KR20160140687A - 온도-제어 처리를 사용하는 3ｄ 프린팅 방법 및 장치 - Google Patents

온도-제어 처리를 사용하는 3ｄ 프린팅 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 구성요소(103)를 제조하기 위한 방법으로서, 그 방법에서 미립자 재료가 폐쇄된 제작 챔버 내의 제작 플랫폼(102)에 층별로 도포되며 선택적인 프린팅 액체가 도포되며, 이러한 단계는 3D 구성요소(103)가 얻어질 때까지 반복되며, 제작 챔버 내의 대기의 상대 공기 습도 또는 상대 용제 부분이 선택된 값으로 설정되고/되거나, 제작 챔버 내의 온도가 선택된 온도로 설정된다.

Description

온도-제어 처리를 사용하는 3Ｄ 프린팅 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR 3D PRINTING USING TEMPERATURE-CONTROLLED PROCESSING}
본 발명은 설정 가능한 방법 매개변수에 의해서 3D 모델을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
컴퓨터 데이터로부터 3D 물체를 제조하기 위한 방법이 유럽 특허 명세서 EP 0 431 924 B1 호에서 설명된다. 이런 방법에서, 미립자 재료가 플랫폼에 박층으로 도포되며, 결합제 재료가 프린트 헤드를 사용하여 미립자 재료 위에 선택적으로 프린팅된다. 결합제가 위에 프린팅되는 미립자 구역은 결합제, 및 필요하다면, 추가의 경화제의 영향하에서 함께 고착되어 고화된다. 플랫폼은 그 후에 제작 실린더(build cylinder) 내측으로 한 층 두께의 거리만큼 하강되며 전술한 바와 같이 또한 프린팅되는 새로운 미립자 재료의 층이 제공된다. 이들 단계는 물체에 대한 특정한 바람직한 높이에 도달될 때까지 반복된다. 그에 의해서 3D 물체(또한 성형 부품 또는 모델(model)로서도 지칭됨)는 프린팅되고 고화되는 구역으로부터 제조된다.
완료된 이후에, 고화된 미립자 재료로부터 제조되는 이러한 물체는 느슨한 미립자 재료 내에 매립되며 그 후에 그로부터 제거된다. 이는 예를 들어, 추출기를 사용하여 수행된다. 이는 분말 퇴적물이 예를 들어, 수동 브러싱에 의해 제거된, 희망하는 물체만을 남긴다. 이러한 방법은 자연적인 생물학적 천연 재료, 폴리머, 금속, 세라믹 및 모래(배타적인 목록이 아님)를 포함한 상이한 미립자 재료를 처리하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 미립자 재료 내의 고체는 결합 시스템으로서 사용될 수 있다. 이러한 고체는 잉크-젯 프린트 헤드로부터 축출되는 용제에 의해서 용해된다. 용제가 증발한 이후에, 미립자는 바람직한 위치에 함께 고착된다. 구성요소는 특정 대기 기간 이후에 나머지 느슨한 분말로부터 제거될 수 있다.
다른 것들 중에서도, 분말화된 워터 글라스(규산나트륨)가 또한 결합 시스템으로서 사용될 수 있다. 이러한 재료는 수성 유체를 프린팅함으로써 용해된다. 품질에 따라서, 이러한 액체 워터 글라스는 이제 미립자들 사이에서 안정화된다. 경화는 다양한 메커니즘에 의해 발생한다. 그러나, 결합 유체를 건조하는 것이 주로 사용된다. 워터 글라스는 물리적으로 경화된다. 미립자 재료, 결합제 및 유체의 다른 조합들이 또한 당업자들에게 공지되어 있다. 이러한 유형의 3D 프린팅 공정에서 유체를 건조 또는 증발시키는 것은 또한 성형 부품의 고화 및 형성을 초래한다.
공정의 수행은 유체의 경화 공정 또는 건조 또는 증발 중에 문제가 된다. 이러한 유형의 3D 프린팅 공정은 종종 부적절한 강도 및 과도한 기하학적 편차를 갖는 구성요소를 초래한다.
공지된 3D 프린팅 방법에서, 강도를 증가시키고 표면 품질을 개선하고자 하는 목적을 위해서 한편으로 공정 매개변수가 변경되며 다른 한편으로 재료 시스템이 조정된다.
예를 들어, WO2012/175072 A1 호는 다양한 집합물(aggregates)을 사용하여 구성요소 상의 퇴적물을 제어하기 위한 방법을 설명하고 있다. 예를 들어, 과도한 물을 흡수하는 시멘트가 사용될 수 있다. 워터 글라스 함량은 또한 증가될 수 있다.
두 방법은 특정한 단점을 가진다. 시멘트는 특정한 양의 습기를 흡수하고 어느 정도까지는 조기 건조 공정으로서의 역할을 한다. 이는 강도에 치명적이다.
표면 품질에 긍정적 영향을 미치기 위해서 워터 글라스 함량을 증가시키는 것이 또한 유용하다. 그러나, 첨가될 수 있는 양은 기술적으로 제한되며, 그 방법의 경제적 타당성이 부정적 영향을 미칠 수 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 공지된 3D 방법의 단점을 완화하거나 단점을 전체적으로 예방하고자 하는 것이다. 특히, 본 발명의 하나의 목적은 양호한 치수 정밀도를 유지하고/하거나 이러한 유형의 구성요소에서 전술한 특징의 변화를 감소시키면서 그에 의해 제조된 성형 부품들의 강도를 증가시키고자 하는 것이다.
이러한 목적은 3D 구성요소를 제조하기 위한 방법에 의해 달성되며, 그 방법에서 미립자 재료가 폐쇄된 제작 공간(build space)에서 층으로 제작 플랫폼(building platform)에 도포되며 프린팅 유체가 선택적으로 도포되며, 이러한 단계가 3D 구성요소가 얻어질 때까지 반복되며, 제작 공간 내의 대기 중의 상대 습도 또는 상대 용제 농도가 선택된 값으로 설정되고/되거나, 제작 공간 내의 온도가 선택된 온도로 설정된다.
다른 양태에서, 상기 목적의 달성은 3D 프린팅 방법에 적합한 장치에 관한 것이며, 그 장치는
a. 폐쇄된 제작 공간;
b. 대기 중의 상대 습도 또는 상대 용제 농도를 설정하기 위한 수단; 및/또는
c. 제작 공간 내측의 온도를 제어하기 위한 수단을 포함한다.
원칙적으로, 본 발명의 목적은 수용액 또는 유체 용액 및 건조 또는 증발이 습도 또는 용제의 목표 지침서에 의해 제어된다는 점에서 달성된다. 그에 의해서 양호한 경화 개선이 달성되며, 바람직하고 조절 가능한 강도를 갖는 구성요소가 얻어진다.
본 발명자는 유리한 방법을 발전시켰으며, 그 도움으로 물-기반 또는 다른 유체-기반 재료를 갖는 성형 부품이 제조될 수 있으며, 이는 유리한 강도 및 만족스런 표면 품질 모두를 가진다.
본 발명의 다수의 용어들이 아래에서 더 상세하게 설명된다.
본 발명의 의미 내에서, "3D 프린팅 방법"은 3차원 몰드로 구성요소의 제작을 용이하게 하고 설명된 공정의 구성요소와 장치와 호환될 수 있는, 종래 기술로부터 공지된 모든 방법들이다. 특히, 이들은 성형 부품으로부터 제거되어야 하거나 그의 고화 중에 또는 고화 동안에 제조될 성형 부품으로부터 이탈하는 수용액 및/또는 다른 유체 성분 또는 용제를 하나의 구성요소로서 포함하는 분말-기반 방법이다. 성형 부품의 고화 및 품질은 의도된 방식으로 본 발명에 의해 영향을 받을 수 있으며, 다른 품질 특성들도 동일함을 유지하거나 심지어 긍정적인 영향을 받을 것이다.
"프린팅 유체(printing fluid)"는 잉크-젯 장치의 도움으로 프린팅 가능한 본질적으로 수성 또는 유체 액체로 이해된다. 프린팅 유체는 예를 들어, 점도 및 표면 장력에 영향을 미치는, 물과 다른 첨가제들로 이루어지는 재료 혼합물일 수 있다. 균류 및 식물질(vegetable matter)의 성장을 방지하기 위한 약제들이 또한 프린팅 유체 내에 함유될 수 있다. 특히, 프린팅 유체는 또한, 건조 이후에 필터 내에 특정 결합 효과를 초래할 결합 가능한 재료들을 포함할 수 있다.
분말-기반 3D 프린팅용으로 공지된 모든 재료들, 특히 모래, 세라믹 분말, 금속 분말, 플라스틱, 목재 미립자, 섬유 재료, 셀룰로오스 및/또는 락토스 분말이 "필러"로서 사용될 수 있다. 필러는 바람직하게, 건조한 자유-유동 분말이지만, 응집성의 단단한 분말이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 의미 내에서, "선택적인 결합제 도포" 또는 "선택적인 결합제 시스템 도포" 또는 "결합제 유체 도포" 또는 "결합제 유체의 도포"는 성형체(molded body)의 요건들에 따라서 그리고 성형체의 제조를 최적화하기 위한 목적으로 각각의 미립자 재료의 도포 이후에 또는 불규칙적으로, 즉 각각의 미립자 재료의 도포 이후에 비-선형적으로 그리고 병행하여 발생할 수 있다. "선택적인 결합제 도포" 또는 "선택적인 결합제 시스템 도포"는 따라서 개별적으로 그리고 성형체의 제조 과정 중에 설정될 수 있다.
"결합제 시스템"은 미립자 재료를 결합할 수 있는 재료 시스템으로 이해된다. 결합제 시스템은 결합제 유체뿐만 아니라 미립자 재료 내에 존재할 수 있는, 프린팅될 적어도 하나의 "결합제 유체" 및 아마도 다른 액체 또는 고체 성분을 포함한다. 결합제 시스템은 화학적 또는 물리적으로 또는 화학적 및 물리적 공정의 조합에 의해서 결합될 수 있다. 결합 작용은 에너지를 예를 들어, 열 또는 광의 형태로 추가함으로써 촉발 또는 가속될 수 있다. 일반적으로, 이와 관련하여 당업자에게 공지된 모든 재료 시스템은 결합제 시스템으로서 간주될 수 있다. 예를 들어, 결합제 시스템은 미립자 재료(제작 재료) 내에 함유되고 결합제 유체 내에 용해될 수 있는 "결합제 유체" 및 고체 "결합제"를 포함할 수 있다. 이런 경우에, 고체는 용제에 의해 용해되며, 이는 잉크-젯 프린트 헤드로부터 축출되어 미립자 재료에 도포된다.
결합제 유체의 본질적인 증발 또는 건조 이후에, 제작 재료의 선택적으로 프린팅된 구역은 함께 경계를 이룬다. 유사하게 선택적 고화가 당업자에게 공지된 화학 시스템의 도움으로 결합제 유체 및/또는 미립자 재료에서 생성될 수 있다.
"결합 작용제(binding agent)"는 프린팅 유체 내에서 본질적으로 용해될 수 있고 특히, 결합제가 필러 내에 있는 경우에 용해된 상태로 결합 작용을 유도하는 분말 성분으로 이해된다. 예를 들어, 워터 글라스뿐만 아니라 시멘트 결합제가 결합 작용제로서 적합하다.
본 발명의 의미 내에서 "성형체", "모델", "3D 성형 부품", 또는 "구성요소"는 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 장치의 도움으로 제조되고 불변형성을 가지는 모든 3-차원 물체들이다.
필수 구성요소들을 포함하는 임의의 공지된 3D 프린팅 장치는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 "장치"로서 사용될 수 있다. 공통의 구성요소는 코터(coater), 제작 공간, 제작 공간 또는 다른 구성요소를 이동시키기 위한 수단, 분배 장치, 프린트 헤드, 가열 수단, 배치 공정 또는 연속 공정 및 당업자에게 공지되고 따라서 여기서 더 상세히 목록화될 필요가 없는 다른 구성요소를 위한 위치선정 수단을 포함한다.
분말-기반 3D 프린팅용으로 공지된 모든 재료들, 특히 모래, 세라믹 분말, 금속 분말, 플라스틱, 목재 미립자, 섬유 재료, 셀룰로오스 및/또는 락토스 분말이 "미립자 재료"로서 또는 "제작 재료"로서 사용될 수 있다. 미립자 재료는 바람직하게, 건조한 자유-유동 분말이지만, 응집성의 단단한 분말이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 의미 내에서 "제작 공간"은 미립자 재료 공급원료가 미립자 재료로의 반복된 코팅에 의해서 제작 공정 중에 성장하는 기하학적 장소이다. 제작 공간은 일반적으로 기저부, 제작 플랫폼, 벽과 개방 커버 표면, 및 제작 평면에 의해 범위가 결정된다. 제작 평면은 수평일 수 있으나 또한, 예를 들어 연속적인 방법에서 각을 형성함으로써, 층 도포가 각을 이루며 경사지게 발생한다.
본 발명의 의미 내에서 "제작 컨테이너"는 제작 공간을 제공한다. 그러므로 제작 컨테이너는 기저부, 벽과 개방된 접근 구역, 및 제작 평면을 가진다. 제작 컨테이너는 항상 3D 프린팅 장치의 프레임에 대해 이동하지 못하는 부품들을 포함한다. 제거 가능한 제작 컨테이너, 소위 잡 박스(job boxes)는 기계를 어느 정도는 연속적으로 작동시키는 것을 가능하게 하는데, 이는 잡 박스가 기계 내측에 삽입되고 기계로부터 제거될 수 있기 때문이다. 따라서 제 1 제작 작동 중인 부품은 3D 프린팅 장치 외측에서 언팩(unpacked)될 수 있으나, 새로운 부품은 제 2 제작 컨테이너 내의 기계 내부에서 프린팅될 수 있다.
본 발명에 따라서, "프린팅 및 코터 평면"은 현재 진행 중인 제작 공정의 위치에 대한 추상개념이다. 분배 유닛 및 코터가 거의 하나의 높이에서 공유되는 구성요소를 갖는 위치선정 유닛 상의 장치 내에서 구조적으로 이동되기 때문에, "프린팅 및 코터 평면"은 본 설명에서 새롭게 도포된 층의 상부 에지에 위치되는 것으로 보인다. 이는 수평면을 형성할 수 있거나 경사지게 배치될 수 있다.
본 발명에 따라서, "제작 플랫폼"은 프린팅 및 코터 평면에 대해 이동한다. 이러한 상대 이동은 제작 공정 중에 층 두께에서 단속 운동(interrupted movements)으로 발생한다. 이는 층 두께를 한정한다.
"컨테이너 벽" 또는 "벽"은 미립자 재료에 대한 장벽을 나타낸다. 미립자 재료는 벽의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 이동할 수 없다.
본 공개에서, "시일"은 서로에 대해 이동하는 벽들 사이 또는 벽과 제작 플랫폼 사이의 접촉 지점을 통한 미립자 재료의 통행을 방지하는 두 개의 구조적 소자를 나타낸다.
"기하학적 구성요소의 한계(geometric component limit)"는 제작 재료 내의 구성요소에 대한 추상개념을 나타낸다. 제작 공정 중에 제조되는 부품은 제작 재료 미립자의 별개의 특성으로 인해 기하학적 구성요소의 한계로부터 제외된다.
"보유 시스템"은 환기 시스템과 미립자 재료 공급원료 사이의 경계면에 위치된다. 그의 기능은 기류 내에 존재하는 미립자를 포획하는 것이다. 이는 스크린 메쉬로서 또는 다공체로서 설계될 수 있다. 3D 프린팅된 몸체는 또한 보유 시스템으로서 사용될 수 있다. 그들이 이미 완전히 건조되었지는 중요하지 않다. 이러한 유형의 몸체는 또한 제작 공정에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 의미 내에서 "제어된 공기 흐름"은 규정된 방식으로 제작 재료를 통해 안내되거나, 어쨌든 외부로부터 도포되는 제작 재료로 의도적으로 도입되어 용제 증기(결합제 유체 증기)를 더욱 신속하게 제거할 목적으로 도포되는 제작 재료를 통해 흐르는 기류이다. 이는 도포되는 제작 재료 내의 결합제 유체를 감소시키거나 본질적으로 건조시킨다. "제어된 공기 흐름"은 바람직하게, 온도-제어된, 바람직하게 가열된 단순한 주위 공기일 수 있거나, 이는 규정된 가스 혼합물일 수 있다.
"제어된 기류" 또는 "제어된 공기 흐름"은 또한 "강제 환기"로서 지칭될 수 있으며 제어된 공기 흐름의 특정 형태이다. 제작 재료 내의 자연 대류는 어떤 의미에서, 강제 환기의 반대이다. 이런 경우에, 증기는 농도 구배로 인한 단지 확산을 통해서만 제거될 수 있다. 강제 환기의 경우에, 증기, 즉 용제 증기 또는 결합제 유체 증기는 기류에 의해 제어되며 제작 재료로부터 선택적으로 이동 또는 제거된다.
"온도 제어" 또는 "기류의 온도 제어"는 제작 공간 내측으로 도입되는 공기 또는 가스 혼합물이 특정 온도로 설정되거나, 제작 공간이 선택된 온도로 설정되는 것을 의미한다.
본 발명에 따라서, "상대 습도"는 제작 공간 내측으로 도입되거나 제작 공간을 통해 안내되는, 내부에 존재하는 공기 또는 가스 흐름이 바람직한 값으로 설정된 습도를 가진다는 사실을 지칭한다. 이는 단지 습도뿐만 아니라 상대적인 용제 함량에도 영향을 미칠 수 있다.
결합제 유체와 관련한 "감소된 또는 본질적으로 건조된"은 결합제 유체의 양이 선택적인 도포 중에 결합제 유체의 직접적인 도포에 비해서 감소됨을 의미한다. 결합제 유체는 바람직하게, 문제없이 그리고 쉽게 언팩될 수 있는 정도로 구성요소를 안정하게 만드는 강도를 제조된 구성요소가 가질 수 있을 정도로 감소된다. "본질적으로 건조된"은 구성요소가 임의의 결합제 유체 또는 단지 그의 잔류물을 함유하지 않음을 의미한다. 본 발명에 따라서, 결합제 유체를 "감소" 또는 "건조"하는 공정은 "제어된 공기 흐름"의 도움으로 결합제 유체 감소에 관한 시간과 양에 대하여 유리하게 가속되고 의도적으로 제어된다.
본 발명의 의미 내에서 "층간 전진(proceed layer by layer)"은 잡 박스 또는 다른 수평 제작 평면에서, 한 층의 두께만큼 제작 공간을 하강시키거나 한 층의 두께만큼 제작 공간 위에 위치된 장치 부품을 상승시키는 공정을 나타낸다. 연속적인 방법에서, "층간 전진"은 한 층의 두께만큼 도포된 제작 재료(프린트 기계 내의 제작 재료 블록)를 이동시킴으로써, 미립자 재료의 새로운 층이 도포되며 따라서 층 도포 및 선택적인 결합제 유체 도포가 연속적으로 발생하는 것을 나타낸다.
본 발명의 의미 내에서 "시간 제어 방식을 통한 흐름"은 방법 중에 제어된 공기 흐름이 규정된 시간 지점에서 그리고 규정된 시간 기간 동안에 수행되며, 제어된 공기 흐름이 방법 중에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 발생할 수 있음을 의미한다.
본 공개에서 "IR 가열"은 IR 이미터를 사용하여 제작 공간을 조사하는 것을 의미한다. 이미터는 정적일 수 있거나, 위치선정 유닛의 도움으로 제작 공간 위로 이동될 수 있다.
"건조"는 물 또는 다른 유체 물질의 특정 양의 손실로 이해된다. 이러한 건조는 주위 공기로 습기 또는 다른 유체 물질의 방출에 의해 초래된다. 건조 작용은 경화와 조합될 수 있다.
"경화"는 구성요소의 강도의 증가에 관한 용어이다. 워터 글라스-기반 시스템에서의 경화는 건조 또는 화학적 경화에 의해 발생할 수 있다.
본 발명에 따라서, 용어 건조 및 경화는 동의어로 이해되지 않는다.
"용해"는 프린팅 유체에서 결합 작용제를 용해하거나 용해를 시작하는 공정으로 이해된다. 용해 공정은 상이한 인자들, 예를 들어 반응 기간, 온도, 상대적인 물 품질 및 예를 들어, 워터 글라스의 유형에 의존한다.
"제작 공간 내의 기후 조건을 설정하는 것"은 제조될 구성요소의 건조 또는 경화 공정이 바람직한 시간 창(time window) 내에서 진행하며, 따라서 유리한 구성요소 특성들이 달성되는 그러한 방식으로 제작 공간 내의 대기 중의 온도 및/또는 상대 습도 또는 상대 용제 농도가 변화되거나 선택되며 그러한 방식으로 적합한 수단을 통해서 설정되는 것을 의미한다.
바람직한 특정 실시예가 아래에서 설명된다.
본 발명에 따른 방법의 하나의 바람직한 특정 실시예에서, 제작 공간 내의 기후 조건은 프린팅된 결합제 유체 또는 휘발 성분의 증발률이 제조될 3D 구성요소에서 제어될 수 있는 방식으로 설정될 수 있다. 온도는 바람직하게, 적합한 수단의 도움으로 제작 공간 내에 적합한 범위 또는 특정 온도로 설정되고/되거나, 제작 공간의 대기는 적합한 약제로 부화되며(enriched), 제조될 3D 성형 부품으로부터 증발하는 약제(물 또는 다른 휘발 물질, 바람직하게 3D 프린팅에 사용되는 공지된 용제)로 부화된 기류는 바람직하게 제작 공간의 대기 내로 도입된다. 증발률은 따라서 유리하게 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 프린팅된 결합제 유체 또는 그의 휘발 성분의 증발률은 실온(바람직하게 21 ℃) 및 주위 습도에서의 조건에 대해 더욱 유리하게 감소된다. 감소 또는 이와는 달리 증가는 바람직하게, 적어도 50%, 바람직하게 50% 내지 90%, 더 바람직하게 50% 내지 70%, 더욱더 바람직하게 60% 내지 80%이다.
다른 바람직한 특정 실시예에서, 상대 습도 또는 상대 용제 농도는 상대 습도 또는 상대 용제 농도의 40% 초과, 바람직하게 50% 내지 90%, 더 바람직하게 50% 내지 80%, 더욱더 바람직하게 55% 내지 70%의 값으로 설정된다.
제작 공간 내의 온도가 조절되면 더욱 유리할 수 있다. 동일한 온도가 전체 제작 공정에 걸쳐 유지될 수 있거나 제조 과정 중의 단계들에서 변화될 수 있다. 바람직하게 온도는 10 ℃ 내지 50 ℃, 바람직하게 15 ℃ 내지 40 ℃, 더 바람직하게 30 ℃ 내지 35 ℃의 값으로 설정된다.
바람직하게, 전술한 바와 같은 미리 결정된 온도 및/또는 미리 결정된 상대 습도 또는 상대 용제 농도를 가지는, 제작 공간 내로 지향되는 기류가 바람직하게 가해진다.
원칙적으로, 본 발명에 따른 방법은 모든 공지된 3D 프린팅 방법 및 수성 또는 휘발성 성분을 함유하는 재료 시스템에 사용될 수 있으며 그에 의해 얻어진 3D 구성요소에서의 장점이 입증되었다. 미립자 재료는 바람직하게, 모래, 금속, 폴리머, 세라믹, 목재, 셀룰로오스, 락토스, 염류, 카본, 경질 재료(WC), 글라스, 시멘트 및 석고를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 방법에서, 임의의 공지된 유체 물질이 또한 프린팅 유체 또는 결합제 유체로서 사용될 수 있다. 프린팅 유체는 바람직하게, 물, 알코올, 에스테르, 에테르, 아세테이트, 케톤, 아미드, 알데히드, 벤젠, 아크릴레이트, 스티렌, 에폭시, 폴리올, 이소시아네이트, 노볼락, 레졸, 폴리에스터, 과산화물, 숙신산, 방향족, 지방족 및 탄화수소를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
미립자 재료 내에 분말 결합 작용제로서의 수용성 결합제 및 불수용성 미립자 그리고 물-기반 결합제 유체를 포함하는 재료 시스템이 본 발명에 따른 방법에 바람직하게 사용된다.
본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있는 장치는 이미 위에서 설명했으며 다음의 바람직한 특징을 가질 수 있다:
제작 공간은 바람직하게 엄격하게 밀봉될 수 있으며, 그에 의해서 온도 및/또는 상대 습도 또는 다른 성분의 상대 부분이 더욱 쉽고 더욱 일정하게 설정될 수 있다.
당업자에게 공지된 수단은 제작 공간 내의 온도를 조절하고 상대 습도를 설정하는데 사용될 수 있다. 상대 습도를 설정하기 위한 수단은 바람직하게, 물-기반 가습기 또는 용제 증발기를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
제작 공간 내측의 온도를 제어하기 위한 수단은 바람직하게, 공기 가열 유닛 또는 IR 방출 유닛을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 장치는 제작 공간 내측의 하나 또는 다수 기류를 제어하기 위한, 바람직하게 제작 공간 전반에 걸친 하나 이상의 기류를 제어하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
제작 공간 내측의 하나 또는 다수 기류를 제어하기 위한 수단은 파이프, 확산기, 노즐 및/또는 배플 판(baffle plates)으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 전술한 재료 시스템뿐만 아니라 언급한 재료 및 그의 조합에 적합한 방식으로 설계된다.
본 발명에 따른 장치는 또한, 바람직하지 않은 대류 운동을 최소화하거나 예방하기 위한 절연체를 바람직하게 포함할 수 있다.
도 1은 단면 등각도로서 분말-기반 3D 프린터의 구성요소에 대한 개략도를 도시하며,
도 2는 종래의 3D 프린팅 공정의 시퀀스에 대한 선도(diagram)를 도시하며,
도 3은 강제 대류를 사용하는 건조 공정을 도시하며,
도 4는 용해 공정의 예시를 도시하며,
도 5는 상이한 결합제 가교결합(bridge) 설계를 도시한다.
다른 바람직한 특정 실시예가 아래에 예시된다.
기본 구성요소는 당업자에게 공지된 바와 같이, 잉크-젯 프린팅 기술의 도움으로 모델을 층들로 제작하기 위한 시스템에 대응하며, 따라서 여기서 모든 것을 상세하게 반복할 필요가 없다.
시퀀스는 바람직하게, 다음과 같이 준비된다: 미립자 재료의 층이 제작 플랫폼에 도포되어 평평해진다. 프린팅 유체는 그 후에 3D 모델의 층 데이터에 따라서 층 상에 프린팅된다. 미립자를 결합하기 위한 재료의 필수 부분이 건조 미립자의 형태로 분말로 제공된다. 이제 용해 공정이 IR 램프에 의한 가열에 의해 가속화될 수 있다. 프린팅 및 가열 공정 이후에, 제작 플랫폼이 하강되며 그 공정이 처음부터 다시 시작된다.
이들 단계는 구성요소가 구성된 분말 케이크 내에 완전히 존재할 때까지 반복된다.
이러한 방식으로 제조된 구성요소의 품질은 상이한 기준에 기초하여 평가된다. 예를 들어, 강도는 주조 공장에서 코어 또는 몰드로서 후에 사용하는데 아주 중요하다. 이는 구성요소를 얼마나 쉽게 다룰 수 있는지 또는 코어가 주조 공정에서 파괴 없이 견딜 수 있을지를 결정한다.
다른 필수 변수는 표면 품질이다. 주조 공장 적용 중에, 예를 들어 프린팅된 구성요소의 표면은 주조 부품 상에서 직접적으로 재현된다. 크기 정밀도도 또한 중요하다. 단지 크기-정밀한 구성요소만이 나머지 단계들에서 산업적으로 이용 가능한 부분으로 진행될 수 있다.
소위 워터 글라스 재료 시스템에서, 강도와 표면 특성은 테스트로 알려진 바와 같이 서로 확실히 반대의 특성이다. 매우 강한 구성요소는 설명된 절차를 사용하여 쉽게 달성될 수 있다. 이들 부품은 높은 비율의 액체로 프린팅되고 공정 이후에 빈약한 표면 특성을 가진다.
양호한 표면 특성이 또한 달성될 수 있다. 그러나, 구성요소는 그 후에 쉽게 부서질 수 있고 단지 가까스로 다루어지거나 선적될 수 있다.
이러한 모순은 워터 글라스가 용해되는데 시간이 걸리는 환경으로부터 생긴다. 이러한 시간 동안에, 프린팅된 액체는 구성요소 내의 모세관 효과로 인해 기하학적으로 바람직한 형상의 경계면을 가로질러 이동하며 구성요소 상에 바람직하지 않은 퇴적물을 생성할 수 있다. 이러한 퇴적물은 구성요소 벽 상에 백태의 형태로 발생한다.
용해가 더 빠르게 발생된다면, 프린팅 유체의 점도는 미립자 재료에서 더욱 신속히 증가할 것이며, 인접 구역으로 프린팅 유체의 투과는 감소할 것이며, 따라서 더 양호한 표면 특성이 달성될 수 있을 것이다.
종래 기술에 따른 장치에서, 미립자 재료는 용해 속도를 증가시키도록 도포된 이후에 IR 램프로 가열된다. 건조 워터 글라스를 포함한 테스트로 알려진 바와 같이, 이는 프린팅 유체의 점도가 신속히 증가하게 하며, 구성요소가 더 양호한 표면 특성을 갖게 한다.
이러한 절차에도 불구하고, 몇몇 미립자 재료(예를 들어, 몇몇 모래 유형)는 이러한 방법을 사용하여 만족스럽게 처리되지 않을 수 있다.
종래 기술에 따른 장치를 포함한 테스트는 외풍이 그러한 공정에서 상당히 부정적인 영향을 받을 수 있다는 것을 보여준다. 통상적인 강도가 달성되지 않을 수 있다. 그러나, 표면 특성은 양호한 것으로 나타난다.
본 발명자들은 이것이 유체 건조가 너무 빠르기 때문이라는 것을 이제 알아냈다. 이런 경우에, 단지 작은 부분의 프린팅 유체만이 용해 중에 활성화되며 불충분한 강도를 초래한다.
본 발명자들은 이제, 미립자 재료로부터 프린팅 유체의 건조가 처리 챔버 내의 추가 습도에 의해 감속되는 방법을 발전시켰다. 온도는 바람직하게, IR 램프 또는 다른 적합한 수단의 도움으로 증가될 수 있으며, 훨씬 더 많은 재료가 용해되게 할 수 있다. 제어된 기류는 바람직하게 제작 공간 전반으로 안내된다.
테스트는 이러한 유형의 시스템을 사용함으로써 종래 기술에 비해서 개선된 강도가 달성될 수 있음을 보여준다. 매우 양호한 표면 특성이 높은 강도에도 불구하고 동시에 달성될 수 있다.
프로세스 창(process window)은 유체를 가열하기 위한 IR 램프와 같은 열원을 습한 대기의 형성과 조합함으로써 본 발명의 도움으로 현저히 확대될 수 있다.
본 발명의 도움으로, 그리고 습도를 증가시킴으로써, 이전에는 사용될 수 없거나 단지 성형 부품의 감소된 품질만으로 사용될 수 있었던 재료가 따라서 처리될 수 있다. 이들 재료는 미세 모래, 보통 입자 형상을 갖는 모래 및 높은 비중량을 갖는 특정 필러를 포함한다.
본 발명은 아래에서 더 구체적으로 설명된다.
본 발명에 따른 시스템은 분말-기반 3D 프린팅을 주로 도시한다. 기계 공학이 본 발명에 따른 요건들을 만족시키도록 보강된다.
본 발명에 따른 장치는 분말 코터(101)를 포함한다. 그에 의해 미립자 재료가 제작 플랫폼(102)에 도포되어 평탄화된다(도 2a). 도포되는 미립자 재료는 광범위한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모래, 인공 모래 및 세라믹 미립자와 같은 필러가 사용될 수 있다. 이들 재료의 유동 특징은 크게 변할 수 있다. 상이한 코터 기술은 건조한 자유-유동 분말과 응집성의 단단한 분말로부터 유체-기반 분산물로의 적층을 허용한다. 분말 층(107)의 높이는 제작 플랫폼(102)에 의해 결정된다. 제작 플랫폼은 한 층이 도포된 이후에 하강된다. 다음의 코팅 작동 중에, 하강으로 초래된 용적이 채워지고 과도한 곳은 평탄화된다. 그 결과로 거의 완전히 평행하고 평탄한 규정된 높이의 층이 된다.
코팅 공정 이후에, 프린팅 유체가 잉크-젯 프린트 헤드(100)의 도움으로 층 상에 프린팅된다(도 2b). 프린팅 이미지는 장치의 현재 제작 높이에 있는 구성요소의 섹션에 대응한다. 유체는 미립자 재료와 충돌하여 그 내측으로 천천히 확산한다.
결합제가 프린팅된 이후에, 층은 가열될 수 있다(도 2c). 이러한 목적으로, 예를 들어 IR 이미터(200)가 제작 공간 위를 통과할 수 있다. 이러한 IR 이미터는 코팅 시스템의 축에 커플링될 수 있다. 액체 결합 작용제의 일부는 가열 중에 증발된다.
이러한 가열 공정의 종료시에, 제작 플랫폼(102)은 한 층의 두께만큼 하강된다. 층의 구성, 프린팅, 가열 및 하강의 단계들은 이제 바람직한 구성요소(103)가 완전히 제조될 때까지 반복된다.
구성요소(103)는 이제 분말 케이크(602) 내에 완전히 존재한다. 미립자(303)가 결합하는 근거인 물리적 또는 화학적 공정에 따라서, 구성요소는 이제 어느 정도는 고화된다. 구성요소는 프린팅 직후에 보통 연질 상태이다.
이러한 상태는 구성요소(103)가 주위 미립자 재료에 의해 지지되는 분말 내에 유지되는 한 문제가 되지 않는다. 그러나, 일단 구성요소가 분말로부터 언팩되면, 중력 및 다른 힘의 효과로 인한 기하학적 변형이 불가피하다.
그러므로 구성요소는 통상적으로 분말 내에 남겨 지게 된다. 구성요소(103)가 고화되는 것을 허용하지 않는 과도한 결합 작용제(301)는 이제, 결합되지 않은 미립자 재료(303) 내의 다양한 증기 채널(302)을 통해 증발한다. 기하학적 구성요소의 한계(305) 내에서의 결합된 미립자 재료(304)의 결합은 점점 더 고화된다. 특정 대기 시간 이후에, 몸체(103)는 언팩될 수 있을 정도로 충분히 고화된다.
워터 글라스-기반 결합 작용제를 가지는 본 발명에 따른 재료 시스템의 경우에, 일부는 프린팅 이후에 상당히 빠르게 언팩될 수 있다. IR 램프(200)에 의한 가열 덕분에 이런 경우에 2 시간 미만의 대기 기간이 유지되어야 한다.
고화 공정은 다음과 같이 발생한다: 프린팅 유체(400)가 모세관 작용으로 인해, 미립자 재료(304, 401)와 충돌하고 분말을 투과한다. 프린팅 유체는 대략적으로 구모양(403)이 되도록 공간에서 계속해서 점점 더 투과된다.
미립자 재료 내부에서, 프린팅 유체는 수동적 필러 미립자(304)와 워터 글라스 입자(401) 모두를 적신다. 워터 글라스는 재료의 강력한 혼합으로 인해 거의 균일하게 분포되어 있는 미세한 별개의 미립자(401)로 존재한다.
적셔진 워터 글라스 입자(404)는 액체 결합제로 인해 점진적으로 용해되기 시작하며, 그 공정 중에 직경(405)을 손실하여 프린팅 유체의 점도를 증가시킨다. 이러한 단계에서, 유체량의 전파 속도는 감소한다.
이러한 단계에서 적응된 프린팅 유체의 양에 의한 적심은 필러 미립자들 사이의 개별적인 간극들이 프린팅 유체(404)를 통해 서로 접촉할 정도로 충분하다. 전체 워터 글라스는 이상적으로 용해되며 균질한 액체(406)가 초래된다.
다음 단계에서, 습기는 구성요소를 미립자 재료 내에 저장함으로써 농후해진 프린팅 유체로부터 제거된다. 이러한 유체는 매우 건조한 분말 환경에 의해서 부분적으로 흡수된다.
습기의 제거는 유체가 계속해서 농후해지는 것을 보장한다. 이러한 습기는 모세관 작용으로 인해 필러 미립자들 사이의 구역으로 후퇴된다. 이는 고체 워터 글라스 가교연결(407)이 말단에서 유지될 때까지 계속해서 여기서 건조된다. 미립자(304)는 따라서 결합되며, 고체 몸체가 제조된다.
워터 글라스 입자가 대부분의 경우에 부분적으로 용해되지만, 점도의 증가는 유체의 추가 전파를 방지하기에 충분하지 않다. 이는 구성요소 상에 퇴적물을 초래한다. 더 적은 유체를 첨가함으로써 이러한 효과에 반작용하는 것은 충분한 결합제 가교결합(500) 및 따라서 강도가 그 후에 형성될 수 없기 때문에, 편리하지 않다. 대신에, 이러한 효과는 워터 글라스의 총량에 대해 조절된 물의 양이 단지 충분히 용해된 상태에서만 합리적으로 규정될 수 있기 때문에, 프린팅 유체의 양을 변경시킴으로써 반작용하지 않을 수 있다. 적은 재료가 용해되는 때인 초기 단계에서 과도한 물이 항상 존재한다.
그러므로 용해 속도를 증가시키는 것이 합리적이다. IR 램프의 도움으로 가열하는 것이 여기서 효과적이다. 과도한 물이 존재하는 단계는 이제 이전보다 훨씬 더 짧아진다. 다른 한편으로, 점도에 대한 영향은 무시될 수 있다.
그러나, 프린팅 유체의 스팀 압력은 가열에 의해서 또한 증가된다. 대량의 프린팅 유체가 층의 생성 중의 초기에 증발한다. 유사하게, 습기는 건조한 주위 분말에 의해 구성요소로부터 신속히 제거된다. 가속된 용해 공정은 프린팅 유체의 지나치게 과도한 농후화로 인해 너무 빠르게 종료되며, 미립자(500)들 사이의 불완전한 제작이 발생한다. 워터 글라스의 일부는 제위치에서 여전히 미립자 형태이며, 이는 구성요소(501, 502)의 강도에 기여하지 못한다.
이러한 증발 공정은 본 발명에 따라서 제작 공간 내의 습도와 온도를 조절함으로써 반작용할 수 있다. 이는 폐쇄된 제작 공간 내의 공기가 18 ℃ 내지 40 ℃, 바람직하게 30 ℃ 내지 35 ℃ 범위의 온도로 그리고 상대 습도가 그 후에 40% 내지 70%, 바람직하게 60% 내지 70% 범위 내로 조절될 수 있음을 의미한다. 온도 및 습도는 예를 들어, 처리 챔버 내에 수용될 온도 및 습도용 센서에 대응하는 외부 공기 조화 유닛에 의해서 조절될 수 있다. 공기 조화 유닛을 통해 안내되는 처리 공기는 그 후에 바람직하게, 대응하는 확산기를 통해서 외풍이 없는 처리 챔버 내측으로 취입되어야 한다.
주위 공기 내의 물의 높은 부분압으로 인해, 미립자 재료로부터의 증발 비율은 감소한다. 또한, 미립자 재료는 워터 글라스 미립자가 높은 흡습 효과를 가지기 때문에 계속해서 가습된다.
이러한 증발 방지는 온도로 인한 대량의 워터 글라스를 빠르게 용해시키는 것을 가능하게 한다. 거의 이상적인 결합(407)이 발생할 수 있다. 강도와 표면 품질 사이의 비율은 테스트가 보여주는 바와 같이, 가습이 없는 것보다 훨씬 더 양호하다.
오늘날까지, 단지 특수 모래만이 건조한 워터 글라스와의 결합에 적합했다. 예를 들어, 특수 표면 질감을 갖는 구형 강 모래가 적합하다. 인공 모래가 또한 처리될 수 있다. 두 재료는 획득하는데 고가이며 따라서 폭넓은 사용에 적합하지 않다.
훨씬 더 폭넓은 범위의 미립자 재료가 이제 본 발명에 따른 방법을 사용하여 처리될 수 있다. 이들은 본 발명에 따른 방법 없이 표면 품질은 허용되지만 너무 작은 강도를 부여하는 Strobel GS14 및 GS09 유형의 모래를 포함한다. 종래의 프린팅 방법에서 그리고 허용 가능한 표면 품질을 갖는 경우에, 이들 모래의 휨 강도는 90 N/㎠ 미만이다. 이러한 강도는 구성요소의 안전한 세척 및 이송에 불충분하다. 본 발명에 따른 가습이 제공되고 모래 처리법에 대한 어떠한 변경이 없는 경우에, 동일한 모래에서 290 내지 300 N/㎠의 강도가 달성될 수 있다.
특히 예리한-에지를 갖는 깨진 재료가 이러한 강도의 증가로부터 이익을 얻는다. 따라서 올리빈 모래(olivine sand)의 사용은 단지 이러한 대책에 의해서만 가능하다.
그러나, 그 대책은 특수 몰딩 재료의 경우와 동일한 효과이다. 이런 경우에, 충분한 강도 증가가 또한 달성될 수 있으며, 이는 점점 더 복잡한 형상에의 적용 범위를 확대한다.
본 발명에 따른 장치는 종래 기술에 따른 3D 프린터에 기초한다. 적어도 하나의 이동식 또는 고정식 IR 발생원(emission source)이 존재해야 한다.
제작 공간의 공기 조화는 종래 기술을 넘어선다. 조절식 가습 시스템이 여기에 사용되어야 한다. 수중 가열 소자가 습기 공급원으로서 사용될 수 있다. 그 후 제작 공간 내에서 측정된 습기가 가열 소자의 전력을 결정한다.
습한 공기가 예를 들어, 팬을 통해서 분배된다. 제작 공간 전반의 외풍은 최소화되어야 한다. 이와는 달리, 너무 많은 물은 높은 습도에도 불구하고 새롭게 프린트된 층으로부터 제거될 것이다.
습한 공기는 파이프 또는 안내 판을 통해서 제작 공간의 근처로 안내된다.
기계의 프린트 제어기에 이러한 조절 시스템을 커플링하는 것이 특히 바람직하다. 잉크-젯 프린트 헤드에 의해 발생된 물방울이 습기 조절에 포함될 수 있다.
온도 조절과 습도 조절을 조합하는 것이 또한 바람직하다. 따라서 분말 층 내의 온도는 IR 램프의 도움으로 훨씬 더 정밀하게 제어될 수 있다. 따라서 더 양호하게 재현 가능한 프린트 결과들이 가능하다.
본 발명에 따른 공정의 장점은 후속 건조 공정의 도움으로 주위 필러를 결합하기 위해서 본질적으로 수용성인 분말 결합 작용제를 선택적으로 용해시킬 목적으로, 물-기반 프린팅 유체가 사용되는 모든 재료 혼합물에 사용될 수 있다. 그러므로 본 발명은 워터 글라스-기반 결합제로 제한되지 않으며 예를 들어, 석고-기반 또는 시멘트-기반 결합제에도 또한 사용될 수 있다.
100 : 프린트 헤드
101 : 코터
102 : 제작 플랫폼
103 : 구성요소
104 : 제작 컨테이너
105 : 프린트 헤드 경로
106 : 코터 경로
107 : 분말 층
108 : 제작 플랫폼 이동 방향
109 : 분배된 물방울
110 : 분말 롤
111 : 제작 공간 경계면
112 : 코터 간극
113 : 코터 원료
200 : IR 이미터
300 : 개방 층의 증발 재료
301 : 분말로 증발하는 재료
302 : 가능한 증기 채널
303 : 결합되지 않은 미립자
304 : 결합된 미립자
305 : 기하학적 구성요소의 한계
400 : 유체 방울
401 : 워터 글라스 미립자
402 : 수동적 미립자들 사이의 간극
403 : 유체의 확산 방향
404 : 워터 글라스 입자들 사이를 연결하는 액체 필름
405 : 용해에 의해 크기가 감소된 워터 글라스 미립자
406 : 농후화된 용액
407 : 고체 결합
500 : 약한 결합제 가교결합
501 : 결합에 포함되지 않는 워터 글라스 미립자와의 가교결합
502 : 비효과적인 건조

Claims (10)

  1. 3D 구성요소를 제조하기 위한 방법으로서,
    미립자 재료가 폐쇄된 제작 공간에서 층으로 제작 플랫폼에 도포되며 프린팅 유체가 선택적으로 도포되며, 이러한 단계가 3D 구성요소가 얻어질 때까지 반복되며, 제작 공간 내의 대기의 상대 습도 또는 상대 용제 농도가 선택된 값으로 설정되고/되거나, 제작 공간 내의 온도가 선택된 온도로 설정되는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제작 공간 내의 기후 조건은 프린팅된 결합제 유체 또는 휘발 성분의 증발률이 제조될 3D 구성요소에서 제어될 수 있는 방식으로 설정될 수 있으며, 바람직하게 프린팅된 결합제 유체 또는 그의 휘발 성분의 증발률은 실온(21 ℃) 및 주위 습도에서의 조건에 대해 바람직하게, 적어도 50%, 바람직하게 50% 내지 90%, 더 바람직하게 50% 내지 70%, 더욱더 바람직하게 60% 내지 80%로 감소되는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상대 습도 또는 상대 용제 농도는 상대 습도 또는 상대 용제 농도의 40% 초과, 바람직하게 50% 내지 90%, 더 바람직하게 50% 내지 80%, 더욱더 바람직하게 55% 내지 70%의 값으로 설정되는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    온도는 10 ℃ 내지 50 ℃, 바람직하게 15 ℃ 내지 40 ℃, 더 바람직하게 30 ℃ 내지 35 ℃의 값으로 설정되는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게, 미리 결정된 온도 및/또는 미리 결정된 상대 습도를 가지는, 제작 공간 내로 지향되는 기류가 가해지는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미립자 재료는 모래, 금속, 폴리머, 세라믹, 목재, 셀룰로오스, 락토스, 염류, 카본, 경질 재료(WC), 글라스, 시멘트 및 석고를 포함하는 그룹으로부터 선택되는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프린팅 유체는 물, 알코올, 에스테르, 에테르, 아세테이트, 케톤, 아미드, 알데히드, 벤젠, 아크릴레이트, 스티렌, 에폭시, 폴리올, 이소시아네이트, 노볼락, 레졸, 폴리에스터, 과산화물, 숙신산, 방향족, 지방족 및 탄화수소를 포함하는 그룹으로부터 선택되는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    미립자 재료 내에 분말 결합 작용제로서의 수용성 결합제 및 불수용성 미립자 그리고 물-기반 결합제 유체를 포함하는 재료 시스템이 사용되는
    3D 구성요소를 제조하기 위한 방법.
  9. 3D 프린팅 방법에 적합한 장치로서,
    a. 폐쇄된 제작 공간;
    b. 대기 중의 상대 습도 또는 상대 용제 농도를 설정하기 위한 수단; 및/또는
    c. 제작 공간 내측의 온도를 제어하기 위한 수단을 포함하는
    3D 프린팅 방법에 적합한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제작 공간은 바람직하게 본질적으로 엄격하게 밀봉될 수 있으며,
    상대 습도를 설정하기 위한 수단은 바람직하게, 물-기반 가습기 또는 용제 증발기를 포함하는 그룹으로부터 선택되며,
    제작 공간 내측의 온도를 제어하기 위한 수단은 바람직하게, 공기 가열 유닛 또는 IR 방출 유닛을 포함하는 그룹으로부터 선택되며,
    상기 장치는 바람직하게, 제작 공간 내측의 하나 또는 다수 기류를 제어하기 위한, 바람직하게 제작 공간 전반에 걸친 하나 또는 다수의 기류를 제어하기 위한 수단을 더 포함하며,
    제작 공간 내측의 하나 또는 다수 기류를 제어하기 위한 수단은 바람직하게 파이프, 확산기, 노즐 및/또는 배플 판으로부터 선택되며,
    상기 장치는 제 6 항 및 제 7 항에 언급된 재료로 만들어지는 재료 시스템뿐만 아니라 그의 조합에 적합하며,
    상기 장치는 바람직하지 않은 대류 운동을 최소화하거나 예방하기 위한 절연체를 더 포함하는
    3D 프린팅 방법에 적합한 장치.
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