KR20180103893A

KR20180103893A - 3-차원적인 물체를 제조하기 위한 방법 및 설비

Info

Publication number: KR20180103893A
Application number: KR1020187020014A
Authority: KR
Inventors: 패트릭 튜렛
Original assignee: 이네티스
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2018-09-19
Also published as: EP3402626A1; FR3046559B1; WO2017121746A1; CN108698170A; PL3402626T3; US10850351B2; KR102643378B1; FR3046559A1; EP3402626B1; ES2822170T3; CN108698170B; US20190015932A1

Abstract

이러한 방법에 따라, 각각의 새롭게 생성된 층이, 제1 축(Z)을 따라, 이전에 생성된 층 상에, 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우에, 편평한 금속 지지부(2) 상에 적층되는 방식으로, 편평한 층이 연속적으로 생성되고, 각각의 층은 상응하는 층의 전체 두께를 점유하는 적어도 하나의 금속 스트립(F1C1)으로 이루어진다. 각각의 층의 생성은: 침착 단계를 실시하는 것으로서, 침착 단계의 전체 지속시간 동안, 그러한 스트립 또는 각각의 스트립의 부분(F1C1.1)이 이전에 생성된 층 또는 지지부(2)에 대해서 접촉 프레스되는, 침착 단계를 실시하는 것; 침착 단계 중에 실행되는 융합 단계를 실행하는 것으로서, 융합 단계 중에 그러한 부분의, 융합된 부분으로 지칭되는, 부분(F1C1.1.F)만이 이전에 생성된 층 또는 지지부에 융합-용접되고, 그에 따라, 융합 단계의 종료시에, 융합되지 않은, 그러한 부분의 나머지(F1C1.1.NF)는, 그러한 부분의 연부를 포함하고 이전에 생성된 층 또는 지지부와 여전히 접촉되는, 융합 단계를 실행하는 것; 그리고 제2 축을 따라 서로 이어지는 그러한 부분 중 2개의 융합된 부분이 중첩되도록, 제1 축에 수직인 제2 축(X)을 따라 서로 오프셋된, 그러한 또는 각각의 스트립의 상응하는 부분에 필요한 수 만큼 침착 및 융합 단계를 적용하는, 침착 및 융합 단계를 몇 차례 반복하는 것을 포함한다. 각각의 층의 스트립 또는 스트립들에 대해서 침착 및 융합 단계를 반복한 후에 얻어진 모든 융합된 부분이 함께, 제조하고자 하는 물체의 2-차원적인 횡단면을 형성한다.

Description

3-차원적인 물체를 제조하기 위한 방법 및 설비

본 발명은 3-차원적인 물체 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 제조 방법을 실행할 수 있게 하는 상응하는 설비에 관한 것이다.

금속 또는 세라믹 분말을, 레이저 빔 또는 전자 빔의 영향 하에서, 층별로 재료를 적층하는 것(adding)에 의해서, 특히 소결 및/또는 융합에 의해서 3-차원적인 물체를 제조하는 것이 잘 알려져 있다. 상응하는 제조 방법이 오늘날 다양한 산업 분야, 예를 들어, 항공 우주, 자동차, 장비 제조, 보석, 의상 보석, 시계, 의료 분야, 연구, 등에서 널리 제안되었다.

이러한 제조 방법은, 특히 높은 성능 및 기능의 최소화와 관련하여 기술적으로, 그리고 전략적으로 말할 것도 없이, 새로운 개념 및 새로운 재료를 개발하기 위한, 생산비 및 시간 프레임 그리고 특히 새로운 제품의 판촉에 대한 탄력성과 관련하여 경제적으로 매우 중요하다.

공지된 방법은, 그 실시와 관련하여 그리고 제조된 3-차원적인 물체의 기술적 특징과 관련하여, 특정 수의 단점 및/또는 제한을 갖는다.

실시의 어려움 또는 복잡성은, 부품이 층별로 반복적으로 제조되는 분말 베드(powder bed)를 구축하고 제어하기 위해서 얇은 층으로 확전된(spread) 분말 재료의 사용과 관련된다. 분말 재료 즉, 작은 입자 크기를 가지는, 전형적으로 몇 마이크로미터의 입자 직경을 가지는 분말 상태의 재료는 산업적으로 제조하기 어렵다. 요구되는 제조비 및 높은 투자 레벨과 별개로, 그러한 어려움은 환경 오염 위험 및 폭발 위험을 생성하는 휘발성으로 인한 생산물 위험성과 관련된다. 어려움은 또한, 제조 방법의 실시 동안, 폐기물, 특히 나노 크기의 입자로 구성된 연기가 생성된다는 사실로 인해서, 분말 재활용 동작 중에 나타난다. 이러한 어려움은, 목표로 하는 그리고 고품질의 목적과 관련하여 시간에 걸친 야금학적 특성의 제어 및 유지를 제공하기 위한, 그리고 방법을 실행하기 위한 기계의 동작 안전성 및 사용자 건강과 관련된 양태를 보장하기 위한, 복잡한 동작 방법의 구축을 초래한다. 또한, 분말, 특히 금속 분말의 생산은, 원자화 타워(atomization tower), 연마 장비, 입자 크기를 제어하기 위한 체별(sieving) 선택 장비, 물리화학적 분석 장비, 건조 장비, 및 포장 장비와 같은, 상당한 산업적 자원의 구현을 필요로 한다. 이러한 자원 모두는 투자 및 높은 생산비를 초래하고: 금속 분말의 킬로그램의 가격은, 표준 형태의, 전형적으로 봉재, 잉곳 또는 선재 형태의 동일한 야금학적 등급의 가격보다 5배 내지 10배이다. 부가적으로, 레이저 빔과의 상호작용 중에 분말의 높은 반응성을 유도하는 비표면(specific surface)의 중요성으로 인해서, 분말의 물리적 성질은 레이저 빔에 의해서 제공되는 열 에너지의 효율을 제한하고: 이러한 현상은 재료의 부분적 승화를 초래하고, 이는 이러한 재료의 화학적 조성, 상 변화 및/또는 야금학적인 구조적 결함, 전형적으로 제조된 부피 내측의 다공도 또는 미세-균열을 변경할 수 있다. 이러한 현상 모두는 이용 가능한 레이저 에너지와 관련한 생산성의 잠재성을 제한한다.

일반적으로, 분말, 세라믹 및/또는 금속의 소결 및/또는 레이저 융합에 의한 제조 방법의 생산성 증가는, 제조된 3-차원적인 물체의 치수적, 기하형태적 및 표면 상태 품질을 저하시킨다. 이러한 상황은 이러한 유형의 제조 방법의 전체적인 기술적 및 경제적 성능의 개선과 관련된 제한 인자이다.

따라서, EP 1,400,339는 완전한 3-차원적인 부품을 층별로 제조하기 위한 방법을 개시한다. 이러한 방법에 따라, 재료의 각각의 층이 이전에 생성된 층 상에 침착되거나(deposited), 이전에 생성된 층이 없는 경우에, 평면형 금속 지지부 상에 침착된다. 재료의 각각의 층은 압밀된 분말의 층 또는 금속 스트립일 수 있다. 모든 경우에, 각각의 연속적으로 침착된 재료의 층을 국소적으로 융합시키기 위해서, 레이저 빔이 이러한 재료의 층을 그 하나의 연부로부터 대향 연부까지 휩쓸고 간다(sweep). 이러한 방법은 앞서서 상세하게 설명된 것과 동일한 품질 한계를 갖는다.

본 발명의 목적은, 혁신적이며, 적층적(additive) 층별 분말 제조 방법과 상이한, 적층적 제조 방법을 제안하는 것이다.

이러한 목적을 위해서, 본 발명은, 제1항에 규정된 바와 같은, 3-차원적인 물체를 제조하는 방법과 관련된다. 본 발명은 또한, 제12항에서 규정된 바와 같은 그리고 전술한 제조 방법을 실행할 수 있게 하는, 3-차원적인 물체를 제조하기 위한 설비에 관한 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 제조 방법은, 각각의 층을 위하여, 하나의 또는 몇 개의 금속 스트립을 침착하는 것, 이어서 이러한 또는 이들 스트립을 용접하는 것을 제공함으로써, 층 이후에 층을 반복하여, 3-차원적인 물체를 제조하는 것으로 구성되고, 용접 동작은, 예를 들어, 레이저 빔을 인가하는 것 및/또는 저항에 의해서 이루어질 수 있다. 마감 조건을 충족시키기 위해서, 적용 가능한 경우에, 본 발명에 따른 방법은, 이하의 설명 부분에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 삭마, 가공 또는 레이저 삭마에 의한, 부분적인 재료 제거를 위한 동작에 의해서 유리하게 완료된다.

본 발명에 따른 방법의 하나의 중요한 특징은, 특히 레이저 및/또는 저항 용접을 위한 전극을 이용하여, 점진적으로 그리고 반복적으로 스트립을 침착 및 용접하는 것으로 이루어진다. 스트립의 물리화학적 특성, 특히 침착된 금속의 기하형태적 특성을 모니터링 및 유지하기 위해서, 스트립의 점진적 및 반복적 융합이 제공된다. 주어진 층의 스트립(들)의 반복된 침착 및 용접은 제조하고자 하는 3-차원적인 물체의 조밀한 코어를 가지는 2-차원적인, 균질한 섹션의 생성을 초래하고, 이러한 층은 이러한 층의 스트립 또는 병치된 스트립의 두께에 상응하는 두께를 가지고, 이러한 두께는 하나의 바람직한 실시예에서, 예를 들어, 10 내지 500 ㎛이다. 생산성을 이유로, 적절한 융합 파워, 특히 적절한 레이저 파워와 조합하여, 예를 들어 1 mm의, 또는 심지어 2 mm에 달하는 더 두꺼운 두께를 가지는 스트립이 이용될 수 있다.

본 발명의 하나의 본질적인 양태의 명확한 이해를 위해서, 레이저 빔 및/또는 전극을 이용한 융합에 의한 많은 수의 재충진(recharging) 방법이 공지되어 있다는 것을 주목할 수 있을 것이고: 이러한 용접 방법은 용접 및/또는 재충진을 위한, 특히, 필요한 경우에, 용접후 가공이 재개되는 기계적 부품의 보수를 위한 산업에서 이용된다. 이러한 공지된 방법에서, 이용되는 전극 또는 레이저 빔은 충전 금속(filling metal)을 구성하는 금속 와이어의 섹션 전체를 융합시킨다. 와이어의 융합에 의한 이러한 충전재 금속 방법은 융합된 재료의 부피의 기하형태를 제어할 수 없는데, 이는 재료의 전체 섹션이 융합되기 때문이다. 다시 말해서, 이러한 전체 융합 현상은, 각각의 순간에 전술한 기하형태를 재구축하기 위한 체계적인 가공의 재개가 없이는, 제어된 기하형태를 얻을 수 없다. 또한, 재료 적층에 의해서 3-차원적인 물체를 제조하는 것이, 대부분의 시간에 층의 형태로, 전형적으로 분말화된, 소정량의 재료를 응고시켜, 후속 층의 제조를 위한 기하형태적 기준을 구성하는, 반복적인 원리를 기초로 한다는 것을 염두에 두어야 할 것이다. 각각의 응고된 층은 제조하고자 하는 3-차원적인 물체의 섹션에 상응한다. 결과적으로, 제조하고자 하는 3-차원적인 물체의 일부를 구성하는 응고된 재료의 층의 기하형태를 제어하는 것은 그러한 물체의 순응적(compliant) 제조에 필수적이고: 그렇지 않은 경우에, 제조하고자 하는 물체의 전체적인 기하형태, 즉 3-차원적인 물체의 전체가 순응적이지 않게 된다. 전술한 공지된 용접 방법에서, 융합되고 침착된 금속의 기하형태에 대한 각각의 순간에서의 제어가 결여되는 경우에, 재료 적층에 의해서 부품을 완전하게 제조하기 위해서 이러한 방법을 이용하는 것이 매우 제한적이 될 것이고 그리고 무익하게 될 것이다.

본 발명의 경우에, 제조 방법은, 금속 재료의 스트립을 이용하는 것에 의해서, 고체 상태로 재료를 적층함으로써 부품을 제조할 수 있게 한다. 실질적으로, 그러한 스트립은 일반적으로 직사각형 횡단면을 가지는 재료의 밴드이고, 그에 따라, 제조하고자 하는 물체의 새로운 층을 생성하기 위해서, 본 발명은, 층의 스트립 또는 스트립들이 재료 기재 상에 침착된 후에 층의 스트립 또는 스트립들을 부분적으로 융합시키는 것에 의해서, 층의 스트립(들)의, 충진재가 없는 그리고 단지 부분적인, 용접을 제공하고, 그러한 층은 이전에 생성된 층이거나, 그러한 것이 존재하지 않는 경우에, 적절한 금속 지지부이며: 본 발명에 따라, 융합되지 않은, 이러한 부분의 나머지가 이러한 부분의 연부 기하형태를 유지하도록 그리고 기재에 대해서 지탱되어(bearing) 유지되도록 보장하기 위해서 주의를 기울이면서, 특히 레이저 빔 또는 저항 용접 전극의 영향 하에서, 기재 상으로 프레스된, 스트립 또는 각각의 스트립의 부분의 일부만을 융합시키고 기재와 용접시킨다.

본 발명에 따른 방법은, 3-차원적인 물체를 위한 단일 생산 모드에서의 이용 및 작은, 중간의, 및 큰 시리즈의 생산을 위한 산업적 모드에서의 이용 모두를 위한, 모든 제조 분야를 위한 것이다. 이러한 방법은 금속, 금속 단일-재료 또는 금속 다수-재료로 제조된 3-차원적인 물체를 생산할 수 있는, 그리고 "품질(Quality) 7" 유형의, 그리고 제조하고자 하는 3-차원적인 물체의 미리-식별된 기능적 표면을 위한 약 1.6 또는 심지어 0.8의 표면 조도(Ra)의 치수적 및 기하형태적 마감 레벨을 이용할 수 있는 가능성을 제공한다.

본 발명에 따른 제조 방법 및/또는 설비의 부가적인 유리한 특징이 다른 청구항에서 구체화된다.

본 발명은, 단지 예로서 주어진 그리고 첨부 도면을 참조하여 이루어진, 이하의 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제조 방법의 제1 침착 단계를 실시하는, 본 발명에 따른 제조 설비의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1의 원형 상세부 II의 확대도이다.
도 3은 제조 방법의 제1 융합 단계의 실시를 보여주는, 도 2와 유사한 도면이다.
도 4는 도 3의 화살표 IV를 따른 입면도이다.
도 5는 도 4의 선 V-V를 따른 단면도이다.
도 6은 방법의 제2 융합 단계를 보여주는, 도 3과 유사한 도면이다.
도 7은 도 6의 화살표 VII를 따른 입면도이다.
도 8은 도 7의 선 VIII-VIII를 따른 단면도이다.
도 9는 방법의 몇 개의 침착 및 융합 단계의 반복의 결과를 보여주는, 도 7과 유사한 도면이다.
도 10 내지 도 13은 이제까지 도시된 것에 후속되는, 방법의 침착 및 융합 단계를 도시한, 도 4, 도 7 및 도 9와 유사한 도면이다.
도 14는 방법의 용접 동작을 보여주는, 도 13과 유사한 도면이다.
도 15는 방법의 절단 단계를 보여주는, 도 14와 유사한 도면이다.
도 16은 도 15의 화살표 XVI을 따른 입면도이다.
도 17은 방법의 연마 단계를 보여주는, 도 16과 유사한 도면이다.
도 18은 도 17의 원형 상세부 XVIII의 확대도이다.
도 19는 도 1 내지 도 18에 의해서 도시된 여러 동작의 실시로부터 초래된 층을 보여주는, 도 15와 유사한 도면이다.
도 20 내지 도 26은 도 19의 층 상에 중첩된 층의 생성을 보여주는, 도 4, 도 7, 그리고 도 10 내지 도 13과 유사한 도면이다.
도 27 및 도 28은 도 19의 층 상에 중첩된 층에 대한 방법의 절단 단계의 실시를 보여주는, 도 15 및 도 16 각각과 유사한 도면이다.
도 29는 도 20 내지 도 28에 의해서 도시된 단계의 실시로부터 초래된 층을 보여주는, 도 19와 유사한 도면이다.
도 30 내지 도 33은 도 29에 도시된 층 상에 중첩된 층의 생성을 보여주는, 도 4, 도 7, 도 10 내지 도 13, 및 도 20 내지 도 26과 유사한 도면이다.
도 34 및 도 35는 도 29의 층 상에 중첩된 층에 대한 방법의 절단 단계의 실시를 보여주는, 도 15 및 도 16 또는 도 27 및 도 28 각각과 유사한 도면이다.
도 36은 방법의 가공 동작을 보여주는, 도 34와 유사한 도면이다.
도 37은 도 36의 화살표 XXXVII을 따른 입면도이다.

