KR101779986B1 - 어레이형 광원장치를 구비한 3차원 구조물 조형장치 및 조형방법 - Google Patents

Abstract

3차원 구조물 조형장치는 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하는 어레이형 광원장치을 포함한다. 어레이형 광원장치는 광원 모듈과 제어 회로부를 포함한다. 광원 모듈은 지지체와, 지지체에 고정된 복수의 발광 소자와, 복수의 발광 소자 각각의 전방에 배치된 복수의 집속 렌즈를 포함한다. 제어 회로부는 복수의 발광 소자와 전기적으로 연결되어 복수의 발광 소자 각각의 온/오프를 독립적으로 제어한다. 광원 모듈은 조형 재료의 목표 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하여 목표 부위를 동시에 경화, 용융, 또는 소결한다.

Description

어레이형 광원장치를 구비한 3차원 구조물 조형장치 및 조형방법 {FORMATION DEVICE AND METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE WITH ARRAY-TYPE LIGHTING DEVICE}

본 발명은 3차원 구조물 조형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결(sintering)하는 광원장치를 구비한 3차원 구조물 조형장치 및 조형방법에 관한 것이다.

3차원 구조물 조형장치는 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하는 방식으로 3차원 구조물을 제작한다. 예를 들어, 조형 재료는 광 경화성 폴리머일 수 있고, 광 경화성 폴리머를 한 층씩 굳혀가며 쌓아 올리는 방식으로 3차원 구조물을 제작할 수 있다. 3차원 구조물 조형장치는 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하기 위한 광원장치를 구비한다. 통상의 광원장치는 단일 광원과, 광원에서 방출된 빔을 이동시키는 XY 스테이지로 구성된다.

3차원 구조물의 제작 단계는 모델링(modeling), 인쇄, 및 피니싱(finishing)으로 이루어진다. 모델링은 3차원 캐드(CAD, computer aided desing)나 3차원 모델링 프로그램 또는 3차원 스캐너 등을 이용하여 3차원 도면을 제작하는 단계이다. 인쇄는 3차원 도면을 이용하여 3차원 구조물을 제작하는 단계이며, 피니싱은 제작된 3차원 구조물의 표면을 연마하는 등 보완 작업을 하는 단계이다.

3차원 구조물 조형장치의 해상도는 XY 해상도와 각 층의 두께로 정해진다. 통상의 경우 각 층의 두께는 대략 100㎛이며, XY 해상도는 대략 50㎛ 내지 100㎛이다. 3차원 인쇄는 컴퓨터로 제어되기 때문에 만들 수 있는 형태가 다양하고 다른 제조 기술에 비해 사용하기 쉬운 장점이 있으나, 단일 광원이 XY 스테이지에 의해 이동하는 방식으로 인해 제작 속도가 느린 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 제작 속도를 높여 신속한 조형을 가능하게 하는 3차원 구조물 조형장치 및 조형방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치는 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하는 어레이형 광원장치를 포함한다. 어레이형 광원장치는 광원 모듈과 제어 회로부를 포함한다. 광원 모듈은 지지체에 고정된 복수의 발광 소자와, 복수의 발광 소자 각각의 전방에 배치된 복수의 집속 렌즈를 포함한다. 제어 회로부는 복수의 발광 소자와 전기적으로 연결되어 복수의 발광 소자 각각의 온/오프를 독립적으로 제어한다. 광원 모듈은 조형 재료의 목표 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하여 목표 부위를 동시에 경화, 용융, 또는 소결한다.

3차원 구조물 조형장치는, 조형 재료와 어레이형 광원장치 사이에 위치하며 어레이형 광원장치에서 방출된 복수의 빔을 집속하는 프로젝션용 렌즈를 더 포함할 수 있다. 광원 모듈은 조형 재료를 향해 오목한 돔 형태로 구성될 수 있다.

어레이형 광원장치는, 광원 모듈과 결합되어 광원 모듈을 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키는 XY 스테이지를 더 포함할 수 있다. 지지체는 인쇄회로기판일 수 있고, 복수의 발광 소자는 지지체에 매트릭스 방식으로 실장된 복수의 광 다이오드로 구성될 수 있다. 다른 한편으로, 복수의 발광 소자 각각은 광 섬유와, 광 섬유의 일단에 결합된 광 다이오드를 포함할 수 있으며, 광 섬유의 타단은 지지체에 고정될 수 있다.

광원 모듈은 중첩된 복수의 모듈을 포함할 수 있고, 복수의 모듈 중 어느 하나의 모듈에 장착된 복수의 발광 소자는 다른 모듈에 장착된 복수의 발광 소자와 중첩되지 않을 수 있다. 복수의 모듈 중 안쪽에 위치하는 모듈은 그 바깥쪽에 위치하는 모듈에서 방출된 빔을 투과시킬 수 있다.

복수의 모듈은 적어도 제1 모듈과 제2 모듈을 포함할 수 있고, 제1 모듈과 제2 모듈에 각각 실장된 제1 발광 소자와 제2 발광 소자는 대각선 방향을 따라 나란히 배열될 수 있다. 적어도 제1 및 제2 발광 소자가 하나의 그룹을 이루며 광원 모듈의 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 반복 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형방법은, 3차원 도면 정보로부터 얻은 2차원 단면을 적어도 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 복수의 영역으로 분할하고, 영역별 광원 모듈의 동작 정보를 생성하는 단계와, 광원 모듈을 조형 재료의 제1 영역 상부에 배치하는 단계와, 제1 영역의 동작 정보에 따라 광원 모듈에 구비된 복수의 발광 소자 중 조형 부위에 해당하는 복수의 발광 소자를 턴 온시켜 제1 영역의 조형 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하는 단계와, 광원 모듈을 조형 재료의 제2 영역 상부로 이동하는 단계와, 제2 영역의 동작 정보에 따라 복수의 발광 소자 중 조형 부위에 해당하는 복수의 발광 소자를 턴 온시켜 제2 영역의 조형 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하는 단계를 포함한다.

