KR20180095692A

KR20180095692A - 접착제 도포 장치

Info

Publication number: KR20180095692A
Application number: KR1020187021089A
Authority: KR
Inventors: 핀탄 맥코맥; 코너 맥코맥
Original assignee: 엠코 테크놀로지즈 리미티드
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-08-27
Also published as: JP2019501040A; CN108778689B; GB2545905A; US11104062B2; WO2017109150A1; GB201522745D0; EP3393758A1; US20190001555A1; JP6955496B2; CN108778689A

Abstract

3차원(3D) 객체의 쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 시스템에서의 사용을 위하여 3D 객체의 레이어를 규정하는 목표 기판(S)으로의 접착제의 적용을 위한 접착제 도포 장치로서, 상기 장치는 접착제를 수용하기 위해 원주방향으로 이격된 복수의 리세스들을 구비한 접착제 적용 휠(150)을 포함하고, 상기 접착제 도포 장치는 목표 기판 상의 선택된 위치들에 접착제를 침착하기 위해 목표 기판에 대해 움직일 수 있되, 상기 접착제 도포 장치는, 선택된 위치들에 접착제를 침착하기 위해 휠이 목표 기판에 대한 그 병진운동 방향으로 정렬되도록 구성된 피벗 마운트(122)를 통해 목표 기판에 대해 병진운동하도록 장착된 접착제 도포 장치(100).

Description

접착제 도포 장치

본 발명은 쾌속 조형(rapid prototyping) 기능을 제공하는 층상 객체 제조(layered object manufacture, LOM) 시스템과 관련되어 있다. 바람직한 장치에서, 본 발명은 접착제 도포 장치, 특히 쾌속 조형(RP)을 위한 층상 객체 제조(LOM)에서 접착제를 적용하는 데에서의 사용을 위한 접착제 도포 장치에 관련되어 있다.

쾌속 조형은 객체가 소재의 제거 또는 차감에 의존하는 통상적인 가공 방법들에 비해 소재의 첨가에 의해 제조될 수 있다는 점에서 컴퓨터 제어 적층 제조(additive fabrication)로서 정의된다. '쾌속(rapid)'이라는 용어는 완성된 3차원 물품의 구축이 사용된 방법, 모델의 크기 및 복잡한 정도에 따라 수 시간에서 수 일 걸릴 수 있다는 점에서 상대적인 용어이지만 해당 기술에서는 특정한 의미를 가진다. 쾌속 조형의 일반적인 분야에서 채용되는 알려진 방법론들이 많이 있다. 층상 객체 제조는 연속적으로 함께 접착되며 칼이나 레이저 커터에 의해 형상에 맞추어 절단되는 접착제 코팅된 종이, 플라스틱 또는 금속 라미네이트(laminate)들의 연속적인 적층체와 관련된 쾌속 조형(RP)의 한 형태이다.

종이 기반의 원료 소재들을 채용한 현존하는 LOM 시스템들에서, 종이는 롤(roll)의 형태로 제공된다. 종이 롤은 아랫면에 이미 존재하는 접착제가 제공되어 있을 수 있다. 이 경우, 접착제는 열 및/또는 압력에 의해 활성화되어 앞선 층 상에 접착을 형성할 수 있다. 대안적인 접근법에서, 접착제는 소재가 롤로부터 풀려나오면서 소재의 아랫면에 적용될 수 있다. 그러나 롤 소재의 사용에는 많은 단점들이 연관되어 있다. 예를 들어, 가공 기계가 종종 특정적으로 제조된 소재 롤들과만 작동될 수 있는데, 이는 획득하기에 값비싸고 및/또는 대체하기 어렵다. 또한 원료 소재 롤의 그날 그날의 사용과 관련된 단점도 있다. 예컨대, 롤들은 그 위에 사전 적용된 접착제로 인해 송입 메커니즘 내에 고착되거나 걸릴 수 있다. 이와 함께, 폐기 소재의 제거가 매우 힘들 수 있는데, 이는 만들어지고 있는 부분과 동일한 접착력으로 서로 붙어있기 때문이다. 끌 및 다른 예리한 도구들이 객체를 풀어내기 위해 종종 필요해지므로 이것은 폐기물 제거, 즉 '위딩(weeding)' 동안 해당 부분의 손상으로 이어질 수 있다.

통상적인 LOM 시스템들에서의 사용에 적합한 타입의 종이에는 다른 제한 사항들이 있다. 종이는 섬유의 임의적으로 펠트화된 레이어(felted layer)로 구성되어 있으므로, 그 구조체가 변화하는 다공성을 가질 수 있다는 결과가 된다. 종이는 고도로 다공질인 소재이며 70%에 상당하는 공기를 포함하고 있다. 시트(sheet) 또는 레이어의 다공성은 종이의 습기 흡수성, 또는 특정한 종이의 시트나 레이어가 잉크, 물, 또는 이 경우 접착제를 받아들이는 능력의 지표이다. LOM을 위해 특정한 타입의 종이를 선택할 때, 종이의 다공성을 고려하는 것이 중요하다.

종이의 다공성은 사용될 수 있는 접착제의 타입에 명백히 밀접하게 관련되어 있으며 접착제의 타입에 제한을 두게 된다. 종이에 접착제를 적용하는 것과 관련하여 다른 이슈 및 고려사항이 있다. 압전 도포 헤드와 같이 컴퓨터로 제어되는 전자-기계 장치들에 의존하는 도포 시스템들과 같은 알려져 있는 프린터에서, 헤드는 종종 섬세한 특성의 것이며 긴 휴지 기간에 걸쳐 이 장치들이 막히게 되고 자주 수리되고 관리되며 교환될 필요가 있을 수 있다. 따라서 이런 장치들은 유지관리 및 수리를 위해 높은 간접 비용을 가질 수 있다.

종이 레이어들 사이에 접착제를 적용하는 다른 방법들에는 다음이 포함된다:

1. 기판 또는 레이어의 전체 작업 영역을 코팅하는 것으로, 이는 위에 언급된 바와 같이 완성된 부분의 후가공 동안 폐기 소재를 제거할 때 상당한 어려움을 만들어낸다.

2. 레이어 또는 시트 상의 특정한 위치들에 배치될 때 이들 위치들에서 접착을 방해하는 물질을 사용하는 것. 이 기법은 레이어나 시트 전체를 초기에 코팅함으로써 접착제를 소모하며 '반-접착성(anti-glue)' 물질의 사용을 통해 접착제의 부분들이 '비-점착성(non-sticky)'이 되도록 하는 단점이 있다.

3. 통상적인 프린터가 잉크를 프린트하듯이 시트 표면 상에 접착제 토너를 전자 복사식으로(xrographically) 배치하는 정전 시스템(electrostatic system)을 사용하는 것. 이 방법은 기술적으로 복잡하며 특별히 제조된 접착제 토너를 필요로 하나는 단점을 가진다.

