KR20180095546A - 적층 제조 시스템 및 적층 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
적층 제조 시스템은 광 투과성 베이스(2), 가공물(100)을 지지하기 위한 빌드 캐리어(4) 및 광 투과성 베이스(2)를 통해 광을 방출하도록 배열된 광원(5)을 갖는다. 광 투과성 베이스(2) 및 빌드 캐리어(4)는 가공물(100)이 빌드업되는 빌드 차원에서 서로에 대해 위치가능하다. 시스템은 광 투과성 베이스(2)가 그의 벽 부분을 형성하는 수지 배트(3)를 더 갖는다. 시스템은 상이한 광 경화성 수지들이 상기 배트(3) 내에서 서로 직접 접촉하도록 공급하기 위한 복수의 수지 공급부들(13, 15)을 더 포함한다. 시스템은 색상 그러데이션을 갖는 치아 수복제의 신속한 제조를 용이하게 한다.
Description
본 발명은 적층 제조 시스템(additive manufacturing system)에 관한 것으로서, 특히, 상이한 광 경화성(light hardenable) 수지로부터 가공물을 빌드업(build up)하기 위해, 광 투과성(light permeable) 베이스 상에 상이한 광 경화성 수지들을 서로 직접 접촉하도록 공급하기 위한 복수의 수지 공급부를 갖는 적층 제조 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가공물을 적층 제조하는 방법에 관한 것이다.
치과학 분야에서 치아 수복제, 예를 들어 보철물은 자동화된 공정으로 점점 더 많이 제조되며, 자동화된 공정은 전형적으로 CAD(Computer-Aided Design) 기술들의 사용과 CNC(Computer Numerical Controlled) 기계들에 의한 제조를 포함한다. 또한, 소위 빌드업 공정들이 치아 수복제를 제조하기 위해 제안되어 왔다. 이러한 빌드업 공정은 전형적으로, 후속 공정에서 재료가 제거되는 오버사이즈(oversized) 표준 블랭크를 제공하는 대신, 일반적으로 그 형상을 생성하기 위해 재료를 후속적으로 적층함으로써 실질적으로 그의 원하는 개별 형상으로 개별 치아 수복제를 빌드업하게 한다.
급속 조형(rapid prototyping)을 위한 빌드업 공정이 업계에서 널리 사용되고는 있지만, 최종 제품들의 제조는 여전히 많은 분야에서 어려운 일이다. 치아 수복제들을 제조하기 위해서는, 일반적으로 인체에서 사용하기에 적합한 재료들을 사용해야 한다. 또한, 빌드업 공정에 의해 제조된 치아 수복제는 기계적 안정성에 대한 요구 사항뿐만 아니라, 예를 들어 색상 쉐이딩(color shading) 및 반투명성과 관련된 심미감에 대한 기대를 충족시켜야 한다.
일부 급속 조형 시스템들은 스테레오리소그래피(stereolithography)를 기반으로 한다. 스테레오리소그래피는 일반적으로 광 경화성 또는 포토폴리머(photopolymer) 수지를 경화시키기 위해 광(전형적으로 UV 레이저)을 사용한다. 컴퓨터 지원 설계 및/또는 컴퓨터 지원 제조(CAD/CAM)를 기반으로 한 데이터는 광 경화성 수지의 층 상에 광 패턴을 투사하는 데 사용된다. 감광성 수지는 전형적으로 광의 노출의 결과로 응고되고 따라서 패턴을 따라 고형화된 수지의 층이 형성된다. 층들을 연속적으로 적층함에 의해 원하는 3차원 물체가 생성된다. 이에 의해, 패턴은 3차원 물체의 원하는 외형에 따라 제어된다. 전형적인 스테레오리소그래피 시스템들은 단일 수지로 동작하도록 구성된다.
치아 수복제들을 제조하기 위한 기존의 공정들이 상이한 관점들에서 이점이 있지만, 고도의 자동화, 최대화된 품질 및 최소화된 비용으로 개별 또는 맞춤형 치아 수복제들을 제조하기 위한 공정을 제공하고자 하는 일반적 요구가 있다.
본 발명은 적층 제조 시스템에 관한 것이다. 시스템은 바람직하게는 특히 치아 수복제를 빌드업하도록 구성된다. 시스템은 광 투과성 베이스를 포함 또는 형성하는 수지 배트, 시스템에 의해 빌드업된 가공물을 지지하는 빌드 캐리어 및 광 투과성 베이스를 통해 광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 구역을 향해 광을 방출하도록 배열된 광원을 포함한다. 광 투과성 베이스 및 빌드 캐리어는 가공물이 빌드업되는 빌드 차원에서 서로에 대해 위치가능하다. 시스템은 상이한 광 경화성 수지들이 상기 수지 배트 내에서 서로 직접 접촉하도록 공급하기 위한 적어도 하나의 수지 공급부를 더 포함한다.
본 발명은 치아 수복제를 그의 최종 재료 구조로, 그리고 높은 수준의 광학적 심미감을 갖도록 빌드업할 수 있다는 이점이 있다. 특히, 본 발명은 임의의 소결 단계를 필요로 하지 않는 치아 수복제를 제조하는데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 치아 수복제들을 자연 치아와 유사한 치아 색상 그러데이션(gradation)을 포함하는 치아 색상들로 제조할 수 있다는 점에서 이점이 있다. 따라서, 본 발명의 시스템 및 방법은 치과 산업뿐만 아니라 치과의사 시술("환자 의자 옆(chairside)")에서도 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 예를 들어, 환자의 치료 도중 또는 환자의 치료와 병행하여 치아 수복제를 신속하게 제조할 수 있다는 점에서 이점이 있다.
또한 광 투과성 베이스는 바람직하게는 빌드 표면을 형성하고 빌드 캐리어는 유지(retention) 표면을 형성한다. 유지 표면은 가공물을 빌드 캐리어에 유지시키는 역할을 한다. 따라서, 가공물은 빌드 캐리어를 이동시키고 위치시킴으로써 이동되고 위치될 수 있다. 빌드 표면과 빌드 캐리어는 바람직하게는 서로 대면한다. 특히, 빌드 표면과 빌드 캐리어는 서로 대향되도록 배열된다.
다른 실시예에서, 시스템은 상이한 광 경화성 수지들을 공급하기 위한 복수의 수지 공급부들을 포함한다. 복수의 수지 공급부들의 각각은 상이한 광 경화성 수지를 공급하기 위해 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 가공물을 빌드업하는 도중 새로운 광 경화성 수지가 배트 내에 존재하는 광 경화성 수지와 직접 접촉하도록 적층하도록 적어도 하나의 수지 공급부를 제어할 수 있도록 구성된다.
일 실시예에서, 시스템은:
(a)
적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 수지 배트 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하는 단계;
(b)
빌드 캐리어와 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 거리에 위치시키는 단계;
(c)
광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 구역 내의 경화성 수지를 경화시키기 위해 광원에 의해 구역을 향해 광을 방출하는 단계; 및
(d)
단계(a) 내지 단계(c)를 연속적으로 반복하는 단계를 수행함으로써 가공물을 빌드업하도록 구성되고,
이에 따라, 가공물을 빌드업하는 도중 단계(a)는 적어도 제1 광 경화성 수지를 수지 배트 내에 공급하기 위한 제1 시간 및 상이한 제2 광 경화성 수지를 수지 배트 내에 공급하기 위한 제2 시간 수행된다. 이는 가공물을 빌드업하는 도중 적어도 2개의 상이한 광 경화성 수지들이 배트 내로 공급됨을 의미한다.
시스템은:
(a)
선택적으로 적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 수지 배트 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하는 단계;
(b)
빌드 캐리어와 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 거리에 위치시키는 단계;
(c)
광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 구역 내의 경화성 수지를 경화시키기 위해 광원에 의해 구역을 향해 광을 방출하는 단계; 및
(d)
단계(a) 내지 단계(c)를 연속적으로 반복하는 단계를 수행함으로써 가공물을 빌드업하도록 구성될 수 있고,
이에 따라, 가공물을 빌드업하는 도중 적어도 2개의 상이한 광 경화성 수지들이 배트 내에 공급된다. 이 실시예에서, 광 경화성 재료의 일부분은 예를 들어, 사용자에 의해 수동으로 또는 수지 공급부들 중 하나에 의해 자동으로 수지 배트 내에 미리 제공될 수 있다.
시스템은 바람직하게는 각각의 수지 공급부가 개별적으로 제어될 수 있도록 구성된다. 따라서, 가공물을 빌드업하는 도중 상이한 수지 공급부들을 사용하여 상이한 광 경화성 수지들을 연속적으로 배트 내에 제공할 수 있다. 상이한 광 경화성 수지들은 배트 내에서 서로의 위에 제공되는 것이 바람직하지만, 시스템은 바람직하게는 2개 이상의 수지 공급부들을 사용하여 상이한 광 경화성 수지들을 배트 내에 동시에 공급하도록 더 구성된다. 따라서, 상이한 광 경화성 재료들이 상이한 색상들 및/또는 반투명성을 나타내는 경우, 가공물, 특히 치아 수복제가 하나 이상의 차원의 색상 그러데이션을 가지고 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 컴퓨터 기반 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 바람직하게는 빌드 진행에 따라 수지 공급을 제어하도록 구성된다. 특히, 제어 시스템은 단계(b) 및/또는 단계(c) 중 하나 또는 둘 모두와 연관하여 복수의 상이한 광 경화성 수지들 중 하나의 공급을 개시하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은:
- 가공물의 형상의 적어도 일부분의 데이터 기반 컴퓨터 모델을 제공하는 단계;
- 컴퓨터 모델에 기초하여 가공물의 적어도 하나의 층의 경화된 수지 또는 경화될 수지의 체적을 결정하는 단계; 및
- 적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 수지 배트 내에 일정량의(a quantity of) 광 경화성 수지를 제공하는 단계를 수행하도록 구성되며, 일정량은 경화된 수지 또는 경화될 수지의 결정된 체적에 기초하여 결정된다.
시스템은 컴퓨터 모델을 가공물을 층방식으로(layerwise) 빌드업하기 위한 기초가 되는 층들로 가상으로 슬라이싱하는 단계를 수행하도록 더 구성될 수 있다. 데이터 기반 컴퓨터 모델은 바람직하게는 빌드업될 가공물의 일부 또는 전부의 표현이다. 이러한 컴퓨터 모델은 컴퓨터 지원 설계(CAD) 시스템으로부터 획득될 수 있다. 데이터는 STL 또는 임의의 기타 적절한 데이터 형식일 수 있다. 또한, 가상 슬라이싱은 바람직하게는 주변 경계가 가공물의 외부 경계의 일부분에 대응되는 평면 슬라이스들을 형성하는 컴퓨터 알고리즘에 의해 수행된다. 데이터 기반 컴퓨터 모델을 제공하는 CAD 기술 뿐만 아니라 컴퓨터 모델을 빌드업 공정에 적합한 포맷으로 변환하기 위한 슬라이싱 소프트웨어 둘 모두는 당업자에게 공지되어 있다.
따라서, 본 발명의 시스템은 바람직하게는 가공물을 빌드업하는 도중의 수지의 용도 의존적인 공급을 허용한다. 특히, 본 발명의 시스템은 바람직하게는 빌드업 공정 도중 경화되어 배트의 수지의 수조로부터 후퇴된 수지를 새로운 경화성 수지의 대응되는 양만큼 제어된 방식으로 대체하도록 구성된다. 이와 관련하여 "대응되는 양"에는 공정에서 발생할 수 있는 허용오차에 대한 보상이 포함될 수 있다. 예를 들어, 경화되지 않은 수지가 가공물의 경화된 부분들에 부착될 수 있고 따라서 가공물와 함께 수조로부터 후퇴되는 것이 임의의 새로운 수지를 공급하는 단계에서 고려될 수 있다. 또한, 시스템은 바람직하게는 가공물을 빌드업하는 도중 공급되는 임의의 경화성 수지의 유형을 가공물의 컴퓨터 모델에 기초하여(또는 컴퓨터 모델과 연관된 추가적인 데이터에 기초하여) 자동으로 선택하도록 구성된다. 따라서, 가공물은 상이한 부분들에 상이한 특성들(예를 들어, 색상 및/또는 반투명성)이 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 수지 공급부들은 광 투과성 베이스의 주변부에 배열되고 가공물이 빌드업될 수 있는 빌드 영역을 둘러싸고 있다. 수지 공급부들은 배트 내로 연장되어 광 투과성 베이스에 인접한 수지 출구를 형성할 수 있다. 또한, 수지 공급부들은 배트 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 배트에는 연관된 수지 공급부들의 수지 출구들이 내향으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 배트는 수지 공급부들이 제공될 수 있는 원주방향의 배트 벽을 갖는다. 또한, 수지 공급부들은 광 투과성 베이스 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 빌드 표면에 연관된 수지 공급부들의 수지 출구들이 형성될 수 있다.
시스템은 상이한 광 경화성 수지들이 동일한 수지 공급부를 통해 수지 배트 내로 공급될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수지 공급부는 상이한 광 경화성 수지들을 저장하는 상이한 저장 탱크들에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 수지 공급부들은 각각 노즐 형태이다. 각각의 노즐은 하나 이상의 수지 저장 탱크와 선택적으로 유체 연결될 수 있다. 각각의 노즐에는 바람직하게는 각각의 수지 공급부의 자유 단부가 형성된다. 노즐은 특정 방법으로 배트 내에 수지를 안내하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 노즐은 평평한 스트랜드의 형태로 광 경화성 수지를 공급하기 위한 평평한 다이에 대응될 수 있다. 이는 수지를 배트에 신속하게 분배하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 각각의 수지 공급부는 특정 광 경화성 재료를 보유하는 연관된 저장 탱크에 연결되거나 연결가능할 수 있다. 따라서, 시스템은 상이한 광 경화성 수지들을 보유하는 상이한 저장 탱크를 가질 수 있다. 시스템은 상이한 광 경화성 수지들을 병합하는 수단을 더 가질 수 있다. 특히, 수지 공급부들은 각각 상이한 광 경화성 재료를 보유하는 하나 초과의 저장 탱크에 연결되거나 연결가능할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 수지 공급부는 링 형상이고 빌드 영역을 둘러싸고 있다. 수지 공급부는 원주를 둘러 분포된 복수의 노즐을 가질 수 있다. 대안적으로, 수지 공급부는 원주방향으로 연장되는 평평한 노즐을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 수지 공급부들 및 빌드 캐리어는 빌드 차원에 본질적으로 평행하게 배열된 회전축을 중심으로 회전가능하다. 또한, 배트와 빌드 캐리어는 회전축을 중심으로 회전가능할 수 있다. 이러한 회전성은 배트 내의 경화성 수지를 혼합 또는 교반할 수 있게 한다. 또한, 광 경화성 수지의 공급부는 가공물에 대해 각도 조절될 수 있다. 따라서, 가공물의 색상 및 색상 그러데이션이 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 광원은 이미지 프로젝터를 포함한다. 특정 이미지 프로젝터는 DLP(Digital Light Processing™)를 기반으로 한다. 이미지 프로젝터는 바람직하게는 광 투과성 베이스를 향해 광을 방출하도록 배열된다. 또한, 이미지 프로젝터는 바람직하게는 빌드 캐리어를 향해 광을 방출하도록 배열되며, 빌드 캐리어는 광학적으로 광 투과성 베이스 뒤에 배열된다. 이미지 프로젝터는 바람직하게는 2차원 패턴의 형태로 광을 투사하도록 구성된다. 패턴은 바람직하게는 비트맵 기반 매트릭스의 형태이다. 매트릭스의 해상도는 약 1920 × 1080 픽셀이다. 따라서, 패턴은 광 투과성 베이스 상에 위치된 광 경화성 수지 상으로 광이 입사되는(impinge) 밝은 픽셀들을 가지며 그렇지 않은 경우에는 어둡다(따라서 밝은 픽셀 외부에서는 광 경화성 수지에 어떠한 광도 도달하지 않거나 또는 경미한 양의 광이 도달함).
시스템에 사용되는 광은 광 경화성 재료를 경화시키는데 적합하도록 선택된다. 예를 들어, 광 경화성 수지는 약 310 nm 내지 430 nm의 파장의 광을 흡수하는 독일 소재의 바스프(BASF)로부터 입수가능한 광개시제 Irgacure® 819를 포함할 수 있다. 적절한 다른 광개시제들이 가능하다. 따라서, 본 발명의 시스템에서 사용되는 광은 이 파장 범위의 광을 포함하거나 이 파장 범위의 광으로 이루어진다. 예를 들어 발광 다이오드(LED)들, 활성 매트릭스 LED들, 활성 매트릭스 유기 LED들 또는 하나 이상의 레이저들과 같은 다른 광원들이 사용될 수 있다.
광 투과성 베이스 및 빌드 캐리어는 바람직하게는 컴퓨터 제어에 의해 서로에 대해 이동가능하며, 이에 의해 서로에 대해 위치될 수 있다. 시스템은 바람직하게는 광 투과성 베이스 및 빌드 캐리어를 약 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 단차(step)들로 단계적으로(stepwise) 서로로부터 멀어지게 이동시키도록 구성된다.
본 발명의 시스템은 광 경화성 수지를 포함할 수 있다. 광 경화성 수지는 20 중량% 내지 99 중량% 범위의 양의 라디칼 경화성 불포화 단량체, 1 중량% 내지 80 중량% 범위의 양의 무기 충전제, 0.001 중량% 내지 5 중량% 범위의 양의 광개시제를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 가공물, 특히 치아 가공물을 적층 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은:
(a)
광 투과성 베이스를 형성하는 수지 배트, 시스템에 의해 빌드업된 가공물을 지지하는 빌드 캐리어, 및 광 투과성 베이스를 통해 광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 구역을 향해 광을 방출하도록 배열된 광원을 포함하는 시스템을 제공하는 단계 - 시스템은 적어도 하나의 수지 공급부를 더 포함함 -;
(b)
선택적으로 적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 수지 배트 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하는 단계;
(c)
빌드 캐리어와 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 거리에 위치시키는 단계;
(d)
광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 구역 내의 경화성 수지를 경화시키기 위해 광원에 의해 구역을 향해 광을 방출하는 단계; 및
(e) 가공물을 빌드업하기 위해 단계(b) 내지 단계(d)를 연속적으로 반복하는 단계를 포함하며,
이에 따라, 가공물을 빌드업하는 도중 단계(a)는 적어도 제1 광 경화성 수지를 수지 배트 내에 공급하기 위한 제1 시간 및 상이한 제2 광 경화성 수지를 수지 배트 내에 공급하기 위한 제2 시간 수행된다.
가공물을 빌드업하는 도중, 적어도 2개의 상이한 광 경화성 수지들이 상기 배트 내에서 서로 직접 접촉하도록 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 방법은:
(a)
광 투과성 베이스를 형성하는 수지 배트, 시스템에 의해 빌드업된 가공물을 지지하는 빌드 캐리어, 및 광 투과성 베이스를 통해 광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 구역을 향해 광을 방출하도록 배열된 광원을 포함하는 시스템을 제공하는 단계 - 시스템은 적어도 하나의 수지 공급부를 더 포함함 -;
(b)
적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 수지 배트 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하는 단계;
(c)
빌드 캐리어와 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 거리에 위치시키는 단계;
(d)
광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 구역 내의 경화성 수지를 경화시키기 위해 광원에 의해 구역을 향해 광을 방출하는 단계; 및
(e) 가공물을 빌드업하기 위해 단계(b) 내지 단계(d)를 연속적으로 반복하는 단계를 포함하며,
이에 의해 단계(b)에서 적어도 2개의 상이한 광 경화성 수지들이 사용된다.
