KR20240040750A - 연마 물품을 위한 적층 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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야콥 얀 슈어월트
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아드마텍 유럽 비.브이.
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Abstract

연마 물품(1)을 층별로 제조하기 위한 적층 제조 방법이 제공된다. 방법은 슬러리(4)의 층을 증착시키는 단계로서, 슬러리(4)는 액체 및 연마 입자를 포함하는 혼합물을 포함하는, 단계; 및 새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 전에 경화를 위해서 방사선원(6)을 슬러리(4)의 층에 인가하는 단계로서, 방사선원(6)은 회전 노광을 포함하는, 단계를 포함한다. 또한, 추가적인 양태에서, 연마 물품(1)을 층별로 제조하기 위한 적층 제조 장치가 제공된다.

Description

연마 물품을 위한 적층 제조 방법 및 장치
본 발명은 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 적층 제조 방법, 및 추가적인 양태에서, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 적층 제조 장치에 관한 것이다.
미국 특허 공개 US2018/104793에는 유리질 본드 연마 물품(vitreous bond abrasive article)을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 실시형태에서, 방법은 한정된 영역 내에 루스 파우더(loose powder) 입자의 층을 증착시키는 단계, 액체 결합제 전구체 재료를 루스 파우더 입자의 층의 미리 결정된 영역 내에 분사하는 단계, 및 액체 결합제 전구체 재료를, 미리 결정된 영역 내의 루스 파우더 입자의 입자들을 함께 본딩하여 본딩된 분말 입자의 층을 형성하는, 일시적인 결합제 재료로 변환하는 단계를 포함한다. 이러한 단계를 복수의 횟수로 실행하여 연마 물품 프리폼(abrasive article preform)을 생성하고, 이어서 연마 물품 프리폼을 가열하여 유리질 본드 연마 물품을 제공한다.
국제 특허 공개 WO2006/091519에는 연마 물품을 제조하기 위한 시스템 방법이 개시되어 있다. 실시형태에서, 컨테이너가 연마 입자와 분말 결합제의 혼합물을 포함하고, 플랫폼이 하강되어 연마 입자가 층별로 형성될 수 있게 한다. 플랫폼이 인치 단위로 하강되면, 롤러가 제작 재료를 컨테이너 내의 연마 물품 및 재료 위에 증착시킨다. 에너지원이 패터닝된 에너지를 재료의 표면 상으로 지향시켜, 연마 물품의 후속 층을 형성한다.
본 발명은 층상 방식(layer-by-layer fashion)으로 연마 물품을 제조하기 위한 개선된 적층 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 전술한 전제부에 따른 방법이 제공되고, 이러한 방법은 슬러리의 층을 증착시키는 단계로서, 슬러리는 액체 및 연마 입자를 포함하는 혼합물을 포함하는, 단계; 및 새로운 슬러리의 층을 증착시키기 전에 경화를 위해서 방사선원을 슬러리의 층에 인가하는 단계로서, 방사선원은 회전 노광(rotating exposure)을 포함하는, 단계를 포함한다.
이는, 신뢰 가능한 층상 방식으로 연마 물품용 연마 재료를 제조하기 위한 적층 제조 공정을 활용하여, 매우 정확한 형태 및 높은 대칭성을 갖는 연마 물품의 제조를 제공할 수 있고, 시작 재료는 예를 들어 분말 대신 슬러리이다.
이하에서, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 방법의 개략도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 4개의 추가적인 실시형태에 따른, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 방법의 상면도를 각각 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른, 경화된 슬러리 층의 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 연마 재료를 포함하는 연마 도구의 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 추가적인 예시적 실시형태에 따른, 연마 재료를 포함하는 연마 도구의 사시도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 적층 제조 장치의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 방법에 의해서 생성된 경화된 층의 적층체의 개략적 상면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 방법에서 사용되는 노광 빔의 스폿을 생성하기 위한 공급원의 개략도를 도시한다.
일반적으로, 예를 들어 그라인딩 휠 상의 연마 재료는 본딩된 입자들로 구성된다. 다양한 그라인딩 및 연마 가공 작업에서, 불규칙한 컷팅 동작 및 진동 소음(chatter)을 방지하기 위해서, 그라인딩의 회전은 견고하고 정확도가 높아야 한다. 또한, 공작물에서 양호한 최종 프로파일을 획득하기 위해서는, 그라인딩 휠의 정확한 형태(즉, 형상) 또한 요구된다. 그라인딩 휠을 정확한 형태로 성형하는 것은 일반적으로 프로파일링 또는 드레싱(dressing)으로서 더 알려진 공정이다. 대부분의 그라인딩 공정에서, 그라인딩 휠의 형태(그리고 런 아웃(run out))의 정확도는 ㎛ 단위이어야 한다.
그러나, 그라인딩 휠의 마모 저항으로 인해서, 그라인딩 휠의 정확한 프로파일링 또는 드레싱은 여전히 어려운 것으로 밝혀져 있다. 이러한 어려움으로 인해서, 고-연마 그라인딩 휠의 생산에는 비교적 많은 시간과 비용이 소요된다.
따라서, 이러한 단점을 극복하고, 간단하고 시간이 적게 드는 방식으로, 정확도가 높은 형태로 그라인딩 휠 및 유사 연마 물품을 제조하기 위한 기술을 제공할 필요가 있다.
또한, 대부분의 제조 공정의 시작 제품이 일반적으로 (연마) 입자의 분말이기 때문에, 제조 공정에서 더 큰 유연성을 제공하기 위해서 다른 시작 제품을 사용할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태는, 정확도가 높은 형태로, 생산이 용이하게, 연마 물품을 프로파일링 또는 드레싱하고 연관된 전달 시간 및 비용을 줄이기 위한 적층 제조 공정을 활용하여, 층상 방식으로 연마 물품을 제조하기 위한 적층 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른, 연마 물품(1)을 층별로 제조하기 위한 적층 제조 방법의 개략도를 도시한다. 도시된 실시형태에서, 방법은 슬러리(4)의 층을 증착시키는 단계를 포함하고, 슬러리(4)는 액체 및 연마 입자를 포함하는 혼합물을 포함한다. 슬러리(4)의 층은 예를 들어 플랫폼 또는 기판(2) 상에 증착될 수 있다. 액체 및 연마 입자를 포함하는 혼합물은 최종적으로 연마 물품(1)용 (프린트된) 연마 재료를 형성한다.
