KR20180125004A - 3차원 프린팅 기법 - Google Patents

3차원 프린팅 기법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180125004A
KR20180125004A KR1020187031377A KR20187031377A KR20180125004A KR 20180125004 A KR20180125004 A KR 20180125004A KR 1020187031377 A KR1020187031377 A KR 1020187031377A KR 20187031377 A KR20187031377 A KR 20187031377A KR 20180125004 A KR20180125004 A KR 20180125004A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molding material
material support
hopper
excess
support
Prior art date
Application number
KR1020187031377A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102206145B1 (ko
Inventor
랜돌 딘 웨스트
매트 지 드리거스
브렌트 이월드
Original Assignee
휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. filed Critical 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Publication of KR20180125004A publication Critical patent/KR20180125004A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102206145B1 publication Critical patent/KR102206145B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/214—Doctor blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/329—Feeding using hoppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/357—Recycling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/251—Particles, powder or granules

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

일 예시에 따라, 3D 프린팅 시스템에서 성형 재료를 분배하는 방법이 제공된다. 방법은 호퍼의 하부에 위치된 성형 재료 지지부를 이동시키는 단계 - 이동시키는 단계는 호퍼에 저장된 성형 재료가 성형 재료 지지부 상에 증착되게 함 - 와, 성형 재료를 성형 재료 지지부로부터 성형 플랫폼 상에 도포하여 성형 플랫폼 상에 성형 재료의 레이어를 형성하고, 잉여 성형 재료를 성형 재료 지지부로 다시 반환하도록 리코터를 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

3차원 프린팅 기법
3차원 프린팅 또는 3D 프린팅으로 더 널리 알려진 적층 가공(additive manufacturing)은 레이어 단위로 물체를 생성할 수 있다. 3D 프린팅 기술은 성형 플랫폼에서 성형 재료의 연속적인 레이어를 형성하고, 성형 재료의 각 레이어의 일부를 선택적으로 응고시킴으로써 물체의 레이어를 생성할 수 있다.
이제 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예시가 설명될 것이다.
도 1은 일 예시에 따른 성형 재료 분배 시스템의 블록도이다.
도 2(a)는 일 예시에 따른 호퍼의 개략적인 평면도이다.
도 2(b)는 일 예시에 따른 호퍼의 개략적인 단면도이다.
도 3(a)는 일 예시에 따른 호퍼의 개략적인 단면도이다.
도 3(b)는 일 예시에 따른 호퍼의 개략적인 단면도이다.
도 4는 일 예시에 따른 성형 재료 분배 컨트롤러의 블록도이다.
도 5는 일 예시에 따른 성형 재료 분배 시스템의 동작시키는 방법을 도시하는 흐름도이다.
분말 기반 3D 프린팅 시스템에서, 분말 성형 재료의 레이어가 성형 플랫폼에서 형성되고, 형성된 레이어의 일부가 선택적 응고 기술을 사용하여 선택적으로 응고되어 프린팅되는 3D 물체의 레이어가 형성된다. 융해제(fusing agent) 및 융해 에너지의 사용 및 레이저의 사용(예를 들어, 레이저 소결(laser sintering)) 등을 포함하는 다양한 선택적 응고 기술이 존재한다.
이제 도 1을 참조하면, 일 예시에 따른 성형 재료 분배 시스템(100)의 블록도가 도시된다. 성형 재료 분배 시스템(100)은 성형 플랫폼(102) 상에 분말 성형 재료의 얇은 레이어를 형성한다. 일 예시에서, 각 레이어는 약 10 내지 100 마이크론 두께의 범위일 수 있지만, 다른 예시에서는 더 얇거나 더 두꺼운 레이어를 형성할 수 있다. 성형 플랫폼(102)은 수직으로 움직일 수 있어서, 형성된 성형 재료의 각각의 레이어가 선택적으로 응고될 때, 성형 재료 레이어의 추가적인 레이어가 그 위에 형성될 수 있도록 성형 재료 레이어의 두께에 대응하는 거리만큼 낮아질 수 있다. 일 예시에서, 성형 플랫폼(102) 및 잉여 성형 재료 지지부(110)는 성형 재료 분배 시스템(100)이 하나의 부품이 되는 3D 프린터의 내장된 부분을 형성한다. 그러나, 다른 예시에서, 성형 플랫폼(102) 및 잉여 성형 재료 지지부(110)는 3D 프린팅 동작 동안에만 3D 프린터에 존재할 수 있는 제거 가능하게 삽입 가능한 3D 프린팅 성형 모듈의 부분일 수 있다. 그러나, 또 다른 예시에서, 잉여 성형 재료 지지부(110)는 3D 프린터의 일부를 형성할 수 있고, 성형 플랫폼(102)은 3D 프린팅 작업 동안에만 3D 프린터에 존재하는 3D 프린트 성형 모듈의 일부를 형성할 수 있다. 도 1에서, 성형 플랫폼(102) 및 잉여 성형 재료 지지부(110)는 점선으로 도시된다.
성형 재료 분배 시스템(100)은 성형 재료 분배기(104)를 포함한다. 본 예시에서, 성형 재료 분배기(104)는 하기에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 호퍼(hopper)의 형태를 갖는다. 호퍼(104)는 성형 재료 지지부(106) 위에 수직으로 위치된다.
일 예시에서, 성형 재료 지지부(106)는 연속적인 벨트의 형태이지만, 다른 예시에서는 슬라이딩식 강성 압반(sliding rigid platen)이 될 수있다.
성형 재료 지지부(106)는 성형 플랫폼에 인접하여 위치된다. 일 예시에서, 성형 재료 지지부(106)는 성형 플랫폼에 가장 가까운 성형 재료 지지부의 에지와 성형 플랫폼(102)의 대응 에지 사이에 갭이 존재하지 않도록 성형 플랫폼(102)의 에지에 접촉할 수 있도록 위치된다. 이로써 성형 재료 지지부(106)로부터 성형 플랫폼(102)으로 성형 재료를 효율적으로 전달할 수 있게 되고, 성형 재료 지지부(106)와 성형 플랫폼(102) 사이에 놓이는 성형 재료의 양을 최소화할 수 있다. 일부 예시에서, 고무, 실리콘 또는 다른 저 마찰 밀봉 장치와 같은 적절한 밀봉 메커니즘이 사용될 수 있다.
성형 재료 지지부(106)는 컨트롤러(112)의 제어하에 양방향으로 이동하도록 제어될 수 있다. 성형 재료 지지부(106)는 임의의 적절한 메커니즘(미도시)을 통해 이동될 수 있으며, 예를 들어, 성형 재료 지지부(106)가 연속적인 벨트이면, 벨트는 내부 지지 롤러 쌍에 장착될 수 있으며, 내부 지지 롤러 쌍의 적어도 하나는 모터에 의해 직접 또는 간접적으로 동력이 공급된다. 성형 재료 지지부(106)가 강성 압반의 형태인 경우, 압반은 톱니식(rack-and-pinion type) 메커니즘 또는 임의의 다른 적절한 메커니즘을 사용하여 이동될 수 있다.
호퍼(104)는 성형 재료 지지부(106)를 호퍼(104)로부터 멀어지는 제 1 방향으로 이동시킴으로써 다량의 성형 재료가 성형 재료 지지부(106) 상에 증착될 수 있도록 설계된다. 이로써, 예를 들어, 다량의 성형 재료가 밴드의 형태로 성형 재료 지지부(106) 상에 증착되어, 성형 재료 지지부 상의 성형 재료의 밴드 길이가 성형 플랫폼(102)에서 성형 재료의 원하는 레이어를 형성하는데 적합하게 된다. 호퍼(104)는 또한 성형 재료 지지부(106)상의 임의의 성형 재료가 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 성형 재료 지지부(106)를 이동시킴으로써 호퍼로 반환되도록 설계된다.
일 예시에 따른 호퍼(104)의 더욱 상세한 도면이 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된다.
도 2(a)는 성형 재료 지지부(106) 위에 위치된 호퍼(104)의 간략화된 평면도이다. 도 2(b)는 평면(A-A)을 통해서 본 호퍼(104)의 개략적인 단면도이다.
호퍼(104)는 일반적인 하우징(202)을 포함한다. 하우징(202)은 분말 성형 재료와 같은 성형 재료가 저장될 수 있는 개방형 내부 체적부(204)를 정의한다. 하우징(202)은 전방 벽(206)의 기저부와 성형 재료 지지부(106)의 상부 표면 사이의 포트(208)를 정의하는 경사진 전방 벽(206)을 형성한다. 포트(208)의 형태 및 치수는, 예를 들어, 호퍼에 저장될 성형 재료의 특성에 기초하여 선택될 수 있다. 성형 재료의 특성은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 성형 재료의 안식각(angle of repose); 성형 재료의 평균 입자 크기; 성형 재료의 유동 특성. 하우징(202)은 또한 경사진 내부 후방 벽(212)을 형성한다. 경사진 내부 후방 벽은 체적부(204) 내의 성형 재료가 중력 하에서 하강하여 성형 재료 지지부(106)에 의해 기저부에서 지지되는 성형 재료의 체적을 형성할 수 있게 한다. 하우징(202)은 포트(208)를 형성하는 호퍼의 전방 벽(206) 부분과는 별도로, 성형 재료 지지부(106)와 실질적인 밀봉부(seal)를 형성한다. 밀봉부는 호퍼 하우징의 기저부의 설계에 통합될 수 있거나, 성형 재료 지지부(106)의 움직임을 과도하게 방해하지 않는 실리콘 밀봉부 또는 다른 저 마찰 밀봉 재료와 같은 추가적인 밀봉 요소로 제공될 수 있다.
