KR20210108365A - 적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20210108365A
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토마스 사뮤엘 보우덴 주니어
척지비켐 마르셀 오콜리
리차드 윈스턴 호일
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디버전트 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 인터페이스에 적용된 기본 연결부를 통해 제 2 부품에 연결되도록 구성된 제 1 AM 부품을 포함한다. 구조물은 보조 연결부를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소를 포함한다. 보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함한다. 보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.

Description

적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2018년 11월 8일 출원된 "적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원 제16/184,801호의 이점을 주장하며, 그 전문이 명백히 본원에 참고로 인용된다.
본 발명은 일반적으로 제조 장치 및 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량, 보트, 항공기 및 기타 기계 구조물을 생산하는 데 사용하기 위한 적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
적층 제조(additive manufacturing, AM)라고도 할 수 있는 3차원(3D) 인쇄는 3D 물체를 생성하기 위해 사용되는 공정이다. 3D 물체는 물체의 디지털 모델 데이터를 기반으로 재료 층을 사용하여 형성될 수 있다. 3D 프린터는 한번에 한 층씩 구조물을 인쇄함으로써 디지털 모델 데이터에 의해 정의된 구조물을 형성할 수 있다. 3D 인쇄된 물체는 거의 모든 형태 또는 기하학적 구조일 수 있다.
3D 프린터는 작업 표면 상에 분말 층(예를 들어, 분말 금속)을 살포할 수 있다. 3D 프린터는 이어서 분말 층의 분말을 함께 용융 또는 소결하기 위해 예를 들어 레이저를 사용함으로써 분말 층의 특정 영역을 물체의 층에 통합시킬 수 있다. 각각의 층을 순차적으로 형성하기 위해 단계가 반복될 수 있다. 따라서, 3D 인쇄된 물체는 층별로 구축되어 3D 물체를 형성할 수 있다.
3D 인쇄는 설계 특이적이지 않고, 따라서 종래의 제조 공정으로는 불가능한 기하학적 유연성과 설계 유연성을 제공한다. 또한, 3D 인쇄 기술은 매우 작은 특징부 크기(feature size), 및 종래의 제조 공정을 사용하여 생산하기가 상당히 어렵거나 불가능한 기하학적 구조를 갖는 부품을 생산할 수 있다.
프린터 크기 사양을 초과하는 매우 큰 부품은 설계 단계에서 분리되고, 병렬로 인쇄되어 결합될 수 있다. 3D 인쇄의 다재 다능함 및 매우 복합적인 구조물을 제조할 수 있는 능력으로 인해 업계에서 그 채택이 증가하고 있다.
그러나, 3D 인쇄된 부품의 특징부의 정교함이 증가함에 따라, 생산량은 감소할 것이다. 생산량은 또한 3D 인쇄된 부품의 크기가 커질수록 감소한다. 이러한 실질적인 한계는 종종 특정 3D 인쇄 공정에 내재되어 있으며, 이는 복합적인 기하학적 구조를 정확하게 제조하기 위해 느린 인쇄 속도에 의존할 수 있다.
적층 제조(AM)는 차량 및 기타 운송 구조물의 개발 및 제조에서 의미 있는 진화 단계를 제공했다. AM이 도입되기 전 거의 한 세기 동안, 제조업체는 차량 부품을 구성하고 조립하기 위해 기존의 기계 가공을 사용하는 차량 생산의 조립 라인 기술로 격하되었다. 기계 가공된 부품은 일반적으로 차량 모델 설계에 특이적이며, 수정된 부품을 구성하기 위한 새로운 도구를 구입하는 것은 비용이 많이들 수 있기 때문에, 제조업체는 기존 차량 설계에 대해 수정을 구현하는 유연성이 제한적이었다. 그 결과, 제조 시설은 단일 차량 모델 생산으로 제한된 조립 라인을 주로 사용한다.
설계에 특이적이지 않고, AM은 다양한 기하학적 형태와 재료 특성을 갖는 거의 무제한의 다양한 구조물을 구성할 수 있다. 다양한 AM 프린터는 금속, 합금 및 열가소성 수지를 포함하는 다양한 재료를 사용하여 이러한 구조물을 제공할 수 있다. 이전에 본 출원인이 제안한 새로운 인프라에서, AM은 맞춤형 부품을 개발하는 주요 수단이 된다. 널리 사용되는 상용 기성품(commercial off-the-shelf, COTS) 부품과 함께 전통적인 기계 가공 및 주조를 통해 제조된 부품은 이러한 맞춤형 AM 구조물을 통해 모듈식 형태로 함께 연결되어, 차량의 섀시, 항공기의 동체, 해양용 선박의 선체 등을 형성할 수 있다. AM 모듈식 부품도 인쇄되어 운송 구조물의 내부를 형성할 수 있다. 설계 수정은 간단하며, 수정된 AM 구조물을 인쇄하여 달성될 수 있고, 따라서 새로운 도구를 구입하는 비용을 피할 수 있다.
AM은 하나 이상의 노드(node)의 제조를 포함할 수 있다. 노드는 튜브, 압출물, 패널 등과 같은 다른 노드 또는 스패닝(spanning) 부품에 연결하기 위해 사용되는 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있는 구조적 부재이다. AM을 사용하여, 노드는, 목적에 따라 인터페이스 기능을 포함하는 추가 특징부와 기능을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 노드 및 기타 부품은 함께 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 노드 및/또는 다른 부품이 함께 연결되어 더 큰 부품을 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들어 위의 모듈식 네트워크를 실현하거나 차량에서 복잡한 내부 조립체를 형성하기 위해, 개별 AM 구조물들은 종종 함께 연결되어야 하거나, 개별 AM 구조물들은 종종 기계 가공된 또는 COTS 부품에 연결되어, 결합된 구조물을 제공해야 한다. 예를 들면 노드-대-노드 연결, 노드-대-패널 연결, 노드-대-튜브 연결, 및 노드-압출물 연결 등이 있다. AM 조인트 부재를 차체 패널에 연결하기 위해, 예를 들어, 기계식 커넥터(예를 들어, 나사, 클램프 등)가 사용될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 강한 접합을 형성하기 위해 접착제가 사용될 수 있다. 이러한 부품을 연결하기 위해서는, 엄격한 공차가 필요한 경우가 많은데, 이는 설정된 방향에 정확하게 맞도록 부품이 배치되어야 함을 의미한다. 예를 들어, 가능한 갈바닉 부식(galvanic corrosion) 문제를 완화하기 위해, 접착될 두 개의 부품이 서로 직접 접촉하지 않도록 배치될 필요가 있을 수 있다. 일반적으로, AM 조인트 부재와 패널 사이의 접착 연결은 정확하게 맞아야 한다. 따라서 AM 조인트 부재는 예를 들어 차체 패널과 오정렬되거나 오프셋되어서는 안 되며, 영구 접합이 설정될 때 부품의 방향이 적절하게 유지되어야 한다.
접착제가 처음에 두 개의 부품 사이에 도포될 때, 접착제의 힘은 두 개의 부품을 분리하는 경향이 있는 양압(positive pressure)을 생성한다. 이러한 분리는, 예를 들어, 분리로 인해 제조 도중 부품의 위치가 변하는 경우, 최종적인 연결의 무결성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 부품이 분리되거나 오정렬되게 하지 않는 방식으로 접착제가 올바르게 도포된 경우에도, 접착제는 경화되면서 종종 팽창하거나 이동한다. 이 경우, 접착된 부품의 최종 위치는 원래 의도한 연결과 일치하지 않을 수 있다.
3D 인쇄된 부품은 다양한 기구 또는 장치를 위한 하위-부품을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 3D 인쇄된 하위-부품은 다른 3D 인쇄된 하위-부품, 압출된 하위-부품, COTS 부품, 또는 여전히 다른 하위-부품을 포함하는 다른 하위-부품에 부착되거나 연결될 필요가 있을 수 있다.
적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법을 위한 장치의 여러 양태가 3차원 인쇄 기술을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 기술될 것이다.
일 양태는 적층 제조된 노드를 포함하는 장치이다. 장치는 또한 접착제-기반 부품 유지 특징부를 포함한다. 적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 인터페이스에 적용된 기본 연결부를 통해 제 2 부품에 연결되도록 구성된 제 1 AM 부품을 포함한다. 구조물은 보조 연결부를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소를 포함한다. 보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함한다. 보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
적층 제조된 구조물에서 접착제-기반 부품 유지 특징부를 위한 장치의 다른 양태는, 예시로서 몇몇 실시형태만 도시되고 기술된 다음의 상세한 설명으로부터 본 기술 분야의 숙련자에게 명백해질 것이다. 본 기술 분야의 숙련자가 알 수 있는 바와 같이, 연결(bridging) 장치는 다른 다양한 실시형태가 가능하며, 이의 몇몇 세부사항은 모두 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 다른 측면에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면과 상세한 설명은 사실상 예시적인 것이며 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다.
연결 장치의 다양한 양태가 이제 첨부 도면에서 제한이 아닌 예시로서 상세한 설명에 제시될 것이다, 도면에서:
도 1a 내지 도 1d는 예시적인 3D 프린터 시스템의 각각의 측면도를 도시하고;
도 2는 예시적인 구조물을 도시하는 도면이고;
도 3은 조립된 상태의 예시적인 구조물을 도시하는 도면이고;
도 4는 도 3의 예시적인 구조물의 일부를 도시하는 도면이고;
도 5는 도 3의 예시적인 구조물의 일부를 도시하는 도면이고;.
도 6은 도 3의 예시적인 구조물의 일부를 도시하는 도면이고; 및
도 7은 AM 구조물을 또 다른 구조물에 접착하기 위한 예시적인 공정의 흐름도이다.
첨부된 도면과 관련하여 아래에 제시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태에 대한 설명을 제공하기 위한 것이다. 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 실시형태만을 나타내기 위한 것이 아니다. 본 개시 전반에 걸쳐 사용된 "예시적인" 및 "예"라는 용어는 "예, 실례 또는 예시의 역할을 하는" 것을 의미하며, 반드시 본 개시에 제시된 다른 실시형태보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어서는 안 된다. 상세한 설명은 본 기술 분야의 숙련자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하는 철저하고 완전한 개시를 제공하기 위해 특정 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다. 일부 예에서, 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 다양한 개념을 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 공지된 구조물 및 구성요소는 블록도 형태로 도시되거나, 일정한 비율로 도시되지 않거나, 완전히 생략될 수 있다.
본 개시는 구조물들을 함께 접합하기 위한 기본 접착제의 도포 및 경화 중 적어도 하나의 단계 동안 다양한 구조물을 제자리에 유지하기 위해 사용되는 접착제-기반 부품 유지 특징부에 관한 것이다. 일부 예에서 부품 유지 특징부는 영구적일 수 있고, 기본 접착제와 함께 추가 접합을 형성할 수 있다. 다른 예에서, 접착제-기반 부품 유지 특징부는 일시적일 수 있고, 구조물 사이의 기본 접착제 접합이 형성된 후에 제거될 수 있다. 함께 접합되는 구조물들은 예를 들어, 두 개의 (또는 그 이상의) 적층 제조(AM) 부품, 하나의 AM 부품과 튜브, 패널, 압출물, 또는 임의의 다른 유형의 통상적으로 제조된 부품, 또는 COTS 부품을 포함할 수 있다. 본 개시는, 종래의 접착제를 포함하고 또한 접착 특성을 가질 수 있는 밀봉제 또는 다른 재료를 포함하는, 부품을 접합하기 위한 접착제의 사용을 다룬다.
본원에 설명된 문제를 해결하기 위한 종래의 시도는 스탠드오프 탭(standoff tab)의 사용을 포함한다. 그러나, 스탠드오프 탭은 일반적으로 처리 단계를 더욱 어렵게 만드는 크고 번거로운 프로파일을 가지며, 자동화된 접착제 주입과 관련된 정밀 제조 단계의 유형에 대해 실행 불가능한 경우가 많다.
다양한 예에서, 접착 공정과 관련된 부품 중 하나는 노드이다. 노드는, 예를 들어 튜브, 패널 등과 같은 또 다른 구조물로의 부착을 위해, 밀봉, 접착 등을 가능하게 하는 특징부, 예를 들어 표면 특징부인 소켓, 용기 등을 포함하는 AM 구조물이다. 서로 다른 유형의 구조물을 상호 연결하는 기능 외에도, 노드는 다양한 기능을 수행하도록 제작될 수 있다. 예를 들어, 노드는 차량 내에 전기 회로를 설치하거나 유체 흐름을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. 노드는 분말 재료를 융합하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터는 다수의 층에 분말 재료의 적어도 일부를 용융 및/또는 소결하여 노드를 형성할 수 있다. 노드는 하나 이상의 금속 및/또는 비-금속 재료로 형성될 수 있다. 노드는 실질적으로 단단한 재료로 형성될 수 있다. 노드의 재료는 금속 재료(예를 들어, 알루미늄, 티타늄, 스테인리스 스틸, 황동, 구리, 크로몰리 스틸 (Chromoly steel), 철 등), 복합 재료(예를 들어, 탄소 섬유 등), 고분자 재료 (예를 들어, 플라스틱), 이들 재료 및/또는 다른 재료의 조합 등을 포함할 수 있다.
노드는 예를 들어 복합 구조물의 다양한 부분을 연결하기 위한 조인트 설계에서 특히 유용할 수 있다. 일부 설계에서, 노드는 복합 구조물을 조립할 때 필요할 수 있는 더 높은 수준의 치수 허용 오차를 제공할 수 있다. 노드-기반 설계는 또한 감소된 무게, 감소된 후처리, 및 증가된 조립 용이성을 제공할 수 있다. 또한, 노드는 소켓으로 사용되어 설계에서의 허용 오차를 조정할 수 있으며, 노드는 다른 부품과 함께 동시 인쇄될 수 있고, 따라서 3D 인쇄의 고유한 이점을 활용하여 조립 공정을 단순화할 수 있다.
노드는 다른 노드, 패널, 튜브, 압출물 및 다른 부품에 연결될 수 있다. 연결에는 기계식 연결, 접착 연결 또는 이 둘의 조합이 포함될 수 있다. 노드의 크기가 프린터 크기(예를 들어, 분말 베드(powder bed)의 크기)를 초과하는 실시형태에서, 노드는 다수의 서브-노드로서 3D 인쇄될 수 있고, 이후 접착을 통해 결합될 수 있다.
두 개의 부품은 다양한 방식으로 함께 접착될 수 있다. 접착은 수동, 반자동 또는 자동으로 수행될 수 있다. 노드-대-패널 연결에 사용되는 AM 노드의 예시적인 경우, 자동화 제작 장치가 미리 구성된 포트에 접착제를 주입할 수 있도록 접착제, 밀봉제 및/또는 진공 포트가 AM 노드 내에 3D 인쇄될 수 있다. 로봇과 같은 자동화 제작 장치는 주입 포트에 접착제를 주입하도록 특별히 설계된 이펙터(effector)를 사용할 수 있다. 어떤 경우, 접착제만 주입된다. 다른 경우, 접착제가 흐를 수 있는 영역을 둘러싸기 위해 밀봉제가 주입될 수 있다. AM 노드의 표면과 패널의 표면 사이의 인터페이스에 위치한 접착제 영역으로의 접착제의 흐름을 용이하게 하기 위해 일부 경우에 진공이 적용될 수도 있다.
접착제 도포가 수동으로 수행되든, 대조적으로 자동화 수단을 사용하여 수행되든, 접착제를 도포하는 동작은 일반적으로 접착되는 해당 구조물에 가해지는 양압을 생성하게 되고, 부착되는 두 개의 구조물의 분리를 유발할 수 있다. 이러한 분리는, 해결되지 않으면, 구조물이 오정렬되거나 부적절하게 연결되거나, 부품이 접착제의 효과를 피할 수 있을 만큼 충분히 멀리 분리되어 전체적인 연결 실패를 초래할 수 있다.
또한, 접착제를 도포할 때 양압의 문제가 있거나 없는 경우에도, 많은 또는 대부분의 접착제는 경화될 때, 특히 열 경화될 때 팽창한다. 이러한 팽창은 마찬가지로 접착되는 부품의 부적절한 정렬 또는 잘못된 연결을 초래할 수 있다. 예를 들어, 부품은 특정 지점에서 근접 및/또는 실제 접촉하도록 설계되었을 수 있다. 경화로 인한 팽창은 부품이 분리되게 할 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 하나 이상의 부품 유지 특징부는 예를 들어 접착을 통해 연결되는 둘 이상의 부품을 고정하는 데 사용하기 위해 작동할 수 있는 기계 구조물일 수 있다. 부품 유지 특징부는, 부품들을 접합하기 위해 사용되는 기본 접착제의 도포 또는 경화 중 하나 또는 두 단계 동안, 연결될 부품이 일시적으로 제자리에 유지되도록 할 수 있다. 부품 유지 특징부는 본질적으로 일시적일 수 있으며 접착 공정이 완료된 후 제거될 수 있다. 대안으로, 부품 유지 특징부는 영구적일 수 있다. 후자의 경우, 특징부는 부착된 구조물에 상당한 질량 또는 기타 악영향을 추가하지 않을 수 있고, 따라서 제조 공정에 제거 단계를 추가할 필요가 없을 수 있다. 경우에 따라, 특징부는 부품 유지 이상의 다른 용도로 사용될 수 있다.
본원에 개시된 다수의 부품 유지 특징부는 유사한 목적으로 사용되는 종래의 스탠드오프 탭보다 유리하게는 더 평평한 프로파일을 갖는다. 특징부는 돌출되어 잠재적으로 다른 인접 구조물을 방해하지 않기 때문에, 특징부를 제거하는 제조 단계가 회피될 수 있다. 다른 경우에, 더 평평한 프로파일은 더 작은 부품 유지 특징부가 있는 구조물이 접착 공정을 수행하기 위한 주어진 영역에 더 컴팩트하게 배치될 수 있음을 의미한다. 결과적으로, 부품 유지 특징부를 위한 공간이 더 적게 필요하며, 이 특징부는 본질적으로 보조적이거나 일시적일 수 있다.
3D 인쇄의 사용은 기계 구조물 및 기계화 조립체의 제작자가 복잡한 기하학적 구조를 갖는 부품을 제조할 수 있는 상당한 유연성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 3D 인쇄 기술은 전통적인 제조 공정을 통해서는 제조할 수 없거나 전통적인 제조 공정을 통해서는 제조 비용이 엄청나게 많이 드는 복잡한 내부 격자 구조 및/또는 프로파일을 갖는 부품을 설계하고 제작할 수 있는 유연성을 제작자에게 제공한다. 위에서 논의한 바와 같이, 3D 인쇄된 하위-부품은 다른 3D 인쇄된 하위-부품, 압출된 하위-부품, 또는 여전히 다른 하위-부품을 포함하는 다른 하위-부품에 부착되거나 연결될 필요가 있을 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본원에 기술된 AM 부품을 제조하는 데 사용될 수 있는 예시적인 3D 프린터 시스템의 각각의 측면도를 도시하고 있다. 이러한 AM 부품은, 다른 AM/3D 인쇄된 하위-부품, 압출된 하위-부품, COTS 부품, 또는 기타 하위-부품을 포함하는 다른 하위-부품에 부착되거나 연결될 필요가 있을 수 있는 하위-부품을 형성할 수 있다. 이 예에서, 3D 프린터 시스템은 분말 베드 융합 (powder-bed fusion, PBF) 시스템(100)이다. 도 1a 내지 도 1d는 다양한 동작 단계 동안의 PBF 시스템(100)을 도시하고 있다. 도 1a 내지 도 1d에 예시된 특정 실시형태는 본 개시의 원리를 사용하는 PBF 시스템의 많은 적합한 예 중 하나이다. 또한, 도 1a 내지 도 1d 및 본 개시의 다른 도면의 요소는 반드시 일정한 비례로 도시된 것은 아니지만, 본원에 기술된 개념의 더 나은 예시를 위해 더 크거나 작게 그려질 수 있음에 주목해야 한다. PBF 시스템(100)은 금속 분말의 각각의 층을 증착할 수 있는 증착기 (depositor, 101)와, 에너지 빔을 생성할 수 있는 에너지 빔 소스(103)와, 분말 재료를 융합하기 위해 에너지 빔을 인가할 수 있는 편향기(deflector, 105), 및 빌드 피스(build piece, 109)와 같은 하나 이상의 빌드 피스를 지지할 수 있는 빌드 플레이트(build plate, 107)를 포함할 수 있다. PBF 시스템(100)은 또한 분말 베드 용기(powder bed receptacle) 내에 배치된 빌드 플로어(build floor, 111)를 포함할 수 있다. 분말 베드 용기의 벽(112)은 일반적으로 분말 베드 용기의 경계를 한정하며, 이는 측면으로부터 벽(212) 사이에 개재되고, 아래의 빌드 플로어(111)의 일부와 접한다. 빌드 플로어(111)는 증착기(101)가 다음 층을 증착할 수 있도록 빌드 플레이트(107)를 점진적으로 하강시킬 수 있다. 전체 메커니즘은 다른 부품을 둘러쌀 수 있는 챔버(113) 내에 있으며, 따라서 장비를 보호하고, 대기 및 온도 조절을 가능하게 하며, 오염 위험을 완화할 수 있다. 증착기(101)는 금속 분말과 같은 분말(117)이 들어있는 호퍼(hopper, 115) 및 증착된 분말의 각각의 층의 상부를 평평하게 할 수 있는 평탄기(leveler, 119)를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 1a를 참조하면, 이 도면은 빌드 피스(109)의 슬라이스가 융합된 후, 그러나 다음 분말 베드가 증착되기 전의 PBF 시스템(100)을 도시하고 있다. 실제로, 도 1a는 PBF 시스템(100)이, 예를 들어, 150 개의 슬라이스로 형성된 빌드 피스(109)의 현재 상태를 형성하기 위해 다수의 층, 예를 들어, 150 개의 층으로 슬라이스를 이미 증착하고 융합시킨 시간을 도시하고 있다. 이미 증착된 다수의 층은, 증착되었지만 융합되지 않은 분말을 포함하는 분말 베드(121)를 생성하였다.
도 1b는 빌드 플로어(111)가 분말 층 두께(123)만큼 하강할 수 있는 단계에서의 PBF 시스템(100)을 도시하고 있다. 빌드 플로어(111)의 하강은 빌드 피스(109) 및 분말 베드(121)가 분말 층 두께(123)만큼 낮아지도록 하고, 따라서 빌드 피스의 상부 및 분말 베드는 분말 층 두께와 동일일 양만큼 분말 베드 용기 벽(112)의 상부보다 낮다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 빌드 피스(109) 및 분말 베드(121)의 상부에 분말 층 두께(123)와 동일한 일정한 두께를 갖는 공간이 생성될 수 있다.
도 1c는 빌드 피스(109) 및 분말 베드(121)의 상부 표면 위에 생성되고 분말 베드 용기 벽(112)에 의해 둘러싸인 공간에서 분말(117)을 증착하기 위해 증착기(101)가 배치된 단계에서의 PBF 시스템(100)을 도시하고 있다. 이 예에서, 증착기(101)는 호퍼(115)로부터 분말(117)을 방출하면서 한정된 공간 위를 점진적으로 이동한다. 평탄기(119)는 분말 층 두께(123)와 실질적으로 동일한 두께를 갖는 분말 층(125)을 형성하기 위해 방출된 분말을 평평하게 할 수 있다(도 1b 참조). 따라서, PBF 시스템에서 분말은, 예를 들어, 빌드 플레이트(107), 빌드 플로어(111), 빌드 피스(109), 벽(112) 등을 포함할 수 있는 분말 재료 지지 구조에 의해 지지될 수 있다. 예시된 분말 층(125)의 두께(즉, 분말 층 두께(123)(도 1b))는 도 1a를 참조하여 위에서 논의한 150 개의 미리 증착된 층을 포함하는 예에 대해 사용된 실제 두께보다 더 크다는 것을 주목해야 한다.
도 1d는 분말 층(125)의 증착(도 1c)에 이어 에너지 빔 소스(103)가 에너지 빔(127)을 생성하고 편향기(105)가 빌드 피스(109)에서 다음 슬라이스를 융합시키기 위해 에너지 빔을 적용하는 단계에서의 PBF 시스템(100)을 도시하고 있다. 다양한 예시적인 실시형태에서, 에너지 빔 소스(103)는 전자 빔 소스일 수 있고, 이 경우 에너지 빔(127)은 전자 빔을 구성한다. 편향기(105)는, 전자빔을 선택적으로 편향시켜, 융합되도록 지정된 영역을 가로질러 전자빔이 주사되도록 하는, 전기장 또는 자기장을 생성할 수 있는 편향 플레이트(deflection plate)를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 에너지 빔 소스(103)는 레이저일 수 있고, 이 경우 에너지 빔(127)은 레이저 빔이다. 편향기(105)는, 반사 및/또는 굴절을 사용하여 융합될 선택 영역을 스캔하도록 레이저 빔을 조작하는 광학 시스템을 포함할 수 있다.
다양한 실시형태에서, 편향기(105)는 에너지 빔 소스를 회전 및/또는 이동시켜 에너지 빔을 위치시킬 수 있는 하나 이상의 짐벌(gimbal) 및 액추에이터를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 에너지 빔 소스(103) 및/또는 편향기(105)는 에너지 빔을 조절할 수 있으며, 예를 들어, 에너지 빔이 분말 층의 적절한 영역에만 적용되도록 편향기가 스캔함에 따라 에너지 빔을 켜고 끌 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시형태에서, 에너지 빔은 디지털 신호 처리기(digital signal processor, DSP)에 의해 조절될 수 있다.
도 2는 예시적인 구조물(200)을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 예시적인 구조물(200)은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 인터페이스(208)에 적용된 기본 연결부(206)를 통해 제 2 부품(204)에 연결되도록 구성된 제 1 적층 제조(AM) 부품(202)을 포함한다.
일 양태에서, 적어도 하나의 유지 요소(210)는 보조 연결부(302)를 포함한다(도 3 참조). 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204)을 고정하도록 구성된 제 1 접착제(304)를 포함한다(도 3 참조). 보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
도 3은 조립된 상태의 예시적인 구조물(300)을 도시하는 도면이다. 도 3에 도시된 예시적인 구조물(300)은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 인터페이스(208)에 적용된 기본 연결부(206)를 통해 제 2 부품(204)에 연결된 제 1 AM 부품(202)을 포함한다.
일 양태에서, 적어도 하나의 유지 요소(210)는 보조 연결부(302)를 포함한다. 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204)을 고정하도록 구성된 제 1 접착제(304)를 포함한다. 보조 연결부는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
예시적인 구조물(200)은 제 1 적층 제조(AM) 부품(202) 및 적어도 하나의 유지 요소(204)를 포함할 수 있다. 제 1 AM 부품(202)은 노드, 노드의 하위-부품, 또는 다른 유형의 부품일 수 있다. AM 부품(202)은 예를 들어, 도 1a 내지 도 1d와 관련하여 설명된 바와 같이, 예를 들어 PBF를 포함하는 임의의 통상적인 수단을 통해 인쇄될 수 있다. PBF 인쇄는 PBF 인쇄에 사용하기에 적합한 임의의 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 기술에는 예를 들어 선택적 레이저 용융(selective laser melting, SLM), 선택적 레이저 소결(selective laser sintering, SLS), 선택적 열 소결(selective heat sintering, SHS), 전자 빔 용융(electron beam melting, EBM), 직접 금속 레이저 소결(direct metal laser sintering, DMLS) 등이 포함될 수 있다. 다른 실시형태에서, AM 부품(202)은 융합 증착 모델링(fused deposition modeling, FDM)과 같은 다른 3D 인쇄 기술을 사용하여 인쇄될 수 있다. FDM AM은 다양한 플라스틱, 열가소성 수지 등을 인쇄하는 데 이상적일 수 있다. 일반적으로, AM 부품(202)은 임의의 공지된 AM 기술 또는 임의의 공지된 기술을 사용하여 적층 제조될 수 있다.
부품을 결합할 때 AM을 사용하는 한 가지 장점은, AM의 설계 유연성으로 인해, AM 부품(202)이 접착제-기반 부품 유지 특징부와 함께 사용될 수 있는 다양한 특징부(212, 214, 216)를 포함할 수 있다는 것이다. 예를 들어, AM은 함께 접착되는 특징부(212, 214)와, AM 부품(202)이 또 다른 부품(204)에 부착될 수 있는 위치 또는 위치들(예를 들어, 기본 연결부(206) 및/또는 유지 요소(210), 특징부(214))로 접착제를 전달하는 특징부(216), 또는 이들(예를 들어, 특징부(212, 214, 216)) 모두의 조합을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 접착제-기반 부품 유지는 기계-기반 부품 유지와 결합될 수 있다. 예를 들어, 기본 접착제-기반 부품 유지는 기계-기반 부품 유지와 결합될 수 있다. 보조 접착제-기반 부품 유지(예를 들어, 기본 접착제가 도포, 건조 및/또는 경화되는 동안 부품들을 함께 유지)는 기계-기반 부품 유지와 결합될 수 있다. 기본 접착제-기반 부품 유지 및 보조 접착제-기반 부품 유지의 일부 조합은 기계-기반 부품 유지와 결합될 수 있다. 기계-기반 부품 유지는, 예를 들어, 스냅-링(snap-ring)을 유지하는 그루브, 스크류(screw)와 심(shim), 스프링-장착 클립(spring-loaded clip), 클립, 스냅-형 부품 유지 요소, 또 다른 부품 상의 용기와 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있는 스냅-형 부품 유지 특징부, 크리스마스 트리 패스너(Christmas tree fastener), 자석, 텅-앤-그루브 연결(tongue and groove connection), 또는 기타 기계-기반 연결을 포함할 수 있다.
일례에서, 제 1 AM 부품(202)은 제 2 부품(204)에 연결되도록 구성될 수 있다. 제 2 부품(204)은 예를 들어, AM 부품, 튜브, 패널, 압출물, 또는 임의의 다른 유형의 통상적으로 제조된 부품, 또는 COTS 부품을 포함할 수 있다. 따라서, 형성된 구조물은 두 개의 (또는 그 이상의) AM 부품(예를 들어, 이중 하나의 AM 부품이 제 1 AM 부품으로 간주될 수 있음) 또는 하나의 AM 부품 (예를 들어, AM 부품이 제 1 AM 부품으로 간주될 수 있음) 및 튜브, 패널, 압출물, 또는 임의의 다른 유형의 통상적으로 제조된 부품, 또는 COTS 부품을 함께 접합함으로써 제조된다.
제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품 사이의 연결은 기본 연결부를 통해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기본 연결부는 구조물들을 함께 접합하기 위한 기본 접착제를 포함할 수 있다. 기본 연결부는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 인터페이스에 적용될 수 있다. 예를 들어, 기본 접착제가 도포될 수 있다.
일부 실시형태에서, 부품 유지 특징부(예를 들어, 부품 유지 요소(210))는 일시적일 수 있고, 구조물 사이의 기본 접착제 접합이 형성된 후에 제거될 수 있다. 부품 유지 특징부에 대해 접착제(들)가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 유지 요소가 포함될 수 있다. 적어도 하나의 유지 요소는 보조 연결부(302)를 포함할 수 있다. 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204)을 고정하도록 구성된 접착제를 포함할 수 있다. 또한, 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
일 양태에서, 제 1 접착제는 제 1 AM 부품(202)과 관련된 제 1 기계적 특징부(214) 및 제 2 부품(204)과 관련된 제 2 기계적 특징부(212) 사이에 도포되는 핫-멜트(hot-melt) 재료를 포함한다. 핫-멜트 재료는 임의의 형태의 핫-멜트 접착제, 핫-멜트 글루(glue), 또는 다른 열가소성 접착제를 포함할 수 있다. 그러나, 일반적으로 핫-멜트 접착제, 핫-멜트 글루, 또는 다른 열가소성 접착제는 빠르게 경화될 수 있다. 따라서, 핫-멜트 재료는 급속 경화 접착제 또는 급속 경화 밀봉제일 수 있다.
일 양태에서, 핫-멜트 재료가 사용될 수 있다. 핫-멜트 재료는, 연결될 두 개의 부품 상의 기계적 특징에 도포될 수 있는 급속 경화 접착제 또는 밀봉제일 수 있다. 특징부는 증가된 표면적을 가질 수 있다. 증가된 표면적은 연결되는 두 개의 (또는 그 이상의) 부품을 유지하기에 충분한 접합 강도를 제공할 수 있다. 핫-멜트 유지 유체가 경화되면, 연결되는 노드 사이에 접착제가 주입될 수 있다. 경화된 핫-멜트 특징부는 접착제 주입 공정 동안 두 개의 부품(202, 204)이 유지되는 것을 보장한다. 유지력(즉, 두 개의 노드를 함께 유지하는 핫-멜트에 의해 제공되는 힘)은 접착제 주입력보다 클 수 있고, 따라서 적절한 방향으로 그리고 반복 가능한 접합을 보장하는 데 필요한 분리 거리를 갖고 부품(202, 204)을 안전하게 유지한다.
일 양태에서, 제 1 접착제는 제 1 AM 부품(202)과 관련된 제 1 기계적 특징부 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부 사이에 도포되는 자외선(UV) 경화 접착제를 포함한다. UV 경화 시스템(306)은 부품 유지 특징부로서 이용될 수 있다. 이 실시형태에서, 유지 특징부의 접착제는, 접착제 주입 및 경화 공정 동안 제자리에 유지되도록 UV 경화될 것이다. UV 경화 접착제는 충분한 유지력을 제공하기 위해 전략적 위치에 도포된다. UV 경화 접착제는 접착제 주입 및 경화 전에 경화되도록 구성된다.
일 양태에서, 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 기본 연결부(206)는 제 2 접착제(308)를 포함한다. 예를 들어, 보조 접착제는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이에 있을 수 있으며, 여기서 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 AM 부품(202)과 제 2 부품(204)이 만난다.
일 양태에서, 제 1 접착제(304)는 제 2 접착제(308)보다 빠르게 경화된다. 예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 핫-멜트 접착제, 핫-멜트 글루, 또는 신속하게 경화될 수 있는 다른 열가소성 접착제와 같은 핫-멜트 재료가 제 1 접착제(304)로서 이용될 수 있다. 제 2 접착제(308)는 더 천천히 경화될 수 있다.
일 양태에서, 보조 연결부(302)는 (예를 들어, 유지 요소(210)를 구성하는) 기계 구조물을 더 포함한다. 예를 들어, 보조 연결부는 접착제 및 기계-기반 부품 유지를 모두 포함할 수 있다. 기계-기반 부품 유지는, 예를 들어, 스냅-링을 유지하는 그루브, 스크류와 심, 스프링-장착 클립, 클립, 스냅-형 부품 유지 요소, 또 다른 부품 상의 용기와 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있는 스냅-형 부품 유지 특징부, 크리스마스 트리 패스너, 자석, 텅-앤-그루브 연결, 또는 접착제 외에 사용될 수 있는 기타 기계-기반 연결을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 기계 구조물은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 중 적어도 하나와 통합될 수 있다. 예를 들어, 기계 구조물(218)은 제 1 AM 부품(202)과 통합될 수 있다. 기계 구조물(220)은 제 2 부품(204)과 통합될 수 있다.
일 양태에서, 기계 구조물은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 중 적어도 하나와 동시 인쇄된다. 예를 들어, 기계 구조물(218)은 제 1 AM 부품(202)과 동시 인쇄될 수 있다. 기계 구조물(220)은 제 2 부품(204)과 동시 인쇄될 수 있다.
일 양태에서, 기계 구조물은 제 1 AM 부품(202) 및 제 2 부품(204)과 분리된다. 예를 들어, 기계 구조물(218)은 제 1 AM 부품(202)이 제조된 후에 제 1 AM 부품(202)에 부착될 수 있다. 기계 구조물(220)은 제 2 부품(204)이 제조된 후에 제 2 부품(204)에 부착될 수 있다.
도 4는 도 3의 예시적인 구조물(300)의 일부(400)를 도시하는 도면이다. 예시적인 구조물(300)은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 인터페이스(208)에 적용된 기본 연결부(206)를 통해 제 2 부품(204)에 연결된 제 1 AM 부품(202)을 포함한다.
일 양태에서, 적어도 하나의 유지 요소(210)는 보조 연결부(302)를 포함한다. 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204)을 고정하도록 구성된 제 1 접착제(304)를 포함한다. 보조 연결부는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 부품(204)은 그루브(402)를 갖는 노드일 수 있다. 제 1 AM 부품(202)은 텅(404)을 갖는 노드일 수 있다. 제 1 AM 부품(202)의 텅(404)은, 예를 들어 제 1 AM 부품(202)이 제 2 부품(204)과 조립되어 구조물을 형성할 때, 제 2 부품(204)의 그루브(402)에 삽입될 수 있다. 접착제(304)는 또 다른 유지 특징부, 예를 들어 기계적 특징부(210)와 짝을 이루는 핫-멜트 유지 특징부, 예를 들어 기계적 특징부(212) 근처에 도포될 수 있는 핫-멜트 접착제일 수 있다.
도 5는 도 3의 예시적인 구조물(300)의 일부(500)를 도시하는 도면이다. 보다 상세하게, 도 5는 또 다른 유지 특징부, 예를 들어 기계적 특징부(210)와 짝을 이루는 핫-멜트 유지 특징부, 예를 들어 기계적 특징부(212)의 예를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 핫-멜트 유지 특징부, 예를 들어 기계적 특징부(212)는 단일 바(bar) 유지 특징부일 수 있다. 따라서, 기계적 특징부(212)는 유지 특징부를 형성하는 개방 원형 영역을 가로지르는 단일 바 또는 샤프트일 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 핫-멜트 유지 특징부, 예를 들어 기계적 특징부(210)는 테니스 라켓 또는 와플 메이커(waffle maker) 유지 특징부일 수 있다. 따라서, 기계적 특징부(210)는 일반적으로 테니스 라켓 또는 와플 메이커 상의 핫 플레이트와 형상이 유사한 유지 특징부를 형성하는 개방 원형 영역을 가로지르는 다수의 바 또는 샤프트일 수 있다. 글루 또는 접착제는 기계적 특징부(210)와 기계적 특징부(212) 사이에 배치될 수 있다. 글루 또는 접착제는 기계적 특징부(210)와 기계적 특징부(212)의 일부 사이에서 유동할 수 있고, 기계적 특징부(210)와 기계적 특징부(212)의 일부에 결합할 수 있다. 예를 들어, 글루 또는 접착제는 단일 바 유지 특징부 및/또는 테니스 라켓 또는 와플 메이커 유지 특징부에 결합할 수 있다.
도 6은 도 3의 예시적인 구조물(300)의 일부(600)를 도시하는 도면이다. 보다 상세하게, 도 6은 핫-멜트 유지 특징부, 예를 들어 함께 짝을 이루는 기계적 특징부(210, 212)의 두 가지 예를 도시하고 있다. 기계적 특징부(210, 212)는 모두 단일 바 또는 샤프트이다. 단일 바 또는 샤프트는 각각의 원형 개구를 가로질러 각각 형성되고, 각각의 원형 개구(및 대응하는 바 또는 샤프트)는 각각의 유지 특징부를 형성한다. 글루 또는 접착제는 기계적 특징부(210)와 기계적 특징부(212) 사이에 배치될 수 있다. 글루 또는 접착제는 기계적 특징부(210)와 기계적 특징부(212)의 일부 사이에서 유동할 수 있고 기계적 특징부(210)와 기계적 특징부(212)의 일부에 결합할 수 있다. 예를 들어, 글루 또는 접착제는 단일 바 유지 특징부에 결합할 수 있다.
일 양태에서, 제 1 AM 부품(202)을 적층 제조하는 수단은 3D 프린터 시스템(예를 들어, 도 1A 내지 도 1D의 PBF 시스템(100)) 또는 다른 적층 제조 시스템을 포함할 수 있다. 제 1 AM 부품을 적층 제조하는 수단은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 인터페이스(208)에 적용된 기본 연결부(206)를 통해 제 2 부품(204)에 연결되도록 구성된 제 1 AM 부품(202)을 제조할 수 있다.
일 양태에서, 제 2 부품(204)을 제 1 AM 부품(202)에 부착하는 수단은 제 2 부품(204)을 제 1 AM 부품(202)에 부착하기 위한 기계 장치 또는 장치들(예를 들어, 하나 이상의 제조 로봇)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제조 로봇(들)은 제 2 부품(204)을 제 1 AM 부품(202)에 근접하게 배치할 수 있다.
일 양태에서, 하나 이상의 제조 로봇(들)은 하나 이상의 유지 요소에 하나 이상의 접착제를 도포할 수 있다. 따라서, 일 양태에서, 제 1 접착제를 도포하는 수단은 하나 이상의 제조 로봇(들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착제를 도포하기 위해 전용 로봇(또는 로봇들)이 사용될 수 있다. 또 다른 예에서, 제 2 부품(204)을 제 1 AM 부품(202)에 부착하기 위해 사용되는 하나 이상의 제조 로봇은 또한 접착제(들)를 도포하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제 1 접착제를 도포하는 수단은 접착제(들)가 도포되는 제 1 AM 부품(202)에 제 2 부품(204)을 부착하기 위한 양태를 포함할 수 있다.
제조 로봇(들)은 보조 연결부(302)를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소(210)를 사용하여 제 2 부품(204)을 제 1 AM 부품(202)에 부착할 수 있다. 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204)을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함할 수 있다. 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
제 1 접착제를 도포하는 수단은, 제 2 접착제를 도포하는 동안, 제 2 접착제가 경화되는 동안, 제 2 접착제를 도포하기 전에 및/또는 제 2 접착제가 경화되기 전에 제 1 접착제를 도포하도록 구성될 수 있다. 일 양태에서, 접착제(들)는 제 2 접착제를 도포하는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 도포될 수 있다. 일 양태에서, 접착제(들)는 제 2 접착제가 경화되는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 도포될 수 있다.
도 7은 AM 구조물을 또 다른 구조물에 접착하기 위한 예시적인 공정의 흐름도(700)이다. AM 구조물을 또 다른 구조물에 접착하기 위한 예시적인 공정은 적어도 부분적으로 예시적인 3D 프린터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 일부 양태는 본원에서 논의되는 다른 도구, 시스템 또는 장치를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나의 3D 프린터 시스템은 도 1A 내지 도 1D에서 논의된 PBF 시스템(100)일 수 있다.
일 양태에서, 블록 702는 제 1 AM 부품을 적층 제조하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 3D 프린터 시스템 또는 또 다른 적층 제조 시스템은 제 2 부품에 연결되도록 구성된 제 1 AM 부품을 적층 제조한다. 제 1 AM 부품은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 인터페이스에 적용된 기본 연결부를 통해 제 2 부품에 연결될 수 있다. 예를 들어, 블록 702는 3D 프린터 시스템(예를 들어, PBF 시스템(100)) 또는 또 다른 적층 제조 시스템이 제 2 부품(204)에 연결되도록 구성된 제 1 AM 부품(202)을 적층 제조하는 단계를 포함한다. 제 1 AM 부품(202)은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 인터페이스(208)에 적용된 기본 연결부(206)를 통해 제 2 부품(204)에 연결될 수 있다. 일부 양태에서, 제 2 부품은 예를 들어 AM 부품, 튜브, 패널, 압출물, 또는 임의의 다른 유형의 통상적으로 제조된 부품, 또는 COTS 부품을 포함할 수 있다. 따라서, 일부 양태에서, 3D 프린터 시스템 또는 또 다른 적층 제조 시스템은 제 2 부품을 제조할 수 있다. (제 2 부품의 제조는 반드시 구현되는 방법의 일부는 아니다.)
일 양태에서, 블록 704는 제 2 부품을 제 1 AM 부품에 부착하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 기계 장치(예를 들어, 제조 로봇) 및/또는 개인(또는 개인들)은 보조 연결부를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소를 사용하여 제 2 부품을 제 1 AM 부품에 부착할 수 있다. 보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함할 수 있다. 또한, 접착제는 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 부품(204)은 보조 연결부(302)를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소(210)를 사용하여 제 1 AM 부품(202)에 부착될 수 있다. 보조 연결부(302)는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204)을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함할 수 있다. 또한, 접착제는 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
블록 702에 나타낸 바와 같이, 보조 연결부(302)는 제 1 접착제를 포함할 수 있다. 따라서, 블록 704에서 제 1 접착제가 도포될 수 있다. 예를 들어, 기계 장치(예를 들어, 제조 로봇) 및/또는 개인(또는 개인들)이 제 1 접착제를 도포할 수 있다. 일 양태에서, 제 1 접착제는 제 2 접착제보다 빠르게 경화된다. 일 양태는 제 2 접착제를 도포하는 동안 제 1 접착제를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 양태는 제 2 접착제가 경화되는 동안 제 1 접착제를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 양태는 제 2 접착제를 도포하기 전에 제 1 접착제를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 양태는 제 2 접착제가 경화되기 전에 제 1 접착제를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 양태는 제 2 접착제를 도포하는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 제 1 접착제를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 양태는 제 2 접착제가 경화되는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 제 1 접착제를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
제 1 접착제는 제 1 AM 부품(202)과 관련된 제 1 기계적 특징부(예를 들어, 기계 구조물(218)) 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부(예를 들어, 기계 구조물(220)) 사이에 도포되는 핫-멜트 재료를 포함할 수 있다.
일 양태에서, 제 1 접착제는 제 1 AM 부품(202)과 관련된 제 1 기계적 특징부(예를 들어, 기계 구조물(218)) 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부(예를 들어, 기계 구조물(220)) 사이에 도포되는 UV 경화 접착제를 포함한다.
일 양태에서, 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 사이의 기본 연결부는 제 2 접착제를 포함할 수 있다.
일 양태에서, 보조 연결부는 기계 구조물(218, 220)과 같은 기계 구조물, 또는 스냅-링을 유지하는 그루브, 스크류와 심, 스프링-장착 클립, 클립, 스냅-형 부품 유지 요소, 또 다른 부품 상의 용기와 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있는 스냅-형 부품 유지 특징부, 크리스마스 트리 패스너, 자석, 텅-앤-그루브 연결, 또는 기타 기계-기반 연결을 더 포함할 수 있다.
일 양태에서, 기계 구조물(예를 들어, 기계 구조물(218, 220))은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 중 적어도 하나와 통합된다.
일 양태에서, 기계 구조물(예를 들어, 기계 구조물(218, 220))은 제 1 AM 부품(202)과 제 2 부품(204) 중 적어도 하나와 동시 인쇄된다.
일 양태에서, 기계 구조물(예를 들어, 기계 구조물(218, 220))은 제 1 AM 부품(202) 및 제 2 부품(204)과 분리된다. 예를 들어, 기계 구조물(예를 들어, 기계 구조물(218, 220))은 제 1 AM 부품(202) 및/또는 제 2 부품(204)과 별도로 제조될 수 있다. 기계 구조물(예를 들어, 기계 구조물(218, 220)) 중 하나는 이후 제 1 AM 부품(202) 또는 제 2 부품(204)에 부착될 수 있다. 따라서, 기계 구조물(218, 220)과 관련하여 사용되는 "분리된"이라는 용어는 함께 부착되는 것이 아니라 별도로 제조되는 것을 의미할 수 있다.
상기한 설명은 본 기술 분야의 숙련자가 본원에 기술된 다양한 양태를 실시할 수 있도록 제공된다. 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 이러한 예시적인 실시형태에 대한 다양한 변형은 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이며, 본원에 개시된 개념은 인터페이스 노드와 3D 인쇄된 부품의 동시 주조를 위한 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항은 본 개시 전반에 걸쳐 제시된 예시적인 실시형태로 제한되는 것이 아니라, 언어 청구항과 일치하는 전체 범위에 따라야 한다. 본 기술 분야의 숙련자에게 알려지거나 나중에 알려질 본 개시에 걸쳐 기술된 예시적인 실시형태의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 청구항에 의해 포함되는 것이다. 또한, 본원에 개시된 그 어떠한 것도 그러한 개시가 청구항에 명시적으로 언급되는지 여부에 관계없이 일반 공중에 개방되기 위한 것은 아니다. 어떠한 청구항 요소도, 그 요소가 명확히 "~하는 수단"이라는 문구를 사용하여 명시되지 않는 한, 또는 방법 청구항의 경우, 요소가 "~하는 단계"라는 문구를 사용하여 명시되지 않는 한, 35 U.S.C. 112(f)의 조항 또는 해당 관할 구역의 유사한 법률에 따라 해석되어서는 안 된다.

Claims (39)

  1. 제 1 적층 제조(AM) 부품과 제 2 부품 사이의 인터페이스에 적용된 기본 연결부를 통해 제 2 부품에 연결되도록 구성된 제 1 AM 부품; 및
    보조 연결부를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소를 포함하고,
    보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함하며, 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 연결을 제공하도록 배치되는,
    구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 1 AM 부품과 관련된 제 1 기계적 특징부 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부 사이에 도포되는 핫-멜트 재료를 포함하는,
    구조물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 1 AM 부품과 관련된 제 1 기계적 특징부 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부 사이에 도포되는 자외선(UV) 경화 접착제를 포함하는,
    구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 기본 연결부는 제 2 접착제를 포함하는,
    구조물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 2 접착제보다 빠르게 경화되는,
    구조물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    보조 연결부는 기계 구조물을 더 포함하는,
    구조물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 중 적어도 하나와 통합되는,
    구조물.
  8. 제 6 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 중 적어도 하나와 동시 인쇄되는,
    구조물.
  9. 제 6 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품 및 제 2 부품과 분리되는,
    구조물.
  10. 제 1 적층 제조(AM) 부품과 제 2 부품 사이의 인터페이스에 적용된 기본 연결부를 통해 제 2 부품에 연결되도록 구성된 제 1 AM 부품을 제조하는 단계; 및
    보조 연결부를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소를 사용하여 제 2 부품을 제 1 AM 부품에 부착하는 단계로서, 보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함하고, 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 연결을 제공하도록 배치되는, 단계를 포함하는
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 1 AM 부품과 관련된 제 1 기계적 특징부 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부 사이에 도포되는 핫-멜트 재료를 포함하는,
    방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 1 AM 부품과 관련된 제 1 기계적 특징부 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부 사이에 도포되는 자외선(UV) 경화 접착제를 포함하는,
    방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 기본 연결부는 제 2 접착제를 포함하는,
    방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 2 접착제보다 빠르게 경화되는,
    방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    제 2 접착제를 도포하는 동안 제 1 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    제 2 접착제가 경화되는 동안 제 1 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    제 2 접착제를 도포하기 전에 제 1 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    제 2 접착제가 경화되기 전에 제 1 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    제 2 접착제를 도포하는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 제 1 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    제 2 접착제가 경화되는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 제 1 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  21. 제 10 항에 있어서,
    보조 연결부는 기계 구조물을 더 포함하는,
    방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 중 적어도 하나와 통합되는,
    방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 중 적어도 하나와 동시 인쇄되는,
    방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품 및 제 2 부품과 분리되는,
    방법.
  25. 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 인터페이스에 적용된 기본 연결부를 통해 제 2 부품에 연결되도록 구성된 제 1 적층 제조(AM) 부품을 적층 제조하는 수단; 및
    보조 연결부를 포함하는 적어도 하나의 유지 요소를 사용하여 제 2 부품을 제 1 AM 부품에 부착하는 수단을 포함하고,
    보조 연결부는 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하도록 구성된 제 1 접착제를 포함하고, 제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 연결을 제공하도록 배치되는,
    제조 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 1 AM 부품과 관련된 제 1 기계적 특징부 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부 사이에 도포되는 핫-멜트 재료를 포함하는,
    제조 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 1 AM 부품과 관련된 제 1 기계적 특징부 및 제 2 부품과 관련된 제 2 기계적 특징부 사이에 도포되는 자외선(UV) 경화 접착제를 포함하는,
    제조 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    제 1 AM 부품과 제 2 부품 사이의 기본 연결부는 제 2 접착제를 포함하는,
    제조 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    제 1 접착제는 제 2 접착제보다 빠르게 경화되는,
    제조 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    제 2 접착제를 도포하는 동안 제 1 접착제를 도포하는 수단을 더 포함하는
    제조 장치.
  31. 제 28 항에 있어서,
    제 2 접착제가 경화되는 동안 제 1 접착제를 도포하는 수단을 더 포함하는
    제조 장치.
  32. 제 28 항에 있어서,
    제 2 접착제를 도포하기 전에 제 1 접착제를 도포하는 수단을 더 포함하는
    제조 장치.
  33. 제 28 항에 있어서,
    제 2 접착제가 경화되기 전에 제 1 접착제를 도포하는 수단을 더 포함하는
    제조 장치.
  34. 제 28 항에 있어서,
    제 2 접착제를 도포하는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 제 1 접착제를 도포하는 수단을 더 포함하는
    제조 장치.
  35. 제 28 항에 있어서,
    제 2 접착제가 경화되는 동안 제 1 AM 부품과 제 2 부품을 고정하기 위해 제 1 접착제를 도포하는 수단을 더 포함하는
    제조 장치.
  36. 제 25 항에 있어서,
    보조 연결부는 기계 구조물을 더 포함하는,
    제조 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 중 적어도 하나와 통합되는,
    제조 장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품과 제 2 부품 중 적어도 하나와 동시 인쇄되는,
    제조 장치.
  39. 제 36 항에 있어서,
    기계 구조물은 제 1 AM 부품 및 제 2 부품과 분리되는,
    제조 장치.
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