KR20220100007A - 사후 노출 유닛 - Google Patents

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KR20220100007A
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sensor
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KR1020227019509A
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클라우스 슈타들만
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덴츠플라이 시로나 인코포레이티드
시로나 덴탈 시스템스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 복사선에 의해 경화가능한 물질로 적층 가공 방법에 의해 제조된 본체(2)의 사후 노출을 위한 사후 노출 유닛(1)에 관한 것으로, 사후 노출 유닛(1)은 사후 노출을 위해 구성되는 적어도 하나의 복사선 소스(7)를 포함하며, 사후 노출 유닛(1)은 적어도 하나의 복사선 센서(8)를 포함하고, 복사선 센서(8)는 복사선 소스(7)에 의해 방출되는 복사선을 캡처하도록 구성되며, 사후 노출 유닛은 사후 노출될 본체를 수용하기 위한 수용 공간을 가지고, 복사선 센서는 복사선 소스에 의해 방출되고 그리고 수용 공간의 적어도 일부를 적어도 1회 횡단하는 복사선을 캡처하도록 구성된다.

Description

사후 노출 유닛
본 발명은 복사선에 의해 경화가능한 물질로 3D 인쇄 프로세스에 의해 생성되는 본체를 사후 경화하기 위한 디바이스에 관한 것이며, 사후 경화 유닛은 컴포넌트의 추가적으로 최종 경화할 수 있는 적어도 하나의 복사선 소스가 설비되고 그리고 적어도 하나의 복사선 센서(예컨대, 광 센서)가 사후 노출 유닛에 구성되며, 복사선 센서는 복사선을 캡처할 수 있고 그리고 적어도 하나의 복사선 소스를 제어하거나 조절할 수 있고 그리고 복사선 센서들을 판독할 수 있는 제어 유닛/처리 유닛에 연결될 수 있다.
본 발명은 또한, 통(vat) 내에 수용되는 복사선에 의해 경화가능한 물질로 제조되는 층들에 구축되는 본체의 지능적 그리고 센서-보조식 사후 노출을 위한 방법에 관한 것이며, 본체는 적어도 부분적으로 경화되거나 치수적으로 안정하며, 사후 경화(post-curing)에 대해 관련된 프로세스 변수들은 적어도 하나의 적합한 복사선 센서(예컨대, 포토다이오드들, 포토레지스터(photoresistor))를 통해 캡처되고, 그리고 선택적으로, 노출 챔버(챔버) 및/또는 본체의 프로세스-관련 상태들은, 예컨대, 사후 처리 체인의 일부를 구성할 수 있는 안정적인 그리고 추적가능한 사후 노출 프로세스를 보장하기 위해 적어도 하나의 센서를 통해 캡처될 수 있다.
복사선에 의해 경화가능한 물질로 3차원 본체를 층들로 구축하기 위한 디바이스들 및 방법들은 용어들 “3D 인쇄”, “적층 가공(additive manufacturing)” 또는 “래피드 프로토타이핑(rapid prototyping)”으로 또한 공지되어 있다. 전자기 복사선에 의해 층들에서 경화될 물질, 예를 들어, 포토 수지의 단면 정보는 이에 의해 일반적으로 마스크 투사 방법에 의해 또는 레이저 소스에 의해 (예컨대, 스테레오리소그래피 프로세스(stereolithography process)에 의해) 생성된다. 연속적인 인쇄 프로세스를 가능하게 하는 발생적인 제조 기계들에서, 픽셀 제어된 DLP(digital light processing), MEMS(microelectromechanical systems), LC(liquid crystal) 디스플레이들, LED 디스플레이들 또는 제어가능한 레이저들이 단면 또는 층들의 노출을 위해 주로 사용된다. 이에 의해, 노출은 액체, 감광성 물질로 고체 층을 생성한다. 이러한 층은 캐리어에 부착되고, 그리고 캐리어를 리프트함으로써 기준 표면으로부터 탈착되거나 제거된다. 후속하는 제조 단계들에서, 기준 표면으로부터 탈착된 경화된 층은 캐리어로서 기능한다. 따라서, 3차원 본체는 감광성 물질로 연속적으로 빼내어지거나 형성된다.
여기서의 공지된 문제는, 사후 처리에서 그리고 특히 사후 노출 동안에, 프로세스 변수들이 사양들에 대응하는지, 그리고 프로세스 챔버 또는 사후 노출 유닛의 상태가 표적 상태에 대응하는지가 보장될 수 없다는 점이다.
출원 US 2019/0240924 A는 광-반응성 재료로 제조되는 3D 인쇄된 컴포넌트의 사후 처리를 위한 디바이스에 관한 것이다. 수직의 모터-피동 축을 가지고 그리고 경화될 컴포넌트가 편향 거울들을 통해 복사선 소스에 의해 조사되는 사후 노출 유닛이 또한 본원에서 설명된다. 컴포넌트는 또한 상이한 파장들을 가질 수 있는 복수의 램프들에 의해 조사될 수 있다.
DE 102016102811 A1은, 스테레오리소그래피에 의해 제조된 생성물을 수용하기 위한 수용 디바이스, 상기 수용 디바이스에 수용된 생성물을 조사하기 위한 복사선 디바이스(radiation device), 및 복사선 소스의 복사선 강도 및 복사선 파장을 검출하기 위한 복사선 센서를 포함하는 사후 노출 디바이스에 관한 것이다. 복사선 센서는 요망되는 성능 및 기능을 입증하기 위해 자체 검사를 수행하도록 배열된다. DE 102016102811 A1은 수용 디바이스에 대한 복사선 센서의 배열을 개시하지 않는다.