제1 영역과 제2 영역 각각에서, 광원 모듈은 조형 재료에 복수의 제1 빔을 동시에 조사할 수 있고, X축 방향과 Y축 방향 중 어느 한 방향으로 미세 이동 후 복수의 제2 빔을 동시에 조사할 수 있다. 복수의 제2 빔은 복수의 제1 빔 조사 부위와 일부 중첩될 수 있다. 광원 모듈은 X축 방향과 Y축 방향 미세 이동을 반복하여 조형 재료에 복수의 빔을 연속으로 중첩시키며 조사할 수 있다.

광원 모듈은 중첩된 복수의 모듈을 포함할 수 있고, 복수의 모듈 중 어느 하나의 모듈에 장착된 복수의 발광 소자는 다른 모듈에 장착된 복수의 발광 소자와 중첩되지 않을 수 있다.

복수의 모듈은 적어도 제1 모듈과 제2 모듈을 포함할 수 있다. 제1 모듈과 제2 모듈에 각각 실장된 제1 발광 소자와 제2 발광 소자는 대각선 방향을 따라 나란히 배열될 수 있으며, 적어도 제1 및 제2 발광 소자가 하나의 그룹을 이루며 광원 모듈의 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 반복 배열될 수 있다.

3차원 구조물 조형방법은, 제1 영역과 제2 영역 각각에서, 제1 모듈과 제2 모듈은 동시에 작동하여 조형 재료에 복수의 빔을 동시에 조사할 수 있고, 변환 렌즈가 제1 및 제2 모듈에서 방출된 복수의 빔을 X축 방향으로 정렬시켜 한 줄의 조형 작업을 수행하는 제1 단계를 포함할 수 있다. 한 줄의 조형 작업이 완료되면, 광원 모듈은 Y축 방향으로 이동할 수 있고, 제1 단계를 반복하여 그 다음 줄의 조형 작업을 진행할 수 있다.

다른 한편으로, 3차원 구조물 조형방법은, 제1 영역과 제2 영역 각각에서, 제1 모듈이 작동하여 조형 재료에 복수의 제1 빔을 동시에 조사하는 제1 단계와, 광원 모듈이 Y축 방향으로 이동하고, 제2 모듈이 작동하여 조형 재료에 복수의 제2 빔을 동시에 조사하는 제2 단계를 포함할 수 있다. 복수의 제1 빔과 복수의 제2 빔은 같은 X 좌표에 위치할 수 있다.

제1 단계와 제2 단계를 거쳐 한 줄의 조형 작업이 완료되면, 광원 모듈은 Y축 방향으로 이동할 수 있고, 제1 단계와 제2 단계를 반복하여 그 다음 줄의 조형 작업을 진행할 수 있다.

본 발명에 의한 3차원 구조물 조형장치는 단일 빔을 주사하는 종래 방식과 달리, 복수의 빔을 목표하는 부위에 동시에 조사하는 방식을 이용하므로, 조형 재료의 조형 시간을 단축시킬 수 있고, XY 스테이지 구동에 따른 시간 소요를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 어레이형 광원장치를 상하로 반전시킨 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 어레이형 광원장치의 개략 단면도이다.
도 4는 조형 재료의 한 층에 대한 조형 패턴의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5a는 제1 영역에 대한 광원 모듈의 동작 예시를 나타낸 도면이다.
도 5b는 도 5a의 광원 모듈 동작에 따른 조형 재료의 조형 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6a는 제2 영역에 대한 광원 모듈의 동작 예시를 나타낸 도면이다.
도 6b는 도 6a의 광원 모듈 동작에 따른 조형 재료의 조형 패턴을 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7h는 광원 모듈의 미세 이동에 따라 조형 재료 상에 조사되는 빔들을 순차적으로 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치 중 어레이형 광원장치의 개략 평면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅳ-Ⅳ선을 기준으로 절개한 어레이형 광원장치의 개략 단면도이다.
도 10a와 도 10b는 세 번째 조형 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 11a 내지 도 11e는 네 번째 조형 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치 중 어레이형 광원장치의 개략 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치의 구성도이다.

본 발명에서, 3차원 구조물 조형장치(100)는 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하는 방식으로 3차원 구조물을 제작한다. 조형 재료는 광 경화성 폴리머 또는 금속 분말일 수 있으며, 3차원 구조물은 광 경화성 폴리머를 경화시키는 방식으로 제작되거나, 금속 분말을 용융 및 소결하는 방식으로 제작될 수 있다.

도 1에서는 광 경화성 폴리머로 이루어진 조형 재료(110)를 한 층씩 굳혀가며 쌓아 올리는 방식으로 3차원 구조물을 제작하는 3차원 구조물 조형장치(100)를 예로 들어 도시하였으나, 3차원 구조물 조형장치(100)는 도시한 예로 한정되지 않는다. 조형 방식에 상관없이 제1 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치(100)는 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하기 위한 어레이형 광원장치(200)를 포함한다.

도 1에 도시한 3차원 구조물 조형장치(100)의 예시에서, 어레이형 광원장치(200)는 조형 재료(110)에 레이저 또는 자외선을 조사하여 각 층을 특정 모양으로 경화시키는 기능을 한다.

예를 들어, 액상의 조형 재료(110)를 담은 용기(120)에 플레이트(130)가 잠기고, 레이저 또는 자외선이 플레이트(130) 위의 조형 재료(110)에 조사되어 한 층(제1층)을 특정 모양으로 경화시킨다. 이후 플레이트(130)는 Z축 스테이지(140)에 의해 하강하여 조형 재료(110)가 제1층을 덮고, 레이저 또는 자외선이 제1층 위의 조형 재료(110)에 조사되어 그 다음 층(제2층)을 특정 모양으로 경화시킨다.

