KR20230021734A - 3차원 인쇄 동안 유동을 제어하는 방법 - Google Patents
3차원 인쇄 동안 유동을 제어하는 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230021734A KR20230021734A KR1020237000775A KR20237000775A KR20230021734A KR 20230021734 A KR20230021734 A KR 20230021734A KR 1020237000775 A KR1020237000775 A KR 1020237000775A KR 20237000775 A KR20237000775 A KR 20237000775A KR 20230021734 A KR20230021734 A KR 20230021734A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- seconds
- executing
- command
- manufacturing
- thermoset material
- Prior art date
Links
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 218
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 184
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 162
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 130
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 111
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 102
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 66
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 97
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 28
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 8
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 34
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 29
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 27
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 26
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 24
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 23
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 22
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 21
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 16
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 13
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 11
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 7
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 7
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 7
- KORSJDCBLAPZEQ-UHFFFAOYSA-N dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate Chemical compound C1CC(N=C=O)CCC1CC1CCC(N=C=O)CC1 KORSJDCBLAPZEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 6
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- -1 for example Chemical group 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 4
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229920005906 polyester polyol Polymers 0.000 description 3
- 229920003226 polyurethane urea Polymers 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- SBJCUZQNHOLYMD-UHFFFAOYSA-N 1,5-Naphthalene diisocyanate Chemical compound C1=CC=C2C(N=C=O)=CC=CC2=C1N=C=O SBJCUZQNHOLYMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ICLCCFKUSALICQ-UHFFFAOYSA-N 1-isocyanato-4-(4-isocyanato-3-methylphenyl)-2-methylbenzene Chemical compound C1=C(N=C=O)C(C)=CC(C=2C=C(C)C(N=C=O)=CC=2)=C1 ICLCCFKUSALICQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-hydroxypropoxy)propoxy]propan-1-ol Chemical compound CC(O)COC(C)COC(C)CO LCZVSXRMYJUNFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N Phthalic anhydride Natural products C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 LGRFSURHDFAFJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 2
- OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N biuret Chemical compound NC(=O)NC(N)=O OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N butyl 2,2-difluorocyclopropane-1-carboxylate Chemical compound CCCCOC(=O)C1CC1(F)F JHIWVOJDXOSYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 2
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N n-[4-(1,3-benzoxazol-2-yl)phenyl]-4-nitrobenzenesulfonamide Chemical class C1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1S(=O)(=O)NC1=CC=C(C=2OC3=CC=CC=C3N=2)C=C1 SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N putrescine Chemical compound NCCCCN KIDHWZJUCRJVML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N toluene 2,6-diisocyanate Chemical compound CC1=C(N=C=O)C=CC=C1N=C=O RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 2
- NAXUFNXWXFZVSI-SCSAIBSYSA-N (2r)-4-aminobutan-2-ol Chemical compound C[C@@H](O)CCN NAXUFNXWXFZVSI-SCSAIBSYSA-N 0.000 description 1
- MTZUIIAIAKMWLI-UHFFFAOYSA-N 1,2-diisocyanatobenzene Chemical compound O=C=NC1=CC=CC=C1N=C=O MTZUIIAIAKMWLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAUHLEIGHAUFAK-UHFFFAOYSA-N 1-isocyanato-1-[(1-isocyanatocyclohexyl)methyl]cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1(N=C=O)CC1(N=C=O)CCCCC1 PAUHLEIGHAUFAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DPQHRXRAZHNGRU-UHFFFAOYSA-N 2,4,4-trimethylhexane-1,6-diamine Chemical compound NCC(C)CC(C)(C)CCN DPQHRXRAZHNGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PISLZQACAJMAIO-UHFFFAOYSA-N 2,4-diethyl-6-methylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CCC1=CC(C)=C(N)C(CC)=C1N PISLZQACAJMAIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HGXVKAPCSIXGAK-UHFFFAOYSA-N 2,4-diethyl-6-methylbenzene-1,3-diamine;4,6-diethyl-2-methylbenzene-1,3-diamine Chemical compound CCC1=CC(CC)=C(N)C(C)=C1N.CCC1=CC(C)=C(N)C(CC)=C1N HGXVKAPCSIXGAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWTVQZQPKHXGFM-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethylhexane-2,5-diamine Chemical compound CC(C)(N)CCC(C)(C)N JWTVQZQPKHXGFM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLYCRLGLCUXUPO-UHFFFAOYSA-N 2,6-diaminotoluene Chemical compound CC1=C(N)C=CC=C1N RLYCRLGLCUXUPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNLHGQLZWXBQNY-UHFFFAOYSA-N 3-(aminomethyl)-3,5,5-trimethylcyclohexan-1-amine Chemical compound CC1(C)CC(N)CC(C)(CN)C1 RNLHGQLZWXBQNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBRVSVVVWCFQMG-UHFFFAOYSA-N 4,4'-diaminodiphenylmethane Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C=C1 YBRVSVVVWCFQMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IBOFVQJTBBUKMU-UHFFFAOYSA-N 4,4'-methylene-bis-(2-chloroaniline) Chemical compound C1=C(Cl)C(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C(Cl)=C1 IBOFVQJTBBUKMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLYLVPHSKJVGLG-UHFFFAOYSA-N 4-(cyclohexylmethyl)cyclohexane-1,1-diamine Chemical compound C1CC(N)(N)CCC1CC1CCCCC1 DLYLVPHSKJVGLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DZIHTWJGPDVSGE-UHFFFAOYSA-N 4-[(4-aminocyclohexyl)methyl]cyclohexan-1-amine Chemical compound C1CC(N)CCC1CC1CCC(N)CC1 DZIHTWJGPDVSGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAXUFNXWXFZVSI-UHFFFAOYSA-N 4-aminobutan-2-ol Chemical compound CC(O)CCN NAXUFNXWXFZVSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 208000033986 Device capturing issue Diseases 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920000079 Memory foam Polymers 0.000 description 1
- OMRDSWJXRLDPBB-UHFFFAOYSA-N N=C=O.N=C=O.C1CCCCC1 Chemical compound N=C=O.N=C=O.C1CCCCC1 OMRDSWJXRLDPBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005700 Putrescine Substances 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000004450 alkenylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004419 alkynylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002029 aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- MNBBRXLSLIDMHY-UHFFFAOYSA-N bis(methylsulfanyl)methylbenzene Chemical compound CSC(SC)C1=CC=CC=C1 MNBBRXLSLIDMHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- VKIRRGRTJUUZHS-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,4-diamine Chemical compound NC1CCC(N)CC1 VKIRRGRTJUUZHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- QFTYSVGGYOXFRQ-UHFFFAOYSA-N dodecane-1,12-diamine Chemical compound NCCCCCCCCCCCCN QFTYSVGGYOXFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000006263 elastomeric foam Substances 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 210000000497 foam cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1-diol Chemical compound CCCCCC(O)O ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000008210 memory foam Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- RZXMPPFPUUCRFN-UHFFFAOYSA-N p-toluidine Chemical compound CC1=CC=C(N)C=C1 RZXMPPFPUUCRFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTSXICLFTPPDTL-UHFFFAOYSA-N pentane-1,3-diamine Chemical compound CCC(N)CCN WTSXICLFTPPDTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000162 poly(ureaurethane) Polymers 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920005547 polycyclic aromatic hydrocarbon Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005903 polyol mixture Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- AOHJOMMDDJHIJH-UHFFFAOYSA-N propylenediamine Chemical compound CC(N)CN AOHJOMMDDJHIJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- KLNPWTHGTVSSEU-UHFFFAOYSA-N undecane-1,11-diamine Chemical compound NCCCCCCCCCCCN KLNPWTHGTVSSEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 239000003190 viscoelastic substance Substances 0.000 description 1
- 125000006839 xylylene group Chemical group 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/205—Means for applying layers
- B29C64/209—Heads; Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/227—Driving means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
- B29C64/321—Feeding
- B29C64/336—Feeding of two or more materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
- B29K2101/10—Thermosetting resins
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
3차원 물체 제조 프로세스 및 시스템은, 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버, 압출 노즐, 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터, 및 제어기를 포함하는, 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계를 포함하고, 제어기는 3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고, 3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고, 인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고, 압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고, 적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하며, 역 병진 명령을 실행한다.
Description
본 발명은 국립 과학 재단에 의해 수여된 NSF 단계 II 승인 1853265 하에서 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 특정 권리가 있다.
본 개시내용은 3D 적층 제조 방법 및 인쇄 경로가 불연속부를 포함하는 3D 적층 제조의 방법에 관한 것이다. 본 출원은 또한 3D 적층 제조에 의해 제조되는 3D 물체에 관한 것이다.
열가소성물질 압출, 플라스틱 제트 인쇄(PJP), 용융 필라멘트 방법(FFM), 또는 용융 퇴적 모델링으로 또한 지칭되는 용융 필라멘트 제조(FFF)는 3차원(3D) 제품을 형성하기 위해 재료가 연속하는 층으로 플랫폼 상에 압출되는 적층 제조 프로세스이다. 일반적으로, FFF는 플랫폼 상에 압출되는 용해된 열가소성 재료를 사용한다. 3차원 인쇄(3D 인쇄)는 때때로 쉽게 용해되거나 또는 인쇄 후 부품으로부터 제거되는 지지 구조를 사용한다.
