KR20230028720A - 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 방법 - Google Patents

복합 구조체를 적층 제조하기 위한 방법 Download PDF

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컨티뉴어스 컴포지츠 인코포레이티드
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Abstract

복합 구조체를 적층 제조하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 사용자로부터 복합 구조체의 단면의 스케치 및 원하는 높이를 수신하는 단계를 포함한다. 방법은 높이와 관련된 두께를 각각 갖는 복수의 층(1202)들을 구비하는, 복합 구조체의 가상 모델을 자동으로 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 사용자로부터 복수의 층들 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 충전 패턴(1204)을 수신하는 단계; 및 적층 제조 기계가 적어도 하나의 충전 패턴의 세그먼트들을 따라 연속적인 섬유를 침착시키게 하는 단계를 더 포함한다.

Description

복합 구조체를 적층 제조하기 위한 방법
관련 출원
이 출원은 2020년 6월 23일자로 출원된 미국 가출원 제63/042,851호에 기반하고, 이로부터 우선권의 이익을 주장하며, 이의 내용은 본 명세서에 참고로 명확히 포함된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 제조 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 적층 제조(additive manufacturing)를 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전통적인 적층 제조는 컴퓨터의 안내 제어 하에 재료의 중첩 층들을 침착시킴으로써 3차원 부품을 생성하는 공정이다. 적층 제조의 통상적인 형태는 융합 침착 모델링(fused deposition modeling, FDM)으로 알려져 있다. FDM을 사용하여, 열가소성 물질이 가열된 인쇄 헤드를 통과하고 그 내부에서 액화된다. 인쇄 헤드는 재료가 인쇄 헤드로부터 배출될 때 미리 정해진 궤적(공구 경로로도 알려짐)으로 이동되어, 재료가 중첩되는 2차원 층들의 특정 패턴 및 형상으로 내려놓아지도록 한다. 이 재료는, 인쇄 헤드를 빠져나간 후, 최종 형태로 냉각 및 경화된다. 최종 형태의 강도는 인쇄 헤드에 공급되는 특정 열가소성 물질의 특성 및 2차원 층들의 스택에 의해 형성된 3차원 형상에 주로 기인한다.
전통적인 FDM 제조에 비해 최근에 개발된 개선은 인쇄 헤드로부터 배출되는 재료 내에 매립된 연속적인 섬유들의 사용을 수반한다. 예를 들어, 모재(matrix)가 인쇄 헤드에 공급되고, 동시에 동일한 인쇄 헤드를 또한 통과하는 하나 이상의 연속적인 섬유와 함께 배출된다(예컨대, 압출 및/또는 인발된다). 모재는 전통적인 열가소성 물질, 분말 금속, 액체 모재(예컨대, UV 경화성 및/또는 2-부분(two-part) 수지), 또는 이들 및 다른 공지된 모재들 중 임의의 것의 조합일 수 있다. 인쇄 헤드를 빠져나갈 때, 경화 개선기(예컨대, UV 광, 레이저, 초음파 방출기, 열원, 촉매 공급부 등)가 활성화되어 모재의 경화(예컨대, 경질화, 가교 결합, 소결 등)를 시작하고/하거나 완료한다. 이러한 경화는, 충분히 빠르게 완료될 때, 지지되지 않은 구조체가 자유 공간에서 제작되게 할 수 있다. 그리고 섬유, 특히 연속적인 섬유가 구조체 내에 매립될 때, 구조체의 강도는 모재-의존적 강도를 넘어 배가될 수 있다. 이러한 기술의 일례가 2016년 12월 6일자로 타일러(Tyler)에게 허여된 미국 특허 제9,511,543호("'543 특허")에 개시되어 있다.
개시된 시스템 및 방법은 '543 특허에 개시된 것 및/또는 당업계에 공지된 다른 시스템과 유사한 적층 제조 시스템을 제어하는 방식을 다루는 것에 관한 것이다.
일 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 사용자로부터 복합 구조체의 단면의 스케치 및 원하는 높이를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한, 각각이 높이와 관련된 두께를 갖는 복수의 층을 갖는 복합 구조체의 가상 모델을 자동으로 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 사용자로부터 복수의 층들 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 충전(infill) 패턴을 수신하는 단계; 및 적층 제조 기계가 적어도 하나의 충전 패턴의 세그먼트들을 따라 연속적인 섬유를 침착시키게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 복수의 층들은 함께 복합 구조체의 내측 부분을 형성할 수 있다. 이러한 태양에서, 방법은 복합 구조체의 외측 부분을 형성하기 위해 복수의 층들의 에지들에 걸쳐 높이의 방향으로 연장되는 복수의 공구 경로들을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 다른 방법에 관한 것이다. 방법은 사용자로부터 복합 구조체의 단면의 스케치, 복합 구조체를 적층 제조하는 데 사용될 복합 재료의 치수, 및 원하는 높이를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 복수의 층들을 갖는, 복합 구조체의 가상 모델을 자동으로 생성하는 단계를 포함할 수 있는데, 각각의 층은 원하는 높이와 관련된 복수의 층들의 치수 및 개수와 관련된 두께를 갖는다. 방법은 사용자로부터 복수의 층들에 대한 복수의 상이한 충전 패턴들을 수신하는 단계; 및 적층 제조 기계가 복수의 상이한 충전 패턴들의 세그먼트들을 따라 연속적인 섬유들을 침착시키게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 다른 방법에 관한 것이다. 방법은 사용자로부터 복합 구조체의 스케치, 높이, 및 재료 특성을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 복수의 층들을 갖는 가상 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있는데, 각각의 층은 높이 및 재료 특성 중 적어도 하나와 관련된 두께를 갖는다. 방법은 사용자로부터 복합 구조체의 의도된 하중을 수신하는 단계, 의도된 하중에 기초하여 복수의 이용가능한 충전 패턴들로부터 충전 패턴을 자동으로 선택하는 단계, 및 적층 제조 기계가 충전 패턴의 세그먼트들을 따라 연속적인 섬유들을 침착시키게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 의도된 하중에 기초한 충전 패턴에 기초하여 충전 패턴의 각도, 오프셋, 간격, 진폭, 및 빈도 중 적어도 하나를 자동으로 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 충전 패턴의 선들을 따라 복수의 지점들을 분포시키는 단계, 및 복수의 지점들을 별개의 비-교차 경로들로 시퀀싱(sequencing)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 지점들은 적층 제조 시스템의 인쇄 헤드가 복합 재료의 배출 동안에 통과해야 하는 위치들을 나타낼 수 있다.
다른 태양에서, 본 개시는 구조체를 적층 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 3D 가상 모델을 통해 벡터 필드(vector field)를 생성하는 단계, 및 가상 모델을 벡터 필드와 정렬되는 복수의 층들로 슬라이싱(slicing)하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 복수의 층들 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계; 및 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 복수의 층들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 충전 패턴을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계는 적어도 하나의 충전 패턴의 순차적인 지점들을 통과하도록 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 적어도 하나의 공구 경로는 벡터 필드와 정렬될 수 있다.
일 태양에서, 방법은 사용자로부터 재료를 위한 등방성 특성 및 구조체의 의도된 하중을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 벡터 필드를 생성하는 단계는 등방성 특성 및 의도된 하중에 기초하여 벡터 필드를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 복수의 층들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 충전 패턴을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계는 적어도 하나의 충전 패턴의 순차적인 지점들을 통과하도록 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 적어도 하나의 공구 경로는 벡터 필드와 정렬될 수 있다.
일 태양에서, 방법은 재료의 이방성 특성 및 적어도 하나의 충전 패턴에 기초하여 복수의 층들 중 적어도 하나에 대해 분석을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 분석에 기초하여 적어도 하나의 충전 패턴의 토폴로지(topology)를 응답적으로 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계는 적층 제조 기계가 조정하는 단계 후에 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 재료는 연속적인 보강재 및 모재를 포함하는 복합 재료일 수 있다.
일 태양에서, 등방성 특성은 구조적 특성일 수 있고, 방법은 비-구조적 특성에 기초한 조정 후에 복수의 층들 중 적어도 하나에 대해 추가 분석을 수행하는 단계, 및 추가 분석에 기초하여 추가 조정을 응답적으로 행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계는 적층 제조 기계가 추가 조정 후에 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 등방성 특성은 구조적 특성일 수 있고, 방법은 재료의 비-구조적 특성 및 적어도 하나의 충전 패턴에 기초하여 복수의 층들 중 적어도 하나에 대해 분석을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 분석에 기초하여 적어도 하나의 충전 패턴의 토폴로지(topology)를 응답적으로 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계는 적층 제조 기계가 조정하는 단계 후에 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 복수의 층들 중 적어도 하나는 3D일 수 있다.
일 태양에서, 방법은 3D 가상 모델의 메시(mesh)를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 벡터 필드를 생성하기 위해 메시를 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 다른 방법에 관한 것이다. 방법은 3D 가상 모델의 메시를 생성하는 단계, 및 3D 가상 모델을 통해 벡터 필드를 생성하기 위해 구조체의 제조에 사용될 재료의 등방성 특성 및 의도된 하중에 기초하여 메시를 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 가상 모델을 벡터 필드와 정렬되는 복수의 층들로 슬라이싱하는 단계, 및 복수의 층들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 충전 패턴을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 적어도 하나의 충전 패턴 및 재료의 이방성 특성에 기초하여 복수의 층들 중 적어도 하나의 분석을 수행하는 단계, 및 분석에 기초하여 적어도 하나의 충전 패턴을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 조정하는 단계 후에 적어도 하나의 충전 패턴의 순차적인 지점들을 통과하는 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계, 및 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일 태양에서, 적어도 하나의 공구 경로는 벡터 필드와 정렬될 수 있다.
일 태양에서, 재료는 연속적인 보강재 및 모재를 포함하는 복합 재료일 수 있다. 이방성 특성은 연속적인 보강재의 축방향과 연관될 수 있다.
일 태양에서, 이방성 특성은 구조적 특성일 수 있다.
일 태양에서, 방법은 재료의 비-구조적 특성에 기초한 조정 후에 복수의 층들 중 적어도 하나에 대해 추가 분석을 수행하는 단계, 및 추가 분석에 기초하여 추가 조정을 응답적으로 행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계는 적층 제조 기계가 추가 조정 후에 적어도 하나의 공구 경로를 따라 재료를 침착시키게 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 복수의 층들 중 적어도 하나는 3D일 수 있다.
또 다른 태양에서, 본 개시는 적층 제조 시스템에 관한 것이다. 시스템은 연속적인 보강재 및 모재를 포함하는 복합 재료를 배출하도록 구성된 적층 제조 기계, 및 구조체를 형성하기 위해 적층 제조 기계가 공구 경로를 따라 복합 재료를 침착시키게 하도록 구성된 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 구조체의 3D 가상 모델을 통해 벡터 필드를 생성하고, 3D 가상 모델을 벡터 필드와 정렬되는 복수의 층들로 슬라이싱하며, 복수의 층들 중 적어도 하나에 대해 적어도 하나의 공구 경로를 생성하도록 프로그래밍된 프로세서를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 프로세서는 3D 가상 모델의 메시를 생성하고, 벡터 필드를 생성하기 위하여 복합 재료의 등방성 특성 및 구조체의 의도된 하중에 기초하여 메시를 분석하도록 또한 프로그래밍될 수 있다. 프로세서는 복수의 층들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 충전 패턴을 적용하고, 연속적인 보강재의 이방성 특성 및 적어도 하나의 충전 패턴에 기초하여 복수의 층들 중 적어도 하나의 분석을 수행하도록 또한 프로그래밍될 수 있다. 프로세서는 분석에 기초하여 적어도 하나의 충전 패턴을 조정하고, 조정 후에 적어도 하나의 충전 패턴의 순차적인 지점들을 통과하는 적어도 하나의 공구 경로를 생성하도록 또한 프로그래밍될 수 있다.
일 태양에서, 본 개시는 구조체를 적층 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계, 적층 제조 기계가 재료를 적어도 하나의 공구 경로의 제1 부분을 따라 배치하게 하는 단계, 및 적어도 하나의 공구 경로의 제1 부분을 따른 재료의 배치를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 배치에 기초하여 적어도 하나의 공구 경로의 제2 부분을 조정하는 단계, 및 적층 제조 기계가 조정 후에 적어도 하나의 공구 경로의 제2 부분을 따라 재료를 배치하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 생성하는 단계는 구조체의 의도된 하중에 기초하여 구조체의 가상 모델을 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 구조체가 원하는 성능을 달성하도록, 분석하는 단계에 기초하여 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 배치에 기초하여 구조체의 가상 모델을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 적어도 하나의 공구 경로의 제2 부분을 조정하는 단계는 가상 모델을 재분석하는 단계, 및 구조체가 제1 부분으로부터의 배치의 편차에 관계없이 원하는 성능을 달성하도록, 재분석하는 단계에 기초하여 제2 부분을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 재분석하는 단계는 유한 요소 분석(finite element analysis)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 분석하는 단계는 유한 요소 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 고정식 절단 공정 및 가동식 절단 공정을 통해 재료를 선택적으로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 고정식 절단 공정은 적층 제조 기계의 움직임이 정지되게 하는 단계, 및 재료를 경화시키도록 구성된 경화 소스(cure source)를 비활성화시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 재료를 클램핑하는 단계, 및 절단 메커니즘을 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 절단된 재료의 미부(tail) 단부를 정착시키는 단계, 및 그 후에 재료를 클램핑 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 가동식 절단 공정은 절단 동안에 적층 제조 기계로부터 재료를 연속적으로 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로의 제1 부분을 따라 재료를 배치하게 하는 단계는 제1 부분의 시작 지점에서의 제1 부분의 궤적에 대해 비스듬한 각도로 시작 지점에 접근하도록 적층 제조 기계의 출구를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 적층 제조 기계가 적어도 하나의 공구 경로의 제2 부분을 따라 재료를 배치하게 하는 단계는 제2 부분의 종료 지점에서의 제2 부분의 궤적에 대해 비스듬한 각도로 종료 지점을 떠나도록 적층 제조 기계의 출구를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 다른 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 적층 제조 기계의 출구를 통해 재료를 배출하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 고정식 절단 공정 및 가동식 절단 공정을 통해 재료를 선택적으로 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 고정식 절단 공정은 적층 제조 기계의 움직임이 정지되게 하는 단계, 및 재료를 경화시키도록 구성된 경화 소스를 비활성화시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 재료를 클램핑하는 단계, 및 절단 메커니즘을 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 방법은 절단된 재료의 미부 단부를 정착시키는 단계, 및 그 후에 재료를 클램핑 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 가동식 절단 공정은 절단 동안에 적층 제조 기계로부터 재료를 연속적으로 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 적층 제조 기계의 출구를 통해 재료를 배출하는 단계는 하기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 경로의 시작 지점에서의 경로의 궤적에 대해 비스듬한 각도로 시작 지점에 접근하도록 적층 제조 기계의 출구를 이동시키는 단계, 및 경로의 종료 지점에서의 경로의 궤적에 대해 비스듬한 각도로 종료 지점을 떠나도록 적층 제조 기계의 출구를 이동시키는 단계.
또 다른 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 적층 제조 기계, 및 적층 제조 기계의 작동을 조절하도록 구성된 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 적어도 하나의 공구 경로를 생성하고, 적층 제조 기계가 재료를 적어도 하나의 공구 경로의 제1 부분을 따라 배치하게 하며, 적어도 하나의 공구 경로의 제1 부분을 따른 재료의 배치를 모니터링하도록 프로그래밍된 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 배치에 기초하여 적어도 하나의 공구 경로의 제2 부분을 조정하고, 적층 제조 기계가 조정 후에 적어도 하나의 공구 경로의 제2 부분을 따라 재료를 배치하게 하도록 또한 프로그래밍될 수 있다.
일 태양에서, 생성하는 것은 구조체의 의도된 하중에 기초하여 구조체의 가상 모델을 분석하는 것, 및 구조체가 원하는 성능을 달성하도록 분석에 기초하여 적어도 하나의 공구 경로를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 배치에 기초하여 구조체의 가상 모델을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 공구 경로의 제2 부분을 조정하는 것은 가상 모델을 재분석하는 것, 및 구조체가 제1 부분으로부터의 배치의 편차에 관계없이 원하는 성능을 달성하도록, 재분석하는 것에 기초하여 제2 부분을 조정하는 것을 포함할 수 있다.
일 태양에서, 본 개시는 구조체를 적층 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 구조체의 가상 모델을 복수의 층들로 슬라이싱하는 단계, 복수의 층들의 각각에 적어도 하나의 충전 패턴을 적용하는 단계, 및 적어도 하나의 충전 패턴의 선들을 따라 복수의 지점들을 분포시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 복수의 지점들을 적어도 하나의 경로로 순차적으로 그룹화하는 단계, 적층 제조 기계에 의한 제조를 위해 적어도 하나의 경로를 검증하는 단계, 및 적층 제조 기계가 검증된 적어도 하나의 경로를 따라 재료를 배출하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 검증하는 단계는 복수의 지점들의 각각에서 경로에 수직인 벡터를 생성하는 단계, 및 벡터의 도함수를 임계 도함수와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 검증하는 단계는 또한 비교에 기초하여 지점들을 선택적으로 필터링하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 임계 도함수는 적층 제조 기계의 제한과 연관될 수 있다.
일 태양에서, 임계 도함수는 재료의 제한과 또한 연관될 수 있다.
일 태양에서, 재료는 연속적인 보강재 및 모재를 포함할 수 있다. 임계 도함수는 연속적인 보강재의 제한과 연관될 수 있다.
일 태양에서, 임계 도함수는 재료의 제한과 연관될 수 있다.
일 태양에서, 재료는 연속적인 보강재 및 모재를 포함할 수 있다. 임계 도함수는 연속적인 보강재의 제한과 연관될 수 있다.
일 태양에서, 선택적으로 필터링하는 단계는 그룹화하는 단계로부터 지점들을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 선택적으로 필터링하는 단계는 그룹화하는 단계에 지점들을 부가하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 선택적으로 필터링하는 단계는 그룹화하는 단계의 지점들 사이의 간격을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 방법은 오류에 대해 재료의 배출을 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 오류의 검출에 기초하여 하기의 응답들 중 적어도 하나를 선택적으로 구현하는 단계를 포함할 수 있다: 즉시 중지, 잠시 보류(hold short), 경고, 및 기계 조정.
일 태양에서, 선택적으로 구현하는 단계는, 오류가 이송(feed) 오류, 절단 오류, 및 인장 오류 중 적어도 하나와 연관될 때, 적층 제조 기계에 의한 재료의 배출의 즉시 중지를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 선택적으로 구현하는 단계는, 오류가 재료 공급의 고갈과 연관될 때, 적층 제조 기계에 의한 재료의 배출 동안 적어도 하나의 경로 내의 다음 세그먼트를 잠시 보류하는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 선택적으로 구현하는 단계는, 오류가 0 초과인 재료의 낮은 공급 레벨 및 재료의 압밀 중 적어도 하나와 연관될 때, 적층 제조 기계의 조작자에게 경고를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 태양에서, 선택적으로 구현하는 단계는, 오류가 재료의 배치와 연관될 때, 적층 제조 기계의 작동을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 다른 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 구조체의 가상 모델을 복수의 층들로 슬라이싱하는 단계, 복수의 층들의 각각에 적어도 하나의 충전 패턴을 적용하는 단계, 및 적어도 하나의 충전 패턴의 선들을 따라 복수의 지점들을 분포시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 복수의 지점들을 적어도 하나의 경로로 순차적으로 그룹화하는 단계, 복수의 지점들의 각각에서 경로에 수직인 벡터를 생성하는 단계, 및 벡터의 도함수를 임계 도함수와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 비교에 기초하여 지점들을 선택적으로 필터링하는 단계, 및 적층 제조 기계가 적어도 하나의 경로를 따라 모재-코팅된 연속적인 보강재를 배치하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 태양에서, 임계 도함수는 적층 제조 기계의 제한 및 모재-코팅된 연속적인 보강재의 제한 중 적어도 하나와 연관될 수 있다.
일 태양에서, 선택적으로 필터링하는 단계는 그룹화하는 단계로부터 지점들을 제거하는 단계, 그룹화하는 단계에 지점들을 부가하는 단계, 및 그룹화하는 단계의 지점들 사이의 간격을 조정하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 태양에서, 본 개시는 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 적층 제조 기계, 및 적층 제조 기계의 작동을 조절하도록 구성된 제어 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 복합 구조체의 가상 모델을 복수의 층들로 슬라이싱하고, 복수의 층들의 각각에 적어도 하나의 충전 패턴을 적용하며, 적어도 하나의 충전 패턴의 선들을 따라 복수의 지점들을 분포시키도록 프로그래밍된 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 복수의 지점들을 적어도 하나의 경로로 순차적으로 그룹화하고, 복수의 지점들의 각각에서 경로에 수직인 벡터를 생성하도록 프로그래밍될 수 있다. 프로세서는 벡터의 도함수를 임계 도함수와 비교하고, 비교에 기초하여 지점들을 선택적으로 필터링하며, 적층 제조 기계가 복합 재료를 적어도 하나의 경로를 따라 배치하게 하도록 추가로 구성될 수 있다.
도 1은 예시적인 개시된 적층 제조 기계 및 이 기계를 제어하는 데 사용될 수 있는 대응하는 제어 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 제어 시스템의 개략도이다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8은 도 1 및 도 2의 제어 시스템에 의해 구현될 수 있는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19, 도 20, 도 21, 도 22, 도 23, 도 24, 및 도 25는 도 3 내지 도 8의 흐름도에 도시된 단계들을 도시하는 이미지이다.
도 1은 임의의 원하는 형상, 크기, 밀도, 및 기능을 갖는 구조체(12)를 설계, 계획, 제작 및/또는 분석하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 제어 시스템("시스템")(10)을 도시한다. 시스템(10)은, 그 중에서도, 적층 제조 기계("기계")(14), 및 기계(14)에 작동식으로 연결된 적어도 하나의 컴퓨팅 장치(16)를 포함할 수 있다. 기계(14)는, 예를 들어 적층 제조 공정에 의해, 컴퓨팅 장치(16)의 안내 제어 하에 구조체(12)를 생성하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 연속적인 보강재(예컨대, 섬유 ― F) 및 하나 이상의 경화성 모재(M)를 이용하는 적층 제조 공정이 구조체(12)가 어떻게 생성될 수 있는지의 예로서 아래에서 설명될 것이지만, 당업계에 알려진 다른 공정이 대안적으로 이러한 목적 및 개시된 제어 시스템 및 방법으로부터의 이익을 위해 이용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
기계(14)는 구조체(12)를 층층이 그리고/또는 자유 공간 내에서(예컨대, 하부 층의 받침 없이) 생성하도록 제어가능한 구성요소들로 구성될 수 있다. 이들 구성요소는, 그 중에서도, 지지체(18), 및 지지체(18)에 결합되고/되거나 이에 의해 급전되는 임의의 개수의 헤드(20)들을 포함할 수 있다. 도 1의 개시된 실시예에서, 지지체(18)는 구조체(12)의 제조 동안 헤드(20)를 다수의 방향으로 이동시킬 수 있는 로봇 아암(arm)이다. 원하는 경우, 동일하거나 상이한 방식으로 헤드(20)를 이동시킬 수 있는 임의의 다른 유형의 지지체(예컨대, 갠트리(gantry), 아암/갠트리 조합 등)가 또한 이용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
각각의 헤드(20)(명확성을 위해 도 1에 하나만이 도시됨)는 적어도, 경화성인 모재(예컨대, 제로 휘발성 유기 화합물 수지와 같은 액체 수지; 분말 금속 등)를 배출하도록 구성될 수 있다. 예시적인 경화성 모재는 열경화성 중합체, 단일- 또는 다중-부분 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 양이온성 에폭시, 아크릴화 에폭시, 우레탄, 에스테르, 열가소성 중합체, 광중합체, 폴리에폭사이드, 티올, 알켄, 티올-엔 등을 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 헤드(20) 내부의 모재는, 예를 들어 대응하는 도관(도시되지 않음)을 통해 헤드(20)에 유동적으로 연결되는 외부 장치(예컨대, 압출기 또는 다른 유형의 펌프 - 도시되지 않음)에 의해 가압될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 압력은 유사한 유형의 장치에 의해 헤드(20) 내부에서 완전히 생성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 모재는 헤드(20)를 통해 중력 공급되고/되거나 그 내부에서 혼합될 수 있다. 일부 경우에, 헤드(20) 내부의 모재는 조기 경화를 억제하기 위해 차갑게 그리고/또는 어둡게 유지될 필요가 있을 수 있지만, 다른 경우에, 모재는 동일한 이유 때문에 따뜻하게 그리고/또는 밝게 유지될 필요가 있을 수 있다. 어느 경우이든, 헤드(20)는 이들 필요성에 대비하기 위해 특별하게 구성(예컨대, 절연, 온도 제어, 차폐 등)될 수 있다.
일부 실시예에서, 모재는 하나 이상의 섬유(예컨대, 개별 섬유, 단선(tow), 조방사(roving), 슬리브, 리본, 및/또는 재료 시트)와 혼합되거나, 이를 함유하거나, 또는 그렇지 않으면 이를 적어도 부분적으로 습윤시키거나 코팅할 수 있고, 섬유들과 함께, 구조체(12)의 적어도 일부분(예컨대, 벽)을 구성할 수 있다. 섬유들은 헤드(20) 내에(예컨대, 하나 이상의 개별 내부 스풀 상에 - 도시되지 않음) 저장되거나 그렇지 않으면 헤드를 통과할 수 있다(예컨대, 하나 이상의 외부 스풀로부터 공급될 수 있다 - 도시되지 않음). 다수의 섬유가 동시에 사용되는 경우, 섬유들은 동일한 유형의 것이고 동일한 직경, 단면 형상(예컨대, 원형, 직사각형, 삼각형 등) 및 크기를 가질 수 있거나, 상이한 직경, 단면 형상 및/또는 크기를 갖는 상이한 유형의 것일 수 있다. 섬유는, 예를 들어 아라미드 섬유, 탄소 섬유, 식물성 섬유, 목질 섬유, 광물 섬유, 유리 섬유, 금속 와이어, 광학 튜브 등을 포함할 수 있다. 용어 "섬유"가 헤드(20)로부터 배출되는 모재 내에서 적어도 부분적으로 둘러싸이는 구조적 및 비-구조적(예컨대, 기능성) 유형들의 연속적인 보강재들 둘 모두를 포함하도록 의도된다는 것에 유의해야 한다.
섬유가 헤드(20) 내부에 있는 동안, 섬유가 헤드(20)로 전달되는 동안 및/또는 섬유가 헤드(20)로부터 배출되는 동안, 섬유가 모재에 노출될 수 있다(예컨대, 적어도 부분적으로 모재로 습윤되고/되거나 코팅되고/되거나 그 내에 완전히 담길 수 있다). 모재, 건식 섬유, 및/또는 모재에 이미 노출된 섬유(예컨대, 습윤된 섬유)는 당업자에게 명백한 임의의 방식으로 헤드(20) 내로 운반될 수 있다.
지지체(18)는 모재-습윤된 섬유(들)가 헤드(20)로부터 배출됨과 동시에 특정 궤적(예컨대, 구조체(12)의 의도된 형상, 크기 및/또는 기능에 대응하는 궤적)으로 헤드(20)를 이동시켜, 모재-습윤된 섬유(들)의 하나 이상의 연속적인 경로가 궤적을 따라 형성될 수 있도록 한다. 각각의 경로는 임의의 단면 형상, 직경 및/또는 섬유-대-모재 비를 가질 수 있고, 섬유는 모재와 함께 방사상으로 분산되거나, 모재의 대체적인 중심에 위치되거나, 주연부에만 위치될 수 있다.
하나 이상의 경화 개선기(예컨대, UV 광, 레이저, 초음파 방출기, 히터, 촉매 분배기 등)(22)는 헤드(20)에 근접하게(예컨대, 헤드 내부에 또는 헤드 상에) 장착될 수 있고, 모재가 헤드(20)로부터 배출될 때 모재의 경화 속도 및/또는 품질을 향상시키도록 구성될 수 있다. 경화 개선기(22)는 구조체(12)의 형성 동안 구조체(12)의 표면을 원하는 유형 및/또는 세기의 에너지(예컨대, UV 광, 전자기 방사선, 진동, 열, 화학 촉매 또는 경화제 등)에 선택적으로 노출시키도록 조절될 수 있다. 에너지는 모재 내에서 발생하는 화학 반응의 속도를 증가시키거나, 모재를 소결시키거나, 모재를 경질화시키거나, 그렇지 않으면 모재가 헤드(20)로부터 배출될 때 모재가 경화되게 할 수 있다. 도시된 실시예들에서, 경화 개선기(22)는 헤드(20)의 중심축 주위에 균등하게 분포된 다수의 LED를 포함한다. 그러나, 임의의 개수의 LED들 및/또는 다른 에너지원들이 대안적으로 개시된 목적을 위해 이용될 수 있고/있거나 다른 방식으로 배열될 수 있음(예컨대, 균등하지 않게 분포됨, 일렬로 배열됨, 선두에만, 후단에만 등등)이 고려된다. 예를 들어, 경화 개선기(22)는 원하는 경우 헤드(20) 뒤에서 그리고/또는 지지체(18)의 일부분 상에서 뒤따르는 아암(도시되지 않음) 상에 위치될 수 있다. 경화 개선기(22)에 의해 생성되는 에너지의 양은 구조체(12)가 헤드(20)로부터 멀리 미리 결정된 길이 초과로 축방향으로 성장하기 전에 모재의 노출된 표면을 적어도 부분적으로 경화시키기에 충분할 수 있다. 일 실시예에서, 구조체(12)는 축방향 성장 길이가 모재-코팅된 보강재의 외부 직경과 동일하게 되기 전에 완전히 경화된다.
도 1의 실시예에서, 헤드(20)는 모듈식이다. 예를 들어, 헤드(20)는 모재 저장조(26), 및 (예컨대, 하나 이상의 나사식 체결구, 걸쇠(clasp), 액추에이터 및/또는 다른 하드웨어 - 도시되지 않음 - 를 통해) 모재 저장조(26)에 제거가능하게 연결되는 출구(24)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 출구(24)는 대체로 원형, 직사각형, 삼각형 및/또는 다른 다각형 단면을 갖는, 복합 재료를 배출하도록 구성된 단일-트랙 출구이다. 그러나, 헤드(20)의 구성은, 상이한 형상(예컨대, 튜브형 단면, 리본 또는 시트(sheet) 단면 등) 및/또는 상이한 개수의 트랙들을 갖는, 복합 재료를 배출하는 다른 출구에 대해 출구(24)가 교환되게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 경화 개선기(들)(22)는 출구(24)의 하부 부분(예컨대, 모재 저장조(26)로부터 원위의 부분)에 장착될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 경화 개선기(들)(22)는 출구(24)로부터 배출되는 재료의 형상, 크기 및/또는 유형에 가장 잘 맞는 구성으로 원위 단부 둘레에 위치될 수 있다. 개시된 실시예에서, 경화 개선기(들)(22)는 출구(24)의 중심축에 대해 비스듬히 장착되어, 경화 개선기(들)(22)로부터의 에너지가 출구(24)로부터 배출되는 재료를 향해 중앙으로 지향되도록 한다. 일부 응용에서, 출구(24)의 개구에서 경화 개선기(22)로부터의 에너지를 선택적으로 차단하고/하거나, 분산시키고/시키거나, 초점을 맞추고/맞추거나, 지향시키기 위해 하나 이상의 광학계(optics)(31)가 사용될 수 있다. 이는 출구(24)로부터 배출되는 재료의 경화 속도 및/또는 재료 상의 경화 위치에 영향을 미칠 수 있다. 광학계(31)가 원하는 경우 조정가능할 수 있다(예컨대, 세트 스크루(set screw) - 도시되지 않음 - 를 통해 수동으로 조정가능하거나, 액추에이터 - 도시되지 않음 - 를 통해 자동으로 조정가능할 수 있다).
모재 및/또는 보강재는 임의의 개수의 상이한 작동 모드들을 통해 헤드(20)로부터 함께 배출될 수 있다. 제1 예시적인 작동 모드에서, 모재 및/또는 보강재는 헤드(20)가 구조체(12)의 특징부들을 생성하기 위해 지지체(18)에 의해 이동될 때 헤드(20)로부터 압출(예컨대, 압력 및/또는 기계적 힘 하에서 가압됨)된다. 제2 예시적인 작동 모드에서, 적어도 보강재는 헤드(20)로부터 당겨져, 배출 동안 보강재에 인장 응력이 생성된다. 이러한 제2 작동 모드에서, 모재는 보강재에 달라붙을 수 있고 이에 의해 보강재와 함께 헤드(20)로부터 또한 당겨질 수 있고/있거나, 모재는 당겨지는 보강재와 함께 압력 하에서 헤드(20)로부터 배출될 수 있다. 보강재가 헤드(20)로부터 당겨지는 제2 작동 모드에서, 보강재의 결과적인 장력은 모재의 경화 후에 (예컨대, 보강재의 정렬, 좌굴의 억제, 보강재의 균등 하중 등에 의해) 구조체(12)의 강도를 증가시킬 수 있으면서, 또한 지지되지 않은 구조체(12)의 더 긴 길이가 더 직선적인 궤적을 갖게 한다. 즉, 모재의 경화 후 남아있는 보강재 내의 장력은 구조체(12)에 대해 지지를 제공하도록 중력에 대항하게끔(예를 들어, 직접적으로 그리고/또는 간접적으로 중력에 대항하는 모멘트를 생성함으로써) 작용할 수 있다.
보강재는, 헤드(20)가 정착 지점(anchor point)(예컨대, 인쇄 베드, 구조체(12)의 기존 표면, 고정구 등)(32)으로부터 멀어지게 지지체(18)에 의해 이동되고/되거나 기울어지는 결과로서, 헤드(20)로부터 당겨질 수 있다. 예를 들어, 구조체 형성의 시작 시, 일정 길이의 모재-함침된 보강재는 헤드(20)로부터 당겨지고/지거나 밀려지고, 정착 지점(32)에 맞닿아 침착되며, 적어도 부분적으로 경화되어, 배출된 재료가 정착 지점에 부착될 수 있다(또는 그렇지 않으면 결합될 수 있다). 그 후, 헤드(20)는 정착 지점(32)으로부터 멀어지게 이동되고/되거나 기울어질 수 있고, 상대적인 움직임은 보강재가 헤드(20)로부터 당겨지게 할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 헤드(20)를 통한 보강재의 이동은, 원하는 경우, 하나 이상의 내부 이송 메커니즘을 통해 선택적으로 보조될 수 있다. 그러나, 헤드(20)로부터 보강재의 배출 속도는 주로 헤드(20)와 정착 지점(32) 사이의 상대적인 이동의 결과여서, 보강재 내에서 장력이 생성될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 정착 지점(32)은 헤드(20)가 정착 지점(32)으로부터 멀어지게 이동되는 대신에 또는 이에 더하여 헤드(20)로부터 멀어지게 이동될 수 있다.
임의의 개수의 개별 컴퓨팅 장치(16)가 구조체(12) 내의 섬유들의 배치를 설계 및/또는 제어하고/하거나 형성 전, 그 동안 및/또는 그 후에 구조체(12)의 성능 특성들을 분석하는 데 사용될 수 있다. 컴퓨팅 장치(16)는, 그 중에서도, 디스플레이(34), 하나 이상의 프로세서(36), 임의의 개수의 입력/출력("I/O") 장치(38), 임의의 개수의 주변기기(40), 및 프로그램(44)과 데이터(46)를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리(42)를 포함할 수 있다. 프로그램(44)은, 예를 들어 임의의 개의 디자인 및/또는 인쇄 앱(48) 및 운영 체제(50)를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장치(16)의 디스플레이(34)는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 스크린, 유기 발광 다이오드(OLED) 스크린, 및/또는 다른 공지된 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이(34)는 프로세서(36)의 제어 하에 데이터의 제시를 위해 사용될 수 있다.
프로세서(36)는 가상 처리 기술로 구성된 단일 또는 멀티-코어 프로세서일 수 있고, 임의의 개수의 작동들을 동시에 실행하고 제어하기 위해 로직을 사용할 수 있다. 프로세서(36)는 임의의 개수의 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 프로그램 등을 실행, 제어, 운용, 조작 및 저장하기 위해 가상 머신 또는 다른 공지된 기술을 구현하도록 구성될 수 있다. 게다가, 일부 실시예에서, 프로세서(36)는 개시된 방법의 기능을 수행하기 위해 특정 회로, 명령어, 알고리즘 및/또는 데이터로 특별히 구성된 하나 이상의 전문화된 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 모듈(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 능력을 제공하는 다른 유형의 프로세서 설비가 구현될 수 있다는 것이 인식된다.
메모리(42)는 분석 및/또는 인쇄 앱(48) 및 운영 체제(50)와 같은 하나 이상의 실행가능 프로그램(44)을 저장하는 휘발성 또는 비휘발성, 자기, 반도체, 테이프, 광학, 이동식, 비-이동식, 또는 다른 유형의 저장 장치 또는 유형(tangible) 및/또는 비일시적 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다. 비일시적 매체의 통상적인 형태는, 예를 들어 플래시 드라이브, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프 또는 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM 또는 다른 광학 데이터 저장 매체, 구멍들의 패턴을 갖는 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, 플래시-EPROM 또는 다른 플래시 메모리, NVRAM, 캐시(cache), 레지스터 또는 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이들의 네트워크화된 버전들을 포함한다.
메모리(42)는 프로세서(36)가 설계 및/또는 제조 앱(48)과 같은 하나 이상의 애플리케이션, 운영 체제(50), 및 컴퓨터 시스템 상에서 이용가능한 것으로 알려진 임의의 다른 유형의 애플리케이션 또는 소프트웨어를 실행할 수 있게 하는 명령어를 저장할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 명령어, 애플리케이션 프로그램 등은, 하나 이상의 네트워크(도시되지 않음)를 통해 접근가능한 하나 이상의 데이터베이스 또는 메모리와 같은, 컴퓨팅 장치(16)와 직접 통신하는 내부 및/또는 외부 데이터베이스(예컨대, 클라우드 저장 시스템 - 도시되지 않음)에 저장될 수 있다. 메모리(42)는 개시된 실시예들의 하나 이상의 특징을 수행하는 데 사용되는 데이터 및 명령어를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(42)는 또한, 메모리 제어기 장치(예컨대, 서버 등) 또는 소프트웨어에 의해 제어되는 하나 이상의 데이터베이스, 예를 들어 문서 관리 시스템, 마이크로소프트(Microsoft) SQL 데이터베이스, 셰어포인트(SharePoint) 데이터베이스, 오라클(Oracle)™ 데이터베이스, 사이베이스(Sybase)™ 데이터베이스, 또는 다른 관련 데이터베이스의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 컴퓨팅 장치(16)는 네트워크(도시되지 않음)를 통해 하나 이상의 원격 메모리 장치(예컨대, 원격 데이터베이스 - 도시되지 않음)에 통신가능하게 연결된다. 원격 메모리 장치는 컴퓨팅 장치(16)가 접근 및/또는 관리할 수 있는 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 예로서, 원격 메모리 장치는 문서 관리 시스템, 마이크로소프트 SQL 데이터베이스, 셰어포인트 데이터베이스, 오라클 데이터베이스, 사이베이스 데이터베이스, 카산드라(Cassandra), HBase, 또는 다른 관련 또는 비-관련 데이터베이스 또는 일반 파일일 수 있다. 그러나, 개시된 실시예들과 일치하는 시스템들 및 방법들은 개별 데이터베이스로 또는 심지어 데이터베이스의 사용으로 제한되지 않는다.
프로그램(44)은 프로세서(36)가 개시된 실시예들의 하나 이상의 기능을 수행하게 하는 하나 이상의 소프트웨어 또는 펌웨어 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(36)는 컴퓨팅 장치(16)로부터 원격으로 위치된 하나 이상의 프로그램을 실행시킬 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(16)는, 실행될 때, 개시된 실시예들과 관련된 기능들을 수행하는 하나 이상의 원격 프로그램에 접근할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리(42) 내에 저장되고 프로세서(36)에 의해 실행되는 프로그램(44)들은 설계, 제조, 및/또는 분석 앱(48)들 및 운영 체제(50) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 앱(48)은 프로세서(36)가 개시된 방법들의 하나 이상의 기능을 수행하게 할 수 있다.
운영 체제(50)는 프로세서(36)와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 공지된 운영 체제 기능들을 수행할 수 있다. 예로서, 운영 체제(50)는 마이크로소프트 윈도우즈, 유닉스(Unix), 리눅스(Linux), OSX, IOS, 라즈베리 파이(Raspberry Pi) OS(예컨대, 랩비안(Rapbian)), 안드로이드(Android), 또는 다른 유형의 운영 체제(50)를 포함할 수 있다. 따라서, 개시된 실시예들은 임의의 유형의 운영 체제(50)를 실행시키는 컴퓨터 시스템들에 의해 작동 및 기능할 수 있다.
I/O 장치(38)는 사용자 및/또는 기계(14)로부터 신호 또는 입력을 수신하고 구조체(12)가 인쇄되게 하는 신호 또는 출력을 기계(14)에 제공하기 위한 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(16)는 컴퓨팅 장치(16)가 사용자로부터 입력을 수신할 수 있게 하는 하나 이상의 키보드, 마우스 장치 등과 같은 하나 이상의 입력 장치와 인터페이싱하기 위한 인터페이스 구성요소들을 포함할 수 있다.
주변기기(40)(들)는 독립형(standalone) 장치, 또는 기계(14) 내에 내장되거나 달리 그와 연관되고 구조체(12)의 제조 동안 사용되는 장치일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주변기기(40)는 입력 장치(예컨대, 하나 이상의 센서, 예를 들어 장력 센서, 위치 센서, 압력 센서, 온도 센서, 근접 센서, 레벨 센서, 회전 인코더, 스캐너, 전위차계, 및 당업계에 알려진 다른 센서)(40A) 및/또는 출력 장치(예컨대, 하나 이상의 액추에이터, 예를 들어 모재 공급부, 섬유 공급부, 히터, 펌프, 경화 개선기(22), 위치설정 모터, 커터, 이송 롤러, 장력 조절기(tensioner), 습윤 메커니즘, 컴팩터(compactor) 등)(40B)를 구현할 수 있다. 일부 실시예에서, 주변기기(40) 자체는 하나 이상의 프로세서(예컨대, 프로그래밍가능 로직 제어(programmable logic control, PLC), 컴퓨터 수치 제어기(computer numeric controller, CNC) 등), 메모리, 및/또는 트랜시버(transceiver)를 포함할 수 있다. 주변기기(40)(들)에 전용 프로세서 및 메모리가 구비된 때, 전용 프로세서는, 캡처 명령, 처리 명령, 움직임 명령 및/또는 전송 명령을 포함한, 비디오, 오디오, 다른 감각 데이터, 제어 데이터, 위치 데이터 등과 연관된 명령들을 프로세서(36)로부터 수신하기 위해 메모리에 저장된 명령어들을 실행시키도록 구성될 수 있다. 트랜시버는 시스템(10) 내의 하나 이상의 다른 구성요소로 또는 그로부터 데이터를 전송할 수 있는 유선 또는 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜시버는 센서 및/또는 액추에이터 활성화를 위한 그리고 트랜시버를 통한 데이터의 전송을 위한 명령어들을 포함한 데이터를 프로세서(36)로부터 수신할 수 있다. 수신된 명령어들에 응답하여, 트랜시버는 프로세서(36)와 다른 구성요소들 사이에서 데이터를 패킷화하고 전송할 수 있다.
설계, 제작 및/또는 분석 앱(48)들은 컴퓨팅 장치(16)가 기계(14)의 작동과 관련하여 데이터를 생성, 수신, 처리, 분석, 저장 및/또는 전송하는 것과 관련된 방법, 및 구조체(12)의 대응하는 설계/제조/분석을 수행하게 할 수 있다. 예를 들어, 앱(48)들은 하기를 포함한 작동들을 수행하도록 컴퓨팅 장치(16)를 구성가능할 수 있다: 기계(14)의 조작자로부터의 설계/제어 명령어 및 정보를 수신하기 위해 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface, GUI)를 디스플레이(34) 상에 표시하는 것; 기계(14)와 연관된 감각 데이터를 (예컨대, 주변기기(40A)를 통해) 캡처하는 것; 구조체(12)의 사양, 원하는 특성, 및/또는 원하는 성능에 관하여 I/O 장치(38) 및/또는 사용자 인터페이스를 통해 명령어를 수신하는 것; 제어 명령어를 처리하는 것; 구조체(12)의 하나 이상의 가능한 설계 및/또는 구조체의 제조를 위한 계획을 생성하는 것; 설계 및/또는 계획을 분석 및/또는 최적화하는 것; 하나 이상의 설계 및/또는 계획의 추천을 제공하는 것; 추천되고/되거나 선택된 계획을 통해 추천되고/되거나 선택된 설계를 제조하도록 기계(14)를 제어하는 것; 제작을 분석하는 것; 및/또는 향후의 제조를 개선하기 위해 피드백 및 조정을 기계(14)에 제공하는 것.
도 3 내지 도 8은 기계(14)에 의한 구조체(12)의 설계, 분석 및/또는 제조 동안 컴퓨팅 장치(16)에 의해 구현될 수 있는 예시적인 방법들을 도시하는 흐름도들이다. 도 12 내지 도 25는 도 3 내지 도 8의 흐름도들에 개괄된 작동들을 도시한다. 도 3 내지 도 8 및 도 12 내지 도 25는 개시된 개념들을 더 예시하기 위해 하기 섹션에서 상세히 논의될 것이다.
개시된 시스템은 임의의 원하는 단면 형상, 길이, 밀도, 강성, 강도 및/또는 다른 특성을 갖는 복합 구조체를 연속적으로 제조하는 데 사용될 수 있다. 복합 구조체는 동일하거나 상이한 유형, 직경, 형상, 구성, 및 밀도의 임의의 개수의 상이한 보강재들, 및/또는 임의의 개수의 모재들로 제조될 수 있다. 이제, 도 3 내지 도 8의 흐름도들 및 도 12 내지 도 25의 이미지들을 참조하여 시스템(10)의 작동이 상세히 설명될 것이다.
도 3의 흐름도에서 알 수 있는 바와 같이, 구조체(12)의 생성은 일반적으로 경로 지정(Pathing), 검증(Validating) 및 제조를 포함한 3개의 상이한 단계로 나뉠 수 있다. 경로 지정 단계는 일반적으로, 구조체(12)의 정의, 및 구조체(12)를 정해진 방식으로 제조하기 위해 재료 배출 동안 기계(14)가 통과해야 하는 지점들의 생성뿐만 아니라, 하나 이상의 순서화된 경로로의 지점들의 컴파일링과 연관될 수 있다. 검증 단계는 일반적으로 특정 재료의 배출 동안 및 기계(14)에 의한 수용을 위한 경로의 준비 동안 기계(14)가 경로를 따를 수 있음을 보장하는 것과 연관될 수 있다. 제조 단계는 일반적으로, 수집된 경로를 따르도록 기계(14)의 활성화뿐만 아니라 제조 공정의 실시간 관찰에 기초한 경로의 반복적 및/또는 실시간 조정과 연관될 수 있다.
구조체 생성의 경로 지정 단계는 시스템의 사용자로부터 구조체(12)의 하나 이상의 가상 모델 및 관련 사양을 프로세서(36)가 (예컨대, I/O 장치(38)(들)를 통해) 수신하는 것으로 시작할 수 있다(단계 300). 가상 모델은 입수가능한 임의의 컴퓨터-지원 드래프팅(computer-aided drafting, CAD) 시스템으로부터, 예를 들어 데이터 파일로서 수신될 수 있다. 모델은 2D 모델이고 .SVG, .AI, .EPS, .PDF, .DXF 등으로서 수신될 수 있거나, 3D 모델이고 .STL, .OBJ, .PLY, .3MF, .AMF 등으로서 수신될 수 있다. 사양은, 그 중에서도, 구조체(12)의 초과-불허용 물리적 외피(do-not-exceed physical envelope)(예컨대, 구조체(12)가 존재하고 기능하여야 하는 구조체(12)의 외부 및/또는 내부 경계 한정), 안내 곡선, 슬라이스 평면 또는 다른 기하학적 구조, 예상 작동 조건(예컨대, 힘 하중, 편향 하중, 진동 하중, 열 하중, 환경 하중 등), 원하는 특성(예컨대, 경도, 중량, 부력, 전도율, 차폐 등), 및/또는 원하는 성능(예컨대, 최소 값, 최대 값, 특정 모재 식별 및/또는 재료 특성, 특정 섬유 식별 및/또는 재료 특성, 및/또는 전도도, 강성, 강도 등과 같은 특정 재료 파라미터에 대한 허용가능 범위)을 포함할 수 있다.
이어서 프로세서(36)는 사용자를 위해 프롬프트하고, 기계(14)에 의해 다음으로 수행될 제조 공정의 유형을 나타내는 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다(단계 305). 즉, 구조체(12)는 제조가 완료되기 위해 하나 이상의 상이한 공정이 수행될 것을 필요로 할 수 있고, 반드시 모든 공정이 동시에 수행될 수 있는 것은 아니다. 이들 공정은, 그 중에서도, 충전 공정 및 표면 공정을 포함할 수 있다. 충전 공정은 내측 부분(예컨대, 구조체(12)의 골격, 스캐폴드(scaffold), 프레임 또는 다른 기초 구성)의 제조와 연관될 수 있는 반면, 표면 공정은 내측 부분에 인접하게 그리고/또는 그 둘레에 위치되어야 하는 외측 부분(예컨대, 스킨, 외측 층, 또는 다른 노출 윤곽)과 연관될 수 있다. 일반적으로, 충전은 표면보다 더 정밀하지 않거나 덜 엄밀한 특성을 가질 수 있다. 단계 305에서 수신된 입력은 대응하는 충전 모듈(단계 310) 또는 대응하는 표면 모듈(단계 315)에 공급될 수 있으며, 이들 둘 모두는 각자의 내측 또는 외측 부분을 제조하기 위해 재료 배출 동안에 헤드(20)가 이동하여야 하는 지점들을 생성가능할 수 있다. 지점들을 생성하는 것에 더하여, 지점들은 대응하는 모듈(들) 내에서 임의의 개수의 상이한 경로들로 그룹화될 수 있는데, 각각의 경로는 헤드(20)의 별개의 제조 이벤트에 대응하는 시작 지점 및 종료 지점을 갖는다. 충전 및 표면 모듈들은 아래에서 더 상세히 별도로 논의될 것이다.
충전 및/또는 표면 모듈들이 구조체(12)의 내측 및/또는 외측 부분들의 제조와 연관되는 경로(들)를 생성한 후, 프로세서(36)는 경로들을 지원하거나 달리 안정화시키기 위한 지지체들에 대한 필요성을 결정할 수 있다(단계 320). 특히, 구조체(12)의 크기, 형상, 배향, 질량, 재료 등에 따라, 구조체(12)의 일부 부분은 원하는 무결성을 유지하기 위해(예컨대, 뒤틀림, 늘어짐, 파단 또는 다른 변형을 억제하기 위해) 경로를 따라 제조 동안 지지될 필요가 있을 수 있다. 프로세서(36)는 이들 부분을 식별하고, (예컨대, 기계(14) 또는 다른 지지 전용 기계 - 도시되지 않음 - 에 의해) 지지 재료가 배출되어야 하는 대응하는 지점들을 생성할 수 있다. 이들 식별 및/또는 지점 생성 작동은 규칙 기반일 수 있는데, 예를 들어 오버행(overhang) 값, 각도, 질량, 섬유 밀도, 제조-유래 힘, 곡률 등과 연관된 임계치에 기초하여 결정될 수 있다.
충전 및/또는 표면 모듈들 및 대응하는 지지 지점들에 의해 생성된 경로들은 경로들의 각각을 따라 그리고 지지 지점들의 각각에서 재료를 배출하여야 하는 기계(14)의 특정 구성에 대해 애그노스틱(agnostic)일 수 있다. 다시 말하면, 기계(14)의 운동학, 능력, 사양 등에 관계없이 경로 및 지점이 생성될 수 있다. 따라서, 그들의 생성 후에, 프로세서(36)는 경로 및 지지 지점을 CAM 모듈로 보내도록 구성될 수 있으며, CAM 모듈에서 경로 및/또는 지점이 검증되고 기계(14)의 특정 구성과 함께 사용하기 위해 시퀀싱된다(단계 325). CAM 모듈은 아래에서 더 상세히 별도로 논의될 것이다. CAM 모듈이 대안적으로, 원하는 경우, 경로들 및/또는 지지 지점들의 초기 생성 동안 참조되어, 제조할 기계(14)의 능력 내에 있는 지점들 및 경로들만이 생성될 수 있다는 것이 고려된다.
이어서, 검증된 경로들 및 지지 지점들의 시퀀스가 프로세서(36)에 의해 시뮬레이션될 수 있고, 경로들 및 지지 지점들의 완료와 연관된 시퀀스 및 데이터가 표시될 수 있다(단계 330). 시뮬레이션은, 예를 들어, 각각의 경로 및 지지 지점이 기계(14)에 의해 배출되거나 통과될 순서의 디스플레이(34) 상에서의 표현, 배출 동안 헤드(20)의 표현(위치, 배향, 속도 등을 보여줌), 지지체(18)의 표현, 구조체(12)의 표현, 임의의 필요한 공구 변경들의 표현 등을 포함할 수 있다. 디스플레이(34) 상에 보여진 데이터는 배출 시작 이래의 시간, 경과된 총 시간, 배출된 재료량, 완료된 경로의 백분율, 완료까지 남은 시간, 필요한 총 시간량 등을 포함할 수 있다. 시뮬레이션은 완료될 공정에 관하여 사용자에게 시각적 명료성을 제공하고, 또한 충돌 및 다른 가공성 문제에 대해 자동적으로 점검하는 데 사용될 수 있다.
일단 경로들, 지지 지점들 및 인쇄 데이터가 디스플레이(34) 상에 보여지면, 프로세서(36)는 경로들 및/또는 지지 지점들의 수정 및/또는 장식에 관하여 사용자로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있다(단계 335). 예를 들어, 사용자는 특정 경로 내의 경로들 및/또는 지지 지점들이 완료되는 순서를 수정가능하고, 특정 경로들 및/또는 지점들의 실행 사이의 일시 중지를 실시가능하고, 특정 경로들 및/또는 지지 지점들 동안 헤드(20)의 속도를 조정가능하고, 최소 경로 길이들 및/또는 경로들 사이의 간극들을 조정가능하고, 경로들을 따라 헤드(20)의 자세를 조정가능하고, 주어진 경로 내의 특정 지점들에서 경화 개선기(22)들의 세기를 조정가능하고, (예컨대, 곡률 및/또는 국소 각도에 기초하여) 헤드 이동 속도 대 경화 세기를 조정가능하고, 하나 이상의 설정점(예컨대, 컴팩터 거동, 압밀 힘, 히터 설정 등)을 재정의(override)가능하는 등등을 할 수 있다.
이 시점에서 수정이 요청되는 경우(단계 335:Y), 제어는 (특정 수정에 따라) 단계 310, 단계 315 및/또는 단계 320로 복귀할 수 있는데, 여기서 수정이 구현되고 새로운 경로 및/또는 지지 지점이 생성되고/되거나 그 후에 시퀀싱된다. 그러나, 수정이 요구되지 않는 경우(단계 335:N), 경로 및 지지 지점에 대응하는 기계 코드가 생성되고 체크 모듈로 보내질 수 있다(단계 340). 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 체크 모듈은 기계 코드를 사용하여 구조체(12)의 제조를 개시하기 전에 기계(14)의 조건 및 설정이 정확한지 여부를 점검하도록 구성될 수 있다. 이어서, 제어는 검증 단계로부터 제조 단계로 진행할 수 있다.
일반적으로, 단계 320에서 지지체가 필요한 것으로 결정되면, 지지체가 먼저(예컨대, 구조체(12)의 제조 전에 - 단계 345) 제조될 수 있다. 지지체는 당업계에 공지된 임의의 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 지지체는 모재-코팅된 섬유 또는 (예컨대, 섬유 없이) 모재만을 사용하여 기계(14)에 의해 제조될 수 있다. 대안적으로, 지지체는 다른 유형의 기계(14)에 의해 제조될 수 있다. 원하는 경우, 지지체가 대안적으로 구조체(12)의 제조 동안 및/또는 그 후에 제조될 수 있는 것이 고려된다. 예를 들어, 하나 이상의 구조적 층의 제조 후, 헤드(20)가 지지체-제조 헤드(20)로 기계(14)로부터 교환될 수 있다. 이어서, 원래의 구조체-제조 헤드(20)로의 다른 재교환 전에 하나 이상의 지지체 층이 배출될 수 있다. 다른 전략(예컨대, 동일한 헤드(20) 내에서의 재료들의 교환)이 또한 또는 대안적으로 채용될 수 있다.
필요한 지지체가 제조된 후, 제어는 헤드(20)로부터의 모재-습윤된 보강재의 배출 동안 기계(14)의 작동을 제어하는 것을 담당하는 배출 모듈로 진행할 수 있다(단계 355). 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 프로세서(36)는 품질 제어 목적을 위해서뿐만 아니라 선택된 계획에 따른 진행을 추적하기 위해 헤드(20)로부터의 재료의 배출을 연속적으로 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이러한 모니터링은, 예를 들어, 주변기기(40A)들 중 하나 이상의 입력 장치로부터 수신된 신호들에 기초하여 완료될 수 있다. 프로세서(36)는 (예컨대, 헤드(20)의 현재 위치를 경로 내의 종료 위치와 비교함으로써 - 단계 365) 계획 내의 현재 경로가 완료될 때를 결정할 수 있다. 경로가 아직 완료되지 않은 경우, 제어는 단계 340으로 복귀할 수 있다. 그렇지 않으면, 프로세서(36)는 구조체(12)의 제조를 완료하기 위해 임의의 추가 경로가 필요한지 여부를 결정할 수 있다(단계 380). 프로세서(36)는, 예를 들어 구조체(12)를 위한 제조 계획 내에 포함된 경로들의 개수 및/또는 식별과의 임의의 완료된 경로들의 비교에 기초하여, 추가 경로들이 필요한지를 결정할 수 있다. 추가 경로가 필요할 때, 제어는 단계 380으로부터 단계 340으로 복귀할 수 있다. 그렇지 않으면, 제작 단계가 완료된 것으로 간주될 수 있다.
예시적인 충전 모듈이 도 4에 상세히 도시되어 있다. 도 4의 흐름도에 도시된 바와 같이, 일단 제어가 충전 모듈로 들어가면, 프로세서(36)는 단계 300(도 3 참조)에서 수신된 구조체(12)의 가상 모델이 2D 또는 3D 모델인지 여부를 결정할 수 있다. 이 결정은 사용자로부터의 입력(예컨대, 연관된 선택사양의 수동 선택)에 직접적으로 기초하여 또는 수신된 파일의 유형에 기초하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 파일 유형이 .SVG, .AI, .EPS, 또는 .PDF 중 하나인 경우, 프로세서(36)는 가상 모델이 2D 모델이라고 결정할 수 있고, 제어는 단계 400으로 진행할 수 있다. 예시적인 2D 모델이 도 12에 도시되어 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 2D 모델은, 형상의 평면에 대체로 직교하는 사용자-지정(user-specified) 높이 거리(D)가 도달될 때까지, 중첩 방식으로 층층이 제조될 평면 형상의 다각형 윤곽(1200)을 갖는 스케치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 형상은 높이 거리(D)의 일부 또는 전부 전반에 걸쳐 변화(예컨대, 내향으로 테이퍼 형성, 외향으로 테이퍼 형성, 다른 다각형 윤곽으로 이어짐 등)하도록 지정될 수 있다. 각각의 층(1202)의 두께(t)는 기계(14)에 의해 배출되는 재료의 직경 또는 두께와 관련(예컨대, 보강재 및 보강재를 코팅하는 모재의 직경 또는 두께와 관련, 헤드(20)의 출구 직경과 관련 등)될 수 있다. 각각의 층(1202)의 두께(t)는 또한 기계(14)의 컴팩터에 의해 배출 재료에 인가되는 압력량 및/또는 모재의 경화 특성(예컨대, 확장, 수축 등)과 관련될 수 있다.
단계 405에서, 프로세서(36)는 사용자-지정 높이 거리(D)를 두께(t)로 나누어 위에서 논의된 다수의 중첩 층(1202)(들)을 생성하도록 구성될 수 있다. 이어서, 프로세서(36)는 각각의 층(1202)에 재료를 덧붙이는 데 사용될 충전 패턴(1204)에 관한 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다(단계 410). 예를 들어, 사용자는 특정 2D 패턴(1204)이 이용되는지를 지정가능하거나 프로세서(36)가 각각의 층(1202)의 토폴로지를 최적화하는 패턴(1204)을 생성하여야 하는 것임을 지정가능할 수 있다. 특정 패턴(1204)은 하나 이상의 미리 결정된 패턴(예컨대, 단순한 선 패턴 - 도 10 참조 -, 사인파 패턴 - 도 11 및 도 12 참조 -, 톱니 패턴 - 도 9 참조 -, 다이아몬드 패턴, 육각형 패턴 등) 및/또는 사용자에 의해 정의된 함수의 선택을 포함할 수 있다. 게다가, 사용자는 각각의 층(1202)을 위한 상이한 패턴(1204), 층(1202)들 전반에 걸쳐 반복될 한 세트의 패턴(1204), 및/또는 인접-층 패턴(1204)들 사이의 관계(예컨대, 상대 각도, 오프셋, 스케일, 회전, 밀도 및 다른 변환)를 지정가능할 수 있다. 사용자는 또한 층(1202) 내의 인접한 충전 특징부들 사이의 거리, 특징부들을 위한 각도, 특징부들의 스케일링, 특징부들의 빈도, 특징부들의 진폭, 및/또는 다른 유사한 기준을 지정할 수 있다.
일부 응용에서, 사용자에 의해 지정된 패턴은 3D 패턴일 수 있다. 이들 응용에서, 3D 패턴은 가상 모델의 경계 내에서의 배치 및/또는 배향 후에 슬라이싱될 필요가 있을 수 있다.
사용자가 특정 패턴(1204)을 지정하도록 선택할 때, 사용자는 또한 지정된 패턴(1204)이 정합 또는 비-정합되어야 하는지 여부를 선택할 수 있다(단계 415). 정합 패턴은, (패턴 내의 세그먼트들이 스케일링되고/되거나 만곡될 수 있지만) 패턴의 각진 특징부들을 상당히 왜곡시킴이 없이, 인접 경계(예컨대, 2D 스케치의 다각형 형상, 또는 다각형 형상에 근사하고 있는 인접 충전 특징부의 궤적)에 근사한 전반적인 윤곽을 갖는 패턴(1204)일 수 있다. 비-정합 패턴은 형상에 의해 영향을 받음이 없이 다각형 형상 위에 놓이는 패턴(1204)일 수 있다. 정합 패턴의 예가 도 9 및 도 10에 도시되어 있다. 비-정합 패턴의 예가 도 11 및 도 12에 도시되어 있다. 원하는 경우, 정합 패턴이 내부에 내장된 하나 이상의 2차 및/또는 고차 패턴을 여전히 가질 수 있다는 것에 유의한다. 또한, 이용가능한 패턴이 반드시 정합 대응부를 가질 수는 없다는 것에 유의한다.
이어서, 프로세서(36)는 각각의 층(1202)에 대해 사용자-선택 및/또는 -지정 파라미터들을 갖는 충전 특징부들을 생성할 수 있다(단계 420 또는 단계 425). 이러한 생성은 재료를 배출하는 동안 헤드(20)가 사이에서 이동되어야 하는 지점(1206)들의 한정뿐만 아니라, 지점(1206)들을 상이한 시작부들, 종료부들 및 임의의 개수의 순차적으로 배열된 중간 지점(1206)들을 갖는 임의의 개수의 별개 경로(1208)들로 그룹화하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로, 지점(1206)들은 위에서 논의된 충전 패턴(1204)들과 일치할 수 있고, 패턴(1204)들 내의 선 세그먼트들의 단부들에서 선 세그먼트들을 따라 배치될 수 있다. 지점(1206)들은 허용가능 공차 내에서 충전 패턴(1208)들을 따르기 위해 헤드(20)가 통과해야 하는 위치들을 마킹할 수 있다. 특정 패턴의 인접한 지점(1206)들 사이의 거리는 표준 또는 사용자-지정 분해능을 기초로 선택될 수 있는데, 이때 더 가까운 지점들은 더 높은 분해능을 제공하지만 또한 제조 공정을 느리게 한다.
헤드(20)(예컨대, 노즐(30)의 팁(tip) 단부)가 (예컨대, 헤드(20)의 배향에 관계없이) 지점(1206)들 사이의 상이한 궤적들을 따르도록 프로세서(36)에 의해 조절될 수 있다는 것이 고려된다. 일례에서, 노즐(30)의 팁 단부는 인접 지점(1206)들 사이의 직선 경로를 따를 수 있다. 다른 예에서, 노즐(30)의 팁 단부에는 인접 지점들 사이를 따르는 곡률 함수가 제공될 수 있다. 다른 전략이 또한 또는 대안적으로 구현될 수 있다.
임의의 개수의 개별 및 별개의 경로(1208)들이, 재위치설정 동안 재료를 배출함이 없이 구조체(12)의 제조 동안 헤드(20)를 재위치시킬 필요성에 기초하여, 위에서 논의된 지점(1206)들로부터 컴파일링될 수 있다. 일반적으로, 더 길고 더 연속적인 경로(1208)가 더 짧은 시간량 내에 더 많은 양의 재료가 침착되게 할 수 있다. 게다가, 더 긴 경로(1208)는 구조체(12)의 제조 동안 보강재의 더 적은 절단을 필요로 할 수 있으며, 이는 기계(14) 상에서 더 적은 마모 및 추가의 시간 절감이 얻어지게 한다. 마지막으로, 더 길고 더 연속적인 경로(1208)는 일부 응용에서 (예컨대, 하중을 전달하는 보강재의 더 긴 스트랜드(strand)로 인해) 더 큰 성능(예컨대, 강성, 강도, 전도율, 열전달 등)이 얻어지게 할 수 있다.
경로(1208)들은 다양한 상이한 전략에 기초하여 기존 지점(1206)들로부터 컴파일링될 수 있다. 예를 들어, 기부 층(1202) 내에서, 제1 경로(1208)는 특정 층(1202)의 최중심 지점(1206); 최외측 지점(1206); 최초 생성된 지점(1206); 최종 생성된 지점(1206); 패턴(1204)의 최장인, 최단인, 가장 직선형인, 또는 가장 굴곡형인 선 또는 선 세그먼트와 연관된 지점(1206); 2개의 선 사이의 꼭짓점으로서 기능하는 지점(1206); 단 하나의 다른 인접 지점(1206) 내의 지점(1206)(예컨대, 중간 지점과는 대조적인 종료 지점); 또는 다른 지점(1206)으로 시작할 수 있고, 동일한 선 또는 선 세그먼트 내에서 다음의 최근접 및/또는 인접 지점(1206)까지 계속된다. 경로(1208)는, 동일한 층 내에서 이전에 배출된 경로(1208)의 임의의 부분에 걸친 교차를 야기하는 지점(1206)들 또는 지점(1206)들의 시퀀스를 포함하는 것이 억제될 수 있다(예를 들어, 도 10의 확대부에서 자주색 내측 경로와 백색 외측 경로가 교차하지 않음을 참조한다). 특정 경로(1208)로의 지점(1206)들의 컴파일링은 다음의 최근접 또는 인접 지점(1206)이 재위치설정 동안 재료의 배출 없이 헤드(20)가 재위치될 것을 필요로 할 때까지 계속될 수 있다. 예를 들어, 헤드(20)를 도 10의 자주색 내측 경로(1208)로부터 백색 외측 경로(1208)로 이동시킬 때, 헤드(20)는 재료를 배출하지 않아야 하며, 따라서 경로(1208)들은 개별이도록 컴파일링된다. 최종 또는 상부 층(1202) 내의 경로(1208)들이 (예컨대, 도 12의 층(1202)으로부터 도 11, 도 10 및 이어서 도 9를 통해) 컴파일링될 때까지, 컴파일링은 기부 층(1202)으로부터 중간 층(1202)들을 통해 순차적으로 계속될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 경로(1208)(예컨대, 연속적인 보강재)는 인접 층(1202)들 사이에서 연장될 수 있다.
일단 구조체(12)의 모든 층(1202)들 내의 모든 지점(1206)들이 경로(1208)들로 컴파일링되면, 충전 패턴(1204)들 및/또는 경로(1208)들이 사용자에 의한 검사를 위해 디스플레이(34) 상에 렌더링될 수 있다(단계 450). 층(1202)들의 각각은 개별적으로 관찰가능할 수 있고, 특정 층(1202)들 및/또는 각각의 층(1202)의 특징부들(예컨대, 충전 패턴(1204), 지점(1206)들, 경로(1208)들 등)의 관찰을 조정(예컨대, 켜기/끄기, 줌인, 확산 등)하기 위해 선택사양들이 이용가능할 수 있다. 이어서 프로세서(36)는 패턴(1204)(들), 지점(1206)들, 및/또는 경로(1208)들(예컨대, 메시로 알려짐)이 허용가능하다거나 조정을 필요로 한다는 지시를 사용자로부터 수신하도록 구성될 수 있다(단계 455). 2D 메시가 사용자에게 허용가능한 경우(단계 455:2D-Y), 프로세서(36)는 적어도 경로(1208)들을 단계 320(도 3 참조)로 복귀시킬 수 있다. 그러나, 패턴(1204)(들), 지점(1206)들 및/또는 경로(1208)들이 허용가능하지 않은 경우(단계 455:N), 프로세서(36)는 사용자로부터 수정들을 수신할 수 있다(단계 460). 이들 수정은, 그 중에서도, 하나 이상의 패턴(1204)(들)에 대한 변경(예컨대, 상이한 패턴의 선택, 및/또는 각도, 오프셋, 진폭, 빈도 등에 대한 변경), 하나 이상의 지점(1206)에 대한 변경(예컨대, 지점의 재위치설정, 지점의 추가, 지점의 공제 등), 및 하나 이상의 경로(1208)에 대한 변경(예컨대, 특정 경로(1208) 내에 포함된 특정 지점(1206)에 대한 변경, 경로(1208)들의 순차적 순서 등)을 포함할 수 있다.
단계 410으로 돌아가면, 사용자가 하나 이상의 층(1202)의 충전이 최적화된 토폴로지이도록 선택할 때, 프로세서(36)는 단계(415) 대신에 단계 445로 전진할 수 있다. 단계 445에서, 프로세서(36)는 선택된 층(들)의 내부 내에 모재-코팅된 보강재를 레이아웃하기 위해 하나 이상의 수학적 알고리즘을 구현할 수 있다. 많은 상이한 최적화 프로세스가 단계 445에서 구현될 수 있고, 단계 445는 가상 모델이 3D와 대조적으로 2D일 때 상이할 수 있다(예컨대, 더 간단할 수 있다).
2D 가상 모델을 위해 수행된 단계 445의 단순화된 예가 도 16에 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 프로세서(36)는 층(1202)(들)을 통과하는 벡터(예컨대, 힘 벡터, 전도율 벡터, 열전달 벡터 등)의 기본 필드(1600)를 결정하기 위해 단계 300(도 3 참조)에서 제공된 사양(예컨대, 경계 하중 조건, 재료 특성 등)을 이용할 수 있다. 이어서, 프로세서(36)는 복수의 이용가능한 충전 패턴(1204) 중 하나를 선택하고, 기본 벡터 필드(1600)와의 패턴 세그먼트들의 최대의 전반적인 정렬을 제공하는 방식으로 층(들) 내에서 패턴(1204)을 배향시킬 수 있다. 일부 응용에서, 프로세서(36)는 기본 벡터 필드(1600)와의 패턴 세그먼트들의 더 큰 정렬을 생성하기 위해 충전 패턴(1204)의 파라미터들(예컨대, 간격, 빈도, 진폭 등 - 도 13에 도시된 층(1202)의 좌측 대 우측을 참조)을 추가로 조정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(36)는 더 낮은 힘 전달이 예상되는 위치들에서 성긴 충전을 갖거나 충전을 갖지 않는(도 13의 좌측/우측-중심을 참조), 그리고 더 높은 힘 전달이 예상되는 다른 위치들에서 더 조밀한 충전을 갖는(도 13의 좌측 참조) 패턴(1204)을 생성할 수 있다. 제어는 전술된 단계 445로부터 단계 430으로 통과할 수 있다.
단계 400으로 돌아가면, 프로세서(36)가 가상 모델이 3D 모델이라고 결정할 때, 제어는 단계 405 대신에 단계 450으로 전진할 수 있다. 단계 450에서, 프로세서(36)는 가상 모델의 경계 내에서 상호연결된 기하학적 형상(예컨대, 사면체, 육면체, 피라미드, 삼각형 프리즘 등)들의 메시를 생성하고, 사용자에 의한 검사를 위해 디스플레이(34) 상에 메시를 렌더링할 수 있다. 형상은 전체 모델에 대한 해결책을 근사화하는 데 사용될 수 있는 각각의 형상에 적용되는 수학식의 단순화를 허용할 수 있다. 예시적인 근사치는 아래에서 더 상세히 논의될 것이다.
일단 메시가 생성되고 디스플레이(34) 상에 렌더링되면, 프로세서(36)는 메시의 허용가능성에 관한 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다(단계 455). 메시가 허용불가능한 경우(단계 455:N), 사용자는 메시를 수동으로 편집할 기회를 가질 수 있다. 프로세서(36)는 수동 편집을 수신할 수 있고(단계 460), 제어는 단계 450으로 복귀할 수 있다. 이들 편집은, 예를 들어, 메시에 사용되는 기하학적 형상의 유형 및/또는 크기, 특정 형상의 경계 위치, 특정 위치에서의 형상의 밀도 등을 포함한다. 3D 메시가 허용가능한 경우(단계 455:3D-Y), 프로세서(36)는 사용자가 3D 모델이 가상으로 슬라이싱될 방법을 수동으로 지정하는 것 또는 프로세서(36)가 가상 슬라이싱을 자동으로 구현하는 것을 원하는지 여부의 선택을 수신할 수 있다(단계 465). 슬라이싱이 2D 모델에 필요하지 않을 수 있다는 것에 유의한다.
사용자가 구조체(12)의 3D 모델을 수동으로 슬라이싱하도록 선택할 때, 프로세서(36)는 하나 이상의 슬라이싱 표면 및/또는 표면들 사이의 관계를 한정하는 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다(단계 470). 슬라이싱 표면(들)이 평면 또는 비평면일 수 있고, 서로 정합이거나 비-정합일 수 있고, 평행하거나 비평행일 수 있고, 균등하게 또는 균등하지 않게 이격될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 사용자는 특정 형상을 갖는 데이텀(예컨대, 평면 데이텀, 구형 데이텀, 원통형 데이텀 등)을 선택가능하고, 3D 모델에 대해 데이텀을 배치 및 배향가능하고(또는 그 반대도 마찬가지임), 3D 모델을 통한 데이텀의 전파 방향을 선택가능하고/하거나, 3D 모델 내의 상이한 데이텀 사이의 하나 이상의 관계(예컨대, 배향, 오프셋 거리 등)를 선택가능할 수 있다. 데이텀은 복수의 미리 정해지고 이용가능한 데이텀 중 하나, 3D 모델의 표면, 불러온(imported) 표면, 사용자에 의해 구성된 표면, 및/또는 사용자에 의해 수학적으로 정의된 표면일 수 있다.
도 14, 도 15 및 도 16은 단계 470에서 사용자에게 이용가능한 선택사양의 상이한 예들을 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 사용자는 구조체(12)의 3D 모델(1702)을 슬라이싱하는 데 사용하기 위한 미리 정해진 평면 데이텀(1700)을 선택할 수 있다. 제1 데이텀(1700)이 모델(1702)의 제1 측부에서 사용자에 의해 배치될 수 있고, 슬라이싱 동안 모델(1702)을 통한 데이텀(1700)의 전파를 위해 제1 방향(1704)이 선택될 수 있다. 게다가, 사용자는 데이텀(1700)에 의해 생성된 인접 슬라이스들 사이에 동일한 거리(d)를 지정할 수 있다. 거리(d)는 구조체(12)의 제조 전반에 걸쳐 사용하기 위해 의도된 특정 섬유/모재 조합의 두께 치수와 대응하도록 선택될 수 있다. 일부 응용예에서, 거리(d)가 기계(14)의 능력 및/또는 현재 구성에 기초한 디폴트 값일 수 있다는 것이 고려된다.
도 15에서, 도 14의 동일한 유형의 데이텀(1700)이 사용자에 의해 다시 선택될 수 있지만, 상이한 위치 및/또는 배향에서 배치될 수 있고, 상이한 전파 방향(1704)이 선택될 수 있다. 도 14 및 도 15의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 모델(1702)은 이들 선택에 기초하여 상이하게 슬라이싱될 수 있다.
도 16은 상이한 3D 데이텀(1700), 예를 들어 미리 결정된 이용가능한 데이텀들 중 상이한 하나(예컨대, 원통형 데이텀), (예컨대, 모델(1702)의 하부 에지를 사용하여) 사용자에 의해 구성된 데이텀, 또는 사용자에 의해 수학적으로 정의된 데이텀의 선택을 도시한다. 위에서 논의된 바와 같이, 사용자는 대안적으로, 원하는 경우, 모델(1702)의 기존 2D 또는 3D 표면을 데이텀(1700)으로서 선택할 수 있다. 또한 도 16에서 볼 수 있는 바와 같이, 사용자는 상이한 위치들에서 모델(1702)의 슬라이스들 사이에 상이한 거리들을 선택할 수 있다. 이러한 상이한 간격은, 예를 들어 대응하는 층들을 제조할 때 상이한 보강재/모재 조합들, 상이한 인쇄 헤드(20)들 등을 사용하려는 의도와 대응할 수 있다. 도 14 내지 도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모델(1702)의 층들은 데이텀(1700)을 이용하여 슬라이싱되어 정합 및/또는 평행 표면들이 될 수 있다.
도 17, 도 18 및 도 19는 단계 470에서 사용자에 의해 이루어진 대안적인 선택들을 도시한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 단일 모델(1702)을 슬라이싱하는 데 사용되는 데이텀(1700)들은 3D이고/이거나, 모델(1702)의 표면들로부터 선택되고/되거나, 상이한 형상들 및/또는 크기들을 가질 수 있다. 도 17의 실시예에서, 상이한 데이텀(1700)들은 모델(1702)의 윤곽에 대체로 정합하고 있다. 그러나, 이는 항상 그러한 것은 아닐 수 있다. 예를 들어, 도 18은 하부 데이텀(1700a), 중간 데이텀(1700b), 및 상부 데이텀(1700c) 을 도시한다. 데이텀(1700b)은 데이텀(1700a)의 일부분에 정합하는 윤곽들을 가질 수 있다. 데이텀(1700c)은 데이텀(1700b)의 일부분에 정합하는 윤곽들 및 1700a의 동일하거나 상이한 부분들에 정합하는 상이한 윤곽들을 가질 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 데이텀(1700b, 1700c)들의 일부 윤곽(예컨대, 돌출 부분들)은, 원하는 경우, 특유하여 다른 데이텀(1700)들의 임의의 부분에 정합하지 않을 수 있다. 데이텀(1700)들의 각각이 임의의 원하는 거리(d)를 통한 동일하거나 상이한 전파 방향들을 할당받을 수 있는 것이 고려된다.
도 20의 예에 도시된 바와 같이, 동일한 모델(1702) 내에서의 비-정합 데이텀(1700)들의 사용은, 중첩 층들을 인쇄할 때에도(즉, 자유 공간에서 인쇄하지 않을 때에도) 다차원(예컨대, 3차원)에서의 섬유들의 조향을 허용할 수 있다.
가상 모델을 슬라이싱한 후, 프로세서는 슬라이싱을 렌더링하고(단계 475), 슬라이싱의 허용가능성에 관한 피드백을 사용자로부터 수신할 수 있다(단계 480). 단계 470의 슬라이싱이 허용불가능할 때, 프로세서(36)는 슬라이싱에 대한 사용자-지정 조정을 수신할 수 있다(단계 485). 이어서, 제어는 단계 480으로부터 단계 475로 복귀할 수 있다.
단계 465로 돌아가면, 사용자에 의해 자동 슬라이싱이 요청될 때, 제어는 단계 470 대신에 단계 490으로 진행할 수 있다. 단계 490에서, 프로세서(36)는 가상 모델을 통해 3D 벡터 필드를 생성하기 위해 모델 사양(예컨대, 경계 하중 조건) 및 재료 사양과 함께 단계 450에서 생성된 메시를 이용할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(36)는 초기에, 사용자에 의해 지정된 하나 이상의 특성(예컨대, 응력, 변형률, 열전달, 전도율 등)에 대해 등방성으로 거동하도록 구조체(12)의 3D 모델을 고려할 수 있다. 프로세서(36)는 사용자-지정 경계 조건을 적용할 수 있고, 유한 요소 분석(FEA)을 통해, 가상 모델의 전체 성능에 영향을 미치기 위해 사용자-지정 특성(들)이 단계 450에서 한정된 메시의 개별 형상들을 통해 어떻게 전파되는지를 결정할 수 있다. 이어서, 모델을 통해 다차원으로 통과하는 성능 벡터들의 필드를 생성하기 위해 성능의 구배가 사용될 수 있다.
슬라이싱은 벡터 필드에 기초하여 자동으로 구현될 수 있다 (단계 490). 예를 들어, 하나 이상의 데이텀(1700)(들)이 벡터 필드(예컨대, 최고 크기 벡터(들))와 정렬될 수 있어, 생성된 경로가 보강재들을 성능 벡터(들)의 전반적인 방향(들)으로 조향할 수 있다. 이는 일반적으로 성능 향상된 구조체(12)가 얻어지게 할 수 있다. 이어서, 제어는 단계 490으로부터 단계 475로 진행할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 토폴로지 최적화는 가상 모델이 3D일 때 단계 445에서 상이하게 진행될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(36)는 이번에는 가상 모델이 이방성으로 거동할 것이라고 가정하고 FEA를 다시 구현할 수 있다. 즉, 프로세서(36)는 단계 490에서 생성된 슬라이스들의 각각에 덧붙이기 위해 하나 이상의 충전 패턴을 선택하고, 그 후에 패턴(들)의 세그먼트들을 따라 배치되는 섬유들의 사용자-한정(user-defined) 재료 특성들에 기초하여 FEA를 수행할 수 있다. 이어서, 패턴(들)은 사용자- 한정 성능 특성을 최적화하기 위해 반복적으로 조정될 수 있다.
일부 응용에서, 최적화를 위해 사용자에 의해 하나 초과의 성능 특성이 지정될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 최적화될 특성들로서 구조적 특성(예컨대, 강도, 강성, 변형률, 편향, 인성, 경도, 연성 등) 및 임의의 개수의 비-구조적 특성들(열전달, 자성, 전기 전도율, 반사율 등)을 선택할 수 있다. 이러한 상황에서, 바로 논의된 FEA 프로세스는 구조적 보강재(예컨대, 탄소 섬유, 유리 섬유, 케블라(Kevlar) 섬유 등)와만 연관된 사용자-공급 재료 사양들에 기초한 구조적 특성만에 관하여 먼저 구현될 수 있다.
이러한 FEA 프로세스의 결과는 구조적 형상을 생성할 수 있고, 이는 임의의 개수의 비-구조적 특성들의 최적화를 위한 기초를 형성할 수 있다. 예를 들어, FEA 프로세스에 의해 생성된 형상은 기능성 보강재들이 내부에 배치되게 하는 외피를 생성할 수 있다. 이러한 구조적 형상을 얻은 후, 프로세서(36)는 이어서 가상 모델의 각각의 슬라이스를 위한 하나 이상의 패턴을 결정할 수 있다. 패턴들은 이어서 기능성 보강재들의 배치를 위해 사용될 수 있고(즉, 기능성 보강재들은 구조적 보강재들이 존재할 위치들에서만 배치될 수 있음), 프로세서(36)는 기능성 보강재들(예컨대, 구리 와이어, 광학 튜브, 니크롬 와이어 등)과 연관된 패턴(들) 및 사용자-공급 재료 사양들에 대하여 가상 모델의 메시를 다시 분석할 수 있다. 원하는 경우, 가상 모델의 각각의 슬라이스를 위한 패턴들을 결정하기 전에, (예컨대, 불가능한 지점, 아티팩트(artifact) 기하학적 구조, 랜덤 특징부 등을 제거하기 위해) 평활화(smoothing) 또는 퍼징(purging) 작동이 구현될 수 있다는 것이 고려된다.
최적화 루틴들이 상이한 모재들 및/또는 첨가제들과 관련하여 유사하게 구현될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 구조적 골격을 생성하는 FEA 프로세스는 기본 구조용 수지로 구현될 수 있다. 그 후, FEA 프로세스는 구조적 골격의 외피 내에 포함되는 비-구조적 성능 향상 첨가제들을 가지고 반복될 수 있다.
표면 모듈은 도 5에 상세히 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 표면화는 또한 구조체(12)의 예상 표면 하중의 함수일 수 있다. 따라서, 일단 제어가 표면 모듈로 들어가면, 프로세서(36)는 가상 모델의 외측 표면에 걸쳐 상호연결된 기하학적 형상들의 메시를 생성할 수 있고, 사용자에 의한 검사를 위해 디스플레이(34) 상에 메시를 렌더링할 수 있다(단계 500). 메시는 구조체(12)의 임의의 개수의 외측 층들을 표면화하는 데 사용하도록 의도된 재료(들)의 별개의 차원 배수인 두께를 가질 수 있다.
일단 메시가 생성되고 디스플레이(34) 상에 렌더링되면, 프로세서(36)는 메시의 허용가능성에 관한 입력을 사용자로부터 수신할 수 있다(단계 510). 메시가 허용불가능한 경우(단계 510:N), 사용자는 메시를 수동으로 편집할 기회를 가질 수 있다. 프로세서(36)는 수동 편집을 수신할 수 있고(단계 520), 제어는 단계 500으로 복귀할 수 있다. 이들 편집은, 예를 들어 메시에 사용되는 기하학적 형상의 유형 및/또는 크기, 특정 형상의 경계 위치, 특정 위치에서의 형상의 밀도 등을 포함할 수 있다.
메시가 허용가능할 때(단계 510:Y), 프로세서(36)는 메시를 사용하여 사용자-지정 작동 조건 하에서의 구조체(12)의 사용자-요청 성능을 예측할 수 있다(단계 530). 일부 실시예에서, 프로세서(36)는 경계 요소 방법(boundary element method, BEM)을 이용하여 구조체(12)의 성능을 예측할 수 있다. BEM은 모델링된 구조체의 표면에서의 유체 역학, 음향학, 전자기학, 파괴 역학, 및 다른 성능을 해결하는 수치 계산 방법이다. BEM은 다른 방법(예컨대, FEA)보다 대체로 계산적으로 더 효율적인데, 그 이유는 모델의 체적을 통해서라기보다 표면만에 걸쳐 메시를 이용하기 때문이다. 그러나, 원하는 경우, 전통적인 FEA가 대안적으로 이용되어 구조체(12)의 표면 층(들)의 성능을 예측하는 데 이용될 수 있다는 것이 고려된다.
위에서 논의된 단계 490와 유사하게, 프로세서(36)는 단계 530으로부터의 결과의 구배에 기초하여 벡터 필드를 생성할 수 있다(단계 540). 지점(1206)들은 단계 540의 완료 전 또는 후에 구조체(12)의 표면을 가로질러 임의의 원하는 방식으로 분포될 수 있고, 지점(1206)들은 벡터 필드와 대체로 정렬된 궤적들을 갖는 임의의 개수의 개별의 별개 경로(1208)들로 컴파일링될 수 있다(단계 550).
일단 구조체(12)의 표면 내의 모든 지점(1206)들이 경로(1208)들로 컴파일링되면, 경로(1208)들이 사용자에 의한 검사를 위해 디스플레이(34) 상에 렌더링될 수 있다(단계 560). 특정 특징부(예컨대, 지점(1206), 경로(1208) 등)의 관찰을 조정(예컨대, 켜기/끄기, 줌인, 확산 등)하기 위해 선택사양이 이용가능할 수 있다. 이어서 프로세서(36)는 지점(1206)들 및/또는 경로(1208)들이 허용가능하다거나 조정을 필요로 한다는 지시를 사용자로부터 수신하도록 구성될 수 있다(단계 570). 지점(1206)들 및 경로(1208)들이 사용자에게 허용가능한 경우(단계 570:Y), 프로세서(36)는 적어도 경로(1208)들을 단계 320(도 3 참조)로 복귀시킬 수 있다. 그러나, 지점(1206)들 및/또는 경로(1208)들이 허용가능하지 않은 경우(단계 570:N), 프로세서(36)는 사용자로부터 수정들을 수신할 수 있다(단계 580). 이들 수정은, 그 중에서도, 하나 이상의 지점(1206)에 대한 변경(예컨대, 지점의 재위치설정, 지점의 추가, 지점의 공제 등), 및 하나 이상의 경로에 대한 변경(예컨대, 특정 경로(1208) 내에 포함된 특정 지점(1206)에 대한 변경, 경로(1208)들의 순차적 순서 등)을 포함할 수 있다. 이어서, 제어는 단계 560으로 복귀할 수 있다.
원하는 경우, 단계 315에서 다수의 대안적인 표면화 방법론이 구현될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 2019년 12월 30일자로 출원되고 본 명세서에 참고로 포함된 미국 가특허 출원 제62/955,352호에 개시된 방법들 중 하나 이상이 단계 315에서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 표면-위치되는 보강재의 배전 동안 헤드(20)가 따라야 하는 경로들을 결정하기 위해 지오데식(geodesic), 곡선-제한 알고리즘 등이 구현될 수 있다.
도 21, 도 22 및 도 23에 도시된 일 실시예에서, 구조체(12)의 표면에서의 경로 생성은 구조체(12)의 내부 골격이 이전에 제조되었던 방법의 함수일 수 있다. 이러한 실시예에서, 가상 모델(1702)의 골격을 통한 데이텀의 전파 방향(1704)에 기초하여 하나 이상의 경로(128)가 생성될 수 있다. 예를 들어, 경로(1208)들은 전파 방향(1704)과 대체로 정렬된 방향으로 지점(1206)들을 통과하도록 생성될 수 있다. 이는 층들 사이의 박리에 대한 저항성을 증가시키는 것을 도울 수 있다. 이러한 예에서, 지점(1206)들은 구조체(12)의 외측 표면을 가로질러 균일하게 분포되거나, 가상 모델의 곡률 및 구조체(12)의 원하는 분해능에 기초하여 분포될 수 있다.
예시적인 CAM 모듈이 도 6에 상세히 도시되어 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 프로세서(36)는 구조체(12)의 제조 동안 헤드(20)를 이동시키는 데 사용될 특정 움직임 플랫폼(예컨대, 지지체(18))에 특이적인 정보를 수신할 수 있다(단계 600). 이러한 정보는, 예를 들어 도달 거리, 도달 각도, 움직임 분해능, 특정 방향으로의 회전(예컨대, 돌림)의 최대 횟수, 속도, 가속도 등과 관련한 지지체(18)의 능력들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 정보는 또한 지지체(18)에 부착되는 헤드(20)의 특정 구성과 연관될 수 있다. 예를 들어, 제1 헤드(20) 및/또는 출구(24)는 동일한 기계(14)의 다른 헤드(20) 및/또는 출구(24)와 상이한 폼 팩터(form factor), 질량 및/또는 능력(예컨대, 경화 속도)을 가질 수 있다.
단계 600에서 수신된 정보는 사용자로부터의 수동 입력을 통해 직접적으로 또는 자동으로 수신될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(36)는 그들의 용량 및/또는 구성에 관하여 지지체(18) 및/또는 헤드(20)로부터 전자 통신을 자동으로 폴링하고 수신하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프로세서(36)는 (예컨대, 교정 절차 동안 특정 방식으로 지지체(18) 및/또는 헤드(20)를 이동시키려고 시도함으로써) 용량 및/또는 구성에 대해 자동으로 시험하고, 시험 동안 피드백(예컨대, 감각 입력)을 수신하도록 구성될 수 있다.
기계(14)에 특이적인 정보를 수신한 후, 프로세서(36)는 출구(24)를 통한 재료 배출 동안 경로(1208)들을 따라 헤드(20)를 조향하는 데 필요한 메트릭(metric)들을 계산하도록 구성될 수 있다(단계 610). 이들 메트릭은, 예를 들어 각각의 경로 내의 각각의 지점에서의 그리고/또는 각각의 지점 사이에서의 접선 벡터, 법선 벡터, 및/또는 접선 및/또는 법선 벡터들의 도함수를 포함할 수 있다.
일부 응용에서, 구조체(12)를 제조하도록 의도된 기계(14)의 특정 구성이 적절하게 뒤따를 수 없거나 그렇지 않으면 바람직하지 않은(예컨대, 잡음이 많은) 경로들이 생성되는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 이들 불일치를 고려하도록 경로 및/또는 기계 코드의 일부 필터링이 구현될 수 있다. 사용자가 수동 또는 자동 필터링을 선택가능할 수 있고(단계 620), 프로세서(36)가 선택에 기초하여 대응하는 필터링(각각 단계 625 또는 단계 630)을 개시가능하게 할 수 있다는 것이 고려된다. 필터링은, 예를 들어 경로들 내의 인접 지점들 사이에서의 예상치 못한 변화를 찾아 평활화하기 위해 접선 및/또는 법선 벡터들의 도함수들을 분석하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 예상치 못한 변화는 특정 기계(14)의 헤드(20)가 적절하게 뒤따를 수 없는 경로 내에서의 연관된 궤적 시프트(예컨대, 방향전환, 하락, 뒤틀림, 교차 등)일 수 있다. 예를 들어, 도 24는 법선 벡터들이 생성된 경로(1208)를 도시한다. (예컨대, 임계 변화 속도와의 비교에 의해) 법선 벡터의 변화 속도를 검사함으로써, 허용할 수 없을 정도로 날카로운 곡선이 인식될 수 있고(예컨대, 도 24의 좌측에 도시됨), 경로(1208)의 인쇄 적성(printability)이 분석될 수 있다. 당업계에 알려진 임의의 유형의 필터링 전략 및/또는 알고리즘은 예상치 못한 변화를 찾아 평활화하거나 그렇지 않으면 원치 않는 잡음을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
필터링의 일례에서, 경로 내의 세그먼트들 사이의 전이는 임계량보다 더 큰 각도 변화를 갖는 꼭짓점을 제거하기 위해 선택적으로 평활화되거나 둥글게 될 수 있다. 예를 들어, 경로의 지점간(point-to-point) 곡률이 계산될 수 있고, 계산된 곡률이 사용자-제공 또는 시스템-제한 임계치보다 클 때, 국소적 평활화가 구현될 수 있다. 평활화는, 그 중에서도, 지점간 곡률을 감소시키기 위해 전략적 위치들에서 추가 중간 지점들을 추가하는 것 및/또는 중간 지점들을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 프로세스는 모든 계산된 곡률들이 임계량 미만일 때까지 임의의 횟수로 반복적으로 구현될 수 있다.
필터링의 다른 예에서, 경로의 인쇄 적성은 기계 제한 대신 또는 그에 추가하여 재료 제한에 대해 점검될 수 있다. 즉, 기계(14)가 재료 배출 동안 규정된 경로를 따르는 것이 가능할 수 있지만, 경로를 따라 배출되도록 의도된 재료는 배출 동안 허용불가능한 하중(예컨대, 파손 또는 닳아 해어짐과 같은 손상을 야기하는 급격한 곡선)을 겪을 수 있다. 이러한 예에서, 곡률은 전술된 바와 같이 다시 계산되고, 재료의 제한(예컨대, 응력, 변형률 등)과 비교되며, 필요한 대로 평활화될 수 있다. 특정 특성을 갖는 보강재의 굴곡된 빔(beam)으로서의 경로의 국소 물리적 분석이 사용되어 곡률이 허용가능한지 여부를 결정할 수 있다. 경로의 평활화에 더하여 또는 그 대신에, 그렇지 않으면 허용불가능할 수 있는 경로를 수용하도록 다른 제조 파라미터(예컨대, 온도, 배출 속도, 경화 세기, 압밀 힘 등)가 선택될 수 있다는 것이 고려된다. 특정 모재 또는 모재/섬유 조합과 관련하여 유사한 점검이 이루어질 수 있다는 것에 유의해야 한다.
경로의 필터링 후, 헤드(20)의 공구 중심점(tool center point, TCP)(예컨대, 출구(24)의 팁, 컴팩터 등의 닙(nip) 지점 등)이 특정 이동 속도로 경로 내의 각각의 지점을 통해 접선 벡터를 따라 뒤따르게 하는 기계 코드, 헤드(20)의 중심축이 각각의 지점에서 법선 벡터와 대체로 정렬되게 하는 기계 코드, 각각의 경로의 종료 및 시작 시에 절단/이송 시퀀스를 삽입하는 기계 코드, 경화 개선기(22) 및/또는 컴팩터가 지정 세기 레벨에서 활성화되게 하는 기계 코드 등이 생성될 수 있다(단계 635). 일 실시예에서, 기계 코드는 아래에 제공된 예(EX-1)와 유사한 포맷을 갖는 ASCII 문자들의 스트링(string)을 포함할 수 있다:
EX-1
COMMAND; and
VALUE,
여기서,
COMMAND는 메모리(42)의 대응하는 라이브러리 내에서 보여지는 임의의 사전-프로그래밍된 기능일 수 있고,
VALUE는 좌표, 온/오프, 퍼센트 0 내지 100%, 숫자 등일 수 있다.
단일 스트링 내에 임의의 개수의 명령들이 포함될 수 있고, 명령들의 순서는 경로의 성공적인 완료에 중요할 수 있다. 값들은, ASCII 문자들의 동일한 스트링 내의, 필터링된 경로 내의 지점, 접선 벡터, 법선 벡터, 도함수, 배출되는 재료, 및/또는 다른 명령 값(예컨대, 동시에 내려지는 다른 명령과 연관된 값)에 기초하여, 메모리(42) 내에 저장된 룩업 테이블(lookup table)로부터 끌어와질 수 있다.
예를 들어, 더 길고 더 직선형인 경로 상에서 서로 인접하게 놓인 지점들 사이에서의 헤드(20)의 이동에 대해, 헤드(20)가 더 높은 상대 속도로 지점들 사이에서 이동하게 하는 코드가 생성될 수 있다. 마찬가지로, 더 높은 상대 속도에서의 이동에 대해, 경화 개선기(22)가 더 높은 세기 레벨에서 활성화되게 하는 코드가 생성되어, 배출된 재료의 별개의 단위가 원하는 양의 에너지에 노출될 수 있다. 대조적으로, 더 짧고/짧거나 더 곡선인 경로 상에 놓인 지점들 사이에서의 헤드(20)의 이동에 대해, 헤드(20)가 더 낮은 상대 속도로 그리고/또는 더 낮은 경화 세기 레벨로 지점들 사이에서 이동하게 하는 코드가 생성될 수 있다. 불투명 재료는 일반적으로, 더 투명한 재료보다 더 느린 이동 속도 및/또는 더 높은 경화 세기 레벨을 필요로 할 수 있다. 구조체(12)의 더 좁은 단면 내의 경로 상에서 그리고/또는 지지되지 않는 경로 상에서 더 낮은 압밀 힘이 구현될 수 있다.
특정 경로의 종료 시, 헤드(20)의 TCP가 지점을 통한 경로의 접선 및 법선에 비스듬한 이륙(fly-away) 및/또는 착륙(fly-in) 각도(α)로 대응하는 지점으로부터 멀리 그리고/또는 그를 향해 이동하게 하는 코드가 생성될 수 있다. 코드가 경로의 종료 직전에 유사하게 생성되어, 커터가 최종 지점 이전에 TCP의 특정 거리에서 보강재를 절단하게 하고, 이어서 헤드(20)가 다음 경로의 시작 시에 새로운 착륙 위치로 전이하게 할 수 있다. 압밀 힘의 조정을 위한 코드가 경로의 시작 및/또는 종료 동안, 경로의 상이한 특징들(예컨대, 평평 대 경사, 직선 대 곡선 등)의 형성 동안, 및/또는 하부 층과 중첩하는 경로와 자유 공간에 있는(즉, 지지되지 않는) 경로 사이에서 전이할 때 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, TCP의 위치는, 예를 들어 특정 경로를 따른 헤드(20)의 위치(예컨대, 시작부, 중간, 또는 종료부)에 따라 시프팅될 수 있다.
헤드(20)가 도 25에 도시된 경로를 따라 재료를 배출하게 하는 ASCII 문자의 예시적인 스트링이 하기 표 (T-1)에 제공된다:
T-1
Figure pct00001
단계 635의 완료 후, 제어는 도 3으로 복귀할 수 있다. 구체적으로, 기계 코드는 위에서 논의된 단계 330에 따라 구조체(12)의 제조를 시뮬레이션하기 위해 사용될 수 있다.
예시적인 점검 모듈이 도 7에 상세히 도시되어 있다. 점검 모듈은 기계(14)가 제조 구조체(12) 및 제조 경로의 선택된 계획을 실행할 준비가 되는 것을 프로세서(36)가 보장하는 것을 도울 수 있다. 이러한 절차는 임의의 원하는 순서로 구현될 수 있는 다수의 상이한 단계를 포함할 수 있다.
이들 단계 중 하나는 구조체(12)의 제조에 사용하기 위해 권장되는 하드웨어가 현재 기계(14)에 연결되어 있고 특정 범위 내에서 작동가능한지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다(단계 700). 이러한 하드웨어는, 그 중에서도, 상위(high-level) 인쇄 헤드 모듈 및 하위(low-level) 구성요소 하드웨어, 예를 들어 압축 하드웨어, 모재 습윤 하드웨어, 절단 하드웨어, 이송 하드웨어, 경화 하드웨어, 및/또는 다른 출력 주변기기(40B)(도 2 참조)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(36)는 출력 주변기기(40B)들의 각각이 그리고/또는 그 중 어느 것이 기계(14)에 연결되어 있는지 여부를 나타내는 입력을 임의의 개수의 근접 센서, RFID 태그, 또는 다른 입력 주변기기(40A)로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 작동 센서(예컨대, 온도 센서, 압력 센서, 세기 센서 등) 및/또는 다른 입력 주변기기(40A)는 출력 주변기기(40B)의 작동 조건(온/오프, 예상 범위 내 등)을 나타내는 입력을 프로세서(36)에 제공할 수 있다. 프로세서(36)에 의해 수신된 신호에 따라, 프로세서(36)는 (예컨대, 누락된 하드웨어 구성요소에 응답한) 오류를 선택적으로 생성할 수 있고/있거나, 디스플레이(34) 상에 보여지거나 달리 (예컨대, 기계(14) 상의 발광체를 통해) 사용자의 주의를 끄는 (예컨대, 부적절한 작동 범위에 응답한) 경고를 선택적으로 생성할 수 있다. 일부 경우에, 오류(들)는 기계의 작동을 억제할 수 있는 반면, 경고(들)는 사용자에게 보정 동작을 구현하도록 간단히 프롬프트할 수 있다(단계 710). 다른 경우에, 프로세서(36)는 경고에 응답하여 교정 동작을 자동으로 시행(예컨대, 온도, 압력, 세기 등을 조정)할 수 있다.
점검 모듈에 의해 수행되는 절차 내의 다른 단계는 모재, 보강재 및/또는 첨가제(들)의 충분한 공급이 헤드(20)에 이용가능한지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다(단계 720). 일 실시예에서, 이러한 결정은, 예를 들어 헤드(20) 내에 있거나 달리 헤드로 통과되는 재료의 양을 나타내는 사용자로부터의 입력에 적어도 부분적으로 기초하여, 이루어질 수 있다. 구체적으로, 프로세서(36)는 이러한 양을 필요한 양과 비교하여, 구조체(12)를 제조하는 데 필요한 것보다 더 많은 일부 양이 현재 이용가능한지 여부를 결정할 수 있다.
프로세서(36)가 추가적으로 또는 대안적으로 (예컨대, 모재 레벨, 첨가제 레벨, 스풀 직경, 중량 등을 측정하는 초음파 또는 레이저 센서와 같은 하나 이상의 입력 주변기기(40A)를 통해) 재료의 공급 및 사용을 추적하고, 소비되는 양을 공급되는 양과 비교하여, 구조체(12)를 제조하는 데 필요한 것보다 더 많은 일부 양이 현재 이용가능한지 여부를 결정할 수 있는 것이 고려된다. 더 적은 재료가 현재 이용가능할 때, 프로세서(36)는 오류를 생성하고/하거나 (예컨대, 디스플레이(34)를 통해) 사용자에게 경고를 제공함으로써, 대응하는 재료 공급부를 재충전하거나 경고를 재정의하도록 사용자에게 프롬프트할 수 있다(단계 730). 프로세서(36)는 대안적으로, 원하는 경우, 자동화된 보충 프로세스를 구현할 수 있다. 프로세서(36)가 충분한 재료가 이용가능한다고 결정할 때, 단계 720가 우회될 수 있다.
점검 모듈에 의해 수행되는 절차 내의 다른 단계는 오프보드(offboard) 장비(예컨대, 안전 장비) 및/또는 환경 요인이 필요한 범위 내에 있는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다(단계 740). 오프보드 장비는, 예를 들어 기계(14) 주위의 안전 인클로저(enclosure), 기계(14) 주위의 실내 스캐너, 및/또는 기계(14) 부근의 긴급 정지 버튼과 연관된 연동 장치(interlock)를 포함할 수 있다. 이들 및/또는 다른 안전 장비 중 임의의 것이 안전하지 않은 조건을 나타내는 신호를 발생시킬 때, 프로세서(36)는 기계(14)의 작동을 억제하고/하거나 (예컨대, 디스플레이(34)를 통해) 사용자에게 경고를 제공함으로써, 영역을 깨끗이 하고/하거나 안전 인클로저를 폐쇄하고/하거나 안전 장비의 적절한 작동을 보장하도록 사용자에게 프롬프트할 수 있다(단계 750). 유사하게, 프로세서(36)는 기계(14) 주위의 환경 조건들(예컨대, 온도, 습도, 광 등 - 입력 주변기기(40A)들을 통해)의 측정치들을 자동으로 취할 수 있고, 측정치들을 메모리(42)의 라이브러리 내에 저장된 필요한 조건들과 비교할 수 있다. 측정된 조건들 중 임의의 것이 예상 값들의 범위를 벗어날 때, 프로세서(36)는 (예컨대, 출력 주변기기(40B)들을 통해) 조건들을 자동으로 조정하고/하거나, 기계(14)의 작동을 억제하고/하거나, (예컨대, 디스플레이(34)를 통해) 사용자에게 경고를 제공함으로써, 조건들을 수동으로 조정하고/하거나 경고를 재정의하도록 사용자에게 프롬프트할 수 있다. 이어서, 제어는 도 3으로 복귀할 수 있다.
예시적인 배출 모듈이 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 프로세서(36)는 CAM 모듈로부터 수신된 기계 코드에 기초하여 기계(14)의 하드웨어(예컨대, 출력 주변기기(40B)들 및/또는 지지체(18))를 활성화시키고, 이에 의해 재료가 대응하는 방식으로 경로(1208)들을 따라 배출되게 할 수 있다. 이는, 예를 들어, 재료가 출구(24)(도 1 참조)의 노즐(30)로부터 배출(당겨지고/지거나 밀려짐)되게 하는 것; 지지체(18)와 연관된 주변기기(40B)들 중 출력 장치들을 활성화시켜 헤드(20)의 TCP를 지정된 속도로 경로의 궤적을 따라 이동시키는 것; 및 헤드(20)(예컨대, 헤드(20)에 부착된 주변기기(40B)들 중 하나 이상의 출력 장치)를 조절하여, 연관된 섬유들을 지정된 장력을 가지고 해제시키는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 프로세서(36)는 주변기기(40B)들 중 출력 장치들을 선택적으로 활성화시켜, 배출 재료를 압밀하고, 주어진 경로를 따른 주어진 지점 및/또는 세그먼트에 대해 지정된 파라미터들에 따라 배출 재료를 퍼뜨릴 수 있다. 동시에, 프로세서(36)는 결과적인 배출을 모니터링할 수 있다(단계 800).
예를 들어, 상기 표 T-1에 나타낸 스트링에서의 제1 명령들의 완료 동안, 프로세서(36)는 (X0, Y0, Z0)로부터 (X1, Y1, Z1)으로의 헤드(20)의 이동을 모니터링하고, 재료가 예상대로 지급되고(paid out) 경화되고 있는지 여부를 결정할 수 있다(단계 805). 이러한 모니터링은, 예를 들어 (예컨대, 헤드(20) 내의 섬유 스풀, 이송 롤러, 섬유 방향전환부 등에 연결된 회전 인코더 또는 전위차계를 통해) 헤드(20)를 통과하는 보강재의 길이를 추적하는 것, 및 그 양을 (X0, Y0, Z0)와 (X1, Y1, Z1) 사이의 이론적 거리와 그리고/또는 헤드(20)가 명령에 응답하여 지지체(18)에 의해 이동되는 실제 거리와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 거리가 보강재의 길이와 (예컨대, 공학적 공차를 가지고) 대략 동일하지 않을 때, 프로세서(36)는 오류가 발생했다고 결정할 수 있다. 오류는 섬유가 파단되었음, 섬유 공급이 고갈되었음, 모재가 지점 (X0, Y0, Z0)에서 적절하게 경화되지 않았음, 섬유가 지점 (X0, Y0, Z0)로부터 이탈되었음, 및/또는 다른 오류가 발생했음을 나타낼 수 있다.
일부 경우에, 적절한 재료 지급을 결정할 때, 섬유 장력 및/또는 연관된 장력 조절기의 움직임에 관한 입력이 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 섬유가 헤드(20) 내부의 일부 위치에 고착되는 것 및 느슨하거나 과도한 장력이 장력 조절기의 초과 이동에 의해 수용되는 것이 가능할 수 있다. 하나의 상황에서, 장력-감소 방향으로의 장력 조절기 움직임에서의 갑작스런 스파이크(spike)는, 회전 센서가 달리 제시할 수 있을지라도, 재료의 부적절한 지급을 나타낼 수 있다. 다른 상황에서, 섬유가 파단된다면, 반대의 인장-증가 방향(즉, 섬유의 장력을 증가시키려고 통상적으로 시도할 장력 조절기의 방향)으로의 장력 조절기의 초과 이동이 검출되고, 재료의 부적절한 지급을 다시 나타낼 수 있다.
일부 경우에, 소비된 모재의 양은 (예컨대, 레벨 센서 또는 다른 입력 주변기기(40A)를 통해) 모니터링되고, (X0, Y0, Z0)로부터 (X1, Y1, Z1)으로의 배출 동안 이론적으로 소비되어야 하는 양과 비교될 수 있다. 2개의 양이 (예컨대, 공학적 허용오차 내에서) 실질적으로 일치하지 않을 때, 프로세서(36)는 재료가 부적절하게 지급되었다고 다시 결론내릴 수 있다.
마지막으로, 배출 재료가 오류로 배치되는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 재료는 재료의 이전에 배치된 경로로부터 너무 멀리 배치되어, 경로들 사이에 간극이 존재하게 할 수 있다. 대안적으로, 재료는 재료의 이전에 배치된 경로와 중첩하도록 배치되어 원하지 않는 축적을 유발할 수 있다. 어느 상황에서든, 주변기기(40A)들로부터의 입력(예컨대, 이미지 신호, 위치 신호 등)의 임의의 조합에 기초하여, 프로세서(36)는 재료가 적절하게 지급되지 않았다고 다시 결론내릴 수 있다.
이들 및 다른 오류들 중 임의의 것이 프로세서(36)에 의해 검출될 때(단계 805), 프로세서(36)는 임의의 개수의 상이한 응답들을 구현할 수 있다. 이들 응답은, 그 중에서도, 즉시 보류(immediate hold) 응답, 잠시 보류(hold-short) 응답, 경고 응답, 및/또는 헤드(20)의 작동에 대한 조정을 구현하는 것을 포함할 수 있다. 즉시 보류 응답은 지지체(18)의 움직임과 헤드(20)의 추가 재료 배출 활동을 즉시 중지시키는 것을 포함할 수 있다. 잠시 보류 응답은 지지체(18) 및 헤드(20)가 현재의 경로만을 완료하게 하거나(즉, 다음 경로에 이르지 못하게 중지) 또는 경로의 세그먼트만을 완료하게 하고(동일한 경로의 다음 세그먼트에 이르지 못하게 중지), 이어서 구조체(12)로부터 멀리 알려진 안전한 위치로 이동하게 하여 사용자로부터의 수동 지시를 기다리게 하는 것을 포함할 수 있다. 경고 응답은, 사용자에게 예상치 못한 조건을 경고하여, 연속성을 허용하기 위해 현재의 프로세스가 차단되거나 재정의되어야 하는지 여부를 사용자가 결정하게 하는, (예컨대, 디스플레이(34)를 통해) 사용자에게 제공되는 시각적, 청각적, 및/또는 촉각적 표시를 포함할 수 있다. 조정은 (출력 주변기기(40B)들의) 헤드(20)의 임의의 작동에 대한 조정 및/또는 기계(14)가 앞으로 따르게 될 경로의 조정을 포함할 수 있다.
재료 배출 동안 오류가 검출되었을 때, 프로세서(36)는 오류의 원인을 결정하고(단계 810), 원인에 기초하여 4개의 전술된 응답(및/또는 다른 응답들) 중 하나를 선택적으로 구현하려고 할 수 있다(각각 단계 815, 단계 820, 단계 825 및/또는 단계 830).
예를 들어, 아래에서 더 상세히 설명되는, 이송 이벤트의 완료 동안 및/또는 그 직후에, 프로세서(36)는 헤드(20)로부터의 재료 배출을 모니터링하여, 구조체(12)에 대한 헤드(20)의 움직임 동안 보강재(예컨대, 0 초과의 임의의 양)가 지급되고 있음을 확인할 수 있다. 연관된 센서 및/또는 다른 입력 주변기기(40A)로부터의 신호가 이 시점에서 보강재가 지급되고 있음을 나타내지 않을 때, 프로세서(36)는 이송 이벤트가 실패하였고/하였거나 보강재가 앵커(32)로부터 제거되었다고 단계 810에서 결론내릴 수 있고, 제어는 단계 815로 지나갈 수 있다. 센서로부터의 신호가 이송 이벤트 이후의 헤드(20)를 통한 역방향으로의 보강재의 움직임을 나타낼 때, 유사한 동작이 취해질 수 있다.
다른 예에서, 아래에서 더 상세히 설명되는, 절단 이벤트의 완료 동안 및/또는 그 직후에, 프로세서(36)는 헤드(20)로부터의 재료 배출을 모니터링하여, 구조체(12)에 대한 헤드(20)의 움직임 동안 보강재(예컨대, 0 초과의 임의의 양)가 지급되지 않고 있음을 확인할 수 있다. 연관된 센서 및/또는 다른 입력 주변기기(40A)로부터의 신호가 이 시점에서 보강재가 지급되고 있음을 나타낼 때, 프로세서(36)는 절단 이벤트가 실패하였다고 단계 810에서 결론내릴 수 있고, 제어는 단계 815로 다시 지나갈 수 있다.
다른 예에서, 절단 이벤트, 이송 이벤트, 또는 임의의 다른 특별 이벤트와 연관되지 않는 정상적인 배출 동안, 프로세서(36)는 헤드(20)로부터의 재료 배출을 모니터링하여, 헤드(20)의 움직임에 대응하는 양으로 보강재가 지급되고 있음을 확인할 수 있다. 연관된 센서 및/또는 다른 입력 주변기기(40A)로부터의 신호가 이 시점에서 부정확한 양의 보강재가 지급되고 있음을 나타낼 때, 프로세서(36)는 재료가 원하는 방식으로 배출되고 있지 않다고 단계 810에서 결론내릴 수 있고, 제어는 단계 815로 다시 지나갈 수 있다.
다른 예에서, 임의의 이벤트(예컨대, 이송, 절단, 정상 및/또는 그 외) 동안, 프로세서(36)는 장력 조절기 작동을 모니터링하여, 장력 조절기가 예상 작동 범위 내에서 기능하고 있음(예컨대, 임의의 방향으로 초과 이동하고 있지 않음)을 확인할 수 있다. 연관된 입력 주변기기(40A)로부터의 신호가 초과 이동을 나타낼 때, 프로세서(36)는 재료가 원하는 방식으로 배출되고 있지 않다고 단계 810에서 결론내릴 수 있고, 제어는 단계 815로 다시 지나갈 수 있다. 하나 또는 둘 모두의 방향으로의(예컨대, 장력-증가 방향으로의) 장력 조절기의 초과 이동이 대안적으로, 원하는 경우, 제어가 단계 820 또는 단계 825로 지나가게 할 수 있는 것이 고려된다.
유사한 예에서, 정상적인 작동 동안, 프로세서(36)는 컴팩터 작동을 모니터링하여, 컴팩터가 예상 작동 범위 내에 남아 있음(예컨대, 모든 지정된 시간들에서 끝나지 않고 적어도 일부 압밀을 제공함)을 확인할 수 있다. 연관된 입력 주변기기(40A)로부터의 신호가 부적절한 컴팩터 작동을 나타낼 때, 프로세서(36)는 재료가 원하는 방식으로 배출되고 있지 않다고 단계 810에서 결론내릴 수 있고, 제어는 단계 815로 다시 지나갈 수 있다. 비-압밀 상황 동안, 제어가 대안적으로, 원하는 경우, 단계 820 또는 단계 825로 지나갈 수 있다는 것이 고려된다.
다른 예에서, 헤드(20)의 임의의 작동 동안, 프로세서(36)는 (예컨대, 보강재, 모재, 및/또는 첨가제 공급부의) 재료 공급 레벨을 모니터링하여, 적어도 현재 경로 또는 구조체(12)의 전부를 완료하기에 충분한 재료가 남아 있음을 확인할 수 있다. 연관된 입력 주변기기(40A)(들)로부터의 신호가 고갈된 재료(예컨대, 현재 경로를 완료하기에 충분한 재료이지만 다음 경로에는 그러하지 않음)를 나타낼 때, 프로세서(36)는 재료 오류가 존재한다고 단계 810에서 결론내릴 수 있고, 제어는 단계 820으로 지나갈 수 있다. 그러나, 신호가 재료의 낮은 레벨(예컨대, 다수의 경로를 완료하기에 충분한 재료이지만, 아마도 모든 경로들을 완료하기에 충분하지 않음)을 나타낼 때, 제어는 대신에 단계 825로 지나갈 수 있다. 섬유의 낮은 레벨 동안, 제어가 대안적으로, 원하는 경우, 단계 820으로 지나갈 수 있는 것이 고려된다.
단계 815 또는 단계 820 중 어느 하나의 구현 후, 기계(14)의 작동은 사용자로부터의 입력이 작동을 계속하기 위한 재정의를 제공할 때까지 중지될 수 있다. 따라서, 프로세서(36)는 I/O 장치(38)(도 1 참조)를 모니터링하고, 사용자로부터 대응하는 입력을 수신할 때에만 제어를 단계 800으로 복귀시킬 수 있다(단계 830).
단계 825에서 경고를 생성한 후, 기계(14)의 정상적인 작동이 계속될 수 있다. 즉, 기계(14)는 기계 코드에서 지정된 바와 같이 경로들을 따라 재료를 계속 배출하게 될 수 있다.
프로세서(36)가 (예컨대, 스캐너와 같은 입력 주변기기(40A)에 의한 구조체(12)의 이미지 캡처를 통해) 보강재가 오류로 구조체(12) 상으로 또는 그 내로 배치되었다고 단계 810에서 결정한 때, 임의의 개수의 상이한 조정들이 구현될 수 있다(단계 830). 예를 들어, 구조체(12)의 섬유들의 인접 토우(tow)들 사이에 허용불가능한 넓은 간극이 생성되었을 때, 향후의 경로들이 특정 방향으로 그리고/또는 서로 더 가깝게 시프트되게 조정들이 구현될 수 있다. 유사하게, 인접 토우들의 중첩이 검출될 때, 조정들은 향후의 경로들이 특정 방향으로 그리고/또는 더 멀리 이격되게 시프트되게 하는 것일 수 있다. 추가적으로, 재료를 절단 및/또는 이송할 때, 절단 및/또는 이송 위치는 의도된 절단 및/또는 이송 위치와 일치하지 않을 수 있다. 이용가능한 조정은, 예를 들어 TCP 위치의 시프트, 장력의 증가 또는 감소, 경화 세기의 증가 또는 감소, 경로를 따른 헤드 이동 속도의 증가 또는 감소, 특별(예컨대, 절단, 이송 등) 이벤트의 타이밍, 및/또는 경로의 좌표에 적용되는 이득을 포함할 수 있다.
하나의 특정 실시예에서, 재료 배치의 오류가 검출될 때(예컨대, 오류의 임계 양이 검출된 때마다 또는 그 후에만), 프로세서(36)는 구조체(12)의 가상 모델을 재분석할 필요성을 결정할 수 있다. 즉, 배치 오류는, 충분히 유의한 경우, 구조체(12)의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이들 상황에서, 프로세서(36)는 가상 모델(예컨대, CAD 파일)을 제조에서의 현재 지점까지의 섬유들의 실제 배치로 업데이트하고, 구조체(12)의 예상 성능의 새로운 분석(예컨대, FEA, BEM, 토폴로지 최적화 등)을 위해 가상 모델을 대응하는 충전 및/또는 표면 모듈(310 및/또는 315 - 도 3 참조)을 통해 다시 보내도록 구성될 수 있다. 이는 기계(14)에 의해 앞으로 실행될 경로에 대한 성능-주도(performance-driven) 조정이 얻어지게 할 수 있다. 다시 말하면, 프로세서(36)는 구조체(12)의 제조를 통해 기계(14)의 작동을 도중에 중지시키고, 구조체(12)의 CAD 파일을 업데이트하며, 연관된 모델을 재분석하고, 이미 완료된 초기 경로의 실제 배치에 부응하기 위해 나머지 경로에 대해 조정을 할 수 있다.
하나의 특정 예에서, 배출 모니터링 동안, 프로세서(36)는 절단 및 후속의 이송 위치가 일관되게 잘못되었음을 검출하여, 섬유의 모든 경로가 구조체(12) 상의 또는 그 내부의 특정 위치에서 지정된 것보다 더 짧아지게 할 수 있다. 달리 고려되지 않는다면, 이는 그 위치에서 약화를 초래할 수 있다. 따라서, 업데이트된 가상 모델을 단계 310 및/또는 단계 315 내지 단계 360을 통해 다시 보낸 후, 후속적으로 생성된 경로는 더 긴 섬유를 요구하여, 약화된 위치에서의 재료의 초기 결여를 보완할 수 있다.
다른 특정 예에서, 프로세서(36)가 (예컨대, 프로파일로미터(profilometer) 또는 다른 주변기기(40)를 통해) 재료의 인접 경로들 사이의 중첩 또는 간극을 검출하는 것에 응답하여, 단계 310 및/또는 단계 315 내지 단계 360을 통해 다시 재순환하는 것은 나머지 경로들 중 하나 이상의 경로의 적층각(ply angle)의 변화를 생성할 수 있다. 적층각(들)의 변화는 원래 의도된 배향에 근사하는, 구조체(12)의 특정 섹션에 대한 평균 또는 전체 적층각을 생성할 수 있다.
정상적인 작동 동안(예컨대, 단계 805에서 오류가 수신되지 않았을 때), 특정 경로의 종료부 부근에서 섬유를 절단하라는 명령이 (예컨대, 표 T-1의 예에서 헤드가 (X4, Y4, Z4)에 도달하기 전에) 수신될 수 있다. 프로세서(36)는 이러한 명령이 수신되었는지 여부를 결정하고(단계 835), 대응하는 루틴을 선택적으로 구현할 수 있다. 고정식 절단 루틴 및 이동식(on-the-fly) 절단 루틴을 포함한 다수의 상이한 절삭 루틴이 이 시점에 구현될 수 있다는 것이 고려된다. 프로세서(36)는, 기계(14)의 하드웨어 구성에 따라 그리고/또는 현재 루틴 및/또는 뒤따르는 다음 경로에 기초하여, 구현될 루틴이 고정식 루틴 또는 이동식 루틴이어야 하는지 여부를 결정할 수 있다(단계 840).
고정식 절단 루틴의 구현 동안(단계 845), 프로세서(36)는 헤드(20)의 모든 움직임이 (예컨대, 대응하는 명령을 지지체(18)로 보냄으로써) 정지되게 할 수 있다. 이는 효과적으로, 정상적인 작동 동안 헤드(20)로부터의 재료의 당김이 중단되게 할 수 있다. 대략 이러한 동일한 시점에, 프로세서(36)는 경화 소스를 비활성화시키고, 헤드(20)의 내부의 섬유 클램프를 활성화시키며, 절단 메커니즘을 활성화시킬 수 있다. 그 후, 경화 소스는 (예컨대, 헤드(20)로부터 연장되는 절단된 미부(tail)를 정착시키기 위해) 재활성화되고, 뒤이어 클램프가 비활성화될 수 있다. 이어서, 헤드(20)의 움직임이 재시작될 수 있다. 정착 전의 클램프의 비활성화가 보강재로 하여금 바람직하지 않게 헤드(20) 내로 후방으로 후퇴되게 할 수 있는데, 이것이 이후에 다시 끼우는 것(rethreading)을 필요로 할 수 있다는 것에 유의해야 한다.
이동식 절단 루틴의 구현 동안(단계 850), 헤드(20)의 움직임은 중단할 필요가 없을 수 있고, 경화 메커니즘은 비활성화되지 않을 수 있다. 대신에, 프로세서(36)는 헤드(20)의 TCP가 현재 경로를 따라 특정 좌표에 도달한 상태에서 클램프의 활성화 및 섬유의 재이송(즉, 절단된 미부의 연장)을 동기화할 수 있다. 섬유는 섬유의 절단 직전에 클램핑되고, 이어서 미부의 정착 후에 신속하게 해제될 수 있다. 이어서, 프로세서(36)는 지지체(18)가 헤드(20)를 중단 없이 현재 경로의 나머지 부분을 통해 이동시키게 할 수 있다.
일단 헤드(20)로부터 배출되는 재료의 절단이 달성되면, 재이송 루틴이 구현될 수 있다(단계 860). 당업계에 공지된 임의의 재이송 루틴이 이용될 수 있다. 이어서, 제어는 도 3의 단계 365로 복귀할 수 있다.
개시된 시스템 및 방법에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 개시된 시스템 및 방법의 명시 및 실시를 고려함으로써 다른 실시예들이 당업자에게 명백할 것이다. 명세서 및 실시예는 단지 예시적인 것으로 간주되며, 진정한 범주는 다음의 청구범위 및 그 균등물에 의해 표시된다.

Claims (15)

  1. 복합 구조체(12)를 적층 제조하기(additively manufacturing) 위한 방법으로서,
    사용자로부터 상기 복합 구조체의 단면의 스케치 및 원하는 높이를 수신하는 단계;
    상기 높이와 관련된 두께를 각각 갖는 복수의 층들을 구비하는, 상기 복합 구조체의 가상 모델을 자동으로 생성하는 단계;
    상기 사용자로부터 상기 복수의 층들 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 충전(infill) 패턴을 수신하는 단계; 및
    적층 제조 기계(14)가 상기 적어도 하나의 충전 패턴의 세그먼트들을 따라 연속적인 섬유를 침착시키게 하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자로부터 상기 복합 구조체를 제조하는 데 사용될 재료의 특성을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 두께는 상기 특성과 또한 관련되는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 재료는 연속적인 보강재(reinforcement)를 포함하고, 상기 두께는 상기 연속적인 보강재의 치수와 동일한, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 층들은 상이한 두께들을 갖는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 충전 패턴은 복수의 이용가능한 충전 패턴들로부터 상기 사용자에 의해 선택되는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 충전 패턴은 상기 사용자에 의해 함수로서 정의되는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 충전 패턴이 상기 스케치의 형상에 정합하는지 또는 비-정합하는지 여부를 나타내는 입력을 상기 사용자로부터 수신하는 단계; 및
    상기 입력에 기초하여 상기 적어도 하나의 충전 패턴의 세그먼트들을 조정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사용자로부터 상기 적어도 하나의 충전 패턴을 수신하는 단계는 상기 사용자로부터 상기 복수의 층들에 대한 복수의 상이한 충전 패턴들을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 사용자로부터 상기 복수의 상이한 충전 패턴들을 수신하는 단계는 상기 사용자로부터 상기 높이 전반에 걸쳐 반복될 상이한 충전 패턴들의 시퀀스를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 사용자로부터 상기 복수의 충전 패턴들 사이의 적어도 하나의 관계를 수신하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 관계에 기초하여 상기 높이 전반에 걸쳐 상기 복수의 충전 패턴들을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 스케치는 상기 복합 구조체의 2D 단면인, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 스케치는 상기 복합 구조체의 외측 표면과 일치하고 0의 두께를 갖는 3D 윤곽인, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 사용자로부터 상기 스케치의 전파 방향을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 복합 구조체의 상기 가상 모델을 자동으로 생성하는 단계는 상기 높이까지 상기 전파 방향으로 상기 스케치를 밀어내는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 사용자로부터 상기 복합 구조체에 대한 의도된 하중 조건들을 수신하는 단계;
    상기 하중 조건들에 기초하여 상기 적어도 하나의 층을 통해 벡터 필드(vector field)를 자동으로 생성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 충전 패턴의 세그먼트들을 상기 벡터 필드와 자동으로 정렬시키는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 적층 제조 기계가, 상기 적어도 하나의 세그먼트를 따라 침착된 연속적인 보강재의 축에 대해 비스듬한 각도로, 상기 적어도 하나의 충전의 적어도 하나의 세그먼트의 시작부에 접근하는 것 또는 그의 종료부를 떠나는 것 중 적어도 하나를 하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
KR1020227041580A 2020-06-23 2021-06-17 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 방법 KR20230028720A (ko)

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227041580A KR20230028720A (ko) 2020-06-23 2021-06-17 복합 구조체를 적층 제조하기 위한 방법

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US (4) US20210394451A1 (ko)
JP (1) JP2023532410A (ko)
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CA (1) CA3178205A1 (ko)
IL (1) IL298311A (ko)
WO (1) WO2021263263A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10073440B1 (en) * 2018-02-13 2018-09-11 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Method for the design and manufacture of composites having tunable physical properties
JP2022021461A (ja) * 2020-07-22 2022-02-03 セイコーエプソン株式会社 ロボットの教示制御方法、ロボットシステム、及び、コンピュータープログラム
JP7476746B2 (ja) * 2020-09-30 2024-05-01 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置、及び、三次元造形システム
TWI790113B (zh) * 2022-01-27 2023-01-11 國立成功大學 非線性拓樸最佳化設計之自適性撓性手指、夾爪、設計方法、電腦程式產品、電腦可讀取紀錄媒體
CN114492144B (zh) * 2022-03-14 2023-09-12 北京理工大学 一种考虑模态频率的壳填充结构拓扑优化方法
JP7126638B1 (ja) * 2022-03-24 2022-08-26 三菱電機株式会社 積層造形経路生成装置、積層造形経路生成方法、積層造形システム、および、積層造形方法
CN115840412B (zh) * 2022-04-18 2023-11-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 传输机构的虚拟仿真方法、装置、电子设备、plc和介质
WO2024076609A1 (en) * 2022-10-06 2024-04-11 Embry-Riddle Aeronautical University, Inc. Strength and stiffness optimization of coated structures with lattice infill

Family Cites Families (249)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1986974A (en) 1933-06-17 1935-01-08 Mohawk Carpet Mills Inc Method of uniting threads
US3286305A (en) 1964-09-03 1966-11-22 Rexall Drug Chemical Apparatus for continuous manufacture of hollow articles
US3474615A (en) 1968-09-03 1969-10-28 Techniservice Corp Splicing of textile strands
US3904458A (en) 1969-07-16 1975-09-09 Ici Ltd Method of joining continuous strands
US3643417A (en) 1969-10-27 1972-02-22 Techniservice Corp Splicing of textile strands
US3634972A (en) 1970-03-31 1972-01-18 Burlington Industries Inc Splice and method of forming a splice
BE791272A (fr) 1971-11-13 1973-03-01 Castro Nunez Elem Huecos Machine de fabrication en continu d'elements creux
US3984271A (en) 1973-06-25 1976-10-05 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method of manufacturing large diameter tubular structures
US3993726A (en) 1974-01-16 1976-11-23 Hercules Incorporated Methods of making continuous length reinforced plastic articles
US3867810A (en) 1974-01-30 1975-02-25 Du Pont Spliced tow and process for making spliced tow
US4089727A (en) 1976-09-07 1978-05-16 Shakespeare Company Apparatus for making fiber reinforced plastic members
US4201618A (en) 1978-07-21 1980-05-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus for curing adhesively joined fiber optic elements
US4523600A (en) 1980-05-28 1985-06-18 Marion Donovan Dental flossing product
US4373412A (en) 1980-07-10 1983-02-15 Gerber Garment Technology, Inc. Method and apparatus for cutting sheet material with a cutting wheel
AU551638B2 (en) 1981-04-27 1986-05-08 Raychem Corporation Optical fibre alignment
US4428992A (en) 1981-11-21 1984-01-31 Hitco Method of splicing reinforcement fiber
IT1146663B (it) 1981-12-10 1986-11-12 Mion Nastrificio Spa A Procedimento per il taglio ed eventuale fissaggio su supporto di wtichette tessute ed etichette cosi' ottenute
IT1158133B (it) 1982-08-03 1987-02-18 Savio Spa Procedimento per ottenere giunzioni tra fili
DE3323892C2 (de) 1983-07-02 1985-08-22 W. Schlafhorst & Co, 4050 Mönchengladbach Vorrichtung zum Dosieren und Einspritzen einer kleinen Flüssigkeitsmenge in die Spleißluft einer Druckluft-Fadenspleißvorrichtung
US4571929A (en) 1983-07-02 1986-02-25 W. Schlafhorst & Co. Device for the dosage and injection of a small quantity of liquid into the splicing air of a pneumatic yarn splicing device
DE3437199C3 (de) 1983-10-14 1995-07-13 Commw Scient Ind Res Org Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von aus Fasern bestehenden Garnen durch pneumatisches Spleißen
DE3337895A1 (de) 1983-10-19 1985-05-09 W. Schlafhorst & Co, 4050 Mönchengladbach Verfahren und vorrichtung zum zufuehren eines dosierten gemisches aus spleissluft und fluessigkeit in die spleisskammer einer druckluft-fadenspleissvorrichtung
DE3424269C2 (de) 1984-06-30 1994-01-27 Krupp Ag Vorrichtung zum Herstellen von armierten Profilen und verstärkten Schläuchen
US4643940A (en) 1984-08-06 1987-02-17 The Dow Chemical Company Low density fiber-reinforced plastic composites
GB8615636D0 (en) 1986-06-26 1986-07-30 Pentwyn Precision Ltd Pneumatic splicer
US4851065A (en) 1986-01-17 1989-07-25 Tyee Aircraft, Inc. Construction of hollow, continuously wound filament load-bearing structure
DE3619981A1 (de) 1986-06-13 1987-12-17 Freudenberg Carl Fa Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines fadenverstaerkten schlauches aus polymerem werkstoff
US5037691A (en) 1986-09-15 1991-08-06 Compositech, Ltd. Reinforced plastic laminates for use in the production of printed circuit boards and process for making such laminates and resulting products
IT1230033B (it) 1987-07-15 1991-09-24 Mesdan Spa Metodo universale per eliminare la torsione in un filato, districarlo e scioglierlo, e dispositivo per realizzare il metodo stesso.
US4825630A (en) 1987-08-26 1989-05-02 Fieldcrest Cannon, Inc. Method and apparatus for air splicing yarn
US4833872A (en) 1987-08-26 1989-05-30 Fieldcrest Cannon, Inc. Method and apparatus for air splicing yarn in a textile creel
US4987808A (en) 1988-06-20 1991-01-29 Bridgestone/Firestone, Inc. Tubular sleeve handling and cut-off system
WO1990003893A1 (en) 1988-10-05 1990-04-19 Michael Feygin An improved apparatus and method for forming an integral object from laminations
DE3835575A1 (de) 1988-10-19 1990-04-26 Bayer Ag Verbundwerkstoffe
US4954152A (en) 1988-12-19 1990-09-04 Hughes Aircraft Company High strength optical fiber splice
US5121329A (en) 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
US5042902A (en) 1989-11-16 1991-08-27 Advanced Custom Applications, Inc. Optical fiber splice and method of use
DE4102257A1 (de) 1991-01-23 1992-07-30 Artos Med Produkte Vorrichtung zur herstellung von kunststoffteilen
US5296335A (en) 1993-02-22 1994-03-22 E-Systems, Inc. Method for manufacturing fiber-reinforced parts utilizing stereolithography tooling
US5746967A (en) 1995-06-26 1998-05-05 Fox Lite, Inc. Method of curing thermoset resin with visible light
US6144008A (en) 1996-11-22 2000-11-07 Rabinovich; Joshua E. Rapid manufacturing system for metal, metal matrix composite materials and ceramics
US5866058A (en) 1997-05-29 1999-02-02 Stratasys Inc. Method for rapid prototyping of solid models
IL121458A0 (en) 1997-08-03 1998-02-08 Lipsker Daniel Rapid prototyping
US5936861A (en) 1997-08-15 1999-08-10 Nanotek Instruments, Inc. Apparatus and process for producing fiber reinforced composite objects
US6261675B1 (en) 1999-03-23 2001-07-17 Hexcel Corporation Core-crush resistant fabric and prepreg for fiber reinforced composite sandwich structures
US6214279B1 (en) 1999-10-02 2001-04-10 Nanotek Instruments, Inc. Apparatus and process for freeform fabrication of composite reinforcement preforms
WO2001034371A2 (en) 1999-11-05 2001-05-17 Z Corporation Material systems and methods of three-dimensional printing
US6501554B1 (en) 2000-06-20 2002-12-31 Ppt Vision, Inc. 3D scanner and method for measuring heights and angles of manufactured parts
US6799081B1 (en) 2000-11-15 2004-09-28 Mcdonnell Douglas Corporation Fiber placement and fiber steering systems and corresponding software for composite structures
US6471800B2 (en) 2000-11-29 2002-10-29 Nanotek Instruments, Inc. Layer-additive method and apparatus for freeform fabrication of 3-D objects
US6803003B2 (en) 2000-12-04 2004-10-12 Advanced Ceramics Research, Inc. Compositions and methods for preparing multiple-component composite materials
US6797220B2 (en) 2000-12-04 2004-09-28 Advanced Ceramics Research, Inc. Methods for preparation of three-dimensional bodies
US20020113331A1 (en) 2000-12-20 2002-08-22 Tan Zhang Freeform fabrication method using extrusion of non-cross-linking reactive prepolymers
US6899777B2 (en) 2001-01-02 2005-05-31 Advanced Ceramics Research, Inc. Continuous fiber reinforced composites and methods, apparatuses, and compositions for making the same
US20030044539A1 (en) 2001-02-06 2003-03-06 Oswald Robert S. Process for producing photovoltaic devices
US7029621B2 (en) 2001-03-01 2006-04-18 Schroeder Ernest C Apparatus and method of fabricating fiber reinforced plastic parts
US6767619B2 (en) 2001-05-17 2004-07-27 Charles R. Owens Preform for manufacturing a material having a plurality of voids and method of making the same
US6866807B2 (en) 2001-09-21 2005-03-15 Stratasys, Inc. High-precision modeling filament
US6835173B2 (en) 2001-10-05 2004-12-28 Scimed Life Systems, Inc. Robotic endoscope
CA2369710C (en) 2002-01-30 2006-09-19 Anup Basu Method and apparatus for high resolution 3d scanning of objects having voids
US6934600B2 (en) 2002-03-14 2005-08-23 Auburn University Nanotube fiber reinforced composite materials and method of producing fiber reinforced composites
US7229586B2 (en) 2002-05-07 2007-06-12 Dunlap Earl N Process for tempering rapid prototype parts
US7093527B2 (en) 2003-06-10 2006-08-22 Surpass Medical Ltd. Method and apparatus for making intraluminal implants and construction particularly useful in such method and apparatus
US7572403B2 (en) 2003-09-04 2009-08-11 Peihua Gu Multisource and multimaterial freeform fabrication
US7293590B2 (en) 2003-09-22 2007-11-13 Adc Acquisition Company Multiple tape laying apparatus and method
US7063118B2 (en) 2003-11-20 2006-06-20 Adc Acquisition Company Composite tape laying apparatus and method
US7039485B2 (en) 2004-03-12 2006-05-02 The Boeing Company Systems and methods enabling automated return to and/or repair of defects with a material placement machine
US7824001B2 (en) 2004-09-21 2010-11-02 Z Corporation Apparatus and methods for servicing 3D printers
US8905669B2 (en) 2004-12-06 2014-12-09 Medhesives, Inc. Dispensing apparatus including an applicator and shield for photocurable resins
US8277282B2 (en) 2005-10-04 2012-10-02 Nihon Shoryoku Kikai Co., Ltd. Ultrasonic trimming apparatus and ultrasonic trimming method
US7680555B2 (en) 2006-04-03 2010-03-16 Stratasys, Inc. Auto tip calibration in an extrusion apparatus
US7555404B2 (en) 2007-08-09 2009-06-30 The Boeing Company Methods and systems for automated ply boundary and orientation inspection
CA2701896A1 (en) 2007-10-16 2009-04-23 Ingersoll Machine Tools, Inc. Fiber placement machine platform system having interchangeable head and creel assemblies
DE102008022946B4 (de) 2008-05-09 2014-02-13 Fit Fruth Innovative Technologien Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von Pulvern oder Pasten
KR100995983B1 (ko) 2008-07-04 2010-11-23 재단법인서울대학교산학협력재단 회로기판의 교차인쇄방법 및 장치
JP2013504007A (ja) 2009-09-04 2013-02-04 バイエル・マテリアルサイエンス・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー ポリウレタンタービン翼のための自動化された製造方法
US8221669B2 (en) 2009-09-30 2012-07-17 Stratasys, Inc. Method for building three-dimensional models in extrusion-based digital manufacturing systems using ribbon filaments
DE102009052835A1 (de) 2009-11-13 2011-05-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einem faserverstärkten Werkstoff
US9086033B2 (en) 2010-09-13 2015-07-21 Experimental Propulsion Lab, Llc Additive manufactured propulsion system
US8920697B2 (en) 2010-09-17 2014-12-30 Stratasys, Inc. Method for building three-dimensional objects in extrusion-based additive manufacturing systems using core-shell consumable filaments
KR101172859B1 (ko) 2010-10-04 2012-08-09 서울대학교산학협력단 나노 스케일 ３차원 프린팅을 사용한 초정밀 가공 장치 및 방법
EP2643148B1 (en) 2010-11-28 2016-02-03 Stratasys Ltd. System and method for additive manufacturing of an object
US10048668B2 (en) * 2011-03-03 2018-08-14 Cornell University Method for specifying and fabricating an object, associated apparatus, and applications
JP5653818B2 (ja) 2011-03-29 2015-01-14 富士フイルム株式会社 インクジェット記録装置及び画像形成方法
DE102011109369A1 (de) 2011-08-04 2013-02-07 Arburg Gmbh + Co Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes mit Faserzuführung
US9457521B2 (en) 2011-09-01 2016-10-04 The Boeing Company Method, apparatus and material mixture for direct digital manufacturing of fiber reinforced parts
PL2589481T3 (pl) 2011-11-04 2016-06-30 Ralph Peter Hegler Urządzenie do ciągłego wytwarzania rury wielowarstwowej z kielichem łączącym
US20130164498A1 (en) 2011-12-21 2013-06-27 Adc Acquisition Company Thermoplastic composite prepreg for automated fiber placement
US10518490B2 (en) 2013-03-14 2019-12-31 Board Of Regents, The University Of Texas System Methods and systems for embedding filaments in 3D structures, structural components, and structural electronic, electromagnetic and electromechanical components/devices
US9884318B2 (en) 2012-02-10 2018-02-06 Adam Perry Tow Multi-axis, multi-purpose robotics automation and quality adaptive additive manufacturing
US8919410B2 (en) 2012-03-08 2014-12-30 Fives Machining Systems, Inc. Small flat composite placement system
US9764378B2 (en) 2012-04-04 2017-09-19 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for actuated fabricator
DE102012007439A1 (de) 2012-04-13 2013-10-17 Compositence Gmbh Legekopf und Vorrichtung und Verfahren zum Aufbau eines dreidimensionalen Vorformlings für ein Bauteil aus einem Faserverbundwerkstoff
AU2013245697B2 (en) * 2012-04-13 2017-10-26 Conformis, Inc. Devices and methods for additive manufacturing of implant components
GB201210850D0 (en) 2012-06-19 2012-08-01 Eads Uk Ltd Thermoplastic polymer powder
GB201210851D0 (en) 2012-06-19 2012-08-01 Eads Uk Ltd Extrusion-based additive manufacturing system
WO2014028169A2 (en) 2012-07-20 2014-02-20 Mag Aerospace Industries, Inc Composite waste and water transport elements and methods of manufacture for use on aircraft
US11110648B2 (en) 2012-07-31 2021-09-07 Makerbot Industries, Llc Build material switching
US8962717B2 (en) 2012-08-20 2015-02-24 Basf Se Long-fiber-reinforced flame-retardant polyesters
US9511543B2 (en) 2012-08-29 2016-12-06 Cc3D Llc Method and apparatus for continuous composite three-dimensional printing
US9718248B2 (en) 2012-10-12 2017-08-01 The Boeing Company Thermoplastic composite structures embedded with at least one load fitting and methods of manufacturing same
US9233506B2 (en) 2012-12-07 2016-01-12 Stratasys, Inc. Liquefier assembly for use in additive manufacturing system
US20140170012A1 (en) 2012-12-18 2014-06-19 United Technologies Corporation Additive manufacturing using partially sintered layers
US20140232035A1 (en) 2013-02-19 2014-08-21 Hemant Bheda Reinforced fused-deposition modeling
US9314970B2 (en) 2013-02-27 2016-04-19 CEL Technology Limited Fluid-dispensing head for a 3D printer
JP6286022B2 (ja) 2013-03-15 2018-02-28 セリフォージ インコーポレイテッド 複合材プリフォームの三次元製織方法及び漸変断面トポロジーを備えた製品
US9186846B1 (en) 2013-03-22 2015-11-17 Markforged, Inc. Methods for composite filament threading in three dimensional printing
US9688028B2 (en) 2013-03-22 2017-06-27 Markforged, Inc. Multilayer fiber reinforcement design for 3D printing
US9186848B2 (en) 2013-03-22 2015-11-17 Markforged, Inc. Three dimensional printing of composite reinforced structures
US9126365B1 (en) 2013-03-22 2015-09-08 Markforged, Inc. Methods for composite filament fabrication in three dimensional printing
US11237542B2 (en) 2013-03-22 2022-02-01 Markforged, Inc. Composite filament 3D printing using complementary reinforcement formations
US10259160B2 (en) 2013-03-22 2019-04-16 Markforged, Inc. Wear resistance in 3D printing of composites
US9149988B2 (en) 2013-03-22 2015-10-06 Markforged, Inc. Three dimensional printing
US9539762B2 (en) 2013-03-22 2017-01-10 Markforged, Inc. 3D printing with kinematic coupling
JP6461090B2 (ja) 2013-03-22 2019-01-30 マーク，グレゴリー，トーマス 三次元印刷法
US9156205B2 (en) 2013-03-22 2015-10-13 Markforged, Inc. Three dimensional printer with composite filament fabrication
US9956725B2 (en) 2013-03-22 2018-05-01 Markforged, Inc. Three dimensional printer for fiber reinforced composite filament fabrication
US9126367B1 (en) 2013-03-22 2015-09-08 Markforged, Inc. Three dimensional printer for fiber reinforced composite filament fabrication
US20170173868A1 (en) 2013-03-22 2017-06-22 Markforged, Inc. Continuous and random reinforcement in a 3d printed part
US9579851B2 (en) 2013-03-22 2017-02-28 Markforged, Inc. Apparatus for fiber reinforced additive manufacturing
US10682844B2 (en) 2013-03-22 2020-06-16 Markforged, Inc. Embedding 3D printed fiber reinforcement in molded articles
US9694544B2 (en) 2013-03-22 2017-07-04 Markforged, Inc. Methods for fiber reinforced additive manufacturing
US9815268B2 (en) 2013-03-22 2017-11-14 Markforged, Inc. Multiaxis fiber reinforcement for 3D printing
WO2014193505A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 United Technologies Corporation Continuous fiber-reinforced component fabrication
CN105556008B (zh) 2013-06-05 2017-12-15 马克弗巨德有限公司 用于纤维增强添加制造的方法
US9821517B2 (en) 2013-06-26 2017-11-21 Microsoft Technology Licensing, Llc 3D manufacturing platform
US9402708B2 (en) 2013-07-25 2016-08-02 Covidien Lp Vascular devices and methods with distal protection
US10618217B2 (en) 2013-10-30 2020-04-14 Branch Technology, Inc. Cellular fabrication and apparatus for additive manufacturing
EP3063340B1 (en) 2013-10-30 2020-04-15 Laing O'Rourke Australia Pty Limited Method for fabricating an object
ES2879847T3 (es) 2013-10-30 2021-11-23 Branch Tech Inc Fabricación aditiva de edificios y otras estructuras
US20160243762A1 (en) 2013-11-15 2016-08-25 Fleming Robert J Automated design, simulation, and shape forming process for creating structural elements and designed objects
US20150136455A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 Robert J. Fleming Shape forming process and application thereof for creating structural elements and designed objects
EP3071396B1 (en) 2013-11-19 2021-10-06 Guill Tool & Engineering Coextruded, multilayered and multicomponent 3d printing inputs
US10730232B2 (en) 2013-11-19 2020-08-04 Guill Tool & Engineering Co, Inc. Coextruded, multilayer and multicomponent 3D printing inputs
US20150174824A1 (en) 2013-12-19 2015-06-25 Karl Joseph Gifford Systems and methods for 3D printing with multiple exchangeable printheads
WO2015130401A2 (en) 2013-12-26 2015-09-03 Texas Tech University System Microwave-induced localized heating of cnt filled polymer composites for enhanced inter-bead diffusive bonding of fused filament fabricated parts
US20150201500A1 (en) 2014-01-12 2015-07-16 Zohar SHINAR System, device, and method of three-dimensional printing
US10611098B2 (en) 2014-01-17 2020-04-07 G6 Materials Corp. Fused filament fabrication using multi-segment filament
JP2017506177A (ja) 2014-02-04 2017-03-02 サミル シャーＳａｍｉｒ Ｓｈａｈ カスタマイズ可能な三次元オブジェクトの製造装置及びその製造方法
US9102099B1 (en) 2014-02-05 2015-08-11 MetaMason, Inc. Methods for additive manufacturing processes incorporating active deposition
EP3122542B1 (en) 2014-03-28 2019-06-05 Ez Print, LLC 3d print bed having permanent coating
CN106255584B (zh) 2014-04-30 2019-05-03 麦格纳国际公司 用于形成三维物体的装置及方法
WO2015171832A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Simpson David Slade Extrusion system for additive manufacturing and 3-d printing
EP3150361B1 (en) 2014-05-27 2020-12-16 Nihon University Three-dimensional printing system and three-dimensional printing method
US9579829B2 (en) 2014-06-02 2017-02-28 Vadient Optics, Llc Method for manufacturing an optical element
US20160012935A1 (en) 2014-07-11 2016-01-14 Empire Technology Development Llc Feedstocks for additive manufacturing and methods for their preparation and use
US20160009029A1 (en) 2014-07-11 2016-01-14 Southern Methodist University Methods and apparatus for multiple material spatially modulated extrusion-based additive manufacturing
WO2016011252A1 (en) 2014-07-17 2016-01-21 Markforged, Inc. Apparatus for fiber reinforced additive manufacturing
US9808991B2 (en) 2014-07-29 2017-11-07 Cc3D Llc. Method and apparatus for additive mechanical growth of tubular structures
DE102014215935A1 (de) 2014-08-12 2016-02-18 Airbus Operations Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Fertigung von Bauteilen aus einem faserverstärkten Verbundmaterial
WO2016026045A1 (en) 2014-08-21 2016-02-25 Mosaic Manufacturing Ltd. Series enabled multi-material extrusion technology
US9931778B2 (en) 2014-09-18 2018-04-03 The Boeing Company Extruded deposition of fiber reinforced polymers
US10118375B2 (en) 2014-09-18 2018-11-06 The Boeing Company Extruded deposition of polymers having continuous carbon nanotube reinforcements
WO2016077473A1 (en) 2014-11-14 2016-05-19 Nielsen-Cole Cole Additive manufacturing techniques and systems to form composite materials
CN107000314A (zh) 2014-12-01 2017-08-01 沙特基础工业全球技术有限公司 增材制造过程自动化系统和方法
WO2016088049A1 (en) 2014-12-01 2016-06-09 Sabic Global Technologies B.V. Nozzle tool changing for material extrusion additive manufacturing
US10173409B2 (en) 2014-12-01 2019-01-08 Sabic Global Technologies B.V. Rapid nozzle cooling for additive manufacturing
JP6613659B2 (ja) * 2014-12-18 2019-12-04 株式会社リコー 立体造形物及びその製造方法
US10226103B2 (en) 2015-01-05 2019-03-12 Markforged, Inc. Footwear fabrication by composite filament 3D printing
FR3031471A1 (fr) 2015-01-09 2016-07-15 Daher Aerospace Procede pour la fabrication d’un piece composite complexe, notamment a matrice thermoplastique et piece obtenue par un tel procede
KR101766605B1 (ko) * 2015-01-15 2017-08-08 무토 고교 가부시키가이샤 3차원 조형 장치와, 그의 제어 방법 및 그의 조형물
WO2016122625A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Generating slicing data from a tree data structure
EP3253545B1 (en) 2015-02-02 2023-07-19 Massivit 3D Printing Technologies Ltd. A curing system for printing of 3d objects
US20160263823A1 (en) 2015-03-09 2016-09-15 Frederick Matthew Espiau 3d printed radio frequency absorber
US20160271876A1 (en) 2015-03-22 2016-09-22 Robert Bruce Lower Apparatus and method of embedding cable in 3D printed objects
US11141901B2 (en) 2015-03-31 2021-10-12 Kyoraku Co., Ltd. Molded resin strand, method for modeling three-dimensional object, and method for manufacturing molded resin strand
US10906244B2 (en) 2015-04-02 2021-02-02 Xerox Corporation Ultrasonic removal methods of three-dimensionally printed parts
WO2016196382A1 (en) 2015-06-01 2016-12-08 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional objects formed using the same
DE102015109855A1 (de) 2015-06-19 2016-12-22 Airbus Operations Gmbh Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere länglichen Profilen aus bandförmigen, vorimprägnierten Fasern (Prepreg)
US20170007359A1 (en) 2015-07-07 2017-01-12 Align Technology, Inc. Direct fabrication of orthodontic appliances with variable properties
WO2017006178A1 (en) 2015-07-07 2017-01-12 Align Technology, Inc. Systems, apparatuses and methods for substance delivery from dental appliances and for ornamental designs on dental appliances
US10959810B2 (en) 2015-07-07 2021-03-30 Align Technology, Inc. Direct fabrication of aligners for palate expansion and other applications
US11419710B2 (en) 2015-07-07 2022-08-23 Align Technology, Inc. Systems, apparatuses and methods for substance delivery from dental appliance
US11642194B2 (en) 2015-07-07 2023-05-09 Align Technology, Inc. Multi-material aligners
US11045282B2 (en) 2015-07-07 2021-06-29 Align Technology, Inc. Direct fabrication of aligners with interproximal force coupling
US10492888B2 (en) 2015-07-07 2019-12-03 Align Technology, Inc. Dental materials using thermoset polymers
EP3319800A4 (en) 2015-07-09 2019-04-24 Something3d Ltd. METHOD AND DEVICE FOR THREE-DIMENSIONAL PRINTING
US9944016B2 (en) 2015-07-17 2018-04-17 Lawrence Livermore National Security, Llc High performance, rapid thermal/UV curing epoxy resin for additive manufacturing of short and continuous carbon fiber epoxy composites
US20170015060A1 (en) 2015-07-17 2017-01-19 Lawrence Livermore National Security, Llc Additive manufacturing continuous filament carbon fiber epoxy composites
US9926796B2 (en) 2015-07-28 2018-03-27 General Electric Company Ply, method for manufacturing ply, and method for manufacturing article with ply
US10279580B2 (en) 2015-07-31 2019-05-07 The Boeing Company Method for additively manufacturing composite parts
US10232570B2 (en) 2015-07-31 2019-03-19 The Boeing Company Systems for additively manufacturing composite parts
US10195784B2 (en) 2015-07-31 2019-02-05 The Boeing Company Systems for additively manufacturing composite parts
US10343330B2 (en) 2015-07-31 2019-07-09 The Boeing Company Systems for additively manufacturing composite parts
US10343355B2 (en) 2015-07-31 2019-07-09 The Boeing Company Systems for additively manufacturing composite parts
US10232550B2 (en) 2015-07-31 2019-03-19 The Boeing Company Systems for additively manufacturing composite parts
US10201941B2 (en) 2015-07-31 2019-02-12 The Boeing Company Systems for additively manufacturing composite parts
US10582619B2 (en) 2015-08-24 2020-03-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Apparatus for wire handling and embedding on and within 3D printed parts
US10464268B2 (en) 2015-08-25 2019-11-05 The Boeing Company Composite feedstock strips for additive manufacturing and methods of forming thereof
US10357924B2 (en) 2015-08-25 2019-07-23 The Boeing Company Composite feedstock strips for additive manufacturing and methods of forming thereof
WO2017035313A1 (en) 2015-08-25 2017-03-02 University Of South Carolina Integrated robotic 3d printing system for printing of fiber reinforced parts
US10336056B2 (en) 2015-08-31 2019-07-02 Colorado School Of Mines Hybrid additive manufacturing method
GB201516943D0 (en) 2015-09-24 2015-11-11 Victrex Mfg Ltd Polymeric materials
US10207426B2 (en) 2015-10-14 2019-02-19 Northrop Grumman Systems Corporation Continuous fiber filament for fused deposition modeling (FDM) additive manufactured (AM) structures
US11097440B2 (en) 2015-11-05 2021-08-24 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Cutting mechanism for carbon nanotube yarns, tapes, sheets and polymer composites thereof
US10513080B2 (en) 2015-11-06 2019-12-24 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Method for the free form fabrication of articles out of electrically conductive filaments using localized heating
US10500836B2 (en) 2015-11-06 2019-12-10 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Adhesion test station in an extrusion apparatus and methods for using the same
US10894353B2 (en) 2015-11-09 2021-01-19 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Devices and methods for additive manufacturing using flexible filaments
US9889606B2 (en) 2015-11-09 2018-02-13 Nike, Inc. Tack and drag printing
EP3168034A1 (de) 2015-11-12 2017-05-17 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur additiven fertigung eines bauteils
US10201940B2 (en) * 2015-11-12 2019-02-12 The Boeing Company Apparatus and method to predetermine a mechanical property of a three-dimensional object built by additive manufacturing
ITUB20155642A1 (it) 2015-11-17 2017-05-17 Milano Politecnico Apparecchiatura e metodo per la stampa tridimensionale di materiali compositi a fibra continua
EP3170648B1 (de) * 2015-11-17 2021-05-19 Additive Works GmbH Additives herstellungsverfahren und verfahren zur ansteuerung einer vorrichtung zur additiven herstellung eines dreidimensionalen bauteils
US11691333B2 (en) 2015-11-17 2023-07-04 Zephyros, Inc. Additive manufacturing materials system
US10150262B2 (en) 2015-11-20 2018-12-11 The Boeing Company System and method for cutting material in continuous fiber reinforced additive manufacturing
US20170151728A1 (en) 2015-11-30 2017-06-01 Ut-Battelle, Llc Machine and a Method for Additive Manufacturing with Continuous Fiber Reinforcements
US10625466B2 (en) 2015-12-08 2020-04-21 Xerox Corporation Extrusion printheads for three-dimensional object printers
US10335991B2 (en) 2015-12-08 2019-07-02 Xerox Corporation System and method for operation of multi-nozzle extrusion printheads in three-dimensional object printers
US10173410B2 (en) 2015-12-08 2019-01-08 Northrop Grumman Systems Corporation Device and method for 3D printing with long-fiber reinforcement
US10456968B2 (en) 2015-12-08 2019-10-29 Xerox Corporation Three-dimensional object printer with multi-nozzle extruders and dispensers for multi-nozzle extruders and printheads
US10696034B2 (en) 2015-12-11 2020-06-30 Massachusetts Institute Of Technology Systems, devices, and methods for deposition-based three-dimensional printing
DE102015122647A1 (de) 2015-12-22 2017-06-22 Arburg Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes mit einer Faserzuführeinrichtung
US10369742B2 (en) 2015-12-28 2019-08-06 Southwest Research Institute Reinforcement system for additive manufacturing, devices and methods using the same
EP3402653B1 (en) 2016-01-12 2023-03-08 Markforged, Inc. Embedding 3d printed fiber reinforcement in molded articles
KR101755015B1 (ko) 2016-01-14 2017-07-06 주식회사 키스타 헤드 유닛의 이동과, 형성 가능한 플라스틱 재료의 텐션 및 온도를 제어하는 트랜스포머
KR101785703B1 (ko) 2016-01-14 2017-10-17 주식회사 키스타 형성 가능한 플라스틱 재료로 이루어진 소재의 토출을 제어하는 헤드 유닛 및 헤드 서플라이 유닛
KR101826970B1 (ko) 2016-01-14 2018-02-07 주식회사 키스타 형성 가능한 플라스틱 재료로 이루어진 소재를 공급하는 소재 공급 장치 및 이를 포함하는 3d 입체물 제조 로봇
AU2017208085B2 (en) 2016-01-15 2019-09-12 Markforged, Inc. Continuous and random reinforcement in a 3D printed part
JP6251925B2 (ja) 2016-01-22 2017-12-27 国立大学法人岐阜大学 立体構造物の製造方法および３ｄプリンタ用フィラメント
JP6602678B2 (ja) 2016-01-22 2019-11-06 国立大学法人岐阜大学 立体構造物の製造方法
AU2017212147B2 (en) * 2016-01-25 2021-12-09 3Dmorphic Pty Ltd Method and system for designing and fabricating a customised device
CN109070447A (zh) 2016-02-11 2018-12-21 马丁·库斯特 用于三维打印机的可移动的打印装置
WO2017142867A1 (en) 2016-02-15 2017-08-24 Georgia-Pacific Chemicals Llc Extrusion additive manufacturing of pellets or filaments of thermosetting resins
US10489525B2 (en) * 2016-02-17 2019-11-26 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Systems and methods for composite thermal interface material microstructure property prediction
WO2017150186A1 (ja) 2016-02-29 2017-09-08 学校法人日本大学 ３次元プリンティング装置及び３次元プリンティング方法
EP3426474B1 (en) 2016-03-10 2023-10-25 Mantis Composites Inc. Additive manufacturing of composites
EP3219474B1 (en) 2016-03-16 2019-05-08 Airbus Operations GmbH Method and device for 3d-printing a fiber reinforced composite component by tape-laying
US10052813B2 (en) 2016-03-28 2018-08-21 Arevo, Inc. Method for additive manufacturing using filament shaping
US10234342B2 (en) 2016-04-04 2019-03-19 Xerox Corporation 3D printed conductive compositions anticipating or indicating structural compromise
WO2018022054A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Carestream Health, Inc. Method and system for dentition mesh braces removal
IL247245B (en) * 2016-08-11 2019-01-31 Technion Res & Dev Foundation Systems and methods for printing 3D models
US11029658B2 (en) * 2016-09-06 2021-06-08 Continuous Composites Inc. Systems and methods for controlling additive manufacturing
US20180104912A1 (en) 2016-10-18 2018-04-19 Autodesk, Inc. Systems and methods of cellular-hull infill structure generation for additive manufacturing
US10556418B2 (en) 2017-02-14 2020-02-11 Autodesk, Inc. Systems and methods of open-cell internal structure and closed-cell internal structure generation for additive manufacturing
US10317881B2 (en) * 2017-03-01 2019-06-11 General Electric Company Parallelized CAD using multi laser additive printing
DE102017104738B3 (de) * 2017-03-07 2018-06-14 RUHR-UNIVERSITäT BOCHUM Verfahren zur additiven Fertigung eines dreidimensionalen Gegenstandes
JP6821017B2 (ja) * 2017-05-08 2021-01-27 武藤工業株式会社 三次元造形装置、及びその制御方法、並びにその造形物
WO2018227302A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 The Royal Institution For The Advancement Of Learning/Mcgill University Lattice metamaterial having programed thermal expansion
US11543800B2 (en) * 2017-07-13 2023-01-03 Stratasys Ltd. Method of printing a 3D model from point cloud data
WO2019036573A1 (en) * 2017-08-18 2019-02-21 Siemens Energy, Inc. ADDITIVE MANUFACTURING SYSTEM
EP3502931B1 (en) * 2017-12-24 2023-03-15 Dassault Systèmes Designing a part by topology optimization
EP3549746A1 (en) * 2018-04-06 2019-10-09 Bond high performance 3D technology B.V. Generating adapted control instructions for a 3d printing process
WO2019245529A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Determining object model types
US11084273B2 (en) 2018-07-17 2021-08-10 Arevo, Inc. Generating tool paths to preserve filament continuity in additive manufacturing
US10732521B2 (en) * 2018-08-07 2020-08-04 3DFortify, Inc. Systems and methods for alignment of anisotropic inclusions in additive manufacturing processes
US20200156323A1 (en) 2018-11-20 2020-05-21 Arevo, Inc. Systems and methods for optimization of design and tool paths for additive manufacturing
US20220143917A1 (en) * 2019-04-30 2022-05-12 Carbon, Inc. Mass customization in additive manufacturing
US11009853B2 (en) * 2019-07-29 2021-05-18 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Method of tool path generation for additive manufacturing with vector distribution
US11042671B1 (en) * 2020-07-13 2021-06-22 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Methods of using vector fields and texture maps as inputs to design and manufacture composite objects with tunable properties

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