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KR20210013562A - 분말 베드를 침착하는 것에 의해서 적층 제조 플래튼의 상부 표면을 준비하기 위한 방법 - Google Patents

분말 베드를 침착하는 것에 의해서 적층 제조 플래튼의 상부 표면을 준비하기 위한 방법 Download PDF

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KR20210013562A
KR20210013562A KR1020207033517A KR20207033517A KR20210013562A KR 20210013562 A KR20210013562 A KR 20210013562A KR 1020207033517 A KR1020207033517 A KR 1020207033517A KR 20207033517 A KR20207033517 A KR 20207033517A KR 20210013562 A KR20210013562 A KR 20210013562A
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KR
South Korea
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additive manufacturing
building platform
powder bed
powder
bed deposition
Prior art date
Application number
KR1020207033517A
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English (en)
Inventor
장-밥티스트 모틴
Original Assignee
애드업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 애드업 filed Critical 애드업
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Abstract

본 발명은 분말 베드를 침착시키는 것에 의한 적층 제조 플래튼(24)의 상부 표면(40)을 준비하는 방법에 관한 것이고, 그러한 방법은, 패턴(M)을 플래튼의 상부 표면의 적어도 하나의 지역 내에 프린팅(printing)하는 것에 의해서, 이러한 지역의 조도를 높이는 것으로 이루어진 적어도 하나의 단계를 포함한다. 본 발명에 따라, 패턴은, 분말의 베드를 침착하는 것에 의한 적층 제조 기계(10) 내에서 프린팅되고, 이어서 플래튼은 분말 베드 침착 프로세스를 이용하는 적층 제조를 위해서 이용된다.

Description

분말 베드를 침착하는 것에 의해서 적층 제조 플래튼의 상부 표면을 준비하기 위한 방법
본 발명은, 하나 이상의 에너지 또는 열 공급원, 예를 들어 레이저 빔 및/또는 전자 빔 및/또는 다이오드를 이용하여 분말의 입자를 용융시키는 것에 의한 분말-기반의 적층 제조 분야에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 분말 베드 침착에 의한 적층 제조의 분야에 포함되고, 분말 베드 침착 적층 제조 기계 내측에서 다양한 적층 제조 분말의 층을 지지하는 구축 플랫폼(build platform)을 준비하기 위한 것이다.
보다 더 구체적으로, 본 발명은 적층 제조 구축 플랫폼 상에 침착된 제1 분말 층의 품질을 개선하는 것을 목적으로 한다. 사실상, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조의 맥락에서, 구축 플랫폼 상에 침착된 제1 분말 층의 품질은, 제조되는 물품과 이러한 구축 플랫폼 사이의 양호한 야금학적 본딩(bond)을 보장하는데 있어서 필수적이다.
제1 분말 층의 품질은, 구축 플랫폼의 상부 표면 상의 이러한 제1 분말 층의 분배 품질로서 이해될 수 있다. 더 구체적으로, 목적은, 적층 제조 구축 플랫폼의 전체 상부 표면에 걸쳐 균일하게 분배된 제1 분말 층을 획득하는 것이고, 다시 말해서 적층 제조 구축 플랫폼의 상부 표면의 모든 지점에서 실질적으로 일정한 분말 두께를 제공하는 제1 분말 층을 획득하는 것이다.
다양한 매개변수: 분말의 입자 크기, 분말의 화학적 조성, 분말의 습도 정도, 분말을 확전(spread)시키기 위해서 사용되는 장치의 유형(예를 들어, 스크레이퍼(scraper) 또는 롤러), 구축 플랫폼의 상부 표면의 표면 마감 등이 이러한 제1 분말 층의 품질에 영향을 미칠 수 있다.
알려진 바와 같이, 적층 제조 구축 플랫폼은, 구축 플랫폼의 하부 표면과 상부 표면 사이에서 바람직한 유사 공차(parallelism tolerance)를 갖도록, 적층 제조 기계 내에 장착되기 전에, 가공되고 연마된다.
양호한-품질의 제1 층을 획득하기 위해서, 구축 플랫폼의 상부 표면의 조도(roughness)를 증가시키기 위해서 샌드블래스팅에 의해서 또는 가공(예를 들어, 밀링)에 의해서 구축 플랫폼의 상부 표면의 표면 조건을 저하(degrade)시키는 것이 실제로 알려져 있다. 이러한 방식으로 생성된 조도는, 분말 입자를 적층 제조 구축 플랫폼의 상부 표면 상에서 유지할 수 있게 하고, 그에 따라 구축 플랫폼 상에서의 제1 분말 층의 부착을 촉진할 수 있게 하고 그에 따라 제1의 균일하게 분배된 분말 층을 획득할 수 있게 한다.
이러한 종래 기술의 2가지 방법은 샌드블래스팅 또는 가공 기계, 그리고 이러한 기계의 이용을 위해서 필요한 소모재를 필요로 한다는 단점을 갖는다.
그에 따라, 본 발명은, 구축 플랫폼의 상부 표면의 조도를 높이기 위한 샌드블래스팅 또는 가공 기계 또는 소모재를 필요로 하지 않는, 분말 베드 침착에 의해서 적층 제조를 위한 구축 플랫폼을 준비하는 방법을 제공한다.
이를 위해서, 본 발명은 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼의 상부 표면을 준비하는 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법은 패턴을 구축 플랫폼의 상부 표면의 적어도 하나의 영역 상으로 각인(imprinting)하는 것에 의해서, 이러한 영역의 조도를 높이는 적어도 하나의 단계를 포함한다.
보다 특히, 준비 방법은, 패턴의 각인이 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 기계 내측에서 이루어지는 것을 제공하고, 그 후에 구축 플랫폼은 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 이용되고, 패턴의 각인은, 분말의 층이 구축 플랫폼 위에서 확전되기 전에, 이루어진다.
유리하게, 준비 방법은, 패턴이, 분말을 선택적으로 용융시키기 위해서 후속하여 이용되는 에너지 또는 열의 공급원과 동일한 공급원으로 구축 플랫폼의 상부 표면 상에 각인되는 것을 제공하고, 이러한 공급원은 바람직하게 적어도 하나의 레이저 빔을 방출하는 공급원이다.
본 발명에 따른 준비 방법은 또한:
- 패턴이 구축 플랫폼의 상부 표면 위로 상승되는 것,
- 패턴이 적어도 하나의, 복수의 병치된 라인을 포함하는 것,
- 라인이 직선형이고, 평행하고, 서로 균일하게 이격되는 것,
- 2개의 인접한 라인 사이의 간격이 1 내지 5 밀리미터인 것,
- 패턴이 병치된 라인의 제1 그룹 및 병치된 라인의 제2 그룹을 포함하고, 제1 그룹의 적어도 하나의 라인이 제2 그룹의 적어도 하나의 라인과 교차되는 것,
- 제1 그룹의 라인이 직선형이고, 평행하며, 규칙적으로 이격되고, 제2 그룹의 라인이 직선형이고, 평행하며, 규칙적으로 이격되고, 패턴이 그리드의 형태를 취하도록 제1 그룹의 라인과 제2 그룹의 라인이 교차되는 것,
- 제1 그룹의 라인이 제2 그룹의 라인에 수직인 것,
- 라인이 연속적인 것,
- 분말 베드 침착에 의해 적층 제조하기 위한 기계는 구축 플랫폼 위에서 길이방향으로 이동되는 적어도 하나의 분말 확전 장치를 포함하고, 패턴의 복수의 라인이, 길이방향에 수직이 아닌 횡방향에 평행하게 연장되는 것,
- 패턴의 복수의 라인이, 길이방향에 대한 시계방향 또는 반시계방향의 경사 각도가 25도 내지 65도인 횡방향에 평행하게 연장되는 것,
- 패턴의 라인 중 제1 그룹의 라인이, 길이방향에 대해서 시계방향으로 45도로 경사진 제1 횡방향에 평행하게 연장되고, 패턴의 라인 중 제2 그룹의 라인이, 길이방향에 대해서 반시계방향으로 45도로 경사진 제2 횡방향에 평행하게 연장되는 것,
- 패턴이 복수의 병치된 기본 셀을 포함하고, 각각의 기본 셀은 적어도 부분적으로 폐쇄된 윤곽을 가지는 것,
- 각각의 기본 셀의 윤곽이 그 길이의 적어도 50%에 걸쳐 폐쇄되는 것,
- 각각의 기본 셀의 윤곽이 그 길이의 전체에 걸쳐 폐쇄되는 것,
- 각각의 기본 셀의 표면적이 4 내지 25 mm2인 것,
- 패턴이 적층 제조 구축 플랫폼의 표면의 전부 상에 각인되는 것을 제공한다.
본 발명은 또한, 이러한 준비 방법에 따라 실행되는, 구축 플랫폼을 준비하는 단계를 포함하는, 분말 베드 침착에 의해서 적층 제조를 하기 위한 프로세스를 포함한다.
본 발명의 추가적인 특징 및 장점이 이하의 설명에서 명확해질 것이다. 비제한적인 예로서 제공된 이러한 설명은 첨부 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 적층 제조 기계의 개략적 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 따른 구축 플랫폼 내로 각인된 패턴의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에 따라 준비된 그리고 개방 유형의 패턴을 가지는 적층 제조 구축 플랫폼의 상면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법에 따라 준비된 그리고 폐쇄 유형의 패턴을 가지는 적층 제조 구축 플랫폼의 상면도이다.
