KR20180019677A - 일체형 복합 몰드의 부가 제조에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법에 관한 것으로, 이때 복합 몰드는 일체형 부재로서 및 조립된 형태로 각각의 코어와 동시에 생성된다. 착탈식 용기(1)에서 분말 물질로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템은 이동식 기저부를 구비하고, 이동식 기저부는 이동식 기저부를 승하강시키기 위한 장치(4)와 분리되어 있으며, 3차원 모델의 층별 생성을 위한 시스템에 내장되도록 구성된다. 몰드의 생성은 분말 재료 층의 도포 및 볼륨 내에서만 미리 정해진 프로그램/패턴에 따라 선택적으로 첨가되는 결합제를 통한 각 층의 입자의 결합에 의해 행해지며. 이에 따라 고형의 바디 모델이 생성되도록 구성된다. 이러한 절차는 전체 볼륨이 구성될 때까지 반복적으로 수행되며, 작업 공동에서 불필요한 분말 재료를 제거한 후에, 생성된 용기(1)로부터 이들을 제거하지 않고도 최종 몰드에서 직접 주조가 가능하도록 구성된다.

Description

일체형 복합 몰드의 부가 제조에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법 및 시스템

본 발명은 이동식 기저판을 구비한 탈착식 용기 내에 분말 재료로부터 일체형 복합 몰드를 부가 제조함으로써 주조 부품을 직접 주조하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 분말 재료(모래)의 층을 도포하고 각 층의 입자를 볼륨 내에서만 소정의 프로그램/템플릿에 따라 선택적으로 첨가된 결합제 물질에 의해 대량으로 결합시킴으로써 솔리드 모델을 제조하는 한편, 전체 볼륨을 만들기 위한 일관된 반복 작업에 의해 불필요한 재료의 제거 후에 획득된 일체형 복합 몰드에서 직접 주조가 가능하도록 구성된다.

몰드에서 제품을 주조하기 위한 공지된 방법으로는 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하는 방법이 있다. 이러한 공지된 방법에서 몰드는 2개 이상의 쉘(shell) 및 선택적으로 구비되는 각 코어(core)로 구성되는데, 이들은 서로 독립적인 개별 부재들로 제조된다. 이러한 부재들의 제조 후, 이들은 특수한 몰딩 박스에 배치되어 조립되는데, 이로 인해 정밀도의 약화, 몰드 제작 공정의 지연 및 비용 증가 등을 초래함으로써, 이러한 몰드에서의 주조를 비효율적으로 만든다.

분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 공지된 시스템(미국 특허 공개번호 US 2004/0035542A1, US 2004/0026418A1)에서, 재료 층의 도포가 수행되는 작업 플레이트의 상하강을 위한 장치는 착탈식 기저부가 작업 플레이트인 착탈식 용기의 일부분으로 구성되며. 상하강 장치의 수직 구동은 착탈식 용기에 배치된 스크류 기어에 의해 수행된다.

구동 장치가 내장된 리프팅 시스템은 동기식 운동이 필요하다는 단점을 갖는데, 이러한 동기식 운동은 기술적 구현이 어렵고 구성 부품들의 정밀 제조가 필요하기 때문이다. 또한, 오염 물질로부터의 보호가 어렵고 더욱 잦은 유지보수를 필요로 한다. 이러한 내장식 구동 장치의 또 다른 단점으로는 초기의 열 유입 및 높은 수준의 가열로 인해 직접 주조를 위한 용기를 사용할 수 없다는 것이다.

