KR20230159448A - 건물 구성요소 및 건물용 연속 섬유 강화를 사용한 자유-라디칼 중합성 복합물의 3차원 인쇄 - Google Patents

건물 구성요소 및 건물용 연속 섬유 강화를 사용한 자유-라디칼 중합성 복합물의 3차원 인쇄 Download PDF

Info

Publication number
KR20230159448A
KR20230159448A KR1020237032735A KR20237032735A KR20230159448A KR 20230159448 A KR20230159448 A KR 20230159448A KR 1020237032735 A KR1020237032735 A KR 1020237032735A KR 20237032735 A KR20237032735 A KR 20237032735A KR 20230159448 A KR20230159448 A KR 20230159448A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
approximately
composite material
fiber
base composite
fiber strand
Prior art date
Application number
KR1020237032735A
Other languages
English (en)
Inventor
바실리 코르시코프
안나 이바노바
이고르 야코블레프
막심 보브리셰프
바실리 체코트시
세르게이 나우모프
알렉세이 두보프
드미트리 스타로두브체프
이발드 레프
스타니슬라브 구드코프
Original Assignee
마이티 빌딩스, 아이엔씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마이티 빌딩스, 아이엔씨. filed Critical 마이티 빌딩스, 아이엔씨.
Publication of KR20230159448A publication Critical patent/KR20230159448A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
    • B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
    • B29B15/125—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex by dipping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/314—Preparation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10—Pre-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

3D 인쇄 장치는, 3D 인쇄 장치를 통해 기초 복합 재료를 통과시키도록 구성되는 기초 복합 재료 채널, 3D 인쇄 장치를 통해 섬유 가닥을 통과시키도록 구성되는 섬유 가닥 채널, 및 섬유 가닥 채널을 통해 섬유 가닥을 공급하도록 구성되는 섬유 공급 구성요소를 포함한다. 섬유 가닥은 3D 인쇄 장치에 진입하기 전 기초 복합 재료와 별도일 수 있으며, 섬유 공급 구성요소는 섬유 가닥과 기초 복합 재료의 결합을 용이하게 하여 기초 복합 재료 내에 섬유 가닥을 갖는 3D 인쇄된 건물 구성요소의 층을 형성할 수 있다. 함침 재료 채널이 포함되어, 섬유 가닥이 3D 인쇄 장치 내에 있는 동안 섬유 가닥을 함침하도록 함침 액체 또는 재료를 통과시킬 수 도 있다.

Description

건축 구성요소 및 건축물을 위한 연속 섬유 보강을 이용한 자유-라디칼 중합 복합재의 3차원 프린팅
본 출원은 2021년 2월 23일에 출원된 미국 특허 출원 제17/183,335호의 이익을 청구하며, 이 미국 특허 출원은 그 전체가 여기서 참조로서 인용된다.
본 개시는 일반적으로 3차원 인쇄에 관한 것이며, 더 구체적으로는 건물 구성요소 및 구조물의 3차원 인쇄에 관한 것이다.
복합 재료의 섬유 강화는 복합 재료의 전체 하중 용량을 개선하기 위해 자동차, 항공기 및 도시 공학과 같은 산업에서 공통된 것이다. 3차원("3D") 인쇄 분야에서의 최근의 응용은 연속 섬유로 내부적으로 강화된 1차 재료 매트릭스를 갖는 복합 부품을 형성하는 것을 포함한다. 이것은 상이한 종류의 재료 매트릭스 내에 내장되며 다양한 코어 조성을 갖는 연속 섬유를 활용하여 3D 인쇄하는 것을 수반할 수 있다.
예컨대, 열가소성 재료가 1차 매트릭스 재료로서 적용될 수 있으며, 연속 섬유가 2차 강화 재료로서 사용될 수 있다. 이것은 통상 열가소성 매트릭스로 함침된(impregnated) 복합 섬유를 수반한다. 복합 섬유 가닥, 즉 "필라멘트(filament)"가 압출기 내에 놓일 수 있으며, 압출기에서 필라멘트는 매트릭스 재료의 용융점을 초과하는 온도로 가열되며, 그 후 용융된 층이 노즐을 통해 압출되며, 퇴적된 부품이 층으로 형성될 수 있다. 건조된 섬유는, 인쇄 공정 동안 프린터 내부에 섬유를 함침함으로써와 같이 고가의 프리프레그 섬유(costly prepreg fibers)를 사용하는 대신 현장에서 고속 경화 열경화성 수지로 함침될 수 있다. 함침된 섬유는 그 후 프린터를 통해 당겨질 수 있으며, 고-강도 에너지 소스를 사용하여 경화될 수 있어, 결국 3D 복합 부품을 얻게 된다.
불행히도, 용융된 열가소성 재료의 초고 점도로 인해 열가소성 수지를 갖는 섬유의 고 품질 함침을 보장하는 것은 어려울 수 있다. 결과적으로 인쇄된 복합물은 너무 다공성(porous)일 수 있어서, 섬유 및 굳어진 열가소성 수지는 잘 어울리지 않는다. 초고압을 인가하는 것이 열악한 함침 품질로의 이러한 경향을 극복할 수 있을지라도, 고압은 이때 섬유에 손상을 일으킬 수 있으며 마무리된 인쇄 재료의 불균일한 내부 구조를 야기한다.
열가소성 수지를 필라멘트로서 압출기에 공급하는 것의 추가 단점은, 이것이, 인쇄된 부품을 제조하는데 사용될 수 있으며 또한 제조가를 상당히 증가시킬 수 있는 매트릭스 재료의 다양성을 제한한다는 점이다. 필라멘트를 사용하는 것의 또 다른 단점은 열가소성 수지에서 강화 재료의 백분율과 사용된 섬유의 타입은 강화된 필라멘트의 원래의 제조에 의해서 엄격하게 결정된다는 점이며, 이점은 마무리된 제품 설계 융통성을 심각하게 제약하며, 복합 구조를 갖는 3D 물체를 인쇄하거나 제조하는 성능을 약화시킨다.
추가 단점은 대부분 균일한 플라스틱이나 기타 재료가 사용되는 경우에 일어날 수 있으며, 이러한 플라스틱이나 기타 재료는 강도와 효율 면에서 상대적으로 열악한 것으로 알려졌다. 특히, 섬유-강화된 재료를 사용한 현재의 3D 인쇄 기술은, 최종 제품이 불충분한 하중-지탱 성능, 난연성(flame retardancy) 및 건물 건축을 위한 상대적으로 고성능 표준을 충족해야 하는 다른 마무리 재료 속성을 가짐으로 인해 건물 건축 분야에서 불충분하다.
섬유-강화 아이템을 3D 인쇄하는 통상의 방식이 과거에는 효과가 있었을지라도, 개선은 항상 도움이 된다. 특히, 요구되는 것은 건물 건축업의 고성능 표준을 충족하는 재료 속성과 더 큰 설계 융통성을 갖는 섬유 강화 제품을 3D 인쇄하기 위한 시스템 및 방법이다.
본 개시의 장점은, 건물 건축업의 고성능 표준을 충족하는 재료 속성을 갖는 섬유-강화 건물 구성요소를 3D 인쇄하기 위한 개선된 시스템과 방법을 제공하며, 뿐만 아니라 그러한 시스템 및 방법에서 더 큰 설계 융통성을 제공하는 것이다. 개시된 특성, 장치, 시스템 및 방법은 섬유-강화된 코어를 갖는 층의 3D 인쇄를 수반하는 개선된 3D 해법을 제공한다. 이 장점은 인쇄 공정 동안 인쇄 장치 자체에서 별도의 기초 복합 재료를 별도의 섬유 가닥과 결합함으로써 적어도 부분적으로 달성될 수 있으며, 또한 바인더로서 함침 유체로의 섬유 가닥의 포화를 또한 수반할 수 있으며, 그리하여 기초 복합 재료와 섬유 가닥 사이의 접촉을 강화할 수 있다.
본 개시의 여러 실시예에서, 3D 인쇄 장치는 적어도 기초 복합 재료 채널, 섬유 가닥 채널 및 섬유 공급 구성요소를 포함할 수 있다. 기초 복합 재료 채널은 3D 인쇄 장치를 통해 기초 복합 재료를 통과시키도록 구성될 수 있다. 섬유 가닥 채널은 3D 인쇄 장치를 통해 섬유 가닥을 통과시키도록 구성될 수 있으며, 섬유 가닥은 적어도 3D 인쇄 장치에 진입 시 기초 복합 재료와 별도일 수 있다. 섬유 공급 구성요소는 섬유 채널을 통해 섬유 가닥을 공급하도록 구성될 수 있어서 섬유 가닥의 기초 복합 재료와 결합을 용이하게 하여 기초 복합 재료 내에서 섬유 가닥을 갖는 3D 인쇄 건물 구성요소의 층을 형성할 수 있다.
여러 상세한 실시예에서, 별도의 섬유 가닥은 3D 인쇄 장치에 진입하기 전 함침 재료로 미리 함침될 수 있다. 미리 함침된 섬유 가닥이 사용되지 않는 다른 상세한 실시예에서, 3D 인쇄 장치는, 섬유 가닥이 3D 인쇄 장치 내에 있는 동안 이 섬유 가닥을 함침하도록 함침 재료를 통과시키도록 구성되는 함침 재료 채널을 더 포함할 수 있다. 3D 인쇄 장치는, 기초 복합 재료 채널을 별도의 교체 가능한 기초 복합 재료 공급부에 결합하도록 구성되는 기초 복합 재료 공급 연결기, 섬유 가닥 채널을 별도의 교체 가능한 섬유 가닥 공급부에 결합하도록 구성되는 섬유 가닥 공급 연결기, 및 함침 재료가 사용되는 경우, 함침 재료 채널을 별도의 교체 가능한 함침 재료 공급부에 결합하도록 구성되는 함침 재료 공급 연결기를 또한 포함할 수 있다. 섬유 가닥의 함침은 섬유 가닥이 섬유 공급 구성요소를 통과한 후 발생할 수 있다.
추가 상세한 실시예에서, 함침 재료는 액체일 수 있으며, 이 함침 재료 채널을 통과한 함침 액체의 부피는 대략 0.2L/hr에서부터 8.0L/hr까지의 범위이다. 게다가, 기초 복합 재료 채널을 통과한 기초 복합 재료의 부피는 대략 8L/hr에서부터 245L/hr까지의 범위이며, 섬유 가닥의 압출 속도는 대략 40mm/s에서부터 1000mm/s까지의 범위일 수 있다. 일부 배치에서, 섬유 가닥 채널의 배출구가 기초 복합 재료 채널의 배출구 위에 위치지정될 수 있어서 압출된 기초 복합 재료 위에서의 상기 섬유 가닥의 압출을 용이하게 할 수 있다. 다른 배치에서, 섬유 가닥 채널의 배출구가 기초 복합 재료 채널의 배출구 아래에 위치지정되어 압출된 기초 복합 재료 밑에서의 섬유 가닥의 압출을 용이하게 할 수 있다. 3D 인쇄 장치는 3D 인쇄 장치를 가동(moving) 인쇄 디바이스에 결합하도록 구성되는 결합 구성요소를 또한 포함할 수 있으며, 가동 인쇄 디바이스는 컴퓨터 수치 제어 시스템이나 로봇 아암일 수 있다. 결과적인 3D 인쇄된 건물 구성요소는 표준 건물 건축 코드를 충족하거나 초과하는 재료 속성을 가질 수 있다.
본 개시의 여러 추가 실시예에서, 3D 인쇄 시스템은, 다수의 3D 시스템 구성요소를 하우징하는 가동성 프린터 헤드, 프린터 헤드 내에 위치하며 프린터 헤드를 통해 기초 복합 재료를 통과시키도록 구성되는 기초 복합 재료 채널, 프린터 헤드 내에 위치하며, 프린터 헤드를 통해 섬유 가닥을 통과시키도록 구성되는 섬유 가닥 채널로서, 섬유 가닥은 기초 복합 재료와 별도인, 섬유 가닥 채널, 프린터 헤드 내에 위치하며, 섬유 가닥이 프린터 헤드 내에 있는 동안 섬유 가닥을 함침하도록 함침 재료를 통과시키도록 구성되는 함침 재료 채널, 및 프린터 헤드 내에 위치하며, 섬유 채널을 통해 섬유 가닥을 공급하도록 구성되는 섬유 공급 구성요소를 포함할 수 있다. 섬유 공급 구성요소는 섬유 가닥과 기초 복합 재료의 결합을 용이하게 하여 기초 복합 재료 내에 섬유 가닥을 갖는 3D 인쇄된 건물 구성요소의 층을 형성하며, 3D 인쇄된 건물 구성요소는 표준 건물 건축 코드를 충족하거나 초과하는 재료 속성을 가질 수 있다.
3D 인쇄 시스템은 또한, 기초 복합 재료 공급부로서, 교체 가능하며, 기초 복합 재료를 기초 복합 재료 채널에 공급하는, 기초 복합 재료 공급부, 기초 복합 재료 채널을 기초 복합 재료 공급부에 결합하는 기초 복합 재료 공급 연결기, 섬유 가닥 공급부로서, 교체 가능하며, 섬유 가닥을 섬유 가닥 채널에 공급하는, 섬유 가닥 공급부, 섬유 가닥 채널을 섬유 가닥 공급부에 결합하는 섬유 가닥 공급 연결기, 함침 재료 공급부로서, 교체 가능하며, 함침 재료를 함침 재료 채널에 공급하는, 함침 재료 공급부, 및 함침 재료 채널을 함침 재료 공급부에 연결하는 함침 재료 공급 연결기를 포함할 수 있다. 3D 인쇄 시스템은, 3D 인쇄 시스템의 동작 동안 프린터 헤드를 가동하도록 구성되는 가동 인쇄 디바이스 및 프린터 헤드를 가동 인쇄 디바이스에 결합하는 결합 구성요소를 또한 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에서, 표준 건물 건축 코드를 충족하거나 초과하는 재료 속성을 갖는 건물 구성요소를 3D 인쇄하는 여러 방법이 제공된다. 관련 공정 단계는, 3D 인쇄 장치 내에서 기초 복합 재료 채널을 통해 기초 복합 재료를 공급하는 단계, 3D 인쇄 장치 내에서 섬유 가닥 채널을 통해 섬유 가닥을 보내는 단계로서, 섬유 가닥은 기초 복합 재료와 별도인, 섬유 가닥을 보내는 단계, 동시에 적어도 하나의 노즐을 통해 섬유 가닥과 기초 복합 재료를 압출하여 기초 복합 재료 내에서 섬유 가닥을 갖는 인쇄된 층을 형성하는 단계, 및 전자기 복사선 또는 열을 사용하여 인쇄된 층을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
여러 상세한 실시예에서, 섬유 가닥은 3D 인쇄 장치에 진입하기 전 함침 재료로 미리 함침될 수 있다. 미리 함침된 섬유 가닥이 사용되지 않은 다른 상세한 실시예에서, 방법 단계는 3D 인쇄 장치 내에서 함침 재료 채널을 통해 함침 재료를 제공하는 단계, 및 3D 인쇄 장치 내에서 함침 재료로 섬유 가닥을 포화시켜 함침된 섬유 가닥을 형성하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 함침 재료는 액체일 수 있으며, 함침 재료 채널을 통과한 함침 액체의 부피는 대략 0.2L/hr에서부터 8.0L/hr까지의 범위일 수 있다. 여러 배치에서, 압출 및 경화 단계는, 건물 구성요소가 형성될 때까지 반복될 수 있으며, 건물 구성요소는 복수의 인쇄된 층을 가질 수 있다.
여러 상세한 실시예에서, 기초 복합 재료는 적어도 하나의 아크릴 단량체 또는 올리고머, 무기 충전제, 및 적어도 하나의 용해성 중합 개시제를 포함할 수 있다. 기초 복합 재료는 농축제(thickener), 접착 촉진제, 강인제(toughening agent), 하나 이상의 가소제(plasticizer), 및/또는 적어도 하나의 난연제(flame retardant)를 또한 포함할 수 있다. 또한, 섬유 가닥은 나일론, 아라미드, 탄소, 유리 섬유, 바솔트(basalt) 및 실크로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 일부 배치에서, 섬유 가닥은 기초 복합 재료 위에 압출될 수 있다. 다른 배치에서, 섬유 가닥은, 기초 복합 재료에 적어도 부분적으로 삽입되도록 압출될 수 있다.
전자기 복사선은 대략 200nm에서부터 420nm까지의 범위의 파장과, 대략 0.1W/cm2에서부터 10W/cm2까지의 범위의 광 세기(light intensity)를 갖는 자외선 광을 포함할 수 있다. 또한, 기초 복합 재료 채널을 통과하는 기초 복합 재료의 부피는 대략 8L/hr에서부터 245L/hr의 범위이며, 섬유 가닥의 압출 속도는 대략 40mm/s에서부터 1000mm/s까지의 범위이다. 또한, 기초 복합 재료는, 기초 복합 재료의 대략 1중량%에서부터 12중량%까지를 형성하는 하나 이상의 가소제를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 가소제는 적어도 트리스(클로로프로필)포스페이트, 트리크레질 포스페이트 또는 트리스(2-에틸헥실)트리멜리테이트를 포함할 수 있다. 기초 복합 재료의 점도는 대략 100,000cP에서부터 160,000cP까지의 범위일 수 있으며, 하나 이상의 가소제의 사용은 결국 인쇄된 건물 구성요소에서 대략 0.05%에서부터 0.15%까지의 상대 휨(warpage) 레벨을 야기할 수 있다. 섬유 가닥은 대략 0.7mm에서부터 6mm까지의 범위의 직경을 가질 수 있으며, 인쇄된 층은 대략 3mm에서부터 8mm까지의 범위의 두께와, 대략 10mm에서부터 26mm까지의 범위의 폭을 갖는다. 여러 실시예에서, 섬유 가닥 치수는 인쇄된 층의 하중 요건과 치수에 의해 규정될 수 있으며, 섬유 가닥은 인쇄된 층의 평균 횡단면 면적의 대략 1%에서부터 20%까지의 범위인 횡단면 면적을 갖는다.
본 개시의 다른 장치, 방법, 특성 및 장점은 다음의 도면 및 상세한 설명의 검토를 통해 당업자에게 자명하게 될 것이다. 그러한 추가 장치, 방법, 특성 및 장점은 본 기재 내에 포함되고자 하고, 본 개시의 범위 내에 있고자 하며, 수반하는 청구범위에 의해 보호되고자 한다.
포함된 도면은 예시용이며, 섬유-강화된 복합 재료로부터 건물 구성요소를 3D 인쇄하기 위한 개시된 장치, 시스템 및 방법을 위한 가능 구조 및 배치의 예를 제공하는 역할만 한다. 이들 도면은, 본 개시의 사상과 범위 내에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 본 개시에 수행할 수 있는 형태 및 상세의 임의의 변화를 어떤 식으로든 제한하는 것은 아니다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른 층으로 3D 인쇄된 섬유-강화된 복합 재료 예를 측면 횡단면도로 예시한다.
도 2는, 본 개시의 일 실시예에 따른 3D 인쇄된 섬유-강화된 복합 재료 예의 복수 층을 정면 사시 절개도로 예시한다.
도 3은, 본 개시의 일 실시예에 따른 섬유-강화된 복합 재료를 3D 인쇄하는 방법 예의 흐름도를 예시한다.
도 4는, 본 개시의 일 실시예에 다른 3D 인쇄 시스템 예의 개략도를 예시한다.
도 5는, 본 개시의 일 실시예에 따른 3D 인쇄 장치 예를 측면 단면도로 예시한다.
도 6은, 본 개시의 일 실시예에 따른 3D 인쇄 장치에 대한 노즐 구성 예를 바닥 저면도로 예시한다.
도 7a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 복합 기초 재료 유동률(flow rate)과 함침 재료 유동률의 인쇄 속도에의 관계 예의 그래프를 예시한다.
도 7b는, 본 개시의 일 실시예에 따른 인쇄된 층 횡단면 면적의 섬유 가닥 횡단면 면적에의 관계 예의 그래프를 예시한다.
도 8a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 섬유-강화된 복합 재료의 층 예를 측면 횡단면도로 예시한다.
도 8b는, 본 개시의 일 실시예에 따른 도 8a의 섬유-강화된 복합 재료의 층을 평면도로 예시한다.
도 9는, 본 개시의 일 실시예에 따른 기초 복합 재료 점도의 상대 휨에의 관계 예의 그래프를 예시한다.
도 10은, 본 개시의 일 실시예에 따른 표준 건물 건축 코드를 충족하거나 초과하는 재료 속성을 갖는 건물 구성요소를 3D 인쇄하는 방법 예의 흐름도를 예시한다.
본 개시에 따른 장치, 시스템 및 방법의 예시적인 응용이 본 절에 기재되어 있다. 이들 예는 오로지 상황(context)을 추가하며 본 개시의 이해를 보조하고자 제공되고 있다. 그에 따라 본 개시는 본 명세서에서 제공된 이들 특정한 상세 중 일부나 모두 없이도 실행될 수 도 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 일부 경우에, 잘 알려진 공정 단계는 본 개시를 불필요하게 불명확하게 하는 것을 회피하기 위해 상세하게 설명되지 않았다. 다른 응용이 가능하여, 다음의 예는 제한으로 받아들여져서는 안 된다. 다음의 상세한 설명에서, 수반하는 도면을 참조하며, 이들 도면은 상세한 설명의 일부를 형성하며, 이들 도면에는 본 개시의 특정 실시예가 예시를 통해 도시되어 있다. 이들 실시예는 충분히 상세하게 기재되어 당업자가 본 개시를 실행하게 할 수 있을지라도, 이들 예는 제한은 아니며, 따라서 다른 실시예가 사용될 수 도 있으며, 본 개시의 사상과 범위에서 벗어나지 않고도 변화를 행할 수 도 있음을 이해해야 한다.
본 개시는 여러 실시예에서 섬유-강화된 복합 재료로부터 건물 구성요소를 3D 인쇄하기 위한 특성, 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 개시된 실시예는 3D 인쇄 공정 동안 개선된 섬유-강화된 재료를 형성하는 더 다용도의 방식을 제공한다. 특히, 개시된 실시예는 3D 인쇄 공정 전보다는 3D 인쇄 공정 자체 동안 기초 복합 재료와 별도의 섬유 가닥을 결합하는 단계를 수반할 수 있다. 섬유 가닥에의 함침 재료의 추가가 이미 함침된 섬유 가닥을 사용하는 대신 3D 인쇄 공정 동안 또한 발생할 수 있다. 광경화성 기초 복합 재료에 내장되는 기능성 충전제가 향상된 강도, 내연성, 열 전도도 등과 같은 마무리된 3D 인쇄된 건물 구성요소에 대한 추가 요구되는 특징을 제공할 수 있다.
실제 3D 인쇄 공정 동안 별도의 기초 복합 재료와 섬유 가닥을 결합하는 단계는, 건축업 및 그 너머의 응용으로, 더 큰 다양성과 재료 조합, 더 복잡한 구조, 및 더 강한 인쇄된 건물 구성요소 및 기타 3D 인쇄된 물체를 허용할 수 있다. 건물 구성요소와 부품은 기하학적 제한 없이 및 고 재료 활용도로 컴퓨터-보조 설계 모델로 신속하고 직접적으로 제조 또는 인쇄될 수 있다. 융통성이 있으며 더 빠른 인쇄 속도 변경이 구조적 건물 구성요소 및 기타 아이템의 3D 인쇄에 필요한 시간을 상당히 또한 감소시킬 수 있다.
여러 실시예에서, 절단 디바이스가, 주어진 건축 요소의 요구되는 특성에 따라 마무리된 재료로의 섬유 가닥의 선택적 강화를 허용함으로써 3D 인쇄된 구성요소의 증가한 융통성과 기능성을 제공할 수 있다. 여러 배치에서, 기존의 기술에 비한 개선은 열경화성 수지로의 섬유 가닥의 함침과 인쇄 전 재료 사전 처리의 별도의 단계로서 섬유 가닥의 사전-경화를 포함할 수 있다. 그러한 배치에서, 섬유 가닥과 열경화성 수지 모두는 압출기에 공급될 수 있으며, 압출기는 이때 인쇄 동안 섬유를 바인딩할 수 있다.
개시된 실시예에 의해 실현되는 일부 장점은 기초 복합 재료 내부에 내장된 섬유 가닥의 강한 접착과, 최종 인쇄된 물체의 개선된 기계적 속성을 포함할 수 있으며, 이들은, 섬유 가닥이 기초 복합 재료와의 더 큰 화학적 호환성을 갖는 감광성 조성으로 함침된 후 섬유 가닥이 신속하게 고체화된 결과일 수 있다.
여러 배치에서, 기초 복합 재료는 다양한 재료와 다양한 조합으로 형성될 수 있다. 예컨대, 기초 복합 재료 매트릭스는 하나 이상의 아크릴 단량체 및/또는 올리고머와 같은 상이한 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 게다가, 기초 복합 재료는 전체 복합물의 점도를 향상시키기 위해 사전-중합될 수 있다. 일부 구성에서, 무기물 충전제와 적어도 하나의 기능성 충전제의 조합이 사용될 수 있다.
여러 실시예에서, 함침 재료의 조성은 일부 성분을 교체함으로써 및/또는 하나 이상의 보충 첨가제를 추가함으로써 변화될 수 도 있어서 섬유 가닥의 고체화 컨디션에 영향을 미칠 수 도 있다.
일부 실시예에서, 절단 디바이스가 사용될 수 있어서 주문대로 섬유 가닥을 절단하여 인쇄된 물체 내에서 증가한 기능성과 가변성(variability)을 제공할 수 있다. 대안적인 강화 재료가 연속적으로 인쇄된 층에 연속적으로 공급될 수 도 있거나, 층은 오직 기초 복합 재료로 계속 인쇄될 수 도 있다.
섬유 가닥 리니어 밀도는 일부 경우에 변할 수 도 있어서 특정한 요구되는 재료 속성을 결국 얻을 수 도 있다. 일부 구성에서, 기초 복합 재료의 매트릭스는, 인쇄 동안 및 그 후 휨 현상을 줄이도록 재료 특성의 향상을 위한 가소제 또는 다른 물질을 포함할 수 도 있다. 게다가, 섬유 강화는 복수의 섬유 가닥을 동시에 압출함으로써 3D 인쇄된 물체의 속성의 융통성과 기능성을 더 크게 제공하도록 실행될 수 도 있다.
본 명세서에서 개시한 여러 실시예가 건물 구조 및 구성요소의 3D 인쇄를 설명할지라도, 개시된 특성, 장치, 시스템 및 방법은 임의의 관련된 3D 인쇄된 부품이나 아이템에 유사하게 사용될 수 있음을 쉽게 이해하게 될 것이다. 예컨대, 개시한 시스템 및 방법은 건물 구성요소나 부품은 아닌 3D 인쇄된 물체를 제조하는데 사용될 수 있다. 예시한 실시예를 넘어서는 다른 응용, 배치 및 추정(extrapolation)을 또한 상정하게 된다.
먼저, 도 1을 참조하면, 층으로 3D 인쇄된 섬유-강화된 복합 재료 예가 측면 횡단면 도로 예시되어 있다. 인쇄된 층(10)은 층별로(layer by layer) 연속 경로(20)로 인쇄 장치(100)에 의해 인쇄될 수 있다. 인쇄 장치(100)는, 여러 다른 구성요소 중에서, 프린터 헤드, 노즐, 재료 채널 및 섬유 공급 구성요소를 포함할 수 있으며, 이하에서 더 상세하게 기재될 것이다. 각각의 인쇄된 층은 기초 복합 재료(14) 내에 내장되는 섬유 가닥(12)을 포함할 수 있으며, 섬유 가닥과 기초 복합 재료의 경계(16)가 섬유 가닥(12)과 기초 복합 재료(14)가 만나는 곳에 존재한다.
층 형성은, 자외선("UV") 광과 같은 전자기 복사선 또는 열에 의해 인쇄 장치로부터 압출된 재료의 고체화를 통해 실행될 수 있다. 열 및/또는 광범위한 광 복사선 파장이 경화될 재료에서의 중합 개시제의 타입에 의존하여 사용될 수 도 있다. 예컨대, 390nm 내지 400nm, 400nm 내지 410nm 또는 410nm 내지 420nm의 범위의 UV 광이 사용될 수 도 있다. 다른 파장 범위도 가능하며, 이는 쉽게 이해될 것이다. 일반적으로, 기초 복합 재료(14)의 자유-라디칼 중합성 조성이 일시적인 보조 지지 구조에 대한 필요 없이도 도시한 바와 같이 층별 공정으로 고속 인쇄를 허용할 수 있다.
여러 실시예에서, 섬유 가닥(12)은 인쇄 직전에 인쇄 장치(100) 내에서 포화될 수 있거나 함침될 수 있다. 이것은, 전자기 복사선이나 열 처리에 민감한 함침 액체나 기타 재료를 사용하여 실행될 수 있다. 함침 재료는 낮은 점도(예컨대, 10mPs*s 내지 100mPs*s)를 가질 수 있어서, 개별 모노필라멘트가 용이하게 매끄럽게 될 수 있으며(easily lubricated), 강한 본드가 경화 또는 고체화 후 경계(16)에서 섬유 가닥(12)과 기초 복합 재료(14) 사이에 생성될 수 있다.
일부 실시예에서, 함침 재료 내에서 자유-라디칼 중합성 바인더가 침투된(infiltrated) 섬유 가닥이 함침 재료의 중합화 동력학(polymerization kinetics)의 더 빠른 속도로 인해 신속하게 고체화할 수 도 있다. 함침 액체나 재료의 조성은, 압출 직후 제1 UV 광 통과와 같은 경화 단계 동안 바인더의 완벽한 경화를 허용하도록 개발될 수 있다. 함침 재료는 조성 혼합물일 수 있으며, 기초 복합 재료(14)의 유기 성분과 함침 혼합물의 화학적 호환성은 섬유 가닥과 기초 복합 재료의 경계(16)에서 강한 접촉 접착을 제공할 수 있다. 여러 실시예에서, 함침된 또는 "젖은(wetted)" 섬유 가닥(12)은, 경화가 요구될 때 압출 전 조기 경화를 방지하도록, 냉각되어 유지될 수 있으며, 함침과 압출 사이에서 광 또는 다른 경화 소스로부터 멀리 유지될 수 있다.
기초 복합 재료(14)의 중합화는 단계로 달성될 수 있다. 예컨대, 제1 램프 통과로, 결국 기초 복합 재료(14)는 전체 중합화의 대략 50% 내지 60%에 도달할 수 있으며, 추가 층이 순차적으로 퇴적됨에 따라 다음의 3 내지 6회의 UV 램프 통과로 중합화가 증가하며, 그 후, 재료는 대략 80% 내지 90%의 최대 중합화 레벨을 달성할 수 있어서 강한 층간 접착을 형성할 수 있다.
섬유 가닥(12)은 압출된 기초 복합 재료(14)에 접착될 수 있어서, 섬유 가닥은 인쇄 헤드, 압출기 또는 기타 유사한 구성요소 - 별도의 로봇 아암이나 툴 기어에 결합될 수 있어서 툴 경로를 따르며 전체 부품이나 인쇄된 건물 구성요소의 층별 구조를 생성할 수 있음 - 에 의해 연속해서 인출(pull out)될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 강화(reinforcement)가 동시에 적용될 수 있으며, 강화는 동일한 타입일 수 도 있으며 동일한 직경과 횡단면 형상을 가질 수 도 있다.
