KR100476142B1 - 공구 제조 방법 - Google Patents

Abstract

코팅된 연마재 상에 가공면(engineered surface)을 제공하는 본 발명의 제조 방법은 급속 조형 기술(rapid prototyping technique)에 의해 형성된 마스터 공구(master tool)를 사용하여 얻어진 제작 공구(production tool)를 사용하여 보다 다용도로 이루어진다.

Description

공구 제조 방법{Production tool process}

본 발명은 제조 작업에 사용되는 공구의 제조 방법에 관한 것이다. 본원의 공구는 표면에 소망 패턴을 성형(mold), 양각(emboss) 또는 인쇄(print)하기 위해 사용되는 공구이다. 하기에 "패턴-형성 공구(pattern-forming tools)"로서 인용되는 상기 공구는 표면이 소망 패턴을 갖는 롤(roll) 형태로 이루어지거나, 표면상에 패턴이 형성되어 있는 벨트 또는 단순한 플레이트 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 주된 관점은 특히 설계 효과를 산출하기 위해 가공면(engineered surface)을 갖는 코팅된 연마재(coated abrasives)를 제조하기 위해 사용될 수 있는 공구의 제조에 관한 것이다. 본 발명은 이러한 주제에 대해 주로 설명된다. 그러나, 본 발명이 코팅된 연마재에 직접적인 관련은 없지만, 공구의 표면상에 형성된 복잡한 패턴을 갖는 공구를 제조하기 위해 신속하고, 다용도이며, 경제적인 기술에 대한 공통적인 필요성을 공유하는 광범위한 인쇄, 성형 또는 양각 분야에서의 필요성을 용이하게 충족시키도록 되어 있다는 것을 이해해야 한다.

가공면을 갖는 코팅된 연마재는 경화성 바인더(curable binder) 조성물로 분산된 연마 입자를 포함하는 층을 적층함으로써 형성된다. 상기 바인더는 반드시 그러한 것은 아니지만, 종종 방사선-경화성 바인더(radiation-curable binder)이고, 상기 연마 입자는 용융 및 소결된 알루미나, 실리콘 카바이드, 알루미나/지르코니아, 입방정 질화 붕소와 같은 초연마재, 합성 알루미늄/마그네슘 붕소화물 및 다이아몬드를 포함하는 코팅된 연마재와, 실리카, 알파 알루미나 전구체(precursors) 및 산화 세륨(ceria)을 포함하는 글래스와 같은 유연한 재료를 연마하도록 되어 있는 유연한 연마재에 공통적으로 사용되는 임의의 입자일 수 있다. 상기 표면은 예를 들어, 미국특허 제5,014,468호; 제5,152,917호; 제5,840,088호; 및 제5,863,306호에 개시된 바와 같은 성형 또는 양각 또는 윤전 그라비어(rotogravure) 적층 기술에 의해 가공될 수 있다.

종종, 정확하게 동일하고 규칙적으로 이격될 수 있는 반복 형상을 포함하는 표면을 제공하는 것이 유리하지만, 다른 많은 경우에는, 상기 형상이 표면 성형 공구 전체에 걸쳐 동일한 패턴이 아니거나 균일한 패턴으로 이루어지지 않는 형상을 포함하는 패턴으로 배열되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 규칙적인 것으로부터 벗어나는 경우에는 기판 표면상의 스크래치(scratch) 패턴이나 선형 패턴이 마모되는 것을 방지하는데 효과적이라는 것을 알 수 있다. 그러나, 공구 표면을 가로지르는 연속적인 직선 라인 패턴의 널링(knurling)이 소망의 불균일한 패턴을 형성할 수 없는 경우에, 불균일성에 대한 필요성은 표면 성형 공구(일반적으로, 공구의 표면에 적당한 패턴을 널링함으로써 제조되는 공구)의 제조를 더욱 곤란하고 기술적으로 어렵게 만든다.

또한, 각 분야에 맞게 설계된 공구를 제조하는 비용이 상당하기 때문에, 상기 공구 표면은 종종 상기 두 가지를 절충하게 된다. 추가로 고려해야 할 인자는, 연마재와의 접촉으로 인해, 공구가 침식되거나 변형되기 전에 공구의 수명이 매우 제한될 수 있다는 것이다.

그러므로, 매우 다용도이며, 신속하고, 경제적인 표면 형성 또는 성형 공구를 제조하는 방법에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명은 상기 방법과 그 방법에 의해 제조되는 성형 공구를 제공한다. 상기 공구는 성형, 양각, 윤전 그라비어 적층 및/또는 인쇄를 포함하는 다양한 방법에 적용될 수 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 본원에 제공된 본 발명의 설명에서 확인되는 주된 관심사는 패턴화된(또는 "가공된") 코팅된 연마재 제품을 제조하는데 적합한 공구를 제조하는 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 스크라이빙 기술(scribing techinque)에 의해서가 아니라 급속 조형 기술에 의해서 제조될 수 있는 3가지 상이한 형태의 표면을 도시한 평면도.

도 2는 본 발명의 범위 내의 한 절차를 사용하는 제작 공구(production tool)의 제조 공정을 도시하는 흐름도.

도 3은 코팅된 연마재의 제조에 관한 3가지 단계를 도시하는 평면도로서, 좌측으로부터 우측까지, 급속 조형 기술에 의해 제조된 "수형 마스터(male master)"; 상기 수형 마스터로부터 제조된 실리콘 성형체(암형 ; female); 및 상기 실리콘 성형체로부터 제조된 제작 공구를 사용하여 내부에 연마 입자가 분산되어 있는 경화성 바인더를 포함하는 슬러리 층을 양각함으로써 제조되는 가공면을 갖는 연마재를 도시하는 도면.

본 발명은 가공되어 패턴화된 표면을 갖는 코팅된 연마재의 제조 방법을 제공하는 것으로, 상기 표면상의 패턴은 급속 조형 기술(rapid prototyping technique)에 의해 제조되는 공구를 사용하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

가공되어 패턴화된 표면을 갖는 코팅된 연마재는 일반적으로 기판 재료와, 그 후면상에 증착되며 연마 입자가 내부에 분산되어 있는 경화된 바인더를 포함하는 연마재 층을 갖는 코팅된 연마재이다. 상기 연마재 층은 일반적으로 그 층의 두께가 층의 평균 투께보다 큰 복수의 위치를 제공하는 패턴을 가지도록 가공된 표면을 갖는다. 상기 패턴은 각각의 유닛 내에서는 다소 무작위적으로 이루어질 수 있지만, 규칙적으로 반복되는 유닛들을 포함한다. 가공되어 패턴화된 표면을 갖는 코팅된 연마재들의 대표적인 예는 미국특허 제5,152,917호; 제5,454,844호; 제5,489,235호; 제5,658,184호; 제5,672,097호; 제5,681,217호; 제5,833,724호; 제5,840,088호; 및 제5,863,306호에 개시되어 있다.

패턴화된 표면을 형성하기 위해 상술된 기술들은 윤전 그라비어 인쇄, 양각 및 성형을 포함한다. 그러므로, 상기 공구는 예를 들어, 몰드, 양각 롤 또는 그라비어 롤에 사용될 수 있다.

다른 기술은 공구 내에 평행한 삼각형 홈을 새긴 후에, 처음으로 남겨지는 기저부가 사각형인 피라미드에 대해 직각으로 표면에 평행한 홈을 새기는 단계를 포함한다. 이러한 표면은 성형 공구로서 직접적으로 사용될 수 있거나, 암형의 등가물을 성형하는데 사용될 수 있다. 이러한 기술은 미국특허 제5,300,263호에 개시되어 있다. 롤상에 패턴을 새기거나 널링하는 다른 방법은 미국특허 제4,478,769호; 제5,435,816호; 제5,489,235호 및 제5,946,991호에 개시되어 있다. 상기 모든 방법은 절단 공구의 제조를 필요로 하고, 상기 절단 공구는 연속적으로 주의깊게 정렬되어야만 하며, 재현될 수 있는 패턴의 형태들은 평행한 선들 사이에서 서로 엄격하게 제한되며 정렬된다.

