KR20210006309A - 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하는 머신을 위한 페이스트 층 도포 장치 - Google Patents

Abstract

스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하기 위한 머신을 위한 층에 페이스트를 도포하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 병진 이동하도록 되어 있는 블레이드 홀더(2); 블레이드 홀더 상에 배열되며, 상기 블레이드 홀더의 병진 이동 동안, 층내에 페이스트의 덩어리를 스프레드하도록 블레이드 또는 적어도 2개의 평행 블레이드의 전방으로 이동된 페이스트의 덩어리를 스크레이핑하도록 되어 있는, 블레이드(3) 또는 적어도 2개의 블레이드; 및 블레이드(3) 또는 적어도 2개의 평행 블레이드 전방에 배열된 페이스트 분배 구성요소를 포함한다. 페이스트 분배 구성요소는 페이스트를 푸시하기 위한 쉴드로 구성되고, 쉴드는 조립된 위치에서 수직 부분(4a)을 포함하는 세장형 부분(4)으로 형성되고, 수직 부분은 블레이드(3) 또는 적어도 2개의 평행 블레이드에 견고하게 고정되는 또는 견고하게 고정된 것으로 만들어지며, 상기 페이스트의 스크레이핑을 허용하기 위해 그 하부 경계 영역(3a)을 자유 상태로 두고, 세장된 부분은 블레이드 홀더의 전방 이동 방향으로 상부에 더 접혀 오버행(overhang)(4b)을 형성하며, 푸싱 쉴드(4)의 수직 부분(4a)의 자유 표면을 갖는 돌출부의 하부면은 페이스트가 분배 및 확산을 위해 후자로 들어가는 격납 영역(4c)을 구성한다.

Description

스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하는 머신을 위한 페이스트 층 도포 장치{DEVICE FOR APPLYING LAYERS OF PASTE FOR A MACHINE FOR MANUFACTURING CERAMIC PIECES BY STEREOLITHOGRAPHY}

본 발명은 스테레오리소그래피에 의한 세라믹 피스의 제조에 관한 것이다. 이들 세라믹 피스는, 마감된 세라믹 피스를 얻기 위한 세정, 디바인딩(debinding) 및 소결 작업이 수행되는 미가공 피스다.

스테레오리소그래피는 일반적으로 이러한 미가공 피스를 얻기 위해 다음 단계를 포함한다:

- 컴퓨터 보조 설계에 의해, 제조될 피스의 컴퓨터 모델을 구축하는 단계 - 상기 모델의 치수는 피스의 제조 동안 세라믹 재료의 수축을 예상하도록 제조될 피스의 치수보다 더 큼 - ;

- 강성 지지체 또는 제조되는 피스 상에, 일반적으로 적어도 하나의 세라믹 재료, 적어도 하나의 분산제, 적어도 하나의 광경화성 모노머 및/또는 올리고머, 적어도 하나의 광개시제 및 적어도 하나의 가소제를 포함하는 광경화성 조성물의 제 1 층을 형성하는 단계;

- 상기 층에 대한 모델로부터 규정된 패턴에 따른 조사에 의해 광경화성 조성물의 제 1 층을 경화시켜 제 1 스테이지를 형성하는 단계;

- 제 1 스테이지에서, 광경화성 조성물의 제 2 층을 형성하는 단계;

- 상기 층에 대해 규정된 패턴에 따른 조사에 의해 광경화성 조성물의 제 2 층을 경화시켜 제 2 스테이지를 형성하는 단계 - 이 조사는 확산 광경화성 조성물의 자유 표면의 레이저 스캐닝 또는 다이오드 투영 시스템에 의해 수행됨 - ;

- 선택적으로, 그린 피스가 얻어질 때까지 상기 언급된 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.

페이스트를 사용하여 제조하는 경우, 강성 지지체는 페이스트뿐만 아니라 제조되는 피스의 상이한 층을 지지하는 작업 트레이이고, 각 층은 작업 트레이를 낮추고 미리 규정된 두께로 페이스트를 스프레드함으로써 형성된다. 페이스트 리저브는 피스톤을 사용하여 각 층에 대해 미리 규정된 양의 페이스트로부터 자동으로 비워지는 탱크에 저장된다. 이것은 작업 트레이에 의해 사전에 낮아질, 제조되는 피스의 상부 층 상에 스프레드될 페이스트 비드(paste bead)를 생성한다.

각 층은 예를 들어 직선 수평 방향으로 진행함으로써 작업 트레이의 작업 표면을 쓰는(sweep) 스크레이핑 블레이드에 의해 스크레이핑됨으로써 스프레드된다.

이러한 조건 하에서, 두께가 수십 미크론 내지 수 밀리미터 범위의 불규칙적이고 비균질한 층인 층이 형성된다. 결과적으로, 피스는 올바른 외관을 나타내지 않으며, 원하지 않는 내부 응력이 그 안에 나타날 수 있으므로 제조된 피스를 버려야 한다.

부가적으로, 층들에 의한 구성 단계 동안 피스들이 그들의 구성 동안 부서 지도록 상당한 스크레이핑 힘이 생성될 수 있다.

미국 특허 US 6,764,636은 롤러 기반 스크레이핑 장치를 개시하며, 페이스트가 블레이드를 따라 위쪽으로 이동하는 것을 방지하기 위해 페이스트를 이동시키거나 그 점도를 감소시키게 하고, 롤러는 페이스트를 아래쪽으로 이동시켜서 블레이드가 이를 이용가능하게 할 수 있고, 측면에 균일하게 이를 공급한다. 그러나, 이 장치는 페이스트가 많은 조성물에는 적합하지 않으며 사용 후 세척하기가 어렵기 때문에 사용하기에 편리하지 않다.

본 발명은 이러한 단점을 해결하는 것, 즉 페이스트의 각 스프레드 층의 균질성 부족을 개선하고, 구축되는 피스를 파괴할 수 있는 과도한 스크레이핑 력을 피하고 스크레이핑 장치의 세척을 더 쉽게 하는 것을 목표로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따르면, 페이스트를 균일하게 스프레드하는 것(spreading)은 블레이드 전면에 제공된 "푸시 쉴드(pushing shield)"라고 하는 단순한 설계의 일부에 의해 제공되며, 상기 설계는, 유리하게는, 아치형 프로파일 등을 갖고, 페이스트를 수용하는 공간과 같이, 브레이드 홀더의 전방 방향에 개방 공간을 한정하고, 페이스트는 쉴드의 전체 길이에 걸친 그리고 모든 전방 이동에 따른 균일한 분포를 위하여 반 아치(half arch) 등에서 용이하게 "재순환"할 수 있다.

따라서, 본 발명은 먼저 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하는 머신을 위한, 페이스트 층을 도포하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 :

- 병진 이동하도록 되어 있는 블레이드 홀더;

- 블레이드 홀더 상에 배열되며, 상기 블레이드 홀더의 병진 이동 동안, 층내에 페이스트의 덩어리를 스프레드하도록 블레이드 또는 적어도 2개의 평행 블레이드의 전방으로 이동된 페이스트의 덩어리를 스크레이핑하도록 되어 있는, 블레이드 또는 적어도 2개의 블레이드; 및

- 블레이드 또는 적어도 2개의 평행 블레이드 전방에 배열된 페이스트 분배 구성요소를 포함하고,

페이스트 분배 구성요소는 페이스트를 푸시하기 위한 쉴드로 구성되고, 쉴드는 조립된 위치에서 수직 부분을 포함하는 세장형 부분으로 형성되고, 수직 부분은 블레이드 또는 적어도 2개의 평행 블레이드에 견고하게 고정되는 또는 견고하게 고정된 것으로 만들어지며, 상기 페이스트의 스크레이핑을 허용하기 위해 그 하부 경계 영역을 자유상태로 두고, 세장된 부분은 블레이드 홀더의 전방 이동 방향으로 상부에 더 접혀 돌출부(overhang)를 형성하며, 푸싱 쉴드의 수직 부분의 자유 표면을 갖는 돌출부의 하부면은 페이스트가 분배 및 확산을 위해 후자로 들어가는 격납 영역을 구성한다.

적어도 2개의 평행 스크레이핑 블레이드가 사용되는 경우, 이들은 서로 결합되거나 이격될 수 있으며, 그 에지는 계단형 높이로 배열되고, 리딩 블레이드의 스크레이핑 에지는 작업 표면에 대해 가장 높다.

다른 특정 실시 예들에 따르면 :

- 푸싱 쉴드의 수직 부분의 자유 표면은 오목부(concativy)가 격납 영역에 면하는 굴곡진 영역에 의해 돌출부의 하부면과 접하고;

- 푸싱 쉴드의 돌출부의 하부면의 자유 에지 영역은 푸싱 쉴드의 개구를 폐쇄하지 않고 블레이드 홀더의 전방 이동 동안 페이스트를 아래쪽으로 재지향시키는 경향이 있는 격납 영역을 향한 복귀를 가지며;

- 푸싱 쉴드의 수직 부분의 자유 표면은 수직이거나, 격납 영역을 향한 오목부로 만곡되거나 또는 푸싱 쉴드의 격납 영역 내부를 향해 경사져 있다;

- 푸싱 쉴드의 돌출부의 하부면은 평평한 수평이거나 격납 영역을 면하는 오목부를 갖고 만곡되어 있다.

푸싱 쉴드는 유리하게는 블레이드 또는 블레이드들의 전체 폭을 차지할 수 있다.

흥미로운 특정 특징에 따르면, 푸싱 쉴드는 각각의 단부에서 플레이트에 의해 폐쇄되며, 상기 플레이트가 푸싱 쉴드의 격납 영역을 향한 페이스트의 안내를 보장하기 위해 격납 영역을 지나 연장될 수 있다. 유리하게는, 폐쇄 플레이트의 내부면은 페이스트가 이 영역으로 들어가는 것을 가이드하는 것을 용이하게 하기 위해 격납 영역의 외부를 향해 경사질 수 있다.

본 발명은 또한 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하기 위한 머신의 작업 트레이 위로 이동하도록 설계된 갠트리(gantry)에 관한 것으로, 이는 상기 규정된 적어도 하나의 장치를 포함하여, 다수의 평행 블레이드가 있을 때, 스크레이핑 블레이드 또는 리딩 블레이드의 자유 에지는 스크레이핑에 의해 작업 표면 상에 페이스트의 층들을 스프레드하도록 구성되며, 상기 장치는, 높은 위치에서 유지되고 이동되도록 구성되며, 관련된 블레이드 또는 블레이드들이 활성화되지 않을 때 작업면 위로 상승된다.

본 발명에 따른 갠트리는 상기 규정된 바와 같이 2개의 장치를 포함할 수 있으며, 첫 번째 장치는 전방 방향으로 스크레이핑 하기 위해 활성화되고, 두 번째 장치는 반대 방향으로 스크레이핑 하기 위해 활성화된다. 이 배열에서, 2개의 블레이드 홀더는 서로 평행하게 배열되고, 각각의 블레이드 홀더와 관련된 블레이드(들)는 바람직하게는 외부를 향하면서 서로 대향하여 배열된다.

본 발명은 또한 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 재료로부터 미가공 피스를 제조하기 위한 머신에 관한 것으로, 열경화성 페이스트의 층은 각 층에 대해 규정된 패턴에 따른 조사에 의해 연속적으로 경화되며, 상기 머신은:

- 작업면을 포함하는 수평 작업 트레이를 둘러싸는 프레임;

- 상기 규정된 갠트리; 및

- 층이 다음 층을 스프레드하기 전에 먼저 규정된 패턴에 따른 층을 경화하도록 스프레드하면 각 층을 조사하도록 작업 트레이를 면하는 조사 수단 - 다음 층은 규정된 패턴에 따라 경화됨 - 을 포함한다.

본 발명의 주제를 더 잘 이해하기 위해, 첨부 도면을 참조하여 여러 예시적이고 비제한적인 실시 예들이 아래에서 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 수직 평면의 측면도에 의해, 정면에서, 범위가 한정된 도 1의 좌측 하부의 영역의 확대도이다.
도 3은 도 1의 장치의 정면도이다.
도 4는 도 1의 장치의 배면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 블레이드 부 + 페이스트 분배기의 종단면도이다.
도 6은 도 5의 페이스트 분배기의 저면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 블레이드 부 + 페이스트 분배기의 종단면도이다.
도 8은 도 7의 페이스트 분배기의 저면도이다.

도 1 내지 도 4는 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하는 방법에 따라 페이스트 재료를 층들로 도포하기 위한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 장치(1)를 개략적으로 도시한다.

장치(1)는 블레이드 홀더(2), 블레이드 홀더에 의해 전방에서 운반되는 블레이드(3), 및 블레이드(3) 전방에 장착된 페이스트 분배기(4)를 포함한다.

여기서 블레이드 홀더(2)는 금속 또는 단단한 플라스틱으로 만들어진 단순한 직사각형 플레이트 형태로 개략적으로 도시되어 있다.

중앙 직사각형 압입부(2b)는 블레이드 홀더(2)의 전면의 하부 에지(2a)를 따라 형성되고, 전진 위치에서, 블레이드(3)를 수용하는 중앙 직사각형 압입부(2b)는 블레이드(3)를 수용하고, 이는, 후면(도4)에 의해 블레이드 홀더(2)를 통과하는 스크류(5)에 의해 압입부(2b)에 홀드된다. 블레이드 홀더(2)의 하부에는 블레이드(3)가 돌출되어 그 에지(3a)가 스크레이핑을 수행할 수 있다.

페이스트 분배기(4)는 블레이드(3)의 전방에 배열되며, 상기 페이스트 분배기(4)는 페이스트를 위한 푸싱 쉴드의 형태로 금속 또는 플라스틱 또는 세라믹으로 만들어진 세장형 부분으로 구성된다.

푸싱 쉴드(4)는 블레이드(3)에 가압되는 장착된 위치에 수직인 부분(4a) 및 전방에서 페이스트를 위한 소위 격납 영역(4c)을 형성하는 돌출 수평부(4b)를 갖는다.

영역(4c)은 원형 벽의 원호에 의해 경계가 정해지고, 따라서 푸싱 쉴드는 절반 아치의 일반적인 형상이 된다.

푸싱 쉴드 전방으로 이동되는 페이스트는 블레이드 홀더(2)에 의해 추진되는 푸싱의 과정에 걸쳐 푸싱 쉴드를 따라 전체적으로 분배될 것이다. 페이스트는 또한 "순환"되고 더 나은 분배를 보장하기 위해 하향으로 재지향되는 경향이 있을 것이다.

푸싱 쉴드(4)는 또한 종방향 미드라인에 수직인 폐쇄 플레이트 또는 윙(4d)에 의해 각각의 양 단부에서 폐쇄되며, 각 플레이트(4d)는 격납 영역(4c)을 넘어 전방으로 연장된다.

폐쇄 플레이트(4d)의 내부면은 외부를 향해 경사져서, 격납 영역(4c)에서 페이스트의 안내를 용이하게 한다.

도 5 및 도 7은 푸싱 쉴드(4)의 변형 실시 예를 도시하며, 푸싱 쉴드는 각각 쉴드의 상이한 부분에 대한 관련 인덱스와 함께 참조 번호 5 및 6으로 참조된다.

쉴드(5)의 격납 영역(5c)의 형상은 원추형, 상향으로 원형인 것으로 고려될 수 있다. 이는 완전히 만족스럽게 작동하고 있다.

격납 영역(6c)의 형상은 둥글고 전면을 향해 개방된 것으로 고려될 수 있다. 또한 이는 완전히 만족스럽게 작동되고 있다.

Claims (11)

1. 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하는 머신을 위한 페이스트 층 도포 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 :
   - 병진 이동하도록 되어 있는 블레이드 홀더(2);
   - 블레이드 홀더 상에 배열되며, 상기 블레이드 홀더의 병진 이동 동안, 층 내에 페이스트의 덩어리를 스프레드하도록 블레이드 또는 적어도 2개의 평행 블레이드의 전방으로 이동된 페이스트의 덩어리를 스크레이핑하도록 되어 있는, 블레이드(3) 또는 적어도 2개의 평행 블레이드; 및
   - 블레이드(3) 또는 적어도 2개의 평행 블레이드 전방에 배열된 페이스트 분배 구성요소를 포함하고,
   페이스트 분배 구성요소는 페이스트를 푸시하기 위한 쉴드로 구성되고, 쉴드는 조립된 위치에서 수직 부분(4a)을 포함하는 세장형 부분(4)으로 형성되고, 수직 부분은 블레이드(3) 또는 적어도 2개의 평행 블레이드에 견고하게 고정되고 또는 견고하게 고정되게 만들어지며, 상기 페이스트의 스크레이핑을 허용하기 위해 그 하부 경계 영역(3a)을 자유상태로 두고, 상기 세장형 부분이 상기 블레이드 홀더의 전방 이동 방향으로 자신의 상부에 있어서 더 접혀져서 돌출부(4b)를 형성하며, 상기 돌출부의 하부면은, 푸싱 쉴드(4)의 수직 부분(4a)의 자유 표면과 함께, 페이스트가 분배 및 확산을 위해 들어가는 격납 영역(4c)을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 푸싱 쉴드(4)의 수직 부분(4a)의 자유 표면은 오목부 (concativy)가 격납 영역(4c)에 면하는 굴곡진 영역에 의해 돌출부(4b)의 하부면과 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 푸싱 쉴드(4)의 돌출부(4b)의 하부면의 자유 에지 영역은 푸싱 쉴드의 개구를 폐쇄하지 않고 블레이드 홀더(2)의 전방 이동 동안 페이스트를 아래쪽으로 재지향시키도록 격납 영역(4c)을 향한 리턴(return)을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 푸싱 쉴드(4)의 수직 부분(4a)의 자유 표면은 수직이거나, 오목부가 격납 영역(4c)을 향하게 만곡되거나 또는 푸싱 쉴드(4)의 격납 영역(4c) 내부를 향해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 푸싱 쉴드(4)의 돌출부(4b)의 하부면은 평평한 수평이거나 오목부가 격납 영역(4c)을 향하게 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 푸싱 쉴드(4)는 블레이드(3) 또는 블레이드(3)들의 전체 폭을 차지하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 푸싱 쉴드(4)는 플레이트(4d)에 의해 각각의 양 단부에서 폐쇄되며, 상기 플레이트는 격납 영역(4c)을 넘어 연장하여, 푸싱 쉴드(4)의 격납 영역(4c)을 향한 페이스트의 안내를 보장하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 폐쇄 플레이트(4d)의 내부면은 격납 영역으로 들어가는 페이스트의 안내를 용이하게 하기 위해 격납 영역(4c)의 외부를 향해 경사지는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 피스를 제조하기 위한 머신의 작업 트레이 위로 이동하도록 설계된 갠트리(gantry)로서, 상기 갠트리는 청구항 1 내지 청구항 8 중 적어도 한 항에 기재된 적어도 하나의 장치를 포함하여, 다수의 평행 블레이드가 있을 때, 스크레이핑 블레이드 또는 리딩 블레이드의 자유 에지는 스크레이핑에 의해 작업 표면 상에 페이스트의 층들을 스프레드하도록 구성되며, 상기 장치는, 관련된 블레이드 또는 블레이드들이 활성화되지 않을 때 작업면 위로 상승된 높은 위치에서 유지되고 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 갠트리.
10. 청구항 9에 있어서, 갠트리는 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 2개의 장치를 포함하고, 첫 번째 장치는 전방 방향으로 스크레이핑하기 위해 활성화되고, 두 번째 장치는 반대 방향으로 스크레이핑 하기 위해 활성화되는 것을 특징으로 하는 갠트리.
11. 스테레오리소그래피에 의해 세라믹 재료로부터 미가공(crude) 피스를 제조하기 위한 머신으로서, 열경화성 페이스트의 층들이 각 층에 대해 규정된 패턴에 따른 조사에 의해 연속적으로 경화되도록 이루어지며, 상기 머신은:
    - 작업면을 포함하는 수평 작업 트레이를 둘러싸는 프레임;
    - 청구항 9 또는 청구항 10에 기재된 갠트리; 및
    - 층이 스프레드되면 다음 층을 스프레드하기 전에 먼저 규정된 패턴에 따라 상기 층을 경화하기 위해, 각각의 층을 조사하기 위한, 작업 트레이를 면하는 조사 수단 - 다음 층은 규정된 패턴에 따라 차례로 경화됨 - 을 포함하는, 머신.

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