KR20170068543A - 열처리 중 3차원 프린팅된 물품 캐비티의 휨 제어 방법 - Google Patents

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토마스 지. 파스테릭
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Abstract

외면으로부터 내부로 연장되는 캐비티를 가지는 3DP BJ 물품의 열처리 중 휨 제어 방법을 제시하고, 3DP BJ 물품은 3DP BJ 물품의 캐비티 내로 접촉해 삽입 가능하도록 조정된 3DP BJ 대상과 마찬가지로 빌딩 파우더로 3DP BJ 프린팅된다. 3DP BJ 물품 캐비티 표면의 적어도 한 부분 및/또는 3DP BJ 대상 표면의 적어도 한 부분이 처리되어 3DP BJ 대상이 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지한다. 3DP BJ 대상은 3DP BJ 불품의 캐비티 내로 삽입되고 3DP BJ 물품 및 3DP BJ 대상은 열처리되어 3DP BJ 물품은 의도된 물품 자체로 변형되고 3DP BJ 대상은 열처리된 3DP BJ 대상으로 변형된다. 열처리된 3DP BJ 대상은 물품으로부터 제거된다.

Description

열처리 중 3차원 프린팅된 물품 캐비티의 휨 제어 방법{METHODS FOR CONTROLLING WARPAGE OF CAVITIES OF THREE-DIMENSIONALLY PRINTED ARTICLES DURING HEAT TREATMENT}
본 발명은 캐비티가 물품의 표면으로부터 내부로 연장되는 열처리 중 3차원 프린팅된 물품 캐비티의 휨을 제어하는 방법에 관한 것이다.
복잡한 기하학적 형상의 물품 제조에서 특히 고려되는 3차원 프린팅 공정 한가지는 3차원 바인더 젯 프린팅 공정이다. 이 공정은 때로는 "3차원 잉크젯 프린팅 공정"이라고도 불리는데, 그 이유는 바인더 젯이 잉크젯 프린팅을 위해 개발된 것들과 유사한 프린팅 헤드를 사용해 수행되기 때문이다. 이하에서, 간략하게, 용어 "3DP BJ 공정"이 3차원 프린팅 바인더 젯 공정을 지칭하는 데에 사용되고, 3DP BJ 공정에 의해 제조되는 프린팅된 물품은 "3DP BJ 물품"이라고 지칭되며, 그리고 3DP BJ 물품 제조를 위한 3DP BJ 공정의 사용은 물품의 "3DP BJ 프린팅"이라고 지칭된다. 예를 들면, 3DP BJ 공정을 사용하는 로터의 바인더-결합 입자 버전을 생성하는 것은 "3DP BJ 로터를 3DP BJ 프린팅하는 것"이라고 지칭될 수 있다. 많은 예에서 3DP BJ 물품을 의도하는 물품 자체로 변형시키기 위해 3DP BJ 물품이 열처리된다. 이러한 변형을 통해 강도의 뚜렷한 증가가 수반된다.
경제적인 이유로, 물품의 표면으로부터 내부로 연장되는 하나 이상의 캐비티를 가지는 물품을 제조하는 데에 3DP BJ 공정이 사용되는 것이 바람직하다. 그러한 캐비티는 물품 내에서 없어질 수 있는데, 즉, 블라인드 캐비티가 될 수 있거나, 물품을 통해 물품의 또 다른 표면으로 연장 및/또는 기타 그러한 캐비티와 연결될 수 있다. 많은 예에서, 그러한 캐비티는 측벽이라 불리든, 지붕이라 불리든, 바닥이라 불리든, 하나 이상의 벽에 의해 정해지는데, 이것들은 그들의 스팬에 비해 비교적 얇은 두께를 가질 수 있다. 3DP BJ 물품의 구조적 특성은, 열처리한 이후 물품 그 자체의 구조적 특성보다 비교적 약하기 때문에, 일부 캐비티(또는 동일하게는, 그것들의 벽)가 열처리 중, 중력으로 인한 기하학적 형상의 뒤틀림에 취약하다. 해당 분야에서 그러한 기하학적 형상의 뒤틀림은 때로는 "슬럼핑(slumping)" 또는 "슬럼핑 휨(warpage)"이라 지칭되고, 이하에서는 간략하게 "휨"이라 지칭될 것이다. 일부 예에서 그러한 휨의 발생으로 물품 제조에서 3DP BJ 공정의 사용을 박탈하였다. 따라서, 해당분야에서는 그러한 휨의 발생을 피하고자 하는 요구가 있었다.
본 발명은 3DP BJ 프린팅 및 이후의 열처리에 의해 외면으로부터 내부로 연장되는 캐비티를 가지는 물품을 제조하는 방법을 제공함으로써 상술한 휨의 문제점을 개선한다.
이 방법에 따르면, 3DP BJ 물품은 3DP BJ 물품의 캐비티 내로 접촉해 삽입 가능하도록 조정된 3DP BJ 대상처럼 빌딩 파우더로 3DP BJ 프린팅된다. 용어 "접촉해 삽입 가능한"이란, 3DP BJ 대상의 적어도 한 부분이 3DP BJ 물품의 캐비티 내로 삽입될 수 있는데, 그러한 방식에 있어서, 열처리 중 휨으로부터 3DP BJ 물품 캐비티의 접촉된 벽의 상부에 대해 구조적 서포트를 제공하는 식으로, 3DP BJ 대상 외면의 적어도 마주하는 부분이 캐비티의 표면의 적어도 마주하는 부분과 접촉되는 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 또한, 이 방법에 따르면, 3DP BJ 물품 캐비티 표면의 적어도 한 부분 또는 3DP BJ 대상 표면의 적어도 한 부분이 처리되어, 열처리 중 3DP BJ 대상이 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지한다. 또한, 이 방법에 따르면, 3DP BJ 대상은 3DP BJ 물품 캐비티 내로 삽입되고, 3DP BJ 물품과 3DP BJ 대상은 열처리된다. 열처리로 3DP BJ 물품은 의도된 물품 자체로 변형되고 3DP BJ 대상은 열처리된 3DP BJ 대상으로 변형된다. 이 방법에 따르면, 열처리된 3DP BJ 대상은 이후 물품으로부터 제거되는데, 즉, 물품의 캐비티로부터 제거된다.
또한, 본 발명의 일부 실시예는 3DP BJ 물품의 표면과 형상맞춤되는 표면을 가지는 바디를 프린팅한 이후 적어도 하나의 이 형상맞춤된 표면을 처리해, 열처리 중 3DP BJ 바디가 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지한다. 그러한 실시예에서, 3DP BJ 물품의 형상맞춤된 표면의 적어도 한 부분이 열처리 중 3DP BJ 바디의 형상맞춤된 표면의 대응하는 한 부분에 의해 서포트된다.
본 발명에 따르면 캐비티가 물품의 표면으로부터 내부로 연장되는 열처리 중 3차원 프린팅된 물품 캐비티의 휨을 제어하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 특성 및 장점의 임계는 첨부된 도면을 참고하면 더욱 잘 이해될 것이다. 그러나 도면들은 예시를 목적으로 설계된 것일 뿐 본 발명의 제한을 정의하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 1개의 캐비티 및 2개의 삽입 가능한 대상을 가지는 3DP BJ 물품의 개략적 사시도이다.
도 2는 2개의 삽입 가능한 대상이 캐비티에 접촉해 삽입된 이후, 도 1의 물품 및 2개의 삽입 가능한 대상의 개략적 사시도이다.
도 3은 실시예에 따라 복수의 캐비티, 1개의 삽입 가능한 대상 그리고 2개의 서포트를 가지는 또 다른 3DP BJ 물품의 개략적 사시도이다.
도 4는 도 3의 3DP BJ 물품의 개략적 측면도이다.
도 5는 삽입 가능한 대상이 물품의 캐비티 중 하나 내로 접촉해 삽입되고 물품의 저면이 2개의 서포트 상면과의 접촉을 서포트하는 데에 위치한 이후, 도 3의 3DP BJ 물품, 삽입 가능한 대상 그리고 서포트의 개략적 사시도이다.
도 6은 유동 가능한 서포트 파우더를 관통 유동시키도록 조정된 복수의 오리피스를 가지는 제2 사각의 삽입 가능한 대상의 개략적 사시도이다.
이 섹션에서, 본 발명의 일부 바람직한 실시예는 해당분야 통상의 기술자가 과도한 실험 없이 본 발명을 실행하도록 충분히 상세하게 기재되어 있다. 그러나 여기에서 제한된 수의 바람직한 실시예가 기재된다는 사실이 청구항에 기재되는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 결코 아님이 이해되어야 한다. 값의 범주가 여기에서 또는 청구항에서 기재될 때마다, 범주에는 경계값들 및 그 사이의 모든 값들이 포함되고, 이는 그러한 각각의 그리고 모든 값들이 명확하게 기재된 것과 같다. 달리 언급하지 않는 한, 여기에서 그리고 청구항에서 사용되는 용어 "약"은 일반적인 측정 및/또는 용어 "약"이 한정하는 값과 관련된 가공 한계를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 명확하게 언급하지 않는 한, 용어 "실시예"는 여기에서 본 발명의 일 실시예를 의미하는 것으로 사용된다.
여기에서 기재된 방법의 실시예는 1개의 물품 제조 또는 복수의 물품제조에 동시에 사용될 수 있다는 것이 본 발명의 범위 내임이 이해되어야 한다. 그러나 간략하게, 하기 바람직한 실시예의 기재에서는 1개의 물품 제조만을 언급한다.
캐비티를 가지는 물품에 관한 언급이 외면으로부터 내부로 연장되는 1개의 캐비티만을 가지는 물품과 사용되는 본 발명을 한정하는 것이 아님이 이해되어야 한다. 본 발명은 하나 이상의 캐비티를 가지는 물품을 수용하고 캐비티는 상호 동일하거나 상이할 수 있으며, 캐비티는 내부연결될 수 있다. 또한, 그러한 캐비티 모두는 관통-캐비티 또는 블라인드 캐비티가 될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 여기에서 용어 "파우더"는 때로는 해당분야에서 "미립자" 또는 "입자"라 지칭되고, 여기에서 용어 "파우더"는 무엇으로 지칭되든 원하는 물품의 생성을 위해 바인더가 증착되는 층-형성 물질로서 3DP BJ 공정에서 사용되는 모든 그러한 원료를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 파우더는 예를 들어, 금속, 플라스틱, 세라믹, 탄소, 흑연, 복합 원료, 미네랄 등의 파우더 형태를 취할 수 있는 모든 유형의 원료로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 외면으로부터 내부로 연장되는 캐비티를 가지는 모든 유형의 물품과 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
기본적인 3DP BJ 공정은 1990년대에 매사추세츠 공과대학에서 개발되었고, 하기의 미국 특허를 포함한 몇몇 미국 특허에 기재되어 있다: 5,490.882 to Sachs et al., 5,490,962 to Cima et al., 5,518,680 to Cima et al., 5,660,612 to Bredt et al., 5,775,402 to Sachs et al., 5,807,437 to Sachs et al., 5,814,161 to Sachs et al., 5,851,465 to Bredt., 5,869,170 to Cima et al., 5,940,674 to Sachs et al., 6,036,777 to Sachs et al., 6,070,973 to Sachs et al., 6,109,332 to Sachs et al., 6,112,804 to Sachs et al., 6,139,574 to Vacanti et al., 6,146,567 to Sachs et al., 6,176,874 to Vacanti et al., 6,197,575 to Griffith et al., 6,280,771 to Monkhouse et al., 6,354,361 to Sachs et al., 6,397,722 to Sachs et al., 6,454,811 to Sherwood et al., 6,471,992 to Yoo et al., 6,508,980 to Sachs et al., 6,514,518 to Monkhouse et al., 6,530,958 to Cima et al., 6,596,224 to Sachs et al., 6,629,559 to Sachs et al., 6,945,638 to Teung et al., 7,077,334 to Sachs et al., 7,250,134 to Sachs et al., 7,276,252 to Payumo et al., 7,300,668 to Pryce et al., 7,815,826 to Serdy et al., 7,820,201 to Pryce et al., 7,875,290 to Payumo et al., 7,931,914 to Pryce et al., 8,088,415 to Wang et al., 8,211,226 to Bredt et al., and 8,465,777 to Wang et al.
본질적으로, 3DP BJ 공정은 한 층의 파우더를 전개한 이후 액을 그 층상에 선택적으로 잉크젯 프린팅해 그 파우더 층의 선택된 부분들을 함께 결합시키는 것을 포함한다. 이러한 수순이 원하는 물품이 구성될 때까지 추가적인 층들에 대해 반복된다. 그 파우더 층을 이루는 원료는 종종 "빌딩 원료" 또는 "빌딩 원료 파우더"라 지칭되며 그 분사된 액은 종종 "바인더", 또는 일부 경우에, "활성제"라 지칭된다. 3DP BJ 공정 중, 그 바인더와 함께 결합되지 않은 파우더 층의 부분은, 즉, "빌딩 원료 파우더 베드"가 되는 물품 또는 물품들 주위의 파우더를 서포트하는 베드를 형성한다.
3DP BJ 물품의 열처리는 때때로 3DP BJ 물품의 강화 및/또는 고밀화를 위해 필요하다. 종종 열처리의 첫 부분은 바인더를 경화하기 위해 3DP BJ 물품이 파우더 베드에 의해 여전히 서포트되는 동안 3DP BJ 물품을 가열하는 것이 될 것이다. 첫 부분 이후에 3DP BJ 물품이 파우더 베드로부터 제거되고 열처리의 그 다음 부분은 3DP BJ 물품 파우더를 함께 소결하기에 충분한 온도에서 3DP BJ 물품을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 파우더가 빌딩 원료로 사용된 경우, 공정 이후에 금속 파우더를 함께 소결 및/또는 소결된 것을 침윤하는 것을 포함하지만, 용융된 금속을 가지는 다공성 물품은 예를 들어, 조정기(2)상의 침윤 스템(26)을 통해 소결 및/또는 침윤하는 것을 포함한다(도 2 참고).
실시예에서, 3DP BJ 물품은 3DP BJ 물품의 캐비티 내로 접촉해 삽입 가능하도록 조정된 3DP BJ 대상처럼 빌딩 파우더로 3DP BJ 프린팅된다. 3DP BJ 물품 캐비티 표면의 적어도 한 부분 및/또는 3DP BJ 대상 표면의 적어도 한 부분은 처리되어 열처리 중 3DP BJ 대상이 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지한다. 3DP BJ 대상은 3DP BJ 물품 캐비티 내로 접촉해 삽입되고, 3DP BJ 물품 및 3DP BJ 대상은 열처리된다. 3DP BJ 물품은 열처리 중 파우더 베드에 의해 서포트된다. 열처리로 3DP BJ 물품은 의도된 물품 자체로 변형되고, 3DP BJ 대상은 열처리된 3DP BJ 대상으로 변형된 이후 물품의 캐비티로부터 제거된다.
강성의 삽입 가능한 대상의 사용보다 열처리 중 서포트를 제공하기 위해 삽입된 3DP BJ 대상을 사용하는 이점은 열처리 중 3DP BJ 대상의 표면이 이동하고, 3DP BJ 대상이 수축되는데, 이는 3DP BJ 대상이 접촉하는 3DP BJ 물품 표면과 매우 유사한 방식 그리고 삽입되는 캐비티와 매우 유사한 방식으로 이루어진다. 이와 달리, 만일 강성의 삽입 가능한 대상이 초기, 중기, 또는 말기에 캐비티에 피팅된다고 해도, 3DP BJ 바디 표면이 캐비티처럼 이동하거나 수축되는 방식으로 3DP BJ 물품 표면과 함께 이동하지 않는다.
이제 제1 바람직한 실시예는 도 1 및 도 2를 참고하여 기재될 것이고, 도 1은 3DP BJ 물품, 즉, 3DP BJ 유동 채널 엘보우 조정기(2)의 개략적인 사시도이다. 조정기(2)는 조정기(2)의 둥근 말단(6)으로부터 그리고 조정기(2)의 사각의 말단(8)으로부터 내부로 연장되는 지속적인 캐비티를 가진다. 또한, 도 1은 둥근 말단(6)에서 캐비티(4) 내로 접촉해 삽입 가능하도록 조정된 3DP BJ 둥근 대상(10)의 개략적 사시도 및 사각의 말단(8)에서 캐비티(4) 내로 접촉해 삽입 가능하도록 조정된 3DP BJ 사각의 대상(12)의 개략적 사시도이다. 둥근 대상(10) 및 사각의 대상(12)은 조정기(2)와 같은 빌딩 파우더로 제조된다. 주목할 점은 둥근 대상(10)과 사각의 대상(12)은 각각 목 부분, 즉, 둥근 목부(14)와 사각의 목부(16)를 각각 가지는데, 이것들은 각각의 둥근 말단(6) 및 사각의 말단(8)에서 캐비티(4) 내로 접촉해 삽입 가능하도록 조정된다. 또한, 주목할 점은 둥근 대상(10)과 사각의 대상(12)은 각각 테두리 부분, 즉, 둥근 테두리(18) 및 사각의 테두리(20)를 각각 가지는데, 이것들은 캐비티(4)의 외부에 남아있도록 조정된다.
도 2는 둥근 대상(10)이 둥근 말단(6)에서 캐비티(4, 미도시) 내로 접촉해 삽입되고 사각의 대상(12)이 사각의 말단(8)에서 캐비티(4) 내로 접촉해 삽입된 이후 조정기(2)의 개략적 사시도이다. 주목할 점은 둥근 대상(10)이 캐비티(4) 내로 위치 및/또는 캐비티(4)로부터 둥근 대상(10)을 제거하는 데 도움이 되는 도구를 삽입하기 위해 사용될 수 있는 그루브(22)를 가지는 것이다. 마찬가지로, 사각의 대상(12)은 캐비티(4) 내로 위치 및/또는 캐비티(4)로부터 사각의 대상(12)을 제거하는 데 도움이 되도록 사용될 수 있는 핸들(24)을 가진다.
둥근 그리고 사각의 목부(14, 16)를 캐비티(4) 내로 삽입할 수 있는 유일한 빠른 방법이 도 1에 도시되지만, 열처리 중 휨의 발생을 방지하기 위해, 물품의 캐비티 내로 접촉해 삽입 가능한 대상의 부분을 모든 원하는 깊이까지 물품의 캐비티 내로 연장시키는 것이 본 발명의 범위 내이다. 일부 예에서, 캐비티의 기하학적 형상 때문에 대상이 캐비티 내로 연장될 수 있는 깊이가 제한될 것이다. 모든 예에서 대상이 캐비티 내로 연장되는 깊이는 만일 대상이 사용되지 않았을 경우 예상되는 휨을 기반으로 한 디자인 선택의 문제이다.
둥근 그리고 사각의 바디(10, 12)를 캐비티(4) 내로 접촉해 삽입시키기 전에, 캐비티(4) 표면의 적어도 한 부분 및/또는 각각의 둥근 그리고 사각의 바디(10, 12) 표면의 적어도 한 부분은 처리되어, 열처리 중 둥근 그리고 사각의 바디(10, 12)가 조정기(2)에 결합되는 것을 방지한다. 일부 실시예에서 처리는 대상과 물품 사이의 상호확산 또는 반응을 방지하는 인터페이스 원료, 예를 들어, 보론 나이트라이드를 가지고 선택된 표면을 코팅하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서 처리는, 표면 자체가 대상과 물품 사이의 상호확산 또는 반응에 비교적 무반응이 되게 할 선택된 표면에, 원료, 예를 들어, 환원 원료 또는 산화 원료를 적용하는 것을 포함한다. 미세한 파우더 형태인 인터페이스 원료를 적용할 때, 예를 들어, 보론 나이트라이드가 기화액에서 인터페이스 원료를 부유시키고 이후 코팅될 표면상에 부유물을 페인팅하는 데 유용하다. 그러한 부유물이 사용될 때, 3DP BJ 물품, 바디 또는 대상 내로 침윤되는 액을 상대로 한 사전조처로서 기화액의 일반적인 비점에 가깝거나 그 이상인 온도에서 표면을 가열하는 것이 유용하다.
상술한 바와 같이, 3DP BJ 물품은 열처리 중 파우더 베드에 의해 서포트된다. 파우더 베드는 3DP BJ 물품에 서포트를 제공할 수 있고 열처리 내내 유동가능한 상태를 유지해 열처리가 완료된 이후 물품으로부터 제거될 수 있는 모든 파우더를 포함한다. 일부 예에서, 이후에 샌드 블라스팅, 기계가공, 연마 클리닝, 및/또는 화학적 클리닝되는 특히 물품의 표면상에서, 비록 작은 양의 반응에 내성이 있을 수 있지만, 파우더 베드 파우더는 열처리 중 3DP BJ 물품과 반응하지 않는 것이 바람직하다. 열처리에 바인더 경화의 초기 단계가 포함될 때, 파우더 베드는 빌딩 원료 파우더가 바람직하고 이후 경화된 3DP BJ 물품이 또 다른 파우더 베드에서의 추가적인 열처리를 위해 빌딩 원료 파우더로부터 제거된다.
파우더 베드는 삽입 가능한 대상이 삽입되는 캐비티를 포함해, 3DP BJ 물품의 캐비티를 채우는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 캐비티의 입구 위에 파우더 저장소를 제공해 서포트 파우더가 열처리 중 발생할 수 있는 모든 정착과정 동안 캐비티 내로 유동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 캐비티의 모든 말단이 차단되는 실시예에서, 예를 들어, 도 2의 실시예에서 도시되는 바와 같이, 서포트 파우더는 밀도 높게 캐비티를 채우지 않는 것이 바람직한데, 그 이유는 내장된 서포트 파우더의 밀도 높은 팩킹은 바람직하지 않게도 열처리 중 캐비티의 수축을 제한할 수 있기 때문이다.
또한, 하나 이상의 오리피스를 삽입 가능한 대상 내에 제공해 서포트 파우더가 이를 통해 유동할 수 있도록 하는 것은 본 발명의 범위 내이다. 그러한 오리피스는 측정되고 자리 잡아서 캐비티 휨 제어에 필요한 삽입 가능한 대상의 서포트 기능을 발휘하게 한다. 도 6을 참조하면, 도 1 및 도 2에서 도시되는 사각의 대상(12)의 대체물로 설계되는 제2 3DP BJ 사각의 대상(60)이 도시된다. 제2 사각의 대상(60)은 복수의 오리피스, 예를 들면, 오리피스(62, 64, 66, 68)를 가지는데, 이것들은 제2 사각의 대상(60)이 서포트 기능을 발휘하게 하면서 캐비티(4) 내로 삽입(도 1 참조)된 이후 서포트 파우더가 제2 사각의 대상(60)을 관통하도록 조정된다.
일부 실시예에서 휨에 대한 저항이 하나 이상의 3DP 바디의 형상맞춤된 표면 또는 형상맞춤된 표면들을 가지고 3DP BJ 물품의 하나 이상의 외면을 서포트함으로써 개선된다. 그러한 실시예는 3DP BJ 물품의 표면과 형상맞춤되는 표면을 가지는 바디를 3DP BJ 프린팅하고 이후 열처리 중 이 형상맞춤된 표면의 적어도 하나를 처리해, 3DP BJ 바디가 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지하는 것을 포함한다. 3DP BJ 물품의 열처리 중, 3DP BJ 물품의 형상맞춤된 표면의 적어도 한 부분이 3DP BJ 바디의 형상맞춤된 표면의 대응하는 부분에 의해 서포트된다. 형상맞춤된 3DP BJ 바디 표면상에서 3DP BJ 물품 표면을 서포트하는 이런 방식은 유동 가능한 파우더 베드에 의해 제공될 수 있는 것보다 더욱 강성의 서포트를 3DP BJ 물품에 제공한다. 강성의 표면상에서 서포트를 제공하는 것에 비해 이러한 서포트 방식의 이점은, 만일 강성의 표면이 초기, 중기, 또는 말기 형상맞춤된다고 해도, 3DP BJ 바디 표면이 수행하는 열처리 보완 방식으로 3DP BJ 물품 표면과 함께 이동하지 않는 반면, 열처리 중 3DP BJ 바디 표면은 형상맞춤된 3DP BJ 물품의 방식과 유사한 방식으로 이동하는 것이다.
이제 그러한 실시예의 예가 기재될 것이다. 각각의 도 3 및 도 4는 또 다른 3DP BJ 물품, 즉, 내장된 3DP BJ 베인 로터(30)의 개략적 사시도 및 측면도이다. 로터(30)는 복수의 베인 캐비티, 예를 들어, 로터(30)의 방사상 원주면(34)으로부터 내부로 연장되는 베인 캐비티(32)를 가진다. 각각의 베인 캐비티는 로터(30)를 통해 로터(30)의 개방된 상부 말단(36)으로 연장된다. 또한, 로터(30)는 중공 칼라(hollow collar, 38)를 가지고, 중공 칼라(38)는 로터(30)의 저면(40)으로부터 아래로 연장되어 저면(40)의 한 부분이 칼라(38)에 의해 내장된다.
도 3은 로터(30)를 도시하는 이외에도, 삽입 가능한 3DP BJ 대상(42)을 도시하고, 삽입 가능한 3DP BJ 대상은, 로터(30)와 같은 빌딩 파우더로부터 모두 만들어지는 베인 캐비티(32), 3DP BJ 센터 서포트(44), 그리고 3DP BJ 저부 서포트(46) 내로 접촉해 삽입 가능하다. 간략하게, 단 하나의 삽입 가능한 3DP BJ 대상(42)이 도시되지만 유사한 삽입가능한 대상도 베인(30)의 기타 베인 캐비티 각각에 대해 제공될 수 있다.
센터 서포트(44) 및 저부 서포트 각각의 상면(48, 50)은 로터(30)의 열처리의 적어도 일부동안 서포트하도록 조정된 로터(30) 저부면(40)의 각 영역과 형상맞춤되도록 조정된다. 이제, 도 5에 관해, 로터(30)의 개략적 사시도가 도시된다. 삽입 가능한 대상(42)은 베인 캐비티(32, 삽입가능한 대상(42)이 베인 캐비티 내로 삽입되므로 미도시) 내로 접촉해 삽입가능하고 센터 서포트(44, 미도시)와 저부 서포트(46)는 로터(30)의 저면(40, 미도시)과의 접촉을 지지하는 데 각각의 상면(48, 50, 미도시)을 가지고 로터(30) 밑에 위치된다. 삽입 가능한(42) 대상의 핸들 부분(52)은 로터(30) 밖으로 연장되어 삽입 가능한 대상(42)의 내부 위치 및 로터(30)로부터의 제거를 돕는다. 로터(30)는 저면(40, 미도시)상에서 센터 서포트(44, 미도시) 및 저부 서포트(46) 각각의 상면(48, 50, 미도시)에 의해 서포트된다. 센터 서포트(44, 미도시)는 칼라(38, 미도시) 내에 자리 잡는다.
본 발명의 몇 실시예만 도시되고 기재되었지만, 청구항에서 기재된 바와 같이 발명의 요지나 범위를 벗어나지 않고 많은 변화와 수정이 이루어질 수 있음이 해당 분야 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 모든 미국의 특허 및 특허 출원, 모든 외국의 특허 및 특허 출원 및 여기에서 식별되는 모든 기타 문헌은 여기에서 완전하게 기재되듯 법에서 허용하는 완전한 정도까지 여기에서 참고로서 포함된다.
2 : 조정기
4 : 캐비티
6 : 둥근 말단
8 : 사각의 말단
10 : 둥근 대상
12 : 사각의 대상
14 : 둥근 목부
16 : 사각의 목부
18 : 둥근 테두리
20 : 사각의 테두리
22 : 그루브
24 : 핸들
26 : 스템
30 : 베인 로터
32 : 베인 캐비티
34 : 로터의 표면
36 : 개방된 상부 말단
38 : 중공 칼라
40 : 로터의 저면
42 : 삽입 가능한 대상
44 : 센터 서포트
46 : 저부 서포트
48 : 센터 서포트 상면
50 : 저부 서포트 상면
60 : 제2 사각의 대상
62, 64, 66, 68 : 오리피스

Claims (14)

  1. (a) 빌딩 원료로 3DP BJ 물품을 3DP BJ 프린팅하는 단계이고, 상기 3DP BJ 물품은 상기 물품의 3DP BJ 버전인 단계;
    (b) 상기 빌딩 원료로 상기 3DP BJ 물품의 캐비티 내로 접촉해 삽입 가능하도록 조정된 3DP BJ 대상을 3DP BJ 프린팅하는 단계;
    (c) 단계 (e) 동안 상기 캐비티 표면의 적어도 한 부분 및 상기 3DP BJ 대상 표면의 적어도 한 부분 중 적어도 한 부분을 처리해 상기 3DP BJ 대상이 상기 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지하는 단계이고;
    (d) 상기 3DP BJ 물품 캐비티 내로 상기 3DP BJ 대상을 삽입하는 단계;
    (e) 상기 3DP BJ 물품 및 상기 3DP BJ 대상을 열처리해 상기 3DP BJ 물품 및 상기 3DP BJ 대상을 각각 상기 물품 및 열처리된 3DP BJ 대상으로 변환시키는 단계; 및
    (f) 상기 열처리된 3DP BJ 대상을 상기 물품으로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외면으로부터 내부로 연장되는 캐비티를 가지는 물품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빌딩 원료가 금속 파우더인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빌딩 원료가 세라믹 파우더인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빌딩 원료가 탄소 파우더 및 흑연 파우더의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리 단계가 상기 3DP BJ 물품을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열처리 단계가 고체화 가능한 액체 원료를 가지고 상기 3DP BJ 물품을 침윤시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고체화 가능한 액체 원료는 상기 물품의 일반 사용 온도에서 고체인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 코팅 원료를 가지고 상기 3DP BJ 대상을 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 코팅 원료는 상기 단계 (e) 동안 상기 3DP BJ 대상이 상기 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코팅 원료는 보론 나이트라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 물품은 내장된 베인 로터인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    (g) 상기 빌딩 원료로 상기 3DP BJ 물품의 제1 표면과 형상맞춤되는 제1 표면을 가지는 3DP BJ 바디를 3DP BJ 프린팅하는 단계;
    (h) 상기 단계 (e) 동안 상기 3DP BJ 바디 및 상기 3DP BJ 물품의 각 제1 표면들 중 적어도 하나를 처리해 상기 3DP BJ 바디가 3DP BJ 물품에 결합되는 것을 방지하는 단계; 및
    (i) 상기 단계 (e) 동안 상기 바디의 상기 제1 표면상에서 상기 3DP BJ 물품의 상기 제1 표면을 적어도 부분적으로 서포트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단계 (h)는 코팅 원료를 가지고 상기 3DP BJ 대상을 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 코팅 원료는 상기 단계 (e) 동안 상기 3DP BJ 대상이 상기 3DP BJ 대상에 결합되는 것을 방지하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 3DP BJ 대상이 상기 3DP BJ 물품 캐비티 내로 삽입되었을 때 상기 3DP BJ 대상은 상기 3DP BJ 물품 캐비티의 외부로 연장되는 핸들부를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (e) 동안 상기 3DP BJ 물품을 파우더 베드에서 서포트하는 단계를 더 포함하고, 상기 파우더 베드는 유동성 파우더를 포함하고, 그리고 상기 3DP BJ 대상은 상기 3DP BJ 대상을 통해 상기 파우더를 유동시키도록 조정된 오리피스를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
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