KR20220015373A - 다중 프로젝터 삼차원 프린팅을 위한 장치들, 시스템들 및 방법들 - Google Patents

다중 프로젝터 삼차원 프린팅을 위한 장치들, 시스템들 및 방법들 Download PDF

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KR20220015373A
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데이비드 워커
마이클 플린
제이 발디레즈
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아줄 쓰리디, 인크.
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Abstract

장치들, 시스템들 및/또는 방법론들이 삼차원 프린팅, 예를 들면, 적층 제조를 위해 제공되며, 여기서 에너지 패터닝(예를 들어, 광 패터닝) 모듈들의 어레이는 상기 어레이의 패터닝 모듈들의 구현을 조정하는 자동화 위치 제어 시스템과 함께 사용된다. 상기 어레이의 구현은 감지 피드백에 의해 제어될 수 있다.

Description

다중 프로젝터 삼차원 프린팅을 위한 장치들, 시스템들 및 방법들
개시되는 실시예들은 삼차원 프린팅, 예를 들면, 삼차원 프린팅을 위해 스테레오 리소그래픽 방식(StereoLithographic Approach)(SLA) 및/또는 디지털 광 패터닝(Digital Light Patterning)(DLP)을 포함할 수 있는 적층 제조(additive manufacturing)를 위한 장치들, 시스템들 및 방법론들에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 3월 29일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/826,361호(발명의 명칭: "다중 프로젝터 삼차원 프린팅에 대한 방법론들과 하드웨어를 위한 방법 및 시스템(METHOD AND SYSTEM FOR METHODOLOGIES AND HARDWARE FOR MULTI-PROJECTOR THREE DIMENSIONAL PRINTING)")를 우선권으로 수반하며, 그 개시 사항들은 여기에 전체적으로 참조로 포함된다.
본 발명은 삼차원 프린팅을 위해 스테레오 리소그래픽 방식(SLA) 및/또는 디지털 광 패터닝(DLP)을 포함할 수 있는 적층 제조를 위한 장치들, 시스템들 및 방법론들을 제공한다.
적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 에너지 패터닝(예를 들어, 광 패터닝) 모듈들의 어레이가 3차원(3D) 프린팅 방법론에 사용될 수 있다.
적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 각 패터닝 모듈(patterning module)은 프로젝터를 포함하는 에너지 패터닝 시스템과 함꼐 동작하는 다축 마이크로 위치 결정 시스템(micro-positioning system)을 포함할 수 있다.
적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 투영 시스템 및/또는 마이크로 포지셔너(micro-positioner)가 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키기 위해 상기 에너지 패터닝 시스템의 자동화 정렬을 위한 피드백 제어 루프에 참여할 수 있다.
적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 각 패터닝 모듈은 로컬 또는 원격 호스트로부터 명령들을 수신하고, 상기 에너지 패터닝 시스템 및/또는 상기 마이크로 위치 결정 시스템에 분배할 수 있는 온-보드(on-board) 마이크로 컴퓨터를 포함할 수 있다. 상기 마이크로컴퓨터와 상기 호스트 사이의 통신은 (i) 유선 또는 무선, (ii) 암호화 및 (iii) 양방향이 될 수 있다.
적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 에너지 패터닝 시스템의 투영의 에너지 출력(패턴 및 강도 모두)을 제어하기 위해 상기 패터닝 모듈로 송신되는 명령들/데이터를 수신할 수 있다. 상기 마이크로 포지셔너는 상기 패터닝 모듈 내의 상기 프로젝터와 함께 상기 패터닝 모듈의 위치를 조정하는 데 이용될 수 있는 명령들/ 데이터를 수신할 수 있다.
예시적인 실시예들이 첨부된 도면들에 도시되며, 도면들을 참조하여다음에 상세하게 설명된다. 첨부된 도면들에서,
도 1-도 4는 개시되는 실시예들에 따라 설계되는 패터닝 모듈의 예시적인 예의 다양한 도면들을 제공한다.
도 5 및 도 6은 개시되는 실시예들에 따라 사용될 수 있는 모듈들의 예시적인 결합의 비교 및 도시를 위해 광학 보드 상에 장착되는 단일의 패터닝 모듈 뿐만 아니라 광학 보드 상에 장착되는 패터닝 모듈들의 3 x 3 어레이(전체적으로 아홉 개)의 예시적인 예의 다양한 도면들을 제공한다.
도 7 및 도 8은 그 사이에 완전한 정렬을 가져오지 않는 장착으로 두 개의 별도의 프로젝터들로부터의 관측 시야를 정렬하는 정렬 동작들의 예를 도시한다.
도 9 및 도 10은 개시되는 실시예들에 따른 3 x 3 어레이 내의 패터닝 모듈들의 정렬 동작들의 예를 도시한다.
도 11은 큰 직경의 개스킷을 프린팅하기 위해 적어도 하나의 개시되는 실시예에 따라 정렬된 관측 시야들을 구비하는 광학 모듈들의 하향식 도면을 예시한다.
도 12는 보다 큰 직경의 개스킷을 프린팅하기 위해 적어도 하나의 개시되는 실시예에 따라 정렬된 관측 시야들을 구비하는 광학 모듈들의 다른 하향식 도면을 예시한다.
도 13-도 17은 본 발명에 따른 다른 광학 모듈들의 도면들을 도시한다.
도 18은 상부에 장착되는 도 13-도 17의 광학 모듈을 가지는 베이스 마운트를 포함하는 적층 제조 시스템의 사시도를 예시한다.
도 19는 상부에 장착되는 도 13-도 17의 복수의 광학 모듈들을 가지는 베이스 마운트를 포함하는 도 18의 적층 제조 시스템의 사시도를 예시한다.
통상적으로, 적층 제조(additive manufacturing)를 위한 스테레오 리소그래픽 방식(StereoLithographic Approach: SLA)은 경쟁 기술들에 대해 고유한 능력들과 기술적 가능성들을 제시한다. 이는 SLA가 단단한 물질들의 라이브러리로부터 대상들을 생성하면서 빠른 프린트 속도를 전달할 수 있기 때문이다.
상기 SLA를 위한 프린팅 구성에 중심이 되는 것은 제조 과정에서 감광성 액상 수지들의 중합 반응들을 진행시키기 위해 광/에너지를 패터닝할 수 있는 "광 엔진(light-engine)" 또는 프로젝터이다. 투영되는 광의 스펙트럼, 투영되는 광의 출력 밀도 및 광이 패터닝될 수 있는 속도는 모두 상기 광 엔진을 활용하는 적층 제조 장치 또는 프린터의 능력들을 지배한다.
본 발명의 목적들을 위해, "에너지(energy)"라는 용어는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 방사된 에너지, 예를 들면 가시적이거나 가시적이지 않은 광 모두를 포함하는 다양한 형태들로 측정되는 에너지를 지칭하는 데 사용된다. 따라서, "에너지"의 적용이, 이에 한정되는 것은 아니지만, 열(열적), 광(방사), 전기 에너지, 자기 에너지 등의 적용을 포함하는 것을 의미하는 점이 이해되어야 할 것이다.
적층 제조 장치들에서 광/에너지 패터닝에 대한 두 공통적인 루트들이 존재한다. 첫 번째는 프린트되는 그물 형상의 2D 단면 영상을 찾아내도록 "갈보(galvo)들"로도 호칭되는 일련의 동력이 달린 거울들(예를 들어, 거울 검류계(mirror galvanometer)들 또는 공명 스캐너들) 상부로 지향되는 레이저 빔을 활용한다.
선택적으로는, 디지털 라이트 프로세싱(Digital Light Processing)(DLP) 칩들이 상기 2D 평면에 걸쳐 현미경 픽셀들을 패터닝하기 위해 종래의 프로젝터 구성들에 사용될 수 있으며, 여기서 각 픽셀은 내부 클록 주파수에 대해 업데이트된다.
궁극적으로, 광/에너지 패터닝 기술들 모두는 보다 큰 2D 프린트 베드들로 확장되기 위한 이들의 능력들에 관해 한계들을 가진다.
스캐닝 레이저 빔들의 경우, 빔들의 간격의 거리가 증가되기 때문에 빔 단면의 측면 해상도에서 상응하는 손실이 존재한다. 이는 프린트된 대상에서 해상도의 상응하는 손실을 가져온다. 또한, 고정된 스캔 속도를 이용한 결과로서, 증가되는 크기는 상당히 느려지는 2D 디스플레이 주파수를 가져오며, 이는 스캐닝 레이저 빔들을 이용하도록 구성된 임의의 3D 프린터의 수직 프린트 속도를 제한한다.