도 5는 삼각형-형상의 폐쇄형 기본 셀을 가지는 패턴의 상세도이다.
도 6은 크레넬형 라인(crenellated line) 및 부분적으로 폐쇄된 기본 셀로 구성된 패턴의 상세도이다.
도 7은 사인파형 라인 및 부분적으로 폐쇄된 기본 셀로 구성된 패턴의 상세도이다.
도 8은 타원형 형상의 폐쇄형 기본 셀로 구성된 패턴의 상세도이다.
본 발명은 분말 베드 침착에 의한 적층 제조의 프로세스의 구현을 위한 적층 제조 기계에서 이용되는 구축 플랫폼을 준비하기 위한 방법에 관한 것이다.
분말 베드 침착에 의한 적층 제조는, 서로 중첩된 적층 제조 분말의 다양한 층들의 선택적인 용융에 의해서 하나 이상의 물품이 제조되는 적층 제조 프로세스이다. 분말의 제1 층이 플랫폼과 같은 지지부 상으로 침착되고, 이어서 제조되는 물품 또는 물품들의 제1 수평 섹션을 따라 하나 이상의 에너지 또는 열 공급원을 이용하여 선택적으로 소결 또는 용융된다. 다음에, 분말의 제2 층이, 방금 용융 또는 소결된 분말의 제1 층 상으로 침착되고, 이러한 분말의 제2 층이 다시 선택적으로 소결 또는 용융되며, 제조되는 물품 또는 물품들의 마지막 수평 섹션의 제조에서 이용되는 마지막 분말의 층까지, 이러한 것이 계속된다.
도 1은 분말의 베드를 침착시킴으로써 물품의 적층 제조를 구현할 수 있게 하는 적층 제조 기계(10)를 도시한다. 이러한 적층 제조 기계(10)는 구축 챔버(12), 및 하나 이상의 빔(16)을 통해서 구축 챔버(12) 내측에 침착된 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융(융합)시키기 위해서 이용되는 열 또는 에너지의 적어도 하나의 공급원(14)을 포함한다.
열 또는 에너지 공급원 또는 공급원들(14)은 하나 이상의 전자 빔 및/또는 하나 이상의 레이저 빔을 생산할 수 있는 공급원의 형태를 가질 수 있다. 이러한 공급원은, 예를 들어, 하나 이상의 전자총 및/또는 레이저 빔을 방출할 수 있는 하나 이상의 공급원이다. 선택적인 융합을 허용하기 위해서 그리고 그에 따라 에너지 또는 열의 빔 또는 빔들(16)이 이동될 수 있게 허용하기 위해서, 각각의 공급원(14)은 빔 또는 빔들(16)을 이동시키고 제어하기 위한 수단을 포함한다.
구축 챔버(12)는 폐쇄형 챔버이다. 이러한 구축 챔버(12)의 하나의 벽은, 챔버 내의 제조의 진행을 관찰할 수 있도록, 창을 포함할 수 있다. 이러한 구축 챔버(12)의 적어도 하나의 벽은 유지보수 또는 세정 동작을 위한 챔버 내측에의 접근을 제공하는 개구부를 포함하고, 이러한 개구부는 제조 사이클 중에 도어에 의해서 다시 밀봉 폐쇄될 수 있다. 제조 사이클 중에, 적층 제조 분말의 산화를 방지하기 위해서 및/또는 폭발 위험을 방지하기 위해서, 구축 챔버(12)는 질소와 같은 불활성 가스로 충진될 수 있다. 구축 챔버(12)는 산소의 진입을 방지하기 위해서 약간 과압으로 유지될 수 있거나, 분말이 외부로 빠져 나가는 것을 방지하기 위해서 또는 분말을 소결 또는 융합시키기 위해서 전자 빔이 챔버 내에서 이용될 때 진공 하에서 유지될 수 있다.
구축 챔버(12) 내측에서, 적층 제조 기계(10)는: 수평 작업 평면(18), 및 작업 평면(18) 내에 위치되는 적어도 하나의 구축 구역(20)을 포함한다. 구축 구역(20)은 수평 작업 평면(18) 내에 만들어진 개구부(21)에 의해서 그리고 구축 슬리브(22) 및 구축 플랫폼(24)에 의해서 형성된다. 슬리브(22)는 작업 평면(18) 아래에서 수직으로 연장되고, 개구부(21)를 통해서 작업 평면(18) 내로 개방된다. 구축 플랫폼(24)은, 램(ram)과 같은 작동기(26)의 영향 하에서, 구측 슬리브(22) 내에서 수직으로 활주된다.
제조되는 물품 또는 물품들의 적층 제조에서 이용되는 분말의 여러 층을 생성하기 위해서, 적층 제조 기계는, 구축 챔버 내에 위치되는 구축 구역(20)에 근접하여 이동될 수 있는 2개의 이동 가능 분말 수용 표면(28)을 포함한다. 적층 제조 기계는 또한, 분말을 이동 가능 수용 표면(28)으로부터 구축 구역(20)을 향해서 확전시키는 역할을 하는 분말 확전 장치(30), 및 각각의 이동 가능 수용 표면(28) 위에 제공된 분말 분배 장치(32)를 포함한다.
확전 장치(30)는 캐리지(35)에 장착된 스크레이퍼 및/또는 하나 이상의 롤러(34)의 형태를 갖는다. 이러한 캐리지(35)는 구축 구역(20) 위에서 길이방향(D35)을 따라 병진운동으로 이동될 수 있게 장착된다. 길이방향(D35)을 따른 병진운동으로 구동되게 하기 위해서, 구축 챔버(12)의 내측에 또는 바람직하게 외측에 위치된 모터에 의해서 그리고 풀리 및 벨트와 같은 운동-전달 시스템을 통해서, 캐리지(35)가 동력 구동될(motorized) 수 있거나, 이동되게 설정될 수 있다.
이동 가능 분말 수용 표면(28)은, 분말 확전 장치(30)의 캐리지(35)의 이동과 관련된 길이방향(D35)에 바람직하게 수직인 방향을 따라 병진운동으로 이동되게 장착된 활주부(36)의 형태를 취한다. 더 구체적으로, 활주부(36)는 후퇴 위치와 전개 위치 사이에서 이동될 수 있고, 후퇴 위치에서 이러한 활주부는 분말 확전 장치(30)의 궤적의 외측에 위치되고, 전개 위치에서 이러한 활주부는 적어도 부분적으로 분말 확전 장치(30)의 궤적 내로 연장된다.
분말 분배 장치(32)는 각각의 활주부(36) 위에 제공되고, 그에 따라 각각의 이동 가능 수용 표면(28) 위에 제공된다.
각각의 서랍부(drawer)(36)가, 구축 구역(20)에 근접한 구축 챔버(12)의 작업 평면(18) 내에 제공된 홈(38) 내에서 병진운동으로 이동되도록 장착된다. 각각의 슬롯(38)은, 각각의 활주부에 의해서 형성된 이동 가능 분말-수용 표면(28)이 작업 평면(18) 내에서 이동하도록 하는 방식으로, 배열된다. 다시 말해서, 활주부(36)가 전개 위치에 있을 때, 이러한 활주부에 의해서 형성된 수용 표면(28)은 작업 평면의 상부 표면(S18)의 연속으로 위치된다.
구축 구역(20) 부근에서 그리고 작업 평면(18) 내에서 병진운동으로 이동될 수 있게 장착됨으로써, 각각의 활주부(36)는 구축 구역(20)의 근접부에서 매우 적은 양의 공간을 차지한다.
각각의 이동 가능 수용 표면(28)이 병진운동적으로 이동될 수 있는 활주부의 형태를 가지기 때문에, 구축 구역(20)은 바람직하게 직사각형 형상이고 구축 플랫폼(24)은 바람직하게 평행육면체이다. 그러나, 구축 구역(20) 그리고 그에 따라 구축 플랫폼(24)은 또한, 예를 들어 원형, 계란형 또는 환형 형상과 같은, 제조되는 물품 또는 물품들의 형상에 보다 적합한 다른 형상을 가질 수 있다.
구축 플랫폼(24) 상에서 제1 분말 층을 생성하기 위해서, 분말 분배 장치(32)는 분말의 라인을 이동 가능 수용 표면(28) 상에 침착시킨다. 이를 위해서, 이동 가능 수용 표면(28)은 분말 분배 장치(32)의 아래에서 이동되고, 분말 분배 장치(32)는 적합한 그리고 제어된 유량의 분말을, 이동 가능 분말 수용 표면(28)이 아래에서 이동되는, 적어도 하나의 분배 지점에서 전달한다. 이어서, 분말 확전 장치의 스크레이퍼 및/또는 롤러(들)가 구축 플랫폼(24) 위의, 그리고 더 정확하게 이러한 플랫폼의 상부 표면(40) 상의 분말의 라인을 확전시킨다.
본 발명은, 이러한 구축 플랫폼 상에서 제1 분말 층의 균질한 분배를 보장하기 위한 적층 제조 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법에 관한 것이다.
그러한 목적을 위해서, 준비 방법은, 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)의 적어도 하나의 영역 상으로 패턴(M)을 각인하는 것에 의해서, 이러한 영역의 조도를 증가시키는 적어도 하나의 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 준비 방법은, 패턴(M)의 각인이 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 기계(10) 내에서 이루어지는 것을 제공하고, 여기에서 구축 플랫폼(24)은 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 후속하여 이용된다. 본 발명에 따라, 패턴(M)을 각인하는 것은, 분말의 층이 구축 플랫폼(24) 위에서 확전되기 전에 이루어진다.
샌드블래스팅 또는 가공 기계 그리고 소모재의 이용을 피하는 것에 의해서, 구축 플랫폼(24)의 준비 비용이 감소된다. 또한, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조의 프로세스를 실행하기 위해서 후속하여 이용되는 기계 내에서 직접적으로 패턴(M)을 생성함으로써, 이러한 구축 플랫폼(24)을 준비하는데 필요한 시간이 또한 단축된다.
더 구체적으로, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 기계(10)는 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 이용되는 적어도 하나의 에너지 또는 열의 공급원(14)을 포함하고, 본 발명에 따른 준비 방법은, 분말을 선택적으로 용융시키기 위해서 후속하여 이용되는 에너지 또는 열의 공급원(14)으로, 패턴(M)이 구축 플랫폼의 상부 표면(40) 상에 각인되는 것을 제공한다.
보다 더 구체적으로, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 기계(10)는 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 이용되는 적어도 하나의 레이저 빔(16)을 방출하는 적어도 하나의 공급원(14)을 포함하고, 패턴(M)은, 분말을 선택적으로 용융시키기 위해서 후속하여 이용되는 레이저 빔(16)으로, 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40) 상으로 각인된다.
분말을 선택적으로 용융시키기 위해서 후속하여 사용되는 레이저 빔(16)을 이용하는 것은, 패턴(M)의 생성에 있어서의 양호한 정밀도 및 이러한 패턴(M)의 생성에 있어서의 양호한 반복 가능성을 보장한다.
패턴(M)의 생성에 있어서의 양호한 정밀도 및 이러한 패턴(M)의 생성에 있어서의 양호한 반복 가능성은 또한 기계 내의 구축 플랫폼의 장착에 의해서 보장되며, 그러한 장착은, 에너지 또는 열의 공급원(14)과 관련하여 구축 플랫폼을 참조하는 것(referencing), 그리고 그에 따라 에너지 또는 열의 공급원(14)에 대해서 구축 판을 정밀하게 배치하는 것을 암시한다.
구축 플랫폼의 상부 표면(40) 상에서 분말 입자를 유지할 수 있게 하는, 조도 즉, 양각 형상을 생성하기 위해서, 준비 방법은 구축 플랫폼의 상부 표면 위로 상승되는 패턴(M)을 제공한다.
도 2는 레이저 빔(16)으로 구축 플랫폼의 상부 표면(40) 상에 패턴(M)을 생성하는 것을 도시한다. 반복 가능성 때문에, 패턴(M)과 구축 플랫폼(24)의 두께 사이의 치수적 비례는 고려되지 않고, 그러한 것은 실제에 상응하지 않는다. 더 구체적으로, 구축 플랫폼(24) 상의 빔의 충격 지점에서, 빔의 에너지에 의해서 구축 플랫폼의 재료가 용융되고 뒤쪽으로 밀려난다. 이는, 적어도 하나의, 도 2에 도시된 예에서 2개의 돌출부(P)에 의해서 상부 표면(40) 내에 형성된 패턴(M)을 초래한다. 이러한 돌출부는 구축 플랫폼의 재료로부터 형성된다. 이러한 돌출부(P)는 상부 표면(40) 위로 상승되고, 돌출부는, 적어도, 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)에 평행한 방향으로 연장된다. 이러한 그리고 이들 돌출부(P)는 구축 플랫폼의 상부 표면(40) 내에서의 레이저 빔의 작용에 의해서 비워진(hollowed) 채널(G)에 접경될 수 있다. 스케일(scale)에 관한 생각을 제공하기 위해서, 구축 플랫폼(24)의 두께가 몇 센티미터일 때, 돌출부 또는 돌출부들(P)은 상부 표면(40) 위로 몇십 마이크로미터로 상승된다. 이러한 돌출부(P)는, 분말 확전 장치(30)가 작용할 때, 분말 입자가 판(24)의 상부 표면(40) 상에서 유지되게 할 수 있을 것이다.
파워가 매우 감소된 레이저 빔으로 얻어지는 제1 변형예에 따라, 패턴(M)은, 재료를 뒤쪽으로 미는 것에 의해서 획득된 하나의 돌출부(P)에 의해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40) 위에 형성된다. 더 큰 파워의 레이저 빔으로 얻어지는 다른 변형예에 따라, 패턴(M)은 채널(G)에 접경되는 하나의 돌출부(P)에 의해서 또는 채널(G)의 양 측면에 위치되는 2개의 돌출부(P)에 의해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40) 위에 형성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 패턴(M)은 적어도 하나의, 복수의 병치된 라인(L)을 포함한다. 도 3 및 도 4의 판독성(legibility) 때문에, 패턴(M)의 라인(L)과 구축 플랫폼(24)의 치수(길이 및 폭) 사이의 치수적 비례는 고려되지 않고, 그러한 것은 실제에 상응하지 않는다.
구축 플랫폼을 준비하는데 필요한 시간을 줄이기 위해서 그리고 구축 플랫폼(24) 상의 분말의 균일한 분배를 촉진하기 위해서, 라인(L)은 바람직하게 직선형이고, 평행하고, 서로 규칙적으로 이격된다.
스케일에 관한 생각을 제공하기 위해서, 그리고 100 마이크로미터 미만의 입자 크기를 갖는 분말의 부착을 가능하게 하기 위해서, 2개의 인접 라인(L) 사이의 간격(E)은 바람직하게 1 내지 5 밀리미터이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 그리고 구축 플랫폼(24) 상의 분말의 균일한 분배를 더 촉진하기 위해서, 패턴(M)은 병치된 라인(L1)의 제1 그룹(G1) 및 병치된 라인(L2)의 제2 그룹(G2)을 포함하고, 제1 그룹의 적어도 하나의 라인(L1)은 제2 그룹의 적어도 하나의 라인(L2)과 교차된다.
바람직하게, 제1 그룹(G1)의 라인(L1)이 직선형이고, 평행하며, 규칙적으로 이격되고, 제2 그룹(G2)의 라인(L2)이 직선형이고, 평행하며, 규칙적으로 이격되고, 패턴(M)이 그리드의 형태를 취하도록 제1 그룹의 라인과 제2 그룹의 라인이 교차된다. 이러한 종류의 그리드는, 구축 플랫폼(24) 상의 제1 분말 층의 부착을 크게 촉진하는 역할을 하는 복수의 기본 셀(CE)을 형성한다.
또한 구축 플랫폼(24) 상의 분말의 균일한 분배를 더 촉진하기 위해서, 제1 그룹(G1)의 라인(L1)은 바람직하게 제2 그룹(G2)의 라인(L2)에 수직이다.
레이저의 작업 시간 그리고 그에 따라 구축 플랫폼(24)을 준비하기 위한 시간을 줄이기 위해서, 라인(L, L1, L2)은 바람직하게 연속적이다.
분말 확전 장치(30)가 작용할 때 라인(L, L1, L2)이 분말 입자를 양호하게 유지할 수 있게 보장하기 위해서, 패턴(M)의 적어도 복수의 라인(L)은, 길이방향(D35)에 수직이지 않은 횡방향(DT)에 평행하게 연장된다.
바람직하게, 제1 그룹(G1)의 라인(L1) 및 제2 그룹(G2)의 라인(L2) 모두가, 길이방향(D35)에 수직이지 않은 각각의 횡방향(DT1 및 DT2)에 평행하게 연장된다.
분말 확전 장치(30)가 작용할 때 라인(L, L1, L2)이 분말 입자를 최적으로 유지할 수 있게 보장하기 위해서, 패턴(M)의 적어도 복수의 라인(L, L1, L2)이 횡방향(DT, DT1, DT2)에 평행하게 연장되고, 길이방향(D35)에 대한 그러한 횡방향(DT, DT1, DT2)의 시계방향 또는 반시계방향 경사 각도(α, α1, α2)는 25도 내지 65도이다.
(예를 들어 20 마이크로미터 미만의 매우 작은 입자 크기로 인해서, 또는 그 높은 습도로 인해서) 균일하게 확전시키기가 어려운 이러한 분말의 균일한 분배를 가능하게 할 수 있는 패턴(M)의 변형예에서, 패턴(M)의 라인 중 제1 그룹(G1)의 라인(L1)이 길이방향(D35)에 대해서 시계방향으로 45도로 경사진 제1 횡방향(DT1)에 평행하게 연장되고, 패턴(M)의 라인 중 제2 그룹(G2)의 라인(L2)이 길이방향(D35)에 대해서 반시계방향으로 45도로 경사진 제2 횡방향(DT2)에 평행하게 연장된다.
기본 셀(CE)을 증식시키기 위해서 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 교차되는 라인(L1, L2, L3)의 그룹(G1, G2, G3)의 수를 증가시킬 수 있고, 예에서 3개의 라인의 그룹이 도시되어 있다. 이러한 예에서, 기본 셀(CE)은 삼각형 형상이다.
변형예로서, 비-선형적 라인을 이용하여 폐쇄된 또는 부분적으로 폐쇄된 기본 셀(CE)을 생성할 수 있다.
도 6은, 크레넬형 라인(LC)을 이용하여 복수의 부분적으로 폐쇄된 기본 셀(CE)을 생성하는 예시적인 패턴(M)을 도시한다.
도 7은, 사인파형 라인(LS)을 이용하여 복수의 부분적으로 폐쇄된 기본 셀(CE)을 생성하는 예시적인 패턴(M)을 도시한다.
예를 들어 도 8에 도시된, 다른 변형예에서, 패턴(M)은, 실질적으로 기본 셀(CE)에 상응할 수 있는 복수의 기본 패턴(ME)에 의해서 형성된다. 기본 셀(CE)과 마찬가지로, 기본 패턴(ME)은 폐쇄된 또는 부분적으로 폐쇄된 윤곽을 가질 수 있다. 기본 셀(CE)과 마찬가지로, 기본 패턴(ME)은 상이한 형상들: 타원형(도 8), 원형, 다각형, 특히 평행사변형, 마름모형, 육각형 등의 형상일 수 있다.
라인으로부터 또는 기본 패턴(ME)에 의해서 형성되든지 간에, 패턴(M)은 복수의 병치된 기본 셀(CE)을 포함하고, 각각의 기본 셀(CE)은, 구축 플랫폼 상에서 제1 분말 층을 효과적으로 유지할 수 있게 하기 위해서, 적어도 부분적으로 폐쇄된 윤곽(C)을 갖는다.
구축 플랫폼(24) 상에서의 제1 분말 층의 양호한 부착을 보장하기 위해서, 각각의 기본 셀의 윤곽(C)이 그 길이의 적어도 50%에 걸쳐 폐쇄된다.
입자 크기가 100 마이크로미터 미만인 분말의 최적의 분배를 위해서, 각각의 기본 셀(CE)의 표면적은 4 내지 25 mm2이다.
일반적으로, 그 목적은, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조 중에 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)의 이용을 최적화하기 위한 것이다. 또한, 패턴(M)은 바람직하게 적층 제조 구축 플랫폼의 전체 상부 표면(40) 상으로 각인된다.
본 발명은, 전술한 준비 방법에 따라 준비되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 구축 플랫폼(24)을 포함한다. 재료의 제거에 의해서 조도를 생성하기 위한 샌드블래스팅 또는 가공을 거친 구축 플랫폼과 비교하면, 본 발명에 따라 준비된 구축 플랫폼(24)은, 구축 플랫폼의 상부 표면(40) 위로 상승된 돌출부(P)에 의해서 생성된 조도에 의해서 그리고 미세-홈 또는 미세 공동과 같은 중공형 형상보다 양호한 분말 입자의 유지를 제공하는 것에 의해서, 차별화된다.
본 발명은 또한, 전술한 준비 방법에 따라 구현되는, 구축 플랫폼(24)을 준비하는 단계를 포함하는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조 프로세스를 포함한다. 그러한 제조 프로세스는 예를 들어 적층 제조 기계(10) 내에서 실시되고, 그러한 기계(10)는 구축 플랫폼(24), 이러한 구축 플랫폼 상에서 적층 제조 분말의 층을 확전시키기 위한 장치(30), 및 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 이용되는 적어도 하나의 에너지 또는 열의 공급원(14)을 포함한다.
이러한 제조 프로세스에 따라, 구축 플랫폼(24)은 적층 제조 기계(10) 내에 장착되고, 이어서 전술한 준비 방법에 따라 준비된다.
또한 이러한 제조 프로세스에 따라, 구축 플랫폼(24)은 전술한 준비 방법에 따라 준비되고, 이어서 분말 베드 침착에 의해서 물품을 적층 제조하기 위해서 후속하여 이용된다.
이상적으로, 이러한 제조 프로세스에 따라, 구축 플랫폼(24)은 적층 제조 기계(10) 내에 장착되고, 전술한 준비 방법에 따라 준비되고, 이어서 분말 베드 침착에 의해서 물품을 적층 제조하기 위해서 이용된다.
준비 방법, 이러한 방법으로 준비된 구축 플랫폼(24), 및 이러한 준비 방법을 포함하는 적층 제조 프로세스는, 50 마이크로미터 미만의 입자 크기를 갖는 분말과 함께 이용될 때, 특히 관심의 대상이 되는데, 이는, 분말의 입자 크기가 비교적 작을 때에도, 그러한 분말의 균질한 분배를 보장할 수 있기 때문이다.

Claims (23)

  1. 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법으로서, 방법은 패턴(M)을 구축 플랫폼의 상부 표면의 적어도 하나의 영역 상으로 각인하는 것에 의해서, 영역의 조도를 높이는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 방법에 있어서, 준비 방법은 패턴의 각인이 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 기계(10)의 내측에서 이루어지고, 구축 플랫폼은 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 후속하여 이용되고, 패턴(M)의 각인은 분말의 층이 구축 플랫폼(24) 위에서 확전되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 기계(10)는 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 이용되는 적어도 하나의 에너지 또는 열의 공급원(14)을 포함하고, 패턴(M)은, 분말을 선택적으로 용융시키기 위해서 후속하여 이용되는 에너지 또는 열의 공급원으로, 구축 플랫폼의 상부 표면(40) 상에 각인되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 기계(10)는 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 이용되는 적어도 하나의 레이저 빔(16)을 방출하는 적어도 하나의 공급원(14)을 포함하고, 패턴(M)은, 분말을 선택적으로 용융시키기 위해서 후속하여 이용되는 레이저 빔으로, 구축 플랫폼의 상부 표면(40) 상으로 각인되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴(M)이 구축 플랫폼의 상부 표면(40) 위로 상승되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴(M)이 적어도 하나의, 복수의 병치된 라인(L)을 포함하는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    라인(L)이 직선형이고, 평행하고, 서로 균일하게 이격되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    2개의 인접한 라인(L) 사이의 간격(E)이 1 내지 5 밀리미터인, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴(M)은 병치된 라인(L1)의 제1 그룹(G1) 및 병치된 라인(L2)의 제2 그룹(G2)을 포함하고, 제1 그룹의 적어도 하나의 라인(L1)이 제2 그룹의 적어도 하나의 라인(L2)과 교차되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    제1 그룹(G1)의 라인(L1)은 직선형이고, 평행하며, 규칙적으로 이격되고, 제2 그룹(G2)의 라인(L2)은 직선형이고, 평행하며, 규칙적으로 이격되며, 패턴(M)이 그리드의 형태를 취하는 방식으로 제1 그룹의 라인과 제2 그룹의 라인이 교차되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 그룹의 라인(L1)은 제2 그룹의 라인(L2)에 수직인, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    라인(L, L1, L2)은 연속적인, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    분말 베드 침착에 의해 적층 제조하기 위한 기계(10)는 구축 플랫폼 위에서 길이방향(D35)으로 이동되는 적어도 하나의 분말 확전 장치(30)를 포함하고, 패턴(M)의 복수의 라인(L, L1, L2)은, 길이방향(D35)에 수직이 아닌 횡방향(DT, DT1, DT2)에 평행하게 연장되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    패턴(M)의 복수의 라인(L, L1, L2)은, 길이방향(D35)에 대한 시계방향 또는 반시계방향의 경사 각도(α, α1, α2)가 25도 내지 65도인 횡방향(DT, DT1, DT2)에 평행하게 연장되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    패턴(M)의 라인 중 제1 그룹(G1)의 라인(L1)은, 길이방향(D35)에 대해서 시계방향으로 45도로 경사진 제1 횡방향(DT1)에 평행하게 연장되고, 패턴(M)의 라인 중 제2 그룹(G2)의 라인(L2)은, 길이방향(D35)에 대해서 반시계방향으로 45도로 경사진 제2 횡방향(DT2)에 평행하게 연장되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴(M)은 복수의 병치된 기본 셀(CE)을 포함하고, 각각의 기본 셀은 적어도 부분적으로 폐쇄된 윤곽(C)을 가지는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    각각의 기본 셀의 윤곽(C)은 그 길이의 적어도 50%에 걸쳐 폐쇄되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    각각의 기본 셀의 윤곽(C)은 그 길이의 전체에 걸쳐 폐쇄되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 기본 셀(CE)의 표면적이 4 내지 25 mm2인, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    패턴은 적층 제조 구축 플랫폼의 상부 표면(40)의 전부에 각인되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위해서 구축 플랫폼(24)의 상부 표면(40)을 준비하기 위한 방법.
  20. 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 방법으로서, 적층 제조 방법은 적층 제조 기계(10) 내에서 실행되고, 적층 제조 기계(10)는 구축 플랫폼(24), 구축 플랫폼 위에서 적층 제조 분말의 층을 확전시키기 위한 확전 장치(30), 및 적층 제조 분말의 층을 선택적으로 용융시키기 위해서 이용되는 적어도 하나의 에너지 또는 열의 공급원(14)을 포함하는, 방법에 있어서, 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 준비 방법에 따라 실행되는, 구축 플랫폼(24)을 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    구축 플랫폼(24)은 적층 제조 기계(10) 내에 장착되고, 이어서 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 준비 방법에 따라 준비되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    판(24)은 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 준비 방법에 따라 준비되고, 이어서 분말 베드 침착에 의한 물품의 적층 제조를 위해서 후속하여 이용되는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    제조 방법에 의해서 이용되는 적층 제조 분말은 50 마이크로미터 미만의 입자 크기를 가지는, 분말 베드 침착에 의한 적층 제조를 위한 방법.
KR1020207033517A 2018-05-25 2019-05-23 분말 베드를 침착하는 것에 의해서 적층 제조 플래튼의 상부 표면을 준비하기 위한 방법 KR20210013562A (ko)

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