KR20230037005A - 고해상도의 네거티브 3d 프린팅 기계를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

고해상도의 네거티브 3d 프린팅 기계를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20230037005A
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지브 길란
마이클 제노우
가이 네셔
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아이오 테크 그룹 엘티디.
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Abstract

액체 중합성 재료로부터 고체 3-차원 물체를 고해상도로 제작하는 방법 및 장치가 설명된다. 재료(202)는 비-디지털 방식으로 필름(204)에 코팅되고 과잉 재료는 레이저에 의해서 디지털 방식으로 제거되어 프린팅될 층의 네거티브 이미지를 남기며, 그런 다음 이미지는 제작될 물체(220)의 기존 부분과 결합되어 비-디지털 UV 경화 광원에 노출된다. 디지털화의 유일한 부분이 재료 제거이고 이러한 부분이 레이저에 의해서 수행되기 때문에, 프린팅 속도와 제작 공정의 견고성은 종래의 적층 또는 3D 제작 기술보다 상당히 개선된다.

Description

고해상도의 네거티브 3D 프린팅 기계를 위한 시스템 및 방법
관련 출원
본 출원은 2020년 5월 11일자로 출원된 미국 가 출원 번호 62/704,446 호에 대한 우선권을 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 고해상도에서 액체 중합성 재료로부터 고체 3차원 물체를 제작하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 적층 또는 3 차원 제작 기술에서, 3 차원 물체의 구성은 층별 방식(layer-by-layer manner)으로 수행된다. 가시광선이나 자외선 조사에 의해 광-경화성 수지의 응고를 통해 층 형성이 수행된다. 2 가지 기술이 공지되어 있으며: 하나는 성장하는 물체의 상단 표면에 새로운 층이 형성되고; 다른 하나는 성장하는 물체의 하단 표면에 새로운 층이 형성되는 것이다.
성장하는 물체의 상단 표면에 새로운 층이 형성되면, 각각의 조사 단계 후에 구축 중인 물체는 수지 "풀(pool)"로 하강되고, 새로운 수지 층은 상단에 코팅되고, 새로운 조사 단계가 발생한다. 그러한 기술의 예는 Hull의 미국 특허 제 5,236,637 호에 주어진다. 그러한 "하향식(top down)" 기술의 단점은 성장하는 물체를 액체 수지의 깊은 풀에 담그고 물체의 다음 층이 형성되기 전에 액체 수지의 정밀한 덧층(overlayer)을 재구성해야 한다는 점이다.
성장하는 물체의 하단에 새로운 층이 형성되면, 각각의 조사 단계 후에 구축 중인 물체는 제작 웰(well)의 하단 플레이트로부터 분리되어야 한다. 그러한 기술의 예는 Hull의 미국 특허 제 5,236,637 호에 주어진다. 그러한 "상향식(bottom up)" 기술은 상대적으로 얕은 웰이나 풀에서 물체를 들어올리는 대신에 물체가 내부에 잠기는 깊은 웰의 필요성을 제거할 가능성이 있지만, 상업적으로 구현된 그러한 "상향식" 제작 기술의 문제점은 물리적 및 화학적 상호작용으로 인해 하단 플레이트로부터 응고 층을 분리할 때 극도의 주의를 기울여야 하고 추가적인 기계적 요소를 사용해야 한다는 점이다. 예를 들어, 미국 특허 제 7,438,846 호에서 탄성 분리 층은 하단 구성 평면에서 응고된 재료의 "비파괴" 분리를 달성하는데 사용된다. 다른 접근법은 예를 들어, 미국 특허 제 9,636,873 호에 도시된 바와 같은 슬라이딩 빌드 플레이트(sliding build plate)를 사용한다. 그러한 접근법은 장치를 복잡하게 만들고, 방법을 느리게 하고, 제품을 잠재적으로 왜곡시킬 수 있는 기계식 단계를 도입한다.
미국 특허 제 7,892,474 호에서 "하향식" 기술과 관련하여 3차원 물체를 제조하기 위한 연속 공정이 어느 정도 제안되었으며, 현재까지 가장 양호한 접근법은 WO 2014/126837 호에 의해 제시되었다. 거기에서, 동일한 중합성 액체의 제 1 및 제 2 층 또는 영역 사이의 계면이 형성된다. 제 1 층 또는 영역(때때로 "사각 영역(dead zone)"으로도 지칭됨)은 중합 억제제를 (적어도 중합 억제량으로)함유하고; 제 2 층 또는 영역에서 중합이 더 이상 실질적으로 억제되지 않는 지점까지 억제제가 소비된다(아니면 그 내부에 통합되거나 침투되지 않는다). 제 1 및 제 2 영역은 서로 사이에 엄격한 계면을 형성하지 않지만, 상들이 서로 섞일 수 있기 때문에 예리한 계면과 반대로 이들 사이에 계면을 형성하는 것으로 설명될 수도 있는 조성의 구배가 있으며, 그 사이(그리고 또한 제작되는 3 차원 물체와 중합성 액체가 그를 통해 조사되는 구축 표면 사이) 중합의 (부분적으로 또는 완전히 겹치는)구배를 추가로 생성한다.
유망하지만, 이러한 기술은 여러 제한사항을 가진다. 첫째, 이는 한 번에 하나의 재료 제형에만 사용될 수 있어서, 이러한 기술로 제조될 수 있는 물품의 물리적 특성을 극단적으로 제한한다. 둘째, 제조 속도는 사용된 억제제, 액상의 점도, 및 UV 광원 전력에 의해 제한된다. 또한, 물품은 여전히 수지 욕(bath)에 잠겨 있으며 잔여물을 제거하기 위해서 공정의 종료 시 세척될 필요가 있다.
현재의 첨가제 또는 3 차원("3D") 제작 기술에 대한 전술한 한계를 감안할 때, 본 발명은 제작되는 물품의 다음 층을 고해상도로 필름에 생성하고, 형성된 물품의 다음 층을 제조하기 위해서 필름과 물품의 이전에 형성된 부분 사이의 접촉 동안 해당 광원에 노출시킴으로써 3차원 물품을 제조하는 훨씬 더 빠른 방법을 제공한다. 이는 연속적인 시퀀스 제조 공정이기 때문에, 다른 기술의 공정에 비해서 물체 형성 속도와 그의 다양성이 개선된다. 여러 재료는 각각의 층에 도입될 수 있으며 제조 공정의 종료 시에 세척의 필요성이 없다.
