 그러나, 어셈블리(2000)는 소모품이 전류를 공유하도록 팁 부분(2015 및 2025)을 서로에 전기적으로 결합할 수 있거나, 팁 부분을 서로로부터 전기적으로 절연할 수 있는 스위칭 장치 또는 기구(2050)를 포함한다. 예시적 구현예에서, 팁 부분(2015 및 2025) 각각은 개별 전원 장치(PS#1 및 PS#2)에 결합된다. 스위치(2050)가 개방 위치에 있을 때, 각각의 개별 전원 장치는 개별 및 별개 가열 전류를 각각의 소모품에 제공할 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 소모품은 상이한 속도로 증착될 수 있고, 및 또는 크기 및 조성물이 상이할 수 있다. 이것은 다수의 소모품을 사용하여 상기 설명된 유사한 구현예로서 제어 및 사용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 구현예에서, 필요에 따라, 컨트롤러(195)는 스위치를 닫을 수 있으며, 그 때에 접촉 팁 부분(2015 및 2025)은 전기적으로 결합되고 전원 장치(P.S. #1 또는 P.S. #2) 중 하나로부터 단일 전류 신호를 공유할 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 전력 사용을 감소시키고 신호를 동기화하는 요구를 제거하기 위해, 주어진 동작을 위한 단일 전원 장치를 작동시키는 것만이 요구될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 스위치(2050)는 팁 부분(2015 및 2025) 각각이 이제 서로 연결될 수 있어 소모품(2010 및 2020)이 단일 소스로부터 동일한 신호를 공유하도록 닫힐 수 있다. 스위치(2050)가 개방될 때, 팁 부분은 서로(유전체 재료 또는 다른 적절한 수단을 통해) 서로 전기적으로 절연되고, 두 소모품이모두 증착되면, 개별 전원 장치로부터 개별 신호를 수신할 것이다. 대안으로, 일부 지점에서 증착 동작 동안에 단일 소모품이 증착될 필요가 있는 것만이 요구될 수 있다. 따라서, 하나의 전원 장치만이 동작되지만, 스위치(2050)는 안전 목적을 위해 다른 소모품을 분리하기 위해 개방된다. 스위칭 기구(2050)는 원하는 대로, 팁 부분(2015 및 2025)을 분리 및 연결할 수 있는 임의의 스위치 구조일 수 있고, 팁 어셈블리(2000)에 일체형일 수 있거나, 어셈블리(2000)로부터 멀리 떨어져 있을 수 있다.

이제 도 21a 및 도 21b를 참조하면, 도 19b의 소모품(1900)을 사용하는 대표적인 접촉 팁 어셈블리(1950)의 개략도가 도시된다. 도 21a 및 도 21b는 접촉 팁 어셈블리(1950)의 출구 부분을 바라보는 도면을 도시하며, 도 21a는 비압축 상태에서의 소모품을 도시하고 도 21b는 압축 상태에서의 소모품(1900)을 도시한다. 접촉 팁 어셈블리(1950)의 이하의 설명은 예시적인 것으로 의도된다는 점이 주목되어야 하고 당업자는 다른 구성 및 설계가 첨가물 제조 공정 동안에 원하는 증착을 달성하도록 요구되는 바와 같이 소모품(1900)을 형상화하기 위해 사용될 수 있는 것을 이해한다.

도시된 바와 같이, 접촉 팁 어셈블리(1950)는 소모품이 통과하는 소모품 개구부(1951)를 갖는다. 개구부(1951)가 정사각형으로 도시되지만, 본 발명의 구현예는 이와 관련하여 제한되지 않고 소모품(1900)이 그것의 압축 및 비압축 상태 둘 다에서 통과할 수 있기만 하면 다른 형상이 사용될 수 있다. 도시된 구현예에서, 어셈블리(1950)는 두 쌍의 접촉 플런저(1953 및 1955)를 갖는다. 플런저는 도시된 바와 같이, 개구부(1951)에 대해 이동 가능하여, 플런저는 개구부로 연장되고 따라서 소모품(1900) 상에 압축력을 적용할 수 있다. 접촉 플런저(1953 및 1955)는 한 쌍의 플런저(1953)가 다른 세트의 플런저(1955)의 이동 방향에 수직인 방향으로 이동 가능하도록 배향된다. 따라서, 도 21b에 도시된 바와 같이, 플런저(1953/1955)는 원하는 형상을 달성하기 위해 원하는 방향으로 소모품(1900)을 압착할 수 있다. 각 세트의 플런저는 리니어 액추에이터 등과 같은 공지된 작동 장치(1956)를 통해 이동될 수 있고 컨트롤러(195) (이들 도면에 도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다(. 게다가, 플런저(1953/1955) 각각은 가열 전류가 플런저를 통해 소모품(1900)에 전달되기 위해 가열 전류 파형을 소모품(1900)에 제공하도록 구성된다. 하나의 액추에이터(1956) 및 바이어스(1957)(bias)가 도면에 도시되지만, 예시적 구현예는 플런저 각각에 대해 유사한 구성요소를 갖는다는 점이 주목된다.

도 21a에 도시된 바와 같이, 비압축 상태 동안에, 플런저(1953/1955) 각각은 가열 전류를 전달하기 위해 소모품(1900)과 접촉한다. 플런저(1953/1955)는 소모품(1900)이 그것의 정상 상태에서 유지되는 것을 보장하기 위해 개구부(1951)에 대해, 일정 위치에서 유지된다. 그 다음, 증착 동안에, 소모품의 폭은 원하는 증착 구성을 달성하기 위해 변화되어야 하는 것이 (예를 들어, 컨트롤러에 의해) 결정된다 -소모품은 필요에 따라, 더 넓어지거나 더 좁아져야 함. 이와 같은 정보에 기초하여, 컨트롤러(195)는 플런저(1955)가 (액추에이터(1956)를 통해) 작동되고 내부로 이동되어 도 21b에 도시된 바와 같이 소모품(1900)을 압축하게 한다. 추가로, 소모품(1900)의 형상의 변경을 수용하기 위해, 플런저(1953)는 소모품의 형상이 변화되는 것을 허용하도록 철수된다. 그러나, 예시적 구현예에서, 철수된 플런저(1953)는 소모품(1900)과 여전히 접촉하여 적절한 위치에 소모품(1900)을 유지하고 가열 전류를 전달한다.

증착 공정 동안에, 소모품(1900)의 형상은 원하는 형상을 달성하기 위해 플런저를 이동시킴으로써 "즉시" 변화될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(195)는 증착 공정을 정지시키는 것 없이, 증착 동안에 필요에 따라 후퇴되고 연장되어 소모품(1900)의 형상을 변화시켜 넓은 증착에서 좁은 증착으로 들어가고 다시 돌아가기 위해 플런저(1953/1955)를 제어할 수 있다.

상기 명시된 바와 같이, 플런저(1953/1955)의 이동/작동은 원하는 모션을 이루기 위해 임의의 공지된 액추에이터, 이동 장치에 의해 달성될 수 있다. 일부 예시적 구현예에서, 개별 쌍의 플런저 내의 (여기서 도시되지 않은) 각각의 플런저는 그것의 상대 모션이 서로 일치하여 유지되도록 서로 기계적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 각각의 플런저에 대해 개별 액추에이터를 갖는 대신에, 단일 액추에이터는 각각의 개별 쌍을 위해 사용될 수 있고, 기계적 연결 때문에 플런저 각각은 적절히 이동할 것이다.

