KR20190021199A - 3차원 개체 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 부분적으로 투명한 기저부(base, 23), 감광성 물질(5)을 수용하기 위해 적어도 부분적으로 신장 가능한 반투과성 층(semipermeable layer; 7) 및 상기 반투과성 층(7) 아래에 배치되고, 상기 감광성 물질(5) 내 중간층(11)을 형성하는 상(phase, 9)을 갖는 트로프(13), 일부 영역에서 상기 감광성 물질(5)을 경화시키기(curing) 위해 상기 트로프 기저부(23) 아래에 배치되는 광원(25), 및 상기 반투과성 층(7) 위에 배치되고, 상기 컴포넌트(3) 또는 상기 개별적인 컴포넌트 층(3i)을 수용하기 위해 상승시키거나 하강시킬 수 있는 제작 플랫폼(31), 추가로 상기 반투과성 층(7)에서 상기 제작 플랫폼(31) 방향으로 연장하고, 상기 트로프 기저부(23)에 상대적으로 이동 가능하여 상기 제작 플랫폼(31)과 상기 반투과성 층(7) 사이의 상기 틈(20) 안으로 상기 감광성 물질(5)을 운반하기 위한 드라이버(15)를 포함하는, 컴포넌트를 제작하기 위한 시스템(1)에 관한 것이다.

Description

3차원 개체 생성 시스템 및 방법
본 발명은 전반적으로 3차원 개체(three-dimensional body)를 연속적 및/또는 비연속적 층별 제작 방식(layer-to-layer manner)으로 제작하기 위한 광조형 시스템(stereolithography system)에 관한 것이다.
더욱 정확하게는, 본 발명은 적어도 부분적으로 투명한 기저부(base), 감광성 물질을 수용하기 위해 적어도 부분적으로 신장 가능한 반투과성 층, 및 상기 반투과성 층 아래에 배치되고, 상기 감광성 물질 내 중간층을 형성할 수 있는 상을 갖는 트로프(trough), 일부 영역에서 상기 감광성 물질을 경화시키기 위해 상기 트로프 기저부 아래에 배치되는 광원, 및 상기 반투과성 층 위에 배치되고, 컴포넌트(component) 또는 개별적인 컴포넌트 층을 수용하기 위해 이에 대하여 상승시키거나 하강시킬 수 있는 제작 플랫폼을 포함하는 컴포넌트 제작 시스템에 관한 것이다.
화학적 불활성 상(inert phase), 또는 비감광성 상, 및/또는 중간(intermediate) 상을 통해 각각의 감광성 물질에 대한 경화 조절을 위해 상기 트로프 아래에서 적어도 하나의 방향으로 이동 가능한 적어도 하나의 광원이 제공된다.
이와 관련된 목적은 상기 반투과성 층을 이용하여 연속적 또는 비연속적 방식으로 부분 층의 본 기하학적 형상에 따라 그러한 시스템이나 트로프에 통합될 3차원 개체뿐만 아니라 3차원 대상체를 생성하는 것이다.
광경화성(light-curable) 물질(예를 들어, 층별로 경화되며 마스크 투영법(mask projection method)이나 레이저 공급원에 의해 횡단면(cross-section) 정보가 생성되는 감광성 수지)에 의한 3차원(3D) 개체의 생성은 예를 들어 3D 프린팅, 적층 제조, 쾌속 조형 같은 이름으로 알려져 있다. 연속적 프린팅 공정을 가능하게 하는 생산 기계로는 대체로 픽셀 조절 DLP 레이저나 MEMS 레이저, 또는 층들의 횡단면 광노출용 조절 레이저가 사용된다. 이와 관련하여 광노출에 의해 고체 층이 액체 광감성 물질로부터 생성된다. 상기 고체층은 지지체에 부착되고 지지체를 상승시킴으로써 기준면에서 탈착되거나 제거된다. 따라서 3차원 개체는 상기 광감성 물질에서 성공적으로 형성된다.
종래 기술에서 알려진 해법은 다르게 형성된 기준면의 분리 절차 동안 광조형 공정 내 탈착 인력(pull-off)이나 제거력, 및 연속적인 프린팅 공정을 기재하고 있다. 하부로부터의 광노출용 공급 시스템(예. DE 10 2013 215 040 A1 참고)에서 가장 큰 문제 중 하나는 컴포넌트 손상 없이 신규 생성된 컴포넌트 층의 제거 또는 탈착으로써 신규 광감성 액체가 상기 컴포넌트 층과 기준면 사이 틈으로 흘러 들게 하는 것이다. 완전한 제거가 가능하도록 트로프의 기저부 판에서 컴포넌트가 절단될 때 이는 제작 공정 속도에 부정적 효과를 끼칠 수 있다. 문헌에는 (예. CA 2 054 276 A1) 트로프 기저부에서 컴포넌트 층을 제거하기 위한 다양한 방법이 기재되어 있다. 이와 관련된 예로서 실리콘 층과 분리 포일(foil) 등이 사용된다. 그러나 상기 방법들은 연속적인 공정을 가능하게 하지 않으므로 대상체 제작 시간을 증가시킨다. 한편, 이와 관련하여, 복귀 스트로크(return stroke)의 높이와 대기 시간 도입에 의해 신규 광감성 물질의 유입이 지속될 가능성이 있기 때문에 컴포넌트 표면은 거의 어느 크기로든지 생성될 수 있다.
최근 문헌에서는 예를 들어 다면상(multiphase) 시스템을 사용함으로써 연속적인 제작 공정을 가속할 수 있는 시스템을 찾을 수 있다. 이와 관련하여 연속적으로 작용하는 작은 복귀 스트로크만 존재할 것이다. 이에 따라 광감성 물질의 유동을 위해 형성되는 틈의 높이는 목적하는 층 두께의 개략 수치(order of magnitude) 이내이다. 특히, 컴포넌트 표면이 큰 경우는 틈으로 유입되는 신규 감광성 액체의 불충분한 이송을 초래한다. 다면 시스템이 사용될 때 경계면 또한 불안정하고, 주름(corrugation)이나 물결모양(rippling) 등이 형성될 수 있다.
그런 기술의 일례는 US 4,996,010 A에 기재되어 있다. 상기 문헌에는 광감성 액체를 수용하기 위한 트로프가 제공되며, 이 트로프에는 또한 광감성 물질 하부 층으로서 비감광성 물질이 배치된다. 광노출은 비감광성 층을 통해 하부로부터 수행되며, 두 개 층의 경계면에서 층의 경화가 발생한다. 그러한 배치의 이점은 층의 경화 직후 분리에 필요한 힘을 최소화시키는 데 있다.
WO 2015/164234 A1은 광감성 층이 비반응성 담체 상(phase) 위에 배치되는 혼합 불가능한 화학적 상들(phases)을 갖는 시스템을 보여준다. 상기 배치는 3차원 대상체의 연속적 생성을 위해서도 사용된다. 이와 관련하여, 하위 상은 그 상위 층으로 배치되는 광감성 물질보다 더 높은 밀도를 가져야 한다.
DE 10 2013 102 377 A1에는 상의 경계를 고르게 하기 위해 상 경계를 따라 컴포넌트가 이동되는 추가적인 다면상 시스템이 기재되어 있다. 상기 컴포넌트는 두 개의 상에 모두 직접 접촉하며, 컴포넌트 횡단면에 따라 상기 상들 사이의 상호작용을 교정할 수 있다. 그러나 이러한 배치는 작동 중 조작과 관련한 단점이 있다. 또한 상 경계를 따라 이동 가능한 컴포넌트의 속도는 유동 효과에 의해 제약을 받는다.
EP 2 505 341 A1은 광중합성 물질로 구성된 대상체의 적층 제작 기술을 기재하며, 여기서 신장되는 부재, 특히 막대(rod)나 전선은 광중합성 물질을 통해 이동된다. 상기 부재는 혼합 기능만을 갖는다.
공지의 기술들이 가지는 단점들 중 하나는, 특히 컴포넌트가 비연속적으로 생성되는 경우, 패인 자국이 있는 패드(indentation pad)가 기하학적 층 정보에 따라 담체 상에 생성되며, 이는 컴포넌트에 왜곡이나 축적 결함을 초래한다는 점이다. 하위 담체 상은 또한 그 상위 층에 배치되는 광감성 물질보다 더 높은 밀도를 가져야 한다. 또한, 비연속적 작동 중 공정 속도는 상 경계를 따라 이동 가능한 컴포넌트에 의해 제약을 받는다. 또한 상 경계를 따라 이동하는 컴포넌트의 물질은 두 개 상(부식) 모두의 화학적 속성에 의해 제약을 받는다. 게다가 트로프 뿐만 아니라 컴포넌트의 세척 비용이 매우 높다. 두 개 상이 직접적으로 접촉하는 경우, 공정 안정성은 전체 공정 시간 동안 바람직하지 않은 효과를 가져오며, 예를 들어, 컴포넌트의 품질이 횡단면에 의존적일 뿐만 아니라 담체 상이 경화된 컴포넌트 층에 포함될 수 있다.
본 발명은 당초 언급된 종류의 시스템을 형성하기 위한 목적을 갖는다. 상기 시스템에서 상기 언급된 단점은 제거되며, 상기 시스템에 의해 경제적일 뿐만 아니라 하위 층 두께나 큰 노출 영역을 갖는 경우에도 더 용이하고, 신속하며, 정확하고, 연속적 및/또는 비연속적인 3차원 개체의 생성이 촉진된다. 특히 최종 형성층을 상승시킴으로써 발생하는 틈새 내부로의 신규 광감성 물질 이송 문제가 해결되며, 이와 관련하여 상기 시스템은 연속적 및 비연속적 공정 간 임의 변경을 가능하게 하며, 상기 시스템의 수익률 또한 증가할 것이다.
따라서, 당초 언급된 종류의 상기 고안된 시스템은 적어도 반투과성 층에서 제작 플랫폼 방향으로 연장하고, 이송 효과를 위해 트로프 기저부에 상대적으로 이동 가능하여 상기 제작 플랫폼과 상기 반투과성 층 사이의 틈 안으로 유도되는 유동(flow)에 의해 감광성 물질을 운반하기 위한 적어도 하나의 드라이버를 특징으로 한다.
유리한 구현이나 추가적 개발은 종속 청구항에 나타나있다.
본 광조형 시스템에는 반투과성 층(예. 포일(foil))이 제공되며, 이는 상기 반투과성 층 상부에 배치되는 광감성 층과 상호작용하기 위해, 상기 반투과성 층 하부에 위치하고 사용되는 (기체나 액체) 상에 따라 다른 집적 상태로 존재할 수 있는 화학적 상이 상기 반투과성 층을 통해 분산 가능하도록 촉진한다. 그렇게 하는 데 있어서, 예를 들어, 산소 저해에 의해 상기 광감성 물질 내에 박막이 형성되며, 상기 박막은 잔여 광감성 물질의 광감성과 다른 광감성을 갖는다.
상기 반투과성 층에 의해 신규 감광성 물질이 상기 반투과성 층과 최종 형성된 컴포넌트 층 사이에 형성되는 틈 안으로 운반될 수 있도록 하는 이송능(transport ability)도 발생한다. 이는 특히 상기 반투과성 층의 기하학적 드라이버 형상에 의해 가능하며, 상기 형상은 상기 포일 그 자체, 상기 반투과성 층에 제공되는 적어도 하나의 기하학적 상승체, 상기 반투과성 층 하부 또는 상부에 배치되는 이동 가능한 부재, 또는 예를 들어 진동이나 진공에 의한 포일의 변형 조절에 의해 실현될 수 있다. 목적하는 이송 효과는 또한 본 발명에 기재되는 드라이버 형성예의 조합으로 초래될 수 있다. 광감성 액체의 이송은 예를 들어 상기 반투과성 층의 상대적 이동이나 이동 가능한 돌출(bulge)에 의해 촉진될 수 있다. 바람직한 경우, 상기 반투과성 층은 부드럽고 균일한 컴포넌트 표면 생성을 보장하는 신장된(stretched) 상태이다.
상기 반투과성 층이 트로프의 기저부를 직접 형성하거나 아니면, 적어도 부분적으로 투명한 기저부가 추가로 제공될 수 있다. 트로프는 적어도 하나의 광감성 물질과 하나의 적어도 부분적으로 투명한 비감광성 상의 수용 및/또는 상호작용을 위해 사용된다. 특히, 상기 반투과성 층은 상기 트로프 내부에 위치하거나 상기 층의 대부분이 광감성 액체와 접촉한다. 상기 반투과성 층의 적어도 일측은 적어도 부분적으로 화학 물질과 접촉한다. 바람직한 경우, 상기 반투과성 층의 양측이 다른 화학적 상들과 접촉한다.
상기 트로프는 반투과성 층이 통과하는 개구들(openings)을 포함할 수 있으며, 상기 개구들은 광감성 물질이나 기타 액체 또는 기체가 실질적으로 나타날 수 없도록 형성된다. 이러한 배치는 상기 트로프 및/또는 컴포넌트 층에 상대적인 반투과성 층의 이동을 가능하게 하며, 여기서 드라이버(또는 그 부분)는 광감성 물질 등에 접촉하지 않으며 상기 트로프 배치의 외부에 제공될 수도 있다. 상기 트로프는 여러 개의 구역(chamber)이나 영역을 가질 수 있으며, 이는 다른 상이 반투과성 층과 상호작용하거나 상호작용(분산)과 동시에 반투과성 층의 이동이 간단하고 컴팩트하며 모듈 방식으로 촉진되도록 한다.
광감성 물질에서 광화학적 비활성 중간층의 형성을 위한 반투과성 층의 농축이나 분산은 광경화성 물질과 접촉하는 영역, 특히 바람직하게는 반투과성 층이 광감성 물질과 접촉하는 영역 외부에서도 실행될 수 있다.
반투과성 층에 의해서 또는 이를 통해서 상기 컴포넌트의 층 두께나 그 아래 영역 등에 놓여지는 기하학적 드라이버 상승체를 형성하는 기하학적 형태가 생성될 수 있으나, 전술된 바대로 광감성 물질의 이송 가능성을 허용한다. 바람직하게는 상기 기하학적 상승체는 조절 장치(unit)에 의해 공정 변수(예. 층 두께, 이송 속도, 광감성 물질의 점성 등)의 결과인 최적 높이로 자동 조절될 수 있다. 이에 따라 광감성 물질의 효율적이고 지능적인 운반이 촉진되며, 여기서 광감성 물질은 또한 반죽(paste)형일 수 있다.
이와 관련하여 광감성 물질의 이송 확보는 적어도 한 번의 완전한 기하학적 상승체를 횡단하거나 관통함으로써 각각의 기술된 변형예로 나타날 수 있다.
하기에서 본 발명은 도면으로 나타난 바람직한 구현예로써 더 상세히 설명될 것이나, 이에 국한되지 않아야 한다. 도면의 내용은 다음과 같다.
도1. 시스템의 개략도;
도1a. 상기 시스템의 상세 부분;
도1b. 광감성 물질의 이송을 위한 기하학적 드라이버 상승의 가능한 구현예에 대한 상세도;
도2a 내지 도2d. 이해를 돕기 위한 목적으로 관련 부분에 국한되어 있으며 다른 방법 단계인 a) 내지 d)를 나타내는 개략 부분도에 의한 도1의 시스템의 작용;
도3a, 3b, 3c, 3d. 다른 단계에 있는 상기 시스템의 두 번째 구현예의 작용;
도3aa. 도3a의 부분 상세도;
도4. 첫 번째 및 두 번째 구현예에서 실현 가능한 변경된 이송 상승이 있는 본 발명의 추가 구현예;
도5. 본 발명의 각각의 구현예에서 사용될 수 있는 도4 관련 보정된 구현예;
도6. 이송 부재가 상기 시스템이 부분인 본 발명의 가능한 변형예;
도7. 이동 가능한 광원이 제공되며 이송 부재가 복사(radiation)를 위해 투명하게 설계된 본 발명의 또 다른 구현예.
도1은 이른바 “쾌속 조형”에 의해 3차원 컴포넌트 또는 개체(3)를 생성, 즉 제작하기 위한 시스템(1)을 나타낸다. 상기 개체(3)는 광감성 물질(5)로부터 비연속적 또는 연속적 방식으로 개별층(3i: 여기서 i= 1, 2, 3, …)으로 생성될 수 있다. 상기 광감성 물질(5)은 자외선 같은 광(light)복사에 의해 경화될 수 있다. 이와 관련하여 용어 “광”이란 상기 물질(5) 각각을 경화하기에 적합한 종류의 전자기 복사로 이해되어야 한다. 상기 광감성 물질(5)은 예를 들면, 실질적으로 “액체”이며, 여기서 이 용어는 임의의 점성을 갖는 반죽형으로서 일관적으로 이해되어야 한다.
상기 광감성 물질(5)은 적어도 부분적으로 반투과성 층 또는 겹(7)과 접촉하며, 이는 차례로 적어도 부분적으로 두 번째 상(9)과 접촉한다. 이와 관련하여 용어 “상”은 임의의 응집 상태에 있는 화학적 화합물, 즉 상기 광감성 물질(5)의 경화용 복사를 위해 적어도 부분적으로 투명하거나 반투명한 임의의 일관성을 갖는 물이나 실리콘 오일 같은 액체와 별도로 산소나 공기 같은 기체로 이해된다.
상기 반투과성 층(7)은 적어도 부분적으로 예를 들어 산소의 분산에 의해 상기 상(9)을 투과할 수 있으며, 이와 연계하여 상기 상(9)과 상호작용하여 적어도 제한된 반응성을 갖거나 더 이상 반응성이 없기 때문에 일시적 복사에 의해 경화되지 않을 상기 광감성 물질(5)에 중간 상(11)의 형성을 초래한다. 상기 반투과성 층(7)은 상기 광조형 공정을 위한 기준면을 형성하며, 이 기준면 위에 상기 광감성 물질(5) 내부의 상기 층(7)을 통한 상기 상(9; 예. 공기)의 분산에 의해 형성되는 상기 중간 상이 위치한다. 이와 관련하여 상기 비투과성 층(7)은 적어도 패인 자국이 있는 패드가 형성되거나 상기 광감성 물질(5)의 액상 물질에 의한 하부의 화학적 상(9)의 변형/이탈(displacement)을 방지하는 정도로 신장되며, 이에 따라 상기 반투과성 층(7; 기준면)의 처짐 등에 의한 부정확한 형성을 방지한다. 상기 반투과성 층(7)은 또한 상기 광감성 물질(5)의 경화를 위해 요구되는 복사를 위해 적어도 부분적으로 투과성이 있거나 투명하며, 예를 들어 투명한 포일로 형성될 수 있다. 상기 반투과성 층(7)은 또한 마지막으로 형성되는 상기 컴포넌트 층(3i-1)과 상기 반투과성 층(7) 사이에 신규 광감성 물질(5)의 이송을 확보 또는 보장하기 위해, 또는 신규 중간 상(11)의 공급을 위해 제공될 수 있다. 중간 상(11)의 형성을 위한 상(9)을 갖는 상기 반투과성 층(7)의 농축은 또한 상기 광감성 물질(5)과 접촉하지 않을 때 초래될 수 있다. 이는 예를 들어 상기 트로프(13)나 컴포넌트(3)와 관련하여 적어도 부분적으로 신장되는 상기 반투과성 층(7)의 상대적 이동으로 초래될 수 있다.
상기 반투과성 층(7)은 광감성 액체(5)의 이송을 지지하는 기하학적 상승체(일반적으로 드라이버(15))를 갖는다. 예를 들어 상기 반투과성 층(7)을 신장 또는 수용 가능한 두 개의 롤러(17)에 의한 상기 반투과성 층(7)의 신장 및/또는 조절은 기계 조절 또는 조절 장치(19)에 의한 회전(rotation) 방향을 기설정함으로써 가능하다 (도1 및 도2a 내지 도2d의 양방향 화살표 참고). 밀봉 부재(21)에 의해 상기 트로프(13)으로부터의 물질 역류는 방지되며, 방출(exiting)시 상기 반투과성 층(7)의 탈피(stripping off)가 촉진된다.
기체 상(9)과 별도로 액체 상(9)의 사용도 가능하며, 상기 트로프(13)는 투명한 기저부 판(23)을 가지며, 상기 판 아래에 상기 광감성 물질(5)의 경화를 위해 요구되는 복사를 공급하는 이동 가능하며 조절 가능한 광원(25)이 위치한다. 상기 광원(25)은 예를 들어 복사원(radiation source)으로서 DLP 칩 및 LED에 의해 픽셀 정밀 방식으로 개별 컴포넌트 횡단면을 광노출시킬 수 있는 디지털 마스크 투영 장치일 수 있다.
도1로 나타나는 시스템에서 상(9)은 언제든지 도관(27´)에 의해 트로프(13)로 펌프 장치(27)를 통해 운반될 수 있다. 이와 관련하여 상기 펌프 장치(27)는 예를 들어 상기 상(9)의 체적 유동의 시간 차이에 의해 상기 반투과성 층(7)의 진동을 촉진 가능하게 함으로써 반투과성 층(7)의 진동을 생성하여 상기 광감성 물질(5)의 (추가적) 이송 효과를 초래하도록 설계될 수 있다. 상기 상(9)의 진동은 예를 들어 도1a에 도시되었듯이 도관(27´)이나 펌프 장치(27) 내 막(27˝)으로 초래될 수 있다.
지지 부재(29) 위에 위치하거나 (도1 참고) 그 일부인 트로프(13) 위에, 예를 들어 프레임(35)에 의해 상기 시스템(1)에 연결되고, 형성되는 컴포넌트 층(31, 32 등)을 지지하며, 상기 트로프(13)에 상대적으로 상승 및 하강될 수 있는 제작 플랫폼(31)이 배치된다. 기능 범위 내에서 상기 조절 장치(19)는 다양한 조절과 통제 작업을 가능하게 하며, 이러한 작업의 예로는 제작 플랫폼(31)의 상승 및 하강, 전력실(37) 내부 광원(25)의 이동, 광원(25)에 의한 에너지 입력 조절, 반투과성 층(7)의 이동 및 신장 등이 있다.
상기 제작 플랫폼(31)은 실질적으로 컴포넌트 층(3i)의 부착을 위해 평평한 면을 제공하도록 설계된다. 이와 관련하여, 제작 플랫폼(31)은 또한 상기 물질(5) 또는 상기 (최상위) 컴포넌트 층(들)의 부착을 돕는 기하학적 형상이나 구조체를 포함할 수 있는 동시에 상기 광감성 물질(5)의 이탈을 최소화할 수 있다.
상기 제작 플랫폼(31)이 광감성 물질(5)로 함침될 때와 상기 중간 상(11) 및/또는 상기 반투과성 층(7) 상위에 있는 상기 층 두께 값(예. 100 마이크로미터)에 의해 배치될 때, 상기 광원(25)은, 바람직하게는 상기 조절 장치(19)를 통해 자동으로, 활성화된다. 상기 제작 플랫폼(31)은 연속적으로 상위로 이동 가능하며, 상기 컴포넌트(3)의 횡단면 영역에 따른 연속 제작 공정이 촉진되는 방식으로 상기 조절 장치(19)에 의해 광원(25)에 결합된다. 만약 컴포넌트(3)의 횡단면이 연속 제작 공정에 불리한 크기나 영역을 갖는다면, 이는 조절 장치(19)에 의해 상기 층 정보(data)로부터 인식 및 이해될 것이며, 비연속적 제작 공정이 시작될 것이다. 여기서 상기 반투과성 층(7)은 광감성 물질(5)의 이송을 확보하기 위해 이동된다. 상기 조절 장치(19)는 예를 들어, 픽셀 기반 이미지의 형태로 존재하는 상기 층(3i)의 알려진 횡단면 정보로부터 횡단면 영역을 결정할 수 있다. 이는 예를 들면 생성될 개체 또는 컴포넌트(3)의 횡단면에 요구되는 픽셀을 산정함으로써 달성된다(예. 흑백 이미지의 백색 픽셀).
상기 광원(25)은 예를 들어 한 번에 전체 영역을 광노출시킬 수 있는 DLP 프로젝터 같은 픽셀 조절 광원을 사용함으로써 연속 제작 공정이 가능하도록 적용된다. 따라서 목적하는 컴포넌트 층(3i)은 광감성 물질(5)의 고체화에 의해 영역에 따라 선택적으로 형성될 것이다.
광감성 물질(5)의 (수평적) 이송에 유리한 상기 기하학적 상승체 또는 드라이버(15)는 또한 상기 반투과성 층(7)의 상기 물질 외의 또 다른 물질로 구성될 수 있으며, 한 부분이나 여러 부분으로 제작될 수 있다. 적어도 하나의 막대형 기하학적 드라이버 상승체(15)는 또한 도1에서 나타나는 삼각형 형태와 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 상승체(15)는 또한 필요 시 직사각형 횡단면을 가질 수 있으며, 도1b에 나타난 대로 151, 152, 153, 등 여러 기하학적 상승체가 15i로 결합될 수 있으며, 연달아 연결 가능하거나, 여러 부분 및/또는 단계별로 실행 가능하다. 바람직하게는 다양한 기하학적 기본 형태도 기하학적 상승체(15i 또는 15)의 생성을 위한 기초로 이용될 수 있다.
상기 트로프(13)의 상기 기저부(23)는 그 자체로 상기 중간 상(11)의 형성을 지지하기 위한 상(9; 예. 산소)을 위해 일정 투과성을 가질 수 있으며, 이와 동시에 상기 투과성 층(7)이 기능하지 못하는 경우에는 보호 기능이 촉진된다.
도2a 내지 도2d는 도1에 이미 기재된 상기 시스템에 의한 변형예 또는 다른 방법 단계를 부분적으로 나타낸다. 도2a에서 상기 시스템(1)은 최종 형성되는 상기 층(3i)이 신규 형성되는 층의 두께 값에 의해 상승되는 위치에 있다. 상기 컴포넌트(3)는 광감성 물질(5)에 대한 상기 생성되는 틈(2)으로의 임의의 능동적 이송이 없다면 더 이상 생성될 수 없는 횡단면을 가진다. 도2b에 따르면, 상기 중간 상(11)뿐만 아니라 상기 반투과성 층(7) 및 상기 기하학적 드라이버 상승(15)의 상기 트로프(13)에 상대적인 이동은 신규 광감성 물질(5)을 상기 틈(20)으로 운반하는 유동을 유도한다. 상기 방법 단계는 적어도 한 번 실행될 것이다.
도2c에서는 이송 과정이 이미 완료되었고, 상기 틈(20)은 광감성 물질(5)로 완전히 충진되며, 다음 컴포넌트 층(3i)의 형성을 초래할 신규 노출 과정이 실행될 수 있다.
도2d에서는 완료된 컴포넌트 층(3i)이 나타나며, 그에 이어서 목적하는 층 두께에 의한 제작 플랫폼(31)에 의해 컴포넌트(3)의 상승이 실행되며 상기 과정이 다시 시작한다.
도3a 내지 도3c는 상기 시스템의 일 구현예를 나타낸다. 여기서 상기 반투과 층(7; 예. 포일)은 예를 들어 트로프 구역(41) 내부의 상기 반투과성 층(7) 아래에 배치될 수 있는 드라이버 압박 부재(39)에 의해 내부에서 신장 및 변형될 것이다. 여기서 상기 압박 부재(39)는 적어도 한 방향으로 상기 상(9) 내부에서 이동될 수 있으며, 상기 기하학적 압박 부재 상승체(15)의 형성에 의해 상기 광감성 물질(5)의 수평적 이송을 촉진할 수 있을 것이다. 이는 예를 들어 도3a에 개략적으로 나타난 대로 예를 들어 자석 이음새(47)를 통해 상기 압박 부재(39)와 선형 축(43)을 연결하는 접속부(45; receptacle)를 갖는 모터 추진 선형 드라이브(43)에 의해 초래된다. 이와 관련하여, 상기 압박 부재(39)는 상기 구역(41) 내부, 아니면 외부에서 조절될 수 있으며, 상기 반투과성 층(7)의 상기 기하학적 상승체(15)에 영향을 끼치도록 상기 높이에 대해(도6 참고) 조정될 수 있다. 바람직하게는 적어도 하나의 그러한 압박 부재(39)가 제공된다. 상기 압박 부재(39)는 예를 들어 적어도 임의의 막대 형상인 횡단면 도형(예. 원형, 직사각형, U자 형 등)을 갖는 실질적으로 막대 형상인 형태를 갖는다. 결과적으로 다른 층 두께와 광감성 물질(5)의 운반은 상기 기하학적 상승체(15)의 조절에 의해 실현 및 촉진될 수 있다. 이와 관련하여 상기 기하학적 상승체(15)는 상기 압박 부재(39)의 상기 반투과성 층(7)을 직접 또는 간접적으로 인접함으로써 생성된다. 특히, 탄성이 있는 중간 층(39´)은 여전히 상기 반투과성 층(7)과 상기 압박 부재(39) 사이에 배치될 수 있다(도3aa 참고). 바람직한 경우, 상기 기하학적 상승체(15)는 상기 압박 부재(39)의 복수 부분(multi-part) 구조체에 의해 형성되며 예를 들어 여러 압박 부재(예를 들어 서로에 대한 각도와 거리)의 위치에 의해 영향 받는다. 예를 들어, 두 개의 실질적으로 직사각형이고 막대 형상인 압박 부재는 상기 반투과성 층(7) 하부에서 서로에 대한 거리와 각도에 위치될 수 있으며, 상기 압박 부재의 거리에 의해 상기 기하학적 상승체(15)의 폭이 영향 받을 수 있으며, 상기 막대 형상인 압박 부재의 각도에 의해 상기 기하학적 상승체(15)의 높이가 영향 받을 수 있으며, 예를 들어 램프 형상인 기하학적 상승체가 획득된다. 이동 방향에 따라 예를 들어 상기 기하학적 상승체의 방향성이 상기 압박 부재의 각도를 변경함으로써 조절될 수 있다.
도3a 내지 도3d는 상기 시스템를 예시적으로 설계한 순차적 공정 단계를 나타내며, 여기서 상기 시스템은 상기 반투과성 층(7)의 상기 기하학적 상승체(15)의 생성을 위해 상기 반투과성 층(7) 아래에 배치되며, 그에 대해 상대적으로 이동 가능하고, 상기 개체(3) 아래 상기 틈(20)으로 상기 광감성 물질(5)의 이송 효과를 촉진하는 압박 부재(39)를 사용한다. 상기 반투과성 층(7)은 적어도 부분적으로 상기 트로프(13) 내부 배치에 의해 신장되며, 상기 압박 부재(39)는 상기 기하학적 형상 및 높이에 의해 상기 반투과성 층(7)의 신장을 도울 수 있다.
도3b에서 나타나는 대로 실질적으로 정지한 중간 상(11)의 이송효과는 상기 압박 부재(39)나 상기 기하학적 상승체(15)의 이동에 의해 달성된다. 도3c에서는 상기 이송 과정이 이미 완료되었으며, 상기 노출 과정이 시작될 것이며, 도3d에 나타난 대로 신규 컴포넌트 층(3i)이 형성될 것이다. 상기 과정의 상 후에 도3d에 나타난 대로 신규 생성된 컴포넌트 층(3i)의 상기 트로프(13)에 상대적인 상승이 실행되며, 상술된 공정이 다시 한 번 반복될 것이다.
도4는 도3a 및 도3c에 나타난 상기 시스템의 변경예를 나타낸다. 여기서 상기 반투과성 층(7) 아래에는 (추가적인) 투명한 기저부(23)가 없기 때문에 상기 상(9; 예. 공기 또는 산소)의 보다 단순한 분산이 촉진될 수 있으며, 이와 동시에 본 발명에서 더 자세히 도시되지 않는 조정 부재에서 부분적으로 개방적인 기저부(도3d의 23) 위로 미끄러지는 상기 압박 부재(39)에 의해 상기 기하학적 상승체(15)는 상기 반투과성 층(7)에 형성된다.
도5는 추가적 변형예를 나타낸다. 여기서 예를 들어 하부 구역(41)의 측면에는 상기 상(9; 예. 산소 또는 공기)이 관통하여 유입 또는 유출 가능한 개구(49)가 배치되며, 여기서 상기 투명한 기저부(23)는 반투과성일 필요는 없고, 상기 압박 부재(39)는 상기 구역(41) 내부에서 조정된다. 이와 연관하여 상기 압박 부재(39)는 예를 들어 도3a에 나타난 대로 자석 이음새에 의해 상기 드라이브에 연결될 수 있다.
추가적인 구현예에서 구동은 예를 들어 상기 기저부 판(23)(미도시)의 얇은 틈을 통해 상기 압박 부재(39)의 직접적인 기계적 연결에 의해서나 상기 기저부 판(23)을 생략함으로써 실행될 수 있다(도6 참고).
도6에 나타난 대로 그 내부에 상승된 위치로 나타난 상기 트로프(13)는 또한 여러 부분에 의해 제작될 수 있으며, 상기 압박 부재(39)는 이미 상기 시스템(1)의 일부일 수 있다. 상기 압박 부재(39)는 예를 들어 상기 전력실(37) 내부에 위치하고 예를 들어 선형 장치(43)와 연결되는 추가적인 드라이브(44)에 의해 상기 높이에 대해 조절될 수 있다. 상기 반투과성 층(7)은 상기 트로프(13)를 상기 지지 부재(29) 위에 위치시킴으로써 변형될 것이며, 이는 도5에서 대략적으로 나타난 대로 상기 기하학적 상승체(15)의 형성을 초래한다.
추가적인 변형예는 도7에 나타난다. 본 발명에서 상기 (투명한) 압박 부재(39)는 광노출이 예를 들어 압박 부재(39)의 이동과 동시에 연속적인 광노출이 가능하며, 추가적으로 상기 압박 부재(39)의 운용이 상기 광원(25)에 앞서 가능하게 실행될 수 있도록 (본 발명에서 상기 광원은 상기 압박 부재를 통해서가 아니라 그에 대하여 평행하고 오프셋(offset) 상태로 광노출을 실행할 것) 상기 광원(25)에 연결된다. 이와 관련하여 상기 광원에 의해 생성되는 상기 횡단면 정보는 예를 들어 디지털 픽셀 기반 마스크 또는 레이저 스캐너(예. 갈바노(Galvano) 스캐너, 회전 다각 거울 휠(wheel)을 갖는 레이저 스캐너)에 의해 상기 압박 부재(39)의 위치 및 경로 피드(feed) 속도 및 그에 상응하는 상기 횡단면 정보에 따라 변경될 것이다. 그러한 동시 노출 방법은 그 자체가 용어 “스크롤링”으로 알려져있다. 이와 관련하여 현재의 부분 구역의 광노출을 위한 개별 정보는 전체적으로 알려진 횡단면 정보를 기반으로 상기 조절 장치(19)에 의해 제공될 것이며, 상기 압박 부재(39)의 상기 위치와 경로 피드 속도는 상기 광원(25)과 상응하여 조율될 것이다. 상기 압박 부재(39)는 바람직한 경우 상기 광원에 의해 생성되는 복사를 위해 적어도 부분적으로 반투과성 또는 투명한 재료로 구성된다. 이와 관련하여 특히 바람직한 경우, 상기 노출은 상기 압박 부재(39)의 기하학적 형상에 의해 긍정적인 영향을 받을 수 있다.
본 발명이 상기 대표적으로 기술된 구현예로 제한되지 않으며, 오히려 청구항에 의해 정의된 대로 본 발명의 범위에 속하는 모든 변형예, 변경예, 조합예를 포함한다는 점은 명백하다.

Claims (15)

  1. 적어도 부분적으로 투명한 기저부(base, 23), 감광성 물질(5)을 수용하기 위해 적어도 부분적으로 신장 가능한 반투과성 층(semipermeable layer; 7) 및 상기 반투과성 층(7) 아래에 배치되고, 상기 감광성 물질(5) 내 중간층(11)을 형성할 수 있는 상(phase; 9)을 갖는 트로프(13; trough),
    일부 영역에서 상기 감광성 물질(5)을 경화(curing)시키기 위해 상기 트로프 기저부(23) 아래에 배치되는 광원(25), 및
    상기 반투과성 층(7) 위에 배치되고, 컴포넌트(3; component) 또는 개별적인 컴포넌트 층(3i)을 수용하기 위해 그에 대하여 상승시키거나 하강시킬 수 있는 제작 플랫폼(31)을 포함하며,
    적어도 상기 반투과성 층(7)에서 상기 제작 플랫폼(31) 방향으로 연장하고, 이송 효과를 위해 상기 트로프 기저부(23)에 상대적으로 이동 가능하여 상기 제작 플랫폼(31)과 상기 반투과성 층(7) 사이의 상기 틈(20) 안으로 유도되는 유동(flow)에 의해 상기 감광성 물질(5)을 운반하기 위한 적어도 하나의 드라이버(15)를 특징으로 하는,
    컴포넌트를 제작하기 위한 시스템(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 드라이버(15)는 기하학적 상승체 형태로 존재하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기하학적 상승체(15)의 높이 및/또는 형태는 조절 가능함을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반투과성 층(7)은 상기 반투과성 층(7) 아래에 배치된 상(9)과 상호작용에 의해 감광성 물질(5) 내부에 중간층 또는 상(11)을 형성함을 특징으로 하며, 여기서 다면 상 시스템이 형성되고, 상기 반투과성 층(7)이 적어도 부분적으로 신장됨을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기하학적 상승체(15)는 압력 부재(39)에 의해 형성됨을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 집적(aggregation) 및 밀집(density) 중 어느 상태를 지닐 수 있는 상기 상(9)이 적어도 부분적으로 투명하고, 중간 상(11)을 형성하기 위해 상기 반투과성 층(7)과 상호작용 가능함을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층 또는 상(11)은 상기 컴포넌트에 상대적으로 이동할 수 있음을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간층(11)은 적어도 실질적으로 정지한 상태를 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반투과성 층은 상기 감광성 물질(5)의 상기 전달을 위해 편향 가능함을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이버(15)는 상기 광원(25)과 함께 동시에 이동 가능함을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이버(15)는 적어도 부분적으로 투명함을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이버(15)는 한 조각으로 이루어짐을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 드라이버(15)는 상기 감광성 물질(5)의 상기 전달을 위해 막대 형태로 형성됨을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반투과성 층(7)은 유연하고, 바람직하게는 포일(foil)로 형성됨을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반투과성 층(7)은 상기 트로프(13)를 통해 이동 가능하며, 바람직하게는 그렇게 하는데 있어서 신장 및 고정 가능함을 특징으로 하는 시스템.
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