KR20210150380A - 3d 집적 복합 구조체의 증착 및 제조를 위한 방법 - Google Patents

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KR20210150380A
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에릭 지. 반스
페드로 에이. 곤잘레스
토드 엘. 스잘레이
스티븐 제이. 플로드
성 에스. 박
브레트 지. 몰햄
코디 제이. 브라운
리스 알. 엘런
라이언 엘. 비스초프
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노스롭 그루먼 시스템즈 코포레이션
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Abstract

3D 프린팅 기계를 사용하여 복합 부품을 제조하는 방법. 상기 방법은 상기 기계로부터 부품 재료로 제조된 필라멘트(42, 92, 96, 98)의 열을 각각 구비하는 연속적인 부품 층(108, 94)을 증착함으로써 상기 부품을 형성하는 단계를 구비하며, 각각의 부품 층(108, 94)을 증착하는 단계는 상기 필라멘트(42, 92, 96, 98)들 사이에 갭이 형성되도록 복수의 필라멘트(42, 92, 96, 98)의 하나의 세트를 비-순차적으로 증착하는 단계와, 그 다음 필라멘트(42, 92, 96, 98)의 각각의 추가적인 세트 내의 각각의 인접한 쌍의 필라멘트(42, 92, 96, 98)가 비-순차적으로 증착되도록 필라멘트(42, 92, 96, 98)의 임의의 수의 추가적인 세트를 증착하는 단계를 구비한다.

Description

3D 집적 복합 구조체의 증착 및 제조를 위한 방법
본 개시내용은 일반적으로 고성능 3D 집적 복합 구조체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 구조체의 각각의 층에 대한 비-순차적으로 증착하는 필라멘트를 구비하는 고성능 3D 집적 복합 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
용융 필라멘트 제조(fused filament fabrication: FFF)는 첨가제 제조(additive manufacturing: AM) 기술이며, 3D 프린팅에 사용되는 기술이다. 보다 구체적으로, FFF 공정은 가열된 노즐에 스톡 재료를 제공하는데, 이러한 재료는 그로부터 층별로 놓여 압출됨으로써 원하는 제품을 구축하고, 용융된 폴리머 또는 섬유 강화 폴리머 재료는 일단 노즐로부터 압출되면 즉시 경화되기 시작한다. 용융 재료는 예비 성형된 필라멘트 또는 펠렛과 같은 상이한 공급원료로부터 생성될 수 있다.
폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리페닐설폰(PPSF 또는 PPSU), 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리페닐렌(PPS)을 포함하는 고성능 비정질 또는 반결정성 열가소성 물질과 같은 각종 물질이 FFF용으로 사용될 수 있다. FFF에 적합할 수 있는 다른 물질은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리락트산(PLA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리스티렌(PS), 리그닌, 고무, 탄소 섬유, 유리 섬유, 석영 섬유, 케블라 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 다이네마, 고충격 폴리스티렌(HIPS), 나일론, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 공융물, 플라스티신, 실온 가황(RTV) 실리콘 등을 포함한다.
오토클레이브 경화 핸드 레이 업(autoclave cured hand lay-up), 자동화된 섬유 배치(automated fiber placement), 테이프 배치(tape placement) 등과 같은 종래의 복잡한 복합 제조 방법은 노동 집약적이고, 비싸고, 긴-리드(long-lead) 및 고가의 툴링을 필요로 하며, 전형적으로 유능한 제조 기술자를 필요로 한다. 공지된 복합 첨가제 제조 방법은 비교적 낮은 섬유 부피, 높은 공극률 및 낮은 구조적 성능을 제공할 수 있다. 공지된 첨가제 제조 또는 3D 프린팅 기술은 실제로 2.5D 이며, 여기서 기계는 x-y 평면에서 층을 구축한 다음,, 기계는 정지하여 빌드 플랫폼을 z-방향으로 이동시키며, x-y 평면에 또 다른 층을 형성하므로, 평면 공정이다. 실제의 3D 제조 공정은 x, y 및 z 방향으로 동시에 형성될 것이다. 그러나, 진정한 3D 방식으로 복합체를 구축할 수 있는 통합된 첨가제 제조 제조 시스템이 없기 때문에, 현재의 프린팅 능력의 값에 대한 상당한 제한들이 존재하며, 이들 시스템은 섬유가 일반적으로 부품 상의 가장 높은 응력의 방향과 정렬되지 않기 때문에 높은 성능 구조적 요건을 달성하지 않을 것이다.
공지된 첨가제 제조 3D 프린팅 기계는 종종 x-y 평면에 첨가제 물질을 내리는 엔드-이펙터를 갖는 갠트리 스타일 접근법을 사용한다. 그러나, 갠트리 스타일 기계(gantry style machine)는 제작되는 부품의 크기 및 요구되는 갠트리 기계의 크기 간의 직접적인 상관관계가 있기 때문에 제조 셀에 대한 도전에서 확장성(scalability), 감당할 수 있는 비용(scalability) 및 유연성(flexibility)를 가능하게 하며, 갠트리 기계는 한번에 단일 작동일 수 있다. 매우 큰 부품은 매우 큰 기계들을 요구하므로, 요구되는 풋프린트 및 기계 비용을 강요한다. 로봇 접근법은 더 큰 유연성 및 더 쉬운 스케일-업을 제공한다. 예를 들어, 복수의 로봇은 동일한 셀 내에서 작동할 수 있다. 또한, 각각의 로봇은 셀 내 또는 그 주위의 상이한 위치에서 재배치를 가능하게 하는 이동가능한 베이스에 장착될 수 있다. 로봇 접근법은 복수의 작업을 수행하는 복수의 로봇을 통해 다수의 자유도, 3D에서 제조하는 능력, 및 제조 유연성을 증가시키는 추가적인 로봇 포즈(robot poses)를 허용한다.
도 1은 빌드 플레이트 상에서 제조되는 부품에 대해 위치설정된 로봇 및 엔드-이펙터를 구비하는 3D 프린팅 기계의 등각도이다.
도 2는 도 1에 도시된 엔드-이펙터에 사용될 수 있는 연속 섬유 압출기 모듈의 등각도이다.
도 3은 도 2에 도시된 압출기 모듈 내의 노즐 조립체의 등각도이다.
도 4는 빌드-플레이트에 대한 도 3에 도시된 노즐 조립체의 단면도이다.
도 5는, 예를 들어 도 1에 도시된 3D 프린팅 기계에 의해 제조되고, 비-순차적으로 증착되는 필라멘트를 나타내는 부품의 평면도이다.
도 6은, 예를 들어 도 1에 도시된 3D 프린팅 기계에 의해 제조되고, 교번하는 연속 섬유 필라멘트 층 및 폴리머 필라멘트 층을 도시하는 부품의 측면도이다.
도 7은, 예를 들어 부품이 도 1에 도시된 3D 프린팅 기계에 의해 제조되는 지지 구조체의 측면도로서, 지지 구조체 증착 노즐을 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 지지 구조체의 측면도로서, 지지 구조체의 상부 표면을 평활화하는 필라멘트 증착 노즐을 도시한다.
고성능 3D 집적 복합 구조체를 제조하는 방법에 관한 본 개시내용의 실시예들의 하기의 논의는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 개시내용 또는 그 적용 또는 용도를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 1은 베이스 부분(14), 로터리 및 피봇 조인트(18)에 의해 베이스 부분(14)에 결합된 연장 아암(16), 및 엘보우 피봇 조인트(22)에 의해 베이스 부분(14)에 대향하는 연장 아암(16)에 결합된 작동 아암(20)을 갖는 로봇(12)을 구비하는 3D 프린팅 기계(10)의 등각도이다. 엔드-이펙터(26)는 결합 메커니즘(30)을 갖는 피봇 조인트(28)에 의해 조인트(22)에 대향된 각도로 작동 아암(20)에 결합된다. 로봇(12)은 엔드-이펙터(26)를 위한 임의의 적절한 위치설정 장치를 나타내는 것으로 의도된다. 엔드-이펙터(26)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 복잡한 복합 구조체를 구축하기 위한 용융 섬유, 필라멘트 등을 매설하기 위한 프린트-헤드 조립체로서 동작한다. 소정의 방식으로 작동하며, 소정의 특싱을 갖는 다양한 엔드-이펙터가 본 명세서에서 논의될 것이며, 이는 로봇(12)에 부착될 수 있다. 작동 동안, 기계(10)는 프린팅 공정의 온도 및 부품을 둘러싸는 주변 온도가 제어되도록 오븐(도시되지 않음) 내에 위치되거나 위치되지 않을 수 있다.
엔드-이펙터(26)는 외부 하우징(34)과, 결합 메커니즘(30)에 해제가능하게 그리고 회전가능하게 연결되는 회전가능한 커넥터(36)를 구비하며, 하우징(34)은 그 내에 다양한 구성요소를 도시하기 위해 투명한 것으로 도시되어 있다. 이들 구성요소는 다양한 재료의 복수의 필라멘트(42)가 권취되는 복수의, 여기서 3개의 스풀(40), 스풀(40)로부터 필라멘트(42)를 선택적으로 그리고 독립적으로 인출하는 모터(44), 샤프트(56)에 의해 필라멘트 공급 조립체(48)에 결합된 직각 기어 박스(32), 인덱싱 모터(58)에 의해 회전되고 필라멘트(42)가 인출되어 용융되는 배럴(46)을 갖는 회전 조립체(38), 배럴(46)의 일단부에 장착된 단부 플레이트(54), 및 플레이트(54)를 통해 연장되고 압출기 모듈의 일부인 노즐 조립체(50)를 포함한다. 스풀(40)은 도시된 바와 같이 엔드-이펙터(26)에 장착되거나, 또는 튜브(도시되지 않음)를 통해 엔드-이펙터(26)에 공급되는 재료와 이격되게 장착될 수 있다. 대안적으로, 스톡 재료는 필라멘트(42)를 사용하는 대신에 펠렛에 의해 제공될 수 있다.
도 2는 엔드-이펙터(26) 내에 제공될 수 있고 회전 조립체(38)에 의해 회전되는 압출기 모듈의 유형의 하나의 비제한적인 예인 연속 섬유 압출기 모듈(140)의 등각도이며, 모듈(140)은 엔드-이펙터(26)에 부착될 수 있게 하는 장착 브래킷(142)으로 피팅된다. 모듈(140)은 필라멘트 가이드 튜브(144)를 통해 필라멘트(138)(도 4 참조)를 수용하고, 필라멘트(138)는 필라멘트 가이드 튜브 장착 브래킷(146)을 통과한 다음, 공급 롤러(148)와 클램프 롤러(150) 사이에서 통과한다. 공급 롤러(148)는 파워 커넥터(154) 및 인코더(156)를 갖는 공급 모터(152)에 결합되어, 모듈(140)을 통해 필라멘트(138)를 공급하도록 구동력을 제공한다. 클램프 롤러(150)는 필라멘트(138)에 대해 클램프 롤러(150)를 가압하는 클램프 롤러 액추에이터(158)에 결합되어, 공급 롤러(148)와 클램프 롤러(150) 사이의 필라멘트를 선택된 양의 힘으로 핀치함으로써, 필라멘트(138)가 미끄러짐 없이 공급될 수 있도록 공급 롤러(148)와 필라멘트(138) 사이에 충분한 견인력이 생성되도록 보장한다.
그 다음, 필라멘트(138)는 필라멘트 가이드(184)를 통해 그리고 노즐 조립체(16) 내로 통과한다. 도 3은 등각도이고, 도 4는 모듈(140)로부터 분리된 노즐 조립체(162)의 단면도이다. 노즐 조립체(162)는 필라멘트 입구(164) 및 노즐(166)을 포함하며, 그 주위에 냉각 블록(168)과 가열 블록(170)이 클램핑되고, 냉각 블록(168)은 냉각제 호스 커넥터(172)의 세트를 통해 액체 냉각제를 수용한다. 가열 블록(170)은 가열 요소(174)에 의해 가열되고, 그 온도는 열전쌍, 서미스터, 저항 온도 검출기(RTD), 또는 유사한 유형의 온도 센서일 수 있는 온도 센서(176)에 의해 모니터링된다. 이러한 배열은 필라멘트(138)가 노즐(166)의 노즐 팁(180)에 도달할 때까지 그 폴리머 성분의 용융점보다 낮은 온도로 유지되는 것을 보장한다. 그 다음, 필라멘트(138)는 노즐(166)의 단부에서 가열되어, 필라멘트(138)가 노즐 팁(180)으로부터 나올 때 필라멘트(138)가 빌드 표면(190)에 결합되도록 폴리머를 용융시킨다.
커터(182)는 커터 액추에이터(186)에 의해 이동되는 필라멘트 가이드(184)와 노즐 조립체(162) 사이에 제공되어, 커터 가이드(188)에 의해 구속된다. 커터 액추에이터(186)가 작동될 때, 커터(182)를 필라멘트 공급방향에 수직인 방향으로 필라멘트(138) 쪽으로 이동시키고, 필라멘트 가이드(184)의 하측부에 대해 필라멘트(138)를 전단하고 전체 필라멘트(138)를 통해 절단한다. 이는 필라멘트(138)가 프린트될 때 적절한 길이로 자동적으로 절단될 수 있게 한다. 필라멘트(138)는 노즐(166)로부터 일 방향으로 압출되기 때문에, 노즐(166)은 필라멘트(138)를 상이한 방향으로 압출할 수 있도록 상이한 방향으로 회전되어야 한다. 이는 노즐(166)의 회전에 민감하지 않고 인쇄 방향이 노즐(166)의 축에 수직인 한 임의의 방향으로 프린팅할 수 있는 종래의 3D 프린팅 노즐 설계와 상이하다.
연속적인 섬유-강화 3D 프린팅 공정은 노즐 조립체(50)의 배향에 민감하다. 기계는 노즐 조립체(50)를 회전가능하게 함으로써 이러한 민감도의 일부를 극복한다. 또한, 엔드-이펙터(26)의 나머지 부분에 대해 노즐 조립체(50)를 회전가능하게 함으로써, 엔드-이펙터(26)로부터 압출되는 필라멘트(42)의 방향은 전체 엔드-이펙터(26)를 회전시킬 필요없이 제어될 수 있다. 엔드-이펙터(26)는 회전 조립체(38)에 비해 상대적으로 크고 폭넓지 않을 수 있어, 엔드-이펙터(26)의 배향과 독립적으로 압출기 모듈의 배향을 제어할 수 있으므로, 기계(10)의 기민성을 상당히 개선시킨다.
상술한 바와 같이, 프린팅 공정에 의해 구축되는 부품은 빌드 플랫폼 상에 형성된다. 기계(10)의 설계에서, 프린딩 또는 제조되는 부품(72)이 도시되어 있는 로터리 원형 테이블(70)이 사용된다. 선택적인 라이저(74)는 테이블(70)의 중심에 제공되고, 부품(72)은 라이저(74) 상에 위치된다. 그러나, 일부 설계들에서, 라이저(74)는 필요하지 않을 수 있다. 엔드-이펙터(26)는 부품(72)에 인접하게 위치되어 수평 배향에 있다. 부품(72)이 놓이는 라이저(74)를 제공함으로써, 부품(72)은 작은 직경의 부품을 효과적으로 프린팅하기 위해 바람직한 엔드-이펙터(26)와 테이블(70) 사이에 간극을 제공하도록 테이블(70)의 상부 표면(76)으로부터 소정의 적절한 거리로 분리된다. 일 실시예에서, 라이저(74)는 부품(72)으로의 열전달을 개선하고 라이저(74)의 표면으로 부품(72)의 열적 안정성 및 부착을 유지하기 위해 구리와 같은 높은 열전도성 재료로 제조된다. 라이저(74)는 넓은 범위의 기하학적 구조를 갖는 부품의 제조에 더 효과적일 수 있도록 상이한 형상, 크기 및 높이로 제공될 수 있다. 테이블(70)의 측면은 테이블(70)이 회전되도록 하고 라이저(74)가 가열되도록 하는 적절한 구성요소(78)를 내부에 도시하기 위해 투명한 것으로 도시되어 있다.
도 5는 도 1에 도시된 3D 프린팅 기계(10)와 같은 빌드 플레이트(도시되지 않음) 상의 FFF 공정에 의해 제조되는 부품(90)의 평면도이다. 상술한 바와 같이, FFF 공정은 부품(90)을 형성하도록 서로의 상부에 적층되는 층(94)들을 형성하기 위해 인접한 필라멘트(92)의 열을 증착한다. 공지된 3D 제조 공정은 이전에 증착된 필라멘트(92)에 바로 인접한 각각의 필라멘트(92)를 순차적으로 증착한다. 필라멘트가 증착됨에 따라 필라멘트(92)의 위치 정확성의 요구되는 허용오차, 즉 필라멘트(92)의 위치가 원하는 위치로부터 얼마나 멀리 떨어져 있을 수 있는지가 요구된다. 이들 공차는 필라멘트(92)가 필라멘트(92)의 약간의 중첩을 생성할 수 있는 특정 층에 대해 증착될 때 서로의 상부에 쌓이는 경향이 있다. 순차적으로 증착될 때의 필라멘트(92)의 이러한 중첩은 층을 통해 축적하고 캐스케이드되는 오차를 야기할 수 있다. 결국, 충분한 중첩이 축적되면, 다음의 필라멘트(92)를 증착시키기 위해 원하는 위치에서 층(94) 상에 충분한 공간이 더 이상 축적되지 않는다. 본 개시내용의 이러한 실시예에 따르면, 부품(90)은 각각의 부품 층(94)에 대한 필라멘트(92)를 비-순차적으로 증착시킴으로써 제조된다. 필라멘트(92)의 비-순차적인 증착을 제공함으로써, 그 공차는 평균에 도달하는 경향이 있고, 서로에 대해 구축되지 않는 경향이 있다.
이러한 실시예에 도시된 바와 같이, 홀수 번째 필라멘트(96)의 제1 세트는 층들(94) 중 특정 하나에 대해 증착되고, 이는 대략 하나의 필라멘트 폭만큼 떨어져 있는 인접한 필라멘트(96)들 사이의 갭의 열을 형성한다. 그 다음, 제조 공정은 필라멘트(96)들 사이의 갭 내에, 단지 예시의 목적을 위해 음영된 바와 같이 도시된 짝수 번째의 필라멘트(98)의 제2 세트를 증착시키고, 여기서 홀수 번째의 필라멘트(92)의 제1 세트는 이미 경화되기 시작하여, 그들 사이에 갭을 더 양호하게 형성한다. 제1 세트의 필라멘트(96)는, 제1 세트의 제1 증착된 필라멘트가 열번호 1에 증착되고, 제2 증착된 필라멘트가 열번호 3에 증착되는 등으로 형성되기 때문에 홀수 번째 필라멘트로 지칭된다. 제2 세트의 필라멘트(98)는, 제2 세트의 필라멘트(98)가 열번호 2에 중착되고, 제2 증착된 필라멘트가 열번호 4에 증착되는 등으로 형성되기 때문에 짝수 번째 필라멘트로 지칭된다. 따라서, 필라멘트(92)를 순차적으로 증착하는 것, 여기서 하나의 필라멘트(92)가 종래기술에서 수행된 바와 같이 이전에 증착된 필라멘트(92)에 바로 인접하게 증착되는 것 대신에, 이러한 실시예는 모든 다른 필라멘트(92)가 먼저 증착되고, 그 다음 필라멘트(92)가 그들 사이의 갭에 증착되도록 필라멘트(92)를 비-순차적으로 증착한다. 이러한 실시예가 홀수 번째의 열을 먼저 증착한 다음, 짝수 번째의 열을 증착함으로써 필라멘트를 비-순차적으로 증착하지만, 이는 단지 일례일 뿐이다. 다른 실시예는 특정 시간에 증착되는 각각의 세트의 필라멘트들 사이에 갭이 제공되는 한, 임의의 적합한 방식으로 비-순차적으로 필라멘트를 증착시킬 수 있다. 이러한 공정은 제조 공정의 신뢰성을 향상시키고, 공급원료 재료 선형 밀도에서의 플라이 높이 및 변동에 대한 공정의 민감도를 감소시키고, 더 높은 백분율 충전, 부품 다공도의 감소 및 부품 섬유 체적의 증가를 포함하는 다수의 이점을 제공한다.
필라멘트(92)는 전술한 다양한 열가소성 물질 및 폴리머와 같은 본 명세서에서 논의된 목적에 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 필라멘트(92)는 특정 제품에 대해 요구되는 더 높은 강도를 갖는 경향이 있는 연속 탄소 섬유(CCF) 필라멘트와 같은 연속 섬유 필라멘트이며, 각각의 필라멘트(92)는 필라멘트(92)의 일단부로부터 필라멘트(92)의 다른 단부까지 연장되고 원하는 강도를 제공하기 위해 적합한 폴리머로 캡슐화되는 많은 연속 섬유를 갖는다. 다른 적합한 연속 섬유 필라멘트는 적합한 폴리머 내에 매립된 흑연, 유리, 케블라(Kevlar), 석영 등의 섬유를 포함한다. 또한, 이들 섬유 중 임의의 섬유는 필라멘트(92)의 일단부로부터 필라멘트(92)의 다른 단부까지 연속적이지 않고, 또한 연속 섬유 필라멘트보다 낮은 강도의 경향이 있는 적합한 폴리머 내에 둘러싸이도록 세절(chopped) 또는 절단될 수 있다. 필라멘트(92)의 전형적인 폭은 3.5-7 mm의 범위이고, 필라멘트(92)의 전형적인 두께는 0.25-0.5 mm일 수 있다.
전술한 바와 같이, 더 높은 강도 부품은 연속 섬유 필라멘트를 사용하는 FFF 공정에 의해 제조될 수 있다. 이러한 연속 섬유 필라멘트는 세절 또는 불연속 섬유를 갖는 필라멘트보다 높은 섬유 부피 및 낮은 양의 폴리머를 갖는 경향이 있다. 그러나, 연속 섬유 필라멘트에서의 더 높은 섬유 부피 및 감소된 양의 폴리머는 필라멘트의 일정한 수준의 건조도를 야기하며, 이는 인접한 층들 간의 접착력을 감소시키는 경향이 있어, 결함을 야기하고 최종 부품의 완전성 및 강도를 감소시킬 수 있다. 본원에서의 용어 "건조도(dryness)"는 수분 함량이 아닌 필라멘트에서의 폴리머 함량의 상대적인 결여를 의미한다.
도 6은 도 1에 도시된 3D 프린팅 기계(10)와 같은 FFF 공정에 의해 제조된 부품 조립체(100)의 측면도이다. 부품 조립체(100)는 빌드-플레이트(104) 상에 제조된 지지 구조체(102)와, 지지 구조체(102) 상에 제조된 부품(106)을 구비한다. 지지 구조체(102)는 부품(106)과 동일한 FFF 공정에 의해 제조되고, 예를 들어 순수 폴리머 필라멘트 또는 전술한 유형의 세절 또는 불연속 섬유를 포함하는 폴리머 필라멘트의 층으로 형성될 수 있다. 원하는 부품 층들 사이의 접착력을 증가시키기 위해, 본 개시내용은 최종 부품의 구조적 일체성을 크게 감소시키지 않으면서 층(108)들 사이의 접착력을 증가 또는 향상시키기 위해 원하는 재료로 제조된 필라멘트를 구비하는 제1 층(108) 및 원하는 재료로 제조된 필라멘트를 구비하는 제2 층(110)의 교번 순서로 부품 층을 제조하는 FFF 공정을 제안한다. 하나의 재료의 필라멘트는, 예를 들어 압출기 모듈(60) 내의 제1 압출기 모듈(66)에 의해 제공될 수 있고, 다른 재료의 필라멘트는 압출기 모듈(60) 내의 제2 압출기 모듈(68)에 제공될 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 제1 층(108)은 연속 섬유 필라멘트를 구비하고, 제2 층(110)은 순수 폴리머 필라멘트 또는 불연속 섬유를 갖는 폴리머 필라멘트를 구비한다. 또한, 제1 층(108)이 일반적으로 강도 층이고, 제2 층(110)이 일반적으로 접착층인 것은 단지 예시적인 목적을 위한 것이며, 이는 전술한 것과는 다른 재료일 수 있다.
제2 층(110)의 두께는 0.13 mm와 같이 가능한 크기, 또는 제1 층(108)의 두께의 대략 절반으로 최소화될 수 있다. 각각의 층(108, 110)은 0°,45°,90°,135° 등과 같은 다른 층(108, 110)에 대해 임의의 적절한 배향으로 증착될 수 있다. 이러한 FFF 공정은 FFF 공정의 개선된 신뢰성, 제2 층(110)이 제1 층(108)보다 더 신속하게 증착될 수 있기 때문에 개선된 FFF 공정 속도, 개선된 층간 접착력, 및 마무리된 부품의 투과성의 감소를 포함하는 다수의 이점을 제공한다.
도 7은 전술한 바와 같이 빌드-플레이트(124) 상에서 도 1에 도시된 3D 프린팅 기계(10)와 같은 FFF 공정에 의해 제조된 툴링 또는 지지 구조체(122)를 구비하는 제조 조립체(120)의 측면도이다. 부품(도시되지 않음)은 빌드-플레이트(124)에 대향하는 지지 구조체(122) 상에 제조될 것이다. FFF 증착 노즐(126)은 구조체(122)에 대해 도시되어 있으며, 그 목적을 위해 소정의 구성을 갖는 지지 구조체(122)를 제조하는 노즐을 나타내도록 의도된다. 지지 구조체(122)의 제조 공정은, 본 명세서에서 단차부(128)로 도시된 표면 결함이 지지 구조체(122) 내의 별개의 층들 사이에 형성될 수 있도록 한다. 단차부(128)는 그 위에 부품(도시되지 않음)을 증착하는 정확도를 감소시키고, 지지 구조체를 손상시키지 않고서 지지 구조체(122)로부터 부품을 제거하는 능력을 감소시키는데, 그 이유는 부품의 폴리머 재료가 지지 구조체(122) 내의 다양한 누크(nooks) 및 크레니(crannies) 내에 들어가고 고정되어 있기 때문이다.
도 8은 빌드-플레이트(124) 상의 지지 구조체(122)를 도시하는 제조 조립체(120)의 측면도이다. 이러한 실시예에 따르면, 부품이 지지 구조체(122) 상에 제조되기 전에, 부품을 위한 필라멘트를 증착하는데 사용되는 노즐(130)이 먼저 가열되고, 그 다음 단차부(128)를 평활하여 지지 구조체(122) 상에 평활화된 표면(132)을 형성한다. 노즐(130)은, 노즐(130)이 원하는 평활화 효과를 더욱 용이하게 제공할 수 있게 하는 만입 또는 둥근 코너(134)를 갖도록 구성된다. 대안적인 실시예에서, 전용 훑어내기 가공 툴(ironing tool)(도시되지 않음)이 노즐(130)대신에 사용되어 지지 구조체(122)의 표면을 평활화할 수 있다. 전술한 바와 같이, 지지 구조체(122) 및 부품에 대한 다양한 필라멘트는 전술한 다양한 열가소성 수지 및 폴리머와 같은 본 명세서에서 논의된 목적에 적합한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 필라멘트는 연속 섬유 필라멘트 또는 필라멘트의 일단부로부터 필라멘트의 다른 단부까지 연속적이지 않고, 또한 적합한 폴리머 내에 둘러싸이도록 세절 또는 절단된 섬유를 갖는 필라멘트일 수 있다. 이러한 공정은 FFF 공정의 개선된 신뢰성, 지지 구조(122)가 제거된 후의 부품 표면의 개선된 마무리를 포함하는 다수의 이점을 제공하고, 예를 들어 지지 물질의 일부 층으로의 개재물을 감소시키고 깨끗한 박리(delamination)를 촉진함으로써 지지 구조체(122)를 제거하는데 사용되는 용매의 증가된 효율성을 제공한다.
전술한 논의는 단지 본 발명의 예시적인 실시예들을 개시하고 설명한다. 당해 업계에서의 통상의 기술자는 이러한 논의로부터 그리고 첨부된 도면과 청구범위로부터 다양한 변경, 수정 및 변동이 이어지는 청구범위에서 정의된 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다.

Claims (20)

  1. 3D 프린팅 기계를 사용하여 복합 부품을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 지지 구조체 상에서 상기 기계로부터 부품 재료로 제조된 필라멘트의 열을 각각 구비하는 연속적인 부품 층을 증착함으로써 상기 부품을 형성하는 단계를 포함하고,
    각각의 부품 층을 증착하는 단계는, 상기 필라멘트들 사이에 갭이 형성되도록 복수의 필라멘트의 하나의 세트를 비-순차적으로 증착하는 단계와, 그 다음 각각의 추가적인 세트의 필라멘트 내의 각각의 인접한 쌍의 필라멘트가 비-순차적으로 증착되도록 임의의 개수의 추가적인 세트의 필라멘트를 증착하는 단계를 구비하는,
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필라멘트가 증착되는 지지 구조체를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 지지 구조체를 제공하는 단계는 빌드-플레이트(build-plate) 상에서 상기 기계로부터 지지 구조체 재료로 제조된 필라멘트의 열을 갖는 연속적인 지지 구조체 층을 증착하는 단계를 구비하는,
    방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지 구조체 층은 순수 폴리머 또는 폴리머와 조합된 세절(chopped) 또는 불연속(discontinuous) 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부품을 형성하는 단계는, 상기 필라멘트의 대략 폭인 제1 세트 내의 각각의 인접한 쌍의 필라멘트들 사이에 갭이 형성되도록 서로 이격된 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제1 세트를 증착하는 단계, 및 상기 제1 세트 내의 상기 필라멘트들 사이의 각각의 갭 내에 필라멘트를 제공하는 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제2 세트를 증착하는 단계를 구비하는,
    방법.
  5. 제4항에 있어서,
    각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제1 세트를 증착하는 단계는 홀수 번째의 필라멘트를 증착하는 단계를 구비하고, 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제2 세트를 증착하는 단계는 짝수 번째의 필라멘트를 증착하는 단계를 구비하는,
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부품 층은 폴리머와 조합된 연속 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연속 섬유는 연속 탄소 섬유인,
    방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 연속 섬유는 흑연, 석영, 유리 또는 케블라(Kevlar) 중 하나의 연속 섬유인,
    방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부품 층은 폴리머와 조합된 세절 또는 불연속 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    방법.
  10. 3D 프린팅 기계를 사용하여 복합 부품을 제조하는 방법에 있어서,
    빌드-플레이트 상에서 상기 기계로부터 지지 구조체 재료로 제조된 필라멘트의 열을 구비하는 연속적인 지지 구조체 층을 증착함으로써 상기 지지 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 지지 구조체 상에서 상기 기계로부터 부품 재료로 제조된 필라멘트의 열을 구비하는 연속적인 부품 층을 증착함으로써 상기 부품을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    각각의 부품 층을 증착하는 단계는, 상기 필라멘트의 대략 폭인 제1 세트 내의 각각의 인접한 쌍의 필라멘트들 사이에 갭이 형성되도록 서로 이격되어 있는 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제1 세트를 증착하는 단계, 및 상기 제1 세트 내의 필라멘트들 사이의 각각의 갭 내에 필라멘트를 제공하는 각각의 층에 대해 복수의 필라멘트의 제2 세트를 증착하는 단계를 구비하는,
    방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지 구조체 층은 순수 폴리머 또는 폴리머 내에 둘러싸인 세절 또는 불연속 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    방법.
  12. 제10항에 있어서,
    각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제1 세트를 증착하는 단계는 홀수 번째의 필라멘트를 증착하는 단계를 구비하고, 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제2 세트를 증착하는 단계는 짝수 번째의 필라멘트를 증착하는 단계를 구비하는,
    방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 부품 층은 폴리머와 조합된 연속 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 부품 층은 폴리머와 조합된 세절 또는 불연속 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    방법.
  15. 3D 프린팅 기계를 사용하여 복합 부품을 제조하기 위한 시스템에 있어서,
    지지 구조체; 및
    상기 지지 구조체 상에서 상기 기계로부터 부품 재료로 제조된 필라멘트의 열을 각각 구비하는 연속적인 부품 층을 증착함으로써 상기 부품을 형성하기 위한 수단
    을 포함하고,
    각각의 부품 층을 증착하는 단계는, 상기 필라멘트들 사이에 갭이 형성되도록 복수의 필라멘트의 하나의 세트를 비-순차적으로 증착하는 단계와, 그 다음 각각의 추가적인 세트의 필라멘트 내의 각각의 인접한 쌍의 필라멘트가 비-순차적으로 증착되도록 임의의 개수의 추가적인 세트의 필라멘트를 증착하는 단계를 구비하는,
    시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 지지 구조체 재료로 제조된 필라멘트의 열을 구비하는 연속적인 지지 구조체 층을 구비하는,
    시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 지지 구조체 층은 순수 폴리머 또는 폴리머 내에 둘러싸인 세절 또는 불연속 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 부품을 형성하기 위한 수단은, 상기 필라멘트의 대략 폭인 제1 세트 내의 각각의 인접한 쌍의 필라멘트들 사이에 갭이 형성되도록 서로 이격된 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제1 세트를 증착하기 위한 수단, 및 상기 제1 세트 내의 상기 필라멘트들 사이의 각각의 갭 내에 필라멘트를 제공하는 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트들의 제2 세트를 증착하기 위한 수단을 구비하는,
    시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제1 세트를 증착하기 위한 수단은 홀수 번째의 필라멘트를 증착하고, 각각의 층에 대한 복수의 필라멘트의 제2 세트를 증착하는 수단은 짝수 번째의 필라멘트를 증착하는,
    시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 부품 층은 폴리머와 조합된 연속 섬유를 갖는 필라멘트를 구비하는,
    시스템.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7123356B2 (ja) * 2021-01-07 2022-08-23 株式会社 ミタテ工房 立体物造形装置および立体物造形方法
FR3119791B1 (fr) * 2021-02-16 2023-11-03 Inst De Rech Tech Jules Verne Installation de fabrication additive
US11958241B2 (en) 2021-08-12 2024-04-16 Northrop Grumman Systems Corporation Ultrasonic device for compaction allowing coordinated actuation and motion of multiple ultrasonic compaction horns
US11911965B2 (en) 2021-08-12 2024-02-27 Northrop Grumman Systems Corporation Ultrasonic consolidation of continuous filament materials for additive manufacturing
US11872761B2 (en) 2021-08-12 2024-01-16 Northrop Grumman Systems Corporation Ultrasonic compaction device using reciprocating disk horns
US11964432B2 (en) 2021-08-12 2024-04-23 Northrop Grumman Systems Corporation Ultrasonic material placement and compaction device with material passing through the ultrasonic horn element

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5653925A (en) 1995-09-26 1997-08-05 Stratasys, Inc. Method for controlled porosity three-dimensional modeling
US6471800B2 (en) 2000-11-29 2002-10-29 Nanotek Instruments, Inc. Layer-additive method and apparatus for freeform fabrication of 3-D objects
JP4615398B2 (ja) 2005-08-26 2011-01-19 本田技研工業株式会社 炭素繊維複合材料成形体
ITVI20080109A1 (it) 2008-05-14 2009-11-15 Ettore Maurizio Costabeber Metodo di produzione di oggetti tridimensionali e macchina impiegante tale metodo
US20120073726A1 (en) 2010-09-24 2012-03-29 General Electric Company Resin Delivery, Application and Infusion System and Integrated Layup System and Method of Use
US9776376B2 (en) 2011-08-29 2017-10-03 Impossible Objects, LLC Methods and apparatus for three-dimensional printed composites based on flattened substrate sheets
US9511543B2 (en) 2012-08-29 2016-12-06 Cc3D Llc Method and apparatus for continuous composite three-dimensional printing
TWI509119B (zh) 2012-12-03 2015-11-21 Ind Tech Res Inst 碳纖維複合材料及其製法
US20140232035A1 (en) 2013-02-19 2014-08-21 Hemant Bheda Reinforced fused-deposition modeling
US9688028B2 (en) 2013-03-22 2017-06-27 Markforged, Inc. Multilayer fiber reinforcement design for 3D printing
US9579851B2 (en) 2013-03-22 2017-02-28 Markforged, Inc. Apparatus for fiber reinforced additive manufacturing
US9126367B1 (en) 2013-03-22 2015-09-08 Markforged, Inc. Three dimensional printer for fiber reinforced composite filament fabrication
US20170173868A1 (en) 2013-03-22 2017-06-22 Markforged, Inc. Continuous and random reinforcement in a 3d printed part
US9956725B2 (en) 2013-03-22 2018-05-01 Markforged, Inc. Three dimensional printer for fiber reinforced composite filament fabrication
US9694544B2 (en) 2013-03-22 2017-07-04 Markforged, Inc. Methods for fiber reinforced additive manufacturing
US9149988B2 (en) 2013-03-22 2015-10-06 Markforged, Inc. Three dimensional printing
AU2014235848B2 (en) 2013-03-22 2018-11-08 Gregory Thomas Mark Three dimensional printing
US9815268B2 (en) 2013-03-22 2017-11-14 Markforged, Inc. Multiaxis fiber reinforcement for 3D printing
US9156205B2 (en) 2013-03-22 2015-10-13 Markforged, Inc. Three dimensional printer with composite filament fabrication
CN105556008B (zh) 2013-06-05 2017-12-15 马克弗巨德有限公司 用于纤维增强添加制造的方法
US9908291B2 (en) 2013-09-30 2018-03-06 Adobe Systems Incorporated Smooth 3D printing using multi-stage filaments
US9440397B1 (en) 2014-01-30 2016-09-13 David E. Fly Layered 3D printing with lower viscosity fluid fill
US20170198104A1 (en) 2014-03-12 2017-07-13 Arevo, Inc. Compositions for use in fused filament 3d fabrication and method for manufacturing same
US10449731B2 (en) 2014-04-30 2019-10-22 Magna International Inc. Apparatus and process for forming three-dimensional objects
US9796140B2 (en) 2014-06-19 2017-10-24 Autodesk, Inc. Automated systems for composite part fabrication
US9808991B2 (en) 2014-07-29 2017-11-07 Cc3D Llc. Method and apparatus for additive mechanical growth of tubular structures
US10059053B2 (en) 2014-11-04 2018-08-28 Stratasys, Inc. Break-away support material for additive manufacturing
US9592660B2 (en) 2014-12-17 2017-03-14 Arevo Inc. Heated build platform and system for three dimensional printing methods
WO2016113955A1 (ja) 2015-01-15 2016-07-21 武藤工業株式会社 三次元造形装置、及びその制御方法、並びにその造形物
US9908978B2 (en) 2015-04-08 2018-03-06 Arevo Inc. Method to manufacture polymer composite materials with nano-fillers for use in additive manufacturing to improve material properties
US20160332372A1 (en) 2015-05-13 2016-11-17 Honeywell International Inc. Carbon fiber preforms
US10035305B2 (en) 2015-06-30 2018-07-31 Honeywell International Inc. Method of making carbon fiber preforms
US10022890B2 (en) 2015-09-15 2018-07-17 Honeywell International Inc. In situ carbonization of a resin to form a carbon-carbon composite
US10207426B2 (en) 2015-10-14 2019-02-19 Northrop Grumman Systems Corporation Continuous fiber filament for fused deposition modeling (FDM) additive manufactured (AM) structures
US10173410B2 (en) 2015-12-08 2019-01-08 Northrop Grumman Systems Corporation Device and method for 3D printing with long-fiber reinforcement
US10052813B2 (en) 2016-03-28 2018-08-21 Arevo, Inc. Method for additive manufacturing using filament shaping
WO2017205366A1 (en) 2016-05-24 2017-11-30 University Of South Carolina Composite continuous filament for additive manufacturing
US20170341300A1 (en) 2016-05-26 2017-11-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Additive Manufacturing Process Continuous Reinforcement Fibers And High Fiber Volume Content
US10457033B2 (en) 2016-11-07 2019-10-29 The Boeing Company Systems and methods for additively manufacturing composite parts
US20200016393A1 (en) 2017-03-02 2020-01-16 Saluda Medical Pty Limited Printed lead

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