KR20220088870A - 3d 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

3d 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20220088870A
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이반 가에르
야노쉬 뮌저
프랑크 베대메이어
루돌프 빈트겐스
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라엠페 뫼쓰너 신토 게엠베하
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Abstract

3D 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치 및 방법.
3D 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 본 발명은, 품질을 유지하면서 적용된 자재의 양이 증가될 수 있으며, 적용하는 동안 건설 현장에 작용하고, 입자형 건축 자재를 평활하게 하고 압밀하는 힘이 감소될 수 있는 솔루션을 지정하는 목적을 기반으로 한다. 이 목적은 건설 현장(5) 위에서 이동할 수 있는 장치(1)에, 건설 현장(5)에 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2)을 갖는 제1 어셈블리(4a) 및 제1 어셈블리(4a)와 기술적으로 분리되고 공간적으로 분리되어 배치되며, 적용된 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3)을 구비하는 제2 어셈블리(4b)가 배치되어 있는 장치에 의해 달성된다. 방법과 관련하여, 이 목적은 제1 방법 단계에서, 건설 현장(5) 위에 그 건설 현장(5) 위에서 이동 가능하게 제공된 코터 장치(1)로 건설 현장(5)에 입자형 건축 자재(10)를 적용하고, 시간적으로 제1 방법 단계에 후속하고, 제1 방법 단계와는 독립된 제2 방법 단계에서, 적용된 입자형 건축 자재(10)가 평활하게 되며, 상기 제1 및 제2 방법 단계는 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 단일 이동에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다.

Description

3D 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 3D 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치에는 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 적어도 하나의 수단 및 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 하나의 수단이 배치되어 있다.
본 발명은 또한 3D 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하는 방법에 관한 것으로, 입자형 건축 자재가 적용되고, 평활하게 되며, 압밀되어 층을 생성한다.
개별 또는 시리즈 컴포넌트, 워크피스 또는 몰드의 생산을 위해 소위 3D 프린팅 또는 소위 3D 프린팅 프로세스를 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 프린팅 프로세스에서 3차원 컴포넌트 또는 워크피스 층층이 생성된다.
구조물은 지정된 치수 및 모양에 따라 하나 이상의 액체 또는 고체 재료에서 컴퓨터 제어 하에 조립된다. 예를 들어, 소위 CAD(Computer-Aided Design) 시스템에 의해 프린트 대상 컴포넌트 또는 워크피스에 대한 사양이 제공될 수 있다.
3D 구조물 또는 3D 컴포넌트를 프린트할 때, 성형 재료라고도 불리는 입자형 건축 자재에서 물리적 또는 화학적 경화 공정 또는 용융 공정이 이루어진다. 이러한 3D 프린팅 공정의 재료로는 플라스틱, 합성수지, 세라믹 및 금속과 같은 성형 재료 또는 건축 자재가 사용된다.
3D 프린팅 프로세스를 구현하기 위한 다양한 제조 프로세스 시퀀스가 알려져 있다.
그러나 이러한 프로세스 시퀀스 중 일부에는 다음과 같은 예시적인 프로세스 단계가 포함된다.
● 소위 건설 현장에 미립자 재료 또는 분말 건축 자재라고도 하는 입자형 건축 자재를 부분 표면 또는 전체 표면에 적용하여 응고되지 않은 미립자 재료 층을 형성한다.
● 예를 들어 선택적인 압축, 프린팅 또는 바인더 같은 처리제의 적용 또는 레이저 사용에 의해 미리 결정된 부분 영역에서 응고되지 않은 입자형 건축 자재의 적용된 층을 선택적으로 응고;
● 컴포넌트 또는 워크피스의 층상 구성을 위해 추가 층 수준에서 이전 프로세스 단계를 반복한다. 이를 위해 건설 현장에서 적층 또는 프린트 되는 컴포넌트 또는 워크피스를 건설 현장과 함께 1층 레벨 또는 1층 두께로 낮추거나, 전체 면에 걸쳐 또는 전체 면의 일부에 걸쳐 새로운 층이 적용되기 전에 건설 현장에 비해 3D 프린팅 장치를 1층 레벨 또는 1층 두께만큼 상승시킨다.
● 이어서 제조된 컴포넌트 또는 워크피스를 둘러싸고 있는 느슨하고 응고되지 않은 미립자 건축 자체를 제거한다.
3D 구조물을 생성하거나 3D 구조물을 생성하기 위해 건설 현장에 입자형 건축 자재를 적용하는 다양한 방법이 선행 기술에 알려져 있다.
유체를 적용하기 위한 방법 및 장치 및 그 용도가 DE 10117875 C1호에 공지되어 있다.
유체를 적용하는 방법은 특히 코팅될 영역에 적용되는 미립자 재료에 관한 것으로, 여기서 유체는 블레이드의 전진 방향에서 볼 때 블레이드의 전방에서 코팅될 영역에 적용되고, 그 후 블레이드는 적용된 유체를 가로질러 이동된다.
목적은 코팅될 영역에 유체 물질의 매우 균일한 분포를 달성할 수 있는 장치, 방법 및 장치의 용도를 제공하는 것이다.
제안된 솔루션으로 블레이드는 회전 운동과 유사한 진동을 수행한다. 블레이드의 진동하는 회전 운동은 코팅될 영역에 적용된 유체를 유동화 한다. 그 결과, 응집 경향이 강한 입자상 물질을 가능한 한 균일하고 매끄럽게 도포할 수 있을 뿐만 아니라 진동이 유체의 압축에 영향을 미칠 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 과도한 유체가 코팅될 영역에 적용될 수 있으며, 이에 따라 회전 운동의 방식으로 진동하는 블레이드의 일정한 움직임은 전진하는 블레이드의 이동 방향에서 볼 때 블레이드 전방에서 블레이드의 전진의 결과로 유체/미립자 물질에 의해 형성된 롤러에서 균질화 된다. 이것은 입자의 개별 덩어리 사이의 모든 공극이 채워지고 입자 물질의 더 큰 덩어리가 롤러 움직임에 의해 분쇄되도록 한다.
DE 10 2016 211 952 A1호는 3차원 물체의 적층 제조를 위한 코팅 유닛, 코팅 방법, 장치 및 방법을 개시하고 있다.
해결하고자 하는 과제는 건축 자재를 층별로 적용하고 선택적으로 응고시킴으로써 3차원 물체에 대한 대안적 또는 개선된 코팅 유닛 또는 생산 장치 또는 대안적 또는 개선된 코팅 또는 생산 방법을 제공하는 것이며, 여기서 특히 코팅 방향을 쉽게 변경할 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 코팅 유닛은 제1 방향으로 서로 이격되고, 제1 방향을 가로질러, 바람직하게는 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장되는 적어도 2개의 코팅 롤러, 및 2개의 코팅 롤러 사이에 제1 방향으로 배치되고 제2 방향으로 연장되는 압밀 및/또는 평활화 요소를 포함한다.
코팅 장치는 코팅 장치의 제1 방향 또는 그 반대로의 이동 방향에 따라 각 이동 방향으로 이어지는 코팅 롤러로 건축 자재를 균일한 층으로 끌어내고, 선행 코팅 롤러로 그린 층을 압밀하고 및/또는 평활하게 하는 요소로 압축 및/또는 평활하게 하도록 설계된다. 이러한 코팅 유닛으로, 예를 들어, 재료 층의 적용 및 압축 및/또는 평활화는 별개의 요소에 의해 서로 별도로 수행될 수 있는 반면, 코팅 유닛은 여전히 서로 반대의 코팅 방향으로 사용될 수 있다.
압밀 및/또는 평활화 요소는 바람직하게는 본질적으로 제1 방향으로 2개의 코팅 롤러 사이의 중앙에 배치된다.
DE 10 2006 023 484 A1호는 분말 건축 자재로부터 층으로 3차원 물체를 생산하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 특히, 본 발명은 선택적 레이저 소결 방법 및 레이저 소결 장치에 관한 것이다.
이 발명의 목적은 감소된 재생률을 가능하게 하고 공정 비용을 낮출 수 있는 3차원 물체를 제조하기 위한 방법 및 장치, 특히 레이저 소결 방법 및 레이저 소결 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해, 코터는 코팅 방향으로 상승하는 적용 표면을 갖는 블레이드를 구비한다. 적용 표면은 지지체를 향하는 블레이드의 하부에 제공되고, 코터의 이동 방향으로 0.2° 초과 및 약 5° 미만의 각도로 상승하게, 바람직하게는 약 0.5° 내지 약 3° 사이, 보다 바람직하게는 약 0.7° 내지 약 2.8° 사이의 각만큼 상승한다. 이 블레이드를 사용하면 재료를 적용한 후, 평활화 및 압밀이 동시에 수행될 수 있다.
최신 기술에 따르면, 입자형 건축 자재의 적용, 건축 자재의 스트리핑 또는 평활화 및 압밀이 하나의 장치 또는 하나의 기기에 의해 수행된다. 이것은 적어도 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 수단과 건축 자재를 스트리핑 하거나 평활하게 하고 압밀하기 위한 수단을 포함한다. 이는 일반적으로 공간상 또는 구조적인 유닛으로 제작되는 장치 또는 구조물 형태를 형성하는 블레이드 형태의 요소로 설계된다. 종래 기술에 따르면, 그러한 장치 또는 구조물 위한 설치 공간도 작게 유지되어야 한다.
입자형 건축 자재의 적용, 평활화 및 압밀하는 공정이 조합된 공정 단계를 해결하는 소위 진동 블레이드를 갖는 종래 기술에 따른 장치는, 적용되는 재료의 양이 증가할 때 진동 블레이드에 대해 더 높은 진동 주파수를 요구한다는 점에서 불리하다. 이와 같이 높은 진동 주파수에서는, 더 많은 양의 입자형 건축 자재가 배출될 수 있고 이 더 많은 양의 배출된 입자형 건축 자재가 압밀될 수 있다.
그러나 진동 블레이드의 진동 주파수를 높이는 데는 물리적인 한계가 있다. 이 한계는 적용, 평활화 및 압밀 공정 단계에 동일하게 적용된다.
진동 블레이드의 더 높은 진동 주파수와 높은 이송 속도로 인해, 더 많은 양의 입자형 건축 자재가 진동 블레이드 아래로 미끄러지거나 슬립되어, 아래에 이미 생성된 인쇄 이미지 또는 이미 부분적으로 생성된 3D 구조가 손상된다.
또한, 진동 블레이드 전방에서 소위 산을 형성하는 잉여 재료가 존재하고, 입자형 건축 자재의 잉여 적용으로 인해 발생하는 잉여 재료는 진동 블레이드의 2차 기능 중 하나에 영향을 미치지 않고서는 적용, 평활화 및 압밀 사이의 직접적인 관계로 인해 최소로 유지될 수 없다.
마찬가지로 하나의 작업에만 진동 블레이드를 개별적으로 사용할 수 없다.
이러한 선행 기술에 기초하여, 3D 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 개선된 장치 및 방법이 필요하다.
따라서 본 발명의 목적은 3D 프린터로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치 및 방법으로, 적용된 재료의 양을 증가시키면서도 일정한 품질을 유지하고 입자형 건축 자재를 적용하는 동안 건설 현장에 작용하고, 입자형 건축 자재의 평활화 및 압밀을 위한 힘을 감소시키는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 독립 특허 청구항인 특허 청구항 1에 따른 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다. 추가 실시형태는 종속 특허 청구항에 기재되어 있다.
이 목적은 또한 독립 특허 청구항의 특허 청구항 8에 따른 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 추가 실시형태는 종속 특허 청구항에 기재되어 있다.
본 발명은 3D 프린터(이하 단순히 코터 또는 코터 장치라고도 함)로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치에서, 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 수단이 건축 자재를 스트리핑 하거나 평활화 및 압밀하는 수단과 공간적으로 분리되어 있는 장치를 제공한다. 또한, 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 수단은 또한 건축 자재를 스트리핑 하거나 평활화 및 압밀하는 수단과 기술적으로 또는 기능적으로 분리되어 있다.
따라서, 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 적어도 하나의 수단 및 적용된 입자형 건축 자재를 스트리핑 하거나 평활화 및 압밀하는 적어도 하나의 수단 모두가 건설 현장 위에서 이동할 수 있는 코터 장치 내에 배치되어 있다. 코터 장치가 건설 현장 위로 이동할 때, 코터 장치에 배치된 수단도 코터 장치와 함께 이동한다. 수단이 코터 장치에서 서로로부터 특정 거리에 배치될 때, 수단들 사이의 이러한 특정 거리는 코터 장치가 건설 현장 위에서 이동하는 동안 유지될 수 있다. 일 실시형태에서, 수단은 코터 장치의 생산 단계 동안 서로 특정 거리에서 코터 장치에 견고하게 연결될 수 있다.
수단들을 물리적으로 분리하면 수단들이 서로에게 영향을 미치는 것을 방지하게 된다. 기술적 분리를 통해 각 수단을 다른 수단과 별도로 개별적으로 제어하거나 규제할 수 있다.
입자-형상의 건축 자재는 일반적으로 각각의 입자들이 3차원 크기를 갖는, 물질 또는 물질 혼합물의 개별 입자의 집합체로 이해된다. 이들 입자는 주로 원형, 타원형 또는 길쭉한 입자로 이해될 수 있기 때문에 이러한 입자에 대해 평균 직경이 정의될 수 있으며, 이는 일반적으로 0.1㎜와 0.4㎜ 사이의 범위이다. 이러한 입자형 건축 자재는 유체 특성을 가지고 있다.
입자형 건축 자재는 예를 들어 롤러를 통해 또는 대안적으로 라운드형 에지를 통해 건설 현장에 적용될 수 있다. 입자형 건축 자재는 이 건설 현장에 살포되고, 후속적으로 적어도 하나의 블레이드를 가지며, 롤러 또는 에지로부터 공간적으로 분리되어 배치되는 수단에 의해 평활하게 된다.
일 실시형태에서, 블레이드는 입자형 건축 자재를 평활하게(smooth) 하고 압밀할(compact) 수 있다.
대안적인 실시형태에서, 입자형 건축 자재는 블레이드와 독립적이고 롤러 또는 라운드형 에지와 독립된 압밀을 위한 추가 수단에 의해 압밀될 수 있다.
입자형 건축 자재를 평활하게 할 때, 건설 현장이 균일하게 채워지도록 하기 위해 과도하게 적용된 입자형 건축 자재는 소위 "산(mountain)" 또는 과잉 재료를 생성한다. 이 산의 높이는 예를 들어 롤러를 통해 적용되는 재료의 양에 따라 달라지므로 예를 들어 롤러의 속도를 통해 설정할 수 있다.
유리하게도, 과잉 재료 또는 산은 가능한 한 작게 유지될 수 있는데, 이는 이러한 방식으로 건축 자재가 평활하게 될 때 이미 부분적으로 생성된 3D 구조물 상에 또는 아래에 이미 생성된 인쇄 이미지에 작용하는 힘이 작아지기 때문이다.
롤러의 전체 분사 폭에 걸쳐 건축 자재를 더 균일하게 도포할수록 블레이드 전방의 산이 작아진다.
또한, 건설 현장에 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 수단을 갖는 제1 서브어셈블리 및 제1 서브어셈블리로부터 공간적으로 및 기술적으로 분리되어 배치되며, 적용된 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 수단이 있는 제2 서브어셈블 리가 코터 장치 내에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 서브어셈블리 및 제2 서브어셈블리 모두는 코터 장치 내에 배치되고, 서브어셈블리들은 코터 장치에 결합되어 있기 때문에 건설 현장 위에서 코터 장치를 따라 이동한다. 이러한 방식으로, 다양한 수단의 공간적으로 분리된 장치와 코터 장치 내에서 다양한 수단들 사이의 거리를 변경할 가능성이 있게 된다.
코터 장치 내의 다양한 수단들 사이의 거리는 구조에 의해 지정될 수 있다. 대안적으로, 3D 프린터가 작동한 동안에 거리를 변경하기 위한 수단이 제공될 수 있으며, 이에 의해 예를 들어 다양한 입자형 건축 자재 또는 달성하고자 하는 프린트 품질에 맞게 거리가 조정될 수 있다.
코터 장치 내의 수단들의 기술적 및 공간적 분리로, 입자형 건축 자재를 적용하고 입자형 건축 자재를 평활하게 하고 압밀하는 공정 단계들이 비록 건설 현장 위에서 코터 장치의 단일 이용에 의해 수행되지만, 서로 영향을 미치지 않는다는 점에서 유리하다. 그러한 상호 영향은, 예를 들어, 진동 블레이드를 사용하는 종래 기술 방법에서 발생하는데, 이는 진동 블레이드가 동시에 적용, 평활화 밀 압밀하기 때문이다. 본 발명에 따르면, 적용, 압밀 및 평활화의 각 작업 단계의 공정 파라미터는 서로 일치될 수 있고, 서로 독립적으로 조절될 수 있다. 또한 제어 루프에서 결합할 수도 있다.
입자형 건축 자재를 적용하기 위한 수단 및 적용된 입자형 건축 자재를 평활화 하기 위한 복수의 수단이 코터 장치에 장치될 수 있다. 복수의 블레이드와 같은 복수의 서브-어셈블리로 평활화 공정을 분할함으로써, 현재 생성되고 있는 층의 아래에 놓여 있는 이미 생성된 3D 구조물 상에 작용하는 힘이 감소될 수 있다. 이는 생성된 3D 구조물의 품질에 유리한 영향을 미친다.
입자형 건축 자재를 적용하기 위한 제1 수단 및 적용된 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 제1 수단 및 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 제2 수단 및 적용된 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 제2 수단이 하나의 코터 장치 내에 배치될 수 있다.
나열된 순서대로 이러한 수단들로 된 다중 장치로, 건설 현장 위의 코터 장치의 단일 이동으로 상이한 입자형 건축 자재를 건설 현장에 적용할 수 있다. 또한, 2개의 상이한 부분 층으로 구성된 층이 적용될 수 있으며, 여기서 부분 층은 동일한 입자형 건축 자재 또는 상이한 입자형 건축 자재로 구성될 수 있다.
더욱이, 건설 현장에 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 수단은 상응하는 연관된 저장 용기 및 건축 자재를 계량하기 위한 수단을 갖는 롤러일 수 있다.
또한, 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 수단은 블레이드 또는 스퀴지일 수 있다.
코터 장치 내에서 입자형 건축 자재를 적용하기 위한 수단과 적용된 입자상 건축 자재를 평활하게 하기 위한 수단을 공간적으로 분리함으로써, 적용 및 평활화의 관련 공정 단계는 코터 장치가 건설 현장 위에서 이동하는 동안 순차적으로 발생한다. 따라서 입자형 건축 자재가 적용된 후, 입자형 건축 자재는 평활하게 되기 전에 일정 시간 동안 휴지되어(rest) 있다. 이 휴지 시간은 층 생성 시 품질과 생성된 3D 프린트 품질에 유익한 영향을 미친다.
층이 생성될 때, 적어도 제1 부분 층 및 제2 부분 층이 유리하게는 건설 현장 위의 코터 장치의 단일 이동으로 적용되며, 층의 두께는 부분 층 두께의 합이다. 층에서 단지 2개의 하위 층으로 제한하는 것은 고려되지 않는다.
이미 설명된 특징에 더하여, 적용되어 평활하게 된 입자 재료는 압밀될 수 있다. 이 방법 단계는 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 수단 또는 압밀을 위한 별도의 수단으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따라 입자형 건축 자재를 적용한 후에, 응고되지 않은 입자형 건축 자재의 적용된 층이 미리 결정된 부분 영역으로 선택적으로 고화되는 공정 단계가 뒤따른다. 이 공정 단계는 본 발명과 관련이 없으므로 여기에서 상세하게 설명하지 않을 것이다.
프린팅에 의하거나 바인더와 같은 처리제의 도포, 또는 레이저의 사용에 의한 고화와 같은 종래 기술로부터 공지된 방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 전술한 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 본 발명의 바람직한 비제한적인 예시적인 실시형태의 다음의 상세한 설명을 주의 깊게 연구하면 더 잘 이해되고 인식될 것이다:
도 1은 제1 실시형태에서 본 발명에 따른 장치의 예시적인 사시도이다.
도 2는 2개의 적용 수단 및 입자형 건축 자재를 평활하게 위해 2개의 공간적으로 분리된 수단을 갖는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 사시도이다.
도 3은 하나의 적용 수단 및 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위해 공간적으로 분리된 복수의 수단을 갖는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 사시도이다.
도 4는 도 3의 장치의 다른 표현이다.
도 5는 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 여러 수단의 작동에 대한 개략도이다.
도 6은 각각이 건설 현장에 걸쳐 입자형 건축 자재를 평활하게 하기 위한 수단 및 적용 수단을 갖는, 본 발명에 따른 2개의 공간적으로 분리된 장치이다.
도 1은 도 1에 도시되지 않은 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2) 및 입자형 건축 자재(10)를 평화하기 위해 공간적으로 분리된 수단(3)을 갖는 본 발명에 따른 장치(1)의 제1 실시형태를 장치(1) 위에서 아래로부터 비스듬히 바라본 예시적인 사시도이다. 수단(2)은 예를 들어 롤러로 설계될 수 있고, 수단(3)은 예를 들어 블레이드 또는 스퀴지로 설계될 수 있다. 장치(1)는 또한 적용되고 평활화 된 건축 자재(10)를 압밀(compacting)하기 위한 수단(15)을 갖는다. 수단(15)은 또한 예를 들어 블레이드로 설계될 수 있다. 다음 도면들은 적용되고 평활화 된 건축 자재(10)를 압밀하기 위한 수단(15)을 도시하지 않는다.
장치(1) 또는 코터 장치(1)는 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2) 및 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3)을 가지며, 수단(2)은 어셈블리(4a)에 장착되어 있고, 수단(3)은 어셈블리(4a)와 공간적으로 분리되어 있는 어셈블리(4b)에 장착되어 있다, 적용되고 평활하게 된 건축 자재(10)를 압밀하기 위한 수단(15)은 어셈블리들(4a, 4b)로부터 공간적으로 분리된 어셈블리(4c)에 배치되어 있다.
어셈블리들(4a, 4b 및 4c)은 유지 요소, 드라이브, 센서, 액추에이터 등과 같은 컴포넌트를 구비하며, 이들은 대응하는 어셈블리들(4a, 4b 및 4c)의 적절한 기능을 수행하기 위해 필요한 것들이다. 예를 들어, 입자형 건축 자재(10)를 위한 저장 용기 및 실린더 또는 롤러가 또한 어셈블리(4a)에 제공되며, 이를 통해 입자형 건축 자재(10)가 도 1에 도시된 건설 현장(5)에 깔리게 된다. 건설 현장은 아래의 도면들에서는 점선으로 둘러싸인 영역으로만 개략적으로 표시된다. 어셈블리의 다른 컴포넌트는 임의로 교환될 수 있고 본 발명에 필수적이지 않기 때문에 여기서 더 설명하지 않을 것이다.
도 1에서 수단(2)과 수단(3) 사이의 거리(6a) 및 수단(3)과 수단(15) 사이의 거리(6b)는 각각 서로 독립적으로 조정될 수 있다.
화살표(16)는 입자형 건축 자재(10)가 적용될 때 장치(1)가 건설 현장(5) 위에서 이동되는 방향을 도시한다.
도 2는 장치(1) 아래로부터 비스듬히 바라 본, 3D 프린터에서 입자형 건축 자재(10)의 층(11)을 생성하기 위한 본 발명에 따른 공간적으로 분리된 장치(1)의 예시적인 사시도이다.
장치(1) 또는 코터 장치(1)는 입자형 건축 자재(10)(도 2에 도시되지 않음)를 적용하기 위한 제1 수단(2a) 및 입자형 건축 자재(10)를 평활화 하기 위한 제1 수단(3a)을 갖는다. 제1 수단(2a)은 어셈블리(4a)에 배치되어 있다. 제1 수단(3a)은 어셈블리(4a)로부터 공간적으로 분리된 어셈블리(4b)에 배치된다. 수단들(2a, 3a)은 건설 현장(5)의 표면으로부터 동일한 거리에 배치될 수 있고, 건설 영역(5) 위의 가상 평면에서 코터 장치(1)와 함께 이동할 수 있다.
어셈블리(4a)는 입자형 건축 자재(10)를 도포하기 위한 적어도 하나의 수단(2a)을 갖는다.
어셈블리(4b)는 이전에 적용된 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 적어도 하나의 수단(3a)을 갖는다.
코터 장치(1)는 건설 현장(5) 위에 배치되되, 2개의 화살표(16)에 의해 도시된 방향으로 코터 장치(1)가 이동할 수 있게 배치된다. 코터 장치(1)를 이동하고 안내하는 데 필요한 수단은 도 2에 도시되어 있지 않다. 도 2의 예에서, 코터 장치(1)는 우측 및 좌측으로 이동될 수 있지만, 도시된 실시형태에서는 입자형 건축 자재(10)의 층(11)을 생성할 때 좌측으로의 한 방향 이동만이 제공되는데, 이는 수단(2a)이 이동 방향에서 볼 때 수단(3a) 앞에 배치되어야 하기 때문이다. 그러나 도 2의 예로 제한하려는 의도는 아니다.
어셈블리들(4c, 4d)의 배치가 코터 서브어셈블리(1b) 내에서 교환되는 실시형태에서, 코터 어셈블리(1)는 입자형 건축 자재(10)의 각각의 층(11)을 각 방향으로 생성하기 위해 양방향으로 사용될 수 있다.
따라서 왼쪽으로 이동하는 방향에서는 코터 서브어셈블리(1a)가 사용되고, 오른쪽으로 이동하는 방향에서는 코터 서브어셈블리(1b)가 사용되어 층(11)을 생성한다.
도 2의 실시형태에서도, 수단들(2a, 3a)은 서로 조정 가능한 거리(6a)로 코터 장치(1)에 배치될 수 있다. 이 거리(6a)는, 하나의 수단의 중심축에서 인접한 수단의 중심축까지 보았을 때, 10㎜와 150㎜ 사이의 범위, 특히 40㎜와 100㎜ 사이의 범위에 있다. 이 거리(6a)는 기술적 설계(적용 유형, 평활화 유형, 압밀 유형)에 의해 지정되며, 결과적인 추가 이동을 가능한 한 작게 유지하기 위해 가능한 한 작게 설계된다. 거리(6a)에 대한 것과 동일한 치수 범위가 도 1에만 도시된 수단(3)과 수단(15) 사이의 거리(6b)에 적용될 수 있다.
특정 실시형태에서, 수단(2a)과 수단(3a) 사이의 거리(6a)는 3D 프린터가 작동하는 동안에 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 상이한 프린팅 속도 및 프린팅 품질에 대한 수정이 이루어질 수 있고, 입자형 건축 자재(10)의 유체 거동 또는 입자형 건축 자재(10)로 프린트 된 공간의 유휴 시간과 같은 특정 물리적 공정 파라미터가 해결될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 예에서, 또한 롤러로서 설계된 수단(2b)을 갖는 어셈블리(4c) 및 블레이드로 설계된 수단(3b)을 갖는 어셈블리(4d)가 배치될 수 있다.
이 실시형태에서, 수단(2b)과 수단(3b) 사이의 거리(6a)도 조정 가능하다. 또한, 도 2에 도시되지 않은 제1 코터 서브어셈블리(1a)와 제2 코터 서브어셈블리(1b) 사이의 거리도 자유롭게 설정될 수 있다. 따라서 코터 서브어셈블리들(1a 및 1b) 사이의 거리는 수단들(3a 및 2b) 사이의 거리를 결정한다.
제1 코터 서브-장치(1a) 및 제2 코터 서브-장치(1b)로 구성된 이러한 코터 장치(1)는 도 2에 도시되지 않은 입자형 건축 자재(10)의 2개의 부분 층으로 구성된 층(11)을 생성하는 것을 가능하게 한다. 제2 코터 서브어셈블리(1b)와 연결된 제1 코터 서브어셈블리(1a)로만 본 발명이 제한되지 않는다. 예를 들어, 3개의 코터 서브어셈블리(1a, 1b 및 1c)가 코터 어셈블리(1)에 배치될 때, 3개의 서브 층으로 구성된 입자형 건축 자재(10)의 층(11)이 생성될 수 있다.
도 3은 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 하나의 수단(2a) 및 수단(2a)으로부터 공간적으로 분리되어 배치되어 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 복수의 수단(3a, 3b, 3c)을 갖는 본 발명에 따른 장치(1) 또는 코터 장치(1)의 아래로부터의 예시적인 사시도이다.
더 나은 이해를 위해, 도 3의 장치에 대한 추가 예시가 도 4에 도시되어 있다.
이 경우, 수단(2a)은 제1 어셈블리(4a)에 배치된다. 수단(3a)은 어셈블리(4b)에 배치되고, 수단(3b)은 어셈블리(4d)에 배치되며, 수단(3c)은 어셈블리(4e)에 배치된다. 도 2와 관련하여 이미 설명된 바와 같이, 각각의 어셈블리(4a, 4b, 4d 및 4e)는 또한 유지 요소, 드라이브, 센서, 액추에이터 등과 같은 컴포넌트를 구비하며, 여기서는 더 상세하게 설명하지는 않는다.
제1 어셈블리(4a)의 수단(2a)은 예를 들어 롤러로 설계되며, 코터 장치(1)가 왼쪽으로 건축 현장(5) 위에서 고르게 이동하는 중에 이 수단(2a)을 통해 입자형 건축 자재(10)가 건축 현장(5)에 균일하게 도포된다. 건축 자재(10)를 적용하기 위한 롤러를 갖는 그러한 수단(2a)은 종래 기술로부터 공지되어 있다.
건설 현장(5) 위에서 이렇게 이동하는 동안, 어셈블리(4a, 4b, 4d, 4e)는 건설 현장(5) 위의 가상 평면에서 동일한 방향으로 코터 장치(1)와 함께 균일하게 이동되며, 여기서 수단들(2a, 3a, 3b 및 3c) 사이의 거리 및 공사 현장(5)의 표면까지의 거리는, 코터 장치(1)가 공사 현장(5) 위에서 이동하는 동안 변경되지 않는다.
코터 장치(1)가 왼쪽으로 이동할 때, 건설 현장(5)에 적용된 입자형 건축 자재(10)의 제1 평활화 단계(7)는 어셈블리(4b)에 배치된 수단(3a)에 의해 수행되며, 이는 도 3 및 도 4의 예에서 블레이드로 설계된다. 코터 장치(1)의 동일한 이동에서 나중에 발생하지만 어셈블리(4d)에 배치된 블레이드(3b)가 제2 평활화 단계(8)를 수행하고, 어셈블리(4e)에 배치된 블레이드(3c)로 제3 평활화 단계(9)를 수행한다.
도 5는 건설 현장(5) 위의 코터 장치(1)의 이동에서, 3개의 평활화 단계(7, 8, 9)로 나누어진 입자형 건축 자재(10)의 평활화를 개략적으로 도시한다.
입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2)(도시되지 않음)에 의해 적용된 입자형 건축 자재(10)는 건설 현장(5) 위에 도시되어 있다. 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 3개의 수단들(3a, 3b, 3c)이 화살표 16으로 표시된 이동 방향으로 건설 현장(5) 위에서 동시에 균일하게 이동된다.
제1 평활화 단계(7)는 수단(3a)으로 수행되고, 제2 평활화 단계(8)는 수단(3b)으로 수행되고, 제3 평활화 단계(7)는 수단(3c)으로 수행되며, 이들 모두의 수행으로 입자형 건축 자재(10)가 적용 및 평활화 된다. 즉 도 5에 도시되어 있지 않은 본 발명에 따라 적용된 층(11)이 제공된다.
유리하게는, 수단들(3a, 3b, 3c)은 수직선에 대해 각도(12)로 건설 현장(5) 위에 배치된다. 이러한 각도(12)는 수단들(3a, 3b, 3c)이 건축 자재(10)를 평탄하게 할 뿐만 아니라 건축 자재(10)를 압축하는 효과를 갖는다. 이 각도(12)는 특히 -80°와 +80° 사이의 범위, 특히 -20°와 +20° 사이의 범위에 있을 수 있다.
유리하게는, 각도(12)는 3개의 수단들(3a, 3b, 3c) 모두에 대해 동일한 크기를 갖도록 설정될 수 있다. 대안적으로, 수단들(3a, 3b, 3c) 각각에 대해 다른 각도가 설정될 수 있다.
유리하게는, 블레이드 또는 스퀴지의 에지의 형상은 입자형 건축 자재의 위치, 압밀 및 유동 거동에 영향을 미칠 수 있다.
도 6은 시공 현장(5) 위의 공간적으로 분리된 2개의 코터 서브어셈블리(1a, 1b)를 아래에서 비스듬히 본 각 코터 서브어셈블리(1a, 1b)를 도시하며, 각 코터 서브어셈블리는 입자형 건축 자재(10)의 적용 수단(2) 및 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3)을 갖는다.
코터 서브어셈블리(1a)는 입자형 건축 자재(10)를 도포하기 위한 적어도 하나의 수단(2a)이 배치되는 제1 어셈블리(4a)를 갖는다. 코터 서브어셈블리(1a)는 또한 적용된 입자형 건축 자재(10)를 평활화 하기 위한 적어도 하나의 수단(3a)이　 배치된 제2 어셈블리(4b)를 갖는다. 도 6의 예에서, 수단(2a)은 롤러이고, 수단(3a)은 블레이드이다.
제1 코터 서브어셈블리(1a)에 바로 인접하여, 코터 어셈블리(1)는 추가 코터 서브어셈블리(1b)를 갖는다. 코터 서브어셈블리(1b)는 입자형 건축 자재(10)를 도포하기 위한 적어도 하나의 수단(2b)이 배치되는 어셈블리(4c)를 갖는다. 코터 서브어셈블리(1b)는 또한 적용된 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 적어도 하나의 수단(3b)이 배치되는 추가 어셈블리(4d)를 갖는다. 도 6의 예에서, 수단(2b)은 롤러이고, 수단(3b)은 블레이드이다.
코터 장치(1)는 화살표(16)로 표시된 방향으로 건설 현장(5) 위에서 이동될 수 있다. 종래 기술로부터 알려진 바와 같이, 코터 장치(1)와 건설 현장(5) 사이의 거리는 또한 코터 장치(1)를 이동시킴으로써 변경될 수 있다. 이러한 방식으로, 건설 현장(5)으로부터의 거리가 증가되거나 감소될 수 있다.
통상적인 바와 같이, 층을 형성할 때, 코터 장치(1)는 건설 현장(5)으로부터 멀어지게 위쪽으로 계속 이동하고, 이 이동은 그에 따라 제어될 수 있다. 따라서 코터 장치(1)를 생성된 층(11)의 전체 높이만큼 건설 현장(5)으로부터 멀리 이동시킬 수 있다. 코터 장치(1)를 생성된 층(11)의 전체 높이의 일부 분율만큼만 건설 현장(5)으로부터 멀리 이동시킬 수 있다.
도 6에 도시된 건설 현장(5)에서는 3개의 층(11a, 11b, 11c)이 이미 생성되어 있다. 코터 장치(1)는 도 6에서 좌측으로 이동하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 이동 동안, 제1 코터 서브어셈블리(1a)로 제1 부분 층(13)이 생성된다. 제1 부분 층(13)은 수단(2a)(롤러)으로 이전에 적용하고 수단(3a)(블레이드)으로 평활하게 함으로써 이전에 생성된 층(11c) 상에 입자형 건축 자재(10)를 적용함으로써 생성된다.
코터 장치(1)의 동일한 이동 프로세스에서, 제2 코터 서브어셈블리(1b)에 의해 제2 부분 층(14)이 생성된다. 제2 부분 층(14)은 이전에 생성된 제1 부분 층(13) 상에 입자형 건축 자재(10)를 수단(2b)으로 도포하고 수단(3b)으로 평활하게 함으로써 생성된다.
도 6에 도시된 코팅 장치(1)로, 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 도 6에 묘사된 예에서 좌측에서 우측으로의 단일 이동으로 코터 서브어셈블리(1a) 또는 코터 서브어셈블리(1b)에 의해 입자형 건축 자재(10)의 완전한 층(11)이 생성될 수 있다.
제1 대안에서, 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 이동으로 제1 코터 서브어셈블리(1a)로 제1 부분 층(13)을 생성하고 그 후 제2 코터 어셈블리(1b)로 제2 부분 층(14)을 생성함으로써 입자형 건축 자재(10)의 완전한 층(11)이 생성될 수 있다. 이 경우, 완전한 층(11)은 제1 부분 층(13) 및 제2 부분 층(14)의 동일하거나 상이한 비율로 구성된다.
다른 대안에서, 제1 코터 서브어셈블리(1a)를 사용하여 건설 현장(5) 위에서 층(11)의 전체 두께를 이동할 때 입자형 건축 자재(10a)를 사용하여 제1 코터 서브어셈블리(1a)로 생성될 수 있고, 그리고 후속하여 제2 코터 서브어셈블리(1b)로 제2 입자형 건축 자재(10b)를 사용하여 층(11)의 전체 두께를 생성함으로써 입자형 건축 자재(10)의 완전한 층(11)이 생성될 수 있다. 이 프로세스는 이미 생성된 층(11a)으로 도 6에 도시되어 있다. 이 프로세스는 입자형 건축 자재(10a, 10b)를 변경하면서 원하는 만큼 빈번하게 반복될 수 있다. 코터 장치(1)가 예를 들어 3개의 코터 서브어셈블리(1a, 1b, 1c)를 가질 때, 3개의 상이한 입자형 건축 자재(10a, 10b 및 10c)를 사용하여 층(11)이 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 코터 장치(1)로, 층(11)은 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 단일 이동으로, 상이한 입자형 건축 자재(10)를 사용하고 그리고 복수의 부분 층(13, 14)을 사용함으로써 생성될 수 있다. 이것이 2개의 부분 층으로만 제한되는 것은 아니다.
층(11)을 생성할 때 코터 장치(1)로 가능한 가능성의 일부가 층(11a, 1b, 11c)으로 도 6에 도시되어 있다.
본 발명의 예시된 각각의 실시형태에서, 건축 현장(5)에 건축 자재(10)를 도포하기 위한 수단(2) 및 도포된 입자형 건축 자재(10)를 평탄하게 하기 위한 수단(3)에 추가하여 건축 자재(10)를 압밀하기 위한 추가 수단(15)이 배치될 수 있다.
1, 1a, 1b, …, 1n　　　3D 프린터/코터 장치/코터 서브어셈블리로 입자형 건축 자재 층을 생성하기 위한 장치
2, 2a, 2b, …, 2n　　　입자형 건축 자재 적용 수단/롤러
3, 3a, 3b, …, 3n　　　입자형 건축 자재를 평탄하게 하기 위한 수단/블레이드
4, 4a, 4b, …, 4n 어셈블리
5　　　　　　건설 현장
6a, 6b　거리
7 제1 평활화 단계
8 제2 평활화 단계
9 제3 평활화 단계
10, 10a, 10b, … ,10n　　　　　　입자형 건축 자재
11, 11a, 11b, …, 11n　　　　　　입자형 건축 자재 층
12　　　　　각도
13　　　　　제1 부분 층
14　　　　　제2 부분 층
15　　　　　입자형 건축 자재를 압밀하기 위한 수단
16　　　　　화살표

Claims (12)

  1. 3D 프린터로 입자형 건축 자재(10)의 층(11)을 생성하기 위한 장치(1)로, 장치 내에 적어도 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2) 및 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3)을 구비하는 장치에 있어서,
    건설 현장(5) 위에서 이동할 수 있는 장치(1)에, 건설 현장(5)에 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2)을 갖는 제1 어셈블리(4a) 및 제1 어셈블리(4a)와 기술적으로 분리되고 공간적으로 분리되어 배치되며, 적용된 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3)을 구비하는 제2 어셈블리(4b)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 적용된 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3b)을 구비하는 적어도 하나의 추가의 어셈블리(4d)가 장치(1) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 건설 현장(5)에 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2b)을 구비하는 적어도 하나의 추가의 어셈블리(4c) 및 적용된 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3b)을 구비하는 추가의 어셈블리(4d)가 장치(1) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 건설 현장(5)에 입자형 건축 자재(10)를 적용하기 위한 수단(2)이 롤러인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 입자형 건축 자재(10)를 평활하게 하기 위한 수단(3)이 블레이드인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 수단(2)이 수단(3)으로부터 일정 거리(6a)로 이격되어 장치(1) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적용된 입자형 건축 자재(10)를 압밀하기 위한 수단을 구비하는 추가의 어셈블리(4)가 장치(1) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 입자형 건축 자재(10)가 적용되고, 평활하게 되며 압밀되는 층(11)을 생성하기 위해, 3D 프린터로 입자형 건축 자재(10)의 층(11)을 생성하기 위한 방법으로,
    제1 방법 단계에서, 건설 현장(5) 위에 그 건설 현장(5) 위에서 이동 가능하게 제공된 코터 장치(1)로 건설 현장(5)에 입자형 건축 자재(10)를 적용하고, 시간적으로 제1 방법 단계에 후속하고, 제1 방법 단계와는 독립된 제2 방법 단계에서, 적용된 입자형 건축 자재(10)가 평활하게 되며, 상기 제1 및 제2 방법 단계는 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 단일 이동에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 단일 이동으로 층(11)을 생성하기 위한 제1 방법 단계에서, 제1 입자형 건축 자재(10) 및/또는 제2 입자형 건축 자재(10)가 건설 현장(5) 위로 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 단일 이동으로 층(11)을 생성하기 위한 제1 방법 단계에서, 적어도 제1 부분 층(13) 및 제2 부분 층(14)이 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 방법 단계에서, 건설 현장(5) 위에서 코터 장치(1)의 단일 이동으로, 적어도 하나의 제1 평활화 단계(7) 및 제2 평활화 단계(8)에 의해 적용된 입자형 건축 자재(10)가 평활하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 시간적으로 제1 또는 제2 방법 단계에 후속하고, 제1 및 제2 방법 단계와는 독립된 제3 방법 단계에서, 적용된 입자형 건축 자재(10) 또는 적용되어 평활하게 된 입자형 건축 자재(10)가 압밀되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022106016A1 (de) 2022-03-15 2023-09-21 Dmg Mori Additive Gmbh Anlage zum schichtweisen Aufbauen von Gegenständen aus einem Werkstoffpulver mit wechselbarer Beschichtereinheit

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE513785C2 (sv) * 1999-03-12 2000-11-06 Ericsson Telefon Ab L M Skruvförband där skruven kan förspännas
DE10117875C1 (de) 2001-04-10 2003-01-30 Generis Gmbh Verfahren, Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden sowie Verwendung einer solchen Vorrichtung
DE10310385B4 (de) * 2003-03-07 2006-09-21 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Körpern mittels pulverbasierter schichtaufbauender Verfahren
DE102006023484A1 (de) 2006-05-18 2007-11-22 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts aus einem pulverförmigen Aufbaumaterial
DE102014010929A1 (de) * 2014-07-28 2016-01-28 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte
DE102014112454A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Exone Gmbh Beschichteranordnung für einen 3D-Drucker
DE102014112469A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Exone Gmbh Beschichteranordnung für einen 3d-drucker
DE102014112447A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Exone Gmbh 3D-Drucker, 3D-Druckeranordnung und generatives Fertigungsverfahren
DE102014222129A1 (de) * 2014-10-29 2016-05-04 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren, Vorrichtung und Beschichtungsmodul zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
CN107771109B (zh) * 2015-06-19 2021-09-07 应用材料公司 在增材制造中的材料分配和压实
DE102015213140A1 (de) * 2015-07-14 2017-01-19 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
EP3349971A4 (en) * 2015-09-16 2019-05-22 Applied Materials, Inc. SELECTIVE OPENING SUPPORT PLATE FOR ADDITIVE MANUFACTURE
GB2548340A (en) * 2016-03-09 2017-09-20 Digital Metal Ab Manufacturing method and manufacturing apparatus
DE102016211952A1 (de) 2016-06-30 2018-01-04 Eos Gmbh Electro Optical Systems Beschichtungseinheit, Beschichtungsverfahren, Vorrichtung und Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
AT518899B1 (de) * 2016-08-05 2018-02-15 Metallconcept Gmbh Vorrichtung zur Herstellung wenigstens eines dreidimensionalen Schichtkörpers für die Bauindustrie
US20180304301A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Desktop Metal, Inc. Metering Build Material In Three-Dimensional (3D) Printing
US20180304357A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Desktop Metal, Inc. Thermal energy delivery in multi-directional binder jetting for additive manufacturing
CN206765391U (zh) * 2017-05-11 2017-12-19 傅筱宇 台阶式多层铺粉打印并行结构
US10940641B2 (en) * 2017-05-26 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Multi-light beam energy delivery with rotating polygon for additive manufacturing
CN107824788A (zh) * 2017-09-26 2018-03-23 芜湖天梦信息科技有限公司 一种3d打印用的铺粉装置
US11225016B2 (en) * 2017-10-20 2022-01-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Additive manufacturing layers
CN107984754A (zh) * 2017-12-27 2018-05-04 广东科达洁能股份有限公司 一种多喷头压紧式3d打印机及其打印方法
CN110370637A (zh) * 2019-06-25 2019-10-25 共享智能铸造产业创新中心有限公司 应用于3d打印机的双向铺粉装置
CN110370636B (zh) * 2019-07-30 2020-07-28 燕山大学 一种用于3d打印工艺的双向铺粉装置

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