KR100538467B1 - 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법 - Google Patents

광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100538467B1
KR100538467B1 KR10-2003-0056294A KR20030056294A KR100538467B1 KR 100538467 B1 KR100538467 B1 KR 100538467B1 KR 20030056294 A KR20030056294 A KR 20030056294A KR 100538467 B1 KR100538467 B1 KR 100538467B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin
metal
sculpture
laser
dimensional
Prior art date
Application number
KR10-2003-0056294A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050018454A (ko
Inventor
양동열
공홍진
박상후
이성구
정창균
임태우
이신욱
Original Assignee
한국과학기술원
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 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR10-2003-0056294A priority Critical patent/KR100538467B1/ko
Publication of KR20050018454A publication Critical patent/KR20050018454A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100538467B1 publication Critical patent/KR100538467B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188—Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0838—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

본 발명은 레이저장치를 이용하여 3차원 구조물을 제작하는 방법으로서, 광경화성 수지를 레이저로 경화시켜 수지조형물을 제작하는 가공단계; 가공된 수지에서 경화되지 않은 부분을 제거하는 제거단계; 경화된 수지조형물의 표면에 금속재료로 이루어진 층을 형성하는 적층단계; 상기 수지조형물의 표면에 형성된 금속재료로 이루어진 층 위에 이종의 금속을 도금하는 도금단계; 및 수지조형물을 도금된 금속으로부터 분리시켜 수지조형물이 음각된 금형을 만드는 분리단계를 포함하며, 이를 통해 극소형 금속조형물을 제작하는 효과가 있다.

Description

광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법{MANUFACTURING PROCESS FOR FABRICATION OF 3-DIMENSIONAL ULTRA-MICRO METAL PARTS}
본 발명은 3차원 금속형상 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광경화성 수지를 가공하여 입체 조형물을 만든 후 이를 이용하여 극소형의 3차원 금속조형물을 제작하는 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법에 관한 것이다.
제품개발기간의 단축과 다품종 소량생산을 위한 기반으로 동시공학(Concurrent Engineering)적 접근방법에 대한 관심이 집중되어 개발단계에서 시제품을 제작하기 위한 여러가지 쾌속시작기술(Rapid Prototyping)이 사용되고 있다. 지금까지의 쾌속시작기술은 일반 기계제품의 부품과 같이 비교적 큰 형상제작에 집중되어 있다.
한편, 최근 마이크로 기술과 나노 기술의 발달로 바이오산업과 디스플레이산업 등에 활용도가 높은 극미세의 격벽형상(patterning)을 제작하기 위한 여러가지 기술들이 개발되었다. 그 중에서도 최근에 공정비용을 최소화할 수 있는 격벽형상의 금형을 만들어서 찍어내는 공정(imprinting process)이 개발 되었는데, 이러한 공정을 실현하기 위해서는 극소형의 입체형상을 갖는 금형을 제조할 수 있어야 한다.
종래의 쾌속시작기술 중에서 광경화성 조형수지를 레이저로 경화시켜 원하는 부품형상을 제작하는 광경화 조형공정(Stereo lithography, SLA)으로서, 류지호, 신성호, 송오성에 의한 공개특허공보 제2002-084770호가 이다. 이 공개특허공보에는 전반적인 광경화 조형공정(SLA)에 대한 장치 및 방법이 제시되어 있다. 그러나, 이 공정은 기계의 큰 부품을 제작하는 공정에 관한 것으로서, 나노 소자 등을 제조하기 위한 극소형 입체금형의 제작에 적용하기에는 한계가 있다.
이러한 기술을 기반으로 최근에는 극소형 입체형상을 제작할 수 있는 장치가 개발되었는데, Shoji M., Osamu N.과 Satoshi K.의 논문 '양광자흡수포토폴리머를 이용한 3차원 미세제작(Three-dimensional micro-fabrication with two-photon-absorbed photopolymerization, Optics Letter, Vol. 22. No. 2, pp 132-134, 1997)'에서는 광경화성 수지 SCR500을 사용하는 극소형 광경화 조형공정의 장치 및 방법이 제시되었다.
위 방법에서는 펨토초레이저(Femto-second LASER)를 이용한 레이저가공장치가 제공된다. 펨토초레이저는 다른 레이저에 비하여 초점(약1~2μm) 중심부의 에너지밀도를 높일 수 있으므로 더욱 작은 형상(약 100nm수준)을 제작할 수 있다. 위 가공장치는 레이저의 평면 움직임을 제어할 수 있는 장치와 수직으로 제어하는 장치를 이용하여 극소형 형상을 제작한다. 이 시스템은 현재 개발된 모든 공정들을 감안하여 10~20 μm 크기의 극소형 입체형상을 제작할 수 있는 유일한 기술로 평가되고 있다. 하지만, 사용 재료가 수지란 점에서 여러 가지로 적용에 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 극소형의 금속조형물과 금형제작이 가능한 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이저장치를 이용하여 3차원 구조물을 제작하는 방법으로서, 광경화성 수지를 레이저로 경화시켜 수지조형물을 제작하는 가공단계; 가공된 수지에서 경화되지 않은 부분을 제거하는 제거단계; 경화된 수지조형물의 표면에 금속재료로 이루어진 층을 형성하는 적층단계; 상기 수지조형물의 표면에 형성된 금속재료로 이루어진 층 위에 이종의 금속을 도금하는 도금단계; 및 수지조형물을 도금된 금속으로부터 분리시켜 수지조형물이 음각된 금형을 만드는 분리단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 수지가공단계를 수행하는 수지가공장치의 일 실시예를 나타낸 것으로서, 수지가공장치(100)는 크게 레이저를 방출하는 레이저장치와 레이저의 방향을 컨트롤 하여 가공물을 가공하게 하는 컨트롤 장치, 가공물을 이동시켜 대면적 패턴제작을 가능하게 하는 이송장치, 그리고 이 레이저장치와 컨트롤 장치 그리고 이송장치의 주요부분을 제어하는 제어장치로 나뉜다.
레이저장치는 광원(110), 아이솔레이터(120), 차단기(130), 및 반사경(101)으로 구성되어있다. 본 실시예에서는 광원(110)으로 펨토초레이저(Femto-second)를 사용하고 있는데, 펨토초레이저는 펄스폭이 80 fs (100 fs = 100×10-15 s) 정도로 매우 짧은 광펄스를 만들어 냄으로 최소 100 nm까지 정확하게 수지를 경화시킬 수 있다. 때문에, 펨토초레이저는 미세한 형상도 가공할 수 있는 장점이 있다. 광원(110)의 전방에는 아이솔레이터(120)가 마련되어 있다. 아이솔레이터(120)는 광원(110)에서 조사된 레이저가 역행되는 것을 방지한다. 아울러, 아이솔레이터(120)의 전방에는 차단기(130)가 마련되어 있는데, 이 차단기(130)는 광원(110)에서 조사되는 레이저를 단절시키는 역할을 한다. 따라서, 통상의 경우 차단기(130)는 열린 상태로 있으나, 가공이 끝났거나 가공을 잠시 멈출 필요가 있는 경우 닫혀져 레이저를 차단한다.
차단기(130)를 통과한 레이저는 반사경(101)을 지나게 된다. 반사경(101)은 설정된 경로로 레이저가 조사되게 한다. 컨트롤 장치는 스캐너(140), 빔가이드(145)로 구성되어 있다.
도 2는 이러한 스캐너(140)의 한 예인 갈바노미러(Galvano-mirror)를 도시하고 있다. 갈바노미러의 내부에는 2개의 반사경(141)이 설치되어 있다. 이 두 반사경(141)은 서로 마주보게끔 설치되어 있으며, 각각의 고정축을 중심으로 약 0.0003°의 정밀도로 회전된다. 따라서, 광원(110)으로부터 조사된 레이저의 위치를 2개의 반사경(141)으로 아주 미세하게 조절함으로써 레이저초점을 이동시켜 수지가공물을 가공한다.
