KR20210044263A - 프린팅 및 기타 응용을 위해 감광성 재료를 광경화하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

프린팅 및 기타 응용을 위해 감광성 재료를 광경화하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20210044263A
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이즈하 메달시
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넥사3디 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 방사선(12)에 대한 (마스크(25)를 통한) 선택적 노광에 의해 탱크(10) 내에서 액체 수지의 광경화를 통해 물체(22)를 형성하는 방법 및 시스템에 관한 것이며, 여기서 프린팅 작업 중에 탱크(10) 내의 액체 수지는 물체(22)가 탱크 내의 액체 수지로부터 추출되는 축에 직교하는 축을 따라 빌드 영역(30)에 대해 변위된다. 소정 부피의 광경화성 액상 수지는 탱크(10)로부터 추출되고 냉각된 다음 물체의 프린팅이 진행됨에 따라 탱크(10) 내로 재도입됨으로써 냉각 어렌지먼트를 통해 순환될 수 있다. 마스크(25)는 바람직하게는 복수의 이중 상태 셀 내의 광학적으로 투명한 유체 중에 하전된 착색제 입자가 분산된 것이다.

Description

프린팅 및 기타 응용을 위해 감광성 재료를 광경화하기 위한 방법 및 시스템
관련 출원
본 출원은 2018년 8월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제16/105,307호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 본원에 참조로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 방사선에 대한 선택적 노광(exposure)을 통해 경화되는 감광성 수지(photo-sensitive resin)를 사용하는 포토리소그래피 시스템(photolithgraphy system)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 이러한 감광성 수지가 3차원 물체를 제조하는 경우 방사선 노광을 통해 경화되는 적층제조(additive manfacturing) 시스템 및 방법에 관한 것이다.
다양한 시스템은 감광성 수지의 선택적 경화에 의존한다. 예를 들어, 포토 리소그래피 시스템은 기판에 2차원 패턴을 프린팅하기 위해 이러한 기술을 사용한다. 또한, 소위 3차원("3D") 프린터는 점성 액체 수지(전형적으로 액체 중합체)를 층층이 광경화함으로써 다중층 구조를 생성하여 원하는 물체를 형성한다. 후자의 경우, 형성될 3차원 물체를 나타내는 데이터는 물체의 횡단면을 나타내는 일련의 2 차원 층으로 구성되며 그 설계에 따라 빌드(build)가 진행된다(하향식 또는 상향식).
액체 수지가 원하는 물체층으로 응고되는 중합 공정은 발열 공정이다. 적어도 3D 프린터의 경우, 그리고 아마도 수지의 고점성 특성으로 인해, 이러한 공정에 의해 발생된 열은 프린팅이 발생하는 영역 - 소위 빌드 영역 - 내에 국한된 상태로 유지되는 경향이 있다. 이는 특히 연속적이거나 거의 연속적인 프린팅 작업에서 매우 해로울 수 있는데, 그 이유는 빌드 영역의 과도한 열이 예를 들어 수지의 원치 않는 경화에 기여함으로써 프린팅되는 층의 품질에 영향을 미칠 것이기 때문이다.
다양한 실시양태에서, 본 발명은 방사선에 대한 선택적 노광에 의한 탱크(tank) 내 액체 수지의 광경화를 통해 물체를 형성하는 방법 및 시스템을 제공하며, 여기서 프린팅 작업 중에 탱크 내의 액체 수지는 예를 들어 저장소(reservoir)를 통해 재순환된다. 그 결과, 프린트 또는 빌드 영역 내의 광경화성 액체 수지는 연속적으로 또는 거의 연속적으로 변경되며, 결과적으로 빌드 영역 내의 액체 수지의 온도는 제조되는 물체의 경화층의 품질에 영향을 미칠 정도로 높아지지 않도록 관리된다. 추가로, 본 발명의 다양한 실시양태에서, 소정 부피의 광경화성 액체 수지는 탱크에서 추출되어 냉각 어렌지먼트(cooling arrangement)를 통해 순환되어 냉각된 다음, 물체의 프린팅이 진행됨에 따라 탱크 내로 재도입된다. 이러한 방식으로 광경화성 액체 수지를 재활용하면 탱크 내 액체 수지의 온도를 관리하는 데 추가로 도움이 된다.
한 실시양태에서, 본 발명에 따라 구성된 장치는 광경화성 액체 중합체를 포함하도록 구성된 탱크를 포함한다. 탱크는 내부에 측벽 및 바닥을 가지며, 측벽 중 하나 이상은 측벽 개구(sidewall opening)를 포함하고, 바닥에는 바닥 개구(bottom opening)가 있다. 가요성 멤브레인(flexible membrane)이 탱크 바닥에 배치되고 바닥 개구를 덮는다. 광원은 시준된(collimated)(예를 들어, 텔레센트릭 렌즈 시스템(telecentric lens system)에 의해 시준된) 자외선을 탱크의 바닥 개구를 향해 그리고 광원과 가요성 멤브레인 사이에 배치된 마스크(mask)(예를 들어, 내부의 복수의 이중 상태 셀 내의 광학적으로 투명한 유체에 하전된 착색제 입자가 분산되어 있는 마스크)를 통해 방사(emitting)하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 유리 부재가 멤브레인과 마스크 사이에 배치될 수 있다. 광원에 의해 방사되는 시준된 자외선은 마스크에 의해 필터링(filtering)된 후 가요성 멤브레인을 통과해 탱크 내로 통과된다.
추출판은 탱크 내부에 배치되고, 광경화성 액체 중합체의 경화된 부분으로부터 형성된 물체는 추출판에 부착될 수 있으며, 이의 (탱크 바닥으로부터의) 수직 변위는 높이 조절기에 의해 제어된다. 제어기는 물체를 프린팅하는 동안 추출판의 수직 변위를 조절하기 위해 높이 조절기를 작동하도록 구성된다. 추가로, 수지 순환 시스템은, 제어기의 제어하에, 제1 부피의 광경화성 액체 수지를 탱크로부터 측벽 개구 중 하나를 통해 저장소로 펌핑하고 제2(임의의, 동일한) 부피의 광경화성 액체 수지를 프린팅 동안 저장소로부터 탱크 내로, 예를 들어 제2 측벽 개구를 통해, 펌핑하도록 구성된다.
바람직하게는, 제1 측벽 개구 및 제2 측벽 개구는 탱크의 마주보는 측면에 있다. 탱크의 이러한 마주보는 측면은 탱크의 최단 측면 치수를 규정한다. 따라서, 수지 순환 시스템은 높이 조절기가 추출판을 이동시키는 축에 직교하는 축을 따라 탱크를 통해 광경화성 액체 수지를 순환시키도록 구성된다. 수지 순환 시스템은 열교환기, 및 제어기의 제어하에 작동 가능한 하나 이상의 연동 펌프를 포함할 수 있다. 마스크의 하부면을 냉각시키기 위해, 예를 들어 하부면 위에 냉각된 공기를 취입(blowing)시킴으로써 냉각시키기 위해 추가의 냉각 어렌지먼트가 존재할 수있다.
또한, 하나 이상의 열 이미징 장치를 사용하여 프린팅 작업 중에 제어기에 피드백을 제공할 수 있다.
추가의 실시양태에서, 방사선에 대한 선택적 노광을 통한 탱크 내에 포함된 액체 수지의 광경화를 통해 물체가 형성되는 적층제조장치는 추출판, 방사선원, 및 방사선 투과성인 가요성 멤브레인을 바닥의 적어도 일부로서 갖는 탱크를 포함한다. 방사선 투과성인 가요성 멤브레인은 추출판과 방사선원 사이에 위치하고, 추출판은 추출판과 방사선원의 상대적 위치에 의해 규정된 제1 축을 따라 변위 가능하도록 구성된다. 탱크는 포트(port)를 포함하며, 이를 통해 광경화성 액체 수지가 제1 축에 직교하는 제2 축을 따라 탱크를 통해 재순환된다. 따라서, 적층제조장치는 포트들 사이에 펌핑 어렌지먼트를 포함하여, 이로써 소정 부피의 광경화성 액체 수지가 냉각 어렌지먼트를 통과한 후 탱크를 통해 재활용된다.
이러한 냉각 어렌지먼트는 소정 부피의 광경화성 액체 수지를 운반하기 위한 소정 길이의 배관을 포함할 수 있으며, 상기 소정 길이의 배관은 방열판(heat sink)과 접촉한다. 대안으로 또는 추가로, 냉각 어렌지먼트는 펠티에(Peltier) 부재를 포함할 수 있다. 펌핑 어렌지먼트는 소정 길의의 배관과 접촉하는 연동 펌프 및 광경화성 액체 수지용 저장소를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 광원 및 마스크는 광경화성 액체 수지를 포함하는 탱크 내에 위치하는 물체의 광경화된 액체 수지의 제1 층을 (예를 들어, 경화에 의해) 형성하도록 제어된다. 탱크는 방사선 투과성인 가요성 부재로 밀봉된 탱크 개구를 포함한다. 높이 조절기는 탱크 내로 향하는 방사선 투과성인 가요성 멤브레인의 제1 표면에 대해 제1 축을 따라 물체를 변위시키도록 제어된다. 광원 및 마스크는 물체의 광경화된 액체 수지의 연속적인 층을 형성하도록 추가로 제어되며, 그 동안 펌핑 어렌지먼트가 제어되어 탱크를 통해 소정 부피의 광경화성 액체 수지를 순환시키는 동안 층들이 형성되어, 광경화성 액체 수지가 제1 축에 직교하는 축을 따라 탱크 내로 도입되고 탱크로부터 추출되도록 한다.
마스크는 마스크의 상기 이중 상태 셀을 투명 상태의 셀과 어두운 상태의 다른 셀로 배열함으로써 원하는 패턴(예를 들어, 제조되는 물체의 층의 패턴)을 표시하도록 제어된다. 셀의 각각의 상태는 한 실시양태에서 투명 상태의 셀에 제공된 리세스(recess) 내에서 투명 상태 셀의 착색제 입자를 압축하고, 어두운 상태 셀의 착색제 입자를 압축하지 않음으로써 실현된다. 셀의 각 상태는 원하는 패턴에 따라 셀의 전극에 바이어스 전압(bias voltage)을 인가함으로써 제어된다.
본 발명의 이들 실시양태 및 추가 실시양태는 이후 기술된다.
도 1은 3D 프린팅 시스템의 개략적인 단면을 도시하며, 여기서 광경화성 액체 수지를 포함하는 탱크의 개구를 밀봉하기 위해 방사선 투과성인 가요성 멤브레인이 사용되며, 상기 탱크 내에서 프린팅 작업 중에 광경화성 액체 수지는 본 발명의 한 실시양태에 따라 물체가 탱크 내의 액체 수지로부터 추출되는 축에 직교하는 축을 따라 빌드 영역에 대해 변위된다.
도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따라 텔레센트릭 렌즈를 사용하는 도 1의 3D 프린팅 시스템용 광원의 한 예를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 3D 프린팅 시스템을 사용하는 물체의 제조에서 다양한 단계를 도시한다.
도 4는 본 발명의 한 실시양태에 따른 수지 순환 시스템의 양태를 예시하는 3D 프린팅 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 한 실시양태에 따라 구성된 3D 프린팅 시스템에 대한 제어 시스템의 양태를 도시한다.
도 6은 본 발명의 방법을 인스턴스화하는(instantiating) 컴퓨터 판독 가능한 명령어(instruction)가 저장되고 실행될 수 있는 프로세서 기반 제어기의 구성 요소를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시양태에 따라 사용될 수 있는 마스크의 어두운 상태의 셀(cell)과 투명한 상태의 셀의 예를 도시한다.
본 발명의 실시양태에 대한 다음의 설명에서, 본 발명의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시양태를 예시로 도시한 첨부 도면을 참조한다. 다른 실시양태는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 제시된 교시에 기초하여 실현될 수 있음을 이해해야 한다. 도면 중 어느 하나와 관련된 설명은 비슷하거나 유사한 구성 요소/단계를 포함하는 다른 도면에 적용될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 감광성 수지의 경화를 통해 물체를 제조하는 3D 프린터에서 중합 공정의 발열 특성은 물체가 제조되는 수지 통(vat) 내에서 바람직하지 않지만 국부적인 온도 상승 영역으로 이어질 수 있다. 다양한 실시양태에서, 본 발명은 물체의 빌드 영역에 대해 수지를 변위시킴으로써 이러한 국부적인 가열의 부작용을 감소시키거나 제거하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 실제로, 이는 물체가 수지로부터 추출되는 축과 직교하는 축을 따라 빌드 영역을 통해 소정 부피의 수지를 순환시킴으로써 달성된다. 이는 한 실시양태에서, 프린팅 공정 동안 탱크로부터 제1 부피의 수지를 추출하고 탱크 내로 제2 부피(이는 제1 부피와 같거나 다를 수 있다)를 도입함으로써 수행된다. 이러한 방식으로, 그리고 임의로 저장소를 통해 수지를 순환시킴으로써, 빌드 영역 내의 광경화성 액체 수지가 연속적으로 또는 대부분 연속적으로 리프레싱(refreshing)된다. 결과적으로, 빌드 영역 내의 액체 수지의 온도는 제조되는 물체의 경화 층 품질에 부정적인 영향을 미치지 않는 수준으로 유지된다. 또한, 본 발명의 다양한 실시양태에서, 광경화성 액체 수지는 냉각 어렌지먼트를 통해 순환한 후 탱크 내로 재도입된다. 이는 또한 탱크 내의 액체 수지의 온도를 관리하는 데 도움이 된다.
도 1은 물체(22)(예를 들어, 3D 물체)를 제조하기 위해 광경화성 액체 중합체(18)를 경화시키는데 전자기 방사선(예를 들어, 자외선)이 사용되는 3D 프린팅 시스템(100)의 단면을 도시한다. 물체(22)는 층층이 제조될 수 있다. 즉, 물체(22)의 새로운 층은 물체(22)의 바닥 표면에 인접한 액체 중합체(18) 층을 광경 화함으로써 형성될 수 있으며, 상기 물체는 추출판(20)에 의해 상승하여 광경화성 액체 중합체(18)의 새로운 층이 상기 새로 형성된 층 하부에 드로잉될 수 있고, 상기 공정을 반복하여 추가의 층들을 형성한다.
3D 프린팅 시스템(100)은 광경화성 액체 중합체(18)를 함유하기 위한 탱크(10)를 포함한다. 탱크(10)의 바닥은 바닥 개구(11)를 포함하여 전자기 방사선(12)이 광원(26)으로부터 탱크(10) 내로 입사될 수 있도록 한다. 임의의 방사선-투과성 백킹 부재(backing member; 16)(예를 들어, 보로실리케이트 유리 또는 약 100μm 두께의 알칼리-알루미노실리케이트 유리와 같은 강화 유리(toughened glass))는 탱크 개구(11)를 밀봉하기 위해(즉, 광경화성 액체 중합체(18)가 탱크(10)로부터 누출되는 것을 방지하기 위해) 사용될 수 있는 동시에, 액체 중합체를 경화시키기 위해 전자기 방사선이 탱크(10) 내로 도입되도록 허용한다. 마스크(25)(예를 들어, 내부의 복수의 셀 내의 광학적으로 투명한 유체에 하전된 착색제 입자가 분산되어 있는 마스크)는 (복잡한 형상/패턴을 갖는 3D 물체를 형성할 수 있게 하는) 액체 중합체의 선택적 경화를 허용하기 위해 광원(26)과 광경화성 액체 중합체(18) 사이에 배치될 수 있다. 다양한 실시양태에서, 일명 전자 잉크 패널(electronic ink panel)을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "전자 잉크 패널"은 전기 영동, 전기-대류, 전기 삼투, 전기화학적 상호 작용 및/또는 기타 동전기적 현상 중 하나 이상을 사용하여 가시적 이미지를 형성하는 디스플레이 패널이다. 한 실시양태에서, 마스크(25)는 중국 선전 소재의 Duobond Display Technology Co. Ltd.에 의해 생산된 DBT133BIU40E0 패널이다.
예를 들어, 마스크(25)는 다수의 이중 상태 셀(78a, 78b)로 구성될 수 있으며, 이들 각각은 광학적으로 투명한 유체(82) 중에서 하전된 착색제 입자(80)의 존재 또는 부재에 의해 제공되는 바와 같이 어둡거나 불투명한 상태 및 청정하거나 투명한 상태를 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 셀의 투명한 상태는 착색제 입자(80)가 예를 들어 셀에 제공된 리세스(84) 내에서 압축될 때 달성되고, 착색제 입자가 셀 전체에 걸쳐 분산될 때 어두운 상태가 달성된다. 셀의 마주보는 면에 있는 투명 기판(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 유리 또는 다른 적합한 재료)(88a, 88) 상에 배치된 전극(86a, 86b)에 인가된 바이어스 전압에 응답하여 착색제 입자(80)는 압축되거나 분산된다. 전극은 ITO(산화인듐주석)와 같은 투명한 전도성 산화물, 또는 PEDOT(폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜)와 같은 투명한 전도성 중합체 또는 다른 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 리세스(84)는 유전체 구조(90)에 의해 규정되고 투명 유전체 재료의 시트 내에 리세스로서 형성될 수 있다. 마스크의 복수의 셀(픽셀)을 제어함으로써 원하는 패턴을 얻을 수 있다. 즉, 하전된 착색제 입자(80)는 전극(86a, 86b)에 인가된 바이어스 전압에 따라 지정된(어드레싱된) 셀의 리세스(84) 내에 강제로 수집될 수 있으며, 전극(86a, 86b)에서 바이어스 전압은 프린팅될 원하는 패턴에 따라 인가된다.
광원(26)은 방사선의 시준된 발광 흐름을 제공하며, 상기 방사선은 한 실시양태에서 350 내지 700 nm, 예를 들어 365 내지 430 nm, 보다 특히 410 내지 415 nm의 파장 범위 내이다. 한 실시양태에서, 방사선의 시준된 방사 흐름은 개별 방사기의 어레이에 의해 생성되며, 특히 본원에 참조로 포함되고 2018년 1월 8일에 출원되어 공동 소유된 미국 특허 출원 제15/864,510호에 기재된 바와 같이 365 내지 430 nm, 특히 410nm 또는 415nm 파장에서 방사선을 방사하도록 구성된 발광 다이오드(LED) 광원의 어레이에 의해 생성된다. 상기 특허원에 나타낸 바와 같이, 시준된 광원은 배플 어레이 및 렌즈 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 배플은 LED 광원의 어레이에서 각각의 개별 LED 광원의 빔 폭을 대략 렌즈 어레이의 렌즈 직경으로 제한하도록 배열되고, 렌즈 어레이는 상기 LED 광원 어레이로부터 하나의 초점 거리에 위치한다. 다른 실시양태에서, 광원(26)은 365 내지 430 nm, 특히 410 nm 또는 415 nm의 파장에서 방사선을 방사하도록 구성된 광원 및 텔레센트릭 렌즈 어셈블리를 사용하여 방사선의 시준된 발광 흐름을 제공할 수 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, 텔레센트릭 렌즈는 점광원으로부터 시준된 광선을 생성하는 복합 렌즈이다. 이 경우 이미지-공간 텔레센트릭 렌즈가 사용된다. 대안으로, 이중 텔레센트릭 렌즈가 사용될 수 있다.
도 2는 텔레센트릭 렌즈(72)가 사용되는 광원(26)의 일부의 예를 도시한다. 365 내지 430 nm, 보다 특히 410 nm 또는 415 nm의 파장에서 방사선(74)을 방사하는 하나 이상의 LED(70)가 텔레센트릭 렌즈 어렌지먼트(72)를 향해 방사선을 방사하도록 배치된다. 텔레센트릭 렌즈 어렌지먼트(72)는 입사 동공에 입사하는 방사선을 수집하고 출사 동공에서 시준된 방사선(12)을 방사한다. 이러한 시준된 방사선은 마스크(이러한 뷰(view)에서 표시되지 않음)에 입사된다. 마스크에 접근하는 광선은 이미지 평면의 모든 곳에서 동일한 입사각과 각도 대변을 갖기 때문에 마스크 표면이 균일하게 조명된다.
도 1로 돌아가면, 마스크(25)는 복수의 어드레싱 가능한 픽셀(addressable pixel)을 포함하는 LCD 또는 전자 잉크 패널이다. 픽셀은 입사 방사선(12)에 대해 개별적으로 투명하거나 불투명하게 만들어질 수 있다. 픽셀 중의 투명한 픽셀을 통과하는 입사 방사선의 효과는 광경화성 액체 중합체(18) 내의 빌드 영역(30)에서 이미지를 형성한다. 제조되는 층의 이미지의 비트 매핑된(bit mapped)(또는 다른) 버전이 제공되는 프로세서 또는 다른 제어기의 제어하에 이의 바이어스 전압을 적용하거나 적용하지 않음으로써 개별 픽셀이 투명해지거나 불투명해진다.
두 매개변수 중 하나 또는 둘 다를 제어하면 광원과 마스크 조합의 콘트라스트 비(contrast ratio)에 영향을 미칠 것이다. 하나는 광원(26)에 의해 생성된 방사선의 시준 정도 또는 수준이다. 나머지 하나는 광원(26)에 의해 생성된 광의 파장이다. 마스크(25)에는 대략 150-250 nm 직경의 개별적인 대략 구형의 착색제 입자가 존재한다는 것을 고려한다. 마스크의 셀이 어두운 상태에 있을 때, 이러한 입자는 셀 내의 수송 유체 내에 대략 균일하게 분산된다. 이상적으로는, 입자는 이들 사이에 광원(26)으로부터의 방사선을 통과시키는 간격이 없도록 배열되지만, 실제로는 셀이 어두운 상태에 있을 때 입자의 배열이 제어되지 않기 때문에 이를 보장할 수 없다. 그럼에도 불구하고, 착색제 입자는 일반적으로 충분히 분산되어 서로 겹치므로 충분히 시준된 광선은 대부분 차단될 것이다. 시준 정도가 클수록 더 많은 광선이 차단된다. 이러한 이유로, 텔레센트릭 렌즈 어렌지먼트가 최상의 시준 수준을 제공하는 경향이 있으므로 이를 사용하는 것이 바람직하다.
유사하게는, 광원(26)에 의해 생성된 광의 더 긴 파장은 더 나은 콘트라스트를 제공하는 경향이 있는데, 이는 이들 더 긴 파장이 마스크(25)의 셀 내의 나노 입자에 의해 더 용이하게 차단되기 때문이다. 415 nm에서 텔레센트릭 광학 부재 및 UV 방사선을 사용하여 최대 1:500의 콘트라스트 비를 달성할 수 있다. 다른 광학 어렌지먼트와 415nm에서 UV 방사선을 사용하더라도 최대 1:200의 콘트라스트 비가 달성되었다.
현재의 종류의 3D 프린팅 시스템이 직면한 한 가지 과제(challenge)는 새로 형성된 층이 물체(22)에 부착될 뿐만 아니라 탱크 바닥에도 부착되는 경향이 있다는 것이다. 결과적으로, 물체가 부착된 추출판을 상승시키면 새로 형성된 층이 찢어지고/지거나 물체로부터 분리될 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 가요성 멤브레인(14)이 백킹 부재(16)(존재하는 경우) 또는 탱크의 바닥(백킹 부재가 사용되지 않는 경우)에 인접하게 배치된다. 가요성 멤브레인(14)은 실리콘 또는 다른 재료로 형성될 수 있고, 임의로, 새로 형성된 층이 탱크(10)의 바닥에 부착될 가능성을 감소시키기 위해 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 비점착성 재료(non-stick material)로 코팅될 수 있다. 가요성 멤브레인(14)은 광원(26)에 의해 방사된 방사선의 파장에 대해 투명하여(또는 거의 투명하여), 액체 중합체(18)를 경화시키기 위해 방사선이 탱크(10) 내로 입사되는 것을 허용한다.
가요성 멤브레인(14)의 대안으로서, 투과성 또는 반투과성 빌드 표면을 갖는 광학적으로 투명한 중합 억제제가 사용될 수 있다. 이러한 어렌지먼트는 예를 들어 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제9,205,601호에 기재되어 있다. 간단히 말해서, 중합 억제제와 반투과성 빌드 표면은 탱크 바닥과 빌드 영역 사이의 영역을 제공하여 상기 영역 내에서 수지가 UV 방사선에 노광되었을 때 중합되는 것을 방지한다.
3D 프린팅 시스템(100)에는 하나 이상의 열 이미징 장치(28)가 임의로 존재한다. 이러한 이미징 장치는 탱크(10)의 바닥 개구(11)에 있는 LCD 패널(25)을 통해 빌드 영역(30)을 관찰하도록 배향된다. 이미징 장치(28)는 물체(22)의 제조, 즉 물체의 층을 구성하는 액체 중합체의 중합을 관찰하기 위해 사용될 수 있다. 이미징 장치는 스펙트럼의 적외선 및/또는 가시광선 영역에 이미지를 제공할 수 있으며 적외선 이미징 장치, CCD 및/또는 다른 이미징 장치일 수 있다. 형성되는 층의 이미지를 평가함으로써, 제어기(미도시)는 광원에 의해 (예를 들어, 하나 이상의 필터를 사용하여) 생성된 방사선의 강도를 변경하고/하거나 물체의 가능한 고장 지점(예를 들어 불충분한 중합, 과열 등으로 인한 고장 지점)을 탐지할 수 있다.
제어기는 예를 들어, 이미징 장치(28)로부터 적외선 이미지를 수신하고 이러한 이미지를 (예를 들어, 색상 또는 다른 특성에 기반하여) 평가하여 각각의 층이 생성됨에 따라 이의 특성을 결정하도록 (적절한 소프트웨어 명령어에 따라) 구성된 컴퓨터 기반 제어기일 수 있다. 예를 들어, 이미징 장치(28)에 의해 제공된 적외선 이미지의 픽셀은 상기 층에 대응하는 액체 중합체의 영역이 적절하게 형성되고 있는지 여부를 결정하기 위해 제조 중인 물체의 단면 층 모델에 대해 평가될 수 있다. 유사하게는, 물체의 단면 층의 일부를 형성하지 않는 액체 중합체의 인접 영역은 이들이 중합되지 않는지 확인하기 위해 평가될 수 있다. 다양한 실시양태에서, UV 필터 또는 필름은 마스크(25)와 이미징 장치(28) 사이에 위치하여 UV 방사선이 이미지를 간섭하지 않도록 할 수 있다. 이러한 부재는 불필요하게 도면을 가리지 않도록 도면에 표시되지 않는다.
도 3a 내지 도 3c는 3D 프린팅 시스템(100)을 사용하여 물체(22)의 한 층의 제조에서 순차적으로 수행될 수 있는 단계들을 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 전자기 방사선(12)은 광원(26)으로부터 탱크 개구(11) 및 마스크(25)를 통해 탱크(10) 내로 방사된다. 전자기 방사선은 액체 중합체(18)의 적어도 부분적인 경화를 야기하여 물체(22)에 부착되는 새로운 층(24)을 형성한다. 경화된 층(24)은 멤브레인(14)의 존재로 인해 탱크(10)의 바닥 표면에 부착되지 않는다. 경화된 층(24)이 형성된 후, 전자기 방사선(12)의 방사가 일시적으로 중단될 수 있다(연속 프린팅의 경우에는 중단되지 않는다). 새로 형성된 층(24)의 품질을 평가하기 위해 검사 단계가 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 새로 형성된 층(24)에 관한 정보는 이미징 장치(28)에 의해 제공된 열 이미지를 평가함으로써 획득될 수 있다.
새로 형성된 층(24)이 평가되면, 형성될 광경화된 액체 중합체의 후속 층을 제조하기 위해 도 3b에 도시된 바와 같이 물체(22)는 탱크(10) 내에서 상승될 수 있다. 탱크(10) 내에서 물체(22)를 상승시키는 동안, 광경화성 액체 중합체(18)는 물체(22)의 상승에 의해 생성된 공극 내로 연신(drawing)될 수 있고, 이러한 광경화성 액체 중합체(18)는 물체(22)의 후속 층의 형성을 허용할 것이다.
대안적으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 수지 순환 시스템(30)을 사용하여 액체 중합체(18)를 탱크(10) 및 저장소(32)를 통해 순환시킬 수 있다. 수지 순환 시스템(30)은 하나 이상의 펌프(34a, 34b)를 포함하며, 이는 한 실시양태에서 연동 펌프이다. 펌프(34a)는 예를 들어 배관(36)을 통해 탱크(10)의 측벽에 있는 배출 포트(36)에 유체가 흐르게 결합된다. 펌프(34a)는 탱크(10)로부터 소정 부피의 액체 중합체(18)를 끌어내어 이를 배관(38)을 통해 저장소(32) 내로 배출한다. 펌프(34b)는 예를 들어 배관(40)을 통해 탱크(10)의 또 다른 측벽에 있는 유입 포트(42)에 유체가 흐르게 결합된다. 펌프(34b)는 저장소(32)로부터 배관(44)을 통해 소정 부피의 액체 중합체(18)를 끌어내어 이를 배관(40) 및 유입 포트(42)를 통해 탱크(10) 내로 배출한다. 탱크 밖으로 끌어낸 액체 중합체의 부피는 내부에서 대체된 액체 중합체의 부피와 같거나 더 크거나 더 적을 수 있다. 또한, 저장소(32) 및/또는 배관 어렌지먼트(38, 44)는 액체 중합체(18)를 냉각시키기 위해 관련 열교환기(46a, 46b, 46c)를 가질 수 있다.
유입 및 배출 포트(42, 38)는 바람직하게는 탱크(10)의 마주보는 측벽에 형성되며, 그 사이에는 물체(22)를 위한 빌드 영역이 놓여 있다. 이들 2개의 측벽은 또 다른 한 쌍의 마주보는 측벽에 의해 형성된 직교 측면 치수와 동일한 크기이거나 더 짧은 탱크(10)의 측면 치수를 규정한다. 이러한 방식으로, 액체 중합체는 펌프(34a, 34b)의 작용에 의해 탱크(10)의 최단 측면 치수를 가로질러 프린팅 중에 추출판(20)이 (물체(22)를 상승시키기 위해) 변위되는 방향에 직교하는 방향으로 변위된다.
수지 순환 시스템(30)은 광경화성 액체 수지(18)가 탱크(10)의 배출 포트로부터 유입 포트를 통해 다시 탱크 내로 통과함에 따라 냉각되도록 구성된다. 예를 들어, 상기 시스템은 이러한 목적을 위해 하나 이상의 열 교환기(46a, 46b, 46c)를 포함할 수 있다. 한 예에서, 배관(piping)의 길이는 방열판 역할을 하는 냉각판을 따라 구불구불한 경로로 통과될 수 있다. 저장소(32)의 외부를 따라 냉각 코일이 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 펠티에 냉각기와 같은 열전 냉각 수단은 수지 순환 시스템(30) 내의 수지 냉각을 돕기 위한 수지 냉각 어렌지먼트의 일부로서 사용될 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 중합 공정의 바람직하지 않은 부산물 또는 프린터 환경으로부터 수지로 유입되는 오염물을 제거하기 위해 하나 이상의 입자 필터가 수지 순환 어렌지먼트 내에 포함될 수 있다. 필터는 수지 흐름의 관점에서 볼 때 저장소(32) 이전 또는 이후에 배치될 수 있다. 저장소(32)는 또한 탱크로부터 수지의 배출을 허용하는 배출 포트를 포함할 수 있다. 유사하게는, 저장소(32)는 새로운 수지를 시스템에 도입할 수 있는 포트를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 탱크 개구(11)를 밀봉하기 위한 백킹 부재(16)의 존재는 선택적이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 시스템(200)에서 마스크(25)는 탱크 개구(11) 내에 배치될 수 있고 탱크 개구를 밀봉하기 위해 개스킷(27)에 의해 둘러싸일 수 있다. 이러한 실시양태에서, 가요성 멤브레인(14)은 탱크(10)의 바닥 및 마스크(25)의 상부 표면 바로 위에 배치될 수 있다. 이와 같이 구성된 시스템의 작동은 상기 설명에 따르며 수지 순환 시스템을 포함할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 추출판(20)의 수직 변위는 높이 조절 수단(40)에 의해 제어되고, 이는 결국 제어기(50)에 의해 작동된다. 제어기(50)는 또한 수지 순환 시스템(30)의 펌프 및 냉각 부재(명확성을 위해 이 도면에는 도시되지 않음)를 작동시킬 수 있다. 추출판(20)의 수직 위치는 예를 들어 탱크의 후방에 위치하는 단일 레일/트랙, 및 이와 관련하여 사용되는 단일 액추에이터(actuator)에 따라 조절될 수 있다. 한 실시양태에서, 액추에이터는 수직 축을 따라 한 방향 또는 다른 방향으로 추출판을 전진시키도록 구성된 스테퍼 모터일 수 있다. 대안은 (예를 들어, 제어기(50)의 제어하에) 전류가 인가될 때 규정된 방향으로 팽창하는 압전 세라믹을 포함하는 압전 변환기를 사용하는 것이다. 세라믹은 팽창할 때(제어기(50)의 제어하에 전류의 인가시) 추출판(20)이 결정의 팽창 방향으로 수직축을 따라 이동하도록 배향된다. 일반적으로, 다수의 압전 변환기가 추출판을 이동시키는 데 사용될 수 있고 다양한 압전 변환기가 동시에 (또는 거의 동시에) 활성화되어 이들의 작용이 서로 조정될 수 있다. 따라서, 압전 변환기는 동일한 방향으로 추출판에 수직 운동을 부여하도록 배열될 수 있고, 변환 거리는 압전 변환기에 인가되는 전류의 크기에 비례할 수 있다. 일부 실시양태에서, 압전 변환기의 각 활성화에 대한 추출판의 변환 거리는 수 마이크론에서 수 밀리미터 정도이다. 본 발명의 실시양태에서 사용될 수 있는 압전 변환기(들)는 다음 중 임의의 것일 수 있다: 세라믹 내의 전기장이 이의 분극 방향에 평행하게 인가되는 종방향 압전 액추에이터; 세라믹 내의 전기장이 이의 분극 방향에 직각으로 인가되는 압전 전단 액추에이터; 또는 방사상으로 분극되고 세라믹의 외부 표면에 인가되면 분극에 평행한 전기장이 방사상 방향으로도 인가되는 전극을 갖는 튜브 엑추에이터.
도 6에 도시된 바와 같이, 한 실시양태에서 제어기(50)는 본 명세서에 기재된 방법을 규정하는 컴퓨터 판독 가능한 명령어(즉, 컴퓨터 프로그램 또는 루틴(routine))를 실행하는 프로세서(52)를 포함하며, 상기 방법은 메모리(54)와 같은 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체에 대해 인스턴스화되고 실행된다. 이러한 프로세스는 임의의 컴퓨터 언어로 렌더링(lendering)되고 임의의 적합한 프로그래밍 가능한 논리 하드웨어에서 실행될 수 있다. 본 발명의 방법이 실행될 수 있는 프로세서 기반 제어기(50)는 전형적으로 정보를 전달하기 위한 버스(bus) 또는 다른 통신 메커니즘(56); 프로세서에 의해 실행될 정보 및 명령어를 저장하고 프로세서에 의해 실행될 명령어의 실행 동안 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하기 위해 버스에 연결된 RAM 또는 다른 동적 저장 장치와 같은 주 메모리(54); 및 프로세서에 대한 정적 정보 및 명령어를 저장하기 위해 버스에 연결된 ROM(58) 또는 다른 정적 저장 장치를 포함할 것이다. 하드 디스크 또는 고체 상태 드라이브와 같은 저장 장치(60)가 또한 포함될 수 있고 정보 및 명령어를 저장하기 위해 버스에 연결될 수 있다. 일부 경우에, 주 제어기는 사용자에게 정보를 표시하기 위해 버스에 연결된 디스플레이(62)를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 영숫자(alphanumeric) 및/또는 다른 키(key)를 포함하는 입력 장치(64)는 또한 정보 및 명령어 선택을 프로세서에 전달하기 위해 버스에 연결될 수 있다. 커서 제어 장치(66)와 같은 다른 유형의 사용자 입력 장치가 또한 포함되고 버스에 연결되어 방향 정보 및 명령어 선택을 프로세서에 전달하고 디스플레이 상의 커서 이동을 제어할 수 있다.
제어기(50)는 또한 버스를 통해 프로세서에 연결된 통신 인터페이스(68)를 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 근거리 통신망(Local Area Network; LAN)을 통해 제어기와의 양방향, 유선 및/또는 무선 데이터 통신을 제공한다. 통신 인터페이스는 다양한 유형의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림을 전달하는 전기, 전자기 또는 광학 신호를 송수신한다. 예를 들어, 제어기(50)는 원격 장치(도시되지 않음)와 네트워크로 연결되어 호스트 컴퓨터(host computer) 또는 사용자에 의해 작동되는 다른 장비에 데이터 통신을 제공할 수 있다. 따라서, 제어기는 필요한 경우 오류 문제 해결을 지원하는 진단 정보를 포함하여 원격 장치와 메시지 및 데이터를 교환할 수 있다.
본 명세서에서 언급된 프로세스는 주 메모리(54)에 포함된 컴퓨터 판독 가능한 명령어의 적절한 시퀀스(sequence)를 실행하는 프로세서(52)에 의해 구현될 수 있다. 이러한 명령어는 저장 장치(60)와 같은 또 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체로부터 주 메모리(54)로 판독될 수 있고, 주 메모리(54)에 포함된 명령어 시퀀스의 실행은 프로세서(52)가 관련 행동을 수행하게 한다. 대안적인 실시양태에서, 본 발명을 구현하기 위해 프로세서(52) 및 이와 관련된 컴퓨터 소프트웨어 명령어 대신에 또는 이와 조합하여 하드웨어 내장 회로 또는 펌웨어 제어 처리 유닛(firmware-controlled processing unit)이 사용될 수 있다.
제어기(50)는 프린팅 작업 동안 추출판(20)의 변위를 제어할 뿐만 아니라 광원(26)을 제어(예를 들어, 광의 타이밍 및/또는 강도를 제어)하고 마스크(25)를 제어(예를 들어, 마스크의 어느 영역이 광을 통과하는지 어느 영역이 광을 차단하는 지를 제어)할 수도 있다. 또한, 도 3c를 참조하면, 제어기(50)는 하나 이상의 펌프(34a, 34b)를 작동시켜 프린팅 동안 탱크(10)를 통해 수지(18)를 재순환시킬 수 있다. 본 발명의 다양한 실시양태에서, 소정 부피의 광경화성 액체 수지는 탱크로부터 추출되고 냉각된 다음, 물체(22)의 프린팅이 진행됨에 따라 탱크(10) 내로 재도입됨으로써 수지 냉각 어렌지먼트(30)를 통해 순환된다. 이러한 방식으로 광경화성 액체 수지를 재활용하는 것은 탱크 내의 액체 수지의 온도와 마스크(25)의 온도를 관리하는 데 더욱 도움이 된다. 마스크 온도(25)는 또한 마스크의 하부면에 냉각된 공기를 취입시켜 관리할 수 있다.
수지 온도는 예를 들어 탱크(10) 내에 배치된 온도 센서(76)를 사용하여 관리될 수 있다(도 5 참조). 이러한 센서(및/또는 이미징 장치(28))로부터의 온도 판독 값은 제어기(50)에 의해 샘플링될 수 있으며, 이에 기초하여 액체 수지가 탱크를 통해 순환되는 속도가 증가, 감소 또는 유지될 수 있다. 예를 들어, 탱크 내의(예를 들어, 빌드 영역 근처의) 수지 온도가 너무 따뜻하다고 판단되면 수지 순환 속도를 (예를 들어, 펌핑 속도를 증가시킴으로써) 높여 따뜻한 수지가 빌드 영역에서 보다 신속하게 제거되도록 보장할 수 있다. 탱크 내의(예를 들어, 빌드 영역 근처의) 수지 온도가 너무 차갑다고 판단되면 수지 순환 속도를 (예를 들어, 펌핑 속도를 늦춤으로써) 늦춰 따뜻한 수지가 빌드 영역 내에 유지되도록 할 수 있다. 탱크 내의(예를 들어, 빌드 영역 근처의) 수지 온도가 허용 가능한 것으로 판단되면 수지 순환 속도를 당시의 속도로 유지할 수 있다. 이러한 실시와 함께, 열교환기는 수지 순환 시스템 내의 수지 냉각에 영향을 미치도록 작동할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시양태는 액체 수지를 포함하는 탱크 내에서 광경화된 액체 수지의 연속적인 층을 원하는 형상으로 형성하도록 방사선원 및 마스크를 제어함으로써 액체 수지의 광경화를 통해 물체의 프린팅을 제공한다. 탱크는 방사선 투과성인 가요성 멤브레인에 의해 밀봉된 개구를 포함하며, 액체 수지를 선택적으로 경화시키기 위한 방사선이 상기 멤브레인을 통해 도입된다. 프린팅 중에, 탱크를 향하는 방사선 투과성인 가요성 멤브레인의 제1 표면에 대해 제1 축을 따라 형성되는 물체를 변위시키도록 높이 조절기를 제어한다. 물체의 프린팅 중에, 펌핑 어렌지먼트를 제어하여 탱크, 즉 빌드 영역을 통해 소정 부피의 광경화성 액체 수지를 순환시키는 동시에 광경화성 액체 수지가 제1 축 모두에 직교하는 축을 따라 탱크 내로 도입되고/탱크로부터 추출되도록 물체의 광경화된 액체 수지 층을 형성할 수 있다. 소정 부피의 광경화성 액체 수지는 이러한 순환 동안, 탱크로부터 추출한 후, 및 탱크에 재주입되기 전에 냉각될 수 있다.
프린팅 동안, 열 이미징 장치를 사용하여 광경화된 액체 수지 층을 모니터링할 수 있다. 이러한 모니터링을 통해 제조 중인 물체의 가능한 고장 지점을 탐지하고 빌드 프로세스(build process)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 광원으로부터의 방사선 강도는 빌드 프로세스에 영향을 주도록 (예를 들어, 노광 시간, 노광 강도, 노광 파장 등의 사용을 통해) 변경될 수 있다. 또한, 열 이미징 장치(thermal imaging device)는 빌드 영역에서 겪는 온도에 대한 피드백을 제공함으로써 펌핑 어렌지먼트를 제어하여 빌드 영역을 통해 수지가 순환되는 속도를 제어할 수 있다.
따라서, 방사선에 대한 선택적 노광을 통해 경화되는 감광성 수지를 사용하는 포토리소그래피 시스템, 보다 구체적으로 이러한 감광성 수지가 3차원 물체를 제조할 때 방사선 노광을 통해 경화되는 시스템 및 방법이 기재되었다.

Claims (13)

  1. 광경화성 액체 중합체(photo-curing liquid polymer)를 포함하도록 구성된 탱크(tank)로서, 탱크는 내부에 측벽 및 바닥을 가지며 측벽 중 하나 이상은 측벽 개구(sidewall opening)를 포함하고 바닥에는 바닥 개구(bottom opening)가 있는, 탱크;
    탱크 바닥에 배치되고 개구를 덮는 가요성 멤브레인(flexible membrane);
    탱크의 바닥 개구를 향해 시준된 자외선(collimated ultraviolet light)을 방사하도록 구성된 광원(light source);
    가요성 멤브레인과 광원 사이에 배치된 마스크로서, 광원에 의해 방사된 시준된 자외선이 가요성 멤브레인을 통과하여 탱크 내로 통과되기 전에 마스크(mask)에 의해 필터링(filtering)되는, 마스크;
    광경화성 액체 중합체의 경화된 부분으로부터 형성된 물체가 부착될 수있는 탱크 내부에 배치되는 추출판(extraction plate);
    탱크 바닥 위의 추출판의 수직 위치를 제어하도록 구성된 높이 조절기; 및
    물체를 프린팅하는 동안 가요성 멤브레인의 제1 표면으로부터 추출판의 변위를 조절하기 위해 높이 조절기를 작동하도록 구성된 제어기; 및
    제어기의 제어하에, 측벽 개구 중 하나를 통해 탱크로부터 저장소로 제1 부피의 광경화성 액체 수지를 펌핑(pumping)하고 제2 부피의 광경화성 액체 수지를 저장소로부터 탱크 내로 펌핑하도록 구성된 수지 순환 시스템(resin circulatory system)
    을 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제2 부피의 광경화성 액체 수지는 제2 측벽 개구를 통해 탱크 내로 펌핑되고, 제1 측벽 개구와 제 2 측벽 개구는 탱크의 마주보는 측면에 있는, 장치.
  3. 제2항에 있어서, 탱크의 마주보는 측면이 탱크의 최단 측면 치수를 규정하는, 장치.
  4. 제3항에 있어서, 수지 순환 시스템은 높이 조절기가 추출판을 변환시키는 축에 직교하는 축을 따라 탱크의 제2 측벽 개구 내로 광경화성 액체 수지를 도입하도록 구성되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 수지 순환 시스템이 열교환기를 포함하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 수지 순환 시스템이 제어기의 제어 하에 작동 가능한 연동 펌프(peristaltic pump)를 포함하는, 장치.
  7. 마스크를 통해 방사선에 대한 선택적 노광(selective exposure)을 통해 탱크 내에 포함된 액체 수지의 광경화를 통해 물체가 형성되는 적층제조장치(additive manufacturing apparatus)로서, 상기 장치는 추출판, 방사선원(radiation source), 및 방사선 투과성인 가요성 멤브레인을 바닥의 적어도 일부로서 갖는 탱크를 포함하고, 상기 방사선 투과성인 가요성 멤브레인은 상기 추출판과 상기 방사선원 사이에 위치하고, 상기 추출판은 상기 추출판과 상기 방사선원의 상대적 위치에 의해 규정된 제1 축을 따라 변위 가능하도록 구성되고, 상기 탱크는 포트(port)들을 포함하며 이들 포트를 통해 상기 광경화성 액체 수지가 상기 포트들 사이의 펌핑 어렌지먼트(pumping arrangement)에 의해 상기 제1 축에 직교하는 제2 축을 따라 상기 탱크를 통해 재순환되고, 이로써 소정 부피의 광경화성 액체 수지가 냉각 어렌지먼트를 통과한 후 탱크를 통해 재활용(recycling)되는, 적층제조장치.
  8. 제7항에 있어서, 냉각 어렌지먼트는 소정 부피의 광경화성 액체 수지를 운반하기 위한 소정 길이의 배관(tubing)을 포함하며, 상기 배관의 길이는 방열판(heat sink)과 접촉하는, 적층제조장치.
  9. 제8항에 있어서, 냉각 어렌지먼트가 펠티에 부재(Peltier element)를 포함하는, 적층제조장치.
  10. 제8항에 있어서, 펌핑 어렌지먼트가 소정 길이의 배관과 접촉하는 연동 펌프를 포함하는, 적층제조장치.
  11. 제8항에 있어서, 펌핑 어렌지먼트가 광경화된 액체 수지용 저장소를 포함하는, 적층제조장치.
  12. 제8항에 있어서, 펌핑 어렌지먼트가 광경화성 액체 수지용 저장소를 포함하는, 적층제조장치.
  13. 광원과 마스크를 제어하여 물체의 광경화성 액체 수지의 제1 층을 형성하는 단계로서, 물체는 광경화성 액체 수지를 포함하는 탱크 내에 위치하며, 탱크는 탱크 개구를 포함하고, 탱크 개구는 방사선 투명성인 가요성 부재에 의해 밀봉되는, 단계;
    탱크를 향하는 방사선 투과성인 가요성 멤브레인의 제1 표면에 대해 제1 축을 따라 물체를 변위시키도록 높이 조절기를 제어하는 단계;
    물체의 광경화된 액체 수지의 제2 층을 형성하도록 광원 및 마스크를 제어하는 단계; 및
    광경화성 액체 수지가 제1 축에 직교하는 축을 따라 탱크 내로 도입되고 탱크로부터 추출되도록 물체의 광경화된 액체 수지의 상기 제1 층 및 제2 층을 형성하면서 탱크를 통해 소정 부피의 광경화성 액체 수지가 순환하도록 펌핑 어렌지먼트를 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
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