열가소성물질을 사용하는 기존의 FFF 기술의 단점은 단일 재료 특성 인쇄, 제한된 인쇄-방향 강도, 제한된 내구성, 및 제한된 연성을 포함한다. 열경화성 재료는 일반적으로 경화 전에는 단량체가 저 점도 액체이고 퇴적시에는 경화하는 액체가 유동하거나 액적으로 분할되어, 낮은 품질 및 바람직하지 않게 낮은 해상도의 완성품을 초래하기 때문에 FFF에서 사용되지 않았다. 열경화성 재료로 인쇄하려는 시도는 수지가 완전히 경화되기 전에 수지에서 요변성 거동을 유도하도록 충전제(예컨대 무기 분말 또는 중합체)의 첨가를 필요로 하였다. 이들 해결책은 인쇄된 부품의 최종 특성에 부정적인 영향을 미친다. 다른 문제는 인쇄된 부품의 불량한 해상도 제어 및 혼합 시스템의 빈번한 막힘을 포함한다.
3D 인쇄 경로는 불연속부 또는 정지부를 포함할 수 있다. 그러나, 인쇄기가 재료의 퇴적을 중지하도록 지시를 받을 때, 추가 재료가 인쇄기 노즐로부터 계속 유출될 수 있다. 이러한 추가 유동은 최종적인 3D 물체에서 바람직하지 않은 효과를 야기할 수 있다.
본 개시내용은 3D 인쇄 방법 및 3D 인쇄 물체에 관한 것이다.
본 개시내용은 3차원(3D) 물체 제조 프로세스에 관한 것으로, 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 열경화성수지 인쇄 장치는 열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분과 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버, 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐, 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키기 위해 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터, 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 결합되는 제어기를 포함하는, 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계, 및 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하고, 제어기는 3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고, 3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고, 인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고, 압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고, 적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하며, 역 병진 명령을 실행하는, 3D 물체 제조 프로세스에 관한 것이다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 0.05초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 10초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 0.05초, 약 0.1초, 약 0.5초, 약 0.75초, 약 1초, 약 2초, 약 5초, 약 10초, 약 20초, 약 30초 또는 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초, 약 0.1초 내지 약 20초, 약 0.5초 내지 약 5초, 약 1초 내지 약 5분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 약 5초 내지 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 약 10초 내지 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 약 0.05% 내지 약 10%, 약 0.1% 내지 약 5%, 또는 약 0.5% 내지 약 3%, 또는 적어도 약 0.05%, 약 0.1%, 약 1%, 약 5%, 약 10%, 또는 약 25%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 50%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 75%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 99%를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 압출물의 처음 0 내지 200mm 및 마지막 0 내지 200mm가 압출물의 중간 부분에 대해 그들의 파라미터에 대해 변경을 갖는 의도로 기존의 G-코드를 수정하거나 G-코드를 생성하는 단계를 포함한다. 이는 G-코드에서 기존의 압출 명령의 시작 또는 종료에 변경이 부가되는 다른 설명된 방법과 대조적이다. 이들 변경은 압출물의 잔여부에 대한 공급률, 유량 및 팁의 상대 높이를 포함할 수 있다. 이들 변화는, 시간에 걸친 압력 축적을 겪을 수 있고, 팁으로부터의 초기 비드가 특히 이전 층이 비일관성을 갖는 경우에 이전 층에 도달 또는 부착되지 않을 수 있는, 압출기의 시작 및 정지 효과를 개선할 수 있다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 1초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 10초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 0.05초, 약 0.1초, 약 0.5초, 약 0.75초, 약 1초, 약 2초, 약 5초, 약 10초, 약 20초, 약 30초 또는 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초, 약 0.1초 내지 약 20초, 약 0.5초 내지 약 5초, 또는 약 1초 내지 약 5분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 약 5초 내지 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 약 10초 내지 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 0.05%, 약 0.1%, 약 1%, 약 5%, 약 10% 또는 약 25%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 50%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 75%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 99%를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 인쇄 경로 내의 적어도 2개의 불연속부, 예를 들어 수십, 수백, 또는 수천 개의 불연속부를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 적어도 제3 반응성 성분을 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 적어도 제4 반응성 성분을 포함한다.
3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 적어도 하나의 불연속부는 인쇄 층의 단부에서 발생한다.
3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 약 0.1보다 큰 G'/G"를 갖는 점탄성을 포함한다.
3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 열경화성수지 인쇄 장치는 흡입 펌프를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 퇴적 단계 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 병진 정지 명령을 실행한 후 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후에 흡입을 인가하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 적어도 약 1초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 적어도 약 10초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 적어도 약 30초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 적어도 약 1분 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 약 0.05초, 약 0.1초, 약 0.5초, 약 0.75초, 약 1초, 약 2초, 약 5초, 약 10초, 약 20초, 약 30초, 또는 약 0.05초 내지 약 30초 또는 1초 내지 약 5분 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 약 5초 내지 약 1분 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 약 10초 내지 약 30초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 적어도 0.05초, 약 0.1초, 약 0.5초, 약 0.75초, 약 1초, 약 2초, 또는 약 5초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 적어도 약 1초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 3D 물체 제조 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 적어도 약 2초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다.
3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 50 mm/분 또는 약 20,000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 500 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 1000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 5000 mm/분, 약 10,000 mm/분, 약 15,000 mm/분, 또는 약 20,000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 약 100 mm/분 내지 약 5000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 약 500 mm/분 내지 약 1000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다.
3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 유동 정지 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 유동 정지 명령을 실행한 후의 병진 속도와는 상이하다. 3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 역 병진 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 역 병진 명령을 실행한 후의 병진 속도와는 상이하다. 3D 물체 제조 프로세스의 특정 실시예에서, 병진 정지 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 병진 정지 명령을 실행한 후의 병진 속도와는 상이하다.
본 개시내용은 열경화성수지 인쇄 장치를 포함하는 3차원(3D) 물체 제조 시스템에 관한 것으로, 열경화성수지 인쇄 장치는, 열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버; 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐; 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키도록 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터; 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 동작식으로 결합되는 제어기를 포함하고, 제어기는 3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고, 3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고, 인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고, 압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고, 적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하고, 역 병진 명령을 실행하며, 열경화성수지 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 재료를 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 구성되는, 3D 물체 제조 시스템에 관한 것이다.
특정 실시예에서, 본 개시내용은 개시된 방법에 의해 또는 개시된 시스템을 사용하여 제조되는 3D 물체에 관한 것이다.
요약 및 상세한 설명은 모두 예시적이고 오직 설명하기 위한 것이며, 청구된 바와 같이 본 개시내용을 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 개시내용의 실시예는 3D 적층 제조를 위한 방법 및 3D 인쇄를 위한 방법에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예는 또한 3D 인쇄에 의해 제조되는 3D 물체에 관한 것이다.
3D 인쇄 프로세스에서 열경화성 재료의 압출 또는 퇴적을 정지하라는 명령을 실행할 때, 열경화성 재료는 압출 노즐로부터 계속 압출될 수 있다. 이는 인쇄 프로세스 및 인쇄된 3D 물체에서 바람직하지 않은 효과를 생성할 수 있다.
본 개시내용의 실시예는 이러한 문제를 예기치 않게 극복한다. 특정 실시예에서, 본 개시내용의 실시예는 유동 정지 명령을 실행한 후에도 압출 노즐로부터 계속 압출되는 열경화성 재료의 양을 인자화함으로써 이 문제를 극복한다.
본 개시내용의 실시예는 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 열경화성수지 인쇄 장치는 열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버, 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐, 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키기 위해 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터, 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 결합되는 제어기를 포함하는, 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계, 및 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는, 3차원(3D) 물체 제조 프로세스에 관한 것이다. 특정 실시예에서, 제어기는 3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고, 3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고, 인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고, 압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고, 적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하며, 역 병진 명령을 실행한다.
본 개시내용의 실시예는 또한 열경화성수지 인쇄 장치를 포함하는 3차원(3D) 물체 제조 시스템에 관한 것으로, 열경화성 인쇄 장치는 열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버; 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐; 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키기 위해 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터; 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 동작식으로 결합되는 제어기를 포함하며, 제어기는 3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고, 3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고, 인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고, 압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고, 적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하고, 역 병진 명령을 실행하고, 열경화성수지 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 재료를 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 생성하도록 구성되는, 3D 물체 제조 시스템에 관한 것이다.
개시된 방법의 실시예는 개시된 시스템에 사용될 수 있다. 개시된 시스템의 실시예는 개시된 방법에 사용될 수 있다.
본 개시내용은 또한 개시된 방법에 따라 제조되는 3D 물체에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 개시된 시스템을 이용하여 제조된 3D 물체에 관한 것이다.
개시된 대상의 다양한 예 및 실시예가 가능하고 본 개시내용의 이점을 고려하면 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시내용에서 "일부 실시예", "특정 실시예", "특정 예시적인 실시예" 및 유사한 문구에 대한 언급은 각각 그러한 실시예가 본 발명의 대상의 비제한적인 예이며, 배제되지 않는 대안적인 실시예가 있을 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단수 표현은 해당 표현의 대상 중 하나 또는 하나 초과(즉, 적어도 하나)를 지칭하기 위해 사용된다. 예를 들어, "요소"는 하나의 요소 또는 하나 초과의 요소를 의미한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "약"은 언급된 값의 ±10%를 의미한다. 단지 예로서, 적어도 "약 50초"는 적어도 45초 내지 적어도 55초를 포함할 수 있다.
단어 "포함하는"은 그 개방된 의미와 일치하는 방식으로, 즉 주어진 생성물 또는 프로세스가 명시적으로 설명된 것들 이외의 부가의 특징 또는 요소를 선택적으로 또한 가질 수 있다는 것을 의미하는 데 사용된다. 실시예가 단어 "포함하는"으로 설명되는 경우마다, "이루어지는" 및/또는 "본질적으로 이루어지는"의 견지에서 설명된 다른 유사한 실시예가 또한 고려되고 본 개시내용의 범주 내에 있다는 것이 이해된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "적층 제조"는 열경화성 재료의 압출 인쇄를 의미한다. 적층 제조는 3D 인쇄와 상호교환가능하게 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "층 병진 경로"는 층에 재료를 퇴적하는 동안 인쇄 헤드 또는 압출 노즐이 횡단하는 경로를 의미한다. 특정 실시예에서, 경로는 슬라이싱 애플리케이션에 의해 특정된 영역에 재료를 퇴적하도록 추종될 수 있다. 특정 실시예에서, 층 병진 경로는 인접한 비드가 배치되기 전에 최소량의 시간이 경과하도록 선택될 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소량의 시간은 약 1초 내지 약 5분일 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소량의 시간은 약 5초 내지 약 1분일 수 있다. 특정 실시예에서, 이 최소량의 시간은 약 1초, 약 5초, 약 10초, 약 15초, 약 20초, 약 25초, 약 30초, 약 35초, 약 40초, 약 45초, 약 50초, 약 60초, 약 90초, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다. 불충분한 양의 시간이 경과되면, 비드는 결합되어 단일 비드와는 상이한 종횡비를 갖는 비드를 형성할 수 있다. 특정 실시예에서, 병진 경로를 구성하는 알고리즘은 비드가 서로 인접하여 배치될 때 비드 변형이 발생하지 않도록 층 병진 경로를 제어할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열경화성수지", "열경화성 생성물", 및 "열경화성 재료"는 상호교환가능하게 사용되며 공유 결합된 가교 또는 중합체 네트워크를 형성하는 적어도 2개의 화학물질의 반응 생성물을 지칭한다. 열가소성물질과는 대조적으로, 본 명세서에 기재된 열경화성 생성물은 비가역적으로 고화 또는 경화될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "열경화성 재료"는 여전히 반응성인, 예를 들어 적정(titration)시 측정가능한 히드록실가, NH가, 또는 NCO가를 제공하는 히드록실, 아민, 및/또는 이소시아네이트 관능기를 여전히 가질 수 있는, 공유 결합된 가교 또는 중합체 네트워크를 지칭한다. 일 실시예에서, 열경화성 재료는 3,000,000cp 미만의 점도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 열경화성 재료는 100,000g/몰 이하의 분자량을 가질 수 있다.
3차원(3D) 물체 제조 프로세스 및 시스템
특정 실시예에서, 본 개시내용은 3차원(3D) 물체 제조 프로세스에 관한 것으로, 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 열경화성수지 인쇄 장치는 열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버, 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐, 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키기 위해 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터, 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 결합되는 제어기를 포함하는, 열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계, 및 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하며, 제어기는 3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고, 3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고, 인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고, 압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고, 적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하며, 역 병진 명령을 실행하는, 3D 물체 제조 프로세스에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "불연속부"는 열경화성 재료가 퇴적되지 않는 인쇄 경로의 부분을 의미한다. 특정 실시예에서, 불연속부는 단일 인쇄 층 상에 존재할 수 있다. 특정 실시예에서, 불연속부는 적어도 하나의 인쇄 층 상에 존재할 수 있다. 특정 실시예에서, 불연속부는 3D 물체의 일부를 통해 수직으로 연장되거나 전체 3D 물체를 통해 수직으로 연장되는 것과 같이 하나의 인쇄 층으로부터 다른 인쇄 층으로 연장될 수 있다. 특정 실시예에서, 하나의 층 내의 불연속부는 이전의 층 내의 불연속부로부터 오프셋될 수 있다. 특정 실시예에서, 3D 물체 내의 불연속부의 분포는 복잡하고, 변화되고, 그리고/또는 불규칙할 수 있다. 특정 실시예에서, 불연속부는 인쇄 층의 단부에 있을 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "유동 명령"은 퇴적 단계 동안 인쇄 헤드 또는 압출 노즐을 통한 열경화성 재료의 유동을 위한 열경화성수지 인쇄 장치에 대한 지시를 의미한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "유동 시작 명령"은 열경화성 재료의 퇴적을 위해 혼합 챔버로부터 압출 노즐로의 유동을 시작하기 위한 열경화성수지 인쇄 장치에 대한 지시를 의미한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "유동 정지 명령"은 열경화성 재료의 퇴적을 위한 혼합 챔버로부터 압출 노즐로의 유동을 정지시키기 위한 열경화성수지 인쇄 장치에 대한 지시를 의미한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "역 병진 명령"은 이전에 횡단된 인쇄 경로에 대해 역방향으로 인쇄 경로를 횡단하는 동안 인쇄 헤드 또는 압출 노즐의 이동을 시작하기 위한 열경화성수지 인쇄 장치에 대한 지시를 의미한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "병진 명령"은 인쇄 경로를 횡단하는 동안 인쇄 헤드 또는 압출 노즐을 이동시키기 위한 열경화성수지 인쇄 장치에 대한 지시를 의미한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "병진 시작 명령"은 인쇄 경로를 횡단하기 위해 인쇄 헤드 또는 압출 노즐의 이동을 시작하기 위한 열경화성수지 인쇄 장치에 대한 지시를 의미한다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "병진 정지 명령"은 인쇄 경로를 횡단하는 동안 인쇄 헤드 또는 압출 노즐의 이동을 정지시키기 위한 열경화성수지 인쇄 장치에 대한 지시를 의미한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 소정량의 시간 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초, 약 0.1초 내지 약 20초, 약 0.5초 내지 약 5초 또는 적어도 약 1초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 10초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는, 역 병진 명령을 실행한 후, 약 0.05초, 약 0.1초, 약 0.2초, 약 0.3초, 약 0.4초, 약 0.5초, 약 0.6초, 약 0.7초, 약 0.8초, 약 0.9초, 약 1초, 약 2초, 약 3초, 약 4초, 약 5초, 약 6초, 약 7초, 약 8초, 약 9초, 약 10초, 약 11초, 약 12초, 약 13초, 약 14초, 약 15초, 약 16초, 약 17초, 약 18초, 약 19초, 약 20초, 약 21초, 약 22초, 약 23초, 약 24초, 약 25초, 약 26초, 약 27초, 약 28초, 약 29초, 약 30초, 약 35초, 약 40초, 약 45초, 약 50초, 약 60초, 약 90초, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초, 약 0.1초 내지 약 20초, 약 0.5초 내지 약 5초, 약 1초 내지 약 5분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 약 5초 내지 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 약 10초 내지 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 소정 백분율을 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 약 0.05% 내지 약 10%, 약 0.1% 내지 약 5%, 또는 약 0.5% 내지 약 3%, 또는 적어도 약 25%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 50%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 75%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 99%를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는, 역 병진 명령을 실행한 후에, 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.25%, 약 0.5%, 약 0.75%, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 4%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 25%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 94%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98%, 약 99%, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 소정량의 시간 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초, 약 0.1초 내지 약 20초, 약 0.5초 내지 약 5초 또는 적어도 약 1초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 10초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는, 유동 정지 명령을 실행한 후, 약 0.05초, 약 0.1초, 약 0.2초, 약 0.3초, 약 0.4초, 약 0.5초, 약 0.6초, 약 0.7초, 약 0.8초, 약 0.9초, 약 1초, 약 2초, 약 3초, 약 4초, 약 5초, 약 6초, 약 7초, 약 8초, 약 9초, 약 10초, 약 11초, 약 12초, 약 13초, 약 14초, 약 15초, 약 16초, 약 17초, 약 18초, 약 19초, 약 20초, 약 21초, 약 22초, 약 23초, 약 24초, 약 25초, 약 26초, 약 27초, 약 28초, 약 29초, 약 30초, 약 35초, 약 40초, 약 45초, 약 50초, 약 60초, 약 90초, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초, 약 0.1초 내지 약 20초, 약 0.5초 내지 약 5초, 약 1초 내지 약 5분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 약 5초 내지 약 1분 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 약 10초 내지 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 소정 백분율의 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 약 0.05% 내지 약 10%, 약 0.1% 내지 약 5%, 또는 약 0.5% 내지 약 3%, 또는 적어도 약 25%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 50%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 75%를 퇴적시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 99%를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는, 유동 정지 명령을 실행한 후, 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.25%, 약 0.5%, 약 0.75%, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 4%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 25%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 94%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98%, 약 99%, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위의 퇴적을 포함한다.
특정 실시예에서, 인쇄 경로에 임의의 수의 불연속부가 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 인쇄 경로는 하나의 불연속부를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 인쇄 경로는 적어도 하나의 불연속부를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 인쇄 경로 내에 적어도 2개의 불연속부가 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 인쇄 경로 내에 적어도 3개의 불연속부가 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 인쇄 경로 내에 적어도 4개의 불연속부가 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 인쇄 경로 내에 적어도 5개의 불연속부가 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 인쇄 경로 내에 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 수십, 수백, 수천 개, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위의 불연속부가 있을 수 있다. 특정 실시예에서, 적어도 하나의 불연속부는 인쇄 층의 단부에 있을 수 있다.