게다가, 상기 지시된 바와 같이, 컨트롤러(195)는 원하는 형상이 구성되는 것에 기초하여 플런저의 작동을 제어할 수 있다. 추가적인 예시적 구현예에서, 어셈블리(1950)는 원하는 형상을 달성하기 위해 증착 동작 동안에 원하는 대로 회전될 수 있다. 즉, 어셈블리(1950)는 회전 모터 및/또는 로봇 아암(또는 다른 유사한 모션 장치)에 결합될 수 있고 컨트롤러(195)(또는 다른 시스템 컨트롤러)는 어셈블리가 필요에 따라 회전되게 하고, 원하는 소모품, 및 따라서 증착, 형상을 달성하기 위해 작동되는 플런저 중 어느 것을 가질 수 있다.

도 22는 본 발명의 예시적 구현예와 사용될 수 있는 소모품(2000)의 다른 예시적 구현예를 도시한다. 소모품(2000)은 상기 설명된 바와 같은 공간(2010)을 가진 유사한 편조 구조의 와이어(2003)를 포함하지만, 또한 외장(2015)을 포함한다. 외장(2015)은 소모품을 용접 또는 경납땜하는 데 사용되는 공지된 외장 구조와 유사하게 구성 및 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이와 같은 구현예에서, 외장(2015)은 와이어(2003)를 완전히 둘러싸고 맞대기 시임(butt seam)인 시임(2017)을 갖는다. 외장(2015)은 워크피스 상에 증착되도록 요구되는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 일부 구현예에서, 외장(2015)은 와이어(2003)와 동일한 재료일 수 있는 반면에, 다른 구현예에서, 외장은 상이한 재료로 제조되고/상이한 조성물을 가질 수 있다. 외장(2015)은 또한 도 21a 및 도 21b의 접촉 팁 어셈블리 내의 플런저에 의해 리폼된 후에 소모품(2000)이 그것의 형상을 유지하는 것을 도울 수 있다. 구체적으로, 오리피스(1951)를 통한 와이어의 압착은 외장(2015)이 소성 변형되게 하며, 따라서 소모품(2000)이 원하는 형상을 더 용이하게 유지하게 할 것이다. 이것은 소모품(2000)의 돌출부가 증착 공정 동안에 증가되는 것을 허용할 수 있다.

도 23은 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 다른 예시적 소모품(2100)을 도시한다. 소모품(2100)은 외장(2110) 및 코어(2120)를 포함하며, 외장(2110)은 코어(2120)보다 더 낮은 용융 온도를 갖는다. 이와 같은 발산 용융 온도를 가짐으로써, 소모품(2100)의 구현예는 증가된 제어를 구성요소의 제조를 통해 제공할 수 있다. 소모품이 전체적으로 대체로 동일한 온도로 용융되는 구현예에서, 생성된 용융 퍼들의 역학은 증착 및 빌드 공정에 중요한 역할을 한다. 특정 경우에, 퍼들의 제어는 특히 고정밀 제조 공정에서, 또는 구성되는 워크피스의 두께가 매우 얇은 경우에 어려울 수 있다. 이와 같은 적용에서, 퍼들 역학은 제어하고 고려하기 어려울 수 있다. 그러나, 소모품(2100)을 사용할 때 외장(2110)은 코어(2120) 전에 용융된다. 그 다음, 용융 외장 재료는 코어 재료를 워크피스에 부착하기 위해 용융 매트릭스를 제공한다. 이와 같은 적용에서, 퍼들의 중요성이 감소되고, 일부 경우에, 퍼들이 제거될 수 있다. 게다가, 대안 구현예에서, 퍼들의 크기 및/또는 깊이는 퍼들 및 용융 외장 재료가 코어 재료를 워크피스에 접착하기 위해 함께 작용함에 따라 감소될 수 있다. 이와 같이, 퍼들의 역학은 소모품(2100)을 사용할 때 덜 중요할 수 있다.

