KR101834278B1 - 3ｄ 프린터, 3ｄ 프린터 배열, 및 생성적 제조 방법 - Google Patents

3ｄ 프린터, 3ｄ 프린터 배열, 및 생성적 제조 방법 Download PDF

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Abstract

미립자 축조 재료로 이루어진 층들을 순차적으로 적층하여 형성하고 각 축조 재료 층의 일부 영역을 선택적으로 고화시키는 것에 의해 복수의 층으로 3차원 제품을 생성하도록 구성되는 3D 프린터(100)가 설명된다. 상기 3D 프린터(100)는 3D 프린터에 배치된 제1 축조 공간(B1)에서 하나 이상의 제1의 3차원 제품을 생성함과 동시에 3D 프린터에서 제1 축조 공간으로부터 수평 거리를 두고 인접하도록 배치된 제2 축조 공간(B2)에서 하나 이상의 제2 3차원 제품을 생성하도록 구성된다.

Description

3Ｄ 프린터, 3Ｄ 프린터 배열, 및 생성적 제조 방법{3D PRINTER, 3D PRINTER ARRANGEMENT AND GENERATIVE PRODUCTION METHOD}
본 발명은 3D 프린터, 적어도 하나 이상의 3D 프린터를 가지는 3D 프린터 배열, 및 생성적 제조 방법에 관한 것이다.
다양한 생성적 제조 방법(및 다양한 종류의 3D 프린터)이 이미 알려져 있다.
통상, 몇몇의 생성적 제조 방법은 다음의 같은 단계를 갖는다.
(1) 먼저, 미고화 상태(unsolidified)의 미립자 재료 층을 형성하도록 미립자 재료가 축조 필드의 전체 표면에 걸쳐 도포된다.
(2) 상기 미고화 상태의 미립자 재료가 도포된 층 중 미리 정해진 부분적인 영역이 예를 들어 처리제를 선택적으로 프린팅하거나, 바인더(또는 예로서 레이저 소결)를 선택적으로 프린팅함에 의하여 선택적으로 고화된다.
(3) 상기 (1)과 (2)의 공정이 원하는 제품을 제조하기 위하여 반복된다.
이를 위해, 제품(3D 프린팅 대상물)이 여러 층으로 축조되는 축조 플랫폼이 축조 필드의 전체 표면에 걸쳐 새로운 층이 도포되기 전에 하나의 층 두께마다 하강하게 된다(또는 코팅 장치 및 프린팅 장치가 하나의 층 두께마다 상승하게 된다.).
(4) 최종적으로, 미고화 상태의 미립자 재료에 의하여 헐겁게 둘러싸이며 지지되어 있는 제조된 제품을 취출한다.
이와 같은 3D 프린팅에 의하여 단일 제품 또는 복수의 제품이 제조되는 축조 공간을 소위 축조 박스(또는 작업 박스라고도 함)라 한다. 상기 축조 박스는 상부가 개방되고 수직방향으로 연장된 둘레 벽 구조물(circumferential wall structure)(예를 들어 4개의 수직 측벽을 갖는 구조)를 가지고, 위에서 보았을 때 직사각형 형상을 이룬다. 이러한 축조 박스에 높이 조절 가능한 축조 플랫폼이 수용된다. 이에 상기 축조 플랫폼과 수직의 둘레 벽 구조물 사이의 공간이 축조 공간으로 사용된다. 이 축조 공간의 상부 영역은 예를 들어 축조 필드로 명명된다. 이와 같은 축조 박스의 일례는 DE 10 2009 056 696 A1에 개시되어 있다.
통상, 코팅 장치(또한, "리코터(recoater)" 로 언급됨)를 갖는 코팅 장치 배열(설비)열(coating device arrangement)이 상기한 단계 (1)에서 이용된다. 미립자 축조 재료를 축조 필드에 도포하되, 축조 필드(축조 표면 또는 축조 면적이라고도 함)의 전체 표면에 걸쳐 균일한 층으로 도포하는 다양한 코팅 장치 배열이 3D 프린터에서의 이용을 위해 알려져 있다.
상기 코팅 장치 배열을 위한 한 종류로서 롤러(롤러 코팅 장치의 줄임말)가 이용되는데, 먼저 롤러 앞에 미립자 축조 재료가 낙하 공급되면, 롤러가 축조 필드를 가로지르며 수평 이동됨으로써, 축조 필드상에 미립자 축조 재료가 규일한 층으로 도포된다. 이에 상기 롤러는 구동방향과 반대방향으로 회전을 하게 된다. 그러나 큰 길이를 가지는 코팅 장치 배열은 롤러 코팅 장치를 이용하여 구현하는 것이 어렵다.
또 다른 코팅 장치 배열(소위, "컨테이너 코팅 장치" 예를 들어 "슬롯 코팅 장치"를 갖는 코팅 장치 배열)는 미립자 축조 재료를 수용하는 내부 공간을 가짐과 함께 축조 필드상의 미립자 축조 재료를 배출하기 위한 개구부가 형성된 구조로 구비되어 축조 필드를 가로지르며 변위되는 컨테이너를 갖는 코팅 장치를 사용한다. 상기 코팅 장치는 예를 들어 직사각형의 축조 필드의 폭과 길이를 커버할 수 있도록 연장될 수 있다. 상기 개구부는 길이방향 슬롯으로서 형성된다. 따라서 상기 코팅 장치가 축조 필드를 수평으로 가로지르며 이동되는 동시에 개구부로부터 미립자 축조 재료가 축조 필드 상에 배출됨으로써, 축조 필드의 전체 표면에 걸쳐 미립자 축조 재료가 균일한 층으로 도포된다.
상기 단계 (2)에서, 프린트 헤드를 갖는 프린팅 장치는 예를 들어 이전에 도포된 축조 재료 층의 일부 면적에 소정의 제어 방식으로 처리제를 도포하는데 사용된다. 상기 처리제는 일부 영역에서의 축조 재료 층을 (즉시 및/또는 서서히) 고화시키는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 처리제는 하나의 바인더, 예를 들어 복합 성분 바인더 중 하나의 바인더 성분으로 채택될 수 있다.
선택적으로, 상기한 단계 (2)에서 이전에 도포된 축조 재료층의 일부분을 고화시키기 위하여 축조 재료층의 일부분을 소결 또는 용융시키는 레이저가 사용된다.
본 발명에서의 미립자 축조 재료에 대한 의미는 적어도 한 종류의 미립자 재료(예를 들어, 모래(알), 주물용 모래, 및/또는 금속 분말, 및/또는 합성 재료 분말)를 포함하는 것으로 이해해야 한다. 새로운 모래와 재활용 모래의 혼합물, 또는 미세한 모래와 굵은 모래의 혼합물, 또는 서로 다른 두 종류 모래의 혼합물 등과 같은 다른 종류의 몇몇 미립자 재료가 축조 재료에 포함될 수 있다. 더욱이, 상기 축조 재료는 적어도 하나 이상의 액체 성분, 예를 들어 바인더 성분, 예를 들어 활성제, 및/또는 하나 이상의 고체 및/또는 액체 첨가물을 포함한다. 상기한 축조 재료의 경우 바인더 성분, 푸란 수지(furan resin)와 같은 다른 바인더 성분을 포함하고, 이러한 바인더 성분은 축조 재료 층의 미리 설정된 영역을 고화시키기 위한 것으로서, 프린팅 장치에 의하여 이전에 도포된 축조 재료층 상에 선택적으로 프린팅된다. 제조되는 제품에 따라, 예를 들어 주조 금형 또는 주조 코어에 따라, 상기한 목적을 위해 특정하게 제조되는 축조 재료가 이용될 수 있다. 이러한 점에서 축조 재료 조성은 사용되는 성분들의 수뿐만 아니라 축조 재료(혼합물)에 포함된 성분들의 종류와 비율에 의하여 정해질 수 있다.
2개의 축조 박스를 가지는 3D 프린터는 상기한 문헌으로부터 이미 알려져 있다. 그러나, 3D 프린터는 2개의 축조 박스 중 오직 하나만 수용할 수 있고, 따라서 항상 하나의 축조 작업(할당된 축조 공간에서 하나 또는 그 이상 제품의 생성적 제조)만을 수행할 수 있다. 하지만, 2개의 축조 박스는, 플랜트(plant)나 프린터가 작동 불가 상태이거나 프린터 작업을 수행할 수 없는 동안(예를 들면, 축조 박스를 제거하고 그 안에 들어 있는 부품들(pieces)을 탈거하며 다음의 축조 작업을 위해 축조 박스를 준비하기 위해서 등), 제1 축조 작업과 제2 축조 작업 사이의 시간 주기를 줄일 수 있다.
DE 102009036153 A1은 방사 에너지를 인가하여 분말 축조 재료로 이루어진 3차원적 형상의 제품들을 생성적으로 제조하기 위한 장치를 개시하고 있고, 이 장치는 2개의 축조 공간부(construction space portions)로 분할된 축조 공간을 가지며, 상기 각 축조 공간부에는 스왑 컨테이너(swap container)가 수용되어 있다. 또한, 상기 장치는 양측으로 개방된 포탈(open portal)로서 배치되고, 상기 스왑 컨테이너는 개방된 포탈 양측으로 로딩 및/또는 제거되거나 상기 포탈을 통해 공급될 수 있으며, 상기 스왑 컨테이너는 분말이 층들 위로 코팅될 수 있도록 하면서 하강 가능한 축조 플랫폼을 포함하고 분말 취급 장치, 즉 분말 저장 탱크, 코팅 장치 및 분말 오버플로어 탱크(powder overflow tank)를 포함하는 분말 취급 장치를 추가적으로 구비한 컨테이너형 장치이다.
본 발명의 목적은 생산성을 증대시킬 수 있는 3D 프린터 및 생성적 제조 방법을 제공하고자 함일 수 있다.
본 발명은 청구항 1에 따른 3D 프린터, 적어도 하나 이상의 상기 3D 프린터를 가지는 청구항 15에 따른 3D 프린터 배열, 그리고 청구항 17에 따른 생성적 제조 방법을 제공한다.
예시로서, 본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 제조가 단수의 축조 공간으로 제한되지 않고 필요 시에는 3D 프린터를 이용하여 2개(또는 2개 이상)의 축조 공간에서 동시에 제조가 이루어질 수 있기 때문에, 즉 3D 프린터를 이용하여 2개(또는 2개 이상)의 축조 작업을 동시에 수행할 수 있기 때문에, 3D 프린터의 용량 및 생산성이 증가될 수 있다.
예시로서, 본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 비교적 큰 단수의 축조 공간 하나를 구비하는 대신에, 제1 및 제2 축조 공간으로 분할하는 것은, 예를 들어 적정 비용 및/또는 적정한 복잡성 수준에서, 제조되는 제품의 품질이 적절하게 유지될 수 있도록 한다(즉, 품질이 용량 및 생산성이 증가함에 따라 저하되지 않음). 이점에서 코팅 장치 배열 또는 프린팅 장치가 제품의 품질 저하(예를 들면 배출된 축조 재료를 스트로킹(stroking)하는 코팅 장치 블레이드(coating device blade)와 같은 코팅 장치 부품이 편향된 결과로서) 없이 연속적으로 배치될 수 있는 길이가 실제에 있어서(특히, 적정 비용 및/또는 적정한 복잡성 수준에서) 제한되는 것을 고려하여야 한다. 예시로서, 제1 및 제2 축조 공간으로 분할할 경우 코팅 장치 배열을 분할할 수 있다. 그러나, 하나의 큰 축조 공간을 위해 복수의 코팅 장치를 이용하는 것은 균일한 층(특히 두 코팅 장치 사이에서)으로 도포하는 것이 불가능하거나 매우 어렵다는 문제가 있다.
예시로서, 본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 비교적 큰 단수의 축조 공간을 구비하는 대신에, 제1 및 제2 축조 공간으로의 분할은, 2개의 분리된 축조 공간(예를 들면 2개의 축조 박스에 의해 형성된)이 하나의 큰 축조 공간보다 취급하기가 매우 용이하기 때문에, 용량 및/또는 생산성 측면에서의 증가가 관리성/취급의 측면을 저해하지 않도록 한다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 제1 축조 공간에서 수행되는 제1 축조 작업과 제2 축조 공간에서 수행되는 제2 축조 작업이 코팅 장치 배열 및/또는 프린팅 장치의 스마트(smart)한 배열로 인하여 예를 들면 합리적인 노력 및 비용으로 비교적 빨리 수행될 수 있다.