모델링 단계에서 얻은 3차원 도면은 컴퓨터(도시하지 않음)에 저장되며, 어레이형 광원장치(200)는 컴퓨터에 의해 그 작동이 제어된다. 구체적으로, 어레이형 광원장치(200)는 3차원 도면을 슬라이싱(slicing) 처리한 2차원 단면 정보에 기초하여 각 층을 경화시킨다. 3차원 구조물 조형장치(100)는 전술한 과정을 반복하여 3차원 구조물을 제작할 수 있다.

다른 한편으로, 3차원 구조물 조형장치(100)는 전술한 용기(120), 플레이트(130), 및 Z축 스테이지(140) 대신 조형 재료를 분사하는 분사장치(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 분사장치는 잉크젯 방식, 피스톤 방식, 전자빔 방식, 및 스프레이 방식 등 다양한 방식으로 구성될 수 있으며, 분사장치에서 분사된 조형 재료는 어레이형 광원장치(200)에 의해 각 층마다 특정 모양으로 경화될 수 있다.

통상의 3차원 구조물 조형장치는 단일 빔을 생성하고, XY 스테이지를 이용하여 단일 빔을 주사하는 방식으로 조형 재료의 각 층을 경화, 용융, 또는 소결시킨다. 그런데 이러한 단일 빔의 경우, 조형 재료의 각 층을 경화, 용융, 또는 소결시키는데 상당한 주사 시간이 소요되며, 제작하고자 하는 3차원 구조물이 대형일수록 3차원 인쇄 속도는 느려진다.

다음에 설명하는 제1 내지 제3 실시예의 어레이형 광원장치(200, 200A, 200B)는 복수의 발광 소자를 구비함과 아울러 복수의 발광 소자 각각의 온/오프를 독립적으로 제어하는 구성을 가지며, 복수의 빔을 동시에 방출하여 조형 재료의 각 층에 대한 주사 시간을 효과적으로 단축시킨다.

도 2는 도 1에 도시한 어레이형 광원장치를 상하로 반전시킨 상태를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 어레이형 광원장치의 개략 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 제1 실시예에서 어레이형 광원장치(200)는 발광 소자로서 복수의 광 다이오드(211)를 구비한 광원 모듈(210)과, 복수의 광 다이오드(211) 각각의 온/오프를 제어하는 제어 회로부(220)와, 광원 모듈(210)을 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키는 XY 스테이지(230)를 포함한다.

광원 모듈(210)은 지지체(212)와, 지지체(212)에 고정된 복수의 광 다이오드(211)와, 복수의 광 다이오드(211) 각각의 전방에 배치된 집속 렌즈(213)를 포함한다. 광 다이오드(211)는 자외선을 방출하는 자외선 다이오드이거나 특정 파장의 레이저, 예를 들어 300nm 내지 1,064nm 파장의 레이저를 방출하는 레이저 다이오드일 수 있다.

지지체(212)는 각종 전자 소자들이 부착된 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)일 수 있으며, 복수의 광 다이오드(211)는 지지체(212) 상에 매트릭스 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 광 다이오드(211)는 지지체(212)의 가로 방향(X축 방향)과 세로 방향(Y축 방향)을 따라 등간격으로 나란히 배열될 수 있다.

집속 렌즈(213)는 광 다이오드(211)와 일대일로 대응 배치되며, 광 다이오드(211)에서 방출된 빔을 집속시켜 평행광을 형성한다. 복수의 집속 렌즈(213)는 일체형으로 제작되어 단일 플레이트 형태를 이룰 수 있다. 광원 모듈(210)은 단일 빔이 아닌 복수의 빔을 동시에 방출한다.

광원 모듈(210)은 정사각, 직사각, 원형 등 다양한 평면 형상을 가질 수 있으며, 도 2에서는 정사각 평면 형상의 광원 모듈(210)을 예로 들어 도시하였다. 또한, 광원 모듈(210)은 평탄하게 형성되거나, 조형 재료(110)를 향해 오목한 돔(dome) 형태로 구성될 수 있다. 광원 모듈(210)이 돔 형태로 구성되는 경우, 복수의 빔을 광원 모듈(210)보다 좁은 영역으로 집중시킬 수 있다.

더욱이 제1 실시예의 3차원 구조물 조형장치(100)는 어레이형 광원장치(200)와 조형 재료(110) 사이에 배치된 프로젝션용 렌즈(300)를 더 포함할 수 있다. 프로젝션용 렌즈(300)로 인해 어레이형 광원장치(200)에서 방출된 복수의 빔을 조형 재료(110) 상에 효과적으로 집속할 수 있다.

따라서 조형 재료(110)에 조사된 빔들의 중심간 거리(피치)는 광원 모듈(210)에 부착된 광 다이오드(211)의 중심간 거리(피치)보다 작다. 조형 재료(110)에 조사되는 빔들의 피치는 3차원 구조물 조형장치(100)의 XY 해상도를 결정하는 요소가 된다. 제1 실시예의 3차원 구조물 조형장치(100)는 돔 형상의 광원 모듈(210)과 프로젝션용 렌즈(300)로 인해 XY 해상도를 높일 수 있다.

제어 회로부(220)는 컴퓨터 및 광원 모듈(210)과 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 제어 회로부(220)는 복수의 광 다이오드(211)에 전기적으로 연결되며, 컴퓨터에 저장된 3차원 도면 정보에 기초하여 광 다이오드(211) 각각의 온/오프를 독립적으로 제어한다. XY 스테이지(230)는 광원 모듈(210)에 결합되어 광원 모듈(210)을 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시킨다. XY 스테이지(230)의 기계적 구성은 공지의 것과 동일하다.

다른 한편으로, XY 스테이지(230)는 광원 모듈(210)에 결합되지 않고 조형 재료를 지지하는 장치에 구비될 수도 있다. 즉 광원 모듈(210)은 고정되어 있고, 플레이트(130) 또는 분사장치(도시하지 않음)에 의해 분사된 조형 재료를 지지하는 지지판에 XY 스테이지(230)가 결합되어 광 경화성 재료가 이동할 수도 있다.

