KR20180080176A - 적층 제조에서의 다수의 층의 선택적 재료 디스펜싱 및 용융 - Google Patents

Abstract

적층 제조는 지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 층으로부터의 층을 퇴적시키는 단계는 제1 입자들을 디스펜싱하는 단계, 개체의 표면에 대응하는 선택된 영역들에 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하는 단계, 및 상기 층의 적어도 부분을 용융시키는 단계를 포함한다. 상기 층은 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 상기 선택된 영역들에서 상기 제2 입자들을 갖는다. 대안적으로 또는 추가로, 상기 복수의 층을 형성하는 단계는 층들의 다수의 그룹을 퇴적시키는 단계를 포함한다. 층들의 그룹을 퇴적시키는 단계는, 상기 층들의 그룹 내의 각 층에 대해, 상기 층을 제공하도록 피드 재료를 디스펜싱하는 단계; 및 상기 피드 재료를 디스펜싱한 후에, 그리고 후속 층을 디스펜싱하기 전에, 상기 층의 선택된 부분을 용융시키는 단계를 포함한다. 상기 층들의 그룹 내의 모든 층이 디스펜싱된 후에, 상기 층들의 그룹 내의 모든 층을 통해 확장되는 상기 층들의 그룹의 용적이 용융된다.

Description

적층 제조에서의 다수의 층의 선택적 재료 디스펜싱 및 용융

본 명세서는 3D 프린팅이라고도 알려진 적층 제조(additive manufacturing)에 관한 것이다.

입체 임의형상 제작(solid freeform fabrication) 또는 3D 프린팅이라고도 알려진 적층 제조(AM: additive manufacturing)는 2차원 층들로의 원재료(예를 들어, 파우더들, 액체들, 현탁액들, 또는 용해된 고체들)의 연속적인 디스펜싱으로부터 3차원 개체들이 형성되는 제조 프로세스를 지칭한다. 대조적으로, 전통적인 머시닝 기법들은 절삭 프로세스(subtractive process)들을 수반하고 여기서는 스톡 재료(stock material)(예를 들어, 목재, 플라스틱 또는 금속의 블록)로부터 개체들이 절삭된다.

적층 제조에서는 다양한 적층 프로세스들이 사용될 수 있다. 일부 방법들은 층들을 생성하기 위해 재료를 용해시키거나 연화시키는 반면(예를 들어, 선택적 레이저 용해(SLM: selective laser melting) 또는 직접 금속 레이저 소결(DMLS: direct metal laser sintering), 선택적 레이저 소결(SLS: selective laser sintering), 용융 퇴적 모델링(FDM: fused deposition modeling)), 다른 방법들은 상이한 기술들(예를 들어, 스테레오리소그래피(SLA: stereolithography))을 사용하여 액체 재료들을 경화시킨다. 이들 프로세스는 완성된 개체들을 생성하기 위해 층들이 형성되는 방식과 프로세스들에서 사용하기에 호환가능한 재료들이 상이할 수 있다.

종래의 시스템들은 파우더형 재료를 소결 또는 용해하기 위해 에너지 소스를 사용한다. 일단 제1 층 상의 선택된 모든 위치들이 소결되거나 용해되면, 완성된 층의 최상부에 새로운 파우더형 재료의 층이 퇴적되고, 그 프로세스는 원하는 개체가 생성될 때까지 층별로 반복된다.

일 양태에서, 개체의 적층 제조 방법은 지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 층으로부터의 층을 퇴적시키는 단계는 지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 디스펜싱하는 단계, 상기 지지부 또는 상기 하부 층 상에 상기 개체의 표면에 대응하는 선택된 영역들에 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하는 단계, 및 상기 층의 적어도 부분을 용융시키는 단계를 포함한다. 상기 층은 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 상기 선택된 영역들에서 상기 제2 입자들을 갖는다.

구현들은 이하의 것들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 제2 입자들이 제1 입자들의 층에 침투하도록 상기 제2 입자들은 상기 제1 입자들 다음에 디스펜싱될 수 있다. 상기 제1 입자들은 저장소로부터 상기 지지부 또는 하부 층을 가로질러 푸싱되거나 노즐로부터 분출될 수 있다. 상기 제1 입자들 및 제2 입자들은 혼합되어 입자들의 혼합물을 제공할 수 있고, 상기 입자들의 혼합물은 상기 선택된 영역들에 선택적으로 디스펜싱될 수 있다. 상기 입자들의 혼합물은 노즐로부터 분출될 수 있다.

상기 제1 입자들은 제1 평균 직경을 가질 수 있고, 상기 제2 입자들은 상기 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 제2 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 제2 평균 직경은 상기 제1 평균 직경보다 적어도 4배 더 작을 수 있다. 상기 제2 평균 직경은 약 100 nm 내지 2 μm일 수 있다. 상기 제1 평균 직경은 약 5 μm 내지 10 μm일 수 있다. 상기 제1 입자들 및 상기 제2 입자들은 동일한 재료 조성을 가질 수 있다. 상기 층의 부분을 용융시키는 단계는 상기 제1 입자들 및 제2 입자들의 층에 레이저 빔을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 개체의 적층 제조 방법은 지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 층을 형성하는 단계는 층들의 다수의 그룹(multiple groups of layers)을 퇴적시키는 단계를 포함하며, 층들의 각 그룹은 다수의 층을 포함한다. 상기 복수의 층으로부터의 층들의 그룹을 퇴적시키는 단계는, 상기 층들의 그룹 내의 각 층에 대해 상기 층을 제공하도록 지지부 또는 하부 층 상에 피드 재료를 디스펜싱하는 단계, 상기 층들의 그룹 내의 각 층에 대해 상기 층을 제공하도록 상기 피드 재료를 디스펜싱한 후에 그리고 후속 층을 디스펜싱하기 전에 상기 개체에 대응하는 상기 층의 선택된 부분을 용융시키는 단계, 및 상기 층들의 그룹 내의 모든 층이 디스펜싱된 후에 상기 층들의 그룹 내의 모든 층을 통해 확장되는 상기 층들의 그룹의 용적을 용융시키는 단계를 포함한다.

구현들은 이하의 것들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 층의 부분은 상기 개체의 외표면에 대응할 수 있다. 층들의 그룹 내의 적어도 2개의 인접한 층의 영역들은 횡방향으로 오프셋된 둘레들을 가질 수 있다. 층들의 그룹 내의 적어도 2개의 인접한 층의 영역들은 개체의 경사진 외표면을 제공하도록 횡방향으로 오프셋된 둘레들을 가질 수 있다.

상기 피드 재료를 디스펜싱하는 단계는 상기 지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 디스펜싱하는 단계, 상기 층이 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 선택된 영역들에서 제2 입자들을 갖도록, 상기 지지부 또는 상기 하부 층 상에 상기 선택된 영역들에 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 입자들은 상기 제1 입자들의 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 제2 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 제2 입자들이 제1 입자들의 층에 침투하도록 상기 제2 입자들은 상기 제1 입자들 다음에 디스펜싱될 수 있다. 상기 선택된 영역들 및 상기 선택된 부분들은 상기 개체의 외표면에 대응할 수 있다. 상기 층의 선택된 부분을 용융시키는 단계는 제1 레이저 빔 또는 이온 빔을 상기 층에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 층들의 그룹의 용적을 용융시키는 단계는 제2 레이저 빔 또는 이온 빔을 층들의 그룹에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 레이저 빔 또는 이온 빔은 상기 제1 레이저 빔 또는 이온 빔보다 큰 전력을 가질 수 있다. 상기 층들의 그룹은 3 내지 10개의 층을 포함할 수 있다.

다른 양태에서, 개체을 형성하기 위한 적층 제조 장치는 지지부, 상기 지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 전달하기 위한 제1 디스펜서, 상기 지지부 또는 하부 층 상에 제2 입자들을 선택적으로 전달하기 위한 제2 디스펜서, 상기 제1 입자들과 상기 제2 입자들을 용융시키기 위한 에너지 소스, 및 상기 제1 디스펜서, 상기 제2 디스펜서 및 상기 에너지 소스에 결합된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 장치로 하여금 지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하게 하도록 구성된다. 상기 제어기는 상기 장치로 하여금 상기 복수의 층으로부터의 층이 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 선택된 영역에서 상기 제2 입자들을 갖도록 상기 제1 입자들 및 제2 입자들을 디스펜싱하고 - 상기 선택된 영역은 상기 개체의 표면에 대응함 -, 상기 선택된 영역을 포함하는 상기 층의 제1 부분과 상기 선택된 영역을 포함하지 않는 상기 층의 제2 부분을 적어도 용융시키게 함으로써 상기 층을 형성하도록 구성된다.

구현들은 이하의 것들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 선택된 영역은 상기 개체의 외표면에 대응할 수 있다. 상기 선택된 영역은 상기 개체의 내부를 제공하기 위해 상기 제1 입자들이 용융되는 상기 층의 적어도 부분을 포함할 필요는 없다.

제1 저장소가 상기 제1 입자들을 유지할 수 있고 제2 저장소가 상기 제2 입자들을 유지할 수 있다. 상기 제1 입자들은 제1 평균 직경을 가질 수 있고, 상기 제2 입자들은 상기 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 제2 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 제1 입자들 및 상기 제2 입자들은 동일한 재료 조성을 가질 수 있다.

상기 제어기는 상기 제2 입자들이 제1 입자들의 층에 침투하도록 상기 제2 입자들이 상기 제1 입자들 다음에 디스펜싱되게 하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 디스펜서는 상기 지지부에 인접하게 배치된 저장소 및 상기 제1 입자들을 상기 저장소로부터 상기 지지부 또는 하부 층을 가로질러 푸싱하도록 구성된 푸셔를 포함할 수 있다. 상기 제2 디스펜서는 상기 제2 입자들을 분출하기 위한 노즐을 갖는 이젝터를 포함한다. 상기 제2 디스펜서는 상기 제1 입자들 및 상기 제2 입자들을 수용하고 상기 입자들의 혼합물을 상기 제1 디스펜서에 제공하도록 구성된 혼합기를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 노즐로부터의 상기 입자들의 혼합물의 분출을 제어함으로써 상기 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하도록 구성될 수 있다. 상기 에너지 소스는 레이저 또는 이온 빔 소스일 수 있다.

다른 양태에서, 개체을 형성하기 위한 적층 제조 장치는 지지부, 상기 지지부 또는 하부 층 상에 피드 재료를 전달하기 위한 디스펜서, 상기 피드 재료를 용융시키기 위한 에너지 소스, 및 상기 디스펜서 및 상기 에너지 소스에 결합된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 장치로 하여금 지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하게 하도록 구성되고, 상기 복수의 층은 층들의 다수의 그룹을 포함한다. 상기 제어기는 상기 장치로 하여금 상기 다수의 그룹으로부터의 층들의 그룹 내의 각 층에 대해 상기 층을 제공하도록 지지부 또는 하부 층 상에 피드 재료를 디스펜싱하고, 상기 층들의 그룹 내의 각 층에 대해 상기 층을 제공하도록 상기 피드 재료를 디스펜싱한 후에 그리고 후속 층을 디스펜싱하기 전에 상기 개체에 대응하는 상기 층의 선택된 부분을 용융시키고, 상기 층들의 그룹 내의 모든 층이 디스펜싱된 후에 상기 층들의 그룹 내의 모든 층을 통해 확장되는 상기 층들의 그룹의 용적을 용융시키게 함으로써 상기 층들의 그룹을 형성하도록 구성된다.

구현들은 이하의 것들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 제어기는 상기 층의 부분이 상기 개체의 표면, 예를 들어, 상기 개체의 외부면에 대응하도록 구성될 수 있다. 상기 층들의 그룹은 3 내지 10개의 층을 포함할 수 있다.

상기 제어기는 상기 층들의 그룹 내의 적어도 2개의 인접한 층의 영역들이 횡방향으로 오프셋된 둘레들을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 제어기는 상기 층들의 그룹 내의 적어도 2개의 인접한 층의 영역들이 상기 개체의 경사진 외표면을 제공하도록 횡방향으로 오프셋된 둘레들을 갖도록 구성될 수 있다.

상기 디스펜서는 상기 지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 디스펜싱하기 위한 제1 디스펜서 및 상기 지지부 또는 상기 하부 층 상에 선택된 영역들에 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하기 위한 제2 디스펜서를 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 층이 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 상기 선택된 영역들에서 상기 제2 입자들을 갖도록 구성될 수 있다.

제1 저장소가 상기 제1 입자들을 유지할 수 있고 제2 저장소가 상기 제2 입자들을 유지할 수 있다. 상기 제1 입자들은 제1 평균 직경을 가질 수 있고, 상기 제2 입자들은 상기 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 제2 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 제어기는 상기 제2 입자들이 제1 입자들의 층에 침투하도록 상기 제1 디스펜서가 상기 제1 입자들을 디스펜싱한 후에 상기 제2 디스펜서로 하여금 상기 제2 입자들을 디스펜싱하게 하도록 구성될 수 있다.

상기 에너지 소스는 레이저 또는 이온 빔 소스를 포함할 수 있다. 상기 에너지 소스는 상기 층의 선택된 부분을 용융시키기 위한 제1 에너지 소스 및 상기 층들의 그룹의 용적을 용융시키기 위한 제2 에너지 소스를 포함할 수 있다. 상기 제1 에너지 소스는 제1 레이저 또는 이온 빔 소스를 포함할 수 있고 상기 제2 에너지 소스는 제2 레이저 또는 이온 빔 소스를 포함할 수 있다. 상기 제2 레이저 또는 이온 빔 소스는 상기 제1 레이저 또는 이온 빔 소스보다 큰 전력을 가질 수 있다.

전술한 것의 이점들은 다음을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 층의 선택된 영역들에 제1 입자들보다 작은 평균 직경을 갖는 제2 입자들을 디스펜싱함으로써, 본 명세서에 설명된 AM 프로세스들의 임의의 조합을 구현하는 적층 제조(AM) 장치는 선택된 영역들에서 개체의 피쳐들을 정밀하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 선택된 영역들에 디스펜싱된 제2 입자들은 개체의 특정 부분들의 밀도를 증가시킬 수 있어서, 해당 특정 부분들이 개선된 표면 피쳐들을 가질 수 있다. 이들 피쳐는 더 큰 구조적 강성과 더 낮은 표면 거칠기를 포함할 수 있다. AM 프로세스들은 선택된 영역들 내의 파우더들을 용융시켜 다른 부분들의 중량과 밀도를 증가시키지 않고 완성된 개체의 특정 부분들의 구조적 강성을 개선할 수 있고, 따라서 개체의 전체적인 중량에 대한 이들 부분의 영향을 감소시킬 수 있다.

표면 피쳐들을 제어하는 것에 추가로, 이들 프로세스는 AM 장치가 복잡한 기하형상들을 갖는 개체들의 외표면들을 형성하면서 또한 위에서 설명된 개선된 표면 피쳐들을 제공하는 것을 가능하게 하는 동작들을 포함한다. 각각의 선택된 영역들 내에서, AM 장치는 개체의 외표면의 프로파일을 제어하기 위해 제1 및 제2 입자들이 용융되는 위치를 선택할 수 있다. 예로서, 제1 및 제2 입자들을 갖는 각 층의 영역들 사이에 횡방향 오프셋을 통합하는 것은 외표면들 상에 기울어진 그리고 경사진 기하형상을 형성할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 방법들은 AM 장치의 전체적인 수율을 상당히 감소시키지 않으면서 이들 복잡한 기하형상 및 개선된 표면 피쳐를 달성할 수 있다. AM 장치는 정밀한 기하형상들 및 낮은 표면 거칠기가 필요하지 않을 수 있는 내부 부분들 내에 제2 입자들을 디스펜싱하지 않는다. 대신에, AM 장치는 개체의 여러 특징들 중에서도, 미학, 기능, 핸들링, 및 피팅(fit)에 영향을 미치는 외표면들에서 제2 입자들을 디스펜싱할 수 있다. 내부 부분들은 제1 입자들만을 포함할 수 있다.

두 가지 유형의 입자들을 사용하는 것에 대안적으로 또는 추가로, AM 장치는 정밀한 기하형상들을 필요로 하는 영역들에서 개개의 층들을 용융시킬 수 있지만, 정밀한 기하형상들을 필요로 하지 않는 영역들, 예를 들어, 내부 부분들에서는 단일 동작으로 수 개의 층을 동시에 용융시킬 수 있다. 따라서, 이들 내부 부분을 용융시키는 동작들은 각 층에서 제1 입자들을 디스펜싱한 직후에 이들 내부 부분을 용융시키는 경우에 요구되는 것보다 적은 시간을 필요로 한다.

본 명세서에 설명된 주제의 하나 이상의 구현의 세부사항들이 첨부 도면들 및 아래의 설명에서 제시된다. 본 주제의 다른 잠재적인 특징들, 양태들 및 이점들은 설명, 도면, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다.

도 1a는 예시적인 적층 제조 장치의 개략적인 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 예시적인 적층 제조 장치의 개략적인 상부도이다.
도 2a 내지 도 2g는 지지부의 개략적인 측면도들이고 다수의 층에서 제1 및 제2 입자들을 연속적으로 디스펜싱 및 용융시키는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 3a 내지 도 3h는 지지부의 개략적인 측면도들이고 다수의 층에서 제1 및 제2 입자들을 연속적으로 디스펜싱 및 용융시키는 다른 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 4는 지지부 상의 제1 및 제2 입자들의 다수의 층의 개략적인 측면도로서, 각 층은 인접한 층들 사이에서 횡방향으로 오프셋되는 제2 입자들을 포함하는 선택된 영역을 포함한다.
도 5는 지지부 상의 제1 및 제2 입자들의 다수의 층의 개략적인 측면도로서, 각 층은 선택된 영역의 다수의 부분이 용융되는 제2 입자들을 포함하는 선택된 영역을 포함한다.
도 6은 지지부 상의 제1 및 제2 입자들의 다수의 층의 확대된 개략적인 측면도로서, 각 층은 인접한 층들 사이에서 횡방향으로 오프셋되는 제2 입자들의 선택된 영역을 포함한다.
다양한 도면들에서 유사한 참조 번호들 및 명칭들은 유사한 요소들을 나타낸다.

파우더 입자들을 사용하는 적층 제조(AM) 프로세스들은 여러 속성들 중에서도, 높은 치수 정확도와 높은 해상도 표면 피쳐들을 요구하는 개체들을 생성할 수 있다. AM에서, 파우더 입자 크기, 바인더 점성, 액적 크기, 및 프린팅 층 두께는 결과적인 개체의 강도와 표면 품질을 결정할 수 있다. 예로서, 파우더 입자 크기 및 파우더 입자들의 분포의 균일성은 3D 프린팅 프로세스에 영향을 줄 수 있다. 파우더 입자 크기가 너무 작으면, 파우더 입자들의 유동성 특성들 때문에, 파우더 입자들은 얇은 층들에서 확산되지 못할 수 있다. 파우더 입자 크기가 너무 크면, 파우더 입자들이 용융된 후, 프린팅된 부품은 거친 표면 마무리 및 낮은 표면 해상도와 같은 바람직하지 않은 특징들을 가질 수 있다. 이들 바람직하지 않은 특징은 프린팅된 부품의 외표면이 경사진 프로파일들을 포함할 때 훨씬 더 두드러질 수 있다. 이들 바람직하지 않은 특징의 두드러짐을 줄이기 위해, AM 프로세스는 프린팅된 부품의 제작 중에 파우더 입자들의 더 얇은 층을 형성할 수 있다. 그러나, 더 얇은 층들의 연속적인 디스펜싱 및 용융은 프린팅된 부품을 생성하는 시간의 양을 증가시키고 AM 프로세스의 전체적인 수율을 감소시킬 수 있다.

일부 AM 프로세스들에서, AM 프로세스의 수율에 영향을 주지 않으면서 프린팅된 부품의 해상도 및 표면 마감을 개선하기 위해, 각각이 상이한 평균 직경을 갖는 바이모달(bi-modal) 또는 트라이모달(tri-modal) 파우더 입자들을 선택적으로 디스펜싱될 수 있다. 예를 들어, AM 프로세스는 더 큰 평균 직경을 갖는 제1 파우더 입자들의 층을 형성할 수 있다. AM 프로세스는 층의 선택된 영역들 ― 예를 들어 개선된 해상도 및 감소된 표면 거칠기가 매우 바람직한 프린팅된 부품의 외표면들이 되는 영역들 ― 에서 더 작은 평균 직경을 갖는 제2 파우더 입자들을 디스펜싱할 수 있어, 그러한 선택된 영역들이 더 작은 입자 크기들의 사용에 의해 부여되는 이점들로부터 이익을 얻을 수 있다. 그러한 선택된 영역들은 제1 파우더 입자들도 포함하고, 이는 AM 프로세스가 제2 파우더 입자들을 얇은 층들로 확산시키지 못할 위험을 감소시킬 수 있다.

AM 프로세스는 또한 프린팅된 부품의 외표면들에 대응하는 선택된 영역들 및 내부 부분들에 대응하는 다른 영역들을 상이하게 용융시킬 수 있다. AM 프로세스는 선택된 영역을 층별로 용융시켜 개선된 해상도와 감소된 표면 거칠기를 달성하지만, AM 프로세스는 다른 영역들의 수 개의 층을 한 번에 용융시킬 수 있는데, 그 이유는 다른 영역들에 대응하는 개체의 내부 부분들은 외표면들에 대해 필요한 만큼 해상도 또는 표면 거칠기를 필요로 하지 않을 수 있기 때문이다. 더 작은 제2 입자들을 제1 입자들의 층에 침투시키고 제2 입자들을 포함하는 층의 영역들을 선택적으로 용융시킴으로써, AM 프로세스는 AM 프로세스의 수율을 감소시키지 않으면서 프린팅된 부품의 품질을 개선할 수 있다.

적층 제조 장치들

도 1a는 프린팅된 개체의 외표면들의 해상도와 표면 거칠기를 개선하는 데 사용될 수 있는, 예시적인 적층 제조(AM) 장치(100), 예를 들어, 선택적 레이저 소결 시스템(SLS), 선택적 레이저 용해(SLM) 또는 전자 빔 용해 시스템의 정면도를 도시한다.

AM 장치(100)의 지지부(102)는 개체가 제조되는 제작 파우더 베드(104)를 유지한다. 파우더 전달 시스템(106)은 제1 파우더 입자들(110)의 층(108)을 지지부(102) 위에, 예를 들어, 지지부 상에 또는 지지부 상의 이전에 퇴적된 층 상에 전달한다. 그 후 파우더 전달 시스템(106)은 더 작은 제2 파우더 입자들(112)을 제1 파우더 입자들(110)의 층(108)의 선택된 영역(113)으로 전달한다. 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)은 개체을 형성하기 위한 피드 재료이다. 제2 파우더 입자들은 제1 파우더 입자들보다, 예를 들어, 2배 이상 더 작은 평균 직경을 갖는다.

일부 구현들에서, 선택된 영역(113)은 개체의 표면에 대응한다. 표면은 개체의 외부 또는 피상적인 피쳐들을 포함하는 외표면일 수 있다. 예를 들어, 개체의 외표면은 개체의 제작이 완료된 후에 환경에 노출된 개체의 부분일 수 있다. 적층 제조가 기계적 어셈블리 내의 다수의 컴포넌트를 동시에 제작하기 위해 사용되는 경우, 해당 개체의 표면은 기계적 어셈블리 내의 컴포넌트의 외표면, 예를 들어, 기계적 어셈블리 내의 다른 컴포넌트들과 상호 작용하고 그와 접촉하는 표면일 수 있다.

외표면은 개체에 대한 구조적 지지를 제공하기 위해 개체의 내부 용적을 통해 확장되는, 예를 들어, 스트럿(strut), 브레이싱(bracing), 또는 유사한 부품들의, 다양한 내부 표면들과 구별될 수 있다. 일부 구현들에서, 선택된 영역(113)은 개체의 다른 컴포넌트의 다른 표면의 슬라이딩 또는 다르게 움직일 수 있는 맞물림에 있을 컴포넌트의 외표면에 대응한다. 예를 들어, 개체가 다수의 기어로 구성되어 있는 경우, 기어들 자체가 외측 프레임 내에 포함되어 있더라도, 맞물릴 기어들의 표면들은 선택된 영역일 수 있다.

에너지 소스는 개체의 부분들을 형성하기 위해 파우더 입자들(110, 112)을 용융시키기에 충분한 열을 발생시킨다. 파우더 입자들(110, 112)의 연속적으로 퇴적되고 용융된 층들은 제작된 개체를 형성한다.

제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 위한 재료들은, 예를 들어 강철, 알루미늄, 코발트, 크롬, 및 티타늄과 같은 금속들, 합금 혼합물들, 세라믹들, 조성물들, 및 녹사(green sand)를 포함한다. 일부 구현들에서, 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)은 상이한 재료들로 형성되지만, 다른 경우들에서, 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)은 동일한 재료 조성을 갖는다. AM 장치(100)가 금속 개체를 형성하도록 작동되는 예에서, 제1 및 제2 파우더 입자들(110,112)은 결합하여 금속 합금 또는 금속간 재료를 형성하는 조성들을 가질 수 있다.

지지부(102)는 지지부(102)의 수직 높이를 제어하는 피스톤(114)과 함께 수직으로 이동한다. 파우더 입자들(110, 112)의 각 층이 디스펜싱되고 용융된 후에, 피스톤(114)은 지지부(102)를 하강시킨다. 지지부(102) 상의 임의의 층들은 지지부(102)와 함께 하강하여 어셈블리는 파우더의 새로운 층을 수용할 준비가 된다. 일부 구현들에서, 피스톤(114)이 지지부(102)를 하강시킬 때마다 지지부(102) 상의 층들이 새로운 층을 수용할 준비가 되도록 피스톤(114)은 각 층에 대해 예상되는 두께의 증분으로 하강한다.

파우더 전달 시스템(106)은 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 전달한다. 파우더 전달 시스템(106)은 제1 파우더 입자들(110)의 층을 지지부(102) 또는 지지부(102) 상의 이전에 디스펜싱된 층(예로서, 층(108)) 상에 전달하는 제1 디스펜싱 시스템을 포함한다. 전력 전달 시스템(106)의 제2 디스펜싱 시스템은 제1 파우더 입자들(110)의 외측 층(예를 들어, 층(108)) 상에 더 작은 제2 파우더 입자들(112)을 전달한다.

제2 디스펜싱 시스템은 제2 파우더 입자들(112)을, 예를 들어, 층(108)의 선택된 영역(113) 위에 디스펜싱하여, 제2 파우더 입자들(112)이 선택된 영역(113) 내의 제1 파우더 입자들(110)의 층(108)에 침투하도록 한다. 제2 파우더 입자들(112)은 제1 파우더 입자들(110)을 단층의 깊이, 예를 들어, 단일 복셀 깊이까지 침투시킬 수 있다.

제1 디스펜싱 시스템은, 파우더 전달 디바이스를 사용하여, 지지부(102)에 인접한 파우더 전달 플래튼(116)에 의해 지지되는 파우더 전달 베드(115)로부터 제1 파우더 입자들(110)을 전달한다. 파우더 전달 디바이스는 제1 파우더 입자들(110)의 층(108)을 형성하기 위해 제1 파우더 입자들(110)을 파우더 전달 베드(115)로부터 제작 파우더 베드(104)로 옮긴다. 파우더 전달 베드(115)는 제1 파우더 입자들(110)을 위한 저장소의 역할을 한다.

도 1a에서, 파우더 전달 디바이스는 지지부(102)의 표면 및 지지부(102) 상의 파우더 재료의 층들 양쪽 모두에 평행하게 횡방향으로 회전하고 이동하는 메인 롤러(118)를 포함한다. 메인 롤러(118)는 파우더 전달 베드(115)으로부터 제작 파우더 베드(104)로 제1 파우더 입자들(110)을 푸싱하여 파우더 재료들의 최외측 층을 형성한다. 메인 롤러(118)는 파우더 전달 플래튼(116)과 파우더 전달 베드(115)를 지지부(102) 및 제작 파우더 베드(104)로부터 분리시키는 벽(146)을 지나서 제1 파우더 입자들을 옮긴다. 메인 롤러(118)는 제1 파우더 입자들(110)의 층(108)을 형성하기 위해 제1 파우더 입자들(110)을 파우더 전달 베드(115)로부터 제작 파우더 베드(104)를 가로질러 푸싱한다.

AM 장치(100)는 파우더 전달 피스톤(120)을 제어함으로써 제1 파우더 재료의 원하는 두께를 전달하기 위해 제작 파우더 베드(104)의 최상부면 위로 메인 롤러(118)의 높이를 선택한다. 파우더 전달 피스톤(120)은 파우더 전달 플래튼(116)의 수직 운동을 야기하여 파우더 전달 베드(115)로부터의 제1 파우더 입자들(110)의 분배를 제어한다. 파우더 전달 피스톤(120)은 지지부(102) 위에 제1 파우더 입자들(110)의 층(108)을 형성하기에 충분한 양의 제1 파우더를 제공하는 높이만큼 파우더 전달 플래튼(116)을 수직으로 상향 이동시킨다. 메인 롤러(118)는 제1 파우더 입자들(110)을 옮겨 층(108)을 압축하고 제1 파우더 입자들(110)을 이동시켜 균일한 두께를 갖는 층을 형성하도록 한다.