본 발명의 목적은 복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법을 제공하는 것이며, 이때 복합 몰드는 일체형 부재로서 각각의 코어와 함께 동시에 제조되도록 구성된다. 본 발명의 또 다른 목적은 제조된 복합 몰드 내에서 이들을 조립된 용기로부터 제거하지 않고 직접 주조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템을 제공하는 것으로, 이때 3차원 모델이 제조되는 용기는 작업 플레이트를 승하강시키기 위한 장치와 분리되도록 구성된다. 본 발명의 또 다른 목적은 작업 플레이트를 승하강시키기 위한 신뢰성 있는 소형 장치를 제공하는 것으로, 이러한 장치는 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템에 통합되도록 구성된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따라, 복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법이 제공되며, 그 연속 단계들은 다음과 같다:

- 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템에서 수직으로 이동 가능한 작업대 상에 분말 재료 및 적절한 결합제(binder)의 순차적 도포를 포함하는 복합 몰드의 층별 생성 단계, 이때 결합제의 도포는 생성되는 몰드의 층 위에 미리 설정된 패턴에 따라 수행되고, 상기 작업대는 시스템의 작업 영역에 위치한 직접 주조용 착탈식 용기의 수직 이동식 기저부이며, 상기 이동식 기저부 상에 하나 이상의 코어가 포함되거나 포함되지 않은 하나 이상의 일체형 비분리식 복합 몰드가 생성되도록 구성되며;

- 복합 몰드의 생성 이전 단계에서 용기의 전체 작동 높이가 사용되지 않았을 때 전술한 하나 이상의 몰드가 생성된 후, 하부 위치에서 이동식 기저부를 하강시키는 단계;

- 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템의 작업 영역으로부터 이미 생성된 하나 이상의 몰드를 직접 주조하기 위해 용기를 제거하는 단계;

- 주조 부품의 제조를 위해 용기로 직접 주조하도록 구성된 상기 하나 이상의 몰드의 작업 공동(working cavity)으로부터 작업 공동의 형상에 따라 달라지는 흡입 또는 유출에 의해 과량의 결합되지 않은 분말 재료를 제거하는 단계;

- 상기 용기로부터 이들을 제거하지 않고 상기 하나 이상의 몰드에서 직접 주조하는 단계;

- 이들을 냉각하고 잔류 분말 재료를 세척한 다음, 동일한 용기로부터 주조 부품들을 제거하는 단계;

- 원하는 주조 부품이 얻어질 때까지 스프루 시스템(sprue system), 피더 헤드(feeder head) 및 주조 부품의 기타 요소들을 최종 제거하는 단계.

본 발명에 따르면, 복합 몰드는 일체형 몰드로서 각각의 코어와 함께 동시에 조립된 형태로 생성되며, 그런 다음 과량의 결합되지 않은 분말 재료가 제거되어 용융 금속으로 충진될 작업 공동을 갖는 몰드를 형성하도록 구성된다. 이에 따라 종래의 기술에서와 같이 별도의 몰드 및 코어를 생성할 필요없이, 착탈식 용기의 일체형 복합 몰드 내에서 직접 주조가 가능하도록 구성된다.

바람직하게는, 분말 재료의 제거는 진동 또는 진공 흡입에 의해, 또는 둘 모두의 조합에 의해 수행된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 직접 주조용 용기의 이동식 기저부는 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템 내에 통합되어 있는 이동식 기저부의 승하강 장치에 의해, 상단부 위치와 하단부 위치 사이에서 수직으로 이동하도록 구성된다.

몰드의 생성 중에, 직접 주조용 용기는 리테이너(retainer)에 의해, 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템에 배치되고 고정된다.

본 발명에 따라, 직접 주조를 위해 분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 수직 이동식 작업대, 및 상기 작업대 상에 생성되는 3차원 물체의 층 위에 미리 설정된 패턴을 따라 분말 재료 및 적절한 결합제를 다중 순차적으로 도포하기 위한 장치를 포함하며, 이때 도포 장치는 상기 언급된 작업대의 위쪽에 위치하고, 상기 작업대는 직접 주조용 착탈식 용기의 수직 이동식 기저부이다. 상기 시스템은 또한 상단부 위치와 하단부 위치 사이에서 상기 용기의 수직 이동식 기저부를 승강시키고 단계적으로 하강시키는 내장 장치를 포함하며, 이때 이동식 기저부는 하단부 위치에 도달할 때 용기 밖으로 이탈하는 것이 제한되도록 구성되며, 상기 용기는 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템으로부터 제거된 후에 직접 주조가 가능한 재료로 만들어진다.