특정 실시예에서, 프로세스는 임의의 수의 반응성 성분의 사용을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세스는 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분의 사용을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세스는 적어도 제3 반응성 성분을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세스는 적어도 제4 반응성 성분을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세스는 적어도 제5 반응성 성분을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 특정 점탄성을 가질 수 있다. 출원인은 놀랍게도 유동 정지 명령이 실행된 후 압출될 수 있는 열경화성 재료의 양이 열경화성 재료의 점탄성에 의존할 수 있다는 것을 발견하였다. 점탄성 재료는 고체 유사 및 액체 유사 특성을 모두 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 점탄성은 저장 모듈러스 대 손실 모듈러스의 비율일 수 있다. 열경화성 재료가 매우 탄성적인 경우, 유동 정지 명령이 실행되면, 재료는 인쇄 헤드 내로 탄성 복귀될 수 있다. 재료가 고점성인 경우, 재료는 압출을 강제하기 위해 사용된 압력이 재료 내에서 이완될 때까지 유동할 수 있다. 이러한 점성 응답은 열경화성 재료의 대기시간으로 간주될 수 있다. 정압으로부터 가벼운 흡입으로의 힘 변화에 대한 재료의 응답 속도는 열경화성 재료의 점성에 의존할 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 가벼운 흡입이 공급되지 않는 한 유동할 수 있다. 특정 실시예에서, 점탄성은 약 0.1, 약 0.2, 약 0.3, 약 0.4, 약 0.5, 약 0.6, 약 0.7, 약 0.8, 약 0.9 또는 약 1, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위보다 큰 G'/G"(종종 tan 델타로 지칭됨)를 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성수지 인쇄 장치는 펌프의 사용을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성수지 인쇄 장치는 흡입 펌프를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세스는 퇴적 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 역 병진 명령을 실행한 후에 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 병진 정지 명령을 실행한 후에 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 유동 정지 명령을 실행한 후에 흡입을 인가하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 흡입은 임의의 시간 동안 인가될 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세스는 약 0.05초 내지 약 30초, 약 0.1초 내지 약 20초, 약 0.5초 내지 약 5초 또는 적어도 약 1초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 적어도 약 10초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 적어도 약 30초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 적어도 약 1분 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 약 1초 내지 약 5분 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 약 5초 내지 약 1분 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 약 10초 내지 약 30초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 약 0.05초, 약 0.1초, 약 0.2초, 약 0.3초, 약 0.4초, 약 0.5초, 약 0.6초, 약 0.7초, 약 0.8초, 약 0.9초, 약 1초, 약 2초, 약 3초, 약 4초, 약 5초, 약 6초, 약 7초, 약 8초, 약 9초, 약 10초, 약 11초, 약 12초, 약 13초, 약 14초, 약 15초, 약 16초, 약 17초, 약 18초, 약 19초, 약 20초, 약 21초, 약 22초, 약 23초, 약 24초, 약 25초, 약 26초, 약 27초, 약 28초, 약 29초, 약 30초, 약 35초, 약 40초, 약 45초, 약 50초, 약 60초, 약 90초, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 적어도 약 0.5초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 전 적어도 약 1초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 전 적어도 약 2초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 프로세스는 병진 시작 명령을 실행하기 약 1초, 약 2초, 약 3초, 약 4초, 약 5초, 약 6초, 약 7초, 약 8초, 약 9초, 약 10초, 약 11초, 약 12초, 약 13초, 약 14초, 약 15초, 약 16초, 약 17초, 약 18초, 약 19초, 약 20초, 약 21초, 약 22초, 약 23초, 약 24초, 약 25초, 약 26초, 약 27초, 약 28초, 약 29초, 약 30초, 약 35초, 약 40초, 약 45초, 약 50초, 약 60초, 약 90초, 약 2분, 약 3분, 약 4분, 약 5분, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에서, 압출 노즐을 통한 열경화성 재료의 유량은 압출 노즐을 통한 유량을 최적화하도록 조절될 수 있다. 반응성 성분의 특성 및 원하는 최종 3D 생성물의 기하형상에 따라 유량 조절이 달라질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "압출 노즐을 통한 유량"은 체적 유량 또는 1초 내에 노즐을 통해 가압되는 mm3 단위의 재료의 체적을 의미한다. 유량은 팁 직경에 따라 달라질 수 있다. 특정 실시예에서, 최소 유량은 인쇄기 상의 펌프의 강도에 의해 설정될 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 펌프 변위를 설정함으로써 제어될 수 있다.
특정 실시예에서, 압출 노즐을 통한 유량은 약 0.01 mm3/s 내지 약 1 mm3/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 약 0.05mm3/s 내지 약 0.75mm3/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 약 0.1mm3/s 내지 약 0.5mm3/s일 수 있다. 특정 실시예에서, 유량은 약 0.01mm3/s, 약 0.02mm3/s, 약 0.03mm3/s, 약 0.04mm3/s, 약 0.05mm3/s, 약 0.06mm3/s, 약 0.07mm3/s, 약 0.08mm3/s, 약 0.09mm3/s, 약 0.1mm3/s, 약 0.15mm3/s, 약 0.2mm3/s, 약 0.25mm3/s, 약 0.3mm3/s, 약 0.35mm3/s, 약 0.4mm3/s, 약 0.45mm3/s, 약 0.5mm3/s, 약 0.55mm3/s, 약 0.6mm3/s, 약 0.65mm3/s, 약 0.7mm3/s, 약 0.75mm3/s, 약 0.8mm3/s, 약 0.85mm3/s, 약 0.9mm3/s, 약 0.95mm3/s, 약 1mm3/s, 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다. 특정 실시예에서, 혼합 챔버의 체적과 조합된 재료의 유량은 노즐을 떠날 때의 재료의 반응의 정도를 설정할 수 있다. 예를 들어, 인쇄기가 0.1mm3/s로 인쇄하고 혼합기가 2mm3의 체적을 갖는 경우, 반응 혼합물은, 평균적으로, 약 20초에 반응할 수 있다. 유량이 0.01mm3/s로 감소되는 경우, 반응 혼합물은 평균적으로 약 200초에 반응할 수 있다.
특정 실시예에서, 프로세스는 열경화성 재료를 임의의 병진 속도로 퇴적시키는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 50 mm/분 또는 약 100 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 500 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 1000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 적어도 약 5000 mm/분, 약 10,000 mm/분, 약 15,000 mm/분, 또는 약 20,000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 특정 실시예에서, 퇴적 단계는 약 100 mm/분 내지 약 5000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 특정 실시예에서, 퇴적은 약 500 mm/분 내지 약 1000 mm/분의 병진 속도를 손상시킨다. 특정 실시예에서, 유동 정지 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 유동 정지 명령을 실행한 후의 병진 속도와는 상이하다.
특정 실시예에서, 병진 속도는 약 25 mm/분, 약 50 mm/분, 약 100 mm/분, 약 25 mm/분, 약 50 mm/분, 약 100 mm/분, 약 25 mm/분, 약 50 mm/분, 약 100 mm/분, 약 200 mm/분, 약 300 mm/분, 약 400 mm/분, 약 500 mm/분, 약 600 mm/분, 약 700 mm/분, 약 800 mm/분, 약 900 mm/분, 약 1000 mm/분, 약 1500 mm/분, 약 2000 mm/분, 약 2500 mm/분, 약 3000 mm/분, 약 3500 mm/분, 약 4000 mm/분, 약 4500 mm/분, 약 5000 mm/분, 약 5500 mm/분, 약 6000 mm/분, 약 6500 mm/분, 약 7000 mm/분, 약 7500 mm/분, 약 8000 mm/분, 약 8500 mm/분, 약 9000 mm/분, 약 9500 mm/분, 약 10,000 mm/분, 15,000 mm/분, 20,000 mm/분 또는 특정된 값들 사이의 임의의 범위일 수 있다.
특정 실시예에서, 역 병진 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 역 병진 명령을 실행한 후의 병진 속도와는 상이할 수 있다. 특정 실시예에서, 역 병진 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 역 병진 명령을 실행한 후의 병진 속도와 동일할 수 있다. 특정 실시예에서, 병진 정지 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 병진 정지 명령을 실행한 후의 병진 속도와는 상이할 수 있다. 특정 실시예에서, 병진 정지 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 병진 정지 명령을 실행한 후의 병진 속도와 동일할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 개시내용은 열경화성수지 인쇄 장치를 포함하는 3차원(3D) 물체 제조 시스템에 관한 것으로, 열경화성수지 인쇄 장치는 열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버; 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐; 3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키기 위해 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터; 및 하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 동작식으로 결합되는 제어기를 포함하고, 제어기는 3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고, 3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고, 인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고, 압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고, 적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하고, 역 병진 명령을 실행하고, 열경화성수지 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 재료를 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하도록 구성되는, 3D 물체 제조 시스템에 관한 것이다.
프로세스에 관한 개시내용은 시스템에 통합된다.
특정 실시예에서, 본 개시내용은 개시된 방법에 의해 제조되는 3D 물체에 관한 것이다. 특정 실시예에서, 본 개시내용은 개시된 시스템을 이용하여 제조되는 3D 물체에 관한 것이다.
열경화성 재료
개시내용의 실시예에 따른 열경화성 재료는 임의의 수의 재료로 구성될 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 이소시아네이트, 이소시아네이트 예비중합체, 우레탄, 우레아-함유 중합체, 폴리올 예비중합체, 아민 예비중합체, 적어도 하나의 말단 히드록실 기를 함유하는 폴리올, 이소시아네이트 반응성 수소를 함유하는 적어도 하나의 아민을 함유하는 폴리아민, 또는 그의 혼합물일 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 이소시아네이트일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 이소시아네이트 예비중합체일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 우레탄일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 우레아-함유 중합체일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 폴리올 예비중합체일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 아민 예비중합체일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 적어도 하나의 말단 히드록실 기를 함유하는 폴리올일 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 이소시아네이트 반응성 수소를 함유하는 적어도 하나의 아민을 함유하는 폴리아민일 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체일 수 있다. 특정 실시예에서, 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체는 중합체 쇄의 일부로서 우레탄 기(-NH-(C=O)-O-)를 함유하는 중합체일 수 있다. 우레탄 연결기(urethane linkage)는 이소시아네이트 기(-N=C=O)를 히드록실 기(-OH)와 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 폴리우레탄은 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트 기를 함유하는 이소시아네이트와 말단 히드록실 기를 갖는 화합물의 반응에 의해 생성될 수 있다. 특정 실시예에서, 분자당 평균 2개의 이소시아네이트 기를 갖는 이소시아네이트는 분자당 평균 적어도 2개의 말단 히드록실 기를 갖는 화합물과 반응할 수 있다.
특정 실시예에서, 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체는 중합체 쇄의 일부로서 우레아 기(-NH-(C=O)-NH-)를 함유하는 중합체일 수 있다. 일반적으로, 우레아 연결기는 이소시아네이트 기(-N=C=O)와 아민 기(예를 들어, -N(R')2)를 반응시킴으로써 형성되며, 여기서 각각의 R'는 독립적으로 수소 또는 지방족 및/또는 시클릭 기(전형적으로 (C1-C4)알킬 기)이다. 폴리우레아는 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트 기를 함유하는 이소시아네이트와 말단 아민 기를 갖는 화합물의 반응에 의해 생성될 수 있다.
특정 실시예에서, 지방족 기는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 탄화수소 기일 수 있다. 이 용어는 예를 들어 알킬(예를 들어, -CH3)(또는 쇄 내에서의 경우 -CH2-와 같은 알킬렌), 알케닐(또는 쇄 내에서의 경우 알케닐렌), 및 알키닐(또는 쇄 내에서의 경우 알키닐렌) 기를 포괄할 수 있다. 특정 실시예에서, 알킬 기는, 예를 들어 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, 헵틸, 도데실, 옥타데실, 아밀, 2-에틸헥실 등을 포함하여 포화 선형 또는 분지형 탄화수소 기일 수 있다. 특정 실시예에서, 알케닐 기는 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 불포화, 선형 또는 분지형 탄화수소 기, 예컨대 비닐 기일 수 있다. 특정 실시예에서, 알키닐 기는 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 불포화, 선형 또는 분지형 탄화수소 기일 수 있다. 달리 나타내지 않는 한, 지방족 기는 일반적으로 1 내지 30개의 탄소 원자를 함유한다. 특정 실시예에서, 지방족 기는 1 내지 20개의 탄소 원자, 1 내지 10개의 탄소 원자, 1 내지 6개의 탄소 원자, 1 내지 4개의 탄소 원자, 또는 1 내지 3개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.
특정 실시예에서, 시클릭 기는 지환족 기, 방향족 기, 또는 헤테로시클릭 기로 분류되는 폐쇄 고리 탄화수소 기일 수 있고, 임의적으로 지방족 기를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 지환족 기는 지방족 기의 특성과 유사한 특성을 갖는 시클릭 탄화수소 기일 수 있다. 특정 실시예에서, 방향족 기 또는 아릴 기는 단핵 또는 다핵 방향족 탄화수소 기일 수 있다. 특정 실시예에서, 헤테로시클릭 기는 고리 내의 원자 중 하나 이상이 탄소 이외의 원소(예를 들어, 질소, 산소, 황 등)인 폐쇄 고리 탄화수소일 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 시클릭 기는 6 내지 20개의 탄소 원자, 6 내지 18개의 탄소 원자, 6 내지 16개의 탄소 원자, 6 내지 12개의 탄소 원자, 또는 6 내지 10개의 탄소 원자를 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체는 중합체 쇄의 일부로서 우레탄 및 우레아 기를 모두 함유하는 중합체일 수 있다. 폴리우레탄/폴리우레아는 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트 기를 함유하는 이소시아네이트와 말단 히드록실 기를 갖는 화합물 및 말단 아민 기를 갖는 화합물의 반응에 의해 생성될 수 있다. 특정 실시예에서, 폴리우레탄/폴리우레아는 분자당 적어도 2개의 이소시아네이트 기를 함유하는 이소시아네이트와 말단 히드록실 기 및 말단 아민 기를 갖는 화합물(예를 들어, 3-히드록시-n-부틸아민과 같은 히드록실-아민(CAS 114963-62-1))의 반응에 의해 생성될 수 있다. 폴리우레탄, 폴리우레아, 또는 폴리우레탄/폴리우레아를 제조하기 위한 반응은 촉매, 쇄 연장제, 경화제, 계면활성제, 안료, 또는 그의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 첨가제를 포함할 수 있다.
폴리이소시아네이트로 간주될 수 있는 이소시아네이트는 구조 R-(N=C=O)n을 가질 수 있으며, 여기서 n은 적어도 2, 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 또는 적어도 8일 수 있고, R은 지방족 및/또는 시클릭 기일 수 있다. 특정 실시예에서, 이소시아네이트는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI)에서의 n과 동등한 n을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 이소시아네이트는 디-이소시아네이트(예를 들어, R-(N=C=O)2 또는 (O=C=N)-R-(N=C=O))일 수 있다.
이소시아네이트의 예는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 및 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. MDI의 예는 단량체 MDI, 중합체 MDI, 및 그의 이성질체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 화학식 C15H10N2O2를 갖는 MDI의 이성질체의 예는 2,2'-MDI, 2,4'-MDI 및 4,4'-MDI를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 화학식 C9H6N2O2를 갖는 TDI의 이성질체의 예는 2,4-TDI 및 2,6-TDI를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시예에서, 이소시아네이트의 예는 단량체 디이소시아네이트 및 블로킹된 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시예에서, 단량체 디이소시아네이트의 예는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 메틸렌 디시클로헥실 디이소시아네이트 또는 수소화 MDI(HMDI), 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시예에서, HDI의 예는 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트일 수 있다. 특정 실시예에서, HMDI의 예는 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트일 수 있다. 블로킹된 폴리이소시아네이트는 HDI 또는 IDPI를 기재로 할 수 있다. 특정 실시예에서, 블로킹된 폴리이소시아네이트의 예는 HDI 삼량체, HDI 뷰렛, HDI 우레티디온, 및 IPDI 삼량체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
특정 실시예에서, 이소시아네이트의 예는 방향족 디이소시아네이트, 예컨대 2,4- 및 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트(TDI)의 혼합물, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI), 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(NDI), 3,3'-디메틸-4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트(TODI), 조 TDI, 폴리메틸렌폴리페닐 이소시아누레이트, 조 MDI, 크실릴렌 디이소시아네이트(XDI), 및 페닐렌 디이소시아네이트; 지방족 디이소시아네이트, 예컨대 4,4'-메틸렌-비스시클로헥실 디이소시아네이트(수소화 MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 및 시클로헥산 디이소시아네이트(수소화 XDI); 및 그의 변성 생성물, 예컨대 이소시아누레이트, 카르보디이미드 및 알로판아미드를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
특정 실시예에서, 말단 히드록실 기(R-(OH)n)(여기서, n은 적어도 2(본원에서 "이관능성"으로 지칭됨), 적어도 3(본원에서 "삼관능성"으로 지칭됨), 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9 및 10이고, 여기서, R은 지방족 및/또는 시클릭 기임)를 갖는 화합물은 "폴리올"일 수 있다. 특정 실시예에서, 폴리올 혼합물은 단일 말단 히드록실 기를 갖는 소량의 일관능성 화합물을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 폴리올의 예는 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시예에서, 폴리에스테르 폴리올의 예는 산 및 알콜의 축합으로부터 만들어진 것들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시예에서, 예는 프탈산 무수물 및 디에틸렌 글리콜, 프탈산 무수물 및 디프로필렌 글리콜, 아디프산 및 부탄디올, 및 숙신산 및 부탄 또는 헥산디올로부터 만들어진 것들을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 폴리에스테르 폴리올은 반결정질일 수 있다. 특정 실시예에서, 폴리에테르 폴리올의 예는 글리세롤, 디프로필렌 글리콜, TPG(트리프로필렌 글리콜), 피마자유, 수크로스, 또는 소르비톨과 같은 개시제로부터 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 또는 부틸렌 옥시드와 같은 옥시드의 중합으로부터 만들어진 것들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
특정 실시예에서, 폴리올의 예는 폴리카르보네이트 폴리올 및 폴리카프로락톤과 같은 락톤 폴리올을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시예에서, 말단 히드록실 기를 갖는 화합물(R-(OH)n)은 약 200 달톤 내지 약 20,000 달톤, 예컨대 약 200 달톤 내지 약 10,000 달톤의 분자량(말단 히드록실 기를 갖는 화합물을 중합체에 혼입하기 전에 계산됨)을 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 말단 아민 기를 갖는 화합물(예를 들어, R-(N(R')2)n)(여기서, n은 적어도 2, 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9 및 10일 수 있고, R은 지방족 및/또는 시클릭 기일 수 있고, 각각의 R'는 독립적으로 수소 또는 지방족 및/또는 시클릭 기(예를 들어, (C1-C4)알킬 기)일 수 있음)은 "폴리아민"으로서 지칭될 수 있다. 특정 실시예에서, 폴리아민 혼합물은 단일 말단 아민 기를 갖는 소량의 일관능성 화합물을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 적합한 폴리아민은 디아민 또는 트리아민일 수 있고, 1급 또는 2급 아민일 수 있다. 특정 실시예에서, 말단 아민 기를 갖는 화합물은 약 30 달톤 내지 약 5000 달톤, 예컨대 약 40 달톤 내지 약 400 달톤의 분자량(말단 히드록실 기를 갖는 화합물을 중합체에 혼입하기 전에 계산됨)을 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 폴리아민의 예는 디에틸톨루엔 디아민, 디-(메틸티오)톨루엔 디아민, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린), 및 상표명 론자큐어(LONZACURE) L15, 론자큐어 M-CDEA, 론자큐어 M-DEA, 론자큐어 M-DIPA, 론자큐어 M-MIPA, 및 론자큐어 DETDA 하에 입수가능한 쇄 연장제를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
특정 실시예에서, 적합한 폴리아민의 예는 에틸렌 디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,3-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 2,5-디아미노-2,5-디메틸헥산, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트리메틸-1,6-디아미노헥산, 1,11-디아미노운데칸, 1,12-디아미노도데칸, 1,3- 및/또는 1,4-시클로헥산 디아민, 1-아미노-3,3,5-트리메틸-5-아미노메틸-시클로헥산, 2,4- 및/또는 2,6-헥사히드로톨루일렌 디아민, 2,4' 및/또는 4,4'-디아미노디시클로헥실 메탄, 및 3,3'-디알킬-4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄 예컨대 3,3'-디메틸-4,4-디아미노-디시클로헥실 메탄 및 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노디시클로헥실 메탄; 방향족 폴리아민 예컨대 2,4- 및/또는 2,6-디아미노톨루엔 및 2,4' 및/또는 4,4'-디아미노디페닐 메탄; 및 폴리옥시알킬렌 폴리아민을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
특정 실시예에서, 용어 폴리올 및/또는 폴리아민 혼합물은 다양한 분자량 및 관능가의 하나 이상의 폴리올의 혼합물, 다양한 분자량 및 관능가의 하나 이상의 폴리아민의 혼합물, 또는 하나 이상의 폴리올과 하나 이상의 폴리아민의 조합일 수 있다.
특정 실시예에서, 본 개시내용은 또한 본원에 기재된 조성물, 및 조성물, 예를 들어, 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분, 및 하나 이상의 임의적인 반응성 성분, 예컨대 제3 반응성 성분을 포함하는 열경화성수지 시스템을 제공한다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 적어도 하나의 반응성 성분을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 적어도 2개의 반응성 성분을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 적어도 3개의 반응성 성분을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료는 적어도 4개의 반응성 성분을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 WO2018/106822 및 PCT/US2018/064323에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있으며, 이들 각각은 그 전문이 본원에 포함된다. 특정 실시예에서, 열경화성 재료, 예컨대 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체 열경화성 생성물을 제조하는 방법은 제1 및 제2 반응성 성분을 혼합 챔버로 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 반응성 성분은 이소시아네이트를 포함할 수 있고 제2 반응성 성분은 폴리올 및/또는 폴리아민 혼합물을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 반응성 성분은 이소시아네이트를 포함할 수 있고 제2 반응성 성분은 폴리올을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 반응성 성분은 이소시아네이트를 포함할 수 있고 제2 반응성 성분은 폴리아민을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 반응성 성분은 이소시아네이트를 포함할 수 있고 제2 반응성 성분은 폴리올 및 폴리아민을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 반응성 성분은 점도, 반응성, 및 화학적 상용성을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 특정 특성을 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 고체 열경화성 재료일 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 발포체 열경화성 재료일 수 있다.
특정 실시예에서, 열경화성 재료는 고체 열경화성 재료 및 발포체 열경화성 재료일 수 있다.
하기 설명은 발포체의 맥락에 있지만, 설명은 일반적으로 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체를 포함하는 열경화성 재료, 비-발포체 및 발포체 모두에 적용될 수 있다. 발포체는 다양한 경도 및 복원력에서 이용가능하다. 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체는 매우 내구성이 있어, 특성의 변화 없이 발포체가 반복적으로 사용될 수 있게 할 수 있다. 이러한 다양한 특성은 엄격한 위치설정이 바람직하거나 또는 압력 분포가 더 바람직한 임상 셋팅에서 이들 재료가 사용될 수 있게 한다.
우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체의 발포체는 2개의 반응물 성분 사이의 반응 생성물일 수 있다. 다양한 발포체 특성은 반응 속도, 반응 혼합물의 계면 장력, 및 중합체 스캐폴드의 탄성의 균형을 맞추기 위해 제형물 성분(formulation component)의 상대적 중량에 변화를 줌으로써 달성될 수 있다. 3D 인쇄에서, 압출 노즐은 재료, 예를 들어, 열경화성 재료를 원하는 3D 물체의 3D 컴퓨터 모델에 따라 기판 상에 층별로 퇴적시킬 수 있다.
특정 실시예에서, 발포체 전구체 화학식(foam precursor formulas)이 맞춤형 3D 발포체 물체를 형성하기 위해 고 해상도 3D 퇴적을 가능하게 할 수 있다. 특정 실시예에서, 전구체, 예컨대 폴리우레탄 전구체의 반응을 부분적으로 진전시키고, 촉매 및 계면활성제 수준을 조절함으로써, 발포체의 원하는 미리결정된 부품 해상도 및 기계적 완전성을 유지하면서 열경화성 재료를 퇴적시킬 수 있다.
우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체의 발포체의 제조는 물의 함유에 의한 비-발포체 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체의 제조와는 상이할 수 있다. 우레탄 및/또는 우레아-함유 중합체의 발포체는 우레아 연결기를 형성하고 가스를 생성하는 이소시아네이트와 물의 동시 반응, 및 가교된 엘라스토머 발포체 스캐폴드를 형성하는 이소시아네이트와 다관능성 고 분자량 알콜의 반응에 의해 형성될 수 있다.
특정 실시예에서, 발포체는 단량체: 디-이소시아네이트, 물, 및 다관능성 알콜(예를 들어, 폴리올) 또는 다관능성 아민을 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 화학식에서의 물의 양은 발포체 밀도 및 발포체 스캐폴드의 강도에 영향을 미칠 수 있다. 폴리올 및/또는 폴리아민 혼합물의 분자량은 발포체 스캐폴드의 가교 밀도 및 발포체의 생성된 탄성, 복원력, 및 경도를 결정할 수 있다. 특정 실시예에서, 물 및 폴리올 및/또는 폴리아민 혼합물과 완전히 반응시키기 위해 거의 화학량론적 양의 디-이소시아네이트를 사용할 수 있다.
특정 실시예에서, 예비중합체 합성은 폴리우레탄 또는 폴리우레아 시스템의 경화 프로파일을 변경하기 위해 사용될 수 있다. 예비중합체 합성에서, 화학량론적 과량의 디-이소시아네이트를 폴리올 및/또는 폴리아민 혼합물과 반응시킬 수 있다. 생성된 예비중합체는 출발 디-이소시아네이트보다 높은 분자량을 가질 수 있고, 예비중합체의 분자는 이소시아네이트 관능기를 가질 수 있어 여전히 반응성일 수 있다. 더 높은 분자량, 수소 결합, 및/또는 우레아 연결기로 인해, 예비중합체는 더 높은 점도를 또한 가질 수 있다. 이 예비중합체를 후속적으로 폴리올 및/또는 폴리아민 혼합물 및 물과 반응시켜 예비중합체 합성 없이 달성가능한 실질적으로 동일한 발포체 스캐폴드 조성을 갖는 발포체를 생성할 수 있다. 그러나, 점도 성장 프로파일은 변경되고, 일반적으로 더 높게 시작되고, 더 느리게 증가할 수 있어, 발포체의 형태학적 특징, 예컨대 발포체 셀 크기 및 셀 안정성은 매우 상이한 외관을 갖는 발포체를 생성할 수 있다.
지지 발포체는 단일 밀도, 경도, 또는 복원력이 아니라 광범위한 성능에 걸쳐 있을 수 있다. 본 개시내용은 발포체 특성의 전체 범위를 확장한다. 발포체 밀도 및 경도는 상호관련될 수 있고: 낮은 밀도 발포체는 더 연질 발포체일 수 있다. 다양한 발포체 밀도 및 경도는 먼저 제형물에서의 발포제, 예컨대 물의 수준을 달리하고 화학식에서 과잉 이소시아네이트의 정도를 조절함으로써 달성될 수 있다. 폴리올 및/또는 폴리아민 혼합물의 성분의 관능가의 정도를 증가시키면(예를 들어, 일부 4- 또는 6-관능성 폴리올을 포함하면) 경도가 증가하고 경화 동안 점도 성장 속도가 증가할 수 있다. 발포체 복원력은 화학식에 포함되는 폴리올 및/또는 폴리아민을 달리함으로써 변경될 수 있다. 메모리 발포체는 폴리올 및 폴리아민의 분자량을 감소시킴으로써 달성될 수 있고; 그라프트 폴리올을 포함함으로써 높은 복원력이 달성될 수 있다. 특정 실시예에서, 발포체 밀도 범위는 0.3 g/cm3 미만, 30-50ILFD 경도의 범위이고, 복원력은 10 내지 50% 범위일 수 있다. 발포체 특성은 또한 개방 셀 함량 및 폐쇄 셀 함량을 포함할 수 있다. 개방 셀 발포체는 셀들 사이의 공기 또는 액체의 유동을 허용할 수 있는 셀 벽 내의 창과 함께 스트럿(strut)으로부터 구축된 셀 구조(cellular structures)일 수 있다. 폐쇄 셀은 절연 용례에서와 같이 공기 유동을 막는데 유리할 수 있다.
제어기, 센서, 및 프로세서
특정 실시예에서, 본 개시내용은 인쇄 장치에 동작식으로 결합되는 제어 시스템 또는 컴퓨팅 장치를 포함한다.
컴퓨팅 장치는, 예를 들어, 임의의 고정 또는 모바일 컴퓨터 시스템(예를 들어, 제어기, 마이크로컨트롤러, 개인용 컴퓨터, 미니컴퓨터 등)일 수 있다. 컴퓨팅 장치의 정확한 구성은 제한되지 않으며, 본질적으로 적합한 컴퓨팅 능력 및 제어 능력을 제공할 수 있는 임의의 장치가 사용될 수 있고, 디지털 파일이 컴퓨팅 장치에 의해 판독 및/또는 기록될 수 있는 디지털 비트(예를 들어, 2진으로 인코딩된 것 등)를 포함하는 임의의 매체(예를 들어, 소멸성 또는 비-소멸성 메모리, CD-ROM, 자기 녹음가능 테이프 등)일 수 있다. 또한, 사용자-판독가능 포맷의 파일은 운영자에 의해 판독 및/또는 이해가능한 임의의 매체(예를 들어, 종이, 디스플레이 등) 상에 표시될 수 있는 데이터의 임의의 표현(예를 들어, ASCII 텍스트, 2진수, 16진수, 10진수, 그래픽 등)일 수 있다.
특정 실시예에서, 제어 시스템은 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 제어 시스템은 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 센서는 퇴적 단계 동안 3D 인쇄 물체의 위치를 검출할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 센서는 퇴적 단계 동안 3D 인쇄 물체의 위치를 검출할 수 있고 3D 인쇄 물체의 형상 및 위치에 기초하여 열경화성 재료의 퇴적을 최적화할 수 있다.
특정 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 지시를 제공할 수 있다. 이들 지시는 3D 인쇄 물체를 인쇄하는 방법을 수정할 수 있다. 특정 실시예에서, 이들 지시는 3D 인쇄 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키도록 압출 노즐에 동작식으로 결합되는 적어도 하나의 액추에이터에 지시한다.
특정 실시예에서, 제어기는 종횡비를 분석하고 비드의 종횡비에 기초하여 열경화성 재료를 퇴적시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기는 3D 인쇄 물체의 특정 측면에 대해 낮은 종횡비/고점도 비드로 인쇄하도록 3D 인쇄기에 지시할 수 있고 이어서 제어기는 3D 인쇄 물체의 다른 측면에 대해 높은 종횡비/저점도 비드로 인쇄하도록 3D 인쇄기에 지시할 수 있다. 이러한 종횡비의 제어는, 예를 들어, 3D 물체의 에지 상에서 3D 인쇄 물체에 고 해상도를 제공할 수 있고, 이어서 증가된 인쇄 속도를 사용하여 3D 물체의 측면을 공간 충전할 수 있다.
특정 실시예에서, 제어기는 제2 영역의 동일한 물리적 특성과는 상이한 제1 영역의 물리적 특성을 제공하기 위해 열경화성 재료의 양 및 유량 중 하나 또는 양자 모두를 조절할 수 있다. 특정 실시예에서, 물리적 특성은 가요성, 색상, 광학 굴절률, 경도, 다공도, 및 밀도 중 하나 이상일 수 있다.
특정 실시예에서, 제어기는 제1, 제2, 제3 반응성 성분 중 하나 이상과 함께 사용하기 위해 기체-발생 공급원의 양 및 유량 중 하나 또는 양자 모두를 조절하는 단계를 실행하도록 구성될 수 있거나 또는 방법은 이러한 조정을 더 포함한다.
특정 실시예에서, 제어기는 압출 노즐과 3D 인쇄 물체 사이의 거리의 제어를 실행하도록 구성될 수 있거나 또는 방법은 이러한 제어를 더 포함한다.
예
이제, 본 명세서에 설명된 방법, 시스템 및 목적은 다음의 예를 참조하여 더 상세히 설명된다. 이들 예는 예시의 목적만을 위해 제공되며 본원에 기재된 실시예는 결코 이들 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 실시예는 본원에 제공된 교시의 결과로서 명백해지는 임의의 모든 변형을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
예 1: 역 병진을 사용한 3D 물체의 인쇄
압출기로부터의 유동의 정지를 필요로 하는 지점간 이동(travel move) 없이 최외측 쉘(shell) 곡선이 먼저 인쇄되고 그 후 동심 인필(infill)이 100% 밀도(0.55 비드 간격, 대략 1200 mm/초 공급률, 0.75 E/mm, 인쇄 층으로부터의 팁의 0.2 mm 오프셋)로 인쇄되도록 G-코드를 생성하는 프로세스의 생성에 의해 각각의 인쇄 층에서의 압출의 시작 및 정지를 최소화하는(동일한 층 상에서의 압출 이동 사이에서의 지점간 이동의 감소) 기술이 구현되었다. 이밀이 인쇄를 완료한 후에, 최내측 쉘이 그 직후에 인쇄되었다. 인쇄될 제1 쉘의 선택은 반대로 될 수 있다.
과압출을 방지하고 인쇄의 치수 요건(표면 마감, 기하형상)에 영향을 주기 위해, 층 상의 제1 및 마지막 곡선의 경로가 특정되었다. 설정은 대략 0.55 mm 비드 간격, 공급률 대략 1200 mm/초, 유동: 0.75 E/mm, 및 인쇄되는 인필 층의 상단으로부터의 팁의 0.2 mm 오프셋을 갖는 100% 밀도 사이클로이드계 인필을 사용하였다. 부품은 그 중심에 전체 부품을 통과하는 압출 커팅부를 갖는 실린더였다. 대략적인 외경은 50 mm였고, 내경은 대략 21 mm였다. 마지막으로 인쇄된 쉘 곡선은 인필에 따라 인쇄되었고 그 후 인출 G-코드가 시작되었다. 이어서 층 내의 마지막 쉘과 동일한 경로를 되돌아 갔으며, 압출기는 인쇄기가 구성되었을 때의 -0.19 mm의 등가 필라멘트를 후퇴하였고, 대략 0.19 mm 라인 길이에서 원의 근사를 갖는 곡선을 따라 단계마다 G-코드가 규정되었다.
예 2: 역 병진을 사용한 3D 물체의 인쇄
과압출된 재료가 인쇄의 품질 및 형상에 부정적인 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 팁은 압출을 정지한 후에 그 경로를 되돌아갔다. 되돌아가는 단계는 독립적으로 또는 타성 및 필라멘트 후퇴와 함께 사용되었다. 이 예에서, 되돌아가는 것(retracing)은 과압출 및 삼출을 제어하기 위한 유일한 방법으로서 사용되었다. 100 mm 직선을 인쇄하기 위해, 인쇄기의 팁은 500 mm/s로 좌측으로 100 mm 이동하고, 0.523 E/mm의 속도로 재료를 압출하였다. 정지 지점에서, 팁이 정지되고, 인쇄물 위로 1.5 mm만큼 상승되었다. 그 후 팁은 500 mm/s의 속도로 우측으로 3 mm 이동되었다. 팁으로부터 삼출하는 재료는 새롭게 인쇄된 재료 상에 정착되어, 라인에 깨끗한 에지를 제공한다. 그 후 팁은 인쇄될 다음 라인의 시작 지점으로 이동된다.
예 3: 인출 블록에 의한 3D 물체의 인쇄
추가적인 인출(lead-out) 기술은, 압출기가 인쇄 층 내의 마지막 곡선에서 멀어질 때 쉘의 경로에 대해 90도 각도로 지정된 경로를 특정하고 많은 양을 후퇴하는 것이었다. 펌웨어로서의 -53.2 mm의 등가 필라멘트의 후퇴가 구성 및 후퇴되었고, 동시에 압출기는 대각선으로 위로 그리고 마지막 인쇄된 곡선으로부터 떨어져서, 즉 Z 방향으로는 15 mm 그리고 X 방향(인쇄 곡선에 대해 90도)으로는 마지막 인쇄된 곡선으로부터 10 mm 떨어져서 이동하여, 압출기가 대략 8.01 mm/초의 공급률로 방금 인쇄된 층 위에서 필라멘트를 삼출하는 것을 방지한다.
예 4: 인입 및 인출 블록을 사용한 3D 물체의 인쇄
인쇄 층의 내측 또는 외측 쉘에 연결되는 인입/인출 블록이 인쇄되었다. 시작 및 정지 유동의 인쇄에 대한 영향을 완화하기 위해서, 이러한 인입/인출 블록이 이용되었다. 본 예에서, 50 mm의 직경을 갖는 부품에 대해, 대략 3.45 mm 폭 및 대략 35.575 mm 길이의 인입 블록이 사용되었으며, 인쇄물의 기하형상을 가로질러 중심설정되었다. 블록까지의 최소 거리는 인쇄물의 외측 에지로부터 4.825 mm였다. 인쇄물을 인입(lead-in) 블록에 연결하는 작은 브리지가 생성되었으며, 이는 그 자체로 다시 배증되어 3 비드 폭의 브리지를 생성하였다. 브리지의 전체 폭은 인쇄물에 연결되지 않았고; 브리지로부터의 하나의 비드만이 인쇄물과 연결되도록 충분히 멀리 연장되었다. 브리지의 전체 폭은 인쇄 물체로부터 대략 1.76 mm 이격하여 종결되었다.
예 5: 역 병진을 사용한 3D 물체의 인쇄
최종 쉘 곡선이 인쇄되면, 압출 노즐은 시간 및 거리에 걸쳐 Z 방향으로 위로 이동되어, 수지가 삼출되는 것이 정지되게 하고 인쇄물의 다른 부분을 가로질러 이동하기 전에 비드 내의 장력을 파괴하게 한다. 본 예에서, Z 높이는 X/Y 좌표 평면에서 1 mm의 선형 이동 거리(linear travel distance)마다 0.004 mm 위로 이동되었다.
예 6: 비드에 대한 수정된 시작과 종료를 사용한 3D 물체의 인쇄
층 내의 압출물의 초기 경로(쉘, 외부 주변부)는 내부 및 외부 주변부(층의 압출물의 제1 및 마지막 부분)가 층의 인필보다 0.15mm만큼 낮게 오프셋되도록 수정되었다. 이러한 약간의 오프셋은, 층의 시작부에서 다수의 비드들이 형성되기 전에, 비드가 노즐과 층 사이의 더 작은 간극에서 시작될 수 있게 허용한다. 이는 층의 초기 압출이 인쇄물로부터 박리될 가능성을 감소시키는 데 유용하다. 층의 이들 시작 및 종료 세그먼트의 공급률은 또한 층이 1700mm/분의 인필의 인쇄율보다 느린 1445mm/분으로 인쇄되도록 수정되었다. 층의 시작 및 종료 세그먼트(즉, 쉘 또는 주변부)는 인필의 130%의 압출 개질제(extrusion modifier)를 갖는다. 모든 이들 조절은 압출물의 초기 및/또는 말단 부분이 박리되거나 또는 간극이 생길 위험을 감소시켰다. 특정 프라임 또는 후퇴 명령을 부가하는 대신에, 비드의 시작에서의 압출기의 압력 축적 및 비드의 종료에서의 램프 다운(ramp down)을 제어하기 위해서, 비드의 매개변수를 변경하였다.
Claims (55)
- 3차원(3D) 물체 제조 프로세스이며,
열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 열경화성수지 인쇄 장치는:
열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버,
3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐,
3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키기 위해 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터, 및
하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 결합되는 제어기를 포함하는
열경화성수지 인쇄 장치를 제공하는 단계, 및
3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하며,
제어기는,
3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고,
3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고,
인쇄 경로에서 적어도 하나의 불연속부를 식별하고,
압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고,
적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하며,
역 병진 명령을 실행하는
3D 물체 제조 프로세스. - 제1항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 0.05초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후 적어도 약 0.1초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후에 적어도 약 1초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후에 적어도 약 10초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후 약 0.1초 내지 약 20초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후 약 0.5초 내지 약 5초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 0.05%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후, 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 0.5%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후, 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 1%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후, 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 5%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후에 적어도 약 0.05초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후에 적어도 약 0.1초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 1초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 적어도 약 10초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 약 0.05초 내지 약 30초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 약 0.1초 내지 약 20초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 약 0.5초 내지 약 5초 동안 열경화성 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 0.05%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 0.5%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 1%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후, 압출 노즐 내에 잔류하는 열경화성 재료의 적어도 약 5%를 퇴적시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
인쇄 경로 내에 적어도 2개의 불연속부를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 제3 반응성 성분을 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 제4 반응성 성분을 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 불연속부는 인쇄 층의 단부에서 발생하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
열경화성 재료는 약 0.1보다 큰 G'/G"를 갖는 점탄성을 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
열경화성수지 인쇄 장치는 흡입 펌프를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
퇴적 단계 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행한 후 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
병진 정지 명령을 실행한 후 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행한 후 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 약 0.05초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 약 0.1초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 약 1초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 약 10초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
약 0.05초 내지 약 30초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
약 0.1초 내지 약 20초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
약 0.5초 내지 약 5초 동안 흡입을 인가하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
병진 시작 명령을 실행하기 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
병진 시작 명령을 실행하기 적어도 약 0.5초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
병진 시작 명령을 실행하기 적어도 약 1초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
병진 시작 명령을 실행하기 적어도 약 2초 전에 유동 시작 명령을 실행하는 단계를 포함하는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
퇴적 단계는 적어도 약 50 mm/분의 병진 속도를 손상시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
퇴적 단계는 적어도 약 100 mm/분의 병진 속도를 손상시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
퇴적 단계는 적어도 약 500 mm/분의 병진 속도를 손상시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
퇴적 단계는 적어도 약 5000 mm/분의 병진 속도를 손상시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
퇴적 단계는 약 50 mm/분 내지 약 20,000 mm/분의 병진 속도를 손상시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
퇴적 단계는 약 100 mm/분 내지 약 10,000 mm/분의 병진 속도를 손상시키는 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
유동 정지 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 유동 정지 명령을 실행한 후의 병진 속도와 상이한 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
역 병진 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 역 병진 명령을 실행한 후의 병진 속도와 상이한 3D 물체 제조 프로세스. - 제1항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
병진 정지 명령을 실행하기 전의 병진 속도는 병진 정지 명령을 실행한 후의 병진 속도와 상이한 3D 물체 제조 프로세스. - 열경화성수지 인쇄 장치를 포함하는 3차원(3D) 물체 제조 시스템이며,
열경화성 재료를 제공하기 위해 적어도 제1 반응성 성분 및 제2 반응성 성분을 수용 및 혼합하는 혼합 챔버;
3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달하는 압출 노즐;
3D 물체를 형성하기 위해 열경화성 재료를 전달할 때 압출 노즐을 이동시키도록 압출 노즐에 결합되는 적어도 하나의 액추에이터; 및
하나 이상의 프로세서를 포함하고 압출 열경화성수지 인쇄 장치에 동작식으로 결합되는 제어기를 포함하고, 제어기는,
3D 인쇄 프로세스를 위한 인쇄 경로를 생성하고,
3D 인쇄 프로세스 동안 열경화성수지 인쇄 장치에 대해 병진 시작 명령, 유동 시작 명령, 병진 명령, 유동 명령, 병진 정지 명령, 유동 정지 명령, 및 역 병진 명령을 실행하고,
인쇄 경로 내의 적어도 하나의 불연속부를 식별하고,
압출 노즐이 적어도 하나의 불연속부에 도달하기 전에 유동 정지 명령을 실행하고,
적어도 하나의 불연속부 전에 병진 정지 명령을 실행하고,
역 병진 명령을 실행하며,
열경화성수지 인쇄 장치에 의해 전달되는 열경화성 재료를 사용하여 3D 물체 설계에 기초하여 3D 물체를 제조하도록
구성되는 3D 물체 제조 시스템. - 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 따라 방법에 의해 또는 시스템을 사용하여 제조되는 3D 물체.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202063036115P | 2020-06-08 | 2020-06-08 | |
| US63/036,115 | 2020-06-08 | ||
| PCT/US2021/036383 WO2021252477A1 (en) | 2020-06-08 | 2021-06-08 | Method for controlling flow during three dimensional printing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230021734A true KR20230021734A (ko) | 2023-02-14 |
Family
ID=76744941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237000775A KR20230021734A (ko) | 2020-06-08 | 2021-06-08 | 3차원 인쇄 동안 유동을 제어하는 방법 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230219283A1 (ko) |
| EP (1) | EP4161758B1 (ko) |
| KR (1) | KR20230021734A (ko) |
| CN (1) | CN115867428A (ko) |
| WO (1) | WO2021252477A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110035882B (zh) | 2016-12-06 | 2022-01-25 | 彩色3D材料公司 | 从热固性材料制造三维物体 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016191329A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-01 | Georgia-Pacific Chemicals Llc | Apparatus and methods for multicomponent thermoset resin systems in additive manufacturing |
| US10394202B2 (en) * | 2015-08-21 | 2019-08-27 | Voxel8, Inc. | 3D printer calibration and control |
| US10800108B2 (en) * | 2016-12-02 | 2020-10-13 | Markforged, Inc. | Sinterable separation material in additive manufacturing |
| US10639842B2 (en) * | 2017-12-06 | 2020-05-05 | Chromatic 3D Materials, Inc. | Three-dimensional printing control |
| CN110035882B (zh) | 2016-12-06 | 2022-01-25 | 彩色3D材料公司 | 从热固性材料制造三维物体 |
| US20200361136A1 (en) * | 2017-08-18 | 2020-11-19 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Additive manufacturing using reactive compositions |
| EP3446853B1 (en) * | 2017-08-24 | 2020-12-16 | Seiko Epson Corporation | Shaping material supply device and three-dimensional shaping apparatus |
-
2021
- 2021-06-08 EP EP21737261.4A patent/EP4161758B1/en active Active
- 2021-06-08 WO PCT/US2021/036383 patent/WO2021252477A1/en unknown
- 2021-06-08 CN CN202180040711.XA patent/CN115867428A/zh active Pending
- 2021-06-08 US US18/000,952 patent/US20230219283A1/en active Pending
- 2021-06-08 KR KR1020237000775A patent/KR20230021734A/ko active Search and Examination
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230219283A1 (en) | 2023-07-13 |
| CN115867428A (zh) | 2023-03-28 |
| WO2021252477A1 (en) | 2021-12-16 |
| EP4161758B1 (en) | 2024-08-28 |
| EP4161758A1 (en) | 2023-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12036738B2 (en) | Manufacture of three dimensional objects from thermosets | |
| US20210206049A1 (en) | Additive manufacturing using polyurea materials | |
| KR101997376B1 (ko) | 3차원 프린팅을 위한 공반응성 물질 및 방법 | |
| JP2018024249A (ja) | ３次元造形物の製造方法 | |
| JP2003506228A (ja) | 三次元構造物または平形構造物の製造方法 | |
| KR20230021734A (ko) | 3차원 인쇄 동안 유동을 제어하는 방법 | |
| US20230330918A1 (en) | Method for three dimensional printing of parts with overhang | |
| US20220219380A1 (en) | Depositing thermosetting material on a three dimensional object | |
| US20230271381A1 (en) | Method for three dimensional printing using lead-in and lead-out blocks | |
| JP2019064068A (ja) | ３次元造形装置及び３次元造形物の製造方法 | |
| JPH09216237A (ja) | 外面補強プラスチック発泡成形物の製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |