KR101772996B1 - 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법 - Google Patents

적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 광을 조사하는 광 조사 모듈; 상기 광 조사 모듈의 상부에 구비되며, 광경화성 액상 수지를 수용하는 용기부; 조형 플레이트를 상부로 이동시키며, 상기 용기부내에 수용된 광경화성 액상 수지를 순차적으로 경화시키며 오브젝트를 성형하는 조형대; 및 상기 조형대의 일측에 구비되며, 성형된 상기 오브젝트에 광경화성 액상 수지를 도포한 후, 도포된 광경화성 액상 수지를 경화시키는 후경화 처리부를 포함하는 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법을 제공한다.

Description

적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법{APPARATUS FOR STEREOLITHOGRAPHY OF LAYER FORM AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 발명은 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오브젝트의 단차 부분을 개선하도록 이루어진 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 적층장치는 밀링 또는 절삭이 아닌, 기존 잉크젯 프린터에서 쓰이는 것과 유사한 적층 방식으로 입체물로 제작하는 장치를 말한다. 이러한 3차원 적층장치는 컴퓨터로 제어되기 때문에 만들 수 있는 형태가 다양하고 다른 제조 기술에 비해 사용하기가 쉽다. 이와 같은, 3차원 적층장치는 제3의 산업혁명으로 불리며, 산업 전반에 걸쳐 제조 기술의 큰 변화를 가져오고 있다.
이러한 3차원 적층장치에는 크게 광경화 적층방식, 레이저 소결 적층방식, 수지 압출 적층방식, 잉크젯 적층방식, 폴리젯 적층방식 및 박막 적층방식의 6가지 정도로 나뉠 수 있다.
광경화 적층방식은 레이저 빔이나 강한 자외선(UV, Ultraviolet Ray) 등의 광을 이용하여 광경화성 액상 수지(Photo Curing resin)를 경화시키며 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 광경화 적층방식에는 SLA(Stereo Lithography Apparatus), DLP(Digital Light Processing)가 있다.
레이저 소결 적층방식은 레이저 빔으로부터 분말상태의 재료를 고압, 고온으로 소결시켜 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 레이저 소결 적층방식에는 SLS(Selective Laser Sintering)가 있다.
수지 압출 적층방식은 와이어 형태의 재료를 사출헤드로 압출하며 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 수지 압출 적층방식에는 FDM(Fused Deposition Modeling)이 있다.
잉크젯 적층방식은 프린터 헤드 노즐에서 액체상태의 결합제를 재료에 분사하여 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 잉크젯 적층방식에는 CJP(Color Jetting Printing)가 있다.
폴리젯 적층방식은 광경화 방식과 잉크젯 방식의 혼합 형태로 프린터 헤드에서 재료를 분사함과 동시에 분사된 재료를 자외선으로 경화시켜 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 폴리젯 적층방식에는 MJP(Multi Jet Printing), Polyjet이 있다.
박막 적층방식은 얇은 판모양의 재료를 정밀커터로 자른 후, 열을 가열하여 접착시킴으로써 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 박막 적층방식에는 LOM(Laminated Object Manufacturing), PLT(Paper Lamination Technology)가 있다.
이와 같은, 다양한 3차원 적층장치 중 광경화 적층방식의 DLP 방식을 살펴보면, DLP 방식은 마스크 투영 이미지 경화방식으로, 광경화성 수지에 광을 선택적으로 투영하여 경화시킴으로써 제작하고자 하는 형상의 입체물을 제조하게 된다.
이러한 DLP 방식은 일반적으로 조형판이 하강하며 제품을 생산하는 것과 달리 조형판이 위로 이동하며 아래 방향으로 제품을 생성하게 된다.
DLP 방식은 흔히 알고 있는 빔 프로젝터로부터 제공되는 광을 광경화성 액상 수지로 투사하여 입체물을 제조하게 된다. 즉, 조형판에는 슬라이스 단면층 단위로 경화가 순차적으로 이루어지며 3차원 입체물이 제조될 수 있다.
이와 같이, 슬라이스 단면층을 순차적으로 적층 경화하는 과정에서 3차원 입체물에는 계단 형태의 단차 부분이 형성될 수 있다. 이러한 계단 형태의 단차 부분은 3차원 입체물의 외표면이 매끄럽지 못한 문제가 있다.
따라서, 3차원 입체물의 단차 부분을 개선하기 위해 조형판에 순차적으로 적층 경화되는 슬라이스 단면층의 두께를 얇게 하여 각 슬라이스 단면층간의 단차 부분을 최소화할 수도 있으나, 이 경우에는 3차원 입체물을 제조하기 위한 슬라이스 단면층의 개수가 증가됨에 따라 가공 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
한국등록특허 제0132142호 (선행문헌 1)에도 광경화성 수지를 순차적으로 적층시키는 3차원 조형방법에 대한 내용이 개시되어 있으나, 제조되는 3차원 입체물의 단차 부분을 개선하기 위한 별도의 구성은 개시되어 있지 않다.
이에 따라, 3차원 입체물의 제조시, 슬라이스 단면층간의 단차 부분을 효과적으로 줄일 수 있는 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
선행문헌 1 : 한국등록특허 제0132142호(1997.12.06)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 오브젝트의 단차 부분을 개선하도록 이루어진 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법에 관한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 광을 조사하는 광 조사 모듈; 상기 광 조사 모듈의 상부에 구비되며, 광경화성 액상 수지를 수용하는 용기부; 조형 플레이트를 상부로 이동시키며, 상기 용기부내에 수용된 광경화성 액상 수지를 순차적으로 경화시키며 오브젝트를 성형하는 조형대; 및 상기 조형대의 일측에 구비되며, 성형된 상기 오브젝트에 광경화성 액상 수지를 도포한 후, 도포된 광경화성 액상 수지를 경화시키는 후경화 처리부를 포함하는 적층식 광조형 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후경화 처리부는, 후경화 챔버; 상기 후경화 챔버내에 구비되되, 광경화성 액상 수지가 수용되어 상기 오브젝트가 침지되는 담금부; 및 상기 담금부에 침지된 후 들어 올려진 상기 오브젝트에 광을 조사하는 후경화부를 포함하며, 상기 후경화부는 상기 오브젝트의 상부로 광을 조사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후경화 처리부는, 후경화 챔버; 상기 후경화 챔버내에 구비되되, 상기 후경화 챔버의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되며, 상기 오브젝트로 광경화성 액상 수지를 분사하는 노즐부; 및 상기 노즐부에 의해 광경화성 액상 수지가 부착된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 후경화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 후경화 처리부는, 구획된 제1 챔버와 제2 챔버를 가지는 후경화 챔버; 상기 제1 챔버의 내부에 구비되며, 광경화성 액상 수지를 이용하여 상기 제1 챔버 내부를 미스트 분위기로 조성하는 미스트 조성부; 및 상기 제2 챔버의 내부에 구비되며, 상기 제2 챔버의 내부로 안내된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 후경화부를 포함하며, 상기 오브젝트는 상기 제1 챔버내에서 미리 정해진 시간 동안 머무르며 광경화성 액상 수지의 부착 이루어진 상태에서 상기 제2 챔버로 안내될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 광경화성 액상 수지가 수용된 용기부의 하부로 광을 조사하는 단계; 상기 용기부의 하부로 조사되는 광에 의해 조형 플레이트에는 광경화성 액상 수지가 순차적으로 경화되며 오브젝트를 성형하는 단계; 상기 오브젝트를 후경화 처리부로 이동시키는 단계; 및 상기 오브젝트에 광경화성 액상 수지를 도포한 후, 도포된 광경화성 액상 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 적층식 광조형 장치의 작동방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 오브젝트를 담금부에 침지시키는 단계; 침지된 상기 오브젝트를 상부로 들어올린 후, 1차적으로 상기 오브젝트의 상부로 광을 조사하는 단계; 상기 오브젝트를 회전시킨 후, 상기 오브젝트를 상기 담금부에 다시 침지시키는 단계; 및 침지된 상기 오브젝트를 상부로 들어올린 후, 2차적으로 상기 오브젝트의 상부로 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 후경화 챔버의 중심을 기준으로 방사형으로 배치된 노즐부는 상기 오브젝트로 광경화성 액상 수지를 분사하는 단계; 및 상기 노즐부에 의해 광경화성 액상 수지가 부착된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 광경화성 액상 수지를 이용하여 제1 챔버 내부를 미스트 분위기로 조성하는 단계; 미스트 분위기로 조성된 상기 제1 챔버의 내부로 상기 오브젝트를 투입한 후, 미리 정해진 시간 동안 상기 오브젝트를 상기 제1 챔버에 머무르게 하는 단계; 상기 제1 챔버에서 광경화성 액상 수지가 부착된 상기 오브젝트를 제2 챔버로 이동시키는 단계; 및 상기 제2 챔버로 안내된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 적층식 광조형 장치에는 후경화 처리부가 구비되어, 오브젝트의 슬라이스 단면층간의 단차 부분을 효과적으로 개선할 수 있다. 즉, 후경화 처리부는 슬라이스 단면층간의 단차 부분에 광경화성 액상 수지를 추가로 도포한 상태에서 경화시킴으로써, 슬라이스 단면층간의 단차 부분을 개선시키게 된다.
따라서, 오브젝트 제조시, 슬라이스 단면층간의 단차로 인해 제거되는 부분을 최소화할 수 있다. 그 결과, 적층식 광조형 장치로부터 오브젝트를 제조하는 시간을 단축함은 물론 오브젝트의 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 조사 모듈의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 후경화 처리부를 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 후경화 처리부의 작동방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층식 광조형 장치로부터 제조된 오브젝트의 단차 부분과 종래의 오브젝트 단차 부분을 보여주는 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 후경화 처리부를 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 후경화 처리부의 작동방법을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 후경화 처리부를 보여주는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 후경화 처리부의 작동방법을 보여주는 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 조사 모듈의 예시도이다.
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 적층식 광조형 장치(1000)는 광 조사 모듈(100), 용기부(200), 조형대(300) 및 후경화 처리부(400)를 포함할 수 있다. 이러한 적층식 광조형 장치(1000)에는 외형을 이루는 케이스(미도시)가 구비되며, 케이스는 내부에 구비된 광 조사 모듈(100), 용기부(200), 조형대(300) 및 후경화 처리부(400)를 외부로부터 보호하도록 이루어진다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 케이스가 제거된 상태에서의 적층식 광조형 장치(1000)로 설명하기로 한다.
광 조사 모듈(100)은 용기부(200) 내에 수용된 광경화성 액상 수지(1)로 광을 조사하는 구성으로, 이러한 광 조사 모듈(100)은 3차원 입체물의 각각의 단면층으로 분할한 슬라이스 데이터에 대응하는 영역으로 광을 조사하여 광경화성 액상 수지(1)를 경화시킴으로써 3차원 입체물인 오브젝트(2, 도 3참조)를 성형하게 된다. 이때, 광 조사 모듈(100)은 마스크(미도시)에 의해 조사 영역과 미조사 영역을 선택적으로 구분시킨 상태에서 광경화성 액상 수지(1)로 광을 조사하게 된다.
여기서 경화가 이루어지는 슬라이스 단면층의 두께는 대개 50㎛의 두께로 이루어지는 것이 바람직하나, 50㎛ 이외의 다양한 두께로 제조될 수도 있음은 물론이다.
이러한 광 조사 모듈(100)은 광원(110), 광 조절부(120) 및 하우징(130)을 포함할 수 있다.
광원(110)은 경화가 이루어지는 광경화성 액상 수지(1)에 광을 제공하는 구성이다. 광경화성 액상 수지(1)는 일정시간 이상으로 광에 노출될 시, 경화가 이루어지는 소재로, 용기부(200)에 수용된 광경화성 액상 수지(1)는 광원(110)으로부터 제공되는 광에 의해 순차적으로 경화가 이루어지며 오브젝트(2)를 제조할 수 있다.
이러한 광원(110)에는 가시광선, 레이저빔, 자외선(UV, Ultraviolet Ray), 전자빔(EB, Electron Beam) 등이 사용될 수 있다.
이때, 광원(110)은 광경화성 액상 수지(1)가 가시광선 영역에서 경화되는 소재인 경우에는 가시광선을 사용하고, 자외선 영역에서 경화가 이루어지는 소재인 경우에는 자외선을 사용하는 등, 광원(110)은 광경화성 액상 수지(1)에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 이와 반대로, 광원(110)에 따라 광경화성 액상 수지(1)를 선택적으로 사용할 수도 있음은 물론이다.
한편, 광 조절부(120)는 광원(110)으로부터 제공되는 광을 용기부(200)로 조사하게 된다. 이러한 광 조절부(120)는 반사부(121)와 렌즈(122)를 포함할 수 있다.
반사부(121)는 광원(110)으로부터 제공되는 광의 경로를 변경하도록 이루어진다.
이와 같은, 반사부(121)는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD, Digital Micromirror Device) 칩셋으로 이루어질 수 있다. 이러한 반사부(121)는 아주 작은 모양의 거울을 반도체 위에 넣은 반사식 표시기일 수 있다.
이와 같은, DMD 칩셋을 갖는 반사부(121)는 각 거울마다 독립적인 회동이 가능하도록 이루어져 광원(110)으로부터 제공되는 광의 경로를 다양하게 변화시킬 수 있다. 즉, 반사부(121)는 각 픽셀의 점멸 또는 선택적인 제어를 통해 광원(110)으로 제공된 광의 경로를 다양하게 변화시킬 수 있다.
여기서 반사부(121)는 반드시 DMD 칩셋으로 한정되지 않으며, 광원(110)으로부터 제공되는 광의 경로를 변경할 수 있는 다양한 구성이 될 수 있음은 물론이다.
렌즈(122)는 반사부(121)로부터 전달된 광의 조사 면적을 선택적으로 조절하도록 이루어진다.
이러한 렌즈(122)는 반사부(121)로부터 전달되는 광을 굴절시켜 광의 조사 면적을 조절하게 된다. 이때, 렌즈(122)와 반사부(121)는 상호 간격 조절을 통해 광의 조사 면적을 선택적으로 조절할 수도 있다.
여기서 렌즈(122)와 반사부(121)가 상호 간격 조절을 통해 광의 조사 면적을 조절할 경우, 렌즈(122)와 반사부(121)는 개별적인 이동을 통해 간격 조절이 이루어질 수도 있고, 렌즈(122) 또는 반사부(121) 중 어느 하나의 구성만 선택적으로 이동되며 렌즈(122)와 반사부(121) 간의 간격 조절이 이루어질 수도 있다.
하우징(130)은 광 조사 모듈(100)의 외형을 이루며, 내부에는 광원(110) 및 광 조절부(120)를 수용하게 된다. 이러한 하우징(130)은 외부로부터 광원(110) 및 광 조절부(120)를 보호하도록 이루어진다.
한편, 조형대(300)는 조형 플레이트(310)와 높이 조절부(320)를 포함할 수 있다.
여기서 높이 조절부(320)는 조형 플레이트(310)를 높이 방향으로 선택적으로 이동시킬 수 있다. 즉, 높이 조절부(320)는 조형 플레이트(310)를 선택적으로 승하강시킬 수 있다.
따라서, 오브젝트(2)를 성형하는 과정에서 조형 플레이트(310)는 제조되는 오브젝트(2)의 상부측 방향인 높이 방향으로 순차적으로 승강되며, 경화되지 않은 광경화성 액상 수지(1)가 용기부(200)의 최하면으로 이동되도록 한다.
이에, 조형 플레이트(310)에는 광경화성 액상 수지(1)가 슬라이스 단면층마다 순차적으로 경화되며, 3차원 입체물인 오브젝트(2)가 성형될 수 있다.
한편, 후경화 처리부(400)는 조형대(300)의 일측에 구비되며, 성형된 오브젝트(2)에 광경화성 액상 수지(1)를 도포하도록 이루어진다. 또한, 오브젝트(2)에 광경화성 액상 수지(1)가 도포된 상태에서 후경화부(430)는 도포된 광경화성 액상 수지(1)를 경화시키도록 이루어진다.
이와 같은, 후경화 처리부(400)는 오브젝트(2)의 단차 부분을 광경화성 액상 수지(1)로 메움으로써, 슬라이스 단면층간의 단차 부분을 개선시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 후경화 처리부를 보여주는 예시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 후경화 처리부의 작동방법을 보여주는 흐름도로, 도 1 및 2에 도시된 도면부호와 동일한 도면부호에 의해 지칭되는 구성들은 동일한 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3과 4를 참고하면, 후경화 처리부(400)는 후경화 챔버(410), 담금부(420) 및 후경화부(430)를 포함할 수 있다.
후경화 챔버(410)는 후경화 처리부(400)의 외형을 이루게 된다. 이러한 후경화 챔버(410)는 내부에 구비되는 구성들을 외부로부터 보호하도록 이루어진다.
담금부(420)는 후경화 챔버(410)의 내부에 구비되며, 담금부(420)에는 광경화성 액상 수지(1)가 수용된다. 이때, 담금부(420)에 수용된 광경화성 액상 수지(1)는 용기부(200)에 수용된 광경화성 액상 수지(1)와 동일한 성분으로 이루어질 수도 있고, 다른 성분으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
이러한 담금부(420)는 조형대(300)로부터 성형된 오브젝트(2)가 잠길 수 있도록 이루어짐이 바람직하다. 즉, 담금부(420)는 오브젝트(2)가 침지되도록 형성됨이 바람직하다. (S110)
다시 말해서, 오브젝트(2)는 담금부(420)에 침지됨으로써, 오브젝트(2)의 슬라이스 단면층마다 계단 형태를 이루는 단차 부분에는 광경화성 액상 수지(1)가 부착될 수 있다. 즉, 담금부(420)에 담겨진 후, 들어 올려지는 오브젝트(2)의 단차 부분에는 광경화성 액상 수지(1)가 표면 장력에 의해 머무르게 된다.
이와 같이, 담금부(420)에 침지된 오브젝트(2)는 후경화 챔버(410)의 상부에 구비되는 후경화부(430)로부터 광을 조사받으며 경화가 이루어질 수 있다. 여기서 후경화부(430)는 오브젝트(2)의 상부로 광을 1차적으로 조사하도록 이루어진다. 따라서, 오브젝트(2)의 상부측 단차 부분에 부착된 광경화성 액상 수지(1)는 후경화부(430)에 의해 경화될 수 있다. (S120)
다시 말해서, 후경화부(430)는 후경화 챔버(410)의 내부에 설치됨에 있어, 담금부(420)에 침지된 후 들어 올려지는 오브젝트(2)의 하부측 단차 부분에는 후경화부(430)로부터 조사되는 광이 미치지 않도록 설치된다. 따라서, 오브젝트(2)로부터 흘러내리거나 떨어지는 오브젝트(2)의 하부측에 위치되는 광경화성 액상 수지(1)에는 광이 조사되지 않아, 오브젝트(2)의 하부측에는 경화 작업이 이루어지지 않는다.
여기서 후경화부(430)가 광을 조사하는 과정에서, 담금부(420)에 수용된 광경화성 액상 수지(1)는 후경화부(430)로부터 경화되는 것이 방지되도록 이루어진다. 예로, 후경화부(430)가 오브젝트(2)의 상부로 광을 조사하는 과정에서, 담금부(420)는 후경화 챔버(410)의 외부로 이동될 수도 있다. 또는, 후경화부(430)가 오브젝트(2)의 상부로 광을 조사하는 과정에서 담금부(420)의 상부에는 별도의 차단막(미도시)이 덮혀질 수도 있다. 이외에도 다양한 방법을 통해 후경화부(430)가 광을 조사하는 과정에서, 담금부(420)에 수용된 광경화성 액상 수지(1)는 후경화부(430)로부터 경화되는 것을 방지하게 된다.
이와 같이, 오브젝트(2)의 상부측 단차 부분에 대해 광경화성 액상 수지(1)의 경화작업이 완전히 이루어진 상태에서, 오브젝트(2)를 회전시키게 된다. 즉, 오브젝트(2)의 회전작업을 통해 후경화부(430)에 의해 경화가 이루어진 오브젝트(2)의 상부측은 하부로 이동되고, 오브젝트(2)의 하부측은 상부로 이동될 수 있다. 다시 말해서, 1차 경화작업이 완료된 상태에서 회전부재(미도시)는 오브젝트(2)를 180도로 회전시키게 된다.
이렇게 회전이 이루어진 오브젝트(2)는 다시 담금부(420)에 침지된 후, 들어 올려진 상태에서 후경화부(430)는 오브젝트(2)의 상부로 2차적으로 광을 조사하게 된다. 즉, 후경화부(430)의 1차 경화작업을 통해 경화가 이루어지지 않은 오브젝트(2)의 단차 부분에 부착된 광경화성 액상 수지(1)는 후경화부(430)에 의해 경화될 수 있다. (S130, S140)
이와 같은 과정을 통해 오브젝트(2)의 전체 외측면에 형성된 단차 부분에는 광경화성 액상 수지(1)가 부착된 상태로 경화될 수 있다.
여기서 오브젝트(2)를 담금부(420)에 침지시키거나 회전시키기 위한 장치는 특정한 장치로 한정되지 않으며, 오브젝트(2)를 담금부(420)에 침지시키거나 회전시킬 수 있는 어떠한 장치라도 사용 가능하다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적층식 광조형 장치로부터 제조된 오브젝트의 단차 부분과 종래의 오브젝트 단차 부분을 보여주는 부분 확대도이다.
도 5의 (a)는 적층식 광조형 장치(1000)로부터 제조된 오브젝트(2)의 단차 부분을 보여주는 부분 확대도이고, 도 5의 (b)는 종래의 적층식 광조형 장치로부터 제조된 오브젝트의 단차 부분을 보여주는 부분 확대도이다.
절삭 등의 후가공 처리를 통해 최종적으로 제조되는 오브젝트(2)의 가상의 표면부(S)는 매끄럽도록 제조된다. 이때, 오브젝트(2)의 가상의 표면부(S)로부터 제거되는 부분은 도 5의 (a) 경우가 도 5의 (b) 경우보다 절삭되는 부분이 적다. 따라서, 최종적으로 제조되는 오브젝트(2)의 제조 비용은 절감될 수 있다.
여기서 도 5의 (b)의 경우에는 오브젝트(2)의 슬라이스 단면층간의 단차로부터 제거되는 부분이 많다. 따라서, 후가공 처리를 통해 제거되는 부분을 감안하여 조형대(300)로부터 성형되는 오브젝트(2)의 크기는 최종적으로 제조되는 오브젝트(2)의 크기보다 크게 제조되어야 한다.
이와 같이, 도 5의 (b)의 경우에는 조형대(300)로부터 성형되는 오브젝트(2)를 크게 제조해야되기에 작업 시간이 오래 걸림은 물론, 오브젝트(2)의 제조 비용이 크게 증가하는 문제가 있다.
이에 반해, 도 5의 (a)의 경우에는 오브젝트(2)의 슬라이스 단면층간의 단차로부터 제거되는 부분이 적기에, 조형대(300)로부터 성형되는 오브젝트(2)의 크기는 최종적으로 제조되는 오브젝트(2)와 비슷한 크기로 제조하면 된다. 따라서, 도 5의 (a)는 도 5의 (b)에 비해 조형대(300)로부터 오브젝트(2)를 제조하는 시간을 단축함은 물론 제조 비용 또한 낮출 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 후경화 처리부를 보여주는 예시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 후경화 처리부의 작동방법을 보여주는 흐름도로, 도 1 내지 도 3에 도시된 도면부호와 동일한 도면부호에 의해 지칭되는 구성들은 동일한 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 비교해 볼 때, 후경화 처리부의 차이만 있을 뿐이다.
도 6과 도 7을 참고하면, 후경화 처리부(500)는 후경화 챔버(510), 노즐부(520) 및 후경화부(530)를 포함할 수 있다.
후경화 챔버(510)는 후경화 처리부(500)의 외형을 이루게 된다. 이러한 후경화 챔버(510)는 내부에 구비되는 구성들을 외부로부터 보호하도록 이루어진다.
노즐부(520)는 후경화 챔버(510)내에 구비되되, 후경화 챔버(510)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치된다. 즉, 노즐부(520)는 후경화 챔버(510)의 중심으로 안내된 오브젝트(2)로 광경화성 액상 수지(1)를 분사하도록 이루어진다. 따라서, 후경화 챔버(510)로 안내된 오브젝트(2)는 노즐부(520)에 의해 전체적인 외형에는 광경화성 액상 수지(1)가 부착될 수 있다. (S210)
여기서 노즐부(520)로부터 분사되는 광경화성 액상 수지(1)는 용기부(200, 도 1참조)에 수용된 광경화성 액상 수지(1)와 동일한 성분으로 이루어질 수도 있지만, 오브젝트(2)의 상측 또는 하측의 단차 부분에 광경화성 액상 수지(1)의 부착이 원활히 이루어질 수 있도록 점성이 높은 광경화성 액상 수지(1)가 사용될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 노즐부(520)로부터 분사된 광경화성 액상 수지(1)가 오브젝트(2)에 부착될 시, 오브젝트(2)에 부착된 광경화성 액상 수지(1)의 표면 장력은 중력보다 더 크게 작용하여 광경화성 액상 수지(1)가 흐르거나 떨어지는 것이 방지될 수 있다.
이러한 노즐부(520)로부터 분사되는 광경화성 액상 수지(1)에는 오브젝트(2)의 표면 광택이나 표면 경도를 향상시킬 수 있는 성분을 추가로 더 혼합할 수도 있음은 물론이다.
여기서 후경화 챔버(510)로 안내된 오브젝트(2)의 형태에 따라 후경화 챔버(510) 내부에 설치된 각각의 노즐부(520)의 위치마다 분사량 및 분사 세기 등을 선택적으로 조절된 상태로 분사가 이루어질 수 있다. 이와 같이, 후경화 처리부(500)는 오브젝트(2)의 형상 정보를 제공받은 상태에서 각각의 노즐부(520)를 선택적으로 제어하도록 이루어진다.
한편, 후경화부(530)는 노즐부(520)와 같이 후경화 챔버(510)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되어, 광경화성 액상 수지(1)가 부착된 오브젝트(2)의 전체 외형에 대해 광 조사가 이루어진다. (S220)
따라서, 노즐부(520)로부터 오브젝트(2)의 상부측 단차 부분, 하부측 단차 부분 등의 전체적인 외형으로 분사된 광경화성 액상 수지(1)는 후경화부(530)에 의해 경화가 이루어질 수 있다.
이와 같이, 오브젝트(2)의 단차 부분에는 광경화성 액상 수지(1)가 채워짐으로써, 후가공 처리가 수월하게 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 후경화 처리부를 보여주는 예시도이고, 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 후경화 처리부의 작동방법을 보여주는 흐름도로, 도 1 내지 도 3에 도시된 도면부호와 동일한 도면부호에 의해 지칭되는 구성들은 동일한 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 본 발명의 제3 실시예는 제1 실시예와 비교해 볼 때, 후경화 처리부의 차이만 있을 뿐이다.
도 8과 도 9를 참고하면, 후경화 처리부(600)는 후경화 챔버(610), 미스트 조성부(620) 및 후경화부(630)를 포함할 수 있다.
후경화 챔버(610)는 후경화 처리부(600)의 외형을 이루게 된다. 이러한 후경화 챔버(610)는 내부에 구비되는 구성들을 외부로부터 보호하도록 이루어진다.
후경화 챔버(610)는 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612)를 가지며, 제1 챔버(611)와 제2 챔버(612)는 구획되도록 이루어진다.
그리고 제1 챔버(611)의 내부에는 미스트 조성부(620)가 구비되고, 제2 챔버(612)의 내부에는 후경화부(630)가 구비된다.
미스트 조성부(620)는 제1 챔버(611)에 구비되며, 제1 챔버(611)의 내부를 광경화성 액상 수지(1)로 미스트 분위기를 조성하게 된다. 즉, 미스트 조성부(620)는 제1 챔버(611)내로 광경화성 액상 수지(1)를 액적 상태로 분무한다. 이때, 미스트 조성부(620)는 제1 챔버(611)의 내부에 광경화성 액상 수지(1)가 미립자 상태로 균일하게 분포되도록 분무하게 된다. (S310)
제1 챔버(611)의 내부가 광경화성 액상 수지(1)의 미스트 분위기로 조성된 상태에서 성형된 오브젝트(2)는 제1 챔버(611)의 내부로 안내된다.
이러한 제1 챔버(611)의 내부로 안내된 오브젝트(2)는 미리 정해진 시간 동안 머무르게 한다. 이 과정에서 제1 챔버(611)의 내부에 존재하는 미립자의 광경화성 액상 수지(1)는 오브젝트(2)의 단차 부분에 부착이 이루어진다. (S320)
이와 같이, 슬라이스 단차 부분에 광경화성 액상 수지(1)가 부착된 오브젝트(2)는 제2 챔버(612)로 안내된다. 즉, 제2 챔버(612)에 구비된 후경화부(630)는 오브젝트(2)로 광을 조사하여 오브젝트(2)에 부착된 광경화성 액상 수지(1)를 경화시키게 된다. (S330, S340)
이때, 후경화부(630)는 제2 챔버(612)의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되어, 광경화성 액상 수지(1)가 부착된 오브젝트(2)의 전체 외형에 대해 광 조사가 가능하도록 이루어진다. 따라서, 오브젝트(2)의 상부측 단차 부분, 하부측 단차 부분 등의 전체적인 외형으로 분사된 광경화성 액상 수지(1)는 후경화부(630)에 의해 경화가 이루어질 수 있다.
이와 같이, 오브젝트(2)의 단차 부분에는 광경화성 액상 수지(1)가 채워짐으로써, 후가공 처리가 수월하게 이루어질 수 있다.
다만, 이는 본 발명의 바람직한 일실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 권리 범위가 이러한 실시예의 기재 범위에 의하여 제한되는 것은 아니다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 광경화성 액상 수지 2: 오브젝트
100: 광 조사 모듈 200: 용기부
300: 조형대 400, 500, 600: 후경화 처리부
410, 510, 610: 후경화 챔버 420: 담금부
520: 노즐부 620: 미스트 조성부
430, 530, 630: 후경화부 1000: 적층식 광조형 장치

Claims (8)

  1. 광을 조사하는 광 조사 모듈;
    상기 광 조사 모듈의 상부에 구비되며, 광경화성 액상 수지를 수용하는 용기부;
    조형 플레이트를 상부로 이동시키며, 상기 용기부내에 수용된 광경화성 액상 수지를 순차적으로 경화시키며 오브젝트를 성형하는 조형대; 및
    상기 조형대의 일측에 구비되며, 상기 조형대로부터 옮겨진 성형된 상기 오브젝트의 슬라이스 단면층간의 단차 부분에 광경화성 액상 수지를 추가로 도포한 후, 도포된 광경화성 액상 수지를 경화시키는 후경화 처리부를 포함하는 적층식 광조형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후경화 처리부는,
    후경화 챔버;
    상기 후경화 챔버내에 구비되되, 광경화성 액상 수지가 수용되어 상기 오브젝트가 침지되는 담금부; 및
    상기 담금부에 침지된 후 들어 올려진 상기 오브젝트에 광을 조사하는 후경화부를 포함하며, 상기 후경화부는 상기 오브젝트의 상부로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후경화 처리부는,
    후경화 챔버;
    상기 후경화 챔버내에 구비되되, 상기 후경화 챔버의 중심을 기준으로 방사형으로 배치되며, 상기 오브젝트로 광경화성 액상 수지를 분사하는 노즐부; 및
    상기 노즐부에 의해 광경화성 액상 수지가 부착된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 후경화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 후경화 처리부는,
    구획된 제1 챔버와 제2 챔버를 가지는 후경화 챔버;
    상기 제1 챔버의 내부에 구비되며, 광경화성 액상 수지를 이용하여 상기 제1 챔버 내부를 미스트 분위기로 조성하는 미스트 조성부; 및
    상기 제2 챔버의 내부에 구비되며, 상기 제2 챔버의 내부로 안내된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 후경화부를 포함하며,
    상기 오브젝트는 상기 제1 챔버내에서 미리 정해진 시간 동안 머무르며 광경화성 액상 수지의 부착 이루어진 상태에서 상기 제2 챔버로 안내되는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  5. a) 광경화성 액상 수지가 수용된 용기부의 하부로 광을 조사하는 단계;
    b) 상기 용기부의 하부로 조사되는 광에 의해 조형 플레이트에는 광경화성 액상 수지가 순차적으로 경화되며 오브젝트를 성형하는 단계;
    c) 상기 오브젝트를 후경화 처리부로 이동시키는 단계; 및
    d) 상기 오브젝트의 슬라이스 단면층간의 단차 부분에 광경화성 액상 수지를 추가로 도포한 후, 도포된 광경화성 액상 수지를 경화시키는 단계를 포함하는 적층식 광조형 장치의 작동방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 오브젝트를 담금부에 침지시키는 단계;
    침지된 상기 오브젝트를 상부로 들어올린 후, 1차적으로 상기 오브젝트의 상부로 광을 조사하는 단계;
    상기 오브젝트를 회전시킨 후, 상기 오브젝트를 상기 담금부에 다시 침지시키는 단계; 및
    침지된 상기 오브젝트를 상부로 들어올린 후, 2차적으로 상기 오브젝트의 상부로 광을 조사하는 단계를 포함하는 적층식 광조형 장치의 작동방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    후경화 챔버의 중심을 기준으로 방사형으로 배치된 노즐부는 상기 오브젝트로 광경화성 액상 수지를 분사하는 단계; 및
    상기 노즐부에 의해 광경화성 액상 수지가 부착된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 단계를 포함하는 적층식 광조형 장치의 작동방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    광경화성 액상 수지를 이용하여 제1 챔버 내부를 미스트 분위기로 조성하는 단계;
    미스트 분위기로 조성된 상기 제1 챔버의 내부로 상기 오브젝트를 투입한 후, 미리 정해진 시간 동안 상기 오브젝트를 상기 제1 챔버에 머무르게 하는 단계;
    상기 제1 챔버에서 광경화성 액상 수지가 부착된 상기 오브젝트를 제2 챔버로 이동시키는 단계; 및
    상기 제2 챔버로 안내된 상기 오브젝트에 광을 조사하는 단계를 포함하는 적층식 광조형 장치의 작동방법.
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