예를 들어 분말을 이용하는 대신, 슬러리(4)는 연마 재료(1)를 층별로 제조하기 위한 시작 제품이고, 이는 혼합물 내의 액체에 따라 페이스트, 수지, 분산액, 현탁액 등으로 구현될 수 있다. 비제한적인 예로서, 슬러리(4)는 연마 입자를 갖는 광중합 가능한 재료, 예를 들어 중합체를 포함하는 수지를 포함할 수 있다.
예시적인 범위로서, 혼합물은 (일반적으로) 10 내지 70% 체적의 입자 함량을 가질 수 있고, 이는 슬러리(4)의 층이 매우 균일하게 처리되도록 할 뿐만 아니라, 혼합물 내 입자의 안정적인 분산을 가능하게 한다. 연마 입자 외에도, 일반적인 입자 함량에는 다른 입자, 예를 들어 지지 입자 또는 필러가 포함될 수 있다는 점이 유의된다.
혼합물 내의 연마 입자 함량의 범위는 제조되는 연마 물품(1)에 따라 달라질 수 있다. 연마 입자만을 포함하는 연마 물품(1)의 경우, 혼합물은 예를 들어 12.5 내지 50% 체적의 연마 입자 함량, 또는 일차 그라인딩 또는 폴리싱 입자를 갖는 연마 물품(1)의 경우, 10% 미만의 연마 입자 함량을 가질 수도 있다.
또한, (혼합물 내의) 연마 입자의 직경은 연마 물품(1) 및 경화되는 슬러리(4)의 층의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예시적인 범위로서, 직경은 1000 ㎛ 내지 0.1 ㎛, 또는 더 구체적인 범위의 경우, 예를 들어 200 ㎛ 내지 4 ㎛일 수 있다. 도 1에 도시된 실시형태에서, 방법은 새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 전에 경화를 위해서 슬러리(4)의 층에 방사선원(6)을 인가하는 단계를 추가로 포함한다. 즉, 슬러리(4)는 방사선원(6)에 노광되어 경화 및 응고되고, 경화된 슬러리(4)의 층은 도 1에서 (미경화) 슬러리(4)에 대해 스트라이프-패터닝 부분으로서 개략적으로 도시되어 있다.
방사선원(6)을 슬러리(4)의 층에 인가하고 그로부터 슬러리(4)의 층을 경화시키는 이러한 단계는 단일 단계 공정을 포함할 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
방사선원(6)은, 슬러리(4)(의 층)가 경화될 수 있게 하는 임의의 적합한 유형의 방사선, 예를 들어 가시광선 방사선, 자외선(UV) 방사선, 또는 적외선(IR) 방사선을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 방사선원(6)은 슬러리(4)의 층의 특정 부분에 국소화될 수 있고/있거나, 고에너지의 방사선원(6)을 포함할 수 있다.
비제한적인 예로서, 방사선원은, 각각이 디지털 광 프로세서와 선택적으로 조합되는, 발광 다이오드(또는 LED의 어레이), 레이저 빔, 또는 램프와 같은 필요한 파장 범위 내에서 동작하는 임의의 방사선원으로부터 선택될 수 있다. 고에너지의 방사선원으로서, e-빔 공급원이 사용될 수도 있다.
또한, 본 실시형태에서, 방사선원(6)은, 방사선원(6)의 회전 방향을 나타내는 둥근 화살표에 의해서 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 노광을 포함한다. 달리 말해서, 방사선원(6)은, 경화를 위해서 슬러리(4)의 층에 인가되는 동안, 회전된다.
또한, 회전 노광은 (도 1의 기판(2)의 좌측 및 우측의 화살표로 도시된 바와 같이) 슬러리(4)의 층 상에서 이동하여, 그에 따라 중심을 벗어난(즉, 측방향) 이동의 회전 노광을 슬러리(4)의 층에 제공하고, 경화되는 슬러리(4)의 층의 형태를 프로파일링(즉, 그리기(draw))할 수도 있다. 부가적 또는 대안적으로, 방사선원(6)은 표시된 방향으로 (기판(2)의 평면에 평행하게) 측방향으로 이동할 수도 있다.
방사선원(6)의 회전 노광은 매우 정확한 형태 및 높은 대칭성을 갖는 경화된 슬러리(4)의 층을 제공한다. 경화된 슬러리(4)의 층은 적어도 부분적으로 연마 물품(1)을 나타내기 때문에, 최종 연마 물품(1)도 매우 정확한 형태 및 높은 대칭성으로 제조되며, 우수한 품질을 갖는다. 보다 일반적으로, 본원에 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시형태는 연마 물품(1)을 층별로 제조하기 위한 적층 제조 방법에 관한 것으로서, 슬러리(4)의 층을 증착시키는 단계로서, 슬러리(4)는 액체 및 연마 입자를 포함하는 혼합물을 포함하는, 단계; 및 새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 전에 이를 경화시키기 위해서 방사선원(6)을 슬러리(4)의 층에 인가하는 단계로서, 방사선원(6)은 회전 노광을 포함하는, 단계를 포함한다. 이는, 시작 재료로서 (예를 들어 분말 대신) 슬러리(4)를 이용하여, 매우 정확한 형태 및 높은 대칭성을 갖는 연마 물품(1)을 제조하는 개선된 방법을 제공할 수 있다. 이는, 적절한 층상 방식의 신뢰 가능한 적층 제조(프린팅) 공정으로 제조된, 우수한 품질의 연마 물품(1)을 제공할 수 있고, 그에 따라 용이한 생산이 가능하고, 생산 시간 및 관련 비용을 줄일 수 있다.
본원에 설명된 본 발명의 실시형태와 관련된 방법의 유리한 특성을 상세하게 설명하기 위해서, 이하의 비제한적인 예가 제공된다. 슬러리(4)의 층이 예를 들어 플랫폼 또는 기판(2) 상에 증착된다. 예시적인 예로서, 연마 입자 크기에 맞춰 조정된 슬러리(4)의 층의 적절한 두께는 300 ㎛ 미만, 예를 들어 5 ㎛일 수 있다(1 ㎛ 직경의 연마 입자). 슬러리(4)의 층은 최종적인 연마 물품(1)의 제1 층일 수 있거나, 후속 층일 수 있다(즉, 연마 물품(1)의 층들이 이미 프린트되어 있음). 회전 노광을 포함하는 방사선원(6)이 슬러리(4)의 층에 인가되어, 매우 정확한 형태 및 높은 대칭성을 갖는 슬러리(4)의 층을 경화 및 응고시키고, 그에 따라 연마 물품(1)의 층이 프린트된다. 이어서, 새로운 슬러리(4)의 층이 플랫폼 또는 기판(2) 상에 증착된다.
