KR20170132148A - 3d 프린팅된 물체에 이미지를 생성하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지를 포함하는 3 차원 객체를 생성하기 위한 시스템 및 3차원 물체를 생성하는 방법을 개시한다. 일부 실시예는 적층 가공을 통해 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 가진 3차원 물체를 제조하는 연장된 라인을 포함하며, 상기 라인은 상기 연장된 라인의 길이를 따라 배치되는 다수의 개별 픽셀을 포함하고, 픽셀은 픽셀 어레이를 생성하도록 구성된다. 다른 실시예는 라인을 압출하도록 구현된 압출기 시스템을 포함한다. 또 다른 실시 예는 적층 가공을 통해 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 가진 3차원 물체를 제조하는 방법을 포함한다.

Description

3D 프린팅된 물체에 이미지를 생성하는 시스템 및 방법
본 발명은 적층 가공 및 3차원(3D) 프린팅 분야에 관한 것으로, 구체적으로 이미지를 포함하는 3 차원 객체를 생성하기 위한 시스템 및 3차원 물체를 생성하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 4월 10일자로 제출된 미국 특허 출원 제14/684,126호 및 2015년 2월 6일자로 제출된 미국 가출원 제62/113,280호의 이익을 주장하는 연속 출원이며, 해당 출원문은 모든 목적에 대해 본 명세서에 참고 문헌으로 포함된다.
적층 가공 및 3차원(3D) 프린팅 분야에서, 종래의 시스템은 프린팅되는 3차원 물체의 층을 "드로잉(draw)"하기 위해 표면 또는 평면(2D) 상에 압출물을 적층하는 것을 포함한다. 물체의 층은 물체가 완성될 때까지 적층된다. 이러한 하드웨어는 건축가 및 설계 엔지니어가 사용하는 것과 같은 3D 이미징 소프트웨어에서 소프트웨어가 프린팅할 물체의 매개 변수를 "조각(slice)"하는 추가 기능으로 지침을 받고, 각 층에 대한 지침을 두 개의 축을 움직여 각 층을 "드로잉(draw)"하는 재료를 적층시키는 CNC(Computerized Numeric Control) 기계로 보낸다. 각 층이 완성되면, 기계는 이전 층의 상부에 다음 층을 적층시킨다. 이러한 과정은 3차원 물체가 완성될 때까지 계속된다.
일부 종래의 시스템은 단색 물체만을 생성할 수 있다. 다른 종래의 시스템은 하나 이상의 색상(또는 그레이 스케일 패턴)으로 물체를 만들 수 있지만 이러한 시스템에는 여러 단점이 있다. 따라서, 3차원 물체에서 이미지를 생성하기 위한 새로운 시스템 및 방법이 필요하다.
본 발명은 적층 가공을 통해 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 가진 3차원 물체를 제조하는 연장된 라인을 제공한다.
연장된 라인은 상기 연장된 라인의 길이를 따라 배치되는 다수의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀은 상기 픽셀 어레이를 생성하도록 구현되고, 상기 각각의 픽셀은 픽셀 바디에 의해 정의된다.
전술한 연장된 라인에서, 상기 다수의 픽셀 바디는 연속적인 라인을 생성하도록 상단부 및 하단부에서 연결되어 적층된다.
전술한 연장된 라인에서, 연장된 라인은 다수의 인접한 픽셀 바디 사이에 배치된 경계 바디를 더 포함한다.
전술한 연장된 라인에서, 제 1 픽셀 바디는 제 1 재료를 포함하고 제 2 픽셀 바디는 제 2 재료를 포함한다.
전술한 연장된 라인에서, 상기 다수의 픽셀은 상기 픽셀 바디에 의해 정의된 공동을 포함한다.
전술한 연장된 라인에서, 상기 픽셀 바디는 원통형, 구형, 또는 직사각형이다.
전술한 연장된 라인에서, 상기 픽셀 바디는 자성에 의해 서로 연결된다.
전술한 연장된 라인에서, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 각각 폴리머, 금속, 세라믹 석고 중의 하나이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 상이하다.
전술한 연장된 라인에서, 상기 연장된 라인은 연속적인 라인 바디에 의해 정의되고, 상기 픽셀은 상기 라인 바디의 개별적인 착색 부분에 의해 정의된다.
전술한 연장된 라인에서, 상기 픽셀은 다수의 상이한 컬러에 의해 정의된다.
전술한 연장된 라인을 포함하는 3차원 물체에서, 상기 연장된 라인의 상기 픽셀은 이미지를 정의하는 픽셀 어레이를 정의한다.
전술한 3차원 물체에서, 상기 픽셀 어레이의 부분은 상기 3차원 물체의 외면에 의해 정의된다.
전술한 3차원 물체에서, 상기 픽셀 어레이의 부분은 상기 3차원 물체의 내부에 의해 정의된다.
전술한 3차원 물체에서, 상기 픽셀 어레이는 CMYK 이미지를 정의한다.
전술한 3차원 물체에서, 상기 픽셀 어레이는 상기 연장된 라인의 다수의 적층된 층에 의해 정의된다.
본 발명은 픽셀의 연장된 라인을 적층하는 3차원 프린팅 시스템을 제공한다. 전술한 3차원 프린팅 시스템은 상기 픽셀의 연장된 라인을 수용하도록 구현된 하우징을 포함하고, 상기 픽셀의 연장된 라인은 다수의 픽셀을 포함하고, 상기 각 픽셀은 픽셀 바디에 의해 정의되고, 상기 하우징은 상기 픽셀의 연장된 라인을 출력하도록 구현된 노즐을 포함한다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 3차원 프린팅 시스템은 상기 픽셀의 연장된 라인의 부분을 가열하도록 구현된 가열 요소를 더 포함한다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 다수의 픽셀 바디는 연속적인 라인을 생성하도록 상단부 및 하단부에서 연결되어 적층된다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 경계 바디는 각각 다수의 인접한 픽셀 바디 사이에 배치된다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 다수의 픽셀은 상기 픽셀 바디에 의해 정의된 공동을 포함한다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 제 1 픽셀 바디는 제 1 재료를 포함하고 제 2 픽셀 바디는 제 2 재료를 포함한다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 각각 폴리머, 금속, 세라믹 석고 중의 하나이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 상이하다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 픽셀 바디는 원통형, 구형, 또는 직사각형이다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 픽셀은 다수의 상이한 컬러를 포함한다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 픽셀 바디는 자성에 의해 서로 연결된다.
본 발명은 3차원 물체를 프린팅하는데 사용되는 압출물을 생성하는 3차원 프린팅 시스템을 제공한다.
3차원 프린팅 시스템은 필라멘트를 수용하도록 구현된 압출기;
상기 필라멘트를 상기 압출기에 공급하는 공급기; 및
상기 필라멘트에 착색 염료를 주입하는 주입기를 포함한다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 필라멘트는 픽셀의 연장된 라인을 포함한다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 압출기는 상기 필라멘트를 수용하도록 구현되고, 상기 필라멘트가 상기 압출기의 압출기 헤드를 통해 압출 가능해지는 온도로 상기 필라멘트의 온도를 증가시키는 3차원 프린팅 시스템.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 주입기는 상기 압출기로부터 상기 필라멘트가 압출되기 이전에 상기 필라멘트로 착색 염료를 주입하도록 구현된다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 주입기는 상기 압출기로부터 상기 필라멘트가 압출된 이후에 상기 필라멘트로 착색 염료를 주입하도록 구현된다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 주입기는 잉크젯 프린팅 과정을 통해 상기 필라멘트로 착색 염료를 주입하도록 구현된다.
전술한 3차원 프린팅 시스템에서, 상기 압출기 시스템은 상기 필라멘트를 적층시켜서 상기 라인의 픽셀에 의해 정의되는 픽셀 어레이에 의해 정의되는 이미지를 가진 3차원 물체를 생성하도록 구현된다.
본 발명은 적층 가공를 통해 픽셀 어레이에 의해 정의되는 이미지를 가지는 3차원 물체를 생성하는 방법을 제공한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법은,
상기 3차원 물체의 사양을 얻는 단계;
상기 3차원 물체에 대응하는 이미지 데이터를 얻는 단계;
상기 3차원 물체를 생성하기 위해 라인 경로를 결정하는 단계; 및
상기 3차원 물체에서 상기 이미지 데이터에 의해 정의된 이미지를 생성하기 위해 라인 픽셀 사양을 결정하는 단계; 를 포함한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법은 상기 결정된 라인 픽셀 사양에 기반하여 라인을 생성하는 단계; 를 더 포함한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법은 상기 결정된 라인 픽셀 사양에 의해 정의된 순서대로 적어도 두 개의 고유한 재료를 가지는 다수의 픽셀 바디를 서로 연결하는 단계; 를 더 포함한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법에서, 상기 적어도 두 개의 고유한 재료는 제 1 재료 및 제 2 재료이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 각각 폴리머, 금속, 세라믹 석고 중의 하나이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 상이한 방법.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법은 상기 라인의 픽셀에 의해 정의된 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 가지는 상기 3차원 물체를 생성하기 위해 상기 결정된 라인 경로를 기반으로 상기 생성된 라인을 적층시키는 단계; 를 더 포함한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법에서, 상기 라인을 생성하는 단계는 압출을 포함한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법에서, 상기 라인을 생성하는 단계는 잉크젯 프린팅을 통해 다수의 픽셀을 생성하는 것을 포함한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법에서, 상기 라인을 생성하는 단계는 상기 라인 픽셀 사양에 의해 정의된 순서에 따라 다수의 픽셀 바디를 서로 연결하는 것을 포함한다.
전술한 3차원 물체를 생성하는 방법에서, 상기 픽셀 바디는 자성을 통해 서로 연결된다.
도 1a는 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 포함하는 3차원 물체의 일 실시예를 나타내는 예시적인 투시도 및 확대도이다.
도 1b는 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 포함하는 3차원 물체의 다른 실시예를 나타내는 예시적인 투시도 및 확대도이다.
도 2a-c는 픽셀 어레이의 실시예를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 3은 착색된 픽셀 라인의 실시예를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 4a-d는 도 3의 라인의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 5a-d는 다른 실시예에 따른 라인을 도시한다.
도 6은 기판 상에 라인을 적층하도록 하우징 내에 배치된 한 쌍의 휠을 포함하는 적층 모듈을 도시한다.
도 7a는 잉크젯 프린팅 어셈블리를 포함하는 라인 압출기의 일 실시예의 측면도 및 확대도이다.
도 7b는 도 7a의 라인 잉크젯 어셈블리의 확대도이다.
도 8a는 잉크젯 프린팅 어셈블리를 포함하는 라인 압출기의 실시예의 측면도 및 확대도이다.
도 8b는 도 8a의 잉크젯 어셈블리의 확대도이다.
도 9는 이미지를 포함하는 3차원 물체를 생성하는 방법의 흐름도이다.
도 10a-c는 다양한 실시예에 따라 원형 층을 생성하는데 사용될 수 있는 각각의 예시적인 라인 경로를 도시한다.
도 11a-d는 착색된 픽셀 라인의 또 다른 예시적인 실시예들을 도시한다.
도면은 실제 크기로 도시되지 않았으며 유사한 구조 또는 유사한 기능의 요소는 도면 전체에 걸쳐 예시적인 목적을 가지는 유사한 참조 번호로 표시된다는 점에 유의해야 한다. 또한 도면은 단지 바람직한 실시예의 설명을 용이하게 하기 위한 것임을 유의해야 한다. 도면들은 설명된 실시예들의 모든 측면을 도시하지 않으며 본 개시의 범위를 제한하지 않는다.
현재 사용되는 적층 가공 및 3D 프린팅 시스템은 3차원 물체에서 이미지를 생성하는데 결함이 있기 때문에, 3차원 물체에서 이미지를 생성하는 새로운 시스템 및 방법은 바람직한 것이며, 3차원 물체에서 컬러 이미지를 생성하는 것 등의 광범위한 응용을 위한 기반을 제공할 수 있다.
예를 들어, 본 명세서에 기술된 다양한 실시예는 다수의 컬러 세그먼트("픽셀"이라 칭함)를 가진 라인을 생성한 다음, 적층될 때 이미지에 맞는 픽셀 어레이를 생성하는 패턴으로 라인을 배열하는 것을 포함한다. 그러나, 평면의 컬러 픽셀 어레이에 의해 정의된 2차원 디지털 이미지와는 달리, 본 명세서에 설명된 다양한 실시예는 3D 프린팅 기술을 이용하여 프린팅된 3차원 물체 외부 및/또는 내부에 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 3차원 물체를 형성하기 위해 픽셀로된 라인을 선택적으로 적층함으로써, 3차원 물체는 원하는 이미지를 포함할 수 있다.
도 1a는 외부 표면(101)에 이미지(105)를 포함하는 프린팅된 물체(컵, 100A)의 예를 도시한다. 확대도(110A)에 도시된 바와 같이, 이미지(105)는 행(125)에 배치된 다수의 컬러 픽셀(120)을 포함하는 픽셀 어레이(115)에 의해 정의된다. 다양한 실시예에서, 행(125)은 라인(300, 도 3 참조)과 유사한 부분 또는 세그먼트를 포함할 수 있다.
도 1b는 외부 표면(101)에 이미지(105)를 포함하는 프린팅된 물체(인형의 머리, 100B)의 다른 예를 도시한다. 확대도(110B)에 도시된 바와 같이, 이미지(105)는 행(125)에 배치된 다수의 컬러 픽셀(120)을 포함하는 픽셀 어레이(115)에 의해 정의된다. 다양한 실시예에서, 행(125)은 라인(300, 도 3 참조)과 유사한 부분 또는 세그먼트를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다양한 실시예는 다수의 컬러 픽셀(120)을 포함하는 픽셀 어레이(115)와 관련될 수 있지만, 추가적인 다른 실시예는 흑백 및 그레이 스케일 등을 포함하는 임의의 적합한 이미징 방법을 포함할 수 있다. 또한 CMYK(cyan, magenta, yellow, black), RGB(red, green, blue); Munsell 색상 시스템; HSB(hue, saturation, brightness); HLS(hue, lightness, saturation); 인덱스 색상(indexed color); LAB(lightness, redness/greenness, yellowness/blueness); NCS(natural color system); 하프톤 색상(halftone coloring); 이중 톤(duotone) 등 적절한 색상 모델 방법이 사용될 수 있다. 또한, 임의의 적절한 색소 또는 텍스쳐가 다양한 실시예에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 크롬, 은, 금 등과 같은 금속이 픽셀(120)에 존재할 수 있다. 따라서, 여기에 설명된 임의의 예시적인 실시예는 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 수많은 대안적인 실시예를 제한하지 않는다.
픽셀 어레이(115)는 여러가지 적절한 방식으로 구현될 수 있고, 도 2a-c는 픽셀 어레이(115)의 예시적인 세 가지 실시예를 도시한다. 도 2a-c는 다수의 행(125)에 배치된 다수의 픽셀(120)을 포함하는 픽셀 어레이(115)를 도시한다. 행(125)은 행 경계(210)에 의해 분리되고, 행(125)의 각 픽셀(120)은 픽셀 경계(220)에 의해 분리된다.
도 2a의 실시예에서, 픽셀(120)은 균일한 크기이고 픽셀 경계(220)는 일직선으로 도시된다. 도 2b의 실시예에서, 픽셀(120)은 균일한 크기이고 픽셀 경계(220)는 오프셋 구성으로 도시된다. 도 2c의 실시예에서, 픽셀(120)은 비균일한 크기이고 픽셀 경계(220)의 일부는 일직선이고 나머지는 오프셋 구성으로 도시된다.
따라서, 다양한 실시예에서, 픽셀 어레이(115)의 픽셀(120)은 균일하거나 비균일한 크기일 수 있고, 행(125) 사이의 픽셀 경계(220)는 일직선 및/또는 오프셋될 수 있다. 일부 실시예에서, 픽셀(120)은 제한된 수의 크기로 비균일할 수 있다. 예를 들어, 픽셀(120)은 크고 작은 두 가지 크기 일 수 있다. 이러한 실시예에서, 크고 작은 픽셀(120)은 패턴으로 배열될 수 있거나 무작위 또는 비균일한 구성일 수 있다.
또한, 일부 실시예가 행(125)으로 배열된 어레이(115)의 픽셀(120)을 도시하지만, 다른 실시예는 열로 배열된 픽셀(120)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 픽셀은 행 또는 열 배열이 아닌 균일하거나 비균일하거나 패터닝된 적합한 배열로 패킹될 수 있다.
픽셀 어레이(115)의 행(125)은 여러 가지 적절한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 각각의 픽셀 경계(220)에 의해 분리된 다수의 픽셀(120)을 포함하는 라인(300)을 도시한다. 비제한적인 본 실시예의 픽셀(120)은 블랙, 화이트, 옐로우, 마젠타 및 시안 컬러를 포함한다.
도 3은 픽셀(120)이 라인(300)의 전체 폭 또는 둘레를 둘러싸는 라인(300)의 일 실시예를 도시하지만, 다른 실시예에서는 픽셀(120)이 라인(300)의 전체 폭 또는 원주를 둘러싸지 않는다. 예를 들어, 픽셀(110)은 라인(300)의 폭 또는 원주 둘레의 착색된 일부분일 수 있다.
도 11a는 원형 픽셀(110)이 원통형 라인(300)의 둘레에 균일하게 배치되고, 픽셀(120)이 배경(1150) 상에 설정되는 실시예를 도시한다. 도 11a는 오프셋 패턴의 원형 픽셀(110)을 도시하지만, 이러한 배열은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 여러 가지 가능 실시예 중 하나일 뿐이다. 예를 들어, 픽셀(110)은 임의의 적합한 패턴(일직선, 오프셋 등)으로 배열될 수 있고 원, 타원, 정사각형, 삼각형, 직사각형 등을 포함하는 하나 이상의 형상을 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에서, 소프트웨어는 여기에 설명되거나 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 픽셀(110)의 임의의 적절한 배치를 생성할 수 있다. 도 11b는 비균일한 크기 및 형상의 픽셀(110)이 원통형 라인(300)의 둘레에 비균일하게 배치되고 픽셀(120)이 배경(1150) 상에 설정되는 실시예를 도시한다.
도 11c는 라인(300)의 폭에 다수의 픽셀(110)을 가진 직사각형 라인(300)의 실시예를 도시한다. 예시적인 본 실시예에서, 픽셀(110)은 라인(300)의 모서리(1160)를 둘러싼다. 경계(120)에 의해 분리되는 각각의 행에서 라인(300)의 주어진 폭을 따라 네 개의 픽셀이 배치된다. 도 11d는 라인(300)의 둘레를 따라 다수의 픽셀(110)을 가진 원통형 라인(300)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 예시적인 본 실시예에서, 경계(120)에 의해 분리된 각각의 행에서 라인(300)의 주어진 둘레를 따라 네 개의 픽셀이 배치된다.
라인(300)은 여러 가지 적절한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 4a는 픽셀 경계(220)에 의해 분리된 다수의 픽셀(120)을 포함하는 라인(300)의 일 실시예를 도시한다. 각 픽셀(120)은 픽셀 바디(400)에 의해 정의되고, 픽셀 경계(120)는 서로 인접한 픽셀 바디(400)의 상단부 및 하단부(401, 402)의 연결 부분으로 정의된다.
도 4b는 픽셀 경계(220)에 의해 분리된 다수의 픽셀(120)을 포함하는 라인(300)의 다른 실시예를 도시한다. 각 픽셀(120)은 픽셀 바디(400)에 의해 정의되고, 픽셀 경계(120)는 서로 인접한 픽셀 바디(400)의 상단부 및 하단부(401, 402)의 사이에 위치되는 경계 바디(410)에 의해 정의된다.
일부 실시예에서, 경계 바디(410)는 픽셀 바디(400)와 동일한 재료를 포함할 수 있지만, 일부 실시예에서는 경계 바디(410)가 픽셀 바디(400)와 다른 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 경계 바디는 고체로 경화되는 액체이거나 각각의 픽셀 바디(400) 사이에 삽입되는 고체 바디일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 또한, 경계 바디(410)는 픽셀 바디(400)보다 더 어두운 것으로 도시되었지만, 다양한 실시예에서, 경계 바디(410)는 임의의 적절한 컬러를 가지거나 투명, 반투명 등 일 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 다양한 실시예가 개별 픽셀에 관한 것이지만, 다른 실시예는 확산되거나, 그라데이션되거나, 흐려지거나, 트랜지션되는 등의 경계를 가진 픽셀을 포함할 수 있다.
도 4c는 픽셀 경계(220)에 의해 분리된 다수의 픽셀(120)을 포함하는 라인(300)의 또 다른 실시예를 도시한다. 각 픽셀(120)은 픽셀 바디(400)에 의해 정의되고 픽셀 경계(120)는 서로 인접한 픽셀 바디(400)의 상단부 및 하단부(401, 402)의 연결 부분으로 정의된다. 픽셀 바디(400)는 또한 픽셀 바디에 의해 정의된 공동(430)을 포함한다.
이러한 공동(430)은 다양한 실시예에 따라 임의의 적합한 크기 또는 형상 일 수 있다. 일부 실시예에서, 공동(430)은 완전히 픽셀 바디(400)의 내부에 있을 수 있지만, 다른 실시예에서, 픽셀 바디(400)는 공동(430) 내외로 통로를 제공하는 하나 이상의 오리피스(미도시)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 상세히 설명되는 바와 같이, 다양한 실시예에서, 라인(300)은 공동(430) 내에 색소(예를 들어, 유체, 고체, 분말 등)를 배치함으로써 착색될 수 있다. 일부 실시예에서, 색소는 픽셀 바디(400)에 의해 한정된 하나 이상의 오리피스(미도시)를 통해 넣어질 수 있고, 일부 실시예에서는, 픽셀 바디(400)에 구멍을 형성하여 공동에(430)에 색소를 추가할 수 있다(예를 들어, 색소는 공동(430)으로 주입될 수 있다).
도 4a-c는 픽셀 바디(400)를 포함하는 라인(300)을 도시한다. 본 실시예에서 다수의 분리된 픽셀 바디(400)는 연속적인 라인(300)을 생성하도록 연결될 수 있다. 픽셀 바디(400)는 접착제, 용접, 경계 바디(410) 등을 포함하는 적절한 방법을 통해 연결될 수 있다. 추가 실시예에서, 픽셀 바디(400)는 자석, 대응하는 결합 구조(예를 들어, 마찰 결합, 제혀쪽매, 훅&루프 등), 다수의 픽셀 바디(400)를 잇는 하나 이상의 스트링 또는 필라멘트, 외부 케이싱, 또는 임의의 다른 적절한 결합 구조일 수 있다.
대조적으로, 일부 실시예에서, 라인(300)은 도 4d에 도시된 바와 같이 연속적인 바디(450)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 바디(450)의 일부는 잉크젯 프린팅, 염색, 일렉트로크로미아(elechtrochromia), 포토크로미아(photochromia), 써모크로미아(thermochromia), 분무, 레이저 프린팅, 스탬핑, 정전기 페인팅(electrostatic painting introduction)을 포함하여 본원에 기술된 바와 같은 다양한 적절한 방법으로 착색될 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4a-d는 연장되고 원통형인 라인(300)의 실시예를 도시하고, 다른 실시예는 적절한 여러 가지 형상, 크기 및 프로파일을 가진 라인(300) 및/또는 픽셀 바디(400)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 라인(300)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 다수의 직육면체 픽셀 바디(400)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 라인(300)은 도5c 및 5d 도시된 바와 같은 다수의 구형 또는 타원형 픽셀 바디(400)를 포함할 수 있다.
또한, 라인(300)은 나일론, ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 플라스틱, 수지, 금속, 세라믹, 석고 등을 포함하는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 라인(300)은 압출 가능한 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다.
다수의 픽셀 바디(400)를 포함하는 라인(300)은 여러 가지 적절한 방법으로 착색된 물체(100, 도 1a 및 1b 참조)를 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 6은 하우징(605) 내에 배치된 한 쌍의 휠(610)을 포함하는 적층 모듈(600)을 도시한다. 휠(610)은 라인(300)과 회전 가능하게 접촉하도록 구현되어 라인(300)을 호퍼(615)로 끌어 당기고 라인(300)을 노즐 밖으로 밀어낸다. 라인(300)은 기판(625) 상에 적층된다. 적층 모듈(600)은 노즐 (620)을 떠나는 라인(300)의 부분을 가열하여 픽셀 바디를 녹일 수 있는 가열 요소를 포함할 수 있다. 이러한 용융은 적층된 픽셀 바디(635)를 평평하게 만들고, 적층된 픽셀 바디(635)가 기판(625)과 결합되게 만든다. 가열 요소(630)는 열풍, 전기 가열 코일, 유도 가열, 레이저, 전구 등을 포함하는 여러 가지 적절한 방법을 통해 가열시킬 수 있다.
다양한 실시예에서, 라인(300)은 압출 가능해지도록 임의의 적합한 방법을 통해 가열된다(예를 들어, 라인(300)은 원하는 방식으로 압출될 수 있는 유동 범위 내의 온도로 가열될 수 있다). 임의의 적합한 가열 압출 공정은 용융 적층 모델링(FDM), 용융 필라멘트 제조(FFF), 플라스틱 제트 프린팅(PJP) 등을 포함하는 다양한 실시예에서 사용될 수 있다. 그러나, 열을 사용하는 3차원 프린팅의 이러한 예는 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안되며, 일부 실시예는 임의의 적절한 저온 또는 비가열 3차원 프린팅 방법 또는 기술을 사용할 수 있다.
다양한 실시예에서, 하우징(605) 및/또는 기판(625)은 하나 이상의 디멘션으로 이동하도록 구현될 수 있고, 픽셀 바디(400)의 선택적 적층을 용이하게 할 수 있다. 즉, 적층 모듈(600)은 도 1a에 도시된 컵 및 도 1b에 도시된 인형의 머리와 같은 3차원의 착색된 물체(100)를 생성하기 위한 적층 가공 및/또는 3차원(3D) 프린팅 응용에 사용될 수 있다. 픽셀 바디(400)의 선택적 적층에 의해, 적층 모듈(600)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 물체(100) 상에 이미지(105)를 형성하는 픽셀 어레이(115)를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 라인(300)은 압출 공정 중에 착색될 수 있다. 예를 들어, 도 7a는 공급기 라인(300A)을 하우징(705) 내로 공급하는 공급기(710)를 포함하는 하우징(705)을 포함하는 라인 압출기(700)의 실시예를 도시한다. 공급기 라인(300A)은 압출 헤드(715)를 통과하여 압출된 라인(300B)으로서 노즐(720) 밖으로 나온다. 이 예에서, 라인(300)은 압출기(700)를 통과하여 압출된 라인(300B)을 형성하도록 변형된다.
노즐(720)의 확대도(725)는 라인(300)을 착색하고 라인(300)에서 픽셀(110, 도 1a 및 도 1b 참조)을 생성하도록 구현된 잉크젯 시스템(721)을 포함하는 노즐(720)을 도시한다. 이 예에서, 잉크젯 시스템(721)은 CMYK 색소로 구현되고 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙 잉크를 각각 주입기(735C, 735M, 735Y, 735K)로 공급하는 공급기(740C, 740M, 740Y, 740K)를 포함한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 주입기(735)는 라인(300)이 프린팅 챔버(730)를 통과하는 동안 주입기 헤드(745C, 745M, 745Y, 745K)를 통해 라인(300)을 임프린트하도록 구현된다.
다양한 실시예에 따르면, 공급기 라인(300A)은 압출기 하우징(705) 내에서 가열될 수 있고, 위에서 논의된 바와 같이 잉크젯 시스템(721)을 통해 착색되는 좁은 라인(300)으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 액체 또는 고체 안료(예: 분말)가 프린팅 챔버(730)의 라인(300)에 넣어질 수 있다. 예를 들어, 이러한 색소는 스프레이, 롤러 또는 다른 적절한 방법을 통해 넣어질 수 있다.
일부 실시예에서, 라인(300)은 압출 공정 후에 착색될 수 있다. 예를 들어, 도 8a는 공급기 라인(300A)을 하우징(805)에 공급하는 공급기(810)를 포함하는 하우징(805)을 포함하는 라인 압출기(800)의 다른 실시예를 도시한다. 공급 라인(300A)은 압출 헤드(815)를 통과하고 압출된 라인(300B)이 되어 노즐(820) 밖으로 나온다. 이 예에서, 라인(300)은 압출기(800)를 통과하여 압출된 라인(300B)을 형성하도록 변형된다. 압출된 라인은 잉크젯 시스템(821)을 통과하여 착색된 라인(300C)을 생성한다.
확대도(825)에 도시된 바와 같이, 잉크젯 시스템(821)은 라인(300)을 착색시키고 압출된 라인(300B)에서 픽셀(110, 도 1a 및 도 1b 참조)을 생성하도록 구현될 수 있다. 이 예에서, 잉크젯 시스템(821)은 CMYK 색소로 구현되고 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙 잉크를 각각의 제트(835C, 835M, 835Y, 835K)에 각각 공급하는 잉크 공급기(840C, 840M, 840Y, 840K)를 포함한다. 제트(835)는 도 8b에 도시된 바와 같이 각각의 제트 헤드(845)를 통해 라인(300)을 임프린트하도록 구현된다. 도 8b는 블랙 제트(835K)의 하단의 확대도로서 블랙 제트(835K)의 제트 헤드(845)를 도시한다.
도 7a 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 일부 실시예는 라인(300)의 고온 압출을 포함할 수 있다. 추가의 실시예는 저온 압출 또는 임의의 다른 적절한 공정을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 압출기는 기판(625) 상에 압출된 라인을 위치 시키도록 이동 가능하게 구현될 수 있으며(도 6 참조), 이동이 가능하지 않을 수도 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 기판(625) 상에 이미 적층된 라인(300) 또는 기판(625)상에 압출된 라인(300)을 선택적으로 적층함으로써, 이러한 압출기는 적층된 라인(300)에 의해 정의된 픽셀 어레이(115)의 픽셀(120)에 의해 정의된 이미지(105)를 포함하는 3차원 물체(100)를 생성하도록 구현될 수 있다(도 1a 및 1b 참조).
또한, 압출 중 및 압출 후의 잉크 분사가 라인(300)의 착색의 몇 가지 예로서 도시되어 있지만, 추가 실시예는 분말 또는 액체 색소와 압출되는(압출 전 후, 또는 압출 중) 재료를 혼합하는 것; 압출되어 적층된 후에 압출물을 잉크젯 처리하는 것; 원하는 색상 열의 순서와 일치하는 순서로 라인 재료의 상이한 양을 압출기에 공급하는 것; 압출을 위해 영구적인 광변색성 물질을 사용하고 원하는 색상 시퀀스를 얻기 위해 압출된 라인(300)의 부분에 상이한 스펙트럼의 광을 적용하는 것; 압출을 위해 영구적인 전기변색성 물질을 사용하고 원하는 색상 시퀀스를 얻기 위해 압출된 라인(300)의 부분에 상이한 전기 방전을 인가하는 것; 압출을 위해 영구적인 열변색성 물질을 사용하고, 원하는 색상 시퀀스를 얻기 위해 압출된 라인(300)의 부분에 상이한 온도를 가하는 것 등을 포함할 수 있다.
이미지(105)를 포함하는 3차원 물체(100)를 생성하는 데 사용될 수 있는 디바이스 하드웨어 및 재료 이외에, 추가 실시예는 전술한 3차원 물체(100)를 설계하고 3차원 물체(100)를 생성하는 다양한 디바이스를 구동하는 방법 및 소프트웨어 제품에 관한 것이다. 예를 들어, 도 9는 이미지(105)를 포함하는 3차원 물체(100)를 생성하기 위한 방법(900)의 흐름도이다.
이 방법은 3차원 물체 사양을 얻는 블록(910)에서 시작된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 3차원 물체는 CAD(computer aided drawing) 환경에서 설계될 수 있고, 물체의 사양은 IGES(Initial Graphics Exchange Specification), JT(by Siemens PLM Software), Parasolid(by ShapeData/ Siemens PLM Software), PRC(Product Representation Compact), STEP(International Organization for Standardization(ISO) #10303), Stereolithigraphy/ Standard Tessellation Language(STL), Universal 3D(3D Industry Forum), VRML(Virtual Reality Modeling Language) 등을 포함하는 여러 가지 적절한 포맷으로 저장될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 사용자는 3D 이미지를 생성할 수 있으며, 다른 실시예에서 사용자는 다른 소스(예를 들어, 파일 다운로드, 3D 스캐닝 등)로부터 3차원 물체에 대한 사양을 얻을 수 있다.
블록(920)에서, 물체에 대응하는 이미지 데이터가 획득된다. 예를 들어, 이미지 데이터는 전술한 파일 포맷 또는 다른 포맷으로 존재할 수 있다. 전술한대로 사용자는 고유한 이미지를 생성하거나 다른 소스에서 이미지를 얻을 수 있다.
일 실시예에서, 사용자는 CAD 프로그램을 사용하여 3차원 물체를 설계하거나 3차원 물체와 이미지를 연관시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 사용자는 3차원 이미지를 페인팅하거나 착색시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 기존 이미지를 불러와서 3차원 물체와 연관시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 기존의 물체 및 이미지 데이터를 획득하여 사용할 수 있다.
블록(930)에서, 물체를 생성하기 위한 라인 경로가 결정된다. 예를 들어, 적층 가공 및 3D 프린팅의 분야에서, 3차원 물체와 관련된 데이터는 3차원 물체를 적층 가공 및 프린팅하기 위한 명령으로 변환될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 재료의 라인(300)의 저온 또는 고온 압출의 경우, 노즐(620, 720, 820, 도 6, 7a, 7b 및 8a 참조)이 이동하여 라인(300)을 가진 3차원 물체를 생성하도록 기판(625, 도 6 참조) 등에 대한 경로가 생성될 수 있다. 즉, 라인(300)이 기판에 이미 존재하는 물질(예를 들어, 압출된 라인(300) 또는 다른 재료) 및/또는 기판(625) 상에 적층되도록 하는 결정이 행해질 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 변환은 3D CAD 포맷에서 Massachusetts Institute of Technology에 의해 설계된 G 코드, STEP-NC(ISO # 10303, # 10303-238 및 # 14649), 또는 임의의 다른 적절한 수치 제어(NC) 프로그래밍 언어로의 변환일 수 있다.
다양한 실시예에서, 라인 경로는 적층되어 3차원 물체를 생성하는 다수의 수평 슬라이스 또는 층을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 라인 경로는 수직 슬라이스, 다수의 방향 또는 각도의 슬라이스 등을 포함하는 임의의 적합한 형태 일 수 있다. 라인 경로는 전체 3차원 물체에 대해 실질적으로 연속적이거나 라인(300)의 적층이 멈추었다가 다른 위치에서 다시 시작되는 하나 이상의 불연속적인 부분을 포함할 수 있다.
블록(940)에서, 3차원 물체와 관련된 이미지를 생성하는 라인 픽셀 사양이 결정된다. 예를 들어, 3차원 물체를 물리적으로 생성하기 위해 라인(300)이 적층될 위치를 결정하는 것 이외에, 라인(300)의 착색에 관한 결정이 이루어질 수 있다. 따라서, 라인(300)이 적층될 때 라인(300)이 라인(300)의 인접한 픽셀(110)에 의해 정의된 픽셀 어레이(115, 도 1a 및 1b 참조)를 생성하여 픽셀 어레이(115)는 원하는 이미지(105)를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에서, 라인(300)을 설계하는 것은 물체를 형성할 라인(300)의 각각의 픽셀에 대한 착색을 하는 것 또는 색소를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 설계는 라인(300)의 폭 또는 직경, 한번 적층된 라인(300)의 예상되는 폭 또는 직경, 라인(300)을 포함하는 재료 등을 기반으로 할 수 있다. 일부 실시예에서, 라인(300)을 설계하는 것은 픽셀 컬러, 픽셀 색소, 픽셀 첨가물, 픽셀 텍스처, 픽셀 불투명도, 픽셀 길이, 픽셀 폭, 라인 폭, 픽셀 형상, 라인 형상, 픽셀 재료 등을 선택하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 라인(300) 및 물체의 내부 부분은 물체의 외부 부분이 실질적으로 불투명한 경우 관찰되지 않을 수 있기 때문에 물체의 외부 부분(일부 실시예에서 구멍, 공동, 기공 등을 포함함)에 있는 라인(300)의 일부분을 식별하고, 라인(300)의 부분을 선택적으로 착색시키는 것이 유리할 수 있다. 색소 및 착색된 재료는 외부에서 보이는 물체의 부분을 저장할 수 있으므로 유리할 수 있다.
그러나, 일부 실시예에서, 라인(300) 및 물체의 일부분은 투명 및/또는 반투명일 수 있으며, 외부 부분이 아닌 물체의 색 또는 색소 부분에 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, (예를 들어, 호박으로 보존된 거미와 같이) 고체 물체가 물체 내에 매달려있는 것처럼 보이도록, 물체의 내부 부분을 색칠하는 것이 바람직할 수 있으며, 보호된 내부 이미지 층 등을 가질 수 있다.
라인(300)의 일부분이 착색되고 라인(300)의 다른 부분이 상술한 바와 같이 착색되지 않는 그러한 실시예에서, 라인 경로(예를 들어, 도 9의 블록 930 참조)를 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 착색 부분은 가능한 한 연속적이며 긴 그룹으로 적층된다. 이는 결과 이미지의 정확성과 품질을 향상시키는 데 바람직할 수 있습니다.
예를 들어, 도 10a-c를 참조하면, 3차원 물체(이 예에서는 원)의 층 또는 슬라이스가 생성될 수 있는 다양한 방법이 있다. 도 10a는 원형이 형성될 때까지 다양한 길이의 다수의 수직 열을 적층함으로써 원형이 생성되는 예시적인 적층 경로(1001)를 도시한다. 본 실시예에서, 원의 외부 부분만 착색되고 내부 부분이 착색되지 않으면, 이러한 착색 부분은 각 수직 열의 시작 및 끝의 작은 부분 일 것이다. 따라서, 이러한 라인 경로는 일부 실시예에서 바람직하지 않을 수 있다.
대조적으로, 도 10b 및 도 10c는 원의 외주가 처음으로(또는 마지막으로) 적층될 수 있는 라인 경로(1002, 1003)의 실시예를 도시한다. 예를 들어, 도 10b는 원의 외부 부분이 먼저 적층된 다음 원의 내부 부분이 점점 더 작은 동심원을 통해 적층되는 경로(1002)를 도시한다. 다른 실시예에서, 내부 동심원이 먼저 형성될 수 있고 원의 외부 부분이 마지막으로 적층될 수 있다.
유사하게, 도 10c는 원형의 외부 부분이 먼저 적층된 다음 원의 내부가 다수의 평행선을 통해 적층되는 경로(1003)를 도시한다. 다른 실시예에서, 내부 평행선이 먼저 형성될 수 있고 원의 외부 부분이 마지막으로 적층될 수 있다.
도 10b 및 도 10c에 도시된 바와 같은 경로에 대해, 원의 외부 부분만 착색되고 내부 부분이 착색되지 않는 경우, 이러한 라인 경로(1002, 1003)는 모든 컬러 라인을 먼저(다른 실시예에서는 마지막으로) 적층한다, 그리고 마지막으로(다른 실시예에서는 맨 처음으로) 착색되지 않는 컬러 내부 라인을 적층할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이는 일부 실시예에서 바람직할 수 있다.
설명된 실시예는 다양한 변형 및 대안적인 형태가 가능하며, 그 특정 예가 도면의 예로서 도시되고 본 명세서에서 상세히 설명된다. 그러나, 개시된 실시예는 개시된 특정 형태 또는 방법에 한정되지 않으며, 본 개시는 모든 변경, 등가물 및 대안을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (45)

  1. 적층 가공을 통해 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 가진 3차원 물체를 제조하는 연장된 라인으로서,
    상기 연장된 라인의 길이를 따라 배치되는 다수의 픽셀을 포함하고,
    상기 픽셀은 상기 픽셀 어레이를 생성하도록 구현되고, 상기 각각의 픽셀은 픽셀 바디에 의해 정의되는 연장된 라인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 픽셀 바디는 연속적인 라인을 생성하도록 상단부 및 하단부에서 연결되어 적층되는 연장된 라인.
  3. 제 2 항에 있어서,
    다수의 인접한 픽셀 바디 사이에 배치된 경계 바디를 더 포함하는 연장된 라인.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 픽셀 바디는 제 1 재료를 포함하고 제 2 픽셀 바디는 제 2 재료를 포함하는 연장된 라인.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 픽셀은 상기 픽셀 바디에 의해 정의된 공동을 포함하는 연장된 라인.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 원통형인 연장된 라인.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 구형인 연장된 라인.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 직사각형인 연장된 라인.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 자성에 의해 서로 연결되는 연장된 라인.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 각각 폴리머, 금속, 세라믹 석고 중의 하나이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 상이한 연장된 라인.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장된 라인은 연속적인 라인 바디에 의해 정의되고, 상기 픽셀은 상기 라인 바디의 개별적인 착색 부분에 의해 정의되는 연장된 라인.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀은 다수의 상이한 컬러에 의해 정의되는 연장된 라인.
  13. 제 1 항에 따른 연장된 라인을 포함하는 3차원 물체로서,
    상기 연장된 라인의 상기 픽셀은 이미지를 정의하는 픽셀 어레이를 정의하는 3차원 물체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이의 부분은 상기 3차원 물체의 외면에 의해 정의되는 3차원 물체.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이의 부분은 상기 3차원 물체의 내부에 의해 정의되는 3차원 물체.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는 CMYK 이미지를 정의하는 3차원 물체.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 픽셀 어레이는 상기 연장된 라인의 다수의 적층된 층에 의해 정의되는 3차원 물체.
  18. 픽셀의 연장된 라인을 적층하는 3차원 프린팅 시스템으로서,
    상기 픽셀의 연장된 라인을 수용하도록 구현된 하우징을 포함하고,
    상기 픽셀의 연장된 라인은 다수의 픽셀을 포함하고, 상기 각 픽셀은 픽셀 바디에 의해 정의되고,
    상기 하우징은 상기 픽셀의 연장된 라인을 출력하도록 구현된 노즐을 포함하는 3차원 프린팅 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 픽셀의 연장된 라인의 부분을 가열하도록 구현된 가열 요소를 더 포함하는 3차원 프린팅 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 픽셀 바디는 연속적인 라인을 생성하도록 상단부 및 하단부에서 연결되어 적층되는 3차원 프린팅 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    경계 바디는 각각 다수의 인접한 픽셀 바디 사이에 배치되는 3차원 프린팅 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 픽셀은 상기 픽셀 바디에 의해 정의된 공동을 포함하는 3차원 프린팅 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    제 1 픽셀 바디는 제 1 재료를 포함하고 제 2 픽셀 바디는 제 2 재료를 포함하는 3차원 프린팅 시스템.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 각각 폴리머, 금속, 세라믹 석고 중의 하나이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 상이한 3차원 프린팅 시스템.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 원통형인 3차원 프린팅 시스템.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 구형인 3차원 프린팅 시스템.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 직사각형인 3차원 프린팅 시스템.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 픽셀은 다수의 상이한 컬러를 포함하는 3차원 프린팅 시스템.
  29. 제 18 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 자성에 의해 서로 연결되는 3차원 프린팅 시스템.
  30. 3차원 물체를 프린팅하는데 사용되는 압출물을 생성하는 3차원 프린팅 시스템으로서,
    필라멘트를 수용하도록 구현된 압출기;
    상기 필라멘트를 상기 압출기에 공급하는 공급기; 및
    상기 필라멘트에 착색 염료를 주입하는 주입기를 포함하는 3차원 프린팅 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 필라멘트는 픽셀의 연장된 라인을 포함하는 3차원 프린팅 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 압출기는 상기 필라멘트를 수용하도록 구현되고, 상기 필라멘트가 상기 압출기의 압출기 헤드를 통해 압출 가능해지는 온도로 상기 필라멘트의 온도를 증가시키는 3차원 프린팅 시스템.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 주입기는 상기 압출기로부터 상기 필라멘트가 압출되기 이전에 상기 필라멘트로 착색 염료를 주입하도록 구현되는 3차원 프린팅 시스템.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 주입기는 상기 압출기로부터 상기 필라멘트가 압출된 이후에 상기 필라멘트로 착색 염료를 주입하도록 구현되는 3차원 프린팅 시스템.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 주입기는 잉크젯 프린팅 과정을 통해 상기 필라멘트로 착색 염료를 주입하도록 구현되는 3차원 프린팅 시스템.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 압출기 시스템은 상기 필라멘트를 적층시켜서 상기 라인의 픽셀에 의해 정의되는 픽셀 어레이에 의해 정의되는 이미지를 가진 3차원 물체를 생성하도록 구현되는 3차원 프린팅 시스템.
  37. 적층 가공를 통해 픽셀 어레이에 의해 정의되는 이미지를 가지는 3차원 물체를 생성하는 방법으로서,
    상기 3차원 물체의 사양을 얻는 단계;
    상기 3차원 물체에 대응하는 이미지 데이터를 얻는 단계;
    상기 3차원 물체를 생성하기 위해 라인 경로를 결정하는 단계; 및
    상기 3차원 물체에서 상기 이미지 데이터에 의해 정의된 이미지를 생성하기 위해 라인 픽셀 사양을 결정하는 단계; 를 포함하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 결정된 라인 픽셀 사양에 기반하여 라인을 생성하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 결정된 라인 픽셀 사양에 의해 정의된 순서대로 적어도 두 개의 고유한 재료를 가지는 다수의 픽셀 바디를 서로 연결하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 고유한 재료는 제 1 재료 및 제 2 재료이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 각각 폴리머, 금속, 세라믹 석고 중의 하나이고, 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 상이한 방법.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 라인의 픽셀에 의해 정의된 픽셀 어레이에 의해 정의된 이미지를 가지는 상기 3차원 물체를 생성하기 위해 상기 결정된 라인 경로를 기반으로 상기 생성된 라인을 적층시키는 단계; 를 더 포함하는 방법.
  42. 제 38 항에 있어서,
    상기 라인을 생성하는 단계는 압출을 포함하는 방법.
  43. 제 38 항에 있어서,
    상기 라인을 생성하는 단계는 잉크젯 프린팅을 통해 다수의 픽셀을 생성하는 것을 포함하는 방법.
  44. 제 38 항에 있어서,
    상기 라인을 생성하는 단계는 상기 라인 픽셀 사양에 의해 정의된 순서에 따라 다수의 픽셀 바디를 서로 연결하는 것을 포함하는 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 픽셀 바디는 자성을 통해 서로 연결되는 방법.

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