KR20230156722A - 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리 및 물리적 부품을 제조하기 위한 제어 파일을 생성하는 장치 - Google Patents
주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리 및 물리적 부품을 제조하기 위한 제어 파일을 생성하는 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 물리적 컴포넌트에 이용 가능한 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 장치(110)에 관한 것이다. 장치는 복수의 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공하기 위한 제공 유닛(111)을 포함하고, 구조적 표현은 구조화된 다공체의 구조를 나타낸다. 제공 유닛(112)은 재료 모델을 제공하도록 구성되며, 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타낸다. 결정 유닛(113)은 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정하도록 구성되며, 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정된다. 또한, 생성 유닛(114)은 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 라이브러리를 생성하도록 구성된다.
Description
본 발명은 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 장치를 포함하는 라이브러리 시스템 및 인쇄 시스템, 그리고 구조화된 다공체의 생성을 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 사용에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 많은 제품에 있어서, 예를 들어 폴리머로 제조된 구조화된 다공체로 종래의 구성 재료 및 구조를 대체하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 이러한 구조화된 다공체는, 예를 들어 3D 인쇄 방법을 사용하여 쉽게 제조될 수 있고, 추가로 컴포넌트의 중량을 실질적으로 감소시킬 수 있는 동시에 종래의 컴포넌트와 동일한 재료 특성을 제공할 수 있다는, 종래의 재료에 대한 이점을 갖는다. 그러나, 이러한 다공체의 구조 및 형성의 다양한 가능성으로부터 특정 응용에 대하여 정확한 구조화된 다공체를 찾는 것은 시간 소모적이고 번거로운 작업일 수 있다. 대부분의 경우, 이 작업은 주로 다양한 구조화된 다공체 중에서 적절한 예를 선택하는 각각의 엔지니어의 경험을 기초로 한다. 그 후, 이러한 예를 생산하고, 예컨대 인쇄하고, 원하는 특성에 대해 테스트한다. 이러한 테스트에 기초하여, 엔지니어는 다시 자신의 경험에 기초하여, 구조화된 다공체의 구조 특성을 수정하고 적절한 구조화된 다공체를 찾을 때까지 추가 테스트를 위해 새로운 예를 선택한다. 따라서, 보다 효과적이고 시간 소모가 적은 방식으로 적절한 구조화된 다공체를 선택하고 이러한 선택을 각각의 다공체를 생산하기 위한 제어 파일의 생성에 통합할 기회를 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명의 목적은 적절한 구조화된 다공체의 선택 및 구조화된 다공체로 제조된 물리적 컴포넌트를 보다 효율적이고 시간 소모가 적은 방식으로 제조하기 위한 제어 파일의 생성을 허용하는 장치, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이 장치를 이용한 라이브러리 시스템 및 인쇄 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시내용의 제1 양태에서, 물리적 컴포넌트에 이용 가능한 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 장치가 제시되고, 장치는 a) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하기 위한 주기적으로 구조화된 다공체 제공 유닛, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하기 위한 재료 모델 제공 유닛, c) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하기 위한 물리적 특성 결정 유닛, 및 d) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 라이브러리 생성 유닛을 포함한다.
물리적 특성 결정 유닛은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정하도록 구성되고, 또한 라이브러리 생성 유닛은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하도록 구성되기 때문에, 가능한 적절한 주기적으로 구조화된 다공체의 번거롭고 시간 소모적인 물리적 테스트를 회피할 수 있으며 적절한 주기적으로 구조화된 다공체를 결정된 물리적 특성에 기초하여 라이브러리로부터 직접 선택할 수 있다. 이는 의도된 응용에 대하여 적절한 주기적으로 구조화된 다공체의 더 빠르고 시간 소모가 적은 결정을 허용한다.
주기적으로 구조화된 다공체는 일반적으로 스트러트(strut)에 의해 서로 연결된 노드 지점의 3차원 네트워크 또는 벽의 3차원 네트워크, 및 버팀대 또는 벽 사이에 존재하는 보이드 체적을 포함한다. 예를 들어, 주기적으로 구조화된 다공체는 삼중 주기적 최소 표면(TPMS) 또는 격자 구조를 의미할 수 있다. 바람직하게는, 주기적으로 구조화된 다공체는 적어도 2차원으로 반복되는 단위 셀을 포함하도록 주기적으로 구조화된다.
주기적으로 구조화된 다공체 제공 유닛은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공하도록 구성된다. 특히, 구조화된 다공체 제공 유닛은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현이 이미 저장되어 있는 저장 유닛일 수 있다. 그러나, 구조화된 다공체 제공 유닛은 또한, 예를 들어 저장 유닛으로부터 또는 입력 유닛으로부터 구조적 표현을 수신하고, 수신된 구조적 표현을 제공하도록 구성된 수신 유닛을 의미할 수 있다.
주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현은 각각의 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타내며 따라서 각각의 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 재현할 수 있게 하고, 예를 들어, 주기적으로 구조화된 다공체의 가상의 재구성을 허용하는 임의의 정보를 의미할 수 있다. 바람직하게는, 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 기하학적 형상을 나타내는 구조적 파라미터를 포함한다. 특히, 구조적 파라미터는 격자 유형, 격자 파라미터, 격자 상수, 빔 직경, 단위 셀 크기, 종횡비, 빔 각도 및 벽 두께 중 적어도 하나를 나타내는 것이 바람직하다.
재료 모델 제공 유닛은 재료 모델을 제공하도록 구성된다. 또한, 재료 모델 제공 유닛은 재료 모델이 이미 저장되어 있는 저장 유닛을 의미할 수 있다. 그러나, 재료 모델 제공 유닛은, 예를 들어 저장 유닛 또는 입력 유닛으로부터 재료 모델을 수신하고, 수신된 재료 모델을 제공하도록 구성된 수신 유닛을 또한 의미할 수 있다.
재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타낸다. 예를 들어, 재료 모델은 외부의 물리적 영향과 재료의 응답 사이의 기능적 관계를 의미할 수 있다. 그러나, 재료 모델은 공지된 물리적 법칙과 재료의 각각의 기능적 특성에 기초하여 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 시뮬레이션하는 보다 복잡한 수치 모델을 또한 의미할 수 있다. 또한, 재료 모델은 심지어 단순한 실시예에서 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 이미 알려진 응답이 이미 저장되어 있는 참조표 또는 매트릭스를 의미할 수 있으며, 참조표 또는 매트릭스로부터 검색될 수 있다.
재료 모델은 예를 들어 정의된 온도 변화에 대한 재료의 응답을 결정하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 재료 모델은 정의된 온도 변화에 기초하여 재료의 변형을 나타내도록 구성될 수 있다. 또한, 재료 모델은, 예를 들어 알려진 변형률 관계를 이용하여 정의된 인가된 외력에 기초하여, 재료의 변형, 예를 들어 그 연신율을 나타내도록 구성될 수 있다. 이러한 재료 모델은 이미 많은 재료 및 응용에 존재하며 장치에서 이용될 수 있도록 쉽게 구성될 수 있으며, 예를 들어 LS-DYNA에 의해 데이터베이스에 제공되는 재료 모델이 이용될 수 있다. 많은 경우, 이러한 재료 모델은 각각의 물리적 영향을 받는 각각의 재료 테스트 표본의 기계적 테스트 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 그 후, 테스트 데이터를 수치적으로 모델링하여 각각의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 수치적으로 설명할 수 있다.
물리적 특성 결정 유닛은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정하도록 구성된다. 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 임의의 물리적 특성을 의미할 수 있다. 바람직하게는, 주기적으로 구조화된 다공체의 결정된 물리적 특성은 경도, E-모듈, 밀도, 파단 연신율, x% 압축 시 압축 강성, x% 연신 시 응력, 반발력, 쇼어 경도, 굴곡 모듈러스, 인장 강도, 충격 강도, 푸아송 비(Poisson's ratio), 인열 강도, 및 온도 용량 중 적어도 하나를 의미한다.
주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성, 예를 들어 앞서 설명한 임의의 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 물리적 특성 결정 유닛은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현이 입력으로 제공될 때 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정하기 위해 인공 지능 방법을 이용할 수 있다. 이 경우 재료 모델은 인공 지능의 필수적인 부분이 될 수 있으며, 예를 들어 물리적 특성을 결정하는 데 사용되는 신경망의 일부가 될 수 있다. 특히, 이러한 예시적인 경우에 적절한 인공 지능 방법, 예를 들어 신경망, 딥 러닝 네트워크 등은 먼저 신경망에 서로 다른 구조적 표현을 제공하고 또한 각각의 물리적 특성으로 이어지는 각각의 실험의 결과를 제공함으로써 훈련될 수 있다. 이러한 학습 입력에 기초하여, 인공 지능은 입력으로 제공되는 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현의 입력에 기초하여 간단히 각각의 물리적 특성을 결정하도록 훈련될 수 있으며, 재료 모델은 이 경우 훈련된 인공 지능의 일부이다. 그 후, 훈련된 인공 지능은 물리적 특성 결정 유닛에 의해 이용될 수 있다. 그러나, 물리적 특성 결정 유닛은 또한, 예를 들어 유한 요소 분석 방법과 같은 공지된 시뮬레이션 방법을 사용하여 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 결정하도록 구성될 수 있다.
그 후, 라이브러리 생성 유닛은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하도록 구성된다. 특히, 라이브러리는 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 각각의 주기적으로 구조화된 다공체에 결정된 물리적 특성을 상호 연결하는 컴퓨터 구조를 의미한다. 이는 라이브러리가 하나 이상의 검색된 물리적 특성을 충족하는 각각의 주기적으로 구조화된 다공체를 검색의 결과로서 제공하도록 라이브러리에서 하나 이상의 물리적 특성을 검색할 수 있게 한다. 바람직한 실시예에서, 라이브러리는 각각의 결정된 물리적 특성이 각각의 주기적으로 구조화된 다공체와 상관되는 2차원 매트릭스 데이터 구조를 포함한다. 그러나, 라이브러리는 2차원 이상의 매트릭스 데이터 구조, 예를 들어 추가 종속성이 결정될 수 있는 경우에 대한 3차원 매트릭스 데이터 구조를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 온도에 따라 달라질 수 있다. 이렇게 식별된 추가 종속성은 라이브러리의 일부로서 제공될 수도 있으며, 이 경우, 라이브러리 생성 유닛은 각각의 식별된 추가 종속성, 예를 들어 온도를 추가 종속성 차원으로서 포함하는 매트릭스 데이터 구조를 생성하도록 구성된다.
실시예에서, 재료 모델은 적층 제조 프로세스에서 이용 가능한 재료에 기초한다. 이는 라이브러리가 참조하는 주기적으로 구조화된 다공체가 적층 제조 프로세스에서 쉽게 제조될 수 있게 한다. 일반적으로, 3D 인쇄 또는 신속 표본제작을 포함하는 적층 제조 프로세스는 구성 원료를 연속적으로 추가하여 3차원 물체를 제조하는 다양한 프로세스 중 어느 것을 의미한다. 3D 프린터는 연속적으로 적용되는 복수의 층을 통해 해당 재료를 추가한다. 이러한 점에서, 적층 제조는 주조 또는 성형, 제작, 스탬핑, 및 기계가공과 같은 다른 제조 기술과 극명한 대조를 이룬다. 적층 제조 프로세스는 금속 및 플라스틱을 포함한 다양한 원료를 수용할 수 있다. 많은 경우, 적층 제조 프로세스에서는 상응하는 적층 제조 모델을 이용한다. 이러한 모델은 전형적으로 원하는 물체의 3차원 모델을 포함하고 전형적으로 컴퓨터 지원 설계, 3D 스캐너, 또는 기타 관련 기술을 사용하여 생성된다. 적층 제조 모델은 전형적으로 상응하는 모델링 소프트웨어를 통해 표현된다.
적층 제조 프로세스, 특히 3D 인쇄 프로세스는 이미 복수의 재료에 대해 존재하며 향후 적층 제조 프로세스에서는 더 많은 재료가 이용 가능해질 것이다. 따라서, 재료 모델은 현재 또는 장래에 적층 제조 프로세스에 이용될 수 있는 임의의 재료를 의미할 수 있다. 바람직하게는, 재료 모델은 충격 개질 비닐 방향족 공중합체로 구성된 그룹으로부터 선택된 열가소성 폴리머(TP), 열가소성 스티렌계 엘라스토머(S-TPE), 폴리올레핀(PO), 지방족-방향족 코폴리에스테르, 폴리카보네이트, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴에테르케톤(PAEK), 폴리설폰, 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르, 예컨대 PET, PBT 및 PETG, 및 폴리에틸렌(PE) 중 적어도 하나를 포함하는 재료를 의미한다. 바람직하게는, 열가소성 폴리머는 S-TPE, TPU, PP, 폴리에스테르, 및 폴리아미드를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 특히, 열가소성 폴리머는 TPU를 의미하는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 바람직한 실시예에서, 재료는 아크릴레이트, 에폭시, 폴리우레탄 등에 기초한 적층 제조 프로세스 동안 중합된 열경화성 폴리머를 또한 포함할 수 있다.
실시예에서, 물리적 특성 결정 유닛은 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 결정하기 위해, 주기적으로 구조화된 다공체에 영향을 미치는 물리적 이벤트를 시뮬레이션하고 물리적 이벤트에 대한 주기적으로 구조화된 다공체의 시뮬레이션된 응답으로부터 물리적 특성을 결정하도록 구성된다. 시뮬레이션된 물리적 이벤트는 물리적 특성을 결정하는 데 적절한 임의의 물리적 이벤트를 의미할 수 있다. 예를 들어, 물리적 이벤트는 주기적으로 구조화된 다공체에 미리 결정된 압력, 미리 결정된 변형력, 미리 결정된 온도 변화 등이 가상으로 적용되는 것을 의미할 수 있다. 그러나, 물리적 이벤트는 보다 복잡한 시나리오, 예를 들어 주기적으로 구조화된 다공체가 특정 높이에서 낙하하는 것을 시뮬레이션하는 낙하 테스트, 파괴점에 도달할 때까지 주기적으로 구조화된 다공체에 힘을 인가하는 파괴 테스트, 주기적으로 구조화된 다공체에 서로 다른 방향의 힘이 적용되는 복잡한 변형 테스트 등을 또한 의미할 수 있다. 그 후, 물리적 특성 결정 유닛은 앞서 설명한 바와 같이, 예를 들어 인공 지능을 사용하여 물리적 효과를 시뮬레이션하고 주기적으로 구조화된 다공체의 시뮬레이션된 응답을 결정하도록 구성될 수 있고, 시뮬레이션된 응답으로부터 물리적 특성이 결정될 수 있다. 그러나, 이미 위에서도 설명된 바와 같이, 유한 요소 방법, 유한 체적 방법, 및 기계 컴포넌트에 대한 힘을 시뮬레이션하기 위한 다른 적절한 수치 방법과 같은 공지된 수치 시뮬레이션 방법이 또한 이용될 수 있다. 바람직하게는, 물리적 특성 결정 유닛은 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 이벤트 및 응답을 시뮬레이션하기 위해 유한 요소 방법을 이용하도록 구성된다.
바람직한 실시예에서, 시뮬레이션된 물리적 이벤트는 미리 결정된 물리적 특성을 나타내는 응답을 제공하는 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차의 일부이다. 예를 들어, 각각의 물리적 테스트 절차는 물리적 특성을 결정할 수 있게 하는 공지된 실험적 테스트 절차를 의미할 수 있다. 특히, 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차는 산업 규범에 설명된 바와 같은 테스트 절차에 기초하는 것이 바람직하다. 이를 통해 서로 비교할 수 있을 뿐만 아니라 각각의 실험 결과와도 비교할 수 있게 물리적 특성을 결정할 수 있다. 또한, 인공 지능을 이용하게 된다면, 이 경우 이러한 산업 규범에 기초한 실험으로부터의 실험 결과를 인공 지능 훈련에 쉽게 이용할 수 있을 것이다.
실시예에서, 물리적 특성 결정 유닛은 구조적 파라미터를 각각의 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현으로 변환하고 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현에 기초하여 물리적 특성을 결정하도록 추가로 구성된다. 예를 들어, 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 하나 이상의 셀의 모델을 의미할 수 있다. 특히, 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 하나의 또는 작은 셀 매트릭스, 예를 들어 3×3×1 셀 매트릭스의 가상 모델을 의미할 수 있다. 이 경우, 하나 초과의 셀 또는 작은 셀 매트릭스보다 많은 셀 매트릭스를 포함하는 구조화된 다공체에 대해, 각각의 스케일링을 적용할 때, 주기적으로 구조화된 다공체의 하나의 셀 또는 작은 셀 매트릭스의 물리적 특성이 또한 적용될 수 있다는 것을 쉽게 추측할 수 있다. 바람직하게는, 주기적으로 구조화된 다공체의 경계에 있는 개방 셀은 각각의 경계 조건, 예를 들어 대칭적인 또는 주기적인 경계 조건을 구체적으로 고려한다. 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현은 임의의 적절한 형태, 예를 들어 3차원 메시 표현, 포인트 클라우드 표현, 네트(net) 표현, 표면 표현 등으로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 디지털 표현은, 예를 들어 사각-메시(tet-mesh), 육각-메시(hex-mesh) 또는 3mf 데이터 형식을 이용하여 주기적으로 구조화된 다공체 표면의 메시 표현을 의미한다. 또한, 특히 주기적인 격자 구조는 또한 격자의 각각의 노트를 점으로 정의하고 각각의 빔을 각각의 시작점, 종점 및 반경으로 정의하는 아트 그래프로 설명될 수 있다. 예를 들어, 이 경우, 디지털 표현은 xml, ltcx 또는 inp 데이터 형식으로 저장될 수 있다.
실시예에서, 라이브러리 생성 유닛은 주기적으로 구조화된 다공체의 결정된 물리적 특성 중 하나 이상의 물리적 특성을 이용하여 주기적으로 구조화된 다공체와 동일한 물리적 특성을 갖는 균질 재료의 물리적 모델을 의미하는 균질 재료 모델을 생성하도록 추가로 구성되고, 라이브러리 생성 유닛은 라이브러리의 일부로서 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 균질 재료 모델을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 균질 재료 모델에는, 주기적으로 구조화된 다공체의 복잡한 구조를 포함하지 않고 주기적으로 구조화된 다공체와 동일한 물리적 특성이 제공된다. 예를 들어, 격자 구조의 전체 격자 표현은, 예를 들어 많은 메시 요소가 있는 메시에 의한 각각의 격자 빔의 표현을 포함한다. 상응하는 균질 재료 모델에서, 각각의 격자 단위 셀은 단일 직육면체 요소, 예를 들어 육면체-메시(hexaeder-mesh) 요소로 표현된다. 예를 들어, 재료 모델을 통해 주어진 이러한 직육면체 요소는 그들이 나타내고 있는 격자 단위 셀과 정확히 동일한 거동을 한다. 따라서, 이러한 직육면체 요소로 형성된 모델은 격자의 전체 표현과 동일하거나 적어도 유사하게 거동하지만, 요소의 수가 크게 감소하며, 예를 들어 메시 크기가 더 작다. 따라서, 주기적으로 구조화된 다공체와 동일한 물리적 특성 및 그에 따른 물리적 이벤트에 대한 동일한 응답을 갖는 균질 재료를 설명하는 균질 재료 모델은 그 구조가 복잡한 주기적으로 구조화된 다공체 전체보다 시뮬레이션하기가 더 쉽다는 이점이 있다. 예를 들어, 주기적으로 구조화된 다공체를 추가로 테스트해야 하는 복잡한 제품의 물리적 컴포넌트에 사용해야 하는 경우, 산업 제품의 시뮬레이션에서, 시뮬레이션된 주기적으로 구조화된 다공체 전체를 이용하는 것보다 물리적 컴포넌트의 각각의 균질 재료 모델을 이용하는 것이 더 쉽다.
실시예에서, 라이브러리 생성 유닛은 a) 목표 물리적 특성을 제공하기 위한 목표 물리적 특성 제공 유닛― 주기적으로 구조화된 다공체 제공 유닛은 구조화된 다공체를 제조하기 위한 제조 제약에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공하도록 추가로 구성됨 ―, b) 목표 물리적 특성 및 라이브러리에 기초하여, 특히, 라이브러리에 기초하여, 하나 이상의 목표 물리적 특성을 충족하거나 또는 가능한 한 좋은 목표 물리적 특성을 충족하는 하나 이상의 주기적으로 구조화된 다공체를 결정함으로써, 목표 주기적으로 구조화된 다공체를 결정하기 위한 목표 주기적으로 구조화된 다공체 결정 유닛을 더 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태에서, 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템이 제시되고, 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템은 a) 앞서 설명한 바와 같은 장치에 의해 생성된 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 제공하기 위한 라이브러리 제공 유닛, 및 b) 라이브러리와 사용자의 상호작용을 허용하도록 구성된 사용자 인터페이스를 포함한다.
라이브러리 제공 유닛은, 예를 들어 라이브러리 생성 유닛에 의해 라이브러리가 저장된 저장소에 액세스함으로써 라이브러리를 제공하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 라이브러리 시스템은 앞서 설명한 바와 같이 라이브러리를 생성하기 위한 장치를 또한 포함할 수 있고, 라이브러리 제공 유닛은 라이브러리가 장치의 라이브러리 생성 유닛에 의해 생성된 후에 라이브러리를 제공하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 사용자 인터페이스는 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 나타내는 하나 이상의 원하는 특징을 의미하는 사용자의 입력을 수신하도록 구성된 입력 유닛, 및 결정된 물리적 특성 및/또는 구조적 파라미터에 기초하여 하나 이상의 원하는 특징을 포함하는 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 라이브러리를 검색하도록 구성된 검색 유닛을 제공함으로써 라이브러리의 검색을 허용하고, 발견된 주기적으로 구조화된 다공체를 사용자에게 출력으로서 제공하도록 구성된다. 특히, 사용자 인터페이스는, 예를 들어 특징과 물리적 특성 및/또는 구조적 파라미터 사이의 기능적 관계 또는 각각의 참조표에 기초하여 원하는 특징을 각각의 물리적 특성 및/또는 구조적 파라미터와 관련시키도록 구성될 수 있다. 그 후, 검색 유닛은 관련된 물리적 특성 및/또는 구조적 파라미터에 기초하여 라이브러리를 검색하고 하나 이상의 검색된 물리적 특성 및/또는 구조적 파라미터에 대응하는 주기적으로 구조화된 다공체를 출력으로서 제공하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 사용자 인터페이스는 선택 바를 제공하도록 구성되고, 선택 바의 위치는 선택 바를 각각의 위치로 이동시킴으로써 원하는 물리적 특성을 선택할 수 있게 물리적 파라미터의 특정 값에 대응하고, 검색 유닛은 선택 바의 위치에 기초하여 주기적으로 구조화된 다공체의 선택을 디스플레이하도록 구성된다. 특히, 디스플레이된 선택은 선택 바의 위치에 의해 표시된 각각의 선택된 물리적 특성과 연관되는 주기적으로 구조화된 다공체를 포함한다.
실시예에서, 사용자 인터페이스는 원하는 특징의 제조 공차에 관해 추가적으로 라이브러리를 검색할 수 있게 하도록 추가로 구성되고, 검색 유닛은 제조 공차 내에서 원하는 특징을 충족하는 공차를 포함하는 구조적 파라미터와 함께 주기적으로 구조화된 다공체를 제공하기 위해 라이브러리를 이용하도록 추가로 구성된다. 예를 들어, 사용자는 주기적으로 구조화된 다공체의 원하는 경도에 대한 공차를 제공할 수 있으며, 이때 검색 유닛은 공차 및 원하는 경도에 기초하여 경도 범위를 결정하고 이 경도 범위 내의 경도를 포함하는 라이브러리에서 모든 주기적으로 구조화된 다공체를 검색하도록 구성된다. 경도 범위에 대해 하나 이상의 구조화된 다공체가 발견되면, 각각의 주기적으로 구조화된 다공체는 검색의 결과로서 사용자에게 제공된다.
실시예에서, 사용자 인터페이스 외에 또는 대안적으로, 라이브러리 시스템은 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성, 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 파라미터 및/또는 선택 기준으로서 제조될 물리적 컴포넌트에 기초하여 라이브러리의 일부인 주기적으로 구조화된 다공체들 중에서 주기적으로 구조화된 다공체를 선택하고 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 제공하도록 구성된 선택 유닛을 포함할 수 있다. 특히, 선택 유닛은 각각의 선택 기준 및 선택 규칙을 제공받고, 사용자의 추가 입력 없이 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리로부터 주기적으로 구조화된 다공체를 자동으로 선택할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 선택 유닛 및/또는 사용자 인터페이스는 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 제어하기 위해 선택된 주기적으로 구조화된 다공체에 기초하여 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기에 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 제공하도록 추가로 구성된다. 일반적으로, 제어 파일 생성기에 제공될 선택된 다공체는, 예를 들어 기계 안내 사용자 선택 프로세스 동안, 라이브러리의 사용자에 의해 또는 사용자와 사용자 인터페이스 사이의 상호작용으로 자동으로 선택될 수 있다. 바람직하게는, 제어 파일 생성기에는 물리적 컴포넌트의 특징, 예를 들어 물리적 컴포넌트의 가상 모델 및/또는 물리적 컴포넌트의 각각의 형상 및 크기 파라미터가 추가로 제공된다. 그 후, 제어 파일 생성기는, 예를 들어 물리적 컴포넌트를 주기적으로 구조화된 다공체로 완전히 또는 부분적으로 채움으로써 선택된 다공체를 물리적 컴포넌트로 구현하고 이렇게 생성된 수정된 물리적 컴포넌트에 기초하여 제어 파일을 생성하도록 구성될 수 있다. 특히, 제어 파일 생성기는 바람직하게는 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트의 3차원 표현을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 주기적으로 구조화된 다공체는 물리적 컴포넌트의 3차원 형상에 내장된 하부 구조일 수 있다. 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트의 3차원 표현에 기초하여, 제어 파일 생성기는, 예를 들어 복수의 재료 층의 연속적인 적용을 포함하는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제조 경로를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 제어 파일 생성기는 온도, 재료 선택 또는 기타 제어 파라미터와 같은 물리적 컴포넌트의 적층 제조 프로세스에 대한 추가 제어 파라미터를 포함하도록 제어 파일을 생성하도록 추가로 구성될 수 있다.
본 출원에 사용되는 바와 같은, 용어 "제어 파일"은 부분적으로 주기적으로 구조화된 다공체로 제조된 물리적 컴포넌트의 3차원 모델 및 물리적 컴포넌트에 대한 제조 경로와 연관될 수 있다. 제어 파일은, 예를 들어 국제 표준화 기구/미국 재료 시험 협회(International Organization for Standardization/American Society for Testing and Materials)("ISO/ASTM")에서 만든, 예를 들어 "AMF 형식에 대한 표준 사양(Standard Specification for AMF Format)" 버전 1.2, XML-기반 표준 52915:2013, 표준 테셀레이션 언어 파일(Standard Tessellation Language file)("STL") 등에 의해 정의된 대로 적층 제조 파일(Additive Manufacturing File)("AMF") 형식으로 제공될 수 있다. STL은 바이너리 파일 또는 아스키(ascii)이다. 일반적으로, 제어 파일은, 예를 들어 해상도, 최소 코드 높이, 가능한 최소 각도, 단계 크기, 3차원 모델을 기초로 하는 제조 경로, 재료 또는 분말 선택 및 적층 제조를 위한 기타 제어 파라미터를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 추가 양태에서, 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 시스템이 제시되고, 생성 시스템은 a) 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 제공하도록 구성된, 예를 들어 앞서 설명한 바와 같이, 물리적 컴포넌트의 적층 제조에서 이용되도록 구성된 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템, b) 물리적 컴포넌트의 모델을 제공하기 위한 물리적 컴포넌트 모델 제공 유닛, 및 c) 제공된 선택된 다공체 및 제공된 물리적 컴포넌트 모델에 기초하여 선택된 구조적 다공체를 포함하는 또는 선택된 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 인쇄하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기, 및 선택적으로 d) 제어 파일에 기초하여 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 시스템에 제어 파일을 제공하기 위한 제어 파일 제공 유닛을 포함한다.
본 개시내용의 추가 양태에서, 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제조 시스템이 제시되고, 시스템은 a) 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같은 생성 시스템에 의해 생성된 물리적 컴포넌트의 제어 파일을 제공하기 위한 제어 파일 제공 유닛, b) 물리적 컴포넌트를 제조하기 위해 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 제어 파일을 이용하도록 구성된 적층 제조 기계를 포함한다. 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 제어 파일은 3D 인쇄와 같은 각각의 적층 제조 기술로 물리적 컴포넌트의 인쇄를 허용하는 임의의 데이터 구조 및/또는 형식을 의미할 수 있다. 제조 시스템은 앞서 설명한 바와 같은 제어 파일 생성 시스템을 더 포함할 수 있고, 제어 파일 제공 유닛은 제어 파일 생성 시스템에 의해 생성된 제어 파일을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 추가 양태에서, 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 장치가 제시되고, 장치는 a) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하기 위한 구조화된 다공체 제공 유닛, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하기 위한 재료 모델 제공 유닛, c) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하기 위한 물리적 특성 결정 유닛, 및 d) 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기, 및 e) 선택적으로 제어 파일을 3D 프린터 인터페이스에 제공하기 위한 통신 인터페이스를 포함한다. 구조 다공체 제공 유닛, 재료 모델 제공 유닛, 물리적 특성 결정 유닛 및 제어 파일 생성기에 대한 보다 상세한 실시예는 이미 앞서 설명되어 있으며, 이들 유닛에는 동일한 실시예 및 정의가 적용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제어 파일은 결정된 물리적 특성에 기초하여, 특히 결정된 물리적 특성의 검증에 기초하여 생성된다. 예를 들어, 검증은 결정된 물리적 특성과 목표 물리적 특성의 비교를 의미할 수 있으며, 이때 결정된 물리적 특성이 미리 결정된 한계 내에서 목표 물리적 특성을 충족하는 경우에 제어 신호가 생성된다.
실시예에서, 장치는, 예를 들어 앞서 설명한 바와 같이 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 라이브러리 생성 유닛을 더 포함한다. 바람직하게는, 제어 파일 생성기는 라이브러리에 기초하여 제어 파일을 생성하도록 구성된다.
바람직한 실시예에서, 생성 장치는 물리적 컴포넌트를 최적화하기 위한 최적화 유닛을 더 포함하고, 최적화 유닛은 i) 목표 구조화된 다공체의 목표 물리적 특성을 수신하고, ii) 목표 물리적 특성을 물리적 특성 결정 유닛에 의해 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성과 비교하고, iii) 비교에 기초하여, a) 물리적 특성 결정 유닛에 의한 물리적 특성의 결정, 및 비교를 반복하여, 수정된 주기적으로 구조화된 다공체의 수정된 구조적 표현 및/또는 수정된 재료 모델을 생성할지의 여부, 또는 b) 주기적으로 구조화된 다공체를 제어 파일 생성기가 제어 파일을 생성하게 되는 목표 주기적으로 구조화된 다공체로서 선택할지의 여부를 결정하도록 구성된다.
수정된 구조적 표현을 생성하는 것은 미리 결정된 복수의 구조적 표현으로부터 수정된 구조적 표현을 선택하는 것을 의미할 수도 있다. 그러나, 생성하는 것은 셀 크기, 스트러트 직경, 격자 유형 등을 변경하는 것과 같이, 이전에 제공된 주기적으로 구조화된 다공체의 하나 이상의 구조적 파라미터를 변경하는 것을 의미할 수도 있다. 구조적 파라미터의 변경은 임의적으로 수행되거나 또는 미리 결정된 규칙에 기초하여 수행될 수 있다. 이러한 규칙은 비교의 결과와 하나 이상의 구조적 파라미터 사이의 기능적 관계를 결정할 수 있으며, 예를 들어 목표 물리적 특성과 결정된 물리적 특성 사이의 차이에 따라 스트러트 크기가 증가하거나 감소될 수 있다.
추가적인 또는 대안적인 실시예에서, 최적화 유닛은 수정된 주기적으로 구조화된 다공체의 하나 초과의, 특히 복수의 수정된 구조적 표현을 생성하고, 물리적 특성 결정 유닛에 의해 생성된 모든 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성의 결정을 시작하여 목표 물리적 특성을 충족하는 주기적으로 구조화된 다공체가 선택될 수 있는 주기적으로 구조화된 다공체의 라이브러리 및 생성되는 각각의 제어 파일을 생성하도록 구성될 수 있다. 특히, 이 실시예의 경우, 앞서 설명한 바와 같이 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리의 생성과 관련하여 설명된 모든 원리와 실시예가 적용될 수 있다.
본 개시내용의 추가 양태에서, 하나 이상의 목표 물리적 특성을 포함하는 목표 주기적으로 구조화된 다공체를 결정하기 위한 장치가 제시되고, 장치는 a) 목표 물리적 특성을 제공하기 위한 목표 물리적 특성 제공 유닛, b) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타내고, 복수의 구조화된 다공체는 구조화된 다공체를 제조하기 위한 제조 제약에 기초하여 제공됨 ―하기 위한 주기적으로 구조화된 다공체 제공 유닛, c) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하는 재료 모델 제공 유닛, d) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하기 위한 물리적 특성 결정 유닛, e) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 라이브러리 생성 유닛, 및 f) 특히 라이브러리에 기초하여, 하나 이상의 목표 물리적 특성을 충족하는 또는 목표 물리적 특성을 최대한 좋게 충족하는 하나 이상의 주기적으로 구조화된 다공체를 결정함으로써, 목표 물리적 특성 및 라이브러리에 기초하여 목표 주기적으로 구조화된 다공체를 결정하기 위한 목표 주기적으로 구조화된 다공체 결정 유닛을 포함한다. 예를 들어, 라이브러리의 모든 주기적으로 구조화된 다공체 중 목표 물리적 특성과 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성 사이의 차이가 가장 작은 경우, 즉, 최소인 경우, 라이브러리의 주기적으로 구조화된 다공체를 목표 주기적으로 구조화된 다공체로 결정할 수 있다.
추가 양태에서, 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 인터페이스 시스템이 제시되고, 인터페이스 시스템은 앞서 설명한 바와 같은 생성 장치, 및 장치와의 인터페이스를 제공하도록 구성된 인터페이스 유닛을 포함한다.
추가 양태에서, 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 방법이 제시되고, 방법은 a) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하는 단계, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하는 단계, c) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하는 단계, 및 d) 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 추가 양태에서, 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제조 시스템이 제시되고, 제조 시스템은 a) 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같은 생성 시스템 또는 생성 장치에 의해 생성된 제어 파일을 제공하기 위한 제어 파일 제공 유닛, b) 물리적 컴포넌트를 제조하기 위해 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 제어 파일을 이용하도록 구성된 적층 제조 기계를 포함한다. 제조 시스템은 앞서 설명한 바와 같은 제어 파일 생성 장치 또는 제어 파일 생성 시스템을 더 포함할 수 있고, 제어 파일 제공 유닛은 앞서 설명한 바와 같은 제어 파일 생성 장치 또는 제어 파일 생성 시스템에 의해 생성된 제어 파일을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 추가 양태에서, 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 제조 시스템이 제시되고, 제조 시스템은 a) 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같은 선택 유닛을 이용하여, 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 제공하도록 구성된 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템, b) 물리적 컴포넌트의 모델을 제공하기 위한 물리적 컴포넌트 모델 제공 유닛, 및 c) 제공된 선택된 주기적으로 구조화된 다공체 및 제공된 물리적 컴포넌트 모델에 기초하여 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기, 및 d) 선택적으로, 물리적 컴포넌트를 제조하기 위해 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 제어 파일을 이용하도록 구성된 적층 제조 기계를 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태에서, 물리적 컴포넌트에 이용 가능한 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 방법이 제시되고, 방법은 a) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하는 단계, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하는 단계, c) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하는 단계, 및 d) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 추가 양태에서, 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 방법이 제시되고, 생성 방법은 a) 예를 들어 앞서 설명한 바와 같이, 물리적 컴포넌트의 적층 제조에서 이용되도록 구성된 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 제공하는 단계, b) 물리적 컴포넌트의 모델을 제공하는 단계, 및 c) 제공된 선택된 다공체 및 제공된 물리적 컴포넌트 모델에 기초하여 선택된 구조적 다공체를 포함하는 또는 선택된 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 인쇄하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하는 단계, 및 선택적으로 d) 제어 파일에 기초하여 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 시스템에 제어 파일을 제공하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태에서, 물리적 컴포넌트에 이용 가능한 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품이 제시되고, 컴퓨터 프로그램 제품은 앞서 설명한 바와 같은 장치로 하여금 앞서 설명한 바와 같은 방법을 실행하게 하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태에서, 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 제어 파일을 생성하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품이 제시되고, 컴퓨터 프로그램 제품은 앞서 설명한 바와 같은 생성 장치로 하여금 앞서 설명한 바와 같은 생성 방법을 실행하게 하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함한다.
본 개시내용의 다른 양태에서, 신발, 헬멧, 좌석, 받침대, 매트리스 및/또는 보호 장비의 쿠션재를 위한 주기적으로 구조화된 다공체의 생성을 위해 앞서 설명한 바와 같은 임의의 장치, 앞서 설명한 바와 같은 임의의 시스템, 앞서 설명한 바와 같은 임의의 방법 및/또는 앞서 설명한 바와 같은 임의의 컴퓨터 프로그램 제품의 사용이 제시된다.
앞서 설명한 바와 같은 임의의 장치, 앞서 설명한 바와 같은 임의의 시스템, 앞서 설명한 바와 같은 임의의 방법, 및 앞서 설명한 바와 같은 임의의 컴퓨터 프로그램 제품은 특히 종속항 및 상기에 설명된 실시예에서 정의된 것과 유사한 및/또는 동일한 바람직한 실시예를 갖는다는 것을 이해해야 한다.
본 개시내용의 바람직한 실시예는 종속항 또는 상기의 실시예와 각각의 독립항과의 임의의 조합일 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
본 개시내용의 이들 및 다른 양태는 이하에 설명되는 실시예를 참조하여 명백해지고 설명될 것이다.
다음 도면에서:
도 1은 구조화된 다공체 인쇄 시스템의 실시예를 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 2는 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 방법의 실시예에 대한 흐름도를 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 3은 사용자 인터페이스에서 라이브러리의 가능한 표현을 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 4는 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리가 통합되는 작업 흐름을 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 5는 컴퓨팅 시스템과 관련하여 제어 파일을 생성하고 물리적 컴포넌트를 인쇄하기 위한 시스템을 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 6은 목표 주기적으로 구조화된 다공체를 결정하기 위한 예시적인 실시예를 개략적 및 예시적으로 도시한다.
도 1은 구조화된 다공체 인쇄 시스템의 실시예를 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 2는 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 방법의 실시예에 대한 흐름도를 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 3은 사용자 인터페이스에서 라이브러리의 가능한 표현을 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 4는 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리가 통합되는 작업 흐름을 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 5는 컴퓨팅 시스템과 관련하여 제어 파일을 생성하고 물리적 컴포넌트를 인쇄하기 위한 시스템을 개략적 및 예시적으로 도시하고,
도 6은 목표 주기적으로 구조화된 다공체를 결정하기 위한 예시적인 실시예를 개략적 및 예시적으로 도시한다.
도 1은 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트를 인쇄하기 위한 구조화된 다공체 인쇄 시스템(100)을 개략적 및 예시적으로 도시한다. 인쇄 시스템(100)은 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템(120) 및 3D 프린터(130)를 포함한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 라이브러리 시스템(120)은 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 장치(110) 및 사용자 인터페이스(123)를 포함한다. 또한, 라이브러리 시스템(120)은 장치(110)에 의해 생성된 라이브러리를 제공하도록 구성되는 라이브러리 제공 유닛(124)을 포함한다. 라이브러리 시스템(120)의 일부 실시예에서는, 장치(110)가 생략될 수도 있으며, 이러한 실시예에서, 라이브러리 제공 유닛(124)은 저장 유닛으로 구성되거나 또는 대안적으로 장치(110)에 의해 생성된 라이브러리가 이미 저장되어 있는 저장 유닛에 연결된다.
장치(110)는 물리적 컴포넌트의 생산에 이용될 수 있는 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하도록 구성된다. 특히, 장치(110)는 구조화된 다공체 제공 유닛(111), 재료 모델 제공 유닛(112), 물리적 특성 결정 유닛(113) 및 라이브러리 생성 유닛(114)을 포함한다. 일반적으로, 장치(110)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 형태로, 예를 들어 독립형 디바이스로서 제공될 수 있거나 또는 다른 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 일부로서 통합될 수 있다. 또한, 구조화된 다공체 제공 유닛(111), 재료 모델 제공 유닛(112), 물리적 특성 결정 유닛(113) 및 라이브러리 생성 유닛(114)은 범용 또는 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 형태로 제공될 수도 있으며, 서로 다른 유닛은, 예를 들어 서로 다른 서버에 있는 클라우드의 일부로서 분산 방식으로 제공될 수도 있다.
구조화된 다공체 제공 유닛(111)은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현을 제공하도록 구성된다. 바람직한 예에서, 주기적으로 구조화된 다공체는 주기적인 격자 구조를 포함하고, 구조적 표현은 주기적인 격자 구조의 기하학적 형상을 나타내는 구조적 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구조적 파라미터는 격자 유형, 예를 들어 빈타일(vintile)-, X-, 허니콤-, 다이아몬드-격자, 격자 파라미터, 격자 상수, 빔 직경, 단위 셀 크기, 종횡비, 빔 각도, 벽 두께 등을 나타낼 수 있다. 또한, 구조적 표현은 구조적 파라미터 범위, 예를 들어 빔 직경의 범위, 예를 들어 0.3 내지 3 mm, 단위 셀 크기의 범위, 예를 들어 1×1×1 내지 10×10×10 mm, 종횡비의 범위, 예를 들어 1:1:1 내지 1:10:10 또는 1:1:10, 및/또는 구조의 기하형상에 영향을 미칠 수 있는 임의의 다른 파라미터를 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현은 각각의 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현을 생성할 수 있게 한다. 그 후, 구조화된 다공체 제공 유닛(111)은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현을, 특히 물리적 특성 결정 유닛(113)에 제공할 수 있다.
재료 모델 제공 유닛(112)은, 특히 물리적 특성 결정 유닛(113)에 재료 모델을 제공하도록 구성된다. 재료 모델은 일반적으로 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타낸다. 주기적으로 구조화된 다공체가 3D 프린터(130)에 의해 생산될 수 있는 것이 바람직하므로, 재료 모델이 지칭하는 재료는 3D 인쇄 프로세스에서 이용될 수 있는 재료인 것이 바람직하다. 따라서, 재료 모델의 재료는 3D 인쇄 프로세스에서 종종 이용되는 일반적으로 이용되는 열가소성 폴리머를 의미할 수 있다. 그러나, 여기에 도시된 3D 인쇄 프로세스 대신에, 주기적으로 구조화된 다공체에 기초하여 물리적 컴포넌트를 생산하기 위해 다른 산업용 적층 생산 프로세스가 바람직한 경우에는, 다른 재료가 또한 이용될 수 있으며, 따라서 재료 모델은 이러한 다른 재료를 의미할 수도 있다.
재료 모델은, 예를 들어 재료의 응답과 물리적 영향 사이의 알려진 물리적 관계에 기초하여 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 설명할 수 있다. 특히, 재료 모델은 또한 주기적으로 구조화된 다공체 형태의 컴포넌트를 포함하는 재료의 응답을 설명하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 재료 모델은 바람직하게는 물리적 특성의 원하는 결정에 필요한 만큼 정교하지만 계산 시간을 감소시키기 위해 가능한 한 단순하다. 재료 모델에 이용 가능한 물리적 관계는, 예를 들어 이론적 고찰뿐만 아니라 각각의 재료에 대해 수행된 실험 및 테스트에 기초하여 찾을 수 있다. 예를 들어, 주기적으로 구조화된 다공체의 인쇄된 테스트 표본의 기계적 테스트 데이터로부터 재료 모델을 생성할 수 있다. 이러한 테스트 데이터는 외부 이벤트, 즉, 물리적 영향, 예를 들어, 힘, 에너지, 압축 또는 충격에 의해 영향을 받을 때 임의의 기하학적 형상의 기계적 응답을 설명할 수 있는 알고리즘에 맞춰지고 포함될 수 있다.
그 후, 재료 모델은 각각의 응답을 각각의 물리적 영향과 상관시키는 참조표의 형태로 또는 하나 이상의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 시뮬레이션할 수 있는 보다 정교한 수치 시뮬레이션의 형태로 응답과 각각의 물리적 영향 사이의 수학적 기능적 관계의 형태로 제공될 수 있다. 이때, 재료 모델은 재료 모델 제공 유닛(112)에 의해 물리적 특성 결정 유닛(113)에 제공된다.
그 후, 물리적 특성 결정 유닛(113)은 구조화된 다공체 제공 유닛(111)에 의해 제공되는 구조적 표현 및 재료 모델 제공 유닛(112)에 의해 제공되는 재료 모델에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정하도록 구성된다. 일반적으로, 이미 앞서 설명한 바와 같이, 재료 모델이란 외부 이벤트에 의해 촉발되는 재료의 응답, 즉, 재료에 대한 물리적 영향을 설명하는 수학적 모델을 의미한다. 따라서, 재료 모델은 기하학적 형상, 즉, 주기적으로 구조화된 다공체의 구조와 무관하게 이 재료를 포함하는 임의의 물리적 컴포넌트의 기계적 응답을 설명할 수 있게 한다. 바람직한 실시예에서, 물리적 특성 결정 유닛(113)은, 예를 들어 nTopology, 3-matics Rhino+Grasshopper, NetFab 등과 같은 각각의 프로그램을 사용하여, 구조적 표현, 예를 들어 직경, 격자 유형 등에 기초하여 주기적으로 구조화된 다공체의 기하학적 형상의 디지털 표현을 생성하도록 구성된다. 이때 디지털 표현은 물리적 특성을 결정하기 위해 물리적 특성 결정 유닛(113)에 의해 이용될 수 있다.
결정된 물리적 특성은 특정 물리적 컴포넌트를 생산하기 위해 주기적으로 구조화된 다공체를 이용하는 것과 관련하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체로부터 특정한 주기적으로 구조화된 다공체를 선택하는 것에 관심을 둘 수 있는 임의의 물리적 특성을 의미할 수 있다. 예를 들어, 물리적 특성은 경도, E-모듈, 밀도, 파단 연신율, x% 압축 시 압축 경도, x% 연신 시 응력, 반발력, 굴곡 모듈러스, 인장 강도, 충격 강도, 푸아송 비, 인열 강도 및 온도 용량 중 어느 하나를 의미할 수 있다. 결정되어야 하는 물리적 특성에 기초하여, 물리적 특성 결정 유닛(113)은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현과 재료 모델을 이용하여 각각의 수학적 알고리즘 또는 기능적 관계를 적용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구조적 표현의 입력과 선택적으로 재료 모델의 입력을 기초로 각각의 물리적 특성을 결정할 수 있는 각각의 인공 지능 방법이 이용될 수 있다. 일반적으로, 이 경우, 재료 모델은 예를 들어 각각의 인공 지능 알고리즘이 그에 따라 훈련된 경우 인공 지능 알고리즘의 일부가 될 수도 있다. 그러나, 물리적 특성 결정 유닛(113)은 물리적 특성을 결정하기 위해 다른 수치 방법을 이용하도록 구성될 수도 있다. 바람직하게는, 물리적 특성 결정 유닛(113)은 물리적 특성을 결정하기 위해 유한 요소 분석(FEA) 알고리즘을 이용하도록 구성된다. 일반적으로, 이 경우 각각의 알고리즘의 방정식을 풀기 위해 명시적, 암시적 또는 기타 모델링 방법을 사용하여, 예를 들어 ANSYS, ABAQUS, COMSOL, ADINA, LS-DYNA, MARC 등과 같은 상용 솔버를 이용하는 것이 가능한 경우가 많다. 유한 요소 분석을 이용하면, 물리적 특성 결정 유닛(113)은 ANSYS-전처리기, MeshLab 등과 같은 프로그램을 사용하여 체적 메시 형태로 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
물리적 특성 결정 유닛(113)은 테스트 상황에 대한 주기적으로 구조화된 다공체의 응답을 기초로 한 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 결정을 허용하는 각각의 테스트 상황에서 주기적으로 구조화된 다공체를 시뮬레이션하기 위해 상기에 설명된 수치 방법 중 하나, 예를 들어 유한 요소 분석 방법을 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 물리적 특성 결정 유닛(113)은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 주기적으로 구조화된 다공체에 영향을 미치는 물리적 이벤트를 시뮬레이션하고 물리적 이벤트에 대한 주기적으로 구조화된 다공체의 시뮬레이션된 응답으로부터 물리적 특성을 결정하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 시뮬레이션된 물리적 이벤트는 일반적으로 각각의 물리적 특성을 나타내는 응답을 제공하는 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차를 의미한다. 특히, 산업 규범에 설명된 테스트 절차에 기초하는 물리적 테스트 절차가 적합하다. 예를 들어, 물리적 특성 및 그 상관 테스트는 ISO 또는 ASTM의 규범, 예를 들어, Tensile ISO527, Compression hardness, Shore Hardness, Density 등으로 설명될 수 있다. 또한, 산업 규범에서는 NFL 헬멧에 대한 충격 테스트와 같은 용례별 표준화된 테스트를 참조할 수 있다. 일반적으로, 테스트는 최종 사용자가 관심을 갖는 물리적 특성을 추론할 수 있는 기계적 응답을 결과로서 제공하는 임의의 특정 테스트를 의미할 수 있다.
산업 규범의 표준화된 테스트를 이용하면 물리적 특성을 정규화된 방식으로 결정할 수 있으므로 서로 쉽게 비교할 수 있을 뿐만 아니라 산업 규범에 따라 실제 테스트 절차에서 결정된 물리적 특성과도 쉽게 비교할 수 있다. 또한, 특히 물리적 특성을 결정하기 위해 인공 지능 방법을 훈련해야 하는 경우, 산업 규범에 설명된 테스트 절차는 이러한 테스트 절차의 다양한 결과를 이용할 수 있고 인공 지능을 훈련하는 데 사용할 수 있으며 훈련 후 인공 지능의 출력을 테스트하는 데 사용할 수 있다는 이점이 있다.
그 후, 물리적 특성 결정 유닛(113)의 결과, 특히 결정된 물리적 특성 및 복수의 주기적으로 구조화된 다공체가 라이브러리 생성 유닛(114)에 제공된다.
그 후, 라이브러리 생성 유닛(114)은 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성 라이브러리를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 라이브러리 생성 유닛(114)은 물리적 특성이 결정된 각각의 주기적으로 구조화된 다공체와 상호 관련된 방식으로 물리적 특성을 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 라이브러리 생성 유닛(114)은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체 중 각각의 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 각각 결정된 물리적 특성이 저장된 2D 매트릭스를 생성할 수 있다. 또한, 물리적 특성의 추가 종속성, 예를 들어 물리적 특성을 결정할 때 고려된 온도 종속성을 알면, 또한 이러한 추가 종속성은 물리적 특성 및 주기적으로 구조화된 다공체와 상호 관련된 방식으로 저장될 수 있다. 예를 들어, 이 경우, 라이브러리 생성 유닛(114)은 추가적인 종속성, 예를 들어 온도 종속성을 또한 나타내는 3D 또는 훨씬 더 높은 차원의 매트릭스를 생성하도록 구성될 수 있다. 그 후, 생성된 각각의 물리적 특성의 라이브러리는 라이브러리 시스템(120)의 라이브러리 제공 유닛(124)에 제공된다.
주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템(120)의 라이브러리 제공 유닛(124)은, 특히 사용자 인터페이스(123)에 물리적 특성의 라이브러리를 제공하도록 구성된다. 사용자 인터페이스(123)는 제공된 물리적 특성의 라이브러리와 사용자의 상호작용을 허용하도록 구성된다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(123)는, 예를 들어 모니터 또는 사용자에게 정보를 디스플레이할 수 있게 하는 임의의 다른 종류의 하드웨어일 수 있는 디스플레이 유닛(121), 및 예를 들어 마우스, 키보드, 터치스크린 등을 의미할 수 있으며 사용자가 사용자 인터페이스(123)에 입력을 제공할 수 있게 하는 입력 유닛(122)을 포함할 수 있다.
특히, 사용자 인터페이스(123)는 제공된 라이브러리의 검색을 허용하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 사용자는 입력 유닛(122)을 이용함으로써, 주기적으로 구조화된 다공체의 적어도 하나의 물리적 특성을 나타내는 하나 이상의 원하는 특징을 입력할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 특정 물리적 컴포넌트에 대해 원하는 특정 경도 또는 경도 범위를 입력할 수 있다. 이때 사용자 인터페이스(123)는 원하는 특징의 입력에 기초하여 라이브러리를 검색하도록 구성되는 검색 유닛(125)을 포함할 수 있다. 특히, 검색 유닛(125)은 원하는 특징의 입력으로부터 각각의 물리적 특성을 추론하고 각각의 물리적 특성으로 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 라이브러리를 검색하도록 구성될 수 있다. 그 후, 사용자 인터페이스(123)는, 예를 들어 디스플레이 유닛(121)을 이용함으로써, 사용자에 대한 출력으로서 각각의 원하는 특징을 발견된 주기적으로 구조화된 다공체에 제공하도록 구성될 수 있다.
도 3은 발견된 주기적으로 구조화된 다공체의 디스플레이 유닛(121)에서의 이러한 출력의 가능한 예를 도시한다. 이 예에서, 사용자는 주기적으로 구조화된 다공체의 다양한 원하는 특징을 나타내기 위해 좌측의 슬라이딩 바를 이용하여 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 라이브러리를 검색했다. 이러한 특징에 기초하여 검색 유닛(125)은, 예를 들어 미리 정의된 할당에 의해 이러한 특징에 할당되는 물리적 특성을 결정했다. 그 후, 검색의 결과는 도 3에 도시된 바와 같이 디스플레이 유닛(121)에서 예시적인 출력의 우측에 사용자에게 제공된다. 이 예에서, 2개의 주기적으로 구조화된 다공체는 검색어를 충족하며, 즉, 원하는 물리적 특성과 기타 특징을 갖는다. 따라서, 이들 구조화된 다공체는, 예를 들어 각각의 주기적으로 구조화된 다공체를 특징짓는 구조적 파라미터와 함께 제시된다. 또한, 기타 물리적 특성 또는 특징과 같이 사용자가 관심을 가질 수 있는 추가적인 정보가 제공될 수 있다. 선택적으로, 주기적으로 구조화된 다공체의 대표 이미지도, 예를 들어 구조화된 다공체의 하나의 셀의 형태로 제공될 수 있다.
하나 초과의 주기적으로 구조화된 다공체가 발견된 경우, 사용자는 발견된 주기적으로 구조화된 다공체 중 하나를 선택할 수 있으며, 예를 들어 각각의 물리적 컴포넌트가 각각의 물리적 컴포넌트의 형태로 3D 인쇄되어야 한다고 결정할 수 있다. 이 경우, 사용자 인터페이스(123)는 사용자와 라이브러리의 상호작용 후에 물리적 컴포넌트의 일부로서 원하는 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현을 3D 프린터(130)에 의해 이용되도록 구성되는 데이터 형식으로 출력으로서 제공하도록 구성된다. 그 후, 이 출력은 원하는 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트를 인쇄하기 위해 3D 프린터(130)로 송신될 수 있다.
일반적으로, 시스템의 서로 다른 애플리케이션에 대해 복수의 서로 다른 사용자 인터페이스가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기에 설명된 예와 유사하게, 사용자 인터페이스(123)는 사용자가 특성, 예를 들어 쇼어 경도, 밀도 및 압축 경도에 대한 특징 요건을 정의할 수 있는 대화형 사용자 인터페이스일 수 있다. 그 후, 사용자 인터페이스(123)는 라이브러리를 검색하여 이러한 요건을 충족하는 모든 주기적으로 구조화된 다공체를 제안하고, 선택적으로 추가 특징에 의해 결과를 필터링하는 추가 옵션을 제안할 수 있다. 개선된 버전에서, 사용자 인터페이스(123)는 사용자가 물리적 컴포넌트 기하형상 또는 쉘을 업로드할 수 있게 구성될 수 있으며, 그 후, 사용자 인터페이스(123)는 각각의 물리적 컴포넌트 기하형상 또는 쉘을 적어도 부분적으로 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 자동으로 채우도록 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 사용자 인터페이스(123)는 제조 인터페이스를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 제조 인터페이스는, 예를 들어 제조된 주기적으로 구조화된 다공체의 스캔이 사용자 인터페이스(123)에 대한 입력으로서 제공되도록 구성될 수 있으며, 이때, 사용자 인터페이스(123)는 제조된 주기적으로 구조화된 다공체의 예상 기계적 특성을 사용자에게 제공하기 위해 제조된 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 라이브러리를 검색하도록 구성된다. 그 후, 사용자는 예상 물리적 특성이 허용 가능한 공차 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다.
바람직한 예에서, 사용자 인터페이스(123)는 라이브러리의 특정 응용에 맞게 구성되는 백엔드 인터페이스를 의미하거나 또는 이를 포함한다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(123)는, 예를 들어 스캔, 압력 맵 또는 인체 부위의 임의의 다른 측정값이 제공되도록 구성될 수 있다. 그 후, 사용자 인터페이스(123)는 개인화된 제품의 맞춤형 부분을 설계하기 위해 라이브러리와 함께 이 입력을 사용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 입력은 고객의 발의 스캔 및 압력 맵을 의미할 수 있다. 그 후, 사용자 인터페이스는 입력을 기초로 밑창 또는 깔창의 임의의 위치에서 특정 경도를 계산하도록 구성될 수 있다. 개인화된 밑창 또는 깔창의 디지털 표현을 생성하기 위해, 사용자 인터페이스(123)는 라이브러리에 액세스하고 밑창 또는 깔창의 임의의 위치에서 각각의 결정된 특정 경도를 포함하는 주기적으로 구조화된 다공체를 검색하도록 구성될 수 있다. 이 정보를 사용하여, 사용자 인터페이스(123)는 개인화된 밑창 또는 깔창을 생성하고 이를 제조를 위해 3D 프린터(130)에 전달하도록 구성될 수 있다.
도 2는 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 방법의 흐름도를 개략적 및 예시적으로 도시한다. 방법(200)은 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공하는 단계(210)를 포함한다. 단계(220)에서, 재료 모델이 제공되고, 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타낸다. 일반적으로, 단계(210) 및 단계(220)는 임의의 순서로 또는 심지어 동시에 수행될 수 있다. 추가 단계(230)에서, 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성이 결정되고, 여기서, 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정된다. 마지막 단계(240)에서, 결정된 물리적 특성을 기초로 최종적으로 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리가 생성된다. 일반적으로, 도 1에 설명된 시스템과 관련하여 설명된 원리는 도 2와 관련하여 설명된 방법에도 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예의 예시적인 흐름도의 다른 개략도를 도시한다. 이 예에서, 다양한 처리 레벨을 정의할 수 있다. 제1 처리 레벨은 입력 레벨을 의미한다. 입력 레벨은 라이브러리를 생성하기 위한 장치에 제공되는 입력을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 입력은 앞서 설명한 바와 같이 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델을 의미할 수 있으며, 구조화된 다공체 제공 유닛(111) 및 재료 모델 제공 유닛(112)은 입력 레벨의 일부로서 간주될 수 있다. 일반적으로, 입력 레벨은 데이터 저장소로부터 입력이 검색되는 프로세스, 또는 예를 들어 사용자에 의해 입력 유닛을 통해 직접 제공되는 프로세스를 의미할 수 있다. 처리 레벨에서, 입력 레벨에서 제공된 입력이 처리되어, 예를 들어 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 생성한다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 물리적 특성 결정 유닛(113)은 처리 레벨의 일부로서 간주될 수 있다. 출력 레벨에서는 장치의 출력이 생성된다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이 라이브러리 생성 유닛(14)과 라이브러리의 생성은 출력 레벨에 속하는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 입력 레벨, 처리 레벨 및 출력 레벨은 도 1과 관련하여 예시적으로 설명된 장치(110)에 의해 제공되는 물리적 특성 라이브러리의 생성 기능을 의미한다.
선택적으로, 물리적 특성 라이브러리를 생성하는 기능 외에도, 추가 레벨이 제공될 수 있다. 예를 들어, 최종 사용 레벨은 출력 레벨의 출력, 특히 라이브러리와의 상호작용을 허용하는 사용자 인터페이스의 형태로 제공될 수 있다. 바람직하게는, 최종 사용 레벨은 라이브러리의 적용에 맞게 구체적으로 구성되는 기능을 포함하고, 예를 들어, 사용자 인터페이스는 특정 물리적 컴포넌트의 특징에 기초하여 특정 검색을 허용하는 이 레벨에서 제공된다. 또한, 부품 생산 레벨에서 선택적으로 기능이 제공될 수 있다. 이 레벨은 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트의 생산을 지원하는 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터에 의해 이용될 수 있는 제어 파일과 같은 데이터 형식의 선택된 구조를 물리적 컴포넌트에 제공할 수 있게 하는 기능은, 예를 들어 이 레벨의 일부가 될 수 있다. 또한, 3D 프린터 및 그 인프라구조도 이 레벨의 일부가 될 수 있다.
일반적으로, 앞서 설명된 바와 같은 시스템 및 방법은, 검색 가능한 라이브러리 형태로 특정 주기적으로 구조화된 다공체와 상관된 재료 특성의 대규모 데이터 세트를 생성할 수 있게 한다. 또한, 생성을 허용하여, 재료 특성의 데이터 세트를 구축하기 위한 다양한 주기적으로 구조화된 다공체 표본의 라이브러리 인쇄 및 테스트 절차가 감소될 수 있거나 또는 심지어 완전히 회피될 수 있다. 따라서, 사용자는 주기적으로 구조화된 다공체를 사용하여 3D 인쇄 재료로 가능한 광범위한 기계적 특성에 빠르고 쉽게 접근할 수 있다.
본 발명의 일부 더욱 상세한 예가 다음에 설명될 것이다. 바람직한 실시예에서, 상기에 설명된 시스템 및 방법은 사용자가 전통적인 재료를 주기적으로 구조화된 다공체로 대체하도록 지원하는 응용에서 이용되도록 구성된다. 최종 사용자는 종종, 예를 들어 PU 또는 E-TPU 폼, PA6 등과 같은 전통적인 재료/폼으로 생산된 물리적 컴포넌트의 거동을 모방하는, 바람직하게는 유연한 재료를 포함하는 물리적 컴포넌트를 3D 인쇄하는 데 관심이 있다. 이러한 경우, 쇼어 경도, 밀도, 굴곡 모듈러스 또는 압축 경도와 같이 물리적 컴포넌트에서 전통적으로 사용되는 재료/폼의 기계적 특성이 알려져 있다. 따라서, 사용자 인터페이스는 사용자가 이러한 알려진 원하는 특성에 대해 라이브러리를 검색할 수 있도록 구성될 수 있다. 검색의 결과에 기초하여, 사용자 인터페이스는 사용자가 발견된 주기적으로 구조화된 다공체 중 하나를 선택하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스는 또한 각각의 주기적으로 구조화된 다공체로 물리적 컴포넌트의 체적을 채우고 이를 3D 인쇄 재료, 예를 들어 Ultrasint TPU01을 사용하여 인쇄하기 위해 대체되어야 하는 재료/폼에 가장 가까운 원하는 특성을 갖는 발견된 및/또는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 사용하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 출원에서 시스템은 사용자가 전통적인 재료/폼 부품으로부터 3D 인쇄 부품으로 빠르고 쉽게 전환하여 단일 3D 인쇄 재료로 많은 재료/폼을 모방하게 하는 것을 허용한다.
다른 바람직한 예에서, 앞서 설명한 바와 같은 시스템 및 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 물리적 컴포넌트 개인화에 이용되도록 구성될 수 있다. 예를 들어 신발, 헬멧, 보호 장비 등의 소비자 부품 설계자는 종종 3D 인쇄의 새로운 가능성을 통해 그 제품의 개인화를 모색하고 있다. 설계자가, 예를 들어 체중 또는 발의 압력 맵 스캔에 따라 특정 고객에게 필요한 기계적 특성을 알고 있는 경우, 사용자 인터페이스는 이러한 기계적 특성이 특징으로 제공되고 상응하는 물리적 특성을 갖는 각각의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 라이브러리를 검색하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 하나의 특정 고객에 대한 물리적 컴포넌트의 정확한 주기적으로 구조화된 다공체를 빠르게 선택할 수 있다. 이 예에서, 사용자 인터페이스는 각각의 고객으로부터 측정 가능한 기계적 특성으로부터 상응하는 물리적 특성을 추론할 수 있게 하는 알고리즘을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 물리적 컴포넌트의 서로 다른 부분에 대해 기계적 특성이 다른 경우, 사용자 인터페이스는 물리적 컴포넌트의 서로 다른 위치에 대해 서로 다른 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트의 구조적 설명을 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 고객 발의 압력 맵을 측정하는 것은, 예를 들어 깔창/밑창의 다양한 영역/위치에서의 특정 기계적 특성, 예를 들어, 경도가 필요하다는 것을 의미할 수 있다. 그 후, 사용자 인터페이스는 밑창/깔창의 모든 위치에서 정확한 주기적으로 구조화된 다공체를 선택하기 위해 라이브러리를 사용하여 압력 맵으로부터 깔창을 자동으로 설계하도록 구성될 수 있다.
다른 바람직한 예에서, 앞서 설명한 바와 같은 시스템 및 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 특정 규범을 충족하는 물리적 컴포넌트를 찾는 데 있어 사용자를 지원하는 데 이용되도록 구성될 수 있다. 종종 물리적 컴포넌트는 특정 규범을 충족해야 하며, 예를 들어 오토바이 보호 장비는 EN1621에 설명된 특정 충격 요건을 충족할 필요가 있다. 따라서, 의도된 응용에 따라, 물리적 특성 결정 유닛은 각각의 규범이 충족되는지 여부 및/또는 규범, 예를 들어 EN1621에 의해 표시된 물리적 특성을 물리적 특성으로서 결정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 규범에 의해 정의된 각각의 테스트의 결과는 라이브러리에 물리적 특성으로서 포함된다. 따라서, 사용자 인터페이스는 사용자가 각각의 규범을 충족하는 주기적으로 구조화된 다공체를 검색할 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 규범의 요건을 훨씬 쉽게 충족하고 주기적으로 구조화된 다공체를 사용하여 인증 프로세스를 통과할 수 있는 물리적 컴포넌트를 찾을 수 있다.
다른 바람직한 예에서, 앞서 설명된 시스템 및 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 제조 공차 허용 레벨을 결정하는 데 이용되도록 구성될 수 있다. 부품이, 예를 들어 산업 규범에 설명된 바와 같은 특정 요건을 충족해야 하는 경우, 용인된 또는 허용된 제조 공차를 식별하는 데 라이브러리를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 본 출원에서 사용자 인터페이스는 각각의 원하는 물리적 특성을 충족하는 모든 주기적으로 구조화된 다공체를 사용자에게 제공하도록 구성된다. 결과를 바탕으로, 사용자는 어떤 구조적 파라미터 범위가 원하는 물리적 특성을 충족하는지 추론할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스는 원하는 물리적 특성을 충족하는 구조화된 다공체의 구조적 파라미터의 범위를 제조 공차로서 사용자에게 자동으로 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 필요한 물리적 특성을 계속 충족하면서 주기적으로 구조화된 다공체의 빔 직경의 변화가 얼마나 클 수 있는지를 식별하도록 구성될 수 있다. 그 후, 이렇게 결정된 공차는 각각의 컴포넌트의 품질 관리에 의해 통과 또는 거부될 직경 변화를 정의하기 위해 품질 관리 프로세스에서 사용될 수 있다.
도 5는 컴퓨팅 시스템과 관련하여 적층 제조를 사용하여 제어 파일을 생성하고 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 시스템(500)을 개략적 및 예시적으로 도시한다.
컴퓨팅 시스템은 다양한 형태를 취할 수 있다. 컴퓨팅 시스템은, 예를 들어 휴대용 디바이스, 가전제품, 랩톱 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 메인프레임, 분산 컴퓨팅 시스템, 데이터 센터일 수 있거나, 심지어 적층 제조용 기계 또는 3D 프린터와 같이, 전통적으로 컴퓨팅 시스템으로 고려되지 않았던 디바이스일 수 있다. 이 설명과 청구범위에서, "컴퓨팅 시스템"이라는 용어는 적어도 하나의 물리적이고 유형적인 프로세서, 및 데이터를 저장할 수 있거나 또는 프로세서에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 실행 가능 명령어를 가질 수 있는 물리적이고 유형적인 메모리를 포함하는 임의의 디바이스 또는 시스템(또는 그 조합)을 포함하는 것으로 광범위하게 정의된다. 메모리는 임의의 형태를 취할 수 있으며 컴퓨팅 시스템의 특성과 형태에 따라 달라질 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 네트워크 환경을 통해 분산될 수 있으며 다수의 구성 컴퓨팅 서브시스템을 포함할 수 있다.
도 5에 예시된 바와 같이, 제어 파일을 생성하기 위한 시스템(510)은 적어도 하나의 하드웨어 처리 유닛 및 메모리를 갖춘 클라우드 인프라구조를 포함할 수 있다. 적층 제조를 사용하여 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 시스템(516)은 적어도 하나의 하드웨어 처리 유닛 및 메모리를 갖춘 3D 프린터(517)를 포함할 수 있다.
제어 파일을 생성하기 위한 시스템(510)은 하나 이상의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 적어도 하나의 구조적 표현을 제공하기 위한 구조화된 다공체 제공 유닛(522) 및 재료 모델을 제공하기 위한 재료 모델 제공 유닛(524)을 포함할 수 있으며, 재료 모델은, 예를 들어 도 1과 관련하여 설명된 바와 같은 예시적인 실시예에 따라, 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타낸다. 이러한 제공 유닛(522, 524)은 처리 유닛에 의해 액세스될 수 있는 컴퓨팅 시스템의 메모리 또는 컴퓨팅 시스템의 임의의 다른 컴포넌트로부터 데이터를 수신할 수 있는 처리 유닛에 대한 인터페이스를 의미할 수 있다. 인터페이스는 통신 인터페이스일 수 있으며, 예를 들어 분산 네트워크의 경우에는 응용 프로그래밍 인터페이스(API) 또는 컴퓨터 실행 가능 명령어로 구현된 임의의 방법 또는 기능 호출일 수 있다.
적어도 하나의 구조적 표현 및 재료 모델은 물리적 특성 결정 유닛(526)에 제공될 수 있다. 물리적 특성 결정 유닛(526)은 처리 유닛일 수 있다. 일부 경우에, 다수의 구조적 표현 및 재료 모델이 제공될 수 있다. 물리적 특성 결정 유닛(526)은 하나 이상의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 적어도 하나의 물리적 특성을 결정하도록 구성될 수 있으며, 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은, 예를 들어 도 1과 관련하여 설명된 원리에 따라 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정된다. 다수의 구조적 표현과 재료 모델이 제공되는 경우, 다수의 물리적 특성이 결정될 수 있다.
다수의 물리적 특성이 결정되는 경우, 선택 유닛(528)은 물리적 특성, 주기적으로 구조화된 다공체의 하나 이상의 구조적 파라미터 및/또는 제조될 물리적 컴포넌트, 예를 들어 그 형상 또는 원하는 또는 바람직한 재료에 기초하여 하나의 주기적으로 구조화된 다공체를 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원하는 특징 제공 유닛은 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 나타내는 원하는 특징을 선택 유닛(528)에 제공할 수 있다. 선택 유닛(528)은 결정된 물리적 특성, 제조될 물리적 컴포넌트 및/또는 구조적 파라미터에 기초하여 하나 이상의 원하는 특징을 포함하는 하나 이상의 구조화된 다공체를 선택하도록 구성될 수 있다. 이러한 선택에 기초하여 선택 유닛(528)은 선택된 주기적으로 구조화된 다공체를 제공할 수 있다. 하나 초과의 주기적으로 구조화된 다공체가 선택되는 경우, 이러한 선택은 추가 선택을 위해 사용자에게 디스플레이될 수 있다.
구조적 표현 및/또는 물리적 특성을 포함하는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체는 주기적으로 구조화된 다공체로 부분적으로 제조된 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기(526)에 제공될 수 있다. 이러한 제어 파일 생성기(526)는 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트의 3차원 표현을 생성하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 주기적으로 구조화된 다공체는 물리적 컴포넌트의 3차원 형상에 내장된 하부 구조이다. 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트의 3차원 표현에 기초하여, 제어 파일 생성기(526)는 복수의 재료 층을 연속적으로 적용하기 위한 제조 경로를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 제어 파일 생성기(526)는 온도, 재료 선택 또는 기타 제어 파라미터와 같은 제조 프로세스를 위한 추가 제어 파라미터를 생성하도록 구성될 수 있다.
분산 컴퓨팅 시스템의 경우, 제어 파일 생성기(526)는 적층 제조를 사용하여 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 시스템(516)의 통신 인터페이스에 제어 파일을 제공하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 시스템(516)은, 이 예에서, 제공된 제어 파일에 기초하여 물리적 컴포넌트를 추가적으로 제조하도록 구성된 3D 프린터(517)를 포함한다.
다른 구현에서, 시스템(500)은 선택 유닛(528)에 대한 대안으로서 사용자 인터페이스를 갖는 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는, 사용자와 라이브러리 시스템의 상호작용 후에, 물리적 컴포넌트의 적층 제조 프로세스에 이용되도록 선택되는 원하는 주기적으로 구조화된 다공체를 출력으로서 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 선택된 주기적으로 구조화된 다공체는 앞서 설명한 바와 같이 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조된 물리적 컴포넌트를 적층 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위해 제어 파일 생성기(526)에 제공될 수 있다. 제어 파일은 물리적 컴포넌트를 인쇄하기 위해 제어 파일을 이용하도록 구성되는 적층 제조를 사용하여 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 시스템(516)에 제공될 수 있다.
또 다른 구현에서, 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 물리적 컴포넌트를 제조하기 위한 주기적으로 구조화된 다공체 제조 시스템(500)은 앞서 설명한 바와 같은 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템 및 원하는 물리적 특성에 기초하여 원하는 주기적으로 구조화된 다공체를 선택하기 위한 선택 유닛(528)을 포함할 수 있다. 선택된 주기적으로 구조화된 다공체는 선택된 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조된 물리적 컴포넌트를 인쇄하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위해 제어 파일 생성기(526)에 제공될 수 있다. 제어 파일은 물리적 컴포넌트를 인쇄하기 위해 제어 파일을 이용하도록 구성되는 적층 제조를 사용하여 물리적 컴포넌트를 제조하기 위해 시스템(516)에 제공될 수 있다.
도 6에서, 바람직하게는 생성된 라이브러리에 기초하여, 목표 주기적으로 구조화된 다공체를 결정하기 위한 예시적인 실시예가 이하에서 더 구체적으로 설명된다. 일반적으로, 이 실시예에서 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현은 목표 주기적으로 구조화된 다공체를 검색할 때 변경 및 수정될 수 있는 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 파라미터에 기초하는 것이 바람직하다. 특히, 이러한 파라메트릭 접근법에서는 원하는 결과를 달성하는 데 가장 영향력이 있는 것으로 결정된 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 파라미터, 즉, 주기적으로 구조화된 다공체의 목표 물리적 특성에 영향을 미치는 구조적 파라미터를 선택하고 수정하는 것이 바람직하다.
이 예에서, 프로세스는 바람직하게는 컴퓨터 지원 설계(CAD)를 포함하는 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현을 제공하는 것으로 시작하고, 추가로 예를 들어 목표 물리적 특성뿐만 아니라 다른 제약, 예를 들어 제조상의 제약을 참조하여 구조가 충족해야 하는 특정 요건을 제공하는 것으로 시작한다. 예를 들어, 특정 요건은 목표 주기적으로 구조화된 다공체의 크기, 형상 및 밀도, 및/또는 충격 시 흡수되는 에너지, 필요한 반발력, 특정 압축 레벨에서 필요한 강성, 및 압축 등급과 같은 재료 특성, 및/또는 힘-변위 거동과 같은 원하는 기계적 응답을 의미할 수 있다. 선택적으로, 정의된 특정 요건을 기초로 좋은 맞춤을 제공하는 것으로 고려되는 격자 유형이 또한 선택 및 제공될 수 있으며, 추가로 선택된 격자 유형을 기초로, 셀 형상, 크기 빔 직경, 배향 등과 같은 구조적 파라미터가, 필요에 따라 각각의 격자 유형에 대해 구조적 표현의 일부로서 또한 제공될 수 있다. 또한, 바람직한 실시예에서, 표준 압축, 쇼어 경도, 반발력, 충격과 같은 추가 시뮬레이션 테스트 또는 심지어 규범(예를 들어, ISO 1621)에 따른 테스트가 목표 응용의 성능 요건, 즉, 제공된 목표 물리적 특성에 기초하여 정의될 수 있다.
선택된 격자 유형 및 선택된 구조적 파라미터를 선택적으로 포함하는 상기에 제공된 구조적 표현에 기초하여, 물리적 특성의 환경, 즉, 라이브러리가 생성될 때까지 상이한 격자 유형 및 구조적 파라미터에 대하여, 예를 들어 앞서 설명된 바와 같은 유한 요소 시뮬레이션 또는 기계 학습 알고리즘을 이용하는 다양한 시뮬레이션이 실행 및 연속적으로 재실행될 수 있다.
특히, 제공된 구조적 표현의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 결정은 먼저, 예를 들어 구조적 표현에 기초하여, 데이터 기반 격자 설계, 즉, 각각의 주어진 구조적 파라미터 세트에 대응하는 각각의 격자의 디지털 표현을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 다음 단계에서, 각각의 격자의 생성된 디지털 표현은 FEM(Finite Element Method)의 품질 요건에 따라 메시화될 수 있다. 그 후, 각각의 FEM은 예를 들어 미리 정의된 템플릿, 예를 들어 특정 규범 테스트 및 각각의 재료 모델을 사용하여 각각의 격자의 시뮬레이션을 준비하는 데 사용될 수 있다. 그 후, 각각의 격자에 대해 시뮬레이션이 수행된다. 그 후, 시뮬레이션 결과는 제공된 구조적 표현의 다른 격자의 시뮬레이션의 결과와 함께 물리적 특성의 환경을 구축하는 데 이용될 수 있다.
일반적으로, 앞서 설명한 바와 같은 자동화된 작업 흐름은, 예를 들어 시뮬레이션의 일부로 제공되는 실제 기계적 테스트의 디지털 트윈에서 균질화 기반 접근법을 근사화하거나 수동 반복을 줄이지 않고도 수학적 최적화기를 직접적으로 사용하는 것을 가능하게 한다. 또한, 바람직한 실시예에서, 시뮬레이션의 결과적인 물리적 특성을 목표 물리적 특성과 직접 비교함으로써, 그리고 결과적인 물리적 특성이 각각의 미리 결정된 기준을 충족하지 않고, 예를 들어 목표 물리적 특성 주위의 미리 결정된 범위 내에 있을 때에만, 제공된 구조적 표현의 추가 시뮬레이션을 수행함으로써, 최적화 프로세스에서 격자 라이브러리의 생성을 생략할 수도 있다. 이 경우, 미리 결정된 기준이 충족되지 않으면 수정된 주기적으로 구조화된 다공체의 시뮬레이션이 반복적으로 수행될 수 있고, 수정된 주기적으로 구조화된 다공체는 제공된 구조적 표현으로부터 선택될 수 있거나, 또는 예를 들어 이전에 시뮬레이션된 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 파라미터를 수정함으로써 제공될 수 있다. 일반적으로, 목표 기준이 충족될 때까지 또는 제공된 제약 조건으로는 최적화가 불가능함을 나타내는 실패 기준에 도달할 때까지 반복을 수행할 수 있다.
개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시내용, 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시함에 있어 본 기술 분야의 숙련자에 의해 이해되고 실행될 수 있다.
본 출원에 개시된 프로세스 및 방법의 경우, 프로세스 및 방법에서 수행되는 동작은 다른 순서로 구현될 수 있다. 더욱이, 개략적인 동작은 예시로만 제공되고, 동작 중 일부는 선택적일 수 있고, 더 적은 단계 및 동작으로 조합되거나, 추가 동작으로 보완되거나, 개시된 실시예의 본질을 훼손하지 않고 추가 동작으로 확장될 수 있다.
청구범위에서 "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정관사("a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다.
단일 유닛 또는 디바이스는 청구범위에 인용된 여러 항목의 기능을 충족할 수 있다. 특정 조치가 서로 다른 종속항에서 인용된다는 단순한 사실만으로는 이러한 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
하나 이상의 유닛 또는 디바이스에 의해 수행되는, 구조적 표현의 제공, 재료 모델의 제공, 물리적 특성의 결정, 라이브러리의 생성 등과 같은 절차는 임의의 다른 수의 유닛 또는 디바이스에 의해 수행될 수 있다. 이러한 절차는 컴퓨터 프로그램의 프로그램 코드 수단 및/또는 전용 하드웨어로 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품은 다른 하드웨어와 함께 또는 그 일부로서 공급되는 광학 저장 매체 또는 고체 상태 매체와 같은 적절한 매체에 저장/분산될 수 있지만, 인터넷 또는 기타 유선 또는 무선 통신 시스템 등을 통해 다른 형태로 분산될 수도 있다.
본 출원에 설명된 임의의 유닛은 컴퓨팅 시스템의 일부인 처리 유닛일 수 있다. 처리 유닛은 범용 프로세서를 포함할 수 있으며, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC), 또는 임의의 다른 특수 회로를 또한 포함할 수 있다. 임의의 메모리는 물리적 시스템 메모리일 수 있으며, 이는 휘발성, 비휘발성, 또는 이들 둘의 일부 조합일 수 있다. "메모리"라는 용어는 비휘발성 대용량 저장 장치와 같은 임의의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템이 분산되어 있으면, 처리 및/또는 메모리 기능도 마찬가지로 분산될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 "실행 가능 컴포넌트"로서 다수의 구조를 포함할 수 있다. "실행 가능 컴포넌트"라는 용어는 컴퓨팅 분야에서는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 그 조합이 될 수 있는 구조로서 잘 이해되는 구조이다. 예를 들어, 소프트웨어로 구현될 때, 본 기술 분야의 숙련자는 실행 가능 컴포넌트의 구조가 컴퓨팅 시스템에서 실행될 수 있는 소프트웨어 객체, 루틴, 방법 등을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 여기에는 컴퓨팅 시스템 더미 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있는 실행 가능 컴포넌트가 모두 포함될 수 있다. 실행 가능 컴포넌트의 구조는, 컴퓨팅 시스템의 하나 이상의 프로세서, 예를 들어 프로세서 스레드에 의해 해석될 때, 컴퓨팅 시스템이 기능을 수행하도록 컴퓨터 판독 가능 매체에 존재할 수 있다. 이러한 구조는, 예를 들어 실행 가능 컴포넌트가 바이너리인 경우와 같이 프로세서에 의해 직접적으로 판독 가능한 컴퓨터일 수 있거나, 또는 프로세서에 의해 직접적으로 해석될 수 있는 이러한 바이너리를 생성하기 위해, 예를 들어 단일 스테이지 또는 다수의 스테이지에서 해석 가능한 및/또는 컴파일되는 구조로 될 수 있다. 다른 경우에는, 구조가 하드 코딩된 로직 게이트 또는 하드 와이어드 로직 게이트일 수 있으며, 이들은 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC), 또는 임의의 다른 특수 회로 내에서와 같이, 하드웨어에서 전적으로 또는 거의 전적으로 구현된다. 따라서, "실행 가능 컴포넌트"라는 용어는 소프트웨어로, 하드웨어로 또는 조합으로 구현되든지 간에 컴퓨팅 분야의 숙련자가 잘 이해할 수 있는 구조를 가리키는 용어이다. 본 출원의 임의의 실시예는 컴퓨팅 시스템의 하나 이상의 처리 유닛에 의해 수행되는 동작을 참조하여 설명된다. 이러한 동작이 소프트웨어로 구현되는 경우, 하나 이상의 프로세서는 실행 가능 컴포넌트를 구성하는 컴퓨터 실행 가능 명령어를 실행한 것에 응답하여 컴퓨팅 시스템의 작동을 지시한다. 컴퓨팅 시스템은 또한 컴퓨팅 시스템이, 예를 들어 네트워크를 통해 다른 컴퓨팅 시스템과 통신할 수 있게 하는 통신 채널을 포함할 수 있다. "네트워크"는 컴퓨팅 시스템 및/또는 모듈 및/또는 기타 전자 디바이스 사이의 전자 데이터의 전송을 가능하게 하는 하나 이상의 데이터 링크로 정의된다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신 연결, 예를 들어 유선, 무선, 또는 유선 또는 무선의 조합을 통해 컴퓨팅 시스템으로 송신되거나 제공되는 경우, 컴퓨팅 시스템은 해당 연결을 전송 매체로 적절하게 고려한다. 전송 매체는 컴퓨터 실행 가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 전달하는 데 사용할 수 있고 범용 또는 특수 목적 컴퓨팅 시스템 또는 조합에 의해 액세스될 수 있는 네트워크 및/또는 데이터 링크를 포함할 수 있다. 모든 컴퓨팅 시스템이 사용자 인터페이스를 필요로 하는 것은 아니지만, 일부 실시예에서 컴퓨팅 시스템은 사용자와 인터페이싱하는 데 사용하기 위한 사용자 인터페이스 시스템을 포함한다. 사용자 인터페이스는 예를 들어 디스플레이를 통해 사용자에게 입력 또는 출력 메커니즘으로 작동한다.
본 기술 분야의 숙련자는 본 발명이 개인용 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 메시지 프로세서, 핸드헬드 디바이스, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램 가능 소비자 가전제품, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 호출기, 라우터, 스위치, 데이터센터, 안경과 같은 웨어러블 기기 등을 포함하는 다양한 유형의 컴퓨팅 시스템 구성을 갖춘 네트워크 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 또한 예를 들어 유선 데이터 링크, 무선 데이터 링크, 또는 유선 및 무선 데이터 링크의 조합에 의해 네트워크를 통해 연결되는 로컬 및 원격 컴퓨팅 시스템이 모두 태스크를 수행하는 분산 시스템 환경에서 실시될 수 있다. 분산 시스템 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 디바이스 모두에 위치될 수 있다.
본 기술 분야의 숙련자는 또한 본 발명이 클라우드 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 클라우드 컴퓨팅 환경은 분산될 수 있지만, 이것이 필수는 아니다. 분산되는 경우, 클라우드 컴퓨팅 환경은 하나의 조직 내에서 국제적으로 분산될 수 있거나 및/또는 다수의 조직에 걸쳐 컴포넌트를 소유하고 있을 수 있다. 이 설명 및 하기의 청구범위에서, "클라우드 컴퓨팅"은 구성 가능한 컴퓨팅 자원, 예를 들어 네트워크, 서버, 저장소, 애플리케이션, 및 서비스의 공유 풀에 대한 온디맨드 네트워크 액세스를 가능하게 하기 위한 모델로 정의된다. "클라우드 컴퓨팅"의 정의는 배치될 때 이러한 모델로부터 얻을 수 있는 임의의 다른 수많은 이점으로 제한되지 않는다. 도면의 컴퓨팅 시스템은 설명된 바와 같이 본 출원에 개시된 다양한 실시예를 구현할 수 있는 다양한 컴포넌트 또는 기능 블록을 포함한다. 다양한 컴포넌트 또는 기능 블록은 로컬 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있거나 또는 클라우드에 상주하는 요소를 포함하거나 클라우드 컴퓨팅의 양태를 구현하는 분산 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 다양한 컴포넌트 또는 기능 블록은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 도면에 도시된 컴퓨팅 시스템은 컴포넌트를 도면에 예시된 것보다 더 많거나 더 적게 포함할 수 있으며, 컴포넌트 중 일부는 상황에 따라 조합될 수 있다.
청구범위의 임의의 참조 기호는 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
한 양태에서, 본 발명은 물리적 컴포넌트에 이용 가능한 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 장치에 관한 것으로, 장치는 a) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하기 위한 구조화된 다공체 제공 유닛, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하기 위한 재료 모델 제공 유닛, c) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하기 위한 물리적 특성 결정 유닛, 및 d) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 라이브러리 생성 유닛을 포함한다.
장치의 실시예 1에서, 재료 모델은 적층 제조 프로세스에서 이용 가능한 재료에 기초한다.
이전의 모든 실시예에 따른 장치의 실시예 2에서, 물리적 특성 결정 유닛은, 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 결정하기 위해, 주기적으로 구조화된 다공체에 영향을 미치는 물리적 이벤트를 시뮬레이션하고 물리적 이벤트에 대한 주기적으로 구조화된 다공체의 시뮬레이션된 응답으로부터 물리적 특성을 결정하도록 구성된다.
실시예 2에 따른 장치의 실시예 3에서, 물리적 특성 결정 유닛은 물리적 이벤트 및 주기적으로 구조화된 다공체의 응답을 시뮬레이션하기 위해 유한 요소 방법을 이용하도록 구성된다.
실시예 2 및 3 중 어느 하나에 따른 장치의 실시예 4에서, 시뮬레이션된 물리적 이벤트는 미리 결정된 물리적 특성을 나타내는 응답을 제공하는 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차의 일부이다.
실시예 4에 따른 장치의 실시예 5에서, 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차는 산업 규범에 설명된 테스트 절차에 기초한다.
이전의 모든 실시예에 따른 장치의 실시예 6에서, 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 기하학적 형상을 나타내는 구조적 파라미터를 포함하고, 구조적 파라미터는 격자 유형, 격자 파라미터, 격자 상수, 빔 직경, 단위 셀 크기, 종횡비, 빔 각도, 및 벽 두께 중 적어도 하나를 나타낸다.
실시예 6에 따른 장치의 실시예 7에서, 물리적 특성 결정 유닛은 구조적 파라미터를 각각의 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현으로 변환하고 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현에 기초하여 물리적 특성을 결정하도록 추가로 구성된다.
이전의 모든 실시예에 따른 장치의 실시예 8에서, 주기적으로 구조화된 다공체의 결정된 물리적 특성은 경도, E-모듈, 밀도, 파단 연신율, x% 압축 시 압축 강성, x% 연신 시 응력, 반발력, 쇼어 경도, 굴곡 모듈러스, 인장 강도, 충격 강도, 푸아송 비, 인열 강도, 및 온도 용량 중 적어도 하나를 의미한다.
이전의 모든 실시예에 따른 장치의 실시예 9에서, 라이브러리는 각각의 결정된 물리적 특성이 각각의 주기적으로 구조화된 다공체와 상관되는 2D 매트릭스 데이터 구조를 포함한다.
이전의 모든 실시예에 따른 장치의 실시예 10에서, 라이브러리 생성 유닛은 주기적으로 구조화된 다공체의 결정된 물리적 특성 중 하나 이상의 물리적 특성을 이용하여 주기적으로 구조화된 다공체와 동일한 물리적 특성을 갖는 균질 재료의 물리적 모델을 의미하는 균질 재료 모델을 생성하도록 추가로 구성되고, 라이브러리 생성 유닛은 라이브러리의 일부로서 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 균질 재료 모델을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다.
추가 양태에서, 본 발명은 a) 이전의 모든 실시예에 따른 장치에 의해 생성된 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 제공하기 위한 라이브러리 제공 유닛, 및 b) 라이브러리와 사용자의 상호작용을 허용하도록 구성된 사용자 인터페이스를 포함하는 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템에 관한 것이다.
라이브러리 시스템의 실시예 1에서, 사용자 인터페이스는 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 나타내는 하나 이상의 원하는 특징을 의미하는 사용자의 입력을 수신하도록 구성된 입력 유닛, 및 결정된 물리적 특성 및/또는 구조적 파라미터에 기초하여 하나 이상의 원하는 특징을 포함하는 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 라이브러리를 검색하도록 구성된 검색 유닛을 제공함으로써 라이브러리의 검색을 허용하고, 발견된 주기적으로 구조화된 다공체를 사용자에게 출력으로서 제공하도록 구성된다.
이전의 모든 실시예에 따른 라이브러리 시스템의 실시예 2에서, 사용자 인터페이스는 원하는 특징의 제조 공차에 관해 추가적으로 라이브러리를 검색할 수 있게 하도록 추가로 구성되고, 검색 유닛은 제조 공차 내에서 원하는 특징을 충족하는 공차를 포함하는 구조적 파라미터와 함께 주기적으로 구조화된 다공체를 제공하기 위해 라이브러리를 이용하도록 추가로 구성된다.
추가 양태에서, 본 발명은 주기적으로 구조화된 다공체를 포함하는 또는 주기적으로 구조화된 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 시스템에 관한 것으로, 생성 시스템은 a) 구조화된 다공체를 제공하도록 구성된, 즉, 물리적 컴포넌트의 적층 제조에서 이용되도록 구성된 모든 이전 실시예에 따른 주기적으로 구조화된 다공체 라이브러리 시스템, b) 물리적 컴포넌트의 모델을 제공하기 위한 물리적 컴포넌트 모델 제공 유닛, 및 c) 제공된 선택된 다공체 및 제공된 물리적 컴포넌트 모델에 기초하여 선택된 구조적 다공체를 포함하는 또는 선택된 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 적층 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기를 포함한다.
추가 양태에서, 본 발명은 물리적 컴포넌트에 이용 가능한 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은 a) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공하는 단계, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하는 단계, c) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하는 단계, 및 d) 복수의 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하는 단계를 포함한다.
추가 양태에서, 본 발명은 물리적 컴포넌트에 이용 가능한 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로, 컴퓨터 프로그램 제품은 이전의 모든 실시예에 따른 장치로 하여금 이전의 모든 실시예에 따른 방법을 실행하게 하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함한다.
추가 양태에서, 본 발명은 신발, 헬멧, 좌석, 받침대, 매트리스 및/또는 보호 장비의 쿠션재를 위한 주기적으로 구조화된 다공체의 제조를 위해 이전의 모든 실시예에 따른 장치, 이전의 모든 실시예에 따른 방법 및/또는 이전의 모든 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램 제품의 사용에 관한 것이다.
한 양태에서, 본 발명은 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 장치에 관한 것으로, 장치는 a) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하기 위한 구조화된 다공체 제공 유닛, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하기 위한 재료 모델 제공 유닛, c) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하기 위한 물리적 특성 결정 유닛, 및 d) 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기를 포함한다.
생성 장치의 실시예 1에서, 장치는 제어 파일을 3D 프린터 인터페이스에 제공하기 위한 통신 인터페이스를 더 포함한다.
이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치의 실시예 2에서, 재료 모델은 적층 제조 프로세스에서 이용 가능한 재료에 기초한다.
이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치의 실시예 3에서, 물리적 특성 결정 유닛은, 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 결정하기 위해, 주기적으로 구조화된 다공체에 영향을 미치는 물리적 이벤트를 시뮬레이션하고 물리적 이벤트에 대한 주기적으로 구조화된 다공체의 시뮬레이션된 응답으로부터 물리적 특성을 결정하도록 구성된다.
실시예 3에 따른 생성 장치의 실시예 4에서, 물리적 특성 결정 유닛은 물리적 이벤트 및 주기적으로 구조화된 다공체의 응답을 시뮬레이션하기 위해 유한 요소 방법을 이용하도록 구성된다.
실시예 3 및 4 중 어느 하나에 따른 생성 장치의 실시예 5에서, 시뮬레이션된 물리적 이벤트는 미리 결정된 물리적 특성을 나타내는 응답을 제공하는 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차의 일부이다.
실시예 5에 따른 생성 장치의 실시예 6에서, 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차는 산업 규범에 설명된 테스트 절차에 기초한다.
이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치의 실시예 7에서, 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 기하학적 형상을 나타내는 구조적 파라미터를 포함하고, 구조적 파라미터는 격자 유형, 격자 파라미터, 격자 상수, 빔 직경, 단위 셀 크기, 종횡비, 빔 각도, 및 벽 두께 중 적어도 하나를 나타낸다.
실시예 7에 따른 생성 장치의 실시예 8에서, 물리적 특성 결정 유닛은 구조적 파라미터를 각각의 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현으로 변환하고 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현에 기초하여 물리적 특성을 결정하도록 추가로 구성된다.
이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치의 실시예 9에서, 주기적으로 구조화된 다공체의 결정된 물리적 특성은 경도, E-모듈, 밀도, 파단 연신율, x% 압축 시 압축 강성, x% 연신 시 응력, 반발력, 쇼어 경도, 굴곡 모듈러스, 인장 강도, 충격 강도, 푸아송 비, 인열 강도, 및 온도 용량 중 적어도 하나를 의미한다.
이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치의 실시예 10에서, 생성 장치는 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 라이브러리 생성 유닛을 더 포함한다.
실시예 10에 따른 생성 장치의 실시예 11에서, 제어 파일 생성기는 라이브러리에 기초하여 제어 파일을 생성하도록 구성된다.
이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치의 실시예 12에서, 생성 장치는 물리적 컴포넌트를 최적화하기 위한 최적화 유닛을 더 포함하고, 최적화 유닛은 i) 목표 구조화된 다공체의 목표 물리적 특성을 수신하고, ii) 목표 물리적 특성을 물리적 특성 결정 유닛에 의해 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 물리적 특성과 비교하고, iii) 비교에 기초하여, a) 물리적 특성 결정 유닛에 의한 물리적 특성의 결정, 및 비교를 반복하여, 수정된 주기적으로 구조화된 다공체의 수정된 구조적 표현 및/또는 수정된 재료 모델을 생성할지의 여부, 또는 b) 주기적으로 구조화된 다공체를 제어 파일 생성기가 제어 파일을 생성하게 되는 목표 주기적으로 구조화된 다공체로서 선택할지의 여부를 결정하도록 구성된다.
실시예 12에 따른 장치의 실시예 13에서, 최적화 유닛은 수정된 주기적으로 구조화된 다공체의 복수의 수정된 구조적 표현을 생성하고, 물리적 특성 결정 유닛에 의해 생성된 모든 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성의 결정을 시작하여 목표 물리적 특성을 충족하는 주기적으로 구조화된 다공체가 선택되는 주기적으로 구조화된 다공체의 라이브러리 및 제어 파일 생성 유닛에 의해 생성되는 각각의 제어 파일을 생성하도록 구성된다.
추가 양태에서, 본 발명은 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 인터페이스 시스템에 관한 것으로, 인터페이스 시스템은 a) 이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치, 및 b) 장치와의 인터페이스를 제공하도록 구성된 인터페이스 유닛을 포함한다.
추가 양태에서, 본 발명은 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 방법에 관한 것으로, 방법은 a) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 구조적 표현은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하는 단계, b) 재료 모델을 제공― 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하는 단계, c) 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현 및 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하는 단계, 및 d) 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하는 단계를 포함한다.
추가 양태에서, 본 발명은 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로, 컴퓨터 프로그램 제품은 이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치로 하여금 이전의 모든 실시예에 따른 생성 방법을 실행하게 하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함한다.
추가 양태에서, 본 발명은 신발, 헬멧, 좌석, 받침대, 매트리스 및/또는 보호 장비의 쿠션재를 위한 주기적으로 구조화된 다공체의 제조를 위해 이전의 모든 실시예에 따른 생성 장치, 이전의 모든 실시예에 따른 생성 방법 및/또는 이전의 모든 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램 제품의 사용에 관한 것이다.
Claims (18)
- 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 장치로서, 상기 장치는:
- 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 상기 구조적 표현은 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하기 위한 구조화된 다공체 제공 유닛,
- 재료 모델을 제공― 상기 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하기 위한 재료 모델 제공 유닛,
- 상기 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 상기 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 상기 구조적 표현 및 상기 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하기 위한 물리적 특성 결정 유닛, 및
- 상기 구조적 다공체를 포함하는 또는 상기 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 상기 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하기 위한 제어 파일 생성기를 포함하는
장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치는 상기 제어 파일을 3D 프린터 인터페이스에 제공하기 위한 통신 인터페이스를 더 포함하는
장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 재료 모델은 적층 제조 프로세스에서 이용 가능한 재료에 기초하는
장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물리적 특성 결정 유닛(113, 526)은, 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성을 결정하기 위해, 상기 주기적으로 구조화된 다공체에 영향을 미치는 물리적 이벤트를 시뮬레이션하고 상기 물리적 이벤트에 대한 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 시뮬레이션된 응답으로부터 상기 물리적 특성을 결정하도록 구성되는
장치. - 제4항에 있어서,
상기 물리적 특성 결정 유닛(113, 526)은 상기 물리적 이벤트 및 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 응답을 시뮬레이션하기 위해 유한 요소 방법을 이용하도록 구성되는
장치. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 시뮬레이션된 물리적 이벤트는 미리 결정된 물리적 특성을 나타내는 응답을 제공하는 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차의 일부인
장치. - 제6항에 있어서,
상기 시뮬레이션된 물리적 테스트 절차는 산업 규범에 설명된 테스트 절차에 기초하는
장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주기적으로 구조화된 다공체의 구조적 표현은 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 기하학적 형상을 나타내는 구조적 파라미터를 포함하고, 상기 구조적 파라미터는 격자 유형, 격자 파라미터, 격자 상수, 빔 직경, 단위 셀 크기, 종횡비, 빔 각도, 및 벽 두께 중 적어도 하나를 나타내는
장치. - 제8항에 있어서,
상기 물리적 특성 결정 유닛(113, 526)은 상기 구조적 파라미터를 각각의 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 디지털 표현으로 변환하고 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 상기 디지털 표현에 기초하여 상기 물리적 특성을 결정하도록 추가로 구성되는
장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주기적으로 구조화된 다공체의 결정된 물리적 특성은 경도, E-모듈, 밀도, 파단 연신율, x% 압축 시 압축 강성, x% 연신 시 응력, 반발력, 쇼어 경도, 굴곡 모듈러스, 인장 강도, 충격 강도, 푸아송 비(Poisson's ratio), 인열 강도, 및 온도 용량 중 적어도 하나를 의미하는
장치. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 상기 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 상기 물리적 특성에 기초하여 복수의 주기적으로 구조화된 다공체의 물리적 특성의 라이브러리를 생성하기 위한 라이브러리 생성 유닛(114)을 더 포함하는
장치. - 제11항에 있어서,
상기 제어 파일 생성기는 상기 생성된 라이브러리에 기초하여 상기 제어 파일을 생성하도록 구성되는
장치. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 물리적 컴포넌트를 최적화하기 위한 최적화 유닛을 더 포함하고, 상기 최적화 유닛은 i) 목표 구조화된 다공체의 목표 물리적 특성을 수신하고, ii) 상기 목표 물리적 특성을 상기 물리적 특성 결정 유닛에 의해 주기적으로 구조화된 다공체에 대해 결정된 상기 물리적 특성과 비교하고, iii) 상기 비교에 기초하여, a) 상기 물리적 특성 결정 유닛에 의한 상기 물리적 특성의 상기 결정, 및 상기 비교를 반복하여, 수정된 주기적으로 구조화된 다공체의 수정된 구조적 표현 및/또는 수정된 재료 모델을 생성할지의 여부, 또는 b) 상기 주기적으로 구조화된 다공체를 상기 제어 파일 생성기가 상기 제어 파일을 생성하게 되는 상기 목표 주기적으로 구조화된 다공체로서 선택할지의 여부를 결정하도록 구성되는
장치. - 제13항에 있어서,
상기 최적화 유닛은 수정된 주기적으로 구조화된 다공체의 복수의 수정된 구조적 표현을 생성하고, 상기 물리적 특성 결정 유닛에 의해 생성된 모든 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성의 결정을 시작하여 상기 목표 물리적 특성을 충족하는 주기적으로 구조화된 다공체가 선택되는 주기적으로 구조화된 다공체의 라이브러리 및 상기 제어 파일 생성 유닛에 의해 생성되는 각각의 제어 파일을 생성하도록 구성되는
장치. - 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 인터페이스 시스템으로서, 상기 인터페이스 시스템은:
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 장치, 및
- 상기 장치와의 인터페이스를 제공하도록 구성된 인터페이스 유닛을 포함하는
인터페이스 시스템. - 구조적 다공체를 포함하는 또는 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 물리적 컴포넌트의 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 생성 방법으로서, 상기 방법은:
- 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 구조적 표현을 제공― 상기 구조적 표현은 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 구조를 나타냄 ―하는 단계,
- 재료 모델을 제공― 상기 재료 모델은 하나 이상의 외부의 물리적 영향에 대한 재료의 응답을 나타냄 ―하는 단계,
- 상기 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성을 결정― 상기 주기적으로 구조화된 다공체에 대한 물리적 특성은 상기 주기적으로 구조화된 다공체의 상기 구조적 표현 및 상기 재료 모델에 기초하여 결정됨 ―하는 단계, 및
- 상기 구조적 다공체를 포함하는 또는 상기 구조적 다공체로 적어도 부분적으로 제조되는 상기 물리적 컴포넌트를 제조하는 데 사용 가능한 제어 파일을 생성하는 단계를 포함하는
방법. - 적층 제조를 위한 제어 파일을 생성하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 장치로 하여금 제16항에 기재된 방법을 실행하게 하기 위한 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 신발, 헬멧, 좌석, 받침대, 매트리스 및/또는 보호 장비의 쿠션재를 위한 주기적으로 구조화된 다공체의 제조를 위해 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 장치, 제16항에 기재된 방법 및/또는 제17항에 기재된 컴퓨터 프로그램 제품의 사용.
Applications Claiming Priority (3)
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