KR100887185B1 - Colorable rapid prototyping apparatus using face level lamination - Google Patents
Colorable rapid prototyping apparatus using face level lamination Download PDFInfo
- Publication number
- KR100887185B1 KR100887185B1 KR1020070097874A KR20070097874A KR100887185B1 KR 100887185 B1 KR100887185 B1 KR 100887185B1 KR 1020070097874 A KR1020070097874 A KR 1020070097874A KR 20070097874 A KR20070097874 A KR 20070097874A KR 100887185 B1 KR100887185 B1 KR 100887185B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- molding
- substrate
- conveyor
- prototyping
- liquid resin
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/1303—Apparatus specially adapted to the manufacture of LCDs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/16—Layered products comprising a layer of synthetic resin specially treated, e.g. irradiated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G49/00—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for
- B65G49/05—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles
- B65G49/06—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles for fragile sheets, e.g. glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
- H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
Description
이 발명은 3차원 입체형상을 면단위로 신속하고 효율적인 방법을 통해 제작할 수 있는 쾌속조형장치에 관한 것이다. 또한, 이 발명은 적층 과정 중에 다양한 색을 효과적으로 착색할 수 있고 적층 방향 및 방법상의 특징에 따라 2면 이상의 조형기판을 교대로 이용함으로써 조형속도를 크게 향상 시킬 수 있는 면단위 광 경화 적층방법을 이용한 착색가능 쾌속조형장치에 관한 것이기도 하다. The present invention relates to a rapid prototyping apparatus that can produce a three-dimensional solid shape in a plane unit by a fast and efficient method. In addition, the present invention uses a surface unit photocuring lamination method that can effectively color various colors during the lamination process, and can greatly improve the molding speed by alternately using two or more molding substrates according to the lamination direction and method characteristics. It also relates to a colorable rapid forming apparatus.
종래의 쾌속조형제작은 크게 판 형태의 고체 소재를 원하는 형태로 절단하여 접합시켜 만드는 방법과, 액상의 재료를 용착하고 경화시켜 적층하거나 분말형태의 재료를 소결하여 적층하는 방법으로 나눌 수 있다. 이러한 쾌속조형방법 중에서 액상의 광경화 수지를 경화시켜 적층하는 방법으로는 미국 3D system사의 SLA(StereoLithographic Apparatus)가 있으며, 이 방식을 이용한 다양한 쾌속조형 장치가 개발되고 있다. Conventional rapid forming can be divided into a method of cutting and bonding a plate-shaped solid material into a desired shape and a method of welding and curing a liquid material or sintering and laminating a powder material. Among such rapid forming methods, a method of curing and laminating a liquid photocurable resin is SLA (StereoLithographic Apparatus) of the US 3D system, and various rapid forming apparatuses using this method have been developed.
이러한 광경화 방식을 토대로 하는 대한민국 공개공보 제2000-0018892에는 액정 패널 소자를 이용하여 네거티브 마스크를 생성하고, 이를 통해 임의의 3차원 조형물을 전사방식으로 형성하는 기술내용이 공개되어 있다. 그러나 상기 공개공보의 기술은 SLA기법을 토대로 단일 빔 조사를 통한 주사방식(scanning method)이 아닌 액정 패널을 이용한 전사방식(projection method)을 이용하는 것으로서, 조형 스테이지가 액상 수지 안에 잠겨서 조형 두께만큼 후퇴하면서 광경화가 이루어진다. 따라서 이 기술은 조형 스테이지가 후퇴 후 리코우터로 스테이지 위의 액상수지를 고르는 작업이 필요하기 때문에, 액체를 다루는 어려움과 실제 조형 이외에 추가적인 시간이 필요하다는 단점이 있다. 또한, 이 기술은 액상 수지에 잠겨서 조형하는 방식이므로 별도의 다색 컬러링 작업을 수행할 수 없는 단점이 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2000-0018892 based on such a photocuring method discloses a technology for generating a negative mask using a liquid crystal panel device, thereby forming an arbitrary three-dimensional sculpture by a transfer method. However, the technique of this publication uses a projection method using a liquid crystal panel rather than a scanning method through a single beam irradiation based on the SLA technique, while the molding stage is immersed in the liquid resin and retracted by the molding thickness. Photocuring takes place. Therefore, this technique has a disadvantage in that it requires difficulty in handling the liquid and additional time in addition to the actual molding because the molding stage needs to select the liquid resin on the stage with the recorder after the retreat. In addition, this technique is a method to be immersed in a liquid resin to form a disadvantage that a separate multi-color coloring operation can not be performed.
일본 특허 제3414858호에는 액상 수지에 잠겨서 조형하는 방식이 아닌 다른 3차원 조형방식이 공개되어 있는데, 구체적으로는 조형 플레이트를 상부에 위치시키고 롤투롤(roll to roll) 방식을 활용하여 필름 위에 액상수지를 도포하고, 이를 조형 플레이트에 부착 및 광경화하여 조형하는 방법이 공개되어 있다. 즉, 이 기술은 광조사가 아래에서 위로 이루어짐에 따라 경화된 조형 단층은 위에서 아래로 내려오게 된다. 따라서 이 기술은 복잡한 형상 제작을 위한 지지(support) 재료의 이용이 불가능할 뿐만 아니라, 경화 단면에 잉크젯 프린팅을 아래에서 윗방향으로 해야 하기 때문에 기술 구현이 매우 어렵다는 단점이 있다.Japanese Patent No. 3414858 discloses a three-dimensional molding method other than the method of being immersed in a liquid resin, and specifically, placing a molding plate on the top and using a roll to roll method to form a liquid resin on a film. The method of apply | coating and shape | molding it by attaching and photocuring to a shaping | molding plate is disclosed. In other words, this technique causes the cured molding monolayer to descend from top to bottom as light irradiation goes from bottom to top. Therefore, this technique is not only impossible to use a support material for the production of complex shapes, but also has a disadvantage in that the implementation of the technology is very difficult because the ink jet printing on the hardened cross section from the bottom up.
일본 특개평2004-42545호에는 다색 3차원 조형물의 제작을 위해 SLA타입의 광조형 장치에 컬러링을 구현하기 위한 방법이 공개되어 있다. 즉, 이 기술에서는 기존의 SLA 방식의 광조형 장치에 착색 염료를 첨가하는 공정을 추가하여 조형물에 색을 첨가하고 있다. 구체적으로는 경화층과 조형스테이지가 액상의 수지 안에서 z방향으로 침강하여 생기는 미경화층에 착색 염료를 혼합하고 이것이 미경화층 내에 확산이 일어난 후 광경화를 하거나, 착색 염료를 혼합하는 동시에 광경화를 발생시키는 방법을 이용하고 있다. 그러나 이러한 종래의 컬러링 기술은 광조형에 있어서 재료의 액상상태에서 색을 첨가하는 공정이므로, 동일층 내에서 다양한 색의 구현이 어려우며, 색이 적용되는 부분에 별도의 광경화 과정을 거치게 되므로 전체적인 조형시간이 길어지는 단점이 있다. 또한, 종래의 컬러링 기술은 데이터 원형 고유의 색 및 다양한 색을 창출하는 데에 한계가 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-42545 discloses a method for implementing coloring in an SLA type optical molding device for producing a multicolor three-dimensional sculpture. In other words, this technology adds a color dye to a sculpture by adding a process of adding a coloring dye to an existing SLA type photoforming apparatus. Specifically, the colored layer is mixed with the uncured layer formed by the hardening layer and the molding stage settled in the z-direction in the liquid resin, which is photocured after diffusion occurs in the uncured layer, or the colored dye is mixed with the photocurable. We are using the method of generating. However, this conventional coloring technology is a process of adding color in the liquid phase of the material in the photo-forming, it is difficult to implement a variety of colors in the same layer, and because the separate process of the photo-curing part is applied to the overall molding There is a disadvantage that the time is long. In addition, conventional coloring techniques have limitations in creating inherent colors and various colors of the data prototype.
따라서 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전사방식의 면단위의 조형을 더욱 빠르고 효율적으로 진행할 수 있으며, 조형과정 중의 착색을 더욱 쉽고 원색으로 명확하게 구현할 수 있는 면단위 광 경화 적층방법을 이용한 착색가능 쾌속조형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, it is possible to proceed faster and more efficient molding of the surface unit of the transfer method, it is possible to clearly implement the coloring in the molding process more easily and primary colors It is an object of the present invention to provide a colorable rapid forming apparatus using a surface unit photocuring lamination method.
상기 목적을 달성하기 위한 이 발명은, 광경화성 액상 수지를 하부면에 도포하여 조형할 수 있는 단수 혹은 복수의 조형기판과, 조형기판의 하부면에 액상 수지를 도포하는 단수 또는 복수의 롤을 포함하는 도포장치와, 조형기판을 광조사 위치 및 액상 수지의 도포 위치로 왕복 이송시키는 제1 이송장치와, 제1 이송장치에 의해 광조사 위치로 이송된 조형기판의 하부면에 도포된 액상 수지를 광경화 시키는 광조사 장치와, 광조사 장치에 의해 경화된 광경화 층을 지속적으로 적층하여 조형물을 형성하며 상하부방향으로 이송가능한 조형 스테이지, 및 조형물의 CAD 데이터에 따라 장치들과 조형스테이지를 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object comprises a singular or plural molding substrate that can be formed by applying the photocurable liquid resin to the lower surface, and a singular or plural rolls for applying the liquid resin to the lower surface of the molding substrate And a first conveying apparatus for reciprocating the molding substrate to the light irradiation position and the application position of the liquid resin, and a liquid resin applied to the lower surface of the molding substrate conveyed to the light irradiation position by the first conveying apparatus. Controlling the apparatus and the molding stage according to the photo-curing light irradiation device, the molding stage by continuously laminating the photo-curing layer cured by the light irradiation device to form a sculpture and transport in the vertical direction, and the CAD data of the sculpture And a system control unit.
이 발명의 조형기판은 빛이 투과하는 투명 재질의 유리판일 수 있다. The molding substrate of the present invention may be a glass plate of transparent material through which light passes.
이 발명은 경화된 광경화 층의 상부에 착색작업을 수행하는 프린팅 헤드와, 제1 이송장치의 상부에서 착색작업을 수행하도록 프린팅 헤드를 이송시키는 제2 이송장치를 더 포함하며, 시스템 제어부는 프린팅 헤드와 제2 이송장치 및 컬러 데이터를 취득하여 제작에 필요한 데이터를 더 공급할 수 있다. The invention further comprises a printing head for performing a coloring operation on top of the cured photocurable layer, and a second conveying device for transferring the printing head to perform coloring operation on top of the first conveying apparatus, wherein the system control unit prints The head, the second transfer device, and the color data can be acquired to further supply the data necessary for manufacturing.
이 발명의 제1, 제2 이송장치는 각각 컨베이어일 수 있다. Each of the first and second transfer devices of the present invention may be a conveyor.
이 발명의 제1 이송장치는 폐회로를 가지며 간격을 두고 2개의 조형기판을 가이드하는 한 쌍의 가이드와, 가이드의 위치제어 지점에 각각 부착된 다수개의 센서, 및 한 쌍의 가이드의 폐회로를 따라 2개의 조형기판을 순환이동 시키는 구동부를 포함할 수 있다. The first conveying apparatus of the present invention has a pair of guides for guiding the two molding substrates at intervals with a closed circuit, a plurality of sensors each attached to a position control point of the guide, and a pair of closed guides for the pair of guides. It may include a driving unit for circulating the three molding substrates.
이 발명의 제1 이송장치는 좌우로 왕복이송하는 컨베이어이고, 컨베이어에는 2개의 조형기판이 간격을 두고 배열되며, 컨베이어의 상하단 사이에는 2개의 도포장치가 설치되어, 1개의 조형기판이 광경화 적층을 할 때 다른 1개의 조형기판은 재료를 도포하여 시간 손실을 최소화할 수 있다. The first conveying apparatus of the present invention is a conveyor for reciprocating from side to side, two molding substrates are arranged at intervals, and two coating apparatuses are installed between upper and lower ends of the conveyor, and one molding substrate is used for photocuring lamination. When the other molding substrate is applied to the material can minimize the time loss.
또한, 이 발명의 제1 이송장치는 순환 이송하는 컨베이어이고, 컨베이어에는 컨베이어에 대해 회전가능하게 고정되어 컨베이어가 회전하더라도 평판형태로 하부면이 아래쪽을 항상 향하는 2개의 조형기판이 간격을 두고 배열되며, 컨베이어의 하단 일측에는 1개의 도포장치가 설치되어, 1개의 조형기판이 광경화 적층을 할 때 다른 1개의 조형기판은 재료를 도포하여 시간 손실을 최소화할 수 있다. In addition, the first conveying apparatus of the present invention is a conveyor for conveying circulation, the two molding substrates are arranged at intervals to be fixed to the conveyor rotatably with respect to the conveyor so that even if the conveyor rotates, the bottom surface always faces downward in the form of a flat plate, One coating device is installed at one side of the lower side of the conveyor, so that when one molding substrate is photocured, the other molding substrate may apply material to minimize time loss.
또한, 이 발명은 지지 재료를 수용하여 저장하는 저장통을 더 구비하며, 조형 스테이지는 지지 재료를 담을 수 있는 통 형상으로 구성되고, 시스템 제어부는 조형물의 CAD 데이터에 따라 지지 재료를 통한 지지가 필요하다고 판단될 때, 저장 통 내의 지지 재료를 통 형상의 조형 스테이지 내부에 채우도록 제어할 수 있다. In addition, the present invention further includes a storage container for receiving and storing the supporting material, wherein the molding stage is configured in the shape of a cylinder capable of holding the supporting material, and the system controller needs to support the supporting material according to the CAD data of the molding. When judged, it is possible to control the filling of the supporting material in the reservoir into the cylindrical molding stage.
이 발명은 별도의 조형기판의 하단부로부터 경화된 층을 상부방향으로 적층해나가는 방식을 채택함으로써 경화된 적층 단면 상단부에 기존의 프린팅 헤드를 활용하여 용이하고 효율적으로 착색 작업을 수행할 수 있다. The present invention adopts a method of stacking the cured layer from the lower end of the separate molding substrate in the upper direction, and can easily and efficiently perform coloring work by utilizing an existing printing head on the upper end of the cured laminate.
또한, 이 발명은 개별적인 이송장치의 구동방식의 다양화와 조합에 따라 2층 이상의 적층을 시간적인 손실을 최소화하면서 조형할 수 있으므로 더욱 신속한 조형이 가능하다.In addition, according to the diversification and combination of the driving method of the individual transfer device, it is possible to mold more than two layers of stacking with minimal time loss, thereby enabling more rapid molding.
또한, 이 발명은 상부방향으로 적층해나가는 방식의 장점을 살려 광경화 재료 이외의 기존의 지지 재료를 포함한 온도 감응성 수지나 기타 자기장, 전기장에 반응하는 유체 등을 지지 재료로 활용하여 더욱 복잡하고 다양한 3차원 조형물을 제작할 수 있다. In addition, the present invention takes advantage of the method of stacking in the upward direction, utilizing a temperature-sensitive resin or other magnetic field, or a fluid that reacts to an electric field, including a conventional support material other than the photocurable material as a support material more complex and various 3D sculptures can be produced.
아래에서, 이 발명에 따른 면단위 광 경화 적층방법을 이용한 착색가능 쾌속조형장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a colorable rapid forming apparatus using the surface unit photocurable lamination method according to the present invention will be described in detail.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 면단위 광 경화 적층방법을 이용한 착색가능 쾌속조형장치의 구성관계를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 쾌속조형장치의 작동 과정을 각 모듈별로 나타낸 상세도이다. 1 is a perspective view showing the configuration of the colorable rapid prototyping apparatus using the surface unit photocurable lamination method according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a module of the operation of the rapid prototyping apparatus shown in FIG. Detailed view shown separately.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)는 액상의 광경화 수지를 투명 유리판의 하부면에서 도포하여 조형할 수 있는 조형기판(110)과, 조형기판(110)의 하부면에 액상 수지를 골고루 적당량으로 도포하는 단수 또는 복수의 롤을 포함하는 도포장치(120)와, 조형기판(110)을 광조사 위치 및 액상 수지의 도포 위치로 왕복 이송시키는 제1 이송장치(130)와, 제1 이송장치(130)의 이송방향과 직교하는 상부방향에서 착색작업을 수행하도록 프린팅 헤드(170)를 이송시키는 제2 이송장치(140)와, 제1 이송장치(130)에 의하여 광조사 위치로 이송된 조형기판(110)의 하부면에 도포된 액상 수지를 광경화 시키는 광조사 장치(150)와, 일정 두께의 광경화 층을 지속적으로 적층하면서 하부방향으로 이송되는 조형 스테이지(160), 및 조형물의 CAD 데이터에 따라 조형기판(110), 도포장치(120), 제1 이송장치(130), 제2 이송장치(140), 광조사 장치(150), 조형스테이지(160) 및 프린팅 헤드(170)를 제어할 수 있는 시스템 제어부로 구성된다.As shown in FIG. 1, the
이 실시예의 조형기판(110)은 광조사 장치(150)에서 전달 받은 광이 충분히 투과될 수 있도록 투명재질이며, 적절한 점도의 액상 수지를 도포 위치에서 도포장치(120)에 의하여 하부면에 공급 받는다. 이때, 액상 수지 재료(111)는 조형기판(110)의 표면과의 적당한 점착력에 의하여 골고루 도포되어 있게 된다. 조형기판(110)은 재료의 도포 후 조형 스테이지(160)의 상부, 광조사 장치(150)의 하부 위치로 제1 이송장치(130)에 의해 이송된다. 즉, 조형기판(110)은 광조사 위치와 액상수지의 도포위치 사이를 제1 이송장치(130)에 의해 왕복하게 된다.The
도포장치(120)는 단일 혹은 복수개의 롤에 의해 도포장치 내부에 담겨져 있 는 액상 수지를 조형기판(110)에 도포한다. 즉, 조형기판(110)이 이송될 때에 도포장치(120)의 롤에 의해 조형기판(110)의 하부면 전체에 원하는 적층 두께 이상의 양으로 골고루 액상 수지가 도포된다.The
제1 이송장치(130)는 액상 수지가 도포된 조형기판(110)을 광조사 및 적층을 하기 위한 광조사 위치로 이송시킨다. 이렇게 제1 이송장치(130)에 의해 조형기판(110)이 이송되면, 조형 스테이지(160)가 원하는 적층 두께의 간격만큼 조형기판(110)의 하단면에 대해 상부방향으로 수직 이송되고, 이어서 광조사 장치(150)에 의하여 원하는 형상의 순차적인 단면 형상데이터에 따른 이미지가 조형기판(110)으로 전사된다. 이때, 조형기판(110)의 하부면에 점착되어 있던 액상 수지는 단면 형상데이터를 따라 경화되어 조형 스테이지(160) 혹은 바로 이전단계의 조형 중간 형상물(161)에 부착된다. 그런 다음, 제1 이송장치(130)는 조형기판(110)을 재료 도포 위치로 재이송 시킨다. 이 과정에서 조형기판(110)의 하부면에 있던 경화되지 않는 잔여 재료는 임의의 위치에 위치하는 제거수단을 통해 조형기판(110)이 원위치로 재 이송시 이송과 동시에 닦여져 제거된다.The
제2 이송장치(140)는 프린팅 헤드(170)를 조형 중간 형상물(161)의 위치와 초기 위치로 왕복 이송시킨다. 그리고 광경화 후 조형기판(110)이 재료 도포 위치로 제1 이송장치(130)에 의하여 이송되면, 조형 스테이지(160) 상부의 조형 중간 형상물(161)은 윗부분이 프린팅 헤드(170)가 착색 작업을 할 수 있는 높이까지 수직 이송된다. 그러면, 프린팅 헤드(170)는 제2 이송장치(140)에 의하여 조형 중간 형상물(161)의 위치로 이송되어 원하는 모델의 색 데이터에 맞추어 착색 작업을 수 행한다. 이러한 착색작업을 수행한 후에 프린팅 헤드(170)는 초기 위치로 돌아간다. 또한, 착색작업을 수행한 후에 조형 중간 형상물(161)은 초기 재료가 도포되는 위치로 조형 스테이지(160)에 의하여 재이송된다.The
이 실시예는 상기와 같은 과정을 반복 수행하여 전체적인 다색 3차원 형상을 구현한다.This embodiment implements the overall multi-color three-dimensional shape by repeating the above process.
이 실시예의 조형 스테이지(160)는 기존의 지지 재료를 포함한 온도 감응성 수지나 기타 자기장, 전기장에 반응하는 유체 등을 지지 재료로 활용하여 더욱 복잡하고 다양한 3차원 조형물을 제작할 수 있도록, 지지 재료를 담을 수 있는 통으로 구성할 수 있다. 또한, 이 실시예는 지지 재료를 수용하여 저장하는 저장통(도시안됨)을 더 구비하고, 시스템 제어부에서 조형물의 CAD 데이터에 따라 지지 재료를 통한 지지가 필요하다고 판단될 때, 저장통 내의 지지 재료를 통 형상의 조형 스테이지(160) 내부에 채워 지지하도록 구성할 수 있다.The
아래에서는 위와 같이 구성되어 동작하는 이 실시예에 따른 작업과정을 요약, 보충하여 설명한다. The following summarizes and supplements the working process according to this embodiment configured and operated as described above.
도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 쾌속조형장치(100)를 통한 조형과정은 아래의 단계로 이루어진다.As shown in Figure 2, the molding process through the
제1 단계는 CAD 데이터를 입력하고 분석하는 단계이다.The first step is to input and analyze CAD data.
먼저, 원하는 입체형상의 CAD 데이터와 내/외부의 컬러 데이터를 시스템 제어부에 입력한다. 그러면, 시스템 제어부는 입력된 데이터를 통해 광경화 및 적층 두께를 고려하여 다수의 단면층으로 분할하고, 경화되는 위치와 경화되지 않는 위 치에 따른 비트맵 데이터를 설정한다. 또한, 내/외부 컬러 데이터에 따라 각 단면층의 프린팅 데이터를 설정한다.First, the desired three-dimensional CAD data and internal / external color data are input to the system control unit. Then, the system controller divides into a plurality of cross-sectional layers in consideration of photocuring and stacking thicknesses based on the input data, and sets bitmap data according to positions to be cured and positions to be uncured. In addition, printing data of each cross-sectional layer is set according to internal / external color data.
제2 단계는 광경화성 액상 수지를 공급하고 광경화하는 단계이다.The second step is a step of supplying and photocuring the photocurable liquid resin.
조형기판(110)의 하부면에 도포장치(120)를 통하여 액상 수지가 도포되면 광조사 위치로 이송된다. 적절한 위치에서 제1 단계의 시스템 제어부에서 설정된 비트맵 데이터에 따라 광경화가 이루어진 후 조형기판(110)은 원위치로 돌아가게 되며, 이 과정 중에서 경화된 층은 하부의 조형 중간 형상물(161) 위에 부착되어 조형기판(110)과 떨어지게 된다. 그리고 조형기판(110)의 하부에 경화되지 않는 잔여 재료는 원위치로 재 이송시 이송과 동시에 닦여져 제거된다.When the liquid resin is applied to the lower surface of the
제3 단계는 조형 단면 형상에 착색 작업을 수행하는 단계이다.The third step is to perform a coloring operation on the shaped cross-sectional shape.
제2 단계에서 조형기판(110)이 원위치로 복귀하면 조형 스테이지(160)에 의하여 프린팅 헤드(170)가 착색 작업을 수행하기 위한 위치로 조형 중간 형상물(161)이 수직 이송된다. 프린팅 헤드(170)는 제2 이송장치(140)와 프린팅 헤드의 자체의 이동으로 인하여 조형 중간 형상물(161)의 상부면에 착색작업을 수행한다. 이러한 착색작업을 수행한 후에 조형 스테이지(160)는 바로 이전 광경화 조형 위치로 수직 이송되고 프린팅 헤드(170) 또한 원위치 하게 된다.When the
이상의 세 단계를 반복하여 적층함에 따라 전체적인 다색 3차원 조형물이 제작된다.By repeating the above three steps, the overall multicolor three-dimensional sculpture is produced.
이 발명의 쾌속조형장치는 조형기판을 복수로 구성할 경우 조형물의 제작 시간을 현저하게 단축시킬 수 있다. 즉, 하나의 조형기판에서는 광경화 적층을 하고 다른 하나의 조형기판에서는 액상 재료를 도포하는 과정을 동시에 수행함으로써, 조형물을 적층할 때에 층간의 조형에 소요되는 시간을 최대한 단축할 수 있다. 도 3a 내지 도 3d를 통해 그 방법을 설명한다. The rapid molding apparatus of the present invention can significantly shorten the production time of the molded object when the molding substrate is formed in plural. That is, by simultaneously performing photocuring lamination on one molding substrate and applying a liquid material on another molding substrate, the time required for forming the layers between layers can be minimized. The method is described with reference to FIGS. 3A-3D.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 쾌속조형장치를 구성하는 이송장치의 다양한 구조 및 그 구동 과정을 나타낸 상세도이다.3A to 3D are detailed views illustrating various structures of the transfer apparatus constituting the rapid forming apparatus illustrated in FIG. 1 and a driving process thereof.
먼저, 도 3a에 도시되어 있듯이, 컨베이어 이송장치 및 재료 도포장치를 조형기판의 수에 맞추어 독립적으로 구성하여 조형하는 방법을 일례로 들 수 있다. 이송장치와 조형기판 및 도포장치를 수직 또는 수평하게 구성함에 따라 동시조형에서 발생할 수 있는 동작 간섭을 최소화할 수 있다.First, as illustrated in FIG. 3A, a method of independently forming and shaping the conveyor conveying apparatus and the material applying apparatus according to the number of molding substrates may be mentioned as an example. By configuring the transfer apparatus, the molding substrate and the coating apparatus vertically or horizontally, it is possible to minimize the operation interference that may occur in the simultaneous molding.
또한, 도 3b에 도시되어 있듯이, 컨베이어 대신에 한 쌍의 가이드(180)와 가이드(180)의 위치제어 지점에 각각 부착된 다수개의 센서(181)를 이용하여 조형기판(110)의 위치를 제어함에 따라, 2개의 조형기판(110)에 의한 조형을 수행할 수 있다. 즉, 한 쌍의 가이드(180)는 폐회로를 가지며 간격을 두고 2개의 조형기판(110)을 가이드하고, 구동부는 조형기판(110)을 스테핑 모터, 서보 모터 등으로 가이드(180)의 폐회로를 따라 순환이동 시키되 센서(181)에 의해 위치가 제어되도록 구성된다. 따라서 가이드(180)에 의하여 수평 및 약간의 수직 이송을 수행하고 각각의 왕복 이송이 각 조형기판에 대하여 교대로 이루어진다. In addition, as shown in FIG. 3B, instead of the conveyor, the position of the
따라서 2개의 조형기판이 이송되는 광조사 위치 및 액상 수지의 도포 위치 사이의 거리를 최소화함에 따라 조형기판의 왕복시간을 더욱 줄일 수 있으며, 전체적인 장치의 소요 공간도 줄일 수 있는 장점을 갖는다. Therefore, by minimizing the distance between the light irradiation position to which the two molding substrates are transferred and the application position of the liquid resin, the round trip time of the molding substrate can be further reduced, and the required space of the overall apparatus can be reduced.
또한, 2개의 조형기판에 대한 이송장치를 하나의 컨베이어로 구성하여 구동하는 방법을 다른 일례로 들 수 있다. 이는 컨베이어 벨트에 2개의 조형기판을 적절한 간격으로 배치함으로써 왕복하여 조형하는 방법과, 순환하여 조형하는 방법을 들 수 있다.In addition, another example is a method in which a conveying apparatus for two molding substrates is configured and driven by one conveyor. This includes a method of reciprocating molding by placing two molding substrates at appropriate intervals on a conveyor belt, and a method of circulating molding.
도 3c에 도시되어 있듯이, 왕복하여 조형하는 방법의 경우에는 컨베이어의 양단의 롤(132)이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라 2개의 조형기판(110)이 좌우로 왕복 이송되면서 광경화 적층 및 재료 도포를 동시에 수행하게 된다. 즉, 컨베이어에는 2개의 조형기판(110)이 간격을 두고 배열되며, 컨베이어의 상하단 사이에는 2개의 도포장치(120)가 설치되어, 1개의 조형기판이 광경화 적층을 할 때 다른 1개의 조형기판은 재료를 도포하여 시간 손실을 최소화할 수 있다. 이때, 컨베이어의 길이 조절과 조형기판(110)에 따른 도포장치(120)의 개수 및 조형기판의 연결 위치를 최적의 상태로 자유로이 조절할 수 있다.As shown in FIG. 3C, in the case of the method of reciprocating molding, the photocuring laminate is carried out while the two
도 3d에 도시되어 있듯이, 순환하여 조형하는 방법의 경우에는 광조사 위치와 액상 수지의 도포 위치 사이의 조형기판 이송거리를 동일하게 하도록 추가롤(131)을 구성한다. 이를 통해 컨베이어가 연속적으로 순환해가며 액상 수지의 도포 및 광경화 적층을 동시에 각각의 조형기판(110)에서 수행한다. 여기서, 조형기판(110)은 컨베이어에 대해 회전가능하게 고정되어 있어, 컨베이어가 회전하더라도 조형기판(110)은 항상 평판형태로 하부면이 아래쪽을 항상 향하게 된다. 또한, 컨베이어의 하단 일측에는 1개의 도포장치(120)가 설치되어, 1개의 조형기판이 광경화 적층을 할 때 다른 1개의 조형기판은 재료를 도포하여 시간 손실을 최소화할 수 있다. 이렇게 구성할 경우 하나의 컨베이어만의 제어를 통해 제작함으로써 장비 구현이 쉽고 단순하며 장비제작 비용이 저렴하다는 장점이 있다. As shown in Fig. 3D, in the case of the method of circulating molding, the
상기 몇 가지의 실시예의 공통적인 특징은 조형에 따른 각 모듈의 이송 및 조형이 시간의 손실 없이 동시에 구현가능하다는 점이다. 이 점을 살려서 상기 실시예 이외의 다양한 응용이 가능하다.A common feature of the several embodiments is that the transport and molding of each module according to the molding can be implemented simultaneously without loss of time. Taking advantage of this point, various applications other than the above embodiments are possible.
이상에서 이 발명의 면단위 광 경화 적층방법을 이용한 쾌속조형장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.Although the technical details of the rapid prototyping apparatus using the surface unit photocuring lamination method of the present invention have been described together with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiments of the present invention and is not intended to limit the present invention.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations within the scope of the appended claims without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 이 발명의 한 실시예에 따른 면단위 광 경화 적층방법을 이용한 쾌속조형장치의 구성관계를 도시한 사시도이고, 1 is a perspective view showing the configuration of the rapid forming apparatus using a surface-based light-curing lamination method according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 쾌속조형장치의 작동 과정을 각 모듈별로 나타낸 상세도이며, FIG. 2 is a detailed view showing the operation process of the rapid prototyping apparatus shown in FIG. 1 for each module.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 쾌속조형장치를 구성하는 이송장치의 다양한 구조 및 그 구동 과정을 나타낸 상세도이다. 3A to 3D are detailed views illustrating various structures of the transfer apparatus constituting the rapid forming apparatus illustrated in FIG. 1 and a driving process thereof.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠ ♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠
110 : 조형기판 120 : 재료 도포 장치110: molding substrate 120: material coating device
130 : 제1 이송장치 140 : 제2 이송장치130: first transfer device 140: second transfer device
150 : 광조사 장치 160 : 조형 스테이지150: light irradiation device 160: molding stage
170 : 프린팅 헤드170: printing head
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070097874A KR100887185B1 (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Colorable rapid prototyping apparatus using face level lamination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070097874A KR100887185B1 (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Colorable rapid prototyping apparatus using face level lamination |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100887185B1 true KR100887185B1 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=40697770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070097874A KR100887185B1 (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Colorable rapid prototyping apparatus using face level lamination |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100887185B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013015518A1 (en) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | 주식회사 씨에이텍 | Visible light scan-type, low-cost, high-speed molding apparatus using an lcd mask |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001239592A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-04 | Hitachi Ltd | Apparatus and method for three-dimensional shaping and three-dimensionally shaped article |
JP2007331118A (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Roland Dg Corp | Optical shaping apparatus |
-
2007
- 2007-09-28 KR KR1020070097874A patent/KR100887185B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001239592A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-04 | Hitachi Ltd | Apparatus and method for three-dimensional shaping and three-dimensionally shaped article |
JP2007331118A (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Roland Dg Corp | Optical shaping apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013015518A1 (en) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | 주식회사 씨에이텍 | Visible light scan-type, low-cost, high-speed molding apparatus using an lcd mask |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2023508153A (en) | Systems and methods for additive manufacturing of three-dimensional (3D) structures based on lithography | |
US5140937A (en) | Apparatus for forming three-dimensional article | |
JP4787204B2 (en) | Material supply tension and tracking device for use in solid-state imaging | |
JP5831791B2 (en) | Three-dimensional object forming apparatus and three-dimensional object forming method | |
JP6444849B2 (en) | 3D printing device | |
KR100606457B1 (en) | Three-dimensional printing prototyping system | |
US20090304952A1 (en) | Apparatus and method for solid freeform fabrication | |
KR101407048B1 (en) | 3D line scan printing device and thereof method | |
JP6086065B2 (en) | Additive modeling apparatus and method for layered manufacturing of tangible objects | |
KR101407050B1 (en) | 3D printer using variable vat layer laminate method | |
KR101155684B1 (en) | Rapid Layer upon layer form Stereolithography | |
KR20160132498A (en) | Device for constructing models in layers | |
JP2014513637A (en) | Device for manufacturing 3D components | |
KR102160109B1 (en) | Three-dimensional printing method | |
KR20100035107A (en) | Imprinting apparatus and method therefor | |
JP6510179B2 (en) | Three-dimensional printer and three-dimensional object manufacturing method | |
US20110215506A1 (en) | Molding method and molding apparatus | |
JP2016028892A (en) | Method for manufacturing three-dimensional molded article and apparatus for manufacturing three-dimensional molded article | |
WO2019130294A1 (en) | 3d printing to obtain a predefined surface quality | |
GB2507953A (en) | Method and apparatus for manufacturing a three-dimensional article | |
JPH08294742A (en) | Method and device for making prototype containing part and support | |
KR100887185B1 (en) | Colorable rapid prototyping apparatus using face level lamination | |
CN116457189A (en) | Vat-based additive manufacturing using dispensed material | |
US20220066325A1 (en) | Apparatus and method for generating a relief carrier by irradiation | |
KR101628164B1 (en) | 3d printing system using block type structure combined with fdm technology and this hybrid data generation method for 3d printing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130130 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140127 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150922 Year of fee payment: 7 |
|
R401 | Registration of restoration | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160128 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170125 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180129 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190923 Year of fee payment: 11 |
|
R401 | Registration of restoration | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200129 Year of fee payment: 12 |