바람직하게는, 착탈식 용기의 기저부에는 4개의 회전식 바퀴(swivel wheel)가 제공된다.

바람직하게는, 시스템은 작동 위치에서 착탈식 용기를 배치 및 고정하기 위한 리테이너를 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 수직 이동식 기저부의 승하강 장치는 시스템의 베이스에 장착되고 착탈식 용기의 아래쪽에 위치하며 시스템의 작업 위치에 고정되는 시저 리프트 시스템(scissor lifting system)을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 착탈식 용기의 수직 이동식 기저부의 승하강 장치는 콤팩트하고 착탈식 용기의 아래쪽에 붙박이 형태로 배치될 수 있는 시저형(scissor type)의 시스템이다. 이러한 시저형 구동 시스템은 용기의 외부에 배치되어 용기 내에 통합된 승강 장치의 단점을 회피함으로써, 시스템으로부터 제거 및 과량의 결합되지 않은 분말 재료를 세정하여 용융 금속으로 충진되는 작업 공동을 형성한 후에 착탈식 용기로 직접 주조가 가능하도록 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 시저 리프팅 시스템은 서로 이격 배치된 2쌍의 세장형 시저 아암들로 구성되며, 각쌍의 2개의 아암은 서로 십자형으로 교차 배치되고, 2쌍의 아암들은 아암들의 교차점에서 중앙축에 의해 및 아암들의 단부들과 연결된 4개의 단부축에 의해 상호 연결되며, 2개의 단부축은 아암의 하단부와 연결되고 수직으로 고정되며, 한쪽 하단부축은 수평으로 고정되며 다른쪽 하단부축은 수평 이동 가능하고 2개의 수평 하부 레일에 의해 안내되며, 다른 상단부축은 수평 방향으로 이동 가능하고 2개의 수평 상부 레일에 의해 안내되며, 시저 리프팅 시스템의 구동 장치는 대향식 베어링지지 스크류 너트 기어를 구동하는 감속 기어를 갖는 전기 모터를 포함하고, 이때 스크류 너트 기어는 2개의 수평 베어링 빔(bearing beam)에 의해 각각 운반되는 2세트의 4개의 롤러를 2개의 반대 방향으로 구동하도록 구성되며, 베어링 빔은 양측면에 배치되는 한편 수평면에서 중앙축에 평행하도록 구성되고, 각각의 베어링 빔의 대향 단부 상에는 2개의 롤러가 서로 인접하게 장착됨으로써 한쪽 아암의 측면들 중 한쪽에 각각 일정하게 접촉하는 한편 회전 가능하도록 구성되며, 아암들의 측면들은 중앙축의 수평면을 향하고, 시저 시스템의 구동 장치는 롤러 캐리어의 분리 방향으로 각 쌍의 시저 아암들의 단부들을 중앙축의 수평면을 향해 함께 이동시키는 한편 상부 지지 부재를 각각 하강 시키도록 구성되며, 롤러 캐리어를 함께 운반하는 방향으로 시저 아암들의 단부들을 중앙축의 수평면으로부터 멀어지도록 이동시키는 한편 상부 지지 부재를 상승시키도록 구성되며, 구동 장치는 전기적이며 보호식 플렉시블 배선이 장착되도록 구성된다.

본 발명에 따라, 복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법이 제공되며, 또한, 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템이 제공된다.

본 발명에 따른 방법 및 시스템은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 범위를 제한하지 않는 범위 내에서 주어진 바람직한 실시예들에 의해서 보다 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템의 사시도이다.
도 2는 승강 장치 위에 배치되고 층별 생성 시스템의 작동 위치에 있는 직접 주조용 용기를 도시하며, 이때 용기의 이동식 기저부는 상단 위치에 있다.
도 3는 승강 장치 위에 배치되고 층별 생성 시스템의 작동 위치에 있는 직접 주조용 용기를 도시하며, 이때 용기의 이동식 기저부는 하단 위치에 있다.
도 4는 직접 주조용 용기 및 상부 위치에서 승하강을 위한 시저 시스템의 측면 사시도를 도시한다. 도 4 및 도 5의 경우 시저 시스템의 한쌍의 아암 중 하나만을 도시한다.
도 5는 직접 주조용 용기 및 상부 위치에서 승하강을 위한 시저 시스템의 정면도를 도시한다.
도 6은 생성된 몰드들을 구비한 직접 주조용 용기를 도시한 단면도로 오른쪽에서 왼쪽으로 각각:
- 작업 공동에서 결합되지 않은 분말 재료가 제거되지 않은 형태로 완성된 몰드,
- 과량의 결합되지 않은 분말 재료를 작업 공동으로부터 흡입에 의해 제거한 상태의 몰드,
- 자유로운 작업 공동을 구비한 직접 주조를 할 준비가 된 몰드를 도시한다.
도 7은 직접 주조 단계에서, 생성된 몰드들을 구비한 직접 주조용 용기를 도시한 단면도이다.
도 8은 몰드가 제거되었지만 아직 스프루(sprue)가 제거되지 않은 상태의 완성된 주조 부품을 도시한다.

본 발명에 따르면, 직접 주조 방법에 사용하기 위한 복합 몰드의 생성은 모래와 같은 분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템에 의해 수행된다. 도 1은 본 발명의 범위를 제한하지 않는 범위 내에서 예로서 주어진, 분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템의 개략도이다. 상기 시스템은 수직 이동식 작업대(2), 분말 재료를 다중 순차적으로 도포하기 위한 장치(41), 분말 재료 로딩 장치(42), 상기 작업대(2) 상에 생성되는 3차원 물체의 층에 걸쳐 미리 설정된 패턴을 따라 적절한 결합제(binding agent)를 다중 도포하기 위한 장치(43)를 포함하며, 이때 도포 장치들(41, 43)은 작업대(2)의 위쪽에 배치된다. 시스템의 부재들은 지지 구조체(44)의 이동 가능성에 따라 배치되어 설치되도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 작업대(2)는 직접 주조용 착탈식 용기(1)의 수직 이동식 기저부이다. 바람직하게는, 용기(1)는 작업 영역과 동일한 면적을 가지며, 또한 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템의 높이와 동일한 높이를 갖는다. 용기(1)가 비어 있을 때, 이동식 기저부(2)는 용기(1)의 하부에 위치한다. 이동식 기저부(2)는 하단 위치에 도달할 때 용기(1) 밖으로 이탈하는 것을 제한함으로써, 층별 생성용 시스템으로부터의 제거 후에 용기 내에 직접 주조가 가능하도록 구성된다. 용기(1)는 300℃까지의 온도에 견딜 수 있는 구조용 강과 같은 직접 주조에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다.

바람직하게는, 시스템에는 작동 위치에서 용기(1)를 고정하기 위한 리테이너(3)가 제공된다. 리테이너는 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템의 베이스에 붙박이 형태로 설치된다.

상기 시스템은 또한 상단부 위치와 하단부 위치 사이에서 상기 수직 이동식 기저부(2)를 승강 및 단계적으로 하강시키도록 구성된 일체형 리프팅 장치(4)를 포함한다. 리프팅 장치(4)는 시스템의 베이스에 통합되며, 시스템의 작업 영역, 직접 주조용 용기(1)의 작업 위치 아래쪽에 각각 배치된다. 바람직하게는, 리프팅 장치(4)는 시저식이며, 초기의 낮은 높이로부터 높은 승강의 실현을 가능하게 하는 시저식 운동역학적 구조를 가지고 있다.