DLP 기반의 패터닝 기술의 경우, 투영 렌즈들이 보다 큰 2D 면적을 커버하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 종래의 시장에서 입수 가능한 DLP 칩들의 제한된 픽셀 밀도도 유사하게 이러한 구성의 기술적 효과를 제한한다. 보다 상세하게는, 상기 제한된 픽셀 밀도로, 보다 큰 면적에 대한 투영은 단순히 보다 큰 투영된 픽셀과 보다 조악한 3D 프린트된 대상을 가져올 수 있다.
상기 DLP 방식의 추가적인 한계는 보다 큰 면적들로 확장될 때에, 투영 출력 밀도에 대한 결과적인 한계가 존재하는 점이다. 이는 단위 면적 당 전달되는 것 보다 적은 광자들로써, 프린트 메커니즘을 담당하는 화학 반응들이 보다 느리게 진행되고, 프린트 프로세스에서 장애가 되기 때문이다. 이러한 문제를 처리하기 위한 종래의 방식들은 보다 큰 면적을 커버하기 위해 다중 프로젝터들의 사용을 포함하였다. 이와 같은 방식은 DLP 및 레이저 스캐닝 시스템들 모두로 엔터테인먼트 산업에서 조명 전문가들에 의해 수십 년간 이용되어 왔다. 이러한 방식에서, 각 독립된 광 엔진의 투영 면적은 큰 영상을 생성하기 위해 함께 봉합될 수 있다. 실제로 통상적으로는, 광 엔진들의 어레이는 3D 프린팅을 수행하기 위해 성공적이었던 것으로 나타났다(예를 들면, PCT 공보 WO2015/200173호에 개시되어 있는 바와 같이).
그러나 구현에서, 각 독립된 광 엔진의 효과들을 결합하는 것은 무수한 수단들로 이들 프로젝터들을 타일링할 수 있는 방법론과 장비를 요구한다. 비록 거울들이 어레이 내로 두 개 내지 네 개의 프로젝터들을 용이하게 타일링가기 위해 이용될 수 있지만, 어느 정도를 넘어서 확장이 가능하지 않을 경우에는 거울들의 종래에 알려진 이용은 비실용적으로 된다.
이에 따라, 새로운 설계들이 보다 많은 숫자의 광 패터닝 모듈(light patterning module)들을 함께 타일링하기 위해 요구된다. 본 발명에서 개시되는 실시예들은 높은 측면 정밀도로 마이크로-패터닝 모듈들(즉, 500㎛ 아래의 픽셀 크기들)의 자동 정렬 및 봉합을 가능하게 하는 하드웨어 및 소프트웨어 구현 시스템들을 제공한다.
개시되는 실시예들이 SLA 프린팅 적용들을 위한 DLP 기반의 마이크로프로젝터들(여기서는 함께 "DLP-SLA" 프린팅 적용들로도 지칭됨)을 타일링할 수 있는 기술적 유용성을 제공하지만, 여기에 설명되는 하드웨어와 기술들은 다중 에너지 패터닝 모듈들이 사용될 수 있는 3D 프린팅의 다른 형태들에 대한 적용에서도 기술적 유용성을 제공하는 점이 이해되어야 할 것이다.
예를 들면, 여기에 개시되는 개선 사항들은 다중 레이저 모듈들이 향상된 해상도로 보다 큰 면적을 커버하기 위해 타일링될 수 있는 선택적 레이저(SL) SLA(흔히 SL-SLA로 호칭됨), 또는 선택적 레이저 소결(SLS)에 대한 적용을 위해 특별한 유용성을 가진다.
또한, 여기에 설명되는 하드웨어 및 상응하는 소프트웨어가 2D 투영 평면이 종종 하드웨어 푸트프린트(footprint)(예를 들면, 연극 공연 무대, 이동 시청 화면, 빌딩 파사드 등) 보다 실질적으로 자릿수가 큰 종래의 엔터테인먼트 적용들에서의 이들의 이용으로부터 기술적 구성과 기능성이 모두 고유한 점이 이해되어야 할 것이다.
오히려, 3D 프린팅의 기술적 및 산업적 제조 조건들에서, 흔히 상기 2D 투영 평면은 상기 투영/패터닝 하드웨어의 푸트프린트 보다 작다. 따라서, 개시되는 실시예들은 상기 시스템이 원하는 투영 도메인보다 작은 푸트프린트를 확인하도록 소형화되는 투영 하드웨어 및 이러한 하드웨어를 위한 상응하는 정렬 시스템들을 활용한다.
이와 같은 구현은 보다 큰 2D 프린트 베드들에 대해 보다 효과적으로 크기가 조절되는 능력을 가능하게 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 광학 시스템 내의 패터닝 모듈들의 숫자가 증가할수록, 이들 모듈들의 정밀한 정렬은 보다 어려운 문제가 된다. 보다 상세하게는, 적은 숫자의 프로젝터들을 구비하는 투영 시스템들에 사용되는 종래의 수동 정렬 시스템들은 곧 비실용적으로 된다. 예를 들면, 2개의 프로젝터 시스템에서, 수동 마이크로 매니퓰레이터(micro-manipulator)를 통한 단일의 프로젝터에 대한 조정들이 이웃하는 프로젝터와 간섭하지 않을 수 있다. 이는 상기 매니퓰레이터가 거의 하나의 방향으로부터는 방해받지 않기 때문이다.
그러나, 10-100의 마이크로 투영 시스템들의 어레이가 존재할 때, 주위의 마이크로 투영 시스템들에 대해 상당한 방해를 야기하지 않고 상기 어레이 내의 마이크로 투영 시스템들 중의 하나를 수동으로 조정하는 실제적인 방식은 존재하지 않기 때문에 정밀한 정렬이 효과적인 구현에 대한 큰 기술적 난제와 장애가 된다.
이러한 장애를 제거하기 위해, 개시되는 실시예들은 위치 제어 데이터 및 투영 데이터 모두와 관련되는 데이터를 전송하기 위해 무선 통신을 활용하는 마이크로 투영 패터닝 모듈들을 구비하는 시스템을 제공한다. 위치 및 투영 데이터 모두의 이러한 전송의 기술적 효과는 큰 어레이, 예를 들어, 10-100의 프로젝터들의 경우의 예에서 중앙 집중식 제어기로부터의 무선 전송이 패터닝을 위한 투영 데이터의 위치 조정 및 공급을 구현하기 위해 필요한 배선들/연결 라인들의 숫자를 크게 감소시키는 것으로 인식될 수 있다. 비록 도시되지 않지만, 이와 같은 중앙 집중식 제어기는 각각의 복수의 투영 모듈들과 무선으로 통신하기 위해 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 프로세서들 및 연관된 하드웨어를 이용하여 구현될 수 있다.
개시되는 실시예들에 따르면, 각 패터닝 모듈은 동작을 위해 전력을 인가하는 단일의 고정 배선만을 구비하여 제공될 수 있다. 이에 따라, 다른 제어, 내용 및 동작 정보가 모두가 중앙 집중식 제어기로부터 무선으로 상기 패터닝 모듈들에 전달될 수 있다.
사용을 용이하게 하는 증가된 유연성 및 감소된 유지관리 시간은 개시되는 실시예들에 따라 제공되는 시스템들의 높은 모듈형 특성을 가져온다. 만약 10 x 10의 프로젝터 어레이의 단일의 패터닝 모듈 내의 프로젝터(즉, 100의 프로젝터들 중의 하나)가 고장날 경우, 이러한 패터닝 모듈들은 제거될 수 있고, 상기 투영 시스템의 나머지를 간섭하지 않고 동작 패터닝 모듈로 대체될 수 있다.
또한, 이러한 모듈 방식은 주어진 적용을 위해 필요한 경우에 다양한 종횡비들의 어레이들 또는 심지어 불연속적인 도메인들 내로 프로젝터들을 배치하는 능력을 가능하게 한다. 예를 들면, 10 x 10 어레이 내에 있는 100개의 프로젝터들 대신에, 상기 어레이는 1 x 100 어레이, 2 x 50 어레이, 4 x 25 어레이, 5 x 20 어레이 등이 될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 에너지 패터닝(예를 들어, 광 패터닝) 모듈들의 어레이는 3D 프린팅 방법론에 이용될 수 있다. SLA 3D 프린팅에서, x-y 평면의 해상도는 종종 구축된 인터페이스로 광/에너지를 전달하는 광학 투영 시스템에 의해 제한된다. 다중 투영 시스템들을 큰 고해상도의 어레이 내로 타일링하는 능력은 흔히 다중 마이크로 투영 시스템들을 측방으로 정렬하는 능력에 의해 제한된다.
이를 구현하기 위해, 개시되는 실시예들은 (i) 상기 광학 투영 구성 요소들, (ii) 데이터 수신기 및 (iii) 전기적으로 제어되는 마이크로 포지셔너를 포함하는 투영 모듈 패키지 용적을 활용하며, 이들 모두는 투영된 영상의 푸트프린트 내에 정합되어야 한다. 예를 들면, 예시적인 목적으로, 1080p 해상도의 DLP 투영 모듈과 함께 100㎛의 주어진 '매우 낮은(coarse)' 해상도에서 이러한 프로젝터/매니퓰레이터 모듈의 단면은 측면으로 4.25" x 7.5"로 제한될 수 있는 점이 고려된다. 50㎛의 공통 기준과 같은 보다 높은 해상도의 시스템이 요구될 경우, 이러한 영역은 ~2.2" x 3.8"로 감소될 수 있다. 이들 작은 제한들이 주어질 경우, 개시되는 실시예들은 이러한 요구되는 해상도들을 수행하는 주문 제작된 모듈들을 제공하는 것으로 지향될 수 있다.
도 1-도 4는 개시되는 실시예들에 따라 제공되는 패터닝 모듈의 예를 도시한다. 이들 도면들은 패터닝 모듈(100) 및 그 구성 요소들의 다양한 관점들을 제공한다. 도 1-도 4에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝 모듈(100)은 에너지(예를 들면, DLP을 통한 UV 광)를 패터닝하도록 구성되고 동작되는 마이크로 프로젝터(micro-projector)(110)를 포함할 수 있다. 그러나, 상기 마이크로 프로젝터(110)가 갈보 미러(galvo mirror)들 또는 다른 종래에 알려지고 상업적으로 입수 가능하거나 주문 제작 패터닝/에너지 시스템들과 함께 동작하는 하나 또는 그 이상의 레이저들로 실시될 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다.
적어도 하나의 개시된 실시예에 따르면, 여기에 개시되는 패터닝 모듈들(100)은 기성품(off-the-shelf) 모델(즉, 종래에 수득 가능한 주문 제작 상태가 아님)이며, 이후에 자외(UV) 광(상기 SLA 프린팅 프로세스들에서 사용되는 광 개시제들이 요구함)을 투영하도록 변경되는 마이크로 프로젝터를 포함할 수 있다. 상기 패터닝 모듈(100)은 또한 3D 프린팅 프로세스들을 위한 패터닝이 가능하도록 상기 프로젝터(100)의 위치 결정 및 에너지의 출력을 제어하기 위해 호스트 컴퓨터에 무선으로 연결되고, 명령들(예를 들면, 위치 및 투영 데이터를 포함함)을 수신하는 마이크로 컴퓨터(120)를 포함할 수 있다. 따라서, 적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 마이크로 컴퓨터(120)는 상기 프로젝터(110)의 투영의 에너지 출력(패턴 및 강도 모두)을 제어하기 위해 상기 호스트 컴퓨터에 의해 상기 패터닝 모듈(100)로 보내지는 명령들/데이터를 수신할 수 있다.
마이크로컴퓨터(120)는 임의의 적합한 마이크로 컴퓨팅 장치(micro-computing device), 예를 들면, 프로세서/마이크로프로세서, CPU, RAM, 외부 통신을 위한 장비(예를 들어, 유선 이더넷(Ethernet) 접속에 의해, 와이-파이 모듈, NFC, 블루투스, NIR, 광학적 및/또는 임의의 다른 적합한 유선 또는 무선 통신 장비 등)로 이루어지는 전자 회로로서 정의되는 마이크로 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 마이크로 컴퓨팅 장치들은 표준 랩-톱(lap-top) 또는 데스크톱 컴퓨팅 장치의 크기 범위 아래가 될 수 있다. 적합한 마이크로 컴퓨팅 장치들의 예들은 라즈베리 파이(Raspberry Pi), 아르뒤노 보드(Arduino board), 인텔 'Stick' 또는 'NUC' 컴퓨터, 또는 이들 열거된 것들에 상당하거나 작은 부피의 임의의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
마이크로컴퓨터(120) 및/또는 호스트 컴퓨터는 이들의 개시되는 동작들을 구현하기 위한 적합한 메모리 및/또는 통신 회로부를 포함할 수 있다. 적합한 프로세서들의 예들은 그 중에서도 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들, 집적 회로들, 시스템-온어-칩(system-on-a-chip)(SoC)들 등을 포함할 수 있다. 적합한 메모리의 예들은 하나 또는 그 이상의 주요 기억 장치 및/또는 주요가 아닌 기억 장치(예를 들어, 이차, 삼차 등의 보조 기억 장치); 영구, 반영구 및/또는 임시 기억 장치; 및/또는 메모리 저장 장치들, 이에 한정되는 것은 아니지만, 그 중에서도 하드 드라이브들(예를 들어, 자기, 솔리드스테이트(solid state)), 광학 디스크들(예를 들어, CD-ROM, DVD-ROM), RAM(예를 들어, DRAM, SRAM, DRDRAM), ROM(예를 들어, PROM, EPROM, EEPROM, 플래시 EEPROM), 휘발성 및/또는 불휘발성 메모리를 포함하는 메모리 저장 장치들을 구비할 수 있다. 통신 회로부는 프로세서 동작들을 수행하기 위한 구성 요소들을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 적합한 구성 요소들은 송신기들, 수신기들, 변조기들, 복조기들, 필터들, 모뎀들, 아날로그-디지털 컨버터들, 연산 증폭기들 및/또는 집적 회로들을 포함할 수 있다.
상기 패터닝 모듈(100)은 또한 복수의 스테퍼 모터(stepper motor)들(140), 예를 들면, 셋의 스테퍼 모터들의 결합에 의해 구동되는 마이크로 포지셔너(micro-positioner) 시스템(130)을 포함할 수 있다. 상기 스테퍼 모터들은 공기압 시스템들, DC 모터들, 레일 시스템들 등과 같은 다른 작동 장치들로 대체될 수 있다. 각 프로젝터(110)는 변경된 X-Y-Z 위치 결정 스테이지에 장착될 수 있다. 이들 스테이지들의 축은 상기 복수의 스테퍼 모터들(각 축에 대해 하나)의 협조된 제어 및 동작을 통해 수동으로 변경될 수 있다. 상기 마이크로포지셔너(130)는 상기 마이크로 컴퓨터(120)를 통해 명령들/데이터를 수신할 수 있으며, 이러한 명령들/데이터는 상기 패터닝 모듈(100) 내의 상기 프로젝터와 함께 상기 패터닝 모듈의 위치를 조정하는 데 이용된다.
상기 마이크로 프로젝터(110), 온-보드의 와이-파이(Wi-Fi) 가능 마이크로 컴퓨터(120) 및 마이크로 포지셔너 요소들(130)은 총괄적으로 크기가 조절되고, 배치되며, 가능화되므로, 이들 구성 요소들을 포함하는 전체적인 패터닝 모듈의 단면은 단일의 마이크로 프로젝터의 투영 영역보다 작아진다.
개시되는 실시예들에 따르면, 각 패터닝 모듈(100)은 프로젝터(110)를 포함하는 에너지 패터닝 시스템과 함께 동작하는 다축 마이크로 위치 결정 시스템(micro-positioning system)(130)을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 광기계식 하드웨어가 패터닝 모듈들(100) 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들(110)을 전기적으로 구동되는 다축 마이크로 매니퓰레이터들과 연결하도록 제공된다. 함께 타일(tile)될 때, 이들 패터닝 모듈들(100) 및 이들의 구성 마이크로 프로젝터들(110)은 임의적인 큰 프린트 베드(print bed) 상부에 고해상도의 광학 투영 시스템을 발생시키도록 정렬될 수 있다.
마찬가지로, 각 패터닝 모듈(100)은 원격 호스트(예를 들어, 상기 다중 프로젝터 시스템을 위한 중앙 집중식 컴퓨터 구현 제어기)로부터 상기 에너지 패터닝 및 상기 마이크로 위치 결정 시스템(130)에 대해 명령들을 수신하고 분배할 수 있는 온-보드 마이크로 컴퓨터(120)를 포함할 수 있다. 상기 마이크로 컴퓨터(120)와 상기 호스트 사이의 통신은 (i) 유선 및/또는 무선 통신들, (ii) 암호화 및/또는 보안 통신들, 그리고 (iii) 일방향 및/또는 양방향 통신들 중에서 임의의 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 이러한 방식에서, 개시되는 실시예들은 위치 명령 및 투영 데이터 모두에 관련되는 데이터를 전송하기 위해 무선 통신을 활용하는 마이크로 투영 패터닝 모듈들(100)을 구비하는 시스템을 제공한다. 위치 및 투영 데이터 모두의 이러한 전송의 기술적 효과는 큰 어레이, 예를 들어, 10-100의 프로젝터들에서 무선 전송이 패터닝을 위해 위치 정합의 구현 및 투영 데이터의 공급에 대해 필요한 배선들/연결 라인들의 숫자를 크게 감소시킬 수 있는 예에서 인식될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유선 및 무선 통신은, 예를 들면, 유선 연결에 의해 상기 호스트 컴퓨터와 통신하는 하나 또는 그 이상의 모듈들(100) 및 무선 통신에 의해 상기 호스트 컴퓨터와 통신하는 하나 또는 그 이상의 다른 모듈들(100)로 함께 구현될 수 있다.