내부 체적부(204)에 저장될 수 있는 성형 재료의 양은 다수의 성형 재료의 레이어가 성형 플랫폼(102) 상에 형성되기에 충분할 수 있다. 일 예시에서, 호퍼(104)는 전체 3D 물체가 성형 플랫폼(102) 상에 생성되기에 충분한 성형 재료를 저장할 수 있도록 치수가 정해질 수 있다. 다른 예시에서, 호퍼(104)는 3D 프린팅 동작 중에 보충될 수 있다.
호퍼(104)는, 적절한 성형 재료를 포함하는 경우, 소위 초크 유동(choked-flow) 호퍼를 형성한다. 초크 유동 호퍼는 호퍼 내부의 성형 재료가 고유 안정성을 나타내도록 설계되어, 일단 충분한 양의 성형 재료가 호퍼 포트(28)의 구역에서 성형되었으면 호퍼 외부로의 성형 재료의 유동을 자동적으로 멈추거나 '초크'되게 한다. 이를 통해, 예를 들어, 호퍼(104)와 성형 재료 지지부(106) 사이에 움직임이 없는 경우에, 호퍼의 전체 내용물이 호퍼로부터 비워지는 것을 방지한다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 성형 재료 지지부(106)를 호퍼(104)로부터 멀리 이동시킴으로써 성형 재료가 호퍼(104)로부터 성형 재료 지지부(106) 상에 증착될 수 있다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 성형 재료 지지부(106)의 상부 표면을 호퍼를 향해 이동시킴으로써 성형 재료를 성형 재료 지지부(106)로부터 호퍼(104)로 반환시킬 수 있다. 성형 재료가 호퍼(104)로 반환하는 것을 돕기 위해, 도 2(a)에 도시된 바와 같은 한 쌍의 성형 재료 가이드(210)가 호퍼(104)의 각 측면에 제공된다. 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 성형 재료의 형태는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 호퍼 내의 성형 재료의 실제 형태를 나타내지는 않을 수 있음을 주목해야 한다.
성형 재료 지지부(106) 상에 증착된 성형 재료의 양과 증착된 성형 재료의 밴드의 형태는 포트(208)의 치수 및 형태에 의해 결정된다. 예를 들어, 증착된 성형 재료의 밴드의 높이는 포트(208)의 높이에 의해 결정되며, 증착된 성형 재료의 밴드의 폭은 포트(208)의 폭에 의해 결정된다. 도시된 예시에서, 포트(208)는 직사각형 형태를 갖지만, 다른 예시에서는 임의의 적합한 형태의 포트가 사용될 수 있다. 다른 가능한 형태는, 예를 들어, 삼각형 형태, 곡선 형태 등을 포함할 수 있다. 포트의 상이한 형태는 대응하는 형태를 갖는 성형 재료의 밴드를 생성할 수 있다.
성형 재료 지지부(106) 상에 증착된 성형 재료는 성형 플랫폼(102) 상에 성형 재료의 레이어를 형성하기 위해 리코터(108)에 의해 성형 플랫폼(102) 상에 도포될 수 있다. 예를 들어, 롤러 또는 와이퍼와 같은 임의의 적합한 리코터 메커니즘이 사용될 수 있다. 리코터(108)는, 예를 들어, 전동 또는 구동 캐리지(미도시) 상에 장착될 수 있다. 일 예시에서, 리코터(108)는 성형 재료 지지부(106)의 이동 축에 직교하는 축에서 이동할 수 있다.
리코터(108)가 통과한 후에 성형 플랫폼(102) 위에 남아 있은 잉여의 성형 재료는 성형 플랫폼(102)의(리코터의 이동 방향으로) 말단 에지에 인접하게 위치된 잉여 성형 재료 지지부(110) 상에 남아 있을 수 있다. 일 예시에서, 리코터(108)는, 잉여 성형 재료가 성형 플랫폼 위에 재도포될 수 있게 하고 나머지 잉여 성형 재료가 성형 재료 지지부(106)로 다시 이동되도록 하기 위해 남겨진 성형 재료를 전달할 수 있다. 일 예시에서, 리코터(108)는 성형 재료를 호핑하거나 상승시킴으로써 남은 성형 재료를 전달할 수 있다. 다른 예시에서, 잉여 성형 재료 지지부(110)는, 리코터가 그 위에 남겨진 성형 재료를 전달하도록 낮추어질 수있다.
성형 재료 지지부(106)에 반환된 잉여 성형 재료는 성형 재료 지지부를 적절한 거리만큼 역방향으로 이동시킴으로써 호퍼(104)로 반환될 수 있다.
전술한 성형 재료 분배 시스템(100)의 일반적인 동작은, 예를 들어, 컨트롤러(112)에 의해 제어될 수 있다. 컨트롤러(112)는 도 4에서 더욱 상세히 도시된다.
컨트롤러(400)는 마이크로프로세서와 같은 프로세서(402)를 포함한다. 프로세서(402)는, 예를 들어, 적절한 통신 버스(미도시)를 통해 메모리(404)에 연결된다. 메모리(404)는 프로세서(402)에 의해 실행될 때 컨트롤러(400)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 3D 프린터를 제어하게 하는 프로세서가 이해할 수 있는 3D 프린터 제어 명령어(406)를 저장한다. 이제 도 5를 추가적으로 참조하여 시스템(100)의 예시적인 동작이 설명될 것이다.
동작이 시작되기 전에, 호퍼(104)는 적절한 양의 성형 재료로 채워지며, 리코터(108)는 도 1에 도시된 바와 같이 초기 위치에 위치된다.
502에서, 컨트롤러(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 호퍼(104)로부터 멀어지는 제 1 방향으로 이동하도록 성형 재료 지지부(106)를 제어하여 성형 재료의 밴드가 성형 재료 지지부(106)에 증착되도록 한다. 일 예시에서, 컨트롤러(400)는 성형 플랫폼(102)의 폭과 적어도 동일한 거리만큼 이동하도록 성형 재료 지지부를 제어하여, 증착된 성형 재료의 밴드가 성형 플랫폼(102)의 전체 폭을 따라 연장되도록 한다. 이로써 성형 재료가 이후에 성형 플랫폼(102)의 전체 표면에 도포될 수 있게 된다.
또 다른 예시에서, 컨트롤러(400)는 성형 플랫폼(102)의 폭보다 작은 거리를 이동하도록 성형 재료 지지부를 제어하여, 증착된 성형 재료의 밴드가 성형 플랫폼(102)의 폭의 일부분만을 따라 연장되도록 한다. 이로써 성형 재료가 이후에 성형 플랫폼(102)의 일부분에 도포될 수 있게 된다. 이는, 예를 들어, 작은 물체를 3D 프린팅하는 경우와 같이, 성형 플랫폼의 일부분만을 사용하여 물체를 3D 프린팅하는 경우에 유용할 수 있다.
504에서, 컨트롤러(400)는 재도포기(108)가 성형 재료 지지부(106)와 성형 플랫폼(102) 위로 이동하여, 성형 플랫폼(102)의 표면 위의 성형 재료 지지부(106)에 증착된 성형 재료의 밴드를 도포함으로써 성형 재료의 레이어가 형성되도록 제어한다. 성형 재료의 최초 레이어가 성형 플랫폼의 표면 위에 직접 형성될 것인 반면, 성형 재료의 후속하는 레이어는 이전에 형성된 성형 재료의 레이어 상에 형성될 것이라는 것을 이해할 것이다.
컨트롤러(400)는 리코터(108)가 잉여 성형 재료 지지부(110)의 위에 있을 경우 리코터(108)를 멈추게하여, 잉여 형성 재료가 잉여 성형 재료 지지부(110)에 남아 있게 한다.
506에서, 컨트롤러(400)는 잉여 성형 재료를 성형 재료 지지부(110)로부터 옮기지 않고, 성형 재료 지지부(110)상의 잉여 성형 재료를 넘어 먼 쪽으로 이동 하도록 리코터(108)를 제어한다. 일 예시에서, 이러한 동작은 리코터를 잉여 성형 재료의 체적의 높이 이상으로 높이고, 리코터를 잉여 성형 재료를 지나서 이동시킨 다음, 리코터를 초기 높이로 낮춤으로써 달성될 수 있다. 다른 예시에서, 이러한 동작은 성형 재료 지지부를 적절한 거리만큼 낮추고, 리코터를 잉여 성형 재료를 넘어서 움직이게 한 다음, 성형 재료 지지부를 초기 높이까지 높임으로써 달성될 수 있다. 다른 예시에서, 다른 적절한 메커니즘이 사용될 수 있다.