일 구체예에서, 폐기물을 줄이고 제작 속도를 향상시키는 3D 프린팅을 위한 새로운 방법이 제공된다. 재료는 비-디지털 방식으로 필름에 코팅되고, 과잉 재료는 레이저에 의해 디지털 방식으로 제거되며, 그런 다음 전체 이미지가 제작되는 물체의 기존 부분(본 명세서에서 "샘플"로도 지칭됨)과 결합되고 비-디지털 UV 경화 광원에 노출된다. 디지털화의 유일한 부분이 재료 제거이고 이러한 부분이 레이저로 수행되기 때문에, 프린팅 속도와 제작 공정의 견고성이 종래의 적층 또는 3D 제작 기술보다 크게 개선된다.
본 접근법에 가장 적절한 재료 중에는 재료 분사 유닛과 샘플 구축 유닛 사이에서 이동하지 않는 고점도 재료가 있으나, 재료 점도가 감소함에 따라서 제조 중인 샘플의 최종 해상도가 또한 감소된다는 점을 고려하여 임의의 재료가 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 구성된 네거티브 3D 프린팅 시스템의 일 구체예는 필름 및 롤러를 기반으로 하는 코팅 시스템, 재료 재사용 유닛의 상단에 위치되는 레이저 분사 시스템, 및 UV 경화 중에 필름이 샘플과 접촉하는 샘플 구축 유닛을 포함한다. 다른 선택적인 유닛은 기계적, 화학적 또는 광학적(예를 들어, 레이저) 수단, 또는 이들 접근법의 조합을 사용하여 작동할 수 있는 샘플 방출 유닛이다.
코팅 시스템은 임의의 여러 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 일 구체예에서 코팅 시스템은 코팅된 필름이 2 개의 롤러 사이를 통과하는 필름 형성 유닛을 갖춘 주입기를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 다른 코팅 접근법은 전통적인 스크린 프린팅, 디스펜서 유닛 프린팅, 마이크로 그라비아 코팅(micro gravure coating), 슬롯 다이 코팅, 잉크젯 프린팅 또는 롤러 코팅을 포함한다.
코팅은 제어된 환경에서, 예를 들어 용매의 증발 또는 산화를 방지하고 나중에 재사용을 위해 재료 낭비를 최소화하도록 수행될 수 있으며, 몇몇 구체예에서 필름에 코팅되는 재료가 사이클 당 이전에 사용되지 않은 부분에 소량의 재료를 추가하는 재사용 유닛을 통해 통과하는 폐쇄 루프에서 구현될 수 있다.
코팅 시스템은 몇몇 경우에 다중 재료 3D 프린팅을 지원할 수 있다.
네거티브 디지털 레이저 분사 시스템은 필름 표면으로부터 재료의 네거티브 이미지를 분사하는데 충분한 에너지를 갖는 펄스 레이저를 포함할 수 있다. 그러한 목적으로 사용될 수 있는 가능한 레이저 중에는 적외선(IR) 레이저, 자외선(UV) 레이저, 이산화탄소(CO2) 레이저 등이 있다.
재료를 전사하는데 사용되는 필름은 투명 필름이어야 하며, 필름에 코팅이 있거나 없이, 사용되는 레이저의 파장에 대해 적어도 하나는 투명(또는 거의 투명)하다. 사용될 수 있는 투명 필름의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 이축 지향 폴리프로필렌(BOPP), 폴리이미드(PI) 등이다.
필름의 코팅은 필름으로부터 재료 재사용 시스템으로 재료의 분사를 향상시키는데 사용된다. 이를 위해서, 레이저 네거티브 분사 시스템에 노출되면 레이저 파장에서 흡착(adsorb)하고 디지털 방식으로 투명한 영역을 생성하는 첨가제(additives)를 갖는 금속 또는 다른 폴리머 코팅이 사용될 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 시스템으로 3D 프린팅에 사용될 수 있는 재료 포트폴리오는 매우 광범위하고 가능한 모든 재료의 상세한 목록은 비실용적이다. 예로서, 가능한 재료는 UV 경화된 단량체 및 중합체, 비스코스(viscose) 또는 감광 재료, 아크릴레이트, 에폭시, 우레탄, 접착제, 페이스트 등을 갖는 UV/가시광선 경화된 재료 제형, 및 세라믹, 금속, 유기 첨가제, 섬유 강화제 등과 같은 첨가제 또는 UV 경화 왁스를 갖는 UV 경화된 단량체 및 중합체일 수 있다.
시스템은 빛에 의해 경화되거나 부분적으로 경화되는 저점도 또는 고점도 재료에 사용될 수 있으며 세라믹과 금속 페이스트, 솔더 페이스트(solder paste)(에폭시-계 또는 우레탄-계)와 같은 열에 의해 경화되는 재료 또는 UV 경화 단부가 있거나 없는 실리콘 계열 재료에도 사용될 수 있다. 반응은 빛, 열 또는 다른 촉매(Pt, OH 등), 또는 이들 메커니즘의 조합에 의해 진행될 수 있다.
시스템은 고감도 재료 3D 프린팅, 예를 들어 생체 적합성 재료의 3D 프린팅에도 사용될 수 있다. 또한 실온 또는 (몇몇 조정으로)상승된 온도에서 열가소성 재료의 3D 프린팅에도 사용될 수 있다.
시스템의 구체예에 사용되는 경화 시스템은 디지털 공정이 아니므로 경계 범위의 경화 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, UV 또는 가시광선 경화 시스템은 IR 또는 다른 열 경화 시스템으로서(후-처리로서) 사용될 수 있다. 경화 반응을 위해 화학적 잠재성(latent) 촉매를 사용하는 것도 가능하다.
일 예로서, 기본 UV 제형은 아크릴레이트, 에폭시, 우레탄과 같은 단량체 및 중합체, 그리고 감광 개시제(light sensitive initiators) 또는/및 공-개시제(co-initiators) 또는 감광제(sensitizers), 예컨대 아세토페논, 티오크산톤, 포스핀 옥사이드, 요오도늄 및 설포늄 염 등을 사용할 수 있다.
