KR20240045301A - 원하는 재료 특성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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케리안 메르셀린 도보스
브라이언 윌리엄 윌킨슨
신시아 쿠치코
마이클 앤서니 부바스
에릭 스콧 엡스타인
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피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
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Abstract

열경화성 프린터(100)를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서(210)와, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템이 다양한 동작을 수행하게 하도록 구성하는 실행가능 명령어가 저장되어 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템은 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 컴퓨터 시스템은 또한 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료(250a, 250b)에 대한 표시를 수신하고 다양한 재료 속성을 기술하는 재료 속성 데이터세트에 액세스할 수 있다. 재료 속성 데이터세트를 기초로, 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성을 결정하고 열경화성 3차원 프린터가 특정 혼합물 구성을 구현하게 하는 커맨드를 생성할 수 있다.

Description

원하는 재료 특성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하는 시스템 및 방법
정부의 권리
본 발명은 미 육군 연구소(ARL)를 대신하여 미 육군 계약 사령부가 부여한 정부 계약 번호 W911NF-17-20227에 따른 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 발명에 대한 특정 권리를 갖는다.
기술 분야
본 발명은 공반응성(coreactive) 재료를 사용하는 3차원 인쇄 방법의 컴퓨터 제어에 관한 것이다.
적층 제조(additive manufacturing)라고도 불리는 3차원(3D) 인쇄는 지난 몇 년 동안 기술적 폭발적인 발전을 경험해 왔다. 이러한 관심 증가는 일반적인 컴퓨터 지원 설계(CAD) 파일로부터 다양한 개체를 쉽게 제조할 수 있는 3D 인쇄 기능과 관련이 있다. 3D 인쇄에서, 구조물을 만들기 위해 재료의 연속적인 층에 조성물(composition)이 놓여진다. 이러한 층은 예를 들어 액체, 분말, 종이 또는 시트 재료로 생성될 수 있다.
종래의 구성에서, 3D 인쇄 시스템은 열가소성 재료(thermoplastic material)를 사용한다. 3D 인쇄 시스템은 가열된 노즐을 통해 열가소성 재료를 플랫폼으로 압출한다. CAD 파일에서 파생된 지침을 사용하여, 시스템은 플랫폼을 기준으로 노즐을 이동시키고 열가소성 재료의 층을 연속적으로 쌓아 3D 개체를 형성한다. 열가소성 재료는 노즐로부터 압출된 후 냉각된다. 결과적으로 생성된 3D 개체는 가열된 형태로 압출되어 서로 층을 이루는 열가소성 재료의 층으로 만들어진다.
3D 인쇄를 개선할 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 이러한 개선은 더 빠른 인쇄, 더 높은 해상도의 인쇄, 더 내구성 있는 최종 제품 등을 포함할 수 있다.
원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템이 다양한 행위를 수행하도록 구성하는 실행가능 명령어가 저장되어 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 컴퓨터 시스템은 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성(예를 들어, 표면 재료 속성)의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 추가적으로, 컴퓨터 시스템은 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 표시를 수신할 수 있다. 그런 다음 컴퓨터 시스템은 재료 속성 데이터세트에 액세스한다. 재료 속성 데이터세트는 하나 이상의 열경화성 재료의 다양한 혼합물 구성을 기초로 발생하는 다양한 재료 속성을 설명한다. 재료 속성 데이터세트를 기초로, 컴퓨터 시스템은 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성을 결정하고 열경화성 3차원 프린터가 표면을 인쇄할 때 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 혼합물 구성을 구현하도록 하는 커맨드를 생성한다.
추가적으로, 열경화성 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법은 하나 이상의 프로세서에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 구현 방법은 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 컴퓨터 구현 방법은 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하는 단계도 포함할 수 있다. 컴퓨터 구현 방법은 또한 재료 속성 데이터세트에 액세스하는 단계를 포함할 수 있다. 재료 속성 데이터세트는 하나 이상의 열경화성 재료의 다양한 혼합물 구성을 기초로 발생하는 다양한 재료 속성을 기술한다. 컴퓨터 구현 방법은 또한 재료 속성 데이터세트에 기초하여 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성을 결정하는 단계 및 열경화성 3차원 프린터가 표면을 인쇄할 때 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 혼합물 구성을 구현하게 하는 커맨드를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로세서에서 실행될 때 컴퓨터 시스템이 열경화성 프린터를 동적으로 제어하는 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 실행가능 명령어가 저장되어 있는 하나 이상의 물리적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 실행된 방법은 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적으로, 실행된 방법은 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 실행된 방법은 또한 재료 속성 데이터세트에 액세스하는 단계를 더 포함한다. 재료 속성 데이터세트는 하나 이상의 열경화성 재료의 다양한 혼합물 구성을 기초로 발생하는 다양한 재료 속성을 기술한다. 실행된 방법은 또한 재료 속성 데이터세트에 기초하여 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성을 결정하는 단계 및 열경화성 3차원 프린터가 표면을 인쇄할 때, 층 높이 또는 최소 층 높이, 재료 증착의 별도 위치를 위한 다중 재료 등과 같은(그러나 이에 제한되지 않음), 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 혼합물 구성 및/또는 기계적 구성을 구현하게 하는 커맨드를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 구현예의 추가적인 피쳐 및 이점은 다음의 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 설명으로부터 명백해질 것이며, 그러한 예시적인 구현예의 실시에 의해 학습될 수 있을 것이다. 그러한 구현예의 피쳐 및 이점은 첨부된 청구범위에서 특히 지적된 장치 및 조합에 의해 실현되고 획득될 수 있다. 이러한 피쳐 및 다른 피쳐는 다음의 설명과 첨부된 청구범위로부터 더욱 완전하게 명백해지거나 이하에 설명되는 예시적인 구현예의 실시를 통해 학습될 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 장점과 피쳐를 얻을 수 있는 방식을 설명하기 위해, 위에서 간략하게 설명된 본 발명의 보다 구체적인 설명은 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시예를 참조하여 제공될 것이다. 이들 도면은 본 발명의 전형적인 실시예만을 묘사하고 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점을 이해하면, 본 발명은 첨부 도면을 사용하여 추가적인 구체적이고 상세하게 기술되고 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 열경화성 3D 인쇄를 위한 시스템을 예시한다.
도 2는 열경화성 3D 인쇄를 위한 컴퓨터 시스템의 개략도를 예시한다.
도 3은 다양한 비드 크기(bead size)의 측면도를 예시한다.
도 4는 서로 다른 열경화성 재료를 실질적으로 동시에 압출하도록 구성된 열경화성 3D 프린터의 2개의 압출기의 예를 예시한다.
도 5는 원하는 재료 특성을 생성하기 위해 열경화성 프린터를 제어하는 방법의 흐름도를 예시한다.
본 발명은 열경화성 3차원(3D) 프린터를 동적으로 제어하기 위한 시스템, 방법 및 장치로 확장된다. 시스템, 방법 및 장치는 타겟 개체를 생성하는 동안 공반응성 재료의 증착을 통해 동작한다. 여기서 사용된 "타겟 개체"는 여기서 설명된 시스템, 방법 및/또는 장치에 의해 적층 제조되는 물리적 개체의 일부 또는 완전한 물리적 개체를 의미할 수 있다. 추가로, 본 명세서에 사용된 공반응성 재료는 열경화성 재료를 포함한다.
공반응성 컴포넌트를 사용한 적층 제조는 대안적인 적층 제조 방법에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "적층 제조"는 적층 제조 장치가 재료를 층층이 정확한 기하학적 형상으로 증착하게 하는 컴퓨터 지원 설계(예를 들어, 사용자 생성 파일 또는 3D 개체 스캐너를 통해)를 사용하는 것을 의미한다. 연속적인 층을 형성하는 재료가 공작용하여 층들 사이에 공유 결합(covalent bond)을 형성할 수 있기 때문에 공작용 컴포넌트를 사용한 적층 제조는 더 강한 부품을 생성할 수 있다. 또한, 컴포넌트는 혼합 시 점도가 낮기 때문에, 높은 필러 함량이 사용될 수 있다. 높은 필러 함량은 재료 및 제작 타겟 개체의 기계적 및/또는 전기적 속성을 수정하는 데 사용될 수 있다. 공반응성 컴포넌트는 적층 제조된 부품에 사용되는 화학을 확장하여 내용매성, 내마모성, 영률, 전기, 인장, 경도, 부드러움 및 내열성과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 향상된 속성을 제공할 수 있다.
추가적으로, 적층 제조 환경 내에서 공반응성 컴포넌트의 사용을 제어하기 위해 컴퓨터 시스템을 사용하는 능력은 여러 장점을 제공한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템은 최종 재료의 원하는 물리적 특성을 생성하는 방식으로 공반응성 컴포넌트의 유량과 툴 경로를 동적으로 제어하고 조정할 수 있다. 이러한 조정 및 제어는 적층 제조에 고유한 이점을 제공한다.
다음의 상세한 설명의 목적을 위해, 본 발명은 달리 명시적으로 명시된 경우를 제외하고는 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 임의의 실시예에서 또는 다르게 표시된 경우를 제외하고, 예를 들어 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 명시하지 않는 한, 다음 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치적 파라미터는 본 발명에 의해 얻어지고자 하는 원하는 속성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한, 균등론의 적용을 청구범위의 범위로 제한하려는 시도가 아닌, 각 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 자릿수를 고려하여 일반적인 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위 및 파라미터는 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 제시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나 모든 수치 값에는 본질적으로 해당 테스트 측정에서 발견된 표준 변동으로 인해 필연적으로 발생하는 특정 오류가 포함되어 있다.
또한, 본 명세서에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 언급된 최소값 1과 언급된 최대값 10 사이(포함) 사이의 모든 하위 범위, 즉, 최소값은 1보다 크거나 같고 최대값은 10보다 작거나 같은 범위를 포함하도록 의도된다.
달리 구체적으로 언급하지 않는 한, 단수형의 사용은 복수형을 포함하고, 복수형은 단수형을 포함한다. 또한, "또는"의 사용은 특정 경우에 "및/또는"이 명시적으로 사용될 수 있더라도 특별히 달리 명시하지 않는 한 "및/또는"을 의미한다.
"폴리머"라는 용어는 프리폴리머, 호모폴리머, 코폴리머 및 올리고머를 포함하는 것을 의미한다.
또한, 달리 명시하지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 사용된 수량, 성분, 거리 또는 기타 측정값을 표현하는 숫자는 "약"이라는 용어 또는 그 동의어에 의해 선택적으로 변형되는 것으로 이해되어야 한다. "약", "대략", "실질적으로" 등의 용어가 명시된 양, 값 또는 조건과 함께 사용되는 경우, 이는 명시된 양, 값 또는 조건의 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 1% 미만, 0.1% 미만 또는 0.01% 미만으로 벗어나는 양, 값 또는 조건을 의미하는 것으로 간주될 수 있다.
본 개시의 구성은 3D 인쇄를 이용한 구조적 개체의 생산에 관한 것이다. 3D 개체는 적어도 2개의 공반응성 컴포넌트를 기판 위에 증착한 후 아래에 있는 증착된 부분 또는 층 위에 개체의 추가 부분 또는 층을 증착함으로써 개체의 연속적인 부분 또는 층을 형성함으로써 생성될 수 있다. 3D 인쇄된 개체를 구축하기 위해 층이 연속적으로 증착된다. 공반응성 컴포넌트는 혼합된 후 증착될 수 있거나 별도로 증착될 수 있다. 별도로 증착될 경우, 컴포넌트는 동시에, 순차적으로 또는 동시에 순차적으로 증착될 수 있다.
증착 및 유사한 용어는 공반응성화 또는 공반응성 조성물 및/또는 이의 반응성 컴포넌트를 포함하는 인쇄 재료를 기판(개체의 제1 부분에 대한) 또는 개체의 이전에 증착된 부분 또는 층에 적용하는 것을 의미한다. 각각의 공반응성 컴포넌트는 다른 공반응성 컴포넌트의 구성성분(constituent)과 화학적으로 반응할 수 있는 모너머, 프리폴리머, 부가물, 폴리머 및/또는 가교제를 포함할 수 있다.
적어도 2개의 공반응성 컴포넌트는 함께 혼합되고 후속적으로 반응하여 개체의 일부를 형성하는 공반응성 컴포넌트의 혼합물로서 증착될 수 있다. 예를 들어, 2개의 공반응성 컴포넌트는 공반응성 컴포넌트의 적어도 2개의 별도 스트림을 정적 혼합기 또는 동적 혼합기와 같은 혼합 장치에 전달하여 단일 스트림을 생성한 후 증착함으로써 함께 혼합되고 반응하여 공반응성화 조성물을 형성하는 공반응성 컴포넌트의 혼합물로서 증착될 수 있다. 공반응성 컴포넌트는 반응 혼합물을 포함하는 조성물이 증착될 때 적어도 부분적으로 반응할 수 있다. 증착된 반응 혼합물은 증착 후에 적어도 부분적으로 반응할 수 있고 또한 개체의 하부 층 또는 상부 층과 같은 이전에 증착된 부분 및/또는 개체의 후속 증착된 부분과도 반응할 수 있다.
대안적으로, 2개의 공반응성 컴포넌트는 개체의 일부를 형성하기 위해 증착 시 반응하도록 서로 별도로 증착될 수 있다. 예를 들어, 2개의 공반응성 컴포넌트는 잉크젯 인쇄 시스템을 사용하는 것과 같이 별도로 증착될 수 있고 이로써 공반응성 컴포넌트는 서로 중첩되고 및/또는 충분히 근접하여 서로 인접하여 증착되어 2개의 반응성 컴포넌트가 반응하여 개체의 부분을 형성할 수 있다. 또 다른 예로서, 압출에서는 균질하기보다는, 압출의 단면 프로파일이 불균일하여, 단면 프로파일의 다른 부분이 두 개의 공반응성 컴포넌트 중 하나를 가질 수 있고 및/또는 두 개의 공반응성 컴포넌트의 다른 몰비 및/또는 등가비의 혼합물을 함유할 수 있도록 한다.
더욱이, 3D 인쇄된 개체 전체에 걸쳐, 개체의 서로 다른 부분이 서로 다른 재료 속성을 특징으로 할 수 있도록 두 개의 공반응성 컴포넌트의 서로 다른 비율을 사용하여 개체의 서로 다른 부분이 형성될 수 있다. 예를 들어, 개체의 일부 부분은 강성이고 다른 부분은 가요성일 수 있다.
증착된 부분 및/또는 개체가 증착 후 원하는 구조적 완전성을 달성하고 유지하도록 공반응성 컴포넌트의 점도, 온도, 반응 시간, 반응 레이트 및 기타 속성이 조정되어 공반응성 컴포넌트 및/또는 공반응성화 조성물의 흐름을 제어할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예에서, 다중 경화 메커니즘은 전술한 결과를 달성하기 위해 구현된다. 공반응성 컴포넌트의 점도 및/또는 반응 시간은 용매(예를 들어, 반응성 희석제, 수지, 안료 유변학 개질제를 포함하지만 이에 제한되지 않음)를 포함시켜 조정될 수 있거나 또는 공반응성 컴포넌트는 용매가 실질적으로 없거나 용매가 완전히 없을 수 있다. 일부 실시예에서, 용매는 수지와 같은 고체 재료일 수 있다. 일부 실시예에서, 용매는 액체 재료일 수 있다. 공반응성 컴포넌트의 점도는 필러를 포함함으로써 조정될 수 있거나, 공반응성 컴포넌트에는 필러가 실질적으로 없거나 필러가 완전히 없을 수 있다. 공반응성 컴포넌트의 점도는 더 낮거나 더 높은 분자량을 갖는 컴포넌트를 사용하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 공반응성 컴포넌트는 프리폴리머, 모노머, 또는 프리폴리머와 모노머의 조합을 포함할 수 있다. 공반응성 컴포넌트의 점도는 증착 온도를 변경함으로써 조정될 수 있다. 공반응성 컴포넌트는 증착 및/또는 잉크 젯팅 전 혼합과 같은 사용된 특정 증착 방법에 대해 조정될 수 있는 점도 및 온도 프로파일을 가질 수 있다. 점도는 공반응성 컴포넌트 자체의 조성에 의해 영향을 받을 수 있고 및/또는 본 명세서에 기술된 유변성 개질제(modifier)의 포함에 의해 제어될 수 있다.
점도 및/또는 반응 레이트는 공반응성 컴포넌트의 증착 후 조성물이 의도한 형상을 유지하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 점도가 너무 낮고 및/또는 반응 레이트가 너무 느린 경우, 증착된 조성물은 완성된 개체의 원하는 형상을 손상시키는 방식으로 흐를 수 있다. 마찬가지로 점도가 너무 높거나 반응 레이트가 너무 빠르면 원하는 형상이 손상될 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 공반응성 컴포넌트를 사용하는 3D 인쇄용 시스템을 예시한다. 도시된 시스템은 컴퓨터 시스템(110)과 통신하는 3D 프린터(100)를 포함한다. 물리적으로 분리된 컴포넌트로 묘사되지만, 컴퓨터 시스템(110)은 또한 3D 프린터(100) 내에 완전히 통합될 수도 있고, 다수의 서로 다른 전자 디바이스(클라우드 컴퓨팅 환경 포함) 사이에 분산되거나, 그렇지 않으면 3D 프린터(100)와 통합될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 "3D 프린터"는 컴퓨터 생성 데이터 파일을 사용하여 적층 제조가 가능한 임의의 디바이스를 의미한다. 본 문서에서는 이러한 컴퓨터 생성 데이터 파일을 "CAD 파일"이라고 한다.
도시된 3D 프린터(100)는 쐐기 형상(wedge shape)의 타겟 개체(120)와 함께 도시된다. 쐐기 형상은 적어도 부분적으로 공반응성 컴포넌트를 사용하여 3D 프린터(100)에 의해 구성된다. 3D 프린터(100)는 또한 이동 메커니즘(140)에 부착된 디스펜서(dispenser)(130)를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "디스펜서"는 동적 노즐, 고정 노즐, 고정 혼합 노즐, 주입 디바이스, 붓는(pouring) 디바이스, 분배 디바이스, 압출 디바이스, 분무 디바이스, 또는 공반응성 컴포넌트의 제어된 흐름을 제공할 수 있는 기타 디바이스를 포함할 수 있다.
추가적으로, 이동 메커니즘(140)은 암(arm)을 따라 X 축 방향으로 이동 가능한 트랙(142) 및 암이 Y 축 방향으로 이동할 수 있는 다른 세트의 트랙(144) 내에 부착된 디스펜서를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 트랙(142, 144) 및/또는 추가 트랙은 Z 축 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 그러나 이 구성은 예시와 설명을 위해서만 제공된다는 점을 이해할 수 있다. 추가 또는 대체 구성에서, 이동 메커니즘(140)은 타겟 개체(120)가 디스펜서(130)에 대해 이동하게 하는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 타겟 개체(120)에 대해 디스펜서(130)의 위치를 제어할 수 있는 임의의 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 3D 프린터(100)는 공반응성 컴포넌트의 하나 이상의 용기(152(a-e))에 연결된다. 도시된 예에서, 공반응성 컴포넌트는 사용자가 공반응성 컴포넌트를 끌어들이는 원하는 용기(152(a-e))를 선택할 수 있게 하는 선택가능한 매니폴드(selectable manifold)(150)를 통해 액세스된다. 그러나 도시된 3D 인쇄 시스템은 단지 예시일 뿐이라는 점을 이해할 수 있다. 예를 들어, 대안적인 경우에 시스템은 공반응성 컴포넌트와 선택가능한 매니폴드(150)의 다른 구성을 가질 수 있거나 선택가능한 매니폴드(150)를 전혀 포함하지 않을 수 있다. 다른 경우에, 시스템이 더 큰 배치 크기의 개체를 생성하도록 구성될 수 있다.
도 2는 열경화성 3D 인쇄를 위한 컴퓨터 시스템의 개략도를 도시한다. 컴퓨터 시스템(110)은 3D 프린터(100)와 통신하는 것으로 도시된다. 추가적으로, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)의 다양한 모듈 또는 유닛이 컴퓨터 시스템(110)에 의해 실행되는 것으로 도시되어 있다. 특히, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 툴 경로 생성 유닛(240), 유량 처리 유닛(242), 디스펜서 제어 유닛(244) 및 재료 데이터베이스(246)를 포함하는 것으로 도시된다. 일부 실시예에서, 유량 처리 유닛(242)은 디스펜서(130)에서 하나 이상의 밸브를 켜거나 및/또는 끄고 및/또는 E 커맨드를 기초로 유량을 제어하도록 구성될 수 있다(스택의 명령문을 편집하기 위해 시스템 편집기를 호출함). 일부 실시예에서, 디스펜서 제어 유닛(244)은 디스펜서(130)의 선형 이동을 제어하도록 구성될 수 있다.
열경화성 3D 인쇄를 위한 도시된 컴퓨터 시스템은 3D 프린터(100)에 직접 공급되는 제1 공반응성 컴포넌트 용기(150a) 및 제2 공반응성 컴포넌트 용기(150b)를 포함하는 것으로 추가로 도시되어 있다. 이와 같이, 3D 프린터(100)는 제1 공반응성 컴포넌트 용기(150a) 및 제2 공반응성 컴포넌트 용기(150b)로부터 원하는 공반응성 컴포넌트를 추출할 수 있다. 그러나, 이 구성은 단지 예시일 뿐이며 추가적인 또는 대안적인 구성에서 공반응성 컴포넌트 용기의 다른 구성이 3D 프린터(100)에 공반응성 컴포넌트를 제공하기 위해 활용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "모듈"은 특정 기능을 수행하는 컴퓨터 실행가능 코드 및/또는 컴퓨터 하드웨어를 포함한다. 당업자는 서로 다른 모듈 사이의 구별이 적어도 부분적으로 임의적이며, 모듈이 달리 결합되고 분할될 수 있으며 여전히 본 개시의 범위 내에 유지된다는 것을 이해할 것이다. 따라서 "모듈"이라는 컴포넌트에 대한 설명은 명확성과 설명을 위해서만 제공되며, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 컴퓨터 실행가능 코드 및/또는 컴퓨터 하드웨어의 특정 구조가 필요함을 나타내는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 설명에서, "유닛", "컴포넌트", "제제", "관리자", "서비스", "엔진", "가상 머신" 등의 용어도 유사하게 사용될 수 있다.
컴퓨터 시스템(110)은 또한 하나 이상의 프로세서(210) 및 하나 이상의 프로세서(210)에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템(110)이 다양한 동작을 수행하도록 구성하는 실행가능한 명령어가 저장되어 있는 하나 이상의 컴퓨터 저장 매체(220)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(110)은 3D 프린터(100)가 층을 인쇄하게 하는 표시(indication)를 수신할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "표시"는 컴퓨터 시스템(110)에 의해 수신된 임의의 형태의 입력을 포함한다. 예를 들어, 표시는 사용자에 의한 수동 입력, 컴퓨터 시스템(110) 또는 다른 원격 컴퓨터 시스템에 의해 실행되는 자동 작동, 소프트웨어 애플리케이션의 실행, 그래픽 사용자 인터페이스 내에서 사용자 인터페이스 요소의 선택, 데이터 파일의 수신 또는 컴퓨터 시스템(110)이 추가 작동을 수행하도록 하는 임의의 다른 형태의 입력을 포함할 수 있다.
타겟 개체(120)의 층을 인쇄하라는 표시가 컴퓨터 시스템(110)에 의해 수신되면, 툴 경로 생성 유닛(240)은 타겟 개체(120)를 적층 가공하기 위한 툴 경로를 생성한다. 본 명세서에서 사용되는 "툴 경로"는 디스펜서(130)가 타겟 개체(120)를 제조할 때의 경로를 의미한다. 또한, "툴 경로"는 타겟 개체(120)를 제조할 때 디스펜서(130)의 속도 및/또는 유량 및/또는 E 커맨드를 의미할 수도 있다. 툴 경로 생성 유닛(240)은 디스펜서(130)로부터 공반응성 재료가 타겟 개체(120)를 생성할 수 있는 레이트 및 경로로 제공되도록 툴 경로를 생성한다.
일부 상황에서, 툴 경로는 디스펜서(130)가 그 위에 공반응성 재료를 층상화하도록 요구할 수 있다. 유량 처리 유닛(242)은 공반응성 재료가 서로 다른 층 사이에 적절히 접합되도록 보장하기 위해 타겟 유량을 계산한다. 이러한 계산은 하위 층이 완전히 경화될 시간을 갖기 전에 층이 서로의 위에 배치되도록 공반응성 재료의 반응 시간을 설명할 수 있다. 이와 같이, 제1 툴 경로의 생성은 타겟 유량에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 서로 다른 공반응성 컴포넌트가 반응성을 유지하는 시간과 관련된 정보는 재료 데이터베이스(246)에 의해 제공된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "유량"("압출 레이트"라고도 함)은 재료의 하나 이상의 컴포넌트가 디스펜서(130)로부터 분배되는 레아트를 포함한다. 유량은 컴포넌트별로 제어가능할 수 있다. 예를 들어, 툴 경로 생성 유닛(240)은 타겟 개체(120)를 생성하기 위해 공반응성 재료를 분배하기 위한 타겟 유량을 결정하고 제어하는 유량 처리 유닛(242)을 포함한다.
유량 처리 유닛(242)은 타겟 개체(120)를 제조하는 동안 공반응성 재료 내의 공반응성 컴포넌트의 속성을 변경함으로써 공반응성 재료의 유량을 조작하도록 구성될 수 있다. 공반응성 컴포넌트의 점도, 온도, 반응 시간, 반응 속도 및 기타 속성이 조정되어 공반응성 컴포넌트 및/또는 열경화성 조성물의 흐름을 제어하여 증착된 부분 및/또는 개체가 증착 후 원하는 구조적 완전성을 달성하고 유지하도록 할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 공반응성 컴포넌트의 점도는 용매를 포함시킴으로써 조정될 수 있거나, 공반응성 컴포넌트에는 용매가 실질적으로 없거나 용매가 완전히 없을 수 있다. 공반응성 컴포넌트의 점도는 필러를 포함함으로써 조정될 수 있거나, 공반응성 컴포넌트에는 필러가 실질적으로 없거나 필러가 완전히 없을 수 있다. 공반응성 컴포넌트의 점도는 더 낮거나 더 높은 분자량을 갖는 컴포넌트를 사용하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 공반응성 컴포넌트는 프리폴리머, 모노머, 또는 프리폴리머와 모노머의 조합을 포함할 수 있다. 공반응성 컴포넌트의 점도는 증착 온도를 변경함으로써 조정될 수 있다. 공반응성 컴포넌트는 증착 및/또는 잉크 젯팅 전 혼합과 같은 사용된 특정 증착 방법에 대해 조정될 수 있는 점도 및 온도 프로파일을 가질 수 있다. 점도는 공반응성 컴포넌트 자체의 조성에 의해 영향을 받을 수 있고 및/또는 본 명세서에 기술된 유변성 개질제의 포함에 의해 제어될 수 있다.
점도, 항복 응력(yield stress) 및/또는 반응 레이트는 공반응성 컴포넌트의 증착 후 조성물이 의도된 형상을 유지하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 점도가 너무 낮고 및/또는 반응 레이트가 너무 느린 경우, 증착된 조성물은 완성된 개체의 원하는 형상을 손상시키는 방식으로 흐를 수 있다. 마찬가지로 점도가 너무 높고 및/또는 반응 레이트가 너무 빠르면 원하는 형상이 손상될 수 있다.
예를 들어, 함께 증착된 공반응성 컴포넌트는 각각 25°C에서의 점도 및 0.1s-1에서의 5,000센티푸아즈(cP) 내지 5,000,000cP, 50,000cP 내지 4,000,000cP, 또는 200,000cP 내지 2,000,000cP의 전단 레이트를 가질 수 있다. 함께 증착된 공반응성 컴포넌트는 각각 25°C에서의 점도 및 1,000 s-1에서의 50 센티푸아즈(cP) 내지 50,000 cP, 100cP 내지 20,000cP, 또는 200 내지 10,000cP의 전달 레이트를 가질 수 있다. 점도 값은 Anton Paar MCR 301 또는 302 레오미터(rheometer)를 사용하여 1mm 내지 2mm의 갭으로 측정될 수 있다.
추가적으로, 점도 및/또는 반응 레이트는 디스펜서(130)에 의해 분배되는 실제 비드 크기 또는 층 크기를 제어하기 위해 조정될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "비드"는 툴 경로 상에 디스펜서(130)에 의해 분배되는 재료의 층을 포함한다. 유사하게, 본 명세서에 사용된 "비드 크기"는 디스펜서(130)에 의해 분배되는 층의 하나 이상의 치수를 포함한다. 예를 들어, 비드 크기는 비드의 높이, 비드의 반경, 비드의 폭, 또는 비드의 임의의 다른 물리적 치수를 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 "비드"라는 단어가 사용되지만, 실제 층은 종래의 비드 형상과 물리적으로 유사할 필요는 없다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 경우에, 재료 새그(material sag)가 발생할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 디스펜서 제어 유닛(244)은 원하는 유량을 달성하기 위해 3D 프린터(100)의 특성을 조정할 수 있다. 예를 들어, 디스펜서 제어 유닛(244)은 디스펜서(130)가 더 빠르게 또는 더 느리게 이동하도록 하고, 가속 및/또는 저크를 야기하여 원하는 비드 크기, 증착 레이트, 점도 및/또는 반응 레이트를 달성할 수 있다. 예를 들어, 디스펜서(130)가 공반응성 재료를 일정한 레이트로 분배하고 있고 디스펜서 제어 유닛(244)이 증착 동안 디스펜서가 더 빠른 속도로 이동하도록 하는 경우, 결과적인 비드 크기는 물리적 재료의 속성에 따라 더 작아진다. 유사하게, 디스펜서 제어 유닛(244)은 디스펜서(130)가 원하는 유속 및/또는 비드 크기에 기초하여 더 높거나 더 낮은 레이트로 공반응성 재료를 분배하게 할 수 있다. 이와 같이, 유량 처리 유닛(242)은 재료 내의 공반응성 컴포넌트의 속성을 조정할 수 있고 및/또는 디스펜서 제어 유닛(244)은 원하는 유량 및/또는 비드 크기를 달성하기 위해 3D 프린터(100)의 기계적 동작을 조정할 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄 동안 보상하기 위해 인쇄량, 속도 등에 기초하여 타행 등에 대한 기계 레벨에서 보상하기 위해 피드포워드 제어 메커니즘이 구현된다. 일부 실시예에서, 그러한 보상은 미리 결정된 계산에 묶이지 않고, 인쇄된 개체의 층에 기초한다.
일부 구성에서, 3D 프린터(100)는 타겟 개체(120)를 제조하기 위해 다양한 유형의 재료를 활용할 수 있을 수 있다. 이러한 서로 다른 재료는 공반응성 컴포넌트의 서로 다른 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1은 각각이 서로 다른 유형의 공반응성 컴포넌트를 포함할 수 있는 공반응성 컴포넌트의 하나 이상의 용기(152(a-e))를 도시한다. 재료의 표시를 수신하면, 툴 경로 생성 유닛(240)은 재료 데이터베이스(246)로부터 재료의 특성에 액세스한다. 일부 경우에, 재료의 표시는 공반응성 컴포넌트의 하나 이상의 용기(152(a-e))에 의해 제공되는 공반응성 컴포넌트의 특정 혼합물과 같은 공반응성 컴포넌트의 특정 혼합물을 포함한다. 일부 실시예에서, 5개의 서로 다른 비율의 서로 다른 공반응성 컴포넌트를 동시에 배출하도록 5 인 1 프린트 헤드가 구현될 수 있다. 재료의 특성은 재료의 점도 및/또는 재료의 반응성과 관련된 다양한 기타 속성을 포함한다. 재료 데이터베이스(246)로부터의 정보와 전술한 프로세스를 이용하여, 툴 경로 생성 유닛(240)은 재료의 특성을 이용하여 타겟 유량 및/또는 비드 크기를 결정한다.
추가적으로, 일부 구성에서, 공반응성 컴포넌트는 반응 프로세스 동안 UV 광과 같은 외부 자극을 활용할 수 있다. 이러한 경우, 3D 프린터(100)는 컴퓨터 시스템(110)에 의해 제어 가능한 UV 광원을 포함할 수 있다. 3D 프린터(100)는 공반응성 재료를 분배하고 UV 광원으로 재료를 경화시키도록 구성가능할 수 있다. 다양한 다른 자극이 컴퓨터 시스템(110)에 의해 유사하게 구현될 수 있어 자극이 공반응성 재료의 분배 동안 및/또는 분배 후에 공반응성 재료에 적용될 수 있도록 한다.
원하는 재료 속성을 생성하기 위한 열경화성 3D 프린터(100)의 제어로 돌아가서, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 개체의 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성을 계산할 수 있다. 일부 실시예에서, 열경화성 재료는 열경화성 재료 폴리우레아, 폴리우레탄, 마이클 첨가, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 에폭시-아민, 아자 마이클 첨가 및/또는 티올렌을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 원하는 최종 재료 속성은 색상, 내마모성 속성, 밀도, 열팽창, 열전도도, 내화학성, 유리 전이 온도(Tg), 파단 연신율, 표면 에너지 또는 전기 전도도 중 적어도 하나를 포함한다. 종래의 3D 프린터는 일반적으로 단일 재료를 사용하여 3D 개체를 인쇄하도록 구성된 단일 압출기를 가지고 있으며, 종래의 3D 인쇄 소프트웨어는 단일 압출기를 사용하여 3D 개체를 인쇄하도록 설계된다. 종래의 3D 프린터와 달리, 본 명세서에 설명된 3D 프린터(100)는 하나 이상의 압출기를 포함할 수 있다. 압출기의 각각은 특정 열경화성 재료 또는 다수의 서로 다른 열경화성 재료의 조합일 수 있는 서로 다른 재료를 압출하도록 구성된다. 일부 경우에, 다중 압출기는 실질적으로 동일한 시간과 실질적으로 동일한 위치에서 서로 다른 재료로 형성된 비드를 압출하도록 구성되어 (다른 재료로 형성된) 다중 비드가 서로 반응하거나 부분적으로 반응하여 반응 재료의 단일 비드를 형성하도록 한다. 일부 경우에, 나중에 압출된 재료는 이전에 압출된 재료에 의해 형성된 부분을 덮는 코팅을 형성하도록 구성된다.
사용되는 다양한 열경화성 재료의 혼합물 구성에 따라, 3D 프린터(100)는 서로 다른 최종 재료 속성(예를 들어, 표면 재료 속성)을 갖는 타겟 개체를 인쇄하도록 구성된다. 또한, 사용자는 인쇄하고자 하는 타겟 개체의 표면의 원하는 최종 재료 속성을 간단히 입력할 수 있다. 사용자의 입력에 응답하여, 컴퓨터 시스템(110)은 표면의 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성을 결정하도록 구성된다.
예를 들어, 컴퓨터 시스템(110)은 (사용자, 다른 컴퓨터 프로그램 및/또는 3D 프린터(100)로부터 직접적으로 또는 간접적으로) 표시하도록 구성된다. 표시는 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함한다. 일부 구성에서, 표시는 컴퓨터 시스템(110) 또는 3D 프린터(100)에서 사용자에 의해 직접 입력될 수 있다. 일부 구성에서, 표시는 사용자의 표시에 기초하여 3D 인쇄 소프트웨어(220)에 의해 생성될 수 있는 열경화성 인쇄 데이터 패킷에 포함된다. 일부 구성에서, 원하는 최종 재료 속성은 인장 속성, 경도 속성, 내마모성 속성, 전기적, 경도, 열 저항, 내용제성, 영률 및/또는 평활성 속성을 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(110)은 또한 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용 가능한 하나 이상의 열경화성 재료(용기(152a-152e)에 포함됨)의 표시를 수신하도록 구성된다. 이러한 표시는 사용자, 다른 컴퓨터 프로그램 및/또는 3D 프린터(100)로부터 직접적으로 또는 간접적으로 수신될 수도 있다. 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시 및 하나 이상의 열경화성 재료의 표시에 응답하여, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 재료 속성 데이터베이스(246)에 액세스한다. 재료 속성 데이터세트는 하나 이상의 열경화성 재료의 다양한 혼합물 구성을 기반으로 발생하는 다양한 재료 속성을 설명한다. 재료 속성 데이터세트(246)를 기초로, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성을 결정하여 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성을 달성하고 타겟 개체를 인쇄할 때 열 3D 프린터(100)가 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 혼합물 구성을 구현하도록 하는 커맨드를 생성한다.
일부 구성에서, 특정 혼합물 구성은 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 비율을 포함한다. 예를 들어, 제1 압출기는 제1 재료로 형성된 비드를 압출하도록 구성될 수 있고, 제2 압출기는 제2 재료로 형성된 비드를 압출하도록 구성될 수 있다. 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)에서 결정된 특정 비율을 기초로, 제1 압출기는 제1 크기를 갖는 비드를 압출하도록 구성될 수 있고, 제2 압출기는 제2 크기를 갖는 비드를 압출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 5개의 압출기를 갖는 5 인 1 프린트 헤드와 같이(그러나 이에 제한되지는 않음) 2개보다 많은 압출기가 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 3은 다양한 비드 크기의 측면도를 예시한다. 도시된 예에서, 제1 비드 크기(310)는 가장 크고, 제2 비드 크기(320)는 제1 비드 크기(310)보다 작고, 제3 비드 크기(330)는 제2 비드 크기(320)보다 작은 방식이다. 하나 이상의 열경화성 재료의 결정된 비율 및/또는 원하는 최종 재료 속성(예를 들어, 원하는 평활성 속성)을 기초로, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 하나 이상의 열경화성 재료 중 제1 열경화성 재료에 대해 제1 비드 크기(310)가 구현되고, 제2 열경화성 재료에 대해 제2 비드 크기(320)가 구현될 것이라고 결정할 수 있다.
도 4는 서로 다른 열경화성 재료를 서로 다른 비율로 압출하도록 구성된 두 개의 압출기(400A, 400B)의 예를 추가로 예시한다. 도시된 바와 같이, 제1 압출기(400A)는 각 압출에서 제1 열경화성 재료의 제1 양(420A)을 압출하도록 설정될 수 있고, 제2 압출기(400B)는 각 압출에서 제2 열경화성 재료의 제2 양(420B)을 압출하도록 설정될 수 있다. 제1 재료 및 제2 재료의 성분은 (1) 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 수신된 표시, (2) 사용 가능한 열경화성 재료에 대한 수신된 표시 및/또는 (3) 재료 속성 데이터세트에 기초하여 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 제1 양(420A) 및 제2 양(420B)은 표시 및 재료 속성 데이터세트에 기초하여 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)에 의해 결정될 수도 있다. 일부 구성에서, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 제1 열경화성 재료와 제2 열경화성 재료의 특정 비율을 결정할 수 있다. 제1열경화성 재료와 제2열경화성 재료의 구체적인 비율을 기초로, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 제1 비드의 제1 양(420A)과 제2 비드의 제2 양(420B)을 추가로 결정하여, 제1 재료를 포함하는 제1 비드(450A)의 크기와 제2 재료를 포함하는 제2 비드(450B)의 크기가 특정 비율 요구 사항을 충족하도록 한다.
3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)가 (1) 어떤 재료가 사용될 것인지, (2) 결정된 재료의 비율 및/또는 (3) 다른 특정 혼합물 구성을 결정하면, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 열경화성 3D 프린터(100)가 특정 혼합물 구성을 구현하게 하는 커맨드를 생성한다. 예를 들어, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)로부터 커맨드를 수신하면, 열경화성 3D 프린터(100)는 하나 이상의 압출기가 특정 위치에서 다양한 열경화성 재료를 다양한 크기의 비드로 압출하도록 한다.
도 4를 다시 참조하면, 압출된 제1 양의 제1 재료(430A)는 제1 비드(450A)를 형성하고, 이는 결국 표면(470) 상에 안착된다. 유사하게, 압출된 제2 양의 제2 재료(430A)는 제2 비드(450B)를 형성하고, 이는 결국 동일한 표면(470) 상에 안착된다. 표면(470)은 타겟 3D 개체의 제1 레이어가 형성될 때 3D 개체가 형성되는 플레이트일 수 있다. 대안적으로, 표면(470)은 타겟 3D 개체의 제2 층 또는 나중 층이 형성될 때 타겟 3D 개체의 이전 층일 수 있다.
일부 구성(도 4에 도시된 바와 같이)에서, 제1 비드(450A)는 먼저 표면에 안착되어 부분(460A)을 형성하고, 제2 비드(450B)는 제1 비드(450A)에 의해 형성된 부분(460A)의 상부에 안착된다. 일부 구성에서, 제1 비드(450A)에 의해 형성된 부분(460A)과 제2 비드(450A)에 의해 형성된 부분(460B)은 이어서 서로 반응하거나 부분적으로 반응하여 단일 비드(460C)를 형성할 수 있다.
일부 구성에서, 제2 비드(450B)는 제1 비드(450A) 이전에 표면 상에 안착될 수 있다. 일부 구성에서, 제1 비드(450A) 및 제2 비드(450B)는 실질적으로 동시에 표면(470) 상에 안착될 수 있고 및/또는 두 개의 비드(450A 및 450B)는 표면(470)에 안착되기 전에 단일 비드로 결합될 수 있다. 일부 구성에서, 제1 비드(450A)와 제2 비드(450B)는 중첩되지 않을 수 있으며; 대신 서로 옆에 안착되게 될 수 있다. 일부 구성에서, 제1 비드(450A) 또는 제2 비드(450B) 중 하나가 표면(470) 상에 먼저 안착될 수 있다. 비드(450A 또는 450B)가 적어도 부분적으로 응고된 후, 이어서 다음 비드는 이전 비드의 상부로 압출되어, 이전 비드 외부에 코팅을 형성할 수 있다.
일부 구성에서, 각각의 이용 가능한 열경화성 재료 용기(152a-152e)는 별도의 압출기에 연결될 수 있다. 이러한 경우, 3D 인쇄를 수행하기 위해 어떤 열경화성 재료가 사용될 것인지 결정한 후, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 선택된 열경화성 재료에 대응하는 압출기가 3D 인쇄를 수행하도록 하는 명령어를 생성할 수 있다. 일부 구성에서, 압출기는 열경화성 재료 용기(152a-152e)와 독립적이다. 이러한 경우, 3D 인쇄를 수행하기 위해 어떤 열경화성 재료가 사용될지 결정한 후, 선택된 각 열경화성 재료가 별도의 압출기로 유입된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부 구성에서는 다중 열경화성 재료가 먼저 혼합될 수 있고, 혼합된 열경화성 재료는 이어서 압출기로 유입될 수 있다.
특히, 사용될 특정 열경화성 재료 및/또는 그들의 특정 비율은 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)에 의해 결정되는 특정 혼합물 구성의 단지 두 가지 가능한 파라미터일 뿐이다. 일부 구성에서, 특정 혼합물 구성은 표면 인쇄 중 한 번에 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 온도를 추가로 포함한다. 일부 구성에서, 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)는 타겟 개체의 표면이 타겟 개체의 하나 이상의 내부 표면(들)을 포함한다고 결정할 수 있다. 타겟 개체의 하나 이상의 내부 표면(들)과 타겟 개체의 외부 표면은 서로 다른 혼합물 구성을 가질 수 있다.
다음의 논의는 이제 수행될 수 있는 다수의 방법 및 방법 행위를 언급한다. 방법 행위는 특정 순서로 논의될 수도 있고 특정 순서로 발생하는 것으로 흐름도에 예시될 수도 있지만, 특별히 명시되거나 요구되지 않는 한 특별한 순서는 필요하지 않으며 행위는 행위가 수행되기 전에 완료되는 다른 행위에 의존하기 때문이다.
도 5는 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 프린터(예를 들어, 3D 프린터(100))를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법(500)의 흐름도를 예시한다. 방법(500)은 3D 인쇄 설계 소프트웨어(200)를 실행하도록 구성된 컴퓨터(110)에서 구현될 수 있다. 방법(500)은 (사용자로부터, 다른 컴퓨터 프로그램으로부터 및/또는 3D 프린터로부터 직접적으로 또는 간접적으로) 표시를 수신하는 단계(행위(510))를 포함한다. 표시는 (1) 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시(512) 및 (2) 열경화성 3차원 프린터(514)에 대해 이용 가능한 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 표시를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성에 대한 표시가 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 통해 수신될 수 있다. 열경화성 인쇄 데이터 패킷은 사용자에 의해 입력될 수 있고 및/또는 사용자 입력에 기초하여 다른 컴퓨터 프로그램에 의해 생성될 수 있다. 특히, 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시는 인장 속성, 경도 속성, 내마모성 속성 및/또는 평활성 속성을 포함할 수 있다(다만, 이에 제한되지는 않는다).
방법(500)은 또한 재료 속성 데이터세트(도 2의 재료 데이터베이스(246)에 대응할 수 있음)에 액세스하는 단계(행위(520))를 포함할 수 있다. 재료 속성 데이터세트는 하나 이상의 열경화성 재료의 다양한 혼합물 구성을 기초로 발생하는 다양한 재료 속성을 설명한다. 재료 속성 데이터세트를 기초로, 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성이 결정된다(행위(530)). 마지막으로, 타겟 개체를 인쇄할 때 열경화성 3D 프린터가 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 혼합물 구성을 구현하도록 하는 커맨드가 생성된다(행위(540)).
특정 혼합물 구성은 (1) 사용될 열경화성 재료 및/또는 이들의 특정 비율, (2) 표면 인쇄 중 한 번에 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 온도, (3) 하나 이상의 내부 표면이 형성되는지 여부 및/또는 (4) 하나 이상의 내부 표면 각각에 대한 특정 혼합물 구성을 포함할 수 있다(그러나 이에 제한되지는 않음).
주제가 구조적 피쳐 및/또는 방법론적 행위에 특정한 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 정의된 주제는 위에 설명된 피쳐나 행위, 또는 위에 설명된 행위의 순서로 반드시 제한되지는 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 기술된 피쳐 및 행위는 청구범위를 구현하는 예시적인 형태로서 개시된다.
본 발명은 아래에서 더 자세히 논의되는 바와 같이, 예를 들어 하나 이상의 프로세서 및 시스템 메모리와 같은 컴퓨터 하드웨어를 포함하는 특수 목적 또는 범용 컴퓨터 시스템을 포함하거나 이용할 수 있다. 본 발명의 범위 내의 실시예는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 데이터 구조를 운반하거나 저장하기 위한 물리적 및 기타 컴퓨터 판독가능 매체도 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에서 액세스할 수 있는 모든 사용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 데이터 구조를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체이다. 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 데이터 구조를 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체는 송신 매체이다. 따라서, 제한이 아닌 예시로서, 본 발명의 실시예는 적어도 두 가지의 서로 다른 종류의 컴퓨터 판독가능 매체, 즉 컴퓨터 저장 매체와 송신 매체를 포함할 수 있다.
컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 데이터 구조를 저장하는 물리적 저장 매체이다. 물리적 저장 매체는 컴퓨터 하드웨어, 예를 들어 RAM, ROM, EEPROM, 솔리드 스테이트 드라이브("SSD"), 플래시 메모리, 상변화 메모리("PCM"), 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 기타 자기 저장소, 또는 본 발명의 개시된 기능을 구현하기 위해 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스되고 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 명령이나 데이터 구조의 형태로 프로그램 코드를 저장하는 데 사용할 수 있는 기타 하드웨어 저장 디바이스(들)를 포함한다.
송신 매체는 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 프로그램 코드를 전달하는 데 사용될 수 있고 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템을 통해 액세스할 수 있는 네트워크 및/또는 데이터 링크를 포함할 수 있다. "네트워크"는 컴퓨터 시스템 및/또는 모듈 및/또는 기타 전자 디바이스 간의 전자 데이터의 전송을 가능하게 하는 하나 이상의 데이터 링크로 정의된다. 정보가 네트워크나 다른 통신 연결(유선, 무선 또는 유선과 무선의 조합)을 통해 컴퓨터 시스템으로 전송되거나 제공되는 경우, 컴퓨터 시스템은 연결을 송신 매체로 볼 수 있다. 위의 조합도 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
또한, 다양한 컴퓨터 시스템 컴포넌트에 도달하면, 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 데이터 구조 형태의 프로그램 코드는 송신 매체에서 컴퓨터 저장 매체로(또는 그 반대로) 자동으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 네트워크나 데이터 링크를 통해 수신된 컴퓨터 실행가능 명령어나 데이터 구조는 네트워크 인터페이스 모듈(예를 들어, "NIC") 내의 RAM에 버퍼링될 수 있고 그런 다음 결국 컴퓨터 시스템 RAM 및/또는 컴퓨터 시스템의 덜 휘발성 컴퓨터 저장 매체로 전송된다. 따라서, 컴퓨터 저장 매체는 송신 매체를 또한(또는 주로) 활용하는 컴퓨터 시스템 컴포넌트에 포함될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 명령어와 데이터를 포함하며, 이는 하나 이상의 프로세서에서 실행될 때 범용 컴퓨터 시스템, 특수 목적 컴퓨터 시스템 또는 특수 목적 처리 디바이스가 특정 기능 또는 기능 그룹을 수행하도록 한다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 바이너리, 어셈블리 언어와 같은 중간 형식 명령어 또는 소스 코드일 수 있다.
당업자는 본 발명이 개인용 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 메시지 프로세서, 휴대용 디바이스, 다중 프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그래밍 가능한 가전제품, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 태블릿, 호출기, 라우터, 스위치 등을 포함하는 다양한 유형의 컴퓨터 시스템 구성을 갖는 네트워크 컴퓨팅 환경에서 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 또한 네트워크를 통해 연결된(하드와이어 데이터 링크, 무선 데이터 링크 또는 하드 와이어와 무선 데이터 링크의 조합에 의해) 로컬 및 원격 컴퓨터 시스템이 모두 작업을 수행하는 분산 시스템 환경에서 실행될 수 있다. 따라서, 분산 시스템 환경에서 컴퓨터 시스템은 복수의 구성 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 분산 시스템 환경에서 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 디바이스 모두에 위치할 수 있다.
당업자는 또한 본 발명이 클라우드 컴퓨팅 환경에서 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 클라우드 컴퓨팅 환경은 분산될 수 있지만 필수는 아니다. 분산된 경우, 클라우드 컴퓨팅 환경은 조직 내에서 국제적으로 분산될 수 있으며 및/또는 여러 조직에 걸쳐 컴포넌트를 갖게 될 수 있다. 본 설명과 다음 청구범위에서 "클라우드 컴퓨팅"은 구성가능 컴퓨팅 리소스(예를 들어, 네트워크, 서버, 저장소, 애플리케이션 및 서비스)의 공유 풀에 대한 주문형 네트워크 액세스를 가능하게 하는 모델로 정의된다. "클라우드 컴퓨팅"의 정의는 적절하게 배포되었을 때 해당 모델로부터 획득될 수 있는 다른 수많은 이점에만 제한되지 않는다.
클라우드 컴퓨팅 모델은 주문형 셀프 서비스, 광범위한 네트워크 액세스, 리소스 풀링, 신속한 탄력성, 측정된 서비스 등과 같은 다양한 특성으로 구성될 수 있다. 클라우드 컴퓨팅 모델은 서비스형 소프트웨어("SaaS"), 서비스형 플랫폼("PaaS"), 서비스형 인프라("IaaS")와 같은 다양한 서비스 모델의 형태로 나타날 수도 있다. 클라우드 컴퓨팅 모델은 프라이빗 클라우드, 커뮤니티 클라우드, 퍼블릭 클라우드, 하이브리드 클라우드 등과 같은 다양한 배포 모델을 사용하여 배포될 수도 있다.
클라우드 컴퓨팅 환경과 같은 일부 실시예는 각각 하나 이상의 가상 머신을 실행할 수 있는 하나 이상의 호스트를 포함하는 시스템을 포함할 수 있다. 작 중에, 가상 머신은 운영 컴퓨팅 시스템을 에뮬레이션하여 운영 체제와 하나 이상의 다른 애플리케이션도 지원한다. 일부 실시예에서, 각각의 호스트는 가상 머신의 관점에서 추상화된 물리적 리소스를 사용하여 가상 머신에 대한 가상 리소스를 에뮬레이션하는 하이퍼바이저를 포함한다. 하이퍼바이저는 또한 가상 머신 간의 적절한 분리를 제공한다. 라서, 특정 가상 머신의 관점에서 볼 때, 하이퍼바이저는 가상 머신이 물리적 리소스의 외관(예를 들어, 가상 리소스)과만 인터페이스하더라도 가상 머신이 물리적 리소스와 인터페이스하고 있다는 환상을 제공한다. 물리적 리소스의 예는 처리 용량, 메모리, 디스크 공간, 네트워크 대역폭, 미디어 드라이브 등을 포함한다.
본 발명은 다음 양태에 의해 추가로 예시된다.
제1 양태에서, 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 프로세서; 및 실행가능 명령어가 저장되어 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하고, 상기 명령어는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 컴퓨터 시스템을 적어도: 인쇄될 타겟 개체의 표면의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하고; 상기 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하고; 재료 속성 데이터세트에 액세스하고-여기서, 상기 재료 속성 데이터세트는 상이한 혼합물 구성 또는 인쇄 구성에 기초하여 발생하는 상이한 재료 속성을 기술함-; 상기 재료 속성 데이터세트에 기초하여,상기 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 결정하고; 및 상기 열경화성 3차원 프린터가 상기 표면을 인쇄할 때 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 상기 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 구현하도록 하는 커맨드를 생성하게 하도록 구성한다.
제1 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제2 양태에 따르면, 특정 혼합물 구성은 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 비율을 포함한다.
양태 1 내지 2 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제3 양태에 따르면,
특정 혼합물 구성은 표면을 인쇄하는 동안 한 번에 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 온도를 포함한다.
양태 1 내지 3 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제4 양태에 따르면, 원하는 최종 재료 속성은 인장 속성을 포함한다.
양태 1 내지 4 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제5 양태에 따르면, 원하는 최종 재료 속성은 경도 속성을 포함한다.
양태 1 내지 5 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제6 양태에 따르면, 원하는 최종 재료 속성은 내마모성 속성, 밀도, 열팽창, 열 전도성, 내화학성, 유리 전이 온도(Tg), 파단 연신율, 표면 에너지 또는 전기 전도도 중 적어도 하나를 포함한다.
양태 1 내지 6 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제7 양태에 따르면, 타겟 개체의 표면은 타겟 개체의 내부 표면을 포함한다.
양태 1 내지 7 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제8 양태에 따르면, 인쇄될 타겟 개체 표면의 원하는 최종 재료 속성은 미리 결정된 거칠기를 포함하며 이는 설정되지 않은/겔화되지 않은 재료를 통해 의도적인 노즐 드래깅을 유도하기 위해 낮은 z 높이와 같은 주어진 압출 구성에서 예상되는 비드 치수와 다를 수 있는 사용 변수 z 높이 또는 xyz 인쇄 좌표를 포함한다.
양태 1 내지 8 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제9 양태에 따르면, 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성은 폴리우레아, 폴리우레탄, 마이클 첨가, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 에폭시-아민, 아자 마이클 첨가 또는 티올렌 중 적어도 하나를 포함한다.
양태 1 내지 9 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템의 제10 양태에 따르면, 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성은 정적 혼합 노즐 또는 동적 혼합 노즐을 포함한다.
제11 양태에서, 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법으로서, 컴퓨터 구현 방법은 하나 이상의 프로세서에서 실행되며, 방법은: 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하는 단계; 상기 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하는 단계; 재료 속성 데이터세트에 액세스하는 단계-여기서, 상기 재료 속성 데이터세트는 상이한 혼합물 구성 또는 인쇄 구성에 기초하여 발생하는 상이한 재료 속성을 기술함-; 상기 재료 속성 데이터세트에 기초하여,상기 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 결정하는 단계; 및 상기 열경화성 3차원 프린터가 상기 표면을 인쇄할 때 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 상기 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 구현하도록 하는 커맨드를 생성하는 단계를 포함한다.
양태 11에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제12 양태에 따르면, 특정 혼합물 구성은 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 비율을 포함한다.
양태 11 내지 12 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제13 양태에 따르면, 특정 혼합물 구성은 표면 인쇄 중 한 번에 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 온도를 포함한다.
양태 11 내지 12 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제14 양태에 따르면, 원하는 최종 재료 속성은 인장 속성을 포함한다.
양태 11 내지 13 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제15 양태에 따르면, 원하는 최종 재료 속성은 경도 속성을 포함한다.
양태 11 내지 15 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제16 양태에 따르면, 원하는 최종 재료 속성은 내마모성 속성을 포함한다.
양태 11 내지 16 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제17 양태에 따르면, 타겟 개체의 표면은 타겟 개체의 내부 표면을 포함한다.
양태 11 내지 17 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제18 양태에 따르면, 상기 인쇄될 타겟 개체 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성은 미리 결정된 거칠기를 포함하며 이는 설정되지 않은/겔화되지 않은 재료를 통해 의도적인 노즐 드래깅을 유도하기 위해 낮은 z 높이와 같은 주어진 압출 구성에서 예상되는 비드 치수와 다를 수 있는 사용 변수 z 높이 또는 xyz 인쇄 좌표를 포함한다.
양태 11 내지 18 중 임의의 양태에 언급된 바와 같이 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법의 제19 양태에 따르면, 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성은 폴리우레아, 폴리우레탄, 마이클 첨가, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 에폭시-아민, 아자 마이클 첨가 또는 티올렌 중 적어도 하나를 포함한다.
제20 양태에 따르면, 컴퓨터 실행가능 명령어가 저장되어 있는 하나 이상의 물리적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 상기 명령어는 상기 프로세서에서 실행될 때 상기 컴퓨터 시스템으로 하여금: 인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하게 하고; 상기 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하게 하고; 재료 속성 데이터세트에 액세스하게 하고-여기서, 상기 재료 속성 데이터세트는 상이한 혼합물 구성 또는 인쇄 구성에 기초하여 발생하는 상이한 재료 속성을 기술함-; 상기 재료 속성 데이터세트에 기초하여,상기 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 결정하게 하고; 및 상기 열경화성 3차원 프린터가 상기 표면을 인쇄할 때 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 상기 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 구현하도록 하는 커맨드를 생성하게 한다.
본 발명은 그 사상이나 본질적인 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 구체적인 형태로 구체화될 수 있다. 설명된 실시예들은 모든 면에서 단지 예시적인 것이며 제한적인 것이 아닌 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 설명보다는 첨부된 청구범위에 의해 표시된다. 청구항의 의미와 동등성 범위 내에 있는 모든 변경 사항은 해당 범위 내에 포함된다.

Claims (20)

  1. 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성(thermoset) 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 시스템으로서,
    하나 이상의 프로세서(processor); 및
    실행가능 명령어(executable instruction)가 저장되어 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(computer-readable media)를 포함하고, 상기 명령어는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 상기 컴퓨터 시스템을 적어도:
    인쇄될 타겟 개체(target object)의 표면의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하고;
    상기 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하고;
    재료 속성 데이터세트에 액세스하고-여기서, 상기 재료 속성 데이터세트는 상이한 혼합물 구성 또는 인쇄 구성에 기초하여 발생하는 상이한 재료 속성을 기술함-;
    상기 재료 속성 데이터세트에 기초하여,상기 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 결정하고; 및
    상기 열경화성 3차원 프린터가 상기 표면을 인쇄할 때 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 상기 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 구현하도록 하는 커맨드(command)를 생성하도록 구성하는, 컴퓨터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 특정 혼합물 구성은 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 비율을 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특정 혼합물 구성은 상기 표면의 인쇄 중 한 번에 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 온도를 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원하는 최종 재료 속성은 인장 속성을 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원하는 최종 재료 속성은 경도 속성을 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원하는 최종 재료 속성은 내마모성 속성, 밀도, 열팽창, 열 전도도, 내화학성, 유리 전이 온도(Tg), 파단 연신율(extension at break), 표면 에너지 또는 전기 전도도 중 적어도 하나를 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟 개체의 표면은 상기 타겟 개체의 내부 표면을 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄될 타겟 개체 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성은 미리 결정된 거칠기를 포함하며 이는 설정되지 않은/겔화되지 않은 재료를 통해 의도적인 노즐 드래깅(nozzle dragging)을 유도하기 위해 낮은 z 높이와 같은 주어진 압출 구성에서 예상되는 비드 치수와 다를 수 있는 사용 변수 z 높이 또는 xyz 인쇄 좌표를 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 상기 특정 혼합물 구성은 폴리우레아, 폴리우레탄, 마이클 첨가(Michael addition), 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 에폭시-아민, 아자 마이클 첨가(Aza Michael Addition) 또는 티올렌 중 적어도 하나를 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 상기 특정 혼합물 구성은 정적 혼합 노즐 또는 동적 혼합 노즐을 포함하는, 컴퓨터 시스템.
  11. 원하는 재료 속성을 생성하기 위해 열경화성 3차원 프린터를 동적으로 제어하기 위한 컴퓨터 구현 방법으로서, 상기 컴퓨터 구현 방법은 하나 이상의 프로세서에서 실행되며, 상기 방법은:
    인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하는 단계;
    상기 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하는 단계;
    재료 속성 데이터세트에 액세스하는 단계-여기서, 상기 재료 속성 데이터세트는 상이한 혼합물 구성 또는 인쇄 구성에 기초하여 발생하는 상이한 재료 속성을 기술함-;
    상기 재료 속성 데이터세트에 기초하여,상기 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 결정하는 단계; 및
    상기 열경화성 3차원 프린터가 상기 표면을 인쇄할 때 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 상기 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 구현하도록 하는 커맨드를 생성하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 특정 혼합물 구성은 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 비율을 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  13. 제11항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특정 혼합물 구성은 상기 표면의 인쇄 중 한 번에 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 특정 온도를 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원하는 최종 재료 속성은 인장 속성을 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원하는 최종 재료 속성은 경도 속성을 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원하는 최종 재료 속성은 내마모 속성을 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟 개체의 표면은 상기 타겟 개체의 내부 표면을 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄될 타겟 개체 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성은 미리 결정된 거칠기를 포함하며 이는 설정되지 않은/겔화되지 않은 재료를 통해 의도적인 노즐 드래깅을 유도하기 위해 낮은 z 높이와 같은 주어진 압출 구성에서 예상되는 비드 치수와 다를 수 있는 사용 변수 z 높이 또는 xyz 인쇄 좌표를 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 상기 특정 혼합물 구성은 폴리우레아, 폴리우레탄, 마이클 첨가(Michael addition), 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 에폭시-아민, 아자 마이클 첨가(Aza Michael Addition) 또는 티올렌 중 적어도 하나를 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
  20. 컴퓨터 실행가능 명령어가 저장되어 있는 하나 이상의 물리적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 상기 명령어는 상기 프로세서에서 실행될 때 상기 컴퓨터 시스템으로 하여금:
    인쇄될 타겟 개체의 원하는 최종 재료 속성의 표시를 포함하는 열경화성 인쇄 데이터 패킷을 수신하게 하고;
    상기 열경화성 3차원 프린터에 대해 이용가능한 하나 이상의 열경화성 재료의 표시를 수신하게 하고;
    재료 속성 데이터세트에 액세스하게 하고-여기서, 상기 재료 속성 데이터세트는 상이한 혼합물 구성 또는 인쇄 구성에 기초하여 발생하는 상이한 재료 속성을 기술함-;
    상기 재료 속성 데이터세트에 기초하여,상기 표면의 상기 원하는 최종 재료 속성을 달성하기 위해 상기 하나 이상의 열경화성 재료에 대한 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 결정하게 하고; 및
    상기 열경화성 3차원 프린터가 상기 표면을 인쇄할 때 상기 하나 이상의 열경화성 재료의 상기 특정 혼합물 구성 또는 인쇄 구성을 구현하도록 하는 커맨드를 생성하게 하는, 컴퓨터 판독 가능 매체.
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