다음으로, 제1 실시예의 3차원 구조물 조형장치(100)를 이용한 첫 번째 조형 방법에 대해 설명한다.

도 4는 조형 재료의 한 층에 대한 조형 패턴(예를 들어 경화 패턴)의 예시를 나타낸 도면이다. 전술한 바와 같이 어레이형 광원장치(200)는 컴퓨터에 의해 그 작동이 제어되는데, 컴퓨터에는 제작하고자 하는 3차원 구조물의 3차원 도면 정보가 저장되어 있다.

컴퓨터는 3차원 도면을 슬라이싱 처리하여 조형 패턴(400)에 대응하는 2차원 단면을 생성하고, 다시 2차원 단면을 복수의 영역으로 분할하여 영역별 광원 모듈(210)의 동작 정보를 생성한다.

영역별 광원 모듈(210)의 동작 정보는 복수의 광 다이오드(211) 중 조형 패턴(400)에 속하는 광 다이오드(211)의 온(on) 정보와, 조형 패턴(400)에 속하지 않는 광 다이오드(211)의 오프(off) 정보를 포함한다. 제어 회로부(220)는 이러한 동작 정보에 기초하여 각 영역마다 복수의 광 다이오드(211) 각각의 온/오프를 독립적으로 제어한다.

구체적으로, 조형 재료(110)의 한 층에 대한 조형 패턴(400)은 도 4의 예시와 같을 수 있으며, 조형 재료(110)의 한 층은 제1 영역 내지 제9 영역(A10~A90)을 포함하는 아홉 개의 영역으로 분할될 수 있다. 분할되는 영역의 개수는 도 4의 예시로 한정되지 않으며, 다양하게 변할 수 있다.

도 5a는 제1 영역에 대한 광원 모듈의 동작 예시를 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 5a의 광원 모듈 동작에 따른 조형 재료의 조형 패턴(예를 들어 경화 패턴)을 나타낸 도면이다.

도 5a와 도 5b를 참고하면, 광원 모듈(210)은 조형 재료(110)의 제1 영역(A10) 상부에 위치하며, 제어 회로부(220)는 컴퓨터로부터 제1 영역(A10)의 동작 정보를 제공받아 복수의 광 다이오드(211) 중 제1 영역(A10)의 조형 패턴(400a)에 속하는 특정 광 다이오드(211)에 전류를 흘려 이를 발광시킨다. 도 5a에서 편의상 오프(off) 상태의 광 다이오드(211B)를 흑색으로 표시하고, 온(on) 상태의 광 다이오드(211W)를 백색으로 표시하였다.

따라서 광원 모듈(210)은 제1 영역(A10) 중 조형 패턴(400a)에 대응하는 특정 부위로 복수의 빔을 동시에 조사하며, 복수의 빔을 조사받은 영역은 동시에 경화된다. 즉 단일 빔을 주사(scan)하는 방식과 달리, 제1 실시예의 광원 모듈(210)은 복수의 빔을 목표하는 부위에 동시에 조사하여 목표 부위를 동시에 경화시키는 방식을 이용한다.

제1 영역(A10)에 대한 빔 조사 이후 광원 모듈(210)은 XY 스테이지(230)에 의해 X 방향으로 이동하여 제2 영역(A20) 상부에 위치한다.

도 6a는 제2 영역에 대한 광원 모듈의 동작 예시를 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a의 광원 모듈 동작에 따른 조형 재료의 조형 패턴(예를 들어 경화 패턴)을 나타낸 도면이다.

도 6a와 도 6b를 참고하면, 광원 모듈(210)은 조형 재료(110)의 제2 영역(A20) 상부에 위치하며, 제어 회로부(220)는 컴퓨터로부터 제2 영역(A20)의 동작 정보를 제공받아 복수의 광 다이오드(211) 중 제2 영역(A20)의 조형 패턴(400b)에 대응하는 특정 광 다이오드(211)에 전류를 흘려 이를 발광시킨다. 도 6a에서 편의상 오프(off) 상태의 광 다이오드(211B)를 흑색으로 표시하고, 온(on) 상태의 광 다이오드(211W)를 백색으로 표시하였다.

따라서 광원 모듈(210)은 제2 영역(A20) 중 조형 패턴(400b)에 대응하는 특정 부위로 복수의 빔을 동시에 조사하며, 복수의 빔을 조사받은 영역은 동시에 경화된다. 제2 영역(A20)에 대한 빔 조사 이후 광원 모듈(210)은 XY 스테이지(230)에 의해 제3 영역(A30) 상부로 이동하며, 제9 영역(A90)까지 전술한 과정을 반복하여 조형 재료(110)의 한 층에 대한 조형 작업을 완료한다.

이와 같이 제1 실시예의 어레이형 광원장치(200)는 단일 빔을 주사하는 종래 방식과 달리, 하나의 영역에 대해 복수의 빔을 목표하는 부위에 동시에 조사하여 목표 부위를 동시에 경화시키는 방식을 이용하므로, 조형 재료(110)의 조형 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다.

또한, 광원 모듈(210)은 조형 재료(110)의 한 층을 경화시키기 위해 분할된 영역의 개수만큼만 이동하면 되므로 XY 스테이지(230) 구동에 따른 시간 소요를 최소화할 수 있다. 결과적으로, 제1 실시예의 어레이형 광원장치(200)는 목표 부위의 동시 경화와, 광원 모듈(210)의 이동 횟수 단축을 통해 신속한 3차원 조형을 가능하게 한다.

다음으로, 제1 실시예의 3차원 구조물 조형장치(100)를 이용한 두 번째 조형 방법에 대해 설명한다.

두 번째 조형 방법에서 광원 모듈(210)은 한 영역 내에서 XY 스테이지(230)에 의해 미세 이동함으로써 빔들 사이의 빈 공간을 메우는 것을 특징으로 한다. 광원 모듈(210)이 미세 이동하는 것을 제외한 나머지 방법은 전술한 첫 번째 조형 방법과 동일하다.

구체적으로, 전술한 첫 번째 조형 방법에서 광원 모듈(210)은 제1 영역(A10)을 조사한 다음 바로 제2 영역(A20)으로 이동하였으나, 두 번째 조형 방법에서 광원 모듈(210)은 특정 영역에 복수의 빔을 조사할 때, XY 스테이지(230)에 의해 미세 이동하면서 복수의 빔을 여러 번 조사한다.

도 7a 내지 도 7h는 광원 모듈의 미세 이동에 따라 조형 재료 상에 조사되는 빔들을 순차적으로 나타낸 평면도로서, 광원 모듈 중 서로 이웃한 4개의 광 다이오드에서 방출된 빔들을 예시적으로 도시하였다.

도 1과 도 7a를 참고하면, 제1 단계에서 광원 모듈(210)은 특정 영역에서 복수의 광 다이오드(211)를 동시에 켜서 조형 재료(110) 위에 복수의 빔(제1 빔)(B10)을 동시에 조사한다. 조형 재료(110) 위에 조사된 복수의 제1 빔(B10)은 X축 방향과 Y축 방향으로 서로 떨어져 있다.

광원 모듈(210)에서 복수의 광 다이오드(211)는 발열 문제로 인해 서로간 거리를 두고 위치하며, 프로젝션용 렌즈(300)가 복수의 빔을 집속하여도 조형 재료(110) 위에 동시에 조사되는 빔들은 서로 떨어져 있다. 즉 복수의 제1 빔(B10) 사이에 빈 공간이 존재한다.

도 1과 도 7b를 참고하면, 제2 단계에서 광원 모듈(210)은 XY 스테이지(230)에 의해 X축 방향으로 미세 이동하며, 제1 단계에서 켜진 복수의 광 다이오드(211)를 다시 켜서 조형 재료(110) 위에 복수의 빔(제2 빔)(B20)을 동시에 조사한다. 이때 제2 빔(B20)은 제1 빔(B10)의 조사 부위와 일부 중첩된다.

도 7c와 도 7d를 참고하면, 제2 단계와 같은 방식으로 제3 단계에서 광원 모듈(210)은 복수의 빔(제3 빔)(B30)을 동시에 조사하고, 이후 제4 단계에서 복수의 빔(제4 빔)(B40)을 동시에 조사한다. 제3 빔(B30)은 제2 빔(B20)의 조사 부위와 일부 중첩되고, 제4 빔(B40)은 제3 빔(B30)의 조사 부위와 일부 중첩된다. 또한, 특정 광 다이오드(211)에서 방출된 제4 빔(B40)은 이웃한 광 다이오드(211)에서 방출된 제1 빔(B10)의 조사 부위와 일부 중첩된다.

도 7e를 참고하면, 제5 단계에서 광원 모듈(210)은 XY 스테이지(230)에 의해 제1 단계와 동일한 X축 좌표로 이동함과 동시에 Y축 방향으로 이동한다. 그리고 광원 모듈(210)은 제1 단계에서 켜진 복수의 광 다이오드(211)를 다시 켜서 조형 재료 위에 복수의 빔(제5 빔)(B50)을 동시에 조사한다. 제5 빔(B50)은 제1 빔(B10)의 조사 부위와 일부 중첩된다.

도 7f 내지 도 7h를 참고하면, 전술한 제2 단계와 동일한 방식으로 제6 단계에서 광원 모듈(210)은 복수의 빔(제6 빔)(B60)을 동시에 조사하고, 이후 제7 단계에서 복수의 빔(제7 빔)(B70)을 동시에 조사하며, 이후 제8 단계에서 복수의 빔(제8 빔)(B80)을 동시에 조사한다.

제6 빔(B60)은 제5 빔(B50)의 조사 부위와 일부 중첩되고, 제7 빔(B70)은 제6 빔(B60)의 조사 부위와 일부 중첩되며, 제8 빔(B80)은 제7 빔(B70)의 조사 부위와 일부 중첩된다. 또한, 특정 광 다이오드(211)에서 방출된 제8 빔(B80)은 이웃한 광 다이오드(211)에서 방출된 제5 빔(B50)의 조사 부위와 일부 중첩된다.

이와 같이 두 번째 조형 방법에서는 특정 영역을 조사할 때, 광원 모듈을 미세 이동하면서 복수의 빔을 여러 번 조사한다. 따라서 조형 재료 중 경화시키고자 하는 영역 전체에 실질적으로 빈 공간 없이 충실하게 빔을 조사할 수 있으므로, XY 해상도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

도 7a 내지 도 7h에서는 첫 번째 행에 대한 네 번의 X축 방향 이동과, 두 번째 행에 대한 네 번의 X축 방향 이동을 예로 하여 설명하였으나, 광원 모듈(210)의 이동 회수와 이동 방향은 도시한 예로 한정되지 않는다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치 중 어레이형 광원장치의 개략 평면도이고, 도 9는 도 8의 Ⅳ-Ⅳ선을 기준으로 절개한 어레이형 광원장치의 개략 단면도이다.

도 8과 도 9를 참고하면, 제2 실시예의 어레이형 광원장치(200A)에서 광원 모듈(210A)은 서로 중첩되는 적어도 두 개의 모듈을 포함한다. 도 8과 도 9에서는 다섯 개의 모듈(제1 내지 제5 모듈)(240, 250, 260, 270, 280)로 구성된 광원 모듈(210A)을 예로 들어 도시하였으나, 광원 모듈(210A)을 구성하는 모듈의 개수는 도시한 예로 한정되지 않는다.

구체적으로, 제1 모듈(240)은 제1 지지체(242)와, 제1 지지체(242)에 고정된 복수의 제1 광 다이오드(241)와, 복수의 제1 광 다이오드(241) 각각의 전방에 배치된 제1 집속 렌즈(243)를 포함한다.

제2 모듈(250)은 제2 지지체(252)와, 제2 지지체(252)에 고정된 복수의 제2 광 다이오드(251)와, 복수의 제2 광 다이오드(251) 각각의 전방에 배치된 제2 집속 렌즈(253)를 포함한다.

제3 모듈(260)은 제3 지지체(262)와, 제3 지지체(262)에 고정된 복수의 제3 광 다이오드(261)와, 복수의 제3 광 다이오드(261) 각각의 전방에 배치된 제3 집속 렌즈(263)를 포함한다.

제4 모듈(270)은 제4 지지체(272)와, 제4 지지체(272)에 고정된 복수의 제4 광 다이오드(271)와, 복수의 제4 광 다이오드(271) 각각의 전방에 배치된 제4 집속 렌즈(273)를 포함한다.

제5 모듈(280)은 제5 지지체(282)와, 제5 지지체(282)에 고정된 복수의 제5 광 다이오드(281)와, 복수의 제5 광 다이오드(281) 각각의 전방에 배치된 제5 집속 렌즈(283)를 포함한다.

전술한 제1 내지 제5 모듈(240, 250, 260, 270, 280) 중 안쪽에 위치하는 모듈은 그 바깥쪽에 위치하는 모듈에서 방출된 빔을 투과한다. 이를 위해 제1 내지 제4 지지체(242, 252, 262, 272) 각각에서 복수의 제1 광 다이오드(241) 사이, 복수의 제2 광 다이오드(251) 사이, 복수의 제3 광 다이오드(261) 사이, 및 복수의 제4 광 다이오드(271) 사이에 해당하는 부분은 투명 소재로 제작된다.

제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281) 각각은 다른 모듈에 장착된 광 다이오드와 중첩되지 않는다. 즉 제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281)는 다른 모듈에 장착된 광 다이오드와 X축 방향 및 Y축 방향 중 적어도 한 방향을 따라 서로 떨어져 위치한다.

예를 들어, 제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281)는 대각선 방향을 따라 나란히 배열될 수 있다. 그리고 대각선 방향으로 배열된 제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281)가 하나의 그룹을 이루며 광원 모듈(210A)의 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 반복 배열될 수 있다.

제1 내지 제5 모듈(240, 250, 260, 270, 280)은 일체로 고정되며, XY 스테이지(230)(도 1 참조)가 제5 모듈(280)의 외측에 결합될 수 있다. 제어 회로부(220)(도 1 참조)는 컴퓨터 및 제1 내지 제5 모듈(240, 250, 260, 270, 280)과 전기적으로 연결되고, 제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281) 각각의 온/오프를 독립적으로 제어한다.

구체적으로, 컴퓨터는 2차원 단면을 복수의 영역으로 분할하여 영역별 광원 모듈(210A)의 동작 정보를 생성한다. 영역별 광원 모듈(210A)의 동작 정보는 복수의 제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281) 중 조형 패턴(예를 들어 경화 패턴)에 대응하는 광 다이오드의 온(on) 정보를 포함한다. 제어 회로부(220)는 이러한 동작 정보에 기초하여 각 영역마다 복수의 제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281) 각각의 온/오프를 독립적으로 제어한다.

한편, 도 9에서는 평탄한 광원 모듈(210A)을 예로 들어 도시하였으나, 광원 모듈(210A)은 조형 재료를 향해 오목한 돔 형상으로 구성될 수 있다. 그리고 제2 실시예의 3차원 구조물 조형장치에서 어레이형 광원장치(200A)를 제외한 나머지 구성은 전술한 제1 실시예와 동일하다.

다음으로, 제2 실시예의 3차원 구조물 조형장치를 이용한 세 번째 조형 방법에 대해 설명한다.

세 번째 조형 방법은 전술한 첫 번째 조형 방법을 기본으로 하면서 제1 내지 제5 모듈(240, 250, 260, 270, 280)을 이용하여 조형 재료의 표면에 복수의 빔을 한 줄로 동시에 조사하는 것을 특징으로 한다.

도 10a와 도 10b는 세 번째 조형 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 8 내지 도 10b를 참고하면, 제1 단계에서 제1 내지 제5 모듈(240, 250, 260, 270, 280)은 동시에 작동하여 복수의 빔(B10, B20, B30, B40, B50)을 동시에 조사한다. 이와 동시에 변환 렌즈(500)가 복수의 빔(B10, B20, B30, B40, B50)을 X축 방향으로 정렬시킨다. 그러면 조형 재료(110)의 표면에서 복수의 빔(B10, B20, B30, B40, B50)이 한 줄로 정렬되므로 X 해상도가 5배 높아진다.

한 줄의 조형 작업이 완료되면, 제2 단계에서 광원 모듈(210A)은 XY 스테이지에 의해 Y축 방향으로 이동하고, 제1 단계를 반복하여 그 다음 줄의 조형 작업을 완료한다. 도 10b에서 점선은 광원 모듈(210A)이 Y축 방향으로 이동한 후 조형 재료(110)에 조사된 빔을 나타내며, 편의상 각 줄마다 하나의 빔을 나타내었다.

이때 제1 내지 제5 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281) 각각은 제어 회로부(220)의 동작 정보에 기초하여 온/오프가 독립적으로 제어된다. 즉 조형 재료(110)의 표면 중 경화되어야 할 위치에 상응하는 광 다이오드가 선택적으로 켜진다.

다음으로, 제2 실시예의 3차원 구조물 조형장치를 이용한 네 번째 조형 방법에 대해 설명한다.

네 번째 조형 방법은 전술한 첫 번째 조형 방법을 기본으로 하면서 제1 내지 제5 모듈(240, 250, 260, 270, 280)이 순차적으로 작동하여 조형 재료(110)의 표면에 시간 차를 두고 복수의 빔을 한 줄로 조사하는 것을 특징으로 한다.

도 11a 내지 도 11e는 네 번째 조형 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 11a를 참고하면, 제1 단계에서 제1 모듈(240)이 작동하여 조형 재료(110)의 표면에 복수의 빔(제1 빔)(B10)을 조사한다.

도 11b를 참고하면, 제2 단계에서 광원 모듈(210A)은 XY 스테이지(230)에 의해 Y축 방향으로 이동하여 제2 광 다이오드(251)가 제1 단계의 제1 광 다이오드(241)와 같은 X 좌표에 위치하도록 한다. 그리고 제2 모듈(250)이 작동하여 조형 재료(110)의 표면에 복수의 빔(제2 빔)(B20)을 조사한다.

도 11c를 참고하면, 제3 단계에서 광원 모듈(210A)은 XY 스테이지(230)에 의해 Y축 방향으로 이동하여 제3 광 다이오드(261)가 제1 단계의 제1 광 다이오드(241)와 같은 X 좌표에 위치하도록 한다. 그리고 제3 모듈(260)이 작동하여 조형 재료(110)의 표면에 복수의 빔(제3 빔)(B30)을 조사한다.

도 11d와 도 11e를 참고하면, 전술한 과정을 제4 모듈(270)과 제5 모듈(280)까지 반복하여 조형 재료(110)의 표면에 시간 차를 두고 복수의 빔(제1 내지 제5 빔)(B10, B20, B30, B40, B50)을 한 줄로 조사한다. 도 11d에서 B40은 제4 모듈(270)에서 방출된 제4 빔을 나타내고, 도 11e에서 B50은 제5 모듈(280)에서 방출된 제5 빔을 나타낸다.

한 줄의 조형 작업이 완료되면, 광원 모듈(210A)은 XY 스테이지(230)에 의해 Y축 방향으로 이동하며, 전술한 단계들을 반복하여 그 다음 줄의 조형 작업을 진행한다.

전술한 제2 실시예의 어레이형 광원장치(200A)는 다중 구조의 광원 모듈(210A)을 적용함에 따라, 광원 모듈(210A)에 장착 가능한 광 다이오드(241, 251, 261, 271, 281)의 개수를 최대로 늘릴 수 있다. 그 결과, 제2 실시예의 어레이형 광원장치(200A)는 조형 재료(110)에 조사되는 빔의 피치를 더욱 작게 하여 3차원 구조물 조형장치의 XY 해상도를 더욱 높일 수 있으며, 조형 재료에 조사되는 빔의 세기를 높여 조형 효율을 높일 수 있다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 구조물 조형장치 중 어레이형 광원장치의 개략 단면도이다.

도 12를 참고하면, 제3 실시예의 어레이형 광원장치(200B)에서 복수의 광 다이오드(211)는 지지체(212)에 고정되지 않고 별도의 광원 지지체(214)에 고정되며, 복수의 광 다이오드(211)와 지지체(212) 사이에 복수의 광 섬유(215)가 배치된다. 광 섬유(215)의 일단은 광 다이오드(211)에 연결되고, 타단은 지지체(212)에 연결되어 광 다이오드(211)의 빔을 지지체(212)로 전달한다.

지지체(212)에서 광 섬유(215)의 타단은 집속 렌즈(213)를 향해 개방되어 빔을 방출하며, 광 섬유(215)의 타단 전방에 배치된 집속 렌즈(213)가 광 섬유(215)의 확산 광을 평행 광으로 변환시킨다. 제어 회로부(220)(도 1 참조)는 광원 지지체(214)에 고정된 복수의 광 다이오드(211)와 전기적으로 연결되어 복수의 광 다이오드(211) 각각의 온/오프를 독립적으로 제어한다.

전술한 제1 및 제2 실시예에서 발광 소자는 지지체(212)에 실장된 광 다이오드(211)로 구성되고, 제3 실시예에서 발광 소자는 광 섬유(215)와 광 다이오드(211)로 구성된다. 제3 실시예의 어레이형 광원장치(200B)에서 광원 모듈(210B)을 제외한 나머지 구성은 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 동일하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100: 3차원 구조물 조형장치 110: 조형 재료
120: 용기 130: 플레이트
140: Z축 스테이지
200, 200A, 200B: 어레이형 광원장치
210, 210A, 210B: 광원 모듈 211: 광 다이오드
212: 지지체 213: 집속 렌즈
220: 제어 회로부 230: XY 스테이지
240: 제1 모듈 250: 제2 모듈
260: 제3 모듈 270: 제4 모듈
280: 제5 모듈

Claims (18)