샘플 방출 시스템의 구성은 필름의 화학적 성질에 따라 달라질 수 있고, 경화 후 상단 표면의 일부 레이저 제거 또는 클리닝을 포함할 수 있고/있거나 기계적 시스템일 수 있다. 여러 접근 방식 중 하나, 예를 들어 (예를 들어, 샘플에서 작은 각도로 필름을 이동함으로써)Y-축을 향해 낮은 각도 방출(low angle release)를 제공하는 시스템, 또는 하나는 프레임(필름 고정)용이고 다른 하나는 샘플용인 2 개의 Z-축을 제공하는 시스템, 또는 음향 진동을 제공하여 샘플로부터 필름을 분리(release)하는 시스템이 사용될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 구체예는 아래에서 상세히 설명된다.
본 발명은 첨부 도면들의 도면에 제한이 아닌 예로서 예시된다.
도 1은 필름을 재료로 코팅하고, 과잉 재료를 회수 시스템으로 제거한 다음, 샘플과 접촉하는 동안 코팅된 필름을 비-디지털 경화 시스템(UV 또는 열 기반)에 노출시킴으로써, 폐기물을 줄이고 지지 재료의 필요성을 제거한 본 발명의 구체예를 개략적인 형태로 예시한다.
도 2는 코팅 공정, 재료 회수 유닛을 사용한 네거티브 프린팅, 및 샘플과의 접촉 동안 경화를 강조하고 선택적인 샘플 해제 유닛도 도시된, 본 발명의 일 구체예에 따라 구성된 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 3a 내지 도 3m은 선택적인 초기 경화(도 3d), 샘플 접촉(도 3e 내지 도 3f), 경화(도 3g), 해제 공정(도 3h 내지 도 3j), 샘플 표면 세척(도 3k), 전체 결과 및 구조물(도 3l 내지 도 3m)을 갖춘 재료의 네거티브 분사(도 3a 내지 도 3c)를 포함하는 본 발명의 구체예에 따른 공정의 양태를 예시한다.
도 4는 필름 상에 재료를 코팅하고 경화를 위해 UV 광에 노출되는 동안 샘플 접촉을 향해 레이저 분사 유닛을 통해 필름을 이동시키기 위한 릴 및 롤러를 갖춘 본 발명에 따라 구성된 시스템의 예를 예시한다.
도 5는 여러 층이 프린팅된 도 4에 도시된 시스템의 추가 예를 예시한다.
도 6은 층들 사이에 지지 재료를 선택적으로 추가하여 여러 층이 프린팅된, 도 4에 도시된 시스템의 다른 예를 예시한다.
도 7은 여러 층이 프린팅되고 지지 재료의 주입을 위해 구성된 지지 추가 시스템을 포함하는, 도 4에 도시된 시스템의 또 다른 예를 예시한다.
도 8a 및 도 8b는 샘플과 접촉하기 전(도 8a) 및 후(도 8b) 모두에서 프린팅 동안 다중 재료가 사용되는 본 발명의 구체예의 양태를 예시한다.
도 9a 및 도 9b는 경화(도 9a) 및 샘플 방출(도 9b) 공정 동안 샘플 왜곡을 방지하기 위해서 프린팅이 점착 방지 호일을 사용하는 본 발명의 구체예의 양태를 예시한다.
도 10은 신속하고 정확한 샘플 구축을 가능하게 하는 기계식 방출 시스템을 사용하는 것을 프린팅이 포함하는 본 발명의 구체예의 양태를 예시한다.
도 11은 샘플 구축 동안 과잉 재료의 낭비를 줄이기 위해서 재료 회수 시스템을 사용하는 것을 프린팅이 포함하는 본 발명의 구체예의 양태를 예시한다.
본 발명은 고해상도에서 액체 중합성 재료로부터 고체 3D 물체를 제작하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 구체예에서, 본 발명에 따라 구성된 시스템은 고해상도에서 중합성 액체에 의한 초기 코팅된 필름의 네거티브 이미지의 레이저 분사, 및 샘플의 다음 층을 제조하기 위해서 필름과 샘플 사이의 접촉 동안 대응하는 광원에 이미지의 노출을 사용한다. 이는 연속적인 시퀀스 제조 공정이기 때문에, 3D 물체 형성 속도와 그의 다양성이 종래의 3D 프린팅 공정보다 개선된다. 그러나 본 발명을 상세히 설명하기 전에, 개요를 제시하는 것이 도움이 된다. 도 1은 재료(10)로 필름을 코팅하고, 회수 시스템(12)으로 과잉 재료를 제거하고, 샘플(14)과 접촉하는 동안 코팅된 필름을 비-디지털 경화 시스템(UV 또는 열 기반)에 노출시키는 본 발명에 따라 구성된 시스템(100)의 여러 구성요소를 예시하는 그러한 개요를 제공한다.
원하는 이미지의 네거티브 사진(picture)으로 작업함으로써, 본 발명의 여러 중요한 주요 특징이 드러나는데, 특징 중 첫째는 코팅 공정에서 발생하는 임의의 과잉 재료가 재사용될 수 있고 샘플 구축 공정 중에 상당한 폐기물이 생성되지 않는다. 둘째는 (아래에 논의된 바와 같이 지지 재료의 사용은 선택 사항으로 남아 있지만) 지지 재료의 필요성이 제거된다. 네거티브 사진은 경화 및 접촉 중에 필름의 상단 쪽으로부터 필름에 의해 지지됨으로써, 대부분의 경우 지지(supporting) 재료의 필요성이 제거된다. 추가 지지가 필요하거나 유리할 수 있는 몇몇 구조가 있으므로, 본 발명은 그러한 선택을 수용한다. 셋째, 본 발명에 따라 구성된 시스템은 분사 및 구축이 2 개의 상이한 영역에서 일어나고 이들 공정이 동시에 수행될 수 있기 때문에 매우 높은 속도로 프린팅할 수 있는 능력을 가진다. 프린팅 속도에 대한 주요 제약은 경화 공정 또는 네거티브 프린팅 시간이지만, 이들 개별 공정의 타이밍은 추가되지 않으며, 이는 전체 프린팅 속도가 경화 시간과 네거티브 프린팅 시간의 추가적 조합에 의해 제한되지 않음을 의미한다. 또한 경화 공정이 디지털 방식이 아니기 때문에, 종래의 3D 프린팅 공정보다 경화에 사용되는 UV 광원에 대한 제한이 더 적다.
