KR20220088694A - 적층식으로 제조된 부품의 평활화 및 착색에 의한 마무리 - Google Patents

적층식으로 제조된 부품의 평활화 및 착색에 의한 마무리 Download PDF

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대니얼 조슈아 허친슨
매튜 제이. 노블
마크 파르파글리아
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Abstract

적층식 제조 기술에 의해 제작된 부품을 평활화하고 착색하기 위한 표면 마무리 장치 및 방법이 개시된다. 표면 마무리 장치는 부품이 배치되는 탱크 또는 챔버를 포함한다. 착색제가 첨가된다. 부품이 소망하는 평활도 및 색상이 될 때까지 부품이 착색 및 평활화된다. 부품은 고체 매체로의 연마, 액체 유체의 분무, 액체 유체에 비말 동반된 고체 입자의 분무, 또는 액체 와류 중에의 침수를 포함한 상이한 적합한 평활화 기술에 의해 평활화될 수 있다. 또한, 적층식으로 제조된 부품을 착색하면서 적층식으로 제조된 부품의 표면을 평활화하는 마무리 공정을 위한 착색제용 조성물이 개시된다.

Description

적층식으로 제조된 부품의 평활화 및 착색에 의한 마무리
(관련 출원에 대한 상호 참조)
본 출원은 2019년 10월 24일자로 출원된 미국 가출원번호 62/925,506에 대한 우선권을 주장한다. 본 출원은 미국 특허공개 2019/0022931을 참조하여 원용한다.
본 개시는 적층식 제조 공정에 의해 형성된 부품을 표면 마무리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 표면 마무리는 부품을 평활화하고 착색하는 것을 포함한다.
MJF(Multi Jet Fusion), SLS(Selective Laser Sintering), FDM(Fused Deposition Modeling) 등을 포함한 적층식 제조 기술은 부품이 그들의 의도된 목적으로 사용될 수 있기 전에 평활화가 필요한 불균일한 표면을 갖는 부품으로 될 수 있다. 예를 들면, 용융 적층 조형(fused deposition modeling)은 층으로 재료를 배치한다. 플라스틱 필라멘트 또는 금속 와이어를 코일로부터 권출하여 부품을 생산하는 재료를 공급한다. 이 프로세스는 각 층과 관련된 개개의 단계가 전체적인 방향으로 진행되어, 줄무늬가 있는 표면으로 되게 할 수 있다. 이러한 표면은 평활화 마무리가 필요한 일부 용도에는 적합하지 않을 수 있다.
적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 마무리하는 방법을 개선할 필요성을 해결하기 위해 상당한 진전이 있었다. 미국 뉴욕주 버팔로 소재의 PostProcess Technologies, Inc.에서 제작한 시스템은 다양한 상이한 적층식 제조 공정으로 제작된 부품의 개선된 표면 마무리를 제공한다. 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 더 잘 마무리하는 것에는 진전이 있었지만, 개선의 여지가 존재한다. 일부 경우에 있어서, 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 착색하는 것이 소망된다. 일부 경우에 있어서, 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품은 소망하는 색상으로 도색 또는 염색된다. 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 착색하려면 추가 시간 및 수단이 필요할 수 있다. 또한, 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품은 부품이 착색되는 방법에 영향을 미칠 수 있는 다공성, 밀도 등과 같은 다양한 특성을 가질 수 있다. 따라서, 적층식으로 제조된 부품이 마무리되는 방법에 대한 추가적인 개선이 필요하다.
적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 마무리하고, 또한 인쇄 단계에서 형성된 부품으로부터 원치않는 재료의 제거를 위한 종래의 기술 및 공정에 대한 추가 개시는 본 출원의 출원인에게 양도된, 동시 계류 중인 특허출원인 2018년 12월 26일자로 출원된 일련번호 16/232,955, 2019년 4월 9일자로 출원된 16/340,647, 2019년 3월 11일자로 출원된 16/298,550, 2018년 12월 4일자로 출원된 16/209,778, 및 2019년 7월 3일자로 출원된 16/519,237, 현 미국특허 제10,737,440호에서 찾아볼 수 있고, 그 전체 개시 내용은 여기에 참조로 포함된다.
적층식 제조 기술에 의해 제작된 부품의 평활화 및 착색을 위한 표면 마무리 장치 및 방법이 개시된다. 표면 마무리 장치는 부품이 배치되어 부품이 소망하는 평활도와 색상이 될 때까지 착색 및 평활화되는 탱크 또는 챔버를 포함한다. 부품은 고체 매체로의 연마, 액체 유체의 분무, 액체 유체 내에 비말 동반된 고체 입자의 분무, 또는 액체 와류 중에의 침수를 포함한, 상이한 적절한 평활화 기술에 의해 평활화될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 부품은 착색하지 않고 제 1 지속기간 동안 평활화된다. 그 다음, 착색제를 첨가하고, 소망하는 평활도과 색상이 얻어질 때까지 부품을 평활화하고 착색한다. 다른 실시형태는 건조 착색제의 사용, 액체 착색제의 사용, 및 마무리 공정 동안의 더 많은 착색제의 첨가를 제공한다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명할 것이고, 여기서:
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 부품 마무리 장치의 평면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 부품 마무리 장치의 다른 상면 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 레시피 데이터베이스의 구성요소를 도시하는 도면이다.
도 4는 부품 마무리를 위한 도 1 및 도 2의 부품 마무리 장치를 사용하는 전체 공정을 도시하는 순서도이다.
도 5는 부품 마무리를 위한 도 1 및 도 2의 부품 마무리 장치를 사용하는 공정을 도시하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 부품 마무리 장치의 대안적인 실시형태의 평면 사시도이다.
도 7은 부품 마무리 장치의 다른 대안적인 실시형태를 도시하는 도면이다.
도 8은 부품 마무리 장치의 또 다른 대안적인 실시형태를 도시하는 도면이다.
도 9는 부품 마무리 장치의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도이다.
도 10은 부품을 마무리하기 위한 공정의 대안적인 실시형태를 도시하는 순서도이다.
도 11은 부품을 마무리하기 위한 공정의 다른 대안적인 실시형태를 도시하는 순서도이다.
도 12는 부품 마무리 장치를 이용하여 부품을 마무리한 후 부품 마무리 장치를 세척하는 공정을 도시하는 순서도이다.
후술하는 기재에 있어서, 본 발명의 다양한 실시형태에 대해 상세히 기재될 것이다. 그러나, 이러한 세부사항은 본 발명의 이해를 용이하게 하고 또한 본 발명을 구현하기 위한 예시적인 실시형태를 설명하기 위해 포함된다. 본 발명의 범위 내에서 다른 변형 및 실시형태가 가능하기 때문에, 이러한 세부사항은 기재된 특정 실시형태로 본 발명을 제한하는 데 사용되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해, 다수의 세부사항이 제시되어 있지만, 이러한 특정 세부사항은 본 발명을 실시하기 위해 요구되지 않다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에 있어서 잘 알려진 방법, 데이터의 유형, 프로토콜, 절차, 구성요소, 네트워킹 장비, 프로세스, 인터페이스, 전기 구조, 회로 등과 같은 세부 사항은 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해서 상세히 설명되지 않거나, 또는 블록 다이어그램 형식으로 표시된다.
적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 마무리하는 실시형태는 본원에 개시된 적층식 제조 방법 및 3D 프린팅 방법에 제한되지 않는다. 본원에 개시된 실시형태는, 다양한 복합 재료 및 부품의 기하학적 구조와 함께, FDM, PolyJet, DMLS, CBAM 등을 포함한 다양한 적층식 제조 기술 및 3D 프린팅 기술에 의해 제작된 부품을 마무리하기 위해 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 부품 마무리 장치(100)의 실시형태가 도시되어 있다. 부품 마무리 장치(100)는 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 마무리하기 위해 사용된다. 특히, 부품 마무리 장치(100)는 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 평활화 및 착색 모두를 위해 제공된다. 부품 마무리 장치(100)는 본원에 개시된 것을 제외하고, 2017년 6월 30일자로 출원된 미국 특허출원 공개 US20190022931에 개시된 표면 마무리 장치 실시형태와 유사할 수 있다. 부품 마무리 장치(100)는 미국 뉴욕주 버팔로 소재의 PostProcess Technologies, Inc.에 의해 제조된 NITOR, RADOR 또는 LEVO 기계와 유사할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 부품 마무리 장치(100)는 마무리 탱크(16) 내에 보유된 매체(44)(도 2에 도시됨) 중에 적층식으로 제조된 부품의 배치가 가능하도록 개방되는 뚜껑(13)을 포함한다. 마무리 탱크(16)는 우레탄 또는 기타 적합한 내구성의 비반응성 재료로 이루어질 수 있다. 부품 마무리 장치(100)는 오퍼레이터가 시간 및 모터 속도와 같은 파라미터뿐만 아니라 후술하는 다른 파라미터를 입력할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함하는 제어 패널(10)을 포함한다. 편심 모터(14)가 마무리 탱크(16) 아래에 부착되어 있다. 마무리 탱크(16)는 편심 모터(14)에 의해 가해지는 힘을 제어하는 스프링(20)에 현수되어, 1~3mm 정도에서 수직 운동하게 된다. 편심 모터(14)는 마무리 탱크(16) 내의 매체(44) 중에 위치한 부품의 표면이 평활화(표면 균일화라고도 함)되게 하는 방식으로, 마무리 탱크(16)를 진동시키도록 동작한다. 일부 실시형태에 있어서, 2개의 편심 모터(14)는 나란히 및/또는 마무리 탱크(16)의 양측에서 사용될 수 있다.
공급 탱크(12)는 분무 노즐 배관(23)을 통해 공급 탱크(12)에 연결되는 분무 노즐(22)을 통해 마무리 탱크(16) 내로 분배하기 위한 매체(44)의 공급부를 포함한다. 공급 탱크(12)는 분무 노즐 배관(23)에 매체(44)를 제공하기 위해 마무리 탱크(16)에 인접하여 도시되어 있다. 폐수 제거 버킷(24)은 폐수가 마무리 탱크(16)의 저부에 있는 폐수 배출구(26)를 나온 후 고체 폐기물로부터 액체를 분리하기 위한 수단을 제공한다.
이 실시형태에 있어서, 분무 노즐(22)은 마무리 탱크(16)의 상부 가장자리에 균일하게 이격된 3개의 분무 노즐을 포함한다. 분무 노즐(22)은 마무리 탱크(16) 내의 매체(44)에 직접 향하여 있다.
분무 노즐(22)에 인접하여 착색제 노즐(27)이 위치된다. 이 실시형태에 있어서, 각각의 분무 노즐(22) 각각에 대해 하나씩, 3개의 착색제 노즐(27)이 있다. 대안적인 실시형태에 있어서, 더 많거나 더 적은 착색제 노즐이 있을 수 있다. 착색제 노즐(27)은 착색제 공급 탱크(25)에 연결되는 착색제 공급 라인(31)의 말단에 위치한다.
전자 패널(28)(도 2에 도시됨)은 부품 마무리 장치(100)의 편심 모터, 제어 패널(10), 및 다른 하드웨어를 위한 전기적 접속을 제공한다. 전자 패널(28)은, 이하에 설명되는 바와 같이, 컴퓨터가 부품 마무리 장치(100)의 동작을 제어할 수 있게 하는 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 프로그램(35)(본원에서 때때로 "프로그래밍 소프트웨어(35)"라고도 칭해짐)을 가동하는 온보드 컴퓨터(29)를 포함한다. 예를 들면, 분무 노즐(22)을 빠져나가는 매체(44)의 유속은 온보드 컴퓨터(29)에서 프로그램(35)을 가동함으로써 결정된다. 또한, 전자 패널(28)은 레시피 데이터베이스(37)를 포함하거나 또는 이것에 액세스할 수 있다. 레시피 데이터베이스(37)는 국소적으로 또는 원격적으로 위치될 수 있는 데이터 저장 매체에 저장된다.
도 3은 프로그래밍 소프트웨어(35)를 가동하는 온보드 컴퓨터(29)에 의해 액세스되는 레시피 데이터베이스(37)의 구성요소를 도시하는 도면이다. 레시피 데이터베이스(37)는 특정 성분으로 시작하여, 소망한 평활도 및 소망한 색상을 갖는 마무리된 부품을 제조하도록, 마무리 장치(100)를 가동하기 위한 동작 파라미터를 지정하는 공지된 레시피(131)(즉, 명령)를 포함한다. 레시피 데이터베이스(37)에 있어서의 공지된 레시피는 이전에 사용된 레시피, 현재 장치 또는 다른 장치 모두에서 시간이 지남에 따라 개발된 레시피, 실험적으로 개발된 레시피, 또는 공지된 부품, 성분 및 기계 특성을 기반으로 하여 계산된 레시피를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 레시피 데이터베이스(37)는 수천 개의 레시피를 포함한다.
레시피 데이터베이스(37)는 부품을 구성하는 재료, 부품의 크기, 부품을 제조한 프린터의 모델, 부품의 기하학적 구조, 및 기타 가능한 특성을 포함한, 상이한 적층식으로 제조된 부품에 대한 데이터(123)를 포함한다. 레시피 데이터베이스(37)는 부품 피니셔 장치에 사용되는 기술, 부품 피니셔 장치에 사용된 매체, 부품 피니셔 장치에 의해 사용된 착색제, 부품 피니셔 장치에 사용된 세제를 포함한 상이한 부품 피니셔 장치 특성뿐만 아니라 기타 가능한 특성에 대한 데이터(125)를 포함한다. 또한, 레시피 데이터베이스(37)는 소망하는 평활도 및 소망하는 색상과 같은 마무리된 부품의 상이한 소망하는 특성에 대한 데이터(127)를 포함한다.
각각의 공지된 레시피(131)는 부품 피니셔 장치에 대한 동작 파라미터를 포함한다. 동작 파라미터는 매체가 첨가되는 타이밍, 착색제가 첨가되는 시기, 특정 단계에서 사용할 교반 수준 등을 정의하는 데이터를 포함할 수 있다. 온도, 압력 및 습도와 같은 추가 파라미터가 있을 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 레시피는 하나 이상의 기간(즉, 시간의 지속기간)을 정의하는 데이터를 포함한다. 각 기간에 대해, 레시피는 그 기간의 타이밍(지속기간), 그 기간 동안의 부품 마무리 장치의 교반 수준, 만약 있다면 첨가할 착색제의 유형, 착색제의 첨가량 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 레시피는 40g의 건조 분말 산성 염료가 UPM1로 구성된 고체 매체에 첨가된 다음 혼합되는 초기 기간(10분)에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 다른 예에 있어서, 레시피는 착색제 없이 부품을 평활화하기 위해 부품 마무리 장치가 동작되는 단계를 정의하는 기간을 포함할 수 있다. 다른 예에 있어서, 레시피는 부품 마무리 장치에 추가 착색제가 첨가되는 단계를 정의하는 하나 이상의 기간을 포함할 수 있다.
공지된 레시피 데이터베이스(131)는 마무리되지 않은 적층식으로 제조된 부품의 특성뿐만 아니라 부품 피니셔 장치의 특성이 주어지면, 소망하는 평활도 및 색상을 가진 마무리된 부품을 제조하기 위한 공지된 레시피를 식별하기 위해 사용될 수 있다.
부품을 마무리할 때에는 적절한 매체가 선택된다. 적절한 매체 선택에 대한 정보는 미국 특허출원공개 US20190022931에 개시되어 있다. 또한, 부품 마무리 공정에 윤활제, 액체 세제, 및 소포제 용액이 첨가될 수 있다. 적절한 세제는 PostProcess Technologies, Inc.의 PLM-001-SURF(PG3)이다. 적절한 윤활제를 사용하여, 예를 들면 매체 또는 착색제가 부품 피니셔 장치의 벽에 달라붙는 임의의 경향을 저감시킬 수 있다. 적절한 매체, 세제, 윤활제 및 소포제 용액의 선택에 대한 정보는 레시피 데이터베이스에 의해 제공될 수 있다.
동작
일반적인 동작.
부품 마무리 장치에서 마무리되는 부품은 부품 마무리 장치에 의해 수행되는 전체 공정에서 평활화 및 착색된다. 본원에 기재된 바와 같이, 마무리 공정의 동작의 상이한 실시형태가 있다. 마무리 공정의 동작의 일부 실시형태에 있어서, 부품 마무리 장치에서 마무리되는 부품은 평활화 및 착색이 동시에 가해진다. 마무리 공정의 동작의 일부 실시형태는 부품을 착색하지 않고 평활화하는 시간의 일부를 포함할 수 있다. 마무리 공정의 동작에 대한 일부 실시형태는 평활화 공정이 시작되기 전에 착색제를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 마무리 공정의 동작에 대한 일부 실시형태는 마무리 공정 동안 평활화가 완료되기 전에 추가 착색제를 1회 이상 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 이들 동작에 대한 실시형태 중 일부가 본원에 기재되어 있다.
도 4는 적층식으로 제조된 부품을 마무리하기 위한 전체 공정(150)을 도시하는 순서도이고, 여기서 마무리는 적층식으로 제조된 부품을 평활화하고 착색하는 것을 모두 포함한다. 마무리 매체는 부품 마무리 장치에 로딩된다(단계 151). 부품 마무리 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 유사할 수 있다. 매체는 부품의 표면을 마모시키는 작은 고체 입자로 구성된다. 적합한 마무리 매체의 일례는 UPM1이지만, 다른 적합한 마무리 매체가 사용될 수 있다. 선택적으로, 이 실시형태에 있어서, 건조(스타터) 착색제가 매체에 첨가된다(단계 152). 한 실시형태에 있어서, 건식(스타터) 착색제는 건조 분말 산성 염료(또는 잉크)이다. 한 실시형태에 있어서, 40g의 건조(스타터) 착색제가 매체에 첨가된다. 부품 마무리 장치는 매체와 스타터 착색제를 혼합하도록 동작된다(단계 153). 다음으로, 액체 착색제가 매체에 첨가된다(단계 154). 이 실시형태에 있어서, 액체 착색제는:
에나멜 유성 또는 수성 도료 5%∼40%,
글리콜에테르 25%∼75%,
수지 1%∼20%, 및
산성 염료 1%∼20%로 구성된다.
보다 구체적으로, 한 실시형태에 있어서, 40g의 액체 착색제가 첨가된다. 한 실시형태에 있어서, 액체 착색제는:
도료 125g(26중량%),
부틸카비톨(글리콜에테르) 267g(56중량%),
본도(수지) 50g(10중량%), 및
흑색 산성 염료 40g(8중량%)로 구성된다.
다음으로, 부가적으로 제조된 부품(들)은 부품 마무리 장치에 있어서의 매체에 첨가된다(단계 155). 부품 마무리 장치는 매체를 교반하여 부품을 평활화하고 착색하도록 동작된다(단계 156). 선택적으로, 추가 착색제가 마무리 공정 동안 매체에 첨가될 수 있다(단계 157). 추가 착색제는 1회 이상 첨가될 수 있다. 부품은 소망하는 최종 수준으로 평활화되고 착색된다(단계 158). 부품이 소망하는 최종 수준으로 평화화되고 착색된 후, 부품을 부품 마무리 장치로부터 제거한다(단계 159).
다양한 상이한 착색제가 부품 마무리 장치(100)에 사용될 수 있다. 착색제는 산성계 또는 비산성계일 수 있다. 사용될 수 있는 착색제의 한 유형은 아조산 염료이다. 다른 착색제로는 RIT 염료, 도료, 잉크, 인디아 잉크, 탄소계 잉크, 안료 및 스테인을 들 수 있다. 부품 마무리 장치에 사용되는 착색제는 적색, 흑색, 회색, 청색, 황색, 녹색, 주황색 등을 포함한 다양한 상이한 색상일 수 있다. 부품 마무리 장치에 사용하기 위해 선택한 착색제의 색상은 부품 마무리 장치에 배치되기 전의 부품의 색상(즉, 부품을 인쇄하는 재료의 색상)을 고려한다. 상술한 바와 같이, 착색제는 도료, 글리콜에테르, 수지 및 산성 염료로 구성된 조성물일 수 있다. 도료는 Rustoleum® 흑색 반광택 에나멜 도료와 같은 에나멜 유성 도료일 수 있다. 대안적으로, 수성 도료, 비에나멜 도료 또는 플랫 흑색 도료와 같은 다른 유형의 도료가 사용될 수 있다. 수지는 본도(Bondo) 수지, 또는 폴리에스테르 마무리 수지 또는 에폭시 수지와 같은 다른 유형일 수 있다. 산성 염료는 블랙 자카드 산성 염료, 또는 대안적으로 블랙 인디언 잉크, RIT 분말 또는 액체 염료, 또는 블랙 타투 잉크일 수 있다.
부품 마무리 장치는 적층식 제조에 의해 제작된 금속 부품을 착색 및 평활화하기 위해 사용될 수 있다. 금속 부품의 경우, 부품의 표면은 착색제를 도포하기 전에 부동태화될 수 있다. 금속 부품의 경우, 부품에 착색제를 적용하는 데 도움이 되도록 금속 부품 상의 임의의 산화물층을 제거하기 위해 착색제를 첨가하기 전 또는 후에 산이 적용될 수 있다.
일례에 있어서, 부품이 착색되고 또한 평활화되는 기간 동안, 부품은 대략 60~70℃의 온도에서 유지된다. 주변 실온을 포함한, 더 높고 더 낮은 대안적인 온도 범위가 사용될 수 있다.
일례에 있어서, 옥살산, D-리모넨, 및 디펜텐을 포함한 다른 화학물질, 세제 또는 용액이 착색 및 평활화 공정에 첨가될 수 있다.
부품 마무리 장치의 동작
도 5는 도 1 및 도 2의 부품 마무리 장치의 실시형태의 동작 166의 공정에서 수행되는 단계를 도시한다. 이 공정에 있어서, 오퍼레이터는 제어 패널(10)(도 2)을 사용하여 부품을 마무리하기 위한 파라미터를 입력한다(단계 168). 온보드 컴퓨터(29) 상에서 가동되는 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 파라미터를 입력하기 위한 제어 패널(10) 상의 사용자 인터페이스를 통해 프롬프트를 제공하도록 할 수 있다. 이들 특성은 마무리되는 부품에 대한 특성을 포함할 수 있다. 이들 특성은 소망하는 부품의 마무리 특성을 포함할 수 있다. 이들은 마무리된 부품의 소망하는 평활도 및 마무리된 부품의 소망하는 색상을 포함할 수 있다. 또한, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 부품을 구성하는 재료, 부품의 크기, 부품의 기하학적 구조, 부품을 제조한 프린터의 모델뿐만 아니라 부품에 대한 기타 정보와 같은 부품의 다른 특성에 대한 입력을 얻게 한다. 이 정보는 제어 패널(10)의 사용자 인터페이스를 통해 오퍼레이터로부터 얻을 수 있다. 대안적으로, 이 정보는 부품에 대한 이들 특성을 결정할 수 있는 부품 마무리 장치(100)와 관련된 센서와 같은 다른 소스로부터 얻을 수 있다. 이러한 센서는 이미지 인식 프로그래밍에 이미지를 제공하는 카메라를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이들 특성은 부품을 제조한 프린터 기계로부터의 데이터 전송으로 얻을 수 있다. 다른 대안에 있어서, 이들 특성은 적층식으로 제조된 부품과 관련된 라벨링 또는 사양 시트로부터 얻을 수 있다. 또한, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 부품 마무리 장치 특성에 대한 입력을 얻게 한다. 이들 부품 마무리 장치 특성은 부품 마무리 장치(100)에 의해 사용되는 기술, 장치(100)에 의해 사용되는 매체(44)의 유형, 사용되는 착색제, 사용되는 세제 및/또는 윤활제뿐만 아니라 기타 특성을 포함한다. 부품 마무리 장치 특성에 대한 정보는 오퍼레이터로부터 얻을 수 있다. 대안적으로, 부품 마무리 장치 특성에 대한 정보는 부품 마무리 장치와 관련된 센서에 의해 얻을 수 있다. 이들 특성 중 일부는 미리 저장될 수 있다. 예를 들면, 처리에 대한 특성은 이전 동작으로부터의 프로그래밍에 의해 저장될 수 있어서, 동일한 기술, 매체, 착색제 및 세제가 장치에서 사용되는 한 재입력할 필요가 없다.
프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 파라미터를 얻게 한 후, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(39)가 특성을 레시피 데이터베이스(37) 내의 공지된 레시피와 비교하게 한다(단계 169). 공지된 레시피는 공지된 처리 특성을 사용하여 다양한 공지된 생성된 특성을 갖는 적층식으로 제조된 부품이 소망하는 마무리 특성을 얻도록 부품 마무리 장치(100)를 동작시키기 위한 동작 파라미터 또는 공식을 제공한다.
컴퓨터(29)는 주어진 부품 특성 및 처리 특성을 갖는 부품의 소망하는 마무리를 얻기 위해 레시피 데이터베이스 내에서 일치하는 것을 발견하면, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 장치(100)를 동작시켜 매칭 레시피에 따라 부품을 마무리하게 한다(단계 170 및 172). 일 실시형태에 있어서, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 부품, 마무리 및 처리 특성에 대해 정확히 일치하는 레시피를 찾는 것을 요구하지 않는다. 공지된 각 레시피는 특성 중 하나 이상과 관련된 허용 오차를 가질 수 있다. 대안적으로, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가, 오퍼레이터에 의해 일치하는 레시피를 찾기 위한 허용 오차 수준을 지정할 수 있게 한다. 오퍼레이터는 특성에 대한 파라미터를 입력하기 전 또는 후에 이 허용 오차 수준을 지정할 수 있다.
컴퓨터(29)가 일치하는 것을 찾지 못한 경우, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 새로운 레시피를 계산하게 한다(단계 170 및 174). 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 공지된 레시피에 포함된 정보뿐만 아니라 부품 및 처리에 대한 다른 정보에 기초하여 새로운 레시피를 계산하게 한다. 새롭게 계산된 레시피를 출력한 다음, 소망하는 마무리를 제공하도록 장치를 동작하는 데 사용된다(단계 176 및 172).
적층식으로 제조된 부품의 소망하는 마무리 특성을 얻기 위해 컴퓨터(29)에 의해 결정된 레시피는, 소망하는 마무리를 얻기 위해 착색제 없이 부품 마무리 장치를 동작하는 기간 및 교반 수준, 착색제 첨가 시기, 및 착색제를 첨가한 후 부품 마무리 장치를 동작하는 기간 및 교반 수준에 대한 정보를 포함한다. 또한, 레시피는 추가할 착색제의 양, 모든 착색제를 한 번에 모두 추가할지 또는 부분적으로 착색제를 추가할지의 여부, 및 부분적으로 추가한다면 그 부분의 크기 및 타이밍에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 레시피에는 온도, 습도 등에 대한 정보도 포함될 수 있다.
평활도 및 색상에 대한 소망하는 마무리 특성으로 적층식으로 제조된 부품을 마무리하기 위해 부품 마무리 기계를 동작하기 위한 레시피를 사용하는 것 이외에도, 프로그래밍 소프트웨어(35)는 컴퓨터(29)가 레시피 데이터베이스(37)에서 선택된 레시피에 대한 정보를 저장하게 한다(단계 178). 사용된 레시피가 단계 174에서 프로그래밍에 의해 계산된 새로운 레시피인 경우, 새로운 레시피가 레시피 데이터베이스에 추가되어 그 안의 정보가 향후에 유사한 부품을 동일한 소망하는 마무리 특성으로 마무리하는 데 사용될 수 있다. 사용된 레시피가 레시피 데이터베이스(37)에 이미 존재하는 레시피이면, 레시피가 사용되었던 정보는 품질, 신뢰성, 경향, 이력 등을 평가할 때 지원하기 위해 저장된다.
대안적인 실시형태
도 6은 부품 마무리 장치의 대안적인 실시형태(180)를 도시한다. 도 6의 실시형태는 착색제 공급 라인(27)이 분무 노즐(22)에 연결되는 것을 제외하고는 도 2에 도시된 실시형태와 유사하다. 본 실시형태에 있어서, 착색제는 매체(44)와 동일한 노즐(22)을 통해 분배된다. 도 6의 실시형태는 도 1 및 도 2의 실시형태와 유사하게 동작한다.
도 7은 표면 마무리 장치(500)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 도 7의 실시형태(500)는 적층식으로 제조된 부품을 평활화하고 착색한다. 도 1 및 도 2의 실시형태와 비교하여, 도 7의 실시형태는 적층식으로 제조된 부품을 평활화하기 위해 다른 기술을 사용한다. 일례로서, 도 7의 표면 마무리 장치(500)는 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품의 표면을 평활화하기 위한 TAF(Thermal Atomized Fusilade) 기술을 사용할 수 있다. 표면 마무리 장치(500)는 본원에 개시된 것을 제외하고는 2018년 12월 4일자로 출원된 미국 특허출원공개 US20190176403에 개시된 표면 마무리 장치와 유사하다. 표면 마무리 장치(500)는 미국 뉴욕주 버팔로 소재의 PostProcess Technologies, Inc.에 의해 제조된 DECI DUO 기계와 유사할 수 있다.
도 7에 있어서, 부품 마무리 장치(500)는 적층식 제조 부품("AM 부품")(519)으로부터 원치않는 지지 재료를 제거하는 동시에, AM 부품(519)의 구축 재료의 표면 마무리를 평활화하기 위해, 현탁된 고체 매체 유체("SSM 유체")(507)를 사용한다. SSM 유체(507)는 액체 매체에 현탁된 및/또는 액체 매체에 의해 운반되는 작은 고체 입자를 갖는 액체 매체이다. 입자는 마모를 촉진하여 지지 재료를 제거하고 및/또는 AM 부품 표면을 평활화하기 위해 선택되고 포함될 수 있다. AM 부품(519)은 장치(500)의 분무 챔버(525) 내에서 턴테이블(522)과 같은 플랫폼 상에 배치된다. AM 부품(19)을 평활화하기 위한 SSM 유체(507)는 AM 부품(519)의 상방 및 측부에 위치된 노즐(528)을 통해 분무된다. SSM 유체(507)는 턴테이블(522) 하방에 위치한 탱크(531)로부터 공급될 수 있다. 매체 펌프(537)는 SSM 유체(507)를 탱크(531)로부터 파이프, 튜브 및/또는 호스와 같은 유체 도관(543A)을 통해 노즐(528)로 인출하여, 강제 공기와 함께 SSM 유체(507)가 AM 부품(519)에서 노즐(528) 밖으로 분무되게 한다. 그 다음, SSM 유체(507)는 탱크(531) 내로 다시 수집되고, SSM 유체(507)는 재활용될 수 있고, 즉 탱크(531)로부터 인출되고, 노즐(528)로 펌핑되고, AM 부품(519)에 다시 분무될 수 있다.
이 실시형태에 있어서, 착색제는 투여 기구(582)를 사용하여 첨가된다. 투여 기구(582)는 탱크(531)에 연결된다. 부품 마무리 장치(500)는 포트(579A)를 통해 물, 포트(579B)를 통해 지지 재료 용제, 포트(579C)를 통해 소포제, 및 포트(579E)를 통해 착색제 공급 탱크(25)로부터의 착색제를 각각에 공급하기 위한 탱크 포트(579)를 포함한다. 또한, 부품 마무리 장치(500)는 노즐(528)을 동작하고 및/또는 탱크(531) 내의 SSM 유체(507)에 고체 매체 입자를 현탁된 상태를 유지하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있는 압축 공기를 공급하기 위한 포트(579D)를 포함할 수 있다. 투여 기구(582)는 이들 유체를 탱크(531) 내로 자동으로 분배한다. 도 7의 부품 마무리 장치(500)의 실시형태의 동작은 도 4 및 도 5와 관련하여 기재된 동작과 유사할 수 있다.
도 8은 부품 마무리 장치(600)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 도 8의 실시형태(600)는 적층식으로 제조된 부품을 평활화하고 착색한다. 도 1 및 2 또는 도 7의 실시형태와 비교하여, 도 8의 실시형태(600)는 적층식으로 제조된 부품을 평활화하기 위해 상이한 기술을 사용한다. 일례로서, 도 8의 표면 마무리 장치(600)는 적층식 제조 공정으로 제작된 부품의 표면을 평활화하기 위해 체적 속도 분산("VVD") 기술을 사용할 수 있다. 부품 마무리 장치(600)는 본원에 개시된 것 이외에는 2018년 12월 26일자로 출원된 미국 특허출원공개 US20190202126에 개시된 부품 마무리 장치와 유사하다. 부품 마무리 장치(600)는 미국 뉴욕주 버팔로 소재의 PostProcess Technologies, Inc.에 의해 제조된 BASE 및 DECI 기계와 유사할 수 있다.
도 8에 있어서, 하나 이상의 적층식으로 제조된 부품(610)은 챔버(616) 내의 플랫폼 또는 트레이(613) 상에 배치된다. 지지 재료를 용해 및/또는 침식하고 표면을 마무리하기 위한 유체(622)가 부품(610)의 아래 및 상방에 위치한 노즐(625)을 통해 분무(610)에 분무된다. 유체(622)는 상부측이 개방된 탱크(631)로부터 공급된다. 탱크(631)는 노즐(625) 하방에 위치된다. 펌프(633)는 노즐(625)에 연결된 일련의 파이프(650)를 통해 탱크(631)로부터 유체(622)를 인출하여, 유체(622)가 부품(610)에 분무되게 한다. 유체(622)는 유체(622)가 폐쇄 루프 시스템에서 장치(600)를 통해 다시 재활용되는 탱크(631) 내로 다시 수집된다.
탱크(631)는 오퍼레이터에 의해 설정된 또는 오퍼레이터가 선택할 옵션을 갖는 주어진 동작 레시피와 관련하여 미리 저장될 수 있는 파라미터에 기초하여 유체(622)로 자동으로 충전될 수 있다. 이를 위해, 부품 마무리 장치(600)는 물, 지지 재료 용제(세제라고도 함), 착색제 및 소포제 공급물을 각각 공급하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 물은 시설의 상수도(619) 또는 저장소 또는 기타 저장 탱크로부터 공급될 수 있다. 용제 및 소포제는 호스(662) 또는 다른 도관에 의해 장치에 연결된 버킷(656)과 같은 그 자신의 저장소 또는 저장 탱크로부터 각각 공급될 수 있다. 착색제는 착색제 공급 탱크(25)로부터 공급된다. 용제, 소포제 및 착색제 각각을 위한 호스(662)는 탱크(631) 내로 이러한 유체를 자동으로 분배하기 위한 수력 펌프와 같은 기구에 연결될 수 있다. 도 8의 부품 마무리 장치(600)의 실시형태의 동작은 도 4 및 도 5와 관련하여 기재된 동작과 유사할 수 있다.
도 9는 표면 마무리 장치(700)의 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 도 9의 실시형태(700)는 적층식으로 제조된 부품을 평활화하고 착색한다. 도 1 및 도 2, 도 7 또는 도 8의 실시형태와 비교하여, 도 9의 실시형태는 적층식으로 제조된 부품을 평활화하기 위해 다른 상이한 기술을 사용한다. 일례로서, 도 9의 표면 마무리 장치(700)는 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품의 표면을 평활화하기 위해 SVC(Submersed Vortex Cavitation) 기술을 사용할 수 있다.
표면 마무리 장치(700)는 본원에 개시된 것 이외에는 2017년 6월 1일자로 출원된 미국 특허출원공개 US20170348910에 개시된 표면 마무리 장치와 유사하다. 표면 마무리 장치(700)는 미국 뉴욕주 버팔로 소재의 PostProcess Technologies, Inc.에 의해 제조된 DEMI 또는 CENT1 표면 마무리 장치와 유사할 수 있다.
도 9를 참조하면, 측단면도는 부품 마무리 장치(700)의 다양한 구성요소를 도시한다. 부품(740)은 덮개(도시되지 않음)를 통해 부품 마무리 장치(700) 내에 배치되고, 여기서 부품(740)은 배출 탱크(716)로 들어간다. 배출 탱크(716)는 펌프(도시되지 않음)의 활성화에 대응하여 투입 탱크(718)로부터 순환적으로 유동하는 액체 덩어리(728)로 충전되어 있고, 액체 덩어리(728)를 탱크 매니폴드(714)로부터 압력 하에 유동시킨다. 초음파 발생기(770)는 배출 탱크(716) 하방에 도시되어 있다.
도 9의 실시형태에 있어서, 액체 덩어리(728)는 세제일 수 있고, 펌프를 통해 투입 탱크(718)의 하부 영역으로부터 다중 매니폴드(714)를 통해 배출 탱크(716)로 펌핑되어, 배출 탱크(716) 내에서 유압 및 회전 유동을 생성한다. 착색제는 착색제 공급 탱크(25)로부터 공급된다. 공급 라인(762)은 착색제가 액체 덩어리(728)에 첨가될 수 있도록, 착색제를 투입 탱크(718)에 자동으로 분배하기 위해 착색제 공급 탱크(25)를 투입 탱크(718)에 연결한다.
탱크 매니폴드(714)의 세트를 통과하는 액체 덩어리(728)의 유동은 일반적으로 액체 덩어리(728)가 와류를 형성하고, 부품(740)이 일반적으로 액체 덩어리(728)의 표면에 이르지 않도록 회전한다. 매니폴드(714)의 위치 및 매니폴드(714)로부터 생성된 액체 덩어리(728)의 유동 방향은 액체 덩어리(728)의 표면과 배출 탱크(716)의 저부 및 측면 사이에 부분을 현수시키는 와류를 생성한다. 부품을 평활화하고 착색하기 위한 도 9의 부품 마무리 장치(700)의 실시형태의 동작은 도 4 및 도 5와 관련하여 기재된 동작과 유사할 수 있다.
다른 대안적인 실시형태에 있어서, 적층식으로 제조된 부품을 평활화하기 위해 사용되는 매체 그 자체는 적층식으로 제조된 부품이 매체에 의해 평활화될 때 방출되는 착색제를 포함할 수 있다. 상기 실시형태에 있어서, 소망하는 최종 색상은 적층식으로 제조된 부품에 의해 흡수되는 착색제를 희석하도록 평활화 공정 동안 액체를 첨가함으로써 얻어질 수 있다.
추가의 대안적인 실시형태.
하나의 대안적인 동작 모드에서, 오퍼레이터는 소망하는 색상을 얻기 위해 어떤 착색제를 사용해야 하는지 미리 알지 못한다. 이 동작 모드에서는 오퍼레이터는 어떤 착색제를 사용할지를 조언받기 위해 부품 마무리 장치의 프로그래밍에 질문한다. 어떤 착색제를 사용할지 조언을 받은 후, 오퍼레이터는 적절한 착색제로 착색제 공급 탱크(25)를 충전한다.
도 10은 적층식으로 제조된 부품을 표면 마무리하기 위해 부품 마무리 장치(100)를 사용하는 공정(800)의 대안적인 실시형태의 단계를 도시한다. 마무리되지 않은 적층식으로 제조된 부품은 부품 마무리 장치에 배치된다(단계 802). 이 대안적인 실시형태에 있어서, 부품 마무리 장치는 착색제 없이 부품의 표면이 중간 수준의 평활도(Ra = X)로 평활화하도록 동작된다(단계 804). 그 다음, 착색제가 부품 마무리 장치의 매체에 첨가된다(단계 806). 부품 마무리 장치(100)는 착색제를 매체에 포함시키면서, 적층식으로 제조된 부품의 표면을 계속 평활화하도록 동작된다(단계 808). 부품의 표면이 소망하는 평활도이고, 부품이 소망하는 색상이면, 부품 마무리 장치가 정지된다(단계 810). 부품을 부품 마무리 장치로부터 제거된다(단계 812).
도 10의 실시형태에 있어서, 소망하는 색상과 평활도로 부품을 마무리하기 위해, 착색제 첨가 전의 평활화 공정의 지속시간이 결정되고, 착색제 첨가 후의 평활화 공정의 지속시간이 결정된다. 마무리 탱크 내의 매체에 착색제를 첨가하면, 착색제가 부품의 표면에 부착되거나 부품의 표면 내에 부착된다. 착색제는 부품의 표면 상에 남아 있거나 또는 부품 표면 내로 흡수될 수 있다. 그러나, 평활화 공정은 부품으로부터 재료를 제거한다. 따라서, 이 동작의 실시형태에 있어서, 착색제가 평활화 공정 동안 제거될 재료에 부착될 것이기 때문에, 평활화의 초기 단계에서는 착색제를 첨가하는 것이 불필요할 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 착색제는 부품의 최종 표면이 착색제에 노출될 수 있는 단계에서 표면 평활화 공정에 첨가된다.
도 10의 실시형태에 있어서, 또한 착색제를 첨가하기 전과 후의 평활화 공정의 지속기간을 결정하는 것은 다양한 특성을 고려한다. 이러한 하나의 특성은 소망하는 최종 색상이다. 예를 들면, 소망하는 색상 또는 색포화도를 얻기 위해서, 부품은 지정된 기간 동안 착색제에 노출될 필요가 있을 수 있다.
또한, 이 실시형태에 있어서, 착색제 첨가 전과 후의 평활화 공정의 지속시간은, 부품이 착색제에 노출될 필요가 있는 시간의 양이 주어진다면, 마무리된 부품의 소망하는 평활도를 얻기 위해 필요한 교반 수준을 고려한다. 일례로서, 장치는 착색제가 첨가되기 전에 더 높은 교반 수준에서 동작될 수 있다. 더 높은 교반 수준에서 장치를 동작하면 원하지 않는 재료가 더 빨리 제거된다. 그러나, 부품이 정해진 기간 동안 착색제에 노출되어야 하는 경우, 부품이 소망하는 최종 색상으로 착색되는 동시에 부품이 소망하는 평활도의 수준으로 평활화되도록, 부품의 교반 수준은 착색에 필요한 시간과 일치하도록 저감될 수 있다. 제 2 기간(즉, 부품이 평활화되고 착색되는 시간)의 지속기간은, 부품이 동시에 평활화되고 착색될 것이라는 점을 고려하면, 소망하는 평활도를 얻는 시간과 소망하는 색상을 얻는 시간이 일치하도록 결정된다. 제 1 기간(즉, 부품이 착색제 없이 평활화되는 시간)의 지속기간은, 착색제를 존재시키면서 더욱 평활화하는 것으로 소망하는 평활도와 소망하는 색상 둘 다가 동시에 얻어지도록, 부품을 중간 수준의 평활도로 평활화하도록 결정된다.
도 10에 기재된 대안에 있어서, 부품 마무리 장치는 부품이 마무리 탱크에 있을 때의 부품의 특성을 검출할 수 있는 하나 이상의 부품 센서를 포함할 수 있다. 센서는 부품 마무리 장치가 부품의 표면을 평활화하기 위해 동작되는 동안에 부품의 평활도를 감지하도록 동작한다. 부품 센서는 부품의 표면이 평활화되거나 또는 원하지 않는 지지 재료가 제거되는 동안에 부품의 이미지를 얻는 카메라를 포함할 수 있다. 카메라의 출력은 부품의 표면의 평활도를 결정하기 위해 부품의 이미지를 분석하는 이미지 인식 소프트웨어에 제공된다. 카메라 대신에, 초음파 센서 또는 라이다(lidar)와 같은 다른 유형의 센서가 사용될 수 있다. 부품의 표면이 제 1 지정된 평활도인 Ra=X이도록 결정되면, 착색제 노즐을 통해 마무리 탱크에 착색제를 첨가함으로써 착색제가 부품에 적용된다. 마무리 공정은 소망하는 마무리 특성이 얻어질 때까지 부품이 평활화되고 착색되는 동안 계속된다.
도 10에 기재된 실시형태에 있어서, 부품이 마무리되는 동안 부품의 평활도를 결정하기 위해 마무리 탱크와 관련된 센서를 갖는 대신에, 소망하는 중간 수준의 평활도가 얻어졌는지 여부를 결정하기 위해 오퍼레이터가 부품을 육안으로 검사할 수 있다. 이 대안에 있어서, 마무리 공정을 일시적으로 중지하고, 부품을 마무리 탱크에서 꺼내고, 육안으로 검사할 수 있다. 그 다음, 착색제를 첨가하고 평활화 공정을 계속할지, 또는 소망하는 중간 수준의 평활도가 얻어질 때까지 착색제를 첨가하지 않고 평활화 공정을 계속할지의 결정이 이루어질 수 있다.
도 11은 적층식으로 제조된 부품을 표면 마무리하기 위한 공정(820)의 또 다른 대안적인 실시형태를 도시한다. 도 11에서의 공정(820)은 도 4에 도시된 공정과 유사하다. 도 11에 도시된 공정은 선택적으로 추가 착색제를 첨가한다는 점에서, 도 11에 도시된 공정은 도 4에 도시된 공정과 상이하다. 도 11의 공정(820)에 있어서, 마무리되지 않은 적층식으로 제조된 부품은 부품 마무리 장치에 배치된다(단계 822). 부품 마무리 장치가 도 1 및 도 2에 도시된 장치와 유사한 경우에는, 매체가 부품 마무리 장치에 이미 첨가되어 있다. 착색제는 부품 마무리 장치의 매체에 첨가되거나(단계 824), 또는 대안적으로 착색제는 마무리되지 않은 적층식으로 제조된 부품이 부품 마무리 장치에 배치되기 전에 첨가될 수 있다. 부품 마무리 장치는 적층식으로 제조된 부품의 표면을 평활화하고 착색하도록 동작된다(단계 826). 중간 단계에서, 추가 착색제를 첨가할지의 여부가 결정된다(단계 828). 상기 결정은 부품을 육안으로 검사하는 오퍼레이터에 의해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 이 결정은, 마무리되고 착색되는 부품의 특성을 검출하는 센서로부터 입력을 수신하는 부품 마무리 장치와 관련된 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 이루어질 수 있다. 또 다른 대안에 따르면, 부품을 마무리하고 착색하는 데 사용되는 레시피에 따라 자동적으로 결정이 이루어질 수 있다. 추가 착색제를 첨가하기로 결정되면, 추가 착색제가 첨가된다(단계 828 및 830). 그 다음, 공정은 부품을 평활화하는 단계로 되돌아간다(단계 826). 그 다음, 이 부품은 추가 착색제를 추가할지의 여부가 다시 결정되는 시점인 또 다른 중간 단계까지 평활화된다(단계 828). 추가 착색제가 다수 회 첨가될 수 있다. 추가 착색제를 첨가하지 않기로 결정되면, 부품이 최종 수준의 평활도까지 평활화된다(단계 828 및 832). 평활화 공정이 중지되고(단계 834), 부품이 마무리 장치로부터 제거된다(단계 836).
도 12는 부품을 평활화하고 착색하기 위한 부품 마무리 장치를 사용한 후, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 부품 마무리 장치를 세척하기 위한 공정(850)을 도시한다. 예를 들면, 도 12의 공정(850)은 도 4에 도시된 공정(150), 도 10에 도시된 공정(800), 또는 도 11에 도시된 공정(820)을 사용한 후에 사용될 수 있다. 또한, 공정(850)은 부품 마무리 장치에 사용된 매체를 세척하기 위해 사용될 수 있다. 도 12의 공정(850)은 평활화되고 착색된 부품이 부품 마무리 장치로부터 제거된 후 시작된다(단계 852). 이 공정(850)에서, 매체는 여전히 부품 마무리 장치에 잔존한다. 다음에, 부품 마무리 장치에 물을 첨가한다(단계 854). 일 실시형태에 있어서, 대략 2갤런의 물이 부품 마무리 장치에 첨가된다. 대안적으로, 다른 양의 물 또는 다른 적합한 유체가 사용될 수 있다. 다음에, 부품 마무리 장치가 동작되고, 즉 매체가 부품 마무리 장치의 마무리 탱크 내에서 순환적으로 유동하게 된다(단계 856). 일 실시형태에 있어서, 매체는 대략 5분 동안 부품 마무리 장치 내에서 유동하게 된다. 대안적으로, 매체는 다른 지속기간 동안 유동될 수 있다. 그 다음, 부품 마무리 장치는 매체가 부품 마무리 장치의 마무리 탱크 내에서 유동하는 것을 중지하도록 동작한다(단계 858). 다음에, 부품 마무리 장치의 마무리 탱크로부터 물을 배수한다(단계 860). 물을 첨가하는 단계(단계 854), 매체를 유동시키는 단계(단계 856), 매체의 유동을 중지하는 단계(단계 858), 및 물을 배수하는 단계(단계 860)를 5~6회 반복한다(단계 862). 물을 첨가하는 단계, 매체를 유동시키는 단계, 매체의 유동을 중지하는 단계, 물을 배수하는 단계(단계 848)를 5~6회 반복한 후에 공정이 완료된 것으로 간주된다(단계 864). 부품 마무리 장치는 더욱 부품을 평활화하고 착색하기 위해 다시 사용되도록 준비된다.
본 발명의 세부사항을 제공하는 후술하는 진술은 상기 기재된 본 발명의 양태의 일부를 요약한 것으로 볼 수 있다.
진술 1("S1"). 부품의 표면을 평활화하는 단계; 및
부품의 표면을 평활화하면서 부품을 착색하는 단계를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품의 표면 마무리 방법.
진술 2("S1"). S1에 있어서, 부품의 표면을 계속 평활화하면서 부품을 착색하기 전에, 부품을 착색하지 않고 제 1 지속기간 동안 부품의 표면을 평활화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 3("S3"). S2에 있어서, 제 1 지속기간 후에 착색제가 첨가되는 방법.
진술 4("S4"). S2 또는 S3에 있어서, 제 1 지속기간 동안의 평활화 속도는 부품을 착색하면서 평활화하는 속도와는 다른 방법.
진술 5("S5"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 착색 단계는 착색제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 6("S6"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 착색제는:
에나멜 유성 또는 수성 도료 5중량%∼40중량%,
글리콜에테르 25중량%∼75중량%,
수지 1중량%∼20중량%, 및
염료 또는 잉크 1중량%∼20중량%를 포함하는 방법.
진술 7("S7"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 착색제는:
도료 26중량%,
부틸카비톨 56중량%,
본도 수지 10중량%, 및
흑색 산성 염료 8중량%를 포함하는 방법.
진술 8("S8"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 소망하는 평활도 및 소망하는 색상은 거의 동시에 발생하는 방법.
진술 9("S9"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 평활화하는 단계는 고체 입자의 매체 중에서 부품을 연마하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 10("S10"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 평활화하는 단계는 부품의 상방에 위치된 노즐로부터 고체 입자가 비말 동반된 액체의 흐름을 부품에 분무하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 11("S11"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 평활화하는 단계는 부품의 상방과 하방에 위치한 노즐로부터 액체 흐름을 부품에 분무하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 12("S12"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 평활화하는 단계는 액체 와류 중에서 부품을 연마하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 13("S13"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 소망하는 평활도 및 색상으로 부품을 마무리하기 위한 레시피를 선택하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 14("S14"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 부품은 금속 부품이고, 상기 방법은 금속 부품의 산화물층을 부품을 착색하기 전에 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 15("S15"). 진술 S14에 있어서, 금속 부품의 산화물층은 산을 적용함으로써 제거되는 방법.
진술 16("S16"). 선행하는 진술 중 어느 하나에 있어서, 부품을 착색하면서 추가 착색제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
진술 17("S17"). 고체 매체에 의한 마모에 의해 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 탱크; 및
탱크 내의 고체 매체에 착색제를 분배하기 위한, 탱크에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
진술 18("S18"). 부품의 상방에 위치한 노즐로부터 고체 입자가 비말 동반된 액체의 분무에 의해 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 챔버; 및
챔버 내의 부품에 착색제를 분배하기 위한, 챔버에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
진술 19("S19"). 부품의 상방 및 하방에 위치한 노즐로부터의 액체의 분무에 의해 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 챔버; 및
챔버 내의 부품에 착색제를 분배하기 위한, 챔버에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
진술 20("S20"). 액체 와류 중에서 부품을 연마함으로써 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 탱크; 및
탱크 내의 액체 와류에 착색제를 분배하기 위한, 탱크에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
진술 21("S21"). 부품 마무리 장치가 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 평활화함과 아울러, 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 착색하기 위해 사용된 후, 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 마무리하기 위해 사용된 부품 마무리 장치를 세척하는 방법으로서, 상기 방법은:
적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품이 평활화 및 착색된 후 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 제거한 후에, 매체에 세정액을 첨가하는 단계로서, 상기 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품은 평활화되어 있고 또한 매체에 첨가된 착색제에 의해 착색되어 있는 단계;
부품 마무리 장치 내에서 매체가 일정 지속기간 동안 유동하도록 부품 마무리 장치를 동작시키는 단계;
부품 마무리 장치로부터 세정액을 배수하는 단계; 및
상기 세정액을 첨가하는 단계, 부품 마무리 장치 내에서 매체가 일정 지속기간 동안 유동하도록 부품 마무리 장치를 동작시키는 단계, 및 세정액을 배수시키는 단계를 반복함으로써, 부품 마무리 장치가 세척되는 단계를 포함하는 부품 마무리 장치의 세척 방법.
진술 22("S22"). 적층식으로 제조된 부품을 착색하면서 적층식으로 제조된 부품의 표면을 평활화하는 마무리 공정을 위한 착색제용 조성물로서,
에나멜 유성 또는 수성 도료 5중량%∼40중량%,
글리콜에테르 25중량%∼75중량%,
수지 1중량%∼20중량%, 및
염료 또는 잉크 1중량%∼20중량%를 포함하는 마무리 공정을 위한 착색제용 조성물.
진술 23("S23"). 진술 22에 있어서,
도료 26중량%,
부틸카비톨 56중량%,
본도 수지 10중량%, 및
흑색 산성 염료 8중량%를 추가로 포함하는 조성물.
진술 24("S24"). 진술 22에 있어서, 상기 에나멜 유성 또는 수성 도료는 Rustoleum® 흑색 반광택 에나멜 도료, 비에나멜 도료, 및 플랫 흑색 도료 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
진술 25("S25"). 진술 22에 있어서, 상기 수지는 본도 수지, 폴리에스테르 마무리 수지, 및 에폭시 수지 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
진술 26("S26"). 진술 22에 있어서, 상기 염료는 흑색 자카드 산성 염료, 흑색 인디언 잉크, RIT 분말, 액체 염료, 및 흑색 타투 잉크 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
본 개시는 소정의 바람직한 실시형태를 참조하여 기재되었지만, 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에 의해 인식될 것이다. 본 출원인이 상기 설명되고 첨부 도면에 예시된 특정 세부사항으로 제한하려는 의도가 없다는 것은 이해되어야 한다.

Claims (26)

  1. 부품의 표면을 평활화하는 단계; 및
    부품의 표면을 평활화하면서 부품을 착색하는 단계를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품의 표면 마무리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품의 표면을 계속 평활화하면서 부품을 착색하기 전에, 상기 부품을 착색하지 않고 제 1 지속기간 동안 부품의 표면을 평활화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지속기간 후에 착색제가 첨가되는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지속기간 동안의 평활화 속도는 상기 부품을 착색하면서 평활화하는 속도와는 다른 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 착색 단계는 착색제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 착색제는:
    에나멜 유성 또는 수성 도료 5중량%∼40중량%,
    글리콜에테르 25중량%∼75중량%,
    수지 1중량%∼20중량%, 및
    염료 또는 잉크 1중량%∼20중량%를 포함하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 착색제는:
    도료 26중량%,
    부틸카비톨 56중량%,
    본도 수지 10중량%, 및
    흑색 산성 염료 8중량%를 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    소망하는 평활도 및 소망하는 색상은 거의 동시에 발생하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 평활화하는 단계는 고체 입자의 매체 중에서 상기 부품을 연마하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 평활화하는 단계는 상기 부품의 상방에 위치된 노즐로부터 고체 입자가 비말 동반된 액체의 흐름을 상기 부품에 분무하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 평활화하는 단계는 상기 부품의 상방과 하방에 위치한 노즐로부터 액체 흐름을 상기 부품에 분무하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 평활화하는 단계는 액체 와류 중에서 상기 부품을 연마하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    소망하는 평활도 및 색상으로 상기 부품을 마무리하기 위한 레시피를 선택하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품은 금속 부품이고, 상기 방법은 상기 금속 부품의 산화물층을 상기 부품을 착색하기 전에 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속 부품의 산화물층은 산을 적용함으로써 제거되는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품을 착색하면서 추가 착색제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. 고체 매체에 의한 마모에 의해 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 탱크; 및
    상기 탱크 내의 고체 매체에 착색제를 분배하기 위한, 상기 탱크에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
  18. 부품의 상방에 위치한 노즐로부터 고체 입자가 비말 동반된 액체의 분무에 의해 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 챔버; 및
    상기 챔버 내의 부품에 착색제를 분배하기 위한, 상기 챔버에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
  19. 부품의 상방 및 하방에 위치한 노즐로부터의 액체의 분무에 의해 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 챔버; 및
    상기 챔버 내의 부품에 착색제를 분배하기 위한, 상기 챔버에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
  20. 액체 와류 중에서 부품을 연마함으로써 부품이 소망하는 평활도로 평활화될 수 있는 탱크; 및
    상기 탱크 내의 액체 와류에 착색제를 분배하기 위한, 상기 탱크에 연결된 착색제 공급부를 포함하는 적층식 제조 공정에 의해 제조된 부품을 마무리하기 위한 장치.
  21. 부품 마무리 장치가 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 평활화함과 아울러, 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 착색하기 위해 사용된 후, 상기 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 마무리하는 데 사용된 부품 마무리 장치를 세척하는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품이 평활화 및 착색된 후 상기 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품을 제거한 후에, 매체에 세정액을 첨가하는 단계로서, 상기 적층식 제조 공정에 의해 제작된 부품은 평활화되어 있고 또한 매체에 첨가된 착색제에 의해 착색되어 있는 단계;
    상기 부품 마무리 장치 내에서 상기 매체가 일정 지속기간 동안 유동하도록 상기 부품 마무리 장치를 동작시키는 단계;
    상기 부품 마무리 장치로부터 상기 세정액을 배수하는 단계; 및
    상기 세정액을 첨가하는 단계, 상기 부품 마무리 장치 내에서 상기 매체가 일정 지속기간 동안 유동하도록 상기 부품 마무리 장치를 동작시키는 단계, 및 상기 세정액을 배수하는 단계를 반복함으로써, 상기 부품 마무리 장치가 세척되는 단계를 포함하는 부품 마무리 장치의 세척 방법.
  22. 적층식으로 제조된 부품을 착색하면서 적층식으로 제조된 부품의 표면을 평활화하는 마무리 공정을 위한 착색제용 조성물로서,
    에나멜 유성 또는 수성 도료 5중량%∼40중량%,
    글리콜에테르 25중량%∼75중량%,
    수지 1중량%∼20중량%, 및
    염료 또는 잉크 1중량%∼20중량%를 포함하는 마무리 공정을 위한 착색제용 조성물.
  23. 제 22 항에 있어서,
    도료 26중량%,
    부틸카비톨 56중량%,
    본도 수지 10중량%, 및
    흑색 산성 염료 8중량%를 추가로 포함하는 조성물.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 에나멜 유성 또는 수성 도료는 Rustoleum® 흑색 반광택 에나멜 도료, 비에나멜 도료, 및 플랫 흑색 도료 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 수지는 본도 수지, 폴리에스테르 마무리 수지, 및 에폭시 수지 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 염료는 흑색 자카드 산성 염료, 흑색 인디언 잉크, RIT 분말, 액체 염료, 및 흑색 타투 잉크 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
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