도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예에서, 리프팅 장치(4)는 서로 이격 배치된 2쌍의 세장형의 시저 아암으로 구성된 시저 리프팅 시스템이고, 각쌍의 2개의 아암(10 및 11)은 서로 십자형으로 교차 배치되며 상부 지지부재(5)를 승하강시키에 적합하도록 구성된다. 상부 지지부재는 본 발명에 따른 용기(1)의 이동식 기저부(2)의 하부와 접촉하도록 설계된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상부 지지부재(35)는 상부 수평 지지 플레이트 및 4개의 측벽으로 이루어진, 밑면이 개방된 직사각형의 형상을 갖는다. 또한 본 발명의 바람직한 실시예에서, 하단부 위치에 있을 때의 상부 지지부재(35)는 시스템에서 직접 주조용 용기(1)의 교체 중, 시저 리프팅 시스템(4)을 오염으로부터 보호하는 덮개(lid) 역할을 한다. 두쌍의 아암들(10, 11)은 아암들의 교차점 및 두쌍의 아암들(10, 11)의 단부를 연결하는 4개의 단부 축에서 하나의 중심 축(12)에 의해 상호 연결된다. 2개의 단부 축(13, 16)은 각각 암들(11, 10)의 하단부를 연결하고, 수직으로 고정되며, 이때 한쪽 하단부 축(13)은 수평으로 고정되고 시스템의 베이스에 회전 가능하게 장착되며, 다른쪽 하단부 축(16)은 수평으로 이동 가능하고 시스템의 베이스에 고정된 2개의 수평 하부 레일(21)에 의해 안내되도록 구성된다. 다른 2개의 단부 축(14, 15)은 각각 아암(11, 10)의 상단부를 연결하고, 한쪽 상단부 축(15)은 수평으로 고정되어 상부 지지 부재(36)의 두 측벽에 회전 가능하게 장착되며, 다른쪽 상단부 축(14)은 수평으로 이동 가능하고 상기 상부 지지 부재(36)의 측벽에 고정 된 2개의 수평 상부 레일(22)에 의해 안내되도록 구성된다. 시저 리프팅 시스템의 구동 장치는 대향하는 베어링 지지식 스크류-너트 기어(19)를 구동하는 감속 기어(20)를 갖는 전기 모터를 포함하는데, 이 기어에 의해 2개의 수평 베어링 빔(23, 24)에 의해 각각 지지되는 2세트의 4개의 롤러(17)를 2개의 대향 방향으로 구동하도록 구성된다. 롤러의 베어링 빔은 그 수평면에서 볼때 중앙 축(12)에 평행하게 양쪽으로 배치된다. 각 베어링 빔(23 또는 24)의 대향 단부에는 서로 인접한 2개의 롤러가 장착됨으로서, 중앙 축(12)의 수평면을 향하는 2개의 시저 아암(10 또는 11) 중 한쪽 아암의 측면들 중 한쪽에 일정하게 접촉하고 롤링 가능하도록 구성된다. 시저 시스템의 구동 장치는, 베어링 빔(23, 24)의 분리 방향으로 각 쌍의 시저 아암(10, 11)의 단부가 각각 중심 축(12)의 수평면을 향해 함께 모이면서 용기(1)의 이동식 기저부(2)를 하강시키는 한편, 베어링 빔(23, 24)이 함께 모이는 방향으로 시저 아암(10, 11)의 단부가 각각 중심 축(12)의 수평면으로부터 멀리 이동되면서 이동식 기저부(2)를 상승시키도록 구성된다. 구동 장치는 전기식으로 구성되며 보호식 플렉시블 배선(25)이 장착된다.

직접 주조를 위한 시스템은 도 1과는 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 분말 재료 및 결합제를 도포하기 위한 장치는 서로에 대해 상이한 방식으로 구성 및 배치될 수 있으며, 예컨대, 나란히 배치될 수 있다. 이들은 공통된 도포 유닛의 일부이거나 2개, 3개 또는 그 이상의 독립적인 장치일 수도 있다.

본 발명에 따른 복합 몰드의 층별 생성에 의한 주조 부품의 직접 주조 방법은 몇개의 연속 단계를 포함한다.

제1단계에서, 복합 몰드의 층별 생성은 예컨대 상기 언급된 시스템과 같은 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템에서 수직 이동식 작업대(2) 상에 분말 재료 및 적절한 결합제를 다중 순차 도포함으로서 의해 수행된다. 결합제의 도포는 생성되는 몰드의 층 위에 미리 설정된 패턴에 따라 수행된다. 상기 작업대(2)는 직접 주조용 착탈식 용기(1)의 수직 이동식 기저부이며, 수직 이동식 기저부 상에 하나 이상의 코어가 포함되거나 포함하지 않은 하나 이상의 일체형 비분리식 복합 몰드(27)가 생성되도록 구성된다.

작업을 시작하기 전에, 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템에는 직접 주조를 위한 빈 용기(1)가 적재되며, 상기 용기는 시스템에 통합된 리프팅 장치(4) 위쪽의 시스템의 작동 영역에 배치되고, 잠기도록 구성된다. 시스템 내의 작업 위치에서 용기(1)의 고정은 리테이너(3)에 의해 수행된다. 그런 다음, 리프팅 장치(4)는 용기(1)의 상단부에서 층의 도포를 위한 작업 평면으로 이동식 기저부(2)를 상승시킨다. 도포 장치(41, 43)에 의한 재료의 도포 및 결합제의 후속 도포는 용기의 상부 에지와 정렬되는 이동식 기저부(2)의 상단 위치에서 시작된다(도 2).

분말 물질의 층 및 결합제의 각각 도포 후, 증착 레벨이 항상 일정해야 하므로, 이미 형성된 층들은 하나의 층의 두께와 동일한 단계만큼 낮춰져야 한다. 각 층 및 바인더의 도포 후에, 리프팅 장치(4)는 층의 두께와 동일한 단계만큼 이동식 기저부(2)를 하강시키며, 이 절차는 물체의 생성이 완료될 때까지 또는 수직 방향으로 기저부의 전체 스트로크가 완료될 때까지 여러번 수행된다.

복합 몰드(27)의 생성 단계에서 용기(1)의 전체 작동 높이가 사용되지 않는 경우에는, 하단부 위치에서 이동식 기저부(2)를 낮추는 단계가 뒤따른다.

다음 단계에서, 이미 생성된 하나 이상의 몰드(27)를 갖는 직접 주조용 용기는 가장 낮은 위치에 있는 리프팅 장치(4)를 통과하는 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템으로부터 수동 또는 자동으로 제거된다. 용기(1)는 가능한 한 최단 시간 내에 시스템의 후속 동작 사이클을 위한 또 다른 동일한 용기로 대체됨으로써, 전체 사이클의 보다 큰 성능을 달성하도록 구성된다. 후속 용기(1)는 고정 부재(3)를 사용하여 고정식으로 설정되며, 고정 부재는 그의 정확한 위치를 결정하고 이동 가능하지 않도록 구성된다.

상기 방법의 다음 단계에서, 시스템으로부터 제거된 용기(1)는 과량의 결합되지 않은 분말 재료(29)를 제거하도록 빼냄으로써 용융 금속으로 충진되는 몰드(27)의 작업 공동을 형성하도록 구성된다. 이와 동시에, 용기(1)를 채우고 몰드(27)의 외측을 둘러싸는 결합되지 않은 분말 재료(26)는 제거되지 않는다. 바람직하게는, 몰드(27)의 작업 공동으로부터 분말 재료(29)를 제거하는 방법은 진동 또는 진공 흡입에 의해 또는 둘 모두의 조합에 의해 수행된다. 도 6은 진공 추출 장치(28)를 개략적으로 도시한다. 작업 공동을 세정한 후에, 기계로부터 제거된 후 제거 가능한 용기(1)에서 주조 몰드(27)로 직접 주조할 수 있는 가능성이 생성된다.

다음 단계는 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 상기 용기(1)로부터 분말 재료의 제거 없이 상기 하나 이상의 몰드(27)에서 용융물(30)을 직접 주조하는 단계이다.

주조된 부품(31)의 냉각 후에, 이들은 용기(1)로부터 제거되고 잔류 분말 재료(26)를 세정하도록 구성된다.

상기 방법의 최종 단계에서, 스프루 시스템, 공급기 헤드 및 주조 부품(31)의 다른 요소들은 원하는 주조 부품이 얻어질 때까지 완전히 제거되도록 구성된다.

당업자에게 있어서, 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 방법 및 시스템에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있음이 명백 할 것이다. 시스템의 모든 부분들은 기술적으로 동등한 요소들로 대체될 수 있다.

기술적인 특징을 나타내는 참조 번호들은 청구 범위의 명료성을 증가시키기 위한 목적으로 본 발명의 청구 범위에 포함된 것으로, 따라서 이들 참조 번호들은 이들 참조 번호들에 의해 지시된 요소들의 해석에 어떠한 제한적인 영향을 미치지 않는다.

Claims (9)

1. 복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
   - 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템에서 수직으로 이동 가능한 작업대(2) 상에 분말 재료 및 적절한 결합제의 다중 순차적 도포를 포함하는 복합 몰드의 층별 생성 단계, 이때 결합제의 도포는 생성되는 몰드의 후속층 위에 미리 설정된 패턴에 따라 수행되고, 상기 작업대(2)는 시스템의 작업 영역에 위치한 직접 주조용 착탈식 용기(1)의 수직 이동식 기저부이며, 상기 이동식 기저부 상(2)에 하나 이상의 코어가 포함되거나 포함되지 않은 하나 이상의 일체형 비분리식 복합 몰드(27)가 생성되도록 구성되며;
   - 복합 몰드의 생성 이전 단계에서 용기(1)의 전체 작동 높이가 사용되지 않았을 때 상기 하나 이상의 몰드(27)가 생성된 후, 하부 위치에서 이동식 기저부(2)를 하강시키는 단계;
   - 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템의 작업 영역으로부터 이미 생성된 하나 이상의 몰드(27)를 직접 주조하기 위해 용기(1)를 제거하는 단계;
   - 주조 부품(31)의 제조를 위해 용기(1)로 직접 주조하도록 구성된 상기 하나 이상의 몰드(27)의 작업 공동(working cavity)으로부터 과량의 결합되지 않은 분말 재료(29)를 제거하는 단계;
   - 상기 용기(1)로부터 분말 재료를 제거하지 않고 상기 하나 이상의 몰드(27)에서 직접 주조하는 단계;
   - 주조 부품들을 냉각하고 잔류 분말 재료를 세척한 다음, 상기 용기로부터 주조 부품들을 제거하는 단계;
   - 원하는 주조 부품이 얻어질 때까지 스프루 시스템(sprue system), 피더 헤드(feeder head) 및 주조 부품들의 기타 요소들을 최종 제거하는 단계;를 포함하는
   복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   분말 재료(29)의 제거는 진동 또는 진공 흡입에 의해, 또는 둘 모두의 조합에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는
   복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 직접 주조용 용기(1)의 이동식 기저부(2)는 분말 재료로부터 3차원 모델을 층별로 생성하기 위한 시스템 내에 통합되어 있는 이동식 기저부(2)의 승하강 장치(4)에 의해, 상단부 위치와 하단부 위치 사이에서 수직으로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
   복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   몰드의 생성 중에 직접 주조용 용기(1)는 리테이너(3)에 의해 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템에 배치되고 고정되는 것을 특징으로 하는
   복합 몰드의 층별 생성에 의해 주조 부품을 직접 주조하는 방법.
5. 제1항의 방법에 따라 직접 주조를 위해 분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템에 있어서,
   상기 시스템은 수직 이동식 작업대(2), 및 상기 작업대(2) 상에 생성되는 3차원 물체의 층 위에 미리 설정된 패턴을 따라 분말 재료 및 적절한 결합제를 다중 순차적으로 도포하기 위한 장치 또는 장치들(41 및 43)을 포함하며, 이때 도포 장치들(41 및 43)은 상기 작업대(2)의 위쪽에 위치하고, 상기 작업대(2)는 착탈식 용기(1)의 수직 이동식 기저부이며, 상기 이동식 기저부(2)는 하단부 위치에 도달할 때 착탈식 용기(1) 밖으로 이탈하는 것이 제한되도록 구성되고, 상기 시스템은 상단부 위치와 하단부 위치 사이에서 상기 수직 이동식 기저부(2)를 승강시키고 단계적으로 하강시키는 내장 장치(4)를 포함하며, 상기 승하강 장치(4)는 시스템의 베이스에 장착되고 시스템의 작업 위치에 고정된 착탈식 용기(1)의 아래쪽에 위치하며, 상기 착탈식 용기(1)는 3차원 물체의 층별 생성을 위한 시스템으로부터 제거된 후에 직접 주조가 가능한 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는
   분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   착탈식 용기(1)의 하부에는 4개의 회전식 바퀴(5)가 제공되는 것을 특징으로 하는
   분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템.
7. 제5항 및 제6항에 있어서,
   상기 시스템은 작동 위치에서 착탈식 용기(1)의 배치 및 고정을 위한 리테이너(3)를 갖는 것을 특징으로 하는
   분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템.
8. 제8항에 있어서,
   상기 수직 이동식 기저부(2)의 승하강 장치는 시저 리프트 시스템(scissor lifting system)을 포함하는 것을 특징으로 하는
   분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템.
9. 제8항에 따른 시스템에 있어서,
   상기 시저 리프팅 시스템(4)은 서로 이격 배치된 2쌍의 세장형 시저 아암들로 구성되며, 각쌍의 2개의 아암(10 및 11)은 서로 십자형으로 교차 배치되고, 2쌍의 아암들(10 및 11)은 아암들의 교차점에서 중앙축(12)에 의해 및 아암들(10 및 11)의 단부들과 연결된 4개의 단부축에 의해 상호 연결되며, 2개의 단부축(13 및 16)은 아암의 하단부와 연결되고 수직으로 고정되며, 한쪽 하단부축(13)은 수평으로 고정되며 다른쪽 하단부축(16)은 수평 이동 가능하고 2개의 수평 하부 레일(21)에 의해 안내되며, 다른 2개의 단부축(14 및 15)은 아암의 상단부 및 상부 지지 부재(35)와 연결되고 수직으로 이동 가능하며, 한쪽 상단부축(15)은 수평으로 고정되고 다른쪽 상단부축(14)은 수평으로 고정되고 2개의 수평 상부 레일(22)에 의해 안내되며, 시저 리프팅 시스템의 구동 장치는 대향식 베어링지지 스크류 너트 기어(19)를 구동하는 감속 기어(20)를 갖는 전기 모터를 포함하고, 이때 스크류 너트 기어는 2개의 수평 베어링 빔(bearing beam, 23 및 24)에 의해 각각 운반되는 2세트의 4개의 롤러(17)를 2개의 반대 방향으로 구동하도록 구성되며, 베어링 빔은 양측면에 배치되는 한편 수평면에서 중앙축(12)에 평행하도록 구성되고, 각각의 베어링 빔의 2개의 대향 단부 상에는 2개의 롤러(17)가 서로 인접하게 장착됨으로써 아암들(10 및 11) 중 한쪽의 측면들 중 한쪽에 각각 일정하게 접촉하는 한편 회전 가능하도록 구성되며, 아암들(10 및 11)의 측면들은 중앙축(12)의 수평면을 향하고, 시저 시스템의 구동 장치는 롤러 캐리어의 분리 방향으로 각 쌍의 시저 아암들(10 및 11)의 단부들을 중앙축(12)의 수평면을 향해 함께 이동시키는 한편 상부 지지 부재(35)를 각각 하강 시키도록 구성되며, 롤러 캐리어를 함께 운반하는 방향으로 시저 아암들의 단부들이 중앙축(12)의 수평면으로부터 멀어지도록 이동시키는 한편 상부 지지 부재(35)를 상승시키도록 구성되며, 구동 장치는 전기적이며 보호식 플렉시블 배선(25)이 장착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
   분말 재료로부터 3차원 물체를 층별로 생성하기 위한 시스템.

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