각 층의 두께는, 예를 들어, 층의 높이 또는 제1 파우더 입자들(110)의 평균 직경을 통해 적층된 제1 파우더 입자들(110)의 수에 의존한다. 일부 구현들에서, 제1 파우더 입자들(110)의 각 층은 단일 입자 두께이다. 일부 경우들에서, 각 층은 다수의 제1 파우더 입자들(110)를 서로의 위에 적층시킴으로써 생성되는 두께를 갖는다. 일부 예들에서, 각 층은 제1 파우더 입자(110)의 평균 직경의 대략 1 내지 4배의 두께를 갖는다. 도 1a는 제1 파우더 입자들(110)의 평균 직경의 대략 4배의 두께를 갖는 층(108)을 도시한다.

제1 디스펜싱 시스템이 제1 파우더 입자들(110)을 디스펜싱할 때 또는 그 후에, 제2 디스펜싱 시스템은 제1 파우더 입자들보다 작은 평균 직경을 갖는 제2 파우더 입자들(112)을 디스펜싱한다. 일부 구현들에서, 제2 디스펜싱 시스템은 제1 파우더 입자들(110)의 층(108) 상에 제2 파우더 입자들(112)을 디스펜싱하기 위해 제작 파우더 베드(104) 위에 배치 가능한 하나 이상의 노즐, 예를 들어, 디스펜싱 어레이(122)를 포함한다. 일부 구현들에서, 디스펜싱 어레이(122)는 지지부(102)의 폭에 걸쳐 있고, 지지부의 길이를 가로질러 스캔하여 제2 파우더 입자들을 전달한다. 그러나, 디스펜싱 어레이(122)가 지지부의 폭보다 작고, 지지부(102)를 커버하기 위해 2개의 수직 방향으로 스캔하는 것도 가능하다. 또한, 어레이보다는, 제2 디스펜싱 시스템은 단일 디스펜싱 애퍼처를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 지지부(102)를 가로지르는 다수의 스캔은 각 스캔마다 파우더가 전달되는 것으로 수행된다. 층(108)의 최종 두께가 요구되는 두께, 예를 들어, 제1 파우더 입자들의 평균 직경의 1 내지 4배를 초과하는 경우, 프로세스가 반복될 수 있다.

선택적으로, 제2 디스펜싱 시스템의 2차 롤러 (124)는 파우더 재료의 층들의 공극들 내로 디스펜싱된 제2 파우더 입자들(112)을 압축한다. 2차 롤러 (124)는 층(108)이 원하는 두께, 예를 들어 제1 파우더 입자들(110)의 평균 직경의 1 내지 4배에 도달할 때까지 제1 및 제2 파우더 입자들(110,112)을 포함하는 층(108)을 압축할 수 있다.

제2 파우더 입자들(112)이 제1 파우더 입자들(110)의 층(108) 상에 디스펜싱될 때, 제2 파우더 입자들(112)이 제1 파우더 입자들(110)의 층에 침투하여 제1 파우더 입자들(110) 사이의 공극들을 채우도록 제2 파우더 입자들(112)은 제1 파우더 입자들(110)보다 작다. 제2 파우더 입자들(112)은, 예를 들어, 제1 파우더 입자들(110)의 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 평균 직경을 가질 수 있다. 제2 파우더 입자들(112)은 서브미크론 또는 나노-입자들일 수 있다. 일부 예들에서, 제2 파우더 입자들(112)의 평균 직경은 제1 파우더 입자들(110)보다 2 내지 100배, 3 내지 50배, 또는 2 내지 10배 더 작다. 일부 구현들에서, 제1 파우더 입자들(110)은 5 μm 내지 10 μm의 평균 직경을 갖고, 제2 파우더 입자들은 100 nm 내지 2 μm의 평균 직경을 갖는다.

제2 디스펜싱 시스템은 선택된 영역(113) 내에 제2 파우더 입자들(112)을 디스펜싱한다. 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112) 양쪽 모두를 포함하는 선택된 영역(113)에서, 제2 파우더 입자들(112)은 제1 파우더 입자들(110) 사이의 공극들을 채운다. 선택된 영역(113) 외부의 층(108) 내에서, 층(108)은 제1 파우더 입자들(110)만을 포함한다. 일부 구현들에서, 선택된 영역(113) 내에서, 제2 파우더 입자들(110,112)은 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)의 조합을 포함하는, 선택된 영역(113) 내의 층(108)의 부분 대략 15 내지 30 부피%를 제공한다.

일부 구현들에서, 디스펜싱 어레이(122)는 디지털 방식으로 어드레싱 가능하고 및/또는 디지털 방식으로 어드레싱 가능한 어레이 헤드를 포함하여, 디스펜싱 어레이(122)는 상이한 크기들 및 속성들의 파우더 입자들을 전달하도록 구성된다. 디스펜싱 어레이(122)는 예를 들어 서브-미크론 입자들 또는 나노-입자들 및 상이한 재료들을 디스펜싱하거나 또는 동일한 크기 또는 동일한 재료의 파우더 입자들을 퇴적시킨다.

디스펜싱 어레이(122)는, 일부 경우들에서, 노즐로부터 제2 파우더 입자들(112)을 분출하는 마이크로-디스펜싱 어레이 헤드를 포함한다. 디스펜싱 어레이(122)는 캐리어 유체 내에 제2 파우더 입자들을 디스펜싱할 수 있다. 캐리어 유체는, 예를 들어, 이소프로필 알콜(IPA), 에탄올, 또는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)과 같은 고 증기압 캐리어이다. 디스펜싱 어레이(122)는 층(108)이 용융되기 전에 열 증발 또는 흡입을 사용하여 캐리어 유체를 추가로 제거한다. 일부 경우들에서, 디스펜싱 어레이(122)는 제2 파우더 입자들(112)을 디스펜싱하기 위한, 불활성 가스 제트들, 예를 들어, 아르곤, 질소, 또는 혼합 가스들을 사용하는 건식 디스펜싱 메커니즘, 및/또는 초음파 교반 메커니즘이다.

디스펜싱 어레이(122)는, 예를 들어, 500 nm 내지 1 μm, 1 μm 내지 50 μm, 또는 50 μm 내지 500 μm의 직경들을 갖는 다수의 노즐을 가질 수 있다. 디스펜싱 어레이(122)는 다수의 노즐 헤드를 포함할 수 있으며, 각각의 노즐 헤드는 제작 파우더 베드의 폭을 가로질러 배치된 분할된 노즐 헤드들로 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 디스펜싱 어레이(122)는 슬롯-기반 어레이 헤드를 사용한다. 제2 디스펜싱 시스템은 대략 0.1 m/s 내지 30 m/s의 속도로 그리고 예를 들어 1 kHz 내지 50 kHz의 펄스 주파수를 갖거나 또는 갖지 않고 제2 파우더 입자들(112)을 퇴적시킬 수 있다.

일부 구현들에서, 디스펜싱 어레이(122)는 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112) 양쪽 모두를 분출한다. 디스펜싱 어레이(122)는 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)의 혼합물을 포함하고 혼합물을 디스펜싱 어레이(122)의 노즐을 통해 선택된 영역(113) 내로 분출한다.

롤러(118, 124)가 파우더 입자들(110, 112)을 제작 파우더 베드(104)에 전달할 때 파우더 입자들(110, 112)이 롤러(118, 124)에 달라붙는 것을 방지하기 위해, 파우더 전달 시스템은 롤러들(118, 124)을 세정하기 위한 블레이드들(126, 128)을 포함한다. 제1 디스펜싱 시스템의 블레이드(126)는 제1 파우더 입자들(110)이 메인 롤러(118)에 달라붙는 것을 방지하고, 제2 디스펜싱 시스템의 블레이드(128)는 제2 파우더 입자들(112)이 2차 롤러 (124)에 달라붙는 것을 방지한다. 블레이드들(126, 128)은, 파우더 입자들이 롤러들(118, 124)에 달라붙는 것을 방지하기 위해 사용되는 경우, 롤러들(118, 124)에 근접하게 배치되어 롤러들(118, 124)이 회전함에 따라 롤러들로부터 파우더 입자들을 효과적으로 긁어낸다. 블레이드들(126, 128)은, 예를 들어, 디스펜싱되는 입자들의 최소 직경 미만이거나 또는 디스펜싱되는 최소 입자들의 직경의 절반 이하인 거리에 배치된다.

AM 장치(100)의 에너지 소스는 층(108)에 열을 가하여 조합된 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)의 층(108)을 용융시킨다. 도 1a에 도시된 예에서, 에너지 소스는 지향성 에너지 빔(132)을 방출하기 위한 빔 디바이스(130)이다. 지향성 에너지 빔(132)은, 예를 들어, 레이저 빔이다. AM 장치(100)는 빔 위치지정 제어 메카니즘으로서 기능하는 스캐너 시스템(134), 예를 들어, 선형 액추에이터 또는 레이저 갈보를 포함하여, 에너지 빔(132)을 층(108)의 타겟 영역으로 유도한다. 스캐너 시스템(134)은 에너지 빔(132)을 조준하고 에너지 빔(132)을 변조하여 타겟 영역 내의 파우더 재료의 층(예를 들어, 층(108))을 선택적으로 용융시키도록 작동한다. 파우더 재료는 제1 파우더 입자들(110), 제2 파우더 입자들(112), 또는 이들의 조합을 포함한다.

에너지 빔(132)은 제작 파우더 베드(104) 내의 지지부(102) 상에 위치한 파우더 재료로 유도되어 입자들을 선택적으로 용융시켜 제작된 개체를 형성한다. 빔 디바이스(130)는, 예를 들어, 레이저, 레이저 헤드, 안전 셔터, 및 거울 어셈블리를 포함하여, 에너지 빔(132)을 층(108)의 영역들로 정확하게 그리고 선택적으로 유도한다. 일부 경우들에서, 에너지 빔(132)은 제1 파우더 입자들(110)만을 포함하는 층(108)의 타겟 영역으로 유도되고, 일부 경우들에서, 에너지 빔(132)은 제1 파우더 입자들(110) 및 제2 파우더 입자들(112) 양쪽 모두를 포함하는 타겟 영역으로 유도된다.

일부 예들에서, 빔 디바이스(130)는 선택된 영역(113) 외부의 영역들에서는 제1 파우더 입자들(110)를 용융시키지 않고 선택된 영역(113) 내의 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 용융시키기 위해 에너지 빔(132)을 선택된 영역(113)을 향해 유도한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 선택된 영역(113)은 프린팅될 개체의 표면, 예를 들어 외표면에 대응한다. 대조적으로, 선택된 영역(113) 외부의 영역은 개체의 내부 또는 내부 부분들에 대응할 수 있다. 일부 예들에서, 빔 디바이스(130)는 내부 기하형상 및 구조물을 형성하도록 제1 파우더 입자들(110)를 용융시키기 위해 에너지 빔(132)을 선택된 영역(113) 외부의 영역으로 유도한다.

제1 파우더 입자들(110)만을 갖는 영역을 용융시키는 수율을 증가시키기 위해, 빔 디바이스(130)는 에너지 빔(132)이 제1 파우더 입자들(110)의 다수의 층을 용융시킬 수 있도록 에너지 빔(132)의 전력을 증가시킬 수 있다. 에너지 빔(132)은 예를 들어 한 번에 입자들(110, 112)의 단층을 용융시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 에너지 빔(132)은 또한 입자들(110, 112)의 층들의 그룹을 용융시킬 수 있으며, 따라서 단층만을 용융시키는 데 필요한 전력의 양보다 더 큰 양의 전력을 요구할 수 있다. 추가로, 단층의 입자들에 대해, 제1 파우더 입자들(110)의 영역만을 용융시키는 것은 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112) 양쪽 모두를 포함하는 영역을 용융시키는 것보다 적은 에너지를 요구할 수 있는데, 그 이유는 양쪽 유형의 입자들(110, 112)를 포함하는 영역은 더 큰 밀도를 갖기 때문이다. 따라서, AM 장치(100)는 용융될 층들의 수뿐만 아니라 및 용융될 부분의 조성에 기초하여 에너지 빔(132)의 전력을 선택한다.

도 1b는 AM 장치(100)의 예시적인 상부도를 나타낸다. 제어기(136)는 파우더 전달 시스템(106), 메인 롤러(118), 및 2차 롤러(124)를 포함하는 AM 장치(100)의 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어기(136)는 선형 액추에이터(138)를 포함하는 드라이브 트레인을 작동시킨다. 제어기(136)는 빔 디바이스(130), 파우더 전달 시스템(106), 및 롤러들(118, 124)을 제작 파우더 베드(104)의 최상부면에 평행하게 앞뒤로 이동시키도록 선형 액추에이터(138)를 작동시킨다. 선형 액추에이터(138)는, 예를 들어, 화살표(140)로 표시된 방향을 따라 이들 부분의 이동을 야기한다. 제어기(136)는 또한 메인 롤러(118) 및 2차 롤러(124)에 각각 연결되는, 드라이브 트레인의 모터들(142, 144)을 작동시킨다. 모터들(142,144)은 롤러들(118, 124)을 각각 회전시키고, 따라서 롤러들(118,124)이 제작 파우더 베드(104)의 상부를 가로질러 이동함에 따라 롤러들(118,124)이 제작 파우더 베드(104) 상의 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 옮기고 압축할 수 있다. 메인 롤러(118)의 회전 및 횡방향 이동은 또한 파우더 전달 베드(115)로부터 제작 파우더 베드(104)를 향한 제1 파우더 입자들(110)의 변위를 야기한다. 파우더 전달 시스템(106)은, 예를 들어, 레일들(146, 148)에 의해 지지된다.

AM 장치(100) 및 AM 장치(100)의 컴포넌트들은 추가로 또는 대안적으로 본 명세서에서 설명된 다른 특징들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 롤러들(118, 124) 중 하나 또는 양쪽 모두는, 예를 들어, 롤러의 내부 코어에 걸쳐 냉각제를 통과시킴으로써 롤러 표면의 능동적 온도 제어를 갖는다. 롤러들(118,124)는 예를 들어 스테인레스 스틸, 니켈 합금, 티타늄, 또는 세라믹 코팅 금속과 같은 금속으로 형성된다. 롤러들은 대략 0.05 μm 내지 5 μm 산술 평균(Ra)을 갖는 표면 거칠기를 갖는다.

제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 디스펜싱하기 위해 롤러들, 블레이드들, 디스펜서들, 파우더 전달 베드들, 및 다른 적절한 파우더 디스펜싱 메커니즘들의 조합이 사용될 수 있다. 도 1a와 관련하여 설명된 바와 같이, 메인 롤러(118)를 사용하여 파우더 전달 베드(115)로부터 제1 파우더 입자들(110)을 제작 파우더 베드(104) 상으로 푸싱하는 것보다는, 일부 예들에서, AM 장치(100)의 파우더 전달 디바이스는 추가로 또는 대안적으로, 선형 변위를 통해 파우더 입자들을 푸싱하는 블레이드를 포함한다. 블레이드는 균일한 단일 입자 또는 이중 입자 층이 생성되도록 지지부(102)의 표면에 대해 대략 5도 내지 90도로 기울어지고 지지부(102)의 표면에 평행하게 이동하는, 정면을 향하는 나이프 에지(front-facing knife-edge)를 가질 수 있다. 블레이드는 파우더 전달 베드(115)로부터 제작 파우더 베드(104)로 파우더 입자들을 푸싱하여 파우더 재료의 층을 형성한다.

