KR101094868B1 - 입체 조형물의 조형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 조형물을 적층 인쇄기법에 의해 조형함에 있어서 인쇄작업과 경화작업의 순서를 효율적으로 개선하여 단위 인쇄층의 변형을 방지하면서도 경화표면을 매끄럽게 할 수 있는 입체 조형물의 조형방법에 관한 것이다.

본 발명의 주요 특징 1은,

분말소재로 된 기반층 상에 UV레진이 인쇄된 단면 인쇄층을 반복적으로 적층하여 만들어지는 입체 조형물의 조형방법으로서, 상기 각 단면 인쇄층의 기반층 상에 UV레진을 수 회에 걸쳐 인쇄작업을 하되, 초기 인쇄작업시에는 인쇄작업과 경화작업 교번하여 진행하고, 그 이후의 인쇄작업시에는 인쇄작업을 모두 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 조형방법이다.

본 발명의 주요 특징 2는,

분말소재로 된 기반층 상에 UV레진이 인쇄된 단면 인쇄층을 반복적으로 적층하여 만들어지는 입체 조형물의 조형방법으로서, 상기 각 단면 인쇄층의 총 인쇄 횟수중 절반은 매 인쇄작업 후에 바로 경화작업을 하고, 나머지 절반은 모든 인쇄작업을 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 조형방법이다.

입체 조형물, 3차원 조형물, 단면 인쇄층, 인쇄, 경화

Description

입체 조형물의 조형방법{Molding method of a solid mold}

본 발명은 입체 조형물의 조형방법에 관한 것이다.

더 상세하게는 입체 조형물을 적층 인쇄기법에 의해 조형함에 있어서 인쇄작업과 경화작업의 순서를 효율적으로 개선하여 단위 인쇄층의 변형을 방지하면서도 경화표면을 매끄럽게 할 수 있는 입체 조형물의 조형방법에 관한 것이다.

일반적으로 입체 조형물(또는 3차원 조형물)을 조형하는 방법은 프린팅 헤드에서 입체 조형물의 주 재료인 UV레진 잉크가 토출되어 분말 스테이지 상에 단위 인쇄층을 층층히 적층해 가면서 점차적으로 원하는 입체 조형물을 만들어가는 것이다.

이를 첨부된 도 1을 통해 자세히 살펴보면 아래와 같다.

소재수용챔버(1)에 수용된 분말소재(2)중 상부의 분말소재(2a)가 제어부(미도시)에 의해 이동 제어되는 소재공급부재(3)에 의해 조형챔버(4)의 조형테이블(4a) 상면에 소정두께로 공급된다.

다음, 제어부는 도 2와 같이, 저장되어 있는 입체 형상 데이터의 단면 데이터중 제1 단면(a) 데이터에 대응하는 영역의 xy방향으로 프린팅헤드(6)를 이동시키 면서 UV레진과 바인더의 혼합물인 접착물질을 분말소재의 평면 분할된 영역으로 차례로 분사시킨다(이를 통상 인쇄작업이라 한다).

다음, 상기에서와 같이 제1 단면(a)이 형성 되면 도 3과 같이, 조형테이블 승강기(4b)를 구동시켜서 조형테이블(4a)을 조형되는 단면두께만큼 Z축방향으로 하강시키는 한편, 분말테이블 승강기(미도시)를 구동시켜서 분말공급테이블(1a)을 조형되는 단면두께만큼 Z축 방향으로 상승시킨다.

다음, 제어부는 소재공급부재(3)를 소재수용챔버(1)로 부터 조형챔버(4)로 이동시켜서 분말소재(2)를 조형테이블(4a)의 제1 단면(a)의 상부면에 소정두께로 공급시킨다.

다음, 제어부는 도 4와 같이, 입체 형상 데이터의 단면데이터중 제2 단면(b) 데이터에 대응하는 영역의 xy방향으로 프린팅헤드(6) 및 경화장치(7)를 이동시키면서 접착물질을 전술한 바와 같이 평면분할된 영역을 향해 차례로 분사하고, 접착물질이 분사된 분할영역을 경화시켜서 제2 단면(b)을 형성하게 된다.

이러한 과정이 반복되면서 연속적으로 단면 인쇄층(A)이 적층됨에 따라 도 5와 같이 입체 형상데이터에 대응하는 입체 조형물을 조형할 수 있게 된다.

한편, 상기 각 단면 인쇄층(A)을 형성함에 있어서, 단면 인쇄층(A)의 인쇄 및 경화순서에 따라 두가지 방법이 있다.

첫 번째 방법은, 인쇄작업의 횟수를 디피아이(dpi:dots per inch : 1 인치당 프린팅되는 점의 개수)를 기준으로 분할 한 후, 매 인쇄시마다 경화를 바로바로 수행하는 방법이다.

통상, 단면 인쇄층을 인쇄할 때는 여러 번에 걸쳐서 인쇄작업을 하게 된다. 예컨대, 인쇄작업을 200dpi로 인쇄하기 위해 인쇄작업을 4회로 분할하여 인쇄할 경우에는 50dpi로 인쇄하고, 이어 100, 150, 200dpi로 인쇄작업을 하게 된다.

이러한 경우 첫 번째 방법은 도 6과 같이 매 dpi인쇄작업 후에 uv경화작업을 바로바로 수행하는 것이다. 이러한 첫 번째 방법은 단면 인쇄층(A)의 변형이 크지 않다는 장점이 있는 반면, 잦은 경화작업으로 인해 공수가 증가하게 되고, 경화면이 부풀어 오르는 현상에 의해 인쇄면이 고르지 못하다는 문제점이 있다.

두 번째 방법은, 도 7과 같이 단면 인쇄층(A)의 인쇄를 모두 마친 후에 uv경화를 한꺼번에 수행하는 방법이다.

부연하면, 앞선 예와 같이, 200dpi로 인쇄할 경우 50, 100, 150, 200dpi로 분할 인쇄를 모두 수행한 후에 최종적으로 uv경화를 수행하는 방법이다. 이 방법은 경화작업의 횟수가 적어서 공수가 줄어드는 장점과 인쇄면의 표면상태가 고르다는 장점이 있는 반면 많은 양의 레진 잉크가 한꺼번에 경화됨으로 인해서 단면 인쇄면(A)의 주변부가 휘어지는 변형이 발생하게 되어 그 위에 또 다른 단면 인쇄층을 적층하기 어렵다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 입체 조형물을 적층 인쇄기법에 의해 조형함에 있어서 인쇄작업과 경화작업의 순서를 효율적으로 개선하여, 단면 인쇄층의 변형을 방지하면서도 인쇄층을 매끄럽게 할 수 있는 입체 조형물의 조형방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 양태에 따르면,
분말소재로 된 기반층 상에 UV레진이 인쇄된 단면 인쇄층을 반복적으로 적층하여 만들어지는 입체 조형물의 조형방법으로서,
상기 각 단면 인쇄층의 기반층 상에 UV레진을 수 회에 걸쳐 인쇄작업을 하되, 최초 인쇄작업시에는 인쇄작업과 경화작업 교번하여 진행하고, 상기 최초 인쇄작업 이후의 인쇄작업시에는 인쇄작업을 모두 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 조형방법이다.

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또한, 본 발명의 제2 양태에 따르면,
분말소재로 된 기반층 상에 UV레진이 인쇄된 단면 인쇄층을 반복적으로 적층하여 만들어지는 입체 조형물의 조형방법으로서,

상기 각 단면 인쇄층의 총 인쇄 횟수 중 최초 인쇄작업으로부터 특정 회수의 경우는 매 인쇄작업 후에 바로 경화작업을 하고, 나머지 인쇄작업 횟수의 경우는 상기 나머지 인쇄작업을 모두 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 조형방법이다.

이상에서와 같이 본 발명은 인쇄작업과 경화작업을 교대로 하는 방법과, 모든 인쇄작업을 완료한 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 방법을 적절히 조화시킨 방법에 의해, 단면 인쇄층의 변형을 방지하면서도 경화표면도 매끄럽게 할 수 있다는 장점을 갖게 된다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 보다 명확해 질 것이다.

첨부된 도 8은 본 발명에 따른 입체 조형물의 조형방법중 단면 인쇄층의 인쇄 및 경화과정을 나타낸 순서도이다.

위 도면에 따르면, 본 발명은 단면 인쇄층을 UV레진 잉크를 매개로 하여 적층해 가면서 원하는 입체 조형물을 조형하는 방법으로서, 그 중에서 단면 인쇄층의 인쇄 및 경화 순서를 적절히 개선함으로써 단면 인쇄층의 변형방지 및 경화표면의 조도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 도면을 통해 상세히 살펴보면 아래와 같다.

입체 조형물의 제조과정은 앞선 배경기술에서 상세히 설명한 바 있으므로 생략하기로 하고, 본 발명의 주요 부분인 단면 인쇄층(A)의 인쇄 및 경화방법에 대해서 집중 설명하기로 한다.

단면 인쇄층(A)은 분말소재로 된 기반층 상에 프린팅 헤드(6)에 의해 UV레진 잉크(P)를 인쇄하고, 인쇄된 UV레진 잉크(P)를 경화시키는 작업을 해야 한다.

이때, 본 발명은 상기 인쇄작업과 경화작업을 어떠한 순서로 시행해야만 단면 인쇄층(A)의 변형이 적으면서도 경화된 표면의 조도가 양호하게 나타나는지를 검토한 결과, 각 단면 인쇄층(A)의 기반층 상에 인쇄작업과 경화작업을 할 때 초기 인쇄작업시에는 인쇄작업과 경화작업을 교대로 하고, 그 이후의 인쇄작업시에는 인쇄작업을 모두 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 것이 내변형성이나 경화표면의 조도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

보다 바람직하기로는 상기 각 단면 인쇄층(A)의 총 인쇄 횟수중 절반은 매 인쇄작업 후에 바로 경화작업을 하고, 나머지 절반은 모든 인쇄작업을 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 것이 보다 양호한 결과를 얻을 수 있었으며, 이때의 분말소재는 메탈 파우더가 적당하다.

이를 일예를 들어 설명한다(도 8참조).

각 단면 인쇄층(A)의 인쇄작업을 200dpi로 인쇄하기 위해 인쇄작업을 4회로 분할하여 인쇄할 경우에는 50dpi로 인쇄하고, 이어 100, 150, 200dpi로 인쇄작업을 하게 된다.

이 경우에, 본 발명은 보다 바람직한 실시예에서와 같이 초기 인쇄에 해당되는 50, 100dpi 인쇄시에는 50dpi로 인쇄 후에 바로 1차 경화작업을 하고, 이어 100dpi로 인쇄 후에 바로 2차 경화작업을 한다(이하 "전기 인쇄작업"이라 함:F1)

이후에는 150dpi, 200dpi로 인쇄작업을 모두 마친 후에 비로소 3차 경화작업을 하는 것이다(이하 "후기 인쇄작업"이라 함:F2).

이러한 방법을 취하는 이유는 상기 전기 인쇄작업의 경우에는 매 인쇄작업후에 바로바로 경화함으로써 단위 인쇄층(A)가 변형되지 않는다. 따라서 각 단위 인쇄층(A)의 기반구조를 다져주는 역할을 하게 되어 다른 단위 인쇄층을 양호하게 적층할 수 있게 된다.

이와 같이 견고한 기반구조를 갖춤에 따라 후기 인쇄작업은 굳이 전기 인쇄작업과 동일한 패턴으로 수행할 필요는 없다할 것이다. 대신 후기 인쇄작업은 두 번의 인쇄작업을 모두 수행한 뒤에 2차 경화작업을 하는 만큼 인쇄면의 표면 조도가 비교적 매끄럽게 나타나게 된다.

이를 종합하면, 인쇄와 경화작업을 교번하여 수행할 때의 장점과, 인쇄작업을 모두 수행한 후 이를 한꺼번에 경화작업할 때의 장점을 취합한 장점만을 수득할 수 있으므로 양질의 입체 조형물을 조형할 수 있게 되는 것이다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1 내지 도 5는 입체 조형물의 조형과정을 나타낸 도면

도 6은 종래 단면 인쇄층을 형성하기 위한 인쇄 및 경화작업의 순서도

도 7은 종래 단면 인쇄층을 형성하기 위한 인쇄 및 경화작업의 다른 순서도

도 8은 본 발명에 따른 단면 인쇄층을 형성하기 위한 인쇄 및 경화작업의 순서도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

A : 단면 인쇄층

P : uv레진 잉크

Claims (3)

1. 분말소재로 된 기반층 상에 UV레진이 인쇄된 단면 인쇄층을 반복적으로 적층하여 만들어지는 입체 조형물의 조형방법으로서,

   상기 각 단면 인쇄층의 기반층 상에 UV레진을 수 회에 걸쳐 인쇄작업을 하되, 최초 인쇄작업시에는 인쇄작업과 경화작업 교번하여 진행하고, 상기 최초 인쇄작업 이후의 인쇄작업시에는 인쇄작업을 모두 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하는 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 조형방법.
2. 분말소재로 된 기반층 상에 UV레진이 인쇄된 단면 인쇄층을 반복적으로 적층하여 만들어지는 입체 조형물의 조형방법으로서,

   상기 각 단면 인쇄층의 총 인쇄 횟수 중 최초 인쇄작업으로부터 특정 횟수의 경우는 매 인쇄작업 후에 바로 경화작업을 하고, 나머지 인쇄작업 횟수의 경우는 상기 나머지 인쇄작업을 모두 마친 후에 한꺼번에 경화작업을 하되,

   상기 특정 횟수는 2회 이상 내지 상기 총 인쇄 횟수 미만의 횟수인 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 조형방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 분말소재는 메탈 파우더인 것을 특징으로 하는 입체 조형물의 조형방법.

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