3D 인쇄된 블랭크(blank)의 최종 경화를 위한 공지된 디바이스들이 공지되어 있지만, 개선된, 선택적으로 자동화된 디바이스들에 대한, 특히 상태들의 보다 광범위한 캡처링 및 프로세스 매개변수들의 정밀한 제어를 가능하게 하는 디바이스에 대한 필요가 존재한다.
본 발명의 목적은, 가능한 가장 간단하고 그리고 가장 신뢰가능한 방식으로, 프로세스 변수들의 캡처링 및 제어, 그리고 사후 노출 유닛(챔버)의 상태의 캡처링 및 따라서 적어도 가능한 낭비로 본체의 신뢰가능하고 그리고 무엇보다 안정한 사후 경화를 가능하게 하는, 처음에 특정된 바와 같은 디바이스 및 방법을 생성하는 것이다. 또한, 사후 노출 단계에서의 에러 상태들은 신뢰가능하게 검출되거나 회피되어야 한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 제1 항에서 규정되는 바와 같은 디바이스 및 제10 항에서 규정되는 바와 같은 방법을 제공한다. 유리한 실시예들 및 개선예들은 종속항들에서 특정된다.
본 개시내용에 따라, 사후 노출 유닛이, 사후 경화될 본체가, 예를 들어, 빌드 플랫폼 상에 이 본체를 현수함으로써 도입될 수 있는 수용 공간을 가지는 것이 제공되며, 본체는 적어도 하나의 측면으로부터의 복사선으로 조사되며, 그리고 복사선 센서는 복사선 소스에 의해 방출되고 그리고 수용 공간의 적어도 일부를 적어도 1회 횡단하는 복사선을 캡처링하도록 구성된다. 즉, 복사선 센서는 수용 공간의 적어도 일부를 횡단한 복사선을 캡처하도록 배열된다. 예를 들어, 적어도 하나의 복사선 센서는 광 소스에 의해 방출된 복사선 또는 방출된 스펙트럼을 캡처할 수 있는 수용 공간에서 또는 그 외부에 위치될 수 있다.
사후 노출 유닛은 여기서, 3D 인쇄된 본체들의 사후 처리를 위한 장비의 적어도 일부를 구성할 수 있고, 그리고 소위 사후 처리의 하위 단계를 구성할 수 있으며, 전체 프로세스는 센서 시스템에 의해 보다 안정하게 만들어질 수 있으며, 그리고 전체 3D 인쇄 프로세스는 "인쇄"로 구성되며 그리고 전체 사후 처리는 결정된 데이터에 의해 보다 양호하게 자동화될 수 있다.
이러한 목적을 위해, 사후 노출 유닛에는, 특정한 파장의 가시 광 또는 UV 복사선, 또는 예를 들어, 복수의 LED들을 조합할 때, 미리 정해진 스펙트럼을 방출하는 LED들과 같은 상이한 복사선 소스들이 설비될 수 있다.
여기서, 사후 경화될 본체는 빌드 플랫폼의 도움으로 자동 그리퍼(automatic gripper)에 의해 위로부터 수용 공간 또는 챔버 내로 도입될 수 있으며, 그리고 본체는 최종적으로, 예를 들어, 전자기 복사선에 의해, 특히 광, 예컨대 가시 광 또는 UV (자외선) 광에 의해 경화될 수 있다. 특히, 챔버는 가열 디바이스에 의해 특정 온도, 예를 들어, 50℃ 내지 120℃가 될 수 있고 그리고, 선택적으로, 또한 프로세스 가스/보호 가스, 예컨대, 질소로 로딩될 수 있다.
평탄 플레이트로서 적절하게 설계될 수 있는 빌드 플랫폼은, 본체가 부착되는 플랫폼으로서의 역할을 할 수 있으며; 빌드 플랫폼은 노출 챔버를 위한 추가의 반사체 및 단부 커버로서의 역할을 선택적으로 할 수 있다.
챔버 내에 구축된 센서 시스템을 사용하여, 특히, 복사선 소스의 전력 밀도, 복사선 소스의 상태 또는 그의 노화(aging)뿐만 아니라, 챔버의 오염 정도 또는 상태 및 빌드 플랫폼 상의 본체의 존재에 대한 결론들이 도출될 수 있다. 또한, 복수의 복사선 소스들이 복수의 센서들과 조합하여 사용될 때, 사후 노출 유닛은 본체의 포지션 및 유형에 따라 복사선 강도를 제어할 수 있다.
예를 들어, 복사선 소스의 반대편에 배열될 수 있는 복사선 센서들의 도움으로, 사후 노출 유닛 내의 복사선 분포에 대한 결론들이 또한 도출될 수 있다.
챔버는, 복사선 소스들을 구동시킬 수 있고, 적어도 하나의 복사선 센서를 포함하는 센서 시스템을 판독할 수 있고, 그리고 추가 처리를 위해 모든 신호들을 전달할 수 있는 제어 디바이스/처리 유닛에 연결될 수 있다.
챔버의 내부는 적어도 부분적으로 반사적으로 설계될 수 있다.
센서 시스템은, 예를 들어, 복사선 소스의 노화(aging)를 보상하고, 온도-의존 거동을 보상하고, 복사선 강도 및 선택적으로 파장들 또는 스펙트럼을 구성하고, 복사선 소스들의 고장을 검출하고, 챔버의 오염을 결정하고, 본체의 존재를 확인하고, 챔버를 보정하고, 그리고 노출 시간 및 투여량을 결정하고 그리고 설정할 수 있다.
센서는 챔버에 적절하게 수용될 수 있거나, LED들이 복사선 소스로서 사용될 때, 대응하는 회로 기판 상에서 LED들과 함께 제공될 수 있다.
