KR100910021B1

KR100910021B1 - 입체 조형물의 제조방법

Info

Publication number: KR100910021B1
Application number: KR1020070041290A
Authority: KR
Inventors: 김동수; 김정수; 최병오; 배성우
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2009-07-30
Also published as: KR20080096171A

Abstract

본 발명은, 적어도 일부 영역이 지지체에 지지되는 상태로 조형되는 입체 조형물의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 조형물에 비해 녹는 온도가 낮은 수용성 재료로 상기 지지체를 형성하는 단계와; 상기 지지체 상에 상기 조형물을 형성하는 단계와; 상기 지지체의 용해제가 담긴 용해챔버에 상기 지지체와 조형물을 수용하는 단계와; 상기 용해챔버내에 초음파를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 입체 조형물을 지지하는 지지체를 빠른 시간에 깨끗이 제거할 수 있는 입체 조형물 제조방법이 제공된다.

입체 조형물, 지지체, 제거, 왁스, 초음파

Description

입체 조형물의 제조방법{Solid moulding manufacturing method}

도 1은 본 발명에 따른 입체 조형물 제조방법을 간략하게 도시한 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 지지체 3 : 조형물

10 : 용해제 20 : 용해챔버

본 발명은, 입체 조형물의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입체 조형물을 지지하는 지지체의 제거방법이 개선된 입체 조형물의 제조방법에 관한 것이다.

근래 널리 이용되는 프린팅기법 등을 이용한 입체 조형물의 제조방법은 조형될 입체형상물의 3차원 형상 데이터를 이용해 소재를 단면 적층하면서 입체형상의 조형물을 제작하는 것이다. 이때, 3차원 형상 데이터는 3차원 스캐너나 CAD시스템 등에 의해 얻어지며, 얻어진 3차원 형상 데이터에 대응하는 입체형상의 조형물은 3차원 프린터 등의 3차원 조형장치에서 만들어진다.

한편, 입체 조형물의 적어도 어느 일영역의 구조가 조형하는 과정에서 자중 에 의해 처짐이 발생할 수 있는 구조이거나, 입체 조형물의 구조가 자중에 의해 전도(顚倒)될 수 있는 구조일 경우에는 해당 부분 하부에 지지체를 미리 배치하여 입체 조형물을 제조하게 된다.

이 경우 입체 조형물의 재료와 지지체의 재료 특성상 입체 조형물과 지지체가 상호 점착되는 현상이 발생할 수 있는데, 이때에는 제조 공정에 지지체를 제거하는 공정을 추가하여 입체 조형물의 조형이 완료된 후 지지체를 조형물로 제거한다.

종래 입체 조형물의 제조방법에서는 수용성 UV경화재료로 지지체를 마련하고 이 지지체 상에 입체 조형물이 지지될 수 있도록 조형하였다. 그리고, 입체 조형물의 조형이 완료되면, 세척수에 상호 점착된 입체 조형물과 지지체를 수용시킨 후 지지체의 용해가 촉진되도록 작업자가 지지체를 직접 제거하였다.

그러나, 이러한 종래의 입체 조형물의 제조방법에 있어서는 지지체를 세척수내에서 용해시키면서 작업자가 일일이 용해되는 지지체를 제거해야 하기 때문에, 지지체를 제거하는 시간이 매우 오래 소요되며, 작업자가 수작업으로 지지체를 제거하므로 작업성이 매우 불편한 문제점이 있었다.

또한, 입체 조형물에 비교적 견고하게 점착된 지지체의 잔여분이 남아 입체 조형물의 외관이 지저분해지는 문제점이 발생하였다.

한편, 종래 다른 입체 조형물의 제조방법에서는 입체 조형물에 비해 녹는점이 낮은 왁스재료로 지지체를 마련하고 이 지지체 상에 입체 조형물이 지지될 수 있도록 조형하였다. 그리고, 입체 조형물의 조형이 완료되면, 상호 점착된 입체 조형물과 지지체를 오븐에 수용시킨 후 지지체의 녹는점으로 오븐을 히팅하여 지지체를 제거하였다.

이러한 종래 다른 입체 조형물의 제조방법에 있어서는 지지체를 히팅에 의해 녹여서 제거함으로써, 전술한 세척수를 이용하여 지지체를 제거하는 방법에 비해서 지지체가 비교적 깨끗이 제거되고 제거되는 시간도 단축되었다.

그러나, 왁스 재질인 지지체의 재료 특성상 녹는 과정에서 지지체의 용해물이 입체 조형물의 표면을 따라 흐르기 때문에, 입체 조형물의 표면이 얼룩지거나 흐르는 용해물의 잔해가 남는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 입체 조형물을 지지하는 지지체를 빠른 시간에 깨끗이 제거할 수 있는 입체 조형물 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 일부 영역이 지지체에 지지되는 상태로 조형되는 입체 조형물의 제조방법에 있어서, 상기 조형물에 비해 녹는 온도가 낮은 수용성 재료로 상기 지지체를 형성하는 단계와; 상기 지지체 상에 상기 조형물을 형성하는 단계와; 상기 지지체의 용해제가 담긴 용해챔버에 상기 지지체와 조형물을 수용하는 단계와; 상기 용해챔버내에 초음파를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 제조방법에 의해 달성된다.

여기서, 지지체는 수용성 왁스로 형성되는 것이 바람직하다.

삭제

그리고, 용해제는 물, 알콜, 에탄올 중 어느 하나인 것이 보다 효과적이다.

또한, 용해챔버 내부를 지지체의 녹는 온도로 히팅하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 입체 조형물 제조방법을 간략하게 도시한 공정도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입체 조형물의 제조방법은 조형될 지지체(1)를 형성하는 단계(S01)와, 지지체(1) 상에 입체 조형물(3)을 조형하는 단계(S02)와, 입체 조형물(3)로부터 지지체(1)를 제거하는 단계(S03)를 포함한다.

지지체(1)를 형성하는 단계(S01)는 입체 조형물(3) 재료(5)에 비해 녹는 온도가 낮은 수용성 재료를 이용하여 입체 조형물(3)의 해당 영역을 지지할 수 있는 구조의 지지체(1)를 마련하는 단계이다.

이 지지체(1)는 입체 조형물(3)을 조형하기 전에 미리 제작될 수도 있으며, 입체 조형물(3)을 조형하는 과정에서 3차원 조형장치를 이용하여 지지체(1)의 재료와 입체 조형물(3) 재료(5)를 적절히 적층하는 방법에 의해서 형성될 수 있다.

이때, 지지체(1)의 재료는 입체 조형물(3) 재료(5)에 비해 녹는 온도가 낮은 수용성 왁스를 이용하는 것이 구조적 강도를 확보하면서 지지체(1)를 용이하게 용해할 수 있다.

삭제

조형물(3)을 조형하는 단계(S02)는 3차원 프린터 등의 3차원 조형장치에 미리 입력된 조형될 입체 조형물(3)의 3차원 단면 형상 데이터에 대응하도록 입체 조형물(3)의 재료(5)를 지지체(1) 상에 단면 적층하여 입체 조형물(3)을 조형하는 단계이다.

여기서, 3차원 조형장치는 입체 조형물(3)의 재료(5)를 적층함과 동시에 전술한 바와 같이, 지지체(1)의 재료인 수용성 왁스 재료를 입체 조형물(3)의 지지영역에 적층하여 지지체(1)를 조형할 수도 있다.

입체 조형물(3)로부터 지지체(1)를 제거하는 단계(S03)는 지지체(1)의 용해제(10)가 담긴 용해챔버(20)에 지지체(1)와 조형물(3)을 수용시키는 단계(S03a)와, 용해챔버(20) 내에 초음파를 인가하는 단계(S03b)로 이루어진다.

용해제(10)가 담긴 용해챔버(20)에 지지체(1)와 조형물(3)을 수용시키는 단계(S03a)는 조형이 완료된 입체 조형물(3)에 점착된 지지체(1)를 용해제(10)로 용해시키기 위한 것으로서, 용해챔버(20)에 담겨 있는 용해제(10)는 물, 알콜, 에탄올 중 어느 하나 일 수 있다.

삭제

그리고, 용해챔버(20) 내에 초음파를 인가하는 단계(S03b)는 초음파발진기(30)로부터 발진되는 초음파를 이용하여 입체 조형물(3)에 점착된 지지체(1)를 제거하기 위한 것으로서, 용해챔버(20)에 초음파를 인가하면 음파의 진동에 의해 용해제(10) 내에서 수많은 기포들이 발생하면서 지지체(1)를 입체 조형물(3)로부터 분리시킴과 동시에, 용해제(10)에 의한 지지체(1)의 용해를 촉진시킨다.

한편, 입체 조형물(3)로부터 지지체(1)를 제거하는 단계는 용해챔버(20) 내부를 히터(40) 등으로 히팅하는 과정을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 용해챔버(20) 내부의 히팅온도는 지지체(1)의 녹는 온도에 대응하여 지지체(1)의 용해를 최대한으로 촉진시킬 수 있는 온도로 설정할 수 있는 것이 효과적이다.

삭제

이러한 과정에 의해서, 본 발명에 따른 입체 조형물(3)의 제조방법은 지지체(1) 상에 입체 조형물(3)을 조형한 후 상호 점착된 입체 조형물(3)과 지지체(1)를 용해챔버(20) 내에 수용시키면, 용해제(10)의 용해 작용에 의해 지지체(1)가 용해될 뿐만 아니라, 용해챔버(20) 내에 초음파를 인가하여 입체 조형물(3)로부터 지지체(1)가 깨끗하게 제거될 수 있다.

특히, 초음파에 의해 용해제(10) 내에서 지지체(1)의 용해가 촉진되어 보다 빠른 시간에 입체 조형물(3)로부터 지지체(1)가 깨끗하게 분리되면서 용해된다.

또한, 용해챔버(20) 내부를 히팅하여 지지체(1)의 용해를 더욱 촉진시킴으로써, 지지체(1)의 제거가 보다 빠르고 깨끗하게 이루어진다.

이와 같이, 본 발명에 따른 입체 조형물의 제조방법은 상호 점착된 입체 조형물과 지지체를 용해챔버 내에서 용해제와 초음파 및 히팅 작용을 이용하여 제거 함으로써, 작업자가 일일이 지지체를 제거할 필요가 없이 매우 편리하고 빠르게 지지체를 제거할 수 있으며, 지지체의 잔여물이 입체 조형물에 남지 않고 용해제에 의해 깨끗이 용해된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 입체 조형물을 지지하는 지지체를 빠른 시간에 깨끗이 제거할 수 있는 입체 조형물 제조방법이 제공된다.

Claims

적어도 일부 영역이 지지체에 지지되는 상태로 조형되는 입체 조형물의 제조방법에 있어서,

상기 조형물에 비해 녹는 온도가 낮은 수용성 재료로 상기 지지체를 형성하는 단계와;

상기 지지체 상에 상기 조형물을 형성하는 단계와;

상기 지지체의 용해제가 담긴 용해챔버에 상기 지지체와 조형물을 수용하는 단계와;

상기 용해챔버내에 초음파를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 제조방법.
제1항에 있어서,

지지체는 수용성 왁스로 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 제조방법.
삭제
삭제
삭제
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제1항에 있어서,

용해제는 물, 알콜, 에탄올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 제조방법.
제1항에 있어서,

용해챔버 내부를 지지체의 녹는 온도로 히팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 제조방법.