KR20200145686A - 적층 제조된 3d 물체를 마무리하기 위한 패턴화된 프리-스톱 - Google Patents

적층 제조된 3d 물체를 마무리하기 위한 패턴화된 프리-스톱 Download PDF

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에이. 맨텔 데이비드
제이. 니스트롬 피터
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Abstract

3D 물체에 도달하기 위해 인쇄 기재 슬라이스들의 스택으로부터 과잉 기재를 제거하거나 에칭하는 것의 확실성을 개선하기 위한 적층 제조 시스템 및 방법. 이 접근법은 3D 물체 고체 층 슬라이스보다 적은 중합체(예를 들어, 열가소성) 재료로 원하는 물체 슬라이스 주위에 쉘 층으로서 의사 이미지를 인쇄하는 것을 포함한다. 이것은 이러한 의사 이미지에 도달할 때 에칭 프로세스를 느리게 한다. 의사 이미지는 원하는 중합체 이미지가 근처에 있고 원하는 중합체 이미지의 제거를 회피하기 위해 추가의 주의를 기울여야 한다는 통지를 과잉 기재 제거/클리닝 프로세스 동안 제공하는 쉘로서 인쇄 기재 시트 상에 물체 중합체 이미지를 둘러싸도록 인쇄될 수 있다. 의사 이미지는 샌드 블라스팅을 행하는 사람에 의해 인식되거나 자동화된 3D 물체 피니셔에 의해 자동으로 인식될 수 있는 3D 패턴화된 표면을 가질 수 있다.

Description

적층 제조된 3D 물체를 마무리하기 위한 패턴화된 프리-스톱{PATTERNED PRE-STOP FOR FINISHING ADDITIVE MANUFACTURED 3D OBJECTS}
본 개시는 일반적으로 복합 기반 적층 제조(composite-based additive manufacturing)를 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 3차원 물체들, 부품들 및 컴포넌트들(3D 물체들)을 형성 및/또는 제조하도록 구성된 인쇄 기재 시트 층(printed substrate sheet layer)들을 축적하는 프로세스에서 웨브 공급 기재 재료(web fed substrate material)를 전단 및 적층된 개별 기재 시트들로 절단하기 위한 비교적 더 높은 속도의 프로세스를 구현하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 출력 제품들의 다양한 형태의 성형 또는 기계가공을 포함한 전통적인 물체, 부품 및 컴포넌트 제조 프로세스들은 전체적으로 "적층 제조" 또는 AM 기술들로 지칭되는 새로운 부류의 기술들의 상업적 구현들을 포함하도록 확장되었다. 이러한 AM 기술들은 일반적으로 "고체 자유형상 제조(Solid Freeform Fabrication, SFF)" 또는 "3D 인쇄"로 대안적으로 지칭되는 프로세스들을 수반하며, 여기서 미완성 상태에서 때때로 유독하거나 달리 위험한 적층 재료들의 층들이 특정 재료 퇴적 및 경화 스킴(scheme)에 따라 인-프로세스(in-process) 3D 물체 상에 순차적으로 퇴적된다. 3D 물체 형성 프로세스에서 각각의 층이 추가됨에 따라, 새로운 재료 층이 하나 이상의 이미 존재하는 층에 추가 및 접착된다. 이어서 각각의 AM 층은 3D 물체 구축 프로세스에서 임의의 다음 AM 층의 퇴적 전에, 적어도 부분적으로, 개별적으로 경화될 수 있다. 3D 작업 공간(work envelope) 전반에 걸친 이러한 순차적 층 재료 추가/접합은 다양한 정교함 레벨의 자동화된 제어 하에서 실행된다.
AM 제조 기술들은 3D 인쇄 물체들을 생성하기 위해 사용 가능한 "3D 인쇄" 기술들로 광범위하게 지칭되게 된 그러한 기술들을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 3D 인쇄 기술들은 이미지 수용 매체 기재(image receiving media substrate)들 상에 2차원(2D) 인쇄 이미지들을 형성하기 위한 잘 알려진 프로세스들로부터 개조되고 몇몇 측면에서는 그들과 유사하게 보이는 하나 이상의 프로세스를 이용한다. 3D 인쇄 기술들에 의해 생성되는 출력 구조물들에 있어서의 중요한 차이들은 일반적으로 (1) 3D 프린터로부터 출력 3D 인쇄 물체들을 형성하는 데 사용되는 퇴적 재료들의 조성; 및/또는 (2) 출력 3D 인쇄 물체들의 형태로 층들을 축적하기 위해 퇴적 재료의 비교적 많은 수의 연속적인(그리고 매우 얇은) 층들을 퇴적함에 있어서 "인쇄" 헤드들에 의해 이루어지는 패스(pass)들의 수에 기초한다.
다수의 분말 기반 AM 기술들이 상업화되었다. 이들은 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering, SLS)뿐만 아니라 3D 인쇄를 위한 토너 기반 2D 인쇄 기술들의 소정 개조들을 포함한다. 당업자는, 이러한 구현들 중 소정의 것에서, 소정의 복잡한 형상들의 생성을 지원하기 위해 별도의 지지 구조물들이 전형적으로 요구되지 않는다는 것을 인식한다. 이러한 프로세스들 중 소정의 것에서, 분말형 재료들이 3D 물체들로 선택적으로 압밀되며, 이때 과잉 분말은 수동으로 제거된다. SLS 프로세스에서, 예를 들어, 분말의 얇은 층이 작업공간 용기 내에 퇴적되고, 이어서 분말은 원하는 단면의 형상을 그리는 레이저 빔을 이용하여 함께 융합된다. 프로세스는 분말의 층들을 퇴적함으로써 반복되며 이에 따라 이러한 방식으로 층별로 3D 물체를 구축한다. 전형적인 토너 기반 3D 인쇄 프로세스에서, 바인더 재료(binder material)가 일반적으로 바인더를 분말의 각각의 층 상에 3D 물체의 단면의 형상으로 인쇄하는 데 사용되는 인쇄 기술에서 층들에 퇴적된 분말을 선택적으로 바인딩한다.
확장하는 수의 AM 또는 3D 인쇄 프로세스들 및 기술들이 현재 이용 가능하다. 다수의 이러한 AM 또는 3D 인쇄 프로세스들 사이의 주요한 구별 특성은 출력 3D 물체들을 생성하기 위해 층들이 퇴적되는 방식 및 출력 3D 물체들을 형성하는 데 사용되는 재료들에 있다.
AM 기술들 중 소정의 것은 (이 용어가 본 개시의 나머지 부분 전반에 걸쳐 3D 인쇄를 포함한 다양한 3D 물체 적층 및 구축 기술들을 지칭하는 데 사용될 바와 같이) 예를 들어 인가된 열을 통한 입력 재료의 선택적 레이저 용융 또는 소결과 같은 기술들을 사용하여 구축 층들을 생성하기 위해 재료들을 용융시키거나 연화시킨다. AM 제조 기술들 중 다른 것들은 분출 (잉크) 재료 "인쇄" 기술들과 같은 그러한 액체 재료들의 퇴적을 위한 기술들을 사용하여 액체 재료들을 퇴적하고 경화시킨다.
몇몇 3D 프린터들은 플라스틱을 탄소 섬유와 같은, 기재 웨브의 섬유소 시트(fibrinous sheet) 상에 부품 단면의 이미지로 인쇄하고, 이어서 나중에 많은 시트를 스태킹(stacking)하여 스택(stack) - 이는 스택이 플라스틱을 용융시키거나 경화시키기 위해 가열되고 스택이 압축된 후에 3D 물체가 될 것임 - 을 형성하는 프로세스를 사용한다. 프로세스에서의 다음 단계는 플라스틱이 함침되지 않은 섬유질 기재 시트 재료를 제거/클리닝하는 것을 포함한다. 이것은 전형적으로 샌드 블라스팅(sandblasting)으로 행해지는데, 왜냐하면 기재 재료가 인쇄 플라스틱을 갖는 기재보다 더 쉽게 제거되기 때문이다. 3D 물체를 과도하게 제거하거나 손상시킴이 없이 샌드 블라스팅하는 법이 관심사이다.
하기는 본 교시의 하나 이상의 실시예 또는 예의 몇몇 태양의 기본적인 이해를 제공하기 위해 단순화된 요약을 제시한다. 이러한 요약은 포괄적인 개관이 아니며, 본 교시의 핵심적인 또는 중요한 요소들을 식별하거나, 본 개시의 범위를 기술하고자 하는 것도 아니다. 오히려, 그의 주 목적은 단지 나중에 제시되는 상세한 설명에 대한 서문으로서 하나 이상의 개념을 단순화된 형태로 제시하는 것일 뿐이다. 추가적인 목적들 및 이점들이 도면들의 설명, 본 개시의 상세한 설명 및 청구범위에서 더 명백해질 것이다.
본 개시에서 구현되는 상기의 그리고/또는 다른 태양들 및 유용성들은 복합 기반 적층 제조의 마무리 프로세스를 개선하기 위한 시스템 및 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다. 인쇄 부품을 둘러싸는 추가적인 인쇄 패턴들로서의 의사 이미지(pseudo image)들이 복합 기재들의 원하지 않는 영역들이 원하는 인쇄 및 융합 부품으로부터 제거되는 샌드 블라스팅/제거 단계에 도움이 된다. 의사 이미지 패턴들은 예리한 코너들과 같은 연약한 부품 특징들에 대한 추가적인 보호를 제공한다. 의사 이미지 패턴들은 또한 샌드 블라스팅 프로세스가 거의 완료되는 때를 알도록 조작자 또는 자동화된 비전 시스템에 시각적 도움을 제공할 수 있다. 패턴들은 샌드 블라스팅 각도 또는 밑에 있는 부품 기하학적 구조에 대해 최적화될 수 있다. 이익들은 더 일관된 마무리에 의한 개선된 3D 물체 부품 품질, 및 자동화된 비전 시스템들을 마무리 프로세스에 추가하는 능력을 가능하게 하는 것을 포함한다. 시스템 및 방법은 또한 마무리에서 손상되는 부품들의 수를 감소시킴으로써 부품 수율을 개선할 수 있다.
본 명세서에 설명된 태양들에 따르면, 기재 재료를 인쇄 시스템을 통해 프로세스 방향으로 전송하도록 구성된 이송 서브시스템, 및 기재 재료에 인접한 적층 제조 디바이스를 포함하는, 적층 제조 복합 구조물들을 제조하기 위한 인쇄 시스템. 적층 제조 디바이스는 기재 재료의 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 중합체 이미지를 퇴적하여 기재 재료 상의 중합체 이미지를 생성하도록 구성된다. 적층 제조 디바이스는 중합체 이미지를 둘러싸도록 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 의사 이미지를 퇴적하도록 추가로 구성되고, 기재 재료는 3D 물체의 슬라이스로서 중합체 이미지 및 의사 이미지로 인쇄되며, 이때 3D 물체는 의사 이미지가 없는 복수의 슬라이스들의 스택을 포함한다.
본 명세서에 예시된 태양들에 따르면, 적층 제조 복합 구조물들을 제조하기 위한 방법은 인쇄 시스템의 이송 서브시스템으로 기재 재료를 프로세스 방향으로 전송하는 단계, 기재 재료에 인접한 인쇄 시스템의 적층 제조 디바이스로 기재 재료의 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 중합체 이미지를 선택적으로 퇴적하여 기재 재료 상의 중합체 이미지를 생성하는 단계, 및 적층 제조 디바이스로 중합체 이미지를 둘러싸도록 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 의사 이미지를 선택적으로 퇴적하는 단계를 포함한다. 기재 재료는 3D 물체의 슬라이스로서 중합체 이미지 및 의사 이미지로 인쇄되며, 이때 완성된 3D 물체는 의사 이미지가 없는 복수의 슬라이스의 스택을 포함한다.