현재의 LOM 시스템들은 솔벤트 기반이며 수용성이 아니고 따라서 폐기와 관련하여 예컨대 환경 문제를 일으키는 접착제들을 사용한다는 점이 또한 주목되어야 한다. 그러나 높은 함수율을 가진 수성 접착제들의 사용은 LOM 시스템들로의 그 적용에 악영향을 가지는 종이의 뒤틀림(warping) 및 찌그러짐(distortion)과 같은 다른 문제들을 가져오기 때문에, 이런 솔벤트 기반의 접착제가 지금까지 LOM 에서 사용되어 오고 있다.

출원인의 앞선 PCT 출원 WO 2009/068672에 대한 참조가 이루어진다. 이 출원의 장치는 3-D 객체의 구축을 위한 통제된 접착제의 적용을 가능하게 하는 접착제 도포 장치를 제공한다. 그 시스템들 및 방법들은 적층 공정을 위해 결합제(binding agent)로서 수성 접착제들의 사용을 지원한다. 도포된 접착제의 부피 및/또는 위치를 제어함으로써, 이런 LOM 시스템은 적층에 사용되는 셀룰로스 베이스의 종이 소재의 뒤틀림이나 왜곡을 최소화하면서 수성 접착제들의 사용을 가능하게 한다. 본 명세의 휠(wheel)이, 여기에 참조로서 통합되는 앞선 PCT 출원 WO 2009/068672의 장치와 함께 사용될 수 있다. 본 명세의 휠은 또한 다른 적절한 장치, SDL 또는 LOM 시스템들과 함께 사용될 수도 있다.

3D 프린팅 시스템들 및 3D 프린팅이 발전함에 따라, 이들 시스템들은 점점 더 많은 복잡한 객체들 및 점점 더 큰 체적을 만드는 데에 이용되고 있다. 제조물의 가능한 복잡성과 제조 시간 단축의 필요, 전체 크기 및 시스템들의 복잡성을 고려하는 향상된 접착제 도포 장치가 필요하다.

첫 번째 측면에 따르면, 3차원(3D) 객체의 쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 시스템에서의 사용을 위하여 3D 객체의 레이어를 규정하는 목표 기판(S)으로의 접착제의 적용을 위한 접착제 도포 장치로서, 상기 장치는 접착제를 수용하기 위해 원주방향으로 이격된 복수의 리세스들을 구비한 접착제 적용 휠을 포함하고, 상기 접착제 도포 장치는 목표 기판 상의 선택된 위치들에 접착제를 침착(deposition)하기 위해 목표 기판에 대해 움직일 수 있되, 상기 접착제 도포 장치는, 선택된 위치들에 접착제를 침착하기 위해 휠이 목표 기판에 대한 그 병진운동 방향으로 정렬되도록 구성된 피벗 마운트를 통해 목표 기판에 대해 병진운동하도록 장착된 접착제 도포 장치가 제공된다.

한 장치에서, 휠을 포함하는 상기 접착제 도포 장치는 그 무게 중심이 피벗 지점과 직접 정렬되도록 장착된다. 한 장치에서, 접착제 도포 장치는 피벗 지점을 통과하는 피벗 축 둘레로 피벗되도록 장착된다. 한 장치에서, 접착제 도포 장치는 피벗 지점에 대하여 360도 피벗을 위해 장착된다.

한 장치에서, 휠은 피벗 축에 대해 오프셋되어 장착된다. 한 장치에서, 휠은 기판에 대한 휠의 병진운동 방향으로 정렬된다. 휠은 기판 너머로 움직여져 진행 방향과 정렬될 때 접선방향 힘으로 인해 피벗되도록 장착된다. 한 장치에서, 접착제 도포 장치는 3D 객체의 형태에 따라 접착제를 침착하기 위해 3D 객체의 형태에 따라 병진운동된다.

본 명세의 접착제 도포 장치의 배치는 유리하게는 그 병진운동의 방향과 정렬되는 장치 및 휠을 제공한다. 이것은 휠이 접착제를 연속적으로 침착시키기 위해 전진 방향으로 효율적으로 병진운동되는 것을 제공한다. 휠은 리딩 에지와 트레일링 에지를 가지며, 휠이 진행 방향과 정렬되도록 배열됨에 따라 특정한 레이어에 대한 접착제 침착 줄기를 위한 실질적으로 연속적인 전방 경로로 접착제 장치 및 휠이 병진운동될 수 있다. 이것은 각 접착제 라인을 침착하기 위해 휠을 들어올리고 휠을 개시 지점으로 움직일 필요가 있는 종래 기술의 장치와는 대조적이다.

한 장치에서, 휠은 기판에 대해 병진운동하면서 직선, 원형 또는 다른 비규칙적 경로로 접착제를 침착하도록 구성된다. 자기 정렬 접착제 도포 장치는 다양한 글루 패턴을 가능하게 한다. 본 장치의 배열은 유리하게는 객체 레이어의 가장자리의 형태를 따르는 경로로, 그리고 충전될 형태에 대해서는 예컨대 구불구불한 패턴(meander pattern)으로 병진운동되는 접착제 도포 장치를 제공한다.

휠은 하나 또는 그 이상의 리세스들에 충전된 접착제를 목표 기판으로 전달하기 위해, 그리고 그 위의 구별된 지점들에서 접착제의 제어된 양을 침착시키기 위해 회전 가능하며, 한 장치에서 휠은 휠과 목표 기판 사이의 마찰에 의해 회전하도록 구성된다.

한 장치에서, 휠은 휠 회전을 보조하기 위한 마찰 휠 또는 스포로켓 휠을 더 포함한다. 마찰 휠은 글루 휠에 결합될 수 있다. 한 장치에서, 휠이 와이프에 대해 회전하면서 휠과 함께 하나 또는 그 이상의 리세스들로의 접착제의 충전을 위한 접착제 충전 챔버를 규정하는 접착제 와이프가 제공된다. 한 장치에서, 본 장치는 접착제 필러로의, 그리고 휠의 리세스들로의 접착제 유동을 제어하기 위한 유동 제어 수단을 더 포함한다. 한 장치에서, 본 장치는 접착제 충전 챔버의 배치 및 유동 제어에 의해 접착제의 누출을 방지하도록 구성된다. 한 장치에서, 유동 제어 수단은 휠이 회전을 중지할 때 접착제도 스위치 오프되도록 배치된다. 한 장치에서, 유동 제어 수단은 밸브, 예컨대 솔레노이드 밸브를 포함한다. 한 장치에서, 본 장치는 휠이 기판에 대해 병진운동되면서 기판(S) 상에 휠에 의해 가해지는 하방 힘을 제어하고 변화시키기 위한 하방 힘 제어 수단을 더 포함한다. 힘의 변화를 위해 제공된 제어 수단은 글루 도트당 침착된 접착제의 양의 제어를 가능하게 한다.

한 장치에서, 도포기는 종이 기판 상의 특정한 위치들에서 미리 정해진 체적의 접착제의 선택적인 도포를 작동 가능하게 제공한다.

한 장치에서, 하방 힘 제어 수단은 솔레노이드 또는 보이스 코일을 포함한다. 다른 측면에 따르면, 앞선 청구항들에 따른 접착제 도포 장치를 포함하는 쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 또는 SDL 시스템이 제공된다.

