KR101409669B1 - 개선된 스테레오리소그래피 머신 - Google Patents

Abstract

지지 프레임(2); 측벽에 의해 범위가 정해지는 맨 아래 부분(3a)을 갖추고, 액체 성분을 함유하도록 구성된 탱크(3); 상기 지지 프레임(2)과 결합되어 상기 탱크(3)를 지탱하도록 구성된 지지 플레이트(4); 적어도 하나의 정지 위치에서 상기 탱크(3)를 상기 지지 플레이트(4) 상에 강고하게 유지하도록 구성된 정지 장치(5); 상기 정지 위치에 배치될 때 상기 탱크(3)를 향하여 미리 정의된 전자기 방사선을 직접 조사하도록 구성된 방사체 수단(6); 및 미리 정의된 이동의 궤적을 따라 상기 탱크(3)를 상기 지지 플레이트(4)에 관하여 이동시키도록 구성된 제1 액추에이터 수단(8)을 통해 상기 지지 플레이트(4)와 동작가능하게 결합된 상기 탱크(3)의 유지 장치(7)를 구비하여 구성된 스테레오리소그래피 머신(1)으로서, 상기 정지 장치(5)가 제2 액추에이터 수단(17)을 갖추되, 이 제2 액추에이터 수단(17)이 상기 정지 장치(5)에 대해 상기 탱크(3)를 유지하기 위한 활성 상태의 구성 및 상기 탱크(3)를 해제하기 위한 정지 상태의 구성을 정의하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).

Description

개선된 스테레오리소그래피 머신 {IMPROVED STEREOLITHOGRAPHY MACHINE}

본 발명은 액체 물질의 고화(solidification: 고체화)를 통해 3차원 물체(three-dimensional object)를 생성하기 위한 스테레오리소그래피 머신( stereolithography machine: 광조형 장치)에 관한 것이다.

주지(周知)하는 바와 같이, 스테레오리소그래피 기술은 처음에는 액체였던 물질로부터 얻어지는 복수의 층을 중첩함으로써 3차원 물체가 생성되도록 하는 기술이다.

3차원 물체의 각 층은, 상술한 액체 물질의 대응하는 층을, 얻어져야 하는 물체의 대응하는 영역에서의 편광을 통해 선택적으로 고화되도록 하는 적당한 전자기 자극에 노출시킴으로서 얻어진다.

주지의 실시예에 따르면, 상술한 기술은 일반적으로 광에 민감한 액체 수지(light-sensitive liquid resin: 감광성 액체 수지)를 함유하는데 적합하되 지지 플레이트와 결합된 탱크를 구비한 스테레오리소그래피 머신에 의해 실현된다.

상기 머신은 또한, 이전에 설명된 감광성 수지의 층을 고화시키기 위해 탱크를 향하여 광 빔(light beam)을 직접 방사하도록 구성된 방사체(emitter)를 구비하고 있다.

생성되는 3차원 물체는, 탱크에 면하며 탱크의 표면에 관하여 직각 방향으로 모터에 의해 구동되는 모델링 플레이트(modelling plate)에 의해 지지된다.

물체의 각 층의 고화 후에, 모델링 플레이트는 탱크에 대해 이동되어 액체 수지가 새로운 층을 형성하도록 하며, 그에 따라 이전에 고화된 층과 접촉하여 물체의 새로운 층을 형성한다.

주지의 기술에 따르면, 3차원 물체의 각 층은 탱크의 맨 아래 부분(bottom: 바닥)에 인접한 수지층의 고화를 통해 형성된다.

이것은, 투명한 탱크 아래에 광 빔을 방사하여 지지 플레이트에 관통 개구부를 만듦으로써 얻어지고, 상기 관통 개구부는 광 빔의 작용에 노출되는 탱크의 맨 아래 부분의 영역을 남겨놓는다.

이 기술은, 고화된 수지가 탱크의 맨 아래 부분에 접착하는 경향이 있기 때문에, 물체를 연속해서 들어올리는 것을 어렵게 만든다는 단점이 있다.

상술한 단점을 극복하기 위해, 탱크의 맨 아래 부분은 고화된 수지 탈리(detachment)를 촉진시키는 실리콘이나 다른 유사한 재료로 덮여진다.

그러나, 주지의 타입의 덮는 층(covering layer)들은 광에 노출됨으로써 점차 불투명하게 된다는 문제가 있다.

일단 덮는 층이 불투명하게 되면, 탱크를 지지 플레이트에 단단히 고정하지만 탱크가 마모될 때 탱크를 제거하는 것을 가능하게 만드는 정지 장치(stopping unit)를 통해 지지 플레이트와 결합되어 있는 개별의 구성요소(component)인 탱크를 교체할 필요가 있다.

특히, 정지 장치는 탱크가 지지 플레이트 위에 정확히 놓여지도록 탱크의 맨 아래 부분을 유지시켜서 탱크의 정확한 위치 결정을 보장하고 균일한 두께의 고화된 수지층이 얻어질 수 있도록 해야 한다.

탱크의 맨 아래 부분에 부착된 마지막으로 고화된 층을 유지하는 수지의 점도(viscosity)에 기인한 소위 "흡착 효과"로 인해, 각 층의 고화의 종료 시에 탱크가 들어올려질 때 모델링 플레이트와 함께 들어올려지는 것을 방지하기 위해 방금 언급한 조건이 필요하게 된다.

그러나, 상기에 기술된 주지의 타입의 스테레오리소그래피 머신은, 일부의 경우에 각각 1회의 공정 사이클 후에도 탱크의 빈번한 교체를 필요로 한다는 문제가 있다.

명백하게는, 탱크를 빈번하게 교체하는 것은 3차원 물체의 최종 비용에 영향을 미치는 추가 비용을 발생시킨다는 것을 의미한다.

더욱이, 탱크의 제한된 사용 기간(duration)은 각각의 3차원 물체의 층의 최대 수 및 물체에 대해 얻어질 수 있는 최대 높이에 반영된다.

유럽 특허 출원 EP 0 379 068에 기술된 다른 주지의 구성 형태에 따르면, 탱크가 모터에 의해 플레이트(plate: 기판)에 관하여 이동되어 광 빔이 탱크의 제한된 면적에 집중되는 것을 방지함으로써 불투명하게 만드는 공정이 느리게 수행되도록 한다.

탱크는 한 쌍의 스러스트 베어링 사이에 삽입되어 탱크의 수직 이동을 방지하면서 수평이동을 허용하는 플랜지(flange)를 구비하고 있다.

이 시스템은, 지지 플레이트에 따른 탱크의 위치의 제어가 모터에 의존하므로, 예를 들어 물체의 구성 공정 중에 충격이나 진동이 가해지는 경우에 탱크를 안정한 위치에 유지시킬 수 없다는 문제가 있다.

더욱이, 지지 플레이트로부터의 탱크의 제거는 탱크의 교체를 오히려 복잡하게 만드는 머신의 부품의 해체를 필요로 한다.

이에 본 발명은, 위에 기술된 주지의 타입의 스테레오리소그래피 머신들의 전형적인 모든 단점을 극복하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명의 목적은 생성된 3차원 물체의 동일한 기하학적 형태를 유지하면서, 주지의 타입의 머신에 비해 탱크의 사용 기간을 증가시키는 것이 가능한 스테레오리소그래피 머신을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 주지의 타입의 머신에 의해 얻어질 수 있는 높이를 초과하는 높이의 3차원 물체의 생성을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지지 플레이트 상에서 탱크의 안정한 위치를 보장하는 것이다.

본 발명의 또 다른 적지 않은 목적은, 필요한 경우에, 교체를 위한 탱크의 제거를 촉진하는 것이다.

상술한 목적은, 본 발명의 주요한 청구항에 따라 구성된 스테레오리소그래피 머신을 통해 달성된다.

본 발명의 다른 특징 및 상세한 내용은 대응하는 종속 청구항에 기술되어 있다.

유리하게는, 탱크의 더 긴 사용 기간은 주지의 타입의 머신에 비해 같은 탱크를 더 많은 공정 사이클을 수행하는데 이용하는 것이 가능하다.

따라서, 유리하게는, 다수의 3차원 물체에 대한 각 탱크의 비용을 분배하여 그들의 비용을 저감하는 것이 가능하다.

더 유리하게는, 더 높은 3차원 물체를 생성할 가능성이 주지의 타입의 머신에 비해 다재다능한 본 발명의 장치를 만든다.

이하에 중점적으로 논의될 상기 목적들과 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 제한되지 않는 예에 의해 제공되는 본 발명의 바람직한 실시예의 설명에 있어서 설명된다:
도 1은 본 발명의 주제인 스테레오리소그래피 머신의 투영도를 나타낸다;
도 2는 도 1에 나타낸 스테레오리소그래피 머신의 부분 투영도를 나타낸다;
도 3은 도 1의 머신의 부분 단면도를 나타낸다;
도 4는 도 3의 확대된 상세도를 나타낸다;
도 5는 도 1에 나타낸 머신의 단면도를 나타낸다;
도 6은 도 1에 나타낸 스테레오리소그래피 머신의 다른 부분 투영도를 나타낸다;
도 7 및 도 8은 도 6에 나타낸 스테레오리소그래피 머신의 두 개의 다른 동작 구성을 나타낸 측면도를 나타낸다.