본 발명은 패턴의 선택을 제한하지는 않으며, 특정한 급속 조형 장치에 의해 형성될 수 있는 표면의 크기를 제한하는 범위만이 제한된다. 어떤 기술이든지 간에, 본 발명은 급속 조형("RP ; rapid prototyping") 기술에 의해서 용이하게 제조될 수 있으며 저렴하게 사용 및 폐기 또는 복제될 수 있는 공구의 사용을 필요로 한다.

급속 조형(RP) 기술은 후술되는 다수의 유용한 실시예를 가지며, 그러한 기술은 본 발명에 적용할 수 있으며 동일한 기본 특징을 가지는 후술되는 실시예들 이외의 다양한 기술로 이루어질 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 즉,

1) 소망 표면 패턴의 컴퓨터 디자인;

2) 서로의 상부에 놓일 때 소망 디자인을 형성하는 다수의 수평 슬라이스(slices)로 감소될 수 있는 컴퓨터 프로그램에 대한 상기 디자인의 감소;

3) 상기 디자인을 조형 표면-성형 공구(prototype surface-shaping tool) 형태로 실현; 및

4) 제작 공구를 제조하기 위해 상기 조형을 사용.

상기 제조 공정에서의 다양한 기술들이 보다 상세하게 후술된다.

급속 조형(Rapid Prototyping; RP)

"급속 조형(RP)"이라는 용어는 수(雄)형 마스터(male master) 형상의 표면으로 이루어진 조형을 전체적으로 재현할 수 있는 신속한 형태로 제작하기 위한 다양한 기술을 설명하기 위해 사용된다. 모든 기술들은 컴퓨터 파일을 실제 물체로 변환함으로써 작용한다. 상기 컴퓨터 파일은 형상을 설계하고 그 형상을 다양한 각도에서 3차원으로 관찰할 수 있는 능력을 제공하는 컴퓨터-이용 설계 프로그램(일반적으로, "CAD 프로그램"이라 함)에 의해 생성된다. 다양한 이유로, 상기 프로그램은 "STL 파일" 포맷 형태의 디자인을 생성한다. "STL"은 수형 마스터를 생성하는데 사용될 수 있는 한 기술인 "입체 조형술(stereolithography)"의 약자이다. 그러나, 상기 STL 파일은 하기에 추가로 설명되는 바와 같은 다양한 선택적인 기술들에 의해 파일을 수형 마스터로 변환하는데 사용될 수 있다.

Unigraphics 사에서 시판중인 "Solidedge"; Solid Concepts 사로부터 시판중인 "SolidView"; Solidworks 및 Autocad 2000를 포함하는 다수의 상업용 CAD 디자인 패키지가 존재한다. 상기 디자인은 STL 파일 이외의 포맷으로, 예를 들어, DWG/DXF, IDEAS, IGES, 및 VRML 파일을 포함하는 포맷으로 저장될 수 있다.

급속 조형 장치는 일반적으로(항상 그러한 것은 아니지만), 동일한 원리로 작용한다: 즉, CAD 장치에 의해 생성된 파일(예를 들어, STL 파일)은 전체 형상이 복수의 수평 슬라이스로 변환되도록 상기 디자인을 통해 수평 섹션들의 순서를 산출하기 위해 조작된다. 그후, 상기 프로그램은 미리 적층된 슬라이스들의 상부에서의 연속적인 슬라이스 적층에 의해 소망 패턴이 3차원으로 구성되는 순서로, 편리한 기술에 의해 각각의 슬라이스의 물리적인 실시예들을 산출하기 위해 사용된다(일부만이 후술됨).

급속 조형 기술은 "컴퓨터 이용 설계" 프로그램을 사용하는 컴퓨터에서 소망 표면이 생성되는 공통의 절차를 모두 공유하는 다수의 실시예를 갖는다. 이러한 프로그램은 의도한 대로 모든 각도에서 관찰할 수 있는 투영 디자인의 컴퓨터 이미지를 생성한다. 그후, 이러한 디자인은 코팅된 연마재상에 가공된 패턴의 표면을 생성하기 위해 사용되는 제작 공구를 형성하기 위해 사용된다.

제작 공구가 형성될 수 있는 몇 가지 방식이 존재하지만, 대부분의 경우에, 급속 조형 기술은 일반적으로, 1 ft² 이하인 비교적 작은 표면적을 갖는 패턴을 형성한다. 따라서, 상기 패턴은 복제될 필요가 있으며, 개별 패턴들은 적절한 크기의 상업용 공구를 형성하도록 함께 연결된다. 물론, 이것은 다양한 개별 패턴의 사용에 의해 상기 코팅된 연마재 표면상에 생성되는 패턴을 다양화할 수 있는 부가의 기회를 제공한다. 그러므로, 상기 제작 공구는 복수의 유사하거나 상이한 급속 조형-형성 유닛을 포함할 수 있다는 것으로 이해된다.

상기 급속 조형 기술은 수형 또는 암(雌)형 구조의 패턴을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 상기 디자인에 따르면, 급속 조형 기술에 의해 이루어진 패턴의 정반대 패턴인 이차(보조) 성형 공구를 제조하는 것이 바람직할 수 있다: 즉, 급속 조형 기술이 수형 패턴을 만드는 경우에, 암형 패턴을 형성하도록 이차 성형 공구를 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 물론 그 반대도 가능하다. 이러한 해법의 장점은 급속 조형-형성 패턴이 다수의 정반대 복제(replicas)를 형성하기 위해 보관되어 반복적으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 급속 조형 장치를 사용하여 상기 복제를 다시 형성함으로써 신속하고 저렴하게 대체할 수도 있다는 것이다.

상기 급속 조형 기술은 상기 제작 공구가 컴퓨터 제어식 적층 프로그램을 사용하여 직접적으로 제조될 수 있는 다수의 실시예를 갖는다. 이러한 형태의 통상적인 공정은 "레이저 가공된 네트 성형(Laser Engineered Net Shaping)"이고, 이러한 성형에서는, 가스 스트림에서 운반되는 용융 금속 드롭릿(droplet)의 스트림이 상기 프로그램에 의해 형성된 구조의 "슬라이스"의 연속 적층에 의해 결정되는 3차원 패턴으로 떨어진다.

그러나, 급속 조형 기술은 그 자체가 상기 제작 공구를 형성하기 위해 사용되는 중간물을 제조하기 위해 보다 빈번하게 사용된다.

급속 조형 기술에 의해 중간물을 얻기 위한 종래의 한가지 기술은 표면 바로 아래에서 플랫폼을 구비한 방사선 경화성 수지조(bath of radiation-curable resin) 내에 기판 재료를 지지하는 플랫폼을 함침하는 단계를 포함한다. 그후, 급속 조형 장치는 상기 수지조의 표면상에서 급속 조형 장치에 의해 형성된 제 1 슬라이스에 의해 결정된 패턴으로 레이저 빔을 통과시킨다. 상기 레이저는 조사된 영역에서 수지의 경화 및 응고를 야기하고, 그에 따라 수지내에 제 1 슬라이스의 복제를 형성한다. 그후, 상기 플랫폼은 상기 수지조의 표면 바로 아래로 내려지고, 제 2 슬라이스에 대응하는 경화 수지 형상을 형성하기 위해 상기 레이저가 다시 작동된다. 이러한 공정은 모든 슬라이스가 복제될 때까지 반복되고, 연속으로 적층되어 함께 용융된 층들을 포함하는 고형 수지 구조는 CAD 장치에 의해 설계된 형상에 정확하게 대응하도록 형성된다. 그런 다음, 상기 수형 마스터를 제공한다. 적절한 장비는 예를 들어, 3-D Systems; Aaroflex; Fockele & Schwartze(독일); 및 CMET/Mitsubishi, Mitsui, Teijin, and Seiki Denken(일본)로부터 구입할 수 있다.

선택적인 기술로는 변형된 잉크젯 적층 기술(modified inkjet deposition technique)이 있고, 이러한 기술에서 열가소성 폴리머가 용융되어 잉크젯 헤드로부터 플랫폼상에 지지된 기판상으로 적층된다. 상기 폴리머 방울들은 원래의 CAD 출력을 일련의 슬라이스로 다시 변환시키는 급속 조형 프로그램에 의해 지시되는 패턴으로 떨어진다. 상기 방울들은 적층될 표면에 접촉하면 응고되고, 제 1 슬라이스의 제작이 완료된 후에, 증가하는 양 만큼 상기 플랫폼이 내려지고, 제 2 슬라이스가 제 1 슬라이스의 상부에 형성된다. 연속하는 슬라이스들은 CAD 성형이 열가소성 폴리머에서 반복될 때까지 이전의 슬라이스 상부에 위치된다. 적절한 장비는 3-D Systems, Sanders Prototype 및 Optometric에 의해 제공된다.

유사한 기술로서는 용융 폴리머와 함께 금속 분말을 적층하는 기술이 있다. 적층된 층들은 소망 구조로 쌓이고, 입자들을 결합하기 위해 사용된 폴리머는 최종 형상을 형성하도록 입자들이 함께 소결될 때 연소된다. 적절한 장비는 예를 들어, Z-Corp(연소되지 않는 녹말-셀룰로오즈 시스템을 사용), Soligen, Extrude Hone 및 Therics로부터 입수할 수 있다. 필요에 따라 상기 형상에 부가의 정밀도를 제공하기 위해, 상기 형상은 밀링에 의해 부가로 정련될 수 있다.

돌출(overhang) 형상이 필요한 경우에는, 상기 플랫폼상에 임시 지지체를 만들고, 소망 돌출 형상이 제조된 후에 상기 지지체를 용해시킴으로써 조절될 수 있다. (이는 주로 폴리머 잉크젯 적층 장치에 적용된다. 대부분의 다른 장치들은 표준 구조 재료를 갖는 지지체를 만들어야만 하고; 이러한 지지체는 구조 완료시에 수동으로 제거되어야만 한다.)

폴리머가 가스 스트림에 부유되는 용융 금속 드롭릿으로 대체되는 유사한 기술이 개발되었다. 그러나, 그 기술은 동일한 방식으로 작동하고, 때때로 "레이저 가공된 네트 성형" 또는 "LENS"로 불린다.

다른 선택안에 있어서, 급속 조형 장치는 소망 형상이 제조될 때까지 특정한 순서로 하나가 다른 하나의 위에 위치되도록 설계되는 플라스틱 또는 금속 시트와 같은 적절한 재료로부터 절단된 일련의 슬라이스를 형성할 수 있다. 이는 상술된 연속 공정의 변형예라는 것이 이해될 것이다. 본 발명의 분야에서 상기 기술을 사용할 수 있는 장비의 제조자들로서는, Helisys Corp., Schroff Development Corp. 및 일본의 Kira KK와 싱가폴의 Kinergy를 들 수 있다.

또 다른 기술은 선택적인 용융 또는 소결을 야기하도록 레이저를 사용하는 기술이다. 상술한 바와 같이, 분말 층은 기판 재료상에 위치되고, 급속 조형 장치에 의해 결정된 패턴으로 상기 층에 레이저가 조사된다. 그에 따라, 플라스틱, 금속, 왁스 또는 코팅된 세라믹으로 이루어질 수 있는 분말은 레이저에 의해 접촉된 영역에서 연속하는 층에서 용융된다. 그후, 상기 기판이 내려지고, 새로운 분말 층이 적층되며, 포개지는 다수의 층들로 이루어지는 소망 구조가 완성될 때까지 제 1 층 등의 상부에 레이저-용융 층이 위치된다. 이러한 형태의 공정에 사용될 수 있는 장비는 DTM Corporation 및 EOS GmbH(독일)로부터 입수할 수 있다.

상술한 모든 기술은 "수형" 또는 "암형"인 "마스터"를 제조하기 위해 사용될 수 있다.

암형 패턴의 형성(Formation of Female Pattern)

수형 마스터는 양호하게는, 간단한 "접촉-몰딩(kiss-molding)" 공정에 의해 암형 패턴(반대도 동일)을 형성하기 위해 사용될 수 있고, 상기 공정에서 성형 재료는 상기 수형 마스터와 접촉하도록 위치되고, 상기 수형 마스터의 표면에 합치되며, 그 위치에서 경화된 후, 상기 수형 마스터의 표면 외형의 정확한 암형 복제를 제공하기 위해 수형 마스터로부터 제거된다. 암형 패턴을 형성하는 재료는 임의의 적절한 열가소성 또는 열경화성 수지일 수 있지만, 비용, 성형성, 이완성, 불활성 등과 같은 다양한 이유로 부가-경화 실리콘 폴리머(addition-cured silicone polymer)가 적합하다. 각각의 성형 작업 도중에 수형 마스터가 거의 손상되지 않기 때문에, 동일한 수형 마스터는 다수의 암형 패턴을 복제하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 잠재적으로 무한 개수의 암형 패턴이 동일한 수형 마스터로부터 제조될 수 있고, 상기 수형 마스터의 라이브러리(library)는 제조 라인의 최대 유연성을 제공하도록 유지될 수 있다. 또한, 원형(original)과 동일한 수형 마스터는 급속 조형 장치에 의해 비교적 신속하고 저렴하게 제조될 수 있다.

제작 공구(Production Tool)

수형 제작 공구가 필요한 경우에는, 암형 패턴을 적합한 치수 및 형상으로 기판의 표면에 부착함으로써 제작 공구를 제조하기 위해 암형 패턴이 사용된다. 예를 들어, 롤이 사용되는 경우에 암형 패턴 표면이 양각 작용을 하도록 상기 암형 패턴은 양각 롤의 표면에 부착될 수 있다. 물론, 상기 공정의 상기 부분에서 반드시 롤이 사용되어야 하는 것은 아니며, 편평한 플래튼 몰드로 대체될 수 있다.

일반적으로, 제작 공구의 표면은 수형 마스터로부터 제조되는 암형 패턴 시트보다 현저하게 크다. 상기의 경우에, 복제된 다수의 마스터를 조립한 상기 마스터를 복제하여(동일하거나 상이한 마스터로부터 복제될 수 있음), 소망 크기의 대형 마스터를 형성하여 제작 공구를 형성하기 위해 대형 마스터를 사용함으로써, 상기 제작 공구가 만들어질 수 있다. 상기 제작 공구의 제조는 제작 공구를 형성하기 위해 수지 재료를 사용하는 종래의 접촉 몰딩 기술에 의해 가장 편리하게 행해진다. 선택적으로, 다수의 수형 마스터는 급속 조형 기술에 의해 제조되어, 암형 시트가 제작 공구의 전체 표면을 덮기에 충분히 큰 표면적으로 제조될 수 있는 대형 마스터를 형성하도록 조립될 수 있다.

경우에 따라서는, 대형 수형 제작 공구가 필요해지고, 이는 실린더 형태를 형성하도록 몇개의 패턴 시트를 그 패턴 측부에 내향으로 부착함으로써 본 발명의 범위 내에 수용될 수 있다. 그후, 조합된 암형 패턴 시트들로부터 형성된 실린더 내부에 지지 실린더가 수용되고, 상기 암형 패턴 시트들로부터 형성된 실린더의 내부면과 상기 지지 실린더 사이의 공간에는 몰드가 제공된다. 그후, 경화가능한 실리콘 수지와 같은 성형 조성물이 상기 몰드 내로 도입되고, 그 내부에서 경화되어 실린더형 수형 패턴을 형성한다. 상기 암형 패턴 시트들로부터 형성된 실린더의 치수를 선택함으로써, 제작 공구를 양각 롤의 형태로 제조하기 위해 롤러 둘레에 끼워질 수 있는 이음매없는 슬리브를 제조할 수 있게 된다.

상기 제작 공구는 다른 성형 방법에서 사용할 수 있고, 상기 방법으로서는 방사선 경화성 바인더를 포함하는 조성이 실제로 상기 제작 공구와 접촉하는 사이에 상기 조성을 경화함으로써 가공면에 특정 표면 형상을 생성할 수 있다. 이는 제작 공구의 재료를 통과하는 방사선에 의해 경화가 발생할 수 있도록 방사선-투과성 재료로 상기 제작 공구를 형성함으로써 행해질 수 있다. 선택적으로, 가공면이 형성되는 후면이 투명 필름이면, 상기 경화는 상기 후면 재료를 통해 이루어질 수 있다. 유사하게, 열가소재를 가열하고 가열-연화성 재료를 양각처리함으로써 열가소성 표면을 형성하기 위해 사용될 수 있다.

그후, 상기 제작 공구는 코팅된 연마재의 가공면을 생성하기 위해 사용된다. 상부에 가공면이 형성되는 표면은 윤활제, 충전제, 연삭 보조제, 부착 조절 첨가제, 경화 촉진제 등 및 그 재료들 중 두개 이상의 재료로 이루어진 혼합물과 같은 선택적인 첨가제와 연마 입자가 내부에 분산되어 있는 경화성 수지로 이루어진다. 상기 경화성 수지는 열 또는 습기에 의해 경화되거나 화학 반응에 의해 경화될 수 있지만, 바람직하게는, 상기 수지는 경화 개시제 또는 촉진제("보조제")와 함께 UV, 가시 광선 또는 전자 빔 방사선에 노출됨으로써 경화가 야기될 수 있다는 것을 의미하는 방사선-경화성 수지이다.

상기 제작 공구는 경화성 바인더가 적어도 부분적으로 상기 공구와 접촉하는 사이에 경화되는 몰드일 수 있다. 선택적으로, 상기 제작 공구는 상기 바인더의 경화가 개시되기 전에 제거되는 양각 롤 또는 플래튼일 수도 있다. 상기 모든 공구들은 급속 조형 공정에 따라 제조된 후, 복잡성의 정도가 종래 기술에 비해 뛰어난 본 발명의 방법에 의해 가공면을 생성하기 위해 사용될 수 있다.

Claims (9)

1. a) 급속 조형 기술(rapid prototyping technique)을 사용하여 마스터 공구(master tool)를 제조하는 단계와,

   b) 상기 마스터 공구를 몰드(mold)로서 사용하여 제작 공구 섹션들(production tool sections)을 만드는 단계와,

   c) 상기 섹션들을 조립하여 패턴화된 표면을 갖는 제작 공구를 제조하는 단계와,

   d) 연마 입자가 내부에 분산되어 있는 경화성 바인더 수지의 층을 기판상에 적층하는 단계와,

   e) 상기 제작 공구를 사용하여 상기 층 상에 패턴을 부여하는 단계, 및

   f) 상기 경화성 바인더 수지를 경화하여 가공면(engineered surface)을 갖는 코팅된 연마재를 제조하는 단계를 포함하는 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제작 공구는 양각 플레이트, 롤, 벨트 또는 웨브 형태로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 형태인 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더 수지는 상기 제작 공구와 접촉하는 사이에 경화되는 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 급속 조형 기술은 입체 조형술(stereolithography)을 사용하는 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 입체 조형술은 잉크젯 적층 기술(inkjet deposition technique)을 사용하는 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 급속 조형 기술은 수형 마스터(male master)를 제조하는 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 경화성 바인더 수지는 방사선-경화성 수지(radiation-curable resin)인 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 경화성 바인더 내부에 분산되어 있는 연마 입자 이외에, 상기 바인더는 연삭 보조제, 윤활제, 경화 보조제, 충전제, 부착 조절 첨가제 및 그들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 보조제들을 함유하는 가공면을 갖는 코팅된 연마재 제조 방법.
9. 3차원 입체 기술을 사용하여 마스터 공구를 제조하는 단계와,

   상기 마스터 공구를 사용하여 제작 공구를 형성하는 단계와,

   연마 입자들과 수지를 포함하는 층을 갖는 기판을 제공하는 단계와,

   상기 제작 공구를 사용하여 상기 표면 층을 패턴화하는 단계, 및

   상기 패턴화된 표면 층을 경화하여 가공면을 갖는 코팅된 연마재를 제조하는 단계를 포함하는 코팅된 연마재 제조 방법.