1. 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하는 어레이형 광원장치를 포함하며,
   상기 어레이형 광원장치는,
   지지체에 고정된 복수의 발광 소자와, 상기 복수의 발광 소자 각각의 전방에 배치된 복수의 집속 렌즈를 포함하고, 상기 조형 재료를 향해 오목한 돔 형태로 구성되는 광원 모듈; 및
   상기 복수의 발광 소자와 전기적으로 연결되어 상기 복수의 발광 소자 각각의 온/오프를 독립적으로 제어하는 제어 회로부
   를 포함하며,
   상기 광원 모듈에서 방출되어 상기 조형 재료에 조사되는 복수의 빔의 중심간 거리는 상기 복수의 발광 소자의 중심간 거리보다 작은 3차원 구조물 조형장치.
2. 조형 재료를 경화, 용융, 또는 소결하는 어레이형 광원장치를 포함하며,
   상기 어레이형 광원장치는,
   지지체에 고정된 복수의 발광 소자와, 상기 복수의 발광 소자 각각의 전방에 배치된 복수의 집속 렌즈를 각각 포함하는 복수의 모듈이 상호 적층된 광원 모듈; 및
   상기 복수의 발광 소자와 전기적으로 연결되어 상기 복수의 발광 소자 각각의 온/오프를 독립적으로 제어하는 제어 회로부
   를 포함하며,
   상기 복수의 모듈 중 어느 하나의 모듈에 장착된 복수의 발광 소자는 다른 모듈에 장착된 복수의 발광 소자와 비중첩되는 3차원 구조물 조형장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 조형 재료와 상기 어레이형 광원장치 사이에 위치하며, 상기 어레이형 광원장치에서 방출된 복수의 빔을 집속하는 프로젝션용 렌즈
   를 더 포함하는 3차원 구조물 조형장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 어레이형 광원장치는,
   상기 광원 모듈과 결합되어 상기 광원 모듈을 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키는 XY 스테이지를 더 포함하는 3차원 구조물 조형장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 지지체는 인쇄회로기판이고,
   상기 복수의 발광 소자는 상기 지지체에 매트릭스 방식으로 실장된 복수의 광 다이오드로 구성되는 3차원 구조물 조형장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 발광 소자 각각은 광 섬유와, 상기 광 섬유의 일단에 결합된 광 다이오드를 포함하며,
   상기 광 섬유의 타단은 상기 지지체에 고정되는 3차원 구조물 조형장치.
7. 삭제
8. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 모듈 중 안쪽에 위치하는 모듈은 그 바깥쪽에 위치하는 모듈에서 방출된 빔을 투과시키는 3차원 구조물 조형장치.
9. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 모듈은 적어도 제1 모듈과 제2 모듈을 포함하며,
   상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈에 각각 실장된 제1 발광 소자와 제2 발광 소자는 대각선 방향을 따라 나란히 배열되고,
   적어도 상기 제1 및 제2 발광 소자가 하나의 그룹을 이루며 상기 광원 모듈의 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 반복 배열되는 3차원 구조물 조형장치.
10. 제1항의 3차원 구조물 조형장치를 이용한 3차원 구조물의 조형방법으로서,
    3차원 도면 정보로부터 얻은 2차원 단면을 적어도 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 복수의 영역으로 분할하고, 영역별 광원 모듈의 동작 정보를 생성하는 단계;
    상기 광원 모듈을 조형 재료의 제1 영역 상부에 배치하는 단계;
    상기 제1 영역의 동작 정보에 따라 상기 광원 모듈에 구비된 복수의 발광 소자 중 조형 부위에 해당하는 복수의 발광 소자를 턴 온시켜 상기 제1 영역의 조형 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하는 단계;
    상기 광원 모듈을 상기 조형 재료의 제2 영역 상부로 이동하는 단계;
    상기 제2 영역의 동작 정보에 따라 상기 복수의 발광 소자 중 조형 부위에 해당하는 복수의 발광 소자를 턴 온시켜 상기 제2 영역의 조형 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하는 단계
    를 포함하는 3차원 구조물 조형방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 각각에서, 상기 광원 모듈은 상기 조형 재료에 복수의 제1 빔을 동시에 조사하고, X축 방향과 Y축 방향 중 어느 한 방향으로 미세 이동 후 복수의 제2 빔을 동시에 조사하며,
    상기 복수의 제2 빔은 상기 복수의 제1 빔 조사 부위와 일부 중첩되는 3차원 구조물 조형방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 광원 모듈은 X축 방향과 Y축 방향 미세 이동을 반복하여 상기 조형 재료에 복수의 빔을 연속으로 중첩시키며 조사하는 3차원 구조물 조형방법.
13. 제2항의 3차원 구조물 조형장치를 이용한 3차원 구조물의 조형방법으로서,
    3차원 도면 정보로부터 얻은 2차원 단면을 적어도 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 복수의 영역으로 분할하고, 영역별 광원 모듈의 동작 정보를 생성하는 단계;
    상기 광원 모듈을 조형 재료의 제1 영역 상부에 배치하는 단계;
    상기 제1 영역의 동작 정보에 따라 상기 광원 모듈에 구비된 복수의 발광 소자 중 조형 부위에 해당하는 복수의 발광 소자를 턴 온시켜 상기 제1 영역의 조형 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하는 단계;
    상기 광원 모듈을 상기 조형 재료의 제2 영역 상부로 이동하는 단계; 및
    상기 제2 영역의 동작 정보에 따라 상기 복수의 발광 소자 중 조형 부위에 해당하는 복수의 발광 소자를 턴 온시켜 상기 제2 영역의 조형 부위에 복수의 빔을 동시에 조사하는 단계
    를 포함하는 3차원 구조물 조형방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 모듈은 적어도 제1 모듈과 제2 모듈을 포함하고,
    상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈에 각각 실장된 제1 발광 소자와 제2 발광 소자는 대각선 방향을 따라 나란히 배열되며,
    적어도 상기 제1 및 제2 발광 소자가 하나의 그룹을 이루며 상기 광원 모듈의 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 반복 배열되는 3차원 구조물 조형방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 각각에서, 상기 제1 모듈과 상기 제2 모듈은 동시에 작동하여 상기 조형 재료에 복수의 빔을 동시에 조사하고, 변환 렌즈가 상기 제1 및 제2 모듈에서 방출된 복수의 빔을 X축 방향으로 정렬시켜 한 줄의 조형 작업을 수행하는 제1 단계를 포함하는 3차원 구조물 조형 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 한 줄의 조형 작업이 완료되면, 상기 광원 모듈은 Y축 방향으로 이동하고, 상기 제1 단계를 반복하여 그 다음 줄의 조형 작업을 진행하는 3차원 구조물 조형 방법.
17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 각각에서, 상기 제1 모듈이 작동하여 상기 조형 재료에 복수의 제1 빔을 동시에 조사하는 제1 단계와, 상기 광원 모듈이 Y축 방향으로 이동하고, 상기 제2 모듈이 작동하여 상기 조형 재료에 복수의 제2 빔을 동시에 조사하는 제2 단계를 포함하며,
    상기 복수의 제1 빔과 상기 복수의 제2 빔은 같은 X 좌표에 위치하는 3차원 구조물 조형방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 단계와 상기 제2 단계를 거쳐 한 줄의 조형 작업이 완료되면, 상기 광원 모듈은 Y축 방향으로 이동하고, 상기 제1 단계와 상기 제2 단계를 반복하여 그 다음 줄의 조형 작업을 진행하는 3차원 구조물 조형방법.

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