일부 예들에서, 지지부(102)에 인접한 파우더 전달 베드(115)로부터 제1 파우더 입자들(110)을 푸싱하는 것보다는, 제1 디스펜싱 시스템은 지지부(102) 위에 배치 가능하고 노즐로부터 제1 파우더 입자들(110)을 분출하는 디스펜싱 어레이를 포함한다. 이러한 디스펜싱 어레이는 제2 파우더 입자들(112)에 대한 디스펜싱 어레이(122)와 유사할 수 있지만, 이 디스펜싱 어레이의 구조는 제1 파우더 입자들(110)의 더 큰 직경을 수용하도록 조정될 수 있다. 디스펜싱 어레이는 파우더 재료의 층들을 형성하기 위해, 제1 파우더 입자들을 캐리어 유체, 예를 들어 고 증기압 캐리어, 예를 들어 이소프로필 알코올(IPA), 에탄올, 또는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에서 전달할 수 있다. 캐리어 유체는 층을 위한 소결 단계 전에, 예를 들어, 제2 입자들이 디스펜싱되기 전에 증발될 수 있다. 대안적으로, 제1 디스펜싱 시스템은, 예를 들어, 초음파 교반 및 가압된 불활성 가스에 의해 보조되는 노즐들의 어레이와 같은 건식 디스펜싱 메커니즘을 포함하여, 제1 파우더 입자들(110)를 디스펜싱할 수 있다.

일부 구현들에서, 파우더 전달 시스템(106)은 1차 파우더 전달 디바이스의 양 면 상에 배치된 2개 이상의 파우더 전달 베드(예를 들어, 파우더 전달 베드(115))를 포함한다. 하나의 파우더 전달 베드는 제1 파우더 입자들(110)을 전달하기 위한 것이고, 또 다른 파우더 전달 베드는 제2 파우더 입자들(112)을 전달하는 것이다.

일부 구현들에서, AM 장치(100)의 파우더 전달 시스템(106)은 메인 롤러(118) 및/또는 2차 롤러(124)에 통합된 디스펜싱 어레이를 사용하여 파우더 재료들의 층을 형성하기 위해 제1 파우더 입자들(110) 및/또는 제2 파우더 입자들(112)을 디스펜싱한다. 롤러(118, 124) 또는 다른 파우더 전달 디바이스 뒤에 배치된 디스펜싱 어레이는, 파우더 전달 디바이스가 파우더 재료의 층(108)을 가로질러 이동함에 따라 파우더 전달 디바이스를 따른다. 디스펜싱 어레이는 파우더 전달 디바이스의 이동 중에 층(108)과 접촉하지 않는다.

롤러를 사용하여 제1 파우더 입자들(110)을 옮기기보다는, 일부 예들에서, 1차 파우더 전달 디바이스는 제1 파우더 입자들(110)을 옮기는 1차 블레이드이다. 2차 파우더 전달 디바이스들은 1차 블레이드가 파우더 입자들(110, 112)을 확산시켜 층(108)을 형성한 후에 층(108) 내에 제2 파우더 입자들(112)을 옮기고 압축하는 2차 롤러들(예를 들어, 2차 롤러(124))을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 2차 파우더 전달 디바이스들은 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112) 양쪽 모두를 포함하는 조합된 파우더 재료를 압축하는 역할을 한다. 예를 들어, 제2 파우더 전달 디바이스들은 선택된 영역(113)에 포함된 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 압축한다. 일부 구현들에서, 제2 파우더 전달 디바이스들도 블레이드들이다.

AM 장치(100)는 제1 파우더 입자들(110)의 층 내에 제2 파우더 입자들(112)의 양방향 적층 및 압축을 수행하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 디스펜서는 파우더 전달 시스템(106)의 1차 파우더 전달 디바이스의 양 면에 배치된 2개의 디스펜싱 어레이(예를 들어, 제2 파우더 입자들(112)을 위한 디스펜싱 어레이(122) 및 제2 파우더 입자들(112)을 또한 디스펜싱하는 또 다른 디스펜싱 어레이)를 포함한다. 1차 파우더 전달 디바이스는, 예를 들어, 제1 파우더 입자들(110)이 지지부(102) 또는 파우더 재료의 하부 층에 전달된 후에 제1 파우더 입자들(110)을 푸싱하는 1차 롤러 또는 1차 블레이드(예를 들어, 메인 롤러(118))이다. 1차 파우더 전달 디바이스는, 예를 들어, 파우더 전달 베드(115)로부터 또는 디스펜싱 어레이를 사용하여 제1 파우더 입자들(110)을 전달한다.

파우더 전달 시스템(106)은 추가로 또는 대안적으로 제2 파우더 입자들(112)의 양방향 적층 및 압축을 가능하게 하는 1차 파우더 전달 디바이스의 대향 측면들 상의 2개의 2차 롤러 또는 블레이드와 같은 2차 파우더 전달 디바이스를 포함한다. 2차 롤러들은 도 1a의 2차 롤러(124)와 유사하고, 디스펜싱 어레이들은 도 1a의 디스펜싱 어레이(122)와 유사하다. 제2 파우더 입자들(112)에 대한 각각의 디스펜싱 어레이는 2차 롤러들과 1차 파우더 전달 디바이스 중 하나 사이에 존재한다. 제2 파우더 입자들 및 2차 롤러들에 대한 디스펜싱 어레이들은 1차 파우더 전달 디바이스의 각 측면 상에 존재한다. 예를 들어, 하나의 디스펜싱 어레이는 1차 파우더 전달 디바이스 또는 롤러가 파우더 재료들의 층(108)을 전방 방향으로 가로지를 때 1차 파우더 전달 디바이스를 추적하는 전방 디스펜싱 어레이일 수 있다. 다른 디스펜싱 어레이는 전방 방향과 반대인 후방 방향으로 이동할 때 1차 파우더 전달 디바이스를 따라 이동하는 후방 디스펜싱 어레이일 수 있다.

에너지 빔(132)은 일반적으로 열을 부가하기 위한 에너지 빔으로서 설명되었지만, 일부 구현들에서, 에너지 빔(132)은 이온 빔이다. 에너지 빔(132)은, 예를 들어, 전자들을 포함하고 전자 빔의 역할을 한다. 거울 어셈블리는 전자 빔의 경로를 따라 배치되고, 정전기적으로 평판들이, 일부 경우들에서, 전자들과 상호 작용하여 전자 빔의 편향을 제어한다. 대안적으로 또는 추가로, 에너지 빔(132)은 지지부(102)가 수평으로 변위되는 동안 정지 상태로 유지될 수 있다. 지지부(102)의 수평 변위는 에너지 빔(132)의 타겟 영역을 이동시킨다. 용융될 복셀에 대해, 빔이 펄싱될 수 있거나, 에너지 빔(132)이 연속적일 수 있다.

일부 경우들에서, 타겟 영역을 용융시키기 위해 레이저 빔을 포함하기보다는, 에너지 소스는 개별적으로 제어 가능한 광원들의 어레이의 형태로 디지털 방식으로 어드레싱 가능한 열 소스를 포함한다. 어레이는, 예를 들어, 지지부(102) 위에 배치된 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL) 칩들을 포함한다. 제어 가능한 광원들의 어레이는 지지부(102)를 가로질러 스캐닝하기 위해 액추에이터에 의해 구동되는 선형 어레이일 수 있다. 일부 경우들에서, 어레이는 개별적으로 제어 가능한 광원들의 서브세트를 활성화시킴으로써 층의 영역들을 선택적으로 가열하는 완전한 2차원 어레이이다. 대안적으로 또는 추가로, 에너지 소스는 조합된 제1 및 제2 파우더 입자들의 전체 층을 동시에 가열하기 위한 램프 어레이를 포함한다.

적층 제조 장치들을 이용하는 방법들

본 명세서에 설명된 AM 장치(100) 및 다른 AM 장치들은 제1 파우더 입자들(110) 및 제2 파우더 입자들(112)로 형성된 개체를 제조하는 데 사용될 수 있다. AM 장치가 층을 형성하고 층들의 영역들을 용융시켜, 개체을 형성하는 용융된 부분들을 생성한다. AM 장치는 용융된 부분들의 원하는 속성들에 따라 층들의 국부화된 또는 선택된 영역들 내에 제2 파우더 입자들(112)을 선택적으로 분배할 수 있다. 이들 선택된 영역은, 예를 들어, 형성될 개체의 외표면에 대응한다. 선택된 영역들 내의 층들의 영역들을 용융시킨 후, 용융된 부분들이 외표면을 형성한다.

예로서, 층별 AM 프로세스에서, AM 장치(100)는 제1 파우더 입자들(110)을 층 전체에 걸쳐 균일하게 디스펜싱한 다음, 선택된 영역(113) 내에 제2 파우더 입자들(112)을 선택적으로 디스펜싱할 수 있다. 그 후 AM 장치(100)는 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 용합시켜 용융된 부분을 형성할 수 있다. 개체의 프린팅 및 제작이 완료된 후에, 용융된 부분은 개체의 외표면의 부분을 정의한다. 이들 프로세스로부터 형성된 외표면은 높은 해상도 및 원하는 범위 내의 표면 거칠기를 갖는 복잡한 표면 기하형상을 포함할 수 있다. 이 방법들 및 프로세스들은 AM 장치가 이들 외표면을 효율적으로 생성할 수 있게 한다.

일부 경우들에서, AM 장치는, 도 2a 내지 도 2g와 관련하여 설명된 프로세스에서, 개체를 형성하기 위해 디스펜싱된 다른 층들의 선택된 영역들의 둘레들과 유사한 둘레를 갖는 선택된 영역 내에 제2 파우더 입자들을 디스펜싱한다. 도 2a 내지 도 2g의 예시적인 프로세스에서, 외표면의 프로파일은 일반적으로 층들에 대한 지지부에 수직이다(예를 들어, 수직 프로파일). 일부 구현들에서, AM 장치는, 도 3a 내지 도 3h와 관련하여 설명된 프로세스에서, 그 둘레가 다른 층들의 선택된 영역들의 둘레들로부터 횡방향으로 오프셋되는 선택된 영역 내에 제2 파우더 입자들을 디스펜싱한다. 이 프로세스를 사용하여 형성된 외표면의 프로파일은 층들의 지지부에 대해 기울어져 있다(예를 들어, 기울어진 프로파일). 도 4 및 도 5는 또한 선택된 영역들의 둘레들이 서로 오프셋되어 있는 예시적인 프로세스들을 도시하고, 도 6은 개체의 외표면의 프로파일의 궤적을 제어하기 위해 AM 장치가 제어하는 파라미터들을 도시한다.

AM 장치(예를 들어, AM 장치(100))를 사용하여 개체를 형성하는 예시적인 방법이 도 2a 내지 도 2g와 관련하여 설명된다. 도 2a 내지 도 2g는 AM 장치가 다양한 동작들(200A 내지 200G)을 수행함에 따라 AM 장치에 대한 지지부(206)의 측면도들을 도시한다. AM 장치는 상이한 크기의 입자들을 포함하는 피드 재료를 사용하여 개체를 형성한다. AM 장치를 사용하여 형성될 개체는 개체의 내부 부분들을 둘러싸는 외표면들에 의해 정의된 3차원 기하형상을 갖는다. 도 2a 내지 도 2g에 도시된 경우에서, 외표면은 서로 평행한 내측 부분 및 외측 부분을 갖는다.

AM 장치는 도 2a에 도시된 바와 같이 지지부(206) 상에 피드 재료를 배치함으로써 시작한다. 동작(200A)에서, AM 장치는 피드 재료의 역할을 하는 제1 파우더 입자들(204)(예를 들어, 도 1a의 제1 파우더 입자들(110))의 층(202)을 디스펜싱한다. 제1 파우더 입자들(204)은 제1 평균 직경을 갖는다. 층(202)이 디스펜싱된 제1 층인 경우, AM 장치는 AM 장치의 지지부(206) 상에 제1 파우더 입자들(204)을 디스펜싱한다. 하부 층이 이미 지지부(206) 상에 디스펜싱된 경우, AM 장치는 제1 파우더 입자들(204)을 하부 층 상에 디스펜싱한다.

동작(200A) 동안, AM 장치는, 예를 들어, 도 1a와 관련하여 설명된 파우더 전달 시스템 및 제1 디스펜싱 시스템을 사용하여 제1 파우더 입자들(204)을 디스펜싱한다. 예를 들어, 도 1a를 참조하면, 제1 파우더 입자들(110)의 층(108)을 형성하기 위해, AM 장치(100)는 제1 평균 직경을 갖는 제1 파우더 입자들(110)을 메인 롤러(118)를 사용하여 지지부(102) 또는 지지부(102) 상에 이전에 퇴적된 층을 가로질러 푸싱한다. 롤러(118)는 반시계 방향으로 회전하여 AM 장치(100)의 좌측으로부터 우측으로 이동한다. 메인 롤러(118)는 원하는 두께와 동등한 층(108) 위의 높이에 배치된다. 메인 롤러(118)는 적층된 제1 파우더 입자들(110)의 수에 따른 두께를 갖는 층(108)을 생성하기 위해, 예를 들어, 대략 0.1 m/s 내지 10 m/s로 지지부(102)를 가로지르고 대략 10 rpm 내지 500 rpm으로 회전한다.

일부 구현들에서, AM 장치(100)의 제1 디스펜싱 시스템은 디스펜싱 어레이를 사용하여 제1 파우더 입자들(110)를 디스펜싱한다. 제1 디스펜싱 시스템이 디스펜싱 어레이를 사용하는 경우, AM 장치는, 예를 들어, 디스펜싱 어레이의 노즐로부터 제1 파우더 입자들(110)을 분출함으로써 제1 파우더 입자들(110)의 층을 디스펜싱한다.

피드 재료는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 파우더 입자들(208)(예를 들어, 도 1a의 제2 파우더 입자들(112))를 더 포함한다. 제1 파우더 입자들(204)을 포함하는 층(202)으로, AM 장치는 계속해서 동작(200B)에서 제2 파우더 입자들(208)을 디스펜싱한다. AM 장치는 층(202)의 선택된 영역(210) 내에 제2 파우더 입자들(208)을 선택적으로 디스펜싱한다. 제2 파우더 입자들(208)은, 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 제1 파우더 입자들(204)의 제1 평균 직경보다 작은 제2 평균 직경을 갖는다. 층(202)이 제1 층인 경우, AM 장치는 지지부(206) 상에 제2 파우더 입자들(208)을 디스펜싱한다. 층(202)이 하부 층 상에 디스펜싱되는 경우, AM 장치는 하부 층 상에 제2 파우더 입자들(208)을 디스펜싱한다. 층(202)은 층(202) 전체에 걸쳐 제1 파우더 입자들(204) 및 선택된 영역(210) 내에 제2 파우더 입자들(208)을 포함한다. 선택된 영역(210)은 용융될 층의 부분의 외측 에지에 위치하는 층(202)의 부분을 포함한다. 따라서, 용융될 때, 이 영역(210)은 개체의 외측 표면을 정의한다.

동작(200B) 동안, AM 장치는, 예를 들어, 도 1a와 관련하여 설명된 파우더 전달 시스템 및 제2 디스펜싱 시스템을 사용하여 제2 파우더 입자들(112)(예를 들어, 제2 파우더 입자들(208))을 디스펜싱한다. 다시 도 1a를 참조하면, AM 장치(100)는 제1 파우더 입자들(110)의 층(108) 상에 디스펜싱 어레이(122)를 사용하여 제2 평균 직경을 갖는 제2 파우더 입자들(112)을 디스펜싱한다. AM 장치(100)는 제2 파우더 입자들(112)이 제1 파우더 입자들(110)의 층에 침투하도록 디스펜싱 어레이(122)를 제어한다. 특히, 디스펜싱 어레이(122)는 제2 파우더 입자들(112)을 선택된 영역(113) 내에 디스펜싱한다. 제2 파우더 입자들(112)은 층에 침투할 때, 제1 파우더 입자들(110) 사이의 공극을 채운다.

다시 도 2b를 참조하면, 동작(200B) 동안, AM 장치는 디스펜싱된 제2 파우더 입자들(208)을 압축하여 파우더 재료의 층(202) 내의 공극들을 추가로 채운다. 도 1a의 예에서, AM 장치(100)는 2차 롤러(124)를 반시계 방향으로 회전시켜 2차 롤러(124)가 AM 장치(100)의 좌측으로부터 AM 장치(100)의 우측으로 이동하게 할 수 있다. 2차 롤러(124)는 메인 롤러(118) 및 디스펜싱 어레이(122)를 따르는 경로를 횡단한다. 제2 파우더 입자들(112)을 압축하고 제2 파우더 입자들(112)이 층(108)에 침투하게 하는 것에 추가로, 2차 롤러(124)와 제2 파우더 입자들(112) 사이의 접촉은 또한 초과량의 제2 파우더 입자들을 층(108)으로부터 푸싱한다. 2차 롤러(124)는 요구되는 압축의 정도에 따라, 메인 롤러(118)의 수선(waterline) 위 또는 아래로 대략 0.1 μm 내지 0.1 μm에 배치될 수 있다. 2차 롤러(124)는 층(108) 내의 파우더 입자들(110, 112)을 더 평평하게 한다.

AM 장치(100)는, 디스펜싱 어레이(122)가 제2 파우더 입자들(112)을 디스펜싱하는 선택된 영역(113)의 위치를 제어함으로써, 층(108) 내의 개체의 밀도를 제어할 수 있다. AM 장치(100)는 제2 파우더 입자들(112)가 디스펜싱되는 선택된 영역(113) 내의 개체의 밀도를 제어한다. AM 장치(100)는 개체의 외표면의 위치에 기초하여 제2 파우더 입자들(112)이 디스펜싱되는 영역(113)을 선택할 수 있다. 선택된 영역(113) 내의 층(108)의 부분이 용융될 때, 용융된 부분은 더 높은 해상도 및 더 낮은 표면 거칠기를 갖는 외표면의 외측 표면을 정의한다. 그 결과, 조합된 제1 및 제2 파우더 입자들(110,112)의 층(108)의 선택된 영역(113)은 제1 파우더 입자들(110)만을 갖는 층(108)의 다른 영역보다 더 높은 밀도를 갖는다. 개체의 평균 밀도는 제1 파우더 입자들(110)만을 사용하여 형성된 개체와 실질적으로 다르지 않을 수 있다. 개체의 용융이 완료되면, 개체의 밀도는 제1 파우더 입자들(110)만을 사용하여 형성된 대응하는 개체보다, 예를 들어, 0.1% 내지 1%, 1% 내지 2%, 2% 내지 5%, 또는 5% 내지 15% 더 크다.

일부 예들에서, AM 장치(100)는 선택된 영역(113) 내에 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112) 양쪽 모두의 혼합물을 디스펜싱한다. 파우더 전달 시스템(106)은, 예를 들어, 노즐을 통해 혼합물을 분출하는 디스펜싱 어레이를 포함한다. 혼합물은 선택된 영역(113)으로 국소화된다. 제1 및 제2 파우더 입자들(110,112) 양쪽 모두를 디스펜싱하는 그러한 디스펜싱 어레이는 제1 파우더 입자들(110)만의 층(108)을 디스펜싱하는 제1 디스펜싱 시스템을 추가로 포함하는 파우더 전달 시스템(106)의 추가적인 컴포넌트일 수 있다.

도 2c의 동작(200C)에서, AM 장치는 에너지 빔(212)을 선택된 영역(210)을 향해 유도하여 제1 및 제2 파우더 입자들(204, 208)이 용융되도록 한다. 동작(200C)의 완료시에, 제1 및 제2 파우더 입자들(204, 208)은 용융된 부분(214)을 형성하는 반면, 선택된 영역(210) 외부의 제1 및 제2 파우더 입자들(204, 208)은 용융되지 않은 상태로 남는다. 도 1a와 관련하여 설명된 바와 같이, AM 장치(100)의 에너지 소스는 타겟 영역, 예를 들어 선택된 영역(113) 위에 배치될 수 있다. 빔 디바이스(130)는 선택된 영역(113) 내의 제1 및 제2 입자들(110, 112)만이 용융되도록 에너지 빔(132)을 방출한다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 제2 파우더 입자들(208)은, 선택된 영역(210)에 디스펜싱되지만, 동작(200C) 동안 모두 용융되지 않을 수 있다. 동작(200C) 후에, 추가적인 용융되지 않은 제2 파우더 입자들(208)이 층(202) 내에 남아 있을 수 있다.

AM 장치는 계속해서 하부 층(202) 위에 제1 및 제2 파우더 입자들(204, 208)의 후속 층들을 형성할 수 있다. 도 2d의 동작(200D)에서, AM 장치는 제1 파우더 입자들(204)을 디스펜싱하여 제1 층(202) 상에 제2 층(216)을 형성한다. AM 장치는 동작(200A)에서 제1 파우더 입자들(204)을 디스펜싱하는 동작들과 관련하여 설명된 바와 같이 동작(200D)을 수행하기 위해 유사한 단계들을 수행한다. 층(216)은 제1 파우더 입자들(204)의 1 내지 2 직경의 평균 두께를 갖는다. 일부 구현들에서, 층(216)은 층(202)과 동일한 두께를 갖는다. 도 2e의 동작(200E)에서, AM 장치는 도 2b와 관련하여 설명된 것들과 유사한 단계들을 사용하여 선택된 영역(210) 내에 제2 파우더 입자들(208)을 디스펜싱한다. 제2 파우더 입자들(208)은 제2 층(216)의 제1 파우더 입자들(204) 사이의 공극들로 침투한다.

도 2f의 동작(200F)에서, AM 장치는 선택된 영역(210)을 향해 에너지 빔(212)을 유도하여 도 2c와 관련하여 설명된 것들과 유사한 단계들을 사용하여 선택된 영역(210) 내의 제1 및 제2 파우더 입자들(204,208)을 용융시킨다. AM 장치는 에너지 빔(212)에 의해 야기된 용융이 최상부 층(216)으로 제한되도록 에너지 빔(212)의 전력 또는 에너지를 설정한다. 용융된 부분(214)은 동작(200C)의 일부로서 용융된 입자들(204, 208) 및 동작(200F)의 일환으로 용융된 입자들(204, 208) 양쪽 모두를 포함한다.

도 2g의 동작(200G)에서, AM 장치는 제1 파우더 입자들(204)을 디스펜싱하여 하부 층들 위에 후속 층을 형성하는 동작(200D), 제2 파우더 입자들(208)을 후속 층의 선택된 영역(210) 내에 디스펜싱하는 동작(200E), 및 선택된 영역(210) 내의 제1 및 제2 파우더 입자들(208)을 용융시키는 동작(200F)을 연속적으로 수행한다. 동작(200F)의 각각의 실행은 제1 및 제2 파우더 입자들(204, 208)의 최상부 층이 용융되게 한다. AM 장치는 개체의 외표면이 완성될 때까지 제1 및 제2 파우더 입자들(204, 208)의 각 층을 형성하고 선택된 영역(210)에서 입자들(204, 208)을 용융시키는 것을 계속한다. 일부 구현들에서, AM 장치는 용융된 부분(214)이 개체의 외표면의 높이에 대응하는 미리 결정된 높이에 도달할 때까지 동작(200G)을 계속 반복한다.

미리 결정된 높이에 도달하면, 동작(200G) 동안, AM 장치는 계속해서 내부 영역(218)을 용융시킨다. AM 장치는 지지부(206) 상의 모든 층들을 통해 내부 영역(218) 내에서 제1 파우더 입자들(204)을 용융시키는 벌크 용융 프로세스를 수행하여, 용융된 부분(220)을 형성한다. 일부 구현들에서, 벌크 용융 프로세스를 수행하기 위해, AM 장치는 용융된 부분(220)을 형성하기 위한 에너지 빔(221)을 방출한다. 에너지 빔(221)은 동작들(2C 및 2F)의 에너지 빔(212)보다 큰 전력을 가져서, 모든 층들 또는 층들의 그룹을 통해 제1 파우더 입자들(204)이 용융된다. 에너지 빔(221)의 전력은, 예를 들어, 용융될 필요가 있는 층의 수에 의존한다. 예를 들어, 에너지 빔(212)이 단층을 용융시키고 에너지 빔(221)이 4개의 층을 한 번에 용융시키는 경우, 에너지 빔(221)은 에너지 빔(212)보다 4배 더 큰 전력을 가질 수 있다.

용융된 부분(220)은 개체의 내부 부분에 대응한다. 도 2g에 도시된 바와 같이, 용융된 부분(214)은 용융될 층의 외측 에지를 정의한다. 이는 개체의 외표면이 개체의 내부 부분에 대응하는 용융된 부분(220)보다 더 매끄러운 표면 거칠기를 갖게 한다. 용융된 부분(214)은 제1 및 제2 파우더 입자들(204,208) 양쪽 모두를 포함하는 반면, 용융된 부분(220)은 제1 파우더 입자들(204)만을 포함하기 때문에, 용융된 부분(214)은 용융된 부분(220)보다 더 큰 밀도를 갖는다.

제1 및 제2 파우더 입자들(204, 208)의 입자 크기들은 용융된 부분들(214, 220)의 프로파일들이 선형 수직 프로파일에서 일탈하는 정도를 결정한다. 제1 파우더 입자들(204)이 제2 파우더 입자들(208)보다 크기 때문에, 제1 파우더 입자들(204)만을 포함하는 용융된 부분(220)은 제1 파우더 입자들(204) 및 제2 파우더 입자들(208) 양쪽 모두를 포함하는 용융된 부분(214)의 프로파일보다 선형 수직 프로파일에서 더 일탈하는 프로파일을 갖는다. 더 작은 제2 파우더 입자들(208)은 용융된 부분(214)의 프로파일이 선형 수직 프로파일에 더 근접하게 할 수 있다. 선형 수직 프로파일에서 일탈하는 양은 파우더 입자의 평균 크기에 비례할 수 있다. 따라서, 제1 파우더 입자들(204)만을 포함하는 부분을 용융시키는 것은 제1 파우더 입자들(204) 및 제2 파우더 입자들(208) 양쪽 모두를 포함하는 부분을 용융시키는 것보다 더 큰 일탈을 야기한다.

일부 예들에서, 개체의 외표면의 높이에 대응하기보다는, 미리 결정된 높이는 개체의 외표면의 전체 높이의 부분을 구성하는 층들의 그룹의 높이에 대응한다. 예를 들어, 용융된 부분(220)를 용융시키는 데 사용된 레이저 전력은 미리 결정된 수의 층을 통해 용융할 수 있다. 일단 층들의 그룹이 그 미리 결정된 수의 층에 도달하면, AM 장치는 계속해서 내부 영역(218)에서 층들의 그룹의 용적을 용융시키는 단계로 진행한다. 용적은 층들의 그룹 내의 모든 층 또는 수 개의 층를 통해 확장된다. 그 후 AM 장치는 층들의 제1 그룹의 상부에 다른 층들의 그룹을 디스펜싱하고 용융시키는 동작들(200A 내지 200G)을 반복한다.

미리 결정된 높이 또는 층들의 각 그룹 내의 미리 결정된 수의 층이 증가함에 따라, 벌크 용융 프로세스를 수행하는 데 필요한 에너지 빔(221)의 전력의 양이 증가한다. 더 많은 양의 전력에 대해, 에너지 빔(221)이 층들의 그룹에 부가하는 에너지는 에너지 빔(221) 바로 아래의 영역 외부에서 추가적인 용융을 야기할 수 있다. 따라서 더 많은 양의 전력은 용융된 부분(220)의 프로파일이 더 낮은 에너지 에너지 빔(212)으로 형성되는 용융된 부분(214)의 프로파일보다 더 일탈하게 할 수 있다.

도 2g에 도시된 바와 같이, 용융된 부분(214)은 내측 프로파일(222) 및 내측 프로파일(222)에 평행한 외측 프로파일(224)을 포함한다. 선택된 영역(210)의 둘레는 개체의 인접한 층들을 디스펜싱하는 것 사이에 달라지지 않으므로, 내측 프로파일(222)의 프로파일은 외측 프로파일(224)의 프로파일과 일치한다. 동작들(200A 내지 200G)은 AM 장치가 지지부(206)에 대체로 수직인(예를 들어, 지지부(206)를 정의하는 표면에 대해 85도 내지 95도) 외표면에 대한 프로파일을 형성할 수 있게 한다.

동작들(200A 내지 200F)에서 설명된 층별 용융은 높은 해상도 및 더 낮은 표면 거칠기를 포함하는 외표면의 피쳐들의 더 큰 정밀도 및 제어를 제공한다. AM 장치는 각 층을 디스펜싱한 후에 개체의 외표면에 대응하는 각 층의 부분을 용융시킨다. 대조적으로, AM 장치는 층들의 그룹을 디스펜싱한 후에 개체의 내부 부분들에 대응하는 층들의 그룹의 부분을 용융시킨다. 외표면을 정의하는 용융이 각 층을 디스펜싱한 후에 발생하기 때문에, AM 장치는 용융이 층들의 그룹에 대해 발생하는 내부 부분들에 비교하여 외표면 상에서 더 큰 정밀도 및 더 높은 해상도를 달성할 수 있다. 제1 및 제2 파우더 입자들 양쪽 모두를 사용하는 것과 함께 AM 프로세스의 그러한 특징은 외표면이 본 명세서에 설명된 복잡한 특성들을 달성하게 한다.