508에서, 컨트롤러(400)는 리코터(108)가 잉여 성형 재료를 성형 플랫폼 위에 도포하고, 잉여 성형 재료를 성형 재료 지지부(106) 상에 두도록 제어한다.
510에서, 컨트롤러(400)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 성형 재료 지지부(106)를 역방향으로 이동시켜, 성형 재료 지지부(106)에 남아있는 잉여 성형 재료를 다시 호퍼(104)로 반환시키도록 제어한다. 일 예시에서, 성형 재료 지지부(106)가 역방향으로 이동되기 전에, 리코터(108)는 짧은 거리만큼 후방으로 이동하여 더 이상 성형 재료 지지부 위에 있지 않게 함으로써, 성형 재료 지지부 상의 잉여 성형 재료가 방해받지 않고 호퍼(104)로 반환할 수 있게 한다. 전술한 바와 같이, 호퍼(104)의 형태와 호퍼 성형 재료 가이드(210)가 잉여 성형 재료를 호퍼(140) 쪽으로 이동시킴으로써 성형 재료 지지부(106) 상의 잉여 성형 재료를 호퍼(104)로 반환시킨다. 모든 잉여 성형 재료가 호퍼(104)로 반환되도록 하기 위해, 컨트롤러(400)는 성형 재료 지지부(106)가 성형 재료의 밴드를 최초로 증착하기 위해 제 1 방향으로 초기에 이동되었던 거리와 적어도 동일한 거리만큼 역방향으로 이동하도록 제어한다. 일 예시에서, 모든 성형 성형 재료가 호퍼로 반환되도록하기 위해, 추가적인 거리, 예를 들어, 약 5 내지 20cm의 이동 거리가 추가될 수 있다.
512에서, 컨트롤러(400)는 도 1에 도시된 바와 같은 초기 위치로 리코터(108)가 이동하도록 제어하여, 성형 재료 분배 사이클을 완료한다. 일단 성형 플랫폼(102) 상에 형성된 성형 재료의 레이어에 적절한 선택적 응고 공정이 수행되면, 컨트롤러(400)는 성형 재료의 추가적인 레이어를 형성하기 위해 공정(502) 내지 공정(512)을 반복할 수 있다.
일 실시예에서, 호퍼(104)에 의해 성형 재료 지지부(106)에 증착된 성형 재료의 밴드는 직사각형 프로파일을 가지며, 밴드의 높이는 밴드의 폭에 비해 작다. 일 예시에서, 밴드의 높이는 밴드의 폭의 약 1 % 내지 10 %의 범위에 있을 수 있지만, 다른 예시에서는 다른 높이 대 폭의 비율이 선택될 수 있다. 이러한 밴드를 형성하는 한 가지 이유는, 일부 3D 프린팅 시스템이 예열 램프와 같은 예열 시스템(pre-heating systems)을 사용하여 성형 재료가 성형 플랫폼(102) 위에 도포되기 전에 성형 재료를 예열하기 때문이다. 높이가 낮고 폭이 넓은 밴드를 갖는 것은 성형 재료 지지부(106) 상에 형성된 성형 재료의 밴드의 효율적이고 신속한 예열을 가능하게 한다. 또한, 호퍼의 외부(즉, 성형 재료 지지부)에서 성형 재료의 예열을 수행하는 것은 예열시에 끈적해 지거나 유동 특성이 수정되는 성형 재료를 사용할 때 유용할 수 있다. 이는 호퍼(104) 내의 성형 재료가 냉각 상태를 유지하게 하고, 호퍼(104) 내의 성형 재료 특성에 발생하는 임의의 변화를 최소화시킨다.
성형 재료 분배 사이클의 끝에서 잉여 성형 재료를 호퍼(104)로 반환함으로써, 각각의 성형 재료 분배 사이클이 공지된 상태로부터 시작할 수 있게 된다. 이런 방식으로, 각 사이클 마다 공지된 양의 성형 재료가 성형 재료 지지부(106) 형성되어, 성형 플랫폼(102)상에 성형 재료의 각 레이어가 처리됨에 있어 일관성 및 정확성을 증가시키는 것을 돕는다.
일 예시에서, 성형 재료 지지부(106)는 가열될 수 있거나, 예를 들어, 성형 재료 지지부(106) 아래에 배치되는 성형 재료 지지부 가열기에 근접하도록 이동될 수 있다. 이러한 방식으로, 성형 재료 지지부(106) 상에 형성된 성형 재료의 밴드는 오버헤드 가열 램프의 사용없이 예열될 수있다.
본 명세서에 설명된 예시는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 실현될 수 있음을 이해할 것이다. 임의의 그러한 소프트웨어는, 예를 들어, 삭제가능한지 또는 재기록이 가능한지 여부와 상관없이 ROM과 같은 저장 디바이스와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치의 형태로, 또는 RAM, 메모리 칩, 디바이스 또는 집적 회로와 같은 메모리의 형태로, 또는 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프와 같은 광학적으로 또는 자기적으로 판독가능한 매체 상에 구현될 수 있다. 저장 디바이스 및 저장 매체는, 실행될 경우, 본 명세서에 설명된 예시를 구현하는 프로그램 및 프로그램들을 저장하기에 적합한 머신 판독가능 저장 장치의 예시라는 것을 이해할 것이다. 따라서, 일부 예시는 임의의 선행하는 청구항에 청구된 시스템 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램과, 그러한 프로그램을 저장하는 머신 판독가능 저장 장치를 제공한다. 또한, 일부 예시는 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 전달될 수 있다.
본 명세서(첨부된 청구 범위, 요약 및 도면을 포함함)에 개시된 모든 특징부 및/또는 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 모든 동작은 임의의 조합으로 조합될 수 있지만, 그러한 특징 및/또는 동작 중 적어도 일부는 상호 배타적이다.
명세서(첨부된 청구 범위, 요약 및 도면을 포함함)에 개시된 각각의 특징부는, 별도로 명시되지 않는 한, 동일하거나 동등하거나 유사한 목적을 수행하는 대체 특징부로 대체될 수 있다. 따라서, 별도로 명시적으로 언급되지 않는 한, 개시된 각 특징부는 일반적인 일련의 동등하거나 유사한 특징부의 일 예시에 불과하다.

Claims (15)

  1. 이동식 성형 재료 지지부 위에 위치되어 상기 이동식 성형 재료 지지부 상에 성형 재료(build material)를 증착하는 호퍼(hopper) - 상기 이동식 성형 재료 지지부는 성형 플랫폼에 인접하여 위치되고 제 1 축으로 이동될 수 있음 - 와,
    상기 성형 재료 지지부 상에 증착된 성형 재료를 사용하여 상기 성형 플랫폼 상에 분말의 레이어를 형성하는 리코터(recoater)와,
    컨트롤러를 포함하되, 상기 컨트롤러는
    상기 성형 재료 지지부를 상기 제 1 축의 제 1 방향으로 이동시켜 성형 재료의 밴드가 상기 성형 재료 지지부 상에 분배되도록 제어하고,
    상기 리코터를 상기 성형 플랫폼 위에서 이동시켜 성형 재료의 레이어를 상기 성형 플랫폼 상에 형성하고 임의의 잉여 분말을 상기 성형 재료 지지부로 반환하도록 제어하는
    3차원 프린터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 또한 상기 성형 재료 지지부를 상기 제 1 방향과 반대 방향으로 이동하도록 제어하여, 상기 성형 재료 지지부 상의 임의의 잉여 성형 재료를 상기 호퍼로 반환하는
    3차원 프린터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 호퍼의 기저부(base)는
    상기 성형 재료 지지부와 실질적인 밀봉부(seal)를 형성하고,
    상기 성형 재료 지지부가 상기 호퍼로부터 멀어지도록 이동하는 경우 성형 재료가 상기 호퍼로부터 유출되며, 상기 성형 재료 지지부가 상기 호퍼 쪽으로 이동하는 경우 성형 재료가 상기 호퍼로 유입되는 포트를 정의하는
    3차원 프린터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 호퍼는 분말 성형 재료와 함께 사용되는 초크 유동(choked-flow) 호퍼인
    3차원 프린터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 재료 지지부는 연속적인 벨트인
    3차원 프린터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 성형 재료 지지부로부터 상기 성형 플랫폼을 거쳐 잉여 성형 재료 지지부까지 성형 재료를 도포하고,
    상기 성형 재료 지지부 상의 임의의 잉여 성형 재료 너머로 상기 리코터를 이동시키고,
    상기 잉여 성형 재료 지지부로부터 상기 성형 플랫폼을 거쳐 상기 성형 재료 지지부까지 성형 재료를 도포
    하도록 상기 리코터를 제어함으로써 임의의 잉여 분말을 상기 성형 재료 지지부로 반환하도록 상기 리코터를 제어하는
    3차원 프린터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 잉여 성형 재료 지지부를 낮추고, 상기 잉여 성형 재료 지지부 상의 임의의 잉여 성형 재료를 넘어서 상기 리코터를 이동시키고, 상기 잉여 성형 재료 지지부를 초기 높이까지 높임으로써 임의의 잉여 성형 재료 너머로 상기 리코터를 이동시키는
    3차원 프린터.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 리코터의 높이를 높이고, 상기 잉여 성형 재료 지지부 상의 임의의 잉여 성형 재료를 넘어서 상기 리코터를 이동시키고, 상기 리코터의 높이를 초기 높이까지 복귀시킴으로써 임의의 잉여 성형 재료 너머로 상기 리코터를 이동시키는
    3차원 프린터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 플랫폼은
    3D 프린팅 시스템의 통합 부분과,
    제거 가능하게 삽입 가능한(removably insertable) 3D 프린팅 성형 모듈의 부품 중 하나인
    3차원 프린터.
  10. 3D 프린팅 시스템에서 성형 재료를 분배하는 방법으로서,
    호퍼의 하부에 위치된 성형 재료 지지부를 이동시키는 단계 - 상기 이동시키는 단계는 상기 호퍼에 저장된 성형 재료가 상기 성형 재료 지지부 상에 증착되게 함 - 와,
    성형 재료를 상기 성형 재료 지지부로부터 성형 플랫폼 위에 도포하여 상기 성형 플랫폼 상에 성형 재료의 레이어를 형성하고, 임의의 잉여 성형 재료를 상기 성형 재료 지지부로 다시 반환하도록 리코터를 이동시키는 단계를 포함하는
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 성형 재료 지지부 상의 임의의 잉여 성형 재료가 상기 호퍼로 반환되게 하도록 상기 성형 재료 지지부를 이동시키는 단계를 더 포함하는
    방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 성형 재료 지지부는 상기 성형 플랫폼의 폭에 대응하는 길이만큼 이동되어 상기 성형 플랫폼의 전체 표면 위에 성형 재료의 레이어가 형성되게 하는
    방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 성형 재료 지지부는 상기 성형 플랫폼의 폭보다 작은 길이만큼 이동되어 상기 성형 플랫폼의 표면의 일부 위에 성형 재료의 레이어가 형성되게 하는
    방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    성형 재료를 도포하기 위해 상기 리코터를 상기 성형 재료 지지부로부터 상기 성형 플랫폼을 거쳐 잉여 성형 재료 지지부로 이동시키는 단계와,
    상기 잉여 성형 재료 지지부 상의 임의의 잉여 성형 재료 위로 상기 리코터를 이동시키는 단계와,
    임의의 잉여 성형 재료를 도포하기 위해 상기 리코터를 상기 잉여 성형 재료 지지부로부터 상기 성형 플랫폼을 거쳐 다시 상기 성형 재료 지지부로 이동시키는 단계를 더 포함하는
    방법.
  15. 3D 프린터용 성형 재료 분배 시스템으로서,
    이동식 성형 재료 지지부 위에 위치되어 상기 이동식 성형 재료 지지부 상에 성형 재료를 증착하는 호퍼 - 상기 이동식 성형 재료 지지부는 성형 플랫폼에 인접하여 위치되고 제 1 축으로 이동될 수 있음 - 와,
    상기 성형 재료 지지부 상에 증착된 성형 재료를 사용하여 상기 성형 플랫폼 상에 분말의 레이어를 형성하는 리코터와,
    컨트롤러를 포함하되, 상기 컨트롤러는
    상기 성형 재료 지지부를 상기 제 1 축의 제 1 방향으로 이동시켜 성형 재료의 레이어가 상기 성형 재료 지지부 상에 분배되도록 제어하고,
    상기 리코터를 상기 성형 플랫폼 위에서 이동시켜 성형 재료를 상기 성형 플랫폼 상에 도포하고 임의의 잉여 분말을 상기 성형 재료 지지부로 반환하도록 제어하고,
    상기 성형 재료 지지부를 상기 제 1 방향과 반대 방향으로 이동시켜 상기 성형 재료 지지부 상의 임의의 잉여 성형 재료를 상기 호퍼로 반환하도록 제어하는
    성형 재료 분배 시스템.
KR1020187031377A 2016-08-31 2016-08-31 3차원 프린팅 기법 KR102206145B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2016/049741 WO2018044301A1 (en) 2016-08-31 2016-08-31 Three-dimensional printing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180125004A true KR20180125004A (ko) 2018-11-21
KR102206145B1 KR102206145B1 (ko) 2021-01-21

Family

ID=61309333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187031377A KR102206145B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 3차원 프린팅 기법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11148367B2 (ko)
EP (1) EP3433074B1 (ko)
JP (1) JP6689410B2 (ko)
KR (1) KR102206145B1 (ko)
CN (1) CN109153179B (ko)
BR (1) BR112018072226A2 (ko)
WO (1) WO2018044301A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6880492B2 (ja) * 2017-03-17 2021-06-02 株式会社リコー 三次元造形装置、三次元造形物の製造方法及びプログラム
EP3418033B1 (de) * 2017-06-19 2020-01-01 Cubicure GmbH Verfahren und vorrichtung zur lithographiebasierten generativen fertigung von dreidimensionalen formkörpern

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502500A (ja) * 1999-06-21 2003-01-21 イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ 三次元部品を積層的に製造する装置へ粉末を供給するための装置
JP2008540100A (ja) * 2005-05-11 2008-11-20 アルカム・アクチボラゲット 粉末塗布システム
JP2009279928A (ja) * 2008-04-21 2009-12-03 Panasonic Electric Works Co Ltd 積層造形装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6007318A (en) 1996-12-20 1999-12-28 Z Corporation Method and apparatus for prototyping a three-dimensional object
US6213168B1 (en) 1997-03-31 2001-04-10 Therics, Inc. Apparatus and method for dispensing of powders
WO2004106041A2 (en) 2003-05-23 2004-12-09 Z Corporation Apparatus and methods for 3d printing
JP2009508723A (ja) * 2005-09-20 2009-03-05 ピーティーエス ソフトウェア ビーブイ 三次元物品を構築する装置及び三次元物品を構築する方法
CN101495294B (zh) * 2006-05-26 2013-03-13 3D系统公司 用于处理三维打印机中材料的装置和方法
US8568124B2 (en) 2011-04-21 2013-10-29 The Ex One Company Powder spreader
EP2892708B1 (en) * 2012-09-05 2018-10-10 Aprecia Pharmaceuticals LLC Three-dimensional printing system and equipment assembly
US8888480B2 (en) 2012-09-05 2014-11-18 Aprecia Pharmaceuticals Company Three-dimensional printing system and equipment assembly
WO2014095208A1 (en) 2012-12-17 2014-06-26 Arcam Ab Method and apparatus for additive manufacturing
US9550207B2 (en) * 2013-04-18 2017-01-24 Arcam Ab Method and apparatus for additive manufacturing
CN103753968B (zh) * 2014-01-07 2015-10-28 清华大学 用于三维打印系统的粉末铺平装置和三维打印系统
WO2015151831A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 シーメット株式会社 三次元造形装置の粉体材料供給装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502500A (ja) * 1999-06-21 2003-01-21 イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ 三次元部品を積層的に製造する装置へ粉末を供給するための装置
JP2008540100A (ja) * 2005-05-11 2008-11-20 アルカム・アクチボラゲット 粉末塗布システム
JP2009279928A (ja) * 2008-04-21 2009-12-03 Panasonic Electric Works Co Ltd 積層造形装置

Also Published As

Publication number Publication date
BR112018072226A2 (pt) 2019-02-12
CN109153179A (zh) 2019-01-04
EP3433074A1 (en) 2019-01-30
US20210187853A1 (en) 2021-06-24
WO2018044301A1 (en) 2018-03-08
EP3433074B1 (en) 2021-08-11
KR102206145B1 (ko) 2021-01-21
JP6689410B2 (ja) 2020-04-28
US11148367B2 (en) 2021-10-19
EP3433074A4 (en) 2019-11-13
JP2019521005A (ja) 2019-07-25
CN109153179B (zh) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210114106A1 (en) Selective material dispensing in additive manufacturing
JP4857056B2 (ja) 粉末焼結積層造形装置及び粉末焼結積層造形方法
US10513105B2 (en) Device and method for constructing a layer body
US11260591B2 (en) Supplying build material
JP4787204B2 (ja) 固体イメージングに使用するための材料供給張力・トラッキング装置
US11351727B2 (en) Three-dimension printing system and method
EP1852244A2 (en) Material delivery system for use in solid imaging
US10596760B2 (en) Supplying build material
JP2021503398A (ja) 三次元物体の製造のための方法および装置
KR102206145B1 (ko) 3차원 프린팅 기법
CN111465483B (zh) 构建材料分配装置
US20190061254A1 (en) Moveable belt to carry a build material
US10994483B2 (en) Dual roller assembly for spreading material in additive manufacturing apparatus
US20210331413A1 (en) Controlling energy source in three-dimensional printing
JP2013538705A (ja) プラスチック成形機用の塗布器
CN203876232U (zh) 一种fdm的3d扫描打印装置
CN109153185B (zh) 加热构建材料
JP2005169878A (ja) 三次元物体の造形方法および造形装置
JP3380367B2 (ja) 三次元造形装置および方法
US20230256516A1 (en) System and method of 3d printing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant