KR20210049085A - 이종 재료 및 부분의 고체 접합 방법 및 인 시튜 생성되는 타간트 피처를 갖는 코팅 및 부분의 고체 적층 제조 - Google Patents

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KR20210049085A
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아니타 티. 브로치
체스 콕스
크리스토퍼 가기로
낸시 하드윅
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멜드 매뉴팩쳐링 코포레이션
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Abstract

이종 재료들 및 부분들을 접합하기 위한 고체 적층 제조 방법들이 설명된다. 방법들은 제1 재료를 고체 적층 제조 기계의 중공 도구를 통해 제2 재료와 접촉하도록 공급하는 단계, 도구의 회전 숄더를 사용하여 법선력, 전단력 및/또는 마찰력을 가하여 재료들이 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 재료들의 소성 변형을 일으키는 단계, 및 해당 영역에서 재료들을 혼합 및 접합시키는 단계를 포함한다. 접합은 계면 영역에 다양한 형상들의 인터록들을 포함할 수 있다. 증착된 재료 및/또는 층들에 하나 또는 다수의 타간트가 포함될 수 있으며 이 타간트들은 예컨대 특정 파장, 가열, 전기장 등의 광에 노출 시 보이게 되는, 특정 외부 자극들에 의해 트리거될 때 반응한다. 몇몇 타간트들은 육안에 의해 또는 특정 검출기들/판독기들을 사용함으로써 보일 수 있는 여러 수준들의 보안 효과들이 가능하다.

Description

이종 재료 및 부분의 고체 접합 방법 및 인 시튜 생성되는 타간트 피처를 갖는 코팅 및 부분의 고체 적층 제조
관련 출원 상호 참조
본 출원은 미국 가 출원 제62/686,949호(2018년 6월 19일 출원) 및 제62/729,147호(2018년 9월 10일 출원)의 우선권 및 출원일 혜택을 주장한다. 이 출원들 각각의 개시 내용은 이에 의해 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.
기술분야
본 발명은 이종 재료들 및 부분들을 접합시키기 위한 고체 적증 제조 공정들을 제공하고 외부 자극들, 예컨대 광, 열 및 전기장에 반응할 수 있는 증착된 재료에 포함된 하나 또는 다수의 타간트들로 제조된 제품들을 포함하여, 그러한 방법들을 사용하여 제조되는 제품들을 포함한다.
이종 재료들 및 부분들의 접합
특히 항공 우주 산업 및 자동차 산업에서 경량 부품들 및 구조체들에 맞춘 초점은 부분/구조체의 기능을 여전히 발휘하면서 경량 금속성 및 비금속성(예를 들어, 폴리머, 복합체) 재료들에 대한 관심과 활용을 증가시켰다. 금속-폴리머 또는 금속-복합체 구조들은 금속의 강도 및 연성과 폴리머의 내화학성, 경량, 높은 비강도 및 탄성을 겸비한다. 높은 강성 및 강도가 예상되는 부분들에는 금속이 존재하는 한편, 내화학성 및 경량이 요구되는 곳에는 폴리머 재료 또는 복합재가 활용되어, 몰딩 공정 시 난이 형상들의 형성 또한 가능하게 한다.
이종 재료들 및 부분들에 대한 현재 당업계에 공지된 접합 방법들 중에는 기계적 체결, 접착 결합 및 용접이 있다.
기계적 체결 은 일반적으로 리벳 접합으로 금속과 폴리머를 접합할 때 안정적인 접합과 우수한 접합 저항을 가능하게 하지만, 부품 수와 작업 단계 증가를 필요로 한다. 접합부 형상과 위치는 일반적으로 기계적으로 고정되고 생산 속도가 상대적으로 느리기 때문에, 접합부 설계 측면에서 유연성이 부족하여 공정 자체에 한계가 있다.
접착 접합 은 설계 유연성이 있는 비교 간단한 방법이다. 그러나, 이러한 유형의 접합은 상대적으로 낮은 기계적 저항, 제한된 작업 온도 범위, 화학 반응 환경에서의 낮은 저항, 제한된 장기 내구성 및 광범위한 표면 처리 요건들과 같은 몇 가지 단점들을 가지고 있다. 다양한 유형들의 시험 하이브리드 구조체들은 접착 층이 하이브리드 구조체의 가장 약한 부분임을 입증했다.
마찰 스폿 및 초음파 용접 은 접합 계면에서 금속과 플라스틱 워크피스들의 혼합에 의해 고체 상태로 수행된다. 그러나, 이러한 접합 방법들은 저융점 금속들(마그네슘 및 알루미늄)에만 성공적으로 적용되었으며 스폿 용접은 두꺼운 금속 피스들에는 적용되지 않는 것으로 보인다.
금속과 폴리머의 레이저 용접 은 금속과 폴리머/하이브리드 구성요소들 간의 안정적인 금속, 화학 및 공유 결합들을 이루는 데 사용될 수 있다. 그러나, 접합은 플라스틱과 금속 간 용융 상태 - 고체 상태 계면에서 발생한다(이러한 접합 공정에서 금속은 용융되지 않으므로). 공정 중 급속 팽창으로 인해(고압으로 인해) 기포가 형성되며, 이는 계면을 약화시킨다. 이러한 공정의 장점들은 빠른 용접 시간과 적은 열 투입이지만, 공정의 한계들은 엄격한 제어가 필요한 수많은 공정 매개 변수들(이동 속도, 용접력)과 레이저 빔의 효과적인 흡수가 필요하기 때문에 주로 랩 접합(lap joints)에 적용할 수 있다는 점이다.
이종 재료들 및 구조체들을 접합하는 현재 알려진 방법들에는 심각한 한계들이 있다. 따라서, 다양한 이종 재료들 및 부분들을 접합하고 이를 기계적으로 강하고 다양한 공학 응용 분야들에 적합하게 만드는 효율적인 접합 방법들이 필요하다.
위조 방지 기능들
원재료들, 부분들 및 제품들에 태그 지정, 추적 및 위치를 파악하는 것은 많은 상업, 보안 및 군사 응용 분야들에서 매우 중요하다. 내장된 타간트 또는 위조 방지 기능의 주요 목적은 제조업체와 최종 사용자가 위조 재료들 또는 위조품들("복제품들")에서 원재료(원품)를 인증할 수 있도록 하는 것이다. 타간트 또는 위조 방지 기능의 두 번째 기능은 재료/제품의 위조를 고려하는 모든 사람을 제지하는 역할을 하는 것이다. 그러나, 타간트 또는 위조 방지 기능은 원재료들 또는 원품들과 위조 재료들 또는 위조품들을 쉽게 검출하고 필요하면 기소(침해) 사건들의 진위를 증명할 수 있도록 설계되지만 재료/제품 품질을 떨어뜨리지 않고 위조 시도를 줄이지 않을 수 있음을 장담할 수 없다는 것을 언급할 가치가 있다.
타간트들(위조 방지 기능들)은 광화학 효과들 - 한 파장에서 에너지를 흡수하고 다른 파장에서 에너지를 방사하거나, 특정 파장들에서 에너지를 흡수만하고 특정 색상을 나타내는 것, 펄스 에너지로 조명될 때 시간 효과들, 열에 대한 특정 반응, 또는 전기장 또는 자기장과 같은 다양한 효과들을 수반하여 상이한 각도들에서 볼 때 상이한 색상들을 보일 수 있다.
단순하지만 효과적인 것부터 더 정교한 것을 거쳐 매우 안전한 것까지 다양한 범위에서 제조업체들이 이용할 수 있는 타간트(위조 방지) 기술들이 많이 있다. 일반적으로, 타간트/위조 방지 기술들은 다음과 같이 분류될 수 있다:
- 명시적 또는 가시적 피처들, 및
- 은폐된 또는 숨겨진 표시들
명시적 보안 피처들은 최종 사용자들이 재료/제품의 진위를 검증할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 피처들은 일반적으로 가시적이다. 명시적 피처들이 사용되는 모든 곳에서, 위조자들은 때때로 보통의 사용자를 혼란스럽게 할만큼 충분히 원재료/원품을 모방한 간단한 복제품을 적용할 것이다. 명시적 피처들(타간트들)은 외관히 훼손되거나 부분에 손상을 주지 않으면서 재사용되거나 제거할 수 없는 것과 같은 방식으로 적용되어야 한다. 명시적 라벨링에는 기존 식별 기술들(일련 번호, 광학 바코드, 음각 피처들, 미소 규모 피처들 및 무선 주파수 장치들)이 널리 사용되어왔다. 일부 명시적 적용 예들의 경우, UV 또는 IR 광으로 조명될 때 또는 다양한 각도에서 볼 때 또는 약간의 온도 변화로 색이 달라지는 재료들을 적용하는 것과 같은 타간트 효과를 쉽게 관찰 가능할 수 있다. 광 가변 잉크, 진주 광 잉크, 눈에 보이는 홀로그램, 워터 마크 등은 인증 당사자가 쉽게 알아볼 수 있는 몇 가지 예들이다.
감온성 잉크, 광색성 잉크, 화학적 표지 및 마이크로 프린팅과 같은 반명시적 보안 적용 예들도 보안 수준을 높일 수 있다. 은폐된 적용 예들의 경우, 타간트는 쉽게 관찰할 수 없지만, 트리거링(예를 들어, 조명) 소스 및/또는 정교한 알고리즘들과 함께 작동하여 타간트(들)의 존재를 검출하는 특수 감지 시스템들이 필요하다. 은폐된 피처의 목적은 제조업체(브랜드 제품 소유자)가 위조된 재료 또는 위조품을 식별할 수 있도록 하는 것이다. 일반적으로, 일반 대중은 은폐된 피처의 존재를 인식하지 못하며, 이를 검증할 수단도 없다. 은폐된 피처는 "전문" 지식 없이는 검출하거나 복제하기 쉽지 않아야 하고, 피처의 세부 정보들은 특정 당사자들로 제한되고 제어되어야 한다. UV 및/또는 IR에 반응하는 재료들, 자기 잉크, DNA에 기초한 타간트들 및 특정 기계가 판독 가능한 타간트들과 같은 은폐된 타간트들은 가장 진보된 은폐 솔루션들이다.
상술된 타간트들의 대부분은 주로 약물, 백신, 잉크 등과 같은 고가의 제품들을 인증하기 위한 패키징 산업용으로 개발되었다. 이러한 타간트들은 대부분의 플라스틱 재료들, 종이 및 기타 재료들에 "쉽게" 사용될 수 있다. 언급된 타간트들 중 일부는 높은 공정 온도 또는 장기 공정 시간, 예컨대 금속들을 가공하거나 금속들로 구조체들을 만드는(3D 프린팅하는) 데 필요한 온도 및 시간을 견딜 수 없다. MELD™ 타입 공정과 같은 고체 적층 제조 공정들은 증착을 위해 재료를 용융시키지 않기 때문에 공정 온도가 더 낮고 공정 시간이 더 짧다는 이점이 있다. 고체 적층 제조 공정 동안, 재료는 다양한 강한 마찰력 및 기타 힘들로 인해 소성 변형을 겪고, 결과적으로 3D 부분들 또는 코팅들로 쉽게 증착될 수 있는 재료의 이른바 "가단성" 상태가 된다. 고체 적층 제조 공정으로 금속, 금속 합금 또는 MMC를 증착하기 위해, 고체 적층 제조 기계에서 재료를 0.8 Tm(여기서 Tm은 재료의 융점)까지 가열할 수 있으며, 이미 개발된 타간트들 중 일부의 경우 이 온도들이 높을 수 있다. 따라서, 금속 재료들 및 금속 부분들에 새롭거나 알려져 있는 공개 및 비공개 타간트들을 추가하고 가능하면 추가 "태깅" 단계들을 도입할 필요 없이 금속 제조 단계들 동안 타간트들이 추가되는 방법을 찾아야 한다.
적층 제조
적층 제조(AM, additive manufacturing)는 3D 부분들을 만드는(일반적으로 층별로) 공정으로 정의되며 복합적 부분들을 생산할 수 있다. 그러나, 계면 및 비계면 미세 구조들 간에 차이가 존재하여 특정 부분 위치들 및 방향들을 따라 비균질한 속성들을 유발할 수 있다. 그러한 경우, 제조된 부분들은 벌크 재료에 비해 열등한 속성들을 보인다. 특히, 융합 기반 AM 공정들은 보통 취성 주조 구조, 열간 균열 및 다공성과 같은 용융 및 응고와 연관된 문제들을 야기하여 기계적 성능을 저하시킨다. 또한, 화염 분사, 고속 산소 연료(HVOF, high-velocity oxygen fuel), 기폰-건(D-Gun, detonation-gun), 와이어 아크 및 플라즈마 증착과 같은 코팅 기술들은 코팅과 기판 사이에 상당한 다공, 상당한 산화물 함량 및 이산 계면들을 갖는 층들 또는 코팅들을 생성한다. 통상적으로, 이러한 코팅 공정들은 비교적 높은 온도에서 작동하며 재료가 기판 상에 증착될 때 용융 및 산화된다. 그러한 기술들은 비교적 높은 공정 온도로 인한 결정립 성장 및 강도 손실로 인해 나노 결정질 재료들과 같은 많은 유형의 기판들 및 코팅 금속들의 가공에 적합하지 않다. 통상적으로 초음속 노즐을 통해 입자들이 가속되는 비교적 저온 분사 공정을 수반하는 저온 분사 타입 증착으로 알려져 있는 대체 증착 공정도 비교적 비싸고 일반적으로 높은 종횡비 입자들을 가공할 수 없다.
상술된 금속 AM 및 코팅 기술들의 단점들을 극복하기 위해, MELD™ 타입 제조와 같은 고체 적층 제조 기술이 개발되었다. MELD™ 타입 적층 제조는 개방된 대기에서 작동하고 높은 증착 속도를 낼 수 있는 확장성이 뛰어난 기술을 갖춘 환경 친화적인 시스템이다. 고체 적층 제조 공정(들)은 고하중(주로 마찰력) 및 마찰 가열의 고유한 조합을 이용하는 고체 열역학 공정들로, 재료를 액체처럼 자유롭게 흐르는 지점까지 가열 및 소성 변형시킨다. 그러나, 재료는 액체 상태가 아니라, 이의 융점 아래의 고체 가단 상태이다. 따라서, 용융되지 않는 적층 제조 공정으로 간주되며 경쟁 기술들로 만든 부분들보다 최종 제작 부분들에서 산화가 적고 에너지 소비가 적으며 기계적 속성들이 동일하거나 훨씬 더 우수한 이점을 제공한다. 더욱이, 고체 적층 제조 공정은 일반적으로 레이저 기반 3D 프린팅 공정들과 연관된 진공 수준이나 불활성 기체 환경 또는 공간 제한적인 분말 재료층이 필요하지 않다.
고체 적층 제조 공정은 실제로 소성 변형되거나 연화된 금속을 함께 또는 층 아래로 "교반"시킨다. 특히, 마찰력과 재료 소성 변형은 증착된 층과 그 밑에 있는 층에 고유한 정제된 결정립 구조를 생성하며, 이는 증착된 부분들의 기계적 강도에 중요하다. 이 때문에, 고체 적층 제조 공정으로 생산된 제품들은 사용된 모재보다 결정립 크기가 "정제"되거나 더 작다. 금속들에서는 일반적으로 금속 결정립 크기가 작아질수록 강도, 내식성 및 내마모성이 높아질 것으로 예상된다. 더욱이, 고체 적층 제조 공정은 증착된 재료와 기판 사이뿐만 아니라 후속 증착된 층들 사이에 야금 결합을 생성한다.
MELD™ 타입 고체 적층 제조 공정(들)은 또한 광범위한 재료 유형들 및 재료 형태들을 사용하는 유연성을 제공하여 거의 그물 형상의 3D 구조들 상에 정밀 작업된 미세 구조를 생성한다. 여러 재료들을 공급 재료들로 사용하여 다중 재료 부분들 또는 기능적으로 등급이 달라지는 부분들을 생산할 수도 있다. 지금까지, 금속들, 금속 합금들 및 금속 매트릭스 복합체들(MMC들)이 상이한 고체 적층 제조 공정들에서 성공적으로 사용되었다. 증착된 부분들에서 일반적으로 발생되는 잔류 응력은 공정의 고체 특성으로 인해, 경쟁 3D 프린팅 기술들, 금속 주조 또는 용융 및 응고를 수반하는 기타 제조 공정들 동안 발생되는 잔류 응력에 비해 훨씬 적다(또는 없다). 알려진 바와 같이, 금속들을 용융시키면 문제들이 발생한다. 고체 적층 제조 공정 동안에는 용융이 없기 때문에, 고체 적층 제조 공정으로 만들어진 부분들 및 구조들은 경쟁 기술들로 제조된 것들 비해 더 강하다. 고체 적층 제조 공정으로 생산된 제품들은 이미 완전 치밀하여, 증착된 재료들에는 공극이 없다. 용융 기반 공정들의 경우, 적층 제조된 부분에는 일반적으로 스폰지와 유사한 재료(기공들)가 없는 작은 포켓들을 포함된다. 그러면 부분들은 압축되는 두 번째 공정을 거쳐야 한다. 마지막으로, 준비가 된 것으로 여겨지기 전에 마지막 공정 단계들이 준비된다. 반면에 MELD™ 타입 기술은 이 기술로 생산된 부분들의 소결 또는 후처리가 필요하지 않으며 이러한 비용과 시간 소모적인 절차들을 생략한다.
본 발명 개시에서, 이종 재료들 및 부분들을 접합하기 위한 고체 적층 제조 공정이 제안된다. 또한, 추가 "태깅" 단계를 적용할 필요 없이 증착(3D 프린팅) 동안 금속들, MMC 및 기타 재료들에 타간트들을 내장하기 위한 고체 적층 제조 기술이 제안된다. 아래의 실시 예들은 경쟁 기술들에 비해 간략화된 방식으로 경량 구조들을 만드는 방법으로 이종 재료들/부분들을 접합하고 대규모의 복합적인 3D 하이브리드 구조들을 만드는 고체 적층 제조 시스템의 능력들의 예들일 뿐이다. 일부 실시 예들은 또한 증착된 층들에 타간트들의 편입을 포함할 것이다.
본 발명의 실시 예들의 양태들은 다음을 포함한다:
양태 1. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 이종 재료들을 접합하기 위한 방법으로서, 제1 재료를 고체 적층 제조 기계의 중공 도구를 통해 제2 재료의 표면 상으로 공급하는 단계; 상기 중공 도구의 회전 숄더를 통해 법선력, 전단력 및/또는 마찰력을 가하여 상기 제1 및 제2 재료가 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 상기 제1 및 제2 재료의 소성 변형을 일으키는 단계, 및 상기 계면 영역에서 상기 제1 및 제2 재료들을 혼합 및 접합시키는 단계를 포함하는, 방법.
양태 2. 양태 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 두 상이한 폴리머들인, 방법.
양태 3. 양태 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 두 상이한 금속들, MMC들 또는 금속 합금들인, 방법.
양태 4. 양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 재료는 폴리머이고 상기 제2 재료는 금속, 또는 상기 제1 재료가 금속이고 상기 제2 재료는 폴리머인, 방법.
양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 폴리머는 상기 금속의 표면 영역에서의 결정립들 사이를 침투하는, 방법.
양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 재료는 폴리머이고 상기 제2 재료는 복합재, 또는 상기 제1 재료가 복합재이고 상기 제2 재료는 폴리머인, 방법.
양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 재료는 금속이고 상기 제2 재료는 복합재, 또는 상기 제1 재료가 복합재이고 상기 제2 재료는 금속인, 방법.
양태 8. 양태 1 내지 7 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 용접이 불가능한 재료들(함께 용접될 수 없는 재료들)인, 방법.
양태 9. 양태 1 내지 8 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 초저 표면 에너지를 갖는, 방법.
양태 10. 양태 1 내지 9 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 하나 이상의 중간 층의 형성을 통해 접합되는 , 방법.
양태 11. 양태 1 내지 10 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료의 표면 상의 증착 시 우선적으로 배향되는 액정 결정 폴리머(올리고머)인, 방법.
양태 12. 양태 1 내지 11 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료 위에 증착 시 반응을 일으키는 반응성 물질인, 방법.
양태 13. 양태 1 내지 12 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 재료는 개시제의 도움으로 반응을 일으키는, 방법.
양태 14. 양태 1 내지 13 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 재료는 열, 광 또는 전자 빔의 도움으로 반응을 일으키는, 방법.
양태 15. 양태 1 내지 14 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들 중 하나 또는 양자는 도펀트들 및/또는 보강 입자들로 도핑되는, 방법.
양태 16. 양태 1 내지 15 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 마이크론 또는 나노 크기들을 갖는, 방법.
양태 17. 양태 1 내지 16 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 마이크론 크기 또는 나노 크기 섬유들인, 방법.
양태 18. 양태 1 내지 17 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 탄소 나노튜브들(CNT들)인, 방법.
양태 19. 양태 1 내지 18 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 하나 초과 유형의 재료의 혼합물들인, 방법.
양태 20. 양태 1 내지 19 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들은 개시제, 프라이머 및/또는 접착 촉진제가 충진된 마이크로 캡슐들인, 방법.
양태 21. 양태 1 내지 20 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 증착되는 마지막 층의 상단 섹션에 배치되는 , 방법.
양태 22. 양태 1 내지 21 중 어느 한 양태에 있어서, 에 있어서, 증착되는 상기 마지막 층의 상단 섹션에 존재하는 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 상기 표면의 타겟 기능을 제공하는, 방법.
양태 23. 양태 1 내지 22 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들은 Cu 또는 Ag 입자들 또는 양자이고 항균 기능을 제공하는, 방법.
양태 24. 양태 1 내지 23 중 어느 한 양태에 있어서, 에 있어서, 상기 도펀트들은 부식 방지 기능을 제공하는, 방법.
양태 25. 양태 1 내지 24 중 어느 한 양태에 있어서, 에 있어서, 상기 도펀트들은 마모 방지 기능을 제공하는, 방법.
양태 26. 양태 1 내지 25 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 상기 제1 및 제2 재료들중 하나 또는 양자에 단지 상기 계면 영역에서만 추가되는, 방법.
양태 27. 양태 1 내지 26 중 어느 한 양태에 있어서, 에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 상기 계면 영역에 처리되지 않은 표면들을 구성하는, 방법.
양태 28. 양태 1 내지 27 중 어느 한 양태에 있어서, 에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 상기 계면 영역에 조면들(rough surfaces)을 구성하는, 방법.
양태 29. 양태 1 내지 28 중 어느 한 양태에 있어서, 에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 상기 계면 영역에 처리된 표면들을 구성하는, 방법.
양태 30. 양태 1 내지 29 중 어느 한 양태에 있어서, 하나 이상의 표면은 플라즈마, 코로나, 화염 또는 오존 처리, 레이저 또는 반응성 이온 에칭 또는 표면 기능화로 처리되는, 방법.
양태 31. 양태 1 내지 30 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 처리된 표면들은 처리되지 않은 표면들에 비해 증가된 표면 거칠기를 갖는, 방법.
양태 32. 양태 1 내지 31 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 계면 영역은 인터록들을 포함하는, 방법.
양태 33. 양태 1 내지 32 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 인터록들은 정사각형, 직사각형, 반원형, 부등변 사각형, 삼각형 또는 더브테일 형상을 포함하여 임의의 단면 형상을 포함하는, 방법.
양태 34. 양태 1 내지 33 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 인터록들에는 도펀트들 또는 보강 입자들이 충진되는, 방법.
양태 35. 양태 1 내지 34 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 인터-록들에는 개시제, 프라이머 및/또는 접착 촉진제들이 충진되는, 방법.
양태 36. 양태 1 내지 35 중 어느 한 양태에 있어서, 층 수가 늘어나는 방향으로 기능적으로 경사가 달라지는 중간 층들의 인 시튜(in situ) 형성을 수반하는, 방법.
양태 37. 양태 1 내지 36 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 중간 층들은 상기 제1 및 제2 재료들과 동일한 재료들을 포함하는, 방법.
양태 38. 양태 1 내지 37 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 중간 층들은 상기 제1 및 제2 재료들과 상이한 재료들을 포함하는, 방법.
양태 39. 양태 1 내지 38 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 중간 층들은 하나 이상의 폴리머, 복합체 또는 프리프레그(prepreg)를 포함하는, 방법.
양태 40. 양태 1 내지 39 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제2 재료의 상기 표면은 하나 이상의 홈을 포함하고 상기 제1 재료는 상기 하나 이상의 홈을 채움으로써 인터록들을 형성하는, 방법.
양태 41. 양태 1 내지 40 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 홈들은 더브데일 형상인, 방법.
양태 42. 양태 1 내지 41 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 홈들은 부등변 사각형 형상인, 방법.
양태 43. 양태 1 내지 42 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 홈들은 상기 제2 재료의 상기 표면 상에서 크기 및 주기성이 달라지는, 방법.
양태 44. 양태 1 내지 43 중 어느 한 양태에 있어서, 연속적인 중간 층들은 하나 이상의 재료의 경사진 조성(gradient composition)을 형성하는, 방법.
양태 45. 양태 1 내지 44 중 어느 한 양태에 있어서, 하나의 층은 하나의 평면 내에서 경사진 조성을 형성하는, 방법.
양태 46. 양태 1 내지 45 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 중간 층들 중 하나 이상이 코팅되는, 방법.
양태 47. 양태 1 내지 46 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 연속적인 중간 층들에 걸쳐 이어지는 농도 경사로 존재하는 , 방법.
양태 48. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 이종 부분들을 접합하기 위한 방법으로서, 충진 재료를 상기 고체 적층 제조 기계의 중공 도구를 통해 접합될 제1 및 제2 부분 간 접합부 상으로 공급하는 단계; 상기 중공 도구의 회전하는 숄더를 통해 강한 법선력, 전단력 및 마찰력을 가하여 표면 영역들이 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들에서 소성 변형을 일으키는 단계, 및 상기 계면 영역에서 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들과 상기 충진 재료를 혼합 및 접합하는 단계를 포함하는, 방법.
양태 49. 양태 48에 있어서, 접합될 상기 제1 및 제2 부분은 상이한 재료들을 포함하는, 방법.
양태 50. 청구항 48 또는 49에 있어서, 접합될 상기 제1 및 제2 부분은 동일한 재료를 포함하는, 방법.
양태 51. 양태 48 내지 50 중 어느 한 양태에 있어서, 접합될 상기 제1 및 제2 부분은 금속, 폴리머 또는 복합체를 포함하는, 방법.
양태 52. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 이종 부분들을 접합하기 위한 방법으로서, 충진 재료를 상기 고체 적층 제조 기계의 중공 도구를 통해 접합될 제1 및 제2 부분 위에 공급하는 단계; 상기 중공 도구의 회전하는 숄더를 통해 강한 법선력, 전단력 및 마찰력을 가하여 표면 영역들이 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들에서 소성 변형을 일으키는 단계, 및 상기 계면 영역에서 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들과 증착된 상위 층 상의 상기 충진 재료를 혼합 및 접합하는 단계를 포함하는, 방법.
양태 53. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 샌드위치 패널 구조들을 만드는 방법으로서, 상기 고체 적층 제조 기계를 이용하여 제1 패널 위에 제2 패널을 추가하는 단계; 상기 고체 적층 제조 기계를 이용하여 상기 제2 패널 위에 제3 패널을 추가하는 단계, 및 상기 샌드위치 패널 구조가 완성될 때까지 추가 패널들을 추가하는 단계를 포함하는, 방법.
양태 54. 에너지 방사원에 고유하게 반응하는 적어도 하나의 타간트를 포함하는 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체를 제조하는 방법으로서, 상기 적어도 하나의 타간트를 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체로 편입시킬 수 있는 고체 적층 제조 공정에 하나 이상의 작용제를 추가하는 단계를 포함하는, 방법.
양태 55. 양태 54에 있어서, 상기 고체 적층 제조 공정은; 제1 재료를 고체 적층 제조 기계의 중공 스핀들 또는 도구를 통해 공급하는 단계; 상기 제1 재료를 제2 재료 상에 증착시키는 단계로서, 증착 동안 상기 제1 재료는 이의 융점(Tm) 미만인, 상기 제2 재료 상으로 증착시키는 단계; 및 상기 중공 도구의 회전 숄더를 통해 법선력, 전단력 및/또는 마찰력을 가하여 상기 제1 및 제2 재료가 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 상기 제1 재료의 소성 변형을 일으킴으로써, 편입된 상기 적어도 하나의 타간트로 그에 따른 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
양태 56. 양태 54 또는 55에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 상기 타간트(들)를 상기 제1 재료와 연속 혼합시킴으로써 추가되는 타간트(들)인, 방법.
양태 57. 양태 54 내지 56 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 이산 시간대들에 상기 제1 재료에 추가되는 타간트(들)인, 방법.
양태 58. 양태 54 내지 57 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 이산 회분들(batches)로 상기 제1 재료에 추가되는 타간트(들)인, 방법.
양태 59. 양태 54 내지 58 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 증착 동안 상기 적어도 하나의 타간트를 인 시튜 생성하는, 방법.
양태 60. 양태 54 내지 59 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상기 작용제들의 물리적 결합 또는 복합화에 의해 생성되는, 방법.
양태 61. 양태 54 내지 60 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상기 작용제들 간 화학 반응에 의해 생성되는, 방법.
양태 62. 양태 54 내지 61 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발광원인, 방법.
양태 63. 양태 54 내지 62 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발열원인, 방법.
양태 64. 양태 54 내지 63 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 전기장 발생원인, 방법.
양태 65. 양태 54 내지 64 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 자기장 발생원인, 방법.
양태 66. 양태 54 내지 65 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 층 또는 물제를 상기 에너지 방사원으로부터의 에너지에 노출시킴으로써; 그리고 상기 에너지의 흡수 또는 상기 에너지로부터의 여기의 결과로서 상기 적어도 하나의 타간트로부터 방사되는 하나 이상의 스펙트럼을 검출하는 것에 의해 상기 층 또는 물체에서 상기 적어도 하나의 타간트를 검출함으로써; 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체의 독창성(originality)을 검증하는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 67. 양태 54 내지 66 중 어느 한 양태에 있어서, 현미경을 이용한 검출에 의해 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체의 독창성을 검증하는 단계를 더 포함하는, 방법.
양태 68. 청구항 54 또는 67 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 장치에 의해 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 방법.
양태 69. 양태 54 내지 68 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 화학 물질(들)을 인가함으로써 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 방법.
양태 70. 양태 54 내지 69 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상기 증착된 층 또는 물체를 따라 특성 순서로 배열된 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
양태 71. 양태 54 내지 70 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 별개의 층들에 존재하고 서로 함께/협력하여서만 활성화되는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
양태 72. 양태 54 내지 71 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여러 보안 수준들을 갖는, 방법.
양태 73. 양태 54 내지 72 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 숨겨진 정보를 드러내기 위한 다수의 판독기들(검출기들)에 반응할 수 있는 하나의 타간트를 포함하는, 방법.
양태 74. 양태 54 내지 73 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 하나의 판독기에 의한 트리거링 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
양태 75. 양태 54 내지 75 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 두 개 이상의 판독 장치들에 의해 트리거링될 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
양태 76. 양태 54 내지 75 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 인광형 타간트를 포함하는, 방법.
양태 77. 양태 54 내지 76 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 희토류 금속으로 도핑된 스트론튬 알루미네이트를 포함하는, 방법.
양태 78. 양태 54 내지 77 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상향 변환 인광체(들)를 포함하는, 방법.
양태 79. 양태 54 내지 78 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 청색광을 방사하는, 방법.
양태 80. 양태 54 내지 79 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 녹색광을 방사하는, 방법.
양태 81. 양태 54 내지 80 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 적색광을 방사하는, 방법.
양태 82. 양태 54 내지 81 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 백색광을 방사하는, 방법.
양태 83. 양태 54 내지 82 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 황색광을 방사하는, 방법.
양태 84. 양태 54 내지 83 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 등색광을 방사하는, 방법.
양태 85. 양태 54 내지 84 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 남색(자색)광을 방사하는, 방법.
양태 86. 양태 54 내지 85 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 다수의 색상들의 광을 방사하는, 방법.
양태 87. 양태 54 내지 86 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광 여기 시 특정 패턴으로 색들을 방사할 분산된 타간트들을 포함하는, 방법.
양태 88. 양태 54 내지 87 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 특정 색상 패턴을 드러내는 다른 층들의 타간트(들)와 협력하여 작용할 타간트(들)를 포함하는, 방법.
양태 89. 양태 54 내지 88 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광색성 타간트(들)를 포함하는, 방법.
양태 90. 양태 54 내지 89 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 감온성 타간트(들)를 포함하는, 방법.
양태 91. 양태 54 내지 90 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 전기 변색성 타간트(들)를 포함하는, 방법.
양태 92. 양태 54 내지 91 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 특정 트리거링 작용 시 반응하고 동일동일하든 상이하든 또는 둘 다이든 특수 효과들을 보이는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
양태 93. 양태 1 내지 92 중 어느 한 양태의 방법에 의해 만들어진 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 94. 층/물체가 에너지 방사원에 고유하게 반응하는 적어도 하나의 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 95. 양태 93 또는 94에 있어서, 제1 재료를 상기 고체 적층 제조 기계의 중공 스핀들 또는 도구를 통해 공급하는 단계; 상기 제1 재료를 제2 재료 상으로 증착시키는 단계로서, 증착 동안 상기 제1 재료는 이의 융점(Tm) 미만인, 상기 제2 재료 상에 증착시키는 단계; 및 상기 중공 도구의 회전 숄더를 통해 법선력, 전단력 및/또는 마찰력을 가하여 상기 제1 및 제2 재료가 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 상기 제1 재료의 소성 변형을 일으킴으로써, 편입된 상기 적어도 하나의 타간트로 그에 따른 상기 프린팅된 층 또는 물체를 생성하는 단계; 를 포함하는 고체 적층 제조 공정에 의해 만들어지는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 96. 양태 93 내지 95 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 타간트는 상기 타간트(들)를 상기 제1 재료와 연속 혼합시킴으로써 추가되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 97. 양태 93 내지 96 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 이산 시간대들에 상기 제1 재료에 추가되는 타간트(들)인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 98. 양태 93 내지 97 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 이산 회분들(batches)로 상기 제1 재료에 추가되는 타간트(들)인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 99. 양태 93 내지 98 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 증착 동안 상기 적어도 하나의 타간트를 인 시튜 생성하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 100. 양태 93 내지 99 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 작용제들의 물리적 결합 또는 복합화에 의해 생성되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 101. 양태 93 내지 100 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 작용제들 간 화학 반응에 의해 생성되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 102. 양태 93 내지 101 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발광원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 103. 양태 93 내지 102 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발열원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 104. 양태 93 내지 103 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 전기장 발생원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 105. 양태 93 내지 104 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 에너지 방사원은 자기장 발생원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 106. 양태 93 내지 105 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층 또는 물제를 상기 에너지 방사원으로부터의 에너지에 노출시키는 단계; 및 상기 에너지의 흡수 또는 상기 에너지로부터의 여기의 결과로서 상기 적어도 하나의 타간트로부터 방사되는 하나 이상의 스펙트럼을 검출하는 것에 의해 상기 층 또는 물체에서 상기 적어도 하나의 타간트를 검출하는 단계; 를 포함하는 방법에 의해 이의 독창성을 검증할 수 있는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 107. 양태 93 내지 106 중 어느 한 양태에 있어서, 현미경을 이용한 상기 적어도 하나의 타간트의 검출에 의해 이의 독창성을 검증할 수 있는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 108. 양태 93 내지 107 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 장치에 의해 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 109. 양태 93 내지 108 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 화학 물질(들)을 인가함으로써 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 110. 양태 93 내지 109 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 증착된 상기 층 또는 물체를 따라 특성 순서로 배열된 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 111. 양태 93 내지 110 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 별개의 층들에 존재하고 서로 함께/협력하여서만 활성화되는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 112. 양태 93 내지 111 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여러 보안 수준들을 갖는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 113. 양태 93 내지 112 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 숨겨진 정보를 드러내기 위한 다수의 판독기들(검출기들)에 반응할 수 있는 하나의 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 114. 양태 93 내지 113 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 하나의 판독기에 의한 트리거링 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 115. 양태 93 내지 114 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 두 개 이상의 판독 장치들에 의해 트리거링될 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 116. 양태 93 내지 115 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 인광형 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 117. 양태 93 내지 116 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 희토류 금속으로 도핑된 스트론튬 알루미네이트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 118. 양태 93 내지 117 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상향 변환 인광체(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 119. 양태 93 내지 118 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 청색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 120. 양태 93 내지 119 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 녹색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 121. 양태 93 내지 120 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 적색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 122. 양태 93 내지 121 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 백색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 123. 양태 93 내지 122 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 황색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 124. 양태 93 내지 123 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 등색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 125. 양태 93 내지 124 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 남색(주색)광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 126. 양태 93 내지 125 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 다수의 색상들의 광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 127. 양태 93 내지 126 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광 여기 시 특정 패턴으로 색들을 방사할 분산된 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 128. 양태 93 내지 127 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 특정 색상 패턴을 드러내는 다른 층들의 타간트(들)와 협력하여 작용할 타간트(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 129. 양태 93 내지 128 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광색성 타간트(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 130. 양태 93 내지 129 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 감온성 타간트(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 131. 양태 93 내지 130 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 전기 변색성 타간트(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 132. 양태 93 내지 131 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 특정 트리거링 작용 시 반응하고 특수 효과들을 보이는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 133. 양태 93 내지 132 중 어느 한 항에 있어서, MELD™ 타입 3D 프린팅된 층 또는 물체인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
첨부 도면들은 본 발명의 실시 예들의 특정 양태들을 도시하고 본 발명을 제한하는 데 사용되어서는 안 된다. 서면 설명과 함께 도면들은 본 발명의 특정 원리들을 설명하는 역할을 한다.
도 1a 내지 도 1g는 상이한 재료들이 고체 적층 제조 공정으로 접합된 것을 도시하는 개략도들이며, 여기서 도 1a는 플라스틱 대 금속 접합을 도시하고; 도 1b는 금속 대 플라스틱 접합을 도시하고; 도 1c는 이종 플라스틱들의 접합을 도시하고; 도 1d는 이종 재료들(예컨대 용접 가능하지 않은 금속들)의 접합을 도시하고; 도 1e는 플라스틱-복합체-금속 접합을 도시하고; 도 1f는 플라스틱-프리프레그-금속 접합을 도시하고; 도 1g는 플라스틱-기능적 계면-금속 접합을 도시하며; 여기서 기능적 계면(중간 층)은 고체 적층 제조 공정을 통해 인 시튜 생성된다.
도 2a 및 도 2b는 고체 적층 제조 접합 공정으로 제조된 금속-플라스틱-금속 구조들(도 2a) 및 다수의 금속-플라스틱-금속 구조들(도 2b)을 포함하는 경량 샌드위치 구조들을 도시하는 개략도들이다.
도 3a 내지 도 3c는 금속 및 플라스틱 부분들을 오버 코팅된 금속 층(도 3a) 또는 플라스틱 층(도 3b) 층의 고체 적층 제조 접합을 도시하는 한편, 도 3c는 금속, 복합체 및/또는 플라스틱 부분들과 금속, 복합체 또는 폴리머 위 층의 고체 적층 제조 접합을 도시하는 개략도들이다.
도 4a 및 도 4b는 인터-록들을 사용하여 각각 플라스틱 대 금속 그리고 금속 대 플라스틱의 고체 적층 제조 접합을 통해 제조된 구조들의 단면도들을 도시하는 개략도들이다.
도 4c는 기능적 인터록들을 통한 고체 적층 제조 접합의 개략도들이다.
도 5a 및 도 5b는 더브테일 타입 및 다른 인터록들을 포함하는 상이한 인터록들 형상들의 단면도들을 도시하는 개략도들이다.
도 5c는 표면을 따라 크기 및 주기성이 달라지는 부등변 사각형 인터록들의 단면도들을 도시하는 개략도들이다. 주기적 또는 비주기적(랜덤)인 인터록들이 가능하다.
도 6은 더브테일 타입 인터-록들을 통해 고체 적층 제조 기술에 의해 접합된 이종 재료들의 다층 스택의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 7a는 고체 적층 제조 기술에 의한 경사진 중간 층들의 제조를 통해 두 이종 재료들(예를 들어, 금속 및 플라스틱)을 접합한 단면을 도시하는 개략도이다. 임의의 수의 경사진 중간 층들이 가능하다.
도 7b는 하나 이상의 층의 두께가 달라질 수 있는 고체 적층 제조에 의한 경사진 중간 층들의 제조를 통해 두 이종 재료들(예를 들어, 금속 및 플라스틱)을 접합한 단면을 도시하는 개략도이다.
도 7c는 고체 적층 제조 기술에 의한 경사진 중간 층들의 제조를 통해 더브테일 타입 중간 층들로 두 이종 재료들(예를 들어, 금속 및 플라스틱)을 접합한 단면을 도시하는 개략도이다. 임의의 수의 경사진 중간 층들이 가능하고: 각각의 두께는 동일할 수 있거나 달라질 수 있다.
도 7d는 이산 층들이 아닌 단일 층 내에서 조성이 완만하게 변하는 경우, 증착된 층 두께에 따른 경사진 조성을 도시하는 개략도이다.
도 7e는 고체 적층 제조 공정을 통한 충진 재료 증착의 횡 (평면 내) 방향을 따라 경사진 조성을 도시하는 개략도이다.
도 8은 금속과 폴리머 간 접착을 향상시키는 것이 가능한 기능적 중간 층들의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 9a는 금속 기판 상 폴리머 층의 고체 적층 제조 코팅을 도시하는 개략도이다. 고체 적층 제조 공정 동안, 점탄성 열가소성 폴리머는 가단성 금속 표면과 혼합되고; 수반되는 폴리머 및 금속의 유형에 따라, 폴리머 체인들이 계면에서 금속 결정립들 사이 공간으로 들어간다.
도 9b는 액체 결정 폴리머(LCP, liquid crystalline polymer)의 고체 적층 제조 증착을 도시하는 개략도이다. 증착 공정 동안, LCP 체인들의 우선적 배향이 발생하여 이방성 속성들을 가진 증착물들을 생성한다.
도 9c는 올리고머(또는 모노너 또는 프리폴리머) 제제의 고체 적층 제조 증착을 도시하는 개략도이다. 증착 공정 동안, 외부 열 및/또는 광(UV, 가시광선 및/또는 IR 광) 및/또는 e-빔을 이용하여 경화(가교 결합) 공정을 촉진하고 가교 결합된 열경화성 구조들이 생성된다.
도 9d는 제2 재료의 표면 상 하나의 재료의 고체 적층 제조 증착을 도시하는 개략도이고, 이러한 재료들은 기존의 접합 방법들로는 접합하기 어려운 것이다. 외부원(UV 또는 가시 또는 IR 광, 또는 열 또는 e-빔)에 의해 제2 재료의 표면이 활성화된 다음 그렇게 활성화된 표면 상에 제1 재료가 증착된다. 활성화된 종들은 두 재료들 간 계면에서의 반응 및/또는 접착을 촉진하기 위한 촉매 역할을 한다.
도 10a는 인 시튜 형성되고 결과적으로 고체 적층 제조 공정(들)으로 증착될 수 있는 폴리머 복합재들을 도시하는 개략도이다.
도 10b는 인 시튜 형성되고 고체 적층 제조 공정(들)으로 증착될 수 있는 MMC들을 도시하는 개략도이다.
도 10c는 고체 적층 제조 공정에 의해 접합된 두 이종 재료들 간 계면에 추가된 보강 섬유들을 도시하는 개략도이다. 두 재료들 간 접합을 강화하기 위해 다른 보강제들(섬유 이외의)이 추가될 수도 있다.
도 10d는 인터-록들 및 고체 적층 제조 공정에 의해 접합된 두 이종 재료들 간 계면 영역에 추가된 보강 섬유들을 도시하는 개략도이다.
도 11a 내지 도 11d는 재료 조성 경사 이외에 도펀트(보강제) 농도 경사가 존재하는 기능적으로 등급이 달라지는 고체 적층 제조 구조들을 도시하는 개략도이다. 도 11a는 도펀트/보강 입자들의 경사를 도시하는 한편, 도 11b는 증착된 층들에서 타겟 속성들 예를 들어, 부식 방지, 마모 방지 또는 항균 작용을 제공하기 위한 두 가지 유형의 도펀트/보강 입자들의 인 시튜 조정을 도시한다. 일례로서, 도펀트들/보강제들 중 하나는 구조의 강도를 제공할 수 있는 한편, 제2 도펀트는 바람직한 부식 방지 또는 마모 방지 또는 항균 기능을 제공한다. 도 11c는 매트릭스 재료 조성 경사에 더하여 보강 섬유들의 경사를 도시한 한편, 도 11d는 매트릭스 재료 조성 경사 없이 보강 입자들의 경사를 도시한다.
도 12a는 고체 적층 제조에 의해 증착될 후속 층과의 접착력을 향상시키기 위한 기판의 표면 처리를 도시하는 개략도이다.
도 12b는 거칠기가 증가된 에칭된 표면들을 생성하는, 도 12a로부터 처리된 표면의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 12c는 에칭된 표면들(플라즈마, 코로나 또는 레이저 처리된 표면들) 상에 재료(예를 들어, 폴리머)를 추가하는 고체 적층 제조 공정을 도시하는 개략도이다.
도 13a는 1280x 및 4000x 배율에서 촬영한 구리(Cu)와 알루미늄(Al) 층들 간 계면 영역의 주사 전자 현미경 이미지들이다.
도 13b는 정사각형 타입 인터록들을 통해 접합된 강철과 알루미늄(Al) 층들 간 계면의 도면 및 주사 전자 현미경 이미지들이다.
도 13c는 더브테일 타입 인터록들을 통해 접합된 강철과 알루미늄(Al) 층들 간 계면의 사진, 도면 및 주사 전자 현미경 이미지들이다.
도 13d는 강철과 알루미늄(Al) 층들 간 계면의 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 13e는 강철과 알루미늄(Al) 층 간 계면(접합)의 주사 전자 현미경 이미지이며, 여기서 접합은 중간 금속 층의 형성을 통해 이루어진 것이다.
도 13f는 강철과 알루미늄(Al) 층들 간 계면(접합)의 주사 전자 현미경 이미지이며, 여기서 접합은 기계적 혼합 중간 층을 통해 이루어진 것이다.
도 14a 내지 도 14d는 하나의 유형의 타간트가 층에 인 시츄 편입되어 여러 보안 수준들을 나타내는 고체 3D 프린팅된 층의 개략도들이다. 도 14a는 타간트(보이지 않음)가 내장되고 임의의 외부 자극들에 의해 트리거링되지 않은 고체 프린팅된 층의 개략도이다. 도 14b는 외부 자극 예를 들어, 특정 파장의 광에 의해 트리거링될 때 내장된 타간트의 효과들의 개략도인 한편, 도 14c는 다른 외부 자극들 예를 들어, 열에 의해 트리거링될 때 내장된 타간트의 효과들의 개략도이다. 도 14d는 층이 두 가지 외부 자극들, 예를 들어 광 및 열에 의해 동시에 트리거링될 때 내장된 타간트 효과들의 개략도이다.
도 15a 내지 도 15e는 층에 내장된 두 가지 유형의 타간트들이 여러 보안 수준들을 나타내는 고체 3D 프린팅된 층의 개략도들이다. 도 15a는 내장된 타간트들(보이지 않음)을 갖고 임의의 외부 자극들에 의해 트리거링되지 않은 고체 프린팅된 층의 개략도이다. 도 15b는 외부 자극 예를 들어, 특정 파장의 광에 의해 트리거링될 때 내장된 제1 타간트의 효과들의 개략도인 한편, 도 15c는 외부 자극들 예를 들어, 열에 의해 트리거링될 때 내장된 제2 타간트의 효과들의 개략도이다. 도 15d는 층이 두 가지 외부 자극들, 예를 들어 광 및 열에 의해 동시에 트리거링될 때 내장된 타간트들의 두 효과들의 개략도이다. 도 15e는 층이 도 15b 내지 도 15d의 것들과 상이한 외부 자극들, 예를 들어 양 타간트들이 도 15b 내지 도 15d에 나타나는 것들과 상이한 효과들로 반응을 보이는 상이한 파장의 광에 의해 트리거링될 때 내장된 타간트들의 두 효과들의 개략도이다.
도 16a는 여기 파장보다 더 높은 파장들에서 방사(형광 또는 인광)가 일어나는 인광체의 흡수(여기) 및 방사 스펙트럼들의 일례이다.
도 16b는 방사 파장들보다 더 긴 파장들에서 여기가 일어나는 상향 변환 인광체의 스펙트럼들의 일례이다.
도 16c는 강한 열 담금질로 인해 4 K에서 측정된 재료(5)를 제외하고, 모두 300K에서 측정된 상이한 스트론튬 알루미네이트들에서의 Eu2+의 방사 스펙트럼들의 일례이다. (D. Dutczak 외, Eu2+ luminescence in strontium aluminates(스트론튬 알루미네이트들에서의 Eu2+ 발광), Phys. Chem. Chem. Phys. , 2015, 17, 15236-15249).
도 17a 내지 도 17c는 다음과 같은 경우들에서 고체 적층 제조된/3D 프린팅된 층들에 숨겨진 정보의 검출("판독")을 도시하는 개략도들이다: 타간트가 단지 특정 층들에 분산된 경우(도 17a); 특정 고체 적층으로 생성된 층들에 상이한 타간트들이 추가된 경우, 예컨대 특정 층들에 특정 방사 스펙트럼들(색상들)의 인광체들이 추가된 경우(도 17b); 고체 적층 제조된 층을 따라 상이한 타간트들이 추가된 경우, 예컨대 증 증착 동안 특정 구역들에 특정 방사 스펙트럼들(색상들)의 인광체들이 추가된 경우(도 17c).
도 18a는 타간트가 내장된 고체 적층 제조된 알루미늄 피스(부분적으로 표면 마감됨)의 사진이다.
도 18b는 도 18a로부터 레이저 라이트 펜(파장 405 nm, 전력 < 5 mW)으로 수 초간 트리거링(조사)된 알루미늄 피스의 사진들이다.
도 18c는 도 18a로부터 레이저 펜 광으로 조사되어 인광 효과들을 나타낸 후 동일한 알루미늄 피스의 사진들(어두운 곳에서 촬영함)이다.
도 19는 예를 들어 IR 감지 장치를 이용하여 전장에서 고체 적층 제조 공정에 의해 생성된 물체들의 잠재적 추적을 도시하는 개략도이다. IR 방사 또는 IR 흡수 타간트들을 포함하는 물체들은 예를 들어 탄약(총알), 리플, 헬멧, 조끼, 군용 차량 등의 조성 부분들이고 IR 광에 의한 트리거링에 의해 검출된다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시 예들에 대한 언급이 상세하게 이루어질 것이다. 예시적인 실시 예들을 포함하는 아래 본문은 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 그보다, 아래 본문은 독자들이 본 발명의 특정 양태들 및 특징들에 대해 보다 상세하게 이해할 수 있게 하기 위해 제공되는 것이다. 여기서 본 발명의 바람직한 실시 예들은 도면들을 참조하여, 본 발명의 특유한 사상을 예시하기 위한 예시 목적으로 설명될 것이며, 결코 제한이 아니다. 서로 다른 실시 예들의 임의의 조합도 사용될 수 있다. 예를 들어, "주요(primary)"라는 단어는 다른 다른 실시 예들이 처음에 설명된 실시 예와의 관계의 관점에서 정의될 수 있음을 시사하기 위한 것이지; 제시된 버전에 대한 차등 또는 이의 우세함 나타내려는 것은 아니다. 여기서 사용되는 "코팅 재료(coating material)"라는 용어는 "충진 재료(filler material)"및 "공급 원료 재료(feedstock material)"와 교대로 사용되며; 각각은 본 개시내용에 설명되는 바와 같이 회전하는 교반 도구의 스로트(throat)를 통해 공급되는 첨가 재료에 관한 것이다. 첨가 재료는 "소모성" 재료로 교대해서 지칭될 수도 있다.
특정 실시 예들에서, 두 이종 재료들, 예를 들어 폴리머(플라스틱)(102) 대 금속(101) 또는 금속(101) 대 폴리머(플라스틱들)(102)가 고체 적층 제조 공정으로 함께 접합된다(도 1a 및 도 1b). 다른 실시 예들에서는, 두 이종 폴리머들(플라스틱들)(102A 및 102B)이 함께 접합된다(도 1c). 또 다른 실시 예에서는, 두 이종 금속들(또는 금속 합금들 또는 MMC들 또는 이들의 임의의 조합)(101A 및 101B), 또는 함께 용접될 수 없는 금속들이 함께 접합된다(도 1d).
일부 실시 예에서, 접합 공정은 고체 적층 제조 공정으로 증착되는 기판(101)과 층(102) 사이에서 발생하는 한편, 다른 실시 예들에서, 101 및 102는 둘 다 고체 적층 제조 공정으로 증착되는 층들이다.
일부 실시 예들에서, 플라스틱(102)은 중간 층을 통해 금속(101)에 접합되며, 여기서 중간 층은 복합체 층(103)이다(도 1e). 복합체 층(103)은 다음으로 구성된다: (i) 두 가지 재료들, 폴리머 및 금속, 예를 들어 폴리머 매트릭스에 분산된 금속 섬유들 또는 금속 입자들의 형태 또는 (ii) 폴리머 매트릭스에 분산된 탄소 섬유들 또는 유리 섬유들, 또는 (iii) 기타 이종 재료들의 조성물.
다른 실시 예들에서는, 함께 접합될 금속(101)과 플라스틱(102A) 사이에는 둘 이상의 중간 층이 수반된다(도 1f). 중간 층 스택은 플라스틱(102B)/프리프레그(104)/플라스틱(102C), 또는 플라스틱(102A)/복합체(103)/플라스틱(102B)으로 구성되나 이에 제한되지 않고, 여기서 상위 플라스틱 재료(102A) 및 플라스틱 중간 층들(102B 및 102C)은 동일하거나 상이한 유형들의 플라스틱들이다.
일부 실시 예들에서는, 고체 적층 제조 공정에 의해 중간 상 중간 층(105)이 인 시튜 형성되고 이는 전술된 중간 층들과 상이한 것이다(도 1g). 다른 실시 예에서, 계면(105)은 고체 적층 제조에 의해 접합되어야 하는 표면(들)의 표면 기능화에 의해 만들어진다. 단지 예로서, 그러한 계면(105)은 재료(102)와 접착되어야 하는 재료(101)의 표면 상에서 발견되는 화학 종들이 재료(102)의 종들과 접촉할 때 또는 상승된 온도 및/또는 마찰력에 노출될 때, 이의 인 시튜 화학 반응에 의해 생성된다.
일부 실시 예들에서, 벌크 금속 구조들을 대체하는 경량 구조들에 대한 방식들로, 금속(201A)/플라스틱(202)/금속(201B)(도 2A) 또는 금속(201A)/플라스틱(202A)/금속(201B)/플라스틱(202B)/금속(201C)/플라스틱(202C)/금속(201D)(도 2b)의 다중 스택들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 샌드위치 구조들이 고체 적층 제조 공정들을 통해 제조된다.
구체적인 실시 예들에서, 고체 적층 제조 공정들을 통해 이종 부분들이 접합된다. 단지 예로서, 이미 만들어진 금속 부분(예를 들어, 판, 시트)(301A)과 플라스틱 부분(판, 시트)(302)이 나란히 함께 접합되거나 임의의 다른 방식으로 배열되고 고체 적층 제조 공정에 의해 상위 금속 층(301B)으로 오버 코팅된다(도 3a). 도 3b에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에서, 금속 부분(301)과 플라스틱 부분(302A)은 서로 가깝게 배치되고 고체 적층 제조 시스템으로 플라스틱 위 층(302B)을 코팅함으로써 접합된다. 또 다른 실시 예에서는, 다양한 부분들, 금속 부분들(301A, 301B, 301C), 플라스틱 부분들(302A, 302B, 302C) 및 복합체 부분(303)이 고체 적층 제조에 의해 금속 층(301D)을 오버 코팅함으로써 함께 접합된다(도 3c). 또 다른 실시 예들에서는, 다양한 형상들 및 크기들의 다수의 플라스틱, 복합체, 프리프레그 및/또는 금속 부분들이 증착되는 위 층과 고체 적층 제조로 함께 접합된다. 증착되는 위 층은 금속, 플라스틱 또는 복합체 층일 수 있다.
일 실시 예에서, 고체 적층 제조 접합은 인터록들의 존재 하에 수행된다. 인터록들(406)은 고체 적층 접합 공정을 거친 금속 부분(401)에 있을 수 있고(도 4a), 플라스틱 층(402)이 추가되고 있거나, 또는 인터록들(406)은 고체 적층 제조 공정에 의한 금속 층(401)으로 오버 코팅되고 있는 플라스틱 부분(402)에 있을 수 있다(도 4b).
또한, 일부 실시 예들에서, 인터록들은 접합되어야 하는 두 재료들 간 접합을 보다 하게 하기 위해 추가적으로 기능화된다. 이를 위해, 인터록들(406)은 인터록들의 표면을 기능화하기 위해 처리(화학적 또는 물리적 처리, 또는 양자의 조합)를 거치게 되고, 그에 따라 하나의 기능화된 층(405) 또는 다층의 기능화된 계면들(405A, 405B, 405C)을 형성하며, 이는 접합될 두 재료들 또는 부분들(401 및 402) 간 접합을 강화시킨다(도 4c).
일부 실시 예들에서, 인터-록들은 임의의 형상, 크기 및 주기성을 가질 수 있으며; 일부가 도 5a 내지 도 5c에 제시된다. 예를 들어 금속 기판(501)에서의 인터록들(506A, 506B, 506C, 506D, 506E, 506F)은 고체 적층 제조으로 증착된 위 층(금속 또는 플라스틱)과의 접합력을 향상 시킬 수 있다(도 5a). 도 5b에 제시된 506G, 506H, 506I, 506J, 506K, 506L 및 506M과 같은 인터록들은 본 발명에서 바람직한 실시 예들이다.
예를 들어, 더브테일형 인터록들(506G)은 접합되어야 하는 두 이종 재료들 간 접합을 보다 용호하게 할 수 있기 때문에, 본 발명에서 바람직한 인터록들이다. 더욱이, 일부 실시 예들에서, 인터록들(506)은 동일할 수 있거나 상이한 오버 코팅된 이종 재료와 접합되어야 하는 층(501)의 표면을 따라 크기, 형상 및 깊이가 달라질 수 있다(도 5c). 다른 실시 예에서, 인터록들은 주기적이지만 또 다른 실시 예들에서 인터록들은 층(501)의 표면을 따라 비주기적으로 나타난다.
일 실시 예에서, 모두 고체 적층 제조 공정을 통해 증착된 다층 스택이 제조된다. 스택의 개별 층들은 인터록들 없이 접합된다. 도 6에 제시된 바와 같이, 다른 실시 예에서, 개별 층들(601A, 602A, 601B, 602B)은 인터록들(606A, 606B 및 606C)을 통해 접합되며, 이는 층마다 상이하거나 동일할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 고체 적층 제조 공정에 의한 결과적인 층 증착은 재료 조성을 변경함으로써 이루어질 수 있고, 그에 따라 층 수가 늘어나는 방향을 따라 경사진 기능적 조성을 생성할 수 있다(도 7a 및 도 7b). 예를 들어, 제1 층은 플라스틱(702)에 접합되어야 하는 금속(701)이다. 고체 적층 제조 시스템의 도움으로, 701/702 혼합 조성물들을 갖는 중간 층들이 증착된다. 조성물들은 701/702 70/30 vol%, 50/50 vol% 및 30/70 vol%일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시 예들에서, 접합될 층들(701 및 702), 뿐만 아니라 701/702 혼합물 중간 층들은 두께가 동일할 수도 있고(도 7a), 다른 실시 예들에서, 이들의 두께는 상이할 수도 있다(도 7b). 일부 실시 예들에서, 층들(701, 702)과 701/702 혼합물 중간 층들 간 접합에는 인터-록들(706A, 706B 및 706C)이 도움이 될 수 있다(도 7c). 접합되어야 하는 재료들 사이 기능적으로 경사가 달라지는 중간 층들의 수에는 제한이 없다.
이러한 중간 층들은 범위가 701/702 99.9/0.1 vol%에서 701/702 0.1/99.9 vol%에 이르는, 바람직하게는 701/702 99/1 vol% 내지 701/702 1/99 vol% 범위 내, 그리고 더 바람직하게는 701/702 95/5 vol% 내지 701/702 5/99 vol% 범위 내, 예컨대 10/90 vol% 내지 90/10 vol%, 또는 20/80 vol% 내지 80/20 vol%, 또는 예컨대 30/70 vol% 내지 70/30 vol%, 또는 40/60 vol% 내지 60/40 vol%, 또는 50/50 vol%, 또는 이러한 범위들 및/또는 끝점들 중 임의의 하나 이상 또는 조합들 내 임의의 범위의 조성들 중 어느 하나일 수 있다. 기능적으로 경사가 달라지는 중간 층들은 두께가 동일하거나 상이할 수 있다(도 7a).
특정 실시 예들에서, 증착된 층들의 두께를 따라 기능적 경사 변화가 발생하지만, 조성은 불연속 층들이 아니라 완만하게 변한다(도 7d). 도 7e에 제시된 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 기능적 경사 변화는 고체 적층 제조 증착의 횡 방향으로 이루어질 수 있다.
도 8에 제시된 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 두 이종 재료들인 금속(801)과 플라스틱(802) 사이를 접합시키는 고체 적층 제조는 이전 실시 예들에서 설명된 것들과 상이한 중간 층들을 통해 이루어진다. 단지 예로서, 폴리머 층(802)은 기판(801) 상에 증착된 Zn계 코팅(805A)을 통해 강철 기판(801)에 접합된 다음, Cr계 코팅(805B)이 증착되며, 이는 그 다음 하이브리드 코팅 예를 들어, 유기-실란 프라이머(805C)로 오버 코팅되고, 최종적으로 고체 적층 제조 공정으로 폴리머 층(802)이 증착된다. 특정 실시 예들에서, 중간 층들(805)은 메인 층들(801 및 802)이 증착되는 것과 동일한 고체 적층 제조 시스템으로 추가된다. 다른 실시 예들에서, 메인 층들(801 및 802)은 고체 적층 제조에 의해 증착되는 한편, 중간 층들(805)은 해당 기술분야에 알려져 있는 다른 공정들 예를 들어, 마그네트론 스퍼터링, 열 증발, e-빔 증발, 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 나이프 코팅, 딥 코팅 등에 의해 증착된다.
일부 실시 예들에서, 고체 적층 제조 공정 동안 이른바 점탄성 상태에 있은 쉽게 유동하는 폴리머 조성물(또는 모노머, 올리고머, 프리폴리머 조성물)(902A)은 폴리머 층(902B)과 접합되어야 하는 금속 부분(기판)(901)의 금속 결정립들(901A) 사이를 침투(확산)할 수 있다(도 9a). 고체 적층 제조 접합 공정에 수반되는 폴리머(올리고머, 모노머) 및 금속 유형에 따라, 고체 공정 동안 고유한 금속 결정립들(격자들) 또는 재배열된 금속 결정립들(격자들) 사이에서 폴리머 확산(901B)이 발생할 수 있다. 금속이 이른바 가단성 상태에 있기 때문에, 폴리머(올리고머, 모노머) 분자들은 고체 적층 제조 공정 동안 금속 결자립들 사이에 확산될 수 있고 위에 놓이는 벌크 폴리머 층(902B) 대 금속 층(901)에 대한 접착제 역할을 할 수 있다(도 9a).
다른 실시 예에서는, 액체 결정 폴리머(LCP) 또는 LC 올리고머(902A)가 채용되고 고체 적층 제조 공정에 의해 금속 기판(또는 부분)(901) 상에 증착된다. LCP의 막대형 분자 구조는 고체 적층 제조 공정 동안 LCP 분자들의 우선 배향을 가능하게 하여 예를 들어, 이방성 속성들 예를 들어, 방향성 기계적 속성들을 갖는 층(902B)을 생성할 수 있다(도 9b).
일부 실시 예들에서, 고체 적층 제조 공정에 의한 증착에는 반응성 조성물들이 사용된다. 그러한 반응성 조성물은 단지 예로서, 반응성 폴리머, 프리폴리머, 올리고머 및/또는 모노머 및 개시제(902A)로 구성될 수 있다(도 9c). 반응성 조성물은 고체 적층 제조 시스템에 마찰 및 발생되는 마찰열로 인해 기판 예를 들어, 금속 기판(901) 상에 증착 동안 추가되며, 조성물은 또한 가교 결합되어 기판(901) 위에 고도로 가교된 코팅(열경화성 코팅)(902B)을 형성한다.
다른 실시 예에서, 증착된 재료(902A)는 외부 원 예를 들어, UV 광, 가시 광, IR 광 및/또는 전자 빔(e-빔) 소스(907)로 조사되어, 기판(901A)의 표면 상의 증착된 재료(902A)를 가교 결합된 층(902B)으로 또한 가교 결합시킨다(도 9d). 또 다른 실시 예에서, 증착된 반응성 조성물(902A)은 재료(902A)가 증착되는 기판(901A)의 표면 상에서 발견되는 종들(901B)에 의해 촉매되는 반응을 겪는다. 예를 들어, 표면(901B)으로부터의 이온들이 증착된 반응성 조성물(902A)에 대한 촉매 역할을 하여 두 재료 사이에 접합부들(901C)을 인 시튜로 형성한다. 최종 층(902B)은 접합부들(901C)을 이용하여 기판(901A)에 강하게 접합된다(도 9d).
또 다른 실시 예에서, 제2 재료(902A)가 증착되는 기판(901A)의 표면은 소스(907)로부터 발생되는 열, 광 또는 e-빔에 의해 이전에 활성화되고, 표면(901B)상의 활성화된 종들은 증착된 층(902B)에 대한 촉매 또는 두 층들 사이의 접합부 역할을 한다(도 9d).
일부 실시 예들에서는, 도펀트들, 보강 입자들 및 또는 섬유들(1008A, 1008B 및/또는 1008C)을 사용하여 이종 재료에 접합되어야 하는 폴리머(1002)를 강화시킨다(도 10a). 예를 들어, 폴리머 재료(1002)가 보강 입자들(1008A), 예컨대 금속/금속 옥사이드 입자들, 세라믹 입자들, 탄소계 입자들 등으로 도핑된다(도 10a). 다른 예는 폴리머 재료가 섬유 유사 보강제들(1008B), 예컨대 유리 섬유들, 탄소 섬유들, 금속 섬유들 또는 복합 섬유들(예를 들어, 아라미드(Aramid), PAN 등)로 도핑되는 경우이다. 섬유들은 연속 섬유들 또는 나노 크기 또는 미크론 크기의 치수들로 절단된 섬유들(chopped fibers)일 수 있다. 또 다른 예에서, 보강제들은 탄소 나노 튜브들(CNT들, carbon nanotubes)이며, 이는 단일 벽, 이중 벽 또는 다중 벽 CNT들일 수 있다. 일 실시 예에서, 보강제들은 폴리머가 감까진 CNT들이다. 또 다른 실시 예에서, 기능화된 섬유들은 보강제 역할을 한다.
일부 실시 예들에서, 도펀트들은 반응성 화합물들 또는 특정 활성을 갖는 화합물들로 충진된 마이크로 캡슐들(1008C)이다. 단지 예로서, 도펀트들은 폴리머 재료(1002)의 고체 적층 제조 증착 동안 추가적인 가교 결합을 야기하기 위해 열 개시제로 충진된 마이크로 캡슐들(1008C)이다. 다른 예로, 도펀트들은 접합될 폴리머와 금속 재료 간 접착력을 향상시키기 위한 접착 촉진제로 채워진 마이크로 캡슐들(1008C)이다. 또 다른 예로, 마이크로 캡슐들(1008C)은 폴리머와 금속 재료들 간 혼합력 및 화합력을 향상시키기 위한 액체 윤활제 또는 화합제로 채워진다.
다른 실시 예들에서, 도펀트들/보강제들(1008)은 금속 재료(1001)에 추가된다(도 10b). 도펀트들/보강제들(1008)은 매트릭스 금속(1001)에 추가된 다른 금속 입자들(예를 들어, 스테인리스 강)일 수 있다. 예로서, 입자들(1008)은 Ag 또는 Cu 이온들을 방출할 수 있고 그에 따라 금속 층(스테인리스 강)(1001)의 항균 기능을 낼 수 있는 것과 같은 입자들이다. 다른 실시 예에서, 입자들(1008)은 메타 매트릭스(1001)에 보강 효과를 제공하기 위해 추가되는 세라믹 입자들 예를 들어, SiC 또는 BN이다. 또 다른 예로, 입자들(1008)은 보강 효과 및 전기 전도성을 제공하기 위한 탄소계 입자들 예를 들어, 탄소계 섬유들, CNT들, 카본 블랙이다. 다른 예로, 입자들(1008)은 섬유 유사 도펀트들이다.
일부 실시 예들에서, 섬유 유사 보강제들(1008)은 개별 층들 및/또는 연속적인 두 이종 층들 간 계면을 강화하기 위해 사용된다. 증착되는 재료의 표면 영역 및 추가된 충전재는 고체 적층 증착 공정 동안 이른바 가단성 상태에 있으며 두 재료들은 함께 혼합된다. 섬유 보강제들은 계면 영역에서 두 재료들과 혼합되어 계면을 더욱 강화시킬 것이다. 다른 실시 예에서, 섬유 유사 도펀트들(1008)은 고체 증착 공정 동안 두 이종 재료들, 예를 들어, 금속(1001)과 폴리머(1002) 간 계면에만 추가되어(도 10c) 계면을 추가로 강화시킨다. 다른 실시 예에서, 계면은 인터록들(1006)을 가지며 보강 섬유들(1008)이 인터록들에 추가된다(도 10d).
일부 실시 예들에서는, 도 11a에 제시된 바와 같이, 증착되는 층 수가 늘어나는, 예를 들어 금속 층(1101), 금속/폴리머 혼합물들의 층(1101/1102 70/30 vol% 및 1101/1102 30/70 vol%) 및 그 다음 폴리머 층(1102)이 증착하는 방향으로의 기본적인 매트릭스 재료의 조성 변화에 더하여, 추가되는 도펀트들(보강 입자들 또는 섬유들)(1108)의 농도도 변경된다. 금속/폴리머 혼합물들은 5/95 vol% 내지 95/5 vol%의 범위, 예컨대 10/90 vol% 내지 90/10 vol%, 또는 20/80 vol% 내지 80/20 vol%, 또는 예컨대 30/70 vol% 내지 70/30 vol%, 또는 40/60 vol% 내지 60/40 vol%, 또는 50/50 vol%, 또는 이러한 범위들 및/또는 끝점들 중 임의의 하나 이상 또는 조합들 내 임의의 범위 내일 수 있다.
다른 실시 예들에서, 도펀트들/보강제들의 유형 및 농도는 증착된 층들 전체에 걸쳐 조정될 수 있다. 도 11b에 제시된 바와 같이, 단지 예로서, 두 가지 상이한 기능적 도펀트들 또는 보강제들(1108A 및 1108B)이 금속/폴리머 혼합물들(1101/1102 70/30 vol% 및 1101/1102 30/70 vol%)을 통해 접합되는 재료들, 금속(1101) 및 폴리머(1102)에 추가된다. 금속/폴리머 혼합물들은 5/95 vol% 내지 95/5 vol%의 범위, 예컨대 10/90 vol% 내지 90/10 vol%, 또는 20/80 vol% 내지 80/20 vol%, 또는 예컨대 30/70 vol% 내지 70/30 vol%, 또는 40/60 vol% 내지 60/40 vol%, 또는 50/50 vol%, 또는 이러한 범위들 및/또는 끝점들 중 임의의 하나 이상 또는 조합들 내 임의의 범위 내일 수 있다.
도펀트/보강 입자들(1108A 및 1108B) 농도의 인 시튜 조정은 고체 적층 제조 공정에 의해 만들어지는 3D 구조의 최상 층들에 타겟 속성들, 예를 들어, 부식 방지, 마모 방지, 음향 보호 또는 항균 작용을 제공하기 위해 고체 적층 제조 공정 동안 이루어진다. 일례로서, 보강제(1108B)는 구조의 충격 강도를 제공하는 한편, 도펀트(1108A)는 만들어지는 구조의 표면 상에 바람직한 부식 방지 또는 마모 방지 또는 항균 기능을 제공한다.
다른 실시 예에서는, 금속 층(1101), 금속/폴리머 혼합물 층들(1101/1102 70/30 vol% 및 1101/1102 30/70 vol%) 및 상위 폴리머 층(1002)을 포함하여 기능적으로 경사가 달라지는 층들에 더하여 보강 섬유들(유리-, 탄소-, 금속-, 폴리머-, 복합- 섬유들, CNT들 등)의 경사가 만들어진다(도 11c). 금속/폴리머 혼합물들은 5/95 vol% 내지 95/5 vol%의 범위, 예컨대 10/90 vol% 내지 90/10 vol%, 또는 20/80 vol% 내지 80/20 vol%, 또는 예컨대 30/70 vol% 내지 70/30 vol%, 또는 40/60 vol% 내지 60/40 vol%, 예컨대 50/50 vol%, 또는 이러한 범위들 및/또는 끝점들 중 임의의 하나 이상 또는 조합들 내 임의의 범위 내일 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 도펀트/보강제(1108) 농도 변화는 하나의 증착된 층(1101) 내에서 발생하며, 여기서 기본 매트릭스 재료에는 변화가 없다(도 11d).
일부 실시 예들에서, 도펀트/보강 입자/섬유들의 농도는 추가되는 층들의 방향을 따라 변화되어 양의 농도 경사를 생성한다. 또 다른 실시 예에서, 도펀트/보강 입자/섬유들의 농도는 추가되는 층들의 방향을 따라 변화되어 음의 농도 경사를 생성한다.
일부 실시 예들에서, 증착된 층들의 기능성은 고체 적층 제조 공정 이전에 또는 증착 공정 동안 인 시튜로 준비된 기본 재료를 통해 실현된다.
단지 예로서, 금속 입자들이 고체 적층 제조 공정 동안 폴리머 분말 또는 입상 재료에 추가된다. 금속 유형 및 농도에 따라, 증착된 폴리머 층은 기본 폴리머 재료의 기능들과 상이한 특정 기능들을 갖는다. 하나의 경우를 들어보면, 폴리머가 Cu 입자들과 인 시튜 혼합되고, 결과적으로 고체 적층 제조 공정을 통해 증착되어 만들어진 층은 폴리머 층의 열 및 전기 전도도를 증가시키는 것 외에도 항균 활성을 보인다. 다른 예로, 금속 입자들 또는 보강제들을 갖는 폴리머 층은 중금속 구조들을 부분적으로 대체하며 여전히 금속 대응물들과 유사한 속성들을 가질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 항균 코팅들은 금속 또는 폴리머 재료를 Ag 또는 Cu 나노 입자들과 인 시튜 혼합하여 제조되고 기판 상에 증착된다. 이러한 접근법은 선박 표면이 생물막 형성에 저항해야 하는 선박 제조 산업과 같은 산업들에서 특히 중요하다.
일부 실시 예들에서, 금속 표면들의 부식 방지는 전도성 폴리머 층의 고체 적층 제조 증착에 의해 실현된다. 또 다른 실시 예에서, 금속 표면의 부식 방지 기능은 비전도성 폴리머를 증착시킴으로써 실현된다.
일부 실시 예들에서는, 스크래치 방지 상위 층이 자가 치유 폴리머 층을 증착시킴으로써 실현된다. 단지 예로서, 자가 치유 폴리머는 일반적으로 광 개시제 및 모노머로 채워진 마이크로 캡슐들을 포함한다. 자가 치유 층의 표면에 긁힘 또는 상처가 있는 경우, 마이크로 캡슐(들)은 파손되고 개시제가 UV 및/또는 가시 광 하에서 반응하고 모노머들을 가교 결합시키므로, 층의 스크래치/상처를 채우는 폴리머를 제공한다.
일부 실시 예들에서, 내마모 층들 또는 코팅들은 고체 적층 제조 공정에 의해 증착된다. 다른 실시 예들에서는, 충격 흡수 층들이 두 개의 금속성 또는 복합체 층들 사이에 고체 적층 제조 공정을 통해 증착된다. 일 실시 예에서, 충격 흡수층은 탄성 중합체이다.
일 실시 예에서, 증착되는 고체 적층 제조 코팅은 테플론 유사 코팅이다. 불소 폴리머 코팅들("건식 필름 윤활제들"로 알려져 있는)은 내식성 및 내화학성이 뛰어난 단단하고 매끄러운 코팅들이고 마찰 및 마멸 저항을 크게 감소시키는 비점착성 코팅들이다.
일부 실시 예들에서, 고체 공정(들)으로 접합될 부분들의 표면들은 이전에 처리되지 않는다. 다른 실시 예들에서는, 도 12a에 제시된 바와 같이, 접합되어야 하는 부분들의 한쪽 또는 양쪽 표면들이 소스(1207)에 의해 제공되는 플라즈마 에칭, 레이저 에칭, 반응성 이온 에칭(RIE), 코로나 처리, 화염 처리, 오존 처리, 그래프팅, 화학적 에칭(산 에칭) 또는 기능화 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 처리(예를 들어, 물리적 또는 화학적)를 거치게 되므로, 접합될 부분의 처리되지 않은 표면(1201A)은 처리된 표면 또는 코팅(1201B)으로 변형된다. 표면 처리는 일반적으로 마이크론 및/또는 나노 규모로 증가된 표면 거칠기를 제공한다. 도 12b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 처리의 유형에 따라, 초기 표면(1201A)의 표면 거칠기가 표면으로 에칭되어 표면(1201B)이 생성되거나 표면 처리, 예를 들어 표면 기능화(1201C)가 표면 위에 "추가"될 수 있다. 결과적으로, 생성된 표면 거칠기(1201B 또는 1201C)는 처리된 표면 위에 증착되는 이종 재료(1202)의 접합력을 향상시킬 것이다(도 12c).
특정 실시 예에서, 구리(Cu) 층은 고체 적층 제조에 의해 알루미늄(Al) 층에 접합된다. Al 층이 먼저 증착되고, 필요한 두께가 구성되면, Cu 층의 증착이 일어난다. MELD™ 타입 증착된 층들의 Cu-Al 계면의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지가 도 13a에 제공된다.
다른 실시 예에서, 강철 및 알루미늄(Al)은 인터록들을 통해 접합된다. 정사각형 타입 인터록 주위의 강철-Al 계면의 SEM 이미지들이 도 13b에 제시되어 있다. 다른 실시 예들에서, 강철 및 Al은 도 13c에 제시된 바와 같이 더브테일 타입 인터록을 통해 접합된다.
일부 실시 예들에서, 두 이종 재료들 간 접합은 강철-Al의 경우 도 13d의 SEM 이미지에 제시된 바와 같이 "직접적"이다. 다른 실시 예들에서, 두 재료들 간 접합은 MELD™ 타입 처리 조건들을 조절함으로써, 도 13e의 강철-Al에 대한 SEM 이미지로 제시된 바와 같이, 중간 금속 층의 형성을 수반한다. 또 다른 실시 예에서, 두 재료들 간 접합은도 13f에 제공된 강철-Al에 대한 SEM 이미지로 제시된 바와 같이, 중간 층으로서 두 재료들의 기계적 혼합을 수반한다.
또한, 다음은 증착된 층들에 편입되는 타간트들의 특정 양태들을 제공하지만, 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다.
양태 1A. 층 또는 물체가 판독 장치의 외부 트리거링에 고유하게 반응하고 그에 따라 층의 독창성이 검증될 수 있는 적어도 하나의 타간트를 포함하는, MELD™ 타입 3D 프린팅된 층 또는 물체.
양태 2A. 양태 1에 있어서, 층의 독창성은 특정 파장들의 광을 내는 광원으로 검증되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 3A. 양태 1A 또는 2A에 있어서, 층의 독창성은 발열원으로 검증되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 4A. 양태 1A 내지 3A 중 어느 한 양태에 있어서, 층의 독창성은 전기장 발생 장치로 검증되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 5A. 양태 1A 내지 4A 중 어느 한 양태에 있어서, 층의 독창성은 자기장 발생 장치로 검증되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 6A. 양태 1A 내지 5A 중 어느 한 양태에 있어서, 층의 독창성은 현미경으로 검증되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 7A. 양태 1A 내지 6A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 연속 고체 적층 제조 공정으로 공급 원료 재료와 타간트(들)를 연속 혼합시키는 것 및 이의 후속 증착에 의해 증착되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 8A. 양태 1A 내지 7A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 연속 고체 적층 제조 공정으로 특정 시간대들에 공급 원료 재료에 타간트(들)를 추가함으로써 증착되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 9A. 양태 1A 내지 8A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 불연속 (회분) 고체 적층 제조 방법으로 공급 원료 재료에 타간트(들)를 특정 회분들로 추가함으로써 증착되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 10A. 양태 1A 내지 9A 중 어느 한 양태에 있어서, 타간트는 고체 적층 제조 증착 동안 인 시튜 생성되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 11A. 양태 1A 내지 10A 중 어느 한 양태에 있어서, 타간트는 고체 적층 제조 시스템으로 추가되는 구성요소들의 물리적 결합 또는 복합화에 의해 생성되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 12A. 양태 1A 내지 11A 중 어느 한 양태에 있어서, 타간트는 고체 적층 제조 시스템으로 추가되는 구성요소들 간 화학 반응에 의해 생성되는, 층, 물체 또는 방법.
양태 13A. 양태 1A 내지 12A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 외부 장치에 의해 활성화되는 불활성 타간트를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 14A. 양태 1A 내지 13A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 외부 화학 물질(들)을 인가함으로써 활성화되는 불활성 타간트를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 15A. 양태 1A 내지 14A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 증착된 층을 따라 특정 순서로 하나, 둘 또는 그 이상의 타간트를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 16A. 양태 1A 내지 15A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 단지 후속하는 그리고/또는 밑의 층들에서의 타간트(들)와 함께/협력하여서만 활성화되는 하나, 둘 또는 그 이상의 타간트를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 17A. 양태 1A 내지 16A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 여러 보안 수준들을 갖는 하나, 둘 또는 그 이상의 타간트를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 18A. 양태 1A 내지 17A 중 어느 한 양태에 있어서, 하나의 타간트는 숨겨진 정보를 드러내기 위한 다수의 판독기들(검출기들)에 반응하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 19A. 양태 1A 내지 18A 중 어느 한 양태에 있어서, 하나의 판독기에 의한 트리거링 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들이 존재하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 20A. 양태 1A 내지 19A 중 어느 한 양태에 있어서, 둘 이상의 타간트가 두 개 이상의 판독 장치들에 의해 트리거링될 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는, 층, 물체 또는 방법.
양태 21A. 양태 1A 내지 20A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 인광형 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 22A. 양태 1A 내지 21A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 희토류 금속으로 도핑된 스트론튬 알루미네이트를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 23A. 양태 1A 내지 22A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 상향 변환 인광체(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 24A. 양태 1A 내지 23A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 청색광을 방사하는 타간트들을 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 25A. 양태 1A 내지 24A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 녹색광을 방사하는 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 26A. 양태 1A 내지 25A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 적색광을 방사하는 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 27A. 양태 1A 내지 26A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 백색광을 방사하는 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 28A. 양태 1A 내지 27A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 황색광을 방사하는 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 29A. 양태 1A 내지 28A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 등색광을 방사하는 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 30A. 양태 1A 내지 29A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 남색(자색)광을 방사하는 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 31A. 양태 1A 내지 30A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 다수 색상의 광을 방사하는 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 32A. 양태 1A 내지 31A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광 여기 시 특정 패턴으로 색들을 방사할 분산된 타간트들을 통제된 방식으로 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 33A. 양태 1A 내지 32A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 특정 색 패턴을 드러내는 다른 층들과 협력하여 작용할 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 34A. 양태 1A 내지 33A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 광색성 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 35A. 양태 1A 내지 34A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 감온성 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 36A. 양태 1A 내지 35A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 전기 변색성 타간트(들)를 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
양태 37A. 양태 1A 내지 36A 중 어느 한 양태에 있어서, 층은 특정 트리거링 작용 시 반응하고 특수 효과들을 보이는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 층, 물체 또는 방법.
특정 실시 예들에서, 고체 적층 제조로 만들어진 최종 부분의 특정 섹션(층)에 또는 고체 적층 제조 공정에 의해 만들어진 전체 물체(부분)에 걸쳐 단지 하나의 유형의 타간트가 사용된다.
다른 실시 예들에서는, 두 개 이상의 타간트들이 고체 적층 제조 공정에 의해 만들어진 부분에 사용된다. 타간트들은 함께 혼합되어 특정 증착된 층 전체에 분산되거나 전체 부분에 걸쳐 분산될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 하나의 타간트 사용 또는 하나의 보안 적용 수준의 단점들을 극복하기 위해, 여러 수준의 보안 솔루션들 및/또는 다수의 타간트들이 사용된다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 외부 트리거링/검출 동작이 존재하지 않으면, 증착된 층(1401)에서 타간트는 "보이지 않는"다(도 14a). 타간트는 광원(1408A)에 의해 트리거되는 특정 파장의 빛에 노출될 때 특정 방식(1401A)으로 반응하고(도 14b), 열원(1408B)에 의해 공급되는 열(상승된 온도)에 노출될 때 다른 방식(1401B)으로 반응하며(도 14c), 또한 광원(1408A)에 의해 공급되는 특정 파장의 광과 열원(1408B)에 의해 공급되는 열에 동시에 노출될 때, 제3 방식(1401C)으로 반응한다(도 14d). 여러 유형의 타간트들을 사용하여 선택된 자극들에 원하는 반응들을 제공할 수도 있다.
다른 실시 예에서, 트리거링 작용이 존재하지 않으면, 증착된 층(1501)에서 "보이지 않는" 두 개의 타간트들이 사용된다(도 15a). 트리거링이 발생하면, 예를 들어 광원(1508A)에 의한 특정 광에 노출되면, 하나의 타간트만 그 효과(1501A)를 나타낸다(도 15b). 상이한 트리거링 작용 하에서, 예를 들어 열원(1508B)에 의해 공급되는 상승된 온도에서, 제2 타간트가 그 효과 1501B를 나타내고(도 15c), 소스들(1508A 및 1508B)에 의해 공급되는 두 트리거링 작용들(빛 + 열)이 모두 존재할 때, 두 타간트들이 각각의 효과들(1501A 및 1501B)을 보인다(도 15d). 매우 상이한 트리거링 작용(1508C) 하에서, 두 타간트들은 이전에 보인 것들과 매우 상이한 효과들(1501C)을 나타내거나 함께 반응하여 효과(1501C)를 나타낼 수 있다(도 15e).
타간트를 트리거링하는 데 사용되는 광원은 램프(예컨대 UV, 가시 또는 적외선 램프), 발광 다이오드 또는 레이저일 수 있다. UV 램프는 UV-A, UV-B 또는 UV-C 대역들에서 광을 방사할 수 있다. 레이저는 자외선에서 적외선 스펙트럼 범위에 이르기까지 하나 이상의 파장을 방사하도록 선택될 수 있다.
레이저원들의 비제한적인 카테고리들에는 고체 레이저, 기체 레이저, 엑시머 레이저, 염료 레이저 및 반도체 레이저가 포함된다. 엑시머 레이저는 자외선 주파수들에서 방사하는 레이저의 비제한적인 예인 한편, CO2 레이저는 적외선 주파수들에서 방사하는 레이저의 비제한적인 예이다. 레이저의 선택은 방사되는 광의 특정 파장과 타간트(들)에 의한 이의 상대적인 흡수에 따라 달라질 것이다. 일 실시 예에서, 레이저는 출력 파장의 조절을 허용하는 동조 가능한 레이저이다. 다양한 레이저원들에 대한 설명은 Thyagarajan, K., Ghatak, Ajoy, Lasers: Fundamentals and Applications, Springer US, 2011, ISBN-13: 9781441964410(여기에 참조로 포함됨), 뿐만 아니라 The Encyclopedia of Laser Physics and Technology (https://www.rpphotonics.com/encyclopedia.html에서 온라인으로 이용 가능)를 포함하여 해당 기술분야에서 이용 가능하다.
타간트(들)를 트리거링하는 데 사용되는 열원은 열을 생성하거나 방사하는 임의의 물체, 예컨대 적외선 램프, 전기 가열 요소, 화염, 연소 재료들, 폐열원들 등일 수 있다.
특정 실시 예들에서, 인광체 재료 또는 둘 이상의 인광체들의 조합이 타간트들로 사용된다. 일반적으로, 인광체는 발광을 나타내는 재료이며, 이 용어는 인광과 형광을 모두 포함하는(도 16a). 인광체들은 보통 매트릭스(호스트) 재료에 도펀트들로 사용되는 전이 금속 화합물들 또는 희토류 화합물들로 이루어진다.
다른 실시 예들에서는, 상향 변환 인광체들이 타간트들로 사용된다. 상향 변환 형광체들은 비가시적인 적외선 광 파장들을 가시적인 유색 광으로 변환하는 미세 세라믹 분말들이다(도 16b). 예를 들어, 상향 변환 인광체들은 적외선 광(예를 들어, IR 레이저 펜)으로 트리거될 때, 가시적인 녹색, 적색, 등색 또는 청을 방사할 수 있다. 반 스톡스 시프트(anti-stokes shift)는 적외선 여기 피크에서 방사 피크들을 분리한다. 본질적으로, 이러한 타간트들은 적외선 광이 닿으면 환하게 된다. 이들은 다른 타간트 기술들과 조합하여, 여러 수준의 보안 솔루션의 단계로 활용할 수 있다. 상향 변환 인광체들 배후의 메커니즘은 이른바 상향 변환으로, 두 개 이상의 광자들이 순차적 흡수되면 여기 파장보다 짧은 파장에서 광이 방사된다. 이는 반 스톡스 방사로도 알려져 있으므로 이 재료들은 반 스톡스 인광체들로 알려져 있다. 예는 가시 스펙트럼 범위의 방사 및 IR 광을 이용한 여기이다. 란탄족 원소로 도핑된 재료들, 예컨대 플루오라이드들 NaYF4, NaGdF4, LiYF4, YF3, CaF2 또는 옥사이드들 예컨대 Gd2O3는 특정 양의 란탄족 원소 이온들로 도핑된다. 광자 상향 변환에 사용되는 가장 통상적인 란탄족 원소 이온들은 어븀-이테르븀(Er3+, Yb3+) 또는 툴륨-이테르븀(Tm3+, Yb3+) 쌍들이다. 일반적으로 이테르븀 이온들이 추가되면 약 980 nm의 광을 흡수해서 이를 상향 변환기 이온으로 전달한다. 상향 변환기 이온이 에르븀이면 특유의 녹색 및 적색 방사가 관찰되고, 상향 변환기 이온이 툴륨이면 방사에는 근 자외선, 청색 및 적색 광이 포함된다.
인광체 재료의 일례는 스트론튬 알루미네이트(SrAl2O4)이며, 이는 예를 들어 적절한 도펀트, 예를 들어 유로퓸(SrAl2O4:Eu)으로 "활성화"된 다음, 인광을 오래 지속시키는 인광체 역할을 할 수 있다. 스트론튬 알루미네이트 외에도, 희토류 또는 전이 금속 도펀트들의 호스트 매트릭스로 다른 알루미 네이트들이 사용될 수 있다. 매트릭스(뿐만 아니라 도펀트)는 도펀트 이온의 방사 파장에 영향을 준다. 일반적으로, 스트론튬 알루미네이트 인광체들은 범위가 200에서 450 nm에 이르는 범위의 여기 파장들로 녹색 및 청색 방사를 낸다. 이의 녹색 방사의 파장은 520 nm이고, 이의 청록색 또는 청색-녹색 방사는 505 nm이며, 청색 버전은 490 nm에서 방사된다. 유로퓸-디스프로슘이 도핑된 알루미네이트들의 경우, 피크 방사 파장들은 SrAl2O4의 경우 520 nm, SrAl4O7의 경우 480 nm, SrAl12O19의 경우 400 nm이다. 세륨 및 망간이 도핑된 스트론튬 알루미네이트(SrAl12O19: Ce, Mn는은 자외선에 의해 여기될 때, 515 nm에서 강한 협대역 인광을 나타낸다.
일부 실시 예들에서, 다양한 스트론튬 알루미네이트들이 사용되며, 보다 구체적으로는 Eu가 도핑된 Sr-알루미네이트들이 사용된다. Eu가 도핑된 스트론튬 알루미네이트들의 여러 방사 스펙트럼들이 도 16c에 제공되며, 여기서 방사되는 가시 색상은 범위가 자색, 청색, 녹색, 등색에서 적색에 이른다.
다른 실시 예들에서는, 다른 유형들의 인광체들이 이에 제한되지는 않지만 다음과 같이 고체 적층 증착물들에 타간트들로 사용된다:
YAlO3: Ce (YAP), 청색 방사 (370 nm)
Y2SiO5: Ce (P47), 청색 방사 (400 nm)
CdWO4, 청색 방사 (475 nm)
ZnO: Zn (P15), 청색 방사 (495 nm)
CdS: In, 녹색 방사 (525 nm)
Y3Al5O12: Ce (YAG), 녹색 방사 (550 nm)
Zn(0.5)Cd(0.4)S: Ag (HS), 녹색 방사 (560 nm)
LiF/ZnS: Cu, Al, Au (NDg), 녹색 방사 (565 nm)
Gd2O2S: Eu, 적색 방사 (627 nm)
Zn(0.4)Cd(0.6)S: Ag (HSr), 적색 방사 (630 nm)
MgWO4, 백색 방사 (500 nm)
Y2O2S: Pr, 백색 방사 (513 nm), etc.
일부 실시 예들에서, 상이한 타간트 재료들 및 장치들 중에서도 특히 군사용으로, 적외선(IR) 영역에서 방사하거나 IR 광으로 식별되는 것들이 숨겨지는 타간트들의 특히 중요한 부류들이다. 적외선(IR) 광은 파장 범위가 0.75 ㎛에서 1000 ㎛에 이르는 전자기 복사의 일부이다. 군사용으로, IR 파장은 일반적으로 15 ㎛로 제한된다.
특정 재료들이 화학 발광, 광 발광 또는 전기 발광을 통해 IR 광을 방사할 수 있다. IR 방사 재료들에는 유기 IR 방사 염료, 란탄족 원소 IR 방사체 및 반도체 IR 방사체의 세 가지 일반 그룹이 있다. 많은 유기 염료들이 특히 NIR 이분자 이미징을 위해 개발되었으며 통상적인 유기 NIR 형광단으로는 실란, 옥사진 및 로다민 염료들이 포함된다. 이러한 염료들의 방사/형광 피크들은 700-850 nm 사이이다. 금속 이온 복합체들의 형성에 의해 원근 IR 및 단파 IR로 확장되는 최대 형광을 갖는 유기 염료들이 얻어질 수 있다. 이온들이 협대역 적외선을 방사할 수 있는 가장 주목할만한 금속 그룹은 원자 번호 57 내지 71(란타넘 내지 루테튬)의 란탄족 계열이다. 란탄족 적외선 인광체들은 무기 매트릭스들에서도 호스팅될 수 있다. 이러한 무기 호스트 재료들에는 NaYF, SiO2-Al2O3-NaF-YF3와 같은 플루오라이드 및 옥시플루오라이드 광학 유리들, 및 SiO2, ZrO2, Y2O3 및 Y3Al5O12(이트륨 알루미늄 가넷; YAG)를 포함하는 옥사이드 유리/세라믹이 포함된다. 이러한 무기 호스트 재료들은 일반적으로 특히 IR 스펙트럼 영역에서 광학적으로 투명하다. 란탄족 원소의 적외선 방사는 보통 광 발광을 통해 이루어진다. 란탄족 원소 이온들로부터 잘 알려져 있는 IR 방사 파장들은 일반적으로 1-3 ㎛ 영역들에 있지만, 3-5 ㎛ 스펙트럼 영역에서 방사 전이가 가능한 몇몇 삼중가 란탄족 이온들이 알려져 있다.
특정 실시 예에서, MELD™ 타입 고체 적층 증착물들은 IR 광으로 재료들 또는 물체들을 탐색하는 야간에 특히 유용한 상향 변환 인광체들을 함유한다.
일부 실시 예들에서, 마이크로 섬유들, 예를 들어 탄소 섬유들 또는 절단 마이크로 섬유들이 고체 적층 제조 공정으로 생성된 물체들에 내장되고 타간트들로 사용되며, 여기서 특정 섬유 모폴로지가 보다 정교한 검출기, 예를 들어 현미경으로 구별될 수 있다.
특정 실시 예에서, 광색성 타간트(들)가 MELD™ 타입 증착된 층들 또는 부분들에 편입된다. 타간트는 특정 파장들의 광에 노출 시 색이나 색의 현시를 바꿔 반응한다.
다른 실시 예에서는, 감온성 타간트(들)가 MELD™ 타입 증착된 층들 또는 부분들에 편입된다. 타간트는 열에 노출 시 색의 현시 또는 색의 변화로 반응한다.
또 다른 실시 예에서, 전기 변색성 타간트(들)가 MELD™ 타입 증착된 층들 또는 부분들에 편입된다. 타간트는 층/부분에 전기장 인가 시 색의 현시 또는 색의 변화로 반응하며, 이는 특히 전도성 부분들에 유용하다.
일부 실시 예들에서, 타간트는 고체 적층 제조 증착 동안 특정 층(들)에만 추가된다(도 17a). 다른 실시 예들에서, 타간트는 고체 적층 제조 공정에 의해 생성된 물체를 조성하는 모든 층에 추가된다.
또 다른 실시 예에서, 각 타간트는 구조의 상이한 층에 특정시퀀스로 적용된다. 인증(확인) 단계에서, 인증(판독 또는 판독기) 장치의 사용에 의해 타간트 분포의 특정 시퀀스가 검증되며, 이는 이는 광색성 타간트들이 사용되는 경우 레이저 광 여기 장치, 또는 감온성 타간트들의 경우 발열 장치, 또는 보다 정교한 검출 장치가 필요하면 이들의 조합일 수 있다. 도 17b에서는, 고체 적층 제조 공정에 의해 다층들이 증착되며, 여기서 각 층은 IR 레이저 펜으로 여기 시 특정 시퀀스의 증착된 층들에서 특정 가시 색상들을 방사하는 상이한 인광체들을 함유한다.
다른 실시 예에서는, 상이한 타간트들이 사람 수를 제한하는 것으로 알려져 있는 특정 방식으로 고체 적층 제조 공정에 의해 증착된 하나의 층 내에 추가된다(도 17c). 타간트들은 판독기로 층을 스캔하여 검출된다. 예를 들어, 상이한 인광체들 또는 상향 변환 인광체들이 층(부분)이 이러한 인광체들/상향 변환 인광체들이 반응하는 여기 파장들로 여기될 때 드러나는 시퀀스로 층에 분포된다.
특정 실시 예에서, 광 발광 타간트(PL 안료 MHB-5BA, Zhejiang Minhui L & T Co.)가 고체 증착된 알루미늄 층에 추가된다(도 18a). 레이저 펜(405 nm 파장, <5 mW 전력)에 의해 공급되는 청색광이 층 또는 층의 특정 구역들을 수 초 노출한 후(도 18b), 광 노출을 중단 한 후, 층, 즉 층의 조사된 구역은 광 발광 효과로 인해 녹색 광을 방사한다(도 18c).
일부 실시 예들에서, 고체 적층 제조 공정에 의해 만들어진 군용 부분들에 내장된 타간트들이 IR 감지 장치로 감지될 수 있다. 단지 예로서, 예를 들어 탄약, 총알, 헬멧, 군용 차량 등의 부분들을 구성하는 고체 증착 물체들은 공중에서 추적 및 검출될 수 있으며 적의 배후에 남겨져 있지 않는다(도 19).
실시 예들에 따르면, 고체 적층 제조 기계, 장비 및 프로세스들은 미국 출원 공개 번호 2008/0041921, 2010/0285207, 2012/0009339, 2012/0279441, 2012/0279442, 2014/0130736, 2014/0134325, 2014/0174344, 2015/0165546, 2016/0074958, 2016/0107262, 2016/0175981, 2016/0175982, 2017/0043429, 2017/0057204, 2017/0216962, 2018/0085849, 2018/0361501, 및 국제 공개 번호 WO 2013/002869 및 WO 2019/089764(이는 각각 이에 의해 각 전체가 여기에 참조로 통합됨)의 임의의 하나 이상에 설명되거나 도시된 임의의 기계, 도구 또는 프로세스 또는 이들의 조합들일 수 있거나 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 고체 적층 제조 기계는 마찰 가열 및 압착 하중을 받을 때 변형에 저항할 수 있는 재료로 형성된 비소모성 본체와 본체를 통해 길이 방향으로 통로를 획정하고 본체의 회전 동안 스로트의 재료에 법선력을 가하도록 성형된 스로트를 포함하는 마찰 기반 제조 도구를 포함한다.
다른 실시 예에 따르면, 고체 적층 제조 기계는 본체 및 스토르를 갖는 비소모성 부재를 포함하되; 스로트가 기판에 코팅 재료의 마찰 가열을 부과하기에 충분한 속도로 회전될 때 본체로부터 코팅 재료에 회전을 부여하기 위해 내부에 배치된 소모성 재료에 법선력을 가하도록 형성되고; 본체는 스로트로부터 기판 상으로의 소모성 재료의 분배 및 압착 하중을 위한 하향력 액추에이터 및 기판에 대해 본체를 회전 및 병진시키기 위한 하나 이상의 액추에이터 또는 모터와 작동 가능하게 연결되고; 본체는 본체와 기재 사이의 체적에 기판 상에 적재된 소모성 재료를 잡아두고 기판 상에 코팅 표면을 형성하고 전단하기 위한 표면을 포함한다.
다른 구체적인 실시 예들은 다음을 포함하는 마찰 기반 제조 도구들을 포함한다: (a) 기판 상에 증착되기 전에 내부에 배치되는 소모성 코팅 또는 충전재를 수용하기 위한 중공 내부를 포함하는 스핀들 부재; - 여기서 스핀들의 내부는 스핀들의 회전 동안 소모성 재료를 회전시키기 위해 내부에 배치되는 소모성 재료에 법선력을 가하도록 성형됨; (b) 스핀들로부터 기판 상으로의 소모성 재료의 분배 및 압착 하중을 위해 스핀들과 작동 가능하게 연통되는 하향력 액추에이터 및 기판에 대해 스핀들을 회전 및 병진시키기 위한 하나 이상의 모터 또는 액추에이터; 및 - 여기서 스핀들은 평평한 표면 기하학 구조 또는 적재된 소모성 재료의 기계적 교반을 향상시키기 위한 구조를 갖는 표면 기하학 구조를 갖는 숄더 표면을 포함하며, 이 숄더 표면은 적재된 소모성 재료를 숄더와 기판 사이의 체적에 잡아두도록 그리고 기판 상에 코팅의 표면을 형성및 전단하도록 작동 가능하게 구성된다.
일부 실시 예들에서, 스토르는 비원형 단면 형상을 갖는다. 또한, 소모성 고체, 분말 또는 분말이 충진된 튜브 타입 코팅 재료들을 포함하여 모든 충진재는 소모성 재료로 사용될 수 있다. 분말형 코팅 재료의 경우, 분말은 공구의 내부 스로트 내에 느슨하게 또는 단단히 패킹될 수 있으며, 단단히 패킹된 분말 충진재에 법선력이 보다 효율적으로 가해진다. 분말 충진재의 패킹은 코팅 공정 전 또는 동안 이루어질 수 있다. 또한, 본 출원에 설명된 임의의 구성을 포함하는 장비 구성들, 또는 여기에 설명된 본 발명에 따른 방법을 구현하는 데 필요한 임의의 구성이 소모성 충진재 부재와 조합되어 제공된다. 그에 따라, 본 발명의 장비 실시 예들은 비소모성 부분(열 및 압력 하에서의 변형에 저항하는)을 단독으로 또는 소모성 코팅 재료 또는 소모성 충진재 재료와 함께 포함한다(예를 들어, 이러한 소모성 재료들은 비소모성 부분이 노출되는 양의 열과 압력 하에서 변형, 용융 또는 가소화되는 것들을 포함한다).
본 발명의 다른 양태는 손상된 표면을 수리하고, 상이한 두께를 갖는 기판을 얻기 위해 표면을 구축하고, 두 개 이상의 기판들을 함께 접합하거나 기판 표면의 홀들을 채우는 것과 같이 기판 상에 표면 층을 형성하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 그러한 방법들은 본 출원에 설명된 장비를 이용하여 기판 상에 코팅 또는 충진 재료를 증착하는 단계, 및 선택적으로 증착된 코팅 재료를 마찰 교반하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 증착된 코팅 재료를 기판의 재료와 조합하여 보다 균질한 코팅 기판 계면을 형성하는 기계적 수단을 포함한다. 증착 및 교반은 동시에 수행될 수도 있고, 또는 그 사이에 시간이 있거나 없이 시퀀스로 수행될 수 있다. 증착 및 교반은 동일하거나 상이한 단일 도구 또는 별도의 도구들을 이용하여 수행될 수도 있다. 특정 방법들은 기판에 대한 코팅 재료의 마찰 가열 및 압축 하중을 사용하여 기판 상에 코팅을 증착하는 단계를 포함하며, 이에 의해 도구는 마찰 가열 및 압착 하중 동안 코팅 재료를 지지하고 코팅의 표면을 형성 및 전단하도록 작동 가능하게 구성된다.
실시 예들에서, 도구 및 소모성 재료는 바람직하게는 기판에 대해 회전한다. 도구는 소모성 재료에 부착될 수 있으며 선택적으로 코팅 재료에 도구를 재배치할 수 있는 방식으로 부착될 수 있다. 이러한 실시 예들은 사용 중에 코팅 재료와 도구 간 회전 속도에 차이가 없도록 구성될 수 있다. 소모성 재료 및 도구는 도구의 스로트를 통해 소모성 재료의 연속 또는 반연속 공급 또는 증착을 가능하게 하기 위해 교대로 부착되지 않을 수 있다. 이러한 설계에서는, 사용 중에 증착하는 동안 소모성 재료와 도구 간 회전 속도에 차이가 있을 수 있다. 유사하게, 실시 예들은 소모성 재료가 도구와 독립하여 또는 종속하여 회전되도록 제공한다.
바람직하게는, 소모성 재료는 도구의 스로트를 통해 그리고 선택적으로 소모성 재료를 스로트를 통해 당기거나 밀어서 전달된다. 실시 예들에서, 소모성 재료는 외측 표면을 갖고 도구는 내측 표면을 가지며, 여기서 외측 및 내측 표면들은 열쇠 및 자물쇠 타입 맞춤을 가능하게 하도록 상보적이다. 선택적으로, 도구의 스로트 및 소모성 재료는 길이 방향으로 슬라이드 가능한 채결이 가능하다.
더 나아가, 도구의 스로트는 내경을 가질 수 있고 소모성 재료는 내경에 동심인 원통형 로드일 수 있다. 또한, 도구는 내측 표면을 갖는 스로트를 가질 수 있고, 소모성 재료는 도구로부터 소모성 재료에 회전 속도를 제공하기 위해 표면들이 체결되거나 인터록될 수 있는 외측 표면을 가질 수 있다. 바람직한 실시 예들에서, 소모성 충진 또는 코팅 재료는 연속적으로 또는 반연속적으로 공급되고/되거나 도구의 스로트로 그리고/또는 이를 통해 전달된다. 기판의 새로운 표면을 형성하기 위한 임의의 증착된 소모성 재료의 전단은 바람직하게는 임의의 옥사이드 장벽 코팅을 기판 상에 분산시키는 방식으로 수행된다.
본 발명의 또 다른 양태는 기판에 홀을 채우는 단계를 포함하는, 기판 상에 표면 층을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 충진재의 분말을 홀(들)에 배치하는 단계 및 마찰 가열 및 압착 하중을 홀의 충진재 분말에 적용하여 충진재를 응축하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시 예에서, MELD™ 타입 기계는 본 명세서 또는 첨부에 설명된 도구를 포함하는 것 외에, 기판을 포함한다. 소모성 충진재 또는 기판(들) 역할을 할 수 있는 재료들은 금속들 및 금속성 재료들, 폴리머들 및 폴리머 재료들, 세라믹 및 기타 보강 재료들, 뿐만 아니라 이러한 재료들의 조합들을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 충진재는 기판 재료(들)의 것과 유사하거나 이종인 재료일 수 있다. 충진재 및 기판(들)은 폴리머 재료 또는 금속성 재료를 포함할 수 있으며, 제한 없이 금속-금속 조합, 금속 매트릭스 복합체, 폴리머, 폴리머 매트릭스 복합체, 폴리머-폴리머 조합, 금속-폴리머 조합, 금속-세라믹 조합 및 폴리머-세라믹 조합을 포함할 수 있다.
하나의 특정 실시 예에서, 기판(들) 및/또는 충진재는 금속 또는 금속성이다. 충진재 또는 기판(들)은 예를 들어 Al, Ni, Cr, Cu, Co, Au, Ag, Mg, Cd, Pb, Pt, Ti, Zn, 또는 Fe, Nb, Ta, Mo, W, 또는 이들 금속 중 하나 이상을 포함하는 임의의 금속으로부터 독립하여 선택될 수 있다. 실시 예들에서, 기판(들) 및/또는 충진재는 폴리머 재료이다. 충진재로 유용한 폴리머 재료들의 비제한적인 예들로는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 나일론, 비닐, 폴리비닐, 아크릴, 폴리아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리 우레탄 등이 포함된다. 또 다른 실시 예에서, 충전재는 적어도 하나의 금속성 재료 및 적어도 하나의 폴리머 재료를 포함하는 복합재이다. 다른 실시 예들에서, 계면에 복합재를 생성하는 데에는 다수의 재료 조합들이 사용될 수 있다.
충진재들은 다음을 포함하나 이에 제한되지 않는 여러 형태들일 수 있다: 1) 단일 조성물의 금속 분말 또는 봉; 2) 매트릭스 금속 및 보강 분말들은 혼합되어 공급 재료로 사용될 수 있다; 또는 3) 매트릭스의 고체 봉에는 구멍이 뚫려(예를 들어, 튜브 또는 기타 중공 원통형 구조를 만들기 위해) 보강 분말 또는 금속 매트릭스 복합체와 보강 재료의 혼합물들로 충진될 수 있다. 후자의 경우, 매트릭스와 보강제의 혼합은 제조 공정 동안 더 일어날 수 있다. 실시 예들에서, 충전재는 고체 금속 봉일 수 있다. 일 실시 예에서, 충진재는 알루미늄이다.
실시 예들에 따르면, 충진재 및/또는 기판(들)은 폴리에스테르, 나일론, 폴리비닐 예컨대 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET 또는 PETE), 폴리부틸 렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA), 나일론(Ny6, Ny66), 폴리락타이드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 공업용 폴리머 예컨대 폴리에테르케톤(PEK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리설폰(PSU), 폴리페닐설폰(PPSU), 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리옥시메틸렌 플라스틱(POM), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리아릴아미드(PARA) 및/또는 폴리올레핀 예컨대 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 사이클릭 올레핀 코폴리머(COC), 폴리프로필렌, 복합체들, 혼합물들, 보강재들 또는 금속 매트릭스 및 세라믹 상을 포함하는 금속 매트릭스 복합체(여기서 금속 매트릭스는 금속, 금속 합금 또는 내부 금속 중 하나 이상을 포함하고, 세라믹 상은 세라믹을 포함함)를 포함하여 플라스틱, 호모 폴리머, 코폴리머 또는 폴리머 재료들로부터 독립하여 선택되고, 금송성 재료들, 금속 매트릭스 복합체들(MMC들), 세라믹, 세라믹 재료들 예컨대 SiC, TiB2 및/또는 Al2O3, 강철, Al, Ni, Cr, Cu, Co, Au, Ag, Mg, Cd, Pb, Pt, Ti, Zn, Fe, Nb, Ta, Mo, W을 포함하는 금속들, 또는 또는 이러한 금속들 중 하나 이상을 포함하는 합금, 뿐만 아니라 이러한 재료들 중 어느 하나의 조합들로부터 독립하여 선택될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 여기에 설명된 타간트(들) 중 어느 하나는 도구를 통해 공급되는 상기한 충진재(여기서 공급 원료라고도 알려져 있는) 중 어느 하나에 추가되거나 이와 혼합된다. 다른 실시 예에 따르면, 타간트(들)는 기판 위에 충진재를 증착하기 전에 기판 위에 층화된다. 두 경우 모두, 고체 적층 제조 기계의 회전 도구는 고체 적층 제조 공정에 의해 증착된 층의 증착 및 소성 변형 동안 타간트(들)를 혼합한다.
일 실시 예에 따르면, 층은 연속 고체 적층 제조 공정으로 공급 원료 재료와 타간트(들)를 연속 혼합시키는 것 및 이의 후속 증착에 의해 증착된다.
다른 실시 예에 따르면, 층은 연속 고체 적층 제조 공정으로 특정 시간대들에 공급 원료 재료에 타간트(들)를 추가함으로써 증착된다.
다른 실시 예에 따르면, 층은 불연속 (회분) 고체 적층 제조 공정에 의해 공급 원료 재료에 타간트(들)를 특정 회분들로 추가함으로써 증착된다.
다른 실시 예에 따르면, 타간트는 고체 적층 제조 증착 동안 인 시튜 생성된다.
다른 실시 예에 따르면, 타간트는 고체 적층 제조 시스템으로 추가되는 구성요소들의 물리적 결합 또는 복합화에 의해 생성된다.
다른 실시 예에 따르면, 타간트는 고체 적층 제조 시스템으로 추가되는 구성요소들 간 화학 반응에 의해 생성된다.
본 발명은 다양한 특징들을 갖는 특정 실시 예들을 참조하여 설명되었다. 위에서 제공된 개시 내용에 비추어 볼 때, 본 발명의 실시에 있어서 본 발명의 범위 또는 사상에서 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 통상의 기술자는 개시된 특징들이 임의의 조합으로 단독으로 사용될 수 있거나 제공된 응용 또는 설계의 요구 사항들 및 사양들에 기초하여 생략될 수 있음을 인식할 것이다. 일 실시 예가 특정한 특징들을 "포함하는"을 나타낼 때, 실시 예들은 대안적으로 특징들 중 어느 하나 이상으로 "구성되는" 또는 "필수적으로 구성되는" 것일 수 있음을 이해해야 한다. 여기에 개시된 방법들 중 어느 하나는 여기에 개시된 조성물들 중 어느 하나 또는 임의의 다른 조성물들과 함께 사용될 수도 있다. 마찬가지로, 개시된 조성물들 중 어느 하나는 여기에 개시된 방법들 중 어느 하나 또는 임의의 다른 방법들과 함께 사용될 수도 있다. 본 발명의 다른 실시 예들은 본 발명의 명세서 및 실시를 고려하여 통상의 기술자들에게 명백할 것이다.
특히, 본 명세서에서 값의 범위가 제공되는 경우, 그러한 범위의 상한과 하한 사이, 개시된 단위의 10분의 1까지의 각각의 값이 또한 구체적으로 개시된 것이라는 점에 유의한다. 개시된 범위들 내에서 또는 개시된 다른 끝점들로부터 도출될 수 있는 보다 작은 임의의 범위도 그 자체로 구체적으로 개시된 것이다. 개시된 범위들의 상한 및 하한은 또한 범위에 독립하여 포함되거나 배제될 수 있다. "한", "하나의" 및 "상기"와 같은 단수 형태들은 문맥상 명확히 다르게 지시하지 않는 한 복수 대상들을 포함한다. 본 명세서 및 예들은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되고 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 변형이 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 또한, 본 개시에 인용된 모든 참고 문헌들은 각각 개별적으로 그 전체가 여기에 참고로 통합되는 것이고 그에 따라 본 발명의 가능하게 하는 개시 내용을 보충하는 효율적인 방식을 제공할 뿐만 아니라 해당 분야의 통상의 수준을 상세히 설명하는 배경을 제공하기 위한 것이다.

Claims (132)

  1. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 이종 재료들을 접합하기 위한 방법으로서,
    제1 재료를 고체 적층 제조 기계의 중공 도구를 통해 제2 재료의 표면 상으로 공급하는 단계;
    상기 중공 도구의 회전 숄더를 통해 법선력, 전단력 및/또는 마찰력을 가하여 상기 제1 및 제2 재료가 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 상기 제1 및 제2 재료의 소성 변형을 일으키는 단계, 및
    상기 계면 영역에서 상기 제1 및 제2 재료들을 혼합 및 접합시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 두 상이한 폴리머들인, 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 두 상이한 금속들, MMC들 또는 금속 합금들인, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 재료는 폴리머이고 상기 제2 재료는 금속, 또는 상기 제1 재료가 금속이고 상기 제2 재료는 폴리머인, 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리머는 상기 금속의 표면 영역에서의 결정립들 사이를 침투하는, 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 재료는 폴리머이고 상기 제2 재료는 복합재(composite material), 또는 상기 제1 재료가 복합재이고 상기 제2 재료는 폴리머인, 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 재료는 금속이고 상기 제2 재료는 복합재, 또는 상기 제1 재료가 복합재이고 상기 제2 재료는 금속인, 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 용접이 불가능한 재료들인, 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 초저 표면 에너지를 갖는, 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 하나 이상의 중간 층의 형성을 통해 접합되는 , 방법.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료의 표면 상의 증착 시 우선적으로 배향되는 액정 결정 폴리머(예컨대 올리고머)인, 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료 위에 증착 시 반응을 일으키는 반응성 물질인, 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 재료는 개시제의 도움으로 반응을 일으키는, 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 재료는 열, 광 또는 전자 빔의 도움으로 반응을 일으키는, 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들 중 하나 또는 양자는 도펀트들 및/또는 보강 입자들로 도핑되는, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 마이크론 또는 나노 크기들을 갖는, 방법.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 마이크론 크기 또는 나노 크기 섬유들인, 방법.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 탄소 나노튜브들(CNT들)인, 방법.
  19. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 하나 초과 유형의 재료의 혼합물들인, 방법.
  20. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들은 개시제, 프라이머 및/또는 접착 촉진제가 충진된 마이크로 캡슐들인, 방법.
  21. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 증착되는 마지막 층의 상단 섹션에 배치되는 , 방법.
  22. 청구항 15에 있어서, 증착되는 상기 마지막 층의 상단 섹션에 존재하는 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 상기 표면의 타겟 기능을 제공하는, 방법.
  23. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들은 Cu 또는 Ag 입자들 또는 양자이고 항균 기능을 제공하는, 방법.
  24. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들은 부식 방지 기능을 제공하는, 방법.
  25. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들은 마모 방지 기능을 제공하는, 방법.
  26. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 상기 제1 및 제2 재료들중 하나 또는 양자에 단지 상기 계면 영역에서만 추가되는, 방법.
  27. 청구항 15에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 상기 계면 영역에 처리되지 않은 표면들을 구성하는, 방법.
  28. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 상기 계면 영역에 조면들(rough surfaces)을 구성하는, 방법.
  29. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 재료들은 상기 계면 영역에 처리된 표면들을 구성하는, 방법.
  30. 청구항 28 또는 29에 있어서, 하나 이상의 표면은 플라즈마, 코로나, 화염 또는 오존 처리, 레이저 또는 반응성 이온 에칭 또는 표면 기능화로 처리되는, 방법.
  31. 청구항 29에 있어서, 상기 처리된 표면들은 처리되지 않은 표면들에 비해 증가된 표면 거칠기를 갖는, 방법.
  32. 청구항 27에 있어서, 상기 계면 영역은 인터록들을 포함하는, 방법.
  33. 청구항 32에 있어서, 상기 인터록들은 정사각형, 직사각형, 반원형, 부등변 사각형, 삼각형 또는 더브테일 형상을 포함하여 임의의 단면 형상을 포함하는, 방법.
  34. 청구항 32에 있어서, 상기 인터-록들에는 도펀트들 또는 보강 입자들이 충진되는, 방법.
  35. 청구항 32에 있어서, 상기 인터-록들에는 개시제, 프라이머 및/또는 접착 촉진제들이 충진되는, 방법.
  36. 청구항 1에 있어서, 층 수가 늘어나는 방향으로 기능적으로 경사가 달라지는 중간 층들의 인 시튜(in situ) 형성을 수반하는, 방법.
  37. 청구항 36에 있어서, 상기 중간 층들은 상기 제1 및 제2 재료들과 동일한 재료들을 포함하는, 방법.
  38. 청구항 36에 있어서, 상기 중간 층들은 상기 제1 및 제2 재료들과 상이한 재료들을 포함하는, 방법.
  39. 청구항 36에 있어서, 상기 중간 층들은 하나 이상의 폴리머, 복합체 또는 프리프레그(prepreg)를 포함하는, 방법.
  40. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 재료의 상기 표면은 하나 이상의 홈을 포함하고 상기 제1 재료는 상기 하나 이상의 홈을 채움으로써 인터록들을 형성하는, 방법.
  41. 청구항 40에 있어서, 상기 홈들은 더브데일 형상인, 방법.
  42. 청구항 40에 있어서, 상기 홈들은 부등변 사각형 형상인, 방법.
  43. 청구항 40에 있어서, 상기 홈들은 상기 제2 재료의 상기 표면 상에서 크기 및 주기성이 달라지는, 방법.
  44. 청구항 1에 있어서, 연속적인 중간 층들은 하나 이상의 재료의 경사진 조성(gradient composition)을 형성하는, 방법.
  45. 청구항 1에 있어서, 하나의 층은 하나의 평면 내에서 경사진 구성을 형성하는, 방법.
  46. 청구항 36에 있어서, 상기 중간 층들 중 하나 이상이 코팅되는, 방법.
  47. 청구항 15에 있어서, 상기 도펀트들 및/또는 보강 입자들은 연속적인 중간 층들에 걸쳐 이어지는 농도 경사로 존재하는, 방법.
  48. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 이종 부분들을 접합하기 위한 방법으로서,
    충진 재료를 고체 적층 제조 기계의 중공 도구를 통해 접합될 제1 및 제2 부분 간 접합부 상으로 공급하는 단계;
    상기 중공 도구의 회전하는 숄더를 통해 강한 법선력, 전단력 및 마찰력을 가하여 표면 영역들이 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들에서 소성 변형을 일으키는 단계, 및
    상기 계면 영역에서 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들과 상기 충진 재료를 혼합 및 접합하는 단계를 포함하는, 방법.
  49. 청구항 48에 있어서, 접합될 상기 제1 및 제2 부분은 상이한 재료들을 포함하는, 방법.
  50. 청구항 48에 있어서, 접합될 상기 제1 및 제2 부분은 동일한 재료를 포함하는, 방법.
  51. 청구항 48에 있어서, 접합될 상기 제1 및 제2 부분은 금속, 폴리머 또는 복합체를 포함하는, 방법.
  52. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 이종 부분들을 접합하기 위한 방법으로서,
    충진 재료를 고체 적층 제조 기계의 중공 도구를 통해 접합될 제1 및 제2 부분 위에 공급하는 단계;
    상기 중공 도구의 회전하는 숄더를 통해 강한 법선력, 전단력 및 마찰력을 가하여 표면 영역들이 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들에서 소성 변형을 일으키는 단계, 및
    상기 계면 영역에서 접합될 상기 제1 및 제2 부분의 상기 표면 영역들과 증착된 상위 층 상의 상기 충진 재료를 혼합 및 접합하는 단계를 포함하는, 방법.
  53. 고체 적층 제조 기계를 이용하여 샌드위치 패널 구조들을 만드는 방법으로서,
    고체 적층 제조 기계를 이용하여 제1 패널 위에 제2 패널을 추가하는 단계;
    상기 고체 적층 제조 기계를 이용하여 상기 제2 패널 위에 제3 패널을 추가하는 단계, 및
    상기 샌드위치 패널 구조가 완성될 때까지 추가 패널들을 추가하는 단계를 포함하는, 방법.
  54. 에너지 방사원에 고유하게 반응하는 적어도 하나의 타간트를 포함하는 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체를 제조하는 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 타간트를 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체로 편입시키는 방식으로 고체 적층 제조 공정에 하나 이상의 작용제를 추가하는 단계를 포함하는, 방법.
  55. 청구항 54에 있어서, 상기 고체 적층 제조 공정은;
    제1 재료를 상기 고체 적층 제조 기계의 중공 스핀들 또는 도구를 통해 공급하는 단계;
    상기 제1 재료를 제2 재료 상에 증착시키는 단계로서, 증착 동안 상기 제1 재료는 이의 융점(Tm) 미만인, 상기 제2 재료 상에 증착시키는 단계; 및
    상기 중공 도구의 회전 숄더를 통해 법선력, 전단력 및/또는 마찰력을 가하여 상기 제1 및 제2 재료가 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 상기 제1 재료의 소성 변형을 일으킴으로써, 편입된 상기 적어도 하나의 타간트로 그에 따른 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  56. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 상기 타간트(들)를 상기 제1 재료와 연속 혼합시킴으로써 추가되는 타간트(들)인, 방법.
  57. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 이산 시간대들에 상기 제1 재료에 추가되는 타간트(들)인, 방법.
  58. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 이산 회분들(batches)로 상기 제1 재료에 추가되는 타간트(들)인, 방법.
  59. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 하나 이상의 작용제는 증착 동안 상기 적어도 하나의 타간트를 인 시튜 생성하는, 방법.
  60. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상기 작용제들의 물리적 결합 또는 복합화에 의해 생성되는, 방법.
  61. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상기 작용제들 간 화학 반응에 의해 생성되는, 방법.
  62. 청구항 54에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발광원인, 방법.
  63. 청구항 54에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발열원인, 방법.
  64. 청구항 54에 있어서, 상기 에너지 방사원은 전기장 발생원인, 방법.
  65. 청구항 54에 있어서, 상기 에너지 방사원은 자기장 발생원인, 방법.
  66. 청구항 54 또는 55에 있어서,
    상기 층 또는 물제를 상기 에너지 방사원으로부터의 에너지에 노출시킴으로써; 그리고
    상기 에너지의 흡수 또는 상기 에너지로부터의 여기의 결과로서 상기 적어도 하나의 타간트로부터 방사되는 하나 이상의 스펙트럼을 검출하는 것에 의해 상기 층 또는 물체에서 상기 적어도 하나의 타간트를 검출함으로써; 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체의 독창성(originality)을 검증하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  67. 청구항 54 또는 55에 있어서, 현미경을 이용한 검출에 의해 상기 고체 3D 프린팅된 층 또는 물체의 독창성을 검증하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  68. 청구항 1 내지 67 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 장치에 의해 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 방법.
  69. 청구항 54 또는 55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 화학 물질(들)을 인가함으로써 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 방법.
  70. 청구항 54 또는 55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상기 증착된 층 또는 물체를 따라 특성 순서로 배열된 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
  71. 청구항 54 또는 55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 별개의 층들에 존재하고 서로 함께/협력하여서만 활성화되는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
  72. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여러 보안 수준들을 갖는, 방법.
  73. 청구항 54 또는 55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 숨겨진 정보를 드러내기 위한 다수의 판독기들(검출기들)에 반응할 수 있는 하나의 타간트를 포함하는, 방법.
  74. 청구항 54 또는 55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 하나의 판독기에 의한 트리거링 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
  75. 청구항 54 또는 55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 두 개 이상의 판독 장치들에 의해 트리거링될 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
  76. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 인광형 타간트를 포함하는, 방법.
  77. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 희토류 금속으로 도핑된 스트론튬 알루미네이트를 포함하는, 방법.
  78. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상향 변환 인광체(들)를 포함하는, 방법.
  79. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 청색광을 방사하는, 방법.
  80. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 녹색광을 방사하는, 방법.
  81. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 적색광을 방사하는, 방법.
  82. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 백색광을 방사하는, 방법.
  83. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 황색광을 방사하는, 방법.
  84. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 등색광을 방사하는, 방법.
  85. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 남색(자색)광을 방사하는, 방법.
  86. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 다수의 색상들의 광을 방사하는, 방법.
  87. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광 여기 시 특정 패턴으로 색들을 방사할 분산된 타간트들을 포함하는, 방법.
  88. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 특정 색상 패턴을 드러내는 다른 층들의 타간트(들)와 협력하여 작용할 타간트(들)를 포함하는, 방법.
  89. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광색성 타간트(들)를 포함하는, 방법.
  90. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 감온성 타간트(들)를 포함하는, 방법.
  91. 청구항 54 또는 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 전기 변색성 타간트(들)를 포함하는, 방법.
  92. 청구항 54 또는 55항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 특정 트리거링 작용 시 반응하고 특수 효과들을 보이는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 방법.
  93. 청구항 1, 48 또는 52-54 중 어느 한 항의 방법에 의해 만들어진 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  94. 층/물체가 에너지 방사원에 고유하게 반응하는 적어도 하나의 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  95. 청구항 94에 있어서,
    제1 재료를 상기 고체 적층 제조 기계의 중공 스핀들 또는 도구를 통해 공급하는 단계;
    상기 제1 재료를 제2 재료 상으로 증착시키는 단계로서, 증착 동안 상기 제1 재료는 이의 융점(Tm) 미만인, 상기 제2 재료 상으로 증착시키는 단계; 및
    상기 중공 도구의 회전 숄더를 통해 법선력, 전단력 및/또는 마찰력을 가하여 상기 제1 및 제2 재료가 계면 영역에서 가단성 및/또는 점탄성 상태에 있게 함으로써 상기 제1 재료의 소성 변형을 일으킴으로써, 편입된 상기 적어도 하나의 타간트로 그에 따른 상기 3D 프린팅된 층 또는 물체를 생성하는 단계; 를 포함하는 고체 적층 제조 공정에 의해 만들어지는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  96. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상기 타간트(들)를 상기 제1 재료와 연속 혼합시킴으로써 추가되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  97. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 하나 이상의 타간트(들)는 이산 시간대들에 상기 제1 재료에 추가되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  98. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 하나 이상의 타간트(들)는 이산 회분들로 상기 제1 재료에 추가되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  99. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 하나 이상의 타간트(들)는 증착 동안 인 시튜 생성되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  100. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 하나 이상의 타간트(들)는 작용제들의 물리적 결합 또는 복합화에 의해 생성되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  101. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 하나 이상의 타간트(들)는 작용제들 간 화학 반응에 의해 생성되는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  102. 청구항 94에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발광원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  103. 청구항 94에 있어서, 상기 에너지 방사원은 발열원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  104. 청구항 94에 있어서, 상기 에너지 방사원은 전기장 발생원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  105. 청구항 94에 있어서, 상기 에너지 방사원은 자기장 발생원인, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  106. 청구항 94 또는 95에 있어서,
    상기 층 또는 물제를 상기 에너지 방사원으로부터의 에너지에 노출시키는 단계; 및
    상기 에너지의 흡수 또는 상기 에너지로부터의 여기의 결과로서 상기 적어도 하나의 타간트로부터 방사되는 하나 이상의 스펙트럼을 검출하는 것에 의해 상기 층 또는 물체에서 상기 적어도 하나의 타간트를 검출하는 단계; 를 포함하는 방법에 의해 이의 독창성을 검증할 수 있는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  107. 청구항 94 또는 95에 있어서, 현미경을 이용한 상기 적어도 하나의 타간트의 검출에 의해 이의 독창성을 검증할 수 있는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  108. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 장치에 의해 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  109. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 외부 화학 물질(들)을 인가함으로써 활성화될 수 있는 불활성 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  110. 청구항 94 또는 95항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 증착된 상기 층 또는 물체를 따라 특성 순서로 배열된 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  111. 청구항 94 또는 95항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 별개의 층들에 존재하고 서로 함께/협력하여서만 활성화되는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  112. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여러 보안 수준들을 갖는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  113. 청구항 94 또는 95항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 숨겨진 정보를 드러내기 위한 다수의 판독기들(검출기들)에 반응할 수 있는 하나의 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  114. 청구항 94 또는 95항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 하나의 판독기에 의한 트리거링 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  115. 청구항 94 또는 95항에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 두 개 이상의 판독 장치들에 의해 트리거링될 시 여러 수준들의 보안된 정보를 드러내는 둘 이상의 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  116. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 인광형 타간트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  117. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 희토류 금속으로 도핑된 스트론튬 알루미네이트를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  118. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 상향 변환 인광체(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  119. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 청색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  120. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 녹색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  121. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 적색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  122. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 백색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  123. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 황색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  124. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 등색광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  125. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 남색(자색)광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  126. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 여기 시 다수의 색상들의 광을 방사하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  127. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광 여기 시 특정 패턴으로 색들을 방사할 분산된 타간트들을 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
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  129. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 광색성 타간트(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
  130. 청구항 94 또는 95에 있어서, 상기 적어도 하나의 타간트는 감온성 타간트(들)를 포함하는, 3D 프린팅된 층 또는 물체.
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