도 1 내지 도 37은 3-차원적인 물체(O)의 적층 제조를 위한 방법을 도시한다. 이러한 도면에서 고려되는 예시적인 실시예에서, 이러한 제조 방법은 제조 설비(1)를 통해서 실행된다.

도 1 및 도 2에 더 구체적으로 도시된 바와 같이, 설비(1)는 중첩된 편평한 층들을 생성하여, 제조하고자 하는 물체(O)를 만들도록 설계된 장치(10)를 포함하고, 장치(10)에 의해서 새롭게 생성된 각각의 층은, 층의 각각의 평면에 수직인 기하형태적 축(Z)을 따라서, 이전에 생성된 층에 중첩되거나, 이전에 생성된 층이 존재하지 않는 경우에, 축(Z-Z)에 수직인 편평한 금속 지지부(2)에 중첩된다. 본 설명의 계속에서, 그리고 도면에서, 축(Z)은 수직으로 연장되는 것으로 간주되나, 이러한 배향은 본 발명과 관련하여 제한적인 것이 아니다.

이하에서 점진적으로 설명되는 바와 같이, 장치(10)에 의해서 만들어진 물체(O)의 각각의 층은, 이러한 층의 전체 두께, 즉 축(Z)을 따른 그러한 층의 전체 치수를 각각 점유하는, 해당 층의 평면 내에 병치된, 금속 스트립으로 형성된다. 실질적으로, 이러한 스트립의 각각은, 직사각형 횡단면을 가지고 두께가 다른 2개의 치수보다 상당히 작은 한편, 전형적으로 그 폭보다 적어도 약 5배 내지 10배 더 작은 그리고 특히 5 ㎛ 내지 2 mm, 바람직하게 10 ㎛ 내지 1 mm인, 금속 밴드의 형태를 가질 것이다. 물체(O)를 제조하기 위한 설비(1)에 의한 그 사용에 앞서서, 이러한 스트립은 예를 들어 하나 또는 몇 개의 권취부(winding)의 형태로 이용될 수 있고, 아직 개별화되지 않은 스트립의 전부 또는 일부가 긴 공유형 밴드의 형태일 수 있다. 전술한 권취부 그리고, 더 일반적으로, 전술한 스트립은, 일반적으로 롤링에 의해서 제조되고 매우 다양한 야금학적 등급으로 이용 가능한, 저렴하고 상업적으로 이용 가능한 제품이다.

도 1 내지 도 19에서, 설비(1), 특히 그 장치(10)는, 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 물체(O)의 제1 층(C1)을 생성하기 위해서 이용된다. 더 구체적으로, 도 1 내지 도 9에서, 장치(10)는, F1C1으로 참조된, 제1 스트립으로부터 층(C1)의 일부를 생성하기 위해서 이용된다. 이를 위해서, 제1 침착 단계가 실행되고, 그에 의해서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스트립(F1C1)이 지지부(2) 상에 침착된다. 이를 위해서, 도면에서 고려되는 예시적인 실시예에서, 장치(10)는 스트립(F1C1)을 안내 및 배치하기 위한 노즐(12)을 포함하고; 이러한 노즐(12)의 출력부에서, 축(Z)에 수직인 기하형태적 축(X)을 따라 노즐(12)로부터 토출되는, 스트립(F1C1)의 말단 길이방향 부분(F1C1.1)이, 축(Z)에 수직인, 지지부와 평면 접촉으로 배열된다. 따라서, 노즐(12)의 작용 하에서, 스트립(F1C1)의 길이방향은, 적어도 그 말단 부분(F1C1.1)과 관련하여, 축(X)을 따라서 연장되고, 서로 대향되고 그 사이에서 스트립의 두께가 규정되는 스트립(F1C1)의 2개의 주요 면은, 적어도 그 말단 부분(F1C1.1)과 관련하여, 축(Z)에 수직으로 연장된다. 결과적으로, 지지부(2)를 향해서 회전된 스트립의 주요 면은, 적어도 말단 부분(F1C1.1)에서, 지지부(2)의, 노즐(12)을 향해서 회전된, 평면형 면이 연장되는 기하형태적 평면과 실질적으로 조합된 기하형태적 평면 내에서 연장된다.

하나의 실질적으로 유리한 배열에 따라, 장치(10)는 또한, 도 1에서 화살표(F14)에 의해서 표시된 바와 같이, 노즐(12)의 유입구에서 적어도 스트립의 삽입 방향으로, 스트립의 길이 방향으로 스트립을 구동하도록 설계된, 스트립(F1C1)의 취입 시스템(14)을 포함한다. 도 1에 도시된 비제한적인 예로서, 이러한 시스템(14)은, 스트립(F1C1)의 대향되는 주요 면들에 대해서 각각 접선방식으로 배열되고, 도 1에서 화살표(F14')에 의해서 표시된, 스스로를 중심으로 하는 회전이 스트립의 길이방향을 따른 이동으로 스트립을 설정하는, 모터화된 회전 롤러를 포함한다.

또한, 장치(10)는, 특히 무브러시 유형의, 모터에 의해서 구동되는, 볼 스크류 및 너트 시스템과 같은, 미세 구동 메커니즘뿐만 아니라, 정밀 안내 요소, 특히 선형 안내부를 포함한다. 도면에 도시되지 않은 이러한 안내 요소 및 구동 메커니즘은, 동시에 축(Z), 축(X), 그리고 축(Z 및 X)에 수직인 제3의 기하형태적 축(Y)을 따라, 장치(10), 특히 그 노즐(12)을 배치할 수 있게 한다. 실질적으로, 그 안내 정밀도 및 미세 구동으로 인해서, 전술한 안내 요소 및 구동 메커니즘은, 이동 속력 제어 반복성뿐만 아니라, 몇 마이크로미터 오류의 배치 반복성을 보장한다. 적용 가능한 경우에, 취입 시스템(14)의 작용은 장치(10)의 특히 그 노즐(12)의 축(X)을 따른 이동과 동기화된다. 따라서, 장치(10)에 의한 스트립(F1C1)의 배치 정밀도는 바람직하게 모든 3개의 축(X, Y 및 Z)을 따라 5 내지 10 ㎛이다.

제1 침착 단계의 실시의 시작에서, 장치(10), 특히 그 노즐(12) 및 그 취입 시스템(14)은, 전술한 배열로 인해서, 위치와 관련하여 제어되고, 그에 따라:

- 축(Z)을 따라, 노즐(12)은, 이러한 노즐과 접촉되는 스트립(F1C1)의 부분 상에 힘(FZ)을 인가하고, 그러한 힘은, 도 3에 도시된 바와 같이, 지지부(2)를 향해서 배향되고, 그에 따라 스트립(F1C1)의 말단 부분(F1C1.1)은, 축(Z)을 따라, 미리 결정된 최소 강도로 지지부(2)에 대해서 접촉되어 프레스되고, 그에 따라, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1) 및 지지부(2)의 각각의, 축(Z)을 따라 서로를 향해서 회전된, 면들 사이의 완전한 평면형 접촉을 제공하고;

- 축(Y)을 따라, 노즐(12)은, 이러한 노즐과 접촉되는 스트립(F1C1)의 부분에, 도 3에 개략적으로 도시되어 있고 힘(FZ)와 독립적인 힘(FY)을 인가하고, 그에 따라, 축(Y)을 따라, 축(Y)에 수직으로 배열되고 도 4 및 도 5에서 인용된, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1), 특히 스트립의 2개의 대향되는 자유 연부(F1C1.1A 및 F1C1.1B)를 배치하며; 그리고

- 축(X)을 따라, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)은, 도 4에서 표시된 값(EC)만큼 노즐(12)로부터 분리된, 축(X)에 수직으로 배열된, 특히 그 자유 연부(F1C1.1C)로, 미리 결정된 방식으로 배치된다.

바로 앞에서 구체적으로 기술한, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)을 지지부(2) 상에 배치하고 지탱하는 것은 제1 침착 단계의 전체 지속시간 전부를 통해서 유지된다.

또한, 제1 침착 단계 중에, 레이저 빔(L)이 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)에 인가되어, 그 부분을 부분적으로만 용융시키고 그에 따라 그 부분을 지지부(2)에 용접한다. 이를 위해서, 장치(10)는, 레이저 빔(L)을 축(Z16) 상에 센터링시켜 방출하도록 그리고 이러한 레이저 빔(L)을, 그 축(Z16)의 상응하는 이동에 의해서, 공간 내에서 이동시키도록 설계된, 도 1에 개략적으로 도시된, 레이저(16)를 포함한다.

레이저(16)는 자체적으로 공지된 기술의 일부이고: 이는 예를 들어 섬유 레이저이다. 레이저 빔(L)의, 연속적 또는 변조된, 파장은 용융시키고자 하는 스트립의 야금학적 등급에 적합하고: 비제한적인 예로서, 이러한 복사선은, 스트립이 철계, 특히 강철계 또는 알루미늄계일 때 또는 이러한 유형의 복사선을 흡수하는 다른 금속 재료의 기반을 가질 때, 전형적으로 1060 내지 1080 nm의 적외선 내에서 선택되는 한편, 이러한 파장은, 스트립이 구리의 기반 또는 그 합금의 일부를 가질 때, 전형적으로 520 내지 532 nm의, 소위 녹색 복사선을 가지는 것이 더 적합하다. 더 일반적으로, 레이저(16)의 파장은 실행 가능성 및 생산성 목적을 만족시키는데 있어서 적합하다.

제조 설비(1) 내에서, 레이저(16)는 축(Z)에 평행하게 그 레이저 빔(L)의 축(Z16)을 배향하도록 그리고 이러한 축(Z16)을 축(Y)에 평행하게 이동시키도록 제공되는 한편, 제1 침착 단계 중에 실행되는, 특히 제1 융합 단계 중에 이러한 레이저 빔(L)이 인가되는 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)에 대한, 이러한 축(Z16)의 공간 내의 배치의 정밀도를 제어한다. 더 구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전체 제1 융합 단계 전반을 통해서, 레이저 빔(L)의 축(Z16)은, 제1 융합 단계의 시작에서, 위치(Z16.1A)로부터, 제1 융합 단계의 종료시에, 위치(Z16.1B)로 진행하는 것에 의해서, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)과 교차된다. 2개의 위치(Z16.1A 및 Z16.1B)는 축(Y)을 따라 정렬되고, 융합 단계의 시작과 종료 사이에서 레이저 빔(L)의 축(Z16)이 따라서 이동되는 벡터(V1)의 원점 및 종료부를 각각 구성한다. 연부(F1C1.1B)보다 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 연부(F1C1.1A)에 더 근접한 위치(Z16.1A)는, 한편으로, 축(Y)을 따라서, eA와 동일한, 연부(F1C1.1A)로부터의 영이 아닌(non-nil) 거리에, 그리고 다른 한편으로, 축(X)을 따라, eC와 동일한, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 연부(F1C1.1C)로부터의 영이 아닌 거리에 배열된다. 축(X)을 따라, 위치(Z16.1A)가, 값들(EC 및 eC) 사이의 차이에 상응하는, 예를 들어 약 200 ㎛인, 노즐(12)로부터의 거리에 위치되고, 이러한 거리는 가능한 한 작게 제공되는 한편, 레이저 빔(L)과 노즐(12) 사이의 상호작용을 방지하며, 그에 따라, 레이저 빔(L)의 인가에 의해서 이루어지는, 융합 용접은 축(Z)을 따라 스트립(F1C1)의 노즐(12)의 기계적 지탱 작용에 가능한 한 근접하여 이루어진다는 것이 이해될 것이다. 위치(Z16.1B)의 축(X)을 따른 위치는 위치(Z16.1A)의 위치와 동일한데, 이는 벡터(V1)가 축(Y)에 평행하게 연장되는 한편, 축(Y)을 따라, 위치(Z16.1B)는, eB와 동일한, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 연부(F1C1.1B)으로부터 영이 아닌 거리에 위치된다. 도시되지 않은 하나의 구체적인 대안적 실시예에 따라, 그리고 적용 가능한 경우에 특정 스트립(F1C1) 폭을 따라, 위치(Z16.1A 및 Z16.1B)가 조합될 수 있고; 이는 예를 들어 얇은 스트립의 경우일 수 있다.

제1 융합 단계의 실시 중에, 레이저 빔(L)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 해당 부분(F1C1.1.F)을 지지부(2)에 대한 투명 용접하는 것에 의해서, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 부분(F1C1.1.F)만을 융합한다. 이러한 용접이 스트립(F1C1) 상의 노즐(12)의 지탱력(FZ)에 가능한 한 근접하여 이루어지기 때문에, 야금학적인 연속성이 융합된 스트립의 부분(F1C1.1.F)과 지지부(2) 사이에 제공된다. 또한, 벡터(V1)를 따라서 이동되는 레이저 빔(L)의 축(Z16)의 위치(Z16.1A 및 Z16.1B)에 대한, 값(eA, eB 및 eC)은 2개의 제한된 조건과 관련하여 제공되고, 다시 말해서:

- 이러한 값(eA, eC 및 eB)은, 레이저 빔(L)과 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 상호 작용이 연부(F1C1.1A, F1C1.1 및 F1C1.1C)와 병합되지 않도록, 그에 따라 부분(F1C1.1)의 봉입 기하형태(enclosure geometry), 다시 말해서 연부를 가지지 않도록 충분히 크고, 그리고

- 이러한 값(eA, eB 및 eC)은, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)과 지지부(2) 사이의 기계적 및 그에 따른 야금학적 접촉의 상실을 유발할 수 있는, 특히 축(Z)의 방향을 따른, 축(X 및 Y)의 평면 내에서 융합된 부분(F1C1.F)을 둘러싸는, 부분(F1C1.1)의 비-융합 부분(F1C1.1.NF)의 변형이 발생되지 않도록, 충분히 작다.

다시 말해서, 제1 융합 단계의 종료시에, 부분(F1C1.1) 내의 융합되지 않은 것으로 이루어진 비-융합 부분(F1C1.1.NF)은 이러한 부분(F1C1.1)의 연부(F1C1.1A, F1C1.1B 및 F1C1.C)를 포함하고 여전히 지지부(2)와 접촉된다.

실질적으로, 전술한 한계 조건을 만족시키기 위해서, 전술한 값(eA, eB 및 eC)의 각각이 이하일 수 있다:

(F1C1의 ½ 두께 + L의 ½ 상호작용 폭) < eA, eB, eC < (F1C1의 두께 + L의 ½ 상호작용 폭),

전술한 상호작용 폭은, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)에 의해서 점유된 평면 내의 레이저 빔(L)의, 축(X)을 따른, 치수에 상응한다.

물론, 전술한 관계식은 침착된 스트립의 전체 폭이 이용될 때 eA 및 eB 모두에 적용되는 반면, 침착된 스트립의 폭 전체가 이용되지 않을 때, 값(eA 및 eB) 중 하나가 다른 하나보다 상당히 더 클 수 있다. 전술한 관계식은 단지 정보를 위해서 제공된 것임을 이해하여야 하는데, 이는 그러한 관계식이, 스트립의 재료의 야금학적 성질, 스트립의 특정 두께 제한 및 스트립의 두께 내의 레이저 빔(L)의 상호작용 프로파일을 기초로 전개되기 때문이고, 이러한 상호작용 프로파일은 다시, 특히 상호작용 중에 생성된 에너지량, 그에 따라 특히, 벡터(V1)를 생성하는 속력, 레이저 빔(L)의 프로파일 등에 따라 달라진다. 실질적으로, 벡터(V1)는, 제1 융합 단계의 종료시에, 부분(F1C1.1.NF)의 변형이 없이, 전술한 바와 같이, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 융합된 부분(F1C1.1.F) 및 비-융합 부분(F1C1.1.NF)을 획득하기 위해서, 매개변수의 세트로 규정된다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 침착 단계 및 제2 융합 단계는, 서로를 가로질러, 축(X)을 따라 한편으로 스트립(F1C1) 및 다른 한편으로 장치(10), 특히 그 노즐(12)및 레이저(16)를 이동시킨 후에 제1 침착 및 융합 단계의 반복에 의해서 다음에 실행된다. 실제적으로, 스트립(F1C1)이 그 부분(F1C1.1)의 융합된 부분(F1C1.1.F)에 의해서 지지부(2)에 용접된다는 사실을 고려하여, 하나의 실제적인 실시예는, 지지부(2)에 대해서 부동적으로 유지되고, 전술한, 안내 요소 및 구동 메커니즘의 작용이 적용되고, 그리고 레이저(16)의 이동과의 동기화가 적용되는, 스트립(F1C1)에 대해서 노즐(12) 및 레이저(16)를, 축(X)을 따라, 이동시키는 것으로 이루어진다. 모든 경우에, 상대적인 이동은 하나의 피치(P)만큼 이루어진다.

이러한 상대적인 이동이 이루어지면, 제2 침착 및 융합 단계의 실시는, 제1 침착 및 융합 단계의 실시를 반복하는 것으로 이루어지고, 이러한 침착 및 융합 단계는 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)에 인가되지 않고, 스트립의 제2 부분(F1C1.2)에 인가되며, 이러한 부분(F1C1.2)은 피치(P)만큼 부분(F1C1.1)의 축(X)을 따라 오프셋된다. 제2 침착 단계를 실시하는 것에 의해서, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.2)은, 부분(F1C1.1)이 제1 침착 단계의 실시에 의해서 지지부(2)에 대해서 프레스되는 것과 동일한 방식으로, 축(Z)을 따라, 지지부(2)에 대해서 접촉되어 프레스된다. 마찬가지로, 제2 융합 단계를 실시하는 것에 의해서, 융합된 부분(F1C1.1.F)이 제1 융합 단계의 실시에 의해서 지지부(2)에 용접된 것과 같은 방식으로, 부분(F1C1.2)의 부분(F1C1.2.F) 만이 융합에 의해서 지지부(2)에 용접된다. 특히, 제2 융합 및 침착 단계 중에, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.2), 특히 축(Y)에 수직으로 배열된 그 대향 연부들(F1C1.2A 및 F1C1.2B)은, 제1 침착 및 융합 단계 중에 부분(F1C1.1)의 연부(F1C1.1A 및 F1C1.1B)에 의해서 점유되었던 레이저 빔(L)의 축(Z16) 및 노즐(12)에 대한 동일한 상대적인 위치를 점유하고, 그에 따라 융합된 부분(F1C1.2F)은, 본 예에 따라, 즉 제조하고자 하는 물체의 섹션의 기하형태에 따라, 기하형태적으로, 융합된 부분(F1C1.1.F)에 상응하나 피치(P)만큼 축(X)을 따라 오프셋된다. 본 예는, 이해를 돕기 위해서, 프리즘 유형의 제조하고자 하는 물체의 단순한 섹션으로 감소되었다. 따라서, V1의 길이는 스트립(F1C1), 및 특히 연부(F1C1.1A 및 F1C1.1B)의 위치에 따라 달라진다. 특히, 더 일반적으로, 값(eA 및 eB)이 반드시 동일하지는 않다는 것이 이해될 것이다.

마찬가지로, 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.2)의 나머지는, 부분(F1C1.1)의 비-융합 부분(F1C1.1.NF)에 대해서 앞서서 진술한 것과 유사한 고려사항에 따라, 부분(F1C1.2)의 연부(F1C1.2A 및 F1C1.2B)를 포함하고, 특히 축(Z)을 따른 고착이 없이, 지지부(2)에 대해서 평면형 접촉으로 유지되는, 비-융합 부분(F1C1.2.NF)을 구성한다.

또한, 도 6 내지 도 8에서 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 2개의 융합된 부분(F1C1.1.F 및 F1C1.2.F)이 축(X)의 방향으로 중첩되도록, 그리고 한편으로, 피치(P) 및 이러한 융합된 부분(F1C1.1.F 및 F1C1.2.F)의 상응하는 치수에 의존하는, 축(X)을 따른 확장 범위에 걸쳐 서로 부분적으로 커버하도록, 피치(P)의 값이 결정된다. 도 7 및 도 8에 명확하게 도시된 바와 같이, 이러한 중첩은, 지지부(2)의 융합된 표면 구역으로부터의 교차를 포함하여, 균질하고 다공성이 없는 융합된 재료의 부피를 구성할 수 있게 한다. 다시 말해서, 부분(F1C1.1 및 F1C1.2)은 그에 따라, 융합에 의해서, 연속적으로 서로의 사이에서 그리고 스트립(F1C1)과 지지부(2)의 사이에서, 용접된다.

제2 융합 단계를 최적화하고자 하는 하나의 선택적인 개발에 따라, 이러한 제2 융합 단계 중의 레이저 빔(L)의 축(Z16)의 이동은, 피치(P)만큼 오프셋된 벡터(V1)를 따라 이루어지지 않고, 피치(P)만큼 오프셋된 그러나, 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 반대 방향으로 배향된, 벡터(V1)와 동일한 벡터(V2)를 따라 이루어질 것이다.

제3 침착 단계 및 제3 융합 단계는 다음에, 제3 침착 및 융합 단계가 스트립의 제2 부분(F1C1.2)에 대해서 피치(P)만큼, 축(X)을 따라, 오프셋된, 스트립(F1C1)의 제3 부분에 인가되도록, 피치(P)만큼, 축(X)을 따라, 스트립(F1C1)과 장치(10) 사이의 상대적인 위치를 이동시킨 후에 반복되고; 이어서, 제4 침착 단계 및 제4 융합 단계는, 스트립 및 장치를 축(X)을 따라 피치(P)만큼 서로에 대해서 또한 이동시킨 후에, 반복되고; 기타 등등이 반복된다. 더 일반적으로, 그에 따라, 침착 및 융합 단계가 몇 차례 반복되고, 스트립(F1C1)의 상응하는 길이방향 부분에 대해서 침착 단계 및 융합 단계를 적용할 때마다, 연속적으로 영향을 받는 스트립의 부분은, 각각 피치(P)만큼, 축(X)을 따라 서로 오프셋된다. 예로서, 도 9는, 부분(F1C1.1.F 및 F1C1.2.F)을 포함하는, 14개의 융합된 부분을 획득하는, 침착 및 융합 단계의 13번의 반복의 결과를 도시하고, 축(X)으로 서로 뒤따르는 부분의 각각의 쌍에서, 부분(F1C1.1.F 및 F1C1.2.F)과 마찬가지로, 2개의 부분이 중첩된 것을 주목하였다.

여기에서 설명된 예시적인 실시예에서, 방법은, 도 9의 두꺼운 라인(F1C1D)에 의해서 표시된 바와 같이, 가장 최근에 만들어진 융합된 부분의 경계 상에서, 그 연부(F1C1.1C)에 평행한, 그러나 축(X)을 따라 이러한 연부(F1C1.C)에 대향되는, 스트립(F1C1)의 절단 동작의 실시에 의해서 계속된다.

실제적으로, 이러한 절단 동작은, 레이저(16)를 이용한, 레이저 삭마에 의해서 유리하게 실시된다.

도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 방법은 다음에, 제2 스트립(F2C1)에 적용된, 새로운 침착 및 융합 단계의 실시 및 그 반복에 의해서 계속된다. 이러한 스트립(F2C1)에 대해서 연속적으로 실행되는 침착 단계 및 융합 단계는 스트립(F1C1)에 대해서 실행된 것과 동일하고, 장치(10)의 배치는, 이러한 스트립(F1C1)에 대한 침착 및 융합 단계 중에 스트립(F1C1)에 대해서 이루어진 것과 동일한 스트립(F2C1)에 대한 그 상대적인 배치에 적합하다. 또한, 스트립(F2C1)에 대한 침착 및 융합 단계의 실시 중에, 노즐(12)은, 힘(FY)의 작용 하에서, 스트립(F2C1)을 축(Y)을 따라 스트립(F1C1)에 대해서 측방향으로 프레스하고, 스트립(F1C1)은 융합된 부분과 지지부(2) 사이의 강성(rigid) 연결을 통해서 지지부(2)에 대해서 정지된다. 이러한 방식으로, 야금학적인 연속성은, 이러한 축(Y)를 따라 서로 교차되는, 축(Y)에 수직인 그들의 측방향 연부의 밀봉에 의한, 스트립들(F1C1 및 F2C1) 사이의 접촉에 의해서 생성된다. 따라서, 도 10 내지 도 13에서 고려된 예시적인 실시예에서, F2C1.1.F로서 인용된 일부만이 제1 융합 단계의 실시 중에 융합에 의해서 스트립(F2C1)에 용접되는, 스트립(F2C1)의 제1 말단 길이방향 부분(F2C1.1)은, 이러한 부분(F2C1.1)에 적용된 전체 침착 단계 전반을 통해서, 그 비-융합 부분(F2C1.1.NF)의 연부(F2C1.1)에 의해서 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 연부(F1C1.1A)에 대해서 측방향으로 프레스된다.

스트립(F2C1)에 대한, 마지막 침착 단계 및 마지막 융합 단계의 종료시에, 그러한 스트립은, 도 13에서 두꺼운 라인(F2C1D)에 의해서 표시된 바와 같이, 도 9의 스트립(F1C1)에서와 같은 방식으로, 절단된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 방법은 다음에, 스트립들(F1C1 및 F2C1) 사이의 밀봉을 따라서 용접 동작을 실시하는 것으로 계속된다. 유리하게, 레이저 빔(L)을 이용하여, 축(Y)를 따라서 서로 접촉되는, 스트립(F1C1 및 F2C1)의 각각의 측방향 연부는, 도 14에 도시된 바와 같이, 지지부(2)에 대해서 그리고 그 각각의 융합된 부분이 연결된 서로에 대해서, 융합 용접된다. 이러한 용접 동작의 종료시에, 야금학적 연속성이, 지지부(2)뿐만 아니라, 스트립(F1C1 및 F2C1)의 각각의 융합된 부분들 사이에 제공된다. 이러한 융합된 부분의 전부는 제조하고자 하는 물체(O)의 2-차원적인 섹션, 즉 층(C1)에서의 그 2-차적인 섹션을 함께 형성하고, 이러한 섹션은 그에 따라 그 코어 내에서 조밀하고 균질한 것으로 얻어진다.

층(C1) 상에 중첩시키고자 하는, 물체(O)의 새로운 층의 생성으로의 이동 전에, 방법은, 유리하게, 도 15 및 도 16에 의해서 설명된, 절단 단계의 실행, 및/또는 도 17 및 도 18에 의해서 설명된, 연마 단계의 실행을 제공한다.

절단 단계는, 도 15 및 도 16에서 두꺼운 선(C1D)에 의해서 표시된 바와 같이, 스트립(F1C1 및 F2C1)을 그 융합 부분의 주변 경계에서 절단하는 것으로 이루어진다. 그에 따라, 스트립(F1C1 및 F2C1)은 물체(O)의 윤곽, 즉 층(C1)에서의 물체의 윤곽을 따라 절단된다는 것이 이해될 것이다. 실제적으로, 이러한 절단 단계는, 레이저(16)를 이용하여, 레이저의 빔(L)이 전술한 윤곽을 따라 이동하게 함으로써, 레이저 삭마에 의해서 유리하게 이루어진다.

연마 단계는, 다음에, 지지부(2)에 대향된, 축(Z)을 따라 배향된, 스트립(F1C1 및 F2C1)의 면을, 재료 제거에 의해서, 편평화하는 것으로 이루어진다. 실제적으로, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 이러한 연마 단계는, 적용 가능한 경우에, 제조 설비(1)에 속하는 적절한 연마 도구(18)를 층(C1)의 스트립(F1C1 및 F2C1)의 전술한 면 위에서 이동시킴으로써, 그러한 연마 도구(18)를 이용한다. 이러한 연마 도구(18)는 예를 들어 밀(mill) 또는 레이저이고, 그 빔은 층(C1)의 전술한 면을 깍아, 표면 삭마를 실시한다. 이러한 연마 단계의 실시가, 해당 층에 속하는 융합된 부분의 과다 두께의 적어도 하나를 국소적으로 제거하는 것에 의해서, 층(C1)의 두께 교정을 초래한다는 것이 이해될 것이다.

일부 경우에, 연마 단계의 교정이 층(C1)의 두께에 미치는 영향이 무시될 수 있기 때문에, 연마 단계가 유용하지 않다는 것이 주목될 것이다. 다른 경우에, 도 18에서 과장된 방식으로 도시된 바와 같이, 융합된 부분의 프로파일로 인해서, 연마 단계가 필수적일 것이다. 또 다른 경우에, 층(C1)에 대해서 침착되고 융합된 재료의 두께의 무시할 수 없는 감소를 만들고자 할 때 연마 단계가 실행될 것이고: 예를 들어, 국소적으로, 이러한 연마 단계를 실시하는 것은, 그에 따라, 선명도(definition)의 품질이 층마다 침착된 재료의 두께에 직접적으로 관련되는, 소위 언더컷 구역의 존재에 의해서 동기부여될 수 있다.

절단 및 연마 단계의 종료시에, 제조하고자 하는 물체(O)의 층(C1)은 도 19에 도시된 바와 같다. 이하의 도면에서 뿐만 아니라, 이러한 도 19에서, 층(C1)의 윤곽은 의도적으로 두껍게 되고, C1D로 인용된다. 선행 내용을 고려하면, 그에 따라, 스트립(F1C1 및 F2C1), 특히 스트립(F1C1)의 부분(F1C1.1)의 배치가, 생성하고자 하는 층(C1), 특히 그 윤곽(C1D)을 고려하여, 제조 방법의 매우 초기에, 결정되었다는 것이 이해될 것이다.

도 20 내지 도 28에서, 물체(O)를 제조하는 방법은, 설비(1)를 통해서, 축(Z)을 따라, 층(C1) 상에 중첩되는 물체(O)의 제2 층(C2)을 생성하는 것에 의해서 계속된다.

이하에서 나타날 이유로, 층(C2)의 생성 동작을 시작하기 전에, 층(C1)은, 도 20에서 화살표(R1)에 의해서 표시된 바와 같이, 예를 들어 도면에서 90°로 축(Z-Z)을 중심으로 피봇된다. 그에 따라, 층(C2)의, 축(Z) 주위의, 각도 배향은 이전에 생성된 층(C1)의 각도 배향에 대해서 변경된다. 실제적으로, 이전에 생성된 층에 대한 피봇 각도의 값은 도 20에 도시된 예에서와 같이 90°로 제한되지 않고, 이러한 값이 0°및 180°와 다르기만 하다면, 자유롭게 선택될 수 있다.

도 20 내지 도 22에서, 장치(10)는 스트립(F1C2)으로부터 층(C2)의 일부를 생성하기 위해서 이용된다. 이를 위해서, 도면에서 고려된 예에서, 도 22에 도시된 바와 같이, 스트립(F1C2) 내에서 9개의 융합된 부분을 획득할 때까지, 층(C1)의 스트립(F1C1)에 대해서 전술한, 침착 단계 및 융합 단계가 실행되고 반복된다. 층(C2) 아래의 층(C1)의 존재로 인해서, 스트립(F1C2)은, 침착 단계의 실시에 의해서 층(C1)에 대해서 접촉되어, 축(Z)을 따라, 프레스되고, 이러한 스트립(F1C2)의 융합된 부분은 융합 단계의 실행에 의해서 층(C1)에 용접된다.

도 23 및 도 24에서, 침착 및 융합 단계가 다시 실행되고 반복되어, 층(C1)의 스트립(F2C1)에 대해서 이루어진 것과 마찬가지로, 그러한 단계를 층(C2)의 다른 스트립(F2C2)에 적용한다.

도 25 및 도 26에서, 침착 및 융합 단계가 다시 한차례 실행되고 반복되어, 그러한 단계를, 층(C2) 내에서, 스트립(F2C2)과 측방향으로 병치된 다른 스트립(F3C2)에 적용한다. 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예의 경우에, 스트립(F3C2)의 융합된 부분이, 축(Y)을 따라, 다른 스트립(F1C2 및 F2C2)의 융합된 부분 만큼 멀리 연장되지 않는다는 것이 주목될 것이고: 이는, 제조하고자 하는 물체(O)의 섹션이, 층(C2)에서, 축(Y)를 따라, 스트립(F1C2 및 F2C2)의 융합된 부분의 상응하는 치수의 3배 미만에 걸쳐 연장된다는 사실과 관련되고, 그에 따라 스트립(F3C2)의 융합된 부분을 더 연장시키는 것은 물체(O)의 제조와 관련하여 무의미할 수 있다.

스트립(F1C2, F2C2 및 F3C2)의 각각의 융합된 부분을 생성한 후에, 이러한 부분은, 도 27에 도시된 바와 같이, 서로 접촉되게, 스트립들의 측방향 연부(들)을 용접하는 것에 의해서, 서로에 대해서 그리고 층(C1)에 대해서 연결된다. 층(C1)의 각도 배향에 대해서 층(C2)의, 축(Z)을 중심으로 하는, 각도 배향을 변경하는 것에 의해서, 층(C1)의 스트립(F1C1 및 F2C1)의 측방향 연부들 사이의 평행한 접합 구역 및 층(C2)의 스트립(F1C2, F2C2 및 F3C2)의 측방향 연부들 사이의 접합 구역의 중첩을 방지하고, 이는 층(C1 및 C2)에 의해서 형성된 금속 구조물의 균질성에 유리하다는 것을 주목하여야 할 것이다.

도 27 및 도 28은, 도 15 및 도 16과 관련하여 전술한 절단 단계와 유사한, 방법의 후속 단계의 실시를 도시하고: 이러한 새로운 절단 단계 중에, 층(C2)의 스트립(F1C2, F2C2 및 F3C2)은, 도 27 및 도 28에서 두꺼운 라인(C2D)에 의해서 표시된 바와 같이, 층(C2)에서 물체(O)의 윤곽을 따라, 그 각각의 융합된 부분의 주변 경계 상에서 절단된다.

층(C1)에 대해서 도 17 및 도 18과 관련하여 전술한 것과 유사하게, 적용 가능한 경우에, 층(C2)의 연마 단계 뿐만 아니라, 이러한 절단 단계의 종료시에, 층(C2)은, 이하의 도면에서뿐만 아니라, 특히 이러한 도 29에서 두꺼운 라인으로 그려진 그 윤곽(C2D)을 가지고, 도 29에서와 같이 획득된다.

도 30 내지 도 35에서, 물체(O)의 제3 층(C3)은 설비(1)를 통해서 만들어진다. 층(C2) 상에 중첩되는 이러한 층(C3)은, 층(C1)과 정확히 동일한 방식으로, 스트립(F1C3 및 F2C3)으로 제조되고, 그에 따라 특히 도 30 내지 도 35에 의해서 설명되는, 상응하는 단계 및 동작은 여기에서 구체적으로 설명되지 않을 것이고, 독자는 도 1 내지 도 19와 관련하여 전술한 설명을 참조할 수 있다. 유리하게, 도 30에 표시된 바와 같이, 화살표(R1)과 관련하여 도 20에 비추어 전술한 것과 유사한 고려 사항에 따라, 층(C3)의 생성에 앞서서, 층(C2)의, 그리고 그에 따라 층(C2)이 용접되는 층(C1)의, 화살표(R2)에 의해서 표시된, 90°의 피봇팅이 이루어진다.

층(C3)의 생성을 위한 단계 및 동작의 종료시에, 그러한 층은 도 34 및 도 35에 도시된 바와 같고, 특히 두꺼운 라인에 의해서 그려진 그 윤곽(C3D)을 갖는다. 이러한 스테이지에서, 물체(O)는 서로 용접된, 중첩된 층(C1, C2 및 C3 )으로 이루어진다.

제조 방법의 선택적인 배열이, 도 36 및 도 37에 의해서 설명되는 바와 같이, 물체(O)에서 실행될 수 있다. 이러한 배열은, 축(Z)에 횡방향으로, 이제까지 만들어진 물체(O)의 층의 적어도 일부의 주변 경계, 예를 들어 도 36 및 도 37에서 설명된 예의 층(C1 및 C2)의 주변 경계를 가공하는 것으로 구성된다. 이러한 가공의 목적은, 이러한 가공의 종료시에, 이러한 층(C1 및 C2)에서 물체(O)의 마감된 윤곽(OF)을 획득하면서, 층(C1 및 C2)의 윤곽(C1D 및 C2D)의 전부 또는 일부를 마감하는 것을 실시하는 것이다. 유리하게, 이러한 가공 동작은 마이크로-가공에 의해서 이루어진다. 실제적으로, 이러한 동작을 실시하기 위해서 이용되는 도구는, 예를 들어, 절단 또는 연마 도구를 구비한, 전기 스핀들, 또는, 예를 들어, 마이크로-절단과 같은 삭마를 실시하도록 빔이 구성된 레이저이다. 모든 경우에, 이러한 가공 동작은, 물체(O)에 대한 표면 품질 및 치수적 정확도 요건을 충족시키는 것으로 목적으로 하고 이를 달성할 수 있게 하며: 비제한적인 예로서, 획득된 마감 윤곽(OF)은 약 1.6 ㎛, 심지어 0.8 ㎛의 조도(Ra), 및 약 +- 0.01 mm의 치수 정밀도를 갖는다. 물론, 이러한 가공 동작은, 제조하고자 하는 물체(O)를 기초로, 필요에 따라 이루어지고, 이는, 이러한 동작이 전체 물체(O)에 걸쳐 필수적이지는 않다는 것을 의미하고; 다시 말해서, 물체(O)의 최종 윤곽은, 특정 구역 내에서 그리고 특정 층에 대해서, 가공 동작의 종료시에 얻어지는 마감된 윤곽(OF)에 상응할 수 있고, 마감된 윤곽의 나머지는, 층의 연속적인 생성 중에 실행되는 절단 단계의 종료시에 얻어진, 층의 소위 원래의 윤곽에 상응할 수 있다.

또한, 이제까지 설명된 방법 및/또는 설비(1)의 다양한 배열 및 대안이 고려될 수 있다.

따라서, 하나의 부가적인, 또는 심지어 대안적인 실시예에 따라, 레이저(16)의 빔(L)을 인가하는 것에 의해서 이루어진 것으로 이제까지 설명된 융합 용접이, 전극을 이용하는 저항 용접에 의해서, 전체적으로 또는 부분적으로 이루어질 수 있다. 자체적으로 공지된, 저항 용접 동작에 관해 여기에서 구체적으로 설명하지 않고도, 저항 용접 전극의 이용은, 노즐(12)에 의해서가 아니라 이러한 저항 용접 전극의 작용을 통해서 직접적으로, 축(Z 및 Y) 각각을 따른, 힘(FZ 및 FY)의 조합된 인가를 허용한다. 또한, 그러한 저항 용접 전극에 의해서 인가되는 힘(FY)은, 추가적으로, 서로 접촉되는 스트립의 각각의 측방향 연부들 사이에 용접을 생성할 수 있게 하고, 동시에 융합 동작의 실시는 전술한 융합된 부분의 용접을 초래한다. 또한, 상응하는 설비(1)가 어떠한 레이저도 가지지 않는 경우에, 스트립의 개별적인 절단 동작은, 도 9, 도 13, 도 22, 도 24, 도 26 및 도 33에 도시된 바와 같이, 소위 절단 전극 및 시스템(14)의 동시적인 작용에 의해서 이루어지고, 시스템(14)은 이어서, 스트립을 절단하기 위해서, 도 1에 도시된 화살표(F14)에 반대되는 방향으로 배향된 스트립 상에 기계적 견인 작용을 인가하는 것에 의해서 작용하도록 제공된다. 도 15 및 도 16, 도 27 및 도 28, 그리고 도 34 및 도 35에 의해서 설명되는 절단 단계는, 도 36 및 도 37과 관련하여 설명된 원리에 따라, 절단 또는 연마 가공 도구로 직접적으로 실시되나, 생성된 마지막 층에만 적용된다.

설명된 부가적인 또는 심지어 대안적인 실시예의 목적은 설비(1)의 비용을 절감하는 한편, 재정적 투자가 큰, 레이저(16)와 같은, 레이저를 이러한 설비 내에 포함하지 않고, 본 발명에 따른 방법을 실행할 수 있게 하기 위한 것이다.

제조 방법의 다른 대안적인 양태에 따라, 이용된 스트립의 각각 또는 그 중 적어도 일부는, 제조하고자 하는 물체(O)에서 용인될 수 있는 물리화학적 양립성의 한계 내에서, 다른 것과 상이한 야금학적 조성 및/또는 두께 및/또는 폭을 가질 수 있다. 이러한 원리에 따라, 이어서, 제조 설비(1)는, 야금학적 등급, 두께 및 폭이 서로 상이한 스트립들을 각각 배급할 수 있게 하는 몇 개의 장치(10)를 유리하게 구비한다.

제조 방법의 또 다른 대안적인 양태에 따라, 제1 스트립에 대한 그리고 제조하고자 하는 물체의 동일한 제1 층 내의 전술한 스트립에 인접한 제2 스트립에 대한 침착 및 융합 단계의 시퀀스가 도면과 관련하여 설명된 것과 상이할 수 있다. 특히, 제조 설비(1)의 적절한 개발에 따라, 제1 스트립이, 임의의 적절한 수단을 통해서, 이전에 침착된 층에 대해서, 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우에, 지지부(2)에 대해서 정지되어 있는 동안, 제2 스트립에 대한 각각의 침착 단계가 실행되기만 한다면, 제2 스트립에 대한 침착 및 융합 단계의 적어도 일부가 제1 스트립에 대한 침착 및 융합 단계의 적어도 일부와 동시에 실행될 수 있다.

Claims

3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법으로서,
각각의 새롭게 생성된 층이, 층의 각각의 평면에 대해서 수직인 제1 축(Z)을 따라, 이전에 생성된 층 상에, 또는 그러한 층이 없는 경우에, 제1 축(Z)에 수직인 평면형 금속 지지부(2) 상에, 중첩되도록, 평면형 층(C1, C2, C3) 층이 차례로 생성되고, 각각의 층의 스트립 또는 각각의 스트립이 상응하는 층의, 제1 축(Z)을 따른, 전체 두께를 점유하도록, 이러한 층의 각각이 적어도 하나의 금속 스트립(F1C1, F2C1, F1C2, F2C2, F3C2, F1C3, F2C3)으로 제조되고,
상기 방법은, 각각의 층(C1, C2, C3)을 생성하기 위해서:
- 전체 지속시간 중에, 생성하고자 하는 층의 상기 스트립 또는 각각의 스트립(F1C1, F2C1, F1C2, F2C2, F3C2, F1C3, F2C3)의 부분(F1C1.1)이, 제1 축(Z)을 따라, 이전에 생성된 층에 대해서 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부(2)에 대해서 접촉되도록 프레스되는, 침착 단계를 실행하는 단계;
- 융합 단계를 실행하는 단계로서, 상기 융합 단계는 침착 단계 중에 이루어지고, 상기 융합 단계 중에 상기 스트립 또는 각각의 스트립의 상기 부분의, 소위 융합된, 부분(F1C1.1F)만이 융합에 의해서 이전에 생성된 층에 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부에 용접되고, 융합 단계의 종료시에, 융합되지 않은, 상기 부분의 나머지(F1C1.1.NF)는, 생성하고자 하는 층의 평면에 횡방향으로 배열되고, 그리고 이전에 생성된 층과 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부와 여전히 접촉되는, 상기 부분의 연부(F1C1.1A, F1C1.1B, F1C1.1C)를 포함하는, 단계; 및
- 상기 침착 및 융합 단계를, 상기 제1 축(Z)에 수직인 제2 축(X)을 따라 서로 오프셋된, 상기 스트립 또는 각각의 스트립의 많은 상응하는 부분(F1C1.2)에 적용하는 것에 의해서, 상기 침착 및 융합 단계를 몇 차례 반복하는 단계로서, 상기 제2 축을 따라 서로 뒤따르는 상기 부분 중 2개의 부분의 융합된 부분(F1C1.1.F, F1C1.2.F)이 중첩되어, 상기 스트립에 대해서 상기 침착 및 융합 단계를 반복한 후에 얻어지는 융합된 부분의 전부가 결합되어 제조하고자 하는 물체(O)의 2-차원적인 섹션을 형성하는, 단계를 포함하는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항에 있어서,
생성하고자 하는 상기 층(C1, C2, C3)이 몇 개의 스트립(F1C1, F2C1, F1C2, F2C2, F3C2, F1C3, F2C3)으로 제조되고, 상기 스트립 중 제2 스트립(F2C1)에 대한 각각의 침착 단계가:
- 이전에 생성된 층에 대해서 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부(2)에 대해서 상기 스트립 중 제1 스트립(F1C1)이 정지되어 있는 동안, 실행되고, 그리고
- 그 전체 지속시간 전반을 통해서, 제1 축(Z) 및 제2 축(X) 모두에 수직인 제3 축(Y)을 따라 서로 접촉되도록 제1 및 제2 스트립의 각각의 측방향 연부를 배치하는 것을 제공하고,
그리고, 상기 제2 스트립에 대한 융합 단계의 종료시에 또는 융합 단계 도중에, 제1 및 제2 스트립의 각각의 측방향 연부가, 융합에 의해서, 이전에 생성된 층에 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부에, 그리고 제1 및 제2 스트립의 상응하는 융합된 부분의 연결에 의해서 서로에 대해서 용접되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 제2 스트립(F2C1)에 대한 침착 단계는, 상기 제1 스트립(F1C1)에 대한 침착 및 융합 단계의 적어도 일부 또는 전부의 종료시에 실행되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
동일한 층의 적어도 2개의 스트립 또는 2개의 중첩된 스트립이 서로 상이한 각각의 화학적 조성을 가지는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
동일한 층의 적어도 2개의 스트립 또는 2개의 중첩된 스트립이 서로 상이한 두께 및/또는 서로 상이한 폭을 가지는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 층(C1, C2, C3) 중 적어도 하나를 생성하기 위해서, 절단 단계를 실행하는 것을 더 제공하고, 상기 절단 단계는 해당 층에 대해서 침착 및 융합 단계를 반복한 후에 실행되고, 상기 절단 단계 중에 해당 층의 스트립이, 상기 물체(O)의 상응하는 윤곽(C1D, C2D, C3D)을 따라, 그 융합 부분의 주변 경계 상에서 절단되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법이, 상기 층(C1, C2, C3)의 적어도 하나를 생성하기 위해서, 연마 단계의 실행을 더 제공하고, 상기 연마 단계는 해당 층에 대한 침착 및 융합 단계를 반복한 후에 실행되고, 상기 연마 단계 중에, 상기 축(Z)을 따라, 이전에 생성된 층으로부터 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부(2)로부터 멀어지는 쪽으로 회전된, 해당 층의 스트립의 면이 재료 제거에 의해서 평탄화되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 층(C1, C2, C3)을 생성한 후에 그리고 후속 층의 생성 전에, 제1 축(Z) 주위로, 생성하고자 하는 층의 각도 배향이 이전에 생성된 층의 각도 배향에 대해서 변경되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층(C1, C2, C3) 중 적어도 몇 개를 생성한 후에, 상기 생성된 층의 적어도 일부의 주변 경계가, 특히 마이크로-가공에 의해서, 상기 제1 축(Z)에 횡방향으로 가공되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
레이저(16)의 빔(L)이, 적용 가능한 경우에, 제1 및 제2 스트립의 각각의 측방향 연부의 절단 단계 및/또는 연마 단계 및/또는 용접 동작의 적어도 일부 또는 전부뿐만 아니라, 융합 단계의 적어도 일부, 또는 전부를 실행하기 위해서, 생성하고자 하는 각각의 층(C1, C2, C3)의 스트립에 인가되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 저항 용접 전극이, 적용 가능한 경우에, 제1 및 제2 스트립의 각각의 측방향 연부의 용접 동작의 적어도 일부, 또는 전부뿐만 아니라, 융합 단계의 적어도 일부, 또는 전부를 실행하기 위해서, 생성하고자 하는 각각의 층(C1, C2, C3)의 스트립에 적용되는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하는 방법.
3-차원적인 물체(O)를 제조하기 위한 설비(1)로서,
장치에 의해서 각각의 새롭게 생성된 각각의 층이, 층의 각각의 평면에 대해서 수직인 제1 축(Z)을 따라, 이전에 생성된 층 상에, 또는 그러한 층이 없는 경우에, 제1 축(Z)에 수직인 평면형 금속 지지부(2) 상에, 중첩되도록, 평면형 층(C1, C2, C3) 층을 차례로 생성하기에 적합한 장치(10)를 포함하고, 각각의 층의 스트립 또는 각각의 스트립이, 상응하는 층의, 축(Z)을 따른, 전체 두께를 점유하도록, 상기 장치(10)에 의해서 제조된 각각의 층이 적어도 하나의 금속 스트립(F1C1, F2C1, F1C2, F2C2, F3C2, F1C3, F2C3)으로 제조되고,
장치(10)는:
- 이전에 생성된 층에 대해서 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부(2)에 대해서 접촉되도록, 생성하고자 하는 층의 스트립의 부분을, 축(Z)을 따라, 프레스하기에 적합한 침착 수단(12);
- 이전에 생성된 층 상에서 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부 상에서, 생성하고자 하는 층의 스트립의, 상기 침착 수단에 의해서 프레스된, 부분의, 소위 융합된, 부분만을 융합 용접하기에 적합한 융합 수단(16)으로서, 융합 수단의 적용 후에, 융합되지 않은, 부분의 나머지가, 생성하고자 하는 층의 평면에 횡방향으로 배열되고, 이전에 생성된 층과 또는 그러한 층이 존재하지 않는 경우 지지부와 여전히 접촉되는, 상기 부분의 연부를 포함하는, 융합 수단(16); 및
- 상기 침착 수단 및 상기 융합 수단을, 제2 축(X)을 따라 서로 오프셋된 스트립의 몇 개의 상응하는 부분에 적용할 수 있게 하기 위해서, 제1 축(Z)에 수직인 제2 축(X)으로, 한편으로 생성하고자 하는 층의 스트립 및 다른 한편으로 침착 수단 및 융합 수단을, 서로에 대해서 이동시키기에 적합한 이동 수단을 포함하는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하기 위한 설비.
제12항에 있어서,
상기 융합 수단이 레이저(16)를 포함하는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하기 위한 설비.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 융합 수단이 적어도 하나의 저항 용접 전극을 포함하는, 3-차원적인 물체(O)를 제조하기 위한 설비.