본 명세서에 설명된 태양들에 따르면, 적층 제조 복합 구조물들을 제조하기 위한 적층 제조 시스템은 기재 재료를 프로세스 방향으로 전송하도록 구성된 이송 서브시스템, 및 기재 재료에 인접한 적층 제조 디바이스를 포함한다. 적층 제조 디바이스는 기재 재료의 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 중합체 이미지를 퇴적하여 기재 재료 상의 중합체 이미지를 생성하도록 구성된다. 적층 제조 디바이스는 중합체 이미지를 둘러싸도록 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 의사 이미지를 퇴적하도록 추가로 구성된다. 적층 제조 디바이스는 기재 재료의 이미징 영역 상에 원하는 패턴 및 미리 결정된 패턴 둘 모두로 접착제를 선택적으로 퇴적하도록 구성된 이미지 형성 디바이스, 및 이미징 영역 및 접착제 상에 중합체 분말을 적용하도록 구성된 분말 어플리케이터(powder applicator)를 포함하며, 중합체 분말은 접착제와의 상호 작용을 통해 기재 재료에 부착되어 기재 재료 상에 중합체 이미지 및 의사 이미지 둘 모두를 형성한다. 의사 이미지는 중합체 이미지보다 낮은 중합체 밀도를 가질 수 있고, 중합체 이미지보다 샌드 블라스팅에 덜 강할 수 있다. 미리 결정된 패턴은 중합체 이미지의 원하는 패턴과는 상이한 반복 패턴일 수 있다. 따라서 기재 재료는 3D 물체의 슬라이스로서 중합체 이미지 및 의사 이미지로 인쇄될 수 있으며, 완성될 때 3D 물체는 의사 이미지가 없는 복수의 슬라이스들의 스택을 포함한다.
적층 제조 시스템 및 인쇄 시스템은 또한 슬라이스들의 스택으로부터 그 상에 중합체 이미지를 갖지 않는 기재 재료 및 의사 이미지들을 클리닝하도록 구성된 3D 물체 피니셔(3D object finisher), 및 3D 물체 피니셔에 의한 클리닝을 위해 의사 이미지를 인식하도록 구성된 스캐너를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들이 본 명세서에서 설명된다. 그러나, 본 명세서에 설명되는 장치들 및 시스템들의 특징들을 포함하는 임의의 시스템이 예시적인 실시예들의 범위 및 사상에 의해 포함되는 것으로 고려된다.
개시된 장치들, 메커니즘들 및 방법들의 다양한 예시적인 실시예들이 이하의 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이며, 도면들에서 유사한 참조 번호들은 유사하거나 동일한 요소들을 지시한다.
도 1은 실시예들의 예들에 따른 3D 물체들을 인쇄하기 위한 적층 제조(AM) 시스템의 측면도이다.
도 2는 AM 시스템의 인쇄 동작 후의 예시적인 절단된 인쇄 기재 시트를 예시한다.
도 3은 AM 시스템의 인쇄 동작 후의 예시적인 미리 결정된 의사 이미지 패턴들을 예시한다.
도 4는 AM 시스템의 인쇄 동작 후의 다른 예시적인 절단된 인쇄 기재 시트를 예시한다.
도 5는 실시예들의 예들에 따른 3D 물체들을 인쇄하기 위한 다른 AM 시스템의 측면도이다.
도 6은 복합 기반 적층 제조 소잉 스킴(composite based additive manufacturing sewing scheme)을 구현하기 위한 예시적인 제어 시스템의 블록도를 예시한다.
도 7은 인쇄 시트들의 스택을 본딩하기 위해 인쇄 시트들을 소잉하기 위한 예시적인 방법의 동작을 묘사하는 흐름도이다.
본 명세서에 개시된 디바이스들, 시스템들 및 방법들의 예시적인 예들이 아래에 제공된다. 디바이스들, 시스템들 및 방법들의 실시예는 이하에서 설명되는 예들 중 임의의 하나 이상 및 그들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 아래에 설명되는 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 예시적인 실시예들은 본 개시가 완전하고 완벽하도록, 그리고 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 제공된다. 따라서, 예시적인 실시예들은 본 명세서에 설명된 바와 같은 장치들, 메커니즘들 및 방법들의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 바와 같은 모든 대안들, 수정들 및 등가물들을 포함하도록 의도된다.
처음에, 잘 알려진 시작 재료들, 처리 기술들, 컴포넌트들, 장비 및 다른 잘 알려진 상세들의 설명은 본 개시의 상세들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 단지 요약되거나 생략될 수 있다는 점을 지적한다. 따라서, 상세들이 달리 잘 알려져 있는 경우, 이러한 상세들에 관한 선택들을 제안하거나 지시하는 것은 본 개시의 응용에 맡긴다. 도면들은 기재 웨브 상에 인쇄하고 AM 제조를 위해 웨브의 개별 시트들을 자동으로 스태킹하기 위한 예시적인 방법들, 장치들 및 시스템들의 실시예들에 관련된 다양한 예들을 묘사한다.
본 명세서에서 값들의 임의의 수치 범위를 언급할 때, 그러한 범위들은 언급된 범위 최소와 최대 사이의 각각의 그리고 모든 수 및/또는 분율을 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 0.5 내지 6%의 범위는 종점(endpoint) 0.5% 및 6%에 더하여, 0.6%, 0.7% 및 0.9% 내지 5.95%, 5.97% 및 5.99%까지(이들을 포함함)의 모든 중간 값들을 명시적으로 포함할 것이다. 이것은, 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는 한, 본 명세서에서 설명되는 각각의 다른 수치적 특성 및/또는 요소 범위에 적용된다.
수량과 관련하여 사용되는 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하고, 문맥에 의해 지시되는 의미를 갖는다(예를 들어, 그것은 적어도 특정 수량의 측정과 연관된 에러의 정도를 포함한다). 특정 값과 함께 사용될 때, 그것은 또한 그 값을 드러내는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 용어 "약 2"는 또한 값 "2"를 드러내고, 범위 "약 2 내지 약 4"는 또한 범위 "2 내지 4"를 드러낸다.
용어 "매체", "웨브", "웨브 기재", "인쇄 기재" 및 "기재 시트"는 일반적으로, 미리 절단되든지 또는 웨브로 공급되든지 간에, 이미지들을 위한 종이, 중합체, 마일라(Mylar) 재료, 플라스틱의 통상 가요성의 물리적 시트 또는 다른 적합한 물리적 인쇄 매체 기재, 시트, 웨브 등을 지칭한다. 열거된 용어 "매체", "인쇄 매체", "인쇄 기재" 및 "인쇄 시트"는 또한 기술자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같이 직조 천, 부직 천, 금속 필름, 탄소 섬유 강화 재료 및 포일을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "마킹 재료"는 웨브 기재 상에 이미지를 형성하기 위해 기재 상에 이미지 형성 디바이스에 의해 퇴적된 인쇄 물질을 지칭할 수 있다. 열거된 용어 "마킹 재료"는 잉크, 토너, 금속 입자, 플라스틱, 안료, 분말, 용융 재료, 폴리아미드, 나일론, 유리 충전 폴리아미드, 에폭시 수지, 바이오계 수지, 왁스, 흑연, 그래핀, 탄소 섬유, 광중합체, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌, 폴리 젖산(PLA), 폴리비닐 알코올(PVA), ABS 필라멘트, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 고충격 폴리스티렌(HIPS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETT), 세라믹, 전도성 필라멘트 및 다른 잉크젯 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "이미지 형성 디바이스", "인쇄 디바이스" 또는 "프린터"는 디지털 복사기, 스캐너, 이미지 인쇄기, 정전 복사 디바이스, 디지털 제작 프레스, 문서 처리 시스템, 이미지 복제기, 서적 제조기, 팩시밀리기, 다기능 머신 등과 같은, 임의의 목적을 위해 인쇄 출력 기능을 수행하는 임의의 장치를 포함하며, 수개의 마킹 엔진, 공급 메커니즘, 스캐닝 조립체뿐만 아니라 종이 공급기, 피니셔 등과 같은 다른 인쇄 매체 처리 유닛을 포함할 수 있다. 이미지 형성 디바이스는 시트, 웨브, 마킹 재료 등을 처리할 수 있다. 이미지 형성 디바이스는 임의의 표면 등 상에 마크들을 배치할 수 있으며, 입력 시트들 상의 마크들을 판독하는 임의의 머신, 또는 그러한 머신들의 임의의 조합이다. 3D 프린터는 3D 물체 등을 제조할 수 있다. 도면들에 묘사된 구조물들은 간략함을 위해 묘사되지 않은 추가적인 특징들을 포함할 수 있는 반면, 묘사된 구조물들은 제거되거나 수정될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
용어 "컨트롤러"는 본 명세서에서 일반적으로 프로세스 또는 머신을 관리하거나 통제하는 하나 이상의 디바이스의 동작에 관련된 다양한 장치를 기술하는 데 사용된다. 컨트롤러는 본 명세서에 논의된 다양한 기능을 수행하기 위해 (예컨대, 전용 하드웨어를 이용하는 것과 같은) 수많은 방식으로 구현될 수 있다. "프로세서"는 본 명세서에 논의된 다양한 기능을 수행하기 위해 소프트웨어(예컨대, 마이크로코드)를 사용하여 프로그래밍될 수 있는 하나 이상의 마이크로프로세서를 이용하는 컨트롤러의 일례이다. 컨트롤러는 프로세서를 이용하여 또는 프로세서를 이용함이 없이 구현될 수 있으며, 또한 일부 기능들을 수행하기 위한 전용 하드웨어와 다른 기능들을 수행하기 위한 프로세서(예컨대, 하나 이상의 프로그래밍된 마이크로프로세서 및 관련 회로)의 조합으로서 구현될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에서 이용될 수 있는 컨트롤러 컴포넌트의 예는 종래의 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC), 및 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
예들은, 컴퓨팅 디바이스 상에서 실행될 때, 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 구현하거나 수행하는 복수의 명령어를 포함하는 적어도 하나의 머신 판독 가능 매체를 추가로 포함한다. 그러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체들일 수 있다. 제한이 아니라 예로서, 그러한 컴퓨터 판독 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광 디스크 저장 장치, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드 수단을 컴퓨터 실행 가능 명령어들 또는 데이터 구조들의 형태로 담거나 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신 접속(유선, 무선 또는 이들의 조합)을 통해 컴퓨터에 전송되거나 제공될 때, 컴퓨터는 접속을 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절히 간주한다. 따라서, 임의의 그러한 접속은 적절히 컴퓨터 판독 가능 매체로 지칭된다. 위의 것들의 조합들이 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
컴퓨터 실행 가능 명령어들은, 예를 들어, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 특수 목적 처리 디바이스로 하여금 소정의 기능 또는 기능들의 그룹을 수행하게 하는 명령어들 및 데이터를 포함한다. 컴퓨터 실행 가능 명령어들은 또한 독립 또는 네트워크 환경들에서 컴퓨터들에 의해 실행되는 프로그램 모듈들을 포함한다. 일반적으로, 프로그램 모듈들은 특정 태스크(task)들을 수행하거나 특정 추상 데이터 타입들을 구현하는 루틴들, 프로그램들, 객체들, 컴포넌트들 및 데이터 구조들 등을 포함한다. 컴퓨터 실행 가능 명령어들, 관련 데이터 구조들, 및 프로그램 모듈들은 본 명세서에 개시된 방법들의 단계들을 실행하기 위한 프로그램 코드 수단의 예들을 나타낸다. 그러한 실행 가능 명령어들 또는 관련 데이터 구조들의 특정 시퀀스는 본 명세서에 설명된 기능들을 구현하기 위한 대응하는 동작들의 예들을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 지정되지 않는 한, 용어 "물체"는 또한 부품, 요소, 피스(piece) 또는 컴포넌트를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 물체는 3D 인쇄 시스템(프린터)에 의해 개별적으로 구축되거나 실제로 구축될 3D 물체를 지칭한다. 물체는, 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 일체형 피스를 형성하기 위해 층들을 연속적으로 추가함으로써 구축된다. 일부 프린터들은, 동일한 인쇄 작업의 일부로서, 복수의 독립적인 3D 물체를 포함하는 3D 모델로부터 복수의 독립적인 피스를 구축할 수 있다. 물체는 물체 몸체에 내장된 빈 공간들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 이 점에 있어서 제한되지 않지만, 예를 들어 "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "사용", "확립", "분석", "검사" 등과 같은 용어들을 이용하는 논의들은 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들 내에 물리적(예를 들어, 전자) 양들로서 표현된 데이터를 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들, 또는 동작들 및/또는 프로세스들을 수행하기 위한 명령어들을 저장할 수 있는 다른 정보 저장 매체 내에 물리적 양들로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템 또는 다른 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작(들) 및/또는 프로세스(들)를 지칭할 수 있다.
도 1은 3D 물체들을 인쇄하기 위한 예시적인 AM 시스템(100)의 블록도이다. AM 시스템(100)은 재료 공급기(102), 이미지 형성 디바이스(104), 분말 서브시스템(106), 퓨저(fuser)(108), 센서(110), 커터(112), 이송 서브시스템(114), 스태커 서브시스템(116), 및 다양한 컴포넌트들을 접속 및 제어하는 다른 특징들과 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예시적인 컴포넌트들이 도 1에 도시되어 있지만, 다양한 대안적인 그리고 선택적인 컴포넌트들이 또한 시스템(100)과 함께 사용하기에 적합하다.
예시적인 구현들에서, 컴퓨터 보조 설계(CAD) 프로그램에 의해 생성되는 물체의 컴퓨터 3D 모델에 따라 3차원(3D) 물체가 인쇄된다. 예를 들어, CAD 프로그램은 자유형 NURBS(non-uniform rational basis spline) 프로그램일 수 있거나, CAD 프로그램은 Solid Works(등록상표)일 수 있다. AM 시스템(100)에서, 마킹 재료(예를 들어, 분말)가 이미지 형성 디바이스(104)에 의해 정의되는 바와 같은 3D 물체의 얇은 슬라이스 또는 층의 "포지티브 이미지(positive image)"에 대응하는 기재 재료(118)(또는 그의 기재 시트들) 상에 물리적 패턴으로 분말 서브시스템(106)에 의해 선택적으로 퇴적된다. 3D 물체의 각각의 슬라이스에 대해, 분말은 3D 물체가 존재하는 슬라이스 내의 위치들에 대응하는 패턴으로 부착되고, 분말은 3D 물체가 존재하지 않는 슬라이스 내의 위치들에서는 기재에 부착되지 않는다. 3D CAD 모델의 얇은 슬라이스들은 예를 들어 STL 파일 포맷으로 3D 모델로 시작하고 (독일 파르스베르크 소재의 넷팹 게엠베하(Netfabb GmbH)로부터 입수 가능한) Netfabb (R) Studio 소프트웨어의 Slice Commander 특징을 사용하여 얇은 슬라이스들을 생성함으로써 생성될 수 있다. 기재 시트들을 선택적으로 패턴화하는 이러한 사이클은 지정된 3D 부품 또는 물체를 제조하는 데 필요한 만큼 많은 추가 기재 시트에 대해 반복되며, 이때 각각의 시트는 통상적으로 3D 부품 또는 물체의 층을 나타낸다.
재료 공급기(102)는 기재 재료(118)(예를 들어, 탄소 섬유, 종이)를 롤 또는 시트 형태로 유지하고(여기서는 예를 들어 롤 형태로 도시됨), 이미지 형성 디바이스(104)로의 이송을 위해 적절한 위치에 기재 재료를 배치한다. 기재 재료(118)는 AM 시스템(100)을 통해 공급되는 기재 재료의 길이에 의해 정의되는 웨브를 유지하고 전진시키는 데 사용되는 공급 롤러들(122)과 함께 텐셔닝 메커니즘(tensioning mechanism)(120)을 포함할 수 있는 이송 서브시스템(114)을 통해 이미지 형성 디바이스(104)로 이송될 수 있다. 텐셔닝 메커니즘(120)은 기재 재료(118)를 그것이 AM 시스템의 컴포넌트들에 공급되는 것으로 교시되게 유지하도록 위치된 하나 이상의 롤러(124)를 포함할 수 있다. 기재 재료(118)의 웨브는, 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 이미지 형성 디바이스(104), 분말 서브시스템(106), 퓨저(108), 센서(110)를 포함한 AM 시스템의 모든 컴포넌트들을 통해 연장되고, 이어서 스태킹 전에 커터(112)에 의해 단일 시트들로 절단될 수 있다.
이어서 이미지 형성 디바이스(104)는 기재 재료(118) 상에 정확한 위치들에 접착제(예를 들어, 유체(126))의 패턴을 이미지별로 퇴적할 수 있다. 유체(126)는 재료의 일부 부분들은 3D 물체의 슬라이스의 포지티브 이미지로서 액체로 덮이고 재료의 일부 부분들은 그렇지 않도록 기재 재료(118) 상에 선택적으로 퇴적된다. 유체(126)의 패턴은 다양한 접근법을 통해 퇴적될 수 있다. 예를 들어, 이미지 형성 디바이스(104)는 유체를 분배하기 위한 열 잉크젯 헤드 또는 압전 잉크젯 헤드를 포함할 수 있다. 예들에서, 이미지 형성 디바이스(104)는 유체(126)를 분배하기 위해 공기 압력을 인가할 수 있다. 이미지 형성 디바이스(104)는 또한 공기 압력이 공기의 방출 또는 유체의 분배를 제어하는 데 사용되는 경우 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 선택적으로 퇴적되는 유체는 물, 또는 물의 증발을 늦추는 재료를 포함하는 수용액일 수 있다. 예를 들어, 수용액은 2-피롤리디논을 포함할 수 있다. 다른 경우들에서, 알코올과 같은 상이한 유체가 선택적으로 퇴적될 수 있다. 예를 들어, 기재 재료(118)가 물에 민감한 경우(예를 들어, 폴리비닐 알코올, PVOH), 물은 기재 재료를 뒤틀리게 하거나 용해시킬 수 있다. 그 경우에, 알코올이 선택적으로 퇴적되는 유체로서 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 선택적으로 퇴적되는 액체 유체가 기재 내로 확산되거나 과도하게 흡수되는 것을 방지하기 위해, 액체 유체를 선택적으로 퇴적하기 전에 표면 에너지 개질제 또는 방수제를 기재에 적용하는 것이 도움이 된다.
이어서 재료 공급기(102)는 기재 재료(118)를 분말 서브시스템(106)으로 이송하는데, 이 분말 서브시스템은 별개의 컴포넌트들로서 제공되거나 단일 컴포넌트로 통합될 수 있는 분말 어플리케이터(128)와 분말 제거기(130)를 포함한다. 어느 배열에서든, 분말 어플리케이터(128)는 기재 재료 상에 3D 물체 분말(예를 들어, 열가소성 분말)을 퇴적하도록 구성된다. 분말은 이미지 형성 디바이스(104)에 의해 습윤된 기재의 영역들, 즉 층 이미지들에 접착되도록 구성된다. 다시 말해서, 분말 어플리케이터(128)는 패턴화된 층 형상들이 방금 인쇄된 기재 재료(118)의 표면 상에 열가소성 분말과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 분말을 퇴적한다. 분말은 기재 재료 또는 그의 시트 상의 인쇄된 (습윤) 영역들에 점착되지만, 유체로 덮이지 않은 기재의 부분들에는 접착되지 않는다.
전형적인 응용에서, 분말 어플리케이터(128)는 분말을 수용하는 트로프(trough)를 포함할 수 있다. 트로프는 그의 밑면 상에 슬롯형 개방부(slotted opening)를 가질 수 있으며, 분말 서브시스템의 전기기계 진동기에 연결된다. 진동기는, 활성일 때, 분말로 하여금 기재가 트로프 아래로 이동하는 동안 슬롯형 개방부를 통해 하향으로 그리고 트로프 밖으로 기재 상으로 유동하게 한다. 진동기는 아래에 있는 기재 상의 패턴화된 유체의 존재를 감지하는 센서 회로를 포함할 수 있는 컨트롤러(150)에 의해 작동된다. 패턴화된 유체가 완전히 통과했을 때, 진동기는 비활성화되어 트로프로부터의 분말 유동을 중단시킬 수 있다.
분말은 다른 접근법들에 의해 선택적으로 퇴적될 수 있다. 예를 들어, 분말은 기재의 층의 일측을 분말로 넘치게 하고, 이어서 열 인쇄 헤드와 같은 적절한 디바이스로 기재의 반대측을 선택적으로 가열함으로써 선택적으로 퇴적될 수 있다. 이러한 접근법에서, 열 인쇄 헤드는 선택적으로 턴 온 또는 오프될 수 있는 가열 요소들의 고해상도 어레이를 포함한다. 가열되는 영역들에서, 분말은 용융되고 기재에 접착된다. 접착되지 않은 과잉 분말은, 예를 들어 분말 제거기(130)에 의해 과잉 분말을 진공 청소하거나 기재를 뒤집어서 과잉 분말이 중력을 통해 기재로부터 떨어지게 함으로써 제거된다.
대안적으로, 분말은 정전 복사 인쇄에서 이용되는 것과 유사한 선택적 퇴적 기술을 이용하여 퇴적될 수 있다. 이러한 접근법에서, 전하가 분말 입자들에 부여되고, 이 분말 입자들은 기재(118)를 향해 지향되고 이어서 정전기 인력 또는 반발로 인해 기재의 일부 부분들에 선택적으로 접착되지만 다른 부분들에는 접착되지 않는다. 분말 입자들은 반대 전하를 갖거나 그러한 전하를 갖는 기재 표면에 인접한 기재의 부분들에 접착되며, 동일한 전하를 갖거나 그러한 전하를 갖는 기재 표면에 인접한 기재의 부분들로부터 반발된다.
분말은 대안적으로 자기 인쇄에 이용되는 것과 유사한 선택적 퇴적 기술을 이용하여 퇴적될 수 있다. 이러한 접근법에서, 분말은 기재 층의 일부 부분들에 선택적으로 접착되지만, 분말과 기재 표면 또는 기재 표면에 인접한 기재 층 사이의 정자기 상호 작용으로 인해 다른 부분들에는 접착되지 않는다. 예를 들어, 분말은 단일 성분 자기 토너, 콜로이드 현탁액(예를 들어, 강자성 유체) 또는 2성분 토너일 수 있다. 자철석 또는 산화 제2철(FeO)과 같은 다양한 자기 안료가 이 접근법에서 토너 분말에 대해 사용될 수 있다.
위의 예들 모두에서, 분말을 선택적으로 퇴적하는 단계는 고체 분말을 기재(118)를 향해 비선택적 방식으로 지향시키는 하위 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 하위 단계는 분말로 기재의 전체 표면을 넘치게 하는 것을 포함할 수 있다. 또는 예를 들어, 정전 복사 또는 자기 예들에서, 이러한 하위 단계는 전체 기재 층을 향해 대전된 또는 자화된 분말을 보내는 것을 포함할 수 있다.
여전히 도 1을 참조하면, 이어서 분말 제거기(130)는 기재에 접착되지 않은 임의의 분말을 제거한다. 예를 들어, 기재가 분말 제거기에 인접하게 이동함에 따라 과잉 분말을 진공 청소함으로써, 분말이 기재로부터 제거될 수 있다. 전형적인 응용에서, 분말 제거기(130)는 (후술될) 사이클론에 결합된 진공 모터를 갖는 진공을 포함할 수 있다. 동작 시에, 진공은 기재에 접착되지 않은 분말을 끌어당기는 반면, 인쇄된 영역들에 적용된 분말은 유지된다. 기술자에 의해 잘 이해되는 바와 같이, 사이클론은 재사용을 위해 진공 청소된 분말을 다시 분말 어플리케이터(128)로 재순환시킬 수 있다. 소정 상황들에서, 어떤 원치 않는 분말이 여전히 기재 재료 상에 존재할 수 있기 때문에, 진공으로부터의 분말 제거의 양은 불충분할 수 있다. 이러한 이유로, 분말 제거기(130)는 기재로부터 임의의 남아 있는 과잉 분말을 제거하기 위해 진공 뒤에 에어 나이프(air knife)를 포함할 수 있다. 제거된 과잉 분말은 또한 재사용을 위해 사이클론에 의해 다시 분말 어플리케이터로 재순환될 수 있다.
분말 시스템(106)은 계속해서 동작하도록 설정될 수 있으며, 따라서 일단 기재 재료(118)가 이미지 형성 디바이스(104)를 통과하면, 기재는 분말 시스템(106)을 통해 자동으로 이동한다. 대안적으로, 이송 서브시스템(114), 이미지 형성 디바이스 및 분말 시스템(106)과 통신하는 컨트롤러(150)는 분말 어플리케이터(128) 및 분말 제거기(130) 또는 이들의 서브시스템들에게 적절한 시간에 턴 온 및 오프되도록 지시할 수 있다.
기재(118)에 분말이 적용되고 과잉 분말이 제거된 후에, 남아 있는 분말은 기재 상에 용융될 수 있으며, 따라서 분말은 기재의 인쇄된 영역들에 더 영구적으로 부착되고 이에 따라 후속 처리 단계들 동안 변위, 분열 또는 낙하로부터 보호된다. 이를 위해, 선택적인 퓨저(108)가 분말 시스템(106) 뒤에 배치될 수 있다. 퓨저(108)는 분말 제거기(130)로부터 이어지는 기재 위에, 아래에 또는 그에 인접하게 배치될 수 있다. 퓨저(108)는 예를 들어 패턴화된 분말을 용융시키고 그에 의해 기재에 고정하기에 충분한 방사, IR 또는 다른 가열 접근법일 수 있지만 이로 제한되지 않는다. 기재(118)가 분말 시스템(106) 밖으로 이동함에 따라, 퓨저(108)로부터의 열은 기재 표면 상의 분말을 용융시켜 그것이 기재에 고정되게 한다.
AM 시스템(100)은 시스템이 오작동하지 않은 것, 적절한 양의 분말이 퇴적되는 것, 기재 재료가 원하는 대로 이동하고 있는 것, 개별 기재 시트들이 원하는 대로 이동하고 있는 것, 및 프로세스의 다른 품질 보증 태양들을 보장하기 위해 센서(110)(예를 들어, 카메라와 같은 이미징 디바이스)를 선택적으로 구비할 수 있다. 센서는, 예를 들어, 컨트롤러(150)로부터의 입력에 기초하여, 또는 인쇄 재료 또는 기재 시트의 에지의 검출 시에 자동으로 동작할 수 있다.
예시적인 AM 시스템(100)에서 전술한 바와 같이, 기재 재료(118)는 이미지 형성 디바이스(104)의 앞에 장착되고 위치된다. 특정 이론에 제한되는 것은 아니지만, 기재 재료(118)의 웨브는 이미지 형성 디바이스(104), 분말 서브시스템(106), 퓨저(108), 센서(110)를 포함한 AM 시스템의 컴포넌트들 모두를 통해 연장되고, 이어서 스태킹 이전에 커터(112)에 의해 단일 시트들(132)로 절단될 수 있으며, 이때 시트들은 3D 물체의 층에 대응한다. 이러한 절단은 기재 재료(118)의 웨브로부터 단일 시트들(132)을 분리하며, 인쇄된 단일 시트들로 분리되지 않은 웨브의 절단되지 않은 부분들은 계속되고 기재 재료 폐기물(152)의 웨브로서 다시 권취될 수 있다. 기재 재료 폐기물(152)의 웨브는 스태커 서브시스템(116)에서 스태킹되는 분리된 시트들(132)을 둘러싸는 웨브의 절단되지 않은 부분들을 포함할 수 있다.
예들에서, 기재 재료(118)의 웨브는 프로세스 내의 임의의 이전 시점에 커터(112)에 의해 단일 시트들(132)로 절단될 수 있다. 예를 들어, 웨브는 결과적인 기재 시트들을 이미지 형성 디바이스(104)로 전진시키기 전에 단일 시트들로 변환될 수 있다. 마찬가지로, 단일 시트들은 이미지 형성 디바이스(104) 후에 그리고 분말 서브시스템(106) 전에, 또는 분말 서브시스템 후에 그리고 퓨저(108) 전에, 또는 퓨저 후에 그리고 센서(110) 전에 기재 재료(118)의 웨브로부터 절단될 수 있다. 예들에서, 웨브는 개별 시트들로 미리 절단될 수 있으며, 이때 시트들은 AM 시스템에 의한 개별 처리를 위해 재료 공급기에 의해 유지되는 시트들의 스택으로서 배열된다. 커터(112)는 기술자에 의해 잘 이해되는 바와 같이 기계적 기구(예를 들어, 블레이드, 펀치) 또는 다른 접근법(예를 들어, 레이저)으로 시트를 절단할 수 있다.
예들에서, AM 시스템(100)은 또한 기재 재료(118) 또는 그의 기재 시트들(132) 내에 원하는 위치들에 정합 개구들을 배치하기 위한 펀칭 디바이스(134)를 포함할 수 있다. 정합 개구들은 시트들 상에 인쇄되는 패턴화된 마킹 재료 이미지들의 정밀한 정렬을 위해 기재 시트의 위치에 대해 정밀한 미리 정의된 위치들에 배치된다. 이것은, 예를 들어, 이미지 형성 디바이스(104) 및 분말 서브시스템(106)이 배치된 동일 프레임 상에 이송 서브시스템(114)에 의해 이동되는 기재 재료(118)에 근접하게 펀칭 디바이스(134)를 장착하거나, 당업계에 잘 알려진 다른 정렬 메커니즘들을 이용하여 달성될 수 있다. 펀칭 디바이스(134)는 기재 재료로부터 정합 개구들을 포킹(poking)하는 경질 기구, 또는 기재 재료부터 정합 개구들을 절단하는 레이저 커터를 포함할 수 있다.
3D 물체를 형성하는 AM 프로세스를 완료하기 위해, 분말 인쇄 기재 시트들(132)은 그들의 정합 개구들을 통해 기재 시트들을 정렬시킴으로써 스태킹되고, 스태킹된 기재 시트들을 조합된 물체로 부착하기 위해 함께 융합될 수 있다. 이어서 코팅되지 않은 기재 재료가, 예를 들어 연마 블라스팅, 화학적 제거 또는 용해에 의해, 조합된 물체로부터 폐기물로서 제거될 수 있다. 스태커 서브시스템(116)은, 전술한 정합 개구들에 기초하여, 절단된 인쇄 기재 시트들(132)을 정합하여 스태킹하도록 구성된다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 스태커 서브시스템(116)은 정합 개구들이 스태커 서브조립체의 정합 핀들(136)에 대해 정렬된 상태로 인쇄 기재 시트들(132)을 수용하여 인쇄 시트들의 스택(138)을 형성한다.
인쇄 시트들을 스태킹한 후에, 시트들 상의 패턴화된 분말은 3D 물체로 조합 및 경질화될 수 있다. 도 1은 압축하는 경우에도 기재 시트들(132) 상의 압력을 유지하기 위한 하나 이상의 탄성 컴포넌트(예를 들어, 스프링(142))를 포함하는 압축 디바이스(140)를 포함하는 스태커 서브시스템(116)을 도시한다. 다수의 기재 시트(층)가 스태커 서브시스템(116) 내에 베드 플레이트(bed plate)(144) 상에 포개져 배치된 후에, 삽입된 기재 시트들은 저부 베드 플레이트를 향해 상부 플레이트(146)에 압력을 가하는 스프링(142)에 의해 함께 압축될 수 있다.
압축된 스택(138)은 예를 들어 오븐(154) 내에서 가열될 수 있다. 오븐(154)으로부터의 열은 열가소성 분말이 용융되게 한다. 용융된 재료는 기재 층들을 코팅한다. 이어서, 압축 디바이스(140)는, 그 안의 기재 스택(138)과 함께, 오븐으로부터 제거되고, 기재 층들은 냉각되게 된다. 냉각은 대류 냉각에 의해 촉진될 수 있으며, 여기서 스택을 둘러싼 유체의 유동에 의해 가열된 스택(138)으로부터 열이 전달된다. 유체는 팬(156)을 통한 공기 또는 다른 적합한 액체일 수 있다. 용융된 중합체 재료는 그것이 냉각됨에 따라 응고된다. 그렇게 함으로써, 기재 시트들(132)이 함께 바인딩(융합)된다. 이어서 (원하는 응고된 재료에 의해 덮이지 않은) 과잉 시트 기재가 예를 들어 에칭, 연마 블라스팅(예컨대, 3D 물체 피니셔(160)로부터의 샌드(158) 블라스팅, 비드 블라스팅(bead blasting)), 화학적 제거 또는 용해에 의해 전술한 바와 같이 폐기물로서 제거되어 클리닝된 3D 인쇄 물체(172)가 생성된다.
AM 시스템(100)에 의해 수행되는 프로세스는 하나 이상의 컨트롤러(150)를 사용하여 순서화되고 모니터링될 수 있다. 컨트롤러(150)는 인쇄될 물체의 3D 모델에 기초하여 아웃보드 컴퓨터(도시되지 않음)에 의해 생성된 구축 명령어들을 판독 및 실행할 수 있다. 예를 들어, 재료 공급기(102), 이미지 형성 디바이스(104), 분말 서브시스템(106), 퓨저(108), 센서(110), 커터(112), 이송 서브시스템(114), 펀칭 디바이스(134), 스태커 서브시스템(116), 압축 디바이스(140), 오븐(154), 팬(156), 및 3D 물체 피니셔(160)는 컨트롤러들로부터의 입력에 기초하여 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 동작할 수 있다. 따라서 컨트롤러(150)는 이미지 형성 디바이스(104)와 통신하는 것으로 도시되지만, 컨트롤러는 AM 시스템(100, 200)(도 2)의 임의의 컴포넌트와 통신할 수 있다는 것이 이해된다.
예들은 에칭 프로세스로도 지칭되는 과잉 기재 폐기물 제거/클리닝 프로세스의 확실성을 개선하는 시스템들 및 방법들을 이용한 AM 시스템(100, 200)(도 5)에 대한 개선들을 포함한다. 특정 이론에 제한되는 것은 아니지만, 논의된 과잉 기재 폐기물 제거/클리닝 프로세스는 예시적인 사용 가능 에칭 프로세스들 중 하나로서의 샌드 블라스팅에 초점을 맞출 것이다. 이 접근법은 3D 물체 고체 층 슬라이스보다 적은 중합체(예를 들어, 열가소성) 재료로 원하는 3D 물체 슬라이스 주위에 쉘 층(shell layer)으로서 의사 이미지를 인쇄하는 것을 포함한다. 이것은 이러한 의사 이미지에 도달할 때 에칭 프로세스를 느리게 한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "의사 이미지"는 완성된 3D 물체의 일부를 형성하는 3D 물체 중합체 이미지와는 상이한 인쇄 패턴을 지칭한다. 의사 이미지는 원하는 중합체 이미지가 근처에 있고 임의의 원하는 중합체 이미지의 제거를 회피하기 위해 추가의 주의를 기울여야 한다는 통지를 과잉 기재 폐기물 제거/클리닝 프로세스 동안 제공하는 쉘 또는 경계로서 인쇄 기재 시트(132) 상에 3D 물체 중합체 이미지를 둘러싸도록 인쇄될 수 있다. 다시 말해서, 의사 이미지는 폐기물 제거/클리닝 동안 제거될 수 있고, 완성된 3D 물체의 일부가 아닐 수 있다. 의사 이미지는 3D 물체 중합체 이미지보다 낮은 충전 레이트(fill rate) 또는 중합체 밀도를 가질 수 있으며, 따라서 그것은 폐기물 제거/클리닝 프로세스 동안 효율적으로 제거될 수 있다. 또한 의사 이미지는 샌드 블라스팅을 행하는 사람에 의해 인식되거나 자동화된 3D 물체 피니셔에 의해 자동으로 인식될 수 있는 3D 패턴화된 표면을 가질 수 있다. 3D 물체 피니셔(160)는 의사 이미지의 3D 패턴화된 표면을 인식하도록 구성된 스캐너(162)(예를 들어, 카메라, 비디오 레코더)를 포함할 수 있다. 사람의 눈 또는 스캐너(162)에 의한 의사 이미지의 검출로, 부품의 마무리 프로세스는 더 큰 정밀도로 3D 물체를 클리닝하도록 수정될 수 있다. 그러한 수정은 3D 물체 형상을 변경함이 없이 패턴화된 의사 이미지에 더하여 의사 이미지와 부품의 표면 사이의 임의의 적은 양의 열가소성 물질 없는 영역을 제거하기 위해 필요에 따라 제거되는 재료의 마무리 프로세스(예를 들어, 제거, 클리닝, 에칭, 샌드 블라스팅 등) 레이트를 느리게 하는 것을 포함할 수 있다. 다른 수정은 의사 이미지의 검출 시 자동 마무리로부터 수동 마무리로 전환하는 것을 포함할 수 있다. 이 접근법은 중합체(예를 들어, 열가소성)와 함께 유지되는 강한 섬유 강화 부품들을 생성한다. 중합체는 강화 때문에 훨씬 더 강하게 된 울템(Ultem) 또는 PEEK와 같은 강한 재료일 수 있다.
개선의 예로서, AM 시스템(100)은 위에서 논의된 이미지 형성 디바이스(104) 및 분말 서브시스템(106)을 갖는, 기재 재료(118)에 인접한 적층 제조 디바이스(164)를 포함한다. 이미지 형성 디바이스(104)는 위에 설명된 바와 같이 기재 재료(118)의 부분들(예를 들어, 이미징 영역) 상에 원하는 패턴으로 접착제 유체(126)를 선택적으로 퇴적할 수 있다. 분말 서브시스템(106)은 중합체 분말을 기재 재료(118) 및 접착제(126) 상에 원하는 유체 패턴으로 적용하여, 중합체 분말이 접착제와의 상호 작용을 통해 기재 재료에 부착되어, 기재 재료 상에 중합체 이미지(166)(도 2)를 생성하게 하는 분말 어플리케이터(128)를 포함한다. 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 분말 서브시스템(106)은 또한 기재 재료(118)에 부착되지 않은 임의의 적용된 중합체 분말을 제거하는 분말 제거기(130)를 포함한다. 부착되지 않은 중합체 분말의 제거는, 또한 위에서 논의된 바와 같이, 기재 재료 상에 중합체 이미지(166)를 남긴다.
여전히 도 1을 참조하면, 이미지 형성 디바이스(104)는 또한 중합체 이미지(166)를 둘러싸도록 기재 재료(118) 상에 미리 결정된 패턴(168)(도 2 내지 도 4)으로 접착제 유체(126)를 선택적으로 퇴적할 수 있다. 이어서 분말 서브시스템(106)은 중합체 분말을 분말 어플리케이터(128)로부터 기재 재료(118) 및 접착제(126) 상에 미리 결정된 유체 패턴(168)으로 적용하여, 중합체 분말이 접착제와의 상호 작용을 통해 기재 재료에 부착되어, 기재 재료 상에 의사 이미지(170)(도 2)를 생성하게 할 수 있다. 분말 제거기(130)는 기재 재료(118)에 부착되지 않은 임의의 적용된 중합체 분말을 제거하며, 그에 의해 기재 재료 상에 중합체 이미지(166)를 둘러싸는 의사 이미지(170)를 남길 수 있다. 중합체 이미지(166)는 3D 물체(172)의 일부가 되지만, 의사 이미지(170)는 결국 3D 물체 피니셔(160)에 의한 에칭, 샌드 블라스팅 또는 다른 폐기물 제거 프로세스에 의해 제거되어 의사 이미지가 없는 클리닝된 3D 물체가 생성된다.
예들에서, 적층 제조 디바이스(164)는 또한 분말 제거기(130) 하류측에 퓨저(108)를 포함할 수 있다. 퓨저(108)는 기재 재료 상의 이미지들을 안정시키기에 충분하게 중합체 이미지(166) 및 의사 이미지(170)를 적어도 부분적으로 경화시켜, 이미지들이 퓨저와 3D 물체로부터 의사 이미지를 클리닝하는 폐기물 제거/클리닝 프로세스 사이의 추가적인 처리에 의해 교란되지 않게 하도록 구성된다.
도 2는 위에서 논의된 AM 시스템(100)의 인쇄 동작 후의 예시적인 절단된 인쇄 기재 시트(132)를 예시한다. 예시적인 중합체 이미지(166)는 완전히 함침된 직사각형으로서 도시되어 있고, 예시적인 의사 이미지(170)는 미리 결정된 패턴(168)으로 부분적으로 함침된 것으로 도시되어 있다. 의사 이미지를 미리 결정된 패턴(168)으로 부분적으로 함침시키기 위해, 인쇄 구역들(예를 들어, 작은 정사각형들(174))은 분말이 접착되는 인쇄 구역들보다 훨씬 더 작은 제한된 마이크로 스폿들이 존재하도록 영역의 일부만을 인쇄하는 것(예를 들어, 하프토닝(half-toning), 더 작은 접착제 액적들)에 의해 더 적은 접착제 액체로 인쇄 헤드들에 의해 인쇄될 수 있다. 중합체 분말의 완전히 충전된 영역들보다는, 이러한 미리 결정된 패턴화된 인쇄 구역들에서, 인쇄 구역들에서 더 낮은 밀도의 의사 이미지를 생성하는 정사각형 영역당 더 적은 재료(예컨대, 더 작은 충전 비율)가 있을 수 있다. 예를 들어 위에서 논의된 바와 같은 후속 가열/가압 단계들에서, 이러한 인쇄 구역들은 완전히 중합체로 충전되거나 중합체가 함침되지는 않을 수 있다. 이것은 작은 정사각형들(174)로서 도시된 인쇄 구역들에서 의사 이미지(170)가 완전히 충전된 구역들(176)(도 4)보다 더 쉽게 샌드 블라스팅되거나, 에칭되거나, 달리 제거되지만, 인쇄 기재 시트(132)의 충전되지 않은 구역들(178)보다 여전히 더 느리게 에칭되게 한다. 부품에 투영된 바와 같은 의사 이미지(170)가 동등하게 깊은 것이 유리하지만 반드시 필요한 것은 아니다. 위의 도면에서 미리 결정된 패턴(168)은 엇갈린 것이며, 따라서 전체 의사 이미지 층을 샌드 블라스팅하는 데 대략 동일한 시간이 걸릴 것이다. 원하는 경우 이미지들을 공간적으로 분리되게 유지하기 위해 작은 버퍼로서 중합체 이미지(166)와 의사 이미지(170) 사이에 가는 간극(gap)(180)이 위치될 수 있다. 이것은 폐기물 제거/클리닝 프로세스 동안 결함 없는 중합체 이미지 표면이 의사 이미지의 임의의 부분과 부착되는 것을 방지하면서 전체 의사 이미지가 제거되는 것을 보장하는 데 도움을 줄 수 있다.
도 3은 AM 시스템의 인쇄 동작 후의 예시적인 미리 결정된 의사 이미지 패턴들(168)을 예시한다. 특정 이론에 제한되는 것은 아니지만, 기재 재료의 이미징 영역은 의사 이미지(170)를 형성하기 위해 도 3에 도시된 것들을 포함해 임의의 수의 미리 결정된 2D 패턴으로 인쇄될 수 있다. 미리 결정된 패턴들(168)은 반복 패턴들일 수 있으며, 이는 사람의 눈이 그러한 패턴들을 픽업하는 데 매우 양호하기 때문에 도움이 될 수 있다. 또한 자동화된 처리를 갖는 카메라 시스템(예를 들어, 스캐너(162), 도 1)이 또한 확률적 레이아웃보다 더 큰 민감도로 특정 패턴을 픽업하도록 프로그래밍되거나 컨트롤러(150)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(150)는 최적의 재료 제거를 보장하기 위한 에칭 시간 제한들 및 설정들에 대한 안내를 제공하기 위해 샌드 블라스팅 또는 다른 에칭과 같은 폐기물 제거/클리닝 동안 패턴들의 출현 및 사라짐을 검출하는 분석을 갖는 실시간 비디오 검출에 의해 자동화될 수 있는 패턴 검출 시스템을 포함하거나 그와 통신한다. 미리 결정된 패턴(168)은 상이한 패턴들의 조합일 수 있으며, 이는 3D 부품의 상이한 구역들을 구별하는 데 도움이 될 수 있다.
미리 결정된 패턴들(168)은, 예를 들어 적어도 1 mm 반복들을 갖고서, 사용자 또는 스캐너(162)에 의한 용이한 관찰을 위해 충분히 클 수 있다. 패턴들은 또한 그들이 AM 프로세스의 가열 및/또는 가압 스테이지들 동안 인쇄 중합체 재료의 고유 유동보다 크도록 충분히 클 수 있는데, 왜냐하면 이것은 상당한 패턴 블러링을 회피할 수 있기 때문이다. 예시적인 패턴들은 도 3에 도시된 패턴들로 제한되지 않으며, 미리 결정된 패턴들(168)은 중합체 재료 유동에 의해 블러링될 가능성이 더 적을 수 있도록 더 둥글게 될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 미리 결정된 패턴들(168)의 인쇄 구역들은 분말이 접착되는 인쇄 구역들보다 훨씬 더 작은 제한된 마이크로 스폿들이 존재하도록 영역의 일부만을 인쇄하는 것(예를 들어, 하프토닝 등)에 의해 더 적은 접착제 액체로 인쇄될 수 있다. 특정 이론에 제한되는 것은 아니지만, 분말로 미리 결정된 패턴들(168)의 구역들을 부분적으로 충전하는 데 필요한 제한된 잉킹(inking)은 하프토닝과 유사한 패턴들로 액적들을 인쇄하는 것을 포함할 수 있다. 액적들은 그들이 도트 성장 하프톤에 있거나 확률적 하프톤 패턴에서처럼 액적들로서 분포되기 때문에 그룹화될 수 있다. 도트 성장 하프톤과 같은 구역들에서의 접착제 액적들의 조합이 확률적 조합에 바람직할 수 있는데, 왜냐하면 접착제 액체가 섬유 기재 재료(118) 내로 끌릴 수 있기 때문이다. 따라서 적어도 200개 도트/인치(DPI) 또는 적어도 300 DPI 또는 적어도 300 내지 600 DPI의 하프톤-유사 도트 패턴들을 갖는 것과 같은, 미리 결정된 패턴 인쇄 구역들에서의 많은 액적의 그룹들이 사용 가능할 수 있으며, 따라서 중합체 재료는 액체 도트들에 균일하게 그리고 중합체 이미지(166)보다 낮은 밀도로 접착될 수 있다. 확률적 조합 또는 하프톤이 일관된 DPI를 갖는 것이 아니라, 미리 결정된 패턴(168)의 영역에 걸쳐 평균이 적어도 200 DPI일 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 의사 이미지(170)의 전체 중합체 밀도는 미리 결정된 패턴(168) 및/또는 미리 결정된 패턴들의 인쇄 구역들의 충전 비율만큼 중합체 이미지(166)보다 낮을 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "하프톤"은 크기 또는 간격이 변하는 도트들의 사용을 통해 연속-톤 이미지처럼 보이게 만드는 기술로 제한되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 하프톤들은 또한 하프톤들과 유사한 패턴들을 지칭할 수 있다. 하프톤들과 유사한 기술은 AM 시스템 및 방법이 픽셀 위치들에 대한 입력 레벨들의 하프톤 매핑으로 인식될 수 있는 바와 같은 모든 이용 가능한 픽셀 위치들을 충전하지 않을 수 있는 옵션을 포함한다. 예들은 그렇지 않으면 인식된 하프톤의 일부로서 간주되지 않을 수 있는 순서화된 또는 반-순서화된 패턴을 사용할 수 있다. 선호되는 도트들의 순서화가 있을 수 있으며, 그것은 액적들의 국지적 배열 및 그러한 액적들의 전체 커버리지에 의존할 수 있다. 가시 범위들에 걸친 구조의 태양들에 대한 최적화는 인쇄로부터의 의도되지 않은 구조들이 어떻게 현상 및 에칭에 영향을 미칠 수 있을지 외에는 아마도 중요하지 않다.
도 4는 AM 시스템의 인쇄 동작 후의 다른 예시적인 절단된 인쇄 기재 시트(132)를 예시한다. 의사 이미지(170)는 중합체 이미지(166)의 인쇄 밀도보다 낮은 밀도를 갖는 작은 정사각형들(174) 또는 다른 작은 인쇄 구역들을 포함할 수 있다. 인쇄 구역들 중 일부는 도 2에 도시된 작은 정사각형들의 더 낮은 인쇄 밀도, 및 중합체 이미지(166)의 더 높은 더 완전히 충전된 인쇄 밀도보다 큰 인쇄 밀도를 갖는 더 완전히 충전된 인쇄 구역들(176)일 수 있다. 예를 들어 중합체 이미지(166)의 코너들 또는 다른 예리한 특징부들 주위의, 더 완전히 충전된 인쇄 구역들(176)의 배치는 예리한 특징부들의 더 큰 보호를 제공할 수 있다. 중합체 이미지(166)의 예리한 특징부들(예를 들어, 코너들(182)) 주위에 샌드 블라스팅 스톱을 배치하고 아마도 그러한 구역들에 대한 중합체의 커버리지를 증가시킴으로써, 예리한 특징부들은 정상적인 샌드 블라스팅 동안 보호되고 클리닝 프로세스의 맨 끝에서 추가의 노출에 의해서만 노출될 수 있다. 이것은, 예를 들어 하나 초과의 방향으로부터의 샌드 블라스팅으로부터의, 예리한 특징부들의 추가의 노출의 가능성을 완화시키는 것을 도울 수 있다.
특정 이론에 제한되는 것은 아니지만, 물체 슬라이스 중합체 이미지(166)의 코너들(182)은 불균일한 샌드 블라스팅으로부터 코너들을 보호하기 위해 샌드 블라스팅하기가 더 어려운 인쇄 구역들(176)(중합체 이미지보다 에칭하기가 여전히 더 쉬움)에 의해 둘러싸인다. 상이한 각도 방향들로부터 에칭 또는 샌드 블라스팅할 때 발생할 수 있는 불균일한 샌드 블라스팅으로부터 코너들(182)을 보호하기 위한 다른 옵션들은 에칭 시간을 증가시키기 위해 더 완전히 충전된 인쇄 구역들(176)을 더 두껍게 만드는 것을 포함한다. 패턴들 인쇄 구역들(176)에서의 중합체 충전의 레벨은 폐기물 제거/클리닝 프로세스의 다양한 태양에 대해 수정될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 패턴/충전 비율은 하나의 방향으로부터만 도달될 수 있는 더 내부의 구역과 같은, 부품의 다른 부분들에 의해 제한될 수 있는 바와 같이 부품(예를 들어, 중합체 이미지 형상) 자체에 기초하여 상이한 샌드 블라스팅 각도들을 고려하도록 수정될 수 있다. 다른 예로서, 패턴들/충전 비율은 내부가 샌드 블라스팅되는 동안 더 많은 보호를 필요로 할 수 있는 내부 주위의 구역들을 고려하도록 수정될 수 있다.
도 1을 참조하여 논의된 바와 같이, 적층 제조 디바이스(164)는 이미지 형성 디바이스(104) 및 분말 서브시스템(106)을 포함하며, 이때 분말 서브시스템(106)은 분말 어플리케이터(128) 및 분말 제거기(130)를 포함한다. 또한, 적층 제조 디바이스(164)는 분말 제거기(130) 하류측에 퓨저(108)를 포함할 수 있다. 적층 제조 디바이스(164) 요소들 각각이 단수 유닛들로서 논의될 수 있지만, 요소들은 그렇게 제한되지 않으며 하나 초과의 각자의 유닛을 포함할 수 있다. 예로서, 도 5는 AM 시스템(100)과 유사한 AM 시스템(200)을 도시하며, 적층 제조 디바이스(164)의 컴포넌트들은 복수의 유닛들을 갖는다.
특히, 적층 제조 디바이스(164)는 제1 AM 디바이스 섹션(202), 및 프로세스 방향으로 제1 AM 디바이스 섹션 하류측에 있는 제2 AM 디바이스 섹션(204)을 포함할 수 있다. 특정 이론에 제한되는 것은 아니지만, 프로세스 방향은 재료 공급기(102)로부터 스태커 서브시스템(116)으로의 기재 재료(118)의 구성 프로세스 방향일 수 있다. 프로세스 방향은 또한 본 명세서에서 예로서 논의된 바와 같이 일반적으로 가열, 가압, 냉각 및 제거/클리닝을 포함한, 인쇄 시트들의 스택(138)에 대한 추가의 구성 처리 단계들을 포함할 수 있다. 이러한 구성 프로세스 방향은 프로세스 또는 교차 프로세스 방향으로 앞뒤로 오가는 헤드들의 이동 방향과 같은, AM 시스템(100, 200) 내의 컴포넌트들의 프로세스 방향들과는 상이할 수 있다.
제1 AM 디바이스 섹션(202)은 제1 이미지 형성 디바이스 유닛(206), 제1 분말 어플리케이터 유닛(208) 및 제1 분말 제거기 유닛(210)을 포함할 수 있다. 제1 이미지 형성 디바이스 유닛(206)은 이미지 형성 디바이스(104)의 일부이고, 기재 재료(118)의 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 제1 접착제를 선택적으로 퇴적하도록 구성된다. 제1 분말 어플리케이터 유닛(208)은 분말 어플리케이터(128)의 일부이고, 이미징 영역 및 제1 접착제 상에 중합체 분말을 적용하도록 구성된다. 중합체 분말은 이미징 영역에서 중합체 이미지(166)를 형성하기 위해 제1 접착제와의 상호 작용을 통해 기재 재료(118)에 부착될 수 있다. 제1 분말 제거기 유닛(210)은 분말 제거기(130)의 일부이고, 기재 재료(118)에 부착되지 않은 임의의 적용된 중합체 분말을 제거하여, 기재 재료 상에 중합체 이미지(166)를 생성하도록 구성된다. 제1 AM 디바이스 섹션(202)은 또한 퓨저(108)의 일부인 제1 퓨저 유닛(212)을 포함할 수 있다. 제1 퓨저 유닛(212)은 기재 재료 상의 이미지를 안정시키기에 충분하게 중합체 이미지(166)를 적어도 부분적으로 경화시켜, 이미지가 퓨저 유닛과 3D 물체로부터 의사 이미지를 클리닝하는 폐기물 제거/클리닝 프로세스 사이의 추가 처리에 의해 교란되지 않게 하도록 구성된다.
제2 AM 디바이스 섹션(204)은 제2 이미지 형성 디바이스 유닛(214), 제2 분말 어플리케이터 유닛(216) 및 제2 분말 제거기 유닛(218)을 포함할 수 있다. 제2 이미지 형성 디바이스 유닛(214)은 이미지 형성 디바이스(104)의 다른 부분이고, 중합체 이미지(166)를 둘러싸도록 기재 재료(118)의 이미징 영역 상에 미리 결정된 패턴(168)으로 제2 접착제를 선택적으로 퇴적하도록 구성된다. 제2 분말 어플리케이터 유닛(216)은 분말 어플리케이터(128)의 다른 부분이고, 중합체 이미지(166)를 둘러싸도록 미리 결정된 패턴(168) 상에 제2 분말을 적용하여 기재 재료(118) 상에 의사 이미지(170)를 형성하도록 구성된다. 제2 분말 제거기 유닛(218)은 분말 제거기(130)의 다른 부분이고, 기재 재료(118)에 부착되지 않은 임의의 적용된 제2 분말을 제거하여, 기재 재료 상에 중합체 이미지를 둘러싸는 의사 이미지(170)를 생성하도록 구성된다. 제2 AM 디바이스 섹션(204)은 또한 퓨저(108)의 일부인 제2 퓨저 유닛(220)을 포함할 수 있다. 제2 퓨저 유닛(220)은 기재 재료 상의 이미지들을 안정시키기에 충분하게 중합체 이미지(166) 및 의사 이미지(170)를 적어도 부분적으로 경화시켜, 이미지들이 퓨저 유닛과 3D 물체로부터 의사 이미지를 클리닝하는 폐기물 제거/클리닝 프로세스 사이의 추가적인 처리에 의해 교란되지 않게 하도록 구성된다.
제2 접착제 또는 제2 분말은 어떤 방식으로 중합체 이미지와는 상이한 의사 이미지(170)를 생성하기 위해, 각각, 제1 접착제 또는 제1 분말과는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 접착제 및/또는 제2 분말은 액체와 분말의 조합이 의사 이미지(170)가 중합체 이미지와는 상이한 컬러이게 하는 속성들을 가질 수 있다. 제2 분말은 밝은 또는 형광 컬러(예를 들어, 황색, 오렌지색, 녹색, 적색, 핑크색)와 같은 상이한 컬러일 수 있다. 이것은 임의의 중합체 이미지의 원치 않는 제거를 회피하면서, 의사 이미지 및 그 상에 중합체 이미지를 갖지 않는 기재 재료의 최적의 폐기물 제거를 위해 의사 이미지(170)를 인식하는 사용자 또는 스캐너(162)에 유리할 수 있다. 인쇄 중합체 잉크들에 대한 컬러 능력을 갖는 AM 시스템(200)에 대해, 의사 이미지(170)의 외부 및 내부 인쇄 구역들(예를 들어, 정사각형들)에 대한 추가적인 콘트라스트를 생성함으로써 패턴에 대한 콘트라스트가 컬러로 향상될 수 있다.
도 6은 AM 시스템들(100, 200) 내의 예시적인 디바이스들을 자동으로 제어하기 위한 명령어들을 실행하기 위한 컨트롤러(150)의 블록도를 예시한다. 예시적인 컨트롤러(150)는 도 1 및 도 5에 도시되고 도 7에서 더 상세히 후술되는 것과 같은 시스템에서 AM 3D 물체 형성 프로세스를 실행하기 위한 컨트롤러에 입력을 제공하거나 그의 컴포넌트일 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)은 사용자가 그에 의해 예시적인 제어 시스템(150)과 통신할 수 있는 동작 인터페이스(310)를 포함할 수 있다. 동작 인터페이스(310)는 AM 3D 물체 형성 시스템(100, 200)과 관련된 국지적으로 액세스 가능한 사용자 인터페이스일 수 있다. 동작 인터페이스(310)는 사용자가 예시적인 제어 시스템(150)에 정보를 입력할 수 있게 할 수 있는 제어 디바이스들 및/또는 컴퓨팅 디바이스들에 공통인 하나 이상의 종래의 메커니즘으로서 구성될 수 있다. 동작 인터페이스(310)는 예를 들어 종래의 키보드, "소프트" 버튼들을 갖는 또는 호환 가능 스타일러스와 함께 사용하기 위한 다양한 컴포넌트들을 갖는 터치스크린, 사용자가 그에 의해 음성 인식 프로그램에 의해 "번역"될 구두 커맨드들을 예시적인 제어 시스템(150)에 제공할 수 있는 마이크로폰, 또는 사용자가 그에 의해 특정 동작 명령어들을 예시적인 제어 시스템(150)에 통신할 수 있는 다른 유사한 디바이스를 포함할 수 있다. 동작 인터페이스(310)는 예시적인 제어 시스템(150)이 그와 관련되는 AM 시스템(100, 200) 상에 장착되거나, 그에 통합되거나, 그와 관련되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)의 일부 또는 기능일 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)은 예시적인 제어 시스템(150)을 개별적으로 동작시키기 위한, 그리고 예시적인 제어 시스템(150)이 그와 연관될 수 있는 AM 시스템(100, 200)으로 복합 기반 층 형성 스킴들 및 폐기물 제거/클리닝 스킴들을 구현하는 것을 포함해, AM 3D 물체 형성을 위한 제어 및 동작 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 로컬 프로세서(320)를 포함할 수 있다. 프로세서(들)(320)는 예시적인 제어 시스템(150)의 특정 기능, 및 예시적인 제어 시스템(150)을 이용한 AM 3D 물체 형성 프로세스 및/또는 폐기물 제거/클리닝의 제어를 지시하기 위한 명령어들을 해석 및 실행하는 적어도 하나의 종래의 프로세서 또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)은 하나 이상의 데이터 저장 디바이스(330)를 포함할 수 있다. 그러한 데이터 저장 디바이스(들)(330)는 예시적인 제어 시스템(150), 그리고 특히 프로세서(들)(320)에 의해 사용될 데이터 또는 동작 프로그램들을 저장하는 데 사용될 수 있다. 데이터 저장 디바이스(들)(330)는 예를 들어 예시적인 제어 시스템(150)이 그와 관련되는 AM 시스템에서 3D 물체들을 생성하기 위한 하나 이상의 3D 물체 모델에 관한 정보를 저장하는 데 사용될 수 있다. 저장된 3D 물체 모델 정보는 2D 슬라이스들의 일련의 층들의 인쇄, 및 본 명세서에서 예로서 일반적으로 설명되는 방식으로 3D 물체를 형성하기 위한 웨브 시트 처리를 위한 데이터로 이전될 수 있다.
데이터 저장 디바이스(들)(330)는 업데이트 가능한 데이터베이스 정보를 저장할 수 있고, 예를 들어 프로세서(들)(320)에 의한 AM 시스템 동작들의 실행을 위한 명령어들을 개별적으로 저장할 수 있는 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 다른 타입의 동적 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 데이터 저장 디바이스(들)(330)는 또한 프로세서(들)(320)에 대한 정적 정보 및 명령어들을 저장하는 종래의 판독 전용 메모리(ROM) 디바이스 또는 다른 타입의 정적 저장 디바이스를 포함할 수 있는 ROM을 포함할 수 있다. 게다가, 데이터 저장 디바이스(들)(330)는 예시적인 제어 시스템(150)에 통합될 수 있거나, 클라우드 기반 데이터 저장 컴포넌트들로서를 포함해, 예시적인 제어 시스템(150) 외부에 제공되고 그와 유선 또는 무선 통신할 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)은 적어도 하나의 데이터 출력/디스플레이 디바이스(340)를 포함할 수 있으며, 이는 예시적인 제어 시스템(150)이 그와 관련될 수 있는 AM 시스템(100, 200)의 GUI 상의 디스플레이 스크린을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 사용자에게 정보를 출력하는 하나 이상의 종래의 메커니즘으로서 구성될 수 있다. 데이터 출력/디스플레이 디바이스(340)는 시스템들 내의 복수의 별개의 처리 스테이션 또는 서브시스템 중 하나 이상에서의 하나 이상의 개별적으로 제어되는 컴포넌트들의 동작을 포함해, 예시적인 제어 시스템(150)이 그와 관련될 수 있는 AM 시스템에 의해 수행되는 3D 물체 형성 동작의 상태를 사용자에게 표시하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 10 mm 미만, 5 mm 미만 또는 심지어 1 mm 미만의 반복들을 포함한, 더 작은 반복들을 갖는 미리 결정된 패턴들(168)은 스캐너(162)에 의해 여전히 검출될 수 있고, 3D 물체(172)를 마무리하기 위한 조작자에 의한 사용을 위해 디스플레이 디바이스(340) 상에 더 명확하게 패턴을 디스플레이하도록 제어 시스템(150)을 통해 시각적으로 향상될 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)은 예시적인 제어 시스템(150)이 그에 의해 3D 물체 피니셔(160)와 같은 예시적인 제어 시스템 외부에 있을 수 있는 컴포넌트들과 통신할 수 있는 하나 이상의 별개의 외부 통신 인터페이스(350)를 포함할 수 있다. 외부 통신 인터페이스들(350) 중 적어도 하나는 3D 물체 형성 동작들에서 제어 기능들의 실행을 위한 모델링 정보를 저장하는 외부 CAD/CAM 디바이스를 연결하는 것을 지원하기 위한 입력 포트로서 구성될 수 있다. 예시적인 제어 시스템(150)과 외부 및/또는 관련 컴포넌트들 사이의 유선 또는 무선 통신을 제공하기 위한 임의의 적합한 데이터 연결은 도시된 외부 통신 인터페이스(350)에 의해 포함되는 것으로 고려된다.
예시적인 제어 시스템(150)은 이전된 3D 물체 모델링 정보에 따라 인-프로세스 3D 물체에 대한 일련의 2D 슬라이스들(예를 들어, 그 상에 중합체 이미지(166) 및 의사 이미지(170)를 갖는 인쇄 기재 시트들(132))을 생성하는 기재 재료(118) 상의 이미지 형성 프로세스를 제어하는 데 사용될 수 있는 이미지 형성 제어 디바이스(360)(예를 들어, 이미지 형성 디바이스(104), 분말 서브시스템(106), 퓨저(108), 적층 제조 디바이스(164), 제1 AM 디바이스 섹션(202), 제2 AM 디바이스 섹션(204))를 포함할 수 있다. 기재 재료(118)는 적층 제조 디바이스(164) 및/또는 이미지 형성 디바이스(104), 분말 서브시스템(106) 및 퓨저(108)를 통해 공급되어 이미지 형성 제어 디바이스(360)의 제어 하에 그 상에 마킹 재료 이미지들이 형성되게 할 수 있다. 기재 재료는 인쇄 기재 웨브로서 분말 서브시스템(106) 또는 적층 제조 디바이스들(164)을 빠져나가고, 인쇄 시트들의 스택(138)을 구성하기 위해 절단되고 자동으로 스태킹될 수 있다. 이미지 형성 제어 디바이스(360)는 데이터 저장 디바이스들(330) 중 하나 이상에 결합된 프로세서(320)의 일부 또는 기능으로서 동작할 수 있거나, 예시적인 제어 시스템(150) 내의 별개의 독립형 컴포넌트 모듈 또는 회로로서 동작할 수 있다. 프로세서(320) 또는 이미지 형성 제어 디바이스(360) 중 어느 하나는 AM 시스템(100, 200)에서 기재 재료(118) 상의 의사 이미지 인쇄 스킴을 포함한 층별 2D 슬라이스 재료 층 인쇄 스킴을 결정하고 실행하기 위해 입력 3D 물체 모델 정보를 파싱할 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)은 데이터 저장 디바이스들(330) 중 하나 이상에 결합된, 또는 예시적인 제어 시스템(150) 내의 별개의 독립형 컴포넌트 모듈 또는 스테이션으로서의 웨브 시트 처리 제어 디바이스(370)를 포함할 수 있다. 인쇄 기재 재료 웨브가 웨브 시트 절단, 전달 및 스태킹을 위해 사용되도록 의도되는 경우에, 동일한 예시적인 제어 시스템(150)은, 커터(112) 및 스태커 서브시스템(116)을 통해, 웨브 시트 절단 및 스태킹 프로세스를 제어하는 데 사용 가능할 수 있다. 그러한 경우에, 커터(112)는 인쇄 기재 시트(132)가 커터를 지나 공급될 때 그것을 기재 웨브로부터 분리하기 위해, 인쇄 층 시트들을 스태커 서브시스템(116) 위로 전달하기 위해(예를 들어, 이동시키기 위해, 전송하기 위해), 그리고 나중 사용을 위해 인쇄 층 시트들을 스택(138)으로서 정밀 정렬로 스태킹하기 위해 이송 서브시스템(114)과 함께 사용 가능할 수 있다. 웨브 시트 처리 제어 디바이스(370)는 기재 웨브가 그로부터 인쇄 기재 시트들(132)을 절단하기 위해 커터(112)에 공급되는 레이트를 제어할 수 있다. 스택(138)의 가열, 가압 및 추가 처리는 이미지 형성 프로세스 및 웨브 시트 처리를 늦추지 않기 위해 필요에 따라 후속적으로 오프라인으로 제공될 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)은 적층된 지지 컴포넌트 구조 - 의사 이미지(170) 및 그 상에 중합체 이미지를 갖지 않는 재료 기재를 포함함 - 를 제거하고 3D 물체를 표면 마무리할 수 있는 감법 기계가공 프로세스(subtractive machining process)에서 절단된 인쇄 시트 슬라이스들의 처리된 스택에 대해 최종 3D 물체 성형 스킴을 실행하기 위한 3D 물체 피니셔 제어 디바이스(380)를 포함할 수 있다. 위에 열거된 다른 별개의 제어 디바이스들에서와 같이, 3D 물체 피니셔 제어 디바이스(380)는 마무리 디바이스 동작들을 실행하기 위해 하나 이상의 데이터 저장 디바이스(330)에 결합된 프로세서(320)의 일부 또는 기능으로서 동작할 수 있거나, 예시적인 제어 시스템(150) 내의 별개의 독립형 컴포넌트 모듈 또는 회로로서 동작할 수 있다.
예시적인 제어 시스템(150)의 다양한 컴포넌트들 모두는, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 데이터/제어 버스(390)에 의해, 내부적으로, 그리고 하나 이상의 AM 물체 형성 디바이스 및/또는 그의 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 이러한 데이터/제어 버스들(390)은 예시적인 제어 시스템(150)의 다양한 컴포넌트들 사이의 유선 또는 무선 통신을 제공할 수 있는데, 이는 그러한 컴포넌트들 모두가 예시적인 제어 시스템(150)이 그와 관련될 수 있는 AM 시스템(100, 200) 내에 일체로 수용되는지 또는 달리 그 외부에 있고 그에 연결되는지에 무관하다.
도 6에 통합 유닛으로서 도시되어 있지만, 예시적인 제어 시스템(150)의 다양한 개시된 요소들은 단일 유닛에 통합되거나 예시적인 제어 시스템의 단일 유닛 외부에 있고 그와 유선 또는 무선 통신하는 개별 컴포넌트들 또는 컴포넌트들의 조합들로서 서브시스템들의 임의의 조합으로 배열될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 다시 말해서, 통합 유닛으로서의 또는 지지 유닛으로서의 어떠한 특정 구성도 도 6의 도시에 의해 암시되지 않아야 한다. 또한, 예시적인 제어 시스템(150)에 관하여 본 개시에서 제공되는 상세들의 이해의 용이함을 위해 개별 유닛들로서 도시되어 있지만, 개별적으로 도시된 컴포넌트들 중 임의의 것, 그리고 특히 도시된 제어 디바이스들 각각의 설명된 기능들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 저장 디바이스(들)(330)에 연결되고 그와 통신하는 하나 이상의 프로세서(320)에 의해 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
개시된 실시예들은 AM 시스템(100, 200)으로 적층 제조 복합 구조물을 제조하기 위한 예시적인 방법을 포함할 수 있다. 도 8은 복합 기반 적층 제조 동안의 그러한 예시적인 AM 처리 방법의 흐름도를 예시하며, 이는 단계 S400에서 시작하고 단계 S410으로 진행한다.
단계 S410에서, 이송 서브시스템(114)은 이미징 영역을 갖는 기재 재료를 재료 공급기(102)로부터 적층 제조 시스템(100, 200)을 통해 프로세스 방향으로 전송한다. 방법의 동작은 단계 S420으로 진행하며, 여기서 기재 재료에 인접한 AM 시스템의 적층 제조 디바이스가 중합체 이미지를 기재 재료의 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 선택적으로 퇴적하여 기재 재료 상의 중합체 이미지를 생성한다. 단계 S420은 이미지 형성 디바이스로 기재 재료의 이미징 영역 상에 접착제를 원하는 패턴으로 선택적으로 퇴적하는 것, 및 분말 어플리케이터를 통해 이미징 영역 상에 중합체 분말을 적용하여 접착제와의 상호 작용을 통해 기재 재료에 중합체 분말을 부착하는 것을 포함할 수 있다. 방법의 동작은 단계 S430으로 진행한다.
단계 S430에서, 적층 제조 디바이스는 중합체 이미지를 둘러싸도록 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 의사 이미지를 선택적으로 퇴적한다. 기재 재료는 3D 물체의 인쇄 슬라이스로서 중합체 이미지 및 의사 이미지로 인쇄된다. 단계 S430은 이미지 형성 디바이스로 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 접착제를 선택적으로 퇴적하는 것, 및 분말 어플리케이터를 통해 미리 결정된 패턴 상에 중합체 분말을 적용하여 접착제와의 상호 작용을 통해 중합체 분말을 기재에 부착하는 것을 포함할 수 있다. 단계 S420에서의 중합체 이미지의 퇴적과 단계 S430에서의 의사 이미지의 퇴적은 동일한 인쇄 동작에서 또는 상이한 인쇄 동작들에서 동시에, 거의 동시에 또는 임의의 처리 순서로 발생할 수 있다는 것이 이해된다.
도 7에 도시된 방법의 동작은 단계 S440으로 진행하며, 여기서 스태커 서브시스템이 인쇄 슬라이스를 다른 인쇄 슬라이스들과 함께 스태킹하여 슬라이스들의 스택을 형성한다. 동작은 스택이 완성될 때까지 스택을 추가적인 인쇄 층 슬라이스들로 증대시키기 위해 다시 단계 S410으로 반복될 수 있다. 이어서 스택은 가열, 압축 및 클리닝과 같은 후속 처리를 위해 준비된다. 클리닝을 위해, 방법의 동작은 단계 S450으로 진행하며, 여기서 3D 물체 피니셔가 슬라이스들의 스택으로부터 의사 이미지 및 그 상에 중합체 이미지를 갖지 않는 기재 재료를 제거하여, 3D 물체를 생성한다. 단계 S450 이후의 3D 물체는 의사 이미지가 없는 슬라이스들의 스택을 포함하는 클리닝된 3D 물체이다.
실행 가능한 방법 단계들의 예시적인 도시된 시퀀스는 단계들에서 설명된 기능들을 구현하기 위한 동작들의 대응하는 시퀀스의 일례를 나타낸다. 예시적인 도시된 단계들은 개시된 실시예들의 목적을 실행하기 위해 임의의 합리적인 순서로 실행될 수 있다. 임의의 특정 방법 단계가 임의의 다른 방법 단계의 실행에 필요한 전제 조건인 것으로 합리적으로 간주되는 경우를 제외하고는, 방법의 개시된 단계들에 대한 어떠한 특정 순서도 도 7에서의 도시 및 수반되는 설명에 의해 반드시 암시되지는 않는다. 개별 방법 단계들은 순차적으로, 또는 동시 또는 거의 동시 타이밍에 병렬로 수행될 수 있다. 또한, 도시되고 설명된 방법 단계들 모두가 본 개시에 따른 임의의 특정 스킴에 포함될 필요는 없다.
당업자는 개시된 주제의 다른 실시예들이 많은 상이한 구성에서 3D 잉킹 시스템에 공통인 많은 타입의 이미지 형성 요소들로 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 단일-패스 마킹 재료 퇴적이 논의된 실시예들에서 도시되지만, 예들은 3D 물체 형성 시스템들 및 방법들을 포함한 다중-패스 시스템들 및 방법들에 적용될 수 있다. 또한, 논의된 실시예들에서 단면 인쇄가 도시되지만, 예들은 다면 인쇄에 적용될 수 있다. 이들은 개시된 스킴들에 따라 수행될 수 있는 변형들의 비제한적인 예들이라는 것이 이해되어야 한다. 다시 말해서, 어떠한 특정한 제한적인 구성도 위의 설명 및 첨부 도면들로부터 암시되도록 의도되지 않는다.
위에서 개시된 그리고 다른 특징들 및 기능들, 또는 그의 대안들 중 다수가 바람직하게 많은 다른 상이한 시스템들 또는 응용들로 조합될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 또한, 거기에서의 다양한 현재 예견되지 않는 또는 예상되지 않는 대안들, 수정들, 변형들 또는 개선들이 나중에 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 적층 제조 복합 구조물(additive manufactured composite structure)들을 제조하기 위한 인쇄 시스템으로서,
    기재 재료(substrate material)를 상기 인쇄 시스템을 통해 프로세스 방향으로 전송하도록 구성된 이송 서브시스템; 및
    상기 기재 재료에 인접한 적층 제조 디바이스 - 상기 적층 제조 디바이스는 상기 기재 재료의 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 중합체 이미지를 퇴적하여 상기 기재 재료 상의 상기 중합체 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 적층 제조 디바이스는 상기 중합체 이미지를 둘러싸도록 상기 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 의사 이미지(pseudo image)를 퇴적하도록 추가로 구성되고, 상기 기재 재료는 3D 물체의 슬라이스로서 상기 중합체 이미지 및 상기 의사 이미지로 인쇄되고, 상기 3D 물체는 상기 의사 이미지가 없는 복수의 상기 슬라이스들의 스택(stack)을 포함함 - 를 포함하는, 인쇄 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적층 제조 디바이스는,
    상기 기재 재료의 상기 이미징 영역 상에 상기 원하는 패턴 및 상기 미리 결정된 패턴 둘 모두로 접착제를 선택적으로 퇴적하도록 구성된 이미지 형성 디바이스, 및
    상기 이미징 영역 및 상기 접착제 상에 중합체 분말을 적용하도록 구성된 분말 어플리케이터(powder applicator) - 상기 중합체 분말은 상기 접착제와의 상호 작용을 통해 상기 기재 재료에 부착되어 상기 기재 재료 상에 상기 중합체 이미지 및 상기 의사 이미지 둘 모두를 형성함 - 를 포함하는, 인쇄 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적층 제조 디바이스는 제1 AM 디바이스 섹션, 및 상기 프로세스 방향으로 상기 제1 AM 디바이스 섹션 하류측에 있는 제2 AM 디바이스 섹션을 포함하고,
    상기 제1 AM 디바이스 섹션은 상기 기재 재료의 상기 이미징 영역 상에 상기 원하는 패턴으로 제1 접착제를 선택적으로 퇴적하도록 구성된 제1 이미지 형성 디바이스, 상기 이미징 영역 및 상기 제1 접착제 상에 중합체 분말을 적용하도록 구성된 제1 분말 어플리케이터 - 상기 중합체 분말은 상기 제1 접착제와의 상호 작용을 통해 상기 기재 재료에 부착되어 상기 이미징 영역에 상기 중합체 이미지를 형성함 -, 및 상기 기재 재료에 부착되지 않은 임의의 상기 적용된 중합체 분말을 제거하여, 상기 기재 재료 상의 상기 중합체 이미지를 생성하도록 구성된 제1 분말 제거기를 포함하고,
    상기 제2 AM 디바이스 섹션은 상기 중합체 이미지를 둘러싸도록 상기 기재 재료의 상기 이미징 영역 상에 상기 미리 결정된 패턴으로 제2 접착제를 선택적으로 퇴적하기 위한 제2 이미지 형성 디바이스, 상기 중합체 이미지를 둘러싸도록 상기 미리 결정된 패턴 상에 제2 분말을 적용하여 상기 기재 재료 상에 상기 의사 이미지를 형성하도록 구성된 제2 분말 어플리케이터, 및 상기 기재 재료에 부착되지 않은 임의의 상기 적용된 제2 분말을 제거하여, 상기 기재 재료 상의 상기 중합체 이미지를 둘러싸는 상기 의사 이미지를 생성하도록 구성된 제2 분말 제거기를 포함하는, 인쇄 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 의사 이미지는 상기 중합체 이미지보다 샌드 블라스팅(sand blasting)에 덜 강한, 인쇄 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 의사 이미지는 상기 중합체 이미지와는 상이한 컬러인, 인쇄 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 패턴은 상기 중합체 이미지의 상기 원하는 패턴과는 상이한 반복 패턴을 포함하는, 인쇄 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반복 패턴은 적어도 1 mm마다 반복되는, 인쇄 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 반복 패턴은 적어도 200개 도트/인치를 갖는 하프톤 도트 패턴(halftone dot pattern)으로 상기 중합체가 함침된 인쇄 부분들을 포함하는, 인쇄 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 의사 이미지는 상기 중합체 이미지보다 낮은 중합체 밀도를 갖는, 인쇄 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미리 결정된 패턴은 하프톤 패턴을 포함하는, 인쇄 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 중합체 이미지는 외부 코너 부분을 포함하고, 상기 의사 이미지는 상기 외부 코너 부분에 근접한 코너 경계 부분을 포함하고, 상기 코너 경계 부분은 상기 중합체 이미지의 상기 외부 코너 부분 원위에 있는 상기 의사 이미지의 부분들보다 높은 중합체 밀도를 갖는, 인쇄 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 슬라이스들의 스택으로부터 상기 의사 이미지들 및 상부에 중합체 이미지를 갖지 않는 상기 기재 재료를 클리닝하도록 구성된 3D 물체 피니셔(3D object finisher)를 추가로 포함하며, 센서는 상기 3D 물체 피니셔에 의한 클리닝을 위해 상기 의사 이미지를 인식하도록 구성되는, 인쇄 시스템.
  13. 적층 제조 복합 구조물들을 제조하기 위한 방법으로서,
    a) 인쇄 시스템의 이송 서브시스템으로 기재 재료를 프로세스 방향으로 전송하는 단계 - 상기 기재 재료는 이미징 영역을 가짐 -;
    b) 상기 기재 재료에 인접한 상기 인쇄 시스템의 적층 제조 디바이스로 상기 기재 재료의 상기 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 중합체 이미지를 선택적으로 퇴적하여 상기 기재 재료 상의 중합체 이미지를 생성하는 단계; 및
    c) 상기 적층 제조 디바이스로 상기 중합체 이미지를 둘러싸도록 상기 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 의사 이미지를 선택적으로 퇴적하는 단계를 포함하며,
    상기 기재 재료는 3D 물체의 슬라이스로서 상기 중합체 이미지 및 상기 의사 이미지로 인쇄되고, 상기 3D 물체는 상기 의사 이미지가 없는 복수의 상기 슬라이스들의 스택을 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계 b)는 이미지 형성 디바이스로 상기 기재 재료의 상기 이미징 영역 상에 상기 원하는 패턴으로 접착제를 선택적으로 퇴적하는 단계, 및 분말 어플리케이터를 통해 상기 이미징 영역 상에 중합체 분말을 적용하여 상기 접착제와의 상호 작용을 통해 상기 중합체 분말을 상기 기재 재료에 부착하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 적층 제조 디바이스는 상기 이미지 형성 디바이스 및 상기 분말 어플리케이터를 포함하고, 상기 단계 c)는 상기 이미지 형성 디바이스로 상기 기재 재료 상에 상기 미리 결정된 패턴으로 상기 접착제를 선택적으로 퇴적하는 단계, 및 상기 분말 어플리케이터를 통해 상기 미리 결정된 패턴 상에 상기 중합체 분말을 적용하여 상기 접착제와의 상호 작용을 통해 상기 중합체 분말을 상기 기재에 부착하는 단계를 추가로 포함하고, 분말 제거기로 상기 기재 재료에 부착되지 않은 임의의 상기 적용된 중합체 분말을 제거하여, 상기 기재 재료 상의 상기 중합체 이미지 및 상기 의사 이미지를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서, 3D 물체 피니셔로 상기 슬라이스들의 상기 스택으로부터 상기 의사 이미지 및 상부에 중합체 이미지를 갖지 않는 상기 기재 재료를 제거하여 상기 3D 물체를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 스캐너로 상기 중합체 이미지를 둘러싸는 상기 의사 이미지를 자동으로 검출하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 의사 이미지의 검출 시에 상기 제거 단계를 수정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 수정하는 단계는 상기 의사 이미지의 상기 제거의 속도를 느리게 하는 단계, 상기 의사 이미지를 제거하는 단계, 및 상기 중합체 이미지에 인접한 상부에 중합체 이미지를 갖지 않는 상기 기재 재료의 수동 제거를 위해 상기 제거의 상기 속도를 추가로 느리게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 중합체 이미지를 둘러싸는 상기 의사 이미지를 검출하는 단계 및 상기 의사 이미지의 검출 시에 상기 제거하는 단계를 수정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 수정하는 단계는 상기 중합체 이미지에 인접한 상부에 중합체 이미지를 갖지 않는 상기 기재 재료 및 상기 의사 이미지의 상기 제거의 속도를 느리게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 적층 제조 복합 구조물들을 제조하기 위한 적층 제조 시스템으로서,
    기재 재료를 프로세스 방향으로 전송하도록 구성된 이송 서브시스템;
    상기 기재 재료에 인접한 적층 제조 디바이스 - 상기 적층 제조 디바이스는 상기 기재 재료의 이미징 영역 상에 원하는 패턴으로 중합체 이미지를 퇴적하여 상기 기재 재료 상의 상기 중합체 이미지를 생성하도록 구성되고, 상기 적층 제조 디바이스는 상기 중합체 이미지를 둘러싸도록 상기 기재 재료 상에 미리 결정된 패턴으로 의사 이미지를 퇴적하도록 추가로 구성되고, 상기 적층 제조 디바이스는 상기 기재 재료의 상기 이미징 영역 상에 상기 원하는 패턴 및 상기 미리 결정된 패턴 둘 모두로 접착제를 선택적으로 퇴적하도록 구성된 이미지 형성 디바이스, 및 상기 이미징 영역 및 상기 접착제 상에 중합체 분말을 적용하도록 구성된 분말 어플리케이터를 포함하고, 상기 중합체 분말은 상기 접착제와의 상호 작용을 통해 상기 기재 재료에 부착되어 상기 기재 재료 상의 상기 중합체 이미지 및 상기 의사 이미지 둘 모두를 형성하여, 3D 물체의 슬라이스를 생성하고,
    상기 의사 이미지는 상기 중합체 이미지보다 낮은 중합체 밀도를 갖고, 상기 의사 이미지는 상기 중합체 이미지보다 샌드 블라스팅에 덜 강하고, 상기 미리 결정된 패턴은 상기 중합체 이미지의 상기 원하는 패턴과는 상이한 반복 패턴임 -; 및
    슬라이스들의 스택으로부터 상기 의사 이미지들 및 상부에 중합체 이미지를 갖지 않는 상기 기재 재료를 클리닝하도록 구성된 3D 물체 피니셔 - 센서는 상기 3D 물체 피니셔에 의한 클리닝을 위해 상기 의사 이미지를 인식하도록 구성되고, 상기 3D 물체는 상기 의사 이미지가 없는 복수의 상기 슬라이스들의 스택을 포함함 - 를 포함하는, 적층 제조 시스템.
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