이어서, 전술한 비제한적인 예에서 설명된 바와 같은 단계들의 과정을 반복하여 연마 물품(1)을 적절한 층상 방식으로 프린트하여 제작하고, 각각의 경화된 슬러리(4)의 층은 매우 정확한 형태 및 높은 대칭성을 갖는다.
방사선원(6)을 인가하는 것은, 연마 물품(1)의 경화된 재료의 특정 패턴을 제공하기 위해서, 예를 들어 온-오프 변조를 이용하여 시간 내에 제어될 수도 있다는 점에 유의하여야 한다. 예로서, 본 발명의 실시형태에 의해서 제공되는 바와 같은 연마 물품(1)은, 반경방향으로 연장되는 홈에 의해서 분리된, 반경방향으로 이격된 그라인딩 표면들을 갖는 그라인딩 휠을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서, 방법은 기판(2)을 이동시킴으로써 기판(2) 상에 증착되는 슬러리(4)의 층을 이송하는 단계를 추가로 포함한다. 더 자세히 설명하면, 슬러리(4)의 층은 기판(2) 위에 증착되고, 기판(2) 자체의 이동을 통해서(도 1의 기판(2) 상에 화살표로 표시된 방향), 방사선원(6)에 의한 경화를 위한 위치로 이송된다. 이어서, 남은 미경화 슬러리(4)는 기판(2)에 의해 멀리 이송되고, 이와 함께, 새로운 슬러리(4)의 층이 기판(2) 상에 증착되어 방사선원(6)에 의한 경화를 위한 위치로 이송된다.
즉, 컨베이어 벨트와 유사한 기구가 본 발명의 실시형태에서 슬러리(4)의 층을 증착 및 이송하기 위해서 설명되고, 그에 따라 연마 물품(1)의 효율적이고 생산적인 제조를 제공한다. 기판(2)은 투명 기판(2) 및/또는 호일 기판(foil substrate)(2)을 포함할 수 있다.
추가적인 실시형태에서, 방법은 새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 위해서 경화된 슬러리(4)의 층을 끌어당겨 빼내는 단계를 추가로 포함한다. 더 구체적으로 설명하면, 일단 응고되면, 경화된 슬러리(4)의 층은 예를 들어 스테이지에 의해서 예를 들어 플랫폼 또는 기판(2)으로부터 끌어당겨 빼내진다. 이는 최근에 경화된 슬러리(4)의 층과 기판(2) 사이에 간격을 남기고, 이러한 간격은 신규의 새로운 슬러리(4)의 층으로 충진되고, 이러한 신규의 새로운 슬러리(4)의 층을 경화하여 효율적인 층상 방식으로 연마 물품(1)을 제작 및 프린트할 수 있다.
슬러리(4)의 이송 및 경화된 슬러리(4) 층을 끌어당겨 빼내는 것에 대한 다른 실시형태에 관한 추가적인 정보를 국제 공개 WO 2015/107066에서 확인할 수 있다.
실시형태에서, 회전 노광은 회전 빔을 포함한다. 회전 빔의 사용으로, 연마 물품(1)의 형상이 보다 더 정확한 형태로 그려질 수 있고 프로파일링될 수 있다. 예를 들어, 원형 형태의 경우, 회전 빔은 적절한 방식으로 원의 원마도(roundness)를 자연스럽게 프로파일링할 것이고, 원주 및 직경은 회전 빔의 크기, 예를 들어 회전 빔의 길이에 의해서 결정될 수 있다.
이를 위해서, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 방법의 3개의 예시적인 실시형태에 따른, 슬러리(4)(의 층)를 경화시키기 위한 회전 빔의 상면도를 도시한다.
도 2a에 도시된 실시형태에서, 회전 빔은 회전 스폿(61)을 포함한다. 회전 스폿(61)은 (회전 스폿(61)의 중심에 위치되는) 초점(61a)을 포함하고, 그에 따라 회전 스폿(61)은 슬러리(4)의 층에 인가될 수 있고 초점(61a)을 중심으로 회전될 수 있다.
회전 스폿(61)은 제 위치에서 고정될 수 있고, 회전 스폿(61)의 크기는 예를 들어 연마 물품(1)의 원형 형태를 프로파일링하도록 변경될 수 있고, 초점(61a)을 중심으로 회전되는 점점 더 커지는 (원형) 회전 스폿(61)은 점점 더 커지는 원의 원마도를 자연스럽게 프로파일링할 것이다. 특히, 회전 스폿(61)의 변경 크기는 슬러리(4)의 층 상의 상이한 위치들에 작은 원형 형태(예를 들어, 작은 휠)를 프린트하기에 적합할 수 있다.
대안적으로, 도 2b에 도시된 실시형태에서, 회전 스폿(61)은, 연마 물품(1)의 형상을 형성하도록, 즉 형태가 회전 스폿(61)에 의해서 그려지도록, 슬러리(4)의 층 상에서 이동될 수 있다. 예를 들어, 회전 스폿(61)은 슬러리(4)의 층의 중간 지점(도 2b에서 "십자형"으로 도시됨)을 중심으로 원형 운동으로 이동하여, 원형 형태를 프로파일링할 수 있다.
이를 위해서, (도 2a 및 도 2b에 설명되고 도시된) 단일 회전 스폿(61)은 예시적인 구현예이며, 회전 빔은 2개 이상의 회전 스폿(61)을 포함할 수도 있다는 점에 유의하여야 한다. 예를 들어, 2개의 회전 스폿(61)은 예를 들어 휠의 내경 및 외경을 제조하기 위해서 원형 형태를 가지는 연마 물품(1)의 내경 및 외경을 프로파일링할 수 있다.
추가적인 예시적 실시형태에서, 회전 스폿(61)은 슬러리(4)의 층에 인가될 수 있고, 부가적으로 초점(61a)을 중심으로 회전될 수 있다.
도 2c에 도시된 실시형태에서, 회전 빔은 회전 라인(62)의 종료점(62a)을 중심으로 회전되는 회전 라인(62)을 포함한다. 이러한 방식으로, 예를 들어 원형 형태를 프로파일링하기 위해서, 본 실시형태에서, 회전 라인(62)은 원의 '반경'을 나타낼 수 있고, 그에 따라 회전 라인(62)을 그 종료점(62a)을 중심으로 회전시키면 원의 원마도가 자연스럽게 그려질 수 있다.
대안적으로, 도 2d에 도시된 실시형태에서, 회전 빔은 회전 라인(62)의 중심점(62b)을 중심으로 회전되는 회전 라인(62)을 포함한다. 다시, 예를 들어 원형 형태를 프로파일링하기 위해서, 이러한 도 2c의 실시형태에서, 회전 라인(62)은 원의 '직경'을 나타낼 수 있고, 그에 따라 회전 라인(62)이 그 중심점(62b)을 중심으로 회전되면 원의 원마도가 자연스럽게 그려질 수 있다.
특정 실시형태에서, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 회전 라인(62)은 각각의 종료점(62a) 및 중심점(62b)을 중심으로 회전되는 부분 회전 라인(62c)을 포함할 수 있다. 부분 회전 라인(62c)은 (도 2c 및 도 2d의 전체 회전 라인(62) 상의 점선 라인들 사이에 표시된 바와 같이) 회전되는 전체 회전 라인(62)의 일부를 나타내고, 전체 회전 라인(62)의 나머지는 제 위치에 고정될 수 있거나 심지어 존재하지 않을 수 있다. 이는 예를 들어, 프린팅 공정 중에 슬러리(4)의 층의 일부가 경화되지 않고 남아 있는, 중공형 부분 또는 홀을 연마 물품(1)의 일부 내에 제공하는 데 있어서 유리할 수 있다.
(도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같은) 회전 빔에 대해서 설명된 실시형태는 예시적인 실시형태이고, 회전 빔의 대안적인 구현예도 가능하다는 점에 유의하여야 한다. 예를 들어, 다른 형태(정사각경, 난형, 삼각형 등)가 프로파일링될 수 있고, 경화를 위해서 슬러리(4)(의 층)에 인가되는 동안, 회전 스폿(61) 또는 회전 빔(62)의 크기, 길이 및 두께 등이 현장에서 변경될 수도 있다. 또한, 종료점(62a) 및 중심점(62b)은, 도 2b 및 도 2c의 실시형태에서, 회전 라인(62)의 상이한 위치들에 각각 배치될 수 있다.
추가적인 예시적 실시형태에서, 방사선원(6)은 용융 또는 소결 공정을 이용하여 슬러리(4)의 층을 경화하기 위한 레이저를 포함한다. 즉, 선택적인 레이저 용융 또는 선택적인 레이저 소결 공정이 이용될 수 있고, 슬러리(4)의 층 내의 연마 입자는 경화 공정 중에 (완전히) 용융 또는 소결되고, 그 후에 경화된 슬러리(4)의 층을 형성한다.
도 3은 본 발명의 유리한 실시형태에 따른, 슬러리(4)의 층의 개략도를 도시한다. 이러한 유리한 실시형태에서, 이전에 경화된 슬러리(4)의 층의 단면적(4a)은 그 후에 경화되는 슬러리(4)의 층의 단면적(4b)과 상이하다. 달리 말해서, 최종 연마 물품(1)이 층상 방식으로 제작되고 프린트될 뿐만 아니라, 회전 노광의 크기를 변경함으로써, 점점 더 커지거나 작아지는 슬러리(4)의 층의 단면적(4a, 4b)이 회전 노광에 노광되고 경화된다. 이어서, 최종 형태의 원하는 단면적이 얻어질 때까지, 연마 물품(1)의 층은 점점 더 커지는 단면적(4a, 4b)으로 프린트된다. 또한, 이전의 층보다 작거나 큰 후속 층을 갖는 것이 가능하여, 반경 프로파일, 오목 프로파일, 또는 임의의 다른 자유 형태의 형상을 갖는 연마 물품(1)을 얻을 수 있다.
이러한 방식으로, 연마 물품(1)은 보다 더 효율적인 층상 방식으로 프린트 및 제작될 수 있고, 그에 따라 그 단면적이 각각의 (증착된) 슬러리(4) 층에 대해 높은 정확도로 조정될 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 추가적인 실시형태에서, 단면적(4a, 4b)은 원형 단면적을 포함한다. 도 3을 참조하면, (실질적으로) 원형인 형태를 포함하는 연마 물품(1)에서, 예를 들어 회전 노광의 반경을 변경함으로써, 후속 슬러리(4) 층의 단면적(4b)은 선행하는 (경화된) 슬러리(4) 층의 단면적(4a)과 상이하다. 이는 각각의 증착된 슬러리(4) 층에 대해서 구현될 수 있고, 연마 물품(1)은 상이한 반경으로 제작된다.
예시적인 실시형태에서, 경화된 슬러리(4)의 층의 해상도(resolution)는 5 ㎛ 미만, 예를 들어 1 ㎛이다. 본원에 이미 설명한 바와 같이, 최종 형태의 정확도는 ㎛의 단위이어야 하고, 현재 기술 수준의 방법에서, 정확도는 연마 물품의 층으로 지향되는 조명 또는 에너지원의 픽셀 크기에 의해서 제한되며, 수십 미크론, 예를 들어 50 ㎛의 단위이다. 회전 노광을 슬러리(4)의 층에 인가함으로써, 형태가 노광의 회전에 의해서 그려지고, 정확도는 픽셀 크기에 의해서 더 이상 제한되지 않으며, 그에 따라 예를 들어 미크론 정밀도를 갖는 매우 높은 해상도의 경화된 슬러리(4) 층을 제공한다.
슬러리(4)의 층은 예를 들어 100 ㎛ 직경의 더 큰 크기의 연마 입자를 포함하는 혼합물을 포함할 수 있지만, 이러한 실시형태에서, 회전 노광을 경화된 슬러리(4)의 층에 인가함으로써 해상도는 여전히 5㎛ 미만, 예를 들어 1 ㎛이고 형태는 여전히 높은 정밀도와 정확도를 가지나, 자연스럽게, 경화된 슬러리(4)의 층은 더 큰 크기의 연마 입자로 인해 더 많은 '표면 조도'를 가질 수 있다는 점에 주목할 필요가 있다.
추가적인 예시적 실시형태에서, 연마 입자는, 다이아몬드 입자, 입방 붕소 질화물 입자, 보라존 입자(borazon particle), 금속 입자, 세라믹 입자, 유리 입자, 분말 입자 및/또는 전구체, 또는 소결 보조 입자 중 하나 이상을 포함하고, 그에 따라 연마 물품(1)을 층별로 제조하기 위해서 다양한 재료를 사용할 수 있다. 연마 입자는, 이러한 실시형태에서 설명된 바와 같이, 적절한 연마 특성을 가질 수 있고, 입자의 임의의 조성 또는 조합, 예를 들어 다이아몬드 및 금속 입자의 조성이 슬러리(4) 내의 연마 입자로서 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 예시적인 예로서, 금속 입자는 황동/또는 강 본딩 입자를 포함할 수 있다.
또한, 추가적인 예시적 실시형태에서, 슬러리(4)는 새로운 슬러리(4)의 층을 위해서 다른 조성물을 포함한다. 즉, 상이한 슬러리 조성물이 연마 물품(1)의 새로운 층을 위해서 사용되고, 그 결과 상이한 조성물의 층을 포함하는 연마 물품(1)이 제작된다. 이는 연마 물품(1) 내의 상이한 층들에 구배형(graded) 구조물들 또는 그라인딩 입자들을 제공하는 데 유리하고, 특히, 조합된 예비-그라인딩(pre-grinding) 및 폴리싱 도구들을 제조하는 데 유리하다.
또한, 추가적인 실시형태에서, 슬러리(4)는 본딩제, 선택적 필러, 및/또는 첨가제를 추가로 포함한다. 본딩제는 슬러리(4) 내의 연마 입자들 사이의 접착을 개선하여, 슬러리(4)의 경화 전 및/또는 도중에 연마 입자의 정렬을 향상시킬 수 있다. 선택적 필러 및 첨가제는 슬러리(4)의 특정 특성을 개선하여 그 경화를 향상시킬 수 있고, 그에 따라 보다 더 양호한 품질의 최종 연마 물품(1)을 제공할 수 있다. 당업자에게 공지된 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있는 본딩제, 선택적 필러 및/또는 첨가제(예를 들어, 소결 보조제)가 사용될 수 있으며, 본원에 설명된 방법 실시형태의 단계는 이러한 재료가 포함될 때 수행될 수 있다는 것을 가정한다. 예시적인 예로서, 선택적 필러는 탄산칼슘, 유리, 코룬드(korrund) 및/또는 규소 탄화물을 포함할 수 있다. 추가적인 예시적 실시형태로서, 소결 단계가 프린팅 공정 후에 추가될 수 있고, 그에 따라 최종 제품에서 유리화 또는 금속 본딩 재료를 제공할 수 있다. 추가적인 양태에 따라, 또한 본 발명은 본원에 설명된 실시형태 중 임의의 하나에 따른 연마 물품(1)을 포함하는 연마 작업 도구(11)를 제조하기 위한 적층 제조 방법에 관한 것이다. 연마 작업 도구(11)는, 고정형 연마 공정(그라인딩, 호닝(honing), 샌딩 등) 및 비고정형 연마(loose abrasive) 공정(폴리싱, 랩핑(lapping) 등)을 포함하는, 연마 물품(1)을 사용하는 임의의 연마 가공 공정에 사용되도록 배치된다. 또한, 연마 작업 도구(11)는 연마 가공 공정을 위한 임의의 적합한 작업 도구를 포함할 수 있고, 예시적인 예는 샌딩 페이퍼, 폴리싱 디스크, 그라인딩 바늘 및 그라인딩 패드를 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 연마 도구(11)의 개략도를 도시한다. (도 4에 도시된) 실시형태에서, 연마 도구(11)는, 본체(13)를 포함하는 그라인딩 휠(12), 및 연마 물품(1)을 포함하는 연마 림(rim)(14)을 포함한다. 그라인딩 휠(12)의 원형 형상은 정확한 형태로 제조될 수 있고, 본체(13) 및 연마 림(14) 모두는 본원에 설명된 방법 실시형태 중 임의의 하나에 의해서 적절한 층상 방식으로 제조 및 프린트될 수 있다.
연마 물품(1)을 포함하는 연마 림(14)은 그라인딩을 위한 임의의 적합한 연마 입자를 포함할 수 있다(즉, 이는 활성 그라인딩을 위한 연마 도구(11)의 연마 부분임). 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 연마 림(14)은 본체(13)의 주변부에 제공된다.
연마 림(14)을 포함하는 그라인딩 휠(12)은 주변 그라인딩 공정에 적합할 수 있고, 그라인딩 휠의 주변부(즉, 연마 림(14))는 공작물과 접촉되어, 예를 들어 편평한 표면을 생성한다.
이러한 것을 염두에 두고, 도 4에 도시된 특정 실시형태에서, 연마 림(14)은 연마 물품(1)의 적어도 하나의 층에서 두께(t)를 갖는다. 예를 들어, 연마 물품(1)의 하나의 층의 두께가 5 ㎛인 경우, 연마 림(14)은 5 ㎛의 두께(t)를 갖는다. 예시적인 범위로서, 두께(t)는 3 내지 10 mm일 수 있다. 특정 실시형태에서, 그라인딩 휠(12)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 1 mm, 예를 들어 250 mm의 반경(r)을 갖는다. 본원에 설명된 방법 실시형태를 사용하면, 1000 mm 초과의 반경(r)을 갖는 그라인딩 휠(12)을 제조할 수 있다.
연마 도구(11)와 관련된 추가적인 특정 실시형태에서, 방법은 (도 4에 도시된 바와 같이) 연마 도구(11) 내에 보어(15)를 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 보어(15)는 연마 도구(11)가 예를 들어 그라인딩 기계의 스핀들에 피팅(fitted)되게 할 수 있다. 적층 제조 공정 중에 보어(15)를 형성함으로써, 예를 들어 연마 도구(11)가 이미 프린트되어 제조된 후에 보어(15)를 형성하기 위한 별도의 추가적인 단계를 가질 필요 없이, 이러한 연마 도구(11)의 제조를 보다 더 단순화할 수 있다.
연마 도구(11)와 관련된 다른 실시형태에서, 방법은 예를 들어 그라인딩 기계 상의 그라인딩 링 샤프트와의 정렬을 위해서 연마 도구(11) 상에 지지 링 요소(16)를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
또한, 연마 림(14)을 포함하는 그라인딩 휠(12)과 관련된 실시형태는 예시적인 실시형태이며, 그라인딩 휠(12) 상의 (활성) 연마 부분의 다른 가능한 구현예를 생각할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 또 다른 예시적인 실시형태에서, 그라인딩 휠(12)은 연마 물품(1)을 포함하는 연마 면 림(abrasive face rim)(17)을 포함할 수 있다. 연마 면 림(17)은 그라인딩 휠(12)의 표면, 예를 들어 외부 표면 상에 제공될 수 있다. 이러한 연마 면 림(17)은 면 그라인딩 공정(예를 들어, 광학 및 폴리싱 적용예)에 적합할 수 있고, 그라인딩 휠의 면(즉, 연마 면 림(17))은 예를 들어 공작물의 편평하거나 또는 만곡된 표면 상에 사용되고 이와 접촉되며, 그라인딩 휠의 면은 오목 또는 볼록 (광학) 표면에 대해서 각도를 이루어 위치된다. 도 4에 대해서 본원에 설명된 실시형태와 유사하게, 연마 면 림(17)은 또한 예를 들어 5 ㎛의 연마 물품(1)의 하나의 층의 두께(t), 및 적어도 1 mm (그리고 심지어 1000 m 초과)의 반경을 가질 수 있다.
다른 가능한 구현예는 전반적인 연마 면을 포함하는 그라인딩 휠(12)(즉 그라인딩 휠(12)의 전체 면이 연마 물품(1)을 포함하는 것), 또는 심지어 연마 물품(1)의 전체를 포함하는 그라인딩 휠(12)(즉 본체(13) 및 연마 림(14)(또는 연마 면 림(17))이 연마 물품(1)을 포함하는 것)을 포함한다.
또한, 본원에 설명된 방법 실시형태에서, 연마 물품(1)은 다공성 및 냉각제 구조물을 포함할 수 있고, 이는 예를 들어 더 큰 크기의 연마 입자를 포함하는 슬러리(4)의 층을 증착시킴으로써 제조될 수 있다.
또한, 본원에 설명된 방법 실시형태에서, 신규의 새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 위해서, 슬러리(4)의 미경화 부분을 제거하기 위한 추가적인 단계가 구현될 수 있다. 미경화 슬러리(4)는 예를 들어 멀리 이송되거나 스크레이퍼(scraper)로 긁어내어 제거될 수 있고, 미경화 슬러리(4)는 재사용될 수 있으며, 이는 효율적인 적층 제조를 위해 적은 폐 슬러리(4) 및 더 나은 재사용으로 이어질 수 있다.
연마 물품(1)이 프린트된 후에 부가적인 (열) 처리를 적용하기 위해서 (본원에 설명된 방법 실시형태를 위한) 부가적인 단계가 구현될 수 있다. 부가적인 (열) 처리의 유형은 최종 본드 유형에 따라 달라질 것이고, 예로서, 금속의 수지 본드 포텐셜 열 경화 및 세라믹/유리화 본드 탈-결합 및 소결을 적용하여 최종 본드 시스템을 수득할 수 있다. 슬러리(4)의 층에서 방사선원(6)을 적어도 부분적으로 차단하기 위해서, 슬러리(4)의 층에 실질적으로 평행하게 그리고 방사선원(6)과 슬러리(4)의 층 사이에 배치되는 마스킹 스크린을 제공하기 위한, 추가적인 방법 단계가 구현될 수도 있다. 마스킹 스크린은 예를 들어 ㎛ 단위의 슬릿을 포함할 수 있고, 그에 따라 높은 해상도 및 정확도의 경화된 슬러리(4) 층을 제공할 수도 있다.
전술한 방법 실시형태는 층별로 연마 물품(1)을 제조하기 위한 적층 제조 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 도 6에서 본 발명 장치의 실시형태의 개략도로 도시된 바와 같이, 장치는, 기판(2); 슬러리(4)의 층을 기판(2) 상에 증착시키도록 배치된 슬러리 증착기(7)로서, 슬러리(4)는 액체 및 연마 입자의 혼합물을 포함하는, 슬러리 증착기(7); 및 새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 전에 경화를 위해서 슬러리(4)의 층에 방사선원(6)을 인가하도록 배치되는 방사선 유닛(8)으로서, 방사선원(6)은 회전 노광을 포함하는, 방사선 유닛(8)을 포함한다.
전술한 방법 실시형태에서와 같이, 기판(2)은 투명 및/또는 호일 기판(2)을 포함하고, 슬러리(4)는 페이스트, 수지, 분산액, 현탁액 등으로 구현될 수 있고, 액체 및 연마 부분을 포함하는 혼합물은 최종적으로 (프린트된) 연마 물품(1)을 형성한다. 방사선원(6)에 의해서 경화된 슬러리(4)의 층(의 일부)이 도 6에서 (미경화 슬러리(4)에 대해) 스트라이프-패터닝 부분으로 도시되어 있다.
(도 6에 도시된) 추가적인 실시형태에서, 방사선 유닛(8)은 레이저 디바이스를 포함하고, 레이저 디바이스는 슬러리(4)의 층을 경화하기 위한 임의의 적합한 레이저를 포함할 수 있다. 예시적인 예로서, 레이저 디바이스는 펄스화 또는 연속적인 파동 레이저 출력을 갖는 솔리드 스테이트(solid state) 또는 반도체 레이저, 또는 심지어 (패터닝된) 선량으로 방사선원(6)을 인가하기 위한 컴퓨터 수치 제어(CNC) 레이저를 포함할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 추가적인 실시형태에서, 본 발명의 장치는 적어도 부분적으로 연마 물품(1)을 나타내는 하나 이상의 경화된 슬러리(4)의 층을 유지하도록 구성된 스테이지(3)를 추가로 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(3)는 기판(2)에 대해서 이동 가능하게 배치되고, 하나 이상의 경화된 슬러리(4) 층의 X-Y-Z 위치(들)를 제어할 수 있고, Z 위치는 기판(2)에 직각인 스테이지(3)의 높이 위치이고(즉, 스테이지(3)는 기판(2)으로부터 승강되고 기판(2)을 향해서 하강된다), X-Y 위치는 기판(2)에 평행하다.
Z 위치를 제어함으로써, 방사선원(6)의 인가 이전 및 이후의 각각에, 스테이지(3)는 하나 이상의 경화된 슬러리(4)의 층을 기판(2) 상의 (신규의) 슬러리(4)의 층과 접촉 및 분리시킬 수 있다. 이러한 과정을 반복하여 적절한 층상 방식으로 연마 물품(1)을 제작할 수 있다. 스테이지(3)의 X-Y 위치를 제어함으로써, 스테이지(3) 상의 하나 이상의 경화된 슬러리(4)의 층은, 신규의 증착된 슬러리(4) 층과 접촉되기 이전에(또는 심지어 도중에/이후에), 기판(2)에 평행하게 정확히 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 예시적인 실시형태에서, 본 발명의 장치는 기판(2)을 공급, 이동, 및 수용하기 위한 기판 처리 시스템(20, 21)을 추가로 포함한다. 기판 처리 시스템(20, 21)은 기판 제어 유닛(20) 및 기판 롤러(21)를 포함한다. 기판 롤러(21)는, 도 6에서 기판 롤러(21) 상에 방향 화살표로 도시된 바와 같이 기판(2)을 이동시키기 위해서 회전 가능하게 배치된, 기판 공급 롤 및 기판 수용 롤을 포함한다. 기판 제어 유닛(20)은, 기판 롤러의 매개변수, 예를 들어 속도 및 시작/정지 명령을 포함하여, 기판 롤러(21)의 회전을 제어할 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, 슬러리(4)의 층은 경화를 위해서 기판(2) 상에 증착된다. 따라서, 기판 처리 시스템(20, 21)을 가짐으로써, 슬러리(4)의 효율적인 이송(그리고 가능하게는 그 제거)이 제공된다. 기판 처리 시스템(20, 21)과 관련된 다른 실시형태에 대한 추가적인 정보를 국제 공개 WO 2015/107066에서 확인할 수 있다.
도 6에 도시된 본 발명의 장치에 대한 또한 추가적인 예시적 실시형태에서, 장치는 슬러리 증착기(7) 및 방사선 유닛(8)에 연결된 제어 유닛(9)을 추가로 포함하고, 제어 유닛(9)은 본원에 설명된 본 발명의 방법 실시형태의 임의의 실시형태의 단계를 실행하도록 배치된다. 이는 연마 물품(1)의 적층 제조 공정이 자동적으로 제어되게 할 수 있다. 예시적인 예로서, 제어 유닛(9)은 슬러리 증착기(7)를 제어하여 미리 결정된 (층의) 양의 슬러리(4)를 기판(2) 상에 증착시킬 수 있고/있거나, 방사선 유닛(8)을 제어하여 방사선원(6)을 미리 결정된 시간(즉, 특정된 노광 시간 길이) 동안 슬러리(4)의 층에 인가할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 잘 정의된 반경을 갖는 연마 물품의 일부를 '기록(write)'하기 위해서 연마 물품(1) 상의 스폿이 이동 원 패턴으로 제공된다는 것을 나타내기 위해서, 방사선원(6)은 중심을 벗어나 도시되어 있다.
다른 가능한 예로서, 제어 유닛(9)의 실시형태가 스테이지(3)와 관련하여 본원에 설명된 실시형태와 조합될 수 있는 경우, 하나 이상의 경화된 슬러리(4)의 층의 X-Y-Z 위치가 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(9)은 스테이지(3)에 연결될 수 있고(도 1 참조), 스테이지(3)의 Z 위치를 제어하여 신규의 증착된 슬러리(4)의 층과 접촉되도록 하강시킬 수 있고, 경화 후에 슬러리(4)의 층으로부터 승강시킬 수 있다.
마찬가지로, 또 다른 가능한 예에서, 제어 유닛(9) 실시형태가 본원에 설명된 기판 처리 시스템(20, 21) 실시형태와 조합되는 경우, 기판(2) 상에 증착되는 슬러리(4)의 층을 이송하기 위해서 기판(2)의 공급이 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(9)이 도 1에 도시된 바와 같이 기판 제어 유닛(20)에 연결될 수 있고, 기판(2) 상의 슬러리(4)의 층의 이송을 제어할 수 있다.
또한 추가적인 실시형태에서, 장치는, 예를 들어 기판(2)의 표면과 상호 작용하는 와이퍼 형태의, 슬러리 처리 조립체를 구비할 수 있다. 슬러리 처리 조립체는 미경화 슬러리를 각각의 증착된 층으로부터 (재)수집하도록, 그리고 예를 들어 또한 슬러리 재료를 리컨디셔닝(reconditioning)하도록 배치된다. 특히 슬러리 조성물이 고가의 재료(예를 들어, 다이아몬드 또는 다른 초-연마 분말)를 포함할 경우, 슬러리 처리 조립체를 이용한 슬러리 재료의 재사용은 비용 상의 큰 이점을 제공한다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 방법에 의해서 생성된 경화된 층의 적층체의 개략적 상면도를 도시한다.
이러한 실시형태에서, 방사선원(6)은, 적어도, 방사선에 노광되는 슬러리(4)의 층의 위치에서 실질적으로 비-원형인 횡단면을 가지는 빔을 생성하도록 구성된다.
예로서, 빔의 직사각형 스폿을 이용하여 경화된 층을 생성하되, 스폿은 또한 다른 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 정사각형, 타원형, 마름모꼴, 삼각형 또는 유사한 형상의 윤곽을 가질 수 있다.
이 방법은, 스폿이 고정되어 있지만 미리 결정된 배향에 있는 동안, 슬러리(4)의 층이 스폿으로부터 방사선에 노광되는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 형성하고자 하는 연마 물품(1)의 제1의 경화된 층(63)이 방사 스폿과 실질적으로 동일한 형상으로 프린트된다. 다음 단계에서, 다음 슬러리 층을 연마 물품의 제1의 경화된 층(63) 위에 제공하고 슬러리의 층을 스폿(63) 내에서 방사선에 노광시킴으로써 공정이 반복된다. 이러한 실시형태에 따라, 이 다음 단계에서, 스폿은 스폿 중심(64)을 중심으로 미리 결정된 각도(α)에 따라 회전한다. 그 결과, 연마 물품의 다음의 경화된 층(63a)은 연마 물품의 제1의 경화된 층과 동일한 형상을 가지나, 미리 결정된 각도(α)에 따라 회전한다.
복수의 경화된 층에 대해 하나의 층으로부터 다음 층으로 반복함으로써, 연마 물품의 상호 회전된 경화된 층들의 적층체가 형성되고, 여기에서 층들 사이의 중첩은, 미리 결정된 각도의 크기 및 연마 물품 내의 층들의 수에 따라, 원형 형상이거나, 원형 형상에 가깝다. 도 7은 제1 층(63)(실선 라인), 제2 층(63a)(점선-쇄선 라인) 및 제3 층(63b)(쇄선 라인)에 대한 층들(또는 스폿 위치들)의 적층체의 구조를 개략적으로 도시한다. 원형 중첩에 가깝게 하기 위해서, 층별 노광이, 임의의 경화된 층들 수, 및 스폿의 형상과 대칭성에 기반하여 하나의 층으로부터 다른 층으로의 적절히 선택된 회전 각도에 대해서, 반복될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른, 층별로 연마 물품을 제조하기 위한 방법에서 사용되는 노광 빔의 스폿을 생성하기 위한 공급원의 개략도를 도시한다.
이러한 실시형태에 따라, 방사선원(6)은 LED 또는 레이저 디바이스를 포함할 수 있는 복수의 어드레서블 광 빔 공급원(72) 또는 픽셀을 갖는 광원 매트릭스(70)를 포함한다.
방사선원은, 형상에 대응하는 패턴(74)에 따라 광 빔 공급원(72)을 활성화시킴으로써 제공될 수 있는 임의의 형상을 갖는 스폿을 생성하도록 구성된다.
패턴은 매트릭스(70) 내의 광 빔 공급원을 선택함으로써 생성된다. 패턴은 스폿을 정의하기 위해 개방형 윤곽 또는 충진형 윤곽 중 하나일 수 있다. 매트릭스의 해상도가 충분한 경우(즉, 매트릭스 내에서 비교적 많은 수의 픽셀을 가지는 경우), 패턴은 원형 점, 환, 타원, 원호, 직사각형 블록 또는 윤곽선 등일 수 있다.
예로서, 도 8은 8x8의 어드레스 가능 픽셀을 갖는 광원 매트릭스(70)를 도시한다. 그러나, 매트릭스의 다른 픽셀 크기도 가능하다. 특히 픽셀 수가 많을수록, 생성되는 스폿 및 패턴의 해상도가 더 높아질 것이다. 또한, 광원 매트릭스 내의 픽셀은 정사각형, 직사각형, 점-형상, 또는 유사한 것일 수 있다.
도 8에서, 활성화된 픽셀(72)이 'x'로 표시되어 있고, 이러한 예에서 패턴(74)으로서 다이아몬드 형상의 개방형 윤곽을 형성한다.
광원 매트릭스 상의 패턴을 회전시킴으로써, 도 2a 내지 도 2d에서 설명된 바와 같이, 회전 스폿과 유사한 효과가 달성될 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 층별로 성장된 연마 물품 내에서 회전된 층들이 중첩된 결과로서 원형 연마 물품을 생성하는 것과 유사한 효과가 도 7을 참조하여 설명한 것과 같이 달성될 수 있다.
광원 매트릭스 상의 패턴을 회전시키는 대신, 광원 매트릭스 상의 고정된 패턴에 대해서 스테이지(여기에서는 미도시)를 회전시키는 것을 노광 중에 이용하여 연마 물품을 생성할 수 있다.
도면에 도시된 바와 같은 여러 예시적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였다. 일부분 또는 요소에 대한 수정예 및 다른 구현예가 가능하며, 이는 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 보호 범위에 포함된다.

Claims (18)

  1. 층별로 연마 물품(1)을 제조하기 위한 적층 제조 방법으로서,
    슬러리(4)의 층을 증착시키는 단계로서, 상기 슬러리(4)는 액체 및 연마 입자를 포함하는 혼합물을 포함하는, 단계; 및
    새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 전에 경화를 위해서 방사선원(6)을 상기 슬러리(4)의 층에 인가하는 단계
    를 포함하고,
    상기 방사선원(6)은, 상기 슬러리(4)의 층의 중간 지점을 중심으로 원형 운동으로 이동하도록 구성된 프로파일링된 스폿(61)을 갖는 회전 빔을 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔은 회전하는 프로파일링된 스폿을 가지는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빔은 실질적으로 비-원형인 스폿을 가지고, 상기 스폿은 하나의 층의 노광 중에 미리 결정된 위치에 위치되고, 하나의 층으로부터 다음 층까지 상기 슬러리(4)의 층의 중간 지점(64)을 중심으로 미리 결정된 각도에 따라 회전되도록 구성되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사선원(6)은, 노광 중에 광 스폿의 미리 결정된 패턴(74)을 생성하고, 상기 패턴을 상기 슬러리(4)의 층의 중간 지점을 중심으로 미리 결정된 각도(α)에 따라 회전시키도록 구성된 복수의 어드레서블 광 빔 공급원(72)을 갖는 광원 매트릭스(70)를 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선원(6)은 용융 또는 소결 공정을 이용하여 상기 슬러리(4)의 층을 경화시키기 위한 레이저를 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    이전에 경화된 상기 슬러리(4)의 층의 단면적(4a)은 그 후에 경화되는 슬러리(4)의 층의 단면적(4b)과 상이한, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단면적(4a, 4b)은 원형 단면적을 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화된 슬러리(4)의 층의 해상도는 5 ㎛ 미만, 예를 들어 1 ㎛인, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 입자는, 다이아몬드 입자, 입방 붕소 질화물 입자, 보라존 입자, 금속 입자, 세라믹 입자, 유리 입자, 분말 입자 및/또는 전구체, 또는 소결 보조 입자 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬러리(4)는 새로운 슬러리(4)의 층을 위한 상이한 조성물을 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬러리(4)는 본딩제, 선택적 필러, 및/또는 첨가제를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판(2)을 이동시킴으로써 상기 기판(2) 상에 증착되는 상기 슬러리(4)의 층을 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 위해서 상기 경화된 슬러리(4)의 층을 끌어당겨 빼내는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 층별로 연마 물품(1)을 제조하기 위한 적층 제조 장치(1)로서,
    기판(2);
    슬러리(4)의 층을 상기 기판(2) 상에 증착시키도록 배치된 슬러리 증착기(7)로서, 상기 슬러리(4)는 액체 및 연마 입자를 포함하는 혼합물을 포함하는, 슬러리 증착기(7); 및
    새로운 슬러리(4)의 층을 증착시키기 전에 경화를 위해서 상기 슬러리(4)의 층에 방사선원(6)을 인가하도록 배치되는 방사선 유닛(8)
    을 포함하고,
    상기 방사선원(6)은, 상기 슬러리(4)의 층의 중간 지점을 중심으로 원형 운동으로 이동하도록 구성된 회전 가능한 프로파일링된 스폿(61)을 갖는 회전 빔을 포함하는, 적층 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 빔은 회전 스폿을 가지는, 적층 제조 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 빔은 실질적으로 비-원형인 스폿을 가지고, 상기 스폿은 하나의 층의 노광 중에 미리 결정된 위치에 위치되고, 하나의 층으로부터 다음 층까지 상기 슬러리(4)의 층의 중간 지점을 중심으로 미리 결정된 각도에 따라 회전되도록 구성되는, 적층 제조 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 방사선원(6)은, 노광 중에 광 스폿의 미리 결정된 패턴을 생성하고, 상기 패턴을 상기 슬러리(4)의 층의 중간 지점을 중심으로 미리 결정된 각도에 따라 회전시키도록 구성된 복수의 어드레서블 광 빔 공급원을 갖는 광원 매트릭스를 포함하는, 적층 제조 장치.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 유닛(8)은 레이저 디바이스를 포함하는, 적층 제조 장치.
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