예시적 구현예에서, 코어(2120)는 고체 코어일 수 있는 반면에, 다른 구현예에서, 코어(2120)는 원하는 재료의 분말 또는 입자일 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 소모품(2100)은 원하는 증착을 달성하기 위해 (상기 논의된 바와 같이) 형상화될 수 있다. 즉, 코어(2120)는 분말 또는 과립일 수 있기 때문에, 소모품(2100)의 외부는 원하는 소모품 프로파일을 달성하기 위해 형상화 및 압착될 수 있다. 부가 구현예에서, 소모품은 적어도 도 22에 도시된 것과 같이 구성될 수 있으며, 외장은 복수의 개별 와이어를 둘러싸고, 와이어(2003)의 적어도 일부(또는 전부)는 외장(2015)보다 더 높은 용융 온도를 갖는다. 실제로, 이와 같은 구현예의 일부에서, 와이어(2003)는 서로에 대해 상이한 용융 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 수의 와이어(2003)는 제1 용융 온도(외장 용융 온도보다 더 높음)를 가질 수 있고 제2 수의 와이어(2003)는 제1 수의 와이어(2003)의 용융 온도보다 더 높거나 더 낮은 용융 온도를 가질 수 있다. 이와 같은 구현예는 소모품의 용융 및 빌드 프로파일에서 증가된 유연성을 제공할 수 있다. 게다가, 일부 구현예에서, 열 소스(예를 들어 레이저) 및/또는 전류는 코어(2120)의 적어도 일부가 또한 증착 공정 동안에 용융되도록 제어된다. 그러나, 다른 구현예에서, 코어(2120)의 재료는 증착 공정 동안에 용융되지 않는다. 즉, 외장(2110)은 용용되고, 액체 외장 재료는 미용융된 코어 재료를 워크피스에 고정하기 위해 사용된다. 이와 같은 구현예에서, 워크피스는 용융 외장 재료와 코어 재료 사이에서 교대하는 층에 생성된다. 도 23은 원형 단면을 갖는 것으로서 소모품(2100)을 도시하지만, 본 발명의 구현예는 이와 관련하여 제한되지 않는다는 점이 주목된다. 소모품(2100)은 또한 원하는 대로 워크피스의 구성에 유익한 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 소모품(2100)은 정사각형, 직사각형, 다각형, 또는 타원형 단면을 가질 수 있다. 물론, 다른 형상이 또한 사용될 수 있다.

예시적 구현예에서, 외장(2110) 및 코어(2120)의 재료는 외장(2110)이 코어 재료보다 더 낮은 5 내지 45%의 범위에 있는 온도에서 용융되도록 선택된다. 추가적인 예시적 구현예에서, 외장(2110)의 용융 온도는 코어 재료보다 더 낮은 10 내지 35%의 범위에 있다. 물론, 외장 및 코어 각각에 대한 재료의 정확한 조성물은 구축되는 워크피스의 원하는 조성물 및 구성에 기초하여 선택된다.

도 24a는 다른 예시적 구현예를 도시하며, 소모품(2200)은 비원형 단면을 갖고 외장 재료(2210)는 소모품(2200)의 전체 주변 주위에 연장되지 않는다. 즉, 소모품(2200)은 비대칭 단면을 갖는다. 예를 들어, 도시된 구현예에서, 외장 재료(2210)는 소모품의 코어 재료(2220)의 일 측면 상에만 위치된다. 도 24b는 다른 이와 같은 예시적 구현예를 도시하며, 소모품의 전체 형상은 6각형이고 외장 재료(2210')는 코어(2220')의 6각형 단면의 5개의 측면만을 커버한다. 물론, 다른 형상 및 커버리지가 소모품의 원하는 성능 및 증착 성질에 기초하여 사용될 수 있다. 도 24c는 다른 예시적 구현예이며, 대칭 단면을 갖는 소모품(2200")을 도시하지만, 외장 재료(2210") 및 코어 재료(2220")의 분포는 대칭이 아니다. 이와 같은 구성은 소모품이 전형적인 대칭 소모품을 위해 설계되는 접촉 팁 및 장비와 사용되는 것을 허용하지만, 소모품 자체는 비대칭이다. 이와 같은 구현예에서, 외장 재료(2210)는 용융되고 소모품의 코어 부분(2220)을 위한 접착을 제공하지만, 소모품 주위 전체로부터 용융되지 않는다. 이와 같은 구현예에서, 소모품은 증착 공정 동안의 부착 전에 원하는 대로 배향될 수 있다. 외장 재료는 코어 재료를 워크피스에 결합 또는 접합하는 부착 재료의 역할을 한다. 게다가, 이와 같은 구현예에서, 전류/열 입력은 외장 재료의 원하는 용융이 코어 재료를 완전히 용융시키는 것 없이 달성되는 것을 보장하기 위해 제어된다.