네거티브 프린팅 유닛은 필름 표면으로부터 회수 유닛으로 재료의 네거티브 이미지를 분사하는데 충분한 에너지를 갖는 펄스 레이저를 갖춘 레이저 보조 용착(depostion)/레이저 분배(dispensing) 시스템일 수 있다. 레이저는 UV, IR, CO2 또는 임의의 다른 레이저일 수 있다.
프린팅 유닛이 레이저 보조 용착/레이저 분배 시스템이면, 균일하게 코팅된 기판은 시스템의 견고성(robustness)에 중요한 역할을 한다. 따라서 프린팅 유닛 전에 추가 코팅 시스템이 추가된다. 이러한 코팅 시스템은 마이크로 그라비아(micro gravure) 또는 슬롯 다이 코터(slot die coater) 또는 롤러 코팅 시스템을 기반으로 하는 코팅 시스템과 같은 전통적인 코팅 시스템일 수 있다. 이는 스크린 프린팅 기반 코팅 시스템, 디스펜서 또는 잉크젯 시스템일 수도 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 코팅 시스템은 도 4에 도시된 바와 같은 주입기 및 갭 시스템을 기반으로 할 수 있다. 그러한 시스템(400)에서, 재료(402)는 주입기(404)로부터 기판(406)으로 (예를 들어, 주입기로부터 기판으로 재료를 구동하는 공기 또는 기계식 펌프에 의해)분배되고 코팅된 기판(408)은 잘 정의된 갭(410)을 향해 그리고 이를 통해 (예를 들어, 모터-구동 롤러 또는 다른 작동기에 의해)이동된다. 갭은 도 4에 도시된 바와 같이 블레이드 또는 다른 종류의 배리어(barrier) 또는 서로 가깝게 이격된 두 개의 실린더(예를 들어, 롤러)에 의해 정의될 수 있다.
갭(410)을 통과한 후, 재료의 균일한 층(412)이 기판에 형성되고 레이저 보조 용착/레이저 분배 시스템(414)은 코팅된 기판으로부터 재료 회수 시스템으로 재료를 분사할 수 있다. 레이저 보조 용착/레이저 분배 시스템(414)으로부터, 코팅된 기판(416)은 경화 스테이션(418)으로 통과되고, 여기서 UV 광 및/또는 열의 존재하에서 수용 기판(420)과 접촉하게 됨으로써, 제작되는 물품의 새로운 층을 위해서 재료가 경화된다.
본 발명의 다른 구체예에서, 코팅 시스템은 스크린-프린팅 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 프린팅된 기판은 잘 정의된 구멍이 있는 필름의 스크린 또는 스텐실(stencil)에 코팅되고, 블레이드 또는 스퀴지(squeegee)를 사용하여 재료가 연성 또는 강성 결합으로 기판으로 전사된다. 대안적으로, 코팅 시스템은 캐리어 기판에 재료를 프린팅하기 위한 디스펜서 또는 잉크젯 헤드를 포함할 수 있다. 또는 코팅 시스템은 기판을 매우 균일한 재료 층으로 코팅하는 그라비아 또는 마이크로-그라비아 시스템일 수 있다. 본 발명의 또 다른 구체예에서, 코팅 시스템은 기판을 매우 균일한 재료 층으로 코팅하는 슬롯-다이 시스템일 수 있다. 또는 코팅 시스템은 기판을 매우 균일한 재료 층으로 코팅하는 롤러 코팅 시스템일 수 있다.
본 발명의 임의의 이들 및/또는 다른 구체예에서, 코팅 시스템은 제어된 환경(온도, 압력 등)이 있는 폐쇄 셀 내부에 배치되어 프린팅된 재료로부터 용매의 증발을 방지하거나 재료 산화를 방지하여 재료의 포트 수명(pot life)을 연장하는데 도움이 될 수 있다.
본 발명의 몇몇 구체예에서, 코팅 시스템은 하나 이상의 재료를 함유한다. 이는 제어된 순서로 중간 기판(예를 들어, 도 4의 기판(406)과 같은 필름)에 복수의 재료를 프린팅할 가능성을 만들어, 최종 기판(예를 들어, 도 4의 수용 기판(420))에 하나 초과의 재료를 프린팅하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 일 구체예에서, 코팅 시스템의 중간 기판은 제어된 방식으로 (중간 기판에 재료를 도포하는 지점(standpoint)으로부터) 전후로 병진 운동할 수 있는 한편, 코터 롤러들 사이의 갭을 개방하여, 롤러 오염 없이 중간 기판의 동일한 영역을 프린팅된 재료로 여러 번 재코팅할 가능성을 만든다. 그러한 공정은 또한, 초기 프린팅 공정 중에서 소비되는 중간 기판의 양을 감소(또는 제거)하여 낭비를 방지한다.
몇몇 구체예에서, 중간 기판에 코팅된 현재의 균일한 재료 층이 프린팅 유닛에서 프린팅에 의해 (완전히 또는 부분적으로)소모된 후에, 중간 기판은 재코팅을 위해 코팅 시스템으로 루프 백(loop back)하거나 다음 프린팅 공정을 위해서 새로운 균일 코팅 층을 도포하기 위한 코팅 시스템으로 다시 병진 운동할 수 있다.
프린팅에 사용된 필름(또는 다른 중간 기판)은 금속(또는 기타) 코팅이 있거나 없는 레이저 파장에서 투명한 기판일 수 있다. 그러한 필름(기판)의 예는 PET, BOPP, PI 등이 있다. 필름은 레이저 파장에서 흡착하고 레이저 네거티브 분사 시스템에 노출되어 디지털 방식으로 투명한 영역을 생성하는 첨가제(들)로 폴리머 코팅 또는 금속으로 코팅될 수 있다.
본 발명에 따라 구성된 시스템에서 사용될 수 있는 프린팅용 재료 중에는 임의의 액체 또는 페이스트 재료가 있다. 그러나, 본 시스템의 이점은 다른 방법에 의해서 고해상도로 적절히 프린팅될 수 없는 고점도 재료가 사용될 때 주로 제공된다. 예를 들어, UV/가시광선-경화 재료 제형(formulations) 및 UV-경화 단량체 그리고 점성 또는 감수성 재료의 중합체는 본 발명에 따라 구성된 시스템을 사용하여 프린팅될 수 있다. 본 발명에 따라 구성된 시스템으로 프린팅될 수 있는 다른 재료는 아크릴레이트, 에폭시, 우레탄, 접착제, 페이스트(paste) 및 UV 경화 또는 열 경화를 사용하는 잉크이다. 본 발명에 따라 구성된 시스템으로 프린팅될 수 있는 또 다른 재료는 UV 경화된 단량체(monomer) 및 세라믹, 금속, 유기 첨가제, 섬유 강화제(fiber reinforcement) 등과 같은 첨가제를 갖춘 중합체이다. 또한, 반응이 (실온 또는 환경 온도의 조정과 함께 상승된 온도에서)열 또는 다른 촉매(Pt, OH 등), 세라믹과 금속 페이스트, 솔더 페이스트, 생체 적합성 재료, 및 열가소성 재료에 의해 개시되는, UV 경화 왁스, 빛에 의해 경화되거나 심지어 부분적으로 경화되는 저점도 또는 고점도 재료, 에폭시 기반, 우레탄 기반 또는 UV 경화 가능한 단부가 있거나 없는 실리콘 계열 재료와 같은 재료가 본 발명에 따라 구성된 시스템으로 모두 프린팅될 수 있다. 가능한 기본 제형 및 메커니즘은 아크릴레이트, 에폭시, 우레탄, 또는 감광성 개시제 또는/및 공-개시제 또는 감광제, 예를 들어 아세토페논, 티오크산톤, 포스핀 옥사이드, 요오도늄(iodonium) 및 설포늄염 등을 갖는 기타 UV 또는 감광 재료의 단량체 및 중합체를 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따라 구성된 시스템(200)을 도시한다. 이러한 시스템에서, 재료(202)는 위에서 논의된 바와 같이, 코팅 시스템(206), 예를 들어 주입기 및 갭 시스템에 의해서 투명 기판(204)에 먼저 분배된다. 재료 코팅된 기판(208)은 네거티브 프린팅 유닛(210)에 제공되어 샘플에 추가될 층의 네거티브 이미지가 과잉 재료(즉, 샘플에 추가되지 않을 코팅된 재료의 해당 부분)를 코팅된 기판으로부터 제거함으로써 생성된다. 예시된 바와 같이, 이러한 과잉 재료는 재료 재사용 시스템(212)에 의해 수집되고 재사용을 위해 코팅 시스템(206)에 다시 제공될 수 있다. 이러한 도면에 도시된 바와 같이, 코팅된 기판의 남아 있는 재료(214)는 샘플(220)과 접촉하는 동안 UV 경화 및/또는 건조가 사용될 수 있는 샘플 구축 유닛(218)으로 가는 도중에 경화 시스템(예를 들어, UV 경화 시스템)(216) 및/또는 이미징 시스템에 제공된다. 재료가 샘플(즉, 수용 기판(222)에 배치되는 제작 중인 물품의 이전에 형성된 부분)과 접촉하는 동안 재료를 경화/건조함으로써, 샘플의 다음 층이 그 위에 직접 프린팅된다. 샘플 방출(release) 시스템(224)은 그 다음 이송 기판(204)으로부터 샘플(220)의 방출을 초래한다.
도 3a 내지 도 3m은 전체 프린팅 공정과 관련된 다양한 단계를 상세히 예시한다. 먼저 도 3a를 참조하면, 네거티브 분사 공정(300)이 예시된다. 재료의 층(302)은 중간 기판(예를 들어, 필름 또는 호일)(304)에 코팅되었다. 레이저(306)는 재료 또는 코팅된 금속 필름의 레이저 흡수 특성을 사용하여 코팅된 기판으로부터 (샘플에 프린팅될 다음 층의)이미지의 네거티브를 분사하는데 사용된다. 분사된(jetted) 재료(308)는 재료 회수 유닛(312)(또는 여러 재료가 사용 중인 경우 유닛들)에 수집(310)되고 재료는 나중에 재사용될 수 있다(도 3a 및 도 3b). 이미지 재료(314)의 세그먼트만이 추가 사용을 위해 필름(304)에 남는다(도 3c).
선택적으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 필름 상의 이미지 재료(314)는 샘플과 접촉하기 전에 저전력 UV 광(316) 또는 온도에 노출될 수 있다. 몇몇 재료(대부분 액체 재료)가 예를 들어, 프린팅 해상도의 심각한 감소를 피하기 위해서 그러한 접촉 이전에 이미지 재료 경계선의 향상된 정의(definition)를 필요로 하기 때문에, 이러한 절차는 재료 이미지(314) 부분의 경계가 잘 정의될 수 있게 한다. 그러한 공정에서, UV 부분 경화 스테이션(318)은 UV 광원(316)로부터의 UV 광(326)이 재료 층(314)에 입사될 작업공간(324)으로 불활성 가스(예를 들어, Ar, CO2, He, Ne 등)(322)를 도입하기 위한 가스 확산 시스템(320)을 포함할 수 있다. 불활성 가스는 하나 이상의 가스 입구(328)로부터 유입되고 확산기(330)를 통해 작업공간(324)을 향하여 유출된다. 가스 압력 균질화기는 시스템 전체에 걸쳐 일정한 압력을 보장하는데 사용될 수 있다.
바람직하게, 중간 기판(304)은 얇은 금속 호일, 예를 들어 20 nm 두께의 Ti 층으로 코팅된다. 금속 호일 층은 존재하는 경우 UV 광(326)의 투과를 실질적으로 감소시켜, 중간 기판(214)과의 접촉 영역 근처의 재료 층(314)의 에지만이 경화되거나 부분적으로 경화되는 것을 보장할 것이다. 예로서, Ti의 20 nm 두께 층은 중간 기판(314)의 보호되지 않은 영역이 투과할 UV 광(326)의 대략 1/10만을 투과시킬 것이다. 예를 들어, 레이저 절제(ablation) 또는 기타 공정에 의해서 금속 호일이 제거된 영역에서, UV 광(326)은 재료 층(314)의 세그먼트의 에지에 입사하여, 이들 에지만이 경화되거나 부분 경화되는 것을 또한 보장할 것이다. 재료 층(314)의 세그먼트의 원치 않는 경화 또는 과-경화를 방지하기 위한 추가 보호장치로서, 가스 확산 시스템(320)은 UV 광(326)이 재료 층(314)의 세그먼트를 향해 반사되지 않도록 비-반사 재료로 만들어질 수 있다.
확산기를 통해 펌핑된 불활성 가스(322)의 존재는 작업공간(324)으로부터 임의의 산소를 제거한다. 이러한 작업공간 영역의 두께는 확산기(330)를 통해 강제될(forced) 때의 가스 압력과 관련이 있다. 산소가 그로부터 퍼지된(purged) 작업 공간의 영역에서 재료 층(314)의 세그먼트가 유지되면, UV 경화 시스템은 UV 광원(316)으로부터의 UV 광(326)에 대한 노출을 통해 이들 세그먼트의 하단 및 에지를 경화시킨다.
도 3e 및 도 3f는 필름(304)(즉, 필름 상의 코팅된 재료(314)의 세그먼트)과 샘플 사이의 접촉 전후 도면을 제공하는 반면에, 도 3g는 샘플의 UV 노출 및 구축(building)을 예시한다. 이러한 단계는 UV 노출 또는 고온 노출(그러한 경우에 Kapton과 같은 코팅된 폴리이미드 필름이 사용될 수 있음)을 사용하여 샘플로의 재료 전사를 실시할 수 있다. 도시된 바와 같이, 필름(304)은 수용 기판(334)이 존재하는 영역으로 이동되고 수용 기판(또는 존재하는 경우 샘플의 기존 층)은 (예를 들어, 수용 기판이 존재하는 상태를 상승시킴으로써)필름 상의 코팅된 재료(314)의 세그먼트와 접촉하게 된다. 그 다음, 코팅된 재료(314)의 세그먼트는 UV 광원(338)으로부터의 UV 광(336)에 대한 노출을 통해 경화된다. 이는 위에서 언급된 것과 동일하거나 상이한 UV 광원일 수 있다. UV 광(336)(및/또는 열)에 대한 노출은 코팅된 재료의 세그먼트를 경화시켜 샘플(즉, 제작 중인 물체)의 새로운 층(340)의 세그먼트를 형성한다.
경화 후, 샘플은 (새로 경화된 층(340)의 세그먼트를 통해)필름(304)에 연결된 상태로 유지된다. 따라서, 방출 기구가 바람직하게 제공된다. 이를 위해서, 레이저 자체(네거티브 프린팅에 사용됨)(306)는 필름(304)의 금속 코팅이 현재 경화된 재료 아래에 여전히 있고 도 3h 내지 도 3j에 도시된 바와 같이 레이저 파장 흡수 및 샘플 방출에 사용될 수 있기 때문에 샘플 방출 유닛으로 사용될 수 있다. 레이저(306)는 새로 경화된 층(340)의 세그먼트가 존재하는 위치를 조사하여 그러한 분리를 허용한다. 레이저는 샘플 방출 동안 필름(304)으로부터 분리될 수 있는 금속 잔류물(342)의 샘플을 클리닝하는데에도 사용될 수 있어서(도 3k), 샘플에 존재하는 깨끗한 경화된 층(340)을 남길 수 있다(도 3l). 여러 층(340)을 프린팅한 결과(350)가 도 3m에 제시된다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 시스템 구성의 예를 도시한다. 본 발명의 일 구체예에서, 단 하나의 층만을 프린팅하기 위해서 단 하나의 재료가 제공된다. 도 4는 그러한 구성을 예시하며: 재료(402)는 필름(406) 상에 코팅되고; 레이저 시스템(414)이 네거티브 이미지를 제거하고, 다수의 샘플(420)이 필름(406)과 순차적으로 접촉하여 이동한다. 재료(416)는 접촉 중에 경화되고 새 샘플이 이전 샘플을 대체한다.
도 5는 도 4에 도시된 구성의 3D 버전을 예시한다. 이번에는 동일한 샘플(520)이 필름(406)과 반복적으로 접촉되고 매번 새로운 층(522a, 522b) 등이 샘플에 추가(프린팅)된다. 경화는 샘플의 상단이 필름의 새로운 층(524)에 있는 재료와 접촉하는 동안 발생한다. 그러나 필름의 재료와 샘플 사이에 직접적인 접촉이 없으면 필름으로부터 샘플로의 전사가 일어나지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 따라서 전사(transfer)는 필름 상의 재료의 각 유닛의 면적과 샘플의 표면 구조에 의존한다.
이러한 문제를 극복하는 한 가지 방법은 필름(406)과 접촉하여 필름 상의 모든 재료(524)를 샘플로 전사시킬 지지 재료(602)를 추가하는 것이다. 도 6은 필름으로부터 샘플까지 모든 재료를 수집하기 위해서 지지 재료(602)의 사용을 예시한다.
도 7은 지지 재료를 사용한 3D 네거티브 프린팅을 위한 선택적인 유닛(702)의 사용을 예시한다. 선택적인 유닛(702)은 경화 동안 필름(406)과 접촉할 샘플 높이를 균일하게 하기 위해서 지지 재료(704)를 기계적으로(예를 들어, 주입기(706)를 통해) 주입한다. 샘플(520)은 경화 위치(710)와 층 사이의 지지 주입 위치(712) 사이에서 앞뒤로 이동된다.