스테레오리소그래피 머신은 도 1에 참조번호 1로 전체로서 지시된 본 발명의 주제(subject)로서, 액체 물질을 함유하도록 구성된 탱크(3)를 지지하는 지지 플레이트(4)에 결합된 지지 프레임(2)을 구비하고 있다. 스테레오리소그래피 머신(1)은 또한, 탱크(3)의 적어도 하나의 안정된 정지 위치(resting position)를 정의하기 위하여 지지 플레이트(4) 상에 탱크(3)를 고정시키도록 구성된 정지 장치(stopping unit; 5)도 구비하고 있다.

또한, 액체 물질의 선택적 고화를 얻기 위해, 상술한 안정된 정지 위치에 배치되어 있을 때 미리 정의된 전자기 방사선(6a)을 탱크(3)를 향하여 직접 조사하도록 구성된 방사체 수단(emitter means; 6)도 제공된다.

필수적인 것은 아니지만 바람직하게는, 상술한 액체 물질은 광 조사에 의해 자극될 때 중합하도록 구성된 감광성 수지이고, 미리 정의된 전자기 방사선(6a)은 레이저 광 빔이다.

본 발명은, 탱크(3)의 맨 아래 부분에 인접한 수지의 층이 자극을 받는 스테레오리소그래피 머신에 특히 적합하다.

이 경우, 탱크(3)의 맨 아래 부분(3a)은 전자기 방사를 위해 투명하고 지지 플레이트(4)는 적어도 전자기 방사선이 맨 아래 부분(3a)에 도달할 수 있도록 탱크(3)가 상술한 안정된 정지 위치에 배치될 때 맨 아래 부분(3a)에 면하는 관통 개구부(4a)를 갖추고 있다.

또한, 스테리오리소그래피 머신(1)은 도면에는 나타내지 않았지만 처리되는 3차원 물체를 지지하도록 구성된 모델링 플레이트(modelling plate; 29)를 구비하고 있다.

상기 모델링 플레이트(29)는 지지 플레이트(4)에 면하며 모델링 플레이트(29)를 지지 플레이트(4)에 직교하는 이동 방향(Z)에 따라 이동시키는데 적합한 동력 수단(power means; 30)을 통해 프레임(2)과 결합되어 있다.

더욱이, 스테레오리소그래피 머신(1)은 제1 액추에이터 수단(8)을 통해 지지 플레이트(4)와 동작 가능하게 결합된 유지 장치(holding unit; 7)를 구비하고 있다.

유지 장치(7) 및 제1 액추에이터 수단(8)은 미리 정의된 이동 궤적에 따라 지지 플레이트(4)에 관하여 탱크(3)를 이동시키도록 구성되어 있다.

상기 이동은, 지지 플레이트(4)의 관통 개구부(4a)의 연장에 실질적으로 대응하는 방사체 수단(6)의 동작 영역에 관하여 탱크(3)를 이동시키는 것을 가능하게 만든다.

유리하게는, 상술한 이동은, 탱크(3)의 맨 아래 부분(3a)보다 큰 표면에 전자기 방사의 영향을 분배시키는 것과 같은 방식으로, 3차원 물체의 각각의 개별적인 층을 마무리한 후에 이동될 수 있는 방사체 수단(6)의 동작 영역에 비해 더 큰 탱크(3)를 사용하는 것을 가능하게 만든다.

따라서, 탱크(3)의 이동은, 맨 아래 부분(3a)이 완전하게 불투명하게 되도록 하는 노출의 회수를 증가시키고, 이로써 주지의 형태의 스테레오리소그래피 머신으로 성취할 수 있는 사용 기간과 비교하여 탱크의 사용 기간을 연장시키는 목적을 성취하는 것을 가능하게 만든다.

유리하게는, 상술한 목적은 방사체 수단(6)의 동작 면적을 확장할 필요 없이 스테레오리소그래피 머신(1)의 전체적인 크기 및 그 비용을 제한함으로써 달성된다.

더욱이, 다수의 노출에 대해 동일한 탱크(3)를 사용할 가능성은 다수의 층에 의해 구성된 3차원 물체, 즉 주지의 형태의 머신에 의해 허용되는 것보다 더 높은 물체를 생성하는 것을 가능하게 함으로써, 본 발명의 다른 목적을 달성한다.

필수적인 것은 아니지만 바람직하게는, 유지 장치(7) 및 대응하는 제1 액추에이터 수단(8)은 제1 이동 방향(X)에 따라 탱크(3)의 병진운동(translation)을 발생시킬 수 있도록 구성된다.

특히, 유지 장치(7)는, 바람직하게는 서로 대향하는 두 개의 접촉 요소(9, 10)를 구비하고 있는데, 이들 접촉 요소 각각은 지지 플레이트(4) 상에 놓여지도록 배치될 때 탱크(3)의 측벽에 대해 배치되고 그 정렬은 상술한 제1 이동 방향(X)을 정의한다.

필수적인 것은 아니지만 바람직하게는, 두 개의 접촉 요소(9, 10) 사이의 거리는, 제1 이동 방향(X)의 양측에서 후자의 정확한 이동을 얻기 위해, 탱크(3)의 길이와 같게 한다.

접촉 요소(9, 10)는, 바람직하게는 상술한 제1 이동 방향(X)에 따라 스테레오리소그래피 머신(1)의 프레임(2)에 미끄러지게 연결되는 막대(rod; 11)의 대응하는 단부와 결합된다.

이것은, 스테레오리소그래피 머신(1)의 구성 간략화의 이점으로, 접촉 요소(9, 10)를 양쪽으로 이동시키는데 하나의 액추에이터를 사용하는 것이 가능하게 된다.

명백하게는, 본 발명의 변형 실시예에서 두 개의 접촉 요소(9, 10)는 서로 독립적으로 이동될 수 있다.

필수적인 것은 아니지만 바람직하게는, 상술한 모터(8a)는 제1 이동 방향(X)의 양측에서 정확한 이동을 허용하는 랙기어(12)를 통해 막대(11)와 동작 가능하게 결합된다.

접촉 요소(10)는, 바람직하게는 막대(11)의 대응하는 단부에 힌지(hinge)되어, 회전함으로써 탱크(3)를 방출하여 제1 이동 방향(X)을 따라 미끄러져 제거되도록 한다.

여기에 도시되지 않은 본 발명의 변형 실시예에서는, 유지 장치(7) 및 대응하는 제1 액추에이터 수단(8)은 상기 제1 이동 방향(X)에서 발생(incident)된 제2 이동 방향을 따라 탱크(3)를 병진운동시키는 것이 가능하도록 구성된다.

유리하게는, 상술한 두 방향의 이동에 따른 탱크(3)의 병진운동의 조합은, 탱크의 치수를 증가시키고, 더 나아가서 그 사용 기간도 연장시키는 것을 가능하게 한다.

명백하게는, 상술한 두 방향의 이동에 따른 병진 운동은 제조자의 선호에 따라 동시에 그리고 순차적으로 일어날 수 있다.

또한, 여기에 도시되지 않은 다른 변형 실시예에서는, 유지 장치(7) 및 제1 액추에이터 수단(8)은 상술한 병진운동에 부가하여 탱크(3)의 회전도 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

바람직하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 프레임(2) 및 탱크(3)는 명확화를 위해 도시되어 있지 않지만, 지지 플레이트(4)는 이 지지 플레이트(4)에 평행하고 상술한 제1 이동 방향(X)에 수직한 안내 방향(Y)으로의 탱크(3)의 이동을 상쇄(counteract)하는 가이드 수단(13)을 구비하고 있다.

유리하게는, 가이드 수단(13)은 유지 장치(7)에 의해 이동되는 동안 탱크(3)가 제1 이동 방향(X)으로 일정하게 정렬되도록 유지하는 것을 가능하게 한다.

바람직하게는, 도 3에 나타내고 도 4에 더 상세하게 나타낸 바와 같이, 상기 가이드 수단(13)은 상쇄체(counteracting body; 14)를 구비하고 있고, 이들은 각각 대응하는 상쇄체(14)를 탱크(3)의 대응하는 벽에 대해 일정하게 유지시키도록 상술한 안내 방향(Y)을 따라 동작하는 탄성체 수단(elastic means; 16)을 통해 지지 플레이트(4)와 이동가능하게 결합된다.

상쇄체(14)는 임의의 개수 및 임의의 구성으로 나타낼 수 있으나, 탱크(3)의 대응하는 대향 벽에 대해 쌍으로 배치되는 것이 바람직하다.

정지 장치(5)에 관해서는, 정치 장치(5)는 당해 정치 장치(5)에 대해 탱크(3)가 지지 플레이트(4)에 관하여 로크되는 활성 상태의 구성(active configuration), 및 유지 장치(7)가 탱크(3)를 새로운 위치로 이동시키도록 하기 위해 탱크(3)가 해제되는 정지 상태의 구성(rest configuration)을 정의하는 제2 액추에이터 수단(17)을 구비하고 있다.

바람직하게는, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 정지 장치(5)는 승압 요소(pressor element; 18)가 상승되어 있기 때문에 분명한 정지 상태의 구성으로 여기에 도시되어 있는 탱크(3)의 2개의 대응하는 측면에 근접하여 배치된 2개의 승압 요소(18)를 구비하고 있다.

도 5에 더 상세하게 나타낸 바와 같이, 각 승압 요소(18)는 지지 플레이트(4)와 미끄러짐 가능하게 결합되어 대향하는 벽에 탱크(3)를 로크하기 위해 지지 플레이트(4)와 결합된 상쇄면(22)을 조정한다.

각 승압 요소(18)는, 바람직하게는 슬라이딩 가이드(15)를 통해 결합되어 있는 지지 플레이트(4)에 수직으로 전개되는 지지체(supporting body; 19)를 구비하고 있다.

승압 요소(18)의 이동을 위한 제2 액추에이터 수단(17)의 구조는, 명확화를 위해 프레임(2)이 나타내어져 있지 않은 도 6에서 관찰할 수 있다.

제2 액추에이터 수단(17)은, 지지 플레이트(4)에 평행하나, 바람직하게는 미끄러짐 방향(X)에 반드시 평행하지 않은 동작 방향으로 구동되는 모터인 슬라이딩 블록(23)을 구비하고 있다.

각 슬라이딩 블록(23)은, 지지 플레이트(4)에 관하여 기울어지고 바람직하게는 롤링 베어링(31)의 삽입을 통해 대응하는 지지체(19)의 한쪽 단부와 미끄러짐 가능하게 결합된 면(23a)을 갖추고 있다.

각 지지체(19)는, 바람직하게는 대응하는 슬라이딩 블록(23)의 중앙 슬롯 내에서 미끄러져, 유리하게는 슬라이딩 블록(23)이 지지체(19)와 정합된 상태를 유지하는 것을 가능하게 한다.

대응하는 동작 방향에 따른 슬라이딩 블록(23)의 이동이 지지 플레이트(4)에 수직한 미끄러짐 방향에 따라 승압 요소(18)의 이동을 발생시키는 것은 명백하다.

도 7에 나타낸 정지 위치(rest position)로부터 도 8에 나타낸 활성 위치(active position)로 향한 슬라이딩 블록(23)의 이동은, 방금 설명한 변형 실시예에서 탱크(3)를 로크하도록 탱크(3)가 지지 플레이트(4)의 표면에 대응하는 상쇄면(22)에 대해 눌려질 때까지 승압 요소(18)가 탱크(3)에 접근하도록 한다.

바람직하게는, 각 승압 요소(18)는 이들 승압 요소(18)의 각각의 단부에 배치된 2개의 슬라이딩 블록(23)에 동작가능하게 연결된다.

유리하게는, 2개의 슬라이딩 블록(23)을 통해 각 승압 요소(18)를 제어함으로써, 그 전체 길이에 대해 승압 요소(18)의 균일한 동작을 얻는 것이 가능하게 된다.

더욱이, 바람직하게는 도 6에 항시 나타낸 바와 같이 모든 슬라이딩 블록(23)은 롤링 베어링(33)의 삽입을 통해 지지 플레이트(4)의 하부 표면에서 미끄러질 수 있는 단일의 구동 플레이트(32)와 결합되어 단일의 모터(17a)에 의해 이동된다.

유리하게는, 모든 슬라이딩 블록(23)이 동시에 기동된다는 사실은 그것들의 동기화된 이동, 그래서 탱크(3)의 전체 에지 상에서의 균일한 압축 작용을 얻는 것을 가능하게 만들고, 이로써 탱크(3)가 압축 단계 중에 이동하거나 변형되는 것을 방지한다.

더 유리하게는, 상기에 설명된 정지 장치(5)는 매우 컴팩트하고, 특히 방사체 수단(6)이 로크되어 있는 지지 플레이트(4)의 하부 영역에서 스테레오리소그래피 머신(1)의 전체적인 크기를 제한하는 것을 가능하게 만든다.

더욱이, 승압 요소(18)를 이동시키는 기계적인 시스템의 사용은, 구성을 더 복잡하게 만드는 유압이나 공압 장치의 사용을 회피하는 것을 가능하게 만든다.

더 유리하게는, 슬라이딩 블록(23)은, 예를 들어 솔레노이드 액추에이터와 같은 다른 구동 시스템에서 얻을 수 있는 이동과는 다른 점진적인 이동을 얻는 것을 가능하게 만든다.

승압 요소의 이동이 지지 플레이트(4)에 대해 수직으로 발생하는 상기에 설명된 정지 장치(5)의 구성은, 탱크(3)가 지지 플레이트(4) 상에 완벽하게 놓여지도록 로크되는 것을 보장한다.

이러한 측면은, 액체 성분이 탱크(3)의 맨 아래 부분(3a)에 인접한 층의 레벨에서 고화되는 여기에 설명된 타입의 스테레오리소그래피 머신에 대하여 특히 유리하다.

실제로, 탱크(3)를 지지 플레이트(4)의 표면에 올려놓는 것은, 모델링 플레이트(29)에 관하여 그 맨 아래 부분(3a)의 정확한 위치결정을 보장하고, 이로써 균일한 두께를 갖는 고화된 층을 얻을 수 있다.

더욱이, 스테레오리소그래피 머신(1)이 자극을 위해 레이저 빔을 사용할 때, 그 빔은 탱크(3)의 맨 아래 부분(3a)으로부터 매우 정확하고 극도로 축소된 거리에 촛점이 맞추어지기 때문에, 맨 아래 부분(3a)의 정확한 위치결정이 좋은 처리 결과를 얻는데 결정적이다.

또한, 본 발명의 변형 실시예에서는, 지지 플레이트(4)에 대한 탱크(3)의 로크 및 해제를 얻는데 적합하다면, 정지 장치(5)는 상술한 것과는 다른 임의의 구성을 가질 수 있음은 분명하다.

특히, 승압 요소(18)의 개수, 구성 및 미끄러짐 방향은 상술한 것들과 다를 수 있다.

바람직하게는, 각 승압 요소(18)는 도 5에서 더 상세하게 볼 수 있는 바와 같이 지지체(19)의 대향하는 측면에서 연장되고 지지 플레이트(4)에 평행한 두 개의 브랜치(branch; 20, 21)를 구비하고 있다.

이들 브랜치(20, 21)는, 승압 요소(18)가 활성 위치에 배치되어 있을 때 탱크(3)와 지지 플레이트(4)에 속하는 기준 표면(reference surface; 24)에 대해 각각 배치되도록 구성된 각각의 접촉체(contact body; 20a, 21a)를 갖추고 있다.

두 개의 브랜치(20, 21)의 존재는, 지지체(19)의 안내 시에 구부러지는 순간을 발생시켜 가이드의 사용 기간을 증가시키는 이점과 더불어, 탱크(3)의 압축 중에 지지체(19)에 가해지는 스트레스(stress: 응력)을 균형있게 하는 것을 가능하게 만든다.

지지 플레이트(4)는, 필수적인 것은 아니지만 바람직하게는, 지지 플레이트(4)에 관하여 탱크(3)를 들어올리도록 구성된 리프팅 장치(25)를 구비하고 있다.

유리하게는, 리프팅 장치(25)는 이동 중에 탱크(3)의 맨 아래 부분(3a)이 지지 플레이트(4)의 표면에 대해 문질러지는 것을 방지한다.

바람직하게는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 리프팅 장치(25)는 한 쌍의 가동 요소(moving element; 26)를 구비하고 있는데, 이들 각각은 지지 플레이트(4)에서 얻어진 대응하는 시트(27) 내에 배치된다.

도 4의 상세(詳細)에서는, 각 가동 요소(26)는 이들 가동 요소(26)가 지지 플레이트(4)의 표면을 지나 자발적으로 들어올려지게 할 수 있는 탄성체 수단(28)과 결합되어 있는 것을 관찰하는 것이 가능하다.

명백하게는, 탄성체 수단(28)은 그 안에 함유된 액체 성분과 함께 탱크(3)를 들어올릴 수 있도록 구성되어 있다.

각 가동 요소(26)는, 바람직하게는 지지 플레이트(26) 내에서 대응하는 핀(36)과 미끄러짐 가능하게 결합되는 관통 구멍(35)을 갖춘 바(34)를 구비하고 있다.

각 핀(36)은 대응하는 바(34)의 리프팅 이동을 위해 스크로크 단부를 정의하는 확대된 헤드(36a)를 갖추고 있다.

탱크(3)가 하강될 때, 탱크(3)가 지지 플레이트(4)의 표면에 놓이도록 하기 위해 바(34)가 대응하는 시트(27) 내부로 추진되도록, 바(34)는 시트(27)의 높이에 비해 짧게 되어 있다.

동작상, 탱크(3)는 제1 이동 방향(X)을 따라 승압 요소(18) 아래로 미끄러지게 만드는 지지 플레이트(4), 및 탱크가 다른 접촉 요소(9)와 접촉할 때까지 들어올려지는 접촉 요소(10)와 결합되어 있다.

그러면, 제1 접촉 요소(9)를 하강시킬 수 있게 되어, 대응하는 핀 주위로 회전시켜 도 1에 나타낸 구성에 도달하게 하는 것이 가능하게 된다.

탱크(3)의 결합 중에는, 리프팅 장치(25)는 도 3에 나타낸 바와 같이 지지 플레이트(4)의 표면에 관하여 탱크(3)가 들어올려지는 것을 유지한다.

3차원 물체의 각 층이 처리되기 전에, 탱크(3)는 도 8에 나타낸 활성 위치에 승압 요소(18)를 배치함으로써 로크된다.

이와 같이 해서, 탱크(3)는 이것을 로크하여 전술한 흡입 효과에 의해 발생되는 것이 들어올려지는 것을 방지하고, 또 처리되는 층의 안정성(soundness)에 영향을 미칠 수 있는 지지 플레이트에 평행한 임의의 이동을 방지하기 위해 지지 플레이트의 표면에 대해 압축된다.

일단 3차원 물체의 층이 완성되면, 정지 장치(5)는 리프팅 장치(25)에 의해 결과적으로 들어올려져 있는 탱크를 해제한다.

계속해서, 유지 장치(7)는 전자기 방사에 노출되는 영역(6a)을 정의하는 지지 플레이트(4)의 관통 개구부(4a)에 관하여 그 위치를 변경하기 위해 제1 이동 방향(X)으로 탱크(3)를 이동시킨다.

이동 중에, 가이드 수단(13)은 지지 플레이트(4)에 관하여 정확히 배치되도록 탱크(3)를 유지하여 탱크(3)의 대향하는 벽으로 작용한다.

바람직하게는, 유지 장치(7), 정지 장치(5), 방사체 수단(6) 및 모델링 플레이트(29)는 모두, 그들의 작용을 조정하는, 여기에 도시되지는 않았지만 그 자체로 주지의 단일의 논리 제어 장치에 의해 제어된다.

상기의 설명은, 상술한 스테레오리소그래피 머신이 본 발명의 모든 목적을 달성한다는 것을 명확히 보여준다.

특히, 3차원 물체의 처리 중에 탱크를 이동시키는 능력은 전자기 방사선에 대해 탱크의 맨 아래 부분의 다른 영역을 노출시키는 것을 가능하게 만든다.

따라서, 탱크가 불투명하게 되는 효과가 표면이 주지의 형태의 스테레오리소그래피 머신에서의 표면보다 큰 맨 아래 부분에 분배되어 탱크의 사용 기간을 증가시킨다.

탱크의 사용기간이 더 길어짐으로써, 다수의 층으로 이루어지고 주지의 형태의 머신으로 얻을 수 있는 것보다 더 높은 3차원 물체의 생성이 가능하게 된다.

더욱이, 탱크를 지지 플레이트에 올려놓음으로써 얻어지는 탱크의 로킹은, 물체의 각 층의 형성 중에 탱크의 완전한 안정성을 보장한다.

더욱이, 탱크를 지지 플레이트로부터 분리시킬 가능성은, 만약 교체가 필요한 경우에, 머신의 부품을 해체할 필요없이, 탱크가 쉽게 제거되도록 한다.

실시할 때에, 본 발명의 대상인 스테레오리소그래피 머신은 도면에 도시되지 않고 여기에 설명되지도 않았지만 하기의 청구범위 내라면 본 발명에 의해 커버될 수 있는 다른 변경을 수용할 수 있는 것이다.

청구항에 언급된 기술적 특성이 참조 부호에 의해 지시되는 경우에, 그들 참조 부호는 청구항의 명확한 이해를 증대시키기 위한 것으로 포함된 것이고, 따라서 그러한 참조 부호는 그러한 참조 부호에 의해 예로서 식별되는 각 요소의 보호에 대한 영향에 제한을 주는 것은 아니다.

Claims (15)

1. 지지 프레임(2);
   측벽에 의해 범위가 정해지는 맨 아래 부분(3a)을 갖추고, 액체 성분을 함유하도록 구성된 탱크(3);
   상기 지지 프레임(2)과 결합되어 상기 탱크(3)를 지탱하도록 구성된 지지 플레이트(4);
   적어도 하나의 정지 위치에서 상기 탱크(3)를 상기 지지 플레이트(4) 상에 강고하게 유지하도록 구성된 정지 장치(5);
   상기 정지 위치에 배치될 때 상기 탱크(3)를 향하여 미리 정의된 전자기 방사선(6a)을 직접 조사하도록 구성된 방사체 수단(6); 및
   미리 정의된 이동의 궤적을 따라 상기 탱크(3)를 상기 지지 플레이트(4)에 관하여 이동시키도록 구성된 제1 액추에이터 수단(8)을 통해 상기 지지 플레이트(4)와 동작가능하게 결합된 상기 탱크(3)의 유지 장치(7)를 구비하여 구성된 스테레오리소그래피 머신(1)으로서,
   상기 탱크(3)의 맨 아래 부분(3a)이 상기 전자기 방사선(6a)에 대해 투명하며;
   상기 정지 장치(5)가 제2 액추에이터 수단(17)을 갖추되, 이 제2 액추에이터 수단(17)이 상기 정지 장치(5)에 대해 상기 탱크(3)를 상기 정지 위치에 유지하기 위한 활성 상태의 구성 및 상기 정지 위치로부터 상기 탱크(3)를 해제하기 위한 정지 상태의 구성을 정의하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이동의 궤적은 적어도 하나의 제1 이동 방향(X)에 따른 상기 탱크(3)의 병진운동을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 이동의 궤적은 상기 제1 이동 방향(X)에서 발생된 제2 이동 방향에 따른 상기 탱크의 병진운동으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 유지 장치(7)는, 상기 탱크(3)가 상기 정지 위치에 배치되어 있을 때 상기 탱크(3)의 대응하는 측벽에 대해 배치되도록 구성된 두 개의 대향하는 접촉 요소(9, 10)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 접촉 요소(9, 10)는, 상기 제1 이동 방향(X)에 따라 상기 지지 프레임(2)에 미끄러짐 가능하게 연결된 막대(11)의 대응하는 단부와 결합된 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 액추에이터 수단(8)은, 랙기어(12)를 통해 상기 막대(11)와 동작가능하게 결합된 모터(8a)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
7. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 지지 플레이트(4)는, 상기 지지 플레이트(4)에 평행하고 상기 제1 이동 방향(X)에 수직한 안내 방향(Y)으로 상기 탱크(3)의 이동을 상쇄하도록 구성된 안내 수단(13)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 안내 수단(13)은, 상기 탱크(3)의 측벽에 대해 당해 상쇄체(14)를 유지하기 위해, 상기 안내 방향(Y)에 따라 작용하는 탄성체 수단(16)을 통해 상기 지지 플레이트(4)와 이동가능하게 결합된 상쇄체(14)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정지 장치(5)는, 상기 탱크(3)에 면하고 상기 지지 플레이트(4)와 미끄러짐 가능하게 결합된 적어도 하나의 승압 요소(18), 및 상기 지지 플레이트(4)와 결합된 상쇄면(22)을 구비하고, 상기 승압 요소(18) 및 상기 상쇄면(22)은 탱크를 로크하기 위해 상기 탱크(3)의 대응하는 대향 벽에 작용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
   
10. 청구항 9에 있어서. 상기 승압 요소(18)는 상기 지지 플레이트(4)에 직각으로 전개된 지지체(19)를 구비하고, 상기 제2 액추에이터 수단(17)은 상기 지지 플레이트(4)에 관하여 기울어지고 상기 지지체(19)와 미끄러짐 가능하게 결합된 표면(23a)을 갖추며 상기 지지 플레이트(4)에 평행한 방향으로 모터에 의해 구동되는 슬라이딩 블록(23)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
    
11. 청구항 10에 있어서, 상기 승압 요소(18)는 상기 지지체(19)의 대향하는 측면에서 연장되고 상기 지지 플레이트(4)에 평행한 두 개의 브랜치(20, 21)를 구비하고, 상기 승압 요소(18)가 상기 활성 위치에 배치되어 있을 때 상기 탱크(3)와 상기 지지 플레이트(4)의 기준 표면(24)에 대해 각각 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
    
12. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 플레이트(4)는, 상기 지지 플레이트(4)에 관하여 상기 탱크(3)를 들어올리도록 구성된 리프팅 장치(25)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
    
13. 청구항 12에 있어서, 상기 리프팅 장치(25)는, 상기 지지 플레이트(4)에 속하는 대응하는 시트(27) 내부에 배치되며 탄성체 수단(28)과 결합된 적어도 하나의 가동 요소(26)를 구비하고, 상기 가동 요소(26)가 상기 지지 플레이트(4)의 표면을 지나 자발적으로 들어올려지도록 구성된 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
    
14. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 플레이트(4)는, 적어도 상기 탱크(3)가 상기 정지 위치에 배치되어 있을 때에 상기 맨 아래 부분(3a)에 면하는 관통 개구부(4a)를 갖는 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).
    
15. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 플레이트(4)에 면하며 동력 수단(30)을 통해 상기 지지 프레임(2)과 결합된 모델링 플레이트(29)를 구비하고, 모델링 플레이트(29)에 대해 상기 지지 플레이트(4)에 직각으로 이동 방향(Z)을 정의하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스테레오리소그래피 머신(1).

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