도 24d는 본 발명의 구현예와 사용될 수 있는 소모품(2200"')의 추가적인 예시적 구현예이다. 소모품(2200"')은 외장 층(2210"')이 층 구성을 갖는 것을 제외하고, 상기 논의된 것과 유사하다. 이와 같은 구현예에서, 외장 층(2210"')은 고체 재료일 수 있거나 플럭스일 수 있다. 실제로, 상기 논의된 구현예 중 임의의 것에서, 외장 층은 플럭스이고, 고체 금속 외장이 아닐 수 있다. 그들 구현예에 있어서, 일부 적용에서, 증착 공정 동안에 용융되지 않아야 하는 플럭스 외장 내에 재료를 배치하는 것이 바람직할 수 있다(또는 용융은 최소화되어야 함). 이것을 달성하기 위해, 일부 구현예는 층 외장/플럭스(2210"')를 사용하며 코어(2220"')의 표면(S)에 대해 플럭스의 조성물은 플럭스의 외부 에지에서 플럭스의 화학적 성질과 상이하다. 이것은 층(A 및 B)으로서 도 24d에 도시되며, 층(A)은 제1 조성물을 갖고 층(B)은 제2 조성물을 갖는다. 이들 층의 생성은 본 명세서에서 논의될 필요가 없는 공지된 증착 기술을 사용할 수 있다. 이와 같은 타입의 구성은 층(B) 내의 재료가, 층(B)에서 구성요소를 다른 방식으로 용융시키는 코어(2220"') 내의 직접 열로부터 제거되는 것을 허용한다. 예를 들어, 퍼들에 탄화 텅스텐을 증착하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 층이 코어(2220"')와 직접 접촉하면 쉽게 용융될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 층(A)은 열 버퍼의 역할을 하여, 층(B)의 재료가 거의 용융되지 않거나 전혀 융용되지 않고 증착되는 것을 허용한다. 물론, 2개의 층(A 및 B) 사이의 묘사는 분명하고 정확한 라인일 필요는 없지만, 한 조성물로부터 다른 조성물로의 전이일 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 게다가, 층(A)에 대해, 층(B)의 형상 및 상대 단면적은 원하는 적용의 조성물에 기초하여 결정될 수 있다. 도 24d는 예시적 구현예로서 도시되고 다른 형상 및 구성은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나는 것 없이 사용될 수 있다.

컴퓨터에 결합되는 사용자 인터페이스는 컨트롤러(195)를 포함하는, 본 명세서에 설명되는 시스템 및 방법을 지원하는 하나의 가능한 하드웨어 구성, 또는 본 명세서에 설명되는 시스템을 제어하고/하거나 동작시키기 위해 사용되는 유사한 시스템을 예시한다. 본 발명의 다양한 양상을 위한 부가 맥락을 제공하기 위해, 이하의 논의는 본 발명의 다양한 양상이 구현될 수 있는 적절한 컴퓨팅 환경의 간단한 일반적 설명을 제공하도록 의도된다. 당업자는 본 발명이 또한 다른 프로그램 모듈과 조합하여 및/또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로서 구현될 수 있는 것을 인식할 것이다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 타입을 구현하는 루틴, 프로그램, 구성요소, 데이터 구조 등을 포함한다.

더욱이, 당업자는 개인용 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램 가능 소비자 전자 장치 등뿐만 아니라, 단일 프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터를 포함하는, 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 본 발명의 방법이 실시될 수 있는 것을 이해할 것이며, 그 각각은 하나 이상의 연관 장치에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 본 발명의 예시된 양상은 또한 특정 작업이 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 처리 장치에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치될 수 있다.

컨트롤러(195)는 컴퓨터를 포함하는 본 발명의 다양한 양상을 구현하는 예시적 환경을 이용할 수 있으며, 컴퓨터는 처리 유닛, 시스템 메모리 및 시스템 버스를 포함한다. 시스템 버스는 시스템 메모리를 포함하지만 이에 제한되지 않는 시스템 구성요소를 처리 유닛에 결합한다. 처리 유닛은 여러 가지 상업적으로 이용 가능한 프로세서 중 임의의 것일 수 있다. 듀얼 마이크로프로세서 및 다른 멀티프로세서 아키텍처 또한 처리 유닛으로서 이용될 수 있다.

시스템 버스는 여러 가지 상업적으로 이용 가능한 버스 아키텍처 중 임의의것을 사용하는 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러, 주변 버스 및 로컬 버스를 포함하는 여러 가지 타입의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리는 판독 전용 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있다. 예컨대 시동 동안에 컴퓨터 내의 요소 사이에서 정보를 전송하는데 도움이 되는 기본 루틴을 포함하는 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM에 저장된다.

컨트롤러(195)는 하드 디스크 드라이브, 예를 들어 제거식 디스크로부터 판독하거나 제거식 디스크에 기록하는 자기 디스크 드라이브, 및 예를 들어 CD-ROM 디스크를 판독하거나 다른 광학 매체로부터 판독하거나 다른 광학 매체에 기록하는 광 디스크 드라이브를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(195)는 적어도 일부 형태의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 다른 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성, 제거식 및 비제거식 매체를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 원하는 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있고 컨트롤러(195)에 결합되는 사용자 인터페이스에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 다른 데이터를 반송파 또는 다른 전송 메커니즘과 같은 변조된 데이터 신호로 구체화하고 임의의 정보 전송 매체를 포함한다. 용어 "변조된 데이터 신호"는 그것의 특성 세트 중 하나 이상을 갖고 정보를 신호로 인코딩하는 방식으로 변화되는 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 통신 매체는 유선 네트워크 또는 직접 유선 연결과 같은 유선 매체, 및 음향, RF, 적외선 및 다른 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상기 중 임의의 조합은 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.

다수의 프로그램 모듈은 운영 체제, 하나 이상의 응용 프로그램, 다른 프로그램 모듈, 및 프로그램 데이터를 포함하는 드라이브 및 RAM에 저장될 수 있다. 컴퓨터 또는 사용자 인터페이스(300) 내의 운영 체제는 다수의 상업적으로 이용 가능한 운영 체제 중 임의의 것일 수 있다.

게다가, 사용자는 명령 및 정보를 키보드 및 포인팅 장치, 예컨대 마우스를 통해 컴퓨터로 입력할 수 있다. 다른 입력 장치는 마이크로폰, IR 리모트 컨트롤, 트랙 볼, 펜 입력 장치, 조이스틱, 게임 패드, 디지털화 태블릿, 위성 안테나, 스캐너 등을 포함할 수 있다. 이들 및 다른 입력 장치는 종종 시스템 버스에 결합되는 직렬 포트 인터페이스를 통해 처리 유닛에 연결되지만, 병렬 포트, 게임 포트, 범용 직렬 버스("USB"), IR 인터페이스, 및/또는 다양한 무선 기술과 같은 다른 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. 모니터 또는 다른 타입의 디스플레이 장치는 또한 비디오 어댑터와 같은 인터페이스를 통해 시스템 버스에 연결될 수 있다. 시각 출력은 또한 원격 데스크톱 프로토콜, VNC, X-윈도우 시스템 등과 같은 원격 디스플레이 네트워크 프로토콜을 통해 달성될 수 있다. 시각 출력에 더하여, 컴퓨터는 전형적으로 스피커, 프린터 등과 같은 다른 주변 출력 장치를 포함한다.

디스플레이는 처리 유닛으로부터 전자적으로 수신되는 데이터를 제공하기 위해 컨트롤러(195)에 결합되는 사용자 인터페이스와 함께 이용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 데이터를 전자적으로 제공하는 LCD, 플라즈마, CRT 등의 모니터일 수 있다. 대안으로 또는 게다가, 디스플레이는 프린터, 팩시밀리, 플로터 등과 같이 수신된 데이터를 하드 카피 포맷으로 제공할 수 있다. 디스플레이는 데이터를 임의의 컬러로 제공할 수 있고 데이터를 사용자 인터페이스로부터 임의의 무선 또는 하드 와이어 프로토콜 및/또는 표준을 통해 수신할 수 있다.

컴퓨터는 원격 컴퓨터(들)와 같은 하나 이상의 원격 컴퓨터에 논리 및/또는 물리 연결을 사용하는 네트워크 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(들)는 워크스테이션, 서버 컴퓨터, 라우터, 개인용 컴퓨터, 마이크로프로세서 기반 엔터테인먼트 기기, 피어 장치(peer device) 또는 다른 공통 네트워크 노드일 수 있고, 및 전형적으로 컴퓨터에 대해 설명되는 요소들의 다수 또는 전부를 포함한다. 도시된 논리 연결은 근거리 통신망(LAN) 및 광역 통신망(WAN)을 포함한다. 이와 같은 네트워킹 환경은 사무실, 전사적 컴퓨터 네트워크, 인트라넷 및 인터넷에 아주 흔하다.

LAN 네트워킹 환경에 사용될 때, 컴퓨터는 네트워크 인터페이스 또는 어댑터를 통해 로컬 네트워크에 연결된다. WAN 네트워킹 환경에 사용될 때, 컴퓨터는 전형적으로 모뎀을 포함하거나, LAN 상의 통신 서버에 연결되거나, 인터넷과 같은 WAN을 통해 통신을 설정하는 다른 수단을 갖는다. 네트워크 환경에서, 컴퓨터에 대해 묘사되는 프로그램 모듈, 또는 그것의 일부는 원격 메모리 저장 장치에 저장될 수 있다. 본 명세서에 설명되는 네트워크 연결은 예시적이고 컴퓨터 사이에 통신 링크를 설정하는 다른 수단이 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

본 발명은 특정 구현예를 참조하여 설명되었지만, 다양한 변화가 이루어지고 균등물이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것 없이 대체될 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다. 게다가, 많은 수정은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것 없이 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응시키기 위해 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 구현예에 제한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구범위 내에 있는 모든 구현예를 포함하도록 의도된다.

Claims

워크피스의 표면에 고에너지 방전을 조사하여 상기 워크피스의 표면 상에 용융 퍼들을 생성하는 고에너지 장치; 및
가열 신호를 소모품 와이어에 공급하는 전원 장치로서, 상기 가열 신호는 복수의 전류 펄스를 포함하고 상기 전류 펄스 각각은 상기 퍼들로 증착되는 상기 소모품의 원위 단부 상에 용융 액적을 생성하는 전원 장치를 포함하고;
상기 전류 펄스 각각은 상기 소모품의 상기 원위 단부가 상기 퍼들과 접촉한 후에 피크 전류 레벨에 도달하고,
상기 가열 신호는 상기 복수의 전류 펄스 사이에 전류를 갖지 않고;
상기 소모품의 상기 원위 단부는 상기 전류 펄스의 후속 피크 전류 레벨 사이에서 상기 퍼들과 접촉하지 않고;
상기 전원 장치는 상기 전류 펄스 동안에 상기 와이어와 상기 워크피스 사이에 아크가 생성되지 않도록 상기 가열 전류를 제어하고; 및
상기 소모품은 외장 부분 및 코어 부분 각각을 갖고, 상기 외장 부분은 상기 코어 부분의 용융 온도보다 더 낮은 용융 온도를 갖는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 코어 부분은 고체 코어인, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 코어 부분은 복수의 와이어를 포함하고, 상기 복수의 와이어의 적어도 일부는 상기 외장보다 더 높은 용융 온도를 갖는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 코어는 복수의 개별 와이어를 포함하고 제1 수의 상기 와이어는 상기 외장의 상기 용융 온도보다 더 높은 용융 온도를 갖고 제2 수의 상기 와이어는 상기 외장보다 더 낮은 용융 온도를 갖는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 코어는 플럭스를 포함하는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 코어의 상기 용융 온도는 상기 코어의 적어도 일부가 상기 소모품의 증착 동안에 용융되지 않도록 하는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 외장의 상기 용융 온도는 상기 코어의 상기 용융 온도보다 더 낮은 5 내지 45%의 범위에 있는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 외장의 상기 용융 온도는 상기 코어의 상기 용융 온도보다 더 낮은 10 내지 35%의 범위에 있는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 소모품은 원형 단면을 갖지 않는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 외장은 상기 코어의 전체 주변 주위에 연장되지 않는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 소모품은 비대칭인, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 외장은 플럭스를 포함하는, 첨가물 제조 시스템.
제1항에 있어서, 상기 외장은 적어도 제1 층 및 제2 층을 갖고, 상기 제1 층은 상기 코어에 직접 인접하고, 상기 제1 층은 상기 제2 층과 상이한 화학적 성질을 갖는, 첨가물 제조 시스템.
제13항에 있어서, 상기 제2 층은 탄화 텅스텐을 포함하는, 첨가물 제조 시스템.
외장 부분; 및
상기 외장 부분에 의해 적어도 부분적으로 커버되는 코어 부분을 포함하고;
상기 외장 부분은 상기 코어 부분의 용융 온도보다 더 낮은 용융 온도를 갖는, 첨가물 제조 소모품.
제15항에 있어서, 상기 외장 부분 및 상기 코어 부분 중 하나는 플럭스를 포함하는, 첨가물 제조 소모품.
제15항에 있어서, 상기 소모품은 비대칭인, 첨가물 제조 소모품.
제15항에 있어서, 상기 외장 부분은 상기 코어 부분의 전체 주변 주위에 연장되지 않는, 첨가물 제조 소모품.
제15항에 있어서, 상기 외장 부분의 상기 용융 온도는 상기 코어 부분의 상기 용융 온도보다 더 낮은 5 내지 45%의 범위에 있는, 첨가물 제조 소모품.
제15항에 있어서, 상기 외장 부분의 상기 용융 온도는 상기 코어 부분의 상기 용융 온도보다 더 낮은 10 내지 35%의 범위에 있는, 첨가물 제조 소모품.
제15항에 있어서, 상기 코어 부분은 복수의 와이어를 포함하고, 상기 복수의 와이어의 적어도 일부는 상기 외장 부분보다 더 높은 용융 온도를 갖는, 첨가물 제조 소모품.
제15항에 있어서, 상기 외장 부분은 적어도 제1 층 및 제2 층을 갖고, 상기 제1 층은 상기 코어 부분에 직접 인접하고, 상기 제1 층은 상기 제2 층과 상이한 화학 반응을 갖는, 첨가물 제조 소모품.
제22항에 있어서, 상기 제2 층은 탄화 텅스텐을 포함하는, 첨가물 제조 시스템.