각각의 축조 작업이 수행되는 개별 축조 공간을 구비한 분리된 2개(또는 2개 이상)의 3D 프린터를 가지는 설비와 비교하여, 본 발명에 따른 2개(또는 2개 이상)의 축조 공간을 가지는 3D 프린터는, 예를 들어 공동/공유 하우징(common/share housing), 공동 프레임 구조물(common frame structure), 공동 제어 또는 공동 제어 캐비넷(common control cabinet), 공동 프린트 헤드, 공동 코팅 장치 피딩(feeding) 장치 등이 이용될 수 있기 때문에(예를 들면 하나 이상 또는 상기한 공동 부품들 모두가 이용될 수 있기 때문에), 즉 두 배(또는 많은 시간)로 구비되어야 하는 복수의 부품들이 절감될 수 있기 때문에, 합리적인 비용 수준에서 생산성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 구현예에 따르면, 3D 프린터는, 예를 들어 모래 입자를 포함하고 있는 것과 같은 미립자 축조 재료의 층들을 형성하고 하나의 층 위에 다른 층을 쌓아가며 각 축조 재료 층의 부분적인 영역을 선택적으로 고형화함으로써, 주형 금형(casting mold)나 주조 코어(foundry core)와 같은 3차원적인 제품을 복수의 층들로 만들어가도록(build up) 구성된다.
이 점에서, 3D 프린터는 3D 프린터에 배치된 제1 축조 공간에서 하나 이상의 제1의 3차원 제품을 만들고, 동시에 3D 프린터에서 제1 축조 공간에 인접하여 그로부터 수평방향으로 떨어진 거리에 위치하도록 배치된 제2 축조 공간에서 제2의 3차원 제품을 만들어가도록 구성된다(예를 들면 형성 및/또는 설계 및/또는 구조화 및/또는 프로그래밍 됨).
즉, 본 발명에 따른 3D 프린터를 이용하여, 다시 말하면 서로 수평 방향의 거리를 두고 배치된 둘 이상의 인접한 축조 공간에서 둘 이상의 축조 작업이 동시에 수행될 수 있다. 이 점에서, 제1 축조 공간(제1 축조 작업을 수행하기 위한 것임)과 제2 축조 공간(제2 축조 작업을 수행하기 위한 것임)의 둘 모두에 의해/둘 모두를 위해(by/for) 하나 이상의 부품(예를 들면 프린트 헤드 및/또는 코팅 장치 피딩 장치 및/또는 하우징 및/또는 플랜트 프레임)이 공동으로 이용되거나 두 축조 공간에 할당될 수 있기 때문에, 3D 프린터는 그 자체가 제1 및 제2 축조 공간에 대하여 공동/공유된 3D 프린터라 할 수 있다.
다시 말하면, 3D 프린터가 적어도 하나 이상의 제1 부품을 가지는 제1 축조 공간에서 제1 레이어(층) 스택(layer stack)을 만드는 동시에 적어도 하나 이상의 부품을 가지는 제2 축조 공간에서 제2 레이어 스택을 만들도록 구성되며, 상기 제1 레이어 스택 및 제2 레이어 스택은 3D 프린터 내에서 서로 분리되어 배치된다.
인접한 두 축조 공간 사이의 수평 거리는, 예로서 1.5m 이하, 예로서 1.4m 이하, 예로서 1.3m 이하, 1.2m 이하, 1.1m 이하, 1.0m 이하, 0.9m 이하, 0.8m 이하, 0.7m 이하, 0.6m 이하, 0.5m 이하, 0.4m 이하, 0.3m 이하, 0.2m 이하가 될 수 있다.
또한, 인접한 두 축조 공간 사이의 수평 거리(distance)는, 그 수평 거리에 의해 형성된 공간에서 3D 프린터의 코팅 장치 배열(상기 코팅 장치 배열의 예는 뒤에서 상세히 설명하기로 함)을 지지(예를 들면 선형 가이딩 구조물(linear guiding structure)에 지지)하기 위하여 고정(예를 들면 선형 가이딩 구조물에 고정)하도록 이용(예로서 추가적으로 이용)될 수 있다. 예를 들면, 코팅 장치 배열의 제1 코팅 장치와 제2 코팅 장치(코팅 장치는 뒤에서 상세히 설명하기로 함) 각각은 두 인접한 축조 공간 사이에서 (예를 들어 추가로) 독립된 선형 가이드/슬라이드(linear guidance/slide) 또는 공동의 선형 가이드/슬라이드에 고정(예를 들어 지지)될 수 있다. 상기 선형 가이딩 구조물 또는 독립된 선형 가이드/슬라이드 또는 공동 선형 가이드/슬라이드는 3D 프린터의 공동 프레임 구조물의 일부에 교대로 고정될 수 있다.
예로서, 3D 프린터는 제1 축조 공간과 제2 축조 공간이 모두 배치되고 인접한 두 축조 공간 사이에서, 즉 수평 거리에 의해 형성된 공간에서 공간 일부와 함께 확장되는 공동 프레임 구조물을 포함할 수 있다. 예로서, 3D 프린터의 부품들은 상기 프레임 구조물의 일부, 예를 들어 상기한 코팅 장치 배열 또는 선형 가이드 구조물의 일부에 고정될 수 있다.
상기 제1 축조 공간 및/또는 제2 축조 공간은, 예로서, 3D 프린터에서 각각 한정된 위치(3D 프린터에 의해 한정된 위치) 및/또는 3D 프린터에서의 미리 정해진 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 구조물(공동 프레임 구조물)은 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 특정화하는데 기여할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터는 수평방향으로 연장되는, 각 축조 공간의 축조 필드를 적어도 일부 이상 둘러싸는, 축조 공간마다 하나 이상의 플랜트 고정 축조 필드 제한부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수평방향으로 연장된 적어도 하나의 플랜트 고정 축조 필드 제한부가 축조 공간마다 구비될 수 있고, 후술하는 장변과 단변 중 어느 하나를 따라 연장될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 3D 프린터는, 예로서, 제1 축조 플랫폼과 제2 축조 플랫폼을 포함할 수 있고, 제1 축조 플랫폼과 제2 축조 플랫폼을 동시에 (예를 들어 수평방향으로 거리를 두고 서로 떨어진 곳에; 또는 예를 들어 접해 있는 방식으로, 그리고 예로서 축조 플랫폼의 하나 또는 둘 모두가 상측에서 볼 때 관련 축조 공간보다 큼) 서로 떨어진(즉, 서로 다른) 각 관련 제1 및 제2 축조 플랫폼 축조 위치에 수용하도록 구성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 축조 플랫폼 축조 위치는, 각 축조 플랫폼이 3D 프린터 내부에 적어도 하나의 제품을 생성하기 위하여 배치되는 위치이면서, 제1 축조 공간이 제1 축조 플랫폼 위에 형성/배치되고 제2 축조 공간이 제2 축조 플랫폼 위에 형성/배치되는 위치이다. 제1 축조 플랫폼과 제2 축조 플랫폼은 각 축조 공간의 범위를 예를 들어 하측 방향으로 정해줄 수 있다. 즉, 각 축조 공간은, 예로서, 해당 축조 플랫폼에 의해 적어도 서로 정의될 수 있다.
이와 관련하여, 각 축조 플랫폼은, 예로서, 플랜트에서 정지되어 있도록, 즉 높이에 대해 선택적으로만 조정 가능하고 그 외에 정지되어 있거나(축조 플랫폼 축조 위치에서), 또는 이동 가능하도록(예를 들어 이동 가능한 축조 박스 내에 수용되어 있거나 레일 시스템에서 이동 가능하게 안내됨에 의해) 구성될 수 있다.
플레이트 형상의 구조물이, 예로서, 축조 플랫폼 상에(또는 축조 공간의 하부 공간에) 배치될 수 있고, 이는 고화되지 않은 미립자 재료로 이루어진 미립자 재료 충전물로부터 제품을 탈거하기 위해 제품이 제조되고 난 후 미립자 재료 충전물 및 제품과 함께 축조 박스로부터 제거되고, 반면 축조 플랫폼은 축조 박스에 남아 있을 수 있다.
제1 및/또는 제2 축조 플랫폼은, 예로서, 해당 축조 박스에 수용될 수 있다. 이는 실제 적합한 것으로 증명되었으며; 또는 그러나, 제품 또는 제품을 포함하고 있는 레이어 스택(layer stack)이, 주위방향으로 구속하지 않는, 축조 플랫폼 위에 생성될 수도 있다.
축조 플랫폼들이 각각의 축조 플랫폼 축조 위치에 있을 때, 축조 플랫폼 사이의 수평 거리는 상기한 축조 공간 사이의 수평 거리와 같을 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 3D 프린터는, 예로서, 제1 축조 박스와 제2 축조 박스를 포함할 수 있고, 제1 축조 박스와 제2 축조 박스를, 예를 들어 수평방향으로 서로 거리를 두고 각 분리된 관련 제1 및 제2 축조 박스 축조 위치에, 각각 e동시에 수용하도록 구성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 축조 박스 축조 위치는 각각 축조 박스에 의해 정의되는 제1 및 제2 축조 공간에서 3D 프린터에 의해 적어도 하나의 제품을 생성하기 위하여 각 축조 박스가 3D 프린터 내부에 배치되는 위치이고, 따라서 하나 이상의 제품이 각각 제1 축조 박스와 제2 축조 박스에서 동시에 복수의 층으로 생성될 수 있다.
다시 말해서, 각 축조 공간은, 예로서, 적어도 관련 축조 박스에 의해 형성(co-formed)될 수 있고, 예로서 적어도 둘레를 두고(circumferentially) 형성될 수 있다. 이러한 점에서, 각 축조 박스는, 예로서, 플랜트에 정지해 있도록 구비되거나 이동 가능하게 구성될 수 있다. 후자의 경우, 각 축조 박스는 각각의 축조 박스 축조 위치에 있을 때 해당 축조 공간을 정의 및 한정하게 된다.
다시 말해서, 3D 프린터는 복수의 축조 박스를, 예를 들어 지정된/미리 정해진 각각의 축조 박스 수용 공간에 동시에 수용할 수 있는 본 구현예에 따른 멀티-박스(multi-box) 3D 프린터로서 구성될 수 있다.
또한, 3D 프린터에서 동시에 수용될 수 있는 축조 박수의 수는 예를 들어 3개나 4개, 5개, 6개, 또는 그보다 많은 축조 박스와 같이 증가될 수 있다. 이는 위에서 설명한 축조 플랫폼에도 동일하게 적용되고, 일반적으로 축조 공간에 동일하게 적용된다.
그리고, 축조 플랫폼 및/또는 축조 박스들은, 예로서, 동일하게 형성될 수 있다.
다양한 구현에 따르면, 제1 축조 박스 및/또는 제2 축조 박스는, 예로서, 수직방향으로 연장되어서 각 축조 박스 내부 공간의 경계를 정하고 있는 둘레 벽 구조물(peripheral wall structure)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 각 축조 박스에 의해 정의 및 한정되는 상기 축조 박스 내부 공간에 수평방향으로 연장된 제1 또는 제2 축조 플랫폼이 구비될 수 있고, 예로서 제1 또는 제2 축조 공간은, 각 축조 박스가 각각의 축조 박스 축조 위치에 있을 때 상측으로 개방되어 있고 3D 프린터에 의해 적어도 하나의 제품이 생성될 수 있는 상기 각 축조 플랫폼 위의 각 축조 박스 내부 공간으로 정의 및 한정될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 제1 축조 플랫폼 및/또는 제2 축조 플랫폼은, 예로서, 각 축조 플랫폼이 제품을 생성하기 위해 예를 들어 각 층 두께만큼 점차 하강될 수 있도록 높이 조정 가능하게 구비될 수 있다. 상기 각 축조 플랫폼은, 예로서, 각 축조 박스에 통합되어 있는, 각 할당된 플랜트-고정 리프트 드라이브(plant-fixed lift drive)에 의해 하강되거나 자체 리프트 드라이브에 의해 하강될 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현예에 따르면, 축조 공정 동안 해당 축조 플랫폼이 점차 하강함에 따라 각 축조 공간은 점차 확장되거나, 제작되는 제품과 함께 "성장(grow)"할 수 있다. 축조 플랫폼의 점차적인 하강은 실제 적합한 것으로 증명되었으며; 또는 그러나, 제품 또는 제품을 포함하고 있는 레이어 스택(layer stack)이, 예를 들어 프린팅 장치와 코팅 장치 배열을 점차 상승시키는 것에 의해 생성될 수도 있다.
