KR20190061020A - 입자를 조작하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입자(3)를 조작하기 위한 장치(1) 및 방법에 관한 것이다. 본 장치(1)는 입자(3)에 의해 형성되는 구조(30)를 위한 지지체로서 작용하는 스크린(10)을 포함하며, 이 구조는 제 1 기판(60) 상에 선택적으로 퇴적될 수 있다. 본 장치(1)는 3D 인쇄 시스템에 포함될 수 있다.
Description
제 1 양태에 따르면, 본 발명은 입자를 조작하기 위한 장치에 관한 것이다. 제 2 양태에 따르면, 본 발명은 입자를 조작하기 위한 방법에 관한 것이다.
문헌 US5767877은 입자를 조작하기 위한 장치를 개시하고 있다. 이 장치는 토너의 입자를 수용하도록 의도된 2 차원 인쇄 매트릭스를 포함한다. 매트릭스의 각각의 픽셀은 밸브 및 공동을 포함한다. 이 공동은 표면의 일부에 의해 서로로부터 분리되어 있다. 따라서, 매트릭스는 토너 입자가 배치되는 개구부를 갖는 제 1 외면을 갖는 지지체를 형성한다. 토너 입자는 밸브가 개방되어 있는 공동 내에 흡인된다. 각각의 공동은 토너의 단일 입자를 수용하도록 제공된다. 입자가 공동 내에 있는 경우, 이는 그 흡인 덕트를 폐색하고, 다른 입자의 흡인을 방해한다.
이 공지된 장치는 몇가지 문제를 갖고 있다. 첫째, 입자는 공동 내로 침투하여 흡인 덕트를 폐색할 수 있도록 실질적으로 구형의 형상을 가지고 있어야 한다. 다음에, 입자는 공동 내로 침투하여 흡인 덕트를 폐색할 수 있도록 실질적으로 모두 동일한 크기이어야 한다. 또한, 공동들 사이의 간격은 이 장치가 입자의 연속 구조를 구성하는 것을 허용하지 않는 정도이다.
제 1 양태에 따르면, 본 발명의 목적 중 하나는 다양한 크기 및 형상의 입자의 연속 구조를 생성할 수 있게 하는 장치를 제공하는 것이다. 이 목적을 위해, 본 발명은 입자를 조작하기 위한 장치로서, 수송 유체 흐름을 발생시키도록 배치되는 흐름 발생기를 포함하는 장치를 제안하며, 이 장치는 입자에 의해 형성되는 구조가 형성될 수 있는 제 1 외면을 갖는 스크린을 더 포함하고, 이 스크린은 상기 제 1 외면 상에 개구부를 개재하여 개구하는 관통 구멍을 포함하고, 수송 유체 흐름은 스크린의 제 1 외면에 또는 제 1 외면으로부터 입자를 수송하도록 제공되는 것을 특징으로 한다.
스크린은 입자에 의해 형성되는 구조가 스크린 내에서가 아닌 제 1 외면에 대하여 축적되는 입자에 의해 형성되는 것을 가능하게 한다. 이 제 1 외면은 단지 "외부"이므로 구멍의 "내부" 벽을 포함하지 않는다. 따라서, 다양한 크기, 형상 및 재료의 입자가 스크린의 제 1 외면에 대하여 입자에 의해 형성되는 동일 구조 내에 포함될 수 있다. 실제로, 입자의 재료, 크기 또는 형상에 관한 조건은 없다. 또한, 입자는 이들 사이에 간격이 없이 서로 접촉될 수 있고, 이로 인해 입자의 연속 구조를 형성하는 것을 가능하게 한다.. 입자들은 스크린의 제 1 외면에 수직인 방향으로 축적될 수 있고, 따라서, 특정 두께의 구조를 형성할 수 있다.
본 명세서의 범위 내에서, 스크린은 유체를 투과시킬 수 있는 다공질 매체(예를 들면, 스크린은 유체가 통과할 수 있는 관통 구멍을 포함할 수 있음)이고, 이것의 적어도 하나의 제 1 외면은 구조의 입자에 의해 관통될 수 없다(즉, 입자는 상기 제 1 외면에 대하여 봉쇄된 상태로 유지됨).
스크린, 및 특히 스크린의 제 1 외면은 입자 구조를 위한 지지체로서 사용된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린은 개구부를 개재하여 제 1 외면 상에 개구되는 관통 구멍을 포함한다. 구멍 및 이것의 개구부는 수송 유체 흐름이 스크린을 적어도 부분적으로 통과할 수 있도록 배치되고, 개구부는 그 형상 및 제 1 외면 상의 그 배열을 통해 입자를 봉쇄하도록 배치된다. 바람직하게는, 구멍 및 이것의 개구부는 모든 수송 유체 흐름이 스크린을 통과할 수 있도록 배치된다. 바람직하게는, 구멍은 스크린의 두께를 통해, 즉, 제 1 외면에 국부적으로 실질적으로 수직인 방향을 따라 스크린을 통과한다. 바람직하게는, 스크린은 제 1 외면에 실질적으로 평행한 제 2 외면을 가지며, 스크린의 두께는 제 1 외면과 제 2 외면에 의해 정해진다.
다시 말하면, 스크린의 제 1 외면의 개구부는, 수송 유체 흐름이 구멍을 개재하여 스크린을 통과할 수 있도록 하면서, 제 1 외면이 스크린의 외부에서 입자를 봉쇄하도록 배치된다. 따라서, 입자는 스크린의 구멍 내에서가 아니라 스크린의 외부에서 봉쇄된다. 따라서, 스크린의 제 1 외면은 입자 구조가 스크린에 대하여 형성될 수 있도록 제공된다.
본 명세서의 범위 내에서, 제 1 외면은 오로지 외면일 뿐이므로 스크린의 제 1 외면은 스크린 내의 구멍의 내벽을 포함하지 않는 것으로 이해된다. 따라서, 입자는 스크린의 제 1 외면의 구멍이 없는 부분에 대해 봉쇄된다.
스크린의 제 1 외면은 실질적으로 평평할 수 있다. 스크린의 제 1 외면은 스크린의 제 1 외면의 2 개의 점을 연결하는 직선 선분이 스크린의 제 1 외면 내에 완전히 포함되도록 할 수 있다. 스크린의 제 1 외면은 볼록할 수 있다. 스크린의 제 1 외면은 주로 원통형일 수 있다.
본 발명에 다른 장치를 사용하여, 입자를 개별적으로 또느 입자의 집합을 조작하는 것이 가능하다.
입자 구조의 두께는, 예를 들면, 수송 흐름을 스크레이핑하거나 제어함으로써 제어하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 장치는 입자를 조작할 수 있고, 입자 구조를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 이 장치는, 예를 들면, 제 1 기판 상에 일자 구조의 일 부분을 선택적으로 퇴적시키는 것을 가능하게 한다.
본 명세서의 범위 내에서, "픽셀"은 표면의 일 부분, 예를 들면, 상기 표면의 나머지 부분으로부터 독립적으로 입자로 덮일 수 있는 스크린의 제 1 외면이다. 따라서, 픽셀은 표면, 예를 들면, 스크린의 제 1 외면의 어드레스가능한 부분이다. 본 명세서의 범위 내에서, "복셀(voxel)"은 하나의 픽셀에 대응하는 입자 구조의 일 부분이다.
수송 유체 흐름은, 주어진 순간에, 유체 흐름 요소의 집합으로서 볼 수 있으며, 각각의 흐름 요소는 바람직하게는 상이한 픽셀에 대응한다. 바람직하게는, 각각의 수송 유체 흐름 요소는 주로 정사각형 또는 원형 단면을 갖는다. 이것은 픽셀이 모든 방향으로 대략 균일한 범위를 갖는 것을 가능하게 한다.
입자는, 예를 들면, 폴리머, 금속, 염, 세라믹 또는 유기 재료를 포함할 수 있다. 이들은 1μm, 10μm, 100μm, 1mm 또는 10mm의 평균 크기를 갖는 크기 분포를 가질 수 있다. 이들은 주로 구형의 형상 또는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다. 입자는 선택적 응집 방법을 통한 3D 인쇄에 의해 물체를 형성하는 데 적합할 수 있다. 오리혀, 입자는 불활성일 수 있고, 3D 인쇄 중에 지지체로서 사용되기 위해 응집되기 어려울 수 있다.
스크린은 다양한 재료(금속, 유기, 폴리머, 세라믹 등)로 제조될 수 있고, 다양한 방법(금속(니켈, 구리, 금 등), 소결된 분말 또는 섬유, 여과 발포체 등의 직조, 천공, 펀칭, 화학 사진제판, 전기주조)으로 제조된다.
본 명세서의 범위 내에서, "입자의 층"은 스크린의 제 1 외면에 대해 형성된 입자 구조일 수 있고, 또는 스크린의 제 1 외면 상에 형성되는 입자 구조로부터 제 1 기판 상에 생성될 수 있다. 입자의 층은 또한 특히 스크린의 제 1 외면으로부터 퇴적 후에 층상체(stratum)라고 불릴 수 있다. 입자의 층은 입자의 "이미지"를 형성하는 주로 연속적 입자의 층이다.
제 1 기판은 사전에 응집된 입자 및/또는 입자와 일체화될 고체 물체를 포함할 수 있다.
입자에 의해 형성되는 구조의 생성은 "조성(composition)"으로 부를 수 있다.
이 장치는 바람직하게는 스크린의 제 1 외면에 의해 봉쇄되기에 충분한 크기의 입자를 공급하는 입자 공급부를 포함한다.
스크린의 제 1 외면은 바람직하게는 흐름 발생기의 반대측에 위치되는 스크린의 표면이다.
이 장치는 스크린을 깊게 세정하기 위한 퍼지 시스템을 더 포함할 수 있다. 이는, 예를 들면, 스크린에 접촉하도록 제공되거나 스크린의 근접부에 배치되는 흡인 스트립일 수 있다. 퍼지 시스템은, 예를 들면, 흡인기, 스크린의 제 1 외면이 볼록한 경우에 스크린의 내부 공간 내의 토출 블레이드, 또는 스크린의 제 1 외면이 볼록한 경우에 스크린의 외부의 흡인 블레이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 구멍의 개구부는 스크린의 외부에서 직경 1 mm를 초과하는, 바람직하게는 직경 10 μm, 더 바람직하게는 직경 1 μm, 더 바람직하게는 직경 0.1 μm의 임의의 구형체를 봉쇄하도록 배치된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 구멍의 개구부는
임의의 상기 개구부에 외접하는 최소의 원의 직경이 임의의 입자에 내접하는 최소의 구의 직경보다 작도록 되어 있다.
이 조건은 어떤 개구부 내에도 입자가 침입하지 않도록 충분한 것이다.
바람직하게는, 스크린은 그리드이다.
이는 스크린이 특히 간단하고 저렴해질 수 있게 한다. 그리드는, 예를 들면, 메시를 형성함으로써 교차하는 복수의 요소를 포함한다. 그리드는 규칙적 또는 불규칙적일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 수송 유체 흐름이 스크린의 제 1 외면의 소정의 부분만을 통과하도록 배치된다.
이로 인해 특히 제 1 외면의 상이한 부분에서 제 1 외면에 대해 여러 가지 유형의 입자가 봉쇄될 수 있게 된다. 따라서, 입자에 의해 형성되는 구조는 제 1 유형의 입자만을 포함하는 적어도 하나의 제 1 부분 및 제 2 유형의 입자만을 포함하는 제 2 부분을 포함할 수 있다. 입자의 유형은, 예를 들면, 다음 중 적어도 하나에 의해 구별된다: 크기 분포, 재료, 형상, 색, 영률, 밀도, 열전도도, 전기 전도도, 투자율, 내식성, 경도, 용융 온도, 용해도, 연소성, 소수성, 화학 조성.