예시용의 일 비-제한적 예에서, 섬유 가닥(12)은 유리 섬유 가닥일 수 있다. 유리 섬유 가닥의 리이어 밀도 예는 대략 1200Tex에서부터 대략 19200Tex까지의 범위일 수 도 있지만, 다른 적절한 값도 가능하다. 유리 섬유 가닥의 직경은 대략 0.7mm에서부터 대략 6mm까지의 범위일 수 있으며, 압출된 기초 복합 재료의 치수를 적절히 고려하여 변경할 수 있다. 예컨대, 전체 압출된 층의 두께는 대략 3mm에서부터 대략 8mm까지의 범위일 수 도 있다.
계속해서 도 2에서, 3D 인쇄된 섬유-강화된 복합 재료의 복수 층이 정면 사시 절개도로 도시되어 있다. 이 각도로 도시한 바와 같이, 인쇄된 층(10)은 층별로 연속 경로(20)로 서로 위아래로 스택될 수 있다. 다시, 각각의 인쇄된 층은 기초 복합 재료(14) 내에 내장되는 섬유 가닥(12)을, 섬유 가닥과 기초 복합 재료의 경계(16)를 갖고, 포함할 수 있다. 섬유 가닥(12)은, 바인더나 함침 재료(18)가 함침되는 복수의 개별 섬유를 포함할 수 있으며, 그 후 기초 복합 재료(14)로 케이싱된다. 도시한 바와 같이, 인쇄된 층(10) 각각은, 종방향으로(즉, 지면 내로)의 각 퇴적 층에 걸쳐 중심 축 주위에 분포된 섬유 다발(12)을 갖는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다.
인쇄된 층(10)을 퇴적하는 인쇄 헤드의 움직임 속도(rate of motion)와 섬유 다발(12)의 공급 속도(feed rate)를 제어함으로써, 섬유 다발(12)에서의 중립 내지 양의 장력이 섬유 다발(12)을 따른 인장력을 통해 인쇄된 물체와 프린터 배출구 사이에 유지될 수 있으며, 결과적인 장력은 그 후 인쇄된 물체의 인장 강도를 증가시킨다.
상이한 형상, 직경 및 공차가 인쇄된 물체에서 여러 요구되는 물체 속성을 달성하도록 섬유 다발(12)에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 다발(12)은 타원 형상을 가질 수 도 있으며, 그 크기는 적용되는 장력에 관해 약간 변경될 수 도 있다. 아래의 표 1은, 인쇄 속도를 기초로 변경될 수 도 있는 섬유 가닥 치수 예를 제공한다. 다른 인쇄 속도 및 다른 상대 섬유 가닥 치수와 특징도 대안적인 배치에서 가능하며, 이는 쉽게 이해될 것이다.
인쇄 속도(mm/s) 평균 폭(mm) 평균 두께(mm)
40 3.95±0.74 2.07±0.24
80 4.11±0.35 2.08±0.31
120 4.42±0.4 2.14±0.22
섬유 가닥의 다양한 타입과 크기가 사용될 수 있으며 인쇄 속도가 요구되는 바에 따라 변경될 수 있기 때문에, 섬유 가닥과 기초 복합 재료의 부피 비를 변경함으로써 3D 인쇄된 재료의 기계적 성능을 개선하거나 조정할 수 있다. 그러한 조정은 또한 재료 소비를 줄일 수 있으며, 그에 따라 또한 제조비를 줄일 수 있다. 연속적으로 섬유 강화된 자유-라디칼 중합성 복합물의 3D 인쇄 기술은 건축업에서 사용되는 부하-지지 구조 및 오버행 구조와 같은 응용에 적절한 재료를 만든다.
오직 예시용으로 제공된 여러 특정한 비-제한 예에서, 압출-기반 3D 프린터에는 UV-LED 광원이 장착될 수 있어서 인쇄 직후 3D 인쇄된 층을 경화 또는 단단히 할 수 있다. UV-LED 광원은 예컨대 415.6nm의 피크 파장을 가질 수 있으며, 최대 광 세기는 0.6W/cm2이며 빔 크기는 70×56mm2일 수 있다. 다른 파라미터 및 치수도 가능하다. 40mm/s의 인쇄 속도가 대략 0.213L/hr인 기초 복합 재료의 공급률로 적용될 수 있으며, 결국 18mm의 폭과 4mm의 높이의 층을 형성시킬 수 있다. 4800, 9600 및 19200Tex의 리니어 밀도를 갖는 연속적인 유리 섬유 가닥이 인쇄된 구성요소의 강화에 사용될 수 있다. 섬유 강화를 갖는 및 갖지 않는 기초 복합 재료의 인쇄된 층을 따른 관찰된 인쇄 구성요소 성능을 도시하는 비교 예가 아래 표 2에 도시되어 있다.
재료 성능 강화 없는 복합 재료 유리 섬유 강화된 복합 재료
4800Tex 9600Tex 19200Tex
횡단면 면적 백분율 0 2.6% 5.2% 10.5%
극한 인장 강도, MPa 6.0±1.0 28.9±3.2 57.8±7 116±15
파괴 시 인장 신장률, % 0.30±0.05 1.96±0.28 2.51±0.46 2.65±0.21
인장 탄성률, MPa 3000±100 4200±320 9300±340 13680±420
극한 압축 강도, MPa 50.0±4.0 48±2 73±2 88±4
압축 상대 변형률, % 13.0±1.6 2.5±0.2 1.5±0.1 1.1±0.1
압축 탄성률, MPa 1400±460 4900±600 8300±1060 8800±220
극한 굽힘 강도, MPa 11.0±0.9 32±2.9 63±4.5 139±11
상대 굽힘 변형률, % 0.8±0.08 5.9±1.4 5.6±0.9 3.7±0.4
굽힘 탄성률, MPa 1400±110 1600±380 2800±400 5600±560
충격 강도, kJ/m2 1.00±0.05 17.3±4 30±8 -
표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 강화되지 않은 기초 복합 재료와 비교한 섬유-강화된 재료의 재료 성능은 다양한 방식으로 개선할 수 있다. 예컨대, 재료 성능은 인장 강도의 경우 2 내지 30배(factor of 2 - 30)로 증가할 수 있으며, 압축 강도의 경우 두 배가 될 수 있으며 강성(rigidity)의 경우 3 내지 6배로 증가할 수 있다. 충격 강도도, 4800Tex의 리니어 밀도를 갖는 섬유 가닥이 적용될 때 매우 개선될 수 있으며, 강화되지 않은 기초 복합 재료에서 오직 1kJ/m2인 것과 비교하여 30±8kJ/m2의 값을 결국 얻게 됨을 관찰하였다. 그에 따라, 개시된 장치 시스템과 방법을 사용하여 3D 인쇄된 건물 구성요소 및 다른 물체의 재료 성능은 종래 기술에서 이전에 알려졌던 것에 비해 상당히 개선된다.
이제 도 3으로 돌아가, 섬유 강화된 복합 재료를 3D 인쇄하는 방법 예(300)의 흐름도를 제공한다. 시작 단계(302) 후, 제1 공정 단계는 기초 복합 재료와 섬유 가닥을 별도로 3D 인쇄 장치에 공급하는 단계를 수반할 수 있다. 기초 복합 재료는 기초 복합 재료 공급부로부터일 수 있으며, 섬유 가닥은 섬유 가닥 공급부로부터일 수 있다. 두 재료는 인쇄 장치의 인쇄 헤드에, 구체적으로는 노즐이나 압출기 구성요소에 별도로 제공될 수 있다.
다음의 선택적 공정 단계(306)에서, 섬유 가닥은 함침 액체나 재료와 같은 바인더로 포화될 수 있다. 이 단계는, 섬유 가닥이 함침 재료로 아직 사전-포화되지 않을 때 사용될 수 있으며 인쇄 장치 내에서 발생할 수 있다. 예컨대, 단계(306)는 섬유 가닥이 섬유 가닥 공급부를 떠났지만, 인쇄될 노즐이나 압출기에 도착하기 전에 일어날 수 있다.
후속한 공정 단계(308)에서, 기초 복합 재료와 섬유 가닥이 함께 동시에 인쇄될 수 있어서 3D 인쇄된 층을 형성할 수 있다. 예컨대, 섬유 가닥은 동시에 인쇄되거나 압출되는 기초 복합 재료 위에, 그 밑에 또는 부분적으로는 그 내에서 내장되어 프린터 헤드의 노즐이나 압출기로부터 압출될 수 있다.
그 다음 공정 단계(310)에서, 인쇄된 층이 경화될 수 있다. 이 단계는 UV 광과 같은 전자기 복사선 소스 및/또는 열의 사용을 수반할 수 있다. 경화 후, 인쇄된 층이, 앞서 도 1 및 도 2의 인쇄된 층에 도시한 바와 같이, 기초 복합 재료 내에 내장되는 섬유 가닥으로 형성된다. 공정은 그 후, 복수의 인쇄된 층이 요구되는 경우 반복될 수 있다. 이 방법은 그 후 종료 단계(312)에서 종료한다.
여러 실시예에서, 단계(304 내지 310) 중 하나 이상은 생략될 수 있으며 및/또는 다른 단계가 추가될 수 있다. 예컨대, 인쇄 공정 동안 프린터 헤드를 가동하는 단계가 포함될 수 있다. 더 나아가, 여러 단계가 상이한 순서로 실행될 수 있으며, 일부 단계는 동시에 실행될 수 있다. 예컨대, 단계(304 내지 310) 모두는 연속적인 3D 인쇄 공정 동안 동시에 실행될 수 있다. 또한, 방법(300)이 3D 인쇄 공정의 상대적으로 고-레벨 개요이며, 여러 상세 및 단계가 간략화를 목적으로 이 단계에서 포함되지 않았음을 쉽게 이해하게 될 것이다. 더 상세한 단계와 설명이 도 10에 제시한 상세한 방법에 관하여 이하에서 제공된다.
