KR20200052968A - 3dp 프린팅 방법 및 시스템, 그리고 3dp 포괄적 프린팅 방법 - Google Patents

3dp 프린팅 방법 및 시스템, 그리고 3dp 포괄적 프린팅 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200052968A
KR20200052968A KR1020207012092A KR20207012092A KR20200052968A KR 20200052968 A KR20200052968 A KR 20200052968A KR 1020207012092 A KR1020207012092 A KR 1020207012092A KR 20207012092 A KR20207012092 A KR 20207012092A KR 20200052968 A KR20200052968 A KR 20200052968A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
printing
layer
area
print head
closed
Prior art date
Application number
KR1020207012092A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102323981B1 (ko
Inventor
판 펭
바오 양
지시앙 주
인슈웨 두
준웨이 왕
이 리우
Original Assignee
코셀 인텔리전트 머시너리 리미티드
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
Priority claimed from CN201711035710.8A external-priority patent/CN107839219B/zh
Priority claimed from CN201711032220.2A external-priority patent/CN107639824B/zh
Application filed by 코셀 인텔리전트 머시너리 리미티드 filed Critical 코셀 인텔리전트 머시너리 리미티드
Publication of KR20200052968A publication Critical patent/KR20200052968A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102323981B1 publication Critical patent/KR102323981B1/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
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • 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
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
    • 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
    • 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
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • 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
    • 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
    • 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
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • 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
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

본 발명은 3차원 프린팅(3DP) 위치어긋남형(dislocated) 프린팅 방법 및 시스템에 관한 것이다. 레이어-바이-레이어 분체 스프레딩 프린팅 중에, 프린팅 헤드는 폭 방향의 양 측부에서의 복수의 분사 구멍을 따라 주기적으로 닫고 및 열어서, 동일 분사 구멍에 대응하는 인접한 레이어 상의 프린팅 영역의 분사 위치가 서로 엇갈림형으로 된다. 프린팅 헤드의 개별 분사 구멍이 막힐 경우, 인접한 레이어에서의 막힌 분사 구멍의 대응하는 위치도 또한 서로 엇갈림형으로 되어, 단일 레이어 상의 개별 분사 구멍의 막힘 때문에 바인더 분사가 누락되는 현상에 의해 초래되는 프린팅 모듈의 섹션의 중단의 문제가 일어나지 않으며, 이에 의해 3DP 프린팅 효율을 향상시키고, 프린팅 헤드의 유지관리 비용을 저감한다. 또한, 본 발명은 3DP 포괄적 프린팅 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는, 프린팅 헤드의 위치어긋남형 프린팅에 의해서 그리고 레이어 상의 프린팅 사이즈가 분할된 후에 프린팅 트랙을 다시 계획함에 의해 프린팅을 행함으로써, 고효율의 신속한 프린팅이 달성될 수 있으며, 개별 분사 구멍의 막힘으로 인한 섹션의 프린팅 중단의 결함이 회피되고, 이에 의해 프린팅 헤드의 유지관리 비용을 저감하고 프린팅 헤드의 사용 기간을 연장시킨다.

Description

3DP 프린팅 방법 및 시스템, 그리고 3DP 포괄적 프린팅 방법
본원은, 중국특허청에 2017년 10월 30일에 출원된 발명의 명칭 “엇갈림형-바이-레이어 프린팅 및 인-레이어 패턴 분할을 조합한 3DP 방법”의 중국특허출원 제201711032220.2호, 및 중국특허청에 동일자로 출원된 발명의 명칭 “엇갈림형 3DP 방법”의 중국특허출원 제201711035710.8호에 대한 우선권의 이익을 구하며, 이들 두 출원은 그 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.
본 개시는 3차원(three-dimensional; 3D) 프린팅 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 3차원 프린팅(three-dimensional printing; 3DP) 방법, 3DP 시스템, 및 엇갈림형 프린팅(staggered printing)과 인-레이어 패턴(in-layer pattern) 분할을 조합한 포괄적 3DP 방법에 관한 것이다.
바인더 젯팅(binder jetting) 3차원 프린팅(3DP) 기술에서, 컴퓨터 제어 하에 모델 단면의 2차원 데이터에 따라 프린트 헤드가 이동하고 대응하는 위치들에 바인더들을 선택적으로 분사하여 최종적으로 레이어를 형성한다. 각 레이어의 본딩(bonding) 후에, 하나의 레이어의 두께와 동등한 거리만큼 몰딩 실린더(molding cylinder)가 하강하고, 분체(powder) 공급 실린더가 보다 많은 분체를 밀어내도록 소정의 높이만큼 상승하며, 분체는 분체 스프레딩 롤러(spreading roller)에 의해 몰딩 실린더 내로 압입되고(pushed), 평탄화되고(leveled) 압밀된다(compacted). 상술한 공정은 전체 대상이 본딩될 때까지 반복된다. 위 공정에서, 프린트 헤드의 어느 일부의 분사 구멍들이 막히거나 손상되면, 전체 프린팅 공정에서 바인더가 분사될 수 없는 블랭크 블록(blank block)들이 생성될 것이다. 다수의 레이어들에 있어서의 블랭크 블록들의 축적은 프린트 되는 모델에 있어 파단된 섹션을 형성할 것이고, 따라서 프린트된 모델이 완전하게 형성될 수 없다. 이 유형의 문제가 발생하면, 프린터를 가동중단하고 시간에 맞춰 수리하거나 프린트 헤드를 교체할 것이 요구되어, 이는 비용을 증가시키고 생산 사이클을 연장시킨다.
본 개시에 따르면, 종래의 3DP 기술에서의 프린트 헤드의 몇몇 막힌 분사 구멍들에 의해 초래되는, 프린팅에 있어서의 블랭크 및 파단된 레이어의 문제들을 해결하기 위해, 레이어-바이-레이어(layer-by-layer) 프린팅에서 프린트 헤드의 각 분사 구멍의 프린팅 위치들을 엇갈림형으로 하고, 이에 의해 두 인접한 레이어들에 대응하는 막힌 분사 구멍의 위치들을 엇갈림형으로 하여, 프린팅 시에 파단된 섹션들을을 회피하는, 엇갈림형 3DP 방법 및 엇갈림형 3DP 시스템이 제공된다. 또한, 본 개시에 따르면, 프린트 헤드의 몇몇 막힌 분사 구멍들에 의해 파단된 섹션들이 초래될 수 있으며, 프린팅 중에 패턴의 블랭크 영역들에서 프린트 헤드가 신속히 이동하지 않는다는 점으로 인해 프린팅 효율이 영향 받을 수 있다는 종래의 3DP 기술에 있어서의 문제점들을 해결하기 위해, 포괄적 3DP 방법이 제공된다.
본 개시의 목적을 달성하기 위해, 엇갈림형 3DP 방법이 제공된다. 이 방법에서는, 레이어-바이-레이어 분체 스프레딩 및 프린팅 공정에서, 프린트 헤드의 폭 방향을 따라 프린트 헤드의 양 측부에서 다수의 분사 구멍들이 주기적으로 닫히고 열리게 되어서, 프린팅 영역에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
본 개시에 따른 엇갈림형 프린팅 방법에 따르면, 프린트 헤드의 폭 방향을 따라 프린트 헤드의 양 측부에서 다수의 분사 구멍들이 주기적으로 닫히고 열리게 되어서, 인접한 레이어들 상의 동일한 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 된다. 프린트 헤드의 몇몇 분사 구멍들이 막힐 경우에, 인접한 레이어들에 있어서 몇몇 막힌 분사 구멍들의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 된다. 몇몇 막힌 분사 구멍들로 인한 단일 레이어 상의 바인더 분사의 누락은 프린트된 모델 내에서 파단된 섹션들의 문제를 초래하지 않을 것이며, 몇몇 흩어져 있는 막힌 분사 구멍들에 대해, 각 레이어의 프린팅 시에 대응하는 분사 위치들이 서로 엇갈림형이 되므로, 프린트된 모델 상의 파단된 섹션들의 문제 역시 일어나지 않을 것이며, 이에 의해 상기 몇몇 막힌 분사 구멍들로 인해 프린트 헤드가 프린팅을 계속할 수 없는 문제를 해결할 수 있으며, 3DP의 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 프린트 헤드의 유지관리 비용을 저감시킬 수 있다.
본 개시의 목적을 더욱 달성하기 위해, 프린트 헤드의 폭 방향을 따라 배열된 분사 구멍들은 전방의 닫힌 영역, 후방의 닫힌 영역, 및 전방의 닫힌 영역과 후방의 닫힌 영역 사이의 분사 프린팅을 수행하기 위한 열린 영역으로 나뉘어진다. 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 후방의 닫힌 영역의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 열리고, 전방의 닫힌 영역의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 닫히게 되어서, 열린 영역의 전단과 후단에서의 분사 구멍들은, 모든 레이어들을 프린팅함에 있어서 열린 영역의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열린다. 본 개시에 따른 프린팅 방법에서, 프린트 헤드의 열린 영역의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 번갈아(alternately) 닫히고 열리며, 열린 영역의 폭은 불변으로 유지되어서, 인접한 레이어들에서 프린트 헤드의 각 분사 구멍의 분사 위치들은 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서 항상 서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법은,
상기 프린트 헤드의 상기 폭 방향을 따라 전방의 닫힌 영역의 폭을 제로(zero)로 설정하고, 후방의 닫힌 영역의 폭을 최대 폭으로 설정하고, 프린팅 플랫폼(platform)의 프린팅 영역 위에 상기 프린트 헤드의 열린 영역을 정렬하고, 분체 스프레딩 장치에 의해 상기 프린팅 플랫폼 상에 분체의 레이어를 스프레딩하고, 슬라이스 프린팅 프로그램(slice printing program)에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블을 하강시키는 제1 단계;
상기 열린 영역의 폭이 불변인 상태로 상기 전방의 닫힌 영역을 형성하도록, 상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 열고, 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 열린 영역의 선단에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 플랫폼의 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역이 정렬되는 위치로 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제2 단계;
상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 다시 열고, 상기 전방의 닫힌 영역에 근접하고 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 프린트 헤드의 분사 구멍들을 닫고, 이어서 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역을 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역의 분사 구멍들을 활성화하고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제3 단계;
상기 프린트 헤드의 상기 후방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들이 열리고 상기 전방의 닫힌 영역의 폭이 제1 단계에서의 상기 후방의 닫힌 영역의 폭과 동일할 때까지 상기 제3 단계를 되풀이하여 반복하고, 상기 열린 영역을 상기 프린팅 영역과 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제4 단계로서, 이 시점에서 상기 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 주기가 완료되는, 제4 단계; 및
제품의 3차원 프린팅(3DP)이 완료될 때까지, 상기 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 다음 주기에서 프린팅을 행하도록 상기 제1 단계의 상태로 상기 프린트 헤드를 복구하는 제5 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법은,
상기 프린트 헤드의 상기 폭 방향을 따라 전방의 닫힌 영역의 폭을 제로로 설정하고, 후방의 닫힌 영역의 폭을 최대 폭으로 설정하고, 프린팅 플랫폼의 프린팅 영역 위에 상기 프린트 헤드의 열린 영역을 정렬하고, 분체 스프레딩 장치에 의해 상기 프린팅 플랫폼 상에 분체의 레이어를 스프레딩하고, 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블을 하강시키는 제1 단계;
상기 열린 영역의 폭이 불변인 상태로 상기 전방의 닫힌 영역을 형성하도록 상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 열고, 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 열린 영역의 선단에서의 분사 구멍을 닫고, 상기 프린팅 플랫폼의 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역이 정렬되는 위치로 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제2 단계;
상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역의 소정의 수의 분사 구멍들을 다시 열고, 상기 전방의 닫힌 영역에 근접하고 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 프린트 헤드의 분사 구멍들을 닫고, 이어서 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역을 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제3 단계;
상기 프린트 헤드의 상기 후방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들이 열리고 상기 전방의 닫힌 영역의 폭이 제1 단계에서의 상기 후방의 닫힌 영역의 폭과 동일할 때까지 제3 단계를 되풀이하여 반복하고, 상기 열린 영역을 상기 프린팅 영역과 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제4 단계로서, 이 시점에서 상기 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 전진방향 엇갈림형 이용의 주기가 완료되는, 제4 단계;
상기 열린 영역에 근접한 상기 프린트 헤드의 상기 전방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 열고 이때 상기 프린트 헤드의 폭 방향을 따른 상기 후방의 닫힌 영역의 폭은 제로이고 상기 프린트 헤드의 폭 방향을 따른 상기 전방의 닫힌 영역의 폭은 최대 폭이며, 상기 열린 영역의 폭이 불변인 상태로 상기 후방의 닫힌 영역을 형성하도록 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 열린 영역의 후단에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 플랫폼의 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역이 정렬되는 위치로 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제5 단계;
상기 열린 영역에 근접한 상기 전방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 다시 열고, 상기 후방의 닫힌 영역에 근접하고 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일환 폭을 차지하는 상기 프린트 헤드에서의 분사 구멍들을 닫고, 이어서 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역을 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제6 단계;
상기 프린트 헤드의 상기 전방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들이 열리고 상기 후방의 닫힌 영역의 폭이 제로가 될 때까지 제6 단계를 되풀이하여 반복하고, 상기 열린 영역을 상기 프린팅 영역과 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제7 단계로서, 이 시점에서 상기 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 역방향 엇갈림형 이용의 주기가 완료되는, 제7 단계; 및
제품의 3차원 프린팅(3DP)이 완료될 때까지, 상기 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 다음 주기에서 프린팅을 행하도록 제1 단계 내지 제7 단계를 반복하는 제8 단계를 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 위의 엇갈림형 3DP 방법에 의하면, 3DP 제품이 완성된다. 제품의 레이어-바이-레이어 프린팅에서, 프린트 헤드의 일부의 분사 구멍들은 주기적으로 열리고 닫히게 되어서, 상이한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 되며, 바인더가 분사될 수 없는 블랭크 영역들이 효과적으로 채워져, 프린트 헤드의 사용기간을 향상시킬 수 있고, 비용을 저감시키고 프린팅 효율을 향상시킨다.
또한, 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계가 프린트 헤드의 전체 폭의 5% 내지 40%이다.
또한, 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계가 프린트 헤드의 전체 폭의 7% 내지 10%이다.
또한, 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 엇갈림형 방식으로 변동하고, 두 닫힌 영역의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 제로와 최대 폭 사이에서 증가 또는 감소한다.
엇갈림형 3차원 프린팅(3DP) 시스템이 제공된다. 본 시스템에서는, 폭 방향을 따라 프린트 헤드의 양 측부에 다수의 분사 구멍들이 배열되어서, 레이어-바이-레이어 분체 스프레딩 및 프린팅 공정에서, 프린팅 영역에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
또한, 프린트 헤드의 폭 방향을 따라 배열된 분사 구멍들은 전방의 닫힌 영역, 후방의 닫힌 영역 및 전방의 닫힌 영역과 후방의 닫힌 영역 사이에 있으며 분사 프린팅을 행하기 위한 열린 영역으로 분할된다. 레이어-바이-레이어 공정에서, 후방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 열리고, 전방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 닫히어, 열린 영역의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들은, 모든 레이어들의 프린팅에 있어서 열린 영역의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열린다.
또한, 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계는 프린트 헤드의 전체 폭의 5% 내지 40%이다.
또한, 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계는 프린트 헤드의 전체 폭의 7% 내지 10%이다.
또한, 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 엇갈림형 방식으로 변동하고, 두 닫힌 영역의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 제로와 최대 폭 사이에서 증가 또는 감소한다.
포괄적 3차원 프린팅(3DP) 방법은,
프린트하려는 3D 모델의 데이터 정보 파일을 읽고, 프린팅 정보를 로딩(loading)하고, 총 레이어 수 N을 얻도록 상기 3D 모델의 레이어링(layering) 정보를 분석하는 제1 단계;
프린팅 레이어를 체크하는 제2 단계로서, 상기 제2 단계는, 현재의 프린팅 레이어를 로딩하고, 상기 현재의 프린팅 레이어의 일련 번호 i가 상기 총 레이어 수 N 미만인지를 판정하고, i가 N보다 큰 경우, 즉, 거짓인 경우에는 프린팅을 중단하도록 프린팅 공정을 멈추고, i가 N 이하인 경우, 즉, 참인 경우에는 현재의 프린팅 공정을 실행하도록 제3 단계로 진행하는 것을 포함하는, 제2 단계;
프린트 헤드의 엇갈림 형성 프린팅 파라미터(parameter)를 로딩하고, 상기 현재의 레이어에 대해, 상기 프린트 헤드의 열려는 분사 구멍 및 닫히려는 분사 구멍의 수와 위치 및 프린팅 폭을 결정하는 제3 단계;
상기 프린트 헤드의 프린팅 폭으로 현재의 레이어의 프린팅 패턴을 M개의 닫힌 패턴들로 분할하고, 상기 M개의 닫힌 패턴들의 분포 정보에 기초하여 상기 프린트 헤드의 걷기 궤적(walking trajectory) 및 프린팅 방향을 판정하는 제4 단계;
현재의 패턴을 체크하는 제5 단계로서, 상기 제5 단계는, 상기 현재의 레이어의 현재의 프린팅 패턴 j를 로딩하고, 상기 현재의 프린팅 패턴의 일련 번호 j가 상기 현재의 레이어의 상기 닫힌 패턴의 총 수 M 미만인지를 판정하여, j가 M보다 큰 경우, 즉, 거짓인 경우에는 상기 현재의 레이어의 프린팅을 종료하고 (i+1)번째 레이어의 프린팅을 행하도록 제2 단계로 복귀하며, j가 M 이하인 경우, 즉, 참인 경우에는 상기 현재의 패턴의 프린팅 프로그램을 실행하도록 제6 단계로 진행하는 것을 포함하는, 제5 단계;
상기 현재의 레이어의 상기 j번째 패턴의 프린팅 프로그램을 로딩하고, 상기 j번째 패턴에 대응하는 프린팅 모드에 기초하여 프린팅 정보를 로딩하고, 상기 현재의 패턴의 프린팅을 수행하도록 프린팅 서버에 프린팅 명령을 전송하는 제6 단계; 및
상기 j번째 패턴이 프린트 된 후에 상기 현재의 레이어의 (j+1)번째 패턴을 로딩하고 제5 단계로 복귀하는 제7 단계를 포함한다.
본 개시에 따른 방법에서, 레이어들을 프린팅함에 있어, 프린터 헤드가 레이어-바이-레이어 기반으로 엇갈림형 방식으로 동작하여서, 인접한 레이어들 상의 동일한 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 되고, 몇몇 막히거나 불완전한 분사 구멍들을 시간에 맞춰 수리하지 못하여 초래되는 프린트된 모델 내의 파단된 섹션들의 결함을 회피한다. 각 레이의 프린팅에 있어서, 각 레이어의 전체 패턴이 프린트하려는 다수의 패턴들로 프린팅 폭에 의해 개별적으로 분할되고, 각 레이어의 프린팅 패턴의 블랭크 영역들에서의 프린트 헤드의 신속한 이동을 구현하도록 프린트 헤드의 걷기 궤적이 재설계됨으로써, 프린팅 효율을 향상시킨다. 따라서, 본 개시에 따라, 프린트 헤드의 계층에 따른 엇갈림형 프린팅에 의해서 그리고 각 레이어의 프린팅 패턴을 분할한 이후 프린팅을 수행하고 프린팅 궤적을 재설계함으로써, 효율적이며 신속한 프린팅을 달성할 수 있으며, 프린트 헤드에서의 몇몇 막힌 분사 구멍들로 인한 파단된 섹션들의 결함을 회피하고, 프린트 헤드의 유지관리 비용을 저감시키고, 프린트 헤드의 사용 기간을 증가시킬 수 있다.
본 개시에 따라 상기 프린트 헤드에 의해 행해지는 엇갈림형 프린팅 공정을 더 구현하기 위해, 제3 단계에서의 상기 프린트 헤드의 엇갈림형 프린팅 파라미터는 다음과 같이 결정된다: 프린팅 영역에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들은 일련 번호 1을 갖는 레이어부터 시작하여 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서 프린팅 폭 방향을 따라 프린트 헤드의 양 측부에서 분사 구멍들을 주기적으로 닫고 열고함으로써 서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
본 개시에 따른 엇갈림형 프린팅 방법의 추가적인 개선에 있어서, 프린팅 폭 방향을 따라 배열된 상기 프린트 헤드의 분사 구멍들은 전방의 닫힌 영역, 후방의 닫힌 영역, 및 상기 전방의 닫힌 영역과 상기 후방의 닫힌 영역 사이에 있으며 프린팅 폭에 대응하는 열린 영역으로 분할된다. 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 상기 후방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 열리고, 상기 전방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 닫히게 되어서, 상기 열린 영역의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들은, 모든 레이어들의 프린팅에 있어서 상기 열린 영역의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열린다.
본 개시에 따라 주기적 프린팅 공정을 용이하게 하기 위해, 제2 단계에서 현재의 레이어 i는 일련 넘버 1을 갖는 레이어부터 시작한다.
본 개시에 따라 모든 레이어들의 레이어-바이-레이어 프린팅 공정을 용이하게 하기 위해, 제5 단계에서 현재의 패턴 j는 일련 넘버 1을 갖는 패턴부터 시작한다.
각 레이어의 패턴의 프린팅에 있어서, 제4 단계에서 프린트 헤드의 걷기 궤적은, 각 분할된 패턴의 프린팅 위에서의 프린트 헤드의 걷기 궤적 및 현재의 패턴의 프린팅 종료 지점으로부터 다음 패턴의 프린팅 시작 지점까지 프린트 헤드의 걷기 궤적을 포함한다.
도 1은, 본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법의 제1 실시형태에서의 제1 단계 또는 제2 실시형태에서의 제1 단계를 나타낸다.
도 2는, 본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법의 제1 실시형태에서의 제2 단계 또는 제2 실시형태에서의 제2 단계 및 제5 단계를 나타낸다.
도 3은, 본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법의 제1 실시형태에서의 제3 단계 또는 제2 실시형태에서의 제3 단계 및 제6 단계를 나타낸다.
도 4는, 본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법의 제1 실시형태에서의 제4 단계 또는 제2 실시형태에서의 제4 단계 및 제7 단계를 나타낸다.
도 5는, 본 개시에 따른 포괄적 3DP 방법의 흐름도이다.
도 6은, 본 개시에 따른 포괄적 3DP 방법을 이용하여 레이어를 프린팅함에 있어서 패턴들의 분할과 프린트 헤드의 엇갈림형 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은, 본 개시에 따른 포괄적 3DP 방법을 이용하여 다른 레이어를 프린팅함에 있어서 패턴들의 분할과 프린트 헤드의 엇갈림형 상태를 나타내는 개략도이다.
이하, 도면과 함께 엇갈림형 3DP 시스템의 특정 실시형태를 참조하여 본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 개시에 따른 엇갈림형 3차원 프린팅(3DP) 방법에서는, 레이어-바이-레이어 분체 스프레딩 및 프린팅 공정에서, 프린트 헤드의 폭 방향을 따라 프린트 헤드(1)의 양 측부에서의 다수의 분사 구멍들은 주기적으로 닫히고 열리게 되어서, 프린팅 영역에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
본 개시에 따른 엇갈림형 3DP 방법에서는, 프린트 헤드(1)의 폭 방향을 따라 배열된 분사 구멍들이 전방의 닫힌 영역(1C), 후방의 닫힌 영역(1B), 및 분사 프린팅을 수행하기 위한 전방의 닫힌 영역과 후방의 닫힌 영역 사이의 열린 영역(1A)으로 나뉘어져 있다. 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 레이어-바이-레이어 기반으로 후방의 닫힌 영역(1B)의 분사 구멍들이 열리고, 레이어-바이-레이어 기반으로 전방의 닫힌 영역(1C)의 분사 구멍들이 닫히게 되어서, 모든 레이어들의 프린팅에 있어서 열린 영역(1A)의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 열린 영역(1A)의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들이 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열린다. 본 개시에 따른 프린팅 방법에서, 프린트 헤드의 열린 영역(1A)의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 번갈아 닫히고 열리며 그리고 열린 영역의 폭이 불변으로 유지되어, 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서 인접한 레이어들에서의 프린트 헤드의 각 분사 구멍의 분사 위치들은 항상 서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
본 개시의 제1 실시형태에 따르면, 엇갈림형 3DP 방법은 다음의 제1 단계 내지 제5 단계를 포함한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따라 프린트 헤드의 전체 폭을 따라서 프린트 헤드에는 1024개의 분사 구멍들이 있다. 제1 단계에서, 각 레이어의 분사 프린팅을 행함에 있어서, 1024개의 분사 구멍들 중 78개의 분사 구멍들은 닫히며, 프린트 헤드(1)의 폭 방향을 따라 배열된 전방의 닫힌 영역의 폭은 제로로 설정되고, 프린트 헤드(1)의 폭 방향을 따라 후방의 닫힌 영역(1B)의 폭은 최대 폭으로 설정되며, 즉, 닫힌 영역이 프린트 헤드(1)의 후단에 전적으로 위치되고, 즉, 프린트 헤드의 후단에서 78개의 분사 구멍들은 닫히고, 프린트 헤드의 열린 영역(1A)은 프린팅 플랫폼 상의 프린팅 영역(2) 위에 정렬되고, 분체 스프레딩 장치에 의해 분체의 레이어가 프린팅 플랫폼 위에 스프레드되며, 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역(2) 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 프린트 헤드의 열린 영역(1A)의 분사 구멍들이 활성화되며, 그리고 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다(lowered).
제2 단계에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 열린 영역(1A)의 폭이 불변인 상태로 전방의 닫힌 영역(1C)을 형성하도록, 열린 영역(1A)에 근접한 후방의 닫힌 영역(1B)의 26개의 분사 구멍들이 열리고, 열린 영역(1A)의 선단에 있는 26개의 분사 구멍들은 닫히며, 프린팅 플랫폼의 프린팅 영역(2) 위에 프린트 헤드의 열린 영역(1A)이 정렬되는 위치로 프린트 헤드는 이동되고, 프린팅 영역(2)에서 분체의 레이어가 스프레드된 후에 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 프린트 헤드의 열린 영역(1A)의 분사 구멍들이 활성화되고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다.
제3 단계에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 열린 영역에 근접한 후방의 닫힌 영역(1B)의 26개의 분사 구멍들이 다시 열리고, 전방의 닫힌 영역(1C)에 근접한 프린트 헤드의 26개의 분사 구멍들이 닫히며, 이어서 프린트 헤드(1)가 열린 영역(1A)을 프린팅 영역(2) 위에 정렬하도록 이동하고, 분체의 레이어가 프린팅 영역에서 스프레드 된 후 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 프린트 헤드의 열린 영역의 분사 구멍들이 활성화되고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다.
제4 단계에서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 후방의 닫힌 영역에서 26개의 남아있는 분사 구멍들이 열리고, 전방의 닫힌 영역에 근접한 열린 영역(1A)에서 26개의 분사 구멍들이 닫히며, 이 시점에서 후방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들은 열리고 전방의 닫힌 영역에서의 78개의 분사 구멍들은 모두 열리고, 프린트 헤드가 열린 영역(1A)을 프린팅 영역(2)과 정렬하도록 이동되고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강한다. 이 시점에서, 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 주기는 완료된다. 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 주기에 있어서, 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들은 폭 방향을 따라 26개의 분사 구멍들에 의해 서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
제5 단계에 있어서, 프린트 헤드의 닫힌 영역들과 열린 영역은, 제품의 3DP가 완료될 때까지, 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 다음 사이클에서 프린팅을 수행하도록 제1 단계에서의 상태로 복구된다.
제1 단계 내지 제4 단계가 행해진 후, 제5 단계는 대안적으로, 현재의 상태로부터 프린트 헤드에 의해 순서대로 제3 단계, 제2 단계 및 제1 단계를 행하고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블을 하강시키는 단계; 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들이 열리고 후방의 닫힌 영역의 폭이 제1 단계에서의 전방의 닫힌 영역의 폭과 동일하게 될 때까지 제1 단계를 되풀이하여 반복하는 단계; 열린 영역이 프린팅 영역과 정렬되는 위치로 프린트 헤드를 이동시키고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린트가 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블을 하강시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 시점에서, 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 주기가 완료되고, 제품의 3차원 프린팅(3DP)이 완료될 때까지 제1 단계에서의 상태로부터 분사 구멍의 엇갈림형 이용의 다음 사이클에서의 프린팅이 시작된다.
본 개시의 제2 실시형태에 따르면, 엇갈림형 3DP 방법은 이하의 제1 단계 내지 제8 단계를 포함한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 프린트 헤드의 전체 폭을 따라 프린트 헤드에는 1024개의 분사 구멍들이 있다. 제1 단계에서, 각 레이어의 분사 프린팅을 행함에 있어서, 1024개의 분사 구멍들 중 78개의 분사 구멍들이 닫히며, 프린트 헤드(1)의 폭 방향을 따라 배열된 전방의 닫힌 영역의 폭은 제로로 설정되고, 프린트 헤드(1)의 폭 방향을 따라 후방의 닫힌 영역(1B)의 폭은 최대 폭으로 설정되며, 프린트 헤드의 열린 영역(1A)은 프린팅 플랫폼 상의 프린팅 영역(2) 위에 정렬되고, 분체 스프레딩 장치에 의해 분체의 레이어가 프린팅 플랫폼 위에 스프레드되며, 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역(2) 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 프린트 헤드의 열린 영역(1A)의 모든 분사 구멍들이 활성화되며, 그리고 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다.
제2 단계에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 열린 영역(1A)의 폭이 불변인 상태로 전방의 닫힌 영역(1C)을 형성하도록, 열린 영역(1A)에 근접한 후방의 닫힌 영역(1B)의 26개의 분사 구멍들이 열리고, 폭 방향을 따라서 열린 영역(1A)의 선단에 있는 26개의 분사 구멍들이 닫히며, 프린팅 플랫폼의 프린팅 영역(2) 위에 프린트 헤드의 열린 영역(1A)이 정렬되는 위치로 프린트 헤드는 이동되고, 프린팅 영역(2)에서 분체의 레이어가 스프레드 된 후에 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역(2) 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 프린트 헤드의 열린 영역(1A)의 모든 분사 구멍들이 활성화되고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다.
제3 단계에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 열린 영역(1A)에 근접한 후방의 닫힌 영역(1B)의 26개의 분사 구멍들이 다시 열리고, 전방의 닫힌 영역(1C)에 근접하며 동일한 폭을 차지하는 프린트 헤드의 26개의 분사 구멍들이 닫히며, 이어서 프린트 헤드(1)가 프린팅 영역(2) 위에서 열린 영역(1A)을 정렬하도록 이동하고, 분체의 레이어가 프린팅 영역에서 스프레드 된 후 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역(2) 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 프린트 헤드의 열린 영역의 모든 분사 구멍들이 활성화되고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다.
제4 단계에서, 프린트 헤드의 후방의 닫힌 영역(1B)에서의 모든 분사 구멍이 열리고 전방의 닫힌 영역(1C)의 폭이 제1 단계에서의 후방의 닫힌 영역(1B)의 폭과 동일하게 될 때까지 제3 단계는 되풀이하여 반복되고, 열린 영역(1A)을 프린팅 영역(2)과 정렬하도록 프린트 헤드는 이동되고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블을 하강시키고, 이 시점에서 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 전진방향 엇갈림형 이용의 주기가 완료된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제4 단계가 행해진 후, 폭 방향을 따른 프린트 헤드의 후방의 닫힌 영역(1B)의 폭은 제로이고, 폭 방향을 따른 전방의 닫힌 영역(1C)의 폭은 최대 폭이다. 제5 단계에서, 열린 영역(1A)에 근접한 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역(1C)에서의 26개의 분사 구멍들은 열리고, 열린 영역의 폭이 불변인 상태로 후방의 닫힌 영역(1B)을 형성하도록 동일한 폭을 차지하는 열린 영역(1A)의 후단에서의 분사 구멍들은 닫히고, 당해 프린트 헤드의 열린 영역(1A)이 프린팅 플랫폼의 프린팅 영역(2) 위에 정렬되는 위치로 프린트 헤드는 이동되고, 분체의 레이어가 프린팅 영역(2)에 스프레드 된 후, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역(2) 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 프린트 헤드의 열린 영역(1A)에서의 모든 분사 구멍들이 활성화되고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다.
제6 단계에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 열린 영역(1A)에 근접한 전방의 닫힌 영역(1C)의 26개의 분사 구멍들이 다시 열리고, 후방의 닫힌 영역(1B)에 근접하고 동일한 폭을 차지하는 프린트 헤드의 분사 구멍들은 닫히며, 이어서 프린팅 영역(2) 위에 열린 영역(1A)을 정렬하도록 프린트 헤드가 이동되고, 프린팅 영역(2)에서 분체의 레이어가 스프레드 된 후에 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 프린팅 영역(2) 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 프린트 헤드의 열린 영역(1A)의 모든 분사 구멍들이 활성화되고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강된다.
제7 단계에서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역(1C)의 분사 구멍들이 모두 열리고 후방의 닫힌 영역(1B)의 폭이 제로와 동등하게 될 때까지 제6 단계는 되풀이하여 반복되고, 열린 영역(1A)을 프린팅 영역(2)과 정렬하도록 프린트 헤드가 이동되고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블이 하강되며, 이 시점에서 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 역방향(reverse) 엇갈림형 이용의 사이클이 완료된다.
제8 단계에서, 제품의 3차원 프린팅(3DP)이 완료될 때까지, 분사 구멍의 엇갈림형 이용의 다음 주기에서 프린팅을 행하도록 제1 단계 내지 제7 단계가 반복된다.
본 개시에 따른 상술한 엇갈림형 3DP 방법에 의하면, 3DP 제품이 완성된다. 제품의 레이어-바이-레이어 프린팅에서, 프린트 헤드의 일부의 분사 구멍들은 주기적으로 열리고 닫히게 되어서, 상이한 레이어들 상에서 각 분사 구멍의 분사 위치들은 서로에 대해 엇갈림형으로 되며, 바인더가 분사될 수 없는 블랭크 영역들이 효과적으로 채워져, 프린트 헤드의 사용 기간을 향상시킬 수 있고, 비용을 저감시키고 프린팅 효율을 향상시킨다.
일 실시형태에 따라 엇갈림형 3DP 시스템이 제공된다. 당해 시스템에서, 폭 방향을 따라 프린트 헤드(1)의 양 측부에 복수의 분사 구멍들이 배열되고 주기적으로 닫히고 열리게 되어서, 레이어-바이-레이어 분체 스프레딩 및 프린팅 공정에서, 프린팅 영역(2)에서의 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 된다.
프린트 헤드(1)의 폭 방향을 따라 배열된 분사 구멍들은 전방의 닫힌 영역(1C), 후방의 닫힌 영역(1B), 및 전방의 닫힌 영역과 후방의 닫힌 영역 사이에 있으며 분사 프린팅을 수행하기 위한 열린 영역(1A)으로 분할되어 있다. 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 후방의 닫힌 영역(1B)의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 열리고, 전방의 닫힌 영역(1C)의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 닫히게 되어서, 열린 영역(1)의 선단 및 후단에서의 분사 구멍들은, 모든 레이어들의 프린팅에 있어 열린 영역의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열린다.
프린트 헤드(1)의 전방의 닫힌 영역(1C) 및 후방의 닫힌 영역(1B)의 폭들의 합계는 프린트 헤드의 총 폭의 5% 내지 40%이고, 보다 바람직하게는 7% 내지 10%이다. 프린트 헤드(1)의 전방의 닫힌 영역(1C) 및 후방의 닫힌 영역(1B)의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 엇갈림형 방식으로 변동되고, 두 닫힌 영역의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 제로와 최대 폭 사이에서 증가 또는 감소한다.
이하, 엇갈림형-바이-레이어 프린팅과 인-레이어 패턴 분할을 결합하는, 본 개시의 특정 실시형태에 따른 포괄적 3DP 방법에 대해 도 5 내지 도 7과 함께 상세히 설명한다.
본 실시형태에 따르면, 엇갈림형-바이-레이어 프린팅과 인-레이어 패턴 분할을 결합한 포괄적 3DP 방법이 도 5에 나타낸 프린팅 공정에 따라 수행된다.
제1 단계에서, 프린트하려는 3D 모델의 데이터 정보 파일이 읽혀지고, 프린팅 정보가 로딩되고, 3D 모델의 레이어링 정보가 분석되어 총 레이어 수 N을 얻는다.
제2 단계에서, 프린팅 레이어가 체크된다. 현재의 프린팅 레이어가 레이어(1)로부터 시작하여 로딩된다. 현재의 프린팅 레이어의 일련 넘버 i가 총 레이어 수 N 미만인지가 판정된다. i가 N보다 크다면, 즉 거짓인 경우에, 프린팅 공정이 멈춰지고 프린팅이 종료된다. i가 N 이하이면, 즉 참인 경우에는, 프린팅을 실행하도록 제3 단계가 수행된다.
제3 단계에서, 프린트 헤드의 엇갈림형 프린팅 파라미터가 로딩되고, 현재의 레이어의 프린팅을 위해 프린트 헤드의 프린팅 폭과 프린트 헤드의 열려는 분사 구멍 및 닫히려는 분사 구멍들의 수와 위치들이 결정된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 프린트 헤드의 엇갈림 형성 프린팅 파리미터는 다음과 같이 결정된다: 일련 번호 1을 갖는 레이어부터 시작하는 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 프린팅 영역에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이, 프린팅 폭을 따라, 즉, 도 6에서 열린 영역(1A)에 대응하는 폭 방향을 따라, 프린트 헤드의 프린팅 폭의 양 측부에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 주기적으로 닫고 열고함으로써 서로에 대해 엇갈림형으로 된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 프린트 헤드의 열린 영역(1A)에서의 분사 구멍들은 열리고, 프린트 헤드의 일 측부에서 닫힌 영역(1B)에서의 분사 구멍들은 닫힌다. 현재의 레이어의 프린팅에 있어서, 열린 영역(1A)에서의 분사 구멍들만이 활성화되어 프린팅 패턴에 따라 선택적인 분사 프린팅을 행한다. 현재의 레이어가 프린트 된 후 다음 레이어의 프린팅을 행할 때는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 프린트 헤드의 열린 영역(1A)은 프린팅 폭 방향을 따라 소정의 폭만큼 엇갈림형으로 되고, 프린트 헤드가 엇갈림형으로 된 후에 프린팅 영역(1A), 닫힌 영역(1B), 및 닫힌 영역(1C)들이 형성된다. 프린트 헤드가 현재의 레이어에 대해 엇갈림형으로 된 후 현재의 레이어의 프린팅이 행해진다. 다음 레이어의 프린팅을 행할 때는, 프린트 헤드는 새로운 열린 영역들과 새로운 닫힌 영역들을 형성하도록 추가로 엇갈림형으로 되고, 이것이 레이어-바이-레이어 기반으로 주기적으로 반복된다. 프린트 헤드의 엇갈림 형성의 상술한 공정은 전체 모델의 프린팅에 있어 주기적으로 반복된다. 프린트 헤드의 분사 구멍들을 엇갈림형으로 함으로써, 인접한 레이어들의 패턴들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 된다. 몇몇 분사 구멍들이 막히거나 고장이더라도, 단일 레이어 상의 바인더의 분사의 드문드문한 누락이 전체 레이어의 본딩 품질에 영향을 미치지 않으며, 전체 프린트된 모델이 동일한 길이 방향 위치에서 바인더의 분사의 누락으로 인한 파단된 섹션들의 결함을 갖지 않는다.
제4 단계에서, 현재의 레이어의 프린팅 패턴은 프린트 헤드의 프린팅 폭으로 M개의 막힌 패턴들로 분할되고, M개의 막힌 패턴들의 분포 정보에 기초하여 프린트 헤드의 걷기 궤적 및 프린팅 방향이 결정된다. 도 6은 현재의 레이어의 프린팅 패턴을 나타낸다. 전체의 현재 프린팅 패턴이 프린트 헤드의 프린팅 폭으로 프린팅 패턴에서 점선을 따라 4개의 패턴 N1, N2, N3 및 N4 들로 분할된다. 4개의 패턴들을 순서대로 프린팅할 때, 4개의 패턴에 대응하는 프린트 헤드의 시작점은 a, b, c 및 d이다. 즉, 프린트 헤드의 걷기 궤적은 다음과 같다. 패턴 N1은 포인트 a로부터 프린팅되고, 프린트 헤드는 패턴 N1이 프린트 된 후에 패턴 N1의 종료점으로부터 프린팅 패턴 N2의 포인트 b로 신속히 이동되고, 이어서 프린트 헤드는 패턴 N2가 프린트 된 후에 패턴 N2의 종료점으로부터 패턴 N3로 신속히 이동되고, 최종적으로는 프린트 헤드는 패턴 N3가 프린트 된 후에 패턴 N3의 종료점으로부터 프린팅 패턴 N4의 포인트 d로 신속히 이동된다.
제5 단계에서, 현재의 프린팅 레이어의 패턴 정보가 로딩된다. 현재의 레이어의 프린팅 패턴이 로딩될 때, 현재의 레이어의 프린팅이 완료되었는지 또는 계속될 것인지를 판정하도록 현재의 패턴의 체크할 것이 요구된다. 이 단계에서, 현재의 레이어의 제1 패턴으로부터 시작해서, 현재의 레이어의 현재의 프린팅 패턴 j가 로딩되고, 현재의 프린팅 패턴의 일련 번호 j가 현재의 레이어의 닫힌 패턴의 총 수 M 미만인지가 판정된다. j가 M보다 크다면, 즉, 거짓인 경우에, 현재의 레이어의 프린팅이 종료되고 (i+1)번째 레이어를 프린팅하도록 제2 단계가 행해진다. j가 M 이하인 경우, 즉, 참인 경우에는, 현재의 패턴의 프린팅 프로그램을 수행하도록 제6 단계가 행해진다.
제6 단계에 있어서, 현재의 레이어의 현재의 프린팅 패턴 j의 프린팅 프로그램이 로딩되고, j번째 패턴에 대응하는 프린팅 모드에 기초하여 프린팅 정보가 로딩되고, 현재의 패턴의 프린팅을 수행하도록 프린팅 서버로 프린팅 명령이 전송된다.
제7 단계에서, j번째 패턴이 프린트 된 후 현재의 레이어의 (j+1)번째 패턴이 로딩되고, 이후에 제5 단계가 행해진다.
본 개시에 따른 방법에서, 레이어의 프린팅에 있어서, 프린터 헤드는 레이어-바이-레이어 기반으로 엇갈림형 방식으로 동작하여서, 인접한 레이어들 상의 동일한 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 되고, 몇몇 막히거나 불완전한 분사 구멍들을 시간에 맞춰 수리하지 못하여 초래되는 프린트된 모델 내의 파단된 섹션들의 결함을 회피한다. 각 레이어의 프린팅에 있어서, 각 레이어의 전체 패턴이 프린팅 폭에 의해 프린트하려는 다수의 패턴들로 개별적으로 분할되고, 각 레이어의 프린팅 패턴의 블랭크 영역들에서의 프린트 헤드의 신속한 동작을 구현하도록 프린트 헤드의 걷기 궤적이 재설계됨으로써, 프린팅 효율을 향상시킨다. 따라서, 본 개시에 따라, 프린트 헤드의 계층에 따른 엇갈림형 프린팅에 의해서 그리고 각 레이어의 프린팅 패턴을 분할하고 프린팅 궤적을 재설계한 후에 프린팅을 행함으로써, 효율적이며 신속한 프린팅을 달성할 수 있으며, 프린트 헤드에서의 몇몇 막힌 분사 구멍들로 인한 파단된 섹션들의 결함을 회피하고, 프린트 헤드의 유지관리 비용을 저감시키고, 프린트 헤드의 사용 기간을 증가시킬 수 있다.
본 개시는 상기 실시형태들로 제한되지 않는다. 레이어의 프린팅에 있어, 프린팅 요구조건에 따라 각 레이어의 패턴을 분할하는 방법 및 프린트 헤드의 열림과 닫힘을 주기적으로 엇갈림형으로 하는 방법에 대해 적절한 변경을 가할 수도 있다. 본 개시의 기술적 해결방안에 기초하여, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 어떠한 창의적인 노력 없이 기술적 특징들에 대해 어떤 등가물을 가하거나 변경을 가할 수 있으며, 이들 등가물 및 변경은 본 개시의 범주 내에 들어온다.

Claims (17)

  1. 엇갈림형(staggered) 3차원 프린팅(three-dimensional printing; 3DP) 방법으로서,
    레이어-바이-레이어(layer-by-layer) 분체 스프레딩(spreading) 및 프린팅 공정에서, 프린트 헤드의 폭 방향을 따라 상기 프린트 헤드의 양 측부(side)에서의 복수의 분사 구멍들은 주기적으로 닫히고(closed) 열리며(open), 이에 의해 프린팅 영역(area)에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 되는,
    엇갈림형 3차원 프린팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 상기 폭 방향을 따라 배열된 분사 구멍들은 전방의 닫힌 영역, 후방의 닫힌 영역, 및 상기 전방의 닫힌 영역과 상기 후방의 닫힌 영역 사이에 있으며 분사 프린팅을 수행하기 위한 열린 영역으로 나뉘고;
    레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 상기 후방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 열리고, 상기 전방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 닫히며, 이에 의해 상기 열린 영역의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들은, 모든 레이어들의 프린팅에 있어서 상기 열린 영역의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열리는, 엇갈림형 3차원 프린팅 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 상기 폭 방향을 따라 전방의 닫힌 영역의 폭을 제로(zero)로 설정하고, 후방의 닫힌 영역의 폭을 최대 폭으로 설정하고, 프린팅 플랫폼(platform)의 프린팅 영역 위에 상기 프린트 헤드의 열린 영역을 정렬하고, 분체 스프레딩 장치에 의해 상기 프린팅 플랫폼 상에 분체의 레이어를 스프레딩하고, 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블을 하강시키는 제1 단계;
    상기 열린 영역의 폭이 불변인 상태로 상기 전방의 닫힌 영역을 형성하도록, 상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 열고, 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 열린 영역의 선단에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 플랫폼의 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역이 정렬되는 위치로 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제2 단계;
    상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 다시 열고, 상기 전방의 닫힌 영역에 근접하고 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 프린트 헤드에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역을 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 수행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제3 단계;
    상기 프린트 헤드의 상기 후방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들이 열리고 상기 전방의 닫힌 영역의 폭이 제1 단계에서의 상기 후방의 닫힌 영역의 폭과 동일할 때까지 상기 제3 단계를 되풀이하여 반복하고, 상기 열린 영역을 상기 프린팅 영역과 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제4 단계로서, 이 시점에서 상기 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 주기가 완료되는, 제4 단계; 및
    제품의 3차원 프린팅(3DP)이 완료될 때까지, 상기 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 다음 주기에서 프린팅을 행하도록 상기 제1 단계의 상태로 상기 프린트 헤드를 복구하는 제5 단계를 포함하는, 엇갈림형 3차원 프린팅 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 상기 폭 방향을 따라 전방의 닫힌 영역의 폭을 제로로 설정하고, 후방의 닫힌 영역의 폭을 최대 폭으로 설정하고, 프린팅 플랫폼의 프린팅 영역 위에 상기 프린트 헤드의 열린 영역을 정렬하고, 분체 스프레딩 장치에 의해 상기 프린팅 플랫폼 상에 분체의 레이어를 스프레딩하고, 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 작업 테이블을 하강시키는 제1 단계;
    상기 열린 영역의 폭이 불변인 상태로 상기 전방의 닫힌 영역을 형성하도록, 상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 열고, 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 열린 영역의 선단에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 플랫폼의 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역이 정렬되는 위치로 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제2 단계;
    상기 열린 영역에 근접한 상기 후방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 다시 열고, 상기 전방의 닫힌 영역에 근접하고 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 프린트 헤드에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역을 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제3 단계;
    상기 프린트 헤드의 상기 후방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들이 열리고 상기 전방의 닫힌 영역의 폭이 제1 단계에서의 상기 후방의 닫힌 영역의 폭과 동일할 때까지, 제3 단계를 되풀이하여 반복하고, 상기 열린 영역을 상기 프린팅 영역과 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제4 단계로서, 이 시점에서 상기 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 전진방향 엇갈림형 이용의 주기가 완료되는, 제4 단계;
    상기 제4 단계가 수행된 이후에 상기 열린 영역에 근접한 상기 프린트 헤드의 상기 전방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 열고 이때 상기 프린트 헤드의 폭 방향을 따른 상기 후방의 닫힌 영역의 폭은 제로이고 상기 프린트 헤드의 폭 방향을 따른 상기 전방의 닫힌 영역의 폭은 최대 폭이며, 상기 열린 영역의 폭이 불변인 상태로 상기 후방의 닫힌 영역을 형성하도록 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 열린 영역의 후단에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 플랫폼의 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역이 정렬되는 위치로 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제5 단계;
    상기 열린 영역에 근접한 상기 전방의 닫힌 영역에서의 소정의 수의 분사 구멍들을 다시 열고, 상기 후방의 닫힌 영역에 근접하고 상기 소정의 수의 분사 구멍들과 동일한 폭을 차지하는 상기 프린트 헤드에서의 분사 구멍들을 닫고, 상기 프린팅 영역 위에 상기 열린 영역을 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 상기 프린팅 영역에서 분체의 레이어를 스프레딩 한 후에, 현재의 레이어의 슬라이스 프린팅 프로그램에 따라 상기 프린팅 영역 상에 선택적인 분사 프린팅을 행하도록 상기 프린트 헤드의 상기 열린 영역에서의 분사 구멍들을 활성화하고, 상기 현재의 레이어가 프린트 된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제6 단계;
    상기 프린트 헤드의 상기 전방의 닫힌 영역에서의 모든 분사 구멍들이 열리고 상기 후방의 닫힌 영역의 폭이 제로가 될 때까지 제6 단계를 되풀이하여 반복하고, 상기 열린 영역을 상기 프린팅 영역에 정렬하도록 상기 프린트 헤드를 이동시키고, 분체 스프레딩 및 현재의 레이어의 프린팅이 완료된 후에 분체의 레이어의 높이만큼 상기 작업 테이블을 하강시키는 제7 단계로서, 이 시점에서 상기 프린트 헤드의 모든 분사 구멍들의 역방향 엇갈림형 이용의 주기가 완료되는, 제7 단계; 및
    제품의 3차원 프린팅(3DP)이 완료될 때까지, 상기 분사 구멍들의 엇갈림형 이용의 다음의 주기에서 프린팅을 행하도록 제1 단계 내지 제7 단계들을 반복하는 제8 단계를 포함하는, 엇갈림형 3차원 프린팅 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계는 상기 프린트 헤드의 전체 폭의 5% 내지 40%인, 엇갈림형 3차원 프린팅 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 상기 전방의 닫힌 영역 및 상기 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계는 상기 프린트 헤드의 전체 폭의 7% 내지 10%인, 엇갈림형 3차원 프린팅 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 엇갈림형 방식으로 변동되고, 2개의 상기 닫힌 영역들의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 제로와 최대 폭 사이에서 증가 또는 감소하는, 엇갈림형 3차원 프린팅 방법.
  8. 엇갈림형 3차원 프린팅(3DP) 시스템으로서,
    폭 방향을 따라 프린트 헤드의 양 측부에서 복수의 분사 구멍들이 배열되고 주기적으로 닫히고 열리며, 이에 의해 레이어-바이-레이어 분체 스프레딩 및 프린팅 공정에서, 프린팅 영역에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들이 서로에 대해 엇갈림형으로 되는, 엇갈림형 3차원 프린팅 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 상기 폭 방향을 따라 배열된 분사 구멍들은 전방의 닫힌 영역, 후방의 닫힌 영역 및 상기 전방의 닫힌 영역과 상기 후방의 닫힌 영역 사이에 있으며 분사 프린팅을 행하기 위한 열린 영역으로 분할되고;
    레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 상기 후방의 닫힌 영역의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 열리고, 상기 전방의 닫힌 영역의 분사 구멍은 레이어-바이-레이어 기반으로 닫히고, 이에 의해 상기 열린 영역의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들은, 모든 레이어들의 프린팅에 있어서 상기 열린 영역의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열리는, 엇갈림형 3차원 프린팅 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계는 상기 프린트 헤드의 전체 폭의 5% 내지 40%인, 엇갈림형 3차원 프린팅 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 상기 전방의 닫힌 영역 및 상기 후방의 닫힌 영역의 폭들의 합계는 상기 프린트 헤드의 전체 폭의 7% 내지 10%인, 엇갈림형 3차원 프린팅 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 전방의 닫힌 영역 및 후방의 닫힌 영역의 폭들은 레이어-바이-레이어 기반으로 엇갈림형 방식으로 변동되고, 2개의 상기 닫힌 영역의 폭은 레이어-바이-레이어 기반으로 제로와 최대 폭 사이에서 증가 또는 감소하는, 엇갈림형 3차원 프린팅 시스템.
  13. 제1항에 따른 엇갈림형 3차원 프린팅(3DP)방법을 포함하는 포괄적 3차원 프린팅(3DP) 방법으로서,
    프린트하려는 3D 모델의 데이터 정보 파일을 읽고, 현재의 프린팅 정보를 로딩하고(loading), 총 레이어 수 N을 얻도록 상기 3D 모델의 레이어링(layering) 정보를 분석하는 제1 단계;
    프린팅 레이어를 체크하는 제2 단계로서, 상기 제2 단계는, 현재의 프린팅 레이어를 로딩하고, 상기 현재의 프린팅 레이어의 일련 번호 i가 상기 총 레이어 수 N 미만인지를 판정하고, i가 N보다 큰 경우, 즉, 거짓인 경우에는 프린팅을 중단하도록 프린팅 공정을 멈추고, i가 N 이하인 경우, 즉, 참인 경우에는 현재의 프린팅 공정을 실행하도록 제3 단계로 진행하는 것을 포함하는, 제2 단계;
    일련 번호 i를 갖는 레이어부터 시작하는 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서 프린팅 폭을 따라 상기 프린트 헤드의 프린팅 폭의 양 측부에서 소정의 수의 분사 구멍들을 주기적으로 닫고 열고함으로써 프린팅 영역에서 인접한 레이어들 상의 각 분사 구멍의 분사 위치들을 서로에 대해 엇갈림형이 되도록 하는 제3 단계;
    상기 프린트 헤드의 프린팅 폭으로 현재의 레이어의 프린팅 패턴을 M개의 닫힌 패턴들로 분할하고, 상기 M개의 닫힌 패턴들의 분포 정보에 기초하여 상기 프린트 헤드의 걷기 궤적 및 프린팅 방향을 판정하는 제4 단계;
    현재의 패턴을 체크하는 제5 단계로서, 상기 제5 단계는, 상기 현재의 레이어의 현재의 프린팅 패턴 j를 로딩하고, 상기 현재의 프린팅 패턴의 일련 번호 j가 상기 현재의 레이어의 상기 닫힌 패턴의 총 수 M 미만인지를 판정하여, j가 M보다 큰 경우, 즉, 거짓인 경우에는 상기 현재의 레이어의 프린팅을 종료하고 (i+1)번째 레이어의 프린팅을 행하도록 제2 단계로 복귀하며, j가 M 이하인 경우, 즉, 참인 경우에는 상기 현재의 패턴의 프린팅 프로그램을 실행하도록 제6 단계로 진행하는 것을 포함하는, 제5 단계;
    상기 현재의 레이어의 상기 j번째 패턴의 프린팅 프로그램을 로딩하고, 상기 j번째 패턴에 대응하는 프린팅 모드에 기초하여 프린팅 정보를 로딩하고, 상기 현재의 패턴의 프린팅을 수행하도록 프린팅 서버에 프린팅 명령을 전송하는 제6 단계; 및
    상기 j번째 패턴이 프린트 된 후에 상기 현재의 레이어의 (j+1)번째 패턴을 로딩하고 제5 단계로 복귀하는 제7 단계
    를 포함하는, 포괄적 3차원 프린팅 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    프린팅 폭 방향을 따라 배열된 상기 프린트 헤드의 분사 구멍들은 전방의 닫힌 영역, 후방의 닫힌 영역, 및 상기 전방의 닫힌 영역과 상기 후방의 닫힌 영역 사이에 있으며 프린팅 폭에 대응하는 열린 영역으로 분할되고; 레이어-바이-레이어 프린팅 공정에서, 상기 후방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 열리고, 상기 전방의 닫힌 영역에서의 분사 구멍들은 레이어-바이-레이어 기반으로 닫히고, 이에 의해 상기 열린 영역의 전단 및 후단에서의 분사 구멍들은, 모든 레이어들의 프린팅에 있어서 상기 열린 영역의 폭을 불변으로 유지하도록 레이어-바이-레이어 기반으로, 엇갈림형 방식으로 주기적으로 닫히고 열리는, 포괄적 3차원 프린팅 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    제2 단계에 있어서 상기 현재의 레이어 i는 일련 번호 1을 갖는 레이어부터 시작하는, 포괄적 3차원 프린팅 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    제5 단계에 있어서 상기 현재의 패턴 j는 일련 번호 1을 갖는 패턴부터 시작하는, 포괄적 3차원 프린팅 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    제4 단계에서의 상기 프린트 헤드의 상기 걷기 궤적은, 각 분할된 패턴의 프린팅 위에서 상기 프린트 헤드의 걷기 궤적 및 상기 현재의 패턴의 프린팅 종료 지점으로부터 다음 패턴의 프린팅 시작 지점까지의 상기 프린트 헤드의 걷기 궤적을 포함하는, 포괄적 3차원 프린팅 방법.
KR1020207012092A 2017-10-30 2018-10-30 3dp 프린팅 방법 및 시스템, 그리고 3dp 포괄적 프린팅 방법 KR102323981B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711032220.2 2017-10-30
CN201711035710.8A CN107839219B (zh) 2017-10-30 2017-10-30 一种3dp错位打印方法
CN201711035710.8 2017-10-30
CN201711032220.2A CN107639824B (zh) 2017-10-30 2017-10-30 一种分层错位打印与层图幅分割法相结合的3dp打印方法
PCT/CN2018/112565 WO2019085873A1 (zh) 2017-10-30 2018-10-30 一种3dp打印方法、系统及3dp综合打印方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200052968A true KR20200052968A (ko) 2020-05-15
KR102323981B1 KR102323981B1 (ko) 2021-11-09

Family

ID=66331330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207012092A KR102323981B1 (ko) 2017-10-30 2018-10-30 3dp 프린팅 방법 및 시스템, 그리고 3dp 포괄적 프린팅 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210187837A1 (ko)
EP (1) EP3656540B1 (ko)
JP (1) JP6900628B2 (ko)
KR (1) KR102323981B1 (ko)
RU (1) RU2747175C1 (ko)
WO (1) WO2019085873A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114714616B (zh) * 2022-03-03 2023-11-21 上海航天设备制造总厂有限公司 粉末组分可控铺粉集成装置及工作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259962B1 (en) * 1999-03-01 2001-07-10 Objet Geometries Ltd. Apparatus and method for three dimensional model printing
CN103407163A (zh) * 2013-07-23 2013-11-27 广东工业大学 一种微纳三维打印喷头装置
CN104441646A (zh) * 2013-09-13 2015-03-25 研能科技股份有限公司 具有页宽喷印补偿的快速成型装置
CN105856562A (zh) * 2015-01-23 2016-08-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 三维模型打印系统及三维模型的成型方法
WO2017099162A1 (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 株式会社ミマキエンジニアリング 立体物の製造方法および立体物の製造装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2080005C1 (ru) * 1995-04-21 1997-05-20 Сергей Николаевич Максимовский Способ струйной печати и струйная печатающая головка для его осуществления
WO2003034314A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-24 The Regents Of The University Of Michigan Solid freeform fabrication of structurally engineered multifunctional devices
US7618576B2 (en) * 2004-11-12 2009-11-17 Phoenix S&T, Inc. Microfluidic array devices and methods of manufacture thereof
JP2012131094A (ja) * 2010-12-21 2012-07-12 Sony Corp ３次元造形装置、３次元造形方法及び造形物
US9421714B2 (en) * 2013-09-13 2016-08-23 Microjet Technology Co., Ltd. Page-width printing platform of rapid prototyping apparatus
WO2015153400A1 (en) * 2014-03-30 2015-10-08 Stanley Korn System, method and apparatus for 3d printing
US10322543B2 (en) * 2014-03-31 2019-06-18 Cmet Inc. Three-dimensional molding device
US10399271B2 (en) * 2014-10-03 2019-09-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Aligning an agent distributor
CN204451221U (zh) * 2015-01-23 2015-07-08 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 三维模型打印系统
BG67063B1 (bg) * 2015-04-09 2020-04-30 „Принт Каст“ Оод Метод и система за послойно изграждане на тримерни модели от прахообра­ зен материал
CN108025499B (zh) * 2015-09-16 2021-10-08 应用材料公司 用于增材制造系统的打印头模块的阵列
IL263376B2 (en) * 2016-05-29 2023-03-01 Stratasys Ltd Additive manufacturing of rubber-like materials
WO2019005944A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 3D Systems, Inc. THREE-DIMENSIONAL PRINTER FOR MELTING POWDERS WITH SURFACE COLORING USING A VCSEL NETWORK
CN107839219B (zh) * 2017-10-30 2019-09-27 共享智能装备有限公司 一种3dp错位打印方法
CN107639824B (zh) * 2017-10-30 2019-09-10 共享智能装备有限公司 一种分层错位打印与层图幅分割法相结合的3dp打印方法
CN108501364B (zh) * 2018-03-27 2020-11-17 共享智能铸造产业创新中心有限公司 一种3dp变图幅宽度的错位打印方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259962B1 (en) * 1999-03-01 2001-07-10 Objet Geometries Ltd. Apparatus and method for three dimensional model printing
CN103407163A (zh) * 2013-07-23 2013-11-27 广东工业大学 一种微纳三维打印喷头装置
CN104441646A (zh) * 2013-09-13 2015-03-25 研能科技股份有限公司 具有页宽喷印补偿的快速成型装置
CN105856562A (zh) * 2015-01-23 2016-08-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 三维模型打印系统及三维模型的成型方法
WO2017099162A1 (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 株式会社ミマキエンジニアリング 立体物の製造方法および立体物の製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019085873A1 (zh) 2019-05-09
JP6900628B2 (ja) 2021-07-07
JP2020528375A (ja) 2020-09-24
EP3656540B1 (en) 2022-04-13
US20210187837A1 (en) 2021-06-24
KR102323981B1 (ko) 2021-11-09
EP3656540A1 (en) 2020-05-27
RU2747175C1 (ru) 2021-04-28
EP3656540A4 (en) 2020-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170052516A1 (en) System and method to control a three-dimensional (3d) printing device
CN103009630B (zh) 三维成形设备
CN108778685B (zh) 制造方法和制造装置
JP6434727B2 (ja) 立体物造形方法及び立体物造形装置
CN107639824B (zh) 一种分层错位打印与层图幅分割法相结合的3dp打印方法
CN107839219B (zh) 一种3dp错位打印方法
TW201738070A (zh) 具有往復噴塗成型機構的３ｄ噴印裝置
EP3195999B1 (en) Modeling apparatus
CN106671423A (zh) 具有加强网层的增材制造系统
JP2017013351A (ja) 造形装置及び造形方法
KR102323981B1 (ko) 3dp 프린팅 방법 및 시스템, 그리고 3dp 포괄적 프린팅 방법
US7306758B2 (en) Methods and systems for controlling printhead temperature in solid freeform fabrication
CN105835207A (zh) 砂型铸模打印设备及其打印方法
CN108501364B (zh) 一种3dp变图幅宽度的错位打印方法
JP2018043408A (ja) 造形装置及び造形方法
CN113478823A (zh) 一种3d打印方法、打印机、系统及存储介质
CN109421277B (zh) 3d打印机及其3d打印机的打印方法
CN112743040A (zh) 3d打印方法、打印机及储存介质
US11230055B2 (en) Additive manufacturing system fluid ejector
JP2017013352A (ja) 造形装置及び造形方法
JP7087482B2 (ja) 立体造形装置および立体造形方法
CN111688180A (zh) 一种3d打印方法、打印机、系统及存储介质
CN207190284U (zh) 3d打印机
JP7031388B2 (ja) 造形方法、造形装置およびプログラム
CN107584759B (zh) 增材制造设备

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant