KR101403410B1 - 삼차원 인공 지지체 제조장치 - Google Patents

삼차원 인공 지지체 제조장치 Download PDF

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사민우
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안동대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 각 층마다 재료를 경화시키면서 재료를 적층되게 함으로써, 용이하면서 신속하게 정밀한 삼차원 형상의 다공성 인공 지지체를 제조할 수 있게 하는 삼차원 인공 지지체 제조장치에 관한 것으로, 수평한 판 형상으로 제공되는 워킹 스테이지; 워킹 스테이지에 인공 지지체 재료를 토출하는 시린지; 워킹 스테이지에 토출된 인공 지지체 재료에 열을 방사하여 경화시키는 히터; 및 시린지 및 히터를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송유닛과, Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송유닛 및 Z축 방향으로 이송시키는 제 1, 제 2 Z축 이송유닛을 가지는 이송수단;을 포함한다.

Description

삼차원 인공 지지체 제조장치{THREE-DIMENSIONAL SCAFFOLD MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은 삼차원 인공 지지체 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 층마다 재료를 경화시키면서 재료를 적층되게 함으로써, 용이하면서 신속하게 정밀한 삼차원 형상의 다공성 인공 지지체를 제조할 수 있게 하는 삼차원 인공 지지체 제조장치에 관한 것이다.
조직 공학(Tissue Engineering)은 손상된 인체의 다양한 조직과 기관의 기능을 복원하기 위해 다양한 접근 방식으로 연구를 진행하고 있으며, 최근의 조직 공학 분야에서는 새로운 시도로서 세포의 증착, 증식 및 분화를 도울 수 있는 생체 적합성 인공 지지체(10; Scaffold "도 1 참조") 개발과 관련된 연구가 진행되고 있다.
인공 지지체(10)는 세포의 원활한 증착, 증식 및 분화를 유도할 수 있도록 적절한 세포외기질(Extra Cellular matrix; ECM) 구조를 가져야함과 아울러 주위의 조직과 유사한 지지대로서 생체 적합성 또는 생체 분해성 재료로 제작되어야 하며, 또한 인공 지지체(10)는 세포의 이동, 신진대사 촉진 및 영양분 공급을 위한 혈관 침투를 위해 적절한 크기로 서로 연결된 다공성 구조로 가지면서 조직 재생 기간 동안 그 형태를 유지할 수 있는 일정 이상의 강도가 유지되어야 한다.
전술한 인공 지지체(10)의 재료로는 PLA(Poly-lactic Acid), 또는 PGA(Poly-glycolic Acid), 또는 PLGA(Ploy-lacti-co-glycolic Acid)가 사용되는데, 이러한 재료를 이용한 인공 지지체(10)는 염발포법, 상분리법, 염침출법, 유화 동결 건조법 등의 방법을 이용해 제작된다. 그러나 이러한 방법으로 제작된 인공 지지체(10)들은 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라 다양한 3차원 형태의 정밀한 구조로 제작할 수 없고, 공극의 크기(Pore Size) 및 공극률(Porosity)을 사용자가 원하는 형태로 제어하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 내외부 공극들의 연결성을 높이고, 충분한 강도를 가지는 3차원 인공 지지체(10)를 제작하는 MSTL 기술이 사용되고 있다. MSTL(Micro-stereolithography) 기술은 쾌속 조형 기술로서 3차원으로 제어된 형상을 수십 마이크로의 정밀도로 3차원 인공 지지체(10)를 제작할 수 있게 하고 있으나, MSTL 기술에 사용되는 많은 재료는 생체에 부적합하여 직접 사용할 수 없을 뿐만 아니라 인공 지지체(10) 제작 시 적층되는 재료의 무게로 인해 형상이 변형되고, 그로 인해 공극의 크기가 가변되어 내외부 공극들의 연결성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 각 층마다 재료를 경화시키면서 재료를 적층되게 함으로써, 용이하면서 신속하게 정밀한 삼차원 형상의 다공성 인공 지지체를 제조할 수 있게 하는 삼차원 인공 지지체 제조장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치는, 수평한 판 형상으로 제공되는 워킹 스테이지; 워킹 스테이지에 인공 지지체 재료를 토출하는 시린지; 워킹 스테이지에 토출된 인공 지지체 재료에 열을 방사하여 경화시키는 히터; 및 시린지 및 히터를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송유닛과, Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송유닛 및 Z축 방향으로 이송시키는 제 1, 제 2 Z축 이송유닛을 가지는 이송수단;을 포함할 수 있다.
구체적으로 Y축 이송유닛은, 워킹 스테이지의 양측에서 Y축 방향으로 연장되고, 상부에는 길이방향을 따라 Y축 가이드레일이 장착되는 한 쌍의 Y축 가이드 프레임; 및 어느 하나의 Y축 가이드 프레임의 일측에 배치되어 Y축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 연장되는 Y축 고정자, 및 Y축 고정자의 작동에 의해 Y축 고정자를 따라 안내되는 Y축 가동자를 가지는 Y축 이송 리니어 모터;를 포함할 수 있다.
구체적으로 X축 이송유닛은, Y축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 안내될 수 있도록 양단 하부가 한 쌍의 Y축 가이드 프레임의 상부에 걸쳐지고, 일단이 Y축 가동자와 연결되는 X축 가이드 프레임; X축 가이드 프레임의 하부면 상에서 X축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 연장되도록 고정 장착되는 X축 고정자와, X축 고정자의 작동에 의해 X축 고정자를 따라 안내되는 X축 가동자를 가지는 X축 이송 리니어 모터; 및 워킹 스테이지 측으로 연장된 X축 가동자의 연장단에 장착되는 수직한 판 형상을 슬라이더;를 포함할 수 있다.
더 구체적으로 X축 가이드 프레임의 양단 하부에는 Y축 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 Y축 가이드블록이 장착되며, X축 가이드 프레임의 일측면 상에는 X축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 X축 가이드레일이 장착되고, 슬라이더의 배면 상에는 X축 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 X축 가이드 블록이 장착될 수 있다.
구체적으로 제 1, 제 2 Z축 이송유닛은, 슬라이더의 전면 상부에 고정 장착되고, 슬라이더의 수직한 길이방향을 따라 연장되는 제 1, 제 2 스크루축이 회전 가능하게 장착되는 제 1, 제 2 Z축 이송모터; 및 제 1, 제 2 Z축 이송모터의 작동에 의해 회전하는 제 1, 제 2 스크루축의 길이방향을 따라 이송되도록 제 1, 제 2 스크루축에 장착되는 제 1, 제 2 Z축 가이드블록;을 포함하며, 제 1 Z축 가이드블록에는 시린지가 장착되며, 제 2 Z축 가이드블록에는 히터가 장착될 수 있다.
더 구체적으로 제 1, 제 2 스크루축의 일측에는 제 1, 제 2 Z축 가이드레일이 제 1, 제 2 스크루축의 길이방향을 따라 연장되게 슬라이더에 고정 장착되며, 제 1, 제 2 스크루축에 장착된 제 1, 제 2 Z축 가이드블록은 각각 이웃한 제 1, 제 2 Z축 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 끼워질 수 있다.
구체적으로 시린지는, 인공 지지체 재료가 충진되는 시린지 몸체; 시린지 몸체의 하부에 결합되고 시린지 몸체 내부에 충진된 인공 지지체 재료를 토출하는 노즐; 및 시린지 몸체의 상부 테두리에 결합되면서 시린지 몸체의 상부를 마감하는 시린지 뚜껑을 포함하며, 시린지 뚜껑에는 시린지 몸체에 충진된 인공 지지체 재료에 압력을 가하는 시린지 몸체에 충진된 인공 지지체 재료를 노즐을 통해 토출되게 하는 공압라인이 연결될 수 있다.
구체적으로 히터는, 수직하게 연장된 육면체 형상을 가지며, 히터에는 상부면에서부터 하부면을 관통하는 송풍통로가 수직하게 형성되고, 송풍통로의 상부에는 송풍통로로 집열된 열을 워킹 스테이지 측으로 송풍할 수 있도록 송풍라인이 연결될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치는,시린지가 인공 지지체 재료를 토출하여 어느 하나의 층을 형성하면 히터가 형성된 어느 하나의 층을 바로 경화시키기 때문에 연속하여 적층되는 인공 지지체 재료의 무게로 인해 제조되는 인공 지지체의 형상이 무너지는 것을 방지할 수 있고, 그로 인해 공극의 크기를 동일하게 유지시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치는, 각 층마다 인공 지지체 재료를 경화시키면서 인공 지지체 재료를 적층하기 때문에 용이하면서 신속하게 정밀한 삼차원 형상의 다공성 인공 지지체를 제조할 수 있게 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 삼차원 인공 지지체를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2에 도시된 제 1, 제 2 Z축 이송유닛을 확대하여 나타낸 도면이고,
도 4는 도 2에 도시된 삼차원 인공 지지체 제조장치를 나타낸 정면도이며, 그리고
도 5는 도 2에 도시된 삼차원 인공 지지체 제조장치를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치를 나타낸 사시도로서, 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치(100)는 워킹 스테이지(110)와, 워킹 스테이지(110)에 인공 지지체 재료를 토출하는 시린지(170; syringe), 및 워킹 스테이지(110)에 토출된 인공 지지체 재료를 열풍으로 경화시키는 히터(190)를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치(110)는 시린지(170) 및 히터(190)를 도면에 도시된 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시키는 이송수단(120)을 더 포함한다.
즉, 시린지(170)는 이송수단(120)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이송되면서 워킹 스테이지(110)에 인공 지지체 재료를 층층이 적층되게 토출하며, 마찬가지로 히터(190)는 이송수단(120)에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이송되면서 시린지(170)에 의해 토출된 인공 지지체 재료를 층마다 열풍으로 경화시킨다.
먼저, 워킹 스테이지(110)는 수평한 판 형상으로 제공된다. 워킹 스테이지(110)는 도시된 바와 같이 정확하며 평활(平滑)하게 다듬질된 평면을 가지는 테이블(T)에 고정 장착된다. 이렇게 워킹 스테이지(110)가 장착된 테이블(T)에는 워킹 스테이지(110)에 간섭되지 않게 이송수단(120)이 배치된다.
이송수단(120)은 시린지(170) 및 히터(190)를 삼차원 인공 지지체 제조장치(100)의 상하(上下), 즉 Z축 방향을 따라 이송시키는 제 1, 제 2 Z축 이송유닛(152a, 152b)과, 시린지(170) 및 히터(190)를 좌우(左右), 즉 X축 방향을 따라 이송시키는 X축 이송유닛(134), 및 시린지(170) 및 히터(190)를 전후(前後), 즉 Y축 방향을 따라 이송시키는 Y축 이송유닛(122)을 포함한다.
Y축 이송유닛(122)은 워킹 스테이지(110)에 간섭되지 않게 워킹 스테이지(110)의 양측에 배치되는 한 쌍의 Y축 가이드 프레임(124)과, 어느 하나의 Y축 가이드 프레임(124)의 일측에 배치되는 Y축 이송 리니어 모터(128)를 포함한다.
Y축 가이드 프레임(124)은 하부가 테이블(T) 상에 고정 장착되면서 Y축 방향으로 연장된다. 이러한 각각의 Y축 가이드 프레임(124)의 상부면 상에는 Y축 가이드 프레임(124)의 길이방향을 따라 연장되는 Y축 가이드레일(126)이 장착된다. 한편, Y축 이송 리니어 모터(128)는 Y축 고정자(130) 및 Y축 고정자(130)의 작동에 의해 Y축 고정자(130)를 따라 안내되는 Y축 가동자(132)를 포함한다. Y축 고정자(130)는 도시된 바와 같이 하부가 테이블(T) 상에 고정 장착되면서 Y축 가이드 프레임(124)의 길이방향을 따라 연장된다.
X축 이송유닛(134)은 Y축 가이드 프레임(124)의 길이방향을 따라 안내되는 X축 가이드 프레임(136)과, X축 가이드 프레임(136)에 장착되는 X축 이송 리니어 모터(142)를 포함한다.
X축 가이드 프레임(136)은 도시된 바와 같이 X축 방향으로 연장됨과 아울러 양단 하부가 한 쌍의 Y축 가이드 프레임(124)의 상부에 걸쳐진다. 이때 X축 가이드 프레임(136)의 양단 하부에는 Y축 가이드레일(126)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 Y축 가이드블록(138)이 장착된다. 그리고 Y축 이송 리니어 모터(128)에 인접한 X축 가이드 프레임(136)의 일단은 Y축 이송 리니어 모터(128)의 Y축 가동자(132)와 연결되며, X축 가이드 프레임(136)의 일측면 상에는 X축 가이드 프레임(136)의 길이방향을 따라 X축 가이드레일(140)이 장착된다. 즉 X축 가이드 프레임(136)은 Y축 이송 리니어 모터(128)의 작동에 의해 Y축 가이드레일(126)을 따라 Y축 방향으로 이송된다.
한편, X축 이송 리니어 모터(142)는 X축 고정자(144) 및 X축 고정자(144)의 작동에 의해 X축 고정자(144)를 따라 안내되는 X축 가동자(146)를 포함한다. X축 고정자(144)는 도시된 바와 같이 X축 가이드 프레임(136)의 하부면 상에서 X축 가이드 프레임(136)의 길이방향을 따라 연장되도록 고정 장착된다. 그리고 X축 가동자(146)는 워킹 스테이지(110) 측으로 연장되는데, 이때 워킹 스테이지(110) 측으로 연장된 X축 가동자(146)의 연장단에는 수직한 판 형상의 슬라이더(148)가 장착되며, 슬라이더(148)의 배면 상에는 X축 가이드레일(140)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 X축 가이드 블록(150)이 장착된다. 즉 슬라이더(148)는 X축 이송 리니어 모터(142)의 작동에 의해 X축 가이드레일(140)을 따라 X축 방향으로 이송된다.
한편, 제 1, 및 제 2 Z축 이송유닛(152a, 152b)은 동일한 구성을 가지면서 서로 간섭되지 않게 슬라이더(148)의 전면 상에 장착된다. 제 1, 및 제 2 Z축 이송유닛(152a, 152b)은 제 1, 및 제 2 Z축 이송모터(154a, 154b)와, 제 1, 제 2 Z축 이송모터(154a, 154b)의 작동에 의해 Z축 방향으로 이송되는 제 1, 제 2 Z축 가이드블록(160a, 160b)을 포함한다.
제 1, 제 2 Z축 이송모터(154a, 154b)는 도시된 바와 같이 슬라이더(148)의 전면 상부에 고정 장착된다. 제 1, 제 2 Z축 이송모터(154a, 154b)에는 슬라이더(148)의 수직한 길이방향을 따라 연장되는 제 1, 제 2 스크루축(156a, 156b)이 회전 가능하게 장착된다. 그리고 제 1, 제 2 스크루축(156a, 156b)의 일측에는 제 1, 및 제 2 스크루축(156a, 156b)의 길이방향을 따라 연장되는 제 1, 및 제 2 Z축 가이드레일(158a, 158b)이 슬라이더(148)에 고정 장착된다.
한편, 제 1, 제 2 Z축 가이드블록(160a, 160b)은 각각 제 1, 제 2 스크루축(156a, 156b)에 장착된다. 그리고 제 1, 제 2 스크루축(156a, 156b)에 장착된 제 1, 제 2 Z축 가이드블록(160a, 160b)은 각각 이웃한 제 1, 제 2 Z축 가이드레일(158a, 158b)에 슬라이딩 가능하게 끼워진다. 즉 제 1, 제 2 Z축 가이드블록(160a, 160b)은 제 1, 제 2 Z축 이송모터(154a, 154b)의 작동에 의해 회전하는 제 1, 제 2 스크루축(156a, 156b)의 길이방향을 따라 이송되도록 제 1, 제 2 스크루축(156a, 156b)에 장착되면서 제 1, 제 2 Z축 가이드레일(158a, 158b)을 따라 Z측 방향으로 이송된다. 이와 같이 형성된 제 1, 제 2 Z축 가이드블록(160a, 160b)에는 각각 시린지(170) 및 히터(190)가 장착된다.
시린지(170)는 제 1 Z축 가이드블록(160a)에 장착된다. 시린지(170)는 인공 지지체 재료가 충진되는 시린지 몸체(172)와, 시린지 몸체(172)의 하부에 결합되고 시린지 몸체(172) 내부에 충진된 인공 지지체 재료를 토출하는 노즐(174), 및 시린지 몸체(172)의 상부 테두리에 결합되면서 시린지 몸체(172)의 상부를 마감하는 시린지 뚜껑(176)을 포함한다. 이때 시린지 뚜껑(176)에는 시린지 몸체(172)에 충진된 인공 지지체 재료에 압력을 가하는 공압라인(178)이 연결된다. 바람직하게는 공압라인(178)은 압력제어기(도시되지 않음)에 의해 작동되는 공압기(도시되지 않음)와 연결된다.
이렇게 형성된 시린지(170)는 제 1 Z축 가이드블록(160a)에 고정 장착되는 시린지 홀더(180)에 통상의 결합방법, 예를 들면 나사 결합되거나 또는 시린지(170)가 끼워지는 장착홈(도시되지 않음)을 형성함으로 제 1 Z축 가이드블록(160a)에 연결될 수 있다. 이와 같이 제 1 Z축 가이드블록(160a)에 장착된 시린지(170)는 이송수단(120)에 의해 이송되면서 워킹 스테이지(110)에 인공 지지체 재료를 매트릭스 방식으로 적층되게 한다.
한편, 히터(190)는 제 2 Z축 가이드블록(160b)에 장착된다. 히터(190)는 도시된 바와 같이 대략 수직하게 연장된 육면체 형상을 가지면서 고온의 열을 방사하는데, 이때 히터(190)에는 히터(190)의 상부면에서부터 하부면을 관통하는 송풍통로(194)가 수직하게 형성되며, 송풍통로(194)의 상부에는 송풍통로(194)의 열을 워킹 스테이지(110) 측으로 송풍할 수 있도록 송풍라인(196)이 연결된다. 이렇게 형성된 히터(190)는 제 2 z축 가이드블록(160b)게 고정 장착되는 히터 홀더(192)에 통상의 결합방법, 예를 들면 나사 결합된다. 이와 같이 제 2 Z축 가이드블록(160b)에 장착된 히터(190)는 이송수단(120)에 의해 이송되면서 시린지(170)의 작동에 의해서 워킹 스테이지(110)에 토출된 인공 지지체 재료를 층층이 방사되는 열풍을 이용해 경화시킨다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치(100)의 사용 상태를 간략하게 설명한다.
먼저, 삼차원 형상의 다공성 인공 지지체(10; 도 1 참조)를 제작하기 위해서는, 우선 통상의 CAD(Computer Aided Design)를 이용하여 형성될 인공 지지체(10)를 디자인 한다. 그리고 인공 지지체(10)의 형상이 디자인 되면, 시린지 몸체(172)에 인공 지지체 재료가 주입된 시린지(170)를 제 1 Z축 가이드블록(160a)에 장착한다. 이때 인공 지지체 재료는 생체친화성을 가지는 세라믹 재료로 이루어진다.
인공 지지체 재료가 주입된 시린지(170)가 제 1 Z축 가이드블록(160a)에 장착되면, 시린지(170) 및 이동수단(120)을 작동시켜 워킹 스테이지(110)에 인공 지지체(10; 도 1 참조)의 제 1 층(12)을 형성한다. 이때 인공 지지체(10)의 제 1 층(12)은 X축 방향으로 소정의 간격만큼 이격시키면서 Y축 방향으로 인공 지지체 재료를 복수 회 토출시킴으로서 형성되는데, 시린지(170)의 시린지 몸체(172)에는 인공 지지체 재료를 토출시킬 수 있도록 공압라인(178)을 통해 450㎪~750㎪의 공압 유입된다.
그리고 인공 지지체(10)의 제 1 층(12)이 형성되면, 제 1 층(12)을 이루는 인공 지지체 재료의 상부를 따라 히터(190)를 이동시켜 제 1 층(12)을 이루는 인공 지지체 재료를 경화시키는데, 이때 히터(190)에서는 대략 100℃의 열을 방사되며, 이렇게 방사된 고온의 열은 송풍통로(194)로 집열되고, 송풍통로(194)로 집열된 열은 송풍라인(196)을 통해 안내된 에어를 통해 워킹 스테이지(110)에 토출된 인공 지지체 재료 측으로 안내된다. 여기서 송풍라인(196)을 통해 안내되는 에어 및 공압라인(178)을 통해 안내되는 공압은 압력제어기(도시되지 않음)에 의해 작동되는 공압기(도시되지 않음)와 연결되어 안내됨을 누구나 알 수 있을 것이다. 또한 이송수단(120)은 통상의 모션 컨트롤러(Motion controller)에 의해 작동이 제어됨을 누구나 알 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이 인공 지지체(10)의 제 1 층(12)이 형성되면, 다시 시린지(170) 및 이동수단(120)을 작동시켜 제 1 층(12)의 상부에 제 2 층(14)을 형성한다. 이때 인공 지지체(10)의 제 2 층(14)은 Y축 방향으로 소정의 간격만큼 이격시키면서 X축 방향으로 인공 지지체 재료를 복수 회 토출시킴으로써 형성된다. 그리고 인공 지지체(10)의 제 2 층(14)이 형성되면, 제 2 층(14)을 이루는 인공 지지체 재료의 상부를 따라 히터(190)를 이동시켜 제 2 층(12)을 이루는 인공 지지체 재료를 경화시킨다.
이렇게 인공 지지체(10)의 제 1 층(12)에 교차되도록 제 2 층(14)을 형성하고, 다시 동일한 방법으로 제 2 층(14)의 상부에 인공 지지체 재료를 적층시킴으로써, 공극이 격자 형태로 형성된 인공 지지체(10)를 제조한다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치(100)는 시린지(170)가 인공 지지체 재료를 토출하여 어느 하나의 층을 형성하면 히터(190)가 형성된 어느 하나의 층을 바로 경화시키기 때문에 연속하여 적층되는 인공 지지체 재료의 무게로 인해 제조되는 인공 지지체(10)의 형상이 무너지는 것을 방지할 수 있고, 그로 인해 공극의 크기를 동일하게 유지시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 삼차원 인공 지지체 제조장치(100)는 각 층마다 인공 지지체 재료를 경화시키면서 인공 지지체 재료를 적층하기 때문에 용이하면서 신속하게 정밀한 삼차원 형상의 다공성 인공 지지체를 제조할 수 있다.
상기와 같은 삼차원 인공 지지체 제조장치(100)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100 : 삼차원 인공 지지체 제조장치 110 : 워킹 스테이지
120 : 이송수단 122 : Y축 이송유닛
124 : Y축 가이드 프레임 126 : Y축 가이드레일
128 : Y축 이송 리니어 모터 134 : X축 이송유닛
136 : X축 가이드 프레임 140 : X축 가이드레일
142 : X축 이송 리니어 모터 148 : 슬라이더
152a : 제 1 Z축 이송유닛 152b : 제 2 Z축 이송유닛
154a : 제 1 Z축 이송모터 154b : 제 2 Z축 이송모터
156a : 제 1 스크루축 156b : 제 2 스크루축
158a : 제 2 Z축 가이드레일 158b : 제 2 Z축 가이드레일
170 : 시린지 172 : 시린지 몸체
174 : 노즐 176 : 시린지 뚜껑
178 : 공압라인 190 : 히터

Claims (8)

  1. 수평한 판 형상으로 제공되는 워킹 스테이지, 상기 워킹 스테이지에 인공 지지체 재료를 토출하는 시린지, 상기 워킹 스테이지에 토출된 인공 지지체 재료에 열을 방사하여 경화시키는 히터; 및 상기 시린지 및 상기 히터를 X축 방향으로 이송시키는 X축 이송유닛과, Y축 방향으로 이송시키는 Y축 이송유닛 및 Z축 방향으로 이송시키는 제 1, 제 2 Z축 이송유닛을 가지는 이송수단;을 포함하는 삼차원 인공 지지체 제조장치에 있어서,
    상기 히터는, 수직하게 연장된 육면체 형상을 가지며, 상기 히터에는 상부면에서부터 하부면을 관통하는 송풍통로가 수직하게 형성되고, 상기 송풍통로의 상부에는 상기 송풍통로로 집열된 열을 상기 워킹 스테이지 측으로 송풍할 수 있도록 송풍라인이 연결되고,
    상기 Y축 이송유닛은, 상기 워킹 스테이지의 양측에서 Y축 방향으로 연장되고, 상부에는 길이방향을 따라 Y축 가이드레일이 장착되는 한 쌍의 Y축 가이드 프레임; 및 어느 하나의 상기 Y축 가이드 프레임의 일측에 배치되어 상기 Y축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 연장되는 Y축 고정자, 및 상기 Y축 고정자의 작동에 의해 상기 Y축 고정자를 따라 안내되는 Y축 가동자를 가지는 Y축 이송 리니어 모터;를 포함하며,
    상기 X축 이송유닛은, 상기 Y축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 안내될 수 있도록 양단 하부가 한 쌍의 Y축 가이드 프레임의 상부에 걸쳐지고, 일단이 상기 Y축 가동자와 연결되는 X축 가이드 프레임; 상기 X축 가이드 프레임의 하부면 상에서 상기 X축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 연장되도록 고정 장착되는 X축 고정자와, 상기 X축 고정자의 작동에 의해 상기 X축 고정자를 따라 안내되는 X축 가동자를 가지는 X축 이송 리니어 모터; 및 상기 워킹 스테이지 측으로 연장된 상기 X축 가동자의 연장단에 장착되는 수직한 판 형상을 슬라이더;를 포함하고,
    상기 제 1, 제 2 Z축 이송유닛은, 상기 슬라이더의 전면 상부에 고정 장착되고, 상기 슬라이더의 수직한 길이방향을 따라 연장되는 제 1, 제 2 스크루축이 회전 가능하게 장착되는 제 1, 제 2 Z축 이송모터; 및 상기 제 1, 제 2 Z축 이송모터의 작동에 의해 회전하는 상기 제 1, 제 2 스크루축의 길이방향을 따라 이송되도록 상기 제 1, 제 2 스크루축에 장착되는 제 1, 제 2 Z축 가이드블록;을 포함하며, 상기 제 1 Z축 가이드블록에는 상기 시린지가 장착되며, 상기 제 2 Z축 가이드블록에는 상기 히터가 장착되는 삼차원 인공 지지체 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 X축 가이드 프레임의 양단 하부에는 상기 Y축 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 Y축 가이드블록이 장착되며,
    상기 X축 가이드 프레임의 일측면 상에는 X축 가이드 프레임의 길이방향을 따라 X축 가이드레일이 장착되고, 상기 슬라이더의 배면 상에는 상기 X축 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 X축 가이드 블록이 장착되는 삼차원 인공 지지체 제조장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 스크루축의 일측에는 제 1, 제 2 Z축 가이드레일이 상기 제 1, 제 2 스크루축의 길이방향을 따라 연장되게 상기 슬라이더에 고정 장착되며,
    상기 제 1, 제 2 스크루축에 장착된 상기 제 1, 제 2 Z축 가이드블록은 각각 이웃한 상기 제 1, 제 2 Z축 가이드레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 삼차원 인공 지지체 제조장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 시린지는,
    인공 지지체 재료가 충진되는 시린지 몸체;
    상기 시린지 몸체의 하부에 결합되고 상기 시린지 몸체 내부에 충진된 인공 지지체 재료를 토출하는 노즐; 및
    상기 시린지 몸체의 상부 테두리에 결합되면서 상기 시린지 몸체의 상부를 마감하는 시린지 뚜껑;을 포함하며,
    상기 시린지 뚜껑에는 상기 시린지 몸체에 충진된 인공 지지체 재료에 압력을 가하는 상기 시린지 몸체에 충진된 인공 지지체 재료를 상기 노즐을 통해 토출되게 하는 공압라인이 연결되는 삼차원 인공 지지체 제조장치.
  8. 삭제
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