KR20190004811A - 3차원 프린터용 미세 분말 리코터 - Google Patents

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앤드류 피. 클레인
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Abstract

본 발명은 미세 분말용 분말층 3차원 프린터 리코터에 관한 것이다. 리코터는 빌드 분말을 수용하는 호퍼부 및 개구부로 구성된 제어 가능한 진동형 이동식 분말 공급기를 포함한다. 상기 개구부는 이를 통해 분말을 상기 개구부 옆에 위치하는 챔버내로 제어가 가능하게 측면 배출하며, 그 바닥의 적어도 일부는 메쉬로 덮여있다. 또한 상기 리코터는 진동기를 포함한다. 상기 진동기는 상기 이동식 분말 공급기에 작동 가능하게 결합되고, 선택적으로 상기 분말을 호퍼로부터 상기 개구부를 통해 이동시켜 상기 메쉬를 통해 배출한다. 실시예에 있어서, 평활 장치는 상기 공급된 분말의 밀도 레벨을 선택적 양으로 압축한다. 또한, 본 발명은 이러한 리코터를 구비하는 분말층 3차원 프린터에 관한 것이다.

Description

3차원 프린터용 미세 분말 리코터
본 발명은 3차원 프린팅용 분말 리코터 및 이러한 리코터를 구비하는 3차원 프린터기에 관한 것이다.
오늘날에는 다양한 유형의 3차원 프린터기, 즉 하나 이상의 물질을 체계적으로 증착하여 3차원 물품의 전자적 형상을 물품 자체로 변환하는 장치가 있다. 본 발명에 의한 장치는 분말이 연속적으로 증착된 층의 미리 선택된 영역을 선택적으로 결합시켜 3차원 물품을 생성하는 3차원 프린터와 같은 유형에 특히 유용하다. 본 원에서는 이러 유형의 3차원 프린터를 "분말층 3차원 프린터"라 지칭하는데, 이는 이러한 프린터에 의한 3차원 물품의 구성이 분말층을 빌드(build) 물질로 이용하기 때문이다. 이러한 유형의 분말층 3차원 프린터의 예는 특정한 예에 제한되지 않으며, 결합제 분사 3차원 프린터, 선택적 소결방식 3차원 프린터, 및 전자빔 용융방식 3차원 프린터 등을 포함한다.
"분말"이라는 용어를 본 발명이 속하는 기술분야에서 종종 "입자화 물질" 또는 "입자"로 지칭한다는 것으로 이해하며, 용어 "분말"은 본 원에서 이러한 3차원 프린터기에서 층 형성 물질로 사용되는 임의의 명칭의 물질을 의미하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 분말은 예를 들어 금속, 입자, 세라믹, 탄소, 흑연, 조성 물질, 광물질 등과 같이 입자의 형태를 유지 할 수 있는 임의의 유형의 물질을 포함할 수 있다. "빌드 분말"이라는 용어는 본 원에서 분말층을 형성하는데 사용되는 분말을 지칭하는데 사용되며 분말층 3차원 프린터기는 이로부터 물품을 제조한다.
분말층 3차원 프린터기의 작동 시, 빌드 분말의 제 1층이 수직적으로 색인되는 빌드 플랫폼 상에 증착된 다음, 연속적 분말층이 제1 분말층 위에 한번에 한층씩 증착된다. 하나 이상의 3차원 물품이 제조되는 동안, 선택된 분말층의 선택된 일부는 그 일부에서 분말과 결합하도록 처리된다. 총체적으로, 서로 결합되지 않은 증착된 분말층 영역을 본 원에서는 "분말베드(bed)"라 지칭한다.
분말층을 형성하는 공정을 본 발명이 속하는 기술분야 및 본원에서는 "리코팅(recoating)"이라 지칭한다. 리코팅을 수행하는 특정 분말층 3차원 프린터 장치 또는 장치들의 조합을 본 발명이 속하는 기술분야 및 본 원에서 "분말 리코터" 또는 간단하게 "리코터"로 지칭한다.
일부 분말층 3차원 프린터기에서, 각각의 분말층은 개방형 상부 정지식 분말 저장조로부터 설정량의 빌드 분말을 이송시켜 분말층을 형성하는데, 먼저 저장조내 분말을 지지하는 플랫폼을 상향으로 인덱싱하고 설정량을 저장조 벽 위로 상승시킨다. 그런 후, 상기 분량의 분말을 예를 들어 닥터 블레이드(doctor blade) 또는 역회전 롤러 등을 통해 빌드 플랫폼 또는 분말 베드의 상부를 가로질러 밀어 넣어 분말층을 형성한다. 이러한 리코터의 예는 시마(Cima) 등의 미국특허 제 5,387,380호에 개시되어 있다. 이러한 리코터는 통상 상대적으로 작은 분말 베드, 즉 수십 센티미터 이하의 리코팅 방향 길이의 분말 베드용으로 그 사용이 제한적이다.
일부 분말층 프린터에 있어서, 각각의 분말층은 이동식 분말 공급기를 포함하는 리코터에 의해 빌드 플랫폼 또는 잔존하는 분말 베드 상에 증착 된다. 여기서, 이동식 분말 공급기는 빌드 플랫폼 또는 분말 베드를 가로질러 이동하며 빌드 분말을 개방형 슬릿을 통해 공급한다. 이러한 리코터의 예는 호프만 등의 미국특허 제 7,799,253 호에 개시되어 있다. 이러한 리코터는 분말층의 상부를 평활하게 하는 임의의 장치를 포함 할 수도 또는 포함하지 않을 수도 있다. 본 원에서 사용된 “평활(smoothen)”이라는 용어는 다량의 분말에 대한 조작으로 해석 되어야 할 것이다. 이로써 (a) 분말의 양 중 적어도 일부를 층안에 형성하고, (b) 상기 분말의 양을 포함하는 층의 표면 중 적어도 일부를 덜 거칠게 만들고, (c) 상기 분말의 양을 포함하는 층의 적어도 일부를 압축한다. 분량의 분말을 평활하게 하는 기계를 본원에서는 “평활 장치”라 지칭한다.
최근, 이동식 분말 공급장치로부터 분말을 공급하는 분말층 3차원 프린터용 리코터가 개발되고 있다. 이동식 분말 공급장치의 측면 또는 하부에는 메쉬, 즉 스크린 또는 체가 결합되어 있어서, 분말이 메쉬를 통해 분말 베드 위로 공급 된다. 이러한 리코터의 예는 불러(Buller) 등의 미국특허 제 9,254,535 B2호에 개시되어 있다. 이러한 리코터는 분말층의 상부를 평활하게 하는 임의의 장치를 포함 할 수도 또는 포함하지 않을 수도 있다.
선행기술의 이동식 분말 공급장치를 포함하는 리코터는 미세분말의 사용에는 적합하지 않다는 문제점이 있다. 본 원에서 사용된 바와 같이, 미세분말이라는 용어는 이동문제 및/또는 응집문제에 취약한 빌드 분말로, 이는 빌드 분말이 표면-관련 힘이 중력과 무관하지 않기 때문이다. 일반적으로, 미세 분말의 평균 유효 직경은 20 마이크론 미만이지만, 일부 높은 수준의 표면-관련 힘을 갖는 일부 분말 물질의 경우, 미세 분말 정의 내에 있는 평균 유효 직경은 20 마이크론보다 크다. 표면-관련 힘은 하나의 입자가 본질적으로 다른 입자를 끌어당기는 힘을 포함 할 뿐만 아니라 흡착된 수분과 같은 입자의 표면을 적어도 부분적으로 코팅하는 물질로부터 발생하는 힘을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 미세분말용 분말층 3차원 프린터 리코터에 관한 것이다. 본 발명의 리코터는 빌드 분말을 수용하는 호퍼부 및 개구부로 구성된 제어 가능한 진동형 이동식 분말 공급기를 포함한다. 상기 개구부는 이를 통해 분말을 상기 개구부 옆에 위치하는 챔버내로 제어가 가능하게 측면 배출하며, 그 바닥의 적어도 일부는 메쉬로 덮여있다. 또한 상기 리코터는 상기 이동식 분말 공급기에 작동 가능하게 결합되고, 선택적으로 상기 분말을 상기 호퍼로부터 상기 개구부를 통해 이동시켜 상기 메쉬를 통해 배출하게 하는 진동기를 포함한다. 이러한 리코터는 미세분말 공급에 대한 전술한 문제점을 극복한다 하더라도, 일부 실시예에서, 상기 리코터는 분말층 3차원 프린팅을 위해 임의의 크기 또는 유형의 빌드 분말을 공급할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일부 실시예에서, 본 발명의 리코터는 또한 평활 장치를 포함하여 상기 메쉬로 부터 공급된 상기 분말을 평활하게 한다. 평활 장치의 예로 롤러, 역회전 롤러, 닥터 블레이드 및 다짐 압판(tamping platen) 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 평활 장치는 상기 공급된 분말의 밀도 레벨을 선택적 양으로 압축한다.
또한 본 발명은 앞서 두 문단에 걸쳐 설명한 상기 리코터를 구비하는 분말층 3차원 프린터에 관한 것이다.
본 발명은 미세 분말과 함께 사용하기에 적합한 분말층 삼차원 프린터 리코터를 제공한다.
본 발명의 특성 및 장점에 대한 중요성은 첨부된 도면을 참조로 더욱 잘 이해 될 것이다. 그러나, 도면은 단지 예시의 목적으로 고안된 것이지 본 발명의 범위를 정의하는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.
도1은 분말층 3차원 프린터(10) 형태의 실시예에 대한 개략 사시도를 도시한다.
도2a 내지 2c는 실시예에 따른 리코터(22)의 정면, 배면 및 하부면 각각의 사시도이다.
도3a는 리코터(22)의 나머지 부분을 제외한 도2a에 도시된 절단면(3-3)을 따라 절단된 분말 공급기(24)의 사시 단면도이다.
도3b는 도3a의 점선 박스(3B) 내의 파우더 공급기(24) 저부의 측 단면 확대도이다.
도4는 이동 지지 장치를 제외한 분말 공급기 실시예, 즉 분말 공급기(60)의 사시 단면도이다.
본 발명의 일부 바람직한 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련된 기술자가 과도한 실험을 수행하지 않고도 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 기술 된다. 그러나, 여기에 기재된 제한된 수의 바람직한 실시예가 청구범위에 기술된 본 발명의 범주를 결코 제한하지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
본 특허 문서 어디서든 범위의 값을 기술 할 때에는 마치 개개의 모든 점이 명확하게 기술된 것과 같이 상기 범위가 마지막 점과 그 사이의 모든 점들을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
달리 언급하지 않는 한, 본원에서 사용된 “약” 및 “실질적인”라는 용어는 “약” 또는 “실질적인”이란 용어가 변경하는 가치 또는 조건과 관련된 통상적인 측정 및/또는 제조의 제한을 의미하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 다르게 명시하지 않는 한, 본원에서는 사용되는 “실시예”라는 용어는 본 발명의 실시예를 의미한다.
“이동식 분말 공급 장치” 는 빌드 플랫폼 또는 분말 베드를 가로질러 제어 가능하게 이동하고, 빌드 플랫폼 또는 분말 베드를 가로질러 횡단함으로써 빌드 플랫폼 또는 분말 베드 상에 빌드 분말을 공급하는 장치를 의미하는 것으로 해석 되어야 할 것이다.
본 발명의 리코터는 분말층 3차원 프린터기에 특히 유용하다. 상기 리코터는 모든 유형의 분말층 3차원프린터기에 사용 될 수 있으나, 간결한 설명을 위해 본 원에서 언급되는 분말층 3차원 프린터기의 유일한 유형은 결합제-분사 3차원 프린터 유형이다. 결합제-제팅 3차원 프린터기는 잉크젯 프린팅용으로 개발된 것과 유사한 프린트 헤드(print head)를 사용하여 결합제 분사를 실행하기 때문에 이 기술분야에서는 종종 “3차원 잉크젯 프린터”라 불리기도 한다. 기본 결합제 분사 3차원 프린팅 프로세스는 1980년대에 발명되었고 매사추세츠 공과대학(MIT)에서 1990년대에 개발되었으며, 다음의 미국특허에 개시되었다: 시마(Cima) 등의 미국특허 제 5,387,380호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 5,490,882호, 시마(Cima) 등의 미국특허 제 5,490,962호, 시마(Cima) 등의 미국특허 제 5,518,680호, 브레트(Bredt) 등의 미국특허 제5,660,621호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 5,775,402호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 5,807,437호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 5,814, 161호, 브레트(Bredt) 등의 미국특허 제 5,851,465호, 시마(Cima) 등의 미국특허 제 5,869,170호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 5,940,674호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,036,777호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,070,973호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6, 109,332호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6, 112,804호, 버칸티(Vacanti) 등의 미국특허 제 6,139,574호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,146,567호, 버칸티(Vacanti) 등의 미국특허 제 6, 176,874호, 그리피스(Griffith) 등의 미국특허 제 6, 197,575호, 몬크하우스(Monkhouse) 등의 미국특허 제 6,280,771호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,354,361호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,397,722호, 셔우드(Sherwood) 등의 미국특허 제 6,454,811호, 유(Yoo) 등의 미국특허 제 6,471,992호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,508,980호, 몬크하우스(Monkhouse) 등의 미국특허 제 6,514,518호., 시마(Cima) 등의 미국특허 제 6,530,958호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,596,224호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 6,629,559호, 트응(Teung) 등의 미국특허 제 6,945,638호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 7,077,334호, 삭스(Sachs) 등의 미국특허 제 7,250, 134호, 파유모(Payumo) 등의 미국특허 제 7,276,252호, 프라이스(Pryce) 등의 미국특허 제 300,668호, 서디(Serdy) 등의 미국특허 제 815,826호, 프라이스(Pryce) 등의 미국특허 제7,820,201호, 파유모(Payumo) 등의 미국특허 제 7,875,290호, 프라이스(Pryce) 등의 미국특허 제 7,931,914호, 왕 등의 미국특허 제 8,088,415호, 브레트(Bredt) 등의 미국특허 제 8,211,226호, 및 왕 등의 미국특허 제 8,465,777호.
설명의 편의상, 본 발명의 리코터로부터의 분말 배출은 소정량의 분말로 본 원의 몇몇 곳에서 기술 된다. 본 발명은 리코터로부터 배출되는 분말의 양 및 분말이 리코터로부터 배출되는 속도 중 하나 또는 모두를 제어하는 것을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1을 참조하면, 분말층 3차원 프린터(10) 형태의 실시예에 대한 개략 사시도를 도시한다. 분말층 3차원 프린터(10)는 수직적으로 색인되는 빌드 플랫폼(미 도시)을 구비하고 분말 베드(14)를 포함하는 제거 가능한 빌드 박스(12), 리코터(16) 및 선택적으로 배치 가능한 결합제 분사 프린팅 장치(18)를 포함한다. 작동시, 리코터(16)는 빌드 플랫폼 또는 분말 베드(14) 위로 이동하여 그 위에 분말층을 증착한다. 리코터(16)가 평활 장치, 예를 들어 상기 평활 장치(20)를 포함하는 경우, 평활 장치(20)는 증착된 분말을 평활하게 하여 이미 존재하는 분말층(14)의 상부표면 위에 균일하고 두꺼운 분말층을 형성한다. 이는 리코더의 분말 베드(14) 횡단하는 사이, 이때 분말이 공급되고, 또는 그 이후에 따르는 분말 베드(14) 횡단 중에 수행된다. 필요에 따라 다른 분말층이 증착될 수 있으며, 또는 결합제 분사 프린팅 장치(18)는 분말 베드(14)위로 이동하여 새로이 증착된 층에 선택적으로 결합제를 증착한 후 분말베드(14)의 좌측으로 다시 이동하여 분말층(14) 상에 다음 분말층이 증착되게 한다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 실시예에 따른 리코터(22)의 정면, 배면 및 하부면 각각의 사시도를 도시한다. 리코터(22)는 이동식 분말 공급장치(24) 및 모터 구동 롤러(26) 형태의 평활 장치를 포함하며, 이 두 장치 모두는 브릿지 트롤리(bridge trolley)(28)에 의해 지지되어 분말 베드를 선택적으로 횡단할 수 있다. 분말 공급기(24) 소정량의 빌드 분말을(미도시) 수용하는 호퍼(30) 및 분말을 선택적으로 배출하는 메쉬(32)를 포함한다. 또한 리코터(22)는 분말 공급기에(24)에 작동 가능하게 연결된 진동기(34)를 포함하며 진동기(34)를 선택적으로 작동하여 호퍼(30)로부터 분말을 이동시켜 메쉬(32)를 통해 배출한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도3a는 리코터(22)의 나머지 부분을 제외한 도 2a에 도시된 절단면(3-3)을 따라 절단된 분말 공급기(24)의 사시 단면도이다.
도 3b는 도3a의 점선 박스(3B) 내의 파우더 공급기(24) 저부의 측단면 확대도이다. 앞서 설명한 것과 같이, 분말 공급기(24)는 소정량의 분말을 수용하는 분말 호퍼(30) 및 분말을 선택적으로 배출하는 메쉬(32)를 포함한다. 분말 호퍼(30)의 하부 영역에는 측면 개구부(36) (점선의 양방향 화살표로 표시), 제 1 경사 평면(38), 아치형 표면(40) 및 제 2 경사 평면(42)을 포함한다. 분말 공급기(24)는 개구부(36)를 통해 빠져 나오는 분말의 양을 제어하도록 구성된 개구부(36)에 인접하여 위치하는 선택적 제어가 가능한 게이트(44)를 구비한다. 또한 분말 공급기(24)는 개구부(36)옆에 위치하는 챔버(46)를 구비한다. 챔버(46)의 하부는 메쉬(32)를 포함한다. 또는 분말 공급기(24)는 챔버(46) 내부를 보고 청소할 수 있는 창(48)을 구비하며, 이는 손잡이 나사, 예를 들어 손잡이 나사(50)에 위해 제거 가능하게 제 위치에서 유지된다.
작동 시, 분말 호퍼(30)내에 수용된 분말(미도시)은 진동기, 예를 들어 도 2b에 도시된 진동기(34)에 의해 교반될 때까지 제자리에 남아있다. 진동기의 선택적 작동에 의해 교반될 때, 분말은 분말 호퍼(30)의 하부면, 즉 제1 경사 평면(38), 아치형 표면(40) 및 제2 경사 평면(42)을 가로질러 이동한다. 이렇게 이동하는 분말은 개구부(36)을 통해 분말 호퍼(30)을 빠져 나와 게이트(44)의 하부를 지나 챔버(46)내로 이동한다. 바람직하게는 분말 공급기(24)가 예를 들어 도2a 내지 도2c에 도시된 브릿지 틀로리(28)와 같은 트롤리에 지지된 채 분말 베드 또는 분말 지지 플랫폼을 가로질러 이동함으로써 공급된다.
도4a는 이동 지지 장치를 제외한 다른 분말 공급기 실시예, 즉 분말 공급기(60)의 사시 단면도이다. 분말 공급기(60)는 분말 공급기(24)보다 단순한 디자인을 취한다. 분말 공급기(60)는 분말 호퍼(62)를 포함한다. 분말 공급기(60)는 하부가 아치형 표면(64)으로 구성된 분말 호퍼(62) 및 측면 개구부(66)를 (점선의 양방향 화살표로 표시) 포함한다. 또한 분말 공급기(60)는 하부가 메쉬(70)로 구성된 챔버(68)를 포함다. 또한 분말 공급기(60)는 부분적으로 챔버(68)를 한정하는 경사 평면(72)을 포함한다. 평면 커버(74)는 메쉬(70)의 일부를 선택적으로 막음으로써 분말을 배출하는데 이용되는 메쉬(70)의 양과 영역을 제어한다. 비록 평면 커버(74)가 메쉬(70)의 상부면을 막는 것으로 도시되어 있지만, 하나 이상의 평면커버가 메쉬의 상부면 및/또는 하부면의 임의의 소정 영역을 막는데 사용될 수 있다. 이러한 평면 커버는 직사각형, 곡선형 등 임의의 형상일 수 있고, 계속 이어지거나 또는 분말이 이동할 수 있는 절개부를 구비할 수 있다.
전술한 2개의 실시예 각각의 경우, 이동식 분말 공급기의 분말 호퍼부는 분말 호퍼의 측면 배출구에 인접한 하부 또는 그 인근에 아치형 표면을 포함하지만, 모든 실시예가 이러한 아치형 영역을 포함하는 것은 아니며, 반면 다른 실시예는 하나 이상의 아치형 표면을 구비한다. 바람직한 실시예는 이러한 표면이 분말의 배출구로의 측면 이동을 돕는 것으로 여겨 적어도 하나 이상의 아치형 표면을 포함한다. 또한, 임의의 반경을 갖는 아치형 표면이 실시예에 사용될 수 있지만, 리코터가 미세분말과 사용될 때, 이러한 아치형 표면의 반경은 바람직하게는 적어도 1.2 센티미터이다.
바람직하게는 분말 공급기가 분말 베드의 전체 폭을 가로질러 빌드 분말을 배출할 수 있도록 메쉬의 크기가 정해진다. 일부 실시예에서, 리코터가 고정된 위치에서 전체 분말 베드 상에 분말을 배출할 수 있도록 메쉬의 크기가 정해진다. 개구부의 크기 및 모양, 구성재료, 가닥의 크기등과 같은 특성과 관련한 메쉬의 선택은 입자 크기 분포, 입자 모양, 질량 밀도 및 본 발명의 리코터와 사용되는 빌드 분말의 이동성에 영향을 미치는 기타 다른 요소에 의해 좌우된다. 진동기가 꺼져 있을 때 분말 블릿징은 메쉬를 통한 분말의 이동을 줄일 수 있으므로 메쉬 개구부 크기가 빌드 분말의 평균 입자 크기보다 훨씬 큰 경우가 종종 있다.
도 2a 내지 도 2c 및 도 3a 내지 도 3b에 묘사된 실시예의 일부인 진동기(34)는 모터 구동 편심 타입으로, 이때 모터는 브릿지 트롤리(28)에 의해 지지되고, 진동 장치는 분말 공급기(30)에 바로 부착되어 있다. 그렇지 않으면 분말 공급기(30)는 진동 완충장치, 예를 들어 완충 지지체(29)에 의해 브릿지 트롤리(28)로부터 진동 분리되어, 분말 공급장치(30)을 작동하는데 필요한 진동 에너지의 양을 최소화하고, 진동기 구성요소의 불필요한 마모 및 브릿지 트롤리(28)상의 진동-유발 체결구의 풀림을 방지한다. 본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 임의의 유형의 진동 완충기는 분말 공급기를 그의 트롤리 또는 다른 지지 이송장치로부터 적어도 부분적으로 진동 분리하기 위해 실시예에서 사용될 수 있다. 사용될 진동 완충기의 선택은 부분적으로 그것이 사용되는 위치에서 분말 공급기가 이송장치에 매달려 있는지 또는 안착되어 있는지의 여부에 따라 좌우된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 분말 공급기가 이송 지지 장치로부터 분리되지 않는 실시예를 포함한다.
본 발명이 속하는 기술분야에 공지된 임의의 유형 진동기가 본 발명의 진동기로 사용될 수 있다. 진동기는 음파 및 /또는 초음파 범위내에서 작동 할 수 있다. 빌드 분말의 성질과 양 뿐만 아니라 분말 공급기의 질량 및 기타 다른 물리적 특성 및 분말 진동기가 이송 지지 장치로부터 진동 분리되는지의 여부에 따라 하나 이상의 진동기 및 진동기 유형이 사용될 수 있다. 진동기는 예를 들어 수동 또는 자동 제어 시스템을 사용하여 배치되고 작동되어 분말 호퍼의 개구부를 통해 분말을 선택적으로 개구부 옆에 있는 챔버내 메쉬 상으로 또는 메쉬를 통과해 이동하게 한다. 실시예에서, 선택적으로 분말 공급기의 분말 호퍼내에서 빌드 분말을 분말 호퍼의 측면 개구부를 통해 이동시켜 메쉬를 통과해 배출되게 하기 위해서 진동기는 분말 공급기에 작동 가능하게 연결될 필요가 있다.
전술한 분말 호퍼(30, 62)의 상부가 다소 유사한 모양을 갖는다 하더라도, 실시예에 따른 리코터 분말 호퍼의 상부는 소정량의 빌드 분말을 수용하기에 적합한 임의의 모양일 수 있다는 것으로 이해되어야 할 것이다.
예를 들어 도 2a 내지 도 2c와 연계하여 설명된 리코터(22)와 같은 본 발명의 리코터가 평활 장치를 포함할 수 있다 하더라도, 모든 실시예가 평활 장치를 포함하는 것은 아니다. 이러한 평활 장치의 예는 롤러, 역회전 롤러, 닥터 블레이드 및 다짐 압판을 포함한다. 일부 실시예에서, 평활 장치는 공급된 분말의 밀도 레벨을 선택적 양으로 압축한다.
또한 본 발명은 예를 들어 도 1에 묘사된 분말층 3차원 프린터(10)와 같은 분말층 3차원 프린터기를 포함할 수 있으며, 이러한 분말층 3차원 프린터기는 전술한 리코터의 임의의 실시예를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예가 도시되고 설명되었지만, 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있음은 숙련된 기술자에게는 명백할 것이다. 모든 미국 특허, 미국특허출원, 모든 해외특허 및 해외특허출원, 및 기타 모든 문서의 법적으로 허용되는 내용 일체를 본원에 완전히 명시된 것으로, 참조로서 인용한다.
10: 분말층 3차원 프린터
12: 빌드 박스
14: 분말 베드
16: 리코터
18: 프린팅 장치
30: 평활 장치

Claims (20)

  1. 이동식 분말 공급기; 및
    상기 분말 공급기에 작동 가능하게 결합되는 진동기를 포함하며,
    상기 이동식 분말 공급기는
    (i) 빌드 분말을 수용하는 호퍼,
    (ii) 바닥부를 구비하는 제 1 챔버, 상기 바닥부는 메쉬를 포함하며, 및
    (iii) 상기 호퍼로부터 상기 빌드 분말을 상기 제 1 챔버내로 제어가 가능하게 측면 배출하는 개구부를 구비하고,
    상기 제 1 챔버는 상기 개구부 옆에 위치하고 상기 진동기는 선택적으로 상기 빌드 분말을 상기 호퍼로부터 상기 개구부를 통해 이동시켜 상기 메쉬를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 리코터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버는 경사면을 포함하여 상기 개구부로부터 배출되는 상기 빌드 분말의 적어도 일부를 수용하고 수용된 상기 빌드 분말을 상기 메쉬로 운반하는 것을 특징으로 하는 리코터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 호퍼는 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 경사진 평면인 것을 특징으로 하는 리코터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 호퍼는 바닥부분을 포함하며, 상기 바닥부분은 경사진 평면인 것을 특징으로 하는 리코터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    이송 지지 장치 및 진동 완충장치를 더 포함하며,
    상기 이송 지지 장치는 상기 분말 공급기를 분말 베드 위로 이송시키고 상기 진동 완충장치에 의해 상기 분말 공급기는 상기 이송 지지 장치로부터 적어도 부분적으로 진동 분리 되는 것을 특징으로 하는 리코터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동기는 초음파 주파수 범위내에서 진동하는 것을 특징으로 하는 리코터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    평활 장치를 더 포함하여 상기 메쉬로부터 공급된 상기 분말을 평활하게 하는 것을 특징으로 하는 리코터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    게이트를 더 포함하여 선택적으로 상기 개구부의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 리코터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    평면 커버를 더 포함하여 상기 메쉬의 적어도 일부를 막는 것을 특징으로 하는 리코터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 호퍼는 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 상기 개구부에 근접한 아치형 표면을 구비하고, 상기 아치형 표면은 적어도 1.2 센티미터의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 리코터.
  11. 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터기에 있어서, 상기 리코터는:
    이동식 분말 공급기; 및
    상기 분말 공급기에 작동 가능하게 결합되는 진동기를 포함하며,
    상기 이동식 분말 공급기는:
    (i) 빌드 분말을 수용하는 호퍼,
    (ii) 바닥부를 구비하는 제 1 챔버, 상기 바닥부는 메쉬를 포함하며, 및
    (iii) 상기 호퍼로부터 상기 빌드 분말을 상기 제 1 챔버내로 제어가 가능하게 측면 배출하는 개구부를 구비하고,
    상기 제 1 챔버는 상기 개구부 옆에 위치하고 상기 진동기는 선택적으로 상기 빌드 분말을 상기 호퍼로부터 상기 개구부를 통해 이동시켜 상기 메쉬를 통해 배출하게 하는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버는 경사면을 포함하여 상기 개구부로 부터 배출되는 상기 빌드 분말의 적어도 일부를 수용하고 수용된 상기 빌드 분말을 상기 메쉬로 운반하는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 호퍼는 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 상기 개구부에 근접한 아치형 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 호퍼는 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 경사진 평면인 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  15. 제 11 항에 있어서,
    이송 지지 장치 및 진동 완충장치를 더 포함하며, 이로써 상기 이송 지지 장치는 상기 분말 공급기를 분말 베드위로 이송시키고 상기 진동 완충장치에 의해 상기 분말 공급기는 상기 이송 지지 장치로부터 적어도 부분적으로 진동 분리되는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 진동기는 초음파 주파수 범위내에서 진동하는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  17. 제 11 항에 있어서,
    평활 장치를 더 포함하여 상기 메쉬로부터 공급된 상기 분말을 평활하게 하는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  18. 제 11 항에 있어서,
    게이트를 더 포함하여 선택적으로 상기 개구부의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
  19. 제 11 항에 있어서,
    평면 커버를 더 포함하여 상기 메쉬의 적어도 일부를 막는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말 층 3차원 프린터.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 호퍼는 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 상기 개구부에 근접한 아치형 표면을 구비하고, 상기 아치형 표면은 적어도 1.2 센티미터의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 리코터를 포함하는 분말층 3차원 프린터.
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