방법은 바람직하게는 수지 배트 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하는 단계, 빌드 캐리어와 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 초기 거리에 위치시키는 단계, 및 경화성 수지를 경화시키기 위해 광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이의 광 경화성 수지를 향해 광원에 의해 광을 방출하는 단계를 포함한다. 따라서, 광 투과성 베이스와 빌드 캐리어 사이로 연장된 경화된 수지의 초기 층이 생성된다. 초기 층을 생성하기 위해, 수지 배트는 광 경화성 수지로 미리 채워질 수 있다. 이 스테이지부터 방법은 단계(b)에 의해 더 수행될 수 있다. 이에 의해, 동일하거나 상이한 광 경화성 수지가 사용될 수 있다. 후속적으로 단계(c)는 초기 거리에 대응되는 거리에 걸쳐서 빌드 캐리어의 변위거리에 빌드 캐리어와 광 투과성 베이스를 위치시키는 단계로 수행될 수 있다. 단계(d)의 수행 및 이에 의해 초기 층과 광 투과성 베이스 사이의 수지를 광에 노출하면, 초기 층과 본질적으로 동일한 두께를 갖는 제2 층이 생성된다. 이 스테이지부터 단계(b) 내지 단계(d)가 반복되어 복수의 층으로 이루어진 가공물을 빌드업할 수 있다. 따라서, 광 투과성 베이스와 이미 제조된 가공물의 일부 사이의 광 경화성 수지에 광을 방출함으로써 각각의 새로운 층이 생성된다. 미리 결정된 거리는 바람직하게는 가공물을 빌드업하는 중에 증가된다. 증가는 가공물을 층방식으로 빌드업하기 위해 본질적으로 동일한 단차들을 이용해 단계적으로 제어된다. 가공물을 빌드업하는 도중 광 투과성 베이스와 빌드 캐리어는 바람직하게는 서로로부터 단계적으로 멀어지게 이동된다. 단차들은 약 200 μm와 약 10 μm 사이이다.
일 실시예에서, 방법은:
가공물의 형상의 적어도 일부분의 데이터 기반 컴퓨터 모델을 제공하는 단계;
컴퓨터 모델에 기초하여 가공물의 적어도 하나의 층의 경화된 수지 또는 경화될 수지의 체적을 결정하는 단계; 및
적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 수지 배트 내에 일정량의 광 경화성 수지를 제공하는 단계를 포함하며, 일정량은 경화된 수지 또는 경화될 수지의 결정된 체적에 기초하여 결정된다.
방법은 컴퓨터 모델을 가공물을 층방식으로 빌드업하기 위한 기초가 되는 층들로 가상으로 슬라이싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 방법은 가공물을 빌드업하는 것과 함께(병행하여) 보조 격실(auxiliary compartment)을 빌드업하기 위한 하나 이상의 단계를 포함한다. 보조 격실은 바람직하게는 부분적 체적을 수지 배트에 제공된 더 큰 체적으로부터 분리하도록 형성된다. 또한, 보조 격실은 바람직하게는 수지 배트 내의 광 경화성 수지로부터 빌드된 멤브레인에 의해 형성된다. 멤브레인은 광 투과성 베이스에 인접한 배트 벽 상의 제1 위치로부터 광 투과성 베이스에 인접한 배트 벽 상의 상이한 제2 위치까지 연장되는 제1 라인을 따라 배트 벽에 접하는 제1 단부를 형성할 수 있다. 멤브레인은 제1 및 제2 위치 사이에서 연장되는 제2 라인을 따라 광 투과성 베이스에 평행하게 연장되는 제2 단부를 더 형성할 수 있다. 멤브레인은 바람직하게는 제1 및 제2 라인 사이에서 연접하여(contiguously) 연장된다. 또한, 멤브레인은 보조 격실 내에 적어도 하나의 수지 배출구를 밀폐하도록(enclose) 위치될 수 있다. 따라서, 보조 격실은 밀폐된 수지 배출구에 의해 제공된 수지를 주로 수용한다. 예를 들어, 보조 격실은 배트의 나머지 부분의 수지의 색상과 상이한 색상을 갖는 수지를 수용할 수 있다. (상이한 색상들 대신에 또는 상이한 색상들에 추가하여, 설계는 예를 들어, 상이한 반투명성 및/또는 상이한 경도 또는 상이한 복원력과 같은 기계적 특성을 취하도록 구성될 수 있다.) 일반적으로, 수지들은 바람직하게는 화학적으로 호환가능하다. 이는 빌드 차원에서 음영 처리될 뿐만 아니라 빌드 차원에 측방향인 차원에서 상이한 색상 영역들을 더 갖는 가공물을 빌드업할 수 있게 한다. 보조 격실은 빌드 캐리어와 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 거리에 위치시키는 단계 시에 광 투과성 베이스로부터 이격된다는 것을 유의한다. 그러나, 이러한 상황에서 보조 격실이 광 투과성 베이스를 완전히 밀봉하지는 않지만, 보조 격실 내부 및 외부의 상이한 수지들은 실질적으로 분리된 상태로 유지된다. 이는 빌드 캐리어와 광 투과성 베이스가 서로 멀어지게 이동할 때 보조 격실에 의해 밀폐된 수지와 보조 격실 외부에 존재하는 수지 모두가 광 투과성 베이스를 향해 실질적으로 동시에 유동하기 때문이다. 보조 격실의 내부 및 외부로부터의 수지들은 실질적으로 제2 라인을 따라 멤브레인 아래에서 만난다. 수지의 점도는 2개의 상이한 수지들이 그들이 만나는 영역에서 다소(more or less) 부분적으로 섞이도록(intermingle) 조절될 수 있다. 예를 들어, 낮은 점도는 높은 점도보다 더 높은 섞임을 제공한다.
CAD 시스템은 물체에 설계된 쉐이딩에 기초하여 이러한 멤브레인을 자동으로 생성하도록 제공될 수 있다. CAD 시스템은 물체의 상이한 특성의 두 부분들(예를 들어, 상이하게 색칠된 부분들) 사이의 병합 라인을 결정하도록 구성될 수 있다. 병합 라인은 멤브레인에 대응되는 가상 투영을 자동으로 형성하는 데 사용될 수 있다.
방법은 바람직하게는 가공물을 빌드업하는 도중 수지의 사용 의존적인 공급을 제공한다. 특히, 빌드업 공정 도중 경화되어 배트의 수지 수조로부터 후퇴된 수지는 새로운 경화성 수지의 대응되는 양만큼 제어된 방식으로 대체될 수 있다. 또한, 가공물을 빌드업하는 도중 공급되는 임의의 경화성 수지의 유형은 가공물의 컴퓨터 모델에 기초하여 (또는 컴퓨터 모델과 연관된 추가 데이터에 기초하여) 자동으로 선택될 수 있다. 따라서, 가공물은 상이한 부분들에 상이한 특성들(예를 들어, 색상 및/또는 반투명성)이 구비될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 시스템의 부분 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 시스템의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템의 상이한 동작 스테이지에서의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 적층 제조 시스템의 부분 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 시스템의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 시스템의 상이한 동작 스테이지에서의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 시스템의 부분 정단면도이다.
도 8은 도 7의 상세도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 시스템의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 시스템의 상이한 동작 스테이지에서의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 적층 제조 시스템의 부분 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 시스템의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 시스템의 상이한 동작 스테이지에서의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 시스템의 부분 정단면도이다.
도 8은 도 7의 상세도이다.
도 1은 적층 제조 시스템(1)을 도시한다. 본 예에서 시스템(1)은 배트(3)의 부분인 광 투과성 베이스(2)를 포함한다. 배트(3), 그리고 특히 광 투과성 베이스(2)는 투과성(transparent) 재료로 제조된다. 적합한 물질들은 예를 들어 실리카 유리 또는 폴리카보네이트를 포함한다. 적절한 다른 재료들도 가능하다. 배트(3)는 일반적으로 컵 형상이다. 특히, 배트(3)는 바닥 벽(3a)과 측벽(3b)을 가지며, 바닥 벽(3a)에 대향하는 개구부(3c)를 형성한다. 본 예에서 배트(3)는 일반적으로 원형이지만(원형 측벽을 가짐), 다른 기하학적 구조들도 가능하다.
시스템(1)은 일반적으로 가공물을 상향으로 연속적으로 이동시키면서 가공물의 바닥에 재료(경화된 수지)의 증분들 또는 층들을 적층함으로써 가공물(100)을 빌드업하도록 구성된다. 이와 관련하여, "바닥"이라는 용어는 본질적으로 중력 중심에 대면하는 가공물의 단부를 지칭하며, "상향으로"라는 용어는 중력 중심과 반대 방향을 지칭한다. 또한, 가공물(100)은 그 저부가 광 경화성 수지의 수조에 잠긴 상태로 유지된다. 따라서, 가공물이 수지 수조로부터 멀어지는 방향으로 연속적으로 인출되는 동안, 수조 내 재료의 부분들이 경화되어 가공물에 적층된다.
시스템(1)은 빌드 캐리어(4)를 포함한다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 빌드 캐리어(4)는 시스템에 의해 빌드업된 가공물을 지지하도록 구성된다. 또한 본 예에서 시스템(1)은 Digital Light Processing™ 기반의 이미지 프로젝터인 광원(5)을 포함한다. DLP(Digital Light Processing)는 반도체 칩 상에 매트릭스로 배열된 마이크로-미러들을 사용한다. 이러한 반도체 칩은 디지털 마이크로미러 장치(Digital Micromirror Device, "DMD")로 알려져 있다. DMD의 전형적인 미러는 약 5 ㎛ 이하의 크기를 갖는다. 미러 각각은 반도체의 제어에 의해 2개의 위치 사이에서 이동가능하다. 한 위치의 미러는 광 출력을 통해 미러 상에 지향된 광을 반사시키도록 위치되는 반면, 다른 위치의 미러는 미러 상에 지향된 광이 프로젝터를 빠져나가지 않도록 위치된다. 각각의 미러는 전형적으로 투사된 이미지에 하나의 픽셀을 표현하며 따라서 전형적으로 미러의 수는 투사된 이미지의 해상도에 대응된다. 당업자는 다른 프로젝터 기술들 또는 레이저 빔이 본 발명의 시스템과 유사하게 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
본 예에서, 시스템은 적어도 광 투과성 영역(7)을 갖는 하우징(6)을 갖는다. 광 투과성 영역은 일반적으로 수평(중력 방향에 수직)으로 배열된다. 배트(3)는 광 투과성 베이스(2)와 함께 광 투과성 영역(7) 상에 제거가능하게 배치된다. 따라서, 광원(5)에 의해 방출되고 하우징(6)의 광 투과성 영역(7)을 통해 통과된 광은 또한 배트(3)의 광 투과성 베이스(2)를 통해 통과된다. 광 투과성 영역(7) 및 광 투과성 베이스(2)는 투과성이고 투명한(clear) 것이 바람직하다. 따라서, 광 투과성 베이스에 투사된 이미지의 이미지 선명도가 최대화된다. 이는 또한 최대 정확도로 가공물을 빌드업하기 위한 토대가 된다.
빌드 캐리어(4)는 컴퓨터 제어에 의해 광 투과성 베이스(2)에 대해 위치가능하다. 특히, 빌드 캐리어(4)는 적어도 광 투과성 베이스(2)에 대해 본질적으로 수직인(그리고 광 투과성 영역(7)에 대해 수직인) 차원으로 이동가능하다. 광 투과성 베이스(2)에 대해 본질적으로 수직인 차원은 또한 본 명세서에서 "빌드 차원"으로 지칭된다(도면에서 "B"로 표시됨). 또한 빌드 차원은 일반적으로 직립형(vertical)(중력 방향과 일치함)이다. 가공물(100)은 시스템(1)에서 빌드 차원(B)으로 빌드업된다. 특히, 빌드업 공정은 먼저 생성된 가공물의 일부분에 대해 하향으로(중력 방향으로) 수행된다. 이것은 가공물이 빌드업될 때 이것을 연속적으로 상향으로 끌어당김으로써 달성된다.
다른 예에서, 빌드 캐리어는 3차원 데카르트 좌표계에 따라 하나 또는 2개의 추가의 차원으로 이동가능할 수 있다. 빌드 캐리어(4)는 지지부(8)를 통해 선형 구동부(9)에 연결된다. 본 예의 선형 구동부(9)는 지지부(8)가 빌드 차원(B)의 2개의 방향으로 이동될 수 있도록 지지부(8)에 기계적으로 결합된 스핀들(도시되지 않음)을 갖는다. 선형 구동부(9)는 모터(10) 및 위치 측정 시스템을 더 갖는다. 따라서, 지지부(8) 및 부착된 빌드 캐리어(4)는 시스템(1)의 제어에 의해 정확하게 위치될 수 있다. 당업자는 지지부가 다른 예에서 빌드 캐리어로서 직접 구성될 수 있고, 빌드 캐리어가 다른 수단에 의해 선형 구동부와 연결될 수 있음을 인식할 것이다.
본 예에서, 치과용 크라운은 가공물(100)을 형성한다. 예시된 스테이지에서 치과용 크라운은 이미 부분적으로 시스템(1)에 빌드업되어 있다. 일반적으로, 가공물(100)은 빌드 캐리어(4)와 광 투과성 베이스(2) 사이의 구역에 빌드업된다. 특히, 가공물(100)은 빌드 캐리어(4)에 의해 가공물(100)의 제1 단부(101)에서 운반된다. 도시된 스테이지에서 빌드 캐리어(4)는 가공물(100)의 대향하는 제2 단부(102)와 광 투과성 베이스(2) 사이에 공간(12)이 형성되도록 위치된다. 공간(12)은 빌드 차원에서 미리 결정된 두께를 갖는다. 또한, 배트(3)에는 광 경화성 수지(11)가 제공된다. 광 경화성 수지(11)의 양은 미리 결정된 충진 레벨의 수지 수조가 형성되도록 선택된다. 광 경화성 수지(11)의 충진 레벨은 공간(12)의 두께에 대응되거나 또는 그보다 높다. 따라서, 공간(12) 전체가 광 경화성 수지(11)로 채워진다. 이 스테이지에서 이미지 프로젝터(5)는 광 투과성 베이스(2)를 통해 공간(12) 내로 광을 방출하는 데 사용될 수 있다. 광은 바람직하게는 광 투과성 베이스(2)에 평행한 평면에서 2차원 패턴의 형태로 방출된다. 따라서, 광 패턴의 패턴을 따라 광 경화성 수지(11)가 국부적으로 조사된다. 특히, 패턴의 임의의 광 픽셀은 광 픽셀의 광에 노출되는 광 경화성 수지(11)의 부분들을 경화되게 한다. 광 경화성 수지(11)는 전형적으로 공간(12) 내의 광 경화성 수지(11)를 광이 전체적으로 통과하여 투과될 수 있도록 소정 정도의 광 투과성을 갖는다. 따라서, 경화된 부분들은 이미 빌드업된 가공물(100)과 연결되고 보완된(complemented) 가공물의 부분이 된다. 이 스테이지부터, 보완된 가공물은 광 투과성 베이스(2)로부터 후퇴되어 가공물이 완전히 층층이 빌드업될 때까지 가공물을 더 보완하는 등을 위해 추가의 광 패턴에 의해 조사될 수 있는 경화성 수지로 채워진 새로운 공간을 생성할 수 있다. 빌드 캐리어는 가공물(100)이 접착되는 유지 표면을 갖는다. 유지 표면은 광 투과성 베이스(2) 상의 경화된 수지의 유지보다 우수한 경화된 수지의 유지를 위해 제공된다. 따라서, 가공물을 광 투과성 베이스로부터 끌어당길 시, 가공물은 광 투과성 베이스로부터 분리되는 한편, 빌드 캐리어에는 유지된 상태로 지속된다. 당업자는 빌드 캐리어(4) 및 광 투과성 베이스(2)에 대한 재료의 선택, 빌드 캐리어(4) 및 광 투과성 베이스(2)의 표면 거칠기의 구성, 유지 요소들의 배열, 또는 이들의 조합을 포함하여 빌드 캐리어에서 경화된 수지의 보다 양호한 접착력을 제어하는 몇가지 기술적 가능성을 인식할 것이다. 광 투과성 베이스(2)는 선택적으로 비점착성 코팅, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌으로 코팅된다. 따라서, 경화된 수지가 광 투과성 베이스로부터 쉽게 느슨해지고, 상이한 층들의 경화된 부분들이 서로 접착된다. 따라서, 후퇴 도중 빌드업된 가공물의 임의의 파손을 방지할 수 있다.
가공물의 후퇴 도중, 물리의 성질에 따라 배트의 경화가능 수지는 생겨난 공간 내로 흡입(또는 주변 압력에 의해 압착)된다. 충진 레벨이 공간의 두께 미만으로 떨어지는 것(이는 물체에 공극을 유발할 수 있음)을 방지하기 위해 가공물의 후퇴에 앞서 및/또는 후퇴와 동시에 배트에 경화성 수지가 더 제공된다.
시스템(1)은 제1 및 제2 수지 공급부(13, 14)를 갖는다. 제1 수지 공급부(13)는 제1 광 경화성 수지를 공급하기 위해 제공되고, 제2 수지 공급부는 상이한 제2 광 경화성 수지를 공급하기 위해 제공된다. 본 예에서 제1 및 제2 광 경화성 수지의 차이는 색상 및/또는 반투명성이지만, 다른 예에서는 재료 강도, 유형, 조성 또는 이들의 조합일 수 있다. 제1 및 제2 광 경화성 수지들은 각각 제1 및 제2 저장 탱크(17, 18)에 저장된다.
시스템(1)의 제1 동작 모드에서, 가공물의 하나 이상의 층들을 빌드업하기 위해 배트(3) 내에 제1 경화성 수지가 제1 수지 공급부(13)에 의해 제공되고, 후속적으로 하나 이상의 추가 층을 빌드업하기 위해 배트(3) 내에 제2 경화성 수지가 제2 수지 공급부(14)에 의해 제공된다. 제1 경화성 수지로부터 제2 경화성 수지로 전환하는 스테이지에서, 제2 경화성 수지는 바람직하게는 제1 경화성 수지의 잔류 충진 레벨 상으로 제공된다. 따라서, 제1 및 제2 경화성 수지들 사이의 계면에서, 제1 및 제2 경화성 수지들이 병합되어 매끄러운 전이를 형성한다. 이는 색상들이 한 색상에서 다른 색상으로 부드럽게 변경되는 색상 그러데이션으로 가공물을 빌드업할 수 있게 한다. 특히 치아 수복제들은 자연 치아의 색상 그러데이션과 만족스럽게 닮은 색상 그러데이션으로 빌드업될 수 있다. 본 예에서, 수지 공급부는 네트워크, 인터페이스 또는 사용자를 통해 시스템(1)에 입력된 컴퓨터 명령어들에 기초하여 시스템(1)에 의해 제어된다.
시스템(1)의 제2 동작 모드에서, 제1 및 제2 광 경화성 수지들은 가공물의 하나 이상의 층들을 빌드업하기 위해 제1 및 제2 수지 공급부들(13, 14)에 의해 배트(3) 내에 동시에 제공된다. 제1 및 제2 경화성 수지들은 상이한 양 및/또는 시간 오프셋으로 제공될 수 있다. 따라서, 배트 내에 제공된 수지의 단일 층은 본질적으로 나란히(빌드 차원에 대해 측방향 차원으로) 배열된 2개의 상이한 수지들로 형성된다. 따라서, 시스템(1)은 빌드 차원의 색상 그러데이션, 그에 대해 측방향인 색상 그러데이션 및 둘의 조합(예를 들어, 빌드 차원에 대해 경사진)을 갖는 가공물을 빌드업하게 한다.
본 예에서, 배트(3) 및 빌드 캐리어(4)는 서로에 대해 회전 가능할 수 있다. 또한, 수지 공급부들(13, 14)과 빌드 캐리어(4)는 서로에 대해 회전가능할 수 있다. 따라서, 배트(3)와 수지 공급부들(13, 14)을 서로에 대해 회전시킴으로써, 배트(3) 내의 임의의 수지가 수지 내로 연장되는 수지 공급부들(13, 14)에 의해 혼합될 수 있다. 또한, 빌드 캐리어(4) 및 수지 공급부들(13, 14)을 서로에 대해 회전시킴으로써, 상이한 수지 공급부들(13, 14)에 의해 공급된 상이한 수지들이 가공물의 상이한 각도 위치들로 배열될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템과 기술적으로 동일하나 2개의 추가의 수지 공급부들(15, 16)을 갖는 시스템(1)을 도시한다. 따라서, 시스템(1)은 4개의 상이한 광 경화성 수지들을 공급하기 위한 4개의 수지 공급부들(13, 14, 15, 16)을 갖는다.
도 3에서, 상이한 경화된 수지들의 상이한 층들(100a, 100b, 100c, 100d)로 형성된 예시적인 가공물(100)이 구비된 시스템(1)이 도시되어 있다. 도시된 스테이지에서, 가공물(100)은 배트(3)로부터 완전히 후퇴된다. 예시된 바와 같은 가공물(100)은 수지 공급부들(13, 14, 15, 16)을 연속적으로 사용하여 수지 배트(3) 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하고, 광 투과성 베이스(2)에 대해 빌드 캐리어(4)를 위치시키고, 광 투과성 베이스(2) 상의 경화성 수지 내에 광을 방출함으로써 획득된다. 따라서, 상이한 경화된 수지들의 4개의 층들이 형성된다.
도 4는 수지 공급부들(13, 14)의 배열을 제외하고는 도 1에 도시된 시스템과 기술적으로 동일한 시스템(1)을 도시한다. 본 예에서는, 수지 공급부들(13, 14)이 측벽(3b)에 배열되어 있다. 특히, 수지 공급부들(13, 14)은 각각 배트 측벽(3b)에 수지 출구를 형성한다. 이 예에서(도시되지 않음), 배트(3)는 본질적으로 배트(3)의 빌드 캐리어(4)의 크기에 따라 크기가 정해질 수 있다. 따라서, 배트 내의 공간이 비교적 효율적으로 사용될 수 있다. 또한, 가공물(100)을 빌드업하는데 사용되지 않는 수지의 양은, 예를 들어, 배트 크기를 최소화함으로써 최소화될 수 있다. 시스템(1)에서, 2개 초과의 수지 공급부들(13, 14)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 다수의 수지 공급부들이 배트 벽의 원주에 걸쳐 균일하게 분포되도록 배열될 수 있다. 따라서, 다수의 상이한 경화성 수지들이 가공물(100)을 빌드업하기 위해 사용될 수 있다. 이 예에서, 수지 공급부들(13, 14)은 배트에 대해 고정된 위치를 갖는다.
도 5 및 도 6은 수지 공급부들의 배열을 제외하고는 도 2 및 도 3에 도시된 시스템과 기술적으로 동일한 시스템(1)의 추가의 예를 도시한다. 특히, 수지 공급부들(13, 14, 15, 16)은 본질적으로 빌드 차원(B)에 평행하게 배열되고, 각각 광 투과성 베이스(2)에 인접한 출구를 형성한다. 수지 공급부들(13, 14, 15, 16)은 빌드 캐리어(4)를 통해 연장된다. 본 예에서, 도 4의 예에서 설명된 바와 같이 배트 크기가 최소화될 수 있지만, 배트 내의 임의의 수지를 혼합하는데 배트(3)와 빌드 캐리어(4)의 서로에 대한 회전이 더 사용될 수 있다.
도 7은 수지 공급부들(13, 14)의 배열을 제외하고는 도 1에 도시된 시스템과 기술적으로 동일한 시스템(1)을 도시한다. 제1 및 제2 수지 공급부(13, 14)는 각각 배트 측벽(3b)에 각각 제1 및 제2 수지 출구(13a, 14a)를 형성한다. 이 예는 수지 공급부들(13, 14)의 배열에 의해 다른 예와 구별될 수 있지만, 다음에 설명되는 빌드업 공정은 본 명세서에서(제한적이지는 않지만 특히 도 1 내지 도 6에서) 설명되는 시스템들 중 임의의 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.
본 예에서, 시스템은 제1 수지 공급부(13)가 제1 수지를 제공하고 제2 수지 공급부(14)가 제2 수지를 제공하도록 구성된다. 제1 및 제2 수지는 상이하고, 특히 본 예에서 상이한 색상을 갖는다.
예시된 스테이지에서, 가공물(100)은 적어도 부분적으로 빌드업된다. 또한, 가공물(100)과 함께 보조 격실(200)이 빌드업된다. 보조 격실(200)은 (바람직하게는 얇은) 멤브레인에 의해 형성된다. 멤브레인은 수지 배트(3)의 광 경화성 수지로부터 빌드된다. 멤브레인이 바람직하게는 얇기 때문에, 보조 격실(200)은 가공물(100)을 실질적으로 손상시키지 않고 가공물(100)로부터 제거될 수 있다.
보조 격실은 부분적 체적(A)을 수지 배트(3)에 제공된 더 큰 체적(B)으로부터 분리하도록 형성된다.
가공물(100) 및 보조 격실(200)이 도 8에 보다 상세히 도시되어 있다. 멤브레인은 광 투과성 베이스(본 도면에 도시되지 않음)에 인접한 배트 벽 상의 제1 위치(202)로부터 광 투과성 베이스에 인접한 배트 벽 상의 상이한 제2 위치(203)까지 연장되는 제1 라인을 따라 배트 벽(본 도면에 도시되지 않음)에 접하는 제1 단부(201)를 형성한다. 멤브레인은 제1 및 제2 위치(202, 203) 사이에서 연장되는 제2 라인을 따라 광 투과성 베이스에 평행하게 연장되는 제2 단부(204)를 더 형성한다. 멤브레인은 제1 및 제2 라인(203) 사이에서 (폐쇄 구조로서) 연접하여 연장된다. 제1 및 제2 라인은 각각 본질적으로 U자형으로 연장되기 때문에, 멤브레인은 본질적으로 형상적으로 도넛의 외부 쉘의 섹션에 대응된다.
또한, 멤브레인은 보조 격실(200) 내의 제2 출구(14a)를 밀폐한다. 따라서, 제2 수지 공급부(14)를 통해 제공된 수지는 보조 격실 내로 직접 유동된다. 한편, 제1 수지 공급부(13)를 통해 제공된 수지는 보조 격실(200) 외부의 수지 배트 내로 직접 유동된다. 따라서, 보조 격실(200)은 제2 수지 공급부(14)에 의해 제공되는 수지를 주로 수용하고, 수지 배트(3)의 나머지 부분은 제1 수지 공급부(13)에 의해 제공된 수지를 주로 수용한다. 하나 초과의 수지 공급부들을 각각 밀폐하는 하나 초과의 보조 격실이 제공될 수 있다는 것을 유의한다. 또한, 수 개의 수지 공급부들을 밀폐하는 하나의 보조 격실이 제공될 수 있다. 보조 격실(들) 외부의 수지 배트에 수지들을 제공하기 위해 하나 초과의 수지 공급부들이 수지 배트의 나머지 부분에 더 제공될 수 있다.
Claims (15)
- 적층 제조 시스템으로서,
광 투과성(light permeable) 베이스를 형성하는 수지 배트(resin vat), 상기 시스템에 의해 빌드업(build up)된 가공물을 지지하는 빌드 캐리어 및 상기 광 투과성 베이스를 통해 상기 광 투과성 베이스와 상기 빌드 캐리어 사이의 구역을 향해 광을 방출하도록 배열된 광원을 포함하며, 상기 광 투과성 베이스 및 상기 빌드 캐리어는 상기 가공물이 빌드업되는 빌드 차원(build dimension)에서 서로에 대해 위치가능하고, 상기 시스템은 상이한 광 경화성 수지들이 상기 배트 내에서 서로 직접 접촉하도록 공급하기 위한 적어도 하나의 수지 공급부를 더 포함하고, 상기 시스템은 상이한 광 경화성 수지들을 공급하기 위한 복수의 수지 공급부들을 포함하며, 상기 시스템은:
(a) 상기 수지 공급부들 중 적어도 하나를 사용하여 상기 수지 배트 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하는 단계;
(b) 상기 빌드 캐리어와 상기 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 거리에 위치시키는 단계;
(c) 상기 광 투과성 베이스와 상기 빌드 캐리어 사이의 구역 내의 상기 경화성 수지를 경화시키기 위해 상기 광원에 의해 상기 구역을 향해 광을 방출하는 단계;
(d) 단계(a) 내지 단계(c)를 연속적으로 반복하는 단계를 수행함으로써 가공물을 빌드업하도록 구성되고;
상기 가공물을 빌드업하는 도중, 단계(a)는 적어도 제1 광 경화성 수지를 상기 수지 배트 내에 공급하기 위한 제1 시간 및 상이한 제2 광 경화성 수지를 상기 수지 배트 내에 공급하기 위한 제2 시간 수행되는, 적층 제조 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 수지 공급부들은 상기 광 투과성 베이스의 주변부에 배열되고 상기 가공물이 빌드업될 수 있는 빌드 영역을 둘러싸는, 적층 제조 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수지 공급부들은 상기 배트 내에 제공되는, 적층 제조 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 배트는 원주방향 배트 벽을 가지며, 상기 수지 공급부들은 상기 배트 벽 내에 제공되는, 적층 제조 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 공급부들은 상기 광 투과성 베이스 내에 제공되는, 적층 제조 시스템.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 공급부들은 각각 하나 이상의 수지 저장 탱크들과 선택적으로 유체 연결될 수 있는 노즐의 형태인, 적층 제조 시스템.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 공급부들 및 상기 빌드 캐리어는 상기 빌드 차원에 본질적으로 평행하게 배열된 회전축을 중심으로 회전가능한, 적층 제조 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 이미지 프로젝터, 특히 Digital Light Processing™ 기반의 이미지 프로젝터를 포함하는, 적층 제조 시스템.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 투과성 베이스 및 상기 빌드 캐리어는 컴퓨터 제어에 의해 서로에 대해 이동가능하며, 이에 의해 서로에 대해 위치될 수 있는, 적층 제조 시스템.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 광 경화성 수지를 포함하며, 상기 광 경화성 수지는 20 중량% 내지 99 중량% 범위의 양의 라디칼 경화성 불포화 단량체, 1 중량% 내지 80 중량% 범위의 양의 무기 충전제, 0.001 중량% 내지 5 중량% 범위의 양의 광개시제를 포함하는, 적층 제조 시스템.
- 가공물을 적층 제조하는 방법으로서,
(a) 광 투과성 베이스, 시스템에 의해 빌드업된 가공물을 지지하는 빌드 캐리어, 및 상기 광 투과성 베이스를 통해 상기 광 투과성 베이스와 상기 빌드 캐리어 사이의 구역을 향해 광을 방출하도록 배열된 광원을 포함하는 상기 시스템을 제공하는 단계 - 상기 시스템은 수지 배트 및 적어도 하나의 수지 공급부를 더 포함하며, 상기 광 투과성 베이스는 상기 수지 배트의 벽 부분을 형성함 -;
(b) 상기 적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 상기 수지 배트 내에 광 경화성 수지의 일부분을 제공하는 단계;
(c) 상기 빌드 캐리어와 상기 광 투과성 베이스를 서로에 대해 미리 결정된 거리에 위치시키는 단계;
(d) 상기 광 투과성 베이스와 상기 빌드 캐리어 사이의 구역 내의 상기 경화성 수지를 경화시키기 위해 상기 광원에 의해 상기 구역을 향해 광을 방출하는 단계;
(e) 상기 가공물을 빌드업하기 위해 단계(b) 내지 단계(d)를 연속적으로 반복하는 단계를 포함하며;
상기 가공물을 빌드업하는 도중, 단계(a)는 적어도 제1 광 경화성 수지를 상기 수지 배트 내에 공급하기 위한 제1 시간 및 상이한 제2 광 경화성 수지를 상기 수지 배트 내에 공급하기 위한 제2 시간 수행되는, 방법. - 제13항에 있어서, 상기 미리 결정된 거리는 상기 가공물을 빌드업하는 도중 증가하고, 상기 증가는 상기 가공물을 층방식으로(layerwise) 빌드업하기 위해 본질적으로 동일한 단차(step)들을 이용해 단계적으로(stepwise) 제어되는, 방법.
- 제14항에 있어서,
상기 가공물의 형상의 적어도 일부분의 데이터 기반 컴퓨터 모델을 제공하는 단계;
상기 컴퓨터 모델에 기초하여 상기 가공물의 적어도 하나의 층의 경화된 수지 또는 경화될 수지의 체적을 결정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 수지 공급부를 사용하여 상기 수지 배트 내에 일정량의(a quantity of) 광 경화성 수지를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 일정량은 경화된 수지 또는 경화될 수지의 상기 결정된 체적에 기초하여 결정되는, 방법. - 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가공물을 빌드업하는 단계와 함께 보조 격실(auxiliary compartment)을 빌드업하기 위한 하나 이상의 단계를 포함하며, 상기 보조 격실은 부분적 체적을 상기 수지 배트 내에 제공된 더 큰 체적으로부터 분리하도록 형상화되는, 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 보조 격실은 상기 수지 배트 내의 상기 광 경화성 수지로부터 빌드된 멤브레인에 의해 형성되는, 방법.
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- 2021-01-26 US US17/248,456 patent/US11577453B2/en active Active
Patent Citations (2)
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