다른 측면에 따르면, 쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 시스템으로서, 상기 시스템은 3차원 객체의 생성에 영향을 주기 위해 종이 기판의 다중 레이어들 상에 접착제의 적용을 제공하고, 상기 시스템은;

a) 접착제를 위한 저장소;

b) 저장소로부터 기판상으로 접착제를 도포하기 위해 저장소와 유체 연통된 접착제 도포 장치;

c) 종이 기판 상으로의 접착제의 이어지는 도포를 위해 기판의 특정한 위치들로 도포기를 지향시키기 위해 도포기에 대해 작동 가능한 제어 수단

을 포함하되,

도포기는 목표 기판에 대해 병진운동을 위해 장착되고, 3D 객체의 레이어에 대해 병진운동되면서 접착제를 도포하도록 구성된 피벗 가능하게 장착된 자기 정렬 도포기를 포함하는 층상 객체 제조(LOM) 시스템이 제공된다. 한 장치에서, 도포기는 종이 기판 상의 특정한 위치들에서 미리 정해진 체적의 접착제의 선택적인 도포를 작동 가능하게 제공하는 힘 제어 수단을 포함한다. 한 장치에서, 본 장치는 종이 기판 상으로의 접착제의 이어지는 도포를 위해 기판의 특정한 위치들로 도포기를 지향시키기 위해 도포기에 대해 작동 가능한 제어 수단을 포함한다. 한 장치에서, 본 시스템은 기판에 대한 접착제 도포 장치 및 휠의 병진운동의 방향 및 속도를 제어하도록 작동할 수 있는 도포기 구동 수단과 제어 수단을 포함한다. 한 장치에서, 와이프 및 기판에 대한 휠의 각운동은 기판에 대한 도포기의 병진운동에 의해 제어되고, 휠은 휠과 기판 사이의 마찰로 인해 회전하도록 구성된다.

한 장치에서, 접착제는 수성 접착제, 예컨대 PVA 접착제를 포함한다. 한 장치에서, 접착제는 모세관 현상에 의해 충전된 리세스로부터 목표 기판으로 침작된다. 한 장치에서, 접착제 도포 장치는 시스템의 X-Y 프레임 상의 헤드로의 작동 가능한 장착을 위해 구성되고, 목표 기판에 대한 X-Y 프레임 상의 움직임을 위해 구성된다. 헤드는 객체 레이어를 형상화하기 위해 객체 레이어에 대해 작동 가능한 다양한 구성품들을 이송하도록 구성된 다중 기능 헤드일 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 본 명세의 장치를 이용하여 3D 객체를 제조하기 위한 접착제 적용 방법으로서, 상기 방법은:

- 3D 객체의 다중적인 레이어들의 개별적인 레이어들에 접착제를 적용하는 단계;

- 해당 레이어에 대해 디지털 프린트 파일에 의해 규정된 글루 패턴에 따라 접착제를 적용하는 단계;

를 포함하고,

글루 패턴은 처음에 해당 레이어에서 객체의 가장자리의 형태를 따르는 경로로 적용되고, 다음으로 해당 레이어에서 객체의 가장자리 또는 경계 라인 내의 영역을 채우도록 적용되는 접착제 적용 방법이 제공된다.

한 배열에서, 경로는 연속적인 경로를 포함한다. 한 배열에서, 접착제는 접착제의 도트들의 라인의 형태로 침착된다. 한 배열에서, 라인은 연속적인 라인이다. 한 배열에서, 개별적인 도트들의 체적은 접촉 지점에서 객체의 레이어에 휠에 의해 가해지는 하방 힘을 변화시키는 것에 의해 변화될 수 있다.

본 발명이 첨부의 도면들을 참조로 설명될 것이다.

도 1은 본 명세의 장치에 따른 접착제 도포 장치의 사시도이다.
도 2는 피벗 축을 나타낸 측면으로부터의 도 1의 장치의 사시도이다.
도 3은 와이프와 딤플이 형성된 도포 휠을 보여주는 도 1 및 도 2의 정면도이다.
도 4는 도4의 장치의 측면으로부터의 사시도이다.
도 5는 도 4의 구성품들의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 명세의 접착제 도포 장치를 포함하는 예시적인 SDL 또는 LOM 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 7a는 종래기술의 접착 패턴을 나타내고, 도 7b는 본 명세의 장치에 따른 시스템들 및 방법에 의해 제공되는 접착 패턴을 나타내고 있다.

도면들, 특히 먼저 도 6을 참조하면, 3D 객체의 제조를 위한 층상 객체 제조(LOM) 시스템 또는 선택 증착 적층(selective deposition lamination, SDL) 시스템(1000)이 도시되어 있다. 이 시스템은 빌드 모듈(500)을 포함한다. 빌드 모듈(500)은 접착제 도포 장치(100), 빌드 플레이트(510), 절단 수단(520), 본딩 수단(530), 기판 또는 종이 이송 수단(540)을 포함한다. 본 명세는 특히 접착제 도포 장치(100)에 초점을 둔다.

도면들, 특히 도 1 내지 도 5를 참조하면, 전체 SDL(또는 LOM) 시스템(1000)의 한 구성품이 접착제 도포 장치(100)이다. 접착제 도포 장치(100)는 글루 휠(glue wheel, 150)로도 불리는 접착제 적용 휠(150)을 포함한다. 접착제 도포 장치(100)는 접착제 저장소(110)로의 연결을 위해 구성되어 있다. 접착제 도포 장치는, 저장소(110)와 결합하고 접착제 적용 휠(150)로 이어지는 접착제 필러(filler, 120, 130)를 포함한다. 접착제 적용 휠(150)은 접착제를 받아들이기 위해 복수의 원주방향 이격된 리세스들을 구비하며, 접착제 도포 장치(100) 및 휠(150)은 목표 기판(S)에 대해 움직일 수 있어서 그 위의 선택된 위치들에 접착제를 침착한다. 휠이 회전함에 따라 휠의 리세스들(152)이 움직여지면서 목표 기판(S)과의 접촉부에 접착제가 적용된다. 접착제는 모세관 현상에 의해 적용된다.

본 명세에서, 글루 휠, 접착제 도포 휠, 적용 휠이라는 용어들은 해당 기술 분야의 용어들을 반영하여 휠 장치를 묘사하는 데에 사용되고 있다.

접착제 도포 장치(100)는 이동 가능부(140) 또는 이동 가능 몸체부(140)를 포함한다. 이동 가능 구성품은 필러(120), 지지부(125), 와이프(wipe, 130) 및 휠(150)을 포함한다. 필러(filler, 120)는 인입부(122)에서 접착제 저장소(110)로부터 접착제 피드로 연결되어 있다. 이 연결은 피벗 연결부(155)를 포함한다. 접착제 필러(120)와 와이프(130)는 접착제(A)를 인입부(122)로부터 휠(150)에 있는 접착제 배출부(135)로 전달한다. 접착제 필러(120)는 접착제를 예컨대 와이프(130)에 있는 접착제 배출부(135)로 하나 또는 그 이상의 채널들을 통해 전달할 수 있다. 와이프(130)는 접착제 적용 휠(150)과 함께 휠의 리세스들(152)에 접착제를 충전하기 위한 접착제 충전 챔버(136)를 규정한다. 와이프(130)는 접착제 필러(120)로부터 하방으로 매달리거나 연장되고, 개구를 규정하며 휠(150)에 결합되고 휠(150)과 접촉하도록 구성된 전후 길이방향 측벽들(142, 143)에 의해 연결된 측벽들(140, 141)을 구비한다.

접착제 도포 장치(100)는 움직임, 위치 및 병진운동, 접착제 유동, 기판 상에 휠(150)에 의해 가해지는 하방 힘을 포함하여 장치의 작동 파라미터들을 제어하기 위한 컨트롤러(115)를 더 포함할 수 있다.

접착제 도포 장치(100)는 목표 기판에 대한 병진운동을 위해 장착되어 있다. 접착제 도포 장치(100)는 피벗 마운트(155)를 포함하며, 장치가 기판에 대해 병진운동됨에 따라 몸체부(140)(필러, 지지부, 와이프) 및 목표 기판과 접촉하는 장치의 부분인 접착제 도포 휠(150)이 피벗하여 접착제 도포 휠이 목표 기판(S)에 대한 병진운동의 방향에 작동 가능하게 정렬됨으로써 3D 객체의 형태에 따라 선택된 위치들에 접착제를 침착하도록 구성되어 있다.

피벗 마운트(155)는, 몸체부(140)와 휠(150)을 포함하는 접착제 도포 장치(100)가 360도 피벗될 수 있는 것을 제공한다. 도면의 예시적인 장치에서, 필러(120, 130), 지지부(125), 휠(150)을 포함하는 접착제 도포 장치는 피벗하도록 배치되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 명세에 따른 예시적인 회전 가능 또는 피벗 가능한 마운팅 장치가 회전축이 표시된 채로 나타나 있다. 도 3을 참조하면, 본 명세의 예시적인 장치의 회전축이 정면도로 나타내어져 있다.

접착제 도포 장치(100)는 진행 방향으로 휠(150)을 정렬하기 위해 기판(S) 너머로 움직여짐에 따라 선회(swivel) 또는 피벗하도록 구성되어 있다. 접착제 도포 장치의 선회 장치는 피벗 마운팅에 의해 제공된다. 접착제 도포 장치는, 진행 방향과 정렬시키기 위해 목표 기판 또는 레이어 너머로 움직여질 때 접선방향 힘으로 인해 선회할 수 있다.

접착제 도포 장치(100)의 이동 가능한 몸체부(140)는 피벗 축(P-P) 둘레로 피벗되게 장착되어 있다는 점에 주목하여야 한다. 도 3을 참조하면, 접착제 도포 장치(100)는 그 회전 질량 또는 피벗 질량의 무게 중심이 피벗 점과 직접 정렬되도록 장착되어 있다. 도 2를 참조하면 회전하는 구성품들의 질량은 피벗 축(P-P)과 정렬되어 배치된다. 기판과 휠(150)의 접촉점은 피벗 축(P-P)으로부터 오프셋되어 있다(오프셋 d만큼 - 도 2 참조). 특히 글루 휠은 마운팅에 대해 오프셋된 휠의 마운팅 덕분으로 피벗 축에 대해 선회 또는 회전하게 장착된다. 축 및 마운팅을 도시한 도 2 참조.

글루 휠(150)(전체 접착제 도포 장치와 유사하게)은 선회 또는 피벗 마운팅(155)을 통해 장착되어 360도 회전한다. 피벗하도록 장착된 구성품들은 지지부(125) 및 필러(120) 및 와이프(130) 및 휠을 포함한다.

피벗 마운트(155)는 지속적인 접착제 도포 줄기로 접착제의 침착을 가능하게 한다. 접착제는 임의의 방향으로 침착될 수 있는데, 이것은 접착제가 표면에 대해 접착제 도포기의 직선형 병진운동에 의한 선형 열 또는 칼럼으로 침착될 수 있는 종래 기술의 시스템과 대조적이다. 휠(150)은 항상 병진운동 방향으로 전방으로 이어지도록 정렬된다.

접착제 도포 장치(100)의 배열은 글루 패턴을 규정하는 것에 대해 새로운 접근법을 제공한다. 반면 종래 기술에서 글루는 종종 방향성 없는 라인들 또는 후진 방향 및 전진 방향 라인들로 침착되어 왔는데, 이는 글루 휠이 상승되고 각 라인을 준비하기 위해 배치되어야 할 필요를 만든다. 도 7a 참조.

본 명세의 시스템은 기판 또는 레이어로의 글루의 침착을 직선 줄기로 제한되지 않는 하나 또는 그 이상의 연속적인 줄기로 제공한다. 도 7b 참조. 예를 들어, 큐브 형태의 빌드 객체의 경우를 택하면, 접착제는 레이어의 정사각 형태의 변에서 접착제 도포 장치를 병진운동시키고, 그리고 나서 정사각 형태를 채우도록 접착제를 침착시키기 위해 접착제 도포 장치를 병진운동시키는 것에 의해 정사각 형태의 객체의 레이어에 침착될 수 있다. 글루는 변에 침착되고, 그리고 나서 채우기 위해 구불구불한 패턴으로 침착된다. 장치(100)의 휠은 병진운동 방향으로 정렬되고 따라서 휠은 정사각 형태의 각각의 직각 코너를 통해 피벗되어 각 측면으로의 접착제의 적용을 정렬한다.

본 시스템(100)으로 획득할 수 있는 새로운 글루 패턴은 레이어에 글루를 침착시킴에 있어서 증대된 제어 및 효율을 가능하게 한다. 종래 기술과 비교하여 레이어로의 글루의 적용을 위한 침착 줄기는 단일한 연속 줄기일 수 있다. 종래 기술과 비교하여 휠을 상승시키고 위치시키며 준비시킬 필요가 대처된다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 다양한 구성품들 및 접착제 도포 장치(150)의 작동들의 제어는 디지털 프린트 파일을 수신하도록 구성된 컨트롤러(115)와 접착제 도포 장치를 위한 이송 수단(180)과, 기판 상에 휠에 의해 가해지는 하방 힘을 제어하기 위한 힘 적용 수단(170) 및 접착제의 유동을 정지시키도록 제어하기 위한 유동 제어부(160)를 포함한다.

위의 예는 규칙적인 형태의 객체에 관한 것이다. 그러나 접착제 도포 장치 및 그 글루 휠(150)은 비규칙적인 형태의 레이어들에도 일련의 하나 또는 그 이상의 연속적인 줄기들로, 예컨대 변의 형태를 따라 그리고 나서 구불구불하게 채우면서 접착제를 침착시키는 데에도 사용될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 본 장치(100)는 기판 상의 휠의 접촉점에서 가해지는 하방 힘의 제어를 통해 특정한 지점에 침착되는 접착제 또는 글루의 양의 제어를 제공한다. 가해지는 하방 힘은 글루 패턴에 따라 지점들 사이에서 변화될 수 있다.

본 명세의 접착제 도포 장치의 자기 정렬 피벗 마운트는 3D 객체를 규정하는 목표 기판 상에서 그 레이어에서의 형태를 따라 비규칙적인 형태의 경로를 포함하는 연속적인 경로로의 접착제의 도포를 가능하게 한다. 예를 들어, 접착제는 전반적으로 원형인 객체에 상응하게 실질적으로 원형인 경로 또는 스파이럴 경로 또는 일련의 동심원들로 객체의 가장자리의 형태를 따라 도포될 수 있다. 이 경로 역시 비규칙적일 수 있다. 도 7b 참조.

글루 휠(150)은 휠과 레이어 또는 목표 기판(S) 사이의 마찰에 의해 회전된다.

한 장치에서, 글루 휠(150)은 마찰 휠(155)을 더 포함할 수 있다. 마찰 휠(155)은 글루 휠(150)이 목표 기판(S)를 가로질러 움직여짐에 따른 글루 휠(150)의 회전을 보조한다. 마찰 휠(155)은 도 4에 따른 한 장치에서 글루 휠(150)과는 별도로 제공되며 거기에 결합되도록 배치된다. 마찰 휠(155)은 글루 휠(150)과 일체로 제공될 수 있다. 마찰 휠(155)은 스프로켓 장치를 포함할 수 있지만, 목표 기판(S)을 가로질러 움직여짐에 따라 글루 휠의 회전을 보조하는 다른 적절한 장치들도 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 특히 마찰 휠(155)은 휠과 목표 기판 또는 레이어(S) 사이에 글루가 있을 때 사용 중에 휠 회전을 보조한다.

360도 선회 및 회전 그리고 움직임 방향에 대한 배열을 위한 휠의 장치는 요구되는 형상 및 형태에 따른 접착제의 침착을 가능하게 하는 휠을 제공한다. 예를 들어, 휠은 원형 경로로 접착제를 적용하는 데에 사용될 수 있으며, 휠은 비규칙적으로 형상화된 3D 객체의 각 레이어의 가장자리 형태를 따라 접착제를 적용하는 데에 사용될 수 있다.

유리하게는, 본 장치는 따라서 더 이상 직선으로 제한되지 않는다. 이것은 보다 더 복합적인 패턴으로 접착제의 배치를 가능하게 하며 따라서 3D 프린터로부터 보다 복합적인 객체들의 구축을 가능하게 할 더욱 복합적인 폐기 컷을 가능하게 한다. 도면 비교를 위해, 접착제가 일련의 평행한 및/또는 동일 방향 직선들로서 원형 형태에 침착되는 종래 기술의 시스템에서의 원형 형태의 레이어의 프린팅을 보여주는 도 7a와, 본원의 시스템에 제공된 글루 패턴을 보여주는 도 7b가 참조된다. 명백하게도, 새로운 시스템의 글루 패턴은 더 적은 글루를 필요로 하며, 형태/객체 레이어에 접착제를 도포하는 데에 더 짧은 시간이 요구된다.

접착제 적용 휠(150)은 배출부(126)에서 접착제(A)를 받아들이기 위한 복수의 리세스(152)를 구비한 접촉 표면(151)을 포함한다. 접착제는 와이프(135)에서 리세스(152)로 충전되며, 휠이 회전하여 리세스들이 목표 기판(S)과 접촉하게 됨에 따라 와이프로부터 목표 기판(S)으로 리세스에서 전달된다.

적용 휠(150)의 접촉 표면(151)은 필러(120)의 와이프(135) 및 목표 기판(S), 예컨대 종이 시트 또는 레이어 모두에 접촉하도록 구성된 휠(150)의 일부분이다. 접촉 표면(151) 및/또는 리세스(152)는 예컨대 델린(Delrin)과 같은 저마찰 소재로 구성되거나 저마찰 소재로 형성될 수 있으며, 및/또는 저마찰 가공을 포함할 수 있다.

접착제 도포 장치(150)는 접착제 필러(120)로의, 그리고 휠(150)의 리세스(152)로의 접착제의 유동의 제어를 위해 유동 제어 수단(160)을 포함한다. 이 제어 수단은 휠이 회전을 중지할 때 접착제도 스위치 오프되도록 배치된다. 본 명세의 예시적인 장치에서, 제어 수단은 밸브, 예컨대 솔레노이드 밸브(161)를 포함한다. 예시적인 장치에서 이 밸브는 솔레노이드 밸브이지만, 다른 적절한 밸브들이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

휠은 휠(150)에 의해 기판(S) 상에 가해지는 하방 힘을 제어하고 변화시키기 위한 힘 제어 수단(170)을 더 포함한다. 이 힘 제어 수단은 적용되는 힘의 변화를 제공함으로써 글루 도트(glue dot)마다 침작되는 접착제의 양의 제어를 가능하게 한다. 이것은 유리하게도 서로 다른 체적의 접착제를 목표 기판의 서로 다른 부분들에 적용하는 것, 예컨대 위딩될 구축물의 영역들에는 더 적은 체적이고 구축물의 특정한 맨 끝에는 더 많은 체적인 것을 가능하게 한다. 접착제는 모세관 현상에 의해 기판 또는 레이어 또는 시트(S)에 침착된다. 모세관 현상은 기판(S)의 고유한 다공성 또는 흡수성에 기인한다. 기판(S)은 특히 종이 기판일 수 있다.

리세스의 형태는 필요한 적용에 요구되는 대로 변화될 수 있다는 것 역시 이해될 것이다.

본 명세의 시스템 및 글루 휠은 그 안의 특징들의 조합에 의해 글루 라인들의 형태 및 위치의 제어를 제공하며 또한 글루 라인들의 밀도의 제어도 제공한다. 본 시스템은 하방 압력을 변화시킴으로써 도트당 글루 중량의 제어를 더 제공한다.

와이프(130) 및 적용 휠(150)은 와이프(130)에 의해 규정되는 측벽들과 그 휠(150)에 의해 규정되는 베이스를 구비한 챔버(136)를 규정하기 위해 상응하며 협력하도록 디자인되어 있다. 와이프(130)의 크기 및 형태는 와이프(130)가 휠에 결합되도록 휠(150)에 상응한다. 와이프(130)의 접촉 측면 또는 개방 배출부(135)는 휠(150)의 형태에 실질적으로 상응하는 아크 형태로 제공되거나 아크 형태를 포함할 수 있다. 접착제 필러(120)와 와이프(130)는 바이어싱 수단을 포함하거나 바이어싱 수단, 예컨대 와이프(130)를 휠(150)과 접촉하고 있는 상태로 유지하는 스프링 수단과 접촉하고 있을 수 있다. 와이프(130)는 그것을 지나가는 리세스(152)를 접착제로 충전하는 것을 가능하게 하도록 구성되어 있다. 예시적인 장치에서, 충전의 목적을 위해 와이프(130) 또는 밀봉된 챔버(136)는, 공기가 리세스로부터 접착제에 의해 변위되도록 하는 것에 의해 리세스(152)로부터의 공기를 접착제로 교체하는 것을 용이하게 하는 벤트 수단과 와이프/밀봉된 챔버로부터 공기를 제거하거나 몰아내기 위한 공급 수단을 포함한다. 벤트 수단은 와이프(130)의 측벽들(142 및 143) 및 리세스들(152)의 상대적인 크기 및 이들 구성품들의 구동되는 상호 작용의 방식에 의해 제공된다. 따라서 적용 휠(150)의 복수의 리세스들(152)은 휠(150)이 회전함에 따라 그것들이 와이프로 들어가면서 접착제(A)로 충전된다. 충전은 휠이 와이프에 대해 움직임에 따라 가스에 의한, 또는 이 예에서는 공기에 의한 접착제 교환이다. 리세스의 벤트는 공기가 접착제 교환을 용이하게 하는 휠의 움직임에 의한 것이다. 벤트는 리세스가 와이프(130)의 리딩 에지 또는 트레일링 에지(144 및 145)와 상호작용하는 지점에서 일어난다.

본 시스템은 접착제의 누출 방지를 제공한다. 먼저 회전이 정지될 때 접착제의 유동을 정지시키는 값 제어에 의한 것이고, 둘째로는 와이프(130), 접착제 충전 챔버(136) 및 휠(150)의 형태에 의한 것이다.

휠이 회전을 정지할 때 단일한 리세스가 와이프의 에지에 다리를 놓으면서 놓이게 된다면, 리세스(152)의 작은 크기 및 체적으로 인해 그리고 밸브의 작동으로 인해 누출이 상당히 제한될 것이고, 휠이 회전을 정지할 때 와이프의 에지에 다리를 놓는 리세스가 없다면, 와이프 및 휠은 실질적으로 밀봉된 접착제 충전 챔버(136)를 형성한다. 또한 밸브는 접착제의 충전을 중지시킬 것이다.

리세스들(152)을 이격시키는 것은 글루 패턴으로 놓이는 글루 도트들의 요구되는 밀도를 고려하여 선택된다. 간격은 필요한 대로 선택되고 변화될 수 있다.

유리하게는, 종래 장치들과 비교하여, 본 장치 및 휠은 글루 휠이 휠과 레이어 또는 목표 기판 사이의 마찰에 의해 회전되기 때문에 모터, 벨트, 풀리 등을 필요로 하지 않는다. 설명된 예시적인 장치에서, 접착제 도포 장치는 병진운동 가능한 헤드에 장착되어 있고 휠은 휠이 기판 표면과 접촉함에 따라 마찰에 의해 회전된다. 따라서 본 장치는 종래 기술에 비하여 단순화되어 있으며 설치 및 유지하기가 더욱 용이하다.

종래 시스템들과 비교하여 유리하게는, 글루 휠은 진행 방향과 정렬되도록 레이어 또는 목표 기판에 걸쳐 움직여질 때 접선방향 힘으로 인해 선회할 수 있고, 따라서 더 이상 직선으로 제한되지 않는다. 이것은 더욱 복합적인 패턴으로의 접착제 배치를 가능하게 하며 따라서 3D 프린터로 더욱 복합적인 객체들을 구축하는 것을 가능하게 할 더욱 복합적인 폐기 컷을 가능하게 한다.

앞서 언급된 바와 같이, 접착제 도포 장치 및 휠(150)은 이송 수단(180)을 통해 표면에 대한 휠의 움직임에 영향을 주도록 전체 시스템(1000) 내에 설치될 수 있다. 이송 수단(180)은 목표 기판에 대해 특정한 위치로 접착제 도포 장치 및 휠(150)의 움직임을 제공하며 목표 기판에 대해 휠의 회전을 제공하고, 휠은 기판에 대한 마찰에 의해 회전된다. 예시적인 장치에서, 사용시에 접착제 도포 장치(100)는 기판(S)에 대해 병진운동 움직임을 위해 예컨대 기판에 대한 헤드의 움직임을 가능하게 하기 위한 X-Y 프레임(1010)을 통해 장착될 수 있다.

본 명세의 접착제 도포 장치(100)는 수성 PVA 접착제를 사용하기에 적합하다.

이런 접착제들의 특성으로 인해 접착제를 내려 놓은 것과 접착제의 건조/고결 사이의 개방 시간이 길고, 이에 의해 다음 번 기판 레이어들 또는 시트들을 배치하기에 충분한 시간을 가능하게 한다. 접착제 도포 장치는 기판에 적용되는 접착제의 양들의 매우 정확한 제어를 제공한다. 이것은 부분적으로 적용 휠의 리세스의 형태 및 크기 덕분으로, 그리고 그 휠 상의 리세스들의 간격에 의해 얻어진다. 특히, 접착제 도포 장치(100)는 접착제 나노 도트(nanodot), 즉 10~50 나노리터 수준, 바람직하게는 20~30 나노리터 수준의 체적을 가진 접착제의 도트를 도포하는 데에 사용되고 구성될 수 있다. 이런 식으로 본 장치는 수성 접착제의 제어된 양을 침착하는 데에 이용될 수 있으며 이런 제어는 기판의 포화 문제를 제거한다. 도면들, 특히 도 6을 참조하면, 접착제 도포 장치(100)를 포함하는 쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 시스템(1000)이 나타나 있다.

접착제 도포 장치는 예시적인 장치에서 접착제 도포 장치 헤드(1005)에 직접 장착되거나, 헤드(1005, 1006)가 빌드 객체(O) 상의 기판(S)에 걸쳐 필요에 따라 배치되거나 움직여지는 것을 가능하게 하는 X-Y 프레임 상에서 다중 기능 헤드(1006)의 일부로서 장착될 수 있다. Z 방향으로의 움직임은 솔레노이드 또는 보이스 코일에 의해 제어된다.

종이가 시스템으로 송입된다. 본 시스템(1000)은 예컨대 이어지는 레이어들의 확실한 본딩을 보장하기 위해 빌드 객체 너머로 통과하는 롤러인 본딩 수단(530)을 더 포함한다. 본 시스템(1000)은 접착제에 압력을 가하고 경화시키기 위한 핫 플레이트(1007)를 더 포함할 수 있다. 핫 플레이트(1007)는 움직일 수 있거나 고정적으로 장착될 수 있다. X-Y 프레임(1010)과 종이 송입 및 변위의 많은 특징들은 통상적인 것이며 따라서 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있고 여기서는 상세히 설명되지 않는다.

쾌속 조형을 위한 LOM 시스템(1000)의 사용 방법이 또한 제공되며 이하에서 고려될 수 있다.

제조될 객체/부품의 3차원(3D) 컴퓨터 보조 디자인(CAD)의 이용; 예컨대 스테레오 리소그래피(stereolithography, STL) 파일이 CAD 패키지 내에서 생성되고 저장된다. 이 STL 파일이 시스템(1000)의 작동을 제어하는 소프트웨어 패키지에 제공된다.

이 소프트웨어는 시스템(1000)과 부합되게 작동하여 각각 하나의 단순한 2차원(2D) 프로파일인 해당 부품의 일련의 단면들을 특정한 높이로 생성한다. 사용자는 시스템/컨트롤러가 빌드 객체(O)를 3D로 구축하는 것을 이행하도록 시스템(1000)에 제어 신호를 출력하도록 작동시킨다.

그러면 시스템(1000)은 빌드 객체의 종이 레이어들(기판 레이어들)을 내려놓고 각 레이어를 필요한 프로파일로 커팅하도록 작동한다. 개별적인 레이어들은 최종적인 구조의 구성을 위해 순차로 적층된다.

본 시스템은 기판에 적용되는 접착제 도트의 밀도 및 체적의 변화를 제공한다. 이런 접착제의 차별화된 적용은, 특정한 목표 영역으로 접착제 도포 시스템을 정확히 지향시킬 수 있는 제어 시스템(115)의 사용을 통해, 그리고 요구되는 도포 지점들 사이에 접착제의 누출이나 다른 부주의한 도포에 영향을 주지 않는 접착제 도포 시스템(100)의 채택에 의해 용이해진다.

본 시스템은 접착제 도포 장치(150), 커터 헤드(520)가 장착되는 다중 기능 헤드(1006)를 포함할 수 있다. 다중 기능 헤드(1006)는 프린트 헤드(550)fmf 더 포함할 수 있다. 대안적인 장치에서, 접착제 도포 장치 및/또는 커터 및/또는 프린트 헤드는 다른 헤드 상에 지지되거나 장착될 수 있다.

X-Y 포지셔닝 수단(1010)은 컨트롤러(115)에 의해 제어되는 대로 병진운동하며 능동 구성품들(커터, 프린터, 접착제 도포 장치 등)을 필요에 따라 위치시킨다.

위의 설명에서 본 방법은 접착제 도포 장치(150)의 배치 및 작동에 초점을 두고 있으나, 전체적인 방법은 그 배경으로서 다음을 포함한다는 것에 주목하여야 한다; 기판을 빌드 위치(510) 또는 빌드 객체로 송입하는 단계, 레이어를 빌드 객체로 접착하는 단계, 레이어의 프로파일을 커팅하는 단계, 접착제를 레이어에 적용하는 단계. 본 발명은 접착제의 적용에 앞서 레이어를 프린트하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 방법은 3D 모델 전체가 레이어 하나하나씩 축조될 때까지 계속된다. 따라서, 본 발명의 접착제 도포 장치(100)를 포함하는 시스템(1000)은 예컨대 쾌속 조형을 위한 LOM 시스템에서 접착제의 나노 도트의 적용에서의 사용에 적합하다. 설명된 예시적인 장치의 리세스(152)는 실질적으로 반구형 형태를 가지는데, 이는 주어진 표면적에 대해 실질적으로 가장 큰 체적을 제공한다는 장점을 가진다. 이 형태는 리세스가 와이프(130) 아래를 통과하면서 공기와 접착제의 손쉬운 교환을 용이하게 하는 장점도 가진다. 예시적인 장치에서, 휠(150)은 15mm의 직경을 가진 휠(150)이 사용된다. 휠의 직경은 필요에 따라 바뀔 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러나 휠은 바람직하게는 직경 20mm보다 작고, 가장 바람직하게는 직경 15~20mm의 범위에 있다.

설명된 실시예에서 접착제 도포 장치의 휠(150)이 휠 상에 단일한 열의 리세스를 구비하고 있으나, 휠은 하나보다 많은 열의 리세스를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 유사하게, 설명된 실시예에서 접착제 도포기는 하나의 휠을 포함하고 있지만 대안적인 장치에서 많은 수의 휠들이 제공될 수 있는데, 이들은 다른 것에 대해 독립적으로 움직일 수 있다. 이런 장치는 접착제 적용 공정의 속도를 증대시키는 것에 목표를 두는 것이다. 또한, 설명된 실시예에서 리세스들은 균일하게 이격되어 있지만, 대안적인 장치에서 리세스 간격은 바뀔 수 있으며 실질적으로 균일하지 않을 수 있다. 이런 배치는 휠의 어느 부분이 접촉하였는지에 따라 서로 다른 도트 패턴의 침착을 가능하게 할 것이다.

여기서 설명된 것은 층상 객체 제조 시스템의 예시적인 장치들이라는 것이 이해될 것이다. 이런 시스템의 사용은 3차원 모델의 생성에 있어서 연속적인 종이 레이어들의 바인딩을 위한 수성 접착제들의 사용을 제공한다.

본 발명은 종이가 접착제로 포화되지 않으며 따라서 레이어나 시트의 뒤틀림을 최소화하는 것을 보장하는, 종이에 접착제를 적용하는 시스템 및 방법을 제공한다. 종이의 뒤틀림은 기판 상에 침착되는 접착제의 양이 필요에 따라 제어될 수 있다는 사실로 인해 최소화된다. 기판 상에 침착되는 접착제의 양의 정밀한 제어를 제공함으로써, 예컨대 폴리비닐아세테이트(PVA)와 같은 수성 접착제를 사용하는 것이 가능하다. 본 시스템은 유사하게 다른 일반적인 타입의 종이의 사용을 용이하게 한다. 본 시스템은 따라서 예컨대 일반 사무용 종이와 같은 통상적이고 쉽게 활용 가능한 원료 소재를 사용하며 사용자 친화적이고 손쉽게 작동 및 공급할 수 있다는 장점을 가진다. 수성 접착제를 사용하며 통상적인 종이 공급원이 사용될 수 있는 LOM 시스템을 제공함으로써 재활용 및 폐기물 문제가 현존하는 RP 해결책보다 덜 심하다는 것이 이해될 것이다. LOM 공정에서 사용되는 종이 공급원은 폐기되거나 버려진 종이일 수 있으며, LOM 공정으로부터의 폐지는 통상적인 재활용과 동일한 방식으로 손쉽게 재활용될 수 있다. 수성 접착제의 폐기는 현존하는 RP 공정들에서 사용되는 솔벤트나 플라스틱을 처리하는 것에 비해 더 용이하다. 본 발명의 시스템은 기판 상에 접착제를 위치시키는 것에 대한 우수한 제어를 더 제공한다. 놓여지는 접착제의 밀도 역시 도트의 크기나 체적이 제어되는 것과 같이 제어될 수 있다. 이 특징들은 접착제의 낭비를 제거한다. 바람직한 실시예들이 도면을 참조로 설명되었으나, 청구범위에 의해서만 제한되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 변형이 가해질 수 있다. 숫자 또는 구성요소들이 한 도면을 참조로 설명되지만, 이들은 본 발명의 맥락을 벗어나지 않으면서 다른 도면들의 긋것들과 교체될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 명세에서 사용될 때 '포함하다', '구성하다'는 용어들은 각 특징들, 숫자들, 단계들 또는 구성요소들의 존재를 특정하기 위한 것이지만, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들, 숫자들, 단계들, 구성요소들 또는 그들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

Claims

3차원(3D) 객체의 쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 시스템에서의 사용을 위하여 3D 객체의 레이어를 규정하는 목표 기판(S)으로의 접착제의 적용을 위한 접착제 도포 장치로서, 상기 장치는 접착제를 수용하기 위해 원주방향으로 이격된 복수의 리세스들을 구비한 접착제 적용 휠을 포함하고, 상기 접착제 도포 장치는 목표 기판 상의 선택된 위치들에 접착제를 침착하기 위해 목표 기판에 대해 움직일 수 있되, 상기 접착제 도포 장치는, 선택된 위치들에 접착제를 침착하기 위해 휠이 목표 기판에 대한 그 병진운동 방향으로 정렬되도록 구성된 피벗 마운트를 통해 목표 기판에 대해 병진운동하도록 장착된 접착제 도포 장치.
제1항에 있어서, 휠을 포함하는 상기 접착제 도포 장치는 그 무게 중심이 피벗 지점과 직접 정렬되도록 장착된 접착제 도포 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 접착제 도포 장치는 피벗 지점을 통과하는 피벗 축 둘레로 피벗되도록 장착되는 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 도포 장치는 피벗 지점에 대하여 360도 피벗을 위해 장착된 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 휠은 피벗 축에 대해 오프셋되어 장착된 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 휠은 자기 정렬식인 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 휠은 기판에 대한 휠의 병진운동 방향으로 정렬되는 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 휠은 기판 너머로 움직여져 진행 방향과 정렬될 때 접선방향 힘으로 인해 피벗되도록 장착되는 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 장치는 3D 객체의 형태에 따라 접착제를 침착하기 위해 3D 객체의 형태에 따라 병진운동하는 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 휠은 기판에 대해 병진운동하면서 직선, 원형 또는 다른 비규칙적 경로로 접착제를 침착하도록 구성된 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 휠은 하나 또는 그 이상의 리세스들에 충전된 접착제를 목표 기판으로 전달하기 위해, 그리고 그 위의 구별된 지점들에서 접착제의 제어된 양을 침착시키기 위해 회전 가능하되, 휠은 휠과 목표 기판 사이의 마찰에 의해 회전하도록 구성된 접착제 도포 장치.
제11항에 있어서, 휠 회전을 보조하기 위한 마찰 휠 또는 스포로켓 휠을 더 포함하는 접착제 도포 장치.
제10항에 있어서, 마찰 휠은 글루 휠에 결합된 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 휠이 와이프에 대해 회전하면서 휠과 함께 하나 또는 그 이상의 리세스들로의 접착제의 충전을 위한 접착제 충전 챔버를 규정하는 접착제 와이프를 포함하는 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 필러로의, 그리고 휠의 리세스들로의 접착제 유동을 제어하기 위한 유동 제어 수단을 더 포함하는 접착제 도포 장치.
제14항 또는 제15항에 있어서, 접착제 충전 챔버의 배치 및 유동 제어에 의해 접착제의 누출을 방지하도록 구성된 접착제 도포 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서, 유동 제어 수단은 휠이 회전을 중지할 때 접착제도 스위치 오프되도록 배치된 접착제 도포 장치.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 수단은 밸브, 예컨대 솔레노이드 밸브를 포함하는 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 휠이 기판에 대해 병진운동되면서 기판(S) 상에 휠에 의해 가해지는 하방 힘을 제어하고 변화시키기 위한 하방 힘 제어 수단을 더 포함하는 접착제 도포 장치.
제19항에 있어서, 힘의 변화를 위해 제공된 제어 수단은 글루 도트당 침착된 접착제의 양의 제어를 가능하게 하는 접착제 도포 장치.
제19항 또는 제20항에 있어서, 도포기는 종이 기판 상의 특정한 위치들에서 미리 정해진 체적의 접착제의 선택적인 도포를 작동 가능하게 제공하는 접착제 도포 장치.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 하방 힘 제어 수단은 솔레노이드 또는 보이스 코일을 포함하는 접착제 도포 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 접착제 도포 장치를 포함하는 쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 또는 SDL 시스템.
쾌속 조형을 위한 층상 객체 제조(LOM) 시스템으로서, 상기 시스템은 3차원 객체의 생성에 영향을 주기 위해 종이 기판의 다중 레이어들 상에 접착제의 적용을 제공하고, 상기 시스템은;
a) 접착제를 위한 저장소;
b) 저장소로부터 기판상으로 접착제를 도포하기 위해 저장소와 유체 연통된 접착제 도포 장치;
c) 종이 기판 상으로의 접착제의 이어지는 도포를 위해 기판의 특정한 위치들로 도포기를 지향시키기 위해 도포기에 대해 작동 가능한 제어 수단
을 포함하되,
도포기는 목표 기판에 대해 병진운동을 위해 장착되고, 3D 객체의 레이어에 대해 병진운동되면서 접착제를 도포하도록 구성된 피벗 가능하게 장착된 자기 정렬 도포기를 포함하는 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제24항에 있어서, 도포기는 종이 기판 상의 특정한 위치들에서 미리 정해진 체적의 접착제의 선택적인 도포를 작동 가능하게 제공하는 힘 제어 수단을 포함하는 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제24항 또는 제25항에 있어서, 종이 기판 상으로의 접착제의 이어지는 도포를 위해 기판의 특정한 위치들로 도포기를 지향시키기 위해 도포기에 대해 작동 가능한 제어 수단을 포함하는 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 기판에 대한 접착제 도포 장치 및 휠의 병진운동의 방향 및 속도를 제어하도록 작동할 수 있는 도포기 구동 수단과 제어 수단을 포함하는 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 와이프 및 기판에 대한 휠의 각운동은 기판에 대한 도포기의 병진운동에 의해 제어되고, 휠은 휠과 기판 사이의 마찰로 인해 회전하도록 구성된 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제는 수성 접착제, 예컨대 PVA 접착제를 포함하는 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제는 모세관 현상에 의해 충전된 리세스로부터 목표 기판으로 침작되는 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, X-Y 프레임 상의 다중 기능 헤드로의 작동 가능한 장착을 위해 구성되고, 목표 기판에 대한 X-Y 프레임 상의 움직임을 위해 구성된 층상 객체 제조(LOM) 시스템.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 장치를 이용하여 3D 객체를 제조하기 위한 접착제 적용 방법으로서, 상기 방법은:
- 3D 객체의 다중적인 레이어들의 개별적인 레이어들에 접착제를 적용하는 단계;
- 해당 레이어에 대해 디지털 프린트 파일에 의해 규정된 글루 패턴에 따라 접착제를 적용하는 단계;
를 포함하고,
글루 패턴은 처음에 해당 레이어에서 객체의 가장자리의 형태를 따르는 경로로 적용되고, 다음으로 해당 레이어에서 객체의 가장자리 또는 경계 라인 내의 영역을 채우도록 적용되는 접착제 적용 방법.
제32항에 있어서, 상기 경로는 연속적인 경로를 포함하는 접착제 적용 방법.
제32항 또는 제33항에 있어서, 접착제는 접착제의 도트들의 라인의 형태로 침착되는 접착제 적용 방법.
제34항에 있어서, 상기 라인은 연속적인 라인인 접착제 적용 방법.
제34항 또는 제35항에 있어서, 개별적인 도트들의 체적은 접촉 지점에서 객체의 레이어에 휠에 의해 가해지는 하방 힘을 변화시키는 것에 의해 변화될 수 있는 접착제 적용 방법.