이는 또한 입자가 제 1 외면 상에 정확한 패턴을 형성할 수 있게 하며, 이 패턴은 잠재적으로 여러 단계 중에 수송 유체 흐름이 통과하는 제 1 외면의 부분에 대응한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 흐름 발생기의 이동 수단을 포함한다.
이는 수송 유체 흐름이 통과하는 제 1 외면의 부분을 변경하는 것을 가능하게 한다. 제 1 표면의 부분은 또한 "하부표면(subsurface)"이라고 부플 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 흐름 발생기와 스크린 사이에 마스크를 포함한다.
마스크는 제 1 외면의 어느 부분이 수송 유체 흐름에 노출되는지를 선택하는 것을 가능하게 한다. 실제로, 마스킹된 제 1 외면의 부분은 수송 유체 흐름이 통과하지 않는다. 마스크는 정적일 수 있으며, 즉 그 구조는 변경될 수 없다. 마스크는 동적일 수 있으며, 즉 그 구조는, 예를 들면, 어드레싱에 의해 변경될 수 있다. 마스크는 이것이 정적이든 동적이든 이동가능하다. 마스크는 전체 제 1 외면에 또는 그 일 부분에만 대응할 수 있다. 마스크가 가요성이 경우, 스크린은 특정의 강성을 제공할 수 있는 것이 바람직하다. 마스크는 스크린으로부터 분리될 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 마스크를 손상시킬 수 있는 분위기(온도, 습도, 먼지 등)에 마스크를 노출시키는 것을 피할 수 있다. 예를 들면, 소결과 관련된 온도를 피하기 위해 소결 전에 마스크를 분리하는 것이 중요할 수 있다.
픽셀의 크기는 수송 유체 흐름의 특성, 및 마스크, 흐름 발생기 및 스크린 사이의 거리에 의존한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 마스크의 이동 수단을 포함한다.
이는 마스크가 제 1 외면의 일 부분에만 대응하는 경우에 특히 유용할 수 있다. 마스크를 이동시키는 수단은 수송 유체 흐름 및 마스크가 제 1 외면의 동일 부분에 체계적으로 대응하도록 흐름 발생기의 이동 수단과 결합될 수 있다. 마스크는 제 1 외면에 평행하게 이동되는 것이 바람직하다. 마스크의 이동에 의하면 또한 더 우수한 해상도를 얻을 수 있고, 제조비를 감소시킬 수 있다. 흐름 발생기의 이동에 의하면 또한 더 우수한 해상도를 얻을 수 있고, 제조비를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 마스크는 그 개방 부분 및 폐쇄 부분의 구성이 변경될 수 있도록 배치된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 밸브 매트릭스를 포함한다. 예를 들면, 마스크는 밸브 매트릭스를 포함한다. 바람직하게는, 밸브는 어드레싱될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 각각의 밸브는 다른 밸브와 독립적으로 어드레싱될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 밸브는 수송 유체 흐름 요소를 제어하도록 배치된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 각각의 밸브의 크기는 하나의 픽셀의 크기에 대응한다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 밸브의 크기는 하나의 픽셀의 크기보다 작거나 크다. 개방된 밸브에 의하면, 입자를 흡인하기 위해 또는 제 1 외면으로부터 입자를 블로잉(blowing)하기 위해 수송 유체 흐름이 제 1 외면을 향해 흐를 수 있게 된다. 밸브 매트릭스와 별개의 스크린을 사용하면, 작업 환경(열, 방사선, 충격, 습도, 정전기 영향)의 밸브 매트릭스를 보호할 수 있게 된다. 또한, 유지보수 중에 매트릭스를 변경시킬 필요없이 스크린이 변경될 수 있고, 스크린을 변경시킬 필요없이 매트릭스가 변경될 수 있다. 밸브 매트릭스는 제 1 외면에 평행한 것이 바람직하다.
밸브는, 예를 들면, 솔레노이드 밸브, 마이크로 스피커, MEMS(압전, 정전기, 솔레노이드 등)일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 흐름 발생기의 이동 수단, 흐름 발생기와 스크린 사이의 마스크, 및 마스크의 이동 수단을 포함하고, 마스크의 이동 수단은 수송 유체 흐름과 마스크가 제 1 외면의 동일 부분에 대응하도록 흐름 발생기 이동 수단과 결합된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기는 제 1 외면으로부터 흐름 발생기로의 수송 유체 흐름을 생성하도록 제공되는 흡인 장치를 포함한다.
이는 제 1 외면을 향해 입자를 흡인하는 것, 즉 입자를 제 1 외면으로 끌어당기는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 입자의 리저버를 포함한다.
리저버는 수송 흐름에 입자를 공급하는 것을 가능하게 한다. 리저버는 이들 입자를 흡인하는 흐름이 리저버로부터 입자를 흡인할 수 있도록 배치된다. 리저버는 제 1 외면과 대면하여 위치되는 그리고 그 위에 입자가 분포되는 평평한 표면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기는 흐름 발생기로부터 제 1 외면으로의 수송 유체 흐름을 생성하도록 제공되는 토출 장치를 포함한다.
이는 제 1 외면으로부터 입자를 토출하는 것, 즉 그로부터 입자를 토출하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 수송 유체 흐름은 제 2 외면으로부터 제 1 외면으로 스크린을 통과하여 제 1 외면 상에 존재하는 입자를 방출시킨다. 토출 장치는, 예를 들면, 송풍기 또는 음파 방출기를 포함할 수 있다. 토출 장치는, 예를 들면, 0.1 ms 내지 1s의 펄스에 의해 수송 유체를 방출하도록 배치될 수 있다. 수송 유체 흐름은 제 1 외면과 입자 사이의 유지력 또는 접착력을 파괴하도록 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 제 1 외면으로부터 나오는 입자를 수집하도록 배치된 입자 수집기를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 스크린의 제 1 외면에 대해 입자를 분산시키는 수단을 포함한다.
이러한 분산 수단은 제 1 외면에 입자를 공급하는 것을 가능하게 한다. 분산은 스크린 위 또는 스크린 아래에 위치되는 입자 구조에 대해 수행될 수 있다. 분산 수단은 입자 구조를 대략 균일해지도록 그리고 스크레이핑에 의해 제어되도록 할 수 있는 스크레이퍼를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린의 제 1 외면은 제 1 방향 및 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 주로 연장되고, 흐름 발생기는 흐름 발생기가 발생시키는 수송 유체 흐름이 제 1 방향과 제 2 방향에 수직인 제 3 방향에 실질적으로 있도록 배치된다.
이는 주로 평평한 제 1 외면을 가지는 것을 가능하게 한다. 마스크가 있는 경우, 이 마스크는 또한 주로 평평한 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린의 제 1 외면은 실질적으로 볼록면, 예를 들면, 적어도 부분적으로 내부 공간을 형성하는 실린더이다.
바람직하게는, 볼록면은 그 자체로 닫힌 루프를 형성한다. 이는, 예를 들면, 콘, 실린더, 운반 표면, 매트 또는 벨트일 수 있다. 바람직하게는, 본 장치는 입자를 분리 구역을 향해 연속적으로 공급하기 위하여 볼록면의 일 부분이 주기적으로 이동될 수 있도록 볼록면이 회전할 수 있도록 배치된다.
이는 제 1 기판 상에 연속적으로 입자 구조 및 이것의 퇴적을 생성하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기는 볼록면의 내부 공간 내에 적어도 부분적으로 위치된다.
바람직하게는, 본 장치는 원통형 스크린이 그 축선을 중심으로 회전할 수 있도록 배치된다. 실린더는 바람직하게 중공이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기는 내부 공간의 내부에 위치되는 제 1 부분 및 내부 공간의 외부에 위치되는 제 2 부분을 포함하고, 제 1 부분 및 제 2 부분은 유체 연통 수단에 의해 유체적으로 연결된다.
유체 연통 수단은 바람직하게는 파이프 또는 복수의 파이프를 포함한다. 유체 연통 수단은 흐름 발생기의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 접합부를 만들기 위해, 예를 들면, 실린더의 볼록면의 단부를 통과하는 것이 바람직하다.
일 실시형태에서, 흐름 발생기의 제 1 부분은 볼록면의 회전 축선에 대해 고정된 위치에 있다. 다른 실시형태에서, 본 장치는 흐름 발생기의 제 1 부분이 이 회전 축선에 대해 이동될 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 흐름 발생기의 제 1 부분은 스크린, 예를 들면, 원통형 스크린의 볼록한 제 1 외면의 회전 축선에 평행한 및/또는 수직인 병진 이동을 생성하도록 배치되는 것이 가능하다.
예를 들면, 축선에 평행한 병진 이동은 흐름 발생기의 제 1 부분의 개구부의 각각이 몇 개의 평행선에 걸쳐 입자를 퇴적시키는 것을 가능하게 한다.
흐름 발생기의 제 1 부분은 또한 "인쇄 헤드"로 불릴 수도 있다. 흐름 발생기의 제 1 부분은 바람직하게는 회전 축선과 입자가 방출되는 스크린의 부분 사이에 적어도 부분적으로 위치된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기의 제 1 부분은 유체 연통 수단을 그룹화하는 것 및 스크린의 특정의 부분을 향해 수송 유체 흐름을 지향시키는 것을 가능하게 하는 강성 지지체이다. 바람직하게는, 각각의 유체 연통 수단은 수송 유체 흐름 요소에 대응한다. 흐름 발생기의 제 1 부분은 유체 흐름 요소가 스크린의 제 1 외면에 주로 평행한, 그리고 바람직하게는 주로 수직인 방향을 갖도록 유체 연통 수단을 정렬시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 유체 흐름 요소의 수는 유체 연통 수단의 수보다 많다. 예를 들면, 흐름 발생기의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에는 하나의 단일 파이프만이 있을 수 있고, 흐름 발생기의 제 1 부분은 어드레싱될 수 있는 복수의 밸브를 포함할 수 있다. 각각의 유체 흐름 요소는 밸브에 대응한다. 본 장치는 바람직하게는 밸브를 제어하는 것을 가능하게 하는 전기 통신 수단을 포함한다. 이 전기 통신 수단은, 예를 들면, 실린더의 단부를 통해, 예를 들면, 볼록한 제 1 외면의 단부를 통과하는 케이블일 수 있다.
바람직하게는, 수송 유체 흐름과 특히 수송 유체 흐름 요소는 입자가 수송 유체 흐름에 의해 구동되는 분리 구역에서 스크린의 제 1 외면에 수직이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기의 제 1 부분 또는 제 2 부분은 복수의 밸브를 포함한다.
예를 들면, 흐름 발생기의 제 1 부분 또는 제 2 부분은 밸브 매트릭스를 포함할 수 있다. 이것이 밸브를 포함하는 제 2 부분인 경우, 각각의 밸브는 유체 연통 수단에 연결될 수 있다. 각각의 유체 흐름 요소는 밸브에 대응한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 각각의 밸브는 스크린의 제 1 외면의 일 부분을 통과하도록 배치되는 수송 유체 흐름 요소를 제어하도록 배치된다. 이를 통해 방출되거나 흡인되는 입자를 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기의 제 1 부분은 스크린의 제 1 외면을 향하는 복수의 개구부를 포함하고, 본 장치는 수송 유체 흐름 요소가 상기 개구부 중 하나 내로 진입하도록 배치된다. 바람직하게는, 각각의 개구부는 밸브와 유체 연통하고 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린은 개구부에 대향하는 재료를 연속적으로 제공하고, 이는 제 1 기판 상에 제어된 방식으로 입자를 퇴적시킨다. 퇴적된 입자의 두께의 제어는 특히 제 2 스크레이퍼의 위치에 의해 및/또는 스크린의 회전 속도를 제어함으로써 행해질 수 있다.
각각의 개구부는 일렬의 입자를 퇴적시킬 수 있다. 수송 유체 흐름이 펄스로 이루어진 경우, 각각의 개구부는 일렬의 픽셀을 퇴적할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기의 제 1 부분의 개구부는 어긋나게 배치된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는 제 1 외면 상에 입자를 유지하도록 배치되는 흡인 수단을 더 포함한다.
이 흡인 수단은, 예를 들면, 볼록한 제 1 외면에 의해 한정되는 내부 공간 내에 함몰부를 생성하는 장치일 수 있다. 함몰부를 생성하기 위한 이 장치는, 예를 들면, 팬을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치는, 예를 들면, 회전 및/또는 병진으로 스크린의 이동 수단을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 이 이동 수단은 볼록한 제 1 외면을 갖는 스크린을 그 회전 축선에 대해, 예를 들면, 원통형 스크린의 축선에 대해 수직인 방향으로 병진시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 이 축선이 수평인 경우, 이 이동 수단은 수평으로 및/또는 수직으로 스크린을 이동시키도록 배치될 수 있다. 또한, 이 이동 수단이 스크린을 그 회전 축선에 평행한 방향으로 병진시키는 것을 가능하게 하는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 유체는 기체이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 유체는 액체이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린은 스크린의 제 1 외면에 수직인 관통 구멍을 포함하며, 바람직하게는 이 구멍은 직선 프리즘 또는 직선 실린더이다.
구멍이 제 1 외면에 수직인 내벽을 갖는다는 사실은 입자가 구멍에서 봉쇄되지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 다음을 포함하는 3D 인쇄 시스템을 제안한다.
- 본 발명의 실시형태 중 하나에 따른 적어도 하나의 장치, 및
- 응집 수단.
3D 인쇄 시스템은, 예를 들면, 볼록한 제 1 외면을 갖는 스크린을 각각 갖는 2 개, 3 개, 4 개 등의 장치를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 장치는 따라서 입자의 층상체의 적어도 하나의 부분을 퇴적시키는 것을 가능하게 하고, 응집 수단은 입자의 층상체의 적어도 하나의 부분을 응집시키는 것을 가능하게 한다.
본 명세서의 범위 내에서, 입자의 층상체는 입자의 층이다. 예를 들면, 층상체는 본 발명의 일 실시형태에 따라 입자를 조작하기 위한 하나 이상의 장치를 사용하여 적어도 부분적으로 퇴적될 수 있다.
본 발명에 따른 3D 인쇄 시스템은 아래와 같은 많은 장점을 갖는다.
- 재료의 그래디언트(gradient)를 형성하는 것이 가능하고,
- 내식성 층상체를 형성하는 것이 가능하고,
- 2 가지 상이한 재료 사이에 기계적 비화학적 연결을 생성할 수 있고,
- 인쇄된 부품을 형성하는 복셀은 상이한 형상을 가질 수 있고, 상이한 재료로 구성될 수 있고, 이들 재료는 상이한 기능(색, 영률, 밀도, 열전도도, 전기 전도도, 투자율, 내식성 또는 내피로성, 경도, 용융 온도, 용해도, 연소성, 습윤성, 화학 조성, 또는 임의의 다른 물리적 성질)에 응답할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 3D 인쇄 시스템은 3D 인쇄 구조 상에 퇴적되는 분말의 층상체의 높이의 균일화 수단을 더 포함한다. 이것은, 예를 들면, 돌출부를 형성하는 입자를 스크레이핑하는 블레이드, 층상체를 보다 콤팩트하게 만드는 압축 롤러, 층상체를 보다 콤팩트하게 만드는 압축 플레이트 및/또는 층상체를 평탄화하는 진동 발생기일 수 있다. 예를 들면, 압축 롤러 자체는 분말을 유동화하도록 그리고 스크레이핑을 개선(더 우수한 표면 조건 및 더 신속한 스크레이핑)하도록 진동할 수 있다. 균일화 수단은 입자가 부착되는 것을 방지하기 위해 비점착성 코팅으로 피복될 수 있다.
바람직하게는, 3D 인쇄 구조는 내부 분위기, 예를 들면, 질소 분위기를 생성하기 위한 장치를 포함한다. 이것은 폭발 및 산화 및/또는 분말의 변질의 위험을 제한하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 분말 리저버, 스크린 및 3D 인쇄 구조는 이러한 불활성 분위기 내에 있다.
바람직하게는, 3D 인쇄 시스템은 입자의 리저버, 스크린 및 3D 인쇄 구조를 둘러싸는 체임버를 포함한다. 바람직하게는, 반결정질 폴리머 분말의 경우, 이 체임버의 내부는 분말의 결정화 온도보다 높은 그리고 분말의 용융 온도보다 낮은 온도로 가열된다. 이것은 과도하게 높은 온도가 분말의 스크레이핑의 품질을 손상시킬 수 있으므로 제작 중인 부품의 임의의 변형을 제한할 수 있다. 예를 들면, 이 온도는 PA12 분말의 경우 178℃에 근접할 수 있다.
본 발명에 따른 3D 인쇄 시스템은 임의의 재료와 호환가능하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제작 하의 부품을 형성하는데 사용되는 분말은 다음의 재료 중 적어도 하나를 포함한다. 폴리머(예를 들면, TPE, PP, PA12, PA6, TPU, 전도성 TPU, PEEK, PPS), 금속(티타늄, 강, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 크롬, 마그네슘, 코발트, 은, 합금 등), 세라믹(실리카, 알루미나 등), 염 또는 유기 분말.
본 발명에 따른 3D 인쇄 시스템은 제 1 유형 및 이 제 1 유형과 다른 제 2 유형의 입자를 선택적으로 퇴적시키는 것을 가능하게 한다. 상이한 유형의 입자는 바람직하게는 연속적 층상체를 형성하도록 그리고 3D 인쇄 구조 상에 입자 구멍이 없도록 토출된다.
예를 들면, 제 1 유형의 입자는 제작 중인 물체를 형성하기 위해 소결되도록 제공될 수 있고, 제 2 유형의 입자는 소결 중에 불활성일 수 있다. 물체의 제작을 위해 2 가지 유형의 입자가 사용될 수 있으며, 이는 다중 재료의 물체를 생성하는 것을 가능하게 한다. 이는 전도성 재료로 제조되는 특정 부분과 비전도성 재료의 다른 부분을 갖는 물체, 강성 부분 및 가요성 부분을 갖는 물체, 여러가지 색 및 여러가지 표면 상태를 갖는 물체, 가용성 부분 및 불용성 부분을 갖는 물체, 자성 부분 및 비자성 부분을 갖는 물체를 생성하는 것을 가능하게 한다.
바람직하게는, 3D 인쇄 시스템은 3D 인쇄 구조 및/또는 제 1 기판의 이동 수단을 포함한다. 이 이동 수단은 다음 중 적어도 하나를 가능하게 할 수 있다. 수직 병진, 제 1 방향으로의 수평 병진, 예를 들면, 좌우 병진, 제 2 방향으로의 수평 병진, 예를 들면, 전후 병진.
응집 수단은 퇴적된 입자의 적어도 하나의 부분이 3D 인쇄 구조에 부착되도록 함으로써 이들 입자가 이 3D 인쇄 구조에 통합될 수 있게 한다. 본 명세서의 범위 내에서, 입자의 응집은 상기 입자를 서로 고정하는 것이다. 불활성 입자는 응집되지 않는다는 점에서 응집은 바람직하게는 선택적이다. 응집은 다음 중 적어도 하나의 방법을 포함할 수 있다. 열처리, 소결, 용융, 접착제의 도포, 결합제의 도포. 예를 들면, 응집 수단은 다음 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 노, 레이저, 전자 빔, 전체 층상체를 가열할 수 있도록 스캐닝 시스템을 구비하는 레이저, 할로겐 램프, 국부적 또는 균일한 화학 반응. 응집은 라인을 따라 재료를 가열하는 빔을 이용하여 하나의 단일 방향으로 스위핑(sweeping)함으로써 라인 단위로 균일하게 실시될 수 있다. 응집 수단은 스크린과 동시에 이동하거나 스크린으로부터 분리될 수 있다.
바람직하게는, 시스템은 입자가 3D 인쇄 구조 상에 퇴적되는 분리 구역의 외부에서 응집 수단이 입자를 응집시키도록 배치된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 3D 인쇄 시스템은 스크린의 제 1 외면에 대하여 존재하는 입자의 구조를 퇴적시키는 수단을 더 포함한다. 또한, 퇴적 수단은 토출 장치일 수 있다.
퇴적 수단은 입자를 조작하기 위한 본 장치의 일부를 형성할 수 있고, 입자의 층상체를 형성하는 것을 가능하게 할 수 있다.
퇴적 수단은 스크린의 제 1 외면으로부터 입자 구조를 분리시키는 것을 가능하게 한다. 퇴적 수단은 바람직하게는 3D 인쇄 구조에 대하여, 바람직하게는 3D 인쇄 구조 상에 입자 구조를 퇴적시키는 것을 가능하게 한다. 또한 임의선택적으로 제 1 외면의 입자 구조가 3D 인쇄 구조에 대항하도록, 예를 들면, 수직으로 스크린을 이동시키는 것을 가능하게 한다. 입자 구조의 퇴적 수단은 특히 흐름 발생기가 토출 장치인 경우에, 예를 들면, 흐름 발생기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 퇴적 수단은, 스크린의 제 1 외면에 대해 존재하는 입자의 적어도 하나의 부분이 전사 기판의 전사면 상에 전사될 수 있도록, 스크린의 제 1 외면에 대면하여 위치될 수 있는 전사면을 갖는 이동식 전사 기판을 포함한다. 바람직하게는, 전사면에 대한 입자의 층은, 예를 들면, 스크린의 제 1 외면에 대한 입자의 연속적인 다수의 토출에 의해 수차례 생성된다.
따라서, 입자의 층은 전사 기판의 전사면 상에 형성될 수 있다. 전사 기판의 전사면은 주로 평평하고 수평일 수 있다. 이것은 하방으로 또는 상방으로 배향될 수 있다. 이것은 3D 인쇄 구조에 대해 퇴적되는 전사면에 대한 입자의 층이다. 전사면에 대한 입자의 층은, 예를 들면, 스크린의 제 1 외면에 대한 입자 구조가 연속적이므로 또는 전사면에 대한 입자의 층을 형성하기 위해 여러 가지 상이한 입자 구조가 사용되므로 바람직하게는 연속적이다. 전사 기판은 제 2 스크린을 포함할 수 있고, 이 경우 입자에 의해 형성되는 구조가 배치되는 스크린은 제 1 스크린으로 부를 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 3D 인쇄 시스템은 복수의 스크린을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 스크린은 상이한 분말을 조작한다. 예를 들면, 스크린은 회전 축선에 따라 회전하도록 배치되는 볼록한 제 1 외면을 포함할 수 있다. 스크린은 그 회전 축선들이 평행하도록 배치될 수 있다. 스크린은 또한 2 개의 상이한 방향으로 분말을 퇴적하도록 배치될 수 있다.
이것은 각각의 스크린이 3D 인쇄 구조 상에 상이한 분말을 퇴적하는 것을 가능하게 한다. 본 시스템은 1 개, 2 개, 3 개, 4 개 등의 스크린을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 각각의 스크린은 3D 인쇄 구조 상에 상이한 분말을 퇴적하도록 사용된다. 이것은 상이한 입자 크기, 재료 및 형상을 가질 수 있고, 또는, 예를 들면, 상이한 두께로 스크레이핑될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 3D 인쇄 시스템은 스크린과 3D 인쇄 구조를 결합 및 분리시키기 위한 수단을 더 포함한다.
이것은 입자의 각각의 층상체의 형성 후에 3D 인쇄 구조를 조금씩 분리시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 3D 인쇄 구조는 바람직하게는 매번 20 내지 1000μm, 더 바람직하게는 50 내지 200μm의 거리만큼 분리될 수 있다. 이것은 3D 인쇄 구조로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 스크린이거나 및/또는 스크린으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 3D 인쇄 구조일 수 있다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 입자를 조작하기 위한 방법을 제안한다.
(a) 본 발명에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 제공하는 단계,
(b) 상기 장치에 입자를 공급하는 단계, 및
(c) 수송 유체 흐름에 의해 스크린의 제 1 외면에 또는 제 1 외면으로부터 입자를 수송하는 단계.
이는 스크린의 제 1 외면에 대한 입자에 의해 또는 스크린의 제 1 외면로부터 방출에 의해 형성되는 구조를 생성하는 것을 가능하게 한다.
제 1 외면이 볼록한 본 발명의 일 실시형태에서, 본 방법은 분말이 스크린으로부터 3D 인쇄 구조로 방출되는 분리 구역 내에서 접속 속도의 차이가 0이되도록 스크린의 회전 속도 및 3D 인쇄 구조의 병진 속도가 선택되는 것을 포함한다. 3D 인쇄 구조의 병진 전진 속도보다 빠르거나 느린 회전을 보장하는 것은 보다 빠르거나 느린 입자의 이동 유량을 제어하는 것을 가능하게 한다.
본 시스템에 대해 언급된 이점은 필요한 변경을 가하여 본 발명에 적용된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단계 (c)는 수송 유체 흐름에 의해 스크린의 제 1 외면의 소정의 부분에 또는 소정의 부분으로부터 입자를 수송하는 단계를 포함한다. 이는 어느 입자가 수송될지를 선택하는 것을 가능하게 한다. 입자의 수송은 입자와 스크린 사이의 접착력의 파열로 인해 발생할 수 있다. 본 명세서의 범위 내에서, 음파는 수송 유체 흐름으로 간주된다.
이는 제 1 외면의 특정 픽셀이 입자로 피복되거나 반대로 입자로부터 유리되는 것을 가능하게 한다. 이것은, 예를 들면, 입자의 수송이 요구되지 않는 제 1 외면의 부분에 마스크를 적용함으로써 행해질 수 있다. 이것은 또한 입자의 수송이 요구되지 않는 제 1 외면의 부분에서만 수송 유체 흐름을 적용함으로써 행해질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 단계 (b)는 제 1 유형의 입자 및 제 2 유형의 입자를 공급하는 단계를 포함하고, 단계 (c)는 다음을 포함한다.
- 수송 유체 흐름에 의해 스크린의 제 1 외면의 소정의 제 1 부분에 또는 소정의 제 1 부분으로부터 제 1 유형의 입자를 수송하는 단계(c1), 및
- 수송 유체 흐름에 의해 스크린의 제 1 외면의 소정의 제 2 부분에 또는 소정의 제 2 부분으로부터 제 2 유형의 입자를 수송하는 단계(c2).
본 발명의 일 실시형태에서, 단계 (b)는 제 1 유형의 입자 및 제 2 유형의 입자를 공급하는 간계를 포함하고, 단계 (c)는 다음을 포함한다.
- 수송 유체 흐름에 의해 제 1 스크린의 제 1 외면의 소정의 제 1 부분에 또는 소정의 제 1 부분으로부터 제 1 유형의 입자를 수송하는 단계(c1).
- 수송 유체 흐름에 의해 제 2 스크린의 제 1 외면의 소정의 제 2 부분에 또는 소정의 제 2 부분으로부터 제 2 유형의 입자를 수송하는 단계(c2).
입자의 유형은 입자의 특성 또는 입자의 특성들의 집합에 의해 규정될 수 있다. 예를 들면, 상이한 재료, 상이한 형상, 상이한 크기 분포를 갖는 입자는 상이한 유형일 수 있다. 이러한 구조는 상이한 유형의 입자의 조성물일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 유형의 입자는 결정된 방법에 의해 응집될 가능성이 있고, 제 2 유형의 입자는 상기 방법에 의해 응집되지 않을 가능성이 있다. 예를 들면, 제 1 유형의 입자는 제 1 소결 온도에서 소결될 가능성이 있고, 제 2 유형의 입자는 제 1 소결 온도에서 소결되지 않을 가능성이 있다.
제 1 유형의 입자는 3D 인쇄에 사용될 수 있고, 제 2 유형의 입자는 3D 인쇄를 위한 지지체로서 사용된다. 제 2 유형의 입자는, 예를 들면, 실리카일 수 있다.
또한, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 3D 인쇄 방법을 제안한다.
- 본 발명에 따른 입자를 조작하기 위한 방법의 단계, 및
- 입자의 적어도 하나의 부분을 응집시키는 단계.
응집은 층상체들 사이에서 층상체의 입자의 적어도 하나의 부분의 응집 및/또는 3D 인쇄 구조를 갖는 층상체의 입자의 적어도 하나의 부분의 응집을 포함할 수 있다. 응집은 점 단위로, 선 단위로, 면 단위로 또는 3D 인쇄 구조의 전체 체적에서 한번에 발생될 수 있다. 후자의 경우, 입자 구조의 퇴적은 수차례 실시되고, 응집은 단 1회만 실시된다.
또한, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 3D 인쇄 방법을 제안한다.
- 본 발명에 따른 입자를 조작하기 위한 방법의 단계,
- 스크린의 제 1 외면에 대해 존재하는 입자의 구조를 퇴적하여 입자의 층상체를 형성하는 단계, 및
- 입자의 층상체의 적어도 하나의 부분을 응집시키는 단계.
퇴적은 바람직하게는 3D 인쇄를 통해 인쇄된 부품의 이미 제작된 부분인 3D 인쇄 구조 상의 퇴적이다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 분명해질 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 1b는 본 발명에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 사용하는 2 개의 단계를 도시하고,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 사용하는 3 개의 단계를 도시하고,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 사용하는 4 개의 단계를 도시하고,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치의 사용방법을 도시하고,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 인쇄에서 입자 구조의 사용방법을 도시하고,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 인쇄에서 입자 구조의 사용방법을 도시하고,
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 밸브 매트릭스(41)의 일 부분을 도시하고,
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 밸브 매트릭스(41)의 일 부분을 도시하고,
도 13은 스크린이 원통형인 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치를 도시하고,
도 14은 스크린이 원통형인 본 발명의 다른 실시형태에 따른 장치를 도시하고,
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 2 개 이상의 장치를 포함하는 시스템을 도시한다.
도 1b는 본 발명에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 사용하는 2 개의 단계를 도시하고,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 사용하는 3 개의 단계를 도시하고,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 사용하는 4 개의 단계를 도시하고,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치의 사용방법을 도시하고,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 인쇄에서 입자 구조의 사용방법을 도시하고,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 인쇄에서 입자 구조의 사용방법을 도시하고,
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 장치를 도시하고,
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 밸브 매트릭스(41)의 일 부분을 도시하고,
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 밸브 매트릭스(41)의 일 부분을 도시하고,
도 13은 스크린이 원통형인 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치를 도시하고,
도 14은 스크린이 원통형인 본 발명의 다른 실시형태에 따른 장치를 도시하고,
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 2 개 이상의 장치를 포함하는 시스템을 도시한다.
본 발명은 특정 실시형태를 이용하여 기술되고 도면을 참조하지만, 본 발명은 이것에 의해 제한되지 않는다. 기술된 도면 또는 도는 단지 개략적인 것이며, 제안적이지 않다.
본 명세서의 문맥에서, 용어 "제 1" 및 "제 2"는 다양한 요소를 구별하기 위해서 사용될 뿐이며, 이 요소들 사이의 순서를 암시하지 않는다.
도면에서, 동일하거나 유사한 요소는 동일한 참조번호를 가질 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 입자(3)의 구조(30)를 생성하기 위한 장치(1)를 도시한다. 도 1b는 본 발명에 따른 입자(3)의 구조(30)를 생성하기 위한 장치(1)를 도시한다. 본 장치(1)는 수송 유체 흐름을 발생시킬 수 있는 흐름 발생기(20)를 포함한다. 흐름 발생기(20)는 수송 유체 흐름을 발생시키거나 차단하기 위해 온 또는 오프될 수 있다. 본 발명의 범위 내에 여전히 유지되면서 수송 유체 흐름(2)을 펄스로 구성되는 것이 가능하다.
본 장치(1)는 입자(3)의 구조(30)를 위한 지지체인 스크린(10)을 포함한다. 스크린(10)은 제 1 외면(11) 및 제 2 외면(19)을 갖는다. 스크린(10)은 개구부에 의해 제 1 외면(11) 상으로 개구되는 관통 구멍(12)(도 2a에 도시됨)을 갖는다. 구멍(12)는 또한 제 2 외면(19) 상으로도 개구된다. 개구부는 스크린(10)의 외부에 입자(3)를 봉쇄시키고, 수송 유체 흐름(2)은 스크린(10)을 통하는 이 구멍(12)을 통과한다. 본 장치(1)는 바람직하게는, 예를 들면, 입자(3)의 리저버(21)(도 1a)의 형태로 입자를 공급하는 수단 또는 입자(3)의 분산용 수단(22)(도 1b)을 포함한다.
입자(3)의 이러한 봉쇄는, 예를 들면, 임의의 입자(3)에 내접하는 최소의 구의 직경이 제 1 외면(11)의 임의의 개구부에 외접하는 최소의 원의 직경보다 큰 경우에 발생할 수 있다. 또한, 봉쇄는 또한 입자(3)가 개구부 상에 브릿지를 생성하는 경우에도 발생할 수 있다. 브릿지는 입자(3)의 직경이 개구부의 직경의 1/3을 초과하는 경우에 발생할 수 있다. 그러면 입자(3)는 상류의 입자에 대해 이들이 축적되는 정도의 장애물을 구성한다.
입자(3)는 일반적으로 특정 크기 분포, 예를 들면, 가우스 분포를 갖는다. 결과적으로, 특정 입자(3)는 스크린(10)을 통과하여 입자 구조(30)의 일부가 되지 않을 위험이 있다.
바람직하게는, 수송 유체(2)는 기체, 바람직하게는 공기, 아르곤 또는 질소이다. 수송 유체(2)는 액체, 예를 들면, 물일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린(10)은 10μm를 초과하는 직경, 바람직하게는 1μm의 직경, 더 바람직하게는 0.1μm의 직경의 임의의 구형체를 봉쇄하기 위해 교차하는 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 이 직경을 실질적으로 초과하는 크기의 임의의 입자(3)는 스크린(10)에 의해 봉쇄된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린(10)은 그리드일수 있으며, 즉, 이것은 메시를 형성하는 요소를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린(10)은 생체적합성 재료로 제조된다. 바람직하게는, 스크린(10)은 3D 인쇄 환경의 제약과 양립가능한 (고온, 충격, 습도 및 정전하에 대한 우수한 내성의) 재료로 제조된다.
바람직하게는, 스크린(10)의 구조는 시간의 경과에 따라 고정되며, 가동 부품이 없다. 바람직하게는, 스크린(10)은 전기적 기능을 갖지 않는다. 본 발명의 범위 내에 유지되면서, 스크린은 대전된 입자를 방출하기 위해 접지될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린(10)의 제 1 외면(11)은 흐름 발생기(20)에 대해 스크린(10)의 반대면 상에 있다. 이로 인해 스크린(10)은 흐름 발생기(20)를 입자(3)에 의해 오염으로부터 보호할 수 있게 된다.
스크린(10)은 다음의 방법 중 적어도 하나에 의해 제조될 수 있다. 직조, 천공, 화학 사진제판, 전기주조, 소결된 분말 또는 섬유, 및 발포체의 제조.
본 발명의 일 실시형태에서, 스크린(10)의 제 1 외면(11)은 제 1 방향(101) 및 이 제 1 방향(101)에 수직인 제 2 방향(102)을 따라 주로 연장된다. 따라서, 흐름 발생기(20)는 생성되는 수송 유체 흐름(2)이 제 1 방향(101) 및 제 2 방향(102)에 수직인 제 3 방향(103)에 주로 있도록 배치된다. 따라서, 입자(3)의 구조(30)는 주로 2 차원이다.
입자(3)의 구조(30)는 연속적 입자의 층(3)을 포함할 수 있다. 이것은 또한 서로 분리된 입자(3)의 아일랜드(island)를 포함할 수 있다. 입자(3)의 구조(30)는 여러 가지 유형의 입자(3)를 포함할 수 있다.
흐름 발생기(20)는 바람직하게는 동시에 많은 입자(3)를, 예를 들면, 10 개 이상의 입자(3) 또는 100 개 이상의 입자(3)를 조작하는 것을 가능하게 한다. 흐름 발생기(20)가 입자(3)를 한개 단위로 조작하는 것을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치(1)는 입자(3)에 의해 형성되는 구조(30)의 두께를 균등화할 수 있는 균등화 장치, 예를 들면, 스크레이퍼를 포함한다.
도 1a에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 흐름 발생기(20)는 제 1 외면(11)으로부터 흐름 발생기(20)로의 수송 유체 흐름(2)(도 2, 4, 5, 9 및 11)을 생성하도록 제공되는 흡인 장치를 포함한다. 이는 초기에 흐름 발생기(20)에 대해 스크린(10)의 외면 상에 위치되는 입자(3)를 제 1 외면(11)을 향해 흡인하는 것을 가능하게 한다. 흐름 발생기(20)가 흡인 장치를 포함하는 경우, 흡인 장치는 바람직하게는 스크린(10)보다 높게 위치되고, 입자(3)의 구조(30)는 스크린(10) 아래에 형성된다.
도 1b에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 흐름 발생기(20)는 흐름 발생기(20)로부터 제 1 외면(11)으로의 수송 유체 흐름(2)(도 3, 6, 10 및 12)을 생성하도록 재공되는 토출 장치를 포함한다. 이는 최초에 흐름 발생기(20)에 대해 스크린(10)의 외면 상에 위치되는 입자(3)를 제 1 외면(11)으로부터 방출시키는 것을 가능하게 한다. 도 1b에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 본 장치(1)는 분산 수단(22)을 더 포함하며, 이것은 제 1 외면(11)에 입자(3)를 공급하는 것을 가능하게 하는 스크레이퍼를 포함할 수 있다. 분산 수단(22)은 제 1 외면(11) 상에 입자(3)를 분산시키며, 다음에 토출 장치는 입자(3)의 적어도 일부를 방출시킨다. 바람직하게는, 방출된 입자(3)는 입자(3) 수집기(23)에 의해 수집된다.
바람직하게는, 특히 입자에 의해 형성된 구조(30)가 스크린(10) 아래에 있는 경우, 입자에 의해 형성된 구조(30)는 수송 유체 흐름(2)이 유지되므로 및/또는 중력, 구심력, 기계적 펄스, 자력, 공기력, 정전기력, 접촉력, 반 데르 발스 힘, 모세관력, 음압 중 적어도 하나에 의해 제 1 외면(11)에 부착된다. 이들 힘은 국부적(즉 제 1 외면(11)의 특정 부분에만 대응됨)일 수 있거나, 분산적(즉 제 1 외면(11)의 전체에 대응됨)일 수 있다. 또한, 동일한 이 힘은 구조(30)의 부분을 형성하는 입자(3)를 스크린(10)으로부터 국부적으로 또는 전체적으로 분리시키는데 사용될 수 있다.
바람직하게는, 본 장치(1)는 수송 유체 흐름(2)이 스크린(10)의 제 1 외면(11)의 소정의 부분만을 통과하도록 배치된다. 이러한 구성은 이하에서 설명하는 다양한 방법으로 실시될 수 있다. 이는 특히 마스크(40)(도 2, 3, 4 및 6), 및/또는 흐름 발생기(20)의 이동 수단을 사용하여 실시될 수 있다. 제 1 외면(11)의 나머지 부분과 독립적으로 수송 유체 흐름(2)이 통과하는 제 1 외면(11)의 부분은 "픽셀"로 불릴 수 있다. 픽셀은 또한 제 1 외면(11)의 픽셀로부터 제 1 기판(60)(도 6) 상에 퇴적되는 입자의 집합일 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 픽셀은10μm x 10μm 내지 1mm x 10mm이고, 바람직하게는 픽셀은 약 100μm x 100μm이다. 픽셀은 정사각형, 직사각형, 다이아몬드형, 다각형, 원형일 수 있고, 또는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다. 픽셀은 상이한 크기일 수 있고, 및/또는 동일한 스크린(10) 상에서 형성될 수 있다. 복셀은 픽셀에 대응하는 입자 구조(30)의 일부이다. 스크린(10)의 두께 뿐만 아니라 기타 파라미터는 복셀의 두께에 열향을 줄 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 픽셀들은 인접해 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 픽셀들은 부분적으로 중첩된다.
마스크(40)는 수송 유체 흐름(2)의 통과를 허용하는 개방 부분과 수송 유체 흐름(2)의 통과를 허용하지 않는 폐쇄 부분을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 마스크(40)는 동적이며, 즉 그 개방 부분 및 폐쇄 부분의 구성이 변경될 수 있다. 이러한 동적 마스크(40)는, 예를 들면, 밸브 매트릭스(41)(도 2, 3, 4, 6, 11 및 12)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 마스크(40)는 정적이며, 즉 그 개방 부분 및 폐쇄 부분의 구성이 변경될 수 없다. 따라서, 본 장치(1)는 바람직하게는 흐름 발생기(20)의 이동 수단을 포함한다.
마스크(40)는, 예를 들면, 제 1 외면(11)의 전체, 제 1 외면(11)의 하나의 선의 픽셀, 제 1 외면(11)의 2 개 내지 20 개의 선의 픽셀, 제 1 외면(11)의 1 개 내지 25 개의 픽셀 또는 제 1 외면(11)의 단일 픽셀에 대응할 수 있다. 바람직하게는, 제 1 외면(11)의 하나의 부분에만 대응하는 경우, 이것은 동적이거나 본 장치(1)는 마스크(40)의 이동 수단을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 스크린(10)의 전체 일면(678)에 대응한다. 그러면 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 바람직하게는 이동되지 않도록 제공된다.
도 2a 및 도 2b는 흐름 발생기(20)가 흡인 장치를 포함하는 경우의 본 발명의 실시형태에 따른 장치(1)를 사용하는 2 개의 단계를 도시한다. 마스크(40)는 바람직하게는 밸브 매트릭스(41)를 포함한다. 밸브(41)는 바람직하게는 서로 독립적으로 개방될 수 있으므로 마스크(40)는 밸브(41)가 개방된 경우에 수송 유체 흐름(2)의 통과를 허용한다.
도 2a에 도시된 단계 중에, 2 개의 제 1 밸브(41)는 개방되고, 수송 유체 흐름(2)은 이들 2 개의 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분만을 통과한다. 따라서 제 1 유형의 입자(3a)를 수용하는 제 1 리저버(미도시)는 제 1 외면(11)을 향해 개방될 수 있으므로 제 1 유형의 입자(3a)는 수송 유체 흐름(2)에 의해 흡인되어 이들 2 개의 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분에 대해 배치된다.
도 2b에 도시된 단계 중에, 2 개의 제 2 밸브(41)는 개방되고, 수송 유체 흐름(2)은 이들 2 개의 제 2 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분만을 통과한다. 따라서 제 2 유형의 입자(3b)를 수용하는 제 2 리저버(미도시)는 제 1 외면(11)을 향해 개방될 수 있으므로 제 2 유형의 입자(3b)는 수송 유체 흐름(2)에 의해 흡인되어 이들 2 개의 제 2 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분에 대해 배치된다. 제 1 유형의 입자(3a)는, 예를 들면, 2 개의 제 1 밸브(41)가 개방된 상태로 유지되므로 및/또는 전술한 다른 힘들 중 적어도 하나를 사용하여 제 1 외면(11)에 대해 유지된다.
이 순간에 얻어지는 입자 구조(30)가 원하는 구조(30)이면, 구조(30)를 형성하는 본 방법이 정지된다. 그렇지 않으면, 흐름 발생기(20)가 작동될 수 있고, 밸브(41)가 개방되어 입자(3)의 픽셀을 흡인할 수 있다. 따라서, 제 3 유형의 입자를 흡인하는 것이 가능하다.
도 3a 내지 도 3c는 흐름 발생기(20)가 토출 장치를 포함하는 경우에 이 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)가 스크린(10)의 전체 제 1 외면(11)에 대응하는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 장치(1)를 사용하는 3 개의 단계를 도시한다. 마스크(40)는 바람직하게는 밸브 매트릭스(41)를 포함한다. 밸브(41)는 바람직하게는 서로 독립적으로 개방될 수 있으므로 마스크(40)는 밸브(41)가 개방된 경우에 수송 유체 흐름(2)의 통과를 허용한다. 도 3a 내지 도 3c는 입자 구조(30)가 스크린(10) 위에 위치되는 그리고 토출 장치가 스크린(10) 아래에 있는 상황을 도시하고 있으나, 본 발명의 범위 내에 유지되면서, 입자 구조(30)는 스크린(10) 아래에 위치되고, 토출 장치는 스크린(10) 위에 있는 것도 가능하다. 이것은 각각의 도 3a 내지 도 3c의 모두를 수평면에서 반전시킨 것에 대응한다.
도 3a는 흐름 발생기(20)를 사용하기 전의 상황을 도시한다. 제 1 외면(11)은 제 1 유형의 입자(3a)의 초기 층(31)으로 피복된다. 초기 층(31)은, 예를 들면, 분산 수단(22)(도 1b)에 의해 사전에 퇴적되었다. 초기 층(31)은 바람직하게는 단일 유형의 입자(3a)만을 포함한다.
도 3b에 도시된 단계 중에, 2 개의 제 1 밸브(41)는 개방되고, 수송 유체 흐름(2)은 이들 2 개의 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분만을 통과한다. 2 개의 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분에 대해 위치되는 제 1 유형의 입자(3a)는 수송 유체 흐름(2)에 의해 방출되어 입자(32)가 없는 구멍을 남긴다. 방출된 입자(3a)는 입자 수집기(23)에 의해 수집된다. 제 1 외면 상에 잔류하는 입자(3a)는 이 시점에서 입자 구조(30)를 형성한다.
도 3c에 도시된 단계 중에, 입자(32)가 없는 구멍은, 예를 들면, 분산 수단(22)(도 1b)에 의해 입자(3b)의 공급을 사용하여 제 2 유형의 입자(3b)로 채워진다. 이 순간에 얻어지는 입자 구조(30)가 원하는 구조(30)이면, 구조(30)를 형성하는 본 방법이 정지된다. 그렇지 않으면, 흐름 발생기(20)가 작동될 수 있고, 밸브(41)가 입자(3)의 복셀을 배출하기 위해 개방될 수 있다. 따라서, 제 3 유형의 입자을 분산시키는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 제 1 외면(11)의 일부에만 대응한다. 바람직하게는, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 제 1 외면(11)의 동일 부분에 대응한다. 그러면, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 바람직하게는 제 1 외면(11)에 평행하게 이동되도록 제공된다.
도 4a 내지 도 4d는 흐름 발생기(20)가 흡인 장치를 포함하는 경우의 본 발명의 실시형태에 따른 장치(1)를 사용하는 4 개의 단계를 도시한다. 마스크(40)는 바람직하게는 밸브 매트릭스(41)를 포함한다. 본 장치(1)는 바람직하게는 흐름 발생기(20)의 이동 수단을 포함한다. 밸브(41)는 바람직하게는 서로 독립적으로 개방될 수 있으므로 마스크(40)는 밸브(41)가 개방된 경우에 수송 유체 흐름(2)의 통과를 허용한다.
도 4a에 도시된 단계 중에, 제 1 밸브(41)는 개방되고, 수송 유체 흐름(2)은 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)만을 통과한다. 제 1 유형의 입자(3a)를 수용하는 제 1 리저버(미도시)는 제 1 외면(11)을 향해 개방될 수 있으므로 제 1 유형의 입자(3a)는 수송 유체 흐름(2)에 의해 흡인되어 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분에 대해 배치된다.
도 4b에 도시된 단계 중에, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 도 4a에 도시된 배열에 대해 이동된다. 제 1 밸브(41)는 개방되고, 수송 유체 흐름(2)은 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분만을 통과한다. 제 1 유형의 입자(3a)를 수용하는 제 1 리저버(미도시)는 제 1 외면(11)을 향해 개방될 수 있으므로 이 시점에서 제 1 유형의 입자(3a)는 수송 유체 흐름(2)에 의해 흡인되어 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분에 대해 배치된다.
도 4c에 도시된 단계 중에, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 도 4b에 도시된 배열에 대해 이동된다. 제 1 밸브(41)는 개방되고, 수송 유체 흐름(2)은 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분만을 통과한다. 제 2 유형의 입자(3b)를 수용하는 제 2 리저버(미도시)는 제 1 외면(11)을 향해 개방될 수 있으므로 이 시점에서 제 2 유형의 입자(3b)는 수송 유체 흐름(2)에 의해 흡인되어 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분에 대해 배치된다.
도 4d에 도시된 단계 중에, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 도 4c에 도시된 배열에 대해 이동된다. 제 1 밸브(41)는 개방되고, 수송 유체 흐름(2)은 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분만을 통과한다. 제 2 유형의 입자(3b)를 수용하는 제 2 리저버(미도시)는 제 1 외면(11)을 향해 개방될 수 있으므로 이 시점에서 제 2 유형의 입자(3b)는 수송 유체 흐름(2)에 의해 흡인되어 이 제 1 밸브(41)에 대응하는 제 1 외면(11)의 부분에 대해 배치된다.
이 순간에 얻어지는 입자 구조(30)가 원하는 구조(30)이면, 구조(30)를 형성하는 본 방법이 정지된다. 그렇지 않으면, 흐름 발생기(20)가 작동될 수 있고, 밸브(41)가 개방되어 입자(3)의 복셀을 흡인할 수 있다. 따라서, 제 3 리저버로부터 오는 제 3 유형의 입자를 흡인하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 범위 내에 여전히 유지되면서, 제 1 밸브(41) 이외의 밸브가 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 기술된 단계들 중 하나 동안에 개방되는 것이 가능하다.
입자(3a, 3b)는, 예를 들면, 전술한 다른 힘들 중 적어도 하나를 사용하여 제 1 외면(11)에 대해 유지된다.
도시되지 않은 본 발명의 실시형태에서, 흐름 발생기(20) 및 마스크(40)는 제 1 외면(11)의 일 부분에만 대응하고, 흐름 발생기(20)는 토출 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 마스크(40)는 이동되지 않도록 제공되며(이것은, 예를 들면, 전체 제 1 외면(11)에 대응함), 흐름 발생기(20)는, 예를 들면, 흐름 발생기(20)의 이동 수단을 이용하여 이동되도록 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치(1)는 마스크(40)를 포함하지 않으며, 흐름 발생기(20)는, 예를 들면, 흐름 발생기(20)의 이동 수단을 이용하여 이동되도록 제공된다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치(1)를 도시한다. 흐름 발생기(20)는 수송 유체 흐름(2)이 제 1 외면(11)의 하나의 픽셀만을 통과하도록 배치된다. 흐름 발생기(20)는 이동되고, 따라서 제 1 외면(11)의 픽셀은 입자(3)에 의해 피복되도록 차례로 어드레싱된다. 입자의 공급은, 예를 들면, 흐름 발생기(20)와 평행하게 스크린(10)의 아래에서 이동되는 입자의 리저버를 통해 행해질 수 있다.
도시되지 않은 본 발명의 일 실시형태에서, 본 장치(1)는 마스크(40)를 포함하지 않고, 흐름 발생기(20)는, 예를 들면, 흐름 발생기(20)의 이동 수단을 사용하여 이동되도록 제공되고, 흐름 발생기(20)는 토출 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 예를 들면, 도 6에 도시된 실시형태에서, 스크린(10)에 대해 존재하는 구조(30)의 소정의 부분은 토출 장치를 포함하는 흐름 발생기(20)에 의해 발생되는 수송 유체 흐름(2)을 사용하여 제 1 기판(60)의 표면 상으로 선택적으로 이동된다. 입자의 방출은 음압에 의해 실시되는 것이 가능하다. 이 이동은, 예를 들면, 픽셀 단위로 수행될 수 있다. 제 1 기판(60)은 3D 인쇄 구조(72)(도 7)의 상부 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 가능한 실시형태에 따르면, 입자 구조(30)로부터 제 1 기판(60)의 표면으로 여러번의 연속적인 이동이 발생된다.
본 발명의 가능한 실시형태에 따르면, 제 1 유형의 입자(3a)만을 포함하는 균일한 제 1 구조(30)가 먼저 스크린(10) 위 또는 아래에 형성된다. 다음에, 제 1 구조(30)의 소정의 부분은 제 1 기판(60) 상으로 이동된다. 다음에, 제 1 구조(30)의 나머지 부분은 스크린(10)으로부터 제거되며, 제 2 유형의 입자(3b)만을 포함하는 균일한 제 2 구조(30)가 스크린(10)의 위 또는 아래에 형성되고, 제 2 구조(30)의 소정의 부분은 제 1 기판(60) 상으로 이동된다. 이 프로세스는 반복될 수 있다.
따라서, 제 1 기판(60) 상에 상이한 유형의 입자의 아일랜드(61)를 포함하는 입자의 층을 제조하는 것이 가능하다. 다음에 층은 스크린(10)의 제 1 외면(11)에 대해 위치된 입자 구조(30) 대신에 3D 인쇄에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 마스크(40)는 서로 1 mm 이격된 10 개의 열 및 100 개의 행의 공압식 정전기 밸브(41)를 포함하는 매트릭스이다. 열은 100 μm의 분해능을 얻기 위해 100 μm만큼 수직으로 서로 오프셋되어 있다. 마스크(40)는 약 10 cm x 1 cm이다. 마스크(40)와 흐름 발생기(20)는 동시에 이동되도록 결합된다. 마스크(40) 및 흐름 발생기(20)는 스크린(10)에 대한 분말의 구조(30)를 구성하기 위해, 또는 제 1 기판(60)에 대한 분말의 층을 구성하기 위해 스크린(10)의 제 1 외면(11)의 전체를 스위핑(sweeping)한다.
본 장치(1)는 3D 인쇄에 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 유형의 입자(3a)는 소결을 이용하는 3D 인쇄를 통해 물체를 형성하기에 적합할 수 있고, 제 2 유형의 입자(3b)는 소결되지 않는 지지체 분말일 수 있다. 특히, 제 1 유형의 입자(3a)는 제 1 소결 온도에서 소결될 수 있고, 제 2 유형(3b)의 입자는 제 1 소결 온도에서 소결될 가능성이 없거나 불활성일 수 있다. 제 2 유형의 입자(3b)는 3D 인쇄 중에 상부 층상체를 위한 지지체로서 사용될 수 있고, 3D 인쇄의 종료 시에 회수될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 유형의 입자(3a)는 레이저 소결을 위해 제공되는 SLS 분말의 입자이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제 1 유형의 입자(3a)는 열가소성 폴리머, 예를 들면, PA12로 제조된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제 2 유형의 입자(3b)는 세라믹, 플래스터 또는 알루미나로 제조된다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 인쇄에서 입자(3)의 구조(30)의 사용방법을 도시한다.
도 7a는 입자(3)의 구조(30)가 아래에 형성되는 스크린(10) 및 3D 인쇄의 프로세스에서 하나의 물체인 3D 인쇄 구조(72)를 도시한다. 3D 인쇄 구조(72)는 이미 서로 응집된 많은 입자를 포함한다. 다시 말하면, 3D 인쇄(72)는 이미 응집된 층상체의 스택을 포함한다. 입자(3)의 구조(30)의 퇴적 수단은 3D 인쇄 구조(72) 상에 입자(3)의 구조(30)가 퇴적되는 것을 가능하게 한다. 따라서 입자(3)의 구조(30)는 입자(3)의 층상체(35)가 된다. 따라서, 층상체(35)의 입자(3)는 3D 인쇄 구조(72)와 함께 응집되어(도 7b), 새로운 3D 인쇄 구조를 형성하고, 그 위에 다른 입자(3)의 구조(30)가 퇴적될 수 있다. 응집은, 예를 들면, 입자(3)의 층상체(35)를 가열 또는 방사(radiating)하는 응집 수단(75)에 의해 수행될 수 있다. 응집은 제 1 유형의 입자(3a)를 응집시키는데 적합할 수 있으나, 제 2 유형의 입자(3b)를 응집시키는데는 적합하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 응집 수단(75)은 레이저를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 응집 수단(75)은 입자(3)의 전체 층상체(35)에 걸쳐 균일할 수 있는 적외선을 방출하는 수단(예를 들면, 할로겐 램프)을 포함한다.
퇴적 수단은 바람직하게는 입자(3)의 구조(30)를 가진 스크린(10)을 입자(3)의 구조(30)가 형성된 형성 구역으로부터 3D 인쇄 구조(72)가 위치되는 인쇄 구역으로 이동시키는 것을 가능하게 한다. 이 제 1 이동은, 예를 들면, 수평 및/또는 수직일 수 있다. 퇴적 수단은 바람직하게는 도 7a에서 화살표(73)로 표시된 바와 같이 3D 인쇄 구조(72)로 입자(3)의 구조(30)를 가진 스크린(10)을 이동시키는 것을 가능하게 한다.
퇴적 수단는 또한 바람직하게는 스크린(10)의 제 1 외면(11)으로부터 입자(3)의 구조(30)를 분리시키는 것을 가능하게 한다. 퇴적 수단은 한번에 제 1 외면(11)으로부터 전체 구조(30)를 분리시키도록, 또는 제 1 외면(11)으로부터 선택된 부분을 분리시키도록 배치될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 인쇄에서 입자(3)의 구조(30)의 사용방법을 도시한다.
제 1 외면(11) 상에 존재하는 입자 구조(30)는 먼저 이동식 전사 기판(50)의 전사면(51) 아래로 이동된다. 이는, 예를 들면, 흐름 발생기(20)의 토출 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
다음에, 전사 기판(50)은 도 8b에서 화살표(73)으로 표시된 바와 같이 3D 인쇄 구조(72) 상에 입자(3)의 구조(30)를 퇴적시키도록 이동된다. 다음에 도 7b에 도시된 응집 방법이 사용될 수 있다.
3D 인쇄가 완료되었을 때, 제 2 유형의 입자(3b)가 응집되지 않은 경우, 이것은 인쇄된 물체로부터 분리된다.
도 9는 스크린(10)이 화살표(85)로 표시된 바와 같은 실린더 축선을 따라 회전하도록 배치된 실린더인 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치(1)를 도시한다. 스크린(10)의 제 1 외면(11)은 원통형이다. 바람직하게는, 흐름 발생기(20)는 실린더 축선에 수직인 적어도 하나의 성분을 갖는 수송 유체 흐름(2)을 발생시킨다. 입자(3)의 공급은 공급 요소(80)에 의해 제공된다. 공급 요소(80)는 제 1 외면(11)에 입자(3)를 이송하기 위한 공급 채널(81), 스크레이퍼(미도시) 및 여분의 입자(3)를 회수하기 위한 수집 채널(82)을 포함한다. 흐름 발생기(20)는 스크린(10)에 의해 형성되는 실린더의 내부에 위치한다. 이것은 입자(3)가 퇴적될 제 1 외면(11)의 부분을 결정하기 위해 수송 유체 흐름(2)을 제어한다. 흐름 발생기(20)는 바람직하게는 토출 장치를 포함한다.
입자(3)의 구조(30)는 제 1 외면(11) 상에 분포된 접착력을 이용하여 제 1 외면(11) 상에 유지된다. 이것은 제 1 외면(11)과 입자(3) 사이의 접착력을 국부적으로 파괴할 수 있게 하는 분리 실린더(83)를 사용하여 제 1 외면(11)으로부터 분리된다. 다음에 분리된 입자(3)는 제 1 기판(60) 상에 퇴적된다.
도 10에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 흐름 발생기(20)는 제 1 기판(60)에 대면하여 위치한다. 공급 요소(80)는 스크린 상에 입자(3)를 연속적으로 퇴적시킨다. 원통형 스크린(10)은 흐름 발생기(20)에 대면하여 입자(3)를 연속적으로 공급한다. 입자(3)는, 예를 들면, 흐름 발생기(20)가 토출 장치를 포함하는 경우에 흐름 발생기(20)의 제어를 사용하여 토출을 통해 제 1 기판(60) 상에 선택적으로 퇴적된다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 밸브 매트릭스(41)의 일 부분을 도시한다. 도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 밸브 매트릭스(41)의 일 부분을 도시한다. 각각의 밸브는 바람직하게는 강성 부분(42), 제 1 전극(43), 유전체 부분(44) 및 제 2 전극(45)을 포함한다. 제 2 전극(45)은 가요성이고, 개폐되도록 제공된다. 제 2 전극(45)은, 예를 들면, 희생층 또는 비어 어셈블리(via assembly)를 사용하여 제조된다. 밸브(41)는 바람직하게는 선과 열(column)의 네트워크에 따라 배치된다. 밸브(41)는 바람직하게는 수동적 어드레싱(passive addressing)에 의해 어드레싱될 수 있다.
도 11은 흐름 발생기(20)가 흡인 장치를 포함하는 경우에 대응한다.
도 12는 흐름 발생기(20)가 토출 장치를 포함하는 경우에 대응한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제 2 전극(45)이 스크린(10)에 접촉하지 않도록 세퍼레이터(46)가 스크린(10)과 밸브 매트릭스(41) 사이의 공간에 제공된다.
일반적으로, 각각의 밸브(41)는 마이크로액츄에이터 및/또는 MEMS 또는 PCB 공압식 마이크로밸브를 포함할 수 있다. 이러한 마이크로액츄에이터는, 예를 들면, 정전식, 열식, 전자기식, 압전식 등일 수 있다. 밸브 매트릭스(41)는, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼로부터 마이크로머시닝 기술에 의해 수행될 수 있다. 각각의 밸브(41)는, 예를 들면, KOH 또는 깊은 반응성 이온 에칭 기술에 의한 이방성 에칭에 의해 수행되는 하나의 공동을 포함할 수 있다. 각각의 밸브(41)는 LPCVD 퇴적(저압 화학 증착) 기술에 의해 수행되는 전극을 포함할 수 있다.
도 13은 스크린(10)이 원통형인 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치(1)를 도시한다. 도 14은 스크린(10)이 원통형인 본 발명의 다른 실시형태에 따른 장치(1)를 도시한다. 임의의 다른 형상의 스크린(10)이 가능하다. 예를 들면, 스크린의 제 1 외면(10)이 볼록하고, 내부 공간(18)을 적어도 부분적으로 한정하는 임의의 형상. 스크린(10)은 입자가 제 1 외면(11)으로부터 분리되는 분리 구역(129)을 포함한다. 이 분리 구역(129)은 바람직하게는, 예를 들면, 3D 인쇄 구조(72)에 대면하여 하방에 위치한다. 흐름 발생기(20)는 바람직하게는 토출 장치이다.
흐름 발생기(20)는 원통형 스크린(10)의 내부에 위치하는 제 1 부분(121)을 포함한다. 제 1 부분(121)은 분리 구역(129)의 인접부에 위치하는 인쇄 헤드를 포함한다. 바람직하게는, 인쇄 헤드는 원통형 스크린(10)의 축선과 분리 구역(129) 사이에 위치한다.
바람직하게는, 흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121)은 스크린(10)의 제 1 외면(11)을 향하는, 특히 분리 구역(129)을 향하는 복수의 개구부를 포함한다. 각각의 개구부는 수송 유체 흐름 요소의 토출 또는 흡인을 가능하게 한다. 따라서, 어느 입자가 스크린(10)으로부터 방출될지를 또는 스크린(10) 상에 흡인될지를 결정하는 것이 가능하다. 개구부는 바람직하게는 상이한 선의 픽셀이 오프셋되도록 어긋나게 배치된다.
흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121)은 적어도 하나의 유체 연통 수단(123)에 유체적으로 연결된다. 이 유체 연통 수단(123)은, 예를 들면, 복수의 파이프(124)(도 13)를 포함할 수 있다. 유체 연통 수단(123)은 원통형 스크린(10)의 일 단부에 의해 원통형 스크린(10)으로부터 나온다. 바람직하게는, 파이프(124)는 강성 덕트(125)를 통과하여 원통형 스크린(10)으로부터 나온다(도 13).
흐름 발생기(20)는 원통형 스크린(10)의 외부에 위치하는 제 2 부분(122)을 포함한다.
도 13에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 흐름 발생기(20)의 제 2 부분(122)은 바람직하게는, 예를 들면, 밸브 매트릭스(41) 내에 배치되는 밸브(41)를 포함한다. 각각의 밸브(41)는 파이프(124)에 연결된ㄷ. 밸브(41)는 흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121)의 개구부로부터 배출되는 유체 흐름 요소를 제어하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 스크린의 제 1 외면으로부터 분리되는, 그리고 3D 인쇄 구조(72) 상에 또는 분리 구역 아래의 임의의 다른 지지체 상에 퇴적되는 입자의 픽셀을 제어하는 것이 가능하다.
본 장치(1)는 바람직하게는 10 내지 500 개의 파이프(124), 더 바람직하게는 50 내지 200 개의 파이프(124)를 포함한다. 바람직하게는, 분리 구역(129)을 향한 파이프(124)의 출력은 퇴적의 분해능을 증가시키기 위해 어긋나게 배치된다.
본 장치(1)는 바람직하게는 밸브(41)를 냉각시키기 위한 수단을 포함한다.
도 14에 도시된 본 발명의 실시형태에서, 흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121)은 바람직하게는, 예를 들면, 밸브 매트릭스(41) 내에 배치되는 밸브(41)를 포함한다. 밸브(41)는 유체 연통 수단(123)에 의해 흐름 발생기(20)의 제 2 부분(122)에 유체적으로 연결된다. 바람직하게는, 유체 연통 수단(123)은 하나의 단일 파이프를 포함한다. 그러나, 본 발명의 범위 내에 여전히 유지되면서, 복수의 파이프를 포함하는 것이 가능하다. 밸브(41)는 분리 구역(129)에 대면하는 흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121)의 개구부로부터 나오는 유체 흐름 요소를 제어하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 스크린의 제 1 외면으로부터 분리되는, 그리고 3D 인쇄 구조(72) 상에 또는 분리 구역 아래의 임의의 다른 지지체 상에 퇴적되는 입자의 픽셀을 제어하는 것이 가능하다.
밸브 매트릭스(41)는 바람직하게는 전기 연결 수단(130)에 의해 제어 유닛(130)에 연결된다. 이 전기 연결 수단(130)은 무선일 수 있거나, 바람직하게는 원통형 스크린(10)의 일 단부를 통과하는 적어도 하나의 와이어를 포함할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 입자를 조작하기 위한 2 개 이상의 장치(1a, 1b)를 포함하는 시스템(100)을 도시한다. 이 시스템은, 예를 들면, 3D 인쇄에서 사용될 수 있다. 스크린(10a, 10b) 및 흐름 발생기는 바람직하게는 도 13 또는 도 14를 참조하여 기술되는 바와 같다. 특히, 바람직하게는, 흐름 발생기는 각각 분리 구역(129a, 129b)의 인접부에서 원통형 스크린(10)의 내부에 위치하는 제 1 부분(121a, 121b)을 포함한다. 따라서, 흐름 발생기의 제 1 부분(121a, 121b)에 의해 방출되는 유체 흐름 요소는 3D 인쇄 구조(72)의 정확한 위치를 향해 스크린의 제 1 외면(10a, 10b) 상에 존재하는 입자(3a, 3b)를 방출시킬 수 있다. 본 발명의 범위 내에 여전히 유지되면서, 본 시스템(100)은 본 발명에 따른 3 개 이상의 장치(1)를 포함할 수 있다. 스크린(10a, 10b)은 서로 평행하게, 바람직하게는 그 축선이 동일 수평면에 있도록 배치된다.
바람직하게는, 본 장치(1a, 1b) 각각 제 1 스크레이퍼(86a, 86b) 및 제 2 스크레이퍼(87a, 87b)에 의해 형성되는 공급 요소(80a, 80b)를 포함한다. 입자(3a, 3b)는 스크린(10a, 10b)이 회전하고 있을 때 공급 요소(80a, 80b)에 의해 스크린의 제 1 외면(10a, 10b) 상으로 유리된다. 바람직하게는, 제 1 외면에 대한 제 2 스크레이퍼(87a, 87b)의 위치는 제 1 외면(11) 상에 요구되는 입자의 층(3a, 3b)의 두께에 따라 선택된다. 스크레이퍼는 롤러 스크레이퍼, 예를 들면, 바람직하게는 진동할 수 있는 역회전 실린더일 수 있다.
다음에 입자(3a, 3b)는 흡인 수단(미도시)에 의해 제 1 외면 상에 유지된다.
바람직하게는, 제 1 장치(1a)에 의해 배치되는 입자(3a)는 예를 들면, 결정된 방법에 의해 응집될 가능성이 있는 제 1 유형의 입자(3a)이다. 바람직하게는, 제 2 장치(1b)에 의해 배치되는 입자(3b)는, 예를 들면, 결정된 방법에 의해 응집될 가능성이 있는 제 2 유형의 입자(3b)이다.
바람직하게는, 스크린(10a, 10b)은 층상체(35)가 퇴적되었을 때 그 회전 축선을 고정되도록 유지하여 회전하고, 3D 인쇄 구조(72)를 위한 지지체로서 사용되는 제 1 기판(60)은 일 방향 또는 타 방향으로 전진한다. 본 발명의 범위 내에 여전히 유지되면서, 스크린(10a, 10b)은 제 1 기판(60)에 대해 평행하게 이동되는 그 회전 축선을 가지며, 후자는 고정될 수 있다. 또한 스크린(10a, 10b)과 제 1 기판(60)은 협조적으로 이동되는 것이 가능하다
본 장치(1a, 1b)의 흐름 발생기, 예를 들면, 밸브 매트릭스(41)는 원하는 3D 인쇄 구조(72)를 얻도록 제어된다. 바람직하게는, 이들은 본 장치(1a, 1b)에 의해 퇴적되는 입자(3a, 3b)에 의해 형성되는 층상체(35)가 연속적이도록, 그리고 어떤 구멍도 포함하지 않도록 제어된다.
입자의 층상체(35)가 퇴적되었을 때, 그리고 후속 층상체(35)가 퇴적되기 전에, 스크린(10a, 10b)은 바람직하게는 층상체(35)의 두께와 동일한 거리만큼 3D 인쇄 구조(72)로부터 멀어지는 방향으로 이동된다. 이는 후속 층상체(35)를 퇴적하는 것을 가능하게 한다. 연속 층상체(35)는 상이한 두께를 갖는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 시스템(100)은 3D 인쇄 구조 상에 퇴적되는 분말의 층상체의 높이를 균일화하기 위한 수단을 형성하는 적어도 하나의 압축 롤러(141)를 더 포함한다. 바람직하게는, 본 시스템(100)은 2 개의 균일화 수단을 포함하며, 각각은 스크린(10a, 10b)의 일면 상에 위치한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 본 시스템(100)은 적어도 하나의 응집 수단(75)을 더 포함한다. 바람직하게는, 본 시스템(100)은 2 개의 응집 수단(75)을 포함하며, 각각은 균일화 수단보다 먼 스크린(10a, 10b)의 일면 상에 위치한다.
바람직하게는, 본 시스템(100)은 다음의 방식으로 작동한다.
응집 수단(75)에 의해 수행되는 본 방법에 의해 응집되지 않을 가능성이 있는 제 2 유형의 입자(3b)의 베드(bed)가 제 1 기판(60) 상에 퇴적된다. 입자 베드는 출발 3D 인쇄 구조(72)를 형성한다.
공급 요소(80a)는 응집 수단(75)에 의해 수행되는 본 방법에 의해 응집될 가능성이 있는 제 1 유형의 입자(3a)로 채워진다. 공급 요소(80b)는 제 2 유형의 입자(3b)로 채워진다.
스크린(10a, 10b)은 각각 그 축선을 중심으로 회전되어, 예를 들면, 외부 팬에 의해 수행되는 공기 흡인을 이용하여 상측에 유지되는 공급 요소(80a, 80b)의 입자를 구동한다. 흡인 공기류는 분말의 유형에 따라 선택된다. 스크린(10) 상의 입자(3a, 3b)의 층 두께는 바람직하게는 50μm 내지 500μm이다. 이것은 특히 제 2 스크레이퍼s(87a, 87b)의 위치를 이용하여 결정된다. 층상체(35)의 두께는 스크린(10) 상의 층 두께와 다를 수 있다. 실제로, 층상체(35)의 입자는 퇴적 후에 분산될 수 있다. 또한 스크린의 회전 속도 및/또는 3D 인쇄 구조(72)의 병진 속도를 변화시킴으로써 층상체(35)의 두께를 변화시키는 것이 가능하다.
스크린(10a, 10b)은 자전하면서 그 축선에 수직인 방향으로 수평하게 이동되어 3D 인쇄 구조(72)을 이동시킨다. 바람직하게는, 회전 속도 및 병진 속도는 스크린(10)에 가장 가까운 지점과 3D 인쇄 구조(72)의 상대 속도가 0이되도록 동기화된다. 따라서, 입자는 이동 중에 스크린에 대한 접선 속도를 갖지 않으므로 보다 정밀한 퇴적이 가능하다.
퇴적되지 않은 입자는 공급 요소(80a, 80b)를 향해 다시 상승하여 추후에 사용될 수 있다.
바람직하게는, 일단 층상체(35)가 퇴적되면, 이것은 압축 롤러(141)에 의해 균일화되고, 다음에 3D 인쇄 구조(72)를 일체화하도록 응집 수단(75)에 의해 응집된다. 따라서, 후속 층상체(35)가 퇴적된다.
후속 층상체(35)가 방금 3D 인쇄 구조(72)에 통합된 층상체에 대한 복귀 경로 상에서 퇴적되는 것이 가능하다. 예를 들면, 층상체의 퇴적(뿐만 아니라 압밀 및 응집)은 오른쪽으로부터 왼쪽으로 그리고 왼쪽으로부터 오른쪽으로 행해질 수 있다. 이 경우, 본 시스템은, 도 16에 도시된 바와 같이, 2 개의 균일화 수단 및 2 개의 응집 수단(75)을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 장치(1)의 가능한 적용은 3D 인쇄, 2D 인쇄 및 제약 산업에서의 도싱(dosing)에 관련된다.
다시 말하면, 본 발명은 입자(3)를 조작하기 위한 장치(1) 및 방법에 관련된다. 본 장치(1)는 제 1 기판(60) 상에 선택적으로 퇴적될 수 있는 입자(3)의 구조(30)를 위한 지지체로서 사용되는 스크린(10)을 포함한다. 본 장치(1)는 스크린(10)의 제 1 외면(11)에 또는 제 1 외면(11)으로부터 입자(3)를 수송하기 위해 제공되는 수송 유체 흐름(2)을 발생시키는 흐름 발생기(20)를 포함한다. 본 장치(1)는 3D 인쇄 시스템에 포함될 수 있다.
본 발명은 특정 실시형태에 관하여 설명되었으나, 이것은 단지 예시적인 것이고, 제한으로서 간주되어서는 안된다. 일반적으로, 본 발명은 도시된 실시형태 및/또는 전술한 실시형태에 한정되지 않는다. "포함하다", "수용하다" 또는 임의의 다른 변이형 및 그 활용형 동사는 언급된 것 이외의 요소의 존재를 어떤 식으로든 배제할 수 없다. 요소를 도입하기 위한 정관사 "a", "an" 또는 부정관사 "the"의 사용은 복수의 이들 요소의 존재를 배제하지 않는다. 청구범위 내의 참조 번호는 그 범위를 제한하지 않는다.
Claims (27)
- 입자를 조작하기 위한 장치(1)로서,
수송 유체 흐름(2)을 발생시키도록 배치된 흐름 발생기(20)를 포함하고,
상기 장치(1)는 입자(3)의 구조(30)가 형성될 수 있는 제 1 외면(11)을 갖는 스크린(10)을 더 포함하고, 상기 스크린(10)은 상기 제 1 외면(11) 상의 개구부를 개재하여 개구하는 관통 구멍(12)을 포함하고, 상기 수송 유체 흐름(2)은 상기 제 1 외면(11)에 또는 상기 제 1 외면(11)으로부터 상기 입자(3)를 수송하기 위해 제공되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 수송 유체 흐름(2)이 상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)의 소정의 부분만을 통과하도록 배치되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)의 이동 수단을 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)와 상기 스크린(10) 사이에 마스크(40)를 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 마스크(40)의 이동 수단을 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 마스크(40)는 그 개방 부분 및 폐쇄 부분의 구성이 변경될 수 있도록 배치되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
밸브 매트릭스(41)를 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)의 이동 수단, 상기 흐름 발생기(20)와 상기 스크린(10) 사이의 마스크(40), 및 상기 마스크(40)의 이동 수단을 포함하고, 상기 마스크(40)의 이동 수단은 상기 수송 유체 흐름(2)과 상기 마스크(40)가 상기 제 1 외면(11)의 동일 부분에 대응하도록 상기 흐름 발생기(20)의 이동 수단과 결합되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)는 상기 제 1 외면(11)으로부터 상기 흐름 발생기(20)로의 상기 수송 유체 흐름(2)을 생성하도록 제공되는 흡인 장치를 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)는 상기 흐름 발생기(20)로부터 상기 제 1 외면(11)으로의 수송 유체 흐름(2)을 생성하도록 제공되는 토출 장치를 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)에 대하여 입자(3)를 분산시키기 위한 수단을 더 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)은 제 1 방향(101) 및 상기 제 1 방향(101)에 수직인 제 2 방향(102)으로 주로 연장되고, 상기 흐름 발생기(20)는 상기 흐름 발생기가 발생시키는 상기 수송 유체 흐름(2)이 상기 제 1 방향(101)과 상기 제 2 방향(102)에 수직인 제 3 방향(103)에 주로 있도록 배치되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)은 주로 볼록면, 예를 들면, 적어도 부분적으로 내부 공간(18)을 형성하는 실린더인,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)는 상기 내부 공간(18)의 내부에 위치되는 제 1 부분(121) 및 상기 내부 공간(18)의 외부에 위치되는 제 2 부분(122)을 포함하고, 상기 제 1 부분(121) 및 상기 제 2 부분(122)은 유체 연통 수단(123)에 의해 유체적으로 연결되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121) 또는 제 2 부분(122)은 복수의 밸브(41)를 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 15 항에 있어서,
각각의 밸브(41)는 상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)의 일 부분을 통과하도록 배치되는 수송 유체 흐름 요소를 제어하도록 배치되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121)은 상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)을 향하는 복수의 개구부를 포함하고, 상기 장치(1)는 수송 유체 흐름 요소가 상기 개구부 중 하나 내로 진입되도록 배치되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 흐름 발생기(20)의 제 1 부분(121)의 개구부들은 어긋나게 배치되는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 외면(11) 상에 상기 입자를 유지시키도록 배치되는 흡인 수단을 더 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스크린(10)의 이동 수단을 더 포함하는,
입자를 조작하기 위한 장치. - 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 장치(1) 및 응집 수단(75)을 포함하는 3D 인쇄 시스템.
- 제 21 항에 있어서,
상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)에 대하여 존재하는 입자(3)의 구조(30)를 퇴적시키는 수단을 더 포함하는,
3D 인쇄 시스템. - 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
스크린(10a, 10b)과 3D 인쇄 구조(72)를 결합 및 분리시키기 위한 수단을 더 포함하는,
3D 인쇄 시스템. - 입자(3)를 조작하기 위한 방법으로서,
(a) 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 입자(3)를 조작하기 위한 장치(1)를 제공하는 단계,
(b) 상기 장치(1)에 입자(3)를 공급하는 단계,
(c) 상기 수송 유체 흐름(2)에 의해 상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)에 또는 상기 제 1 외면(11)으로부터 입자(3)를 수송하는 단계를 포함하는
입자를 조작하기 위한 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 단계 (c)는 상기 수송 유체 흐름(2)에 의해 상기 스크린(10a, 10b)의 제 1 외면(11)의 소정의 부분에 또는 상기 소정의 부분으로부터 입자(3)를 수송하는 단계를 포함하는,
입자를 조작하기 위한 방법. - 3D 인쇄 방법으로서,
- 제 24 항 또는 제 25 항에 따른 입자(3)를 조작하는 방법의 단계, 및
- 상기 입자(3)의 적어도 하나의 부분을 응집시키는 단계를 포함하는,
3D 인쇄 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 응집 이전에, 상기 스크린(10)의 제 1 외면(11)에 대하여 존재하는 상기 입자(3)의 구조(30)를 퇴적시키는 단계를 더 포함하는,
3D 인쇄 방법.
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