KR20200089327A - 3차원 인쇄 제어 - Google Patents

3차원 인쇄 제어 Download PDF

Info

Publication number
KR20200089327A
KR20200089327A KR1020207018978A KR20207018978A KR20200089327A KR 20200089327 A KR20200089327 A KR 20200089327A KR 1020207018978 A KR1020207018978 A KR 1020207018978A KR 20207018978 A KR20207018978 A KR 20207018978A KR 20200089327 A KR20200089327 A KR 20200089327A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
extruded
thermosetting
thermoset
product
printing device
Prior art date
Application number
KR1020207018978A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102630012B1 (ko
Inventor
코라 레이빅
다니엘 길버트
폴 홉킨스
마이클 개롯
Original Assignee
크로마틱 3디 머티리얼즈 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크로마틱 3디 머티리얼즈 인크. filed Critical 크로마틱 3디 머티리얼즈 인크.
Publication of KR20200089327A publication Critical patent/KR20200089327A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102630012B1 publication Critical patent/KR102630012B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • 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
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/02—Small extruding apparatus, e.g. handheld, toy or laboratory extruders
    • 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
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • 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
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
    • 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
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/266—Means for allowing relative movements between the apparatus parts, e.g. for twisting the extruded article or for moving the die along a surface to be coated
    • 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
    • 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
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • 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
    • B29C64/307—Handling of material to be used in 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
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/343—Metering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/10—Thermosetting resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0094—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped having particular viscosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • 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
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing

Abstract

열경화성 생성물을 형성하기 위해 반응성 성분을 3D 인쇄하기 위한 3차원(3D) 물체 제조 시스템 및 방법이 개시된다. 본 개시내용은 3D 물체를 인쇄하기 위해 하나 이상의 프로세서를 포함하는 제어기를 갖는 3D 프린터의 사용에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 반응성 성분들 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하기 위해 적어도 하나의 액추에이터의 하나 이상의 파라미터를 조절하는 단계를 포함하는, 3D 물체 제조 시스템 및 3D 인쇄 방법을 제공한다.

Description

3차원 인쇄 제어
본원의 개시내용은 3차원 인쇄 제어 방법 및 프로세스에 관한 것이며, 또한 이러한 방법 및 프로세스를 수행 및 구현하기 위한 시스템, 디바이스 및 장치에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 열경화성 생성물의 점도, 중합도 및 형상비를 제어하고 점도, 중합도 및 형상비의 제어에 기초하여 3D 물체를 인쇄하기 위해 제어기를 사용하는 것에 관한 것이다.
본 기술 분야에서 열가소성 압출, 플라스틱 제트 인쇄(plastic jet printing)(PJP), 융합 필라멘트 방법(fused filament method)(FFM), 또는 융합 퇴적 모델링으로도 지칭되는 용합 필라멘트 제조(Fused filament fabrication)(FFF)는, 재료가 연속적인 층으로 플랫폼 상에 압출되어 3차원 제품을 형성하는 적층 제조 프로세스(additive manufacturing process)이다. 통상, FFF는 저온 플랫폼 상으로 압출되는 용융된 열가소성 재료를 사용한다. 3차원 인쇄(3D 인쇄)는 완성된 후에 부품으로부터 쉽게 용해되거나 제거되는 지지 구조를 사용하는 경우가 많다.
열가소성 물질을 사용하는 기존의 FFF 기술의 단점은 단일 재료 특성 인쇄, 제한된 인쇄 방향 강도, 제한된 내구성, 및 제한된 유연도를 포함한다. 열경화성 재료는 일반적으로, 경화 전에 모노머가 저점도 액체이고, 퇴적시에 경화 액체가 액적으로 유동하거나 파단되어, 낮은 품질 및 바람직하지 않게는 낮은 해상도의 완성품을 초래하기 때문에 FFF에서 사용되지 않았다. 실제로, 열경화성 재료로 인쇄하려는 시도는 수지가 완전히 경화되기 전에 수지에서 요변성 거동을 유도하도록 충전제(예컨대, 무기 분말 또는 폴리머)의 추가를 필요로 하였다. 이들 해결책은 인쇄된 부품의 최종 특성에 영향을 미친다. 다른 문제는 인쇄된 부품의 열악한 해상도 제어 및 혼합 시스템의 빈번한 폐색을 포함한다.
본 명세서에 설명된 예시적인 시스템 및 방법은 3D 인쇄에 사용하기 위한 열경화성 생성물을 제공하기 위해 복수의 반응성 성분 중 하나 이상을 제어 또는 수정함으로써 다양한 부품 특성을 제어 또는 조절할 수 있다고 설명될 수 있다. 예를 들어, 이소시아네이트 속성에 기초한 이소시아네이트 소스로부터의 유동 비율은 부품 가요성, 색상, 광학 굴절률 등을 제어하는 데에 사용될 수 있다(예를 들어, 보다 구체적으로, 더 작은 분자량(Mw)은 더 강성의 재료를 제공하거나 공급할 수 있고, 더 높은 Mw는 더 유연한 재료를 제공한다).
또한, 예를 들어, 폴리올 속성에 기초한 폴리올 소스로부터의 유동 비율은 부품 가요성, 색상, 광학 굴절률 등을 제어하는 데에 사용될 수 있다(예를 들어, 보다 구체적으로, 더 작은 분자량은 더 강성의 재료를 제공하거나 공급할 수 있고, 더 높은 Mw는 더 유연한 재료를 제공한다). 또한, 예를 들어, 가스를 발생시키는 발포제(blowing agent) 또는 반응성 종과 같은 가스 발생 소스로부터의 유동 비율은 (예를 들어, 제어된 "폼"을 생성하기 위해) 부분 다공도 또는 밀도를 제어하는 데에 사용될 수 있다.
예시적인 시스템 및 방법은 3D 물체를 발생 또는 생성할 때 다양한 문제를 모니터링/해결하거나, 다양한 파라미터를 제어하거나, 환경 조건을 제어하기 위해 다양한 압출된 열경화성 인쇄 장치를 포함하거나 이용할 수 있다고 설명될 수 있다. 예를 들어, 압출된 열경화성 인쇄 장치는 (예를 들어, 작동 범위를 벗어난 점도를 검출하기 위해 토크 상한을 사용하여) 모터 상의 토크를 검출하고 배관 내의 유동 및/또는 인쇄 장치 내의 압력을 모니터링함으로써 인쇄 유동 배관/노즐 내의 장애물을 검출하도록 구성될 수 있다. 장애물이 검출되면 혼합 시스템이 변경 또는 세정을 촉발시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 재료가, 예컨대 색상 검출 또는 화학 물질 검출에 의해 프린트 헤드를 빠져나갈 때, (예를 들어, 재료의 올바른 비율이 함께 혼합되는 것을 보장하는 계량 펌프 또는 화학적 분석을 사용하여) 혼합 품질이 검출되거나 결정될 수 있는데, 검출은 이어서 부품 상에 재료의 퇴적을 지연시키고, 재료를 혼합이 달성될 때까지 퍼지 영역으로 퍼지하고, 및/또는 사용자에게 경고하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 각각의 수지의 압력이 검출될 수 있고, 원하는 재료 유량 또는 정지 유동을 달성하기 위해 필요에 따라 모터 변위가 제어될 수 있다. 다시 말해서, 예시적인 시스템 및 방법은 실제 체적 유량을 모니터링하여 계산된 체적 유량과 비교하도록 압력 피드백을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 다양한 반응성 성분 또는 결과적인 열경화성 생성물의 유동이 모니터링될 수 있다. 보다 구체적으로, 유동 피드백은 실제 체적 유량을 모니터링하여 계산된 체적 유량과 비교하도록 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 인쇄 또는 생성된 3D 물체의 중량이 모니터링되고, 다양한 제어 프로세스에서 사용될 수 있다. 다시 말해서, 인쇄 장치는 인쇄물의 중량을 검출하도록 구성될 수 있고 펌핑량은 프로그램의 원하는 양으로 유지된다. 또한, 플랫폼 상으로 배출되는 재료의 양은 이론적인 양과 일치하도록 검증될 수 있어, 예를 들어 보정 또는 조절이 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어 압력은 용기 직경에 맞게 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 감지 시스템은 반응성 재료의 인쇄 동안 상이한 크기의 용기에 걸쳐 요구되는 압력 구배를 보상하는 데에 사용될 수 있고, 다른 측정 디바이스는 일관된 유동을 보장할 것이다.
또한, 예를 들어, 인쇄 장치는 덩어리 형성 및 항력을 방지하기 위해 팁을 세정하기 위한 팁 와이핑 메커니즘을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 팁 와이프는 노즐의 팁을 깨끗하게 와이핑하기 위한 '세정' 영역을 가질 수 있다. 폴리우레탄이 경화되어 굳으므로, 와이핑할 '세정' 영역이 있어야 한다. 또한, 팁 와이프는 교체 가능할 수 있다.
또한, 인쇄 장치는 부품 품질로 이어지는 습기를 제어하도록 습도 제어식 캐비닛을 제공하거나 포함할 수 있다. 습도 제어식 캐비닛에는 습기를 제거하기 위해 내부 또는 외부 활성 시스템이 있을 수 있다. 또한, 제어식 캐비닛은 적어도 2개의 기능, 즉 부품의 형성을 돕도록 습기를 제거하는 기능 및 습기의 광대역을 더 좁게 하는 기능(이는 변수의 시험을 덜 하게 할 수 있음)을 가질 수 있다.
또한, 예를 들어, 인쇄 장치는 퍼지된 재료를 놓기 위한 퍼지 용기(예를 들어, 버킷)를 제공하거나 포함할 수 있다. 재료는 노즐이 경화 재료로 잠기는 것을 막기 위해 부품의 시작에서 또는 부품 내부에서 퍼지될 수 있다.
또한, 예를 들어, 인쇄 장치는 캐비닛 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 캐비닛에는 가열된 공기를 수용하는 측면과 천장이 있을 수 있다. 내부 캐비닛의 온도는 폴리우레탄의 경화 시간을 규정하는 데에 도움이 된다. 캐비닛 온도가 상승함에 따라, 폴리우레탄 점도가 증가될 수 있고 경화 시간이 감소될 수 있다. 또한, 내부 온도를 높이면, 환경 온도가 제거되거나 감소된다.
또한, 예시적인 시스템 및 방법은 부품 상에 위치된 스트랜드의 원하는 기하형상 및 결과적인 부품 충전을 제공하기 위해 다양한 인쇄 조건을 제어 또는 조절할 수 있다고 설명될 수 있다. 예를 들어, 층당 시간(time per layer), 노즐을 통한 유량, 노즐에서의 점도, 및 경화 가속도가 조절되거나 수정될 수 있다. 또한, 수지의 온도는 노즐로부터의 점도 변화 및 재료의 더 빠른 반응 속도에 영향을 미칠 수 있다. 재료의 점도 및 반응 속도의 타이밍으로부터의 조건은 결과적인 물리적 및 기계적 특성으로 바뀌는 재료의 프로파일을 생성할 수 있다. 점도 및 반응 속도의 타이밍은 재료의 공간-충전 특성에 영향을 줄 수 있다. 적절한 공간-충전은 기계적 특성을 개선시키고 점도 및 유량의 제어는 부품 해상도를 잃지 않고 더 빠른 인쇄를 가능하게 할 수 있다. 또한, 예를 들어, 플랫폼의 온도 상승은 플랫폼에 가장 가까운 재료의 점도 저하 및 더 빠른 반응 속도를 발생시킬 수 있고, 특히 베이스층에 대해 출구 재료의 상이한 점도 및 반응성을 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 빌드 체적의 온도는 더 빠른 반응 속도를 생성하고 최종 부품의 전체 경화 속도를 높이기 시작할 수 있다. 또한, 예를 들어, 압출 노즐에서의 온도는 또한 퇴적될 때 경화를 변경시킬 수 있고, 예를 들어 빠른 반응성 경화 조절을 위해 스트랜드 기하형상을 생성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 인쇄 챔버의 습도는 부품에서 기포 결함의 형성을 제어하거나 영향을 주기 위해 사용될 수 있다.
예시적인 시스템 및 방법은 노즐 직경, 인쇄되는 3D 물체로부터의 노즐의 높이, 및 노즐 팁 형상을 사용하여 열경화성 생성물의 다양한 비드 형상을 제어 또는 조절할 수 있다고 설명될 수 있다. 일반적으로, 팁(ID)의 크기가 작을수록 부품 해상도가 좋아진다. 보다 구체적으로, 대부분의 부품의 팁(ID)은 최대/최소 유량을 규정할 수 있다. 일반적으로, 유량이 팁(ID)보다 작은 경우, 유출 유량은 팁(ID)의 에지 사이에 "나타날"수 있다. 유량이 팁(OD)보다 더 큰 단면을 생성하는 경우, 팁 주위로 재료가 흘러서 평탄하지 않은 상단 표면이 생성될 수 있다. 또한, 부품 선명도는 부품의 지지 각도 및 해상도에 의해 규정될 수 있다. 또한, 비드 형성은 원한다면 평탄화될 수 있다. 일반적으로, 예시적인 시스템 및 방법은 비드의 상단을 형상화하는 능력에 영향을 미칠 수 있다.
예시적인 시스템 및 방법은 다양한 공구 경로 제어를 제어 또는 조절할 수 있다고 설명될 수도 있다. 예를 들어, 각 층에 대한 병진 경로는 인쇄된 부품의 유량 및 해상도를 제어할 수 있다. 세그먼트/윤곽의 단부에서, 팁은 다음 세그먼트/윤곽으로 이동될 수 있고, 예시적인 시스템 및 방법은 변화된 유량(예를 들어, 감소 또는 정지된 유량)에 의해 다음 위치로 이동될 수 있다. 공구 경로는 다음 세그먼트/윤곽의 시작이 가능한 가깝게 되도록 생성되어야 한다. 또한, 예를 들어, 예시적인 시스템 및 방법은 부품의 결과적인 강도 등방성을 제어하기 위해 평행 또는 수직 패턴을 사용할지의 여부를 제어할 수 있다. 또한, 응력-변형 결과를 사용하여 생성된 공구 경로를 수정함으로써 강도 테스트로부터 수집된 데이터에 기초하여 "가장 강한" 또는 "보다 유연한" 공구 경로를 복귀시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 층당 시간은 이전 층을 경화시키는 시간을 제어할 수 있다. "최소의 층 시간"이 있을 것이며, 이는 주어진 체적의 폴리우레탄 층을 부분적으로 경화시키거나 겔화시키는 데에 걸리는 최소의 시간으로 정의될 수 있다. 이 최소의 시간 이전에 다음 층이 인쇄되면, 이전 층은 현재 층의 중량에 의해 변형될 수 있고, 예시적인 시스템 및 방법은 이를 고려하여 헤드 속도를 조절할 수 있다. 또한, 화학량론 및/또는 반응성 성분 또는 종의 비율이 부품 품질을 제어하는 데에 추가로 사용될 수 있다. 또한, 예시적인 시스템 및 방법은 3D 물체의 시임을 제어하는 데에 사용될 수 있다("시임 제어"). 보다 구체적으로, 시임은, 층 또는 경로의 시작 및 정지시에 상이한 Z 또는 높이, 레벨을 사용함으로써 3D 물체 내부의 시임을 중첩시키거나 숨겨서 감소될 수 있다. 또한, 공구 경로의 시작/종료는 주어진 문제일 수 있고, 시작/종료 유량은, 예를 들어 결함을 잠재적으로 피하기 위해 일정한 유량 단면과 동일할 수 있다. 시작/종료 세그먼트가 중첩할 수 있지만 체적의 변경이 있을 수 있다. 부품 내부의 일부 또는 모든 시작/종료 세그먼트를 숨기면 잠재적인 시임 결함이 감소될 수 있다. 시임이 내부에 있으면, 공구 경로는 부품을 충전할 때 이 체적을 피할 수 있고, 시임 세그먼트는 Z 또는 높이 치수로 이동되어 충전 체적을 감소시킬 수 있다(예를 들어, z에서 더 낮은 곳에서 시작하여, 층 높이로 상승된 다음, 종료 세그먼트 위의 체적 유량을 감소시킴).
또한, 예를 들어, 예시적인 시스템 및 방법은 층들 사이의 세정을 가능하게 하고 및/또는 팁 상의 축적을 제거하도록 자동 노즐 세정을 포함하거나 제공할 수 있다. 자동 세정은 타이밍되거나 (예를 들어, 센서에 의해 인지되는) 스마트 기술로 제어될 수 있다. 따라서, 팁 상의 임의의 수집된 재료는 완전히 또는 거의 경화되기 전에 제거될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 팁 와이프는 폴리우레탄이 달라붙지 않는 재료(예를 들어, 실리콘)로 제조될 수 있다.
또한, 예를 들어, 예시적인 시스템 및 방법은 가속도를 포함하는 속도 제어를 포함하거나 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어기는 모든 축(X, Y, Z)을 독립적으로 제어할 수 있고 헤드 체적 유량을 제어할 수도 있다. 수지/폴리에텐의 체적 유량의 제어는 X, Y, Z 축과 동일하지 않을 수 있으므로, 제어기는 X, Y, Z 축 운동의 시작 전/후에 수지/폴리에틴 유동을 시작할 수 있다. 또한, 가속/감속은 각각의 축 또는 모든 축에 대해 상이할 수 있으며 원하는 일관된 체적 유량을 생성하도록 제어될 수 있다.
또한, 예를 들어, 예시적인 시스템 및 방법은, 예를 들어 코너 영역의 선명도를 제어하기 위해 코너 속도 제어를 포함하거나 제공할 수 있다. 인쇄의 속도를 더 높이기 위해서는, 더 긴 세그먼트(예를 들어, 더 길고 직선인 세그먼트)가 코너보다 높은 인쇄 속도를 가질 수 있다. 제어기는 코너를 통해 매끄럽고 일관된 체적 유량을 생성하도록 모든 축을 제어할 수 있다.
도 1은 예시적인 3D 물체 제조 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 시스템의 압출된 열경화성 인쇄 장치의 블록도이다.
도 3은 예시적인 3D 물체 제조 시스템의 블록도이다.
도 4는 2개의 상이한 열경화성 성분을 갖는 인쇄된 3D 물체이다.
도 5는 예시적인 3D 물체 제조 시스템의 블록도이다.
도 6은 최대 8개의 반응성 성분을 조합할 수 있는 압출기이다.
도 7은 압출기 및 압출 노즐이다.
도 8은 3개의 비드의 단면을 도시한다.
도 9는 피라미드형 3D 인쇄된 물체이다.
도 10은 평탄한 도넛의 컴퓨터 도면이다.
도 11은 3D 인쇄된 평탄한 도넛이다.
예시적인 실시예의 다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고, 실시될 수 있는 특정 실시예가 예시로서 도시된 도면의 첨부 도면을 참조한다. 다른 실시예가 이용될 수 있고 여기에 제시된 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고(예를 들어, 여전히 그 안에 속함) 구조적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 주제의 다양한 예 및 실시예가 가능하며, 본 개시내용의 이점을 고려하여 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 본 개시내용에서, "일부 실시예", "특정 실시예", "특정한 예시적인 실시예" 및 유사한 문구는 각각 이들 실시예가 본 발명의 주제의 비제한적인 예이며, 배제되지 않는 대안 실시예가 있을 수 있음을 의미한다.
본 명세서에서 단수 표현은 물품의 문법적 대상 중 하나 이상(즉, 적어도 하나)을 지칭하도록 사용된다. 예로서, "요소"는 하나의 요소 또는 하나 초과의 요소를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 언급된 값의 ±10%를 의미한다. 단지 예로서, 화합물의 "약 30 중량%"는 화합물의 27 중량%에서 화합물의 33 중량%(포함)까지 포함할 수 있다.
단어 "포함하는"은 개방형 의미와 일치하는 방식으로, 즉 주어진 제품 또는 프로세스가 임의로 또한 명시적으로 설명된 것 이상의 추가 특징 또는 요소를 가질 수 있음을 의미하도록 사용된다. 실시예가 "포함하는"이라는 언어로 설명되는 모든 경우에, 달리 "~로 이루어지는" 및/또는 "본질적으로 ~로 이루어지는"의 관점에서 설명된 유사한 실시예가 또한 고려되고 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 이해된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "열경화성 수지", "열경화성 생성물" 및 "열경화성 재료"는 상호 교환 가능하게 사용되며 공유 결합된 가교 결합 또는 폴리머 네트워크를 형성하는 적어도 2개의 화학 물질의 반응 제품을 지칭한다. 열가소성 수지와 달리, 본 명세서에 설명된 열경화성 생성물은 비가역적으로 고형화되거나 응고될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "엘라스토머"는 응력이 가해질 때 변형될 수 있지만, 응력이 제거된 후에 원래 형상을 유지하는 폴리머(예를 들어, 폴리우레탄)를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은 압출 노즐로부터 압출되고, 예를 들어 기재 상에 퇴적된 열경화성 생성물의 스트랜드를 지칭한다. 층은 초기에 부분적으로 반응된 열경화성 생성물이고, 완전히 반응된 열경화성 생성물이 되도록 경화된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "부분적으로 반응된 열경화성 생성물"은 여전히 반응성인 공유 결합된 가교 또는 폴리머 네트워크를 지칭한다. 예를 들어, 역가측정(titration)에서 측정 가능한 히드록실 수, NH 수 또는 NCO 수를 제공하는 히드록실, 아민 및/또는 이소시아네이트 작용기를 여전히 갖는다. 다른 실시예에서, 부분적으로 반응된 열경화성 생성물은 점도가 3,000,000 cp 미만인 열경화성 생성물이다. 일 실시예에서, 부분적으로 반응된 열경화성 생성물은 분자량이 100,000 g/mol 이하인 열경화성 생성물이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "완전히 반응된 열경화성 생성물"은 측정 가능한 반응기(예를 들어, 히드록실, 아민 또는 이소시아네이트 작용기)를 갖지 않는 공유 결합된 가교 또는 폴리머 네트워크를 의미한다. 다른 실시예에서, 완전히 반응된 열경화성 생성물은 고체이고 측정 가능한 점도를 갖지 않는 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "환경 파라미터"는 온도, 습기 레벨 및 습도 중 하나 이상을 의미한다.
특정 실시예에서, 3차원(3D) 물체 제조 시스템 또는 3차원(3D) 물체 제조 방법은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 제어기를 포함한다. 특정 실시예에서, 3차원(3D) 물체 제조 시스템 또는 3차원(3D) 물체 제조 방법은 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 특정 실시예에서, 3차원(3D) 물체 제조 시스템 또는 3차원(3D) 물체 제조 방법은 열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성할 때 압출 노즐을 이동시키기 위해 압출 노즐에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 액추에이터를 포함한다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 프로세서를 포함하는 제어기는 압출된 열경화성 인쇄 장치에 명령을 제공할 수 있다. 이들 명령은 3D 물체를 인쇄하는 방법을 수정할 수 있다. 특정 실시예에서, 이들 명령은 열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성할 때 압출 노즐에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 액추에이터에게 명령하여 압출 노즐을 이동시킨다.
특정 실시예에서, 제어기는 열경화성 생성물을 제공하기 위해 제1 반응성 성분과 제2 반응성 성분 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 적어도 하나의 액추에이터의 하나 이상의 파라미터를 조절할 수 있다. 특정 실시예에서, 제어기는 열경화성 생성물을 제공하기 위해 제1 반응성 성분, 제2 반응성 성분, 및 제3 반응성 성분 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 적어도 하나의 액추에이터의 하나 이상의 파라미터를 조절할 수 있다. 특정 실시예에서, 제어기는 열경화성 생성물을 제공하기 위해 제1 반응성 성분, 제2 반응성 성분, 및 적어도 하나의 추가 반응성 성분(예를 들어, 3, 4, 5, 6, 7 8, 9 또는 10개의 총 반응성 성분) 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 적어도 하나의 액추에이터의 하나 이상의 파라미터를 조절할 수 있다.
출원인은 놀랍게도, 반응성 성분 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 적어도 하나의 액추에이터의 하나 이상의 파라미터를 조절하면 본 기술 분야의 방법과 비교하여 예기치 않게 우수한 3D 인쇄된 물체를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 파라미터는 열경화성 생성물의 층당 시간, 압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 유량, 압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 점도, 열경화성 생성물의 경화 가속도, 층 병진 경로, 층 패턴, 시임 구조, 이동 속도, 및 코너 속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 생성물의 층당 시간은 압출 노즐에 의해 압출된 층들 사이의 시간을 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라, 층당 시간 조절이 달라질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "열경화성 생성물의 층당 시간"은 다음 층이 그 위에 퇴적될 수 있기 전에 경과해야 하는 최소의 시간을 의미한다.
특정 실시예에서, 열경화성 생성물의 층당 최소의 시간은 약 10 초 내지 수 시간일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 생성물의 층당 시간은 약 30 초 내지 약 30 분일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 생성물의 층당 시간은 약 60 초 내지 약 20 분일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 생성물의 층당 시간은 약 10 초, 약 20 초, 약 30 초, 약 40 초, 약 50 초, 약 60 초, 약 2 분, 약 3 분, 약 4 분, 약 5 분, 약 6 분, 약 7 분, 약 8 분, 약 9 분, 약 10 분, 약 15 분, 약 20 분, 약 25 분, 약 30 분, 약 35 분, 약 40 분, 50 분, 1 시간, 1.5 시간, 2 시간, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다. 층을 퇴적한 다음 다른 층을 퇴적하는 사이에 불충분한 시간이 경과하면, 다음 층이 퇴적될 때, 이전 층으로 용융되거나 유동될 수 있다. 특정 실시예에서, 층은 높이 x를 가지며, 다음 층이 퇴적될 때, 부품의 높이는 2x일 수 있다. 불충분한 시간이 경과하면, 다음 층이 퇴적된 후, 높이는 2x보다 작을 수 있다. 특정 실시예에서, 높이가 2x의 약 5% 내에 있는 경우, 최소의 시간이 경과했다고 말할 수 있다
특정 실시예에서, 압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 유량은 압출 노즐을 통한 유량을 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라 유량 조절이 달라질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "압출 노즐을 통한 유량"은 노즐을 통해 순식간에 푸시되는, mm3 단위의 체적 유량 또는 재료의 체적을 의미한다. 속도는 팁 직경에 따라 달라질 수 있다. 특정 실시예에서, 최소 속도는 프린터 상의 펌프의 강도에 의해 설정될 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 펌프 변위를 설정함으로써 제어될 수 있다.
특정 실시예에서, 압출 노즐을 통한 유량은 약 0.01 mm3/s 내지 약 1 mm3/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 약 0.05 mm3/s 내지 약 0.75 mm3/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 약 0.1 mm3/s 내지 약 0.5 mm3/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 약 0.01 mm3/s, 약 0.02 mm3/s, 약 0.03 mm3/s, 약 0.04 mm3/s, 약 0.05 mm3/s, 약 0.06 mm3/s, 약 0.07 mm3/s, 약 0.08 mm3/s, 약 0.09 mm3/s, 약 0.1 mm3/s, 약 0.15 mm3/s, 약 0.2 mm3/s, 약 0.25 mm3/s, 약 0.3 mm3/s, 약 0.35 mm3/s, 약 0.4 mm3/s, 약 0.45 mm3/s, 약 0.5 mm3/s, 약 0.55 mm3/s, 약 0.6 mm3/s, 약 0.65 mm3/s, 약 0.7 mm3/s, 약 0.75 mm3/s, 약 0.8 mm3/s, 약 0.85 mm3/s, 약 0.9 mm3/s, 약 0.95 mm3/s, 약 1 mm3/s, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다. 특정 실시예에서, 혼합 챔버의 체적과 결합된 재료의 유량은 노즐을 떠날 때 재료의 반응 진척도를 설정할 수 있다. 예를 들어, 프린터가 0.1 mm3/s로 인쇄하고 혼합기의 체적이 2 mm3인 경우, 반응 혼합물은 평균적으로 약 20 초 반응한다. 유량이 0.01 mm3/s로 감소되면, 반응 혼합물은 평균적으로 약 200 초 반응할 수 있다.
특정 실시예에서, 압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 점도는 압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 점도를 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라 점도가 달라질 수 있다. 점도는 폴리머의 분자량에 따라 증가한다. 점도는 또한 재료에서 우레탄 및 요소 결합의 농도에 따라 증가한다. 따라서, 주어진 A(이소시아네이트 혼합물) 및 B(폴리올 혼합물)의 경우, 반응할 때 점도가 증가하게 된다. 예를 들어, 주어진 A 및 B의 경우, 혼합물이 압출 노즐을 200 초에 떠나면, 압출 노즐을 20 초에 떠나는 것보다 더 높은 반응 진척도, 더 높은 우레탄/요소 그룹의 밀도, 및 더 높은 분자량을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 반응성 성분의 혼합으로부터 혼합물이 압출 노즐을 떠날 때까지의 시간이 증가함에 따라, 점도가 증가할 수 있다.
특정 실시예에서, 더 높은 반응 진척도를 갖는 재료는 더 낮은 반응 진척도를 갖는 것과는 상이한 형상비(높이에 따른 단면 폭)를 갖는 비드를 제공할 수 있다. 특정 실시예에서, 형상비는 약 1 내지 약 10일 수 있다. 특정 실시예에서, 형상비는 약 1 내지 약 5일 수 있다. 특정 실시예에서, 형상비는 약 1, 약 1.5, 약 2, 약 2.5, 약 3, 약 3.5, 약 4, 약 4.5, 약 5, 약 6, 약 7, 약 8, 약 9, 약 10, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다. 특정 실시예에서, 형상비는 점도에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 1의 형상비는 보다 낮은 점도의 비드에 대한 5의 형상비보다 더 높은 점도의 비드에 대한 것일 것이다.
출원인은 놀랍게도 비드의 형상비를 제어하면 인쇄 최적화를 제공하고 바람직한 물체 해상도를 갖는 인쇄된 3D 물체를 제공할 수 있음을 발견하였다. 특정 실시예에서, 형상비는 재료의 공간 충전 속성을 설정하는 데에 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 형상비는 재료의 중합 정도 및 재료의 점도와 관련이 있다. 예를 들어, 형상비가 5인 경우, 층 높이는 더 짧지만, 프린트 헤드의 병진 경로는 인접한 비드들 사이의 거리가 더 먼 상태에서 이동될 수 있다. 비교하면, 형상비가 1인 경우, 병진 경로는 인접한 비드가 더 가까이 배치되어 고체 부품을 생성하는 것을 제공한다. 특정 실시예에서, 그 점도 및 이에 따라 비드 형상비를 설정하는, 프린트 헤드를 통한 유량은 해상도 뿐만 아니라 전체 인쇄 속도를 설정하는 데에 사용될 수 있다. 더 느린 유량 및 낮은 해상도에서, 인쇄 해상도는 비드 폭일 수 있다. 더 높은 유량에서, 높은 형상비는 더 적은 수의 인접한 비드로 층이 빠르게 충전되게 한다. 해상도는 더 낮은 점도와 관련된 더 넓은 비드 폭일 수 있다.
특정 실시예에서, 제어기는 형상비를 분석하고 비드의 형상비에 기초하여 3D 물체를 인쇄할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 3D 프린터에 명령하여 3D 물체의 특정 양태에 대해 낮은 형상비/높은 점도 비드로 인쇄할 수 있고, 이어서 제어기는 3D 프린터에 명령하여 3D 물체의 다른 양태에 대해 높은 형상비/낮은 점도 비드로 인쇄할 수 있다. 그러한 형상비의 제어는 3D 물체에, 예를 들어 3D 물체의 에지에 고해상도를 제공하고, 이어서 증가된 인쇄 속도를 사용하여 3D 물체의 양태를 공간 충전할 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 생성물의 경화 가속도는 열경화성 생성물의 경화 가속도를 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라, 경화 가속도가 달라질 수 있다. 특정 실시예에서, 경화 가속도는 주어진 시간에 반응 진척도를 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 특정 실시예에서, 촉진제는 더 높은 반응성이 지정된 반응물을 갖는 촉매 또는 제형일 수 있다.
특정 실시예에서, 층 병진 경로는 압출된 열경화성 생성물의 층 병진 경로를 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라, 층 병진 경로가 달라질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "층 병진 경로"는 층에 재료를 퇴적하면서 프린트 헤드가 횡단하는 경로를 의미한다. 특정 실시예에서, 경로는 슬라이싱 애플리케이션에 의해 특정된 영역에 재료를 퇴적하도록 따라갈 수 있다. 특정 실시예에서, 층 병진 경로는 인접한 비드가 배치되기 전에 최소의 시간이 경과하도록 선택될 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소의 시간은 약 1 초 내지 약 5 분일 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소의 시간은 약 5 초 내지 약 1 분일 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소의 시간은 약 1 초, 약 5 초, 약 10 초, 약 15 초, 약 20 초, 약 25 초, 약 30 초, 약 35 초, 약 40 초, 약 45 초, 약 50 초, 약 60 초, 약 90 초, 약 2 분, 약 3 분, 약 4 분, 약 5 분, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다. 불충분한 시간이 경과되면, 비드는 단일 비드와는 상이한 형상비를 갖는 비드를 결합하여 형성할 수 있다. 특정 실시예에서, 병진 경로를 구성하는 알고리즘은 비드가 서로 인접하여 배치될 때 비드 변형이 발생하지 않도록 층 병진 경로를 제어할 수 있다.
특정 실시예에서, 층 패턴은 압출된 열경화성 생성물의 층 패턴을 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라, 층 패턴이 달라질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "층 패턴"은 층에 재료를 퇴적하면서 프린트 헤드가 횡단하는 패턴을 의미한다. 특정 실시예에서, 층 패턴은 프린트 헤드가 영역을 충전하도록 지향되는 계통적 경로일 수 있다. 특정 실시예에서, 층 패턴은 외부로부터 동심원으로 원을 충전하는 것일 수 있다. 특정 실시예에서, 층 패턴은 인접한 평행선이 배치되는 패턴일 수 있다. 특정 실시예에서, 층 패턴은 인접한 비드가 배치되기 전에 최소의 시간이 경과하도록 선택될 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소의 시간은 약 1 초 내지 약 5 분일 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소의 시간은 약 5 초 내지 약 1 분일 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소의 시간은 약 1 초, 약 5 초, 약 10 초, 약 15 초, 약 20 초, 약 25 초, 약 30 초, 약 35 초, 약 40 초, 약 45 초, 약 50 초, 약 60 초, 약 90 초, 약 2 분, 약 3 분, 약 4 분, 약 5 분, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다. 불충분한 시간이 경과되면, 비드는 단일 비드와는 상이한 형상비를 갖는 비드를 결합하여 형성할 수 있다. 특정 실시예에서, 충전 패턴을 구성하는 알고리즘은 비드가 서로 인접하여 배치될 때 비드 변형이 발생하지 않도록 층 패턴을 제어할 수 있다.
특정 실시예에서, 시임 구조는 압출된 열경화성 생성물의 시임 구조를 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라, 시임 구조가 달라질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "시임 구조"는 각각의 층이 동일한 X, Y 지점에서 인쇄를 시작할 때 형성된 수직선을 의미한다.
특정 실시예에서, 이동 속도는 압출된 열경화성 생성물 및 압출 노즐의 이동 속도를 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라, 이동 속도가 달라질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "이동 속도"는 프린트 헤드가 통과하는 선형 속도를 의미한다. 특정 실시예에서, 이동 속도는 약 1 mm/s 내지 약 50 mm/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 이동 속도는 약 2 mm/s 내지 약 25 mm/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 이동 속도는 약 1 mm/s, 약 2 mm/s, 약 3 mm/s, 약 4 mm/s, 약 5 mm/s, 약 6 mm/s, 약 7 mm/s일 수 있다 약 8 mm/s, 약 9 mm/s, 약 10 mm/s, 약 11 mm/s, 약 12 mm/s, 약 13 mm/s, 약 14 mm/s, 약 15 mm/s, 약 16 mm/s, 약 17 mm/s, 약 18 mm/s, 약 19 mm/s, 약 20 mm/s, 약 21 mm/s, 약 22 mm/s, 약 23 mm/s, 약 24 mm/s, 약 25 mm/s, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다.
특정 실시예에서, 코너 속도는 압출된 열경화성 생성물 및 압출 노즐의 코너 속도를 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 제품의 기하형상에 따라, 코너 속도가 달라질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "코너 속도"는 주어진 선형 속도에 대한 최소 회전 반경을 의미할 수 있다. 3D 인쇄된 비드의 각각의 곡선이 여러 선형 세그먼트로 구성되므로, 방향을 변경하는 이 능력은 최대 각속도로 표현될 수 있다;
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
특정 실시예에서, 제어기는 제1, 제2 및 제3 반응성 성분 중 하나 이상의 양 및 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절하여 3D 물체 설계의 제1 영역에 열경화성 생성물을 제공함으로써 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한 제1 영역의 물리적 특성을 제공할 수 있다. 특정 실시예에서, 물리적 특성은 가요성, 색상, 광학 굴절률, 경도, 다공성, 및 밀도 중 하나 이상일 수 있다.
특정 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 반응성 성분 중 하나 이상과 함께 사용하도록 가스 발생 소스의 양 및 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절하는 것을 제어기가 실행하도록 구성될 수 있거나 방법이 더 포함한다.
특정 실시예에서, 압출 노즐과 3D 물체 사이의 거리를 제어하는 것을 제어기가 실행하도록 구성될 수 있거나 방법이 더 포함한다. 출원인은 놀랍게도 압출 노즐과 3D 물체 사이의 거리를 제어하면 본 기술 분야의 방법과 비교하여 예기치 않게 우수한 3D 인쇄된 물체를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다.
특정 실시예에서, 제어기는 압출된 열경화성 인쇄 장치 내의 장애물을 검출하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 제어기는 압출된 열경화성 인쇄 장치 내의 장애물을 제거하도록 구성될 수 있다. 3D 인쇄 동안, 반응성 성분은 압출된 열경화성 인쇄 장치의 일부를 방해, 폐색, 차단, 또는 충전할 수 있다. 제어기를 사용하여 장애물을 검출하고 제거함으로써, 균일하고 정확한 3D 인쇄된 물체가 인쇄될 수 있다. 특정 실시예에서, 장애물은 압출된 열경화성 인쇄 장치 내부(예를 들어, 노즐 내부)에 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 장애물은 압출된 열경화성 인쇄 장치의 외부(예를 들어, 노즐의 외부 또는 노즐의 팁)에 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 장애물은, 예를 들어 일회용 컵에 대한 퍼지에 의해 자동으로 제거된다. 특정 실시예에서, 장애물은 수동으로, 예를 들어 노즐을 수동으로 와이핑함으로써 제거된다.
예시적인 시스템, 장치, 디바이스, 방법, 및 프로세스는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명될 것이다. 일 실시예로부터의 요소 또는 프로세스가 다른 실시예의 요소 또는 프로세스와 조합하여 사용될 수 있고, 본 명세서에 설명된 특징들의 조합을 사용하는 그러한 시스템, 장치, 디바이스, 방법, 및 프로세스의 가능한 실시예는 도면에 도시되고 및/또는 본 명세서에 설명된 특정 실시예로 제한되지 않는다는 것이 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예는 반드시 실척으로 도시되지 않은 많은 요소를 포함할 수 있음이 인지될 것이다. 또한, 요소의 특정 타이밍, 하나 이상의 형상 및/또는 크기, 또는 유형이 다른 것보다 유리할 수 있지만, 프로세스의 타이밍 및 본 명세서의 다양한 요소의 크기 및 형상은 수정될 수 있고 여전히 본 개시내용의 범위 내에 속한다는 것이 인지될 것이다.
본 명세서에 설명된 예시적인 방법 및/또는 프로세스를 실행 또는 수행하는 데에 사용되는 예시적인 3D 물체 제조 시스템(10)이 도 1에 개략적으로 또한 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 예시적인 시스템(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는, 예를 들어, 컴퓨팅 장치(12)가 압출된 열경화성 인쇄 장치(100)를 사용하여 또는 함께 작용하여 3D 물체를 제조할 수 있도록 압출된 열경화성 인쇄 장치(100)에 대해 입력을 수신하고 출력을 전송하도록 구성될 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치(12)는 데이터 저장 장치(14)를 포함할 수 있다. 데이터 저장 장치(14)는, 3D 물체의 제조 제어 및/또는 3D 설계를 하나 이상의 인쇄 프로세스로 변환하여 3D 물체를 제조하는 것을 수행하는 데에 사용하기 위한 예시적인 방법 및/또는 프로세스를 수행하거나 실행하기 위해 채용될 수 있는 것 처리 프로그램 또는 루틴(16) 및 하나 이상의 다른 유형의 데이터(18)(예를 들어, 3D 물체 설계, 컴퓨터 보조 설계(computer-aided design)(CAD) 파일, 센서 데이터, 재료 특성, 파라미터, 메트릭, 변수, 등)에 액세스하게 할 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는, 예를 들어 데이터를 압출된 열경화성 인쇄 장치(100)로 그리고 장치로부터 전송하기 위해 압출된 열경화성 인쇄 장치(100)에 작동 가능하게 결합된 것으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(12)는, 예를 들어 아날로그 전기 연결, 디지털 전기 연결, 무선 연결, 버스 기반 연결 등을 사용하여 압출된 열경화성 인쇄 장치(100)에 전기적으로 결합될 수 있다.
처리 프로그램 또는 루틴(16)은 계산 수학, 슬라이싱 애플리케이션, CAD 프로세스, 3D 설계 변환 알고리즘 및 프로세스, 공간 알고리즘, 프로세스 자동화 알고리즘, 매트릭스 수학, 표준화 알고리즘, 비교 알고리즘, 피드백 제어 루프, 또는 본 명세서에 설명된 하나 이상의 예시적인 방법 및/또는 프로세스를 구현하는 데에 필요한 임의의 다른 처리를 수행하기 위한 프로그램 또는 루틴을 포함할 수 있다. 데이터(18)는, 예를 들어 3D 물체 설계 데이터, 3D 물체 정보, 파라미터, 3D 인쇄 파라미터, 재료 특성, 센서 데이터, 변수, 본 명세서의 개시내용에 따라 채용된 하나 이상의 처리 프로그램 또는 루틴으로부터의 결과, 또는 본 명세서에 설명된 하나 및/또는 그 이상의 프로세스 또는 방법을 수행하기 위해 필요할 수 있는 임의의 다른 데이터를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 시스템(10)은, 예를 들어 처리 능력, 데이터 저장 장치(예를 들어, 휘발성 또는 비휘발성 메모리 및/또는 저장 요소), 입력 디바이스, 및 출력 디바이스를 포함하는 컴퓨터와 같은 프로그래밍 가능한 컴퓨터 상에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 사용하여 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 프로그램 코드 및/또는 로직은 입력 데이터에 적용되어 본 명세서에 설명된 기능을 수행하고 원하는 출력 정보를 생성할 수 있다. 출력 정보는 본 명세서에 설명되는 바와 같이 또는 공지된 방식으로 적용되는 바와 같이 하나 이상의 다른 디바이스 및/또는 방법에 대한 입력으로서 적용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법 및/또는 프로세스를 구현하는 데에 사용되는 프로그램은 임의의 프로그래밍 가능한 언어 또는 코드, 예를 들어 컴퓨터 시스템과 통신하기에 적절한 고레벨 절차 및/또는 물체 배향 프로그래밍 언어 또는 코드를 사용하여 제공될 수 있다. 임의의 그러한 프로그램은, 예를 들어 본 명세서에 설명된 절차를 수행하기 위해 적절한 디바이스가 판독될 때 컴퓨터 시스템을 구성 및 작동시키기 위해 컴퓨터 시스템(예를 들어, 처리 장치를 포함)에서 실행되는 범용 또는 특수 목적 프로그램에 의해 판독 가능한 임의의 적절한 디바이스, 예를 들어 저장 매체에 저장될 수 있다. 다시 말해서, 적어도 일 실시예에서, 시스템(10)은 컴퓨터 프로그램으로 구성된 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 사용하여 구현될 수 있으며, 그렇게 구성된 저장 매체는 컴퓨터가 본 명세서에 설명된 기능을 수행하도록 특정하고 사전 정의된 방식으로 작동하게 한다. 또한, 적어도 하나의 실시예에서, 시스템(10)은 실행을 위한 코드를 포함하고 프로세서에 의해 실행될 때 본 명세서에 설명된 방법, 프로세스, 및/또는 기능과 같은 작동을 수행하도록 동작 가능한 하나 이상의 비일시적 매체에 인코딩된 로직(예를 들어, 물체 코드)에 의해 구현되는 것으로 설명될 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는, 예를 들어 임의의 고정식 또는 모바일 컴퓨터 시스템(예를 들어, 제어기, 마이크로컨트롤러, 개인용 컴퓨터, 미니 컴퓨터 등)일 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)의 정확한 구성은 제한적이지 않으며, 본질적으로 적절한 컴퓨팅 능력 및 제어 능력을 제공할 수 있는 임의의 장치가 본 명세서에 설명된 바와 같이 사용될 수 있으며, 디지털 파일은 본 명세서에 설명된 컴퓨팅 장치(12)에 의해 판독 및/또는 기입될 수 있는 디지털 비트(예를 들어, 이진수 등으로 인코딩됨)를 포함하는 임의의 매체(예를 들어, 휘발성 또는 비휘발성 메모리, CD-ROM, 자기 기록 가능한 테이프 등)일 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 사용자-판독 가능한 포맷의 파일은 작업자에 의해 판독 가능한 및/또는 이해 가능한 임의의 매체(예를 들어, 종이, 디스플레이 등)에 존재 가능한 데이터(예를 들어, ASCII 텍스트, 이진수, 16 진수, 10 진수, 그래픽 등)의 임의의 표현일 수 있다.
상기를 고려하여, 본 개시내용에 따른 하나 이상의 실시예에서 설명된 기능은 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 방식으로 구현될 수 있다는 것이 쉽게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서에 설명된 프로세스를 구현하기 위해 사용될 컴퓨터 언어, 컴퓨터 시스템, 또는 임의의 다른 소프트웨어/하드웨어는 본 명세서에 설명된 시스템, 프로세스 또는 프로그램(예를 들어, 그러한 시스템, 프로세스 또는 프로그램에 의해 제공되는 기능)의 범위를 제한하지 않아야 한다.
시스템 또는 다양한 구성 컴포넌트에 기인한 것을 비롯하여 본 개시내용에 설명된 방법 및/또는 로직은 적어도 부분적으로 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 기술의 다양한 양태는 하나 이상의 마이크로프로세서, DSP, ASIC, FPGA, 또는 임의의 다른 등가의 통합 또는 이산 로직 회로 뿐만 아니라 그러한 구성요소들의 임의의 조합, 또는 다른 디바이스를 비롯하여 하나 이상의 프로세서 내에서 구현될 수 있다. 용어 "프로세서" 또는 "처리 회로"는 일반적으로 단독으로 또는 다른 로직 회로와 조합하여 상기 로직 회로 중 임의의 것, 또는 임의의 다른 등가의 회로를 지칭할 수 있다.
그러한 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어는 본 개시내용에서 설명된 다양한 작동 및 기능을 지원하기 위해 동일한 디바이스 내에서 또는 별도의 장치 내에서 구현될 수 있다. 또한, 설명된 구성요소 중 임의의 구성요소는 개별적이지만 상호 운용 가능한 로직 디바이스로서 함께 또는 별도로 구현될 수 있다. 예를 들어, 블록도 등을 사용하는 상이한 특징의 도시는 상이한 기능적 양태를 강조하기 위한 것이며 반드시 그러한 특징이 별도의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소에 의해 실현되어야 한다는 것을 의미하지는 않는다. 오히려, 기능은 별도의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소에 의해 수행되거나, 공통의 또는 별도의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소 내에 통합될 수 있다.
소프트웨어로 구현될 때, 본 개시내용에서 설명되는 시스템, 디바이스 및 방법에 따른 기능은 RAM, ROM, NVRAM, EEPROM, FLASH 메모리, 자기 데이터 저장 매체, 광학 데이터 저장 매체 등과 같은 컴퓨터-판독 가능한 매체 상의 명령 및/또는 로직으로서 구현될 수 있다. 명령 및/또는 로직은 본 개시내용에서 설명된 기능의 하나 이상의 양태를 지원하기 위해 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
압출된 열경화성 인쇄 장치(100)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 3D 물체 생성 또는 인쇄를 수행할 수 있도록 임의의 하나 이상의 디바이스, 메커니즘 및 구조를 포함할 수 있다. 일반적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 압출된 열경화성 인쇄 장치(100)는 제1 반응물을 보유 또는 수용하기 위한 적어도 제1 반응물 챔버 및 하나 이상의 추가 반응물 챔버, 또는 추가 또는 제n 반응물을 보유 또는 수용하기 위한 제n 반응물 챔버를 포함할 수 있다. 반응 챔버는 혼합 챔버에 작동 가능하게 결합될 수 있어 반응물이 혼합되어 본 명세서에 설명된 바와 같이 열경화성 생성물을 생성하거나 제공할 수 있다. 혼합 챔버는 압출 노즐에 작동 가능하게 결합될 수 있으며, 압출 노즐은 3D 물체가 인쇄되거나 형성되는 제조 챔버로 열경화성 생성물을 전달할 수 있다.
일부가 도 2에 도시된 시스템(100)의 부분 또는 항목 각각은 대응하는 모니터링 장치가 작동 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 장치(100)는 제1 반응물 챔버에 작동 가능하게 결합되어 그와 관련된 하나 이상의 파라미터 및/또는 변수를 모니터링하는 제1 반응물 챔버 모니터링 장치, 및 제n 반응물 챔버에 작동 가능하게 결합되어 그와 관련된 하나 이상의 파라미터 및/또는 변수를 모니터링하는 제n 반응물 챔버 모니터링 장치를 포함할 수 있다. 또한, 장치(100)는 혼합 챔버, 압출 노즐, 및 제조 챔버에 각각 작동 가능하게 결합되어 그와 관련된 하나 이상의 파라미터 및/또는 변수를 모니터링하는 혼합 챔버 모니터링 장치, 압출 노즐 모니터링 장치, 및 제조 챔버 모니터링 장치를 포함할 수 있다.
일부가 도 2에 도시된 시스템(100)의 부분 또는 항목 각각은 대응하는 제어 장치가 작동 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 장치(100)는 제1 반응물 챔버에 작동 가능하게 결합되어 그와 관련된 하나 이상의 설정, 파라미터, 및/또는 프로세스를 제어, 수정, 또는 조절하는 제1 반응물 챔버 제어 장치, 및 제n 반응물 챔버에 작동 가능하게 결합되어 그와 관련된 하나 이상의 설정, 파라미터, 및/또는 프로세스를 제어하는 제n 반응물 챔버 제어 장치를 포함할 수 있다. 또한, 장치(100)는 혼합 챔버, 압출 노즐, 및 제조 챔버에 각각 작동 가능하게 결합되어 그와 관련된 하나 이상의 설정, 파라미터, 및/또는 프로세스를 제어하는 혼합 챔버 제어 장치, 압출 노즐 제어 장치, 및 제조 챔버 제어 장치를 포함할 수 있다.
도 3은 예시적인 3D 물체 제조 시스템의 블록도이다. 도 3에서, 슬라이싱 애플리케이션 소프트웨어는 물체 설명을 제어기에 전송한다. 제어기는 제어 명령을 3D 프린터에 전송하여 3D 물체를 인쇄한다. 3D 프린터는 제어기에 피드백을 전송하고, 제어기는 이어서 피드백을 슬라이싱 애플리케이션에 전송한다.
도 4는 2개의 상이한 열경화성 성분을 갖는 인쇄된 3D 물체이다. 3D 물체는 별 형상이다. 별의 내부의 더 어두운 색상 부분은 단단한 열경화성 재료로 구성된다. 별의 외부의 더 밝은 색상 부분은 부드러운 열경화성 재료로 구성된다.
도 5는 예시적인 3D 물체 제조 시스템의 블록도이다. 도 5에서, 슬라이싱 애플리케이션 소프트웨어는 물체 설명을 제어기에 전송한다. 제어기는 제어 명령을 3D 프린터에 전송하여 3D 물체를 인쇄한다. 3D 프린터는 제어기에 피드백을 전송하고, 제어기는 이어서 피드백을 슬라이싱 애플리케이션에 전송한다. 3D 프린터는 습도, 온도 및 건조 공기 유동을 모니터링하고 제어하기 위한 제어기를 포함한다.
다양한 3차원(3D) 물체 제조 방법 및 시스템은, 예를 들어 2016년 12월 6일자로 출원된 미국 가출원 제62/430,919호, 2017년 6월 23일자로 출원된 미국 가출원 제62/524,214호, 및 발명의 명칭이 "열경화성 수지로부터 3차원 물체의 제조(MANUFACTURE OF THREE DIMENSIONAL OBJECTS FROM THERMOSETS)"이고 본 출원과 동일 날짜로 출원된 PCT 특허 출원과 같이 본 명세서에 설명된 예시적인 방법 및 시스템과 함께 사용될 수 있고, 이들 각각은 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.
여기에 인용된 모든 특허, 특허 문헌 및 참고 문헌은 각각이 개별적으로 통합된 것처럼 그 전체가 포함된다. 본 개시내용은 예시적인 실시예를 참조하여 제공되었으며 제한적인 의미로 해석되도록 의도되지 않는다. 전술한 바와 같이, 본 기술 분야의 숙련자는 다른 다양한 예시적인 용례가 본 명세서에 설명된 장치 및 방법의 유리한 특성의 이점을 위치하기 위해 본 명세서에 설명된 기술을 사용할 수 있음을 인지할 것이다. 예시적인 실시예의 다양한 수정, 뿐만 아니라 본 개시내용의 추가 실시예가 이 설명을 참조하면 명백해질 것이다.
예
본 명세서에 개시된 3D 물체 제조 시스템 및 방법은 이제 다음의 예를 참조하여 더 상세히 설명된다. 이들 예는 단지 예시의 목적으로 제공되며, 본 명세서에 설명된 실시예는 이들 예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 실시예는 본 명세서에 제공된 교시의 결과로서 증거가 되는 모든 변형을 포함하도록 해석되어야 한다.
예 1A
정확한 양의 여러 반응성 성분을 분배할 수 있는 장치를 사용하여 다양한 물리적 특성을 갖는 3D 물체를 만들 수 있다.
프로세스
충전된 별을 묘사한 3D 모델(도 4에 도시됨)은 Solidworks 2018 CAD 소프트웨어를 사용하여 작성되어 STL 파일로 내보냈다. 이 모델은 (1) 융기된 윤곽선 및 (2) 내부 평탄 영역을 갖게 설계되었다.
STL 파일은 기성품인 "슬라이싱" 애플리케이션을 사용하여 처리되어 고유한 열경화성 재료로 각각의 개별 영역을 생성하는 데에 필요한 작동의 G-코드 설명을 생성하였다.
별의 외부 융기된 영역인 영역 1은 적색과 쇼어 60A의 경도를 갖는 열경화성 수지 1을 사용하여 구축되었다. 별의 내부 충전된 영역인 영역 2는 녹색과 쇼어 95A의 경도를 갖는 열경화성 수지 2를 사용하여 구축되었다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 열경화성 수지 1은 2개의 반응성 성분 A1 및 B1을 사용하여 혼합함으로써 제조되고; 열경화성 수지 1은 2개의 반응성 성분 A2 및 B2를 사용하여 혼합함으로써 제조되었다:
Figure pct00005
이소시아네이트:프리폴리머의 비율은 반응성 성분 A2와 비교하여 반응성 성분 A1에 대해 더 낮았다. 반응성 성분 B2는 반응성 성분 B1과 비교하여 프리폴리머의 중량%가 더 컸다. 이 모델은 수정된 CSD-30 압출기를 갖는 Hyrel Engine SR 프린터를 사용하여 2개의 별도의 작업으로 인쇄되었다.
작업 1
외부 별은 열경화성 수지 1을 사용하여 인쇄되어 슬라이싱 애플리케이션에 의해 규정된 6개의 기하학적 패턴층을 생성하였다. 각각의 층은 다음 파라미터를 사용하여 퇴적되었다.
비드 높이: 0.8 mm
비드 폭: 1.2 mm
선형 속도: 25 mm/s
유량: 24 mm3/s
작업 2
내부 충전된 별은 열경화성 수지 2를 사용하여 인쇄되어 동일한 파라미터를 갖는 슬라이싱 애플리케이션에 의해 규정된 4개의 기하학적 패턴층을 생성하였다.
도 4에 도시된 인쇄된 물체는, (1) 각각의 열경화성 재료가 CAD 프로그램에 의해 생성된 3D 모델의 치수적으로 정확한 표현을 형성할 수 있고, (2) 2개의 열경화성 재료가 결합되어 고유한 특성, 이 경우에 색상 및 경도를 갖는 단일 물체를 형성한다는 것을 입증한다.
예 1B
예 1A는 언제든지 2개의 반응성 성분만을 압출할 수 있는 Hyrel 압출기를 사용하여 생성되었다. 다수의 반응성 성분을 결합하고 압출할 수 있는 압출기를 추가하면 다음이 가능하게 된다:
1. 동시에 압출되는 고유한 특성을 가진 영역; 및
2. 특정한 고유 특성을 가진 반응성 성분으로부터 특정한 특성을 생성하도록 정확한 비율로 혼합될 반응성 성분.
도 6은 최대 8개의 반응성 성분을 결합할 수 있는 압출기를 도시한다.
도 6의 이 유형의 압출기는, 선택적으로 반응성 성분 A1 및 B1을 압출하여 열경화성 수지 1을 생성하는 한편 도 1에 도시된 별의 외부 융기된 영역을 묘사하고 반응성 성분 A2 및 B2를 압출하여 열경화성 수지 2를 생성하는 한편 도 4에 도시된 별의 내부 충전된 영역을 묘사함으로써, 단일 작업으로 별을 생성할 수 있다. 게다가, 이 유형의 압출기는 열경화성 수지 1과 2를 특정 비율로 결합함으로써 혼합된 특성을 가진 영역을 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 6의 압출기는 표 2에 나타낸 바와 같이 사용될 수 있다:
Figure pct00006
이 방식으로, 반응성 성분들을 결합하면 경도, 색상, 광학 굴절률, 밀도(폼), 및 다공성(폼)을 비롯한 특정한 특성을 정확한 비율로 생성할 수 있으며 구성 중인 모델의 규정된 영역 내에 혼합된 특성을 생성할 수 있다. "슬라이싱" 애플리케이션에 각각의 반응성 성분과 각각의 특정한 특성의 혼합 비율간의 관계를 이해하도록 메커니즘을 제공함으로써, 연속적인 특성 스펙트럼이 생성될 수 있다.
예를 들어, 모델 내의 각 지점의 경도가 특정되는 단일 작업으로 예 1A에 설명된 별을 인쇄하는 것은 다음 단계에 의해 달성된다.
슬라이싱 애플리케이션 내에 각각의 반응성 성분 A1, A2, B1 및 B2의 설명을 저장함으로써 그리고 독점 알고리즘 내에서 그러한 파라미터를 사용함으로써, 슬라이싱 애플리케이션은 파라미터 값을 생성하는 데에 사용되는 유량에 대한 설명이 있는 G-코드를 생성한다.
이 G-코드 설명은 적절하게 구성된 3D 물체 제조 시스템이 4개의 반응성 성분의 유량을 제어하게 하여 쇼어 60A와 쇼어 90A 사이의 혼합된 경도를 갖는 열경화성 재료를 생성한다.
적절한 비율로 착색된 색조를 추가하면 전술한 시스템이 혼합된 색상을 생성하게 된다. 적절한 비율로 물을 첨가하면 전술한 시스템이 특정 밀도 및 다공성을 갖는 폼을 생성하게 된다.
예 2
예 1에 설명된 압출 시스템의 혼합 챔버 또는 압출 노즐 내의 장애물은 다양한 이유로 발생할 수 있다. 장애물의 식별 및 시정 조치의 시작은 열경화성 수지로 3D 물체를 생성하기 위한 제조 시스템 개발의 기본이다.
장애물을 식별하기 위해, 압출 시스템의 작동 파라미터 및 반응성 성분 유동을 모니터링하고 정상적인 작동 조건과 비교해야 한다.
도 7은 도 6에 도시된 것과 유사한 압출 시스템을 도시한다. 양쪽 시스템 모두 혼합 챔버에 압출 노즐을 공급하는 여러 개의 동일한 ViscoTec 5/5 액체 펌프를 사용한다. 도 4는 단순화를 위해 2개의 액체 펌프를 도시한다.
모터 전류/토크
액체 펌프를 구동하는 각각의 모터에 의해 인입되는 전류가 측정될 수 있다. DC 모터의 경우, 액체 펌프를 구동하는 데에 필요한 토크는 모터에 의해 인입된 전류에 비례할 수 있다.
압출 시스템의 장애물로 인해 액체 펌프를 구동하는 모터가 더 많은 토크를 전달하므로 모터가 더 높은 전류를 인입하게 된다.
정상 작동에서, ViscoTec 5/5 액체 펌프 범위를 구동하는 모터에 의해 인입된 전류는 0.5A 내지 1.25A이다. 1.25A를 초과하는 피크가 가능하지만, 1.25A보다 큰 확장 전류 인입은 장애물의 존재를 강력하게 시사한다.
반응성 성분 압력
반응성 성분의 압력은 압력 변환기를 사용하여 측정될 수 있다. 각각의 반응성 성분의 압력은 압출 노즐 전에, 액체 펌프 이전에 그리고 혼합 챔버 내에서 측정될 수 있다.
장애물은 혼합 챔버 내의 압력 증가를 특징으로 할 수 있으며 혼합 챔버 내의 압력이 액체 펌프 이전의 압력보다 높아질 때 강력하게 시사된다.
실제 반응성 성분 압력은 성분의 점도에 따라 달라지지만, 점도가 40,000 cp인 성분의 경우, 액체 펌프 이전의 80 psi의 압력은 통상적이고 압출 노즐에서의 압력이 증가하여 증가된 유동을 생성하며 혼합 챔버 내의 압력은 60 psi 미만으로 유지되어야 한다.
반응성 성분 유량
반응성 성분의 유량은 다양한 센서 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 각각의 반응성 성분의 유량은 액체 펌프 이전 및 혼합 챔버의 유출에서 측정된다.
장애물은 재료 유량의 완전한 또는 부분적인 감소를 유발할 수 있다. 불행히도, 재료 결핍 또는 압력 실패가 또한 재료 유량이 감소하거나 완전히 정지하게 할 수 있다. 액체 펌프 이전 및 혼합 챔버의 유출에서 압력 및 재료 유량을 모두 측정함으로써, 장애물의 존재가 확인된다. 장애물의 가능성을 식별하는 데에 사용되는 로직 테이블을 아래 표 3에 나타낸다:
Figure pct00007
ViscoTec 5/5 액체 펌프는 0.05 ml/s 내지 6.0 ml/s의 속도로 액체를 정확하게 펌핑할 수 있다.
반응성 성분 질량
정상적인 작동에서, ViscoTec 5/5 압출기는 압출된 반응성 성분의 체적을 매우 정확하게 계량할 수 있다.
압출되도록 의도된 재료의 누적 체적은 물체를 생산하는 전체에 걸쳐 3D 프린터에서 실행되는 G-Code 인터프리터에 의해 나타난다.
빌드 표면의 각각의 코너에 힘 센서를 추가함으로써, 압출된 재료의 질량은 3D 물체를 생산하는 전체에 걸쳐 측정될 수 있다.
압출될 재료의 의도된 질량과 빌드 표면에 장착된 힘 센서에 의해 측정된 실제 질량 사이의 차이를 모니터링함으로써, 퇴적된 재료의 실제 질량이 의도된 것보다 현저히 적으면, 잠재적인 장애물을 시사한다고 결정될 수 있다.
결합된 반응성 성분의 색상
압출 노즐에 AMS AS7261 Tri-stimulus XYZ_NIR 센서와 같은 색상 센서를 장착함으로써, 결합된 열경화성 수지의 색상이 측정될 수 있다.
각각의 반응성 성분의 색상은 색조를 추가하여 제어될 수 있다. 최종 열경화성 수지의 색상은 각각의 성분에 존재하는 색조의 혼합물에 의해 제어될 수 있다. 상기 예에서, 반응성 성분 A1은 적색 색조를 함유하고, 반응성 성분 A2는 황색 색조를 함유하고, 반응성 성분 B1은 청색 색조를 함유하고, 반응성 성분 B2는 청색 색조를 함유한다.
그러한 임의의 성분들을 결합하면 고유한 색상의 열경화성 수지를 생성할 수 있다. 임의의 성분의 양의 부재 또는 감소는 압출된 열경화성 수지가 어느 정도 상이한 색상을 가질 수 있게 한다. 누락된 색상 성분의 식별은 해당 성분에 대한 압출 시스템에서 잠재적인 장애물을 시사한다.
결합된 반응성 성분의 스펙트럼 분석
압출 노즐 내에 AMS AS7265x 스마트 스펙트럼 센서와 같은 다중 스펙트럼 촬상 센서를 장착함으로써, 압출된 재료의 화학적 조성이 특성화될 수 있다.
압출된 재료의 예측된 화학 조성을 센서에 의해 측정된 것과 비교함으로써, 특정 반응성 성분과 관련된 화학 성분의 부재가 있다면 해당 성분에 대한 압출 시스템에서 잠재적인 장애물을 시사하게 된다.
잠재적 조치
·지연을 개시하고 작업자에게 알린다
·자동화 세정 사이클을 개시하고 작업자에게 알린다
·영향을 받는 재료의 자동화 퍼지를 개시한다
·작업자가 수동 세정 절차를 시작하도록 요청한다
장애물 식별의 최적화
각 센서 판독값에 대한 이력 데이터를 수집하여 3D 프린터 제어 시스템에 저장하여 장애물의 식별을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 각 유형의 반응성 성분의 압력 한계는 장애물을 시사하는 센서 값을 보다 정확하게 이해하도록 정상 작동 중에 모니터링 및 업데이트된다.
예 3
예 2에 설명된 시스템은 유량 센서를 사용하여 각각의 성분 압출 시스템 내에서 장애물을 식별하는 데에 도움을 준다. 이들 센서는 또한 정상 작동 중에도 압출기 노즐과 같은 하드웨어의 반응성 성분 파라미터 또는 공차의 변동에 의해 야기된 유량의 불일치를 보상하도록 사용될 수 있다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 반응성 성분의 유량의 작은 변화는 인쇄된 비드 높이 및 폭에 비선형적인 변화를 야기할 수 있다.
도 8은 ViscoTec Duo 압출기와 함께 독일 RepRap x400i LAM 프린터를 사용하여 인쇄된 3개의 비드의 단면을 도시한다. 각각의 비드는 표 4에 나타낸 바와 같이 2개의 반응성 성분 A1 및 B1에 의해 구성된 열경화성 재료로 인쇄되었다.
Figure pct00008
40,000cp의 미반응 점도를 가진 위에 나타낸 재료의 경우
100% 유량(6.0 mm3/s)이 비드를 생성하고;
·비드 폭: 0.9 mm
·비드 높이 0.675 mm
75% 유량(4.0 mm3/s)이 비드를 생성하며;
·비드 폭: 0.782 mm
·비드 높이 0.645 mm
125% 유량(8.0 mm3/s)이 비드를 생성하고;
·비드 폭: 1.017 mm
·비드 높이 0.766 mm
비드 폭, 특히 비드 높이의 변화는 인쇄된 물체의 품질을 저하시킬 수 있다. 원하는 유량과 실제 유량 사이의 차이를 모니터링함으로써, 비례, 미분, 적분(Proportional, Derivative, Integral)(PID) 제어 알고리즘은 제어 루프 피드백 메커니즘을 사용하여 원하는 유량을 최적화하도록 채용되어 보다 정확하고 안정적인 유량 및 보다 일관된 인쇄된 비드를 초래할 수 있다.
예 4
이전 예에서 설명된 압출 노즐은 특정 환경에서 반응된 열경화성 재료의 일부를 노즐의 팁 상에 축적할 수 있다. 이 재료의 "방울(blob)"은 인쇄물을 마킹하는 임의의 이전에 인쇄된 재료를 방해하고 압출 노즐을 잠재적으로 오정렬시킬 수 있다.
슬라이싱 애플리케이션은 인쇄 중에 자동화 팁 세정 프로세스를 완료할 기회를 식별할 수 있다. 팁 세정 프로세스는 압출기가 세정 와이프가 압출 노즐로부터 임의의 축적된 재료를 제거할 수 있는 빌드 플랫폼의 에지로 이동하게 할 수 있다.
세정 와이프는 각 인쇄의 시작에 위치되며 인쇄가 완료된 후에 교체될 수 있다.
예 5
설명된 것과 같은 열경화성 재료는 이들 재료가 포함된 환경 조건에 의해 영향을 받을 수 있다.
부분적으로 반응된 열경화성 재료의 점도, 유량 및 반응 속도는 온도에 따라 달라질 수 있다.
상대 습도가 높은 환경에서 열경화성 재료를 퇴적하면 경화된 재료에 기포가 발생할 수 있다.
독일 RepRap x400i LAM 프린터는 환경 조건이 모니터링되고 제어되게 하는 통합형 센서 및 제어 시스템을 갖는 밀봉된 인클로저에 의해 둘러싸인다.
인클로저는 0%의 상대 습도를 갖는 저온(15℃) 공기를 제공하는 공기 라인에 연결되고 양압 상태로 유지된다. 인클로저 내에 15% 미만의 상대 습도를 유지하기 위한 속도로 공기가 유입된다. 온도는 15℃ 내지 25℃의 일정한 온도로 유지될 수 있다. 일관된 온도는 유리한 3D 인쇄 조건을 제공할 수 있다.
예 6
예 5에 설명된 바와 같이, 열경화성 재료의 점도, 유량 및 반응 속도는 온도에 의존할 수 있다.
열경화성 재료의 온도, 빌드 표면(빌드 판)의 온도 및 전술한 인클로저 내의 환경 온도를 모니터링함으로써, 다음을 비롯한 다수의 인쇄 파라미터가 온도에 대해 최적화될 수 있다;
a. 열경화성 생성물의 층당 시간
b. 압출된 열경화성 생성물의 유량, 및
c. 압출된 열경화성 생성물의 점도
층당 시간
각각의 열경화성 재료는 관련 반응 속도를 갖는다. 이 속도는 재료가 겔 상태에 도달하는 속도의 지표를 제공할 수 있다. 반응 속도 및 이에 따라 겔 상태에 도달하는 데에 걸리는 시간은 온도에 의존할 수 있다. 온도가 증가함에 따라 반응 속도가 증가하고 겔 상태에 도달하는 데에 걸리는 시간이 감소한다.
도 9는 예 3에 설명된 재료로 인쇄된 오프셋 피라미드를 도시한다. 이 재료는 25℃에서 약 90 초 내에 겔 상태에 도달한다. 이 점에서, 재료는 자립형이며 유동에 저항한다.
오프셋 피라미드 인쇄물은 다음의 파라미터로 인쇄된 약 50개의 층을 포함한다.
·비드 높이: 0.675 mm
·비드 폭: 0.75 mm
·선형 속도: 12 mm/s
·유량: 6.075 mm3/s
각각의 새로운 층은 겔 상태에 도달한 이전 층 위로 압출될 수 있다. 각 층의 면적이 감소되기 때문에, 각 층을 인쇄하는 데에 필요한 시간도 피라미드의 베이스에서 약 3.5 분으로부터 피라미드의 피크에서 10 초 미만으로 감소한다.
층의 대략 절반이 인쇄되면, 층을 인쇄하는 데에 걸리는 시간이 겔 상태에 도달하는 데에 걸리는 시간보다 짧으며, 후속 층이 액체 표면 상에 퇴적되어 인쇄가 불안정해지게 된다.
안정적인 물체를 생성하기 위해, 각각의 층은 다음 층이 퇴적되기 전에 겔 상태에 도달해야 한다. 이는 2개의 방식으로 달성할 수 있다.
a. 이전 층이 겔 상태에 도달하게 하도록 인쇄가 일시 중지될 수 있다.
각 일시 정지 기간은 다음과 같다;
일시 정지 시간 = 겔 시간 - 층 인쇄 시간
예를 들어, 퇴적하는 데에 30 초가 걸리는 층은 다음 층이 퇴적되기 전에 60 초 지연된다.
b. 열경화성 재료의 반응 속도는 추가적인 반응성 성분의 첨가에 의해 증가될 수 있다.
예를 들어, 25℃에서 90 초의 겔 시간을 갖는 전술한 열경화성 수지는 추가 성분 펌프를 사용하여 추가적인 촉매가 첨가되어, 재료 반응 속도를 증가시키고 겔 시간을 감소시킬 수 있다.
예 5에 설명된 온도 데이터를 사용하여, 프린터 제어 시스템은, 겔 시간 및 온도에 대한 보다 정확한 이해에 기초하여 보다 정확한 층간 지연을 생성하도록 최적화될 수 있다. 예를 들어, 표 5에 나타낸다:
Figure pct00009
점도/유량
이전 예에 나타낸 바와 같이:
·유량의 임의의 변화는 임의의 압출된 비드의 높이와 폭을 변경시킬 수 있다
·임의의 온도 변화는 압출된 재료의 점도와 유량을 변경시킬 수 있다
예 5에 설명된 온도 데이터를 사용하여, 프린터 제어 시스템은 인클로저, 빌드 판 또는 재료의 현재 온도에 대해 원하는 유량을 보정하도록 최적화될 수 있다.
예 7
각각의 물체는 3개의 수직축 X, Y 및 Z에 의해 설명되는 3차원 공간 내에 구축된다.
시임 구조
시임은 각각의 층이 동일한 X, Y 지점에서 인쇄를 시작할 때 형성된 수직선이다. 예를 들어, 각각의 층이 (X, Y, Z) 공간의 다음의 좌표로부터 인쇄를 시작하면, 수직선은 압출된 재료의 시작 유량의 변화로 인해 물체에서 보이게 될 수 있다.
a. 층 5 - (100.000, 100.00, 4.000)
b. 층 4 - (100.000, 100.00, 3.000)
c. 층 3 - (100.000, 100.00, 2.000)
d. 층 2 - (100.000, 100.00, 1.000)
e. 층 1 - (100.000, 100.00, 0.00)
시임 구조는 인접한 층의 시작점을 층 내의 임의 위치로 이동시킴으로써 최적화될 수 있다.
코너 속도
이상적으로는, 열경화성 재료의 압출된 비드는 순간적으로 방향을 변경시키도록 될 수 있다. 각각의 고유한 열경화성 재료의 물리적 특성은 방향 변경 능력을 포함할 수 있다.
3D 인쇄된 비드의 각각의 곡선이 여러 선형 세그먼트로 구성되므로, 방향을 변경하는 이 능력은 최대 각속도로 표현될 수 있다;
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
도 10 및 도 11은 예 3에 설명된 열경화성 재료로 인쇄된 평탄한 도넛을 도시한다.
물체는 다음의 인쇄 파라미터를 사용하여 인쇄되었다:
a. 비드 높이: 0.675 mm
b. 비드 폭: 0.75 mm
c. 선형 속도: 12 mm/s
d. 유량: 6.075 mm3/s
e. 충전 패턴: 동심
f. 코너 속도: 초당 72도
초당 72도의 코너 속도와 20 mm의 반경이 주어지면, 선형 속도는 12 mm/s가 된다.
열경화성 수지 유량과 협력하여 기하형상, 해상도 및 인쇄 속도를 최적화하는 것이 3D 모델의 정확한 3D 표현을 생성하는 데에 중요할 수 있다.

Claims (53)

  1. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분, 제2 반응성 성분, 및 제3 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    상기 혼합 챔버 내로의 제1 반응성 성분, 제2 반응성 성분, 및 제3 반응성 성분의 적어도 양 및 유량을 제어하는 계량 장치를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달된 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체로 제조될 3D 물체 설계를 수신하고 - 상기 3D 물체 설계는 제1 영역 및 상기 제1 영역과는 상이한 위치에 있는 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역의 물리적 특성은 상기 제2 영역의 동일한 물리적 특성과 상이함 -,
    상기 제1, 제2, 및 제3 반응성 성분 중 하나 이상의 양 및 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절하여 3D 물체 설계의 제1 영역에 대한 열경화성 생성물을 제공하고 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한 제1 영역의 물리적 특성을 제공함으로써, 3D 물체 설계에 기초하여 압출된 열경화성 인쇄 장치를 사용하여 3D 물체를 제조하도록 구성되는, 시스템.
  2. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분, 제2 반응성 성분, 및 제3 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    상기 혼합 챔버 내로의 제1 반응성 성분, 제2 반응성 성분, 및 제3 반응성 성분의 적어도 양 및 유량을 제어하는 계량 장치를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달된 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체로 제조될 3D 물체 설계를 수신하는 단계로서, 상기 3D 물체 설계는 제1 영역 및 상기 제1 영역과는 상이한 위치에 있는 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역의 물리적 특성은 상기 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한, 단계; 및
    상기 제1, 제2, 및 제3 반응성 성분 중 하나 이상의 양 및 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절하여 3D 물체 설계의 제1 영역에 대한 열경화성 생성물을 제공하고 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한 제1 영역의 물리적 특성을 제공함으로써, 3D 물체 설계에 기초하여 압출된 열경화성 인쇄 장치를 사용하여 3D 물체를 제조하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    하나 이상의 프로세서를 포함하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달된 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체로 제조될 3D 물체 설계를 수신하고 - 상기 3D 물체 설계는 제1 영역 및 상기 제1 영역과는 상이한 위치에 있는 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역의 물리적 특성은 상기 제2 영역의 동일한 물리적 특성과 상이함 -,
    상기 제1, 제2, 및 제3 반응성 성분 중 하나 이상의 양 및 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절하여 3D 물체 설계의 제1 영역에 대한 열경화성 생성물을 제공하고 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한 제1 영역의 물리적 특성을 제공함으로써, 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하기 위해 하나 이상의 압출된 열경화성 수지 인쇄 프로세스를 생성하도록 구성되는, 시스템.
  4. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달된 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체로 제조될 3D 물체 설계를 수신하는 단계로서, 상기 3D 물체 설계는 제1 영역 및 상기 제1 영역과는 상이한 위치에 있는 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역의 물리적 특성은 상기 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한, 단계; 및
    상기 제1, 제2, 및 제3 반응성 성분 중 하나 이상의 양 및 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절하여 3D 물체 설계의 제1 영역에 대한 열경화성 생성물을 제공하고 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한 제1 영역의 물리적 특성을 제공함으로써, 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하기 위해 하나 이상의 압출된 열경화성 수지 인쇄 프로세스를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 가요성인, 시스템 또는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 색상인, 시스템 또는 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 광학 굴절률인, 시스템 또는 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 경도, 다공성, 및 밀도 중 하나인, 시스템 또는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 반응성 성분 중 하나 이상과 함께 사용하도록 가스 발생 소스의 양 및 유량 중 하나 또는 둘 모두를 조절하여 3D 물체 설계의 제1 영역에 열경화성 생성물을 제공함으로써 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한 제1 영역의 물리적 특성을 제공하는 단계를, 상기 제어기가 실행하도록 추가로 구성되거나 상기 방법이 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스 발생 소스의 양 및 유량에 의해 결정된 발포 속도에 기초하여 압출 노즐과 3D 물체 사이의 거리를 제어하는 단계를, 상기 제어기가 실행하도록 추가로 구성되거나 상기 방법이 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열경화성 생성물은 부분적으로 반응된 열경화성 생성물인, 시스템 또는 방법.
  12. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐, 및
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치 내의 장애물을 검출하며,
    압출된 인쇄 장치 내의 장애물을 제거하고,
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 구성되는, 시스템.
  13. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐, 및
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치 내의 장애물을 검출하는 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치 내의 장애물을 제거하는 단계; 및
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치 내의 장애물을 검출하는 단계는 상기 장애물을 검출하기 위해 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치의 하나 이상의 특성을 분석하는 단계를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치는 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분 각각을 혼합 챔버에 적어도 전달하기 위한 하나 이상의 펌프를 더 포함하고, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치의 하나 이상의 특성은 하나 이상의 펌프의 토크를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는 하나 이상의 유량계를 더 포함하고, 하나 이상의 유량계는:
    혼합 챔버로의 제1 반응성 성분의 제1 유량;
    혼합 챔버로의 제2 반응성 성분의 제2 유량, 및
    압출 노즐로부터의 열경화성 생성물의 압출 유량 중 하나 이상을 결정하며, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치의 하나 이상의 특성은 제1 유량, 제2 유량, 및 압출 유량 중 하나 이상을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는 하나 이상의 압력 센서를 더 포함하고, 하나 이상의 압력 센서는:
    혼합 챔버 내의 혼합 챔버 압력, 및
    압출 노즐 내의 압출 압력 중 하나 이상을 결정하며, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치의 하나 이상의 특성은 혼합 챔버 압력 및 압출 압력 중 하나 이상을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출된 열경화성 인쇄 장치 내의 장애물의 검출에 응답하여 세정 이벤트를 개시하는 단계를, 상기 제어기가 실행하도록 추가로 구성되거나 상기 방법이 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 세정 이벤트는 사용자에게 장애물을 알리기 위한 세정 통지 및 장애물을 세정하기 위한 세정 프로세스 중 하나 이상을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  20. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐, 및
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하고,
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 열경화성 생성물이 전달될 때 열경화성 생성물에 기초하여 하나 이상의 혼합 특성을 검출하도록 구성되는, 시스템.
  21. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐, 및
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계; 및
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 열경화성 생성물이 전달될 때 열경화성 생성물에 기초하여 하나 이상의 혼합 특성을 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치는 열경화성 생성물이 압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달될 때 열경화성 생성물의 색상을 검출하기 위한 색상 검출기를 더 포함하고, 하나 이상의 혼합 특성은 색상 검출기에 의해 검출된 색상을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 색상 검출기는 광검출기, 포토레지스트, 포토다이오드 및 포토트랜지스터 중 하나 이상을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치는 열경화성 생성물이 압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달될 때 열경화성 생성물의 하나 이상의 화학적 특성을 검출하기 위한 화학적 특성 검출기를 더 포함하고, 하나 이상의 혼합 특성은 화학적 특성 검출기에 의해 검출된 하나 이상의 화학적 특성을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 화학적 특성은 우레탄 함량, 요소 함량, 이소시아네이트 함량, 및 방향족 함량 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    검출된 하나 이상의 혼합 특성에 기초하여 열경화성 생성물의 품질이 허용 가능한지의 여부를 결정하는 단계; 및
    열경화성 생성물의 품질이 허용 가능하지 않다는 결정에 응답하여 품질 관리 이벤트를 개시하는 단계를, 상기 제어기가 실행하도록 추가로 구성되거나 상기 방법이 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 품질 관리 이벤트는 열경화성 생성물의 허용 불가를 사용자에게 알리기 위한 품질 관리 통지, 열경화성 생성물의 품질을 개선시키기 위한 지연 프로세스, 및 허용 불가능한 열경화성 생성물을 퍼지하기 위한 퍼지 프로세스 중 하나 이상을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  28. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    상기 혼합 챔버 내로의 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분의 적어도 양 및 유량을 제어하는 계량 장치를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하고,
    열경화성 생성물의 하나 이상의 유동 특성에 기초하여 계량 장치를 사용하여 제1 및 제2 반응성 성분 중 하나 이상의 유량을 조절하도록 구성되는, 시스템.
  29. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    상기 혼합 챔버 내로의 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분의 적어도 양 및 유량을 제어하는 계량 장치를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계; 및
    열경화성 생성물의 하나 이상의 유동 특성에 기초하여 계량 장치를 사용하여 제1 및 제2 반응성 성분 중 하나 이상의 유량을 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치는 혼합 챔버로의 제1 및 제2 반응성 성분 각각의 유량을 모니터링하기 위한 하나 이상의 유량 검출기를 더 포함하고, 하나 이상의 유동 특성은 혼합 챔버 내로의 제1 반응성 성분의 유량 및 혼합 챔버 내로의 제2 반응성 성분의 유량을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치는 혼합 챔버에 들어가기 전에 제1 및 제2 반응성 성분 각각의 압력을 모니터링하기 위한 하나 이상의 압력 검출기를 더 포함하고, 하나 이상의 유동 특성은 제1 반응성 성분의 압력 및 제2 반응성 성분의 압력을 포함하는, 시스템 또는 방법.
  32. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달된 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계는 3D 물체를 제조하기 위해 열경화성 생성물의 하나 이상의 유동 특성을 계산하는 단계를 포함하고,
    열경화성 생성물의 하나 이상의 유동 특성에 기초하여 계량 장치를 사용하여 제1 및 제2 반응성 성분 중 하나 이상의 유량을 조절하는 단계는 하나 이상의 유동 특성을 하나 이상의 계산된 유동 특성과 비교하는 단계를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  33. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성할 때 압출 노즐을 이동시키도록 압출 노즐에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 액추에이터,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    3D 물체가 형성되는 동안 3D 물체의 질량을 측정하기 위한 질량 모니터를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하고;
    3D 물체의 제조 동안 그 계산된 질량을 계산하며;
    질량 모니터를 사용하여 3D 물체의 제조 동안 그 실제 질량을 측정하고;
    계산된 질량을 실제 질량과 비교하도록 구성되는, 시스템.
  34. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성할 때 압출 노즐을 이동시키도록 압출 노즐에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 액추에이터,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    3D 물체가 형성되는 동안 3D 물체의 질량을 측정하기 위한 질량 모니터를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계;
    3D 물체의 제조 동안 그 계산된 질량을 계산하는 단계;
    질량 모니터를 사용하여 3D 물체의 제조 동안 그 실제 질량을 측정하는 단계; 및
    계산된 질량을 실제 질량과 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서,
    계산된 질량과 실제 질량 사이의 비교에 기초하여 열경화성 생성물의 전달 및 제조의 하나 이상의 파라미터를 조절하는 단계를, 상기 제어기가 실행하도록 추가로 구성되거나 상기 방법이 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    계산된 질량과 실제 질량 사이의 비교에 기초하여 세정 이벤트를 개시하는 단계를, 상기 제어기가 실행하도록 추가로 구성되거나 상기 방법이 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  37. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    압출 노즐을 열경화성 생성물이 없게 와이핑하는 팁-와이핑 디바이스를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 구성되는, 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 팁-와이핑 디바이스는 일회용인, 시스템.
  39. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    3D 물체가 내부에서 형성되는 공동을 획정하는 챔버를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 상기 챔버 내에서 3D 물체를 제조하고,
    상기 챔버의 공동 내의 하나 이상의 환경 파라미터를 제어하도록 구성되는, 시스템.
  40. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    3D 물체가 내부에서 형성되는 공동을 획정하는 챔버를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 상기 챔버 내에서 3D 물체를 제조하는 단계; 및
    상기 챔버의 공동 내의 하나 이상의 환경 파라미터를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  41. 제39항 또는 제40항에 있어서, 상기 하나 이상의 환경 파라미터는 습도를 포함하고, 상기 챔버의 공동 내의 하나 이상의 환경 파라미터를 제어하는 단계는 상기 챔버의 공동 내의 습도를 선택된 습도 범위 내에 있도록 제어하는 단계를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  42. 제39항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 환경 파라미터는 온도를 포함하고, 상기 챔버의 공동 내의 하나 이상의 환경 파라미터를 제어하는 단계는 상기 챔버의 공동 내의 온도를 제어하는 단계를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  43. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버, 및
    3D 물체를 형성하는 데에 사용되지 않은, 압출 노즐로부터 퍼지된 열경화성 생성물을 수용하기 위한 퍼지 리셉터클을 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 구성되는, 시스템.
  44. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐, 및
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하고,
    열경화성 생성물을 제공하기 위해 제1 반응성 성분과 제2 반응성 성분 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하는 하나 이상의 파라미터를 조절하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 파라미터는:
    열경화성 생성물의 층당 시간,
    압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 유량,
    압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 점도, 및
    열경화성 생성물의 경화 가속도 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  45. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐, 및
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계, 및
    열경화성 생성물을 제공하기 위해 제1 반응성 성분과 제2 반응성 성분 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하는 하나 이상의 파라미터를 조절하는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 파라미터는:
    열경화성 생성물의 층당 시간,
    압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 유량,
    압출 노즐을 통한 열경화성 생성물의 점도, 및
    열경화성 생성물의 경화 가속도 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  46. 제44항 또는 제45항에 있어서, 상기 하나 이상의 파라미터는 열경화성 생성물의 온도, 3D 물체가 제조되는 플랫폼의 온도, 3D 물체가 내부에서 제조되는 챔버의 공동 내의 온도, 압출 노즐의 온도, 3D 물체가 내부에서 제조되는 챔버의 공동 내의 습도를 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  47. 제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D 물체 설계는 기하형상을 규정하는 영역을 포함하고, 상기 하나 이상의 파라미터는 규정된 기하형상에 기초하여 영역을 형성하도록 조절되는, 시스템 또는 방법.
  48. 제44항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D 물체 설계는 충전 특성을 규정하는 영역을 포함하고, 상기 하나 이상의 파라미터는 규정된 충전 특성에 기초하여 영역을 형성하도록 조절되는, 시스템 또는 방법.
  49. 3차원(3D) 물체 제조 시스템으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치로서,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성할 때 압출 노즐을 이동시키도록 압출 노즐에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 액추에이터,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 압출된 열경화성 인쇄 장치, 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출된 열경화성 인쇄 장치에 작동 가능하게 결합된 제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하고,
    열경화성 생성물을 제공하기 위해 제1 반응성 성분과 제2 반응성 성분 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 적어도 하나의 액추에이터의 하나 이상의 파라미터를 조절하도록 구성되며; 상기 하나 이상의 파라미터는:
    층 병진 경로;
    층 패턴;
    시임 구조;
    이동 속도; 및
    코너 속도 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  50. 3차원(3D) 물체 제조 방법으로서,
    압출된 열경화성 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 압출된 열경화성 인쇄 장치는:
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성하는 압출 노즐,
    열경화성 생성물을 전달하여 3D 물체를 형성할 때 압출 노즐을 이동시키도록 압출 노즐에 작동 가능하게 결합된 적어도 하나의 액추에이터,
    적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용하고 혼합하여 열경화성 생성물을 제공하는 혼합 챔버를 포함하는, 단계;
    압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계; 및
    열경화성 생성물을 제공하기 위해 제1 반응성 성분과 제2 반응성 성분 사이의 반응 속도에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 적어도 하나의 액추에이터의 하나 이상의 파라미터를 조절하는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 파라미터는:
    층 병진 경로;
    층 패턴;
    시임 구조;
    이동 속도; 및
    코너 속도 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  51. 제1항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 선택된 해상도에 기초하여 상기 3D 물체를 제조하는 단계를, 상기 제어기가 실행하도록 추가로 구성되거나 상기 방법이 더 포함하는, 시스템 또는 방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계는 선택된 해상도에 기초하여 열경화성 생성물의 층 경로 및 유량을 선택하는 단계를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  53. 제51항 또는 제52항에 있어서, 상기 압출된 열경화성 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 생성물을 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하는 단계는 3D 설계의 복수의 상이한 영역 각각에 대해 기초한 해상도를 선택하는 단계를 포함하는, 시스템 또는 방법.
KR1020207018978A 2017-12-06 2018-12-06 3차원 인쇄 제어 KR102630012B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762595400P 2017-12-06 2017-12-06
US62/595,400 2017-12-06
PCT/US2018/064323 WO2019113364A1 (en) 2017-12-06 2018-12-06 Three-dimensional printing control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200089327A true KR20200089327A (ko) 2020-07-24
KR102630012B1 KR102630012B1 (ko) 2024-01-25

Family

ID=66751183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207018978A KR102630012B1 (ko) 2017-12-06 2018-12-06 3차원 인쇄 제어

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11254047B2 (ko)
EP (1) EP3720686A4 (ko)
KR (1) KR102630012B1 (ko)
CN (1) CN111788062B (ko)
WO (1) WO2019113364A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220041296A (ko) * 2020-09-24 2022-04-01 영남대학교 산학협력단 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022031639A1 (en) * 2020-08-03 2022-02-10 Chromatic 3D Materials, Inc. Method for three dimensional printing using lead-in and lead-out blocks
IT202000002320A1 (it) 2020-02-06 2021-08-06 Rotoform S R L Metodo di stampaggio di vetrofanie bifacciali eseguito tramite una macchina tipografica connessa ad un elaboratore elettronico centrale
JP2021154609A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法
MX2022016476A (es) * 2020-07-02 2023-02-01 Ppg Ind Ohio Inc Sistema para producción rápida de objetos con el uso de un diseño de relleno aditivo.
JP2022067265A (ja) * 2020-10-20 2022-05-06 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置、および三次元造形物の製造方法
EP4308364A1 (en) * 2021-03-16 2024-01-24 Q.Big 3D GmbH Additive manufacturing method with build material control and apparatus
JP2022154934A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 トヨタ自動車株式会社 射出成形機、積層造形装置及び圧力制御方法
CN113478813A (zh) * 2021-06-15 2021-10-08 上海大学 反应性单体原位聚合3d打印的方法及装置
WO2023049538A2 (en) * 2021-08-18 2023-03-30 Ppg Industries Ohio, Inc. System and method for dynamically controlling a thermoset three-dimensional printer based upon print parameters of different materials
WO2023164682A2 (en) * 2022-02-28 2023-08-31 Essentium Ipco, Llc Process for controlling extrusion speed in 3d printing systems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2955004A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-16 United Technologies Corporation Two-part thermosetting resin additive manufacturing system
WO2016085914A1 (en) * 2014-11-24 2016-06-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Coreactive materials and methods for three-dimensional printing
WO2016191329A1 (en) * 2015-05-22 2016-12-01 Georgia-Pacific Chemicals Llc Apparatus and methods for multicomponent thermoset resin systems in additive manufacturing

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19729982A1 (de) 1997-07-12 1999-01-14 Sika Chemie Gmbh Thixotrope Zwei-Komponenten-Polyurethansysteme
US6454972B1 (en) * 1999-11-24 2002-09-24 Sandia Corporation Solid freeform fabrication using chemically reactive suspensions
FR2859128B1 (fr) * 2003-08-29 2006-03-10 Centre Nat Rech Scient Procede et dispositif de fabrication d'un composant multimateriaux tridimensionnel par impression du type jet d'encre
US7824001B2 (en) * 2004-09-21 2010-11-02 Z Corporation Apparatus and methods for servicing 3D printers
US20140363532A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-11 Kirk W. Wolfgram Multiple color extrusion type three dimensional printer
US9085109B2 (en) * 2013-11-15 2015-07-21 Makerbot Industries, Llc Three-dimensional printer tool systems
US10369743B2 (en) * 2013-11-18 2019-08-06 San Draw Inc. Color or multi-material three-dimensional (3D) printing
US20150174824A1 (en) 2013-12-19 2015-06-25 Karl Joseph Gifford Systems and methods for 3D printing with multiple exchangeable printheads
US10343349B2 (en) * 2014-03-30 2019-07-09 Stanley Korn System, method and apparatus for 3D printing
US10596726B2 (en) 2014-10-16 2020-03-24 Dow Global Technologies Llc Method for additive manufacturing
KR20170091650A (ko) 2014-11-27 2017-08-09 조지아-퍼시픽 케미칼즈 엘엘씨 적층 제조 중의 재료 압출 공정에 사용하기 위한 요변성 열경화성 수지
US10343355B2 (en) * 2015-07-31 2019-07-09 The Boeing Company Systems for additively manufacturing composite parts
DE102015219135A1 (de) * 2015-10-02 2017-04-06 Weeke Bohrsysteme Gmbh Verfahren zum Ausbilden von Volumenkörpern
US10384439B2 (en) * 2015-11-06 2019-08-20 Stratasys, Inc. Continuous liquid interface production system with viscosity pump
CA3006723A1 (en) 2015-12-02 2017-06-08 Dow Global Technologies Llc Additive manufactured carbon michael addition articles and method to make them
US10625466B2 (en) * 2015-12-08 2020-04-21 Xerox Corporation Extrusion printheads for three-dimensional object printers
US10639842B2 (en) 2017-12-06 2020-05-05 Chromatic 3D Materials, Inc. Three-dimensional printing control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2955004A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-16 United Technologies Corporation Two-part thermosetting resin additive manufacturing system
WO2016085914A1 (en) * 2014-11-24 2016-06-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Coreactive materials and methods for three-dimensional printing
WO2016191329A1 (en) * 2015-05-22 2016-12-01 Georgia-Pacific Chemicals Llc Apparatus and methods for multicomponent thermoset resin systems in additive manufacturing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220041296A (ko) * 2020-09-24 2022-04-01 영남대학교 산학협력단 식용물질을 이용하여 음용물질 표면에 이미지를 형상화하는 이미지 프린팅시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US20200230874A1 (en) 2020-07-23
WO2019113364A1 (en) 2019-06-13
KR102630012B1 (ko) 2024-01-25
EP3720686A1 (en) 2020-10-14
EP3720686A4 (en) 2021-08-11
US11254047B2 (en) 2022-02-22
CN111788062B (zh) 2023-07-04
CN111788062A (zh) 2020-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200089327A (ko) 3차원 인쇄 제어
US20220176621A1 (en) Three-dimensional printing control
US10639842B2 (en) Three-dimensional printing control
US11701813B2 (en) Methods for three-dimensionally printing and associated multi-input print heads and systems
KR102162617B1 (ko) 3d 인쇄 장치 및 3d 인쇄 장치를 사용하여 대상물을 제조하는 방법
EP3585620B1 (en) 3d printing devices including mixing nozzles
US10207326B2 (en) Apparatus for fabricating three-dimensional object
US11904614B2 (en) Multi-input print heads for three-dimensionally printing and associated systems and methods
US20020113331A1 (en) Freeform fabrication method using extrusion of non-cross-linking reactive prepolymers
US20170368816A1 (en) Resin slot extruder for additive manufacturing system
US20020111707A1 (en) Droplet deposition method for rapid formation of 3-D objects from non-cross-linking reactive polymers
US20180065286A1 (en) Small format reaction injection molding machines and components for use therein
JP6458543B2 (ja) 造形データ作成装置、プログラム、造形装置
CA3143515C (en) 3d printer print head system with curing module on rotation platform
AU2017243608B2 (en) System and methods for an injection molding machine operable with an additive feeder system
CN111247470A (zh) 利用原位注入和成像的实体自由成型制造
WO2022047025A1 (en) Methods for three-dimensionally printing and associated multi-input print heads and systems
JP2022538387A (ja) 付加製造における供給材料量監視の方法及びシステム
Asif et al. A New 3D Printing Technique Using Extrusion of Photopolymer
CN117157182A (zh) 具备构建材料控制的增材制造方法和设备
WO2017068483A1 (en) Apparatus and method for dosing a fluid formulation into a polymeric material
TW201943569A (zh) 三維模製方法及系統

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant