KR20180077229A - 2차원 인쇄된 객체의 3차원 경화 - Google Patents

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KR20180077229A
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Abstract

인쇄 시스템이 초기에 평면형 또는 2차원 형상인 표면 상에 층 재료를 선택적으로 인쇄하는 데 사용된다. 층 재료가 표면 상에 인쇄된 후에, 이는 복사선 소스로부터 소정량의 복사선에 노출되고 부분적으로 경화된다. 다수의 층 재료가 서로의 상부에 배치될 수도 있고, 또한 부분적으로 경화된다. 편평형 표면이 비평면형 또는 3차원 형상으로 재성형될 수도 있고, 층 재료는 재차 소정량의 복사선에 노출되어 완전히 경화된다.

Description

2차원 인쇄된 객체의 3차원 경화
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 2015년 10월 30일 출원되고 발명의 명칭이 "2차원 인쇄된 객체의 3차원 경화(Three-Dimensional Curing of a Two-Dimensionally Printed Object)"(대리인 문서 번호 51-4377)인 미국 가특허 출원 제82/248,594호를 우선권 주장한다.
기술분야
본 발명의 실시예는 일반적으로 3차원 인쇄 시스템 및 방법에 관한 것이다.
3차원 인쇄 시스템 및 방법은 용융 적층 모델링(fused deposition modeling), 전자빔 임의형상 제조(electron beam freeform fabrication), 선택적 레이저 소결(selective laser sintering) 뿐만 아니라 다른 종류의 3차원 인쇄 기술을 포함하는 다양한 기술과 연계될 수도 있다.
3차원 인쇄 시스템으로부터 형성된 구조체는 다른 제조 기술에 의해 형성된 객체와 함께 사용될 수도 있다. 이들 구조체는 다양한 신발류 물품(articles of footwear) 및/또는 의복 물품(articles of apparel)에 사용된 직물 재료(textile material)를 포함한다.
실시예는 이하의 도면 및 설명을 참조하여 더 양호하게 이해될 수 있다. 도면의 구성요소는 반드시 실제 축척대로 도시되어 있는 것은 아니고, 대신에 실시예의 원리를 예시할 때 강조가 부여되어 있다. 더욱이, 도면에서, 유사한 도면 부호는 상이한 도면 전체에 걸쳐 대응 부분을 나타내고 있다.
도 1은 평면형 구성에서 기부 재료 요소의 실시예의 사시도이고;
도 2는 기부 재료 요소 상에 선택적으로 인쇄된 3차원 디자인 피처(design feature)를 형성하는 일반적인 프로세스를 위한 실시예이고;
도 3 및 도 4는 복사 이벤트(radiation event) 중에 고려되는 일반적인 실시예 및 프로세스를 도시하고 있고;
도 5는 인쇄 시스템과 함께 사용될 수도 있는 기부 재료 요소를 갖는 인쇄 시스템의 구성요소의 실시예의 개략도이고;
도 6은 기부 재료 요소 상에 인쇄되는 선택적으로 인쇄된 디자인 피처의 실시예의 개략도이고;
도 7 및 도 8은 기부 재료 요소 상에 인쇄된 3차원 구조체를 갖는 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 형성하는 단계의 개략도를 도시하고 있고;
도 9는 반고체 상태로 액체를 변형시키는 복사선 소스의 확대도이고;
도 10은 액체 상태, 반고체 상태, 및 고체 상태에서 층 재료의 단면도이고;
도 11은 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 갖는 기부 재료를 평면형으로부터 비평면형 구성으로 재성형하는 것의 개략도이고;
도 12는 층 시스템을 갖는 기부 재료 요소의 2개의 프로세스 사이의 비교의 개략도로서, 여기서 기부 재료 요소는 평면형으로부터 비평면형 구성으로 재성형되는 것인 개략도이다.
일 양태에서, 신발류 물품을 제조하는 방법은 기부 재료 요소를 평면형 구성으로 위치설정하는 것을 포함한다. 인쇄 디바이스를 사용하여 기부 재료 요소 상에 제1 층을 적층한다. 제1 복사 이벤트 중에 제1 층 재료를 부분적으로 경화한다. 층 시스템을 형성하기 위해 인쇄 디바이스를 사용하여 제1 층 재료 상에 제2 층 재료를 적층한다. 제2 복사 이벤트 중에 제2 층 재료를 부분적으로 경화한다. 기부 재료 요소를 비평면형 구성으로 재성형한다. 제3 복사 이벤트 중에 층 시스템을 완전히 경화한다.
다른 양태에서, 신발류 물품을 제조하는 방법은 기부 재료 요소를 평면형 구성으로 위치설정하는 것을 포함한다. 인쇄 디바이스를 사용하여 기부 재료 요소 상에 제1 층 재료를 적층한다. 제1 복사 이벤트 중에 제1 층 재료를 부분적으로 경화한다. 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 형성하기 위해 인쇄 디바이스를 사용하여 제1 층 재료 상에 제2 층 재료를 적층한다. 제2 복사 이벤트 중에 제2 층 재료를 부분적으로 경화한다. 기부 재료 요소를 비평면형 구성으로 재성형한다. 제3 복사 이벤트 중에 층 시스템을 완전히 경화한다. 여기서, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처는 제1 디자인부 및 제2 디자인부를 포함한다. 여기서, 제1 디자인부는 제1 단면적을 갖는다. 여기서, 제2 디자인부는 제2 단면적을 갖는다. 여기서, 제1 단면적은 제2 단면적과는 상이하다.
다른 양태에서, 신발류 물품을 제조하는 방법은 기부 재료 요소를 평면형 구성으로 위치설정하는 것을 포함한다. 인쇄 디바이스를 사용하여 기부 재료 요소 상에 제1 층 재료를 적층한다. 적어도 제1 층 재료의 제1 물리적 특성에 기초하여 제1 복사 강도를 결정한다. 제1 복사 이벤트 중에 제1 복사 강도를 방출함으로써 제1 층 재료를 부분적으로 경화한다. 층 시스템을 형성하기 위해 인쇄 디바이스를 사용하여 제1 층 재료 상에 제2 층 재료를 적층한다. 적어도 제2 층 재료의 제2 물리적 특성에 기초하여 제2 복사 강도를 결정한다. 제2 복사 이벤트 중에 제2 복사 강도를 방출함으로써 제2 층 재료를 부분적으로 경화한다. 적어도 층 시스템의 제3 물리적 특성에 기초하여 제3 복사 강도를 결정한다. 기부 재료를 비평면형 구성으로 재성형한다. 제3 복사 이벤트 중에 제3 양의 복사 강도를 방출함으로써 층 시스템을 완전히 경화한다.
실시예의 다른 시스템, 방법, 특징 및 장점은 이하의 도면 및 상세한 설명의 검토시에 당 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이거나, 명백해질 것이다. 모든 이러한 부가의 시스템, 방법, 특징 및 장점은 이 설명 및 이 요약 설명에 포함되고, 실시예의 범주 내에 있고, 이하의 청구범위에 의해 보호되도록 의도된다.
도 1은 인쇄를 위한 기부 재료 요소의 실시예의 사시도를 도시하고 있다. 본 개시내용 전체에 걸쳐 사용될 때, 기부 재료 요소 또는 기재(substrate)(100)는 신발류 물품과 같은 의류(clothing) 또는 의복 물품과 연계될 수도 있다. 본 예시적인 실시예에서, 기재(100)는 신발류 물품용 갑피(upper)를 형성한다.