제1 및/또는 제2 축조 공간(예를 들어 제1 및/또는 제2 축조 플랫폼 또는 제1 및/또는 제2 축조 박스)는 상측에서 볼 때 2개의 장변과 2개의 단변을 가진다. 예를 들어, 제1 및/또는 제2 축조 공간(예를 들어 제1 및/또는 제2 축조 플랫폼 또는 제1 및/또는 제2 축조 박스)는 상측에서 볼 때 직사각형을 이루도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및/또는 제2 축조 공간(예를 들어 제1 및/또는 제2 축조 플랫폼)의 각 단변은 2m 이하의 치수, 예를 들어 1.8m 이하, 예를 들어 1.6m 이하, 예를 들어 1.5m 이하, 예를 들어 1.4m 이하, 예를 들어 1.3m 이하의 치수를 가질 수 있다. 상기 치수는, 예로서, 0.5m 이상이 될 수 있고, 예를 들어 0.6m 이상, 예를 들어 0.7m 이상, 예를 들어 0.8m 이상, 예를 들어 0.9m 이상, 예를 들어 1.0m 이상이 될 수 있다. 이와 관련하여 하한치와 상한치의 예시적인 값은 임의로 조합될 수 있는데, 예를 들면, 0.5m에서 2m, 0.6m에서 1.6m, 또는 1m에서 1.3m와 같이 정해질 수 있다. 2보다 큰 축조 공간인 경우, 예를 들어 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6의 축조 공간들이 구비되고, 상기 제공되는 데이터는 모든 축조 공간들에 적용할 수 있다.
상기한 제1 및/또는 제2 축조 공간의 구성과 함께, 한편으로 각 축조 공간의 핸들링(handling)은 용이해질 수 있으며, 예를 들면 각 축조 공간 또는 각 축조 박스의 인체공학적인 탈거(ergonomic unpacking)가 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 제품의 신속한 제조가 상기한 구성에 의해 이루어질 수 있고, 특히 코팅 장치 배열이 층을 도포하기 위해 장변에 직각인 방향으로 이동한다면 상대적으로 짧은 거리만 이동하면 된다. 코팅 장치 배열의 속도는 제한 요소일 수 있는데, 예를 들어 프린트 헤드가 이동하는 속도보다 작은 속도가 될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 제1 및 제2 축조 공간(예를 들어 제1 및/또는 제2 축조 플래폼 또는 제1 및/또는 제2 축조 박스)는, 예로서, 각 단변을 따라, 예로서 대략 각 단변 전체를 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 축조 공간(예를 들어 제1 및/또는 제2 축조 플랫폼 또는 제1 및/또는 제2 축조 박스)은 서로에 대하여 대략 전체 4개 단변들이 서로 평행하고 각 2개의 장변(각 축조 공간의 하나씩의 장변)이 서로 연장된 위치(하나의 연장선상에 배치)하는 것과 같은 방식으로 배치될 수 있다.
위에서 이미 제안된 바와 같이, 제1 및/또는 제2 축조 플랫폼 또는 제1 및/또는 제2 축조 박스는, 예로서, 다양한 실시예에 따르면, 각각의 축조 위치와 각 축조 플랫폼 또는 축조 박스가 3D 프린터 외부에 배치되는(그리고 예로서 사용자에 의해 쉽게 접근될 수 있는) 추가적인 위치 사이에서 이동 가능하도록 구비될 수 있다. 이는 예로서 적어도 하나의 제품을 해당 축조 박스로부터 탈거하는 탈거 공정이 용이하게 이루어질 수 있도록 해준다.
상기 각 축조 박스는, 예로서, 각각의 해당 롤러 컨베이어를 통하여 해당 축조 박스 축조 위치로 이동되거나 축조 박스 축조 위치의 외측으로 이동될 수 있다. 각 롤러 컨베이어(또는 축조 박스 피딩 장치)는, 교대로, 제1 및 제2 축조 박스를 상기 추가적인 위치로 이동시킬 수 있는 공동 무인 이송 시스템과 연결될 수 있다.
이동 가능한 축조 박스의 경우, 3D 프린터는, 예로서, 정렬 및/또는 고정 기구에 의해 해당 축조 박스 축조 위치로 각 축조 박스를 정렬 및/또는 고정하도록 구성될 수 있다.
상기 추가적인 위치는, 예로서, 축조 박스 또는 그 안에 들어 있는 제품이 탈거(수동으로 또는 자동화된 방식으로)되는 위치 및/또는 하나 이상의 축조 박스가 적재된 상태로 보관되는 축조 박스 적재(stock) 위치가 될 수 있다.
3D 프린터는, 고화될 축조 재료로 이루어진 각 균일한 축조 재료 층의 형태로 축조 재료를 제1 및 제2 축조 공간에 공급하기 위해, 제1 수평방향을 따라 제1 및 제2 축조 공간을 가로질러서(예를 들면, 제1 및 제2 축조 박스가 각각 해당 축조 위치에 있을 때 제1 및 제2 축조 박스를 가로질러서) 이동할 수 있는 코팅 장치 배열을 포함한다. 상기 코팅 장치 배열은, 예로서, 축조 재료를 제1 및 제2 축조 공간에 평행하게 공급하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 코팅 장치 배열은, 예로서, 양방향성(bidirectional) 코팅 장치 배열, 예를 들면 이동 및 복귀 행정의 과정에서 모두 균일한 축조 재료를 도포할 수 있는 코팅 장치 배열로서 구성될 수 있다.
상기 제1 수평방향은 장변에 직각인 방향 및/또는 단변에 평행한 방향이다. 이에 따라 제품의 신속한 제조가 달성될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 상기 코팅 장치 배열은, 예로서, 제1 축조 공간에 할당된 제1 코팅 장치와, 상기 제1 코팅 장치와 분리되어 있고 제2 축조 공간에 할당된 제2 코팅 장치를 포함할 수 있다. 이러한 점에 있어서, 제1 및 제2 코팅 장치는 각각의 제1 수평방향을 따라, 예를 들면 서로 평행한 제1 수평방향을 따라 각각의 해당 축조 공간에 걸쳐 함께 또는 독립적으로 이동할 수 있다.
이러한 점에 있어서, 제 및 제2 코팅 장치로의 분할 및 구분은 적합한 품질을 갖는 축조 공간에서의 신속한 균일 층 형성, 합리적인 비용 및/또는 적정의 복잡성을 가지는 것 등을 가능하게 한다.
다양한 구현예에 따르면, 제1 및/또는 제2 코팅 장치는, 예로서, 각각 미립자 축조 재료를 수용하기 위한 것이면서 각 축조 공간의 축조 필드(construction field) 위로 미립자 축조 재료를 배출하기 위한 개구부(예를 들어 종방향의 슬롯)로 이어지는 내부 공동(inner cavity)을 제공하는 컨테이너(예를 들어 긴 형상의 컨테이너)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및/또는 제2 코팅 장치는, 따라서, 예로서, "컨테이너 코팅 장치(container coating devices)", 예를 들어 "슬롯 코팅 장치(slot coating device)"로서 구성될 수 있다. 길게 형성된 제1 코팅 장치/컨테이너와 길게 형성된 제2 코팅 장치/컨테이너는 서로 평행하게 배치될 수 있으며, 예로서 서로 연장선상에 배치되거나 종방향으로 연이어 배치될 수 있다.
예로서, 클로징 장치(예를 들면 팽창된 상태에서 개구부를 닫아주는 팽창 가능한 하나 이상의 중공체(hollow bodies) 또는 슬라이딩 기구)가 제1 코팅 장치 및/또는 제2 코팅 장치에 각각 배치될 수 있고, 예를 들어 제어되는 방식으로, 즉 전자 제어 유닛에 의해 미립자 축조 재료를 배출하기 위한 개구부를 선택적으로 닫아주도록 구성된다.
예로서, 스트로킹 부재(stroking member)가 제1 코팅 장치 및/또는 제2 코팅 장치에 각각 부착될 수 있고, 개구부로부터 배출된 미립자 축조 재료를 스트로크(stroke) 해줌으로써 배출된 미립자 재료를 평평하게 만들어주고 및/또는 압축하도록 구성될 수 있다.
예로서, 제1 코팅 장치와 제2 코팅 장치는 서로 고정된 방식으로 연결될 수 있고, 이로써 두 코팅 장치는 제1 축조 공긴 또는 제2 축조 공간을 함께 가로지르면서 이동될 수 있다.
한편, 3D 프린터는 유동 가능한 액상의 처리제 배출을 제어함으로써 각 축조 공간에서 이전에 도포된 축조 재료 층의 일부 영역을 선택적으로 고형화시키기 위해, 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 가로질러 제2 수평방향을 따라 이동 가능한 공동 프린팅 장치를 포함한다. 상기 프린팅 장치는, 예로서, 제1 축조 공간과 제2 축조 공간에 처리제를 연속적으로 공급하도록 구성될 수 있다. 이러한 점에 있어서, 상기 프린팅 장치는, 예로서, 먼저 제1 축조 공간을 완전히 처리하고(예를 들어 상기와 같이 완전히 가로질러 이동하고), 이어서 제2 축조 공간을 완전히 처리할 수 있다. 또는 상기 프린팅 장치는, 예로서, 제1 축조 공간의 일부에 대해 먼저 처리한 후 제2 축조 공간의 일부를 처리하고, 이어 제2 축조 공간의 다른 일부를 처리한 후 제1 축조 공간의 다른 일부를 처리할 수 있다(양방향 처리 공정). 또는 상기 프린팅 장치는, 예로서, 제1 축조 공간의 일부에 대해 먼저 처리한 후 제2 축조 공간의 일부를 처리하고, 이어 제1 축조 공간의 다른 일부를 처리한 후 제2 축조 공간의 다른 일부를 처리할 수 있다(단방향 처리 공정).
상기 처리제는 상기 일부 영역을 선택적으로 고화시키도록 작용하며, 예로서 결합제(binding agent)가 될 수 있고, 그 예로서 다중 성분 바인더(multi-component binder)의 바인더 성분이 될 수 있다.
다시 말해, 제1 및 제2 축조 공간 영역에 대해 공동 또는 동일 프린팅 장치에 의해 작업이 이루어질 수 있고, 예를 들면 공동 또는 동일 프린트 헤드에 의해 작업이 이루어질 수 있다.
공동 프린팅 장치는, 예로서, 선형 가이딩 구조물(linear guiding structure)(예를 들어 연속 선형 가이딩 구조물)을 포함할 수 있고, 상기 선형 가이딩 구조물의 길이는 대략 제1 축조 공간의 길이와 제2 축조 공간의 길이의 합과 같거나 크고 및/또는 상기 선형 가이딩 구조물이 대략 제1 및 제2 축조 공간 전체를 따라(예를 들어 제1 및 제2 축조 공간 위 또는 상기 공간 옆 측방으로), 예로서 각 축조 공간의 종방향으로, 연장될 수 있다. 따라서, 공동 프린트 헤드(아래 참조)는 제1 축조 공간과 제2 축조 공간 모두에 대해 작업을 수행할 수 있다. 상기 선형 가이딩 구조물은, 예로서, 제1 및 제2 축조 공간의 위 또는 옆 측방으로 연장된, 예를 들어 각 축조 공간의 종방향으로, 제1 및 제2 캐리어 구조물(예를 들어 연속 캐리어 구조물)에 고정될 수 있다. 상기 캐리어 구조물은, 예로서, 3D 프린터의 공동 프레임 구조물에 고정될 수 있다.
상기 제2 수평방향은 코팅 장치 배열이 이동할 수 있는 제1 수평방향에 직각인 방향, 및/또는 축조 공간의 단변에 직각인 방향, 및/또는 장변에 평행한 방향이다.
상기 프린팅 장치(예로 그것의 프린트 헤드)는, 예로서, 제2 수평방향 외에 추가적으로 제1 수평방향을 따라 이동될 수 있고, 따라서 프린팅 장치(예로 그것의 프린트 헤드)는 예를 들어 대략 U자 형상으로 구부러진 패턴으로 두 축조 공간을 가로질러 이동될 수 있다. 그러나, 상기 프린팅 장치(예로 그것의 프린트 헤드)가 예로서 전체 축조 공간 폭을 가로질러 연장되거나 전체 축조 공간 폭을 커버하도록 하는 것이 가능하다.
다양한 구현예에 따르면, 공동 프린팅 장치는, 예로서, 하나 이상의 프린팅 노즐을 가지는 공동 프린트 헤드를 포함할 수 있다.
상기 공동 프린트 헤드는, 예로서, 제1 축조 공간과 제2 축조 공간 모두에 대해서 작업을 수행하도록 구성될 수 있으며, 즉 제1 축조 공간과 제2 축조 공간은 같은 프린트 헤드, 예로 같은 프린팅 노즐을 이용하여 선택적으로 프린트 작업이 이루어진다.
상기 공동 프린트 헤드는, 예로서, 프린팅 노즐과 함께 축조 공간의 각 단변의 길이/치수 일부, 예를 들면 대략 절반, 또는 전체에 걸쳐있도록 구비될 수 있다. 즉, 프린트 헤드는 프린팅 노즐에 의해 형성된 처리제 배출 영역을 가질 수 있으며, 상기 처리제 배출 영역의 치수(예를 들면 길이)는 각 단변의 길이/치수의 일부, 예로서 대략 절반, 또는 전체에 해당하는 것이 될 수 있다.
상기 공동 프린트 헤드는, 예로서, 코팅 장치 배열, 그 예로서 제1 코팅 장치와 제2 코팅 장치로부터 떨어진 곳에 수직방향으로 배치될 수 있으며, 분리된 수평면에서 수평으로 이동될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 3D 프린터는, 예로서, 3D 프린터에 통합된 공동 코팅 장치 피딩 유닛을 포함할 수 있으며, 이 공동 코팅 장치 피딩 유닛은, 제1 및 제2 축조 공간 위에 수직방향으로 배치되고, 및/또는 제1 및 제2 코팅 장치 모두에 축조 재료를 공급하며(예를 들면 각 코팅 장치의 상기한 컨테이너 위로 배치되는 각 코팅 장치의 공급 컨테이너), 및/또는 공동 믹싱 유닛(common mixing unit) 예로서 교반기를 가지는 공동 믹싱 컨테이너를 포함하고, 상기 믹싱 컨테이너에서 준비되는 축조 재료는 분기한 피딩 구조물에 의해 각각의 충전 위치(filling position)로 이동된 제1 및 제2 코팅 장치로 공급될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 3D 프린터는, 예로서, 제1 축조 공간과 제2 축조 공간이 함께 배치되는 공동 프레임 구조물, 및/또는 제1 축조 공간과 제2 축조 공간이 함께 배치되는 공동 하우징을 포함할 수 있다. 상기 하우징은, 예로서, 제1 축조 및 제2 축조 공간 모두를 예를 들어 각각 대부분, 예를 들어 각각 전체적으로 커버링(covering)하는 연속 하우징부(continuous housing portion) 또는 벽부(wall portion)를 포함할 수 있다. 상기 공동 프레임 구조물은, 예로서, 연속적으로 또는 연결된 구조로 형성될 수 있다. 상기 공동 프레임 구조물 및/또는 공동 하우징은, 예로서, 제1 축조 공간 및 제2 축조 공간 모두에 적어도 조립식으로 제공거나 상기 두 공간에 의해 이용되거나 상기 두 공간에 할당될 수 있다.
예로서, 3D 프린터는 공동 제어 캐비넷을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 3D 프린터는, 예로서, 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부를 포함할 수 있고, 이 축조 박스 삽입 개구부들은 예로서 3D 프린터의 공동 측면(예를 들어 둘레 측면)에 제공되고 및/또는 3D 프린터의 공동 측면 벽에 형성된다. 상기 3D 프린터 또는 그 하우징은, 예를 들어 앞쪽 및 뒤쪽 벽뿐만 아니라 상기 앞쪽 및 뒤쪽 벽보다 길게 구성된 2개의 측방 쪽 벽들을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부는 상기 두 측방 쪽 벽 중 하나에 구비된다.
다양한 구현예에 따르면, 3D 프린터 배열은, 예로서, 상술한 바와 같이 구성된 (제1 )3D 프린터, 및 축조 박스를 3D 프린터에 자동으로 공급하기 위한 무인 이송 시스템을 포함할 수 있다.
상기 무인 이송 시스템은, 예로서, 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부 쪽에서 3D 프린터 외부로 연장되는 레일 시스템을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 축조 박스의 각 하나가 레일 시스템을 따라 이동될 수 있도록 되어 있다. 상기 무인 이동 시스템은, 예로서, 레일 시스템을 따라 이동할 수 있고 적어도 하나의 축조 박스를 이송할 수 있는 이송 트롤리(transport trolley)를 포함할 수 있다.
상기 무인 이송 시스템은, 예컨대 이송 시스템은, 예로서, 하나 이상의 축조 박스가 이용 가능한 상태로 보관되는 선택적인 축조 박스 적재부(construction box stock), 및/또는 예로서 제품을 추가로 고화시키거나 완전히 경화(hardening)시키기 위한 선택적인 마이크로웨이브 오븐(microwave oven), 및/또는 제품을 포함하고 있는 고화되지 않은 축조 재료의 미립자 재료 충전물로부터 제품이 (예를 들어 자동화된 방식으로) 탈거되어 선택적으로 제품 적재부(component stock)에 적재될 수 있도록 한 선택적인 탈거부를 가지는 3D 프린터 또는 3D 프린터들에 연결될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 3D 프린터 배열은, 예로서, 제1 및 제2 3D 프린터를 포함할 수 있고, 제1의 3D 프린터의 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부와 제2 3D 프린터의 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부가 서로 마주보는 방식으로 상기 제1의 3D 프린터와 제2 3D 프린터가 서로 반대편에 배치될 수 있으며, 이때 무인 이송 시스템, 예컨대 그것의 레일 시스템이 제1의 3D 프린터와 제2 3D 프린터 사이로 연장되고 및/또는 두 프린터 사이로 이동할 수 있도록 되어 있어서, 상기 무인 이송 시스템, 예컨대 그것의 레일 시스템에 의해 각 축조 박스들이 제1의 3D 프린터와 제2 3D 프린터에 적재될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 생성적 제조 방법이 제공될 수 있으며, 이러한 생성적 제조 방법에서는 예로서 주조 금형(casting mold) 또는 주조 코어(foundry core)와 같은 하나 이상의 3차원 제품이, 상술한 바와 같이 구성된 공동 3D 프린터의 제1 축조 공간과 이에 인접한 제2 축조 공간에서, 각 축조 작업을 통해, 예로 모래 입자와 같은 입자들을 포함하고 있는 미립자 축조 재료의 층들을 형성하고 순차적으로 층들을 적층해가면서 각 축조 공간 내 각 축조 재료 층의 일부 영역을 선택적으로 고화시키는 것에 의하여 복수의 층으로 동시적으로 각각 생성된다. 3D 프린터에 대하여 위에서 설명한 바와 같이, 상기 2개의 축조 공간은, 예로서, 서로 수평거리를 두고 배치될 수 있다.
상술한 방법을 이용함에 있어서, 제1 축조 공간에서의 제1 축조 작업과 제2 축조 공간에서의 제2 축조 작업은 공동의 3D 프린터 또는 같은 프린터를 이용하여 동시에, 즉 시간적으로 겹치도록 수행될 수 있다. 제1 축조 작업과 제2 축조 작업은, 예로서, 같은 시간 주기로 이루어지거나 다른 시간대에 이루어질 수 있는데, 이 경우 제2 축조 작업은 두 축조 작업 중 첫 번째 축조 작업이 완료되면 단독으로 실행될 수 있다. 작업이 끝난 축조 작업의 상기한 코팅 장치는 이후 "스위치 오프(switched off)" 될 수 있고, 그 이후에는 상기한 공동 프린팅 장치가 제2 축조 작업 하나에 집중할 수 있다. 또한, 제1 축조 작업에 할당된 축조 박스는 이후 탈거 공정을 위해 이미 제거되어 있을 수 있다. 제1 및 제2 축조 작업은, 예로서, 함께 시작되거나 교대로, 즉 제2 축조 작업이 이미 시작된 제1 축조 작업으로 "전환(switched to)"될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 다음의 사항들이 생성적 제조 방법에 적용될 수 있다.
상기 제1 축조 공간은 제1 축조 플랫폼 위에 배치될 수 있고, 상기 제2 축조 공간은 제2 축조 플랫폼 위에 배치될 수 있으며, 및/또는
상기 제1 축조 공간은 제1 축조 박스에 의해 한정될 수 있고, 상기 제2 축조 공간은 제2 축조 박스에 의해 한정될 수 있으며, 및/또는
상기 제1 및 제2 축조 공간은 상측에서 볼 때 각각 2개의 장변과 2개의 단변을 가질 수 있고, 상기 제1 축조 공간과 제2 축조 공간은, 예로서, 서로 인접한 2개의 단변을 가지도록 배치되며, 및/또는
상기 각 축조 공간에서 분리된 코팅 장치에 의해 작업이 이루어질 수 있고, 이를 위해 각 코팅 장치가 축조 공간의 장변에 대해 예를 들어 직각방향으로 해당 축조 공간을 가로질러서 이동하며, 및/또는
상기 두 축조 공간에서 공동 프린팅 헤드에 의해 작업이 이루어질 수 있고, 이를 위해 공동 프린팅 헤드가 축조 공간의 단변에 대해 예를 들어 직각 방향으로 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 가로질러서 예를 들어 U자 형상으로 구부러진 패턴을 따라 이동하며, 및/또는
상기 공동 프린팅 헤드는 제1 수평면상에서 이동될 수 있고, 상기 두 코팅 장치는 제1 수평면으로부터 수직방향으로 거리를 두고 배치됨과 더불어 예를 들어 제1 수평면 아래에 위치되는 제2 수평면에서 이동될 수 있으며, 및/또는
상기 프린팅 헤드는 각 코팅 장치보다 빠른 속도로 이동될 수 있으며(예로서, 프린터가 코팅 장치보다 3 이상 더 빠른 팩터(factor)에 따라 이동될 수 있음; 예로서, 프린터는 약 1 m/s의 속도로 이동될 수 있는 반면 코팅 장치가 약 0.2 m/s의 속도로 이동됨), 및/또는
상기 제1 축조 공간과 제2 축조 공간은 공동 하우징 내에 조성될 수 있으며, 및/또는
상기 제1 축조 공간과 제2 축조 공간은 공동 프레임 구조물에 배치될 수 있으며, 및/또는
상기 제1 코팅 장치와 제2 코팅 장치는 공동 코팅 장치 피딩 유닛에 의해 축조 재료가 채워질 수 있다.
본 발명에 따르면, 제조가 단수의 축조 공간으로 제한되지 않고 필요 시에는 3D 프린터를 이용하여 2개(또는 2개 이상)의 축조 공간에서 동시에 제조가 이루어질 수 있기 때문에, 즉 3D 프린터를 이용하여 2개(또는 2개 이상)의 축조 작업을 동시에 수행할 수 있기 때문에, 3D 프린터의 용량 및 생산성이 증가될 수 있다.
또한, 비교적 큰 단수의 축조 공간 하나를 구비하는 대신, 제1 및 제2 축조 공간으로 분할함으로써, 합리적인 비용 및/또는 적정한 복잡성 수준에서 제품의 품질이 적절하게 유지될 수 있다.
또한, 제1 축조 공간에서 수행되는 제1 축조 작업과 제2 축조 공간에서 수행되는 제2 축조 작업이 코팅 장치 배열 및/또는 프린팅 장치의 스마트(smart)한 배열로 인하여 합리적인 노력 및 비용으로 비교적 빨리 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 3D 프린터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2 구현예에 따른 3D 프린터의 사시도로서, 하우징과 코팅 장치 피딩 유닛과 같은 3D 프린터의 일부 구성요소에 대해서는 도시를 생략하였다.
도 3은 도 2의 3D 프린터를 도시한 사시도로서, 하우징의 주요 부분이 도시되어 있으며, 이에 더하여 코팅 장치 피딩 유닛의 일부가 예시되어 있다.
도 4에서 도 14는 도 2 및 3에 도시된 3D 프린터의 사시도로서, 3D 프린터를 이용하여 제품을 제조하는 상태가 예시되어 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 구현에 따른 3D 프린터 배열을 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 3D 프린터에서 이용될 수 있는 코팅 장치 배열의 구성을 보여주고 있다.
도 18은 도 17에 따른 코팅 장치 배열에서 이용될 수 있는 코팅 장치의 단면 형태를 보여주고 있다.
이하에서, 첨부도면을 참조로 본 발명의 바람직한 구현예를 상세하게 설명하기로 하며, 사용 용어 중 "상부(up)", "하부(down)", "앞쪽(front)", "뒤쪽(rear)" 등이 도면에 도시된 방위에 맞게 사용된다. 각 구현예에서의 구성요소들은 서로 다른 방위에 위치함에 따라, 각기 다른 방향으로 지시하는 용어들은 설명에 도움을 주기 위한 것이며 어떤 식으로든 제한되지 않는다.
본 발명의 보호 범위를 벗어남 없이 구조적이거나 논리적인 변경이 이루어질 수 있고, 또 다른 구현예들이 적용될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 여기에 설명된 다양한 모범적 구현예에 따른 특징들은 달리 명시되지 않은 한 서로 결합될 수 있다. 따라서 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미에서 이해되어야 하며, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의되어야 한다.
또한, 상세한 설명에서 사용되는 용어 중, "연결되고(connected)", "부착되고(attached)", "결합되고(coupled)" 등의 용어들이 직접 및 간접적인 연결, 직접 또는 간접적인 부착, 직접 또는 간접적인 결합 등을 설명하기 위하여 사용될 수 있다.
각 도면에서, 동일한 구성요소는 동일한 도면부호로 지시된다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 3D 프린터(100)를 도시한 사시도이다.
도시된 3D 프린터(100)는, 예컨대 모래 입자를 포함하고 있는 것과 같은 미립자 축조 재료의 층들을 하나의 층 위에 다른 층을 쌓아가면서 형성하고 각 축조 재료 층의 부분적인 영역을 선택적으로 고형화함으로써, 주형 금형(casting mold)나 주조 코어(foundry core)와 같은 3차원적인 제품을 복수의 층에서 만들어가도록(build up) 구성된다.
상기 3D 프린터(100)는 3D 프린터에 배치된 제1 축조 공간(B1)에서 하나 이상의 제1의 3차원 제품을 만들고, 동시에 3D 프린터에서 상기 제1 축조 공간에 인접하여 그로부터 수평방향으로 떨어진 거리에 위치하도록 배치된 제2 축조 공간(B2)에서 하나 이상의 제2의 3차원 제품을 만들어가도록 구성된다
도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 축조 박스와 제2 축조 박스는 이동 가능한(mobile) 축조 박스로서 형성될 수 있고, 각 축조 작업 이후 제품을 취출하기 위해 3D 프린터(100)로부터 제거될 수 있도록 되어 있다.
도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)를 서로 떨어져 있는 각각의 관련된 제1 축조 박스 축조 위치와 제2 축조 박스 축조 위치에 동시적으로 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 각 축조 박스 축조 위치에서, 각 축조 박스가 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 각각 정의 및 한정한다.
결국, 3D 프린터(100)을 이용하여, 제1 레이어 스택(first layer stack)은 제1 축조 박스(10) 내에 만들어질 수 있고, 동시에 제2 레이어 스택(second layer stack)은 제2 축조 박스(20) 내에 만들어질 수 있으며, 여기서 각 레이어 스택은 고화되지 않은 미립자 재료에 넣어진 하나 이상의 성분을 포함한다(적어도 일부분에서).
도시된 바와 같이, 제1 축조 박스(10) 및/또는 제2 축조 박스(20)는, 예로서, 각각, 수직방향으로 연장되어 있는 둘레 벽 구조물(peripheral wall structure)(12,22)을 포함할 수 있고, 이러한 둘레 벽 구조물에 의해 각 축조 박스의 내부 공간의 경계가 정해지게 된다. 여기서, 예에 따르면, 각각의 수직 둘레 벽 구조물은 위에서 보았을 때 2개의 긴 변과 2개의 짧은 변을 가지는 직사각형의 형상을 가질 수 있다.
도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 축조 플랫폼(construction platform)은, 예로서, 수평방향으로 연장되어서 각 축조 박스 내부 공간에 수용되어 있을 수 있다. 이러한 점에서 제2 축조 박스(20)의 축조 플랫폼(24)이 도 1에 도시되어 있고, 반면 제1 축조 박스(10)의 축조 플랫폼은 아래로 이동한 상태로 있다.
여기서, 제1 및 제2 축조 공간(B1,B2)은, 각각, 각 축조 플랫폼 위에서 각 축조 박스 내부 공간에 의해 정의 및 한정되고 있으며, 축조 박스가 각기 관련된 축조 박스 축조 위치에 있을 때, 상방으로 개방되어 있으면서, 적어도 하나 이상의 제품이 3D 프린터에 의해 만들어질 수 있는 공간으로 되어 있다.
상기 제1 축조 플랫폼 및/또는 상기 제2 축조 플랫폼(24)은, 예로서, 높이 조정이 가능하도록 되어 있고, 따라서 각 축조 플랫폼이 제품을 축조하기 위하여 예로서 적층방향(layerwise)으로 하강될 수 있다. 따라서, 상기 축조 공간(B1,B2)은 각 축조 작업 동안에 점차 증가될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 축조 공간(B1) 및/또는 상기 제2 축조 공간(B2)은, 예로서, 위에서 보았을 때 2개의 장변과 2개의 단변을 가지는 평면 형상을 가진다. 여기서, 각 단변은, 예로서, 1.8m의 치수를 가질 수 있고, 이는 상기 각 축조 박스(10,12)의 두 장변을 따라 구동/이동(running/walking)함에 의해 제품의 인체공학적인 취출을 가능하게 한다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 축조 공간(B1) 및 제2 축조 공간(B2)는, 예로서, 각 단변을 따라서, 예로서 실질적으로는 각 단변의 전체 구간을 따라서 서로 인접해 있을 수 있다. 즉, 2개의 축조 공간(B1,B2)이 2개의 단변들과 서로 반대 편에 있을 수 있고, 반면 각기 두 장변은 서로 연장된 위치(하나의 연장선상에 배치)에 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 고형화될 축조 재료의 각 균일한 축조 재료 층을 형성하도록 제1 및 제2 축조 공간에 축조 재료를 공급하기 위하여, 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)을 제1 수평방향(H1)으로 가로질러 이동할 수 있는 코팅 장치 배열(30)을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 여기서 제1 수평방향(H1)은, 예로서, 장변과 직각을 이루는 방향 및/또는 단변과 평행한 방향이 될 수 있다.
상기 코팅 장치 배열(30)은, 예로서, 제1 축조 공간(B1)에 배치되는 제1 코팅 장치(32)와, 그로부터 분리된 상태로 제2 축조 공간(B2)에 배치되는 제2 코팅 장치를 포함할 수 있다.
상기 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)는, 예로서, 견고하게 연결될 수 있고, 이로써 두 코팅 장치들이 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 가로질러 함께 이동될 수 있다.
상기한 예에서 코팅 장치 배열(30)은 도 17을 참조로 뒤에서 설명될 것이며, 코팅 장치(32,34)의 예에 대해서는 도 18을 참조하여 뒤에서 설명될 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 유동 가능한 액상 처리제(flowable treatment agent), 예로서 결합제(binding agent)를 배출 제어하여 각 축조 공간에서 이전에 도포된 측조 재료 층의 일부 면적을 선택적으로 고화시키기 위하여, 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)을 가로질러 제2 수평방향(H2)으로 이동할 수 있는 공동(common) 프린팅 장치(50)를 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제2 수평방향은, 예로서, 제1 수평방향(H1)과 직각을 이루는 방향 및/또는 축조 공간의 단변에 대해 직각을 이루는 방향일 수 있다.
상기 공동 프린팅 장치(50)은, 예로서, 하나 이상의 프린팅 노즐을 가지는 공동 프린트 헤드(52)를 포함할 수 있다. 상기 프린트 헤드(52)는 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2) 모두에 처리제를 공급할 수 있다. 즉, 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)이 프린트 헤드(52)와 하나 이상의 노즐을 공유하는 것이다.
도시된 바와 같이, 프린팅 장치(50)는, 예로서, 두 축조 공간(B1,B2)을 따라서, 사실상 전체를 따라서(예를 들어 축조 공간 위의 수직으로) 각 축조 공간의 길이방향으로 연장되는 가이딩 구조물(guiding structure)(54)를 포함할 수 있으며, 이 가이딩 구조물을 따라 프린트 헤드(52)가 제2 수평방향(H2)으로 이동 가능하도록 되어 있다.
상기 프린트 헤드(52)는, 도시된 바와 같이, 예로서, 축조 공간의 각 단변측 길이/치수(length/dimension)의 실질적으로 절반 정도의 부분에 상응하여 길게 형성된 연장부로서, 프린팅 노즐에 의해 형성되는 처리제 배출부를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 프린팅 장치(50)는, 예로서, 제2 가이딩 구조물(56)을 포함할 수 있고, 이러한 제2 가이딩 구조물은, 프린트 헤드와 함께 제1 가이딩 구조물(54)을 따라 이동 가능하도록 되어 있으면서 프린트 헤드(52)를 제1 수평방향(H1)을 따라 이동할 수 있게 안내하는바, 따라서 프린트 헤드(52)는 두 축조 공간(B1,B2)을 지나고 가로질러서(over/across), 예로서 대략 U자 형상으로 구부러진 패턴을 따라 이동 가능하게 되어 있다.
수직방향으로, 프린터 헤드(52)는, 예로서, 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)로부터 떨어진 곳에 배치될 수 있으며, 결국 분리된 수평면에서, 예를 들어 코팅 장치 위에서, 수평으로 이동될 수 있게 되어 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 제1 축조 박스(10)에 의해 형성된 제1 축조 공간(B1)과, 제2 축조 박스(20)에 의해 형성된 제2 축조 공간(B2) 모두에 배치되는 공동 프레임 구조물(common frame structure)(70)을 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 제1 축조 박스(10)에 의해 형성된 제1 축조 공간(B1)과, 제2 축조 박스(20)에 의해 형성된 제2 축조 공간(B2) 모두를 제공하는 공동 하우징(common housing)(80)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 공동 하우징은, 예로서, 제1 축조 공간과 제2 축조 공간 모두의 적어도 일부를 덮는 연속적인 하우징부(housing portion) 또는 벽부(wall portion)를 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는 예를 들어 제1 축조 박스 삽입 개구부(construction box insert opening)(82)와 제2 축조 박스 삽입 개구부(84)를 포함할 수 있으며, 이들 개구부는 예를 들어 3D 프린터(100)의 공동 측면부에 구비될 수 있고, 이들 개구부에 의해 제1 축조 박스(10) 및 제2 축조 박스(20)가 3D 프린터 내 각각의 축조 박스 축조 위치로 각각 이동될 수 있게 되어 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 공동 제어 판넬(common control panel)을 포함하는 공동 제어 캐비넷(common control cabinet)(76) 및 공동 오퍼레이팅 스테이션(common operation station)(78)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 제2 구현예에 따른 3D 프린터를 도시한 사시도로서, 하우징과 코팅 장치 피딩 유닛과 같은 3D 프린터의 일부 구성요소에 대해서는 도 2에서 도시를 생략하였다. 또한, 도 3에서는 예를 들어 제1 축조 플랫폼을 보이기 위해 앞쪽 좌측에서 3D 프린터의 일부가 절단 제거된 상태로 도시되었다.
제1 구현예의 3D 프린터의 것과 유사하거나 동일한 특징에 대해서는 이하에서 부분적으로 설명을 생략하기로 한다.
제2 구현예에 따른 3D 프린터(100)는 예로서 모래 입자를 포함하고 있는 것과 같은 미립자 축조 재료의 층들을 하나의 층 위에 다른 층을 쌓아가면서 형성하고 예로서 선택적인 처리제 프린팅 방법을 이용하여 각 축조 재료 층의 부분적인 영역을 선택적으로 고형화함으로써, 주형 금형(casting mold)나 주조 코어(foundry core)와 같은 3차원적인 제품을 복수의 층으로 만들어가도록(build up) 구성된다.
3D 프린터(100)는 3D 프린터에 배치된 제1 축조 공간(B1)에서 하나 이상의 제1의 3차원 제품을 만드는 동시에 3D 프린터에서 제1 축조 공간으로부터 수평 거리를 두고 인접하도록 배치되는 제2 축조 공간(B2)에서 하나 이상의 제2 3차원 제품을 만들도록 구성된다.
제1 구현예에서와 같이, 마찬가지로 제2 구현예에 따른 3D 프린터(100)는, 예로서, 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 축조 박스와 제2 축조 박스는 그 예로서 역시 이동 가능한(mobile) 축조 박스로서 구성될 수 있고, 각 축조 작업이 완료되면 제품을 취출하기 위해 3D 프린터(100)로부터 제거될 수 있도록 되어 있다. 이때, 3D 프린터(100)는, 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)를 서로 떨어져 있는 각각의 관련된 제1 축조 박스 축조 위치와 제2 축조 박스 축조 위치에 동시적으로 수용하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 축조 박스(10) 및/또는 제2 축조 박스(20)는, 예로서, 각각, 수직방향으로 연장되어 있는 둘레 벽 구조물(peripheral wall structure)(12,22)을 포함할 수 있고, 이러한 둘레 벽 구조물에 의해 각 축조 박스의 내부 공간의 경계가 정해지게 된다. 여기서, 각 수직의 둘레 벽 구조물은 예로서 위에서 보았을 때 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각, 수평방향으로 연장되는 제1 축조 플랫폼(14) 및 제2 축조 플랫폼(24)은, 예로서, 각 축조 박스 내부 공간에 수용될 수 있다. 제1 축조 플랫폼(12) 및/또는 제2 축조 플랫폼(24)은, 예로서, 높이 조정이 가능하도록 되어 있고, 따라서 각 축조 플랫폼이 제품을 축조하기 위하여 예로서 적층방향(layerwise)으로 하강될 수 있다. 연결에 있어서, 도면부호 18은 제1 축조 박스(10)를 위한 정치형(stationary) 플랜트-고정 리프트 드라이브(plant-fix lift drive)를 나타낸다. 그러나, 축조 박스에 통합된 리프트 드라이브 또한 이용될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 축조 공간(B1,B2)은, 각각, 축조 박스가 각기 관련된 축조 박스 축조 위치에 있을 때, 상방으로 개방되어 있으면서, 적어도 하나 이상의 제품이 3D 프린터에 의해 만들어질 수 있는 각각의 측조 플랫폼 위에서 각 축조 박스에 의해 정의 및 한정된다.(도 4 참조).
도시된 바와 같이, 제1 축조 공간(B1) 및/또는 제2 축조 공간(B2)은, 예로서, 위에서 보았을 때, 2개의 장변과 2개의 단변을 가질 수 있다. 제1 구현예에서와 마찬가지로, 각 단변은, 예로서, 1.8m 이하의 치수를 가질 수 있다. 또한, 제1 구현예에서와 마찬가지로, 두 축조 공간은 두 단변을 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
그리고, 도 2 및 도 3에는 각각 선택적인 축조 박스 피딩(feeding) 장치(16)가 도시되어 있으며, 이 축조 박스 피딩 장치에 의해 3D 프린터 내에서 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)가 각각의 축조 박스 축조 위치로 이동될 수 있게 되어 있다. 도시된 바와 같이, 각 축조 박스 피딩 장치는, 예로서, 롤러 컨베이어로서 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 서로 평행한, 고형화될 축조 재료의 각 균일한 축조 재료 층을 형성하도록 제1 및 제2 축조 공간에 축조 재료를 공급하기 위하여, 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)을 제1 수평방향(H1)으로 가로질러 이동할 수 있는 코팅 장치 배열(30)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 여기서 제1 수평방향(H1)은, 예로서, 장변과 직각을 이루는 방향 및/또는 단변과 평행한 방향이 될 수 있다. 상기 코팅 장치 배열(30)은, 예로서, 제1 축조 공간(B1)에 할당된 제1 코팅 장치(32)와, 제2 축조 공간(B2)에 할당된 별도의 제2 코팅 장치(34)를 포함할 수 있다. 이러한 예에서 코팅 장치 배열(30)에 대해서는 도 17을 참조하여 후술하기로 하며, 코팅 장치(32,34)에 대해서는 도 18을 참조하여 후술하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 3D 프린터는, 예로서, 제1 코팅 장치(32)의 길이방향 단부(여기서는 좌측 단부)가 선형적으로 이동될 수 있도록 안내되는 선형 가이딩 구조물(linear guiding structure)(33)을 포함할 수 있다. 또 하나의 선형 가이딩 구조물이, 예로서, 제2 코팅 장치(34)의 길이방향 단부(여기서는 우측 단부)에 구비될 수 있다. 그리고 또 다른 하나의 선형 가이딩 구조물이, 예로서, 두 코팅 장치(32,34) 사이에 구비될 수 있다. 각 선형 가이딩 구조물은, 예로서, 공동 프레임 구조물(70)의 위에/그것에 의해(on/by) 지지될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 3D 프린터(100)는, 예로서, 유동 가능한 액상의 처리제 배출 제어를 통해 각 축조 공간에서 이전에 도포된 축조 재료 층의 일부 면적을 선택적으로 고형화시키기 위해, (예컨대 연속적으로) 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)을 가로질러 제2 수평방향(H2)으로 이동 가능한 공동 프린팅 장치(50)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 수평방향은, 예로서, 제1 수평방향(H1)에 직각인 방향일 수 있다. 서로 직각인 제1 수평방향과 제2 수평방향의 방위(orientation)가 실제로 그 가치를 입증하였다 하더라도, 예로서, 각각 두 축조 공간의 길이방향으로, 즉 방향 H2를 따라서, 같은 수평방향을 따라 코팅과 프린팅이 일반적으로 모두 가능하다.
상기 공동 프린팅 장치(50)은, 예로서, 하나 이상의 프린팅 노즐을 가지는 공동 프린트 헤드(52), 및/또는 프린트 헤드(52)가 이동될 수 있는 가이딩 구조물(54)(예를 들어 선형 가이딩 구조물)을 포함할 수 있다. 상기 가이딩 구조물(54)은, 예로서, 두 축조 공간(B1,B2)을 따라서, 사실상 전체를 따라서 각 축조 공간의 길이방향으로 연장될 수 있고, 이로써 상기 프린트 헤드는 제2 수평방향(H2)으로 이동될 수 있게 되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는, 예로서, 제1 가이딩 구조물(54)이 고정되고 그 자체가 3D 프린터의 프레임 구조물(70)에 고정되는 캐리어 구조물(carrier structure)(58)(예로서 길게 연장되고 연속된 캐리어 구조물)을 포함할 수 있다.
상기 프린트 헤드(52)는 예시된 바와 같이 축조 공간의 각 단변측 길이/치수(length/dimension)의 실질적으로 절반 정도의 부분에 상응하여 길게 형성된 연장부로서, 프린팅 노즐에 의해 형성되는 처리제 배출부를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 프린팅 장치(50)는, 예로서, 제2 가이딩 구조물(56)을 포함할 수 있고, 이러한 제2 가이딩 구조물은, 프린트 헤드와 함께 제1 가이딩 구조물(54)을 따라 이동 가능하도록 되어 있으면서 프린트 헤드(52)를 제1 수평방향(H1)을 따라 이동할 수 있게 안내하는바, 따라서 프린트 헤드(52)는 두 축조 공간(B1,B2)을 가로질러서 예로서 대략 U자 형상으로 구부러진 패턴을 따라 이동 가능하게 되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)는 예를 들어 통합된 공동 코팅 장치 피딩 유닛(60)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 코팅 장치 피딩 유닛(60)은, 예로서, 제1 및 제2 코팅 장치(32,34) 위에 수직 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 코팅 장치(32,34) 모두 코팅 장치 피딩 유닛(60)을 이용하여 축조 재료를 공급받을 수 있다. 예를 들어, 코팅 장치 피딩 유닛(60)은 예로서 교반기를 가지는 공동 믹싱 컨테이너를 가지는 공동 믹싱 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 코팅 장치(32,34)가 각 충진 위치로 이동되면, 상기 믹싱 컨테이너에서 준비된 축조 재료는 분기된 피딩 구조물에 의해 제1 및 제2 코팅 장치(32,34)로 공급될 수 있다. 이를 위해, 각 코팅 장치는, 예로서, 축조 재료 공급 호퍼를 포함할 수 있으며, 상기 축조 재료 공급 호퍼는, 예로서, 단면 형상이 깔때기 형상을 가지는 것이 될 수 있다. 제1 코팅 장치(32)를 위해, 도 2는 코팅 장치의 우측 부분 위에 위치한 축조 재료 공급 호퍼를 보여주고 있으며, 그 외에는 코팅 장치가 상측 방향으로 폐쇄되어 있다. 또한, 제2 코팅 장치(34)는, 예로서, 제1 코팅 장치(32)를 향해 있는 길이방향 단부에 위치한 유사한(analogous) 축조 재료 공급 호퍼를 구비할 수 있다. 도 3에 예시된 코팅 장치 피딩 유닛(60)의 시각적으로 보이는 부분은 제1 및 제2 저장 컨테이너를 포함할 수 있고, 상기 믹싱 컨테이너가 제1 및 제2 저장 컨테이너로부터 각 축조 재료 성분(예를 들면 미립자 재료)을 공급받을 수 있다. 그리고, 하나 이상의 액체 공급 라인이 상기 믹싱 컨테이너로 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 14는 도 2 및 3의 3D 프린터(100)를 도시한 사시도로서, 이를 참조로 3D 프린터(100)를 이용한 제품 제조 공정 및 방법을 본 발명의 예시적인 구현예에 따라 설명하기로 한다. 공정의 보다 바람직한 도시를 위해 3D 프린터의 일부는 도면에서 절단 제거하였다(앞쪽 좌측에서 선택된 시야에 따라).
3D 프린터(100)는 생성적 제조 공정(generative manufacturing process)을 수행하며, 예컨대 모래 입자를 포함하고 있는 것과 같은 미립자 축조 재료의 층들을 형성하고 하나의 층 위에 다른 층을 쌓아가며 각 축조 공간의 각 축조 재료 층의 일부 영역을 선택적으로 고형화함으로써, 예컨대 주조 금형 또는 주조 코어와 같은 하나 이상의 3차원적인 제품이, 공동 3D 프린터(100)의 제1 축조 공간(B1), 및 제1 축조 공간과 인접하여 수평방향 거리를 두고 배치되는 제2 축조 공간(B2)에서 동시에 이루어지는 각 축조 작업을 통하여 층층이 축조된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 생성적 제조 방법에서 다음의 사항들이 적용될 수 있다.
제1 축조 공간(B1)은 제1 축조 플랫폼(14) 위에 배치될 수 있고, 제2 축조 공간(B2)은 제2 축조 플랫폼(24) 위에 배치될 수 있음, 및/또는
제1 축조 공간(B1)은 제1 축조 박스(10)에 의해 정의 및 한정될 수 있고, 제2 축조 공간(B2)은 제2 축조 박스(20)에 의해 정의 및 한정될 수 있음, 및/또는
제1 및 제2 축조 공간(B1,B2)은 상측에서 볼 때 각각 2개의 장변과 2개의 단변을 가질 수 있음, 및/또는
각 축조 공간에서 분리된 코팅 장치(32,34)(도 5 참조)에 의해 작업이 이루어질 수 있고, 이를 위해 각 코팅 장치가 일례로 축조 공간 장변측의 직각방향으로 관련 축조 공간을 가로질러서 이동함, 및/또는
두 축조 공간에서 공동 프린트 헤드(52)에 의해 작업이 이루어질 수 있고, 이를 위해 공동 프린트 헤드가 일례로 축조 공간 단변측의 직각 방향으로 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 가로질러서 일례로 U자 형상의 구부러진 패턴을 따라 이동함, 및/또는
제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)은 공동 하우징(80) 내에 조성될 수 있음, 및/또는
제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)은 공동 프레임 구조물(70)에 배치될 수 있음, 및/또는
제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)는 공동 코팅 장치 피딩 유닛(60)에 의해 축조 재료가 채워질 수 있음.
또한, 공동 프린트 헤드(52)는, 예로서, 제1 수평면상에서 이동될 수 있고, 반면 2개의 코팅 장치(32,34)는 제1 수평면으로부터 수직방향으로 거리를 두고 배치됨과 더불어 일례로 제1 수평면 아래에 위치되는 제2 수평면에서 이동될 수 있다.
예를 들어, 프린트 헤드(52)는 각 코팅 장치(32,34)보다 큰 속도로 이동될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 생성적 제조 공정에서, 2개의 축조 박스(10,20)가 각각의 관련된 축조 위치에 있게 될 때, 2개의 축조 플랫폼(14,24)은 도 3에 도시된 위치로부터 하나의 층 두께만큼 하강될 수 있다. 프린트 헤드(52)는 도 4에서 우측 앞쪽에 배치되고, 코팅 장치 배열(30)은 뒤쪽에 배치되고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 코팅 장치(32)를 이용하여 제1 축조 플랫폼(14)상에 제1 축조 재료 층을 형성하기 위해, 그리고 제2 코팅 장치(34)를 이용하여 제2 축조 플랫폼(24)상에 제2 축조 재료 층을 형성하기 위해, 코팅 장치 배열(30)은 수평방향(H1)을 따라 전방으로 이동될 수 있다. 이때, 각 층의 두께는 다른 요소들에 관계하여 크기 면에서 증가되는 것이라 할 수 있다. 이때, 상기 프린트는 아직 앞쪽 우측에 위치된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제2 축조 재료 층의 앞쪽 일부 영역(예를 들면, 앞쪽 절반)과 제1 축조 재료 층의 앞쪽 일부 영역(예를 들면, 앞쪽 절반)에 대하여 처리제를 교대로 선택적으로 공급하거나 프린트하기 위해, 프린트 헤드(52)는 수평방향(H2)을 따라 좌측 앞쪽으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 코팅 장치 배열(30)은 도 5에 도시된 위치를 유지하게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 축조 재료 층의 뒤쪽 일부 영역의 선택적인 프린팅을 위해 프린트 헤드(52)가 정렬될 수 있도록 프린트 헤드(52)는 수평방향(H1)을 따라 뒤쪽 좌측으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 코팅 장치 배열(30)은 도 5 및 6에 도시된 위치를 유지하게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 축조 재료 층의 뒤쪽 일부 영역(예를 들면, 뒤쪽 절반)과 제2 축조 재료 층의 뒤쪽 일부 영역(예를 들면, 뒤쪽 절반)에 대하여 처리제를 교대로 선택적으로 공급하거나 프린트하기 위해, 프린트 헤드(52)는 수평방향(H2)을 따라 뒤쪽 우측으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 코팅 장치 배열(30)은 여전히 도 5 내지 도 7에 도시된 위치를 유지하게 된다.
결국, 축조 재료 층은 각 축조 공간에서 전체 표면에 걸쳐 배치되어 처리제에 의해 선택적으로 처리되고, 이때 처리제는 선택적으로 프린트된 영역의 미립자 재료를 (즉시 및/또는 후속으로) 고화시키는데 작용하게 된다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 이어서 2개의 축조 플랫폼(14,24)이 다른 하나의 층 두께만큼 하강될 수 있다. 이때, 코팅 장치 배열(30)은 여전히 앞쪽의 위치를 유지한다. 또한, 프린트 헤드(52)는 뒤쪽 우측에서 우측 앞쪽으로 이동되어 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 이후 코팅 장치 배열(30)은 뒤쪽으로 H1의 수평방향을 따라 이동되면서, 제1 코팅 장치(32)를 이용하여 제1 축조 플랫폼(14) 위에 또 하나의 제1 축조 재료 층을 적층시킬 수 있고, 이와 함께 제2 코팅 장치(34)를 이용하여 제2 축조 플랫폼(24) 위에 또 하나의 제2 축조 재료 층을 적층시킬 수 있다. 따라서, 코팅 장치 배열(30)은 예로서 양방향성(bidirectional) 코팅 장치 배열로서 구성될 수 있다. 상기 프린트 헤드(52)는 아직 앞쪽 우측에 배치된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 이후 프린트 헤드(52)는 앞쪽 좌측으로 H2의 수평방향을 따라 이동되면서, 상기 또 하나의 제2 축조 재료 층의 앞쪽 일부 영역(예를 들면, 앞쪽 절반)과 상기 또 하나의 제1 축조 재료 층의 앞쪽 일부 영역(예를 들면, 앞쪽 절반)에 교대로 처리제를 선택적으로 공급하거나 프린트할 수 있다. 이때, 코팅 장치 배열(30)은 뒤쪽 위치를 유지한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 이후 프린트 헤드(52)가 H1의 수평방향을 따라 뒤쪽 좌측으로 이동될 수 있고, 이로써 상기 각 또 하나의 축조 재료 층의 뒤쪽 일부 영역의 선택적인 프린팅을 위해 프린트 헤드(52)를 정렬시킬 수 있다. 이때, 상기 코팅 장치 배열(30)은 뒤쪽 위치를 유지한다. 도 12에서 도면부호 59는 축조 작업 이전 및/또는 축조 작업 이후 및/또는 축조 작업 동안(예를 들어 코팅 장치 이동 동안) 프린트 헤드(52)가 크리닝될 수 있는 선택적인 프린트 헤드 크리닝 스테이션(print head cleaning station)을 지시한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 이후 프린트 헤드(52)는 H2의 수평방향을 따라 뒤쪽 우측으로 이동되면서, 상기 또 하나의 제1 축조 재료 층의 뒤쪽 일부 영역(예를 들면, 뒤쪽 절반)과 상기 또 하나의 제2 축조 재료 층의 뒤쪽 일부 영역(예를 들면, 뒤쪽 절반)에 교대로 처리제를 선택적으로 공급하거나 프린트할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 상기한 단계들은 각각의 축조 공간에서 미립자 재료로 이루어지고 각각 고화된 미립자 재료(미도시)로 이루어진 적어도 하나 이상의 제품을 포함하고 있는 레이어 스택(layer stack)을 생성하도록 반복될 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 구현예에 따른 3D 프린터 배열(200)을 도시하고 있다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 3D 프린팅 배열(300)은 본 발명에 따른 하나 이상(여기서 예로서 2개)의 3D 프린터, 예를 들면 제1 구현예에 따른 하나 이상의 3D 프린터(100) 및/또는 제2 구현예에 따른 하나 이상의 3D 프린터(100)를 포함할 수 있다.
또한, 3D 프린터 배열(200)은 예를 들어 3D 프린터(100)에 축조 박스들을 자동으로 적재하기 위한 무인(driverless) 이송 시스템(90)을 포함할 수 있다. 상기 무인 이송 시스템(90)은, 예로서, 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부(construction box insert opening)(82,84) 쪽에서 3D 프린터(100)의 외부로 연장되는 레일 시스템(94)을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 축조 박스의 각 하나가 레일 시스템을 따라 이동될 수 있다. 또한, 무인 이송 시스템(90)은, 예로서, 상기 레일 시스템(94)을 따라 이동할 수 있는 이송 트롤리를 더 포함할 수 있고, 상기 이송 트롤리는 적어도 하나 이상의 축조 박스를 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 축조 박스가 이송 시스템(90)에 의해 제1 축조 박스 삽입 개구부(82)의 앞으로 이송될 수 있고, 이후 제1 롤러 컨베이어(16)(또는 축조 박스 피딩 장치)에 의해 제1 축조 공간이 제1 축조 박스에 의해 정의 및 한정되는 위치인 3D 프린터 내부의 축조 박스 축조 위치로 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 축조 박스는 이송 시스템(90)에 의해 제2 축조 박스 삽입 개구부(84)의 앞으로 이동될 수 있고, 이후 제2 롤러 컨베이어(26)(또는 축조 박스 피딩 장치)에 의해 3D 프린터 내부의 축조 박스 축조 위치 안으로 이동될 수 있다. 이 점에서, 도 16은 제1 축조 박스가 축조 위치로 이동된 상태를 보여주고 있다. 제1 및 제2 축조 박스의 상술한 축조 박스 적재 공정은, 예로서, 완전 자동화 방식으로 수행될 수 있다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 선택적인 부품들이 이송 시스템을 따라 구비될 수 있고, 이들은 무인 이송 시스템에 의해 3D 프린터(100)에 연결된다.
상기 선택적인 부품들은 하나 이상(여기서 예로서 2개)의 축조 박스가 보관되는 축조 박스 적재부(construction box stock)(110), 및/또는 예를 들어 내부에 넣어진 제조된 제품들을 추가로 고화시키기 위해 축조 박스가 내부로 이동될 수 있는 마이크로웨이브 오븐(120), 및/또는 제품을 포함하고 있는 고화되지 않은 축조 재료의 미립자 재료로부터 제품이 (예를 들어 자동화된 방식으로) 탈거될 수 있는 탈거부(unpacking station)(130)를 포함할 수 있다. 상기 탈거된 제품들은, 예로서, 선반 형태의 제품 적재부(component stock)(140)에 적재될 수 있다.
또한, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 3D 프린터 배열(200)은 제1의 3D 프린터(100)와 제2 3D 프린터(100')를 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 3D 프린터(100,100')는 서로 반대편에 배치될 수 있으며, 이때 제1의 3D 프린터(100)의 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부(82,84)와 제2 3D 프린터(100')의 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부(82',84')가 서로 마주보는 상태에서 제1의 3D 프린터와 제2 3D 프린터 사이로 무인 이송 시스템이 연장되어서, 상기 무인 이송 시스템에 의해 각 축조 박스들이 제1의 3D 프린터와 제2 3D 프린터에 적재될 수 있다. 이러한 경우에서는 무인 이송 시스템(90)이 두 3D 프린터(100,100') 모두에 의해 이용되므로 공동 무인 이송 시스템이라 할 수 있다.
도 17은 본 발명에 따른 3D 프린터에서 이용될 수 있는 코팅 장치 배열(30)의 구성을 보여주고 있다. 상기 코팅 장치 배열(30)은, 예로서, 제1 구현예에 따른 3D 프린터(100) 및/또는 제2 구현예에 따른 3D 프린터(100)에서 이용될 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 코팅 장치 배열(30)은 서로 분리된 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)를 포함한다. 상기 제1 코팅 장치(32)는 그 종방향으로 연장되도록 배치될 수 있는 제1 축조 공간(미도시)에 부여될 수 있고, 제2 코팅 장치(34)는 그 종방향으로 연장되도록 배치될 수 있는 제2 축조 공간(미도시)에 부여될 수 있다.
상기 코팅 장치 배열(30)은, 예로서, 각각 균일한 축조 재료 층의 형태로 고화되는 축조 재료를 제1 및 제2 축조 공간에 공급하기 위하여 제1 수평방향을 따라 제1 및 제2 축조 공간을 가로지르면서 이동될 수 있도록 3D 프린터에 배치될 수 있다. 이를 위해, 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)는 서로 평행한 관련 축조 영역을 제1 수평방향을 따라 가로질러서 이동될 수 있게 평행하게 안내될 수 있다. 이때, 기본적으로 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)를 서로 독립적으로 이동시키거나 함께 축조 필드(construction field)를 가로지르도록 이동시키는 것이 가능하다. 그 후자가 도 17에 예시되어 있으며, 그에 대해서는 아래에서 상세히 설명될 것이다.
제1 및 제2 코팅 장치(32,34)는 각각 소위 컨테이너 코팅 장치, 즉 각각 관련 축조 공간을 가로질러 이동될 수 있고 미립자 축조 재료를 수용하기 위한 내부 공동(inner cavity)을 갖는 컨테이너를 포함하는 코팅 장치로서 구성될 수 있으며, 상기 내부 공동은 미립자 축조 재료를 축조 필드 또는 축조 공간으로 배출하기 위한 개구부(opening)로 연결된다.
도시된 바와 같이, 제1 및 제2 코팅 장치(32,34)는 예로서 길게 형성될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 코팅 장치(32,34)는 소위 슬롯 코팅 장치로서 구성될 수 있다. 이와 관련하여 각 코팅 장치의 (배출(discharge)) 슬롯의 길이는 관계된 축조 공간의 길이와 같거나 그보다 클 수 있다.
도시된 바와 같이, 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)는, 예로서, 공동 연결 플레이트(36)에 의해 서로 견고히 연결될 수 있으며, 따라서 두 코팅 장치들은 각각 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 가로지르도록 함께 이동될 수 있다.
이와 관련하여, 상기 공동 연결 플레이트(36)는, 예로서, 선형 가이딩 구조물(미도시)에 고정될 수 있고, 일례로 선형 가이딩 구조물의 슬라이드(slide) 상에 지지될 수 있다. 상기 선형 가이딩 구조물은 그 자체가, 예로서, 프레임 구조물(미도시)에 고정될 수 있다. 각 코팅 장치는, 예로서, 그것의 종방향 자유 단부에서 또 하나의 선형 가이딩 구조물에 고정될 수 있다. 예를 들면, 제1 코팅 장치(32)는 플레이트(37)로 제2 선형 가이딩 구조물에 고정될 수 있다. 제2 코팅 장치(34)는 제3 선형 가이딩 구조물에 같은 방식으로 고정될 수 있다.
도 18은 도 17의 코팅 장치 배열(30)에서 이용될 수 있고 본 발명에 따른 3D 프린터, 예를 들면 제1 구현예에 따른 3D 프린터(100) 및/또는 제2 구현예에 따른 3D 프린터(100)에서 이용될 수 있는 코팅 장치의 단면을 도시한 것이다.
도시된 코팅 장치는 코팅 장치 배열의 제1 코팅 장치 및/또는 제2 코팅 장치로서 이용될 수 있으며, 따라서 도 18에는 도면부호 32와 34로 지시되어 있다.
도시된 바와 같이, 코팅 장치(32,34)는 미립자 축조 재료를 수용하기 위한 내부 공동(inner cavity)을 가지는 컨테이너(38)를 포함할 수 있으며, 상기 내부 공동은 미립자 축조 재료를 배출하기 위한 개구부(opening)로 연결된다. 또한, 상기 컨테이너(38)는, 예로서, 캐리어 구조물(48)에 연결되거나 캐리어 구조물에 고정될 수 있다.
소위(so-called) 공급 컨테이너(40)는, 예로서, 컨테이너(38) 위에 구비될 수 있고, 이는 미립자 축조 재료를 상기 (하부) 컨테이너(38)에 공급한다. 분배 장치(distribution device)(42)는, 예로서, 오거(auger)/스크류(screw)의 형상을 가질 수 있으며, 공급 컨테이너(40)에 구비될 수 있고, 공급 컨테이너(40)에서 공급 컨테이너(40)에 공급되는 미립자 축조 재료를 분배한다. 상기 공급 컨테이너는 그 자체가, 예로서, 도 4의 코팅 장치 피딩 장치(60)와 같은 코팅 장치 피딩 장치에 의해 축조 물질을 공급받을 수 있다. 이를 위해, 코팅 장치는, 예로서, 코팅 장치 피딩 장치에 의해 축조 재료를 공급받는 위치인, 3D 프린터 내 소위(so-called) 코팅 장치 충전 위치(coating device filling position)로 이동될 수 있다.
예를 들어, 미립자 축조 재료를 배출하는 개구부(opening)를 선택적으로 닫아주도록 구성되는 클로징 장치(closing device)(46)가 각각 코팅 장치(32,34)에 부착될 수 있다. 이러한 타입의 클로징 장치는, 예로서, 각각 팽창부(expansion portion)를 가지는 하나 이상(예로서 2개)의 긴 중공체(hollow bodies)를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 긴 중공체는 그 공동(cavity) 안으로 압력 유체가 공급됨으로써 팽창될 수 있고, 상기 팽창부에서의 중공체의 팽창은 개구부를 닫아주도록 작용한다. 상기 각 중공체의 팽창부는 도 18의 예와 같이 내측으로 만곡된 구조로 되어 있으며, 도 18에 도시되어 있는 클로징 장치는 개방 상태를 나타내고, 이때 컨테이너의 개구부는 노출되어 있게 된다. 상기 두 팽창부는 각 중공체 안으로 압력 유체가 공급됨으로써 바깥쪽으로 서로를 향해 변형되고, 결국 컨테이너의 개구부를 커버하고 닫아주게 된다(cover/colse). 또는 상기 클로징 장치(46)는, 예로서, 슬라이더 또는 게이트 밸브 장치로서 구성될 수 있다.
상기 각 코팅 장치의 개구부는, 예로서, 코팅 장치가 해당 축조 영역을 가로질러 이동할 때 축조 영역 앞쪽의 가속부(acceleration portion)/가속 램프(acceleration ramp) 및/또는 축조 영역 뒤쪽의 감속부(deceleration portion)에 있는 동안 미립자 재료의 배출을 방지하기 위하여, 및/또는 선택적으로 "스위치 오프(switch off)"되거나 할당된 축조 작업 완료 후 코팅 장치 중 하나를 닫아주기 위하여, 클로징 장치에 의해 선택적으로 닫힐 수 있다(예를 들어 제어되는 방식으로, 즉 제어 유닛에 의해). 도 17에 도시된 코팅 장치 배열(30)의 구현예에서, 스위치-오프 된(switched-off) 코팅 장치가 아직 코팅 작업을 완료하지 않은 작동 중의 코팅 장치(active coating device)와 함께 여전히 이동하고 있으나, 미작동 상태인 코팅 장치(inactive coating device)로부터 미립자 재료의 배출이 클로징 장치에 의해 방지되고 있다.
또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 하나 이상(예로서 2개)의 스트로킹 부재(stroking member)(44)가 코팅 장치(32,34)에 부착될 수 있으며, 이는 개구부로부터 배출된 미립자 축조 재료를 스트로크(stroke) 해주도록 구성됨으로써 배출된 미립자 재료를 평평하게 해주고(level) 및/또는 압축해주게 된다(compress).
2개의 스트로킹 부재(44)가 부착됨으로써 코팅 장치가 양방향(이동 및 복귀 행정)으로 균일한 축조 재료 층을 도포할 수 있는 양방향(bidirectional) 코팅 장치로서 작동하도록 할 수 있다. 상기 각 스트로킹 부재(44)는, 예로서, 스틸과 같은 금속 재질로 제작될 수 있고, 및/또는 긴 형상을 가질 수 있으며, 및/또는 블레이드로서 구성될 수 있고, 및/또는 배출된 미립자 재료를 평평하게 해주고 및/또는 압축해줄 수 있는 대략 평평한 하부 표면을 포함할 수 있다.
이상으로 특정의 예시적인 구현예에 대한 상기의 설명은 예시와 설명을 목적으로 기술되었다. 본 발명이 개시된 형태로 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에 개시 및 시사하고 있는 바에 따라 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한 첨부된 청구항 및 그 상응하는 것에 의해 보호의 범위가 정의된다.

Claims (18)

  1. 미립자 축조 재료로 이루어진 층들을 순차적으로 적층하여 형성하고 각 축조 재료 층의 적어도 일부 영역을 선택적으로 고화시킴으로써 3차원 제품을 복수의 층들로 생성하도록 구성되고,
    3D 프린터에 배치된 제1 축조 공간(B1)에서 하나 이상의 제1의 3차원 제품을 생성하는 동시에, 3D 프린터에서 상기 제1 축조 공간으로부터 수평 거리를 두고 인접하도록 배치되는 제2 축조 공간(B2)에서 하나 이상의 제2의 3차원 제품을 생성하도록 구성되며,
    고화될 축조 재료로 이루어진 균일한 각 축조 재료 층의 형태가 되도록 축조 재료를 제1 및 제2 축조 공간에 공급하기 위하여 제1 및 제2 축조 공간(B1,B2)을 가로질러 제1 수평방향(H1)을 따라 이동할 수 있는 코팅 장치 배열(30)을 가지며,
    상기 제1 축조 공간(B1) 및 제2 축조 공간(B2)은 상측에서 볼 때 두 개의 장변과 2개의 단변을 가지며,
    상기 제1 수평방향(H1)은, 상기 장변에 직각인 방향과, 상기 단변에 평행한 방향 중에 적어도 하나이고,
    유동 가능한 처리제의 배출을 제어함으로써 각 축조 공간에서 이전에 도포한 축조 재료 층의 적어도 일부 영역을 선택적으로 고화시키기 위하여 제1 및 제2 축조 공간(B1,B2)을 가로질러 제2 수평방향(H2)을 따라 이동할 수 있는 공동 프린팅 장치(50)를 가지며,
    상기 제2 수평방향(H2)은, 상기 제1 수평방향(H1)에 직각인 방향과, 상기 단변에 직각인 방향과, 상기 장변에 평행인 방향 중에 적어도 하나이고,
    상기 제1 및 제2 축조 공간(B1,B2)은 각 단변을 따라 서로 인접하도록 배치되며,
    상기 공동 프린팅 장치(50)는 하나 이상의 프린팅 노즐을 가지면서 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2) 모두에 대해 작업을 수행하도록 구성된 공동 프린팅 헤드(52)를 포함하고,
    상기 코팅 장치 배열(30)은 제1 축조 공간(B1)에 할당된 제1 코팅 장치(32)와, 제2 축조 공간(B2)에 할당되고 제1 코팅 장치(32)와는 분리된 제2 코팅 장치(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 축조 플랫폼(14)과 제2 축조 플랫폼(24)를 가지며,
    상기 3D 프린터가 상기 제1 축조 플랫폼(14)과 제2 축조 플랫폼(24)을 각각의 해당 제1 축조 플랫폼 축조 위치와 제2 축조 플랫폼 축조 위치에 각각 동시에 수용하도록 구성되고,
    상기 제1 축조 플랫폼 축조 위치와 제2 축조 플랫폼 축조 위치는, 각각, 서로 분리되어 있으면서, 각 축조 플랫폼이 3D 프린터 내에서 배치되는 위치이고 상기 제1 축조 공간이 제1 축조 플랫폼 위에서 배치되는 위치이며 제2 축조 공간이 제2 축조 플랫폼 위에서 배치되는 위치인 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)를 가지며,
    상기 3D 프린터가 상기 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)를 각각 제1 축조 박스 축조 위치와 제2 축조 박스 축조 위치에 동시에 수용하도록 구성되고,
    상기 제1 축조 박스 축조 위치와 제2 축조 박스 축조 위치는, 각각, 서로 분리되어 있으면서, 제1 축조 박스와 제2 축조 박스에 의해 각각 한정되는 제1 축조 공간과 제2 축조 공간에서 3D 프린터에 의해 각각 적어도 하나 이상의 제품이 생성되도록 하기 위해 3D 프린터 내에서 각 축조 박스가 배치되는 위치이며,
    상기 각 하나 이상의 제품이 3D 프린터를 이용하여 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20)에서 동시에 복수의 층들로 생성될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 축조 박스(10)와 제2 축조 박스(20) 중에 적어도 하나는 수직으로 연장되어 각 축조 박스 내부 공간의 경계를 정하는 둘레 벽 구조물(peripheral wall structure)(12,22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 축조 플랫폼(14)과 제2 축조 플랫폼(24) 중에 적어도 하나가 높이 조정 가능하도록 구비되어 각 축조 플랫폼이 제품을 생성하기 위해 점차적으로 하강할 수 있도록 된 것을 특징을 하는 3D 프린터(100).
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2) 중에 적어도 하나의 각 단변은 2m 이하의 치수를 가지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  7. 삭제
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 축조 플랫폼(14)과 제2 축조 플랫폼(24) 중에 적어도 하나는 각각의 축조 위치와 상기 각 축조 플랫폼이 3D 프린터의 외부에 배치되는 추가적인 위치 사이에서 이동 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  9. 삭제
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34) 중에 적어도 하나는 각각 미립자 축조 재료를 수용하기 위한 것이면서 미립자 축조 재료를 배출하기 위한 개구부로 이어지는 내부 공동을 정의하는 컨테이너(38)를 포함하고,
    상기 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)는 고정 방식으로 상호 연결되어서 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)을 함께 가로질러 이동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공동 프린팅 헤드(52)는
    상기 프린팅 노즐에 의해 형성되고 각 단변의 일부 또는 전체의 길이/치수에 상응하는 치수를 가지는 처리제 배출 영역을 가지거나,
    상기 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)로부터 거리를 둔 위치에 수직방향으로 배치되고 분리된 수평면에서 수평으로 이동할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 3D 프린터에 통합된 공동 코팅 장치 피딩 유닛(60)을 더 가지며,
    상기 공동 코팅 장치 피딩 유닛은
    상기 제1 및 제2 코팅 장치(32,34) 위에 수직방향으로 배치되며, 또는
    상기 제1 및 제2 코팅 장치(32,34) 모두에 축조 재료를 공급할 수 있으며, 또는
    공동 믹싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)이 배치되는 공동 프레임 구조물(70)과, 상기 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)이 배치되는 공동 하우징(80) 중에 적어도 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  14. 청구항 3에 있어서,
    제1 축조 박스 삽입 개구부(82)와 제2 축조 박스 삽입 개구부(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터(100).
  15. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 3D 프린터(100), 및
    축조 박스(10,20)를 상기 3D 프린터(100)에 자동으로 적재하기 위한 무인 이송 시스템(90)을 가지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터 배열(200).
  16. 청구항 14에 따른 제1 및 제2의 3D 프린터(100,100')를 가지며,
    상기 제1 및 제2의 3D 프린터(100,100')는 서로 반대편에 배치되고, 제1의 3D 프린터(100)의 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부(82,84)와 제2의 3D 프린터(100')의 제1 및 제2 축조 박스 삽입 개구부(82',84')가 서로 마주보는 상태에서 무인 이송 시스템이 제1의 3D 프린터와 제2의 3D 프린터 사이로 연장되어서, 공동 무인 이송 시스템에 의해 각 축조 박스들이 제1의 3D 프린터와 제2의 3D 프린터에 적재될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 3D 프린터 배열(200).
  17. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 공동 3D 프린터의 제1 축조 공간(B1) 및 이에 인접한 제2 축조 공간(B2)에서 각 축조 작업을 통해, 미립자 축조 재료로 이루어진 층들을 순차적으로 적층하여 형성하고 각 축조 공간에서 각 축조 재료 층의 적어도 일부 영역을 선택적으로 고화시킴으로써 하나 이상의 3차원 제품이 동시에 복수의 층들로 각각 생성되도록 하는 생성적 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 축조 공간(B1)은 제1 축조 플랫폼(14) 위에 배치되고, 상기 제2 축조 공간(B2)은 제2 축조 플랫폼(24) 위에 배치되며, 또는
    상기 제1 축조 공간(B1)은 제1 축조 박스(10)에 의해 한정되고, 상기 제2 축조 공간(B2)은 제2 축조 박스(20)에 의해 한정되며, 또는
    상기 공동 프린팅 헤드가 제1 축조 공간과 제2 축조 공간을 가로질러서 구부러진 패턴 또는 U자 형상을 따라 이동하며, 또는
    상기 공동 프린팅 헤드(52)는 제1 수평면상에서 이동되고, 상기 두 코팅 장치(32,34)는 제1 수평면으로부터 수직방향으로 거리를 두고 배치된 제2 수평면에서 이동되며, 또는
    상기 프린팅 헤드(52)는 각 코팅 장치(32,34)보다 빠른 속도로 이동되며, 또는
    상기 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)은 공동 하우징(80) 내에 조성되며, 또는
    상기 제1 축조 공간(B1)과 제2 축조 공간(B2)은 공동 프레임 구조물(70)에 배치되며, 또는
    상기 제1 코팅 장치(32)와 제2 코팅 장치(34)는 공동 코팅 장치 피딩 유닛(60)에 의해 축조 재료가 채워지는 것을 특징으로 하는 생성적 제조 방법.
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