빔가이드(145)는 스캐너(140)를 통해 조사된 레이저가 가공제한범위를 벗어나지 않도록 레이저의 조사범위를 한정시킨다. 이는 레이저가 기기의 고장이나 오차로 인하여 가공범위를 벗어난 곳에 조사되어 기계장비나 관리자를 해할 염려가 있음으로, 레이저의 조사범위를 사전에 한정시킴으로써 안정사고를 미연에 방지하고자 설치되는 것이다. 빔가이드(145)는 이송장치의 상단에 설치된다.
이송장치는 초점렌즈(150), 틸팅장치(160), 받침대(170) 그리고 이송테이블(180)로 구성되어 있는데, 본 실시예에서는 이들 부재를 하나의 틀에 순서대로 설치하여 일체화하였다.
초점렌즈(150)는 볼록렌즈로 스캐너(140)로부터 조사된 레이저를 집광시킨다. 초점렌즈(150)의 아래에는 대물렌즈(165)가 장착된 틸팅장치(160)가 설치되어 있다. 대물렌즈(165)는 초점렌즈(150)에서 집광된 레이저를 초점화하여 가공물에 투사시킨다. 틸팅장치(160)는 이 대물렌즈(165)를 가공물과 평행하게 위치시키는 역할을 한다.
받침대(170)는 틸팅장치(160)의 아래에 설치된다. 받침대(170)의 위에는 가공물인 광경화성 수지가 놓여진다. 광경화성 수지(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 2장의 유리(400)와 한 쌍의 지지구(410)에 의해 고정된다. 받침대(170)의 아래에는 이송테이블(180)이 설치되어 있다. 이송테이블(180)은 가공물이 고정된 받침대(170)를 상하좌우로 이동시킨다. 이송테이블(180)은 받침대(170)를 스캐너(140)의 가공영역(10~20μm)보다 큰 영역으로 움직임으로써 작은 미세패턴을 반복적으로 생산할 수 있게 한다. 아울러, 이송테이블(180)은 수평방향 외에 수직방향으로도 이동됨으로 2차원 패턴이 아닌 3차원의 형상제작을 가능하게 한다.
도 4는 레이저에 의해 경화된 광경화성 수지(300)를 나타낸 것으로서, 도 4의 (a)는 1차 가공된 것이고 (b)는 2차 가공된 것이다. 광경화성 수지(300)는 레이저에 의해 경화되므로, 대물렌즈(165)로부터 조사되는 레이저의 초점위치를 변화시켜 광경화성 수지(300)를 원하는 형태로 경화시킬 수 있다. 광경화성 수지(300)를 경화시켜 입체형상을 완성하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 광경화성 수지(300)의 제일 윗면이 레이저의 초점에 위치되도록 받침대(170)의 높이를 조절한다. 수지(300)의 윗면이 레이저의 초점과 일치되면, 스캐너(140)에 의해 레이저의 방향을 조절함으로써 수지(300)를 원하는 형태로 경화시킨다. 한편, 광원(110)으로부터 조사된 레이저는 초점렌즈(150)와 대물렌즈(165)를 통해 집광됨으로, 경화된 수지(300)의 크기가 광원(110)으로부터 조사된 레이저의 초점크기보다 작아진다. 따라서, 본 실시예와 같이 광원(110)으로 펨토초레이저를 사용할 경우 경화형상을 아주 세밀하게 표현할 수 있다. 또한, 차단기(130)가 한번 열렸다 닫힘으로써 하나의 점을 생성하고 이를 반복적으로 생성하여 연결하는 것이 아니라 차단기(130)가 열린 후 닫힐 때까지 갈바노미러가 형상의 경로를 따라 초점의 위치를 이동함으로써 라인이나 곡선을 생성하게 된다. 이렇게 함으로써 총 제작시간을 줄일 수 있다.
윗면의 경화작업이 끝나면, 받침대(170)를 상승시켜 수지(300)의 새로운 부분이 레이저의 초점위치와 일치되게 한다. 역시 동일한 방법으로 스캐너(140)를 조절하여 수지(300)를 경화시킨다. 이와 같은 방법으로 받침대(170)를 점차 상승시키면서 반복 수행하여 원하는 형태의 3차원 수지조형물을 완성시킨다. 수지조형물이 완성되면 수지조형물의 불필요한 부분, 즉 경화되지 않은 부분은 에탄올과 같은 화학약품을 사용하여 제거한다. 만약, 제조하고자 하는 입체형상이 스캐닝 영역보다 크거나, 동일한 형태를 복수개 성형하고자 하는 경우에는 받침대(170)를 수평방향으로 이동시키고 다시 동일한 방식으로 갈바닉미러를 이용하여 스캐닝한다.
위 수지가공작업을 통해 입체형상이 완성되면, 완성된 수지조형물을 증착장치에 넣고 다음 공정을 진행한다. 도 5는 이때 사용되는 증착장치의 일 실시예를 나타낸 것이다.
증착장치(200)는 밀폐실(210), 고정지그(220), 가열장치(230) 및 진공장치(240)로 이루어져 있다. 밀폐실(210)은 외부와 완전히 격리된 밀폐공간으로서 출입구(도시되어 있지 않음)를 통해서만 외부와 소통된다. 밀폐실(210)의 천장에는 고정지그(220)가 설치되어 있다. 고정지그(220)에는 수지가공장치에서 만들어진 수지조형물이 고정된다. 밀폐실(210)의 바닥에는 금속시료가 놓여지는 가열장치(230)가 설치되어 있다. 이 가열장치(230)는 금속시료를 가열하여 액화시킨다. 한편, 밀폐실(210)의 외측에는 진공장치(240)가 설치되어 있다. 진공장치(240)는 밀폐실(210)의 내부를 진공상태로 유지시킨다. 밀폐실(210)의 내부압력을 진공상태로 유지시키는 이유는 금속을 낮은 온도에서 액화하여 증발시키고 고온으로 인한 수지조형물의 변형을 방지하기 위해서이다. 또한, 밀폐실(210)을 진공상태로 만들면, 밀폐실(210) 내부의 불순물이 제거됨으로 보다 순도 높은 증착작업이 이루어지는 효과가 있다.
그러면, 이와 같이 구성된 증착장치를 이용한 수지조형물의 증착방법을 알아보자. 먼저, 수지가공장치에서 완성된 수지조형물을 고정지그(220)에 고정시킨다. 이때, 수지조형물의 고정은 원하는 형상이 아래쪽을 향하게 한다. 수지조형물이 고정되면, 가열장치(230)에 원하는 금속시료를 놓고 가열한다. 가열장치(230)의 작동과 동시에 밀폐실(210)의 외측에 설치된 진공장치(240)를 작동시켜, 밀폐실(210) 내부를 진공상태로 만든다. 금속시료는 가열장치(230)에 의해 가열되면서 점차 액화되고 점점 많은 금속분자를 내놓게 된다. 금속시료에서 튀어나온 금속분자는 증발되면서 밀폐실(210)의 천장에 고정된 수지조형물의 표면에 증착된다. 수지조형물의 표면에 충분한 금속시료가 증착되면 가열장치(230)와 진공장치(240)의 작동을 멈추고 냉각시킨다. 그러면, 시간이 경과되면서 수지조형물의 표면에 증착된 금속이 고착되어 금속막을 형성한다.
도 6은 위 증착공정에서 만들어진 금속막이 덮인 수지조형물과 이를 이용하여 극소형의 금속조형물을 만드는 과정을 도시한 것으로서, 도 6의 (a)는 금속막이 덮인 수지조형물을 나태낸 것이고 (b), (c), (d), (e), 및 (f)는 이를 이용하여 금속조형물을 만드는 과정을 나타낸 것이다.
증착공정을 거쳐 완성된 수지조형물(500)의 표면에는 수지조형물(500)의 외형과 일치되게 금속막(310)이 덮여있다. 그러나, 이 금속막(310)은 매우 얇아서 그대로 사용할 수 없다. 때문에, 다시 도금공정을 통해 도 6의 (b)와 같이 금속막(310)의 표면에 다른 종류의 금속(510)을 충분한 두께로 도포시킨다. 도금이 마무리되면 선별적으로 에칭을 수행하는 에칭액을 이용하여 수지조형물(500)과 도금된 금속(510)을 분리시킨다. 한편, 증착공정에서 만들어진 금속막(310)은 별도의 에칭액을 사용하여 도금된 금속(510)으로부터 분리할 수 있다.
분리된 금속(510)의 일 측면에는 수지조형물(500)과 동일한 형상이 음각되어 있다. 이 음각부분에 분리된 금속(510)과 다른 재질의 이종금속(520)을 증착등의 방법을 이용하여 충진한다(동일 금속이면, 분리시키기 어렵다). 충진된 이종금속(520)의 표면을 연마하여 불필요한 부분을 제거한 후, 도금공정에서 형성된 금속(510)과 이종금속(520)을 분리한다. 그러면, 처음 수지가공공정에서 만들어졌던 수지조형물의 형태와 동일한 입체형상의 금속조형물이 완성된다. 따라서, 위와 같은 방법을 통해 아주 작은 형태의 금속부품 등을 제작할 수 있는 것이다.
도 7의 (a), (b), (c), (d), (e), 및 (f)는 금형을 만드는 과정을 나타낸 것으로, 도 7의 (a)에서 (c)까지의 과정은 도 6의 (a)에서 (c)까지 과정과 동일하다. 그러나, 본 실시예에서는 분리된 금속(510)을 금형으로 사용하고 있다. 즉, 일 측면에 규칙형상(patterning)이 형성된 금속(510)을 가열된 폴리머(550)에 가압하여 폴리머(550)를 원하는 형태로 변형시키는 것이다. 이와 같은 방법을 이용하면 극소형 폴리머를 대량 제작 할 수 있다.
실시예를 통해 살펴본 바와 같이 본 발명은 광경화성 수지를 이용하여 극소형 금속조형물과 금형을 용이하게 제작함으로써 신 제품개발을 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명의 수지가공단계를 수행하는 수지가공장치의 일 실시예를 나타낸 것이고,
도 2는 도 1에 도시된 수지가공장치의 스캐너를 나타내 것이며,
도 3은 도 1에 도시된 수지가공 부분을 확대하여 나타낸 것이고,
도 4는 도 1에 도시된 수지가공장치에 의해 경화된 수지를 나타낸 것이며,
도 5는 본 발명의 표면처리단계를 수행하는 증착장치의 일 실시예를 나타낸 것이고,
도 6은 도 1과 도 5에 도시된 수지가공장치와 증착장치에 의해 만들어진 수지조형물을 이용하여 입체금속 조형물을 제작하는 과정을 나타낸 것이며,
도 7은 도 1과 도 5에 도시된 수지가공장치와 증착장치에 의해 만들어진 입체금속 조형물을 이용한 다른 실시예를 도시한 것이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 수지가공장치 110 : 광원
120 : 아이솔레이터 130 : 차단기
140 : 스캐너 150 : 초점렌즈
160 : 틸팅장치 165 : 대물렌즈
170 : 받침 180 : 이송테이블
200 : 증착장치 210 : 밀폐실
220 : 고정지그 230 : 가열장치
240 : 진공장치

Claims (3)

  1. 레이저장치를 이용하여 3차원 구조물을 제작하는 방법으로서,
    광경화성 수지를 레이저로 경화시켜 수지조형물을 제작하는 가공단계;
    가공된 수지에서 경화되지 않은 부분을 제거하는 제거단계;
    경화된 수지조형물의 표면에 금속재료로 이루어진 층을 형성하는 적층단계;
    상기 수지조형물의 표면에 형성된 금속재료로 이루어진 층 위에 이종의 금속을 도금하는 도금단계; 및
    수지조형물을 도금된 금속으로부터 분리시켜 수지조형물이 음각된 금형을 만드는 분리단계를 포함하는 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 분리단계 후 금형에 금형을 이루는 금속과 상이한 금속을 도금하는 2차 도금단계;
    2차 도금된 금속의 표면을 연마하는 다듬질단계; 및
    금형을 2차 도금된 금속으로부터 분리시켜 금속조형물을 만드는 조형물제작단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서, 상기 적층단계는
    밀폐공간의 천장에 경화된 수지조형물을 부착 고정시키는 단계;
    밀폐공간에 금속을 비치하는 단계;
    상기 금속을 가열함과 동시에 밀폐공간을 진공상태로 하여 수지조형물의 표면에 금속을 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법.
KR10-2003-0056294A 2003-08-14 2003-08-14 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법 KR100538467B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0056294A KR100538467B1 (ko) 2003-08-14 2003-08-14 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0056294A KR100538467B1 (ko) 2003-08-14 2003-08-14 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050018454A KR20050018454A (ko) 2005-02-23
KR100538467B1 true KR100538467B1 (ko) 2005-12-23

Family

ID=37228000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0056294A KR100538467B1 (ko) 2003-08-14 2003-08-14 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100538467B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100573927B1 (ko) 2004-06-30 2006-04-26 한국과학기술원 미세한 3차원 자유곡면 형성방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100573927B1 (ko) 2004-06-30 2006-04-26 한국과학기술원 미세한 3차원 자유곡면 형성방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050018454A (ko) 2005-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050162733A1 (en) Method of fabricating diffractive lens array and UV dispenser used therein
US20190193204A1 (en) Device and method for laser-assisted processing of bodies or surfaces
WO2006109355A1 (ja) 異波長レーザー光を用いた多光束微小構造物光造形方法及び装置
US6949215B2 (en) Method for processing a three-dimensional structure by laser
WO2009014501A1 (en) Two-photon stereolithography using photocurable compositions
US10688771B2 (en) 3D printing with variable voxel sizes based on optical filter
Luo et al. Additive, subtractive and formative manufacturing of glass-based functional micro/nanostructures: a comprehensive review
Kristiansen et al. Thermoplastic microfluidics
KR100538467B1 (ko) 광경화성 수지를 이용한 극소형 입체금속형상의 제작방법
JPH0224121A (ja) 光学的造形法
JPH0734287A (ja) 段付型ユニットの製造法、段付型ユニットおよび段付マイクロ構造体
KR101199496B1 (ko) 소형 디엠디와 유브이-엘이디를 이용한 저가형 광조형 시스템에서 대면적 구조물의 가공방법
KR100560084B1 (ko) 극소형 금형 및 마스크 제작방법
CN1386608A (zh) 粉末材料的准分子激光快速微成型方法及系统
KR20040102531A (ko) 마이크로 광 조형 방법 및 장치
JPH0295831A (ja) 三次元形状の形成方法および装置
Schmidt Laser-based micro-and nano-fabrication of photonic structures
JP2613928B2 (ja) 三次元形状の形成方法および装置
KR100573927B1 (ko) 미세한 3차원 자유곡면 형성방법
JP2003236798A (ja) 紫外線又は紫外線より波長の短い光を用いた材料の表面加工方法及び表面加工装置、並びにそれらを用いた高分子化合物からなる製品の製造方法及び製造装置
KR102222245B1 (ko) 실리콘계 엘라스토머의 미세 패터닝 방법, 미세 패터닝 장치, 및 미세 패터닝 칩
JPH0499618A (ja) 立体形状物の形成方法
JPH07329188A (ja) 光造形ファブリケ−ション法及びこれを利用した金属構造体の製造方法
KR20050030697A (ko) 미세형상 복제방법
KR20090044631A (ko) 광 픽업 유니트를 이용한 광조형 장치 및 그 장치를이용하여 구조물을 형성하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20101201

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee