KR20230072560A - 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적층성형 시 고밀도 고속적층성형을 수행할 수 있도록 하기 위해 공정 조건별 최적의 주사간격을 도출할 수 있도록 하기 위하여, 적층성형 공정 조건별 SDW 사진들을 픽셀 영역 좌표에 대응시켜 픽셀 좌표와 색정보를 가지는 멜트풀 영역 데이터를 생성하여 출력하는 멜트풀 영역 데이터 생성부; 상기 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께를 산출하는 멜트풀 대표 두께 산출부; 및 설정된 적층성형 공정 조건의 적층률 식에 상기 멜트풀 대표 두께를 대입하여 주사간격을 도출하는 주사간격 도출부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 고밀도 고속적층성형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, SLM(Selective Laser Melting) 등의 방식에 의한 적층성형(AM, additive manufacturing) 시 고밀도 고속적층성형을 수행할 수 있도록 하기 위해 공정 조건별 최적의 주사간격을 도출할 수 있도록 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, SLM(Selective Laser Melting) 등의 고출력 레이저 빔을 사용하여 3D 금속 제품을 제작하는데 사용하는 적층성형 공정은 불활성 가스 분위기에서 빌드 플레이트 위에 금속 분말을 얇은 층으로 적층한 후, 고출력 레이저를 이용하여 고온으로 용융시키는 과정을 반복 수행하여 3D 금속 제품을 제작한다.
종래기술의 경우 SLM 등을 적용한 적층성형은 레이저의 파워, 주사속도 등의 공정 조건별 멜트풀 두께와 무관하게 일률적인 주사간격을 적용하였다. 이에 따라, 멜트풀이 얇은 공정 조건에서는 저밀도 제품, 두꺼운 공정 조건에서는 유효적층률보다 낮은 적층률 및 낮은 등급(grade)의 제품이 제조되어 적층성형 작업이 비효율적이며 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
이로 인해 고밀도 고속적층성형을 위하여 적층성형 공정 조건별 최적화된 주사간격을 도출하여 적층성형 공정에 적용하는 것이 요구된다.
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, SLM(Selective Laser Melting) 등을 이용한 적층성형 시 고밀도 고속적층성형을 수행할 수 있도록 하기 위해, 적층성형 공정 조건별 단일 용융풀 다중 트랙을 제작하고 멜트풀(melt pool) 두께를 측정하여, 각 공정 조건별 멜트풀들의 최빈 두께의 평균을 해당 공정 조건의 멜트풀 대표 두께로 산출한 후 최적화된 주사간격을 도출하여 적층성형에 적용함으로써 고밀도적층과 고속적층을 동시에 수행할 수 있는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 적층성형 공정 조건별 SDW 사진들을 이용하여 픽셀 영역 좌표의 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 가지는 멜트풀 영역 데이터를 생성하여 출력하는 멜트풀 영역 데이터 생성부; 상기 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함되는 각각의 멜트풀 영역과 멜트풀 대표 두께를 산출하는 멜트풀 대표 두께 산출부; 및 설정된 적층성형 공정 조건의 적층률 식에 상기 멜트풀 대표 두께를 대입하여 주사간격을 도출하는 주사간격 도출부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치를 제공한다.
상기 멜트풀 대표 두께 산출부는, 상기 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 각각의 적층성형 공정 조건별 멜트풀의 두께 분포를 가지는 멜트풀 두께 데이터를 생성하고, 각각의 멜트풀 두께 데이터들에서 최대 횟수로 나타나는 멜트풀 두께를 멜트풀 별 최빈 두께로 산출하며, 해당 적층성형 공정 조건에 대응하는 SDW 사진에 포함된 전체 멜트풀의 최빈 두께를 평균하여 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께로 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 주사간격 도출부는, 상기 적층성형 공정 조건과 대표 두께를 이용하여 적층성형 공정 조건별 대표 두께 주사속도 관계식을 도출하고, 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식을 도출하며, 상기 적층성형 공정 조건별 주사속도와 적층률과 오버랩 영역 사이의 상관관계를 나타내는 적층률 식을 도출하고, 적층률 식으로부터 최대 적층률을 갖는 오버랩 영역을 계산하여 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비를 도출한 후, 도출된 주사간격의 비를 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식에 대입하여 상기 적층성형 공정 조건에 따른 적층성형 공정 수행을 위한 주사간격을 연산하여 도출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 대표 두께 주사속도 관계식은, w = av + b(a<0, b>0)이며, 여기서, w는 멜트풀 대표 두께, a 및 b는 기설정된 적층성형 조건의 파워에 따른 w 변화의 기울기 및 w 절편, v는 주사속도인 것을 특징으로 한다.
상기 주사간격 대표 두께 관계식은 k=h/w 이며, 여기서, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격, k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비인 것을 특징으로 한다.
상기 적층률 식은, B=vht 및 B=kt(av+b)v 이고, 여기서, B는 적층률(build rate), k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비로서 k=(w-o)/w, t=기설정된 상수로서 적층성형 레이어의 두께, o는 오버랩 영역의 간격, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격인 것을 특징으로 한다.
상기 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치는, 상기 멜트풀 영역 데이터 생성부에서 생성된 멜트풀 영역 데이터를 적층성형 공정 조건별로 구조화하여 저장하는 멜트풀 영역 데이터 DB;를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 적층성형 공정 조건별 SDW 사진들을 픽셀 영역 좌표에 대응시킨 후, 각각의 SDW 사진의 화소들에 대응하는 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 가지는 멜트풀 영역 데이터를 생성하여 출력하는 멜트풀 영역 데이터 생성 단계; 상기 멜트풀 영역 데이터 생성 단계에서 생성된 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 적층성형 공정 조건별 멜트풀 영역과 멜트풀 대표 두께를 산출하는 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계; 및 적층성형 공정 조건에 의한 최대 적층률을 나타내는 인접된 멜트풀 사이의 오버랩 영역을 도출한 후 상기 멜트풀 대표 두께에 적용하여, 상기 적층성형 공정 조건에 따른 적층성형 공정의 수행을 위한 주사간격을 도출하는 주사간격 도출 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법을 제공한다.
상기 멜트풀 영역 데이터 생성 단계는, 정해진 파워와 주사속도를 가지는 적층성형 공정 조건별 단일 용융풀 다중 트랙 SDW 사진 각각을 픽셀 영역 좌표에 대응시키는 픽셀 영역 좌표 대응 단계; 및 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함된 각각의 멜트풀 영역에 포함되는 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 추출하여 멜트풀 영역 데이터를 생성하는 멜트풀 영역 데이터 추출 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계는, 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함된 각각의 멜트풀 영역에 대응하는 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 각각의 멜트풀 영역에 대한 멜트풀 두께 데이터를 생성하는 멜트풀 두께 데이터 생성 단계; 상기 각각의 멜트풀 두께 데이터에서 각각의 멜트풀 별 최빈 두께를 산출하는 최빈 두께 산출 단계; 및 상기 각각의 멜트풀의 상기 멜트풀 최빈 두께를 평균하여 상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께를 산출하는 멜트풀 최빈 두께 평균 산출 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 주사간격 도출 단계는, 상기 적층성형 공정 조건과 대표 두께를 이용하여 적층성형 공정 조건별 대표 두께 주사속도 관계식을 도출하는 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계; 상기 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식을 도출하는 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계; 상기 적층성형 공정 조건별 주사속도와 적층률과 오버랩 영역 사이의 상관관계를 나타내는 적층률 식을 도출하는 적층률 식 도출 단계; 및 상기 적층률 식으로부터 최대 적층률에서의 오버랩 영역을 계산하여 도출된 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비를 상기 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식에 대입하여 적층성형 공정 조건별 주사간격을 연산하여 도출하는 주사간격 연산 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계에서, 상기 대표 두께 주사속도 관계식은 w = av + b(a<0, b>0)이며, 여기서, w는 멜트풀 대표 두께, a 및 b는 기설정된 적층성형 조건의 파워에 따른 w 변화의 기울기 및 w 절편, v는 주사속도인 것을 특징으로 한다.
상기 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계에서, 상기 주사간격 대표 두께 관계식은 k=h/w 이며, 여기서, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격, k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비인 것을 특징으로 한다.
상기 적층률 식 도출 단계에서, 상기 적층률 식은, B=vht 및 B=kt(av+b)v 이고, 여기서, k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비로서 k=(w-o)/w, t=기설정된 상수로서 적층성형 레이어의 두께, o는 오버랩 영역의 간격, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격인 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명은 적층성형의 공정 조건인 파워와 주사속도에 따른 멜트풀의 대표 두께로부터 최적의 주사간격을 도출하여 적층성형을 수행할 수 있도록 하는 것에 의해, 종래기술의 적층성형 시 레이저의 파워, 주사속도 등의 공정 조건별 멜트풀 두께와 무관하게 일률적인 주사간격을 적용하는 것에 의해, 멜트풀이 얇은 공정 조건에서는 저밀도 제품, 두꺼운 조건에서는 유효 적층률보다 낮은 적층률 및 낮은 등급(grade)의 제품이 제조되어 적층성형 작업이 비효율적이며 생산성이 저하되는 문제점을 해결하여, 적층성형 제품의 품질과, 적층성형 작업의 효율성 및 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 장치(100)의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 고밀도 고속적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3의 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)의 하부 처리 과정에서 준비되어 멜트풀 영역 데이터 생성을 위해 적용된 SDW 사진(10)의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계(S20)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도 이다.
도 6은 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 주사간격 도출 단계(S30)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6의 처리 과정 중 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계(S310)에서의 대표 두께 주사속도 관계식 도출을 위한 본 발명의 일 실시예의 적층성형 공정 조건별 주사속도 변화에 따른 대표 두께 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 6의 처리 과정 중 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계(S320)에서의 주사간격 대표 두께 관계식 도출을 위한 본 발명의 일 실시예의 멜트풀 두께(w), 주사간격(h) 및 멜트풀 오버랩 영역(o)을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6의 처리 과정 중 적층률 식 도출 단계(S330)에서 도출된 적층률 식에 의한 주사속도 별 적층률과 실제 측정한 적층률을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 고밀도 고속적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3의 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)의 하부 처리 과정에서 준비되어 멜트풀 영역 데이터 생성을 위해 적용된 SDW 사진(10)의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계(S20)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도 이다.
도 6은 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 주사간격 도출 단계(S30)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6의 처리 과정 중 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계(S310)에서의 대표 두께 주사속도 관계식 도출을 위한 본 발명의 일 실시예의 적층성형 공정 조건별 주사속도 변화에 따른 대표 두께 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 6의 처리 과정 중 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계(S320)에서의 주사간격 대표 두께 관계식 도출을 위한 본 발명의 일 실시예의 멜트풀 두께(w), 주사간격(h) 및 멜트풀 오버랩 영역(o)을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6의 처리 과정 중 적층률 식 도출 단계(S330)에서 도출된 적층률 식에 의한 주사속도 별 적층률과 실제 측정한 적층률을 나타내는 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 장치(100)(이하, '주사간격 도출 장치(100)'라 함)의 기능 블록도이다.
도 1과 같이, 상기 주사간격 도출 장치(100)는, 적층성형 공정 조건별 SDW 사진(10)들을 픽셀 영역 좌표에 대응시킨 후, 각각의 SDW 사진(10)의 화소들에 대응하는 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 가지는 멜트풀 영역 데이터를 생성하여 출력하는 멜트풀 영역 데이터 생성부(110), 상기 멜트풀 영역 데이터 생성부(110)로부터 상기 멜트풀 영역 데이터를 입력받은 후, 상기 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진(10)에 포함되는 각각의 멜트풀 영역과 멜트풀 대표 두께(w, 수직방향 적층 멜트풀 두께)를 산출하는 멜트풀 대표 두께 산출부(120) 및 상기 적층성형 공정 조건별 적층률 식에 상기 멜트풀 대표 두께(w, 도 8 참조)를 대입하여 최대 적층률을 나타내는 인접된 멜트풀 사이의 오버랩 영역(o, 도 8 참조)을 도출하고, 도출된 오버랩 영역(o)을 대표 두께(w)에 적용하여 최적의 주사간격(h, 도 8 참조)을 도출하는 주사간격 도출부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 멜트풀 대표 두께 산출부(100)는, 상기 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 각각의 적층성형 공정 조건별 멜트풀의 두께 분포를 가지는 멜트풀 두께 데이터를 생성하고, 각각의 멜트풀 두께 데이터들에서 최대 횟수로 나타나는 멜트풀 두께를 멜트풀 별 최빈 두께로 산출하며, 해당 적층성형 공정 조건에 대응하는 SDW 사진(10)에 포함된 전체 멜트풀의 최빈 두께를 평균하여 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께(w)로 산출하도록 구성될 수 있다.
상기 주사간격 도출부(130)는, 기설정된 파워와 주사속도를 가지는 적층성형 공정 조건과 대표 두께(w)를 이용하여 적층성형 공정 조건별 대표 두께 주사속도 관계식을 도출하고, 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식을 도출하며, 상기 적층성형 공정 조건별 주사속도(v)와 적층률(B)과 오버랩 영역(o) 사이의 상관관계를 나타내는 적층률 식을 도출하고, 적층률 식으로부터 최대 적층률에서의 오버랩 영역(o)을 계산하여 멜트풀 대표 두께(w)에 대한 주사간격의 비(k)를 도출한 후, 도출된 주사간격의 비(k)를 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식에 대입하여 상기 적층성형 공정 조건에 따른 적층성형 공정 수행을 위한 최적의 주사간격(h)을 연산하여 도출하도록 구성될 수 있다.
상기 대표 두께 주사속도 관계식은 다음의 수학식 1로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
w = av + b(a<0, b>0), 여기서, w는 멜트풀 대표 두께(수직방향 적층성형 멜트풀 두께), a 및 b는 기설정된 적층성형 조건의 파워에 따른 w 변화의 기울기 및 w 절편, v는 주사속도.
상기 주사간격 대표 두께 관계식은 다음의 수학식 2로 표현될 수 있다.
[수학식 2]
k=h/w, 여기서, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격, k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비.
상기 적층률 식은 다음의 수학식 3으로 표현될 수 있다.
[수학식 3]
B=vht 및 B=kt(av+b)v, 여기서, B는 적층률(build rate), k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비로서 k=(w-o)/w, t=기설정된 상수로서 적층성형 레이어 두께(수평방향 적층성형 두께), o는 오버랩 영역의 간격, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격.
또한, 상술한 주사간격 도출 장치(100)는 상기 멜트풀 영역 데이터 생성부(110)로부터 상기 멜트풀 영역 데이터를 적층성형 공정 조건별로 구조화하여 저장한 후, 상기 멜트풀 대표 두께 산출부(120)로 공급하는 멜트풀 영역 데이터 DB(140)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 고밀도 고속적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법(이하, '주사간격 도출 방법'이라 함)의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 2와 같이, 상기 주사간격 도출 방법은, 적층성형 공정 조건별 SDW 사진(10)들을 픽셀 영역 좌표에 대응시킨 후, 각각의 SDW 사진(10)의 화소들에 대응하는 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보(예, 백색-멜트풀 영역(11, 도 4 참조), 흑색-비용융 영역(13, 도 4 참조))을 가지는 멜트풀 영역 데이터를 생성하여 출력하는 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10), 상기 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)에서 생성된 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 적층성형 공정 조건별 멜트풀 영역(11)과 멜트풀 대표 두께(w)를 산출하는 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계(S20) 및 상기 적층성형 공정 조건별 적층률 식에서 최대 적층률을 나타내는 인접된 멜트풀 사이의 오버랩 영역을 도출한 후 상기 멜트풀 대표 두께에 적용하여 상기 적층성형 공정 조건에 따른 적층성형 공정의 수행을 위한 주사간격을 도출하는 주사간격 도출 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 처리과정에서 상기 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)는 도 1의 멜트풀 영역 데이터 생성부(110)에 의해 수행되고, 상기 멜트풀 대표 두께 산출 단계(S20)는 도 1의 멜트풀 대표 두께 산출부(120)에 의해 수행되고, 상기 주사간격 도출 단계(S30)는 도 1의 주사간격 도출부(130)에 의해 수행된다.
이하, 상기 주사간격 도출 방법의 각 구성을 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 3의 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)의 하부 처리 과정에서 준비되어 멜트풀 영역 데이터 생성을 위해 적용된 SDW 사진(10)의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3과 같이, 상기 멜트풀 영역 데이터 생성부(110)에 의해 수행되는 상기 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S10)는, SDW 사진 준비 단계(S110), 픽셀 영역 좌표 대응 단계(S120), 멜트풀 영역 데이터 추출 단계(S130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 SDW 사진 준비 단계(S110)는 정해진 파워와 주사속도를 가지는 적층성형 공정 조건별 단일 용융풀 다중 트랙 SDW 사진 그룹 데이터를 상기 주사간격 도출 장치(100)에 입력시킨다.
도 4는 적층성형 공정 조건별 SDW 사진 그룹 데이터들은, 도 4의 (a)와 같이, 특정 적층성형 공정 조건을 적용한 적층성형 중 생성된 단일 용융풀을 수직 단면으로 절단한 후 촬영하여 도 4의 (b)와 같은 SDW 사진을 획득한다. 이러한 과정을 도 4의 (c)와 같이, 서로 다른 적층성형을 위한 레이저의 파워와 주사속도를 가지는 적층성형 공정 조건별로 다수의 SDW 사진 그룹 데이터를 준비한다. 도 4의 경우에는, 도 4의 (c)에 나타난 바와 같이, 파워 160W, 190W, 220W, 250W, 280W, 310W 각각에 대해 주사속도 840mm/s, 998mm/s, 1,155mm/s, 1,313mm/s, 1,471mm/s 및 1,628mm/s를 적층성형 공정 조건으로 가지는 36 장의 SDW 사진 그룹을 준비하여 적층성형 공정 조건별 최적의 주사간격을 도출하기 위한 입력 데이터로 활용하였다.
상기 픽셀 영역 좌표 대응 단계(S120)는 정해진 파워와 주사속도를 가지는 적층성형 공정 조건별 단일 용융풀 다중 트랙 SDW 사진 각각을 픽셀 영역 좌표에 대응시킨다.
상기 픽셀 영역 좌표 대응 단계(S120)의 일 예로는, 도 4의 (c)에서 상기 적층성형 공정 조건에 대응하는 SDW 사진을 도 4의 (b)와 같이 추출한 후 추출된 SDW 사진의 화소를 픽셀 좌표 영역에 대응시키는 것일 수 있다. 이때, SDW 사진의 가로 축을 x축으로 세로축을 y축으로 하고, x축 상의 맨 위의 화소를 픽셀 (1,1)로 하고, 오른쪽 맨 아래의 화소를 픽셀 (2298, 1728)로 대응시킬 수 있다.
상기 멜트풀 영역 데이터 추출 단계(S130)는 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함된 각각의 멜트풀 영역(11)에 포함되는 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 추출하여 멜트풀 영역 데이터를 생성한다.
일 예로, 상술한 도 4의 (b)와 같이, SDW 사진의 가로 축을 x축으로 세로축을 y축으로 하고, x축 상의 맨 위의 화소를 픽셀 (1,1)로 하고, 오른쪽 맨 아래의 화소를 픽셀 (2298, 1728)로 대응시킨 후, 같은 y 값에 대해 x 값을 1 픽셀씩 증가시키며 우 횡 방향으로 픽셀의 명암을 분석한다. 완전히 백색인 구간인 픽셀이 기설정된 픽셀 수(예, 6 픽셀) 이상 지속되는 경우, 백색의 시작점을 멜트풀 시작점으로 하고 백색 영역이 끝나는 지점을 멜트풀 끝점으로 하여 멜트풀의 x축 픽셀들을 추출한다. 이러한 작업을 y축 방향으로 1 픽셀씩 전체 y축 픽셀에 대해 반복 수행하는 것에 의해 하나의 SDW 사진에 포함된 전체 멜트풀 영역에 대한 픽셀 좌표와 색정보를 획득한다. 이 경우, 상기 백색 영역이 끊어지지 않고 연속되는 영역이 도 4 (b)의 SDW 사진에서 각각의 트랙에 대응하는 멜트풀 영역(11)들로 분리된다.
도 5는 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계(S20)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도 이다.
상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계(S20)는, 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함된 각각의 멜트풀 영역(11)에 대응하는 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 각각의 멜트풀 영역에 대한 멜트풀 두께 데이터를 생성하기 위해, 멜트풀 두께 데이터 생성 단계(S210), 최빈 두께 산출 단계(S220) 및 적층성형 공정 조건별 멜트풀 최빈 두께 평균 산출 단계(S230)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 멜트풀 두께 데이터 생성 단계(S210)는 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함된 각각의 멜트풀 영역(11)에 대응하는 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 각각의 멜트풀 영역에 대한 y축 픽셀 별 멜트풀의 x축 방향 폭인 멜트풀 두께 데이터를 생성한다.
즉, 멜트풀 영역 데이터에서 추출된 멜트풀을 나타내는 백색의 색정보가 끊어짐이 없이 연속되는 영역을 하나의 멜트풀 영역으로 추출하고, x축 방향의 멜트풀 영역에 포함되는 x축의 픽셀들 수를 이용하여 y축 픽셀 별 멜트풀 두께들을 산출한다.
본 발명의 실시예의 경우, 하나의 멜트풀 영역(11) 기준, 멜트풀 시작점과 끝점을 뺀 차이에 1을 더해 y 값별 멜트풀 두께를 산출한다. 이를 y가 1인 픽셀부터 1728 픽셀까지 수행하는 것에 의해 하나의 멜트풀 영역에 대한 전체 두께 데이터를 추출한다.
상기 최빈 두께 산출 단계(S220)는 상기 각각의 멜트풀 두께 데이터에서 각각의 멜트풀 별 최빈 두께를 산출한다. 일 예로, 멜트풀 영역 데이터 생성 단계(S210)의 실시예에서 얻어진 멜트풀 두께들을 5 간격 히스토그램 등의 기설정된 간격의 히스토그램으로 생성한 후, 빈번하게 나타나는 두께를 가지는 구간인 최빈 구간을 설정하고, 가중치를 적용한 가중산술 평균 계산을 통해 최빈 두께를 산출한다. 이때의 가중치는 최빈 구간 내 각 멜트풀 두께별 도수 비율이다(예, 도수 비율=해당 멜트풀의 두께 도수/나머지 5개의 멜트풀의 두께 도수의 합). 상술한 처리과정을 SDW 사진에 포함된 전체 멜트풀 영역(11)(도 4 (b)의 경우 6개의 멜트풀 영역)에 대하여 동일하게 적용하여 하나의 SDW 사진에 포함된 전체 멜트풀 영역들에 대한 최빈 두께를 산출한다.
상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 최빈 두께 평균 산출 단계(S230)는, 상기 각각의 멜트풀의 상기 멜트풀 최빈 두께를 평균하여 상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께(w)를 산출한다.
도 6은 도 2의 고밀도 적층성형 공정 조건별 주사간격 도출 방법의 처리과정 중 주사간격 도출 단계(S30)의 하부 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
상기 주사간격 도출 단계(S30)는, 적층성형 공정 조건에 의한 최대 적층률을 나타내는 인접된 멜트풀 사이의 오버랩 영역을 도출한 후 상기 멜트풀 대표 두께에 적용하여, 상기 적층성형 공정 조건에 따른 적층성형 공정의 수행을 위한 주사간격을 도출하기 위해, 도 6과 같이, 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계(S310), 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계(S320), 적층률 식 도출 단계(S330) 및 주사간격 연산 단계(S340)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계(S310)는 상기 적층성형 공정 조건의 파워와 주사속도(v) 및 대표 두께(w)를 이용하여 적층성형 공정 조건별 대표 두께 주사속도 관계식을 도출한다.
도 7은 도 6의 처리 과정 중 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계(S310)에서의 대표 두께 주사속도 관계식 도출을 위한 본 발명의 일 실시예의 적층성형 공정 조건별 주사속도 변화에 따른 대표 두께 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2 및 도 5의 상기 적층성형 공정 조건별 대표 두께 산출 단계(S20)를 통해 도출된 멜트풀 대표 두께 데이터를 주사속도(v)와 대표 두께(w) 좌표에 파워별로 표시하여, 파워별 주사속도(v)와 대표 두께(w)를 나타내는 1차 함수 그래프를 획득한다. 이후, 상기 1차 함수 그래프로부터 [수학식 1]의 대표 두께 주사속도 관계식(w = av + b(a<0, b>0))을 도출한다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계(S320)는 상기 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식을 도출한다.
도 8은 도 6의 처리 과정 중 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계(S320)에서의 주사간격 대표 두께 관계식 도출을 위한 본 발명의 일 실시예의 멜트풀 대표 두께(w), 주사간격(h) 및 멜트풀 오버랩 영역(o)을 나타내는 도면이다.
도 8과 같이, 멜트풀 영역들은 인접되는 멜트풀 영역과 중첩되는 오버랩 영역(o)을 갖게 되며, 멜트풀이 얇은 경우 좁게 형성되고, 멜트풀이 두꺼운 경우 넓게 형성된다.
이에 따라, 상기 주사간격과 대표 두께 사이의 관계를 나타내는 주사간격 대표 두께 관계식은 상술한 [수학식 2](h =kw)와 같이 도출된다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 적층률 식 도출 단계(S330)는, 상기 적층성형 공정 조건별 주사속도(v)와 적층률(B)과 오버랩 영역(o) 사이의 상관관계를 나타내는 적층률 식을 도출한다.
도 9는 도 6의 처리 과정 중 적층률 식 도출 단계(S330)에서 도출된 적층률 식에 의한 주사속도별 적층률(B)과 실제 측정한 적층률(B)을 나타내는 그래프이다.
도 9의 (a)는 적층성형 공정 조건으로서의 주사속도(v)와 적층률(B, build rate) 사이의 이론적 상관관계를 나타내는 그래프이고, 도 9의 (b)는 (a) 그래프에서 주사속도(v)와 적층률(B, build rate) 사이의 상관관계의 유효 범위를 나타내며, 도 9의 (c)는 주사속도(v)와 적층률(B, build rate) 사이의 상관관계의 실측 데이터를 나타내는 그래프이다.
즉, x축을 주사속도(v), y축을 적층률(B, build rate)로 둔 좌표평면에서 v=0, -b/a를 x 절편으로 하고, v = -b/2a에서 극댓값을 갖는 2차 함수 형태로 [수학식 3]의 적층률 식(B=vht, B=kt(av+b)v)을 산출한다.
도 9의 경우, a와 b는 파워에 따라 결정되는 값이고, 레이어 두께 t는 0.03mm로 설정된 것을 예로 들었다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 주사간격 연산 단계(S340)는, 상기 적층률 식(수학식 3)으로부터 최대 적층률에서의 오버랩 영역(o)을 계산하여, 도출된 멜트풀 대표 두께(w)에 대한 주사간격의 비(k)를 상기 주사간격(h)과 멜트풀 대표 두께(w) 사이의 비례 관계식(수학식 2)에 대입하여 적층성형 공정 조건별 최적의 주사간격(h)을 연산하여 도출한다.
구체적으로, 상기 적층률 식(수학식 3) B=vht 및 B=kt(av+b)v에서 기울기 a와 y 절편은 적층성형 공정 조건 중 파워에 따라 정해지는 상수이며, 주사속도 v, 레이저 두께 t 및 대표 두께 w 또한 적층성형 공정 조건에 따라 기설정되는 고정 값이 된다. 따라서 설정된 적층성형 공정 조건의 파워, 주사속도(v), 기울기 a, y 절편 b를 대입한 후, 적층률 식으로부터 적층률이 최대 값(극댓값)을 가지는 주사간격과 대표 두께의 비인 k를 구한다. 구해진 k를 주사간격 대표 두께 관계식인 [수학식 2](h=kw)에 적용하는 것에 의해 선택된 적층성형 공정 조건의 수행을 위한 최적의 주사간격(h)를 도출한다.
본 발명의 일 실시예는 상술한 구성의 고밀도 고속적층성형 주사 간격 도출 장치가 적용된 적층성형 장치로 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 상술한 구성의 고밀도 고속적층성형 주사 간격 도출 방법을 가지는 적층성형 방법으로 구현될 수도 있다.
상술한 구성의 본 발명은 적층성형 공정 조건별 상이한 멜트풀 두께를 측정하고, 최빈 두께 및 최적의 주사간격을 도출할 수 있도록 하는 것에 의해, 종래기술에서 공정 조건별 멜트풀 두께와 무관하게 주사간격을 일률적으로 적용하는 때에, 주사간격이 멜트풀 두께 대비 넓음에 따른 적층성형 제품의 저밀도 문제, 주사간격이 멜트풀 두께 대비 좁음에 따른 재용융(remelting), 등급저하 및 적층률 저하의 문제를 해결할 수 있도록 한다.
상술한 구성 및 기술적 특징을 가지는 본 발명은 CP-Ti 단일 용융풀 다중 트랙 등의 적층성형 공정에 적용될 수도 있으며, Fe-Cu, Fe계 합금, Al계 합금 등 다양한 금속 소재의 적층성형 공정을 최적화하는 효과 또한 제공한다.
상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 주사간격 도출 장치(100) 및 주사간격 도출 방법은 멜트풀 영역 데이터 생성부(110), 멜트풀 대표 두께 산출부(120), 주사간격 도출부(130) 또는 상기 멜트풀 영역 데이터 DB(140)의 기능을 수행하는 회로 패턴을 가지는 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.
또한, 상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 주사간격 도출 장치(100) 및 주사간격 도출 방법은, 상술한 멜트풀 영역 데이터 생성부(110), 멜트풀 대표 두께 산출부(120), 주사간격 도출부(130) 또는 상기 멜트풀 영역 데이터 DB(140)의 기능을 수행하는 컴퓨터로 읽혀 들여져 실행되는 코드들을 기록한 기록 매체 또는 상기 코드들이 설치된 컴퓨터 등으로 구현될 수도 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: SDW 사진
11: 멜트풀 영역
13: 비용융 영역
B: 적층률
v: 주사속도
h: 주사간격
a: 적층률 식 기울기(파워의 함수)
b: 적층률 식 y축 절편(파워의 함수)
o: 오버랩 영역
w: 멜트풀 대표 두께
k: 멜트풀 대표 두께(w)에 대한 주사간격(h)의 비(k=h/w)
t: 레이어 두께
11: 멜트풀 영역
13: 비용융 영역
B: 적층률
v: 주사속도
h: 주사간격
a: 적층률 식 기울기(파워의 함수)
b: 적층률 식 y축 절편(파워의 함수)
o: 오버랩 영역
w: 멜트풀 대표 두께
k: 멜트풀 대표 두께(w)에 대한 주사간격(h)의 비(k=h/w)
t: 레이어 두께
Claims (15)
- 적층성형 공정 조건별 SDW 사진들을 이용하여 픽셀 영역 좌표의 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 가지는 멜트풀 영역 데이터를 생성하여 출력하는 멜트풀 영역 데이터 생성부;
상기 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함되는 각각의 멜트풀 영역과 멜트풀 대표 두께를 산출하는 멜트풀 대표 두께 산출부; 및
설정된 적층성형 공정 조건의 적층률 식에 상기 멜트풀 대표 두께를 대입하여 주사간격을 도출하는 주사간격 도출부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치. - 제1항에 있어서, 상기 멜트풀 대표 두께 산출부는,
상기 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 각각의 적층성형 공정 조건별 멜트풀의 두께 분포를 가지는 멜트풀 두께 데이터를 생성하고,
각각의 멜트풀 두께 데이터들에서 최대 횟수로 나타나는 멜트풀 두께를 멜트풀 별 최빈 두께로 산출하며,
해당 적층성형 공정 조건에 대응하는 SDW 사진에 포함된 전체 멜트풀의 최빈 두께를 평균하여 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께로 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치. - 제1항에 있어서, 상기 주사간격 도출부는,
상기 적층성형 공정 조건과 대표 두께를 이용하여 적층성형 공정 조건별 대표 두께 주사속도 관계식을 도출하고,
주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식을 도출하며,
상기 적층성형 공정 조건별 주사속도와 적층률과 오버랩 영역 사이의 상관관계를 나타내는 적층률 식을 도출하고,
적층률 식으로부터 최대 적층률에서의 오버랩 영역을 계산하여 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비를 도출한 후,
도출된 주사간격의 비를 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식에 대입하여 상기 적층성형 공정 조건에 따른 적층성형 공정 수행을 위한 주사간격을 연산하여 도출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치. - 제3항에 있어서,
상기 대표 두께 주사속도 관계식은, w = av + b(a<0, b>0)이며,
여기서, w는 멜트풀 대표 두께, a 및 b는 기설정된 적층성형 조건의 파워에 따른 w 변화의 기울기 및 w 절편, v는 주사속도인 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치. - 제3항에 있어서,
상기 주사간격 대표 두께 관계식은 k=h/w 이며,
여기서, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격, k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비인 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치. - 제3항에 있어서,
상기 적층률 식은, B=vht 및 B=kt(av+b)v 이며,
여기서, B는 적층률(build rate), k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비로서 k=(w-o)/w, t=기설정된 상수로서 적층성형 레이어의 두께, o는 오버랩 영역의 간격, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격인 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 멜트풀 영역 데이터 생성부에서 생성된 멜트풀 영역 데이터를 적층성형 공정 조건별로 구조화하여 저장하는 멜트풀 영역 데이터 DB;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 장치. - 적층성형 공정 조건별 SDW 사진들을 픽셀 영역 좌표에 대응시킨 후, 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 가지는 멜트풀 영역 데이터를 생성하여 출력하는 멜트풀 영역 데이터 생성 단계;
상기 멜트풀 영역 데이터 생성 단계에서 생성된 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께를 산출하는 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계; 및
설정된 적층성형 공정 조건의 적층률 식에 상기 멜트풀 대표 두께를 대입하여 주사간격을 도출하는 주사간격 도출 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법. - 제8항에 있어서, 상기 멜트풀 영역 데이터 생성 단계는,
정해진 파워와 주사속도를 가지는 적층성형 공정 조건별 단일 용융풀 다중 트랙 SDW 사진 각각을 픽셀 영역 좌표에 대응시키는 픽셀 영역 좌표 대응 단계; 및
상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함된 각각의 멜트풀 영역에 포함되는 픽셀들의 픽셀 좌표와 색정보를 추출하여 멜트풀 영역 데이터를 생성하는 멜트풀 영역 데이터 추출 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법. - 제8항에 있어서, 상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께 산출 단계는,
상기 적층성형 공정 조건별 SDW 사진에 포함된 각각의 멜트풀 영역에 대응하는 멜트풀 영역 데이터의 픽셀 좌표와 색정보를 이용하여 각각의 멜트풀 영역에 대한 멜트풀 두께 데이터를 생성하는 멜트풀 두께 데이터 생성 단계;
상기 각각의 멜트풀 두께 데이터에서 각각의 멜트풀 별 최빈 두께를 산출하는 최빈 두께 산출 단계; 및
상기 각각의 멜트풀의 상기 멜트풀 최빈 두께를 평균하여 상기 적층성형 공정 조건별 멜트풀 대표 두께를 산출하는 멜트풀 최빈 두께 평균 산출 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법. - 제8항에 있어서, 상기 주사간격 도출 단계는,
상기 적층성형 공정 조건과 대표 두께를 이용하여 적층성형 공정 조건별 대표 두께 주사속도 관계식을 도출하는 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계;
상기 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식을 도출하는 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계;
상기 적층성형 공정 조건별 주사속도와 적층률과 오버랩 영역 사이의 상관관계를 나타내는 적층률 식을 도출하는 적층률 식 도출 단계; 및
상기 적층률 식으로부터 최대 적층률에서의 오버랩 영역을 계산하여 도출된 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비를 상기 주사간격과 멜트풀 대표 두께 사이의 비례 관계식에 대입하여 적층성형 공정 조건별 주사간격을 연산하여 도출하는 주사간격 연산 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법. - 제11항에 있어서, 상기 대표 두께 주사속도 관계식 도출 단계에서,
상기 대표 두께 주사속도 관계식은 w = av + b(a<0, b>0)이며,
여기서, w는 멜트풀 대표 두께, a 및 b는 기설정된 적층성형 조건의 파워에 따른 w 변화의 기울기 및 w 절편, v는 주사속도인 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법. - 제11항에 있어서, 상기 주사간격 대표 두께 관계식 도출 단계에서,
상기 주사간격 대표 두께 관계식은 k=h/w 이며,
여기서, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격, k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비인 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법. - 제11항에 있어서, 상기 적층률 식 도출 단계에서, 상기 적층률 식은,
B=vht 및 B=kt(av+b)v 이고,
여기서, k는 멜트풀 대표 두께에 대한 주사간격의 비로서 k=(w-o)/w, t=기설정된 상수로서 적층성형 레이어의 두께, o는 오버랩 영역의 간격, w는 멜트풀 대표 두께, h는 주사간격인 것을 특징으로 하는 고밀도 고속적층성형을 위한 주사간격 도출 방법. - 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 고밀도 고속적층성형 주사 간격 도출 방법이 적용된 고밀도 고속적층성형 방법.
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