다음으로 도 4로 진행하여, 3D 인쇄 시스템 예가 개략도 형태로 예시된다. 3D 인쇄 시스템(100)은 다수의 3D 시스템 구성요소를 하우징하는 가동 프린터 헤드(110)를 포함할 수 있다. 이들 구성요소는 프린터 헤드(110) 내에 위치하며 프린터 헤드(110)를 통해 섬유 가닥을 통과시키도록 구성되는 섬유 가닥 채널(112)과, 프린터 헤드(110) 내에 위치하며 프린터 헤드(110)를 통해 기초 복합 재료를 통과시키도록 구성되는 기초 복합 재료 채널(114)을 포함할 수 있다. 섬유 가닥(12)은 기초 복합 재료(14)와 이들이 압출 노즐(118) 내에서나 직후에 만날 때까지 별도일 수 있으며, 압출 노즐(118)은 또한 프린터 헤드(110)에 위치할 수 있다.
프린터 헤드(110)는 또한, 섬유 가닥이 프린터 헤드(110) 내에 있는 동안 섬유 가닥(12)을 함침하도록 함침 액체나 재료(16)를 통과시키도록 구성되는 함침 재료 채널(116)을 포함할 수 있다. 프린터 헤드는 또한 섬유 채널(112)을 통해 섬유 가닥(12)을 공급하도록 구성되는 섬유 공급 구성요소(120)를 포함할 수 있다. 이 섬유 공급 구성요소(120)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기초 복합 재료(14) 내에 섬유 가닥(12)을 갖는 3D 인쇄된 건물 구성요소의 층을 형성하도록 섬유 가닥(12)의 기초 복합 재료(14)와의 결합을 용이하게 할 수 있다. 섬유 공급 구성요소에 관한 더 상세는 이하의 도 5에 관해 제공된다. 다시, 마무리된 3D 인쇄된 건물 구성요소는, 다른 우월한 특성 중에서도, 표준 건물 건축 코드를 충족하거나 초과하는 재료 속성을 가질 수 있다.
3D 인쇄 시스템(100)은, 섬유 가닥(12)을 섬유 가닥 루트(132)를 따라 프린터 헤드(110) 내에 공급하는 섬유 가닥 공급부(130)를 또한 포함할 수 있다. 섬유 가닥 공급부(130)는, 일부 배치에서 함침되지 않은 섬유 가닥의 스풀(spool)일 수 있으며, 교체 가능할 수 있고, 궁극적으로는 섬유 가닥(12)을 섬유 가닥 채널(112) 내에 공급할 수 있다. 섬유 가닥 공급 연결기(134)는 섬유 가닥 채널(112)을 섬유 가닥 공급부(130)에 결합할 수 있다. 그러한 섬유 가닥 공급 연결기는 3D 인쇄 동작 동안 프린터 헤드(110)의 움직임을 용이하게 하기 위해, 플렉서블하게 가동성이 있을 수 있다.
여러 실시예에서, 최종 제품의 이러한 강화 재료는, 섬유 가닥 공급부(130)에 위치한 스풀 주위에 감기기에 충분히 탄력성이 있는 연속적인 지향성 섬유 가닥일 수 있다. 섬유 가닥(12)은 다른 적절한 섬유 중에서도 나일론, 아라미드, 탄소, 유리 섬유, 바솔트(basalt), 아라미드 및 실크 등과 같은 여러 타입의 유기 또는 무기 섬유 중 하나일 수 있다.
3D 인쇄 시스템(100)은 또한, 기초 복합 재료(14)를 기초 복합 재료 루트(142)를 통해 프린터 헤드(110) 내에 공급하는 기초 복합 재료 공급부(140)를 포함할 수 있다. 기초 복합 재료 공급부(140)는 교체할 수 있으며 궁극적으로는 기초 복합 재료(14)를 기초 복합 재료 채널(114) 내에 공급할 수 있다. 기초 복합 재료 공급 연결기(144)가 기초 복합 재료 채널(114)을 기초 복합 재료 공급부(140)에 결합할 수 있으며, 3D 인쇄 동작 동안 프린터 헤드(110)의 움직임을 용이하게 하기 위해 플렉서블하게 가동될 수 있다. 기초 복합 재료 전송 펌프(146)는 기초 복합 재료 루트(142)를 따라 기초 복합 재료를 펌핑하는 것을 용이하게 할 수 있다.
여러 실시예에서, 기초 복합 재료(14)는 자유-라디칼 중합성 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 수지 또는 재료는 하나 이상의 아크릴 단량체 및/또는 올리고머, 무기 충전제 또는 (조성에 유리한 속성을 부여할 수 있는) 충전제의 조합 및 하나 이상의 타입의 용해 가능한 중합 개시제를 포함할 수 도 있다. 기초 복합 재료(14)의 속성은 조제(formulation)에 활용되는 성분의 양에 의존할 수 있다. 매트릭스 복합물은 임의의 수의 연속 강화(예컨대, 섬유 가닥)를 도포, 케이싱 또는 그 밖에 둘러싸는데 사용될 수 도 있으며, 강화와 함께, 복합 3D 인쇄된 건물 구성요소나 구조의 적어도 일부(예컨대, 벽)를 이룰 수 있다.
3D 인쇄 시스템(100)은 또한, 함침 재료(16)를 함침 재료 루트(152)를 따라 프린터 헤드(110) 내에 공급하는 함침 재료 공급부(150)를 포함할 수 있다. 함침 재료 공급부(150)는 교체할 수 있으며 궁극적으로는 함침 재료(16)를 함침 재료 채널(116) 내에 공급할 수 있다. 함침 재료 공급 연결기(154)는 함침 재료 채널(116)을 함침 재료 공급부(150)에 결합할 수 있으며, 3D 인쇄 동작 동안 프린터 헤드(110)의 움직임을 용이하게 하도록 플렉서블하게 가동될 수 있다. 함침 재료 전송 펌프(156)가 함침 재료 루트(152)를 따라 함침 재료를 펌핑하는 것을 용이하게 할 수 있다. 여러 실시예에서, 함침 재료(16)는, 광중합화의 적어도 하나의 개시제와 하나 이상의 아크릴레이트 단량체 또는 올리고머를 포함하는 자유-라디칼 중합성 저 점도 액체 혼합물을 포함할 수 있다.
섬유 함침은 섬유 가닥 채널(112)의 단부를 향해 발생할 수 있으며, 바인더 또는 함침 재료로 덮인 섬유 가닥은 기초 복합 재료(14)의 압출된 층과 동시에 노즐(118)의 배출구를 통해 공급될 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 가닥(12)은 이미 미리 함침되는 것으로서 공급될 수 있다. 그러한 경우에, 함침 재료(16) 및 관련 성분이 그러한 실시예에서 사용되지 않거나 심지어 존재하지 않을 수 도 있다.
일부 배치에서, 섬유 공급 구성요소(120)는 커터(2001)를 포함할 수 있어서, 섬유 가닥은 기초 복합 재료만이 섬유 가닥 절단 후 노즐로부터 압출되도록 절단될 수 있다. 커터(2001)는 여러 배치에서 노즐(118)의 배출구에서나 함침 재료 채널(116) 전에 장착될 수 있다. 커터(2001)는 일부 배치에서 자동화될 수 있어서, 3D 인쇄 장치는 내장된 섬유 가닥을 갖는 일부 층 및 내장된 섬유 가닥이 없는 다른 층을 인쇄할 수 있다. 이것은 섬유 가닥의 사용이 복잡한 생성 시 융통성을 제한할 수 있으며 더 고가일 수 있는 복잡한 배치에서 요구될 수 있어서, 그러한 배치에서, 비-강화된 층의 부차적인 영역이 향상된 재료 특성을 갖는데 중요하지 않은 비-하중 지지 영역에서 허용될 수 도 있다. 유사한 커터(2002)가 노즐(118)로부터 압출되는 재료를 절단하는데 사용될 수 있으며, 이 재료는 기초 복합 재료 단독일 수 있거나 섬유 가닥과 결합되는 기초 복합 재료일 수 있다.
게다가, 에너지 소스(160)가 열 또는 전자기 복사선과 같은 경화 성분을 제공할 수 있어서 연속 인쇄된 층이 인쇄된 직후 이 층을 경화시킬 수 있다. 예컨대, UV 광(162)이 3D 인쇄 시스템(100)에 포함될 수 있다. 일부 배치에서, 에너지 소스(160)는, 전자기 복사선이 프린터 헤드(110)의 움직임 방향으로 갓(freshly) 방출된 층의 표면 상에서 복사선의 스폿을 형성하는 방식으로 프린터 헤드(110) 근처에 장착될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자기적으로 및 열적으로 유도된 중합 공정이 후속하여 적용될 수 도 있다.
또한, 로봇 아암 또는 CNC와 같은 가동 인쇄 디바이스(170)가 3D 인쇄 시스템의 동작 동안 프린터 헤드(110)를 가동하도록 구성될 수 있으며, 결합 구성요소(172)가 프린터 헤드(110)를 가동 인쇄 디바이스(170)에 결합할 수 있다.
여러 실시예에서, 기초 복합 재료의 유동률은 대략 8L/hr에서부터 245L/hr까지의 범위일 수 있으며, 함침 재료의 유동률은 대략 0.2L/hr에서부터 8.0L/hr까지의 범위일 수 있다. 이들 유동률은 변할 수 있으며, 요구되는 인쇄 속도, 사용되는 인쇄된 섬유의 타입과 크기, 압출된 층 구성 및 다른 부속 요인에 따라 선택될 수 있다. 일부 배치에서, 인쇄 속도는 대략 40mm/sec에서부터 1000mm/sec까지의 범위일 수 있어서, 3D 인쇄 공정에 융통성과, 복잡한 기하학적 모양을 갖는 물체를 인쇄할 성능을 제공하며, 전체 공정에서 상당한 시간 감소를 가능케 할 수 있다.
도 5로 계속하면, 3D 인쇄 장치 예가 측면 횡단면도로 예시되어 있다. 섬유 공급 구성요소(120)는, 앞선 도 4에서 제시된 것과 같은 전체적인 3D 인쇄 시스템의 일부인 3D 인쇄 장치일 수 있다. 섬유 공급 구성요소(120)는 3D 인쇄 장치 또는 시스템의 나머지를 통해 연속적인 섬유 가닥을 공급하도록 구성될 수 있다. 아웃피더 구성요소는 시작 롤러(122)와 제2 롤러(124)를 포함할 수 있으며, 이들은 결합하여 섬유 가닥(12)을 섬유 가닥 채널(112)을 통해 노즐(118)에 공급하여 인쇄한다.
롤러(122, 124)는, 함침 재료 채널(116)로부터 입력되는 함침 재료 및 기초 복합 재료 채널(114)로부터의 기초 복합 재료와 만날 때까지 섬유 가닥(12)을 3D 인쇄 장치를 통해 수동으로 밀거나 당길 수 있으며, 이것은 모두 노즐 배출구(119) 직전에 또는 바로 그 자리에서 발생할 수 있다. 일부 배치에서, 여러 채널(112, 114, 116)은 노즐 배출구(119) 근처에서 순차적으로 통합될 수 있다. 섬유 공급 구성요소(120)의 배치는 섬유 가닥을 놓기 위한 적어도 3개의 상이한 모드 - 기초 복합 재료 채널(114)에 대한 섬유 가닥 채널(112)의 배출구의 위치에 의해 결정됨 - 를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 섬유 가닥 채널(112)의 배출구는 기초 복합 재료 채널(114)의 배출구 위에 위치지정될 수 도 있다. 이 배치에서, 섬유 가닥은 기초 복합 재료의 동시에 압출되는 층의 위에서 압출될 수 있으며 인쇄 시 기초 복합 재료의 압출된 층에 또한 부분적으로 삽입될 수 있다. 이것은 예컨대 압출된 층에 삽입되거나 내장되는 섬유 가닥 횡단면 면적의 대략 70% 내지 90%를 수반할 수 있다.
다른 실시예에서, 섬유 가닥 채널(112)의 배출구는 기초 복합 재료 채널(114)의 배출구와 동축으로 위치지정될 수 도 있다. 이 배치에서, 섬유는 인쇄 시 기초 복합 재료의 압출된 층 내에 완전히 내장될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 섬유 가닥 채널(112)의 배출구는 기초 복합 재료 채널(114)의 배출구의 아래에 위치지정될 수 도 있어서, 섬유 가닥은 인쇄 시 기초 복합 재료의 압출된 층 밑에서 압출된다.
여러 배치에서, 섬유 공급 구성요소(120)는 이를 가동 인쇄 디바이스에 장착하도록 구성되는 연결기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가동 인쇄 디바이스는 CNC 시스템일 수 있다. 다른 실시예에서, 모션 인쇄 디바이스는 로봇 아암일 수 있다. 다른 타입의 가동 인쇄 디바이스도 가능하며, 그러한 가동 인쇄 디바이스를 위한 장착부의 위치는 프린터 또는 시스템 상에서 다른 곳에 위치할 수 있다.
도 6은 3D 인쇄 장치에 대한 노즐 구성 예를 바닥 저면도로 예시한다. 다시, 가동 프린터 헤드(110)는 갓 인쇄된 재료를 경화시키기 위한 에너지 소스(160), 인쇄 동안 다양한 방향과 속도로 프린터 헤드를 가동하도록 구성되는 가동 인쇄 디바이스(170), 및 3D 인쇄 동안 섬유 가닥 및 기초 복합 재료를 압출하도록 구성되는 배출구(119)를 갖는 노즐(118)을 다른 프린터 헤드 구성요소 중에서도 포함할 수 있다.
일반적으로, 압출된 인쇄된 층의 치수는 주로 노즐 배출구(119)의 기하학적 모양에 의해 결정된다. 노즐 배출구의 크기와 형상에 의존하여, 인쇄된 층의 폭은 일부 배치에서 대략 10mm에서부터 26mm까지의 범위일 수 있다. 예컨대 10mm의 직경을 갖는 배출구(119)를 구비한 노즐(118)을 적용함으로써, 인쇄된 층의 폭은 대략 10mm 내지 13mm로 설정될 수 도 있다. 노즐 배출구 직경을 최대 14mm까지 증가시킴으로써, 인쇄된 층 폭은 대략 14mm 내지 18mm로 설정될 수 도 있다. 20mm의 배출구 직경을 갖는 노즐의 경우, 인쇄된 층의 폭은 대략 20mm 내지 26mm로 설정될 수 도 있다. 노즐 배출구 및 인쇄된 층 폭에 대한 다른 크기와 범위도 가능하며, 이는 쉽게 이해될 것이다.
인쇄된 층의 두께는 노즐 배출구로부터 이전에 퇴적된 층의 인쇄 표면까지의 거리를 변경함으로써 및 전체 층 복합 재료의 경화 깊이를 변경함으로써 관리될 수 있다. 인쇄된 층의 횡단면 면적은, 섬유 가닥의 횡단면 면적 대 인쇄된 층의 횡단면 면적의 비이도록 섬유 가닥의 리니어 밀도를 변경함으로써 결정될 수 있다. 예컨대, 이 비는 기초 복합 재료의 인쇄된 층의 평균 횡단면 면적의 대략 1%에서부터 대략 20%까지의 범위일 수 있어서 마무리된 인쇄된 건물 구성요소 또는 물체의 요구되는 기계적 성능 특징을 제공할 수 도 있다.
도 7a 및 도 7b는 3D 인쇄된 층 재료에 대한 관계 예의 그래프를 제공한다. 도 7a는 여러 가지 복합 기초 재료 유동률과 함침 재료 유동률 대 인쇄 속도를 도시하는 반면, 도 7b는 인쇄된 층 횡단면 면적 대 섬유 가닥 횡단면 면적을 도시한다. 제공된 그래프는, 여러 재료 특징이 변할 때 인쇄하기 위한 경험되는 상대 레이트와 개시된 시스템 및 방법을 사용한 다양한 상이한 인쇄된 층 재료에 대한 측정된 재료 속성을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 3D 인쇄된 섬유-강화된 복합 재료의 이상적인 층의 예를 측면 입면도 및 평면도로 각각 예시한다. 이상적인 층은 상이한 컨디션에서 휨 값을 측정하는데 사용될 수 있으며, 완전히 편평하며 직선인 인쇄된 층의 치수를 나타낸다. 여러 배치에서, 이상적인 층(20)은, 다양한 재료, 속도 및 기술을 사용하여 3D 인쇄된 인쇄된 층에 관한 상대 휨 테스트를 진행하기 위한 베이스라인으로서 사용될 수 있다. 3D 인쇄된 층의 휨은 기초 복합 재료의 점도와 상당히 상관되어, 이 점도를 제어하는 것이 많은 경우 요구될 수 도 있음을 주목해야 한다. 특히, 강화의 유리한 사용이 도움이 될 수 있으며, 특히 섬유 가닥 강화가 도움이 될 있다.
통상의 발열성 포토폴리머 경화 반응으로 인해, 종종 3D 인쇄된 재료에서 보여지는 휨 효과는 강화를 통해 완화될 수 있다. 여러 실시예에서, 기초 복합 재료는 오가노포스페이트(organophosphate)나 트리멜리테이트(trimellitate)와 같은 하나 이상의 가소제를 포함할 수 도 있다. 이것은, 복합 매트릭스 강성을 줄이며, 인쇄된 물체 상의 경험 하중 동안 기초 복합 재료로부터 섬유 가닥으로의 하중의 더욱 효율적인 전달로 인해 인쇄된 부품의 기계적 성능을 향상시키기 위해 복합물 중량의 12wt% 미만의 농도에 있을 수 있다.
도 9는 기초 복합 재료 점도의 상대 휨에 대한 관계 예의 그래프를 예시한다. 도 9에 그래프로 나타낸 측정 예에서, 휨 레벨에 대한 복합 수지 강화와 가소제로서의 염소화된 오가노포스페이트 첨가의 영향을 기초 복합 수지 점도의 함수로서 제공한다. 평가는, 도 8a 및 도 8b에 예시한 바와 같이, 직사각형 횡단면을 갖는 3D 인쇄된 벽과 같은 간단한 부품에서 실행되었다. 도시한 바와 같이, 상대적인 휨 백분율은 더 낮은 점도의 경우 일반적으로 더 작지만, 본 명세서에서 제시한 섬유 가닥 변경과 같은 강화 재료의 추가로 실질적으로 줄어든다.
마지막으로 도 10으로 복귀하여, 표준 건물 건축 코드를 충족하거나 초과하는 재료 속성을 갖는 건물 구성요소를 3D 인쇄하는 방법 예(1000)의 흐름도를 제공한다. 방법(1000)은, 인쇄 장치에서 별도의 섬유 가닥을 기초 복합 재료와 결합함으로써 건물 구성요소를 인쇄하는 다양한 방식 중 단지 하나의 방식을 나타낸다는 점과, 개시한 예시적인 방법의 다른 변형 및 추정이 또한 가능함을 이해해야 할 것이다. 모든 단계를 제공할 필요는 없으며, 상세하게 개시하지 않은 추가 단계도 추가되 수 도 있다. 더 나아가, 단계의 순서는 변경할 수 도 있으며, 일부 단계는 동시에 실행될 수 도 있다. 예컨대, 모든 단계는 일부 연속적인 인쇄 공정에서 동시에 실행될 수 도 있다.
시작 단계(1002) 이후, 제1 공정 단계(1004)는 기초 복합 재료 채널을 통해 기초 복합 재료를 공급하는 단계를 수반할 수 도 있다. 기초 복합 재료 채널은 앞서 주목한 바와 같이 가동 프린터 헤드 내에 위치할 수 도 있으며, 프린터 헤드 외부에 위치한 교체 가능한 기초 복합 재료 소스로부터 공급될 수 있다.
다음의 공정 단계(1006)에서, 섬유 가닥은 별도의 섬유 가닥 채널을 통해 보내질 수 있다. 이 섬유 가닥 채널은 또한 가동 프린터 헤드 내에 위치할 수 있으며, 프린터 헤드 외부에 위치한 교체 가능한 섬유 가닥 소스로부터 공급될 수 있다.
후속한 공정 단계(1008)에서, 함침 재료는 별도의 함침 재료 채널을 통해 제공될 수 있다. 함침 재료는 섬유 가닥을 사용되는 특정한 기초 복합 재료에 바인딩하는 것을 용이하게 하도록 섬유 가닥을 함침하는데 적절한 액체일 수 있다. 함침 재료 채널은 또한 가동 프린터 헤드 내에 위치할 수 있으며, 프린터 헤드 외부에 위치한 교체 가능한 함침 재료 소스로부터 공급될 수 있다.
다음 공정 단계(1010)에서, 섬유 가닥은 함침 재료로 포화될 수 있다. 이것은 프린터 헤드 내에서 발생할 수 있으며 섬유 가닥 채널의 단부를 향할 수 도 있다. 여러 실시예에서, 사전-포화된 섬유 가닥이 사용될 수 도 있어서, 공정 단계(1008 및 1010)가 선택적으로는 건너띄게 될 수 있다.
다음의 공정 단계(1012)에서, 함침된 섬유 가닥과 기초 복합 재료는 함께 동시에 압출될 수 있어서 퇴적된 또는 3D 인쇄된 층을 형성할 수 있다. 섬유 가닥은, 앞서 주목한 바와 같이, 노즐 배출구 구성에 의존하여 기초 복합 재료 층 위에, 그 밑에 또는 그 내부에 놓일 수 있다.
후속한 공정 단계(1014)에서, 기초 복합 재료에 의해 둘러싸인 섬유 가닥 코어의 인쇄된 층이 이때 경화될 수 있다. 이것은 UV 광과 같은 복사선 소스나 열을 사용하여 달성될 수 있다. 일부 배치에서, 경화 구성요소는 프린터 헤드의 방향으로 노즐 배출구에 뒤따라 올 수 있어서, 경화는 인쇄된 층이 노즐로부터 압출된 직후에 발생한다.
공정 단계(1016)에서, 인쇄 디바이스는 가동될 수 있다. 이것은 연속 층의 3D 인쇄를 용이하게 할 수 있으며, 도 1에서 앞서 도시한 바와 같이, 압출된 재료의 층 위의 층으로 계속될 수 도 있다. 쉽게 이해할 바와 같이, 공정 단계(1016)는 연속 인쇄 공정을 용이하게 하도록 다른 공정 단계와 동시에 실행될 수 있다.
결정 단계(1018)에서, 추가 섬유 가닥이 진행 중인 인쇄된 층에서 요구되는지에 대한 문의가 이뤄질 수 있다. 그렇지 않다면, 방법은 공정 단계(1020)로 계속되어, 섬유 가닥이 절단될 수 있다. 그러한 경우에, 3D 인쇄는 기초 복합 재료만이 섬유 가닥 코어 없이 인쇄되는 것으로 계속될 수 있다.
더 섬유 가닥이 요구된다면, 방법은 결정 단계(1022)로 계속될 수 있어서, 인쇄가 끝나는지에 대한 문의가 이뤄질 수 있다. 끝나지 않는다면, 방법은 공정 단계(1012)로 복귀할 수 있으며 그 후 모든 단계를 반복할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법은 공정 단계(1004)로와 같이 더 이전으로 복귀할 수 있으며, 모든 단계가 이때 반복될 수 있다. 결정 단계(1024)에서 사실 인쇄가 끝난다면, 그러나 방법은 단계(1026)에서 종료한다.
앞선 개시는 명료성과 이해를 목적으로 예시와 예를 들어 상세하게 기재되었지만, 앞서 기재한 개시는 본 개시의 사상과 핵심 특징에서 벗어나지 않고 수많은 다른 특정 변경과 실시예로 구현될 수 도 있음을 인식해야 할 것이다. 특정한 변화 및 변경이 실행될 수 도 있으며, 본 개시는 전술한 상세로 제한되기 보다는 수반하는 청구항의 범위에 의해 규정됨을 이해해야 한다.

Claims (34)

  1. 3차원("3D") 인쇄 장치로서,
    상기 3D 인쇄 장치를 통해 기초 복합 재료를 통과시키도록 구성되는 기초 복합 재료 채널;
    상기 3D 인쇄 장치를 통해 섬유 가닥을 통과시키도록 구성되는 섬유 가닥 채널로서, 상기 섬유 가닥은 상기 기초 복합 재료와 별도인, 상기 섬유 가닥 채널; 및
    상기 섬유 가닥 채널을 통해 상기 섬유 가닥을 공급하도록 구성되는 섬유 공급 구성요소를 포함하며, 상기 섬유 공급 구성요소는 상기 섬유 가닥과 상기 기초 복합 재료의 결합을 용이하게 하여 상기 기초 복합 재료 내에 상기 섬유 가닥을 갖는 3D 인쇄된 건물 구성요소의 층을 형성하는, 3D 인쇄 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유 가닥은 상기 3D 인쇄 장치에 진입하기 전 함침(impregnation) 재료로 미리 함침되는, 3D 인쇄 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 섬유 가닥이 상기 3D 인쇄 장치 내에 있는 동안 상기 섬유 가닥을 함침하도록 함침 재료를 통과시키도록 구성되는 함침 재료 채널을 더 포함하는, 3D 인쇄 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 섬유 가닥 채널을 별도의 교체 가능한 섬유 가닥 공급부에 결합하도록 구성되는 섬유 가닥 공급 연결기; 및
    상기 함침 재료 채널을 별도의 교체 가능한 함침 재료 공급부에 결합하도록 구성되는 함침 재료 공급 연결기를 더 포함하는, 3D 인쇄 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기초 복합 재료 채널을 별도의 교체 가능한 기초 복합 재료 공급부에 결합하도록 구성되는 기초 복합 재료 공급 연결기를 더 포함하는, 3D 인쇄 장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 섬유 가닥의 함침은, 상기 섬유 가닥이 상기 섬유 공급 구성요소를 통과한 후 발생하는, 3D 인쇄 장치.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 함침 재료는 액체이며, 상기 함침 재료 채널을 통과한 함침 액체의 부피는 대략 0.2L/hr에서부터 8.0L/hr까지의 범위인, 3D 인쇄 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 기초 복합 재료 채널을 통과한 기초 복합 재료의 부피는 대략 8L/hr에서부터 245L/hr까지의 범위이며, 상기 섬유 가닥의 압출 속도는 대략 40mm/s에서부터 1000mm/s까지의 범위인, 3D 인쇄 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유 가닥 채널의 배출구가 상기 기초 복합 재료 채널의 배출구 위에 위치지정되어 압출된 기초 복합 재료 위에서의 상기 섬유 가닥의 압출을 용이하게 하는, 3D 인쇄 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유 가닥 채널의 배출구가 상기 기초 복합 재료 채널의 배출구 아래에 위치지정되어 압출된 기초 복합 재료 밑에서의 상기 섬유 가닥의 압출을 용이하게 하는, 3D 인쇄 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 3D 인쇄 장치를 가동(moving) 인쇄 디바이스에 결합하도록 구성되는 결합 구성요소를 더 포함하는, 3D 인쇄 장치.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 가동 인쇄 디바이스는 컴퓨터 수치 제어 시스템이나 로봇 아암인, 3D 인쇄 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 기초 복합 재료 채널을 별도의 교체 가능한 기초 복합 재료 공급부에 결합하도록 구성되는 기초 복합 공급 연결기; 및
    상기 섬유 가닥 채널을 별도의 교체 가능한 섬유 가닥 공급부에 결합하도록 구성되는 섬유 가닥 공급 연결기를 더 포함하는, 3D 인쇄 장치.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 3D 인쇄된 건물 구성요소는,
    대략 45MPa에서부터 92MPa까지의 극한 압축 강도,
    대략 4GPa에서부터 10GPa까지의 압축 탄성률,
    대략 2%에서부터 7%까지의 상대 압축 변형(relative deformation at compression),
    대략 12MPa에서부터 180MPa까지의 극한 인장 강도,
    대략 2GPa에서부터 20GPa까지의 인장 탄성률,
    대략 1%에서부터 4%까지의 상대 인장 변형,
    대략 30MPa에서부터 180MPa까지의 극한 굽힘 강도,
    대략 1GPa에서부터 8GPa까지의 탄성률,
    대략 2%에서부터 8%까지의 상대 굽힘 변형,
    대략 8kJ/m2에서부터 46kJ/m2까지의 충격 강도, 및
    대략 0.59 perm-인치의 투습성(vapor permeability)을 포함하는 재료 속성을 갖는, 3D 인쇄 장치.
  15. 3D 인쇄 시스템으로서,
    다수의 3D 시스템 구성요소를 하우징하는 가동성 프린터 헤드;
    상기 프린터 헤드 내에 위치하며 상기 프린터 헤드를 통해 기초 복합 재료를 통과시키도록 구성되는 기초 복합 재료 채널;
    상기 프린터 헤드 내에 위치하며, 상기 프린터 헤드를 통해 섬유 가닥을 통과시키도록 구성되는 섬유 가닥 채널로서, 상기 섬유 가닥은 상기 기초 복합 재료와 별도인, 상기 섬유 가닥 채널;
    상기 프린터 헤드 내에 위치하며, 상기 섬유 가닥이 상기 프린터 헤드 내에 있는 동안 상기 섬유 가닥을 함침하도록 함침 재료를 통과시키도록 구성되는 함침 재료 채널;
    상기 프린터 헤드 내에 위치하며, 상기 섬유 채널을 통해 상기 섬유 가닥을 공급하도록 구성되는 섬유 공급 구성요소로서, 상기 섬유 공급 구성요소는 상기 섬유 가닥과 상기 기초 복합 재료의 결합을 용이하게 하여 상기 기초 복합 재료 내에 상기 섬유 가닥을 갖는 3D 인쇄된 건물 구성요소의 층을 형성하는, 상기 섬유 공급 구성요소;
    기초 복합 재료 공급부로서, 상기 기초 복합 재료 공급부는 교체 가능하며, 상기 기초 복합 재료를 상기 기초 복합 재료 채널에 공급하는, 상기 기초 복합 재료 공급부;
    상기 기초 복합 재료 채널을 상기 기초 복합 재료 공급부에 결합하는 기초 복합 재료 공급 연결기;
    섬유 가닥 공급부로서, 상기 섬유 가닥 공급부는 교체 가능하며, 상기 섬유 가닥을 상기 섬유 가닥 채널에 공급하는, 상기 섬유 가닥 공급부;
    상기 섬유 가닥 채널을 상기 섬유 가닥 공급부에 결합하는 섬유 가닥 공급 연결기;
    함침 재료 공급부로서, 상기 함침 재료 공급부는 교체 가능하며, 상기 함침 재료를 상기 함침 재료 채널에 공급하는, 상기 함침 재료 공급부;
    상기 함침 재료 채널을 상기 함침 재료 공급부에 연결하는 함침 재료 공급 연결기;
    상기 3D 인쇄 시스템의 동작 동안 상기 프린터 헤드를 가동하도록 구성되는 가동 인쇄 디바이스; 및
    상기 프린터 헤드를 상기 가동 인쇄 디바이스에 결합하는 결합 구성요소를 포함하는, 3D 인쇄 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 3D 인쇄된 건물 구성요소는,
    대략 45MPa에서부터 92MPa까지의 극한 압축 강도,
    대략 4GPa에서부터 8GPa까지의 압축 탄성률,
    대략 2%에서부터 10%까지의 상대 압축 변형,
    대략 12MPa에서부터 180MPa까지의 극한 인장 강도,
    대략 2GPa에서부터 20GPa까지의 인장 탄성률,
    대략 1%에서부터 4%까지의 상대 인장 변형,
    대략 30MPa에서부터 180MPa까지의 극한 굽힘 강도,
    대략 1GPa에서부터 8GPa까지의 탄성률,
    대략 2%에서부터 8%까지의 상대 굽힘 변형,
    대략 8kJ/m2에서부터 46kJ/m2까지의 충격 강도, 및
    대략 0.59 perm-인치의 투습성을 포함하는 재료 속성을 갖는,
    3D 인쇄 시스템.
  17. 건물 구성요소를 3D 인쇄하는 방법으로서,
    3D 인쇄 장치 내에서 기초 복합 재료 채널을 통해 기초 복합 재료를 공급하는 단계;
    상기 3D 인쇄 장치 내에서 섬유 가닥 채널을 통해 섬유 가닥을 보내는 단계로서, 상기 섬유 가닥은 상기 기초 복합 재료와 별도인, 상기 섬유 가닥을 보내는 단계;
    동시에 적어도 하나의 노즐을 통해 상기 섬유 가닥과 기초 복합 재료를 압출하여 상기 기초 복합 재료 내에 상기 섬유 가닥을 갖는 인쇄된 층을 형성하는 단계; 및
    전자기 복사선 또는 열을 사용하여 상기 인쇄된 층을 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 3D 인쇄된 건물 구성요소는,
    대략 45MPa에서부터 92MPa까지의 극한 압축 강도,
    대략 4GPa에서부터 8GPa까지의 압축 탄성률,
    대략 2%에서부터 10%까지의 상대 압축 변형,
    대략 12MPa에서부터 180MPa까지의 극한 인장 강도,
    대략 2GPa에서부터 12GPa까지의 인장 탄성률,
    대략 1%에서부터 4%까지의 상대 인장 변형,
    대략 30MPa에서부터 180MPa까지의 극한 굽힘 강도,
    대략 1GPa에서부터 8GPa까지의 탄성률,
    대략 2%에서부터 8%까지의 상대 굽힘 변형,
    대략 8kJ/m2에서부터 46kJ/m2까지의 충격 강도, 및
    대략 0.59 perm-인치의 투습성을 포함하는 재료 속성을 갖는, 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 섬유 가닥은 상기 3D 인쇄 장치에 진입하기 전 함침 재료로 미리 함침되는, 방법.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 3D 인쇄 장치 내에서 함침 재료 채널을 통해 함침 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 3D 인쇄 장치 내에서 상기 함침 재료로 상기 섬유 가닥을 포화시켜 함침된 섬유 가닥을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 함침 재료는 액체이며, 상기 함침 재료 채널을 통과한 함침 액체의 부피는 대략 0.2L/hr에서부터 8.0L/hr까지의 범위인, 방법.
  22. 청구항 17에 있어서, 상기 압출 및 경화 단계는, 상기 건물 구성요소가 형성될 때까지 반복되며, 상기 건물 구성요소는 복수의 인쇄된 층을 갖는, 방법.
  23. 청구항 17에 있어서, 상기 기초 복합 재료는 적어도 하나의 아크릴 단량체 또는 올리고머, 무기 충전제, 및 적어도 하나의 용해성 중합 개시제를 포함하는, 방법.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 기초 복합 재료는 농축제(thickener), 접착 촉진제, 강인제(toughening agent), 하나 이상의 가소제(plasticizer), 및 적어도 하나의 난연제(flame retardant)를 더 포함하는, 방법.
  25. 청구항 17에 있어서, 상기 섬유 가닥은 나일론, 아라미드, 탄소, 유리, 바솔트(basalt) 및 실크로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 재료를 포함하는, 방법.
  26. 청구항 17에 있어서, 상기 섬유 가닥은 상기 기초 복합 재료 위에 압출되는, 방법.
  27. 청구항 17에 있어서, 상기 섬유 가닥은, 상기 기초 복합 재료에 적어도 부분적으로 삽입되도록 압출되는, 방법.
  28. 청구항 17에 있어서, 상기 전자기 복사선은 대략 200nm에서부터 420nm까지의 범위의 파장과, 대략 0.1W/cm2에서부터 10W/cm2까지의 범위의 광 세기를 갖는 자외선 광을 포함하는, 방법.
  29. 청구항 17에 있어서, 상기 기초 복합 재료 채널을 통과하는 기초 복합 재료의 부피가 대략 8L/hr에서부터 245L/hr의 범위이며, 상기 섬유 가닥의 압출 속도가 대략 40mm/s에서부터 1000mm/s까지의 범위인, 방법.
  30. 청구항 17에 있어서, 상기 기초 복합 재료는, 상기 기초 복합 재료의 대략 1중량%에서부터 12중량%까지를 형성하는 하나 이상의 가소제를 포함하는, 방법.
  31. 청구항 30에 있어서, 상기 하나 이상의 가소제는 적어도 트리스(클로로프로필)포스페이트, 트리크레질 포스페이트 또는 트리스(2-에틸헥실)트리멜리테이트를 포함하는, 방법.
  32. 청구항 30에 있어서, 상기 기초 복합 재료의 점도가 대략 100,000cP에서부터 160,000cP까지의 범위이며, 하나 이상의 가소제의 사용이 결국 상기 인쇄된 건물 구성요소에서 대략 0.05%에서부터 0.15%까지의 상대 휨 레벨을 야기하는, 방법.
  33. 청구항 17에 있어서, 상기 섬유 가닥은 대략 0.7mm에서부터 6mm까지의 범위의 직경을 가지며, 상기 인쇄된 층은 대략 3mm에서부터 8mm까지의 범위의 두께와, 대략 10mm에서부터 26mm까지의 범위의 폭을 갖는, 방법.
  34. 청구항 33에 있어서, 상기 섬유 가닥의 치수가 상기 인쇄된 층의 하중 요건과 치수에 의해 규정되며, 상기 섬유 가닥은 상기 인쇄된 층의 평균 횡단면 면적의 대략 1%에서부터 20%까지의 범위인 횡단면 면적을 갖는, 방법.
KR1020237032735A 2021-02-23 2022-02-22 건물 구성요소 및 건물용 연속 섬유 강화를 사용한 자유-라디칼 중합성 복합물의 3차원 인쇄 KR20230159448A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/183,335 US11904528B2 (en) 2021-02-23 2021-02-23 Three-dimensional printing of free-radical polymerizable composites with continuous fiber reinforcement for building components and buildings
US17/183,335 2021-02-23
PCT/US2022/017363 WO2022182677A1 (en) 2021-02-23 2022-02-22 Three-dimensional printing of free-radical polymerizable composites with continuous fiber reinforcement for building components and buildings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230159448A true KR20230159448A (ko) 2023-11-21

Family

ID=82900101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237032735A KR20230159448A (ko) 2021-02-23 2022-02-22 건물 구성요소 및 건물용 연속 섬유 강화를 사용한 자유-라디칼 중합성 복합물의 3차원 인쇄

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11904528B2 (ko)
EP (1) EP4297973A1 (ko)
JP (1) JP2024509396A (ko)
KR (1) KR20230159448A (ko)
CN (1) CN117203056A (ko)
CA (1) CA3209131A1 (ko)
MX (1) MX2023009802A (ko)
WO (1) WO2022182677A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115419272B (zh) * 2022-09-13 2024-01-19 河南工程学院 利用圆直钢纤维的水泥基材料3d打印装置及打印方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5936861A (en) * 1997-08-15 1999-08-10 Nanotek Instruments, Inc. Apparatus and process for producing fiber reinforced composite objects
US20020063349A1 (en) 2000-11-06 2002-05-30 Edwards Christopher M. Process for adding a surface finish to a fiber-reinforced composite
AU2014235848B2 (en) * 2013-03-22 2018-11-08 Gregory Thomas Mark Three dimensional printing
JP6674034B2 (ja) 2016-05-12 2020-04-01 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． 造形材料容器
DE102016123631A1 (de) * 2016-12-07 2018-06-07 MM Printed Composites GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von dreidimensionalen Objekten sowie dreidimensionales Objekt
US10919222B2 (en) 2017-12-29 2021-02-16 Continuous Composites Inc. System and method for additively manufacturing functional elements into existing components
TWM562213U (zh) 2018-01-16 2018-06-21 Chen Chao Chih 可重複利用的線盤
US11130284B2 (en) 2018-04-12 2021-09-28 Continuous Composites Inc. System and head for continuously manufacturing composite structure

Also Published As

Publication number Publication date
US20220266516A1 (en) 2022-08-25
US11904528B2 (en) 2024-02-20
MX2023009802A (es) 2023-10-25
WO2022182677A1 (en) 2022-09-01
CN117203056A (zh) 2023-12-08
CA3209131A1 (en) 2022-09-01
JP2024509396A (ja) 2024-03-01
EP4297973A1 (en) 2024-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10843406B2 (en) Additive manufacturing system having multi-flex nozzle
US11607839B2 (en) System for additive manufacturing
CN111163921B (zh) 通过3d打印制造由复合材料制成的制品的方法
JP5416341B2 (ja) 丸形状繊維強化プラスチック線材の製造方法
US5876553A (en) Apparatus for forming reinforcing structural rebar
CN207449123U (zh) 一种适用于液态材料浸渍连续纤维的3d打印挤出装置
US20200086565A1 (en) System and head for continuously manufacturing composite structure
US20170305078A1 (en) Method for producing continuous composite sandwich structures by pultrusion
KR20010092456A (ko) 복합재료 가공품 제조를 위한 필라멘트 와인딩 방법과 장치
JPH11512980A (ja) 多数の樹脂を用いて樹脂射出引抜成形を行う方法
US20210094230A9 (en) System for additive manufacturing
KR20130112710A (ko) 보강된 속이 빈 프로파일
WO1995025000A1 (en) A process of melt impregnation
KR20230159448A (ko) 건물 구성요소 및 건물용 연속 섬유 강화를 사용한 자유-라디칼 중합성 복합물의 3차원 인쇄
EP3275921A1 (en) Impregnated prepreg comprising reinforcing fibers
JP6409964B2 (ja) 繊維強化樹脂材料の製造方法
KR100846338B1 (ko) 섬유강화 합성수지제 격자형상체의 연속제조방법
US20220242040A1 (en) System and head for continuously manufacturing composite structure
KR102217071B1 (ko) 비함침 타입의 연속섬유 복합재 제조장치
KR102168785B1 (ko) 복합소재 이중 인발성형장치
KR102344943B1 (ko) 연속섬유 복합재 제조장치
KR100741015B1 (ko) 섬유 보강재 제조 시스템
CN219505479U (zh) 一种纤维增强复合材料的成型装置
KR102335330B1 (ko) 복합소재 성형장치 및 방법
JPH07148850A (ja) 繊維強化樹脂成形体の製造方法