동작들(200A 내지 200G)과 관련하여 설명된 외표면은 지지부(206)에 대체로 수직이지만, 일부 경우들에서, AM 장치를 사용하여 프린팅될 개체는 AM 장치의 지지부에 대해 경사진 프로파일들을 갖는 외표면들을 포함한다. AM 장치(예를 들어, AM 장치(100))를 사용하여 그러한 특성들을 갖는 개체를 형성하는 예시적인 방법은 도 3a 내지 도 3h와 관련하여 설명된다. 도 3a 내지 도 3h는 디스펜싱되고 용융되는 제1 및 제2 파우더 입자들의 층들에서 개체를 유지하는 지지부(306)의 측면도들을 도시한다. AM 장치를 사용하여 형성될 개체는 개체의 내부 부분들을 둘러싸는 외표면에 의해 정의된 3차원 기하형상를 갖는다. 외측 표면은 각각의 개개의 층의 용융된 부분의 에지에 의해 정의된다.

도 3a 내지 도 3h에 도시된 경우에서, 외표면은 지지부에 수직인 내측 부분 및 지지부에 대해 기울어진 외측 부분을 갖는다. 동작들(200A 내지 200G)과 대조적으로, 도 3a 내지 도 3h에 도시된 동작들(300A 내지 300H)은 AM 장치가 하부 지지부에 대해 경사진 부분을 갖는 외표면을 형성할 수 있게 한다. 동작들(300A 내지 300H)은 층들의 그룹을 디스펜싱 및 용융시키는 것을 도시한다.

동작들(300A 내지 300B)은 본 명세서에 설명된 동작들(200A 내지 200B)에서 수행되는 디스펜싱 및 용융 동작들과 유사하다. 도 3a의 동작(300A)에서, AM 장치는 지지부(306)(예를 들어, 도 1a의 지지부(102)) 상에 제1 파우더 입자들(304)(예를 들면, 도 1a의 제1 파우더 입자들(110))의 층(302)을 디스펜싱한다. 도 3b의 동작(300B)에서, AM 장치는 지지부(306) 상의 층(302)의 선택된 영역(310) 내에 제2 파우더 입자들(308)(예를 들어, 도 1a의 제2 파우더 입자들(112))을 디스펜싱한다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 제2 파우더 입자들(308)은 제1 파우더 입자들(304)의 평균 직경보다 작은 평균 직경을 갖는다.

도 2c의 동작(200C)과 유사하게, 도 3c의 동작(300C)에서, AM 장치는 에너지 빔(312)을 사용하여 선택된 영역(310) 내에서 제1 파우더 입자들(304) 및 제2 파우더 입자들(308)을 용융시킨다. 에너지 빔(312)은 선택된 영역(310)의 부분으로 유도되어 층(302) 내에 제1 용융된 부분(314)을 형성한다. 제1 용융된 부분(314)은 제1 및 제2 파우더 입자들(304, 308) 양쪽 모두를 포함한다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 에너지 빔(312)은 선택된 영역(310) 내의 제1 및 제2 파우더 입자들(304, 308) 모두를 용융시키지 않을 수도 있다. 오히려, 에너지 빔(312)은 그 선택된 영역(310) 내에서 입자들(304, 308)의 서브세트를 용융시켜 제1 용융된 부분(314)을 형성할 수 있다. 도 2d의 동작(200D)과 유사하게, 도 3d의 동작(300D)에서, AM 장치는 층(302)의 상부에 제1 파우더 입자들(304)의 다른 층(316)을 디스펜싱한다. 그 후, 도 3e의 동작(300E)에서, AM 장치는 선택된 영역(310) 내에 제2 파우더 입자들(308)을 디스펜싱한다.

도 3f의 동작(300F)에서, AM 장치는 선택된 영역(310)의 부분을 향해 에너지 빔(312)을 유도하여 층(316) 내에 제2 용융된 부분(318)을 형성한다. 도 3a 내지 도 3g에 도시된 프로세스를 사용하여 형성될 개체는 내부 부분들 및 외부 부분들을 포함한다. 외부 부분들은 개체의 외표면을 포함하고, 선택된 영역(310)은, 선택된 영역(310) 내의 제1 및 제2 파우더 입자들(304, 308)이 용융될 때, 용융된 부분들(314, 318)이 개체의 외표면의 외부 부분들을 정의하도록 선택된다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 제2 용융된 부분(318)은 (지지부의 표면에 평행한 평면에서) 제1 용융된 부분(314)의 외측 에지(314a)로부터 오프셋된 외측 에지(318a)를 갖는다. 제2 용융된 부분(318)의 내측 에지(318b)는 제1 용융된 부분(314)의 내측 에지(314b)와 일치할 수 있지만, 이는 필수는 아니다.

동작(300G)에서, AM 장치는 개체의 외표면이 완성될 때까지 선택된 영역(310) 내에 개체의 수 개의 층을 형성하기 위해 동작들(300A 내지 300F)을 반복한다. 각각의 후속 층의 용융된 부분은 하부 층의 용융된 부분의 외측 에지에 대해 횡방향으로 오프셋된 외측 에지를 갖는다. 따라서, 동작들(300A 내지 300G)은 AM 장치가 경사진 외부 프로파일(320a)을 갖는 외부 용융된 부분(320)를 형성할 수 있게 한다. AM 장치는, 동작(200G)와 관련하여 설명된 바와 같이, 층들의 그룹 내의 층들의 수가 미리 결정된 높이 또는 미리 결정된 수의 층에 도달할 때까지 층들을 디스펜싱하여 층들의 그룹을 형성하고 선택된 영역(310) 내에서 층들을 용융시키는 것을 계속한다.

도 3h의 동작(300H)에서, AM 장치가 미리 결정된 높이 또는 미리 결정된 수의 층에 도달한 후, AM 장치는 에너지 빔(321)을 제1 파우더 입자들(304)의 층들의 하나 이상의 영역(322)을 향해 유도하여 용융된 부분들(325)을 형성한다. 영역들(322)은 개체의 솔리드 내부 부분들에 대응한다. 에너지 빔(321)은 영역(322) 내의 제1 파우더 입자들(304)을 용융시킨다. 영역(322)은 외표면에 대응하는 영역(320)으로부터 횡방향으로 분리된 것으로 도시되어 있지만, 이는 필수는 아니며 내부 영역들은 외표면에 대응하는 영역들에 접할 수 있다.

AM 장치는 에너지 빔(321)으로부터의 에너지가 제1 파우더 입자들(304)이 다수의 층을 통해 용융되게 하도록 에너지 빔(321)을 변조한다. 예를 들어, 에너지 빔(321)은 3 내지 10개 층의 그룹을 용융시킬 수 있다. 따라서, 에너지 빔(212) 및 에너지 빔(221)과 관련하여 본 명세서에 설명된 바와 같이, 에너지 빔(321)은 에너지 빔(312)보다 큰 전력을 가질 수 있다. 벌크 용융 동작에서 용융된 부분(325, 326)을 형성하는 AM 프로세스는 도 3a 내지 도 3h에 도시된 프로세스의 전체적인 수율을 개선한다.

도 3h에 도시된 바와 같이, 도 3a 내지 도 3h에 도시된 AM 프로세스 동안의 이 시점에서, 개체는 외부 용융된 부분(320) 및 내부 용융된 부분들(325 및 326)을 포함한다. 외부 용융된 부분(320)는 경사진 외부 프로파일(320b) 및 수직 내측 프로파일(320a)을 갖는 반면, 내부 용융된 부분들(325 및 326)은 수직 프로파일들을 갖는다. 외부 용융된 부분(320)은 제1 파우더 입자들(304) 및 더 작은 평균 직경을 갖는 제2 파우더 입자들(308) 양쪽 모두로 형성되었기 때문에, 외부 용융된 부분(320)은 내부 용융된 부분들(325 및 326)에 비교하여 더 낮은 표면 거칠기를 갖는다. 개체의 외표면을 형성하는 외부 용융된 부분(320)의 더 낮은 표면 거칠기는 생성될 개체의 미학을 개선할 수 있다.

내측 프로파일(320a) 및 용융된 부분들(325 및 326)의 프로파일들이 수직으로 도시되어 있지만, 외부 용융된 부분(320)의 내측 프로파일(320a)은 용융된 부분들(325 및 326)의 프로파일들보다 선형 수직 프로파일을 더 근접하게 따를 수 있다. 도 2g와 관련하여 설명된 바와 같이, 용융된 부분들(325 및 326)이 제1 파우더 입자들(304)로만 구성되기 때문에, 제1 파우더 입자들(304)의 크기가 커질수록 용융된 부분들(325 및 326)의 프로파일들은 선형 수직 프로파일로부터 일탈하게 된다. 또한, 도 2g와 관련하여 설명된 바와 같이, AM 장치가 더 높은 전력 에너지 빔을 사용하여 수 개의 층을 통해 용융시켜 용융된 부분들(325, 326)을 형성하기 때문에 용융된 부분들(325 및 326)의 프로파일들은 선형 수직 프로파일에서 더 일탈할 수 있다.

동작(300H) 후에, 동작들(200A 내지 200)과 관련하여 설명된 바와 같이, AM 장치는 층들의 제1 그룹의 상부에 다른 층들의 그룹을 디스펜싱하기 위해 동작들(300A 내지 300H)을 반복할 수 있다. 그리고, 층들의 그룹 내의 각 층에 대해, AM 장치는 선택된 영역(310)을 용융시켜 외표면의 외측 에지를 형성한다. 그 후 AM 장치는 계속해서 층들의 그룹의 내부 부분에서 용적을 용융시킨다. 용적은 새로운 층들의 그룹 내의 수 개의 층 또는 모든 층들을 통해 확장된다.

요약하면, 복수의 층을 퇴적시키는 단계는 층들의 다수의 그룹을 퇴적시키는 단계를 포함할 수 있으며, 층들의 각 그룹은 복수의 층을 포함한다. 층들 중 적어도 일부는 개별적으로 용융되고, 층들의 그룹들 중 적어도 일부는 동시에 용융된다. 층들의 그룹을 퇴적시키는 프로세스는 층들의 다수의 그룹에 대해 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 층들의 제1 그룹을 용융시킨 후에, 층들의 제1 그룹 상에 층들의 제2 그룹을 퇴적함으로써 도 3a에 도시된 바와 같이 프로세스가 재시작될 수 있다. 제2 그룹 내의 각 개개의 층에 대해, 선택된 부분의 용융이 수행된다. 층들의 제2 그룹 전체가 퇴적되면, 더 높은 전력 에너지 빔이 제2 그룹의 다수의 층을 통해 확장되는 하나 이상의 영역을 용융시키는 데 사용될 수 있다.

추가로, 외부 용융된 부분(320)은 제1 파우더 입자들(304) 및 더 작은 평균 직경을 갖는 제2 파우더 입자들(308) 양쪽 모두로 형성되었기 때문에, 외부 용융된 부분(320)은 내부 용융된 부분들(325 및 326)에 비교하여 더 낮은 표면 거칠기를 갖는다. 개체의 외표면을 형성하는 외부 용융된 부분(320)의 더 낮은 표면 거칠기는 생성될 개체의 미학을 개선할 수 있다.

경사진 외부 프로파일을 사용하는 경우에도, 도 3a 내지 도 3h에 도시된 프로세스는 제1 파우더 입자들(304)만을 사용하여 예상되는 표면 거칠기보다 낮은 표면 거칠기를 달성할 수 있다. 더 작은 제2 파우더 입자들(308)의 사용에 의해 가능해지는 이점들에 추가로, 각 층이 디스펜싱된 후에 발생하는 용융된 부분(320)의 부분들의 용융은 AM 장치가 용융된 부분들(325, 326)의 해상도에 비교하여 개선된 정밀도 및 해상도를 달성하게 한다.

도 3a 내지 도 3g에 도시된 프로세스는 외부 용융된 부분(320)이 경사진 외부 프로파일(320b) 및 수직 내측 프로파일(320a)을 갖는 것을 도시하지만, 일부 구현들에서, AM 프로세스는 경사진 외부 프로파일뿐만 아니라 경사진 내측 프로파일을 갖는 외부 용융된 부분을 형성할 수 있다. 도 4는 AM 프로세스가 실행된 후의 제1 및 제2 파우더 입자들의 층들을 지지하는 AM 장치의 측면도를 도시한다. 도 4를 참조하면, 각 층의 용융된 부분(404a 내지 404e)은 다른 층들에서의 용융된 부분들(404a 내지 404e)로부터 횡방향으로 오프셋되어 있다. 도 4에 도시된 프로세스 동안의 시점에서, AM 장치는 부분들(404a 내지 404e)을 용융시켰고 또한 용융된 내부 부분들(406, 408)을 갖는다. 용융된 부분들(404a 내지 404e)은 제1 및 제2 파우더 입자들 양쪽 모두가 함께 용융되는 본 명세서에 설명된 동작들 및 프로세스들을 사용하여 제조된 반면, 용융된 내부 부분들(406, 408)은 제1 파우더 입자들만을 포함한다. 따라서 용융된 부분들(404a 내지 404e)은 용융된 부분들(406, 408)보다 낮은 표면 거칠기를 달성할 수 있다.

용융된 부분들(404a 내지 404e)를 형성하기 위한 층별 제조 프로세스에서, AM 장치는 제2 파우더 입자들을 층의 선택된 영역에 디스펜싱한 다음 에너지 빔을 유도하여 층의 선택된 영역 내의 부분을 용융시킨다. 선택된 영역은 인접한 층들 사이에서 크기가 달라질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 선택된 영역은 후속 층들에 대해 크기가 증가한다. 도 4는 각 층의 선택된 영역의 외측 둘레(410)가 각 층에 대해 유사한 위치에 유지되고 각 층의 선택된 영역의 내측 둘레(412)가 안쪽으로 시프트됨을 도시한다. 그러나, 일부 구현들에서, 외측 및 내측 둘레들(410, 412) 양쪽 모두는 등거리만큼 시프트된다. 그 결과, 상이한 층들의 선택된 영역들은 동일한 크기이다.

층의 선택된 영역 내에 제2 파우더 입자들을 디스펜싱한 후에, 에너지 빔은 제1 및 제2 파우더 입자들을 용융시켜 용융된 부분를 형성한다. 일부 구현들에서, 에너지 빔은 각 층 이후 미리 결정된 거리만큼 시프트한다. 예를 들어, 에너지 빔은 각 층의 동등한 크기의 부분을 용융시킨다. 이와 관련하여, 용융된 부분들(404a 내지 404e) 각각은 동등한 크기이지만 서로에 대해 시프트된다. 용융된 부분들(404a 내지 404e)은 내측 및/또는 외측 둘레들(410, 412) 사이의 오프셋과 유사한 거리만큼 서로 오프셋된다.

용융된 부분들(404a 내지 404e) 사이의 횡방향 오프셋(414)을 달성하기 위해, AM 장치는 각 층에서 용융된 부분(404a 내지 404e)을 형성한 후에 에너지 빔의 위치를 시프트한다. 횡방향 오프셋(414)은 개체의 외표면이 경사진 외부 프로파일(414) 및 경사진 내측 프로파일(416) 양쪽 모두를 가질 수 있게 한다. 용융된 부분의 폭이 층별로 달라지는도 3a 내지 도 3g에 도시된 프로세스와는 대조적으로, 용융된 부분들(404a 내지 404e) 각각의 폭은 동등한 크기이다. 또한, 용융된 부분들(404a 내지 404e)은 내부 및 외부 표면 양쪽 모두에서 경사진 개체의 외표면을 함께 정의한다. 즉, 외표면의 내측 및 외측 프로파일들(414, 416)은 양쪽 모두 경사진 반면, 도 3g의 용융된 부분(320)에 대해 내측 프로파일(320a)은 수직이다. 용융된 부분들(404a 내지 404e)의 폭은 개체의 외표면의 두께를 정의한다. 도 4와 관련하여 본 명세서에 설명된 프로세스는 AM 장치가 그 높이를 통해 균일한 두께를 갖는 개체에 외표면을 달성할 수 있게 한다. 이 프로세스는 개체의 외부의 내부 및 외부 부분들 양쪽 모두에서 복잡한 기하형상 및 더 낮은 표면 거칠기를 달성한다.

동등한 크기로 설명되었지만, 용융된 부분들(404a 내지 404e)은 일부 구현들에서 층마다 크기가 달라질 수 있다. 내측 및 외측 프로파일들(414, 416)은 일정한 경사를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 인접한 층들 사이의 용융된 부분들(404a 내지 404e)의 에지의 위치를 변화시킴으로써, AM 장치는 내측 및 외측 프로파일들(414, 416)의 경사들에서 변동들을 달성한다. 이러한 변동들은 AM 장치가 복잡한 곡선들 및 다른 기하형상들을 갖는 외표면들을 형성할 수 있게 한다.

일부 구현들에서, 개체의 전체적인 중량을 낮게 유지하면서 높은 구조적 강성을 갖는 것이 유익할 수 있다. 예를 들어, 개체와의 적합성을 개선하기 위해 구조적 적합성 및 정밀한 기하형상이 요구되는 경우들에서, AM 장치는 제1 및 제2 파우더 입자들 양쪽 모두를 포함하는 다수의 용융된 부분들로부터 외표면이 형성되는 프로세스를 구현할 수 있다. 더 큰 두께를 갖는 외표면을 형성하기보다는, AM 장치는 다수의 용융된 부분들을 형성하여 외표면을 정의한다. 다수의 용융된 부분들의 조합된 속성들은 더 큰 두께의 단일 용융된 부분으로 형성된 개체에 비교하여 개체에 더 큰 구조적 강성을 부여하지만 더 적은 중량을 부가한다.

도 5는 층의 각 선택된 영역에서 다수의 부분들을 용융시키는 AM 프로세스가 실행된 후의 AM 장치의 측면도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, AM 장치는 제1 및 제2 파우더 입자들들 양쪽 모두로 형성된 2개의 용융된 부분(502, 504)을 형성한다. 파우더 입자들의 각 층에 대해, 이들 용융된 부분(502, 504)를 형성하기 위해, AM 장치는 선택된 영역 내에 제2 파우더 입자들을 디스펜싱한다. 경사진 프로파일을 달성하기 위해, 일부 경우들에서, 제2 파우더 입자들 및 제1 파우더 입자들을 포함하는 선택된 영역의 크기는 각 후속 층과 함께 증가한다.

용융된 부분들(502, 504)은 용융되지 않은 틈새 부분(interstitial portion)(506)에 의해 분리되어 있다. AM 장치는 층별 용융 동작들 동안 용융되지 않은 틈새 부분(506)을 용융시키지 않는다. 층들 각각의 선택된 영역 내의 제1 및 제2 파우더 입자들의 층별 용융을 완료한 후에, AM 장치는 개체의 내부 부분들의 위치들에 대응하는 제1 파우더 입자들을 용융시킨다. AM 장치는 또한 개체의 내부 부분들을 형성하고 제1 파우더 입자들만을 포함하는 2개의 용융된 부분(508, 510)을 형성한다.

각 층별 용융 동작 동안, AM 장치는 용융된 부분들(502, 504)을 결국 형성하는 적어도 2개의 부분을 용융시킨다. 각 층에 대해, 본 명세서에 설명된 층별 프로세스를 사용하여 용융된 부분들(502, 504)을 형성하기 위해, AM 장치는 제1 및 제2 파우더 입자들 양쪽 모두를 포함하는 2개의 별개의 부분을 용융시킨다. 이들 2개의 별개의 부분은 각각 용융된 부분(502, 504)의 부분이다. AM 장치는 각 층의 2개의 용융된 부분 사이에 용융되지 않은 부분을 유지한다. 용융되지 않은 부분은 용융되지 않은 틈새 부분(506)의 부분이다. AM 장치는 용융된 부분(502)에 대한 경사진 외부 프로파일(512) 및 경사진 내측 프로파일(514) 및 용융된 부분(504)에 대한 경사진 외부 프로파일(516) 및 경사진 내측 프로파일(518)을 달성하기 위해 각 층과 함께 각 층에서 용융된 부분들을 횡방향으로 오프셋시킨다. 용융되지 않은 부분(506)을 형성하는 각 층의 선택된 영역 내의 용융되지 않은 부분을 유지하고, 용융된 부분들(502, 504)을 형성하는 부분들을 용융시킴으로써, AM 장치는 용융되지 않은 틈새 부분들(506)이 용융되는 경우 예상되는 개체에서의 큰 중량의 증가 없이 더 큰 구조적 강성, 외표면에 대한 더 낮은 표면 거칠기, 및 외표면에 대한 경사진 프로파일들을 달성한다.

경사진 외부 프로파일들(512, 516)은 평행한 것으로 도시되고 경사진 내측 프로파일들(514, 518)은 평행한 것으로 도시되지만, 일부 경우들에서, 외표면이 복잡한 기하형상들을 포함하도록 프로파일들은 서로에 대해 기울어질 수 있다. 프로파일들의 경사들은 일부 경우들에서 상이한 층들 간에 달라진다. AM 장치는 상이한 폭들의 부분들을 용융시킴으로써 프로파일의 경사를 추가로 변조한다. 각 층에서의 용융된 부분들의 크기는 개체의 외표면의 전체적인 두께를 추가로 정의한다. 각 층에서의 개개의 용융된 부분들의 폭들이 달라지면, 개체의 외표면의 두께도 달라진다.

선택된 영역은 연속적이고 제1 및 제2 파우더 입자들의 후속 층들과 함께 크기가 증가하는 것으로 도시되어 있지만, 일부 구현들에서, 각 층은 제2 파우더 입자들을 포함하는 2개 이상의 선택된 영역을 포함한다. 이들 2개 이상의 선택된 영역은 제1 파우더 입자들만을 갖는 부분에 의해 서로 분리된다. 따라서, 그러한 경우들에서, 용융되지 않은 틈새 부분은, 대안적으로 또는 추가로 제1 파우더 입자들만을 갖는 부분을 포함한다.

개체의 외표면의 프로파일들을 제어하기 위해, AM 장치는 디스펜싱 및 용융 동작들의 파라미터들을 조정한다. 도 6은 AM 장치에 의해지지되는 제1 및 제2 파우더 입자들의 다수의 층의 확대된 측면도를 도시한다. 도 6은 외표면의 프로파일들을 변조하는 데 사용될 수 있는 파라미터들의 예들을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, AM 장치의 지지부(600)에서, 제1 파우더 입자들(602)의 각 층은 제1 파우더 입자들(602) 및 제2 파우더 입자들(604)을 양쪽 모두를 갖는 선택된 영역들을 포함한다. 예를 들어, 제1 층(606)은 제2 파우더 입자들(604)이 침투한 제1 파우더 입자들(602)을 포함하는 선택된 영역(608)을 포함한다.

AM 장치는 개체의 프로파일(616)의 각도(614)를 제어하기 위해 층 두께(610) 및 스텝 거리(612)를 조정한다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 제1 파우더 입자들(602)은 제2 파우더 입자들(604)보다 큰 평균 직경을 갖는다. 층 두께(610)는 AM 장치의 지지부(600) 상의 초기 디스펜싱 동작 중에 디스펜싱되는 제1 파우더 입자들(602)의 두께 및 서로 적층되는 제1 파우더 입자들(602)의 수에 비례한다. 제1 파우더 입자들(602)에 대한 이들 파라미터는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된다.

스텝 거리(612)는 각 층 사이의 제1 및 제2 파우더 입자들(602, 604)을 포함하는 용융된 부분들 사이의 횡방향 오프셋(예를 들어, 도 4와 관련하여 설명된 횡방향 오프셋(414))에 대응한다. AM 장치는, 예를 들어, 용융된 부분들을 용융시키는 에너지 소스의 횡방향 변위를 조정함으로써 스텝 거리(612)를 제어한다. 일부 구현들에서, AM 장치는 각 층을 향해 유도되는 에너지 빔의 위치를 제어한다.

따라서, AM 장치는 층 두께(610) 및 스텝 거리를 제어하여 각도(614)를 갖는 프로파일(616)을 달성한다. 제1 평균 직경을 갖는 주어진 제1 파우더 입자(602)에 대해, AM 장치는 각 층에 적층된 제1 파우더 입자들(602)의 수를 변조함으로써 층 두께(610)를 선택한다. AM 장치는 프로파일(616)의 각도(614)를 정의하기 위해 스텝 거리(612)를 선택한다. 일부 구현들에서, AM 장치는 대부분의 개체의 제작을 위해 층 두께(610)를 동일하게 유지한다. 층 두께(610)는 AM 장치의 메모리에 저장된 미리 결정된 양일 수 있으며, AM 장치는 원하는 각도(614)를 달성하는 데 필요한 스텝 거리(612)를 계산한다. AM 장치는 층 두께(610)를 원하는 각도(614)의 탄젠트로 나눈 값과 같은 스텝 거리(612)를 선택한다.

본 명세서에 설명된 AM 장치의 구현들은 2가지 유형의 입자들(예를 들어, 제1 및 제2 파우더 입자들)을 포함하지만, 일부 경우들에서, 추가적인 유형의 입자들이 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 층을 형성하기 위해 제1 파우더 입자들을 옮기기 전에, 장치는 제3 파우더 입자들을 플래튼 또는 하부의 이전에 디스펜싱된 층 상에 디스펜싱한다. 제3 파우더 입자들은 얇은 층을 제공할 수 있고, 그 위에 제1 파우더 입자들이 디스펜싱된다. 제3 파우더 입자들은 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 평균 직경을 갖는다. 이것은 제1 파우더 입자들이 제3 파우더 입자들의 층 내로 정착(settle)하는 것을 허용한다. 이 기술은 예를 들어 제2 파우더 입자들이 제1 파우더 입자들의 층의 최하부까지 침투할 수 없는 경우에 제1 파우더 입자들의 층의 최하부에서 개체의 밀도를 증가시킬 수 있다.

금속들 및 세라믹들의 적층 제조를 위한 처리 조건들은 플라스틱들을 위한 것들과 상당히 상이하다. 예를 들어, 일반적으로, 금속들 및 세라믹들은 상당히 더 높은 처리 온도들을 필요로 한다. 따라서, 플라스틱을 위한 3D 프린팅 기술들은 금속 또는 세라믹 처리에 적용가능하지 않을 수 있고, 장비는 등가가 아닐 수 있다. 그러나, 본 명세서에 설명된 일부 기술들은 폴리머 파우더들, 예를 들어 나일론, ABS, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 및 폴리스티렌에 적용가능할 수 있다.

제어기들은 본 명세서에 설명된 동작들 및 프로세스들을 구현할 수 있다. 예로서 도 1b를 참조하면, AM 장치(100)의 제어기(136)는 AM 장치(100)의 다양한 컴포넌트들, 예를 들어, 액추에이터들, 밸브들, 및 전압원들에 연결되어, 그 컴포넌트들에 대한 신호들을 생성하고 동작을 조정하고 AM 장치(100)로 하여금 위에서 설명된 다양한 기능 동작들 또는 단계들의 시퀀스를 수행하게 한다. 예를 들어, 제어기(136)는 제1 및 제2 파우더 입자들(110, 112)을 포함하는 피드 재료들이 있는 위치를 제어한다. 제어기(136)는 또한 한 번에 용융될 층들의 그룹 내의 층들의 수에 기초하여 에너지 소스의 강도를 제어한다. 제어기(136)는 또한 예를 들어 선형 액추에이터(138)로 에너지 소스를 이동시킴으로써 에너지가 부가되는 위치를 제어한다.

제어기(136)는 디지털 전자 회로로, 또는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 예를 들어 비일시적인 머신 판독가능한 저장 매체와 같은 컴퓨터 프로그램 제품에 저장된 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. (프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 스크립트, 또는 코드로도 알려진) 그러한 컴퓨터 프로그램은 컴파일되거나 해석된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 이는 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 컴포넌트, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적합한 다른 유닛으로서 배치되는 것을 포함하여, 임의의 형태로 배치될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 제어기(136)는 피드 재료가 각 층에 대해 퇴적되어야하는 패턴을 식별하는 데이터 개체, 예를 들어, CAD(computer aided design)-호환가능한 파일을 저장하기 위한 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 개체는 STL 포맷의 파일, 3D 제조 포맷(3MF: 3D Manufacturing Format) 파일 또는 적층 제조 파일 맷(AMF: Additive Manufacturing File Format) 파일일 수 있다. 예를 들어, 제어기는 원격 컴퓨터로부터 데이터 개체를 수신할 수 있다. 예를 들어, 펌웨어 또는 소프트웨어에 의해 제어되는 제어기(136) 내의 프로세서는 컴퓨터로부터 수신된 데이터 개체를 해석하여 각 층 또는 층들의 그룹에 대해 지정된 패턴을 용융시키는 데 필요한 신호들의 세트를 생성하도록 AM 장치(100)의 컴포넌트들을 제어할 수 있다. 따라서, 제어기(136)는 에너지 빔의 위치 및 강도를 제어할 수 있다. 추가로, 제2 피드 재료가 층의 선택된 부분에 대해 사용되는 경우, 제어기는 피드 재료를 선택된 부분들에 공급하도록 디스펜서를 제어할 수 있다.

본 문헌은 다수의 구체적인 구현 세부사항들을 포함하고 있긴 하지만, 이들은 임의의 발명들의 범위 또는 청구될 수 있는 것에 대한 제한들로서 해석되어서는 안 되고, 특정 발명들의 특정 실시예들에 특정한 특징들의 설명들로서 해석되어야 한다. 별개의 실시예들과 관련하여 본 문헌에서 설명되는 특정 특징들은 또한 단일 실시예에서 조합으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시예와 관련하여 설명되는 다양한 특징들은 또한 별개의 다수의 실시예에서 또는 임의의 적절한 하위조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징들이 특정 조합들에서 작용하는 것으로 위에 설명될 수 있고 심지어 그와 같이 처음에 주장될 수 있을지라도, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징이 일부 경우들에서는 그 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구되는 조합은 하위조합 또는 하위조합의 변동에 관련될 수 있다.

예를 들어, 본 명세서에 설명된 프로세스들 및 동작들을 사용하여 제작될 개체의 외표면은 개체의 임의의 표면 피쳐에 대응할 수 있다. 예를 들어, 정밀 기어를 제작할 때, 외표면은 그 표면들이 피상적이고 환경에 노출됨에 따라 정밀 기어의 외주(outer circumference)의 안쪽에 있는 표면들을 포함한다. 정밀 기어의 톱니(teeth)는 외주의 안쪽 부분들에 위치한 표면들을 포함한다. 기계 시스템에서 정밀 기어를 사용하는 동안 정밀 기어의 톱니는 다른 개체들과 접촉하므로 더 낮은 표면 거칠기로부터 이익을 얻을 수 있다.

다른 예에서, 개체는 샤프트에 대한 허브일 수 있고, 허브의 외표면은 샤프트와 직접 접촉하는 허브의 내주(inner circumference)를 포함한다. 내주가 허브의 외측 기하형상들의 안쪽에 있을지라도, 내주는 환경에 노출되어 피상적이며 따라서 허브의 외표면의 부분을 형성한다. 다른 표면 기하형상들의 안쪽에 있는 외표면을 포함할 수 있는 다른 기계 컴포넌트들은 예를 들어, 스크류들, 캠들, 스프로킷들, 풀리들, 및 클램프들을 포함한다.

다양한 표면 거칠기의 정도들을 달성하기 위해 제1 및 제2 파우더 입자들 양쪽 모두가 각 층에 디스펜싱되는 것으로 설명되었지만, 일부 경우들에서, 제1 파우더 입자들만이 층들의 그룹 내의 각 층에 디스펜싱된다. AM 장치는 낮은 에너지 빔을 사용하여 개체의 외표면에 대응하는 각 층에서의 선택된 영역을 용융시킨다. AM 장치가 층들의 그룹을 구성하는 모든 층을 디스펜싱하면, AM 장치는 높은 에너지 빔을 사용하여 개체의 내부 부분 내의 층들의 그룹을 용융시킨다. 낮은 에너지 빔 및 선택된 영역의 층별 용융은 제1 파우더 입자들들만이 각 층을 통해 디스펜싱되더라도 개체의 내부 부분에 대한 벌크 용융 동작에 의해 달성되는 것보다 더 낮은 표면 거칠기를 달성한다. 추가로, 선택된 영역 내에 제2 파우더 입자들을 배치하는 것은 개체의 외표면의 표면 거칠기를 더 감소시킨다.

유사하게, 개체의 내부 부분의 다수의 층의 벌크 용융이 AM 장치에 의해 수행되는 동작들의 일환으로서 설명되었지만, 일부 구현들에서, AM 장치는 벌크 용융을 수행하지 않고 오히려 층별로 내부 부분을 용융시킨다. 따라서, AM 장치는 벌크 용융 프로세스를 거친 층의 그룹들을 디스펜싱하지 않는다. 개체의 외표면 상에 더 낮은 표면 거칠기를 달성하기 위해, AM 장치는 개체의 외표면에 대응하는 각 층의 선택된 영역 내에 더 작은 제2 파우더 입자들을 디스펜싱한다. 추가로 벌크 용융 프로세스를 사용하는 것은 개체의 외표면의 표면 거칠기를 추가로 감소시킬 수 있다. 에너지 소스는 단일 레이저로 설명되었지만, 각각 상이한 전력들을 갖는 2개 이상의 레이저가 용융 동작들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 더 낮은 전력을 갖는 하나의 레이저는 층별 용융을 수행하는 데 사용될 수 있고, 더 높은 전력을 갖는 제2 레이저는 벌크 용융을 수행하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 가열기 램프들이 층들의 그룹 내의 수 개의 층을 통해 또는 층의 수 개의 영역에 걸쳐 벌크 용융을 수행하는 데 사용될 수 있다.

더 작은 제2 입자들은 내부에서 층들의 그룹들의 용융 없이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 각 층은 한 번에 개별적으로 용융될 수 있다. 이 경우, 더 작은 제2 입자들의 사용은 여전히 개체의 표면에 감소된 표면 거칠기를 제공할 수 있다.

더 작은 제2 입자들의 사용은 옵션이다. 개개의 층들이, 예를 들어, 개체의 에지들에 대응하는 부분들에서 용융될 수 있고, 그 후 층들의 그룹이 용융될 수 있지만, 더 작은 제2 입자들을 사용하지 않을 수 있다. 이는 개체의 표면의 해상도를 유지하면서 수율을 개선한다.

상이한 에너지 소스, 예를 들어, 제2 레이저가 층들의 그룹의 용융을 위해 사용될 수 있다. 제2 레이저는 개개의 층들을 용융시키는 데 사용되는 제1 레이저와 상이한 파장을 가질 수 있다.

다수의 구현들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 수정들이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 다른 구현들은 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (30)

1. 개체의 적층 제조의 방법으로서,
   지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 층으로부터의 층을 퇴적시키는 단계는
   지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 디스펜싱하는 단계 - 상기 제1 입자들은 제1 평균 직경을 가짐 -;
   상기 층이 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 선택된 영역들에서 제2 입자들을 갖도록, 상기 지지부 또는 상기 하부 층 상에 상기 개체의 외표면에 대응하는 상기 선택된 영역들에 상기 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하는 단계 - 상기 제2 입자들은 상기 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 제2 평균 직경을 가짐 -; 및
   상기 층의 적어도 부분을 용융시키는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2 입자들이 제1 입자들의 층에 침투하도록 상기 제1 입자들을 디스펜싱한 후에 상기 제2 입자들을 디스펜싱하는 단계를 포함하는, 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 입자들을 디스펜싱하는 단계는 저장소로부터 상기 지지부 또는 하부 층을 가로질러 상기 제1 입자들을 푸싱하는 단계를 포함하는, 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2 입자들의 층을 디스펜싱하는 단계는 노즐로부터 상기 제2 입자들을 분출하는 단계를 포함하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 입자들 및 상기 제2 입자들을 혼합하여 입자들의 혼합물을 제공하고 상기 입자들의 혼합물을 상기 선택된 영역들에 선택적으로 디스펜싱하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 층의 부분을 용융시키는 단계는 상기 제1 입자들 및 제2 입자들의 층에 레이저 빔을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 입자들 및 상기 제2 입자들은 동일한 재료 조성을 갖는, 방법.
8. 개체의 적층 제조의 방법으로서,
   지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 층을 형성하는 단계는 층들의 다수의 그룹을 퇴적시키는 단계를 포함하고, 층들의 각 그룹은 다수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층으로부터의 층들의 그룹을 퇴적시키는 단계는
   상기 층들의 그룹 내의 각 층에 대해, 상기 층을 제공하도록 지지부 또는 하부 층 상에 피드 재료를 디스펜싱하는 단계;
   상기 층들의 그룹 내의 각 층에 대해, 상기 층을 제공하도록 상기 피드 재료를 디스펜싱한 후에 그리고 후속 층을 디스펜싱하기 전에, 상기 개체에 대응하는 상기 층의 선택된 부분을 용융시키는 단계; 및
   상기 층들의 그룹 내의 모든 층이 디스펜싱된 후에, 상기 층들의 그룹 내의 모든 층을 통해 확장되는 상기 층들의 그룹의 용적을 용융시키는 단계를 포함하는, 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 층의 부분은 상기 개체의 외표면에 대응하는, 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 층들의 그룹 내의 적어도 2개의 인접한 층의 영역들은 횡방향으로 오프셋된 둘레들을 갖는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 층들의 그룹 내의 적어도 2개의 인접한 층의 영역들은 상기 개체의 경사진 외표면을 제공하도록 횡방향으로 오프셋된 둘레들을 갖는, 방법.
12. 제8항에 있어서, 상기 피드 재료를 디스펜싱하는 단계는
    상기 지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 디스펜싱하는 단계 - 상기 제1 입자들은 제1 평균 직경을 가짐 -;
    상기 층이 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 선택된 영역들에서 제2 입자들을 갖도록, 상기 지지부 또는 상기 하부 층 상에 상기 선택된 영역들에 상기 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하는 단계를 포함하고, 상기 제2 입자들은 상기 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 제2 평균 직경을 갖는, 방법.
13. 제8항에 있어서, 상기 층의 선택된 부분을 용융시키는 단계는 제1 레이저 빔 또는 이온 빔을 상기 층에 인가하는 단계를 포함하고, 상기 층들의 그룹의 용적을 용융시키는 단계는 제2 레이저 빔 또는 이온 빔을 상기 층들의 그룹에 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 제2 레이저 빔 또는 이온 빔은 상기 제1 레이저 빔 또는 이온 빔보다 큰 전력을 갖는, 방법.
15. 제8항에 있어서, 상기 층들의 그룹은 3 내지 10개의 층을 포함하는, 방법.
16. 개체를 형성하기 위한 적층 제조 장치로서,
    지지부;
    상기 지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 전달하기 위한 제1 디스펜서;
    상기 지지부 또는 하부 층 상에 제2 입자들을 선택적으로 전달하기 위한 제2 디스펜서;
    상기 제1 입자들과 상기 제2 입자들을 용융시키기 위한 에너지 소스; 및
    상기 제1 디스펜서, 상기 제2 디스펜서 및 상기 에너지 소스에 결합되고 상기 장치로 하여금 지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하게 하도록 구성된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 장치로 하여금
    상기 복수의 층으로부터의 층이 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 선택된 영역에서 상기 제2 입자들을 갖도록 상기 제1 입자들 및 제2 입자들을 디스펜싱하고 - 상기 선택된 영역은 상기 개체의 표면에 대응함 -,
    상기 선택된 영역을 포함하는 상기 층의 제1 부분과 상기 선택된 영역을 포함하지 않는 상기 층의 제2 부분을 적어도 용융시키게 함으로써 상기 층을 형성하도록 구성되는, 적층 제조 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 선택된 영역은 상기 개체의 외표면에 대응하는, 적층 제조 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 선택된 영역은 상기 개체의 내부를 제공하기 위해 상기 제1 입자들이 용융되는 상기 층의 적어도 부분을 포함하지 않는, 적층 제조 장치.
19. 제23항에 있어서, 상기 제1 입자들을 유지하기 위한 제1 저장소(reservoir) 및 상기 제2 입자들을 유지하기 위한 제2 저장소를 포함하고, 상기 제1 입자들은 제1 평균 직경을 갖고 상기 제2 입자들은 상기 제1 평균 직경보다 적어도 2배 더 작은 제2 평균 직경을 갖는, 적층 제조 장치.
20. 제16항에 있어서, 상기 제1 디스펜서는 상기 지지부에 인접하게 배치된 저장소 및 상기 제1 입자들을 상기 저장소로부터 상기 지지부 또는 하부 층을 가로질러 푸싱하도록 구성된 푸셔를 포함하는, 적층 제조 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 제2 디스펜서는 상기 제2 입자들을 분출하기 위한 노즐을 갖는 이젝터를 포함하는, 적층 제조 장치.
22. 제16항에 있어서, 상기 제2 디스펜서는 상기 제1 입자들 및 상기 제2 입자들을 수용하고 입자들의 혼합물을 상기 제1 디스펜서에 제공하도록 구성된 혼합기를 포함하고, 상기 제어기는 노즐로부터의 상기 입자들의 혼합물의 분출을 제어함으로써 상기 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하도록 구성되는, 적층 제조 장치.
23. 제16항에 있어서, 상기 에너지 소스는 레이저 또는 이온 빔 소스인, 적층 제조 장치.
24. 개체를 형성하기 위한 적층 제조 장치로서,
    지지부;
    상기 지지부 또는 하부 층 상에 피드 재료를 전달하기 위한 디스펜서;
    상기 피드 재료를 용융시키기 위한 에너지 소스;
    상기 디스펜서 및 상기 에너지 소스에 결합되고 상기 장치로 하여금 지지부 상에 복수의 층을 연속적으로 형성하게 하도록 구성된 제어기를 포함하고, 상기 복수의 층은 층들의 다수의 그룹을 포함하고, 상기 제어기는 상기 장치로 하여금
    상기 다수의 그룹으로부터의 층들의 그룹 내의 각 층에 대해, 상기 층을 제공하도록 지지부 또는 하부 층 상에 피드 재료를 디스펜싱하고;
    상기 층들의 그룹 내의 각 층에 대해, 상기 층을 제공하도록 상기 피드 재료를 디스펜싱한 후에 그리고 후속 층을 디스펜싱하기 전에, 상기 개체에 대응하는 상기 층의 선택된 부분을 용융시키고,
    상기 층들의 그룹 내의 모든 층이 디스펜싱된 후에, 상기 층들의 그룹 내의 모든 층을 통해 확장되는 상기 층들의 그룹의 용적을 용융시키게 함으로써 상기 층들의 그룹을 형성하도록 구성되는, 적층 제조 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 디스펜서는 상기 지지부 또는 하부 층 상에 제1 입자들을 디스펜싱하기 위한 제1 디스펜서 및 상기 지지부 또는 상기 하부 층 상에 선택된 영역들에 제2 입자들을 선택적으로 디스펜싱하기 위한 제2 디스펜서를 포함하는, 적층 제조 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 제어기는 상기 층이 전체에 걸쳐 상기 제1 입자들을 갖고 상기 선택된 영역들에서 상기 제2 입자들을 갖도록 구성되는, 적층 제조 장치.
27. 제25항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제2 입자들이 제1 입자들의 층에 침투하도록 상기 제1 디스펜서가 상기 제1 입자들을 디스펜싱한 후에 상기 제2 디스펜서로 하여금 상기 제2 입자들을 디스펜싱하게 하도록 구성되는, 적층 제조 장치.
28. 제24항에 있어서, 상기 에너지 소스는 상기 층의 선택된 부분을 용융시키기 위한 제1 에너지 소스 및 상기 층들의 그룹의 용적을 용융시키기 위한 제2 에너지 소스를 포함하는, 적층 제조 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 제1 에너지 소스는 제1 레이저 또는 이온 빔 소스를 포함하고 상기 제2 에너지 소스는 제2 레이저 또는 이온 빔 소스를 포함하는, 적층 제조 장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 제2 레이저 빔 또는 이온 빔 소스는 상기 제1 레이저 빔 또는 이온 빔 소스보다 큰 전력을 갖는, 적층 제조 장치.

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