상기 온-보드 마이크로컴퓨터(120)는 위치 명령들을 수신하도록 와이-파이 가능하며, 상기 투영 모듈(100)의 작동 및 재배치를 야기하도록 복수의 스테퍼 모터들(140)의 동작을 제어하기 위해 이들 명령들을 모터 드라이버 지시들로 해석한다. 또한, 상기 온-보드 마이크로컴퓨터(120)는 디스플레이 출력을 제어하기 위해 상기 마이크로 프로젝터(110)로 발송되는 공통의 원격 호스트로부터 투영 데이터를 수신하는 데 이용될 수 있다.
상기 중앙 집중식 호스트 컴퓨터 및 상기 패터닝 모듈들 사이의 통신은 암호화될 수 있다. 예를 들어, AES(대칭 128-비트 암호화 암호)와 같은 알고리즘들을 통한 스케일러블 벡터 그래픽스(Scalable Vector Graphics)(SVG) 스트링들의 암호화가 적절한 지시들이 부당 변경(tampering)의 위험 없이(또는 감소된 위험으로) 어레이 내의 각 패터닝 모듈로 송신되는 것을 확보하도록 각 패터닝 모듈 어드레스로 보내질 수 있다. 일부 실시예들에서, 그래픽 벡터 스트링(graphical vector string)들은 벡터 스트링 정의, 형식, 실체 등의 임의의 적합한 형태를 포함할 수 있다. 예를 들면, 투영 데이터는 임의의 적절한 스트링 형식, 즉 래스터화되지 않은 영상에서 설명되는 일련의 벡터들에 의해 나타내어질 수 있다. 마찬가지로, 제어 및/또는 피드백 데이터의 암호화는 상기 적층 제조 장치 자체를 구현하는 전체 다중 프로젝터에 특유한 암호 키들을 이용하여 구현된 수 있다(예를 들면, 이는 위치 라이브러리에 대한 MAC 어드레스를 이용하여 구현될 수 있다). 이러한 방식에서, 상기 x-y 영상 평면 데이터가 스크램블(scramble)될 수 있다. 또한, 암호화는 상기 z-영상 스택 데이터를 스크램블하는 버퍼링 주파수/속도에 기초할 수 있다. 스크램블링은 상기 정보를 비선형으로 하도록 데이터(관련 축의)를 오순서(misordering)로 하는 것을 포함할 수 있다.
상기 투영 데이터는 자동화 정렬(예를 들어, 피드백 제어를 위한 위치 마커들의 투영)을 가능하게 하거나, 상기 3D 프린팅의 목적을 위한 어레이에 걸쳐 디스플레이 되는 보다 큰 2D 영상의 서브세트의 투영을 가능하게 하도록 만들어질 수 있다. 따라서 적어도 하나의 실시예에 따르면, 상기 패터닝 모듈들(100)은 피드백 제어 루프의 이용을 통해 고해상도의 정렬(즉, 영상화 센서의 해상도에 따라 단일 픽셀의 해상도로)을 위해 활용될 수 있는 구축된 인터페이스에서 테스트 패턴을 투영할 수 있다.
도 5는 광학 보드(150)에 장착되는 단일의 패터닝 모듈(100)을 포함하는 단일의 프로젝터 어레이(505)의 예를 도시한다. 도 6은 광학 보드(150) 상에 장착되는 전체 아홉 개의 프로젝터들에 대해 3 x 3 구성으로 정렬되는 모듈들(100)의 어레이(605)의 예를 도시한다.
적어도 일부의 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 투영 시스템 및/또는 마이크로 포지셔너는 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키도록 상기 에너지 패터닝 시스템의 자동화 정렬을 위한 피드백 제어 루프에 참여할 수 있다. 도 7 및 도 8은 장착 플레이트, 즉 광학 보드 상의 다른 하나에 대해 배치되는 별도의 패터닝 모듈들(300, 300')의 일부인 두 개의 별도의 마이크로 프로젝터들(310, 310')로부터의 관측 시야(field of view)(360, 360')를 위한 정렬 동작들의 예를 도시한다. 상기 마이크로 프로젝터들(310, 310')의 결합된 관측 시야(360, 360')는 적용 가능한 디스플레이 영역을 나타낸다.
도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 마이크로프로젝터들(310, 310')의 장착이 완전한 정렬을 가져오지는 않는다. 상기 관측 시야들(360, 360')의 인접하는 에지들(360의 종방향의 하단 에지 및 360'의 종방향의 상단 에지)은 서로로부터 이격된다. 상기 관측 시야들(360, 360')의 대응되는 측부 에지들(우측 및 좌측 에지들)은 오정렬된다. 일부 실시예들에서, 인접하는 관측 시야들(360, 360')은, 예를 들면, 대응되는 종방향 및/또는 측부 에지들이 서로 평행하지 않도록 기울어지는 오정렬의 다른 측면들을 겪을 수 있다. 이에 비하여, 도 8에 예시한 바와 같이, 도 7에 예시한 장착 플레이트 상의 상기 마이크로 프로젝터들(310, 310')의 위치 결정이 도 7에 예시한 경우와 동일한 위치(즉, 완전한 정렬로부터 벗어남)에 남아 있는 동안에, 상기 마이크로 프로젝터들(310) 및 이들의 결과적인 관측 시야(360)는 상기 관측 시야들(360, 360')의 인접하는 에지들에서 연속성을 가지는 정렬되고 연속되는 관측 시야들(360, 360')을 생성하기 위하여 상기 마이크로 위치 결정 시스템(도 1-도 4에 예시한 온-보드 요소들의 제어 하에서 상기 스테퍼 모터들(140)을 이용하는 마이크로 포지셔너 시스템(130)과 같은)에 의해 상기 x-y-z 방향들 중에서 하나 또는 그 이상으로 재배치될 수 있다. 도 8의 예는 상기 관측 시야들(360, 360')이 서로 접촉되거나 및/또는 결속되도록 상기 관측 시야들(360, 360') 사이의 갭(gap)을 제거하기 위해 정확하게 제 위치에서 대응되는 종방향의 에지들에 의한 연속적인 디스플레이를 도시한다. 그러나 일부 적용들에서, 상기 대응되는 측부 에지들 사이의 정렬 및 연속적인 디스플레이는, 예를 들면, 구축된 대상의 적용 가능한 푸트프린트가 시차가 있는 인접하는 관측 시야들에 의해 커버될 수 있는 경우에 측부 에지들의 이러한 정렬을 요구하지 않을 수 있다. 유사하게, 일부 응용들에서, 인접하는 에지들의 연속성은 서로 접촉되거나 및/또는 결속되는 측부 에지들을 고려할 수 있으며, 상기 종방향의 에지들은 정렬되거나 시차가 있는 특정한 적용에 따라 상대적인 배치를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 연속적인 디스플레이는 인접하는 에지들의 정확한 접촉을 요구하지 않을 수 있으며, 비록 임계 간격이, 예를 들면, 0.1부터 10의 픽셀들까지의 픽셀 폭들의 임의의 적합한 범위(설명의 목적으로는 약 0.001인치 내지 약 0.10인치) 이내의 특별한 적용이 될 수 있지만, 예를 들면, 1 픽셀 폭 아래의 상기 임계 간격까지 인접하는 에지들 사이의 간격의 감소를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 개개의 모듈(100)의 관측 시야(360)는 상기 모듈(100)의 푸트프린트 보다 크게 배열된다. 도 7을 간략하게 참조하면, 상기 관측 시야(360)는 상기 x-y 평면 내에서 상기 모듈(100)의 푸트프린트(363) 보다 크다. 마찬가지로, 상기 관측 시야(360')는 상기 x-y 평면 내에서 상기 대응되는 모듈(100)의 푸트프린트 보다 크다. 도 9를 간략히 참조하면, 상기 어레이의 각각의 개개의 모듈(100)의 각 관측 시야는 상기 대응되는 모듈의 푸트프린트 보다 크다. 예시한 실시예에서, 상기 어레이의 총괄적인 관측 시야는 상기 어레이의 상기 모듈들(100)의 총괄적인 푸트프린트 보다 큰 디스플레이 영역들 구성한다.
도 9 및 도 10은 복수의 패터닝 모듈들(410A, 410B, 410C, 410A', 410B', 410C', 410A'', 410B'', 410C'')의 어레이(405)가 정렬(예를 들어, 모듈들의 3 x 3 어레이)되는 3D 프린팅 시스템(400)의 예를 도시한다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 관찰 센서(420)는 상기 패터닝 모듈 어레이(405) 내에 포함되는 각각의 프로젝터들의 관측 시야들과 연관되는 위치 표시기 마커들(430)의 오정렬을 검출하도록 구성된다.
이들 위치 표시기 마커들(430)의 이웃하는 것들에 대한 이들 위치 표시기 마커들(430)의 상대적인 위치 결정에 기초하여, 상기 3D 프린팅 시스템(400)의 상기 관찰 센서(420)는 중간 투영 모둘(410B')이, 도 9에 화살표로 예시한 바와 같이, 오정렬되고, 재배치되어야 하는 것을 검출할 수 있다. 이후에 정렬 위치 결정에 영향을 미치거나 완전하게 하도록 상기 중간 투영 모듈(410B')의 위치에 대해 해석이 수행될 수 있다. 도 10은 여기에 도시되는 마이크로 포지셔너 및 스테퍼 모터들을 이용하여 x-y 평면 이동을 표시한 후의 결과적인 정렬을 예시한다.
상기 관찰 센서(420)는 또한 단일의 프로젝터 상의 위치 표시기 마커들 사이의 간격(즉, 투영 관측 시야의 좌측 및 우측)이 너무 크거나 작은 지를 인식하도록 구성되는 센서들 및 연관된 연산 및 제어 소프트웨어를 포함할 수 있다. 이는 상기 패터닝 모듈(이 경우, 고정 초점 길이를 가짐)이 초점 아래 또는 위에 있는 지에 대한 표시로 간주될 수 있다. 이러한 표시 및 이의 인식에 기초하여, 상기 연산 및 제어 소프트웨어는 이러한 프로젝터에 대해 상기 z-축으로 대응되는 조정들을 수행할 수 있다. 관찰 센서(420)는 영상(예를 들어, 사진, 비디오, 열, 적외선, UV 등), 위치(예를 들어, 레이더, 라이더, 전파 시간 등) 및/또는 다른 적합한 센서 장치들을 포함할 수 있다.
특정한 예시적인 실시예들이 설명되었지만, 많은 대안들, 변경들, 치환들 및 변화들이 앞서의 설명을 고려하여 해당 기술 분야의 숙련자에게 분명할 것인 점은 자명하다. 이에 따라, 다양한 실시예들이, 앞서 설시한 바와 같이, 예시적이지만 제한적이지는 않도록 의도된다. 다양한 변화들이 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
예를 들면, 앞서 설명한 바와 같이, 개시되는 실시예들에 따르면, 모듈 방식이 정해진 적용, 예를 들어, 10 x 10 어레이 내의 100개의 프로젝터들을 위해 필요한 경우에 변화되는 종횡비들 또는 연속적이지 않은 도메인들의 어레이들 내로 프로젝터들을 배치하는 능력을 가능하게 한다. 선택적으로는, 큰 직경의 튜브 구조가 요구될 경우, 도 11 및 도 12에 예시한 바와 같이, 프로젝터들의 하나의 잠재적인 최적의 배열이 중심에 불연속성이 존재하고, 이에 따라 패터닝 모듈들은 이러한 위치에 요구하지 않는 고리 형상의 푸트프린트를 커버할 수 있다.
도 11은 정렬된 관측 시야들(흑색의 점선들로 나타냄)을 구비하는 광학 모듈들의 하향식 도면을 예시한다. 원하는 대상은 곡선의 음영으로 나타낸 고리 형상의 프로파일을 가진다. 이는 이러한 대상의 프린팅이 연속적인 어레이 내에, 예를 들어, 12개 대신 10개의 적은 광학 모듈 유닛들을 이용하게 한다. 이들 절감들은 이와 같은 구조가 보다 커질 때에 보다 증가하게 된다. 따라서, 3의 풋(foot) 외측 직경의 개스킷을 프린트하는 것이 요구되는 상황에서 이와 같은 실시예의 구현은 특별한 기술적 유용성을 가진다. 이러한 상황에서, 이와 같은 실시예 구현을 위해 상기 고리 형상이 프린트되는 그 내부 직경 내의 광학 모듈들을 요구하지 않을 수 있는 점이 이해되어야 할 것이다.
도 12는 정렬된 관측 시야들(다시 흑색의 점선들로 나타냄)을 구비하는 광학 모듈들의 하향식 도면을 예시한다. 도 12에서, 곡선의 음영으로 다시 나타낸 상기 원하는 대상의 2D 투영은 16개의 광학 모듈들의 전체 어레이(즉, 4 x 4)를 요구하지 않는다. 다시 말하면, 크고 원형이 아닌 개스킷을 프린트하는 것이 요구되는 상황에서 이와 같은 실시예의 구현은 특별한 기술적 유용성을 가진다. 이러한 상황에서, 이와 같은 실시예 구현을 위해 달리 요구될 수 있는 투영 모듈들의 75%를 이용하는 것이 가능하며, 이렇게 함으로써 이러한 구현이 이러한 특정한 이용을 위한 3D 프린터를 제조하는 비용을 크게 감소시키는 점이 이해되어야 할 것이다.
제시된 방법 및 연관된 장치들이 다양한 형태들의 하드웨어, 소프트웨어, 전용 프로세서들 또는 이들의 결합들로 구현될 수 있는 점이 이해되어야 한다. 이에 따라, 상기 투영 모듈들의 일부로서 여기에 개시되는 장비 및 원격 중앙 집중식 제어기 호스트 모두가 구현될 수 있다. 따라서, 전용 프로세서들은 응용 주문형 집적 회로(ASIC)들, 축소 명령 세트 컴퓨터(Reduced Instruction Set Computer)(RISC)들 및/또는 필드 프로그래머블 어레리(Field Programmable Gate Array)(FPGA)들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서 개시되는 다중 프로젝터 구현 적층 제조 장치 및 이의 연관되는 기능성은 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어는 프로그램 저장 장치 상에 응용 프로그램으로 설치될 수 있다. 이는 통상적으로, 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 중앙 처리 장치(CPU)들, RAM(random-access memory) 및 하나 또는 그 이상의 입력/출력(I/O) 인터페이스들과 같은 하드웨어를 가지는 컴퓨터 플랫폼에 기초하는 기계를 수반한다. 또한, 운영 시스템이 통상적으로 상기 컴퓨터 플랫폼 상에 설치된다. 여기에 설명된 다른 프로세스들과 기능들은 상기 응용 프로그램의 일부, 또는 상기 운영 시스템을 통해 운용되는 일부를 형성할 수 있다.
따라서 개시되는 실시예들에 따르면, 패터닝 모듈은 상기 패터닝 모듈 어레이에 원격인 장치 제어기에 의한 공통 제어 하의 패터닝 모듈들의 어레이의 일부로서 적층 제조 장치 내의 사용을 위해 제공될 수 있으며, 여기서 상기 패터닝 모듈은 상기 장치를 위한 상기 원격 제어기로터 수신되는 데이터에 기초하여 에너지 패터닝을 수행하기 위해 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터를 포함하며, 여기서 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정은 상기 수신된 데이터에 기초하여 상기 패터닝 모듈 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 제어된다.
이들 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 패터닝 모듈은 상기 수신된 지시들에 기초하여 에너지를 방출하기 위하여 상기 마이크로 프로젝터를 제어하도록 상기 마이크로 프로젝터를 통해 에너지를 방출하기 위해 상기 원격 제어기로부터 상기 데이터를 수신하는 상기 마이크로 프로젝터에 연결되는 마이크로 컴퓨터를 선택적으로 포함할 수 있다.
이들 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 패터닝 모듈은 상기 마이크로 컴퓨터에 연결되고, 상기 패터닝 모듈 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 제어하도록 구성되는 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 선택적으로 포함할 수 있으며, 여기서 상기 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 마이크로 위치 결정 시스템에 의해 수신된 데이터에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터(actuator)들을 포함하고, 여기서 이러한 데이터는 선택적으로 상기 마이크로 컴퓨터에 의해 상기 원격 장치 제어기로부터 상기 마이크로 위치 결정 시스템에 의해 수신되는 데이터를 기초로 한다.
마찬가지로, 일부 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 패터닝 모듈에 대해 원격인 장치 제어기의 공통 제어 하의 패터닝 모듈들의 어레이의 일부로서 적층 제조 장치 내에 사용되기 위한 패터닝 모듈이 제공되며, 여기서 상기 패터닝 모듈은 에너지 패터닝을 위한 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터, 그리고 상기 패터닝 모듈 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 제어하기 위한 다축 마이크로 위치결정 시스템을 포함하고, 여기서 상기 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 원격 장치 제어기에 의해 수신된 데이터에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터들을 포함한다.
이들 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 패터닝 모듈은 상기 마이크로 프로젝터 및/또는 다축 마이크로 위치 결정 시스템에 연결되고, 상기 원격 장치 제어기에 의해 수신되는 데이터를 상기 마이크로 프로젝터 또는 다축 마이크로 위치 결정 시스템에 전달하는 마이크로 컴퓨터를 선택적으로 포함할 수 있다.
또한, 각각의 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 마이크로 컴퓨터 및 원격 장치 제어기 사이의 데이터는 암호화된다. 예를 들면, 이는 상기 패터닝 모듈과 연관되는 어드레스로 송신되는 SVG 스트링들의 암호화를 수반할 수 있으며, 여기서 상기 암호화는 대칭 암호화 암호를 적용하여 선택적으로 수행될 수 있고, 상기 암호화는 버퍼링 주파수/속도에 기초하여 영상 평면 데이터 및 암호화된 데이터를 스크램블하는 상기 적층 제조 장치 및/또는 암호화에 특유한 하나 또는 그 이상의 암호 키들 또는 토큰들을 적용하여 수행될 수 있으며, 이에 따라 상기 z-영상 스택 데이터를 스크램블할 수 있다.
또한, 각각의 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키도록 상기 패터닝 모듈 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야들을 자동으로 정렬시키기 위하여 상기 패터닝 모듈 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 자동으로 제어할 수 있다.
또한, 각각의 이들 개시되는 실시예들에 따르면, 감지 요소(sensory element)가 상기 어레이 내의 적어도 하나의 다른 패터닝 모듈의 마이크로 프로젝터와 상기 마이크로 프로젝터의 관측 시야의 정렬을 제공하기 위해 상기 패터닝 모듈들의 상대적 위치를 결정하는 데 이용되는 데이터를 수집한다.
또한, 각각의 이들 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템의 제어는 선택적으로 상기 마이크로 프로젝터 및/또는 상기 마이크로 포지셔너를 포함하는 피드백 루프를 이용하여 수행될 수 있다.
더욱이, 각각의 이들 개시되는 실시예들에 따르면, 상기 원격 제어기로부터 마이크로 컴퓨터에 의해 수신된 데이터는 상기 다축 마이크로 포지셔너를 위한 위치 명령들 및/또는 상기 마이크로 프로젝터에 의해 투영되는 데이터 세트를 포함할 수 있다.
도 13-도 18을 이제 참조하면, 적층 제조 장치 및/또는 시스템은 이미 앞서 설명한 경우들과 유사하고, 앞서 언급한 본 발명의 장치들, 시스템들 및 방법들이 여기서 논의되는 장치들, 시스템들 및 방법들에 동일하게 적용될 수 있도록 도시된다. 도 13에서, 패터닝 모듈(1100)은 마이크로 프로젝터, 마이크로 컴퓨터 상기 마이크로 프로젝터의 위치들의 정밀 이동을 구동시키기 위한 스테퍼 모터들을 포함하는 액추에이터들(x, y 및 z)을 포함하는 것으로 도시된다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 스테퍼 모터들은 상기 마이크로 프로젝터를 위치시키도록 대응되는 x, y 및 z 축들을 따라 배향되는 가이드 레일들을 따라 상기 모듈의 프레임 서포트(frame support)들을 해석하도록 배열된다. 제한 스위치(limit switch)들이 상기 원격 호스트 컴퓨터에 따른 상기 마이크로 컴퓨터에 의한 상기 스테퍼 모터들의 동작 제어를 안내하도록 제공될 수 있다. 도 16을 이제 참조하면, 각 모듈(1000)은 예시적으로 상기 액추에이터들의 작동을 위해 하나 또는 그 이상의 제어 보드들(1112)을 포함한다. 상기 제어 보드들(1112)은 상기 마이크로 컴퓨터의 가이드 하에서 동작될 수 있다.
도 18 및 도 19를 이제 참조하면, 상기 적층 시스템은 베이스 마운트(base mount)(1140)를 포함하는 것으로 도시된다. 상기 베이스 마운트(140)는 예시적으로는 상기 패터닝 모듈들(1100)의 연결을 수용하기 위한 장착 플레이트로서 포함된다. 상기 베이스 마운트(1140)는 장착을 위해 상기 모듈들(1100)의 선택적인 정렬을 수용하면서 상기 액추에이터들의 하중 전달 동작을 위한 지지를 제공하는 구조 부재로서 예시적으로 형성된다. 도 18에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝 모듈(1100)은 상기 베이스 마운트(1140)에 장착되는 일측(종방향) 단부를 가지는 것으로 도시된다. 상기 베이스 마운트(1140)에 장착되는 상기 모듈(1100)의 일측 단부는 예시적으로 상기 마이크로 프로젝터를 가지는 단부에 대향된다. 상기 베이스 마운트(1140)는 예시적으로 적절한 장착을 보조하기 위해 장착된 패터닝 모듈(1100) 내의 정렬 홀들 내의 삽입을 위한 정렬 핀들로서 예시적으로 포함되는 가이드들(1142)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 정렬 핀들의 정렬은 상기 모듈들(1100) 및 상기 베이스 마운트(1140) 상의 대응되는 하나 또는 그 이상의 정렬 홀들 상에 형성될 수 있다. 상기 베이스 마운트(1140)는 예시적으로 커넥터들(1144)을 포함한다. 커넥터들(1144)은 상기 호스트 컴퓨터와 상기 패터닝 모듈(1100)의 상기 마이크로 컴퓨터 사이에 유선 전기 통신을 제공하도록 예시적으로 포함된다. 예시한 실시예에서, 상기 커넥터들(1144)은 전력 및 데이터 통신을 위한 전기적 연결을 제공한다. 일부 실시예들에서, 상기 커넥터들(1144)은 유선 전력을 제공하도록 구성될 수 있으며, 데이터는 상기 모듈들(1100)로 무선으로 전송될 수 있다. 상기 패터닝 모듈(1100)은 상기 패터닝 모듈(1100)의 매칭 커넥터(matching connector)(1146)를 통해 대응되는 커넥터(1144)와 연결된다. 전력 공급 회로부는 상기 베이스 마운트(1140) 상에 장착될 수 있다.
도 19를 이제 참조하면, 네 개의 패터닝 모듈들(1140)이 상기 베이스 마운트(1140)에 장착되는 것으로 도시된다. 각 패터닝 모듈(1140)은 그 매칭 커넥터(1146)를 통해 대응되는 커넥터(1144)와 통신하게 배열된다. 이에 따라, 모듈 어레이는 구축된 투영을 위해 적합한 상기 디스플레이 영역을 제공하도록 다양한 위치들로의 장착을 위해 용이하게 연결될 수 있고, 연결 해제될 수 있는 선택적으로 정렬 가능한 모듈들(1140)로 형성될 수 있다.
본 발명에서, 패터닝 모듈들의 어레이에 대해 원격인 제어기에 의한 공통 제어 하의 패터닝 모듈들의 어레이의 일부로서 적층 제조 시스템을 위한 패터닝 모듈은 적층 제조를 위한 에너지 패터닝을 수행하기 위해 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터 및 상기 패터닝 모듈들의 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들의 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 제어하는 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 포함할 수 있다. 상기 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 원격 제어기에 의해 제공되는 패터닝 데이터에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키기 위해 상기 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야들을 정렬시키도록 상기 어레이의 다른 패터닝 모듈들의 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 구현할 수 있다. 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 마이크로 프로젝터의 관측 시야를 상기 어레이의 상기 다른 패터닝 모듈들의 적어도 하나의 관측 시야와 자동으로 정렬하기 위해 상기 원격 제어기로부터의 자동화 제어 명령들에 따라 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 구현할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 원격 제어기는 상기 마이크로 프로젝터의 관측 시야를 상기 어레이의 적어도 하나의 다른 패터닝 모듈의 상기 마이크로 프로젝터와 정렬하기 위해 상기 다른 패터닝 모듈들 중에서 하나 또는 그 이상의 상대적 위치를 결정하도록 데이터를 수집하기 위한 적어도 하나의 센서와 통신하게 배열될 수 있다. 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 위한 자동화 제어 명령들은 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나를 고려하여 피드백 컨트롤 정보를 이용하는 상기 원격 제어기에 의해 발생될 수 있다. 그러나 일부 실시예들에서, 미분(derivative), 피드포워드 제어(feed forward control)들 및/또는 이들의 결합들을 포함하는 제어 계획의 임의의 적합한 방식이 적용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 패터닝 모듈은 마이크로 컴퓨터를 더 포함할 수 있다. 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나와 통신하게 배열될 수 있다. 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나의 동작을 제어하기 위해 상기 원격 제어기로부터 상기 패터닝 데이터를 포함하는 제어 명령들을 수신하기 위해 배열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 원격 제어기로부터 마이크로 컴퓨터에 의해 수신되는 상기 패터닝 데이터는 상기 다축 마이크로 포지셔너를 위한 위치 명령들을 포함할 수 있다. 상기 패터닝 데이터는 적층 제조를 위해 상기 마이크로 프로젝터에 의해 투영되는 투영 데이터 세트를 포함할 수 있다. 상기 패터닝 데이터는 상기 어레이의 상기 모듈들의 타이밍(timing)을 동기화시킬 수 있는 동기화 데이터(synchronization data)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 동기화 데이터는 클록 신호를 포함할 수 있거나 및/또는 디지털로 및/또는 아날로그 신호에 의해 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 마이크로 컴퓨터 및 원격 제어기 사이의 통신은 암호화될 수 있다. 상기 마이크로 컴퓨터 및 상기 원격 제어기 사이의 통신들의 암호화는 상기 패터닝 모듈과 연관되는 어드레스에 송신되는 벡터 스트링들의 암호화를 포함할 수 있다. 암호화는 대칭 암호화 암호의 적용을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 암호화는 상기 적층 제조 시스템에 특유한 암호 키들 및/또는 토큰들의 적용을 포함할 수 있다. 암호화는 데이터 버퍼링 주파수 및 데이터 전송 속도들 중에서 적어도 하나에 기초하는 x-y 영상 평면 데이터 및 z-영상 스택 중에서 적어도 하나의 스크램블링을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 적층 제조 장치는 장치 제어기 및 상기 장치 제어기의 공통 제어 하의 패터닝 모듈들의 어레이를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 장치 제어기는 상기 패터닝 모듈 어레이에 대해 원격일 수 있다. 원격이 됨으로써, 상기 장치 제어기는 중앙 제어를 가지면서 상기 모듈들의 바람직한 물리적 정렬이 가능하도록 상기 모듈들에 가깝지만 떨어지게 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 어레이 내의 각각의 상기 패터닝 모듈들은 적층 제조를 위한 에너지 패터닝을 수행하기 위해 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터를 포함할 수 있다. 상기 패터닝 모듈들의 하나 또는 그 이상은 패터닝 모듈들의 상기 어레이의 다른 패터닝 모듈들의 마이크로 프로젝터들에 대한 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 제어하기 위한 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 포함할 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 마이크로 위치 결정 시스템들은 상기 장치 제어기에 의해 제공되는 패터닝 데이터에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 각 패터닝 모듈은 대응되는 마이크로 프로젝터 및 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나와 통신하는 마이크로 컴퓨터를 더 포함할 수 있다. 각 마이크로 컴퓨터는 상기 대응되는 마이크로 프로젝터 및 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나의 동작을 제어하기 위해 상기 원격 제어기로부터 상기 패터닝 데이터를 포함하는 제어 명령들을 수신하기 위해 배열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키기 위해 상기 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야들을 정렬시키도록 상기 어레이의 다른 패터닝 모듈들 중에서 적어도 하나의 마이크로 프로젝터에 대해 상기 마이크로 프로젝터들의 하나 또는 그 이상의 위치 결정을 구현할 수 있다. 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야들을 자동으로 정렬시키기 위해 상기 원격 제어기로부터의 자동화 제어 명령들에 따라 상기 하나 또는 그 이상의 마이크로 프로젝터들의 위치 결정을 구현할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 적층 제조 장치는 데이터를 수집하기 위한 적어도 하나의 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 상기 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들의 하나 또는 그 이상의 관측 시야들을 정렬하기 위한 상기 패터닝 모듈들의 하나 또는 그 이상의 상대적 위치를 결정하기 위해 상기 장치 제어기와 통신하게 배열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 위한 자동화 제어 명령들은 상기 원격 제어기에 의해 발생될 수 있다. 상기 원격 제어기는 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나를 고려하여 피드백 제어 정보를 이용하여 자동화 제어 명령들을 발생시킬 수 있다. 비록 일부 실시예들에서, 미분, 피드포워드 및/또는 이들의 결합을 포함하는 임의의 적합한 제어 방식이 구현될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 원격 제어기로부터 적어도 하나의 마이크로 컴퓨터에 의해 수신되는 상기 패터닝 데이터는 상기 다축 마이크로 포지셔너를 위한 위치 명령들을 포함할 수 있다. 상기 패터닝 데이터는 상기 마이크로 프로젝터에 의해 투영되는 투영 데이터 세트를 포함할 수 있다. 상기 패터닝 데이터는 상기 어레이의 다른 모듈들 사이의 투영을 동기화시키기 위한 동기화 데이터를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 마이크로 컴퓨터들 중에서 하나 또는 그 이상과 원격 장치 제어기 사이의 통신들은 암호화될 수 있다. 암호화는 상기 패터닝 모듈과 연관되는 어드레스로 송신되는 벡터 스트링들의 암호화를 포함할 수 있다. 암호화는 대칭 암호화 암호의 적용을 포함할 수 있다. 암호화는 상기 적층 제조 시스템에 특유한 암호 키들 및/또는 토큰들의 적용을 포함할 수 있다. 암호화는 데이터 버퍼링 주파수 및 데이터 전속 속도들 중에서 적어도 하나에 기초하는 x-y 영상 평면 데이터 및 z-영상 스택 중에서 적어도 하나의 스크램블링을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 적층 제조 장치는 상기 어레이의 하나 또는 그 이상의 패터닝 모듈들의 장착을 수용하도록 구성되는 베이스 마운트를 더 포함할 수 있다. 상기 베이스 마운트는 전력 및/또는 통신을 제공하기 위한 다수의 많은 연결 포트들을 포함할 수 있다. 각 연결 포트는 전력 및/또는 통신을 제공하도록 상기 원격 제어기와의 통신을 제공하기 위해 상기 베이스 마운트 상에 장착되는 상기 패터닝 모듈들의 하나와 통신하기 위해 구성될 수 있다.
본 발명에서, 적층 제조를 수행하는 방법은 장치 제어기에 의해 복수의 패터닝 모듈들의 어레이에 의해 투영되는 에너지의 방출을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 장치 제어는 상기 패터닝 모듈 어레이에 대해 원격일 수 있다. 상기 어레이 내의 각각의 상기 패터닝 모듈들은 에너지 패터닝을 수행하기 위해 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 이용하여 상기 패터닝 모듈 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 여기서 상기 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 원격 장치 제어기에 의해 제공되는 지시들에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 마이크로 프로젝터 및/또는 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템에 연결되는 마이크로 컴퓨터에 의해 상기 원격 장치 제어기로부터 수신되는 데이터를 상기 마이크로 프로젝터 또는 다축 마이크로 위치 결정 시스템으로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 마이크로 컴퓨터 및 원격 장치 제어기 사이에서 송신되는 데이터를 암호화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키도록 상기 패터닝 모듈 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야들을 자동으로 정렬시키기 위해 상기 패터닝 모듈 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 자동으로 제어할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 어레이 내의 적어도 하나의 다른 패터닝 모듈과 상기 마이크로 프로젝터의 관측 시야의 정렬을 제공하기 위해 상기 패터닝 모듈들의 상대적 위치를 결정하도록 감지 요소를 이용하여 데이터를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템의 제어는 상기 마이크로 프로젝터 및/또는 상기 마이크로 포지셔너를 포함하는 피드백 루프를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명은 여기에 설명되는 예시적인 실시예들에 한정되지는 않는다. 다양한 적용들과 변경들을 위한 범주가 존재하며, 해당 기술 분야의 숙련자라면 그 기술적 지식으로 이들 적용들과 변경들이 본 발명에 속하는 것으로 간주할 수 있을 것이다.

Claims (38)

  1. 패터닝 모듈들의 어레이에 대해 원격 제어기에 의한 공통 제어 하에서 상기 패터닝 모듈들의 어레이의 일부로서 적층 제조 시스템(additive manufacturing system)을 위한 패터닝 모듈에 있어서, 상기 패터닝 모듈은,
    적층 제조를 위해 에너지 패터닝을 수행하기 위한 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터; 및
    상기 패터닝 모듈들의 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들의 마이크로 프로젝터들에 대한 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 제어하기 위한 다축 마이크로 위치 결정 시스템(micro-positioning system)을 포함하며,
    상기 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 원격 제어기에 의해 제공되는 패터닝 데이터에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터(actuator)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키기 위해 상기 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야(field of view)들을 정렬시키도록 상기 어레이의 다른 패터닝 모듈들의 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 구현하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 마이크로 프로젝터의 관측 시야를 상기 어레이의 상기 다른 패터닝 모듈들의 적어도 하나의 관측 시야와 자동으로 정렬시키기 위해 상기 원격 제어기로부터의 자동화 제어 명령들에 따라 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 구현하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 원격 제어기는 상기 마이크로 프로젝터의 관측 시야를 상기 어레이의 적어도 하나의 다른 패터닝 모듈의 상기 마이크로프로젝터와 정렬시키기 위해 상기 다른 패터닝 모듈들 중에서 하나 또는 그 이상의 상대적 위치를 결정하도록 데이터를 수집하기 위한 적어도 하나의 센서와 통신하게 배열되는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  5. 제3항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 위한 자동화 제어 명령들은 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나를 고려하여 피드백 제어 정보를 이용하는 상기 원격 제어기에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나의 동작을 제어하기 위하여 상기 원격 제어기로부터 상기 패터닝 데이터를 포함하는 제어 명령들을 수신하기 위해 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나와 통신하게 배열되는 마이크로 컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 원격 제어기로부터 상기 마이크로 컴퓨터에 의해 수신되는 상기 패터닝 데이터는 상기 다축 마이크로 포지셔너를 위한 위치 명령들을 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 원격 제어기로부터 상기 마이크로 컴퓨터에 의해 수신되는 상기 패터닝 데이터는 적층 제조를 위해 상기 마이크로 프로젝터에 의해 투영되는 투영 데이터 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  9. 제6항에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터 및 상기 원격 제어기 사이의 통신들은 암호화되는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터 및 상기 원격 제어기 사이의 통신들의 암호화는 상기 패터닝 모듈과 연관되는 어드레스로 송신되는 벡터 스트링(vector string)들의 암호화를 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 암호화는 대칭 암호화 암호의 적용을 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  12. 제9항에 있어서, 상기 암호화는 상기 적층 제조 시스템에 특유한 암호 키들 및 토큰 중에서 하나 또는 그 이상의 적용을 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  13. 제9항에 있어서, 상기 암호화는 데이터 버퍼링 주파수 및 데이터 전송 속도들 중에서 적어도 하나에 기초하는 x-y 영상 평면 데이터 및 z-영상 스택의 적어도 하나의 스크램블링(scrambling)을 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  14. 적층 제조 장치에 있어서,
    장치 제어기; 및
    상기 장치 제어기의 제어 명령 하에 있는 패터닝 모듈들의 어레이를 포함하며, 상기 장치 제어기는 상기 패터닝 모듈 어레이에 대해 원격으로 배열되고,
    상기 어레이 내의 각각의 상기 패터닝 모듈들은,
    적층 제조를 위한 에너지 패터닝을 수행하기 위해 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터; 및
    상기 어레이의 다른 패터닝 모듈들의 마이크로프로젝터들에 대해 상기 마이크로프로젝터의 위치 결정을 제어하는 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 포함하며,
    상기 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 장치 제어기에 의해 제공되는 패터닝 데이터에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  15. 제12항에 있어서, 각 패터닝 모듈은 대응되는 마이크로 프로젝터 및 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나와 통신하는 마이크로 컴퓨터를 더 포함하며, 각 마이크로 컴퓨터는 상기 대응되는 마이크로 프로젝터 및 다축 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나의 동작을 제어하기 위하여 상기 원격 제어기로부터 상기 패터닝 데이터를 포함하는 제어 명령들을 수신하기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키기 위해 상기 어레이의 상기 마이크로프로젝터들을 위한 관측 시야들을 정렬시키도록 상기 어레이의 다른 패터닝 모듈들의 적어도 하나의 마이크로 프로젝터에 대해 상기 마이크로프로젝터들 중에서 하나 또는 그 이상의 위치 결정을 구현하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야들을 자동으로 정렬하기 위해 상기 원격 제어기로부터의 자동화 제어 명령들에 따라 상기 하나 또는 그 이상의 마이크로프로젝터들의 위치 결정을 구현하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  18. 제17항에 있어서, 데이터를 수집하기 위한 적어도 하나의 센서를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 어레이의 상기 마이크로 프로젝터들의 하나 또는 그 이상의 관측 시야들을 정렬하기 위하여 상기 패터닝 모듈들 중에서 하나 또는 그 이상의 상대적인 위치를 결정하기 위해 상기 장치 제어기와 통신하게 배열되는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템을 위한 자동화 제어 명령들은 상기 마이크로 프로젝터 및 상기 마이크로 위치 결정 시스템 중에서 적어도 하나를 고려하여 피드백 제어 정보를 이용하는 상기 원격 제어기에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 원격 제어기로부터 적어도 하나의 마이크로 컴퓨터에 의해 수신되는 상기 패터닝 데이터는 상기 다축 마이크로 포지셔너를 위한 위치 명령들을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  21. 제15항에 있어서, 상기 원격 제어기로부터 적어도 하나의 마이크로 컴퓨터에 의해 수신되는 상기 패터닝 데이터는 상기 마이크로 프로젝터에 의해 투영되는 투영 데이터 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  22. 제14항에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터들 중에서 하나 또는 그 이상과 원격 장치 제어기 사이의 통신들은 암호화되는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  23. 제22항에 있어서, 암호화는 상기 패터닝 모듈과 연관되는 어드레스로 송신되는 벡터 스트링들의 암호화를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  24. 제23항에 있어서, 암호화는 대칭 암호화 암호의 적용을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  25. 제22항에 있어서, 암호화는 상기 적층 제조 시스템에 특유한 하나 또는 그 이상의 암호 키들의 적용을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  26. 제22항에 있어서, 암호화는 데이터 버퍼링 주파수 및 데이터 전송 속도들 중에서 적어도 하나에 기초하는 x-y 영상 평면 데이터 및 z-영상 스택 중에서 적어도 하나의 스크램블링을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  27. 제14항에 있어서, 상기 패터닝 데이터는 상기 어레이의 다른 모듈들 사이의 투영을 동기화시키기 위한 동기화 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  28. 제14항에 있어서, 상기 어레이의 하나 또는 그 이상의 패터닝 모듈들의 장착을 수용하도록 구성되는 베이스 마운트(base mount)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 베이스 마운트는 각 연결 포트가 상기 베이스 마운트 상에 장착되는 상기 패터닝 모듈들의 하나와 통신하기 위한 다수의 연결 포트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  30. 제1항에 있어서, 상기 패터닝 데이터는 상기 어레이의 다른 패터닝 모듈들 사이의 투영을 동기화시키기 위한 동기화 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  31. 제1항에 있어서, 상기 패터닝 모듈의 관측 시야는 상기 패터닝 모듈의 푸트프린트(footprint) 보다 큰 것을 특징으로 하는 패터닝 모듈.
  32. 제14항에 있어서, 상기 어레의 상기 패터닝 모듈들 중에서 적어도 하나의 관측 시야는 상기 적어도 하나의 패터닝 모듈의 푸트프린트 보다 큰 것을 특징으로 하는 적층 제조 장치.
  33. 적층 제조를 수행하는 방법에 있어서,
    패터닝 모듈들의 어레이에 대해 원격인 장치 제어기에 의해 복수의 상기 패터닝 모듈들의 어레이에 의해 투영되는 에너지의 방출을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 어레이 내의 각각의 상기 패터닝 모듈들은 에너지 패터닝을 수행하기 위해 에너지를 투영하도록 구성되는 마이크로 프로젝터를 포함하고;
    다축 마이크로 위치 결정 시스템을 이용하여 상기 패터닝 모듈들의 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 마이크로 위치 결정 시스템은 상기 원격 장치 제어기에 의해 제공되는 지시들에 기초하여 동작되는 복수의 액추에이터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 마이크로 프로젝터 및/또는 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템에 연결되는 마이크로 컴퓨터에 의해 상기 원격 장치 제어기로부터 수신되는 데이터를 상기 마이크로 프로젝터 또는 다축 마이크로 위치 결정 시스템으로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터 및 상기 원격 장치 제어기 사이에서 송신되는 상기 데이터를 암호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템은 연속적인 디스플레이 영역을 발생시키도록 상기 패터닝 모듈의 상기 마이크로 프로젝터들을 위한 관측 시야들을 자동으로 정렬시키기 위해 상기 패터닝 모듈들의 어레이 내의 다른 패터닝 모듈들 내에 포함되는 마이크로 프로젝터들에 대해 상기 마이크로 프로젝터의 위치 결정을 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 어레이 내의 적어도 하나의 다른 패터닝 모듈의 마이크로 프로젝터와 상기 마이크로 프로젝터의 관측 시야의 정렬을 제공하기 위해 상기 패터닝 모듈들의 상대적 위치를 결정하도록 감지 요소(sensory element)를 이용하여 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제36항에 있어서, 상기 다축 마이크로 위치 결정 시스템의 상기 제어는 상기 마이크로 프로젝터 및/또는 상기 마이크로 포지셔너를 포함하는 피드백 루프를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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