설명이 용어들 “높이, 수평, 수직, 최상부, 저부, 위에 또는 아래에”를 지칭할 때, 이러한 용어들 또는 다른 위치 또는 방향 사양들은 디바이스의 사용의 포지션에서 이해될 수 있다.
디바이스의 예시적인 실시예에 따라, 복사선 센서는 복사선 센서에 의해 캡처된 복사선 값을 처리하도록 구성되는 제어 유닛/처리 유닛에 연결될 수 있다.
처리 유닛은 이러한 목적을 위해 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 마이크로제어기(microcontroller)를 포함할 수 있다. 또한, 처리 유닛은 복사선 센서를 사용하여 캡처되는 복사선 값들을 처리하기 위한 데이터 및/또는 프로그램 명령들을 포함하는 데이터 메모리에 연결될 수 있다. 처리 유닛은 조작자에 의한 처리 유닛의 작동을 위한 입력/출력 디바이스, 예를 들어, 터치스크린(touchscreen)에 연결될 수 있다. 3D 본체의 사후 노출을 위해 요망되는 작용들은 처리 유닛을 제공함으로써 자동으로 실행될 수 있다. 대조적으로, 이러한 작용들은 처리 유닛 없이 조작자에 의해 수동으로 수행될 것이며, 이러한 목적을 위해, 복사선 센서는 캡처된 측정된 값들을 디스플레이하기 위해 디스플레이 유닛에 연결될 수 있다.
디바이스를 적합하게 제어할 수 있기 위해, 복사선 센서는, 사후 경화되도록 본체를 조사하기 위해 제공되는 복사선 소스를 위한 제어 유닛에 처리 유닛을 통해 연결될 수 있으며, 그리고 처리 유닛은, 복사선 센서에 의해 캡처된 값에 따라 복사선 소스를 제어하도록 구성될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 복사선 센서에 의해 캡처된 강도 값들은 복사선 센서로부터 처리 유닛으로 전송될 수 있고 그리고 처리 유닛에서 처리될 수 있다. 처리 유닛이 경화될 본체에 대한 대응하는 정보를 가지고, 그리고 복사선 소스를 제어하도록 설계될 때, 본체는 챔버에서 캡처된 복사선 강도에 따라 처리 유닛에 의해 조사될 수 있다.
구동 유닛은 빌드 플랫폼 및 이에 따라 본체가 적어도 하나의 방향으로 수용 공간 밖으로 이동되는 것을 가능하게 할 수 있다. 구동 유닛은 빌드 플랫폼 및/또는 본체를 챔버 내로 보내도록 설계될 수 있다. 구동 유닛은 빌드 플랫폼에 연결되는 전기 모터, 예를 들어, 스테핑 모터(stepping motor)를 포함할 수 있다. 특히, 전기 모터는 높이-조절가능한 로드와 맞물릴 수 있으며, 로드는 빌드 플랫폼에 연결된다.
복사선 소스를 위한 제어 유닛을 갖는 처리 유닛이 수용 공간 또는 챔버에서의 적어도 하나의 지점에서 온도를 측정할 수 있는 온도 센서에 또한 연결될 수 있을 때, 본체는 온도에 따라 복사선 소스에 의해 조사될 수 있다. IR 카메라는 또한, 최종 경화 동안 본체의 온도를 감시하는 데 사용될 수 있다.
복사선 소스를 위한 제어 유닛 및 이에 따라 또한 처리 유닛은 복사선 강도 및/또는 조사의 지속 기간을 제어하도록 선택적으로 설계된다. 복사선 소스는 광 소스, 예를 들어, 가시 광 또는 UV 광을 위한 소스일 수 있다. 복사선 강도 및/또는 조사의 지속 기간은 일반적으로 경화될 본체의 최종 특성들에 대한 영향을 갖는다.
챔버가 챔버 내의 온도를 설정하기 위한 조절가능한 가열 디바이스 및/또는 챔버 내로의 적합한 가스(예를 들어, 질소)의 조절가능한 공급을 위한 조절가능한 보호 가스 소스에 연결되는 것이 추가적으로 예상될 수 있다.
디바이스를 적합하게 제어할 수 있기 위해, 복사선 센서는 처리 유닛을 통해 조절가능한 복사선 소스 및/또는 조절가능한 가열 디바이스 및/또는 조절가능한 보호 가스 소스에 연결될 수 있으며, 그리고 처리 유닛은 복사선 소스 및/또는 가열 디바이스 및/또는 보호 가스 소스를 복사선 센서에 의해 캡처된 강도 값에 따라 제어하도록 구성될 수 있다. 복사선 센서는 챔버 내의 적어도 하나의 복사선 소스의 현재 강도 값들을 캡처할 수 있다.
복사선 센서가 제어 유닛/처리 유닛을 통해 조절가능한 복사선 소스에 연결될 때, 복사선 소스는 챔버에서의 현재 복사선 강도를 변경시키기 위해 제어 유닛/처리 유닛에 의해 구동될 수 있다.
복사선 센서가 제어 유닛/처리 유닛을 통해 조절가능한 가열 디바이스에 연결될 때, 가열 디바이스는, 챔버에서의 현재 온도에 따라 복사선 소스 및/또는 가열 디바이스를 제어하기 위해 제어 유닛/처리 유닛에 의해 구동될 수 있다.
복사선 센서가 제어 유닛/처리 유닛을 통해 조절가능한 보호 가스 소스에 연결될 때, 복사선 소스는 챔버에서의 대기에 따라 광 강도를 제어하기 위해 제어 유닛/처리 유닛에 의해 구동될 수 있다.
적어도 하나의 복사선 소스 및 적어도 하나의 복사선 센서는 복사선 소스 및/또는 복사선 센서 표면의 직접적인 오염을 방지하기 위해 수용 베이슨(보호 기능)에 의해 보호될 수 있다. 수용 베이슨은 빌드 플랫폼 위에 있는 본체와 함께 빌드 플랫폼을 수용하기 위해 최상부에서 개방될 수 있다. 적어도 하나의 복사선 소스 및/또는 적어도 하나의 복사선 센서는 수용 베이슨의 각각의 표면 뒤에 위치될 수 있다. 수용 베이슨은 사용된 파장 및/또는 스펙트럼에 대해 특히 낮은 흡수를 갖는 재료로 제조될 수 있다.
디바이스의 추가의 실시예에 따르면, 각각의 복사선 소스는, 복수의 복사선 소스들 및 복사선 센서들의 어레이(array)를 따라서 초래하는 복사선 센서를 가지며, 그 후, 복사선 소스들 및 복사선 센서들은 개별적으로 및/또는 순차적으로 구동되고 그리고 판독될 수 있는 것이 제공될 수 있다.
선택적으로, 복수의 복사선 센서들 중 복사선 센서들은 일렬로, 예를 들어, 단일 열로 배열될 수 있다(즉, 센서들의 1차원 또는 1-D 배열). 복수의 복사선 센서들 중 복사선 센서들은 또한 적어도 2개의 열들로 배열될 수 있다. 복사선 센서들의 적어도 2개의 열들은 복사선 센서들의 그리드(grid)(또는 격자)를 형성할 수 있으며, 그리드는 그리드의 각각의 차원(즉, 센서들의 2차원 또는 2-D 배열)에서 적어도 3개의 열들을 포함한다.
복사선 센서 또는 복수의 복사선 센서들은 수용 공간 및/또는 복사선 소스에 대해 고정될 수 있다. 즉, 복사선 센서는 고정 또는 정적 포지션에 배열될 수 있다.
복사선 센서 또는 복수의 복사선 센서들 또는 복수의 복사선 센서들 중 적어도 하나의 복사선 센서는 수용 공간 및/또는 복사선 소스에 대해 이동가능할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 복사선 센서들은 복사선의 공간적 분포를 보다 상세하게 캡처하기 위해 수용 공간 주위에서 이동될 수 있으며, 이는 균질성을 보다 정확하게 감시하고 그리고 선택적으로 제어하도록 허용할 수 있다.
특히, 복사선 소스들 및 복사선 센서들은 회로 보드 상에서 조합될 수 있으며, 그리고 적어도 하나의 회로 보드가 사후 노출 유닛마다 설치될 수 있다.
본 방법에 관하여, 본 개시내용은 또한, 복사선 센서가 광 센서일 수 있으며, 복사선 소스의 강도는 광 센서를 사용하여 캡처되며, 복사선 소스의 강도는 변경가능하고 그리고 광 센서는 대응하는 측정 범위를 가지도록 해야 하는 것을 제공한다.
디바이스에 관한 설명의 부분의 반복을 회피하기 위해, 디바이스가 본 방법에 적용가능한 한, 방법의 설명과 관련하여 디바이스의 이전 설명에 대한 참조가 또한 이루어진다.
본 발명의 선택적인 실시예에 따르면, 복사선 센서를 사용하여 캡처되는 강도가, 복사선 센서에 연결되는 처리 유닛에서, 적어도 하나의 복사선 소스의 강도에 대한 예상 값과 비교되며 그리고 적어도 하나의 방법 매개변수가 캡처된 강도와 예상된 값 사이의 차이에 따라 설정되는 것이 제공될 수 있다. 방법 매개변수의 값은 복사선 센서에 의해 캡처될 수 있다. 특히, 복사선 센서를 사용하여 캡처된 강도를 강도의 예상된 값과 반복적으로 비교함으로써, 방법 매개변수들은 표적 값으로 설정되거나 조절될 수 있다. 방법 매개변수는 처리 유닛 자체에 의해 설정될 수 있거나 이에 의해 제어될 수 있다.
본 개시내용에 따라, 본체를 경화시킬 수 있는 복사선을 방출하는 임의의 광 소스는 복사선 소스로서 사용될 수 있다. 적절하게는, 이들은 대략 350nm 내지 420nm의 파장 범위의 UV 범위로 방출하는 대부분 복사선 소스들이 존재하지만, 이는 반드시 본 경우이지는 않다. 예를 들어, 플래쉬 램프들 또는 LED들이 복사선 소스들로서 사용될 수 있다. LED들이 복사선 소스로서 사용된다면, 상이한 중심 파장들을 가지는 복수의 LED들은 특정 복사선 스펙트럼을 달성하기 위해 조합될 수 있다.
예를 들어, LED들 및 복사선 센서들이 설비되는 적어도 하나의 회로 기판 및/또는 복수의 개별 회로 기판들은, LED들 및 복사선 센서들이 가능한 한 균질하게 노출 공간을 조명하도록 장비에 배치될 수 있다.
특히, 복사선 전력은 대략 10mW/cm2 내지 100mW/cm2, 바람직하게는 40mW/cm2일 수 있다.
405nm로 방출하는 복사선 소스가 사용될 수 있다.
각각의 복사선 소스는, 대향하는 복사선 소스 및/또는 반사체로부터의 광학 복사선을 캡처할 수 있고 그리고 이 광학 복사선을 제어 유닛으로 전송할 수 있는 복사선 센서를 적절하게 가질 수 있다.
수용 공간 또는 노출 챔버는 바람직하게는 최상부 또는 적어도 하나의 지점에서 접근가능하고, 그리고 경화될 본체의 캐리어일 수 있는 빌드 플랫폼에 의해 폐쇄될 수 있다.
수용 공간은 직접적인 오염으로부터 복사선 소스들 및 복사선 센서들을 보호하는 수용 베이슨을 적절하게 가질 수 있는 반면, 수용 베이슨은 복사선 소스에 의해 방출되는 복사선에 대해 가능한 한 투명하거나 가능한 한 적은 흡광을 가지는 재료로 제조될 수 있다.
특히, 적어도 하나의 복사선 센서를 사용하여 캡처되는 복사선 소스의 강도 값에 기초하여, 복사선 전력의 손상에 대한 결론들을 도출하는 것이 가능하다는 것이 제공될 수 있다.
더욱이, 복사선 소스의 복사선 전력이 센서를 사용하여 캡처되는 강도에 따라 증가될 수 있는 것이 제공될 수 있다.
강도의 특정한 캡처된 값들에 대한 대안예로서, 적어도 하나의 복사선 소스의 작동 시간의 과정에서 강도의 상대적 또는 절대적 변화가 또한, 적어도 하나의 복사선 소스를 제어하기 위해 처리 유닛에 의해 사용될 수 있다.
본 방법의 추가의 실시예에 따르면, 복사선 센서들이 경화될 적어도 하나의 본체의 위치 또는 포지션을 결정하기 위해 복사선 소스들과 조합하여 사용되는 것이 제공될 수 있다. 적어도 하나의 본체에 의한 쉐도우(shadow)는 그의 포지션을 검출하는 데 사용될 수 있다. 쉐도우가 사후 노출 프로세스 동안 변한다면, 결함 조건, 예컨대, 빌드 플랫폼으로부터의 본체의 탈착이 유추될 수 있다. 수용 공간에서의 본체의 존재는 또한, 이러한 방식으로 검출될 수 있다.
사후 노출 유닛이 적어도 하나의 복사선 센서에 의해 캡처되고 그리고 적어도 하나의 복사선 소스에 의해 방출되는 복사선을 사용하여 제어 유닛의 도움으로 보정될 수 있는 것이 바람직하게 제공될 수 있다.
특히, 복수의 복사선 센서들의 도움으로, 챔버 또는 수용 공간 또는 베이슨에서의 복사선의 균질성이 제어 유닛에 의해뿐만 아니라, 그의 시간적 및 공간적 변화들에 의해 국부적으로 그리고 시간적으로 캡처될 수 있다.
본 발명은 도면들을 참조로 하여 바람직한, 비제한적 예시적인 실시예들을 사용하여 아래 내용에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 3D 인쇄된 본체의 사후 노출을 위한 본 발명에 따른 사후 노출 유닛을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 디바이스에 사용될 수 있는 회로 기판의 상세한 스케치를 개략적으로 도시한다.
도 3a는 도 1에 대한 예시적인 강도 다이어그램을 개략적으로 도시하며, 그리고 도 3b는 가능한 복사선 소스의 예시적인 방사 각도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 1에 대한 예로서 보정된 강도 프로파일을 개략적으로 도시한다.
도 5는 수용 베이슨(basin)의 표면 상에 상이한 오염물들을 가지는 도 1로부터의 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 6은 오염물의 상황에서의 예시적인 측정 신호 및 실제 표적 값의 표시를 개략적으로 도시한다.
도 7은 시간 분해 및 공간 분해 강도 측정을 갖는 도 1로부터의 디바이스 및 강도의 측정된 값들을 갖는 다이어그램을 개략적으로 도시한다.
도 8은 수용 베이슨에서 탈착된 구성요소를 가지는 도 1로부터의 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 9는 작동 시간들에 따른 복사선 소스의 예시적인 노화 곡선을 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 1로부터의 디바이스를 개략적으로 도시하며, 공간적으로 분해된 강도는 표적 값으로 설정된다.
도 11은, 복사선 소스가 온도에 따라 조절되는, 본 발명에 따른 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 12a는 온도에 따른 복사선 소스의 강도를 나타내는 개략적인 다이어그램을 도시한다.
도 12b는 온도-보상된 복사선 소스 거동을 갖는 다이어그램을 개략적으로 도시한다.
예시된 도면들에서, 개개의 도면을 설명하는 역할을 하지 않는 디바이스의 부품들은 명료성을 위해 생략되었다.
도 1은, 빌드 플랫폼(build platform)(3) 상에 현수되는 본체(2)(도 7 참조)의 사후 노출을 위한 사후 노출 유닛(1)을 도시하며, 사후 노출 유닛(1)은 수용 베이슨(4), 그리고 복수의 회로 보드들(5, 6) 및 회로 보드들(5, 6)에 부착되고 그리고 제어 유닛/처리 유닛(9)을 통해 연결되는 복사선 소스들(7) 및 복사선 센서들(8)을 포함한다. 적어도 하나의 복사선 소스(7)의 강도는 반대편 회로 기판(5, 6) 상에서 그리고 그 위에 위치되는 적어도 하나의 복사선 센서(8)에 의해 각각 캡처된다(captured). 그 결과, 챔버(10) 또는 적어도 하나의 복사선 소스(7)에서의 복사선 강도는 캡처되고, 설정되거나 보정될 수 있다. 이러한 보정은 특정 시간 기간 후에 및/또는 각각의 사후 노출 프로세스 전에 발생할 수 있다. 제어 유닛/처리 유닛(9)은, 이러한 목적을 위해, 측정된 복사선 강도에 따라 적어도 하나의 복사선 소스(7)를 재조정할 수 있다. 복사선 소스로서 LED들을 사용할 때, 이는 LED 전류를 통해 이루어질 수 있다. 광 소스들(7)의 강도는 여기서 각각 대향하는 복사선 센서들(8)에 의해 측정된다.
도 2는, 예를 들어, 사후 노출 유닛(1)에서 사용될 수 있고 그리고 복수의 복사선 소스들(7) 및 복사선 센서들(8)이 설비되는 회로 기판(5)을 도시한다. 각각의 복사선 소스(7)는 적어도 하나의 복사선 센서(8) 또는, 선택적으로, 국부 측정 분해능을 증가시키기 위한 복수의 복사선 센서들을 갖는다.
도 3a 및 도 3b는 도 1로부터의 예시적인 구조물과 일치하는 보정 결과를 개략적으로 도시한다. 도 3a는 특정 시간 기간 후에 복사선 센서들(8)에서 캡처되는 개별적인 측정된 값 곡선들을 도시한다. 예상되는 복사선 강도는 도 3b에서 묘사되는 복사선 소스의 각도-의존 방사 거동으로부터 복사선 소스의 포지션에 기초하여 유추될 수 있다. LED의 방사 거동이 도 3b에서 가정되었다. 센서들(8)에서 측정된 강도들은, 방사 각도, 복사선 소스의 상태 등에 대한 결론들이 도출되는 것을 허용한다.
도 1에서 도시되는 예에 기초한 보정 결과가 도 4에서 개략적으로 묘사된다.
도 5는 수용 베이슨(4)의 오염물(11)이 존재했던 적어도 하나의 사후 노출 프로세스 후의 도 1에 따른 사후 노출 유닛(1)을 도시하며, 여기서 오염물(11)은 챔버(10)의 균일한 조명을 방지하고 그리고/또는 저해하고, 그리고 이에 따라, 갱신된 사후 노출 프로세스에서, 노출될 본체가 대응하는 재료에 대한 사양들에 따라 제어 유닛/처리 유닛(9)에 의해 특정된 시간 기간 동안 완전히 경화될 수 있는 것이 더 이상 보장될 수 없다. 베이슨(4)의 적어도 부품들에서의 오염물(11)의 결과로서, 도 5에서 예로서 묘사되는 바와 같이, 표적 값보다 더 낮은 값은 적어도 하나의 복사선 센서(8)의 반대편 측면 상에서 측정된다. 표적 값은 보정 값에 대응할 수 있다. 이것이 이러한 경우라면, 출력은 제어 유닛/처리 유닛(9)을 통해 발생할 수 있으며, 출력은 발생한 오류에 대해 유닛(1)의 사용자에게 알리고, 그리고 선택적으로, 수용 베이슨(4)이 세정될 것을 요구한다. 이는 추가의 프로세스 신뢰성을 허용하고, 그리고 주어진 사후 노출 지속 기간 및 강도에 대한 사후 노출 유닛(4)의 오염이 경화 프로세스에 부정적으로 영향을 미치지 않을 수 있거나, 심지어 심각한 오염의 경우에 오염을 완전히 방지할 수 있는 것을 보장한다.
도 6은, 오염이 존재하지 않을 때 달성될 복사선 강도(Ical)가 플롯되는 다이어그램을 도시한다. Ical은 각각의 노출 프로세스 전에 도달되어야 하는 기준 값을 나타낸다. 측정된 값(Idirt)은 (예를 들어, 도 5에서 도시되는 바와 같이) 수용 베이슨(4)의 특정한 오염의 상황에 가능한 측정된 값을 나타낸다. Ical가 도달되지 않으면, 오류 메시지는 제어 유닛/처리 유닛(9)을 통해 출력될 수 있으며, 그리고/또는 Ical가 도달되도록 적어도 특정 구역들에서 복사선 소스들(7)의 복사선 강도를 증가시키려는 시도가 이루어질 수 있다.
도 7은, 사후 노출 유닛(1) 내로 도입되고 그리고 빌드 플랫폼(3) 상에 현수되는 본체(2)를 갖는 도 1에 따른 사후 노출 유닛(1)을 도시한다. 여기서, 복사선 소스들(7)은 도시되는 바와 같이, 사후 노출 유닛(1)에서 본체(2)의 존재를 검출하기 위해 복사선 센서들(8)과 조합하여 사용될 수 있다. 복사선 센서들(8)에서의 쉐도우잉(shadowing)은 본체(2)의 기하학적 형태에 따라, 여기서 상이하게 캡처된다. 도 7에서 묘사되는 예에서, 복사선 센서(8)는 완전히 쉐이드되며(shaded), 그리고 이전에 캡처된 표적 값과 비교될 수 있기 위해 측정된 값이 캡처될 수 없다. 여기서, 표적 값은 도 1에서 묘사되었던 바와 같이, 챔버의 보정으로부터 나올 수 있다.
인쇄 결과는 또한, 예를 들어, 본체의 캡처된 윤곽이 예상되는 윤곽에 대응하는지, 투사된 쉐도우(shadow)에 기초하여 선택적으로 확인될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 하나 또는 복수의 이동가능한 복사선 소스들 및/또는 이동가능한 복사선 센서들이 선택적으로 (예를 들어, 수용 공간을 중심으로 선형적으로 이동가능하게 또는 선회가능하게 또는 회전가능하게) 제공될 수 있다.
빌드 플랫폼(3)으로부터의 본체(2)의 탈착은 예로써 도 8에서 도시된다. 사후 노출 프로세스 동안 및/또는 그 후의 본체(2)에서의 국부적인 변경은, 이에 의해, 예를 들어, 도 7에서 묘사되는 경우와 비교하여, 본체(2)에 의해 투사된 쉐도우에서의 차이를 통해 검출될 수 있다. 사후 노출 프로세스 동안 본체(2)의 탈착을 검출하는 것에 기초하여, 수용 베이슨(4)으로부터 본체(2)를 수동으로 제거하기 위해, 출력이 사용자에게 이루어질 수 있다. 이는 추가 프로세스 신뢰성을 보장하고, 그리고 새로운 본체가 수용 베이슨(4) 내로 도입될 때 충돌(크래쉬(crash))을 방지한다.
도 9는 복사선 소스(7)의 작동 시간에 걸친 강도에서의 감소의 예시적인 과정을 도시한다. 여기서, LED가 예로서 복사선 소스(7)로서 가정된다. 시작에서, 복사선 소스는, 언급된 특정한 수의 작동 시간들 후에 값(Iaged)으로 강하하는 강도(Inew)를 갖는다. 복사선 소스(7)의 현재 강도 값은 적어도 하나의 복사선 센서(8)를 사용함으로써 작동 시간들과 함께 캡처될 수 있다. 이는, 복사선 소스(7)의 예상된 사용 수명에 대해 결론들이 도출되는 것 및/또는 복사선 소스(7)의 고장을 검출할 수 있는 것, 그리고 따라서 프로세스 신뢰성의 증가에 기여하는 것을 허용한다.
도 10은 이전과 같이 사후 노출 유닛(1)을 단면도로 도시하며, 전체 사후 노출 유닛(1)은 빌드 플랫폼(3)이 설비되지 않을 때 보정된다. 이러한 경우에, 존재하는 모든 복사선 소스들(7)은 동시에 및/또는 개별적으로 및/또는 순차적으로 그리고 측정된 값들이 반대편의 복사선 센서들(8)에 의해 캡처되는 동안 스위치 온된다(switched on).
사후 노출 유닛(1)은 또한 도 11에서 묘사되는 예에서 가열될 수 있다. 수용 베이슨(4)에서의 온도의 증가는, 예를 들어, 경화 프로세스를 가속시키거나, 본체(2)에서 추가의 사용되지 않은 개시제들을 활성화시킴으로써 지지를 제공하는 역할을 한다. 사후 노출 유닛(1)에서의 온도의 증가는 복사선 소스(7)의 작동점에서의 변경 및 따라서, 온도에 따른 적어도 하나의 복사선 소스(7)의 방사 거동으로 이어진다. 이를 보상하기 위해, 강도 값은 적어도 하나의 복사선 센서(8) 상에서 캡처될 수 있으며, 그리고 이 강도 값은, 온도가 복사선 소스(7)의 강도를 조절함으로써 증가할 때 일정하게 유지될 수 있다. 이는 복사선 소스(7)로서 LED를 사용할 때 LED 전류를 추적함으로써 이루어질 수 있다.
이는 또한, 복사선 소스(7) 자체가 사후 노출 유닛(1)에서, 즉, 심지어 히터의 존재가 없는 경우에도 온도의 증가로 이어질 수 있기 때문에 유리하다. 따라서, 노출 기간에 걸친 복사선 소스(7)의 강도의 감소는 이러한 경우에 또한 보상될 수 있다.
도 12a는 사후 노출 유닛(1)의 온도의 과정을 도시하며, 복사선 소스(7)에 의해 방출된 광 강도는 온도가 상승함에 따라 떨어진다. 따라서, 이는 특정된 것보다 더 적은 복사선 강도가 본체(2)에 도달할 수 있으며, 그리고 따라서, 사후 노출 시간이 본체(2)를 단부에 경화시키기에 충분하지 않다는 사실로 이어진다. 이는 컴포넌트 특성들을 비틀 수 있고, 제조 오차들로 이어질 수 있다. 이를 방지하기 위해, 복사선 센서(8)에 의해 캡처되는 복사선 값들은 사후 노출 유닛(1) 내로 구축된 복사선 소스들(7)을 재조정하는 데 사용될 수 있다. 여기서 재조정은, 온도가 상승함에 따라 광 강도가 일정하게 유지되도록 실행된다. 이는, 예를 들어, LED 전류를 조절함으로써 복사선 소스(7)로서 사용될 수 있는 LED들에서 달성될 수 있다.
하기의 변경예들 및 이점들은 본 개시내용과 함께 선택적으로 달성될 수 있다:
ㆍ LED 센서 제어되는 사후 노출 유닛
ㆍ 패널 당 적어도 하나의 센서(광 강도, LED 노화/오염의 측정)
ㆍ 반대편 패널에 의한 각각의 패널의 조사 전력의 측정
ㆍ 각각의 패널의 균질성 및 재조정의 측정
ㆍ 보다 넓은 파장 범위를 달성하기 위한 복수의 파장들의 조합
ㆍ 광 출력 전력의 보정
ㆍ LED 열화(degeneration)에 대한 보상
ㆍ LED들의 성능 안정성을 개선시키기 위한 효율적인 냉각/온도 제어
ㆍ 파워-온(power-on) 마다의 보정
ㆍ 생성된 본체들에 의해 투사된 쉐도우의 측정
ㆍ 생성된 본체가 박스 내에 존재하는지(쉐도우)의 측정
ㆍLED들의 클러스터링
ㆍ 보정 동안의 유리의 오염의 측정
ㆍ 노출 시 바로 발생된 오염의 측정
ㆍ 빌드 플랫폼의 점유에 따른 개별적인 조사
추가의 일반적인 실시예들:
1. 복사선에 의해 경화가능한 물질로 적층 가공(additive manufacturing) 방법에 의해 제조되는 본체(2)의 사후 노출을 위한 디바이스로서, 디바이스는 적어도 하나의 복사선 소스 및 적어도 하나의 복사선 센서(8)를 보호하기 위한 수용 베이슨(4)을 포함하며, 디바이스는 본체(2)의 캐리어인 빌드 플랫폼(3)을 더 포함하고,
적어도 부분적으로 폐쇄된 챔버(10)가 형성되고, 챔버(10)는 적어도 하나의 복사선 소스(7)에 의해 조사될 수 있는 수용 베이슨(receiving bath)(4)을 포함하며, 그리고 디바이스가 복사선 소스(7)에 의해 방출되는 복사선을 캡처할 수 있고 그리고 제어 유닛/처리 유닛(9)으로 복사선을 전달할 수 있는 방식으로 배치되는 적어도 하나의 복사선 센서(8)를 더 포함하는 것으로 특징화된다.
2. 실시예 1에 따른 디바이스로서, 복사선 센서(8)는 복사선 센서(8)에 의해 캡처된 측정된 값을 처리하도록 구성되는 제어 유닛/처리 유닛(9)에 연결되는 것으로 특징화된다.
3. 실시예 2에 따른 디바이스로서, 적어도 하나의 복사선 센서(8)는 제어 유닛/처리 유닛(9)을 통해 적어도 하나의 복사선 소스(7)에 연결되며 그리고 적어도 하나의 복사선 소스(7)의 강도가 제어될 수 있는 것으로 특징화된다.
4. 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 하나에 따른 디바이스로서, 예를 들어, 규정된 보정 값으로부터의 챔버(10)의 상태의 변경이 적어도 하나의 복사선 센서(8)의 도움으로 캡처될 수 있으며, 그리고 적절한 조치들이 제어 유닛/처리 유닛(9)을 통해 취해질 수 있는 것으로 특징화된다.
5. 실시예 2 및 실시예 4에 따른 디바이스로서, 적어도 하나의 복사선 소스(7)로부터 복사선을 캡처하기 위한 적어도 하나의 복사선 센서(8)는 복사선 소스의 반대편에 배열되는 것으로 특징화된다.
6. 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 하나에 따른 디바이스로서, 챔버(10)는 적어도 하나의 본체(2)를 운반하는 빌드 플랫폼(build platform)(3)에 의해 폐쇄될 수 있는 것으로 특징화된다.

Claims (18)

  1. 복사선에 의해 경화가능한(curable) 물질로 적층 가공(additive manufacturing) 방법에 의해 제조되는 본체의 사후 노출을 위한, 사후 노출 유닛(post-exposure unit)으로서,
    상기 사후 노출 유닛은 사후 노출을 위해 구성되는 적어도 하나의 복사선 소스(radiation source)를 포함하며, 적어도 하나의 복사선 센서(radiation sensor)를 가지며, 상기 복사선 센서는 상기 복사선 소스에 의해 방출된 복사선을 캡처하기(capturing) 위해 구성되고,
    상기 사후 노출 유닛은 사후 노출될 본체를 수용하기 위한 수용 공간을 가지며, 상기 복사선 센서는, 상기 복사선 소스에 의해 방출되고 그리고 상기 수용 공간의 적어도 일부를 적어도 1회 횡단하는 복사선을 캡처하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복사선 센서는 상기 복사선 소스에 의해 방출되는 복사선의 복사선 강도 및/또는 복사선 파장을 캡처하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 복사선 센서 및 상기 복사선 소스는 상기 수용 공간의 반대편 측면들 상에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 사후 노출 유닛은, 적어도 2개의 복사선 센서들 및 적어도 2개의 복사선 소스들(radiation sensors)을 포함하며, 복사선 소스 및 복사선 센서 둘 모두는 상기 수용 공간의 적어도 하나의 측면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 수용 공간은 수용 베이슨(receiving basin)에서 형성되며, 상기 적어도 하나의 복사선 소스 및/또는 상기 적어도 하나의 복사선 센서는 상기 수용 베이슨의 외부에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 복사선 센서는 제어 유닛/처리 유닛에 연결되며, 상기 제어 유닛/처리 유닛은 캡처된 복사선 신호를 감시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어 유닛/처리 유닛은 미리 규정된 예상 값으로부터의 상기 복사선 신호의 편차들을 시그널하도록(signal) 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 복사선 센서 및 상기 적어도 하나의 복사선 소스는 상기 제어 유닛/처리 유닛에 연결되며, 상기 제어 유닛/처리 유닛은, 상기 복사선 센서에 의해 캡처되는 복사선 신호에 기초하여 복사선 소스를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어 유닛/처리 유닛은 상기 복사선 센서에 의해 캡처되는 복사선 강도 및/또는 복사선 파장에 기초하여 상기 복사선 소스를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 제어 유닛/처리 유닛은 복사선 강도 및/또는 복사선 파장을 표적 값으로 각각 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 복사선 센서들은 상이한 방향들로 상기 복사선 소스에 의해 방출되는 복사선을 캡처하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 복사선 센서들 중 복사선 센서들은 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 복사선 센서들 중 복사선 센서들은 적어도 2개의 열들로 배열되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 열들의 복사선 센서들은 복사선 센서들의 그리드(grid)를 형성하며, 상기 그리드는 상기 그리드의 각각의 차원에서 적어도 3개의 열들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사선 센서 또는 상기 복수의 복사선 센서들은 상기 수용 공간 및/또는 상기 복사선 소스에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  16. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복사선 센서 또는 상기 복수의 복사선 센서들 또는 상기 복수의 복사선 센서들 중 적어도 하나의 복사선 센서는 상기 수용 공간 및/또는 상기 복사선 소스에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는,
    사후 노출 유닛.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 사후 노출 유닛을 사용하여 복사선에 의해 경화가능한 물질로 적층 가공 방법에 의해 제조되는, 본체를 사후 처리하기 위한 장비로서,
    상기 장비는 빌드 플랫폼(build platform)을 상대적으로 이동시키기 위한 구동부(drive)를 포함하는 이송 디바이스(transport device)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    본체를 사후 처리하기 위한 장비.
  18. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 사후 노출 유닛을 사용하거나, 제17 항에 따른 장비를 사용하여 복사선에 의해 경화가능한 물질로 적층 가공 방법에 의해 제조되는 본체의 사후 노출을 위한 방법.
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