몇몇 다른 실시예에서, 기재(100)는 신발류 이외에 다른 의류 물품과 연계될 수도 있다. 용어 "물품"은 신발류 물품 및 의복 물품의 모두를 포함하도록 의도된다. 이 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용될 때, 용어 "신발류 물품" 및 그 변형은 임의의 신발류 및 갑피를 포함하여 신발류와 연계된 임의의 재료를 포함하고, 예를 들어 야구화, 농구화, 크로스 트레이닝화, 사이클링화, 풋볼화, 테니스화, 축구화, 및 하이킹 부츠를 포함하는 다양한 운동화 유형에 또한 적용될 수도 있다. 이 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용될 때, 용어 "신발류 물품" 및 "신발류"는 구두, 로퍼(loafer), 샌들, 슬리퍼, 보트 슈즈(boat shoes) 및 작업 부츠(work boots)를 포함하는 비운동화, 정장화 또는 장식화인 것으로 일반적으로 고려되는 신발류 유형을 또한 포함한다.
개시된 실시예는 신발류의 맥락에서 설명되지만, 개시된 실시예는 또한 임의의 의류, 의복, 또는 장비 물품에 동등하게 적용될 수도 있다. 예를 들어, 개시된 실시예는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 모자(hat), 캡(cap), 셔츠, 저지(jersey), 자켓, 양말, 반바지, 바지, 내의, 운동용 지지복(athletic support garments), 장갑, 허리/팔 밴드, 슬리브(sleeves), 머리밴드, 가방, 임의의 편직(knit) 재료, 임의의 직조(woven) 재료, 임의의 부직조(nonwoven) 재료, 및 경기용 공과 같은 스포츠 장비에 적용될 수도 있다. 따라서, 이 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 사용될 때, 용어 "의복 물품" 및 그 변형예는 신발류 물품, 뿐만 아니라 모자, 캡, 셔츠, 저지, 자켓, 양말, 반바지, 바지, 내의, 운동용 지지복, 장갑, 허리/팔 밴드, 슬리브, 머리밴드, 임의의 편직 재료, 임의의 직조 재료, 임의의 부직조 재료를 포함하는 임의의 의복 또는 의류를 칭할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 기재(100)는 본질적으로 편평형 또는 평면형 기하학적 형상을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 이 평면형 기하학적 형상은 기재(100)가 인쇄를 위해 인쇄 시스템의 구성요소 상에 배치되게 한다.
도 2를 참조하면, 기부 재료 요소 상에 3차원 객체를 형성하기 위한 일반적인 프로세스를 위한 실시예가 도시되어 있다. 몇몇 실시예에서, 3차원 객체는 편평형 기재 상에 선택적으로 인쇄되어 있고, 이어서 편평형 기재는 비평면형 객체로 재성형된다. 몇몇 실시예에서 이하의 단계의 일부 또는 모두가 인쇄 시스템 내에 포함된 제어 유닛에 의해 수행될 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 이들 단계의 일부 또는 모두는 인쇄 디바이스와 같은 인쇄 시스템과 연계된 부가의 시스템 또는 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 게다가, 인쇄 디바이스가 컴퓨팅 시스템과 전자 통신하는 경우에, 하나 이상의 단계가 컴퓨팅 시스템의 중앙 처리 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 게다가, 다른 실시예에서, 이하의 단계 중 하나 이상은 선택적일 수도 있고, 또는 부가의 단계가 추가될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
단계 110 중에, 인쇄 디바이스는 편평형 기재 또는 기부 재료 요소의 표면 상에, 또는 비평면형 형상을 갖는 물품의 평면형 부분 상에 잉크층, 또는 다른 층 재료를 인쇄할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 잉크층은 기부 재료 요소의 상부 상에 인쇄될 것이다. 몇몇 다른 실시예에서, 잉크층은 이전의 잉크층의 상부 상에 연속적으로 인쇄되어 층 시스템을 형성할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인쇄된 잉크층은 기재 상에 디자인 요소를 형성한다.
몇몇 실시예에서, 인쇄헤드가 기부 재료 요소 상에 잉크층을 적층한 후에, 인쇄 시스템은 잉크층을 변형하고 3차원 피처를 형성하기 위한 설비를 이용할 수도 있다. 달리 말하면, 잉크층은 액체 상태로부터 반고체 상태 또는 고체 상태로 변형될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 잉크층을 변형하는 것은 잉크층 및/또는 층 시스템에 구조적 특성을 제공할 것이다. 몇몇 실시예에서, 인쇄 시스템은 복사 이벤트 중에 잉크층을 변형하거나 경화하기 위해 복사선 소스를 사용할 수도 있다. 이 상세한 설명 및 청구범위에 사용될 때, "경화" 및 그 변형은 폴리머 재료의 중합화 또는 가교 결합을 포함한다. 경화는 이에 한정되는 것은 아니지만, 자외선 복사선에 의해 첨가제를 활성화하는 것을 포함하는 프로세스에 의해 수행될 수도 있다. 일 실시예에서, 램프 소스가 때때로 자외광이라 칭하는 자외선 복사선을 방출하는 데 사용된다. 몇몇 다른 실시예에서, 복사선 소스는 상이할 수도 있다. 몇몇 또 다른 실시예에서, 잉크층은 다른 방법을 사용하여 변형될 수도 있다.
단계 112에서, 잉크층은 복사 이벤트 중에 자외광에 의해 부분적으로 경화된다. 설명의 목적으로, 복사 이벤트 및 그 변형은 당 기술 분야에 공지된 임의의 복사선 소스로부터 에너지를 복사하기 위해, 잉크층과 같은 층 재료를 노출하는 것을 칭할 수도 있다. 복사 이벤트 중에, 복사선 소스는 이하에 복사 강도라 칭하는 복사선의 강도와 같은 복사선의 물리량을 방출할 수도 있어, 이에 의해 층 재료의 물리적 특성에 영향을 미친다. 복사 강도(스테라디안당 와트), 광도(luminous intensity)(스테라디안당 루멘), 조사강도(irradiance)(제곱미터당 와트) 및 복사휘도(radiance)(제곱미터당 스테라디안당 와트)를 포함하여, 다양한 광 강도의 척도가 존재한다는 것이 이해될 수도 있다. 소정의 용례를 위한 적절한 강도, 또는 복사 강도의 척도가 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 선택될 수도 있다.
복사선 소스를 위한 가능한 복사 강도의 양을 특정하기 위해, 복사선 소스에 의해 방출될 수 있는 최대 복사 강도의 퍼센트로서 복사 강도를 참조한다. 따라서, 일 실시예에서, 가능한 복사선의 강도는 0% 복사 강도(복사 없음) 내지 100% 복사 강도(최대 복사 강도)의 범위일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 최대 복사 강도는 복사선 소스에 의해 성취 가능한 최대 복사 강도, 또는 특정 경화 효과를 성취하기 위한 최대 원하는 복사 강도를 칭할 수도 있다. 일 실시예에서, 최대 복사 강도는 층 재료를 완전히 경화하는 데 필요한 복사선의 양을 칭한다.
몇몇 실시예에서, 자외광에 의해 잉크층을 경화하는 것은 방출된 복사 강도의 양에 따라 액체 상태로부터 반고체 상태로 이들 잉크층을 변형할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 부분 경화를 위해, 잉크층은 액체로부터 고체 상태로 잉크층을 변형하는 데 필요한 최대 복사 강도의 50% 미만을 수신할 수도 있다. 일 실시예에서, 잉크층을 부분적으로 경화하기 위해 복사선 소스에 의해 방출된 복사 강도의 양은 약 1% 내지 약 50%, 통상적으로 약 10% 내지 약 40%의 범위일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 잉크층은 각각의 잉크의 층이 인쇄헤드에 의해 적층된 후에 부분적으로 경화될 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 잉크층은 하나 초과의 잉크층이 적층된 후에 부분적으로 경화될 수도 있다. 잉크층의 부분 경화는 기부 재료 요소가 실질적으로 편평형 2차원 기하학적 구성에 있는 동안에 발생한다는 것이 주목되어야 한다.
단계 114에서, 잉크층이 기재 상에 인쇄되고 자외광에 의해 부분적으로 경화된 후에, 기재는 이어서 비평면형 또는 3차원 구성으로 재성형된다. 몇몇 실시예에서, 기재는 몰드에 합치하도록 재성형된다. 기재의 재성형 중에, 부분적으로 경화된 잉크층은 이들의 구조적 특성을 보유하고 임의의 전단 응력 또는 변형이 없이 기부 재료의 표면에 접착될 수도 있고, 복사 이벤트 중에, 경화를 위한 복사 강도의 양을 결정할 때 다수의 인자가 고려될 수도 있다. 몇몇 실시예에서 기부 재료 요소 및 층 재료의 모두를 위한 곡률의 양(즉, "곡률 레벨")이 임의의 전단 응력 또는 변형을 회피하기 위해 고려될 수도 있다는 것이 주목되어야 한다. 몇몇 경우에, 층 재료의 두께의 양이 또한 고려될 필요가 있을 것이다. 몇몇 또 다른 실시예에서, 층 재료의 가요성이 복사 이벤트 중에 고려될 필요가 있다. 이들 고려사항이 이하에 더 상세히 설명될 것이다.
최종 단계 116에서, 이제, 비평면형 구성인 기재는 또한 층 시스템으로서 공지되어 있는 다수의 잉크층을 또한 포함한다. 이 단계 중에, 층 시스템은 다른 복사 이벤트 중에 완전히 경화된다. 이 복사 이벤트 중에, 복사선 소스는 잉크층을 부분적으로 경화하는 데 사용된 복사선의 양보다 더 많은 복사선의 양을 방출할 수도 있다. 일 실시예에서, 최대 복사 강도가 복사선 소스에 의해 방출되어, 이에 의해 층 시스템을 완전히 경화한다. 일단 기부 재료가 비평면형 구성으로 변형되고, 층 시스템이 완전히 경화되면, 결과는 임의의 전단 응력 또는 가시적인 구조적 변형이 없는 3차원의 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 갖는 3차원 비평면형 기부 재료이다.
도 3 및 도 4는 어떠한 인자가 복사 이벤트 중에 고려될 수도 있는지의 개념을 도시하고 있다. 도 3은 경기용 공(120)의 형상의 비평면형 객체의 실시예를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 경기용 공(120)은 경기용 공(120)의 일반적인 표면 곡률 위에 배치된 인쇄된 층 재료(122)를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 층 재료(122)는 평면형 구성에 있는 동안 경기용 공(120) 상에 인쇄되어 부분적으로 경화될 수도 있다. 전술된 바와 같이, 층 재료(122)의 임의의 전단 응력 및 구조적 변형을 회피하기 위해, 경기용 공이 비평면형 구성으로 변형될 때, 층 재료(122) 및 기부 재료 요소의 곡률(124)이 고려될 것이다. 몇몇 실시예에서, 두께(128), 및 층 재료(122)의 가요성이 복사 이벤트 중에 또한 고려될 것이다.
몇몇 실시예에서, 전술된 인자는 복사 이벤트 중에 복사 강도의 양을 결정하기 위해 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 고려될 것이다. 도 4를 참조하면, 기부 재료 요소 및 층 재료의 곡률을 포함하는 제1 인자(130), 층 재료의 두께를 포함하는 제2 인자(132), 및 층 재료의 가요성을 포함하는 제3 인자가 결정 프로세스(134)에서 사용된다. 본 명세서에 사용될 때, 곡률 레벨은 층 또는 기부 재료 요소의 곡률의 척도이고 무 또는 제로 곡률을 갖는 레벨인 '편평' 레벨을 포함할 수 있다. 특히, 프로세스(134)는 복사 이벤트 중에 층 재료를 경화하기 위한 복사 강도의 양을 결정하기 위해 이들 인자를 사용한다. 이러한 프로세스는 전술되었고 도 2에 도시되어 있는 단계 112(하나 이상의 서브층을 부분적으로 경화하는 것) 또는 단계 116(층 재료를 완전히 경화하는 것)으로서 고려될 수도 있다.
이들 인자[예를 들어, 인자(130), 인자(132) 및 인자(133)]의 각각은 '층 재료 인자'라 칭할 수도 있다. 이들 인자는 일반적으로 층 재료의 거시적 특성에 관한 것이고, 재료 조성, 물리적 상태(예를 들어, 액체 또는 고체), 점성 등과 같은 미시적 특성으로부터 구별될 수도 있지만, 이들과 관련된다. 더욱이, 전술된 바와 같이, 각각의 인자는 그 동안에 이들 인자가 고려되는 단계에 따라 다양할 수도 있다. 예를 들어, 편평형 기재 상에 재료의 층을 부분적으로 경화하기 위해, 기부 재료 요소의 곡률[즉, 제1 인자(130)]은 층 재료가 기부 재료 요소의 부분 경화 및 재성형 후에 취할 것인 곡률을 칭할 수도 있다. 따라서, 기부 재료 요소는 층 재료가 부분적으로 경화된 후에 고도로 만곡될 수도 있고, 복사량은 층이 부분 경화 후에 상당한 굽힘(파괴 없이)이 가능하도록 선택되어야 하고, 대조적으로, 최종 경화를 위한 복사를 결정할 때, 고려된 기부 재료 요소의 곡률은 그 현재 형태의 요소의 곡률일 수도 있다. 마찬가지로, 층 재료의 두께는 경화(부분 또는 완전) 전의 두께 또는 다음의 경화 이벤트(부분 또는 완전) 후의 층 재료의 원하는 두께의 견지에서 고려될 수도 있다. 마찬가지로, 층 재료의 가요성은 경화(부분 또는 완전) 전의 현재 가요성 또는 다음의 경화 이벤트 후의 층 재료의 원하는 가요성의 견지에서 고려될 수도 있다. 기부 재료 요소(또는 층 재료 자체)의 (의도된) 곡률은 층 재료의 (의도된) 가요성에 관련될 수도 있다는 것을 - 더 높은 곡률이 층 재료의 파괴, 균열 또는 비-소성 변형을 제한하기 위해 증가된 가요성을 요구할 수도 있기 때문에 - 또한 알 수도 있다. 따라서, 몇몇 경우에, 양자 모두를 고려하기보다는, 층 재료의 가요성 또는 기부 재료 요소의 곡률이 복사 강도를 결정하는 데 있어서 인자로서 고려될 수 있다.
경화(부분 또는 완전) 중에, 층 재료는 물리적 상태 또는 상(phase)의 변화를 경험할 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 특히, 경화는 재료의 점성의 증가를 야기하여, 결국에는 액체로부터 반고체로 그리고 마지막으로 고체로 상 변화를 유도한다. 따라서, 층 재료 가요성과 같은 몇몇 인자는 일반적으로 층 재료의 미경화된(액체), 부분적으로 경화된(반고체) 및 완전히 경화된(고체) 상태에 대해 상이하다.
몇몇 실시예에서, 층 재료에 적절한 양의 복사 강도가 제공되지 않으면, 층 재료는 기부 재료 요소가 비평면형 구성으로 재성형될 때 구조적 변형을 경험할 수도 있다. 복사 이벤트 중에 너무 많은 복사 강도를 제공하는 것은 층 재료가 굽힘되기에 너무 경성 또는 취성이 되게 할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 다른 실시예에서, 부적절한 양의 복사 강도는 층 재료가 원하는 구조적 형상을 보유하지 않게 할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 이들 인자는 기부 재료 요소 상에 배치하기 위한 층 재료의 유형을 결정하는 데 있어서 중요할 수도 있다는 것이 주목되어야 한다. 몇몇 실시예에서, 이들 인자는 기부 재료 요소 상의 층 재료의 위치를 결정하는 데 있어서 중요할 수도 있다.
도 5는 인쇄 시스템(200)의 구성요소의 예시적인 실시예의 개략도를 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 인쇄 시스템(200)은 예를 들어, 기재(100) 상에 부분, 요소, 피처, 또는 구조체와 같은 객체의 인쇄를 용이하게 하기 위한 다수의 구성요소를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인쇄 시스템(200)은 인쇄 디바이스(210), 및 네트워크(230)를 갖는 컴퓨팅 시스템(220)을 포함한다. 이들 구성요소가 이하에 더 상세히 설명될 것이다. 예시의 목적으로, 인쇄 시스템(200)의 단지 몇몇 구성요소만이 도 5에 도시되어 있고 이하에 설명되며, 다른 실시예에서, 인쇄 시스템(200)은 부가의 설비를 포함할 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
인쇄 시스템(200)은 다양한 유형의 인쇄 기술을 이용할 수도 있다. 이들 인쇄 기술은 토너 기반 인쇄, 액체 잉크젯 인쇄, 고체 잉크 인쇄, 염료 승화 인쇄, 무잉크 인쇄(열 인쇄 및 자외선 인쇄를 포함함), MEMS 제트 인쇄 기술 뿐만 아니라 임의의 다른 인쇄 방법을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 경우에, 인쇄 시스템(200)은 2개 이상의 상이한 인쇄 기술의 조합을 사용할 수도 있다. 사용된 인쇄 기술의 유형은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 타겟 물품의 재료, 타겟 물품의 크기 및/또는 기하학적 형상, 내구성, 컬러, 잉크 농도 등과 같은 인쇄된 이미지의 원하는 특성, 뿐만 아니라 인쇄 속도, 인쇄 비용 및 유지보수 요구를 포함하는 인자에 따라 다양할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 인쇄 시스템(200)은 인쇄 디바이스(210)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 인쇄 디바이스(210)는 하우징 구성요소(212), 트레이(214), 및 인쇄헤드(216)와 같은 피처를 포함할 수도 있다. 하우징 구성요소(212)는 인쇄 시스템(200)의 다른 구성요소, 디바이스 또는 시스템을 지지하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하우징 구성요소(212)는 동작 중에 기재(100)를 이동하기 위한 피처를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하우징 구성요소(212)의 형상 및 크기는, 인쇄 디바이스(210)를 위한 원하는 푸트프린트, 기재(100) 또는 다수의 기재의 크기 및 형상, 기재(100) 상에 형성될 수도 있는 피처의 크기 및 형상 뿐만 아니라 가능하게는 다른 인자를 포함하는 인자에 따라 다양할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 인쇄 헤드(210)는 기재(100)를 지지하고, 보유하고 그리고/또는 유지하기 위한 테이블, 플랫폼, 트레이 또는 유사한 구성요소와 같은 설비를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 트레이(214)는 층 재료가 인쇄헤드에 의해 기재(100) 상에 적층되는 동안 기재(100)를 위치설정하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 트레이(214)는 단일의 기재(100)를 보유할 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 트레이(214)는 도시되어 있는 바와 같이 부가의 기재를 보유할 수 있도록 치수설정되고 크기설정될 수도 있다.
몇몇 실시예는 기재(100) 상에 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 형성하는 것을 용이하게 하기 위한 설비를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인쇄 디바이스(210)는 인쇄헤드와 같은, 기재(100) 상에 층 재료를 적층하기 위한 설비를 포함할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 인쇄 디바이스(210)는 자외선 램프와 같은, 복사 에너지를 인가하기 위한 설비를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 인쇄 디바이스(210)는 층 재료의 물리적 특성을 변형하고 기재(100) 상에 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 형성하기 위한 인쇄헤드 및 자외선 램프를 포함한다. 이들 디바이스가 이하에 더 상세히 설명될 것이다.
몇몇 실시예에서, 인쇄헤드(216)는 기재(100) 상에 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 형성하기 위해 잉크층을 적층하는 데 사용될 수도 있다. 이 상세한 설명에서 그리고 청구범위에서 사용될 때, "선택적으로 인쇄된 디자인 피처" 및 그 변형은 그 선택된 위치에 사용자 선택된 디자인, 표시(indicia), 또는 마킹을 형성하기 위해 기부 재료 요소 상의 선택된 위치에서 표면의 부분 상에 층 재료를 적층하는 것을 칭할 수도 있고, 여기서 완성된 결과는 3차원 구조체를 갖는 디자인, 표시, 마킹이다. 선택적으로 인쇄된 디자인 피처는 단일의 및 복수의 마킹의 모두를 또한 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인쇄헤드(218)는 하우징 구성요소(212)에 관하여 수평 방향 또는 축, 예를 들어 전후 및/또는 좌우로 하우징 구성요소(212) 내에서 이동하여 잉크층을 적층하도록 구성된다.
몇몇 인쇄 시스템은 인쇄 디바이스(210)로부터 정보를 제어하고 그리고/또는 수신하기 위한 설비를 포함할 수도 있다. 이들 설비는 컴퓨팅 시스템(220) 및 네트워크(230)를 포함할 수 있다. 이 상세한 설명에서 그리고 청구범위에서 사용될 때, "컴퓨팅 시스템" 및 그 변형은 단일의 컴퓨터의 컴퓨팅 리소스, 단일의 컴퓨터의 컴퓨팅 리소스의 부분, 및/또는 서로 통신하는 2개 이상의 컴퓨터를 칭할 수도 있다. 이들 리소스 중 임의의 하나는 하나 이상의 인간 사용자에 의해 동작될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(220)은 하나 이상의 서버를 포함할 수도 있다. 몇몇 경우에, 인쇄 서버가 인쇄 디바이스(210)를 제어하고 그리고/또는 통신하는 데 주로 책임이 있을 수도 있고, 반면에 개별 컴퓨터, 데스크탑, 랩탑 또는 태블릿은 예를 들어, 사용자(도시 생략)와의 상호작용을 용이하게 할 수도 있다. 컴퓨팅 시스템(220)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 광학, 자기 광학, 및/또는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함하는 메모리를 포함하는 하나 이상의 저장 디바이스를 또한 포함할 수 있다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 컴퓨팅 시스템(220)은 중앙 처리 디바이스(222), 모니터 또는 스크린과 같은 시각적 디스플레이 구성요소(224), 키보드 및 마우스와 같은 입력 디바이스(226), 및 디자인 피처의 컴퓨터 지원 설계(computer-aided design: "CAD") 표현(228)을 설계하기 위한 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 적어도 몇몇 실시예에서, 디자인 피처의 CAD 표현(228)은 구조체의 기하학적 형상에 대한 정보 뿐만 아니라, 또한 디자인 피처의 다양한 부분을 인쇄하는 데 요구되는 재료에 관련된 정보를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(220)은 네트워크(230)를 통해 인쇄 디바이스(210)와 통신할 수도 있다. 네트워크(230)는 컴퓨팅 시스템(220)과 인쇄 디바이스(210) 사이의 정보의 교환을 용이하게 하는 임의의 유선 또는 무선 설비를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 네트워크(230)는 네트워크 인터페이스 제어기, 리피터, 허브, 브리지, 스위치, 라우터, 모뎀 및 방화벽과 같은 다양한 구성요소를 더 포함할 수도 있다. 몇몇 경우에, 네트워크(230)는 인쇄 시스템(200)의 2개 이상의 시스템, 디바이스, 및/또는 구성요소 사이의 무선 통신을 용이하게 하는 무선 네트워크일 수도 있다. 무선 네트워크의 예는 무선 개인 영역 네트워크(예를 들어, 블루투스를 포함함), 무선 근거리 네트워크(IEEE 802.11 WLAN 표준을 이용하는 네트워크를 포함함), 무선 메시 네트워크, 모바일 디바이스 네트워크 뿐만 아니라 다른 종류의 무선 네트워크를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 다른 경우에, 네트워크(230)는 그 신호가 트위스터 쌍 와이어(twister pair wires), 동축 케이블, 및 광파이버에 의해 용이해지는 네트워크를 포함하는 무선 네트워크일 수 있다. 또 다른 경우에, 유선 및 무선 네트워크 및/또는 접속의 조합이 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 인쇄 디바이스(210)는 선택된 인쇄된 디자인 피처(300)와 같은 객체를 하나 이상의 기부 재료 요소 상에 인쇄하기 위해 층 재료를 적층할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 몇몇 유형의 CAD 소프트웨어, 또는 다른 종류의 소프트웨어를 사용하여 컴퓨팅 시스템(220)으로 설계될 수도 있다. 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)는 이어서 인쇄 디바이스(210)[또는 인쇄 디바이스(210)와 통신하는 관련된 인쇄 서버]에 의해 해석될 수 있는 정보로 변환될 수도 있다. 예시의 목적으로, 이들 도면은 다른 구성요소로부터 격리된 인쇄 디바이스(210)의 몇몇 구성요소를 도시하고 있다. 따라서, 도시되어 있는 실시예는 어떻게 인쇄 디바이스(210)가 기부 재료 요소 상에 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)를 인쇄할 수 있는지의 단지 개략적인 표현인 것으로 의도된다.
몇몇 실시예에서, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 모양, 영숫자 문자 및/또는 다른 유형의 마킹을 포함하는 다양한 형태를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)는 구조적 특성(즉, 3차원)을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 마킹은 사전결정된 패턴으로 배열될 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 마킹은 랜덤 패턴으로 배열될 수도 있다. 몇몇 또 다른 실시예에서, 마킹은 규칙적으로 이격될 수도 있고, 간격을 갖지 않을 수도 있고, 또는 서로로부터 불규칙적으로 이격될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)는 복수의 디자인부(310)를 포함한다.
도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 디자인부(310)는 제1 디자인부(320), 제2 디자인부(330), 제3 디자인부(340), 및 제4 디자인부(350)를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인쇄헤드(216)는 x-y-z 직교 좌표계(360)에서 횡축 또는 x-축(382) 및/또는 y-축(364)을 따라 기재(100) 상에 다수의 층으로 잉크(302)와 같은 층 재료를 적층함으로써 디자인부(310)를 형성한다. 디자인부(310)는 인쇄헤드(216)에 의해 비교적 2차원 방식으로 형성되지만, 몇몇 실시예에서 다수의 층으로 x-축(362) 및/또는 y-축(364)을 따라 잉크(302)를 적층하는 것은, 각각의 디자인부(310)에 3차원 구조적 특성을 제공하는 것을 야기한다. 달리 말하면, 횡축, x-축(362) 또는 y-축(364)을 따른 인쇄헤드(216)에 의한 다수의 층은 x-축(362) 또는 y-축(364)에 법선이거나 수직인 종축, 또는 z-축을 따른 잉크층의 축적을 야기한다.
몇몇 실시예에서, 잉크(302)가 기재(100)의 표면에 접촉함에 따라, 인쇄헤드(216)의 후속의 패스(pass)는 이전의 층의 상부에 잉크(302)의 부가의 층을 적층할 수도 있다. 몇몇 다른 경우에, 인쇄헤드(216)는 이전의 층 재료를 갖지 않는 기재(100)의 부분 상에 층 재료를 적층할 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 서로의 상부의 잉크(302)의 다수의 층의 적층은 층 시스템으로서 알려져 있을 수도 있다. 잉크(302)의 이전의 층으로의 z-축을 따른 잉크(302)의 후속의 부가의 층의 적층은 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)에 3차원 구조적 특성을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 잉크(302)는 경화 가능한 임의의 유형의 잉크일 수도 있다. 일 실시예에서, 잉크(302)는 아크릴 수지이다.
도 7을 참조하면, 2차원 또는 평면형 기재(100) 상에 인쇄된 3차원 구조체를 갖는 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)를 형성하는 개략도가 도시되어 있다. 예시의 목적으로, 후속 도면의 확대도는 인쇄헤드(216)에 의해 기재(100) 상에 적층되고 있는 잉크(302)의 연속적인 층의 순차적인 표현을 도시하고 있다. 특히, 확대도는 디자인부가 종축 또는 z-축(366)을 따라 형성됨에 따른 디자인부(310)를 도시하고 있다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 구성(400)에서, 인쇄헤드(216)는 제1 패스에서 기재(100) 상에 잉크(302)를 적층하여 제1 층(402)을 생성한다. 제1 층(402)은 제1 디자인부(320), 제2 디자인부(330), 제3 디자인부(340), 및 제4 디자인부(350)를 갖는 것을 볼 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각각의 디자인부는 z-축(366)을 따른 높이, 및 x-축을 따른 폭을 갖는다. y-축(364)을 따른 길이가 또한 존재할 수도 있다는 것이 또한 이해된다. 각각의 디자인부의 다양한 높이는 각각의 디자인부가 상이한 단면적을 갖게 한다는 것이 또한 이해된다.
제2 구성(420)에서, 인쇄헤드(216)는 기재(100) 상에 잉크(302)의 다른 층을 분산한다. 몇몇 실시예에서, 인쇄 시스템(200)은 인쇄헤드(216)가 디자인 피처의 개별 요소에 대해 상이한 양으로 잉크(302)를 적층하도록 인쇄 디바이스(210)를 구성할 수도 있다. 이는 디자인부(310)가 z-축(366)을 따라 형성된 구조적 높이를 갖게 한다. 따라서, 인쇄헤드(216)가 기재(100) 상에 잉크(302)의 제2 층을 적층한 후에, 제1 디자인부(320)는 제1 디자인부 높이(322)를 갖는 것을 볼 수 있고, 제2 디자인부(330)는 제2 디자인부 높이(332)를 갖는 것을 볼 수 있고, 제3 디자인부(340)는 제3 디자인부 높이(342)를 갖는 것을 볼 수 있고, 제4 디자인부(350)는 제4 디자인부 높이(352)를 갖는 것을 볼 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 디자인부 높이(322), 제2 디자인부 높이(332), 제3 디자인부 높이(342), 및 제4 디자인부 높이(352)는 모두 서로 상이한 값을 가질 수도 있다.
제3 구성(430)을 참조하면, 인쇄헤드(216)에 의한 최종 패스 후에, 잉크(302)의 결과적인 층은 층 시스템(432)과 연계될 수도 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 층 시스템(432)은 z-축(366)을 따른 높이를 각각 갖는, 제1 디자인부(320), 제2 디자인부(330), 제3 디자인부(340), 및 제4 디자인부(350)를 포함할 수도 있다. 특히, 제1 디자인부 높이(322)는 제2 디자인부 높이(332)보다 작은 것을 볼 수 있고, 이 제2 디자인부 높이는 제3 디자인부 높이(342)보다 작은 것을 볼 수 있고, 그리고 이 제3 디자인부 높이는 z-축(366)을 따른 제4 디자인부 높이(352)보다 작다. 잉크(302)의 층을 적층하기 위한 인쇄 시스템(200)에 의해 구성된 패스의 수는 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 다양할 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 패스의 수는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처의 크기, 유형, 컬러, 및 구조, 기재 상에 사용된 잉크의 유형, 및 기재를 위해 사용된 재료의 유형을 포함하는 다양한 인자에 좌우될 수도 있다는 것이 또한 주목되어야 한다.
전술된 바와 같이, 몇몇 실시예는 기재 상에 적층된 잉크의 층을 변형시키기 위한 설비를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 이들 설비는 기재 상에 적층된 잉크의 층을 액체 상태로부터 반고체 또는 고체 상태로 변형할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 인쇄헤드(218)가 잉크(302)의 층을 적층함에 따라, 복사선 소스가 층을 처리하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 램프 소스가 복사선을 방출하고 잉크(302)의 층을 경화하는 데 사용된다. 예시적인 실시예에서, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)를 형성하기 위해 기재(100) 상에 적층된 잉크(302)의 층은 자외광원으로 처리된다. 자외광원은 층에 소정량의 자외선 복사선을 인가할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 복사 강도의 방출은 복사 이벤트 중에 발생한다. 층으로의 자외선 복사선의 인가는 구조적 특성을 제공하여 따라서 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)를 또한 형성한다.
도 8을 참조하면, 자외광원(500)은 다수의 복사 이벤트 중에, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)를 포함하는 디자인부(310)를 부분적으로 경화하는 것으로 보여질 수 있다. 예시의 목적으로, 자외광원(500)은 인쇄 디바이스(210)의 다른 구성요소로부터 격리되어 도시되어 있다. 그러나, 자외광원(500)은 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 인쇄 디바이스(210)의 하우징 구성요소(212) 내에 구성될 수도 있다는 것이 고려된다. 특히, 하우징 구성요소(212)는 자외광원(500)이 인쇄헤드(218)와 동일 위치에 배치되거나 근접하도록 자외광원(500)을 갖고 구성될 수도 있다. 이에 따라, 자외광원(500)은 인쇄헤드(218)가 동작 중에 층 재료를 적층한 후에, 잉크(302)의 층에 자외선 복사 강도를 인가할 수도 있다.
명료화를 위해, 도 7 및 도 8은 자외광원(500)에 의해 복사 이벤트로부터 별도로 기재(100) 위의 인쇄헤드(218)에 의한 잉크(302)의 층의 적층을 도시하고 있다. 따라서, 도 8에서, 디자인부(310)의 부분 자외선 경화를 도시하고 있는 제1 복사 이벤트(520)가 도 7의 제1 구성(400)에 대응할 수도 있다. 제1 복사 이벤트(520)에서, 제1 층(402)은 자외광원(500)에 의해 액체로부터 반고체 상태로 변형될 수도 있다. 이에 따라, 제2 복사 이벤트(522)는 도 7의 제2 구성(420)에 대응할 수도 있다. 또한, 제3 복사 이벤트(524)는 도 7의 제3 구성(430)에 대응할 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 자외광원(500)에 의한 복사 이벤트는 몇몇 다른 간격으로 발생할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 층 시스템이 인쇄헤드에 의해 인쇄되고 복사선 소스에 의해 부분적으로 경화된 후에, 디자인 피처는 상이한 단면적을 각각 갖는 디자인부를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 단면적은 z-축 및 y-축을 따라 다양할 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 단면적은 상이한 축을 따라 다양할 수도 있다. 도 8을 참조하면, 일 실시예에서, 제3 복사 이벤트(524) 후에, 제1 디자인부(320)는 x-축(362) 및 z-축(386)을 따른 제1 단면적(370)을 갖는다. 또한, 제2 디자인부(330)는 x-축(362) 및 z-축(366)을 따른 제2 단면적(372)을 갖는다. 또한, 제3 디자인부(330)는 x-축(362) 및 z-축(366)을 따른 제3 단면적(374)을 갖는다. 또한, 제4 디자인부(340)는 x-축(362) 및 z-축(366)을 따른 제4 단면적(376)을 갖는다. 도시되어 있는 바와 같이, 제1 단면적(370), 제2 단면적(372), 제3 단면적(374), 및 제4 단면적(376)은 서로 상이하다.
도 9 및 도 10은 복사 이벤트 중에 자외광원(500)에 의한 디자인부(528)의 변형시의 실시예를 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 잉크(530)의 층이 적층된 후에, 자외광원(500)은 복사 강도(544)를 방출함으로써 잉크(530)의 층을 부분적으로 경화하는 데 사용될 수도 있다. 복사 강도(544)는 따라서 잉크(530)의 층을 액체 상태(541)로부터 부분적으로 경화된 또는 반고체 상태(543)로 중합화할 것이다. 도 10을 참조하면, 디자인부(528)를 형성하는 잉크의 층의 확대 단면도가 도시되어 있다. 제1 구성(560)에서, 디자인부(528)는 액체 상태(540)에 있다. 제2 구성(562)에서, 디자인부(528)가 제1 복사 이벤트 중에 자외광원(500)으로부터 복사 강도(544)에 노출된 후에, 잉크(530)의 층은 부분적으로 경화된 또는 반고체 상태(542)로 변형된다. 제3 구성(564)에서, 자외광원(500)은 다른 복사 이벤트 중에 잉크(530) 및 따라서 디자인부(528)의 층을 반고체 상태(542)로부터 완전히 경화된 또는 고체 상태(546)로 변형하기 위해 최대량의 복사 강도를 방출할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 인쇄 시스템이 평면형 기부 재료 요소 상에 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 인쇄하는 것을 완료한 후에 그리고 선택적으로 인쇄된 디자인 피처가 복사선 소스에 의해 부분적으로 경화된 후에, 기부 재료 요소는 비평면형구성으로 재성형될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 몰드 상의 기재의 배치는 기재를 평면형 형상으로부터 비평면형 객체로 변형할 수도 있다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에서, 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)가 기재(100) 상에 배치되고 자외광원(500)에 의해 부분적으로 경화된 후에, 이는 비평면형 구성으로 재성형되고 비평면형 몰드(600) 상에 배치된다. 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)의 디자인 요소(310)는 이어서 복사 이벤트 중에 자외광원(500)에 의한 완전 자외선 경화를 경험할 것이다. 몇몇 실시예에서, 자외광원(500)은 제1 디자인부(320), 제2 디자인부(330), 제3 디자인부(330) 및 제4 디자인부(340)를 경화하기 위해 복사 강도(610)를 방출할 것이다. 몇몇 실시예에서, 이 복사 이벤트 중에 광원(500)으로부터 복사 강도의 양은 이전의 복사 이벤트 중에 방출된 이전의 복사 강도의 양보다 클 수도 있다. 결과는 3차원 구조체를 갖는 디자인부(310)를 갖는 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(300)를 갖는 신발류 물품용 갑피(620)이다.
몇몇 실시예에서, 갑피(620) 위에 위치된 디자인부(310)는 도 7 및 도 8에 대해 전술되고 확대도로 도시되어 있는 바와 같이, 상이한 단면적을 가질 수도 있다. 따라서, 자외광원(500)에 의해 완전히 경화된 후에, 제1 단면적(370)을 갖는 제1 디자인부(320), 제2 단면적(372)을 갖는 제2 디자인부(330), 제3 단면적(374)을 갖는 제3 디자인부(330) 및 제4 단면적(376)을 갖는 제4 디자인부(340)는 모두 도 7 및 도 8의 확대도에 도시되어 있는 바와 같이, x-축(362) 및 z-축(366)을 따라 서로 상이한 단면적을 가질 것이다.
몇몇 다른 실시예에서, 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(650)가 또한 갑피(620) 상에 배치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(850)는 디자인 요소(310)와는 상이할 것이다. 몇몇 실시예에서, 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(650)는 기재가 평면형 구성에 있는 동안 인쇄될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(650)는 다수의 인쇄된 층 재료를 포함할 수도 있다. 또한 몇몇 다른 경우에, 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(650)는 단일의 요소로서 도시되어 있지만, 횡축 및 종축을 따라 상이한 국부 단면적을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처는 디자인 요소(310)의 인쇄 중에 인쇄헤드(216)에 의해 동시에 인쇄된다. 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(650)는 각각의 층 재료가 기재 상에 배치된 후에 자외광원(500)에 의해 부분적으로 경화될 수도 있다는 것이 이해된다. 제2 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(650)는 기재가 비평면형 구성으로 재성형됨에 따라 자외광원에 의해 완전 경화를 경험할 것이라는 것이 또한 이해된다.
몇몇 실시예에서, 평면형 기부 재료 요소 상의 인쇄된 층 재료를 부분적으로 경화하고 이어서 기부 재료 요소가 비평면형 구성으로 재성형된 후에 인쇄된 층 재료를 완전히 경화하는 이 방법은 층 재료의 구조적 특성을 향상시킨다. 대조적으로, 층 재료를 완전히 경화하고 이어서 기부 재료 요소를 비평면형 구성으로 변형하는 방법은 구조적 변형 및 응력을 포함하는 3차원 구조체를 생성할 수도 있다. 도 12를 참조하면, 예시적인 방법(700), 및 종래의 방법(750)의 나란한 비교가 도시되어 있다.
예시적인 방법(700)의 제1 구성(702)에서, 층 시스템(710)은 평면형 기부 재료 요소(714) 상에 선택적으로 인쇄되어 있다. 몇몇 실시예에서, 기부 재료 요소(714)는 의류 물품과 연계될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 복사선 소스(716)가 제1 복사 이벤트 중에 제1 양의 복사 강도(718)를 방출하고 층들이 기부 재료 요소(714) 상에 적층될 때 이들 층을 부분적으로 경화할 것이다. 전술된 바와 같이, 다른 층의 상부의 하나의 층의 적층은 층 시스템(710)을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 부분 경화는 층 시스템(710)을 액체 상태로부터 반고체 상태로 변형할 것이다. 또한, 몇몇 경우에, 부분 경화는 층 시스템(710)을 기부 재료 요소(714)에 또한 접합할 것이다. 제2 구성(704)에서, 층 시스템(710)이 부분적으로 경화된 후에, 기부 재료 요소(714)는 비평면형 구성으로 재성형되고 몰드(722) 상에 배치된다. 그 후에, 제3 구성(706)에서, 후속의 복사 이벤트 중에, 기부 재료 요소(714)가 비평면형 구성에 있을 때, 복사선 소스(718)가 최대량의 복사 강도(724)를 방출하여 층 시스템(710)을 완전히 경화할 것이다. 몇몇 실시예에서, 복사선 소스(716)에 의한 복사 강도(724)는 층 시스템(710)의 구조적 특성을 반고체로부터 고체 상태로 변경할 것이다. 또한, 완전 경화는 층 시스템(710)이 기부 재료 요소(714) 사이의 접착성을 향상시킬 것이다. 이에 따라, 예시적인 방법(700)은 층 시스템(710)과 기부 재료 요소(714) 사이의 전단 응력 또는 스트레인의 부재를 야기한다. 제4 구성(708)에서 도시되어 있는 바와 같이, 층 시스템(710)이 완전히 경화되고 기부 재료 요소(714)가 몰드(722)로부터 제거된 후에, 결과적인 물품(730)은 임의의 내부 또는 외부 변형 및 왜곡이 없다.
예시적인 방법(700)과 대조적으로, 종래의 방법(750)은 가시적인 응력 및 스트레인을 갖는 디자인 피처를 갖는 물품을 야기할 수도 있다. 종래의 방법(750)의 제1 구성(752)에서, 층 시스템(760)을 포함하는 디자인 피처는 평면형 구성인 기재(764) 상에 한 층씩(layer by layer) 인쇄되어 있다. 그러나, 층 시스템(760)을 부분적으로 경화하는 대신에, 종래의 방법(750)은 복사 이벤트 중에 최대량의 복사 강도(784)를 방출하고 층 시스템(760)을 완전히 경화하기 위해 복사선 소스(766)를 사용할 것이다. 이 복사 이벤트 중에, 최대량의 복사 강도(784)가 층 시스템(760)을 액체로부터 고체 상태로 변형할 것이다. 제2 구성(754)에서, 기재(764)는 평면형으로부터 비평면형 구성으로 재성형되고 몰드(782) 상에 배치된다. 제3 구성(756)에서, 층 시스템(760)이 완전히 경화되고 따라서 고체 상태에 있기 때문에, 기재(764)의 재성형 및 몰드(782) 상의 배치의 프로세스 중에, 전단 응력 및 구조적 변형(786)이 전개될 수도 있다. 제4 구성(758)에서, 기재(764)는 몰드(782)로부터 제거된다. 이 구성에서, 층 시스템은 예시적인 방법(700)의 층 시스템(710)에 대조적으로 전단 응력 및 가시적인 구조적 변형(788)을 포함한다.
도면에 도시되어 있는 실시예는 UV 램프 경화를 도시하고 있다. 그러나, 몇몇 다른 실시예에서, 다른 경화 방법이 사용될 수 있다는 것이 이해될 수도 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 전자빔 경화가 사용될 수 있다. 몇몇 경우에, 로봇 아암이 경화를 위해 전자빔 소스에 대해 객체를 이동시키는 데 사용될 수 있다(또는, 대안적으로, 전자빔 소스는 로봇 아암 상에 장착되고 객체를 적소에 유지할 수 있음).
다양한 실시예가 설명되었지만, 설명은 한정보다는 예시적인 것으로 의도되고, 실시예의 범주 내에 있는 다수의 더 많은 실시예 및 구현예가 가능하다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다. 임의의 실시예의 임의의 피처는 구체적으로 한정되지 않으면, 임의의 다른 실시예에서 임의의 다른 피처 또는 요소와 조합하여 사용되거나 치환될 수도 있다. 이에 따라, 실시예는 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물의 견지를 제외하고는 한정되지 않는다. 또한, 다른 수정 및 변형이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 이루어질 수도 있다.

Claims (20)

  1. 신발류 물품의 제조 방법으로서,
    평면형 구성으로 기부 재료 요소를 위치설정하는 단계;
    인쇄 디바이스를 사용하여 상기 기부 재료 요소 상에 제1 층 재료를 적층하는 단계;
    제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계;
    상기 인쇄 디바이스를 사용하여 상기 제1 층 재료 상에 제2 층 재료를 적층하는 단계로서, 상기 기부 재료, 상기 제1 층 재료 및 상기 제2 층 재료는 층 시스템을 형성하는 것인, 제2 층 재료를 적층하는 단계;
    제2 복사 이벤트 중에 상기 제2 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계;
    상기 기부 재료 요소를 비평면형 구성으로 재성형하는 단계; 및
    제3 복사 이벤트 중에 상기 층 시스템을 완전히 경화하는 단계
    을 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 층 재료에 제1 복사 강도를 갖는 복사선을 방출하는 단계;
    상기 제2 복사 이벤트 중에 상기 제2 층 재료에 제2 복사 강도를 갖는 복사선을 방출하는 단계;
    상기 제3 복사 이벤트 중에 상기 층 시스템에 제3 복사 강도를 갖는 복사선을 방출하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제3 복사 강도는 상기 제1 복사 강도보다 크고, 상기 제3 복사 강도는 상기 제2 복사 강도보다 큰 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 층 재료를 액체 상태로부터 반고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 복사 이벤트 중에 상기 제2 층 재료를 액체 상태로부터 반고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제3 복사 이벤트 중에 상기 층 시스템을 반고체 상태로부터 고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 층 시스템은 제1 디자인부 및 제2 디자인부를 포함하고;
    상기 제1 디자인부는 제1 단면적을 갖고;
    상기 제2 디자인부는 제2 단면적을 갖고;
    상기 제1 단면적은 상기 제2 단면적과는 상이한 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  7. 신발류 물품의 제조 방법으로서,
    평면형 구성으로 기부 재료 요소를 위치설정하는 단계;
    인쇄 디바이스를 사용하여 상기 기부 재료 상에 제1 층 재료를 적층하는 단계;
    제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계;
    상기 인쇄 디바이스를 사용하여 상기 제1 층 재료 상에 제2 층 재료를 적층하는 단계로서, 상기 기부 재료, 상기 제1 층 재료 및 상기 제2 층 재료는 선택적으로 인쇄된 디자인 피처(design feature)를 형성하는 것인, 제2 층 재료를 적층하는 단계;
    제2 복사 이벤트 중에 상기 제2 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계;
    상기 기부 재료를 비평면형 구성으로 재성형하는 단계;
    제3 복사 이벤트 중에 상기 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 완전히 경화하는 단계
    를 포함하고;
    상기 선택적으로 인쇄된 디자인 피처는 제1 디자인부 및 제2 디자인부를 포함하고;
    상기 제1 디자인부는 제1 단면적을 갖고;
    상기 제2 디자인부는 제2 단면적을 갖고;
    상기 제1 단면적은 상기 제2 단면적과는 상이한 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 층 재료에 제1 복사 강도를 갖는 복사선을 방출하는 단계;
    상기 제2 복사 이벤트 중에 상기 제2 층 재료에 제2 복사 강도를 갖는 복사선을 방출하는 단계;
    상기 제3 복사 이벤트 중에 상기 선택적으로 인쇄된 디자인 피처에 제3 복사 강도를 갖는 복사선을 방출하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제3 복사 강도는 상기 제1 복사 강도보다 크고, 상기 제3 복사 강도는 상기 제2 복사 강도보다 큰 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 층 재료를 액체 상태로부터 반고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2 복사 이벤트 중에 상기 제2 층 재료를 액체 상태로부터 반고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제3 복사 이벤트 중에 상기 선택적으로 인쇄된 디자인 피처를 반고체 상태로부터 고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 복사 강도를 갖는 복사선을 방출하기 위해 자외광원을 사용하는 단계를 더 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 제1 층 재료는 아크릴 수지를 포함하는 제1 재료이고, 상기 제2 층은 아크릴 수지를 포함하는 제2 재료인 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  14. 신발류 물품의 제조 방법으로서,
    평면형 구성으로 기부 재료 요소를 위치설정하는 단계;
    인쇄 디바이스를 사용하여 상기 기부 재료 요소 상에 제1 층 재료를 적층하는 단계;
    상기 제1 층 재료의 적어도 제1 층 재료 인자에 기초하여 제1 복사 강도를 결정하는 단계;
    제1 복사 이벤트 중에 상기 제1 복사 강도를 갖는 복사선을 방출함으로써 상기 제1 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계;
    상기 인쇄 디바이스를 사용하여 상기 제1 층 재료 상에 제2 층 재료를 적층하는 단계로서, 상기 기부 재료, 상기 제1 층 재료 및 상기 제2 층 재료는 층 시스템을 형성하는 것인, 제2 층 재료를 적층하는 단계;
    상기 제2 층 재료의 적어도 제2 층 재료 인자에 기초하여 제2 복사 강도를 결정하는 단계;
    제2 복사 이벤트 중에 상기 제2 복사 강도를 갖는 복사선을 방출함으로써 상기 제2 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계;
    상기 층 시스템의 적어도 제3 층 재료 인자에 기초하여 제3 복사 강도를 결정하는 단계;
    상기 기부 재료 요소를 비평면형 구성으로 재성형하는 단계; 및
    제3 복사 이벤트 중에 상기 제3 복사 강도를 갖는 복사선을 방출함으로써 상기 층 시스템을 완전히 경화하는 단계
    를 포함하는 신발류 물품의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 층 재료 인자는 상기 제1 층 재료의 두께이고, 상기 제2 층 재료 인자는 상기 제2 층 재료의 두께이고, 상기 제3 층 재료 인자는 상기 층 시스템의 두께인 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 층 재료 인자는 상기 제1 층 재료의 곡률 레벨이고, 상기 제2 층 재료 인자는 상기 제2 층 재료의 곡률이고, 상기 제3 층 재료 인자는 상기 층 시스템의 곡률인 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 층 재료 인자는 상기 제1 층 재료의 가요성이고, 상기 제2 층 재료 인자는 상기 제2 층 재료의 가요성이고, 상기 제3 층 재료 인자는 제3 층 재료의 가요성이고, 상기 제1 층 재료 및 상기 제2 층 재료의 가요성은 부분 경화 후에 상기 층 재료들의 요구되는 가요성을 나타내는 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계는 상기 제1 층 재료를 액체 상태로부터 반고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 제2 층 재료를 부분적으로 경화하는 단계는 상기 제2 층 재료를 액체 상태로부터 반고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 것인 신발류 물품의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 층 시스템을 완전히 경화하는 단계는 상기 층 시스템을 반고체 상태로부터 고체 상태로 변형하는 단계를 더 포함하는 것인 신발류 물품의 제조 방법.
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