본 발명의 구체예에 따라 구성된 시스템의 훨씬 더 진보된 구성은 다중 재료의 3D 프린팅을 위한 구성이다. 그러한 경우에, 여러 코팅 유닛이 배치되어 전사 필름에 상이한 재료를 제공하고 상이한 재료가 필름 또는 필름들 상에 코팅되고, 각각의 재료에 대한 네거티브 이미지가 필름(들)으로부터 제거되고, 재료가 샘플과 접촉하여 샘플로 전사된다. 도 8a 및 도 8b는 제 2 재료(804)를 포함하는 기판(802)과 제 1 재료(314)를 이미 함유하는 샘플(334) 사이의 접촉 전후의 도면을 예시한다. 상이한 재료의 네거티브 이미지가 호환되므로 동일한 층에 공존할 수 있다.
필름 자체는 투명한 접착 방지 호일일 수 있다. 경화 후 필름으로부터 샘플을 쉽게 방출하는 것을 보장하기 위해서 예를 들어, PTFE, PFE 또는 다른 접착 방지 호일이 사용될 수 있다. 도 9a 및 도 9b는 필름(902)의 접착 방지 특성에 기초한 방출 공정의 전후 도면을 예시한다. 샘플 방출을 위한 접근법은 위에서 언급한 레이저 방출 메커니즘에 대한 보완적인 접근법이거나 사용되는 유일한 방출 메커니즘일 수 있다.
샘플 방출을 위한 다른 접근법은 주로 기계식 접근법일 수 있다. 도 10은 이전에 언급된 방출 메커니즘과 함께 또는 없이 작동할 수 있는 기계식 방출 시스템(1002)을 예시한다. 임의의 여러 기계식 접근법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 샘플(1004)로부터 멀어지는 작은 각도로 필름(406)을 이동시킴으로써 "Y"-축을 향한 낮은 각도 방출이 사용될 수 있다. 대안적으로, 2 개의 Z-축, 하나는 프레임(필름(406) 유지)을 위한 것이고 하나는 샘플(1004)을 위한 것이 사용될 수 있다. 다른 접근법은 음향(acoustic) 진동을 사용하여 샘플(1004)로부터 필름(406)을 방출하는 것이다.
도 11은 본 발명의 구체예에 따라 구성된 시스템의 하나의 추가 특징인 재료 재사용 시스템(1102)을 예시한다. 낭비를 줄이기 위해서, 네거티브 이미지 프린팅은 사용되지 않은 재료를 수집하고 이를 코팅 유닛(1104)으로 다시 주입하는 트레이 또는 기타 운송수단 위에서 수행될 수 있다.
다양한 시스템의 작동을 제어하는 하나 이상의 유닛은 전술한 도면에 도시되지 않았다. 당업자는 종종 제어기 또는 유사한 이름으로 불리는 그러한 유닛이 코팅 시스템, 네거티브 프린팅 유닛, 재료 재사용 시스템, 경화 시스템(들) 및 샘플 방출 시스템의 요소들에 신호를 발행함으로써 전술한 공정을 수행하도록 프로그래밍할 수 있는 프로세서 기반 유닛이라는 것을 이해할 것이다. 몇몇 경우에, 이들 신호가 엔드 이펙터(end effector), 롤러, 레이저, UV 또는 IR 조명/가열 시스템 및 기타 요소를 작동시켜 전술한 과업을 수행한다. 이러한 제어기는 일반적으로, 본 명세서에 설명된 방법을 정의하는 컴퓨터 판독 가능 명령어(즉, 컴퓨터 프로그램 또는 루틴)를 실행하는 프로세서 또는 프로세서들을 포함하며, 이러한 방법은 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에서 예시화되고 실행된다. 그러한 공정은 임의의 컴퓨터 언어로 렌더링되고(rendered) 임의의 적합한 프로그래밍 가능 논리 하드웨어에서 실행될 수 있다. 본 발명의 방법이 실행될 수 있는 프로세서 기반 제어기는 전형적으로, 정보를 통신하기 위한 버스 또는 다른 통신 메커니즘: 프로세서에 의해 실행될 정보 및 명령어를 저장하고 프로세서에 의해 실행될 명령어의 실행 동안 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하기 위해서 버스에 커플링된, RAM 또는 다른 동적 저장 장치와 같은 메인 메모리; 및 프로세서에 대한 정적 정보 및 명령을 저장하기 위해서 버스에 커플링된 ROM 또는 기타 정적 저장 장치를 포함할 것이다. 하드 디스크 또는 솔리드-스테이트 드라이브(solid-state drive)와 같은 저장 장치도 포함되어 정보 및 명령을 저장하기 위해서 버스에 커플링될 수 있다. 대상 제어기는 몇몇 경우에, 사용자에게 정보를 표시하기 위해서 버스에 커플링된 디스플레이를 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 영숫자 및/또는 다른 키를 포함하는 입력 장치는 정보 및 명령 선택을 프로세서와 통신하기 위해서 버스에 커플링될 수도 있다. 커서 제어 장치와 같은 다른 유형의 사용자 입력 장치가 또한 포함되어 방향 정보 및 명령 선택을 프로세서와 통신하고 디스플레이 상의 커서 이동을 제어하기 위해서 버스에 커플링될 수 있다.
제어기는 또한, 예를 들어 근거리 통신망(LAN)을 통해 제어기로/로부터 양방향, 유선 및/또는 무선 데이터 통신을 제공하는 프로세서에 커플링된 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스는 다양한 유형의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림을 전달하는 전기, 전자기 또는 광학 신호를 송수신한다. 예를 들어, 제어기는 호스트 컴퓨터(host computer) 또는 사용자에 의해 작동되는 다른 장비에 데이터 통신을 제공하기 위해서 원격 유닛과 네트워크로 연결될 수 있다. 따라서 필요한 경우 오류를 해결하는데 도움이 되는 진단 정보를 포함한 제어기는 원격 유닛과 메시지 및 데이터를 교환할 수 있다.
이와 같이, 고해상도에서 액체 중합성 재료로부터 고체 3-차원 물체를 제작하기 위한 방법 및 장치가 설명되었다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    기판을 균일한 재료 층으로 코팅하고 코팅된 기판을 네거티브 프린팅 유닛에 제공하도록 구성된 프린팅 및 코팅 유닛을 포함하며,
    네거티브 프린팅 유닛은 코팅된 기판으로부터 과잉 재료를 제거하고 재료의 나머지 세그먼트를 갖춘 코팅된 기판의 결과 버전을 샘플 구축 유닛에 제공하도록 구성되며, 샘플 구축 유닛은 제작 중인 물품의 층의 이미지를 나타내는 재료의 나머지 세그먼트를 갖춘 코팅된 기판과 샘플을 결합하고 샘플과 접촉하는 동안 재료의 상기 나머지 세그먼트를 경화하도록 구성되는,
    시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    코팅 시스템은 블레이드 또는 스퀴지를 사용하여 명확한(well-defined) 구멍을 갖춘 필름의 스크린 또는 스텐실 위에 재료를 코팅하고, 후속적으로 재료를 연성 또는 강성 결합으로 기판으로 추가로 전사하도록 구성된 스크린-프린팅 모듈; 재료를 기판 상에 프린팅하도록 구성된 디스펜서; 재료를 기판 상에 프린팅하도록 구성된 잉크젯 헤드; 기판을 균일한 재료 층으로 코팅하도록 구성된 그라비아 또는 마이크로-그라비아 시스템; 기판을 균일한 재료 층으로 코팅하도록 구성된 슬롯-다이 시스템; 기판을 균일한 재료 층으로 코팅하도록 구성된 롤러 코팅 시스템; 및 재료의 주입기와 재료를 주입기로부터 기판에 보내고 코팅된 기판을 롤러 또는 나이프 사이의 갭을 향해 그리고 갭을 통해 이송하여 갭에 의해 정의된 두께로 기판 상에 균일한 재료 층을 생성하도록 구성된 펌프 중 하나를 포함하는,
    시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    코팅 시스템은 제어된 환경을 갖춘 폐쇄된 셀 내부에 있는,
    시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 시스템은 하나 초과의 재료로 기판을 코팅하도록 구성되는,
    시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 시스템은 갭을 포함하고 갭의 폭을 조정하면서 코팅 시스템을 통해 양방향으로 기판을 병진 운동시키도록 구성되는,
    시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    재료는 폴리머 재료, 또는 폴리머와 모노머(monomer) 재료의 혼합물, 금속 페이스트, 솔더 페이스트, 세라믹 페이스트, 고점도 재료, 저점도 재료, 왁스 재료, 감광 재료, 또는 UV 광 또는 가열에 의해 경화될 수 있는 재료 중 하나인,
    시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    네거티브 프린팅 유닛은 코팅된 기판으로부터 재료 재사용 시스템으로 재료를 분사(jet)하도록 구성된 고주파 레이저를 포함하는 레이저 기반 시스템인,
    시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판은 연속 투명 필름 기판, 금속 층으로 코팅된 투명 필름 기판, 또는 금속 층과 유전체 층으로 코팅된 투명 필름 기판 중 하나인,
    시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    경화 동안 샘플과 기판 사이의 접촉부에 지지 재료를 주입하도록 구성된 지지 재료 추가 유닛을 더 포함하는,
    시스템.
  10. 방법으로서,
    위에 균일한 재료 층을 갖는 코팅된 기판을 제조하기 위해서 프린팅 및 코팅 유닛에서 기판을 재료로 코팅하는 단계, 기판에 남아있는 재료에 이미지를 남기기 위해서 코팅된 기판을 네거티브 프린팅 유닛으로 이송하고 그곳에서 과잉 재료를 제거하는 단계, 및 샘플 구축 유닛에서 샘플과 접촉하는 동안 기판에 남아 있는 재료를 결합하고 경화시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    기판의 균일한 재료 층은, 갭에 의해 정의된 두께로 균일한 재료 층을 생성하기 위해서 공기 또는 기계식 펌프를 사용하여 주입기로부터 기판 상에 재료의 일부를 보내 롤러 또는 나이프 사이의 명확한 갭을 향해 그리고 이를 통해 기판을 병진 운동시키는 것, 명확한 구멍을 갖춘 필름의 스크린 또는 스텐실이 재료로 코팅되고 블레이드 또는 스퀴지가 연성 또는 강성 결합으로 재료를 기판으로 전사하는데 사용되는 스크린-프린팅 모듈, 디스펜서, 잉크젯 헤드, 균일한 재료 층으로 기판을 코팅하는 그라비아 또는 마이크로-그라비아 시스템, 기판을 균일한 재료 층으로 코팅하는 슬롯-다이 시스템,기판을 균일한 재료 층으로 코팅하는 롤러 코팅 시스템에 의해서, 중 하나에 의해 생성되는,
    방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    기판 위의 균일한 재료 층은 제어된 환경을 갖춘 폐쇄 셀 내부에 생성되는,
    방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프린팅 및 코팅 유닛은 하나 초과의 재료로 기판을 코팅하도록 구성되는,
    방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프린팅 및 코팅 유닛은 갭을 포함하고 갭의 폭을 조정하면서 제어된 방식으로 갭을 통해 양방향으로 기판을 병진 운동시키도록 구성되는,
    방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    재료는 폴리머 재료, 폴리머와 모노머 재료의 혼합물, 금속 페이스트, 솔더 페이스트, 세라믹 페이스트, 고점도 재료, 저점도 재료, 왁스 재료, 감광성 재료, 또는 UV 광 또는 가열에 의해 경화될 수 있는 재료 중 하나인,
    방법.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    네거티브 프린팅 유닛은 고주파 레이저를 포함하는 레이저 기반 시스템이며 상기 방법은 레이저를 사용하여 기판으로부터 재료 재사용 시스템으로 재료를 분사하는 단계를 포함하는,
    방법.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판은 연속 투명 필름 기판, 금속 층으로 코팅된 투명 필름 기판, 또는 금속 층과 유전체 층으로 코팅된 투명 필름 기판 중 하나인,
    방법.
  18. 제 10 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판은 네거티브 프린팅 유닛에서 프린팅된 이미지를 샘플 구축 유닛으로 전달하도록 롤링되는,
    방법.
  19. 제 10 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    네거티브 프린팅 유닛에서 프린팅된 재료의 이미지는 UV 광에 의해 경화되거나 샘플 구축 유닛에서 히터에 의해 건조되는,
    방법.
  20. 제 10 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    지지 재료 첨가 유닛에서 경화 동안 샘플에 지지 재료를 주입하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
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