KR101839084B1

KR101839084B1 - 레진 수용 장치 및 3차원 프린터

Info

Publication number: KR101839084B1
Application number: KR1020150118755A
Authority: KR
Inventors: 반채헌
Original assignee: 주식회사 엠티엠유니온
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2018-03-15
Also published as: KR20170023514A

Abstract

본 발명은 3차원 프린터용 레진 수용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부에서 하부로 빛이 관통하고 양쪽으로 가이드날개가 마련되는 본체와, 상부에서 하부로 빛이 관통하고 상기 본체의 상단에 설치되는 필름과, 상기 필름을 상기 본체에 고정하는 고정부와, 상단에서 하단으로 관통되어 레진이 수용되는 수용공간이 형성되고 상기 필름에 밀착되며 상기 본체와 결합하는 밀착부 및 상기 고정부와 상기 밀착부를 상기 본체에 고정하는 고정수단을 포함하되, 상기 본체, 필름, 고정부, 밀착부가 결합하면, 상기 필름이 상기 수용공간의 바닥이 되고, 상기 필름이 손상되면 상기 필름을 교체할 수 있는 레진 수용 장치에 의해 달성된다. 또한, 레진 수용 장치가 장착된 3차원 프린터에 의해 달성된다. 이에 따라, 용액상태의 레진을 수용하는 수용공간의 바닥에 충분한 탄성을 부여할 수 있으면서 빛의 굴절을 최소화할 수 있고, 크랙이 발생하지 않으며, 바닥이 손상되면 이를 손쉽게 교체할 수 있다.

Description

레진 수용 장치 및 3차원 프린터{Resin reservoir and A 3D printer}

본 발명은 3차원 프린터용 레진 수용 장치 및 이를 적용한 3차원 프린터에 관한 것이다.

일반적으로 3차원의 입체 형상을 가진 성형품을 제작하기 위해서는 도면에 의존하여 수작업에 의해 이루어지는 목업(Mock up) 제작방식과 CNC 공작기계에 의한 수치제어식 자동 제작방식 등이 있다. 그러나 목업(Mock up) 제작방식은 수작업에 의하므로 정교한 형상가공이 어렵고 많은 시간이 소요되며, CNC 공작기계 의한 제작방식은 정교한 수치제어가 가능하지만 공구간섭에 의하여 가공할 수 있는 형상에 제약이 있다.

이에 최근에는 제품의 디자이너 또는 설계자가 3차원 설계 프로그램을 통해 설계된 3D 모델링 데이터를 이용하여 3차원 입체 형상의 성형품을 제작하는 3D 프린터가 등장하였다.

3D 프린터는 광경화수지에 레이져 광을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(StereoLithography Apparatus)방식과, SLA방식에서 광경화수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속분말을 사용하며, 레이저 광선을 주사하여 고결시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Slective Laser Sintering)방식과, FDM(Fused Deposition Modeling)방식과, 광경화수지가 저장된 저장조의 하부로 광을 조사하여 부분적으로 경화되는 원리를 이용한 DLP(Digital Light Processing)방식이 있다.

여기서, DLP방식은 조형스테이지의 저면이 저장조의 바닥에 근접하게 이동하거나 밀착되게 이동한 상태에서 저장조의 하부로 광을 조사하기 때문에 저장조의 바닥에 균열이 가는 문제가 발생한다. 또한, 조형스테이지의 저면에 조형물이 형성되지 않고 저장조의 바닥에 조형물이 들러붙어 형성되는 문제가 발생한다.

특히 저장조의 바닥에 조형물이 굳어서 형성되는 경우에는 저장조를 세척하기 곤란한 문제가 있다.

예를 들면, 저장조의 바닥에 굳어진 조형물을 긁어서 제거하면 바닥면이 긁혀서 하부에서 조사되는 광이 굴절하는 문제가 발생한다. 즉, 바닥이 손상된 저장조는 더이상 사용할 수 없기 때문에 저장조 전체를 교체해야 하는 문제가 발생한다.

따라서, 저장조를 세척하기 위해서 매우 까다로우며, 손상되면 전체를 교체해야 하므로 유지비용이 상승하는 문제가 발생한다.

게다가, 다수의 저장조를 보유해야 하는 별도의 공간도 필요하다.

대한민국 등록특허 제10-1533374호(2015.06.26)

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용액상태의 레진을 수용하는 수용공간의 바닥에 충분한 탄성을 부여할 수 있으면서 빛의 굴절을 최소화할 수 있고, 크랙이 발생하지 않으며, 바닥이 손상되면 이를 손쉽게 교체할 수 있는 레진 수용 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기한 레진 수용 장치가 적용된 3차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

상부에서 하부로 빛이 관통하고 양쪽으로 가이드날개가 마련되는 본체와, 상부에서 하부로 빛이 관통하고 상기 본체의 상단에 설치되는 필름과, 상기 필름을 상기 본체에 고정하는 고정부와, 상단에서 하단으로 관통되어 액상의 레진이 수용되는 수용공간이 형성되고 상기 필름에 밀착되며 상기 본체와 결합하는 밀착부 및 상기 고정부와 상기 밀착부를 상기 본체에 고정하는 고정수단을 포함하되, 상기 본체, 필름, 고정부, 밀착부가 결합하면, 상기 필름이 상기 수용공간의 바닥이 되고, 상기 필름이 손상되면 상기 필름을 교체할 수 있는 레진 수용 장치에 의해 달성된다.

또, 상기 필름은,

탄성 재질로 형성될 수 있다.

또, 상기 필름은,

빛의 굴절을 최소화하도록 두께가 0.05mm 내지 2mm로 형성될 수 있다.

또, 상기 본체는 한 부분에 당김홈이 형성되고, 상기 밀착부는 한 부분에 상기 당김홈에 대응하는 당김돌기가 형성되되, 상기 본체에 상기 필름이 장착된 상태에서 상기 당김돌기가 상기 당김홈에 삽입되면, 상기 필름의 일부가 당겨져서 상기 필름이 평평하게 형성될 수 있다.

또, 상기 가이드날개는,

투명한 아크릴 또는 유리로 형성될 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

상기의 레진 수용 장치와, 상기 레진 수용 장치의 가이드 날개가 삽입되는 안내부와, 상기 레진 수용 장치의 상부에서 승강하는 조형스테이지 및 상기 레진 수용 장치의 하부에 배치되는 감광부를 포함하되, 상기 레진 수용 장치에 액상의 레진이 수용된 상태에서 상기 조형스테이지의 저면이 상기 레진에 잠기고, 상기 감광부에서 상기 조형스테이지로 빛을 방출하면 상기 레진이 굳어서 상기 조형스테이지의 저면에 형성되는 3차원 프린터에 의해서도 달성된다.

본 발명에 따르면,

얇은 필름을 이용하고 필름을 팽팽하게 잡아당겨서 평평하게 형성함으로써, 빛의 굴절을 최소화할 수 있다.

또한, 수조의 바닥에 해당하는 필름이 손상되면 손쉽게 교체할 수 있다. 이에 따라, 세척이 용이하고 유지비용을 절감할 수 있으며 다수의 필름만 보관하면 되므로 보관 및 이동이 용이하다.

또한, 탄성재질의 필름을 이용하므로 조형물이 필름에 들러붙는 것을 방지할 수 있고, 필름이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 필름을 끼워서 장착하기 때문에 필름을 신속하게 장착시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레진 수용 장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레진 수용 장치의 분해 정단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레진 수용 장치의 결합 정단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레진 수용 장치에서 패킹이 적용된 상태를 부분 확대한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레진 수용 장치에서 가이드날개를 생략하고 유리패널이 적용된 상태를 나타낸 정단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 레진(R) 수용 장치(1)는, 본체(11), 필름(F), 고정부(12), 밀착부(13) 및 고정수단(14)을 포함한다. 여기에, 패킹(P)을 더 포함한다.

본체(11)는, 대략 중앙이 관통된 사각의 테두리 모양으로 형성되고, 양측에 가이드날개(111)가 형성된다.

이에 따라, 본체(11)는 후술할 안내부(24)에 끼워져 장착된다.

또한, 본체(11)는 우측 상면에 대략 전후로 기다란 당김홈(112)이 형성된다. 이때, 당김홈(112)은 본체(11)의 좌측 상면에 더 형성될 수 있고, 정면의 형상이 반원형, 역삼각형, 사각형, 사다리꼴 등의 모양으로 형성될 수 있다. 이에 따른 설명은 후술한다.

여기서, 본체(11)의 양쪽에는 후술할 고정부(12)가 끼워지는 고정볼트(141a)가 하단에서 상단으로 인서트되어 돌출되고, 본체(11)의 전후방에는 밀착부(13)가 끼워지는 고정볼트(142a)가 하단에서 상단으로 인서트되어 돌출된다.

필름(F)은, 대략 얇은 사각패널 형태로, 투명하면서 탄성 재질로 형성되고, 필름(F)의 양쪽에 고정볼트(141a)에 대응하는 구멍(H)이 형성되며, 고정볼트(141a)에 끼워진다.

이에 따라, 필름(F)을 본체(11)에 결합할 때 필름(F)이 고정볼트(141a)에 끼워지기 때문에 필름(F)이 틀어지는 것을 방지할 수 있고, 필름(F)을 손쉽게 장착시킬 수 있다.

여기서, 필름(F)은 투명한 대략 비닐 형태로 형성될 수 있고, 레진(R)이 굳어서 들러붙지 않도록 마찰계수가 낮은 재질로 형성될 수 있다.

이에 따라, 외력에 의해서 변형은 되지만, 당겨진 상태에서는 외력에 의해 변형된 모양이 복원되는 탄성을 가지며, 레진(R)이 굳더라도 필름(F)으로부터 용이하게 떨어진다.

상술한 필름(F)의 재질은 주지 또는 공지된 제품을 이용하는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

고정부(12)는, 대략 기다란 바(bar) 형태로, 2개가 마련되고, 본체(11)에 설치된 고정부(12)용 고정볼트(141a)에 대응하는 구멍(H)이 형성되며, 본체(11)에 설치된 고정볼트(141a)에 각각 끼워진다.

즉, 고정부(12)는 필름(F)이 고정볼트(141a)에 끼워진 상태에서 고정부(12)를 고정볼트(141a)에 끼운 후 고정너트(141b)를 고정볼트(141a)에 결합한다.

이에 따라, 고정부(12)가 필름(F)을 누르고 있어서 필름(F)이 본체(11)에 견고하게 고정된다.

여기서, 고정부(12)는 2개의 바 형태로 마련되었지만, 손쉽게 장착할 수 있도록 4각의 테두리 형태의 고정부(12)(미도시)로 형성될 수도 있다. 이때, 고정부(12)가 테두리로 형성될 경우에는 테두리 전후방의 내측 길이가 밀착부(13) 전후방의 외측 길이보다 크게 형성된다.

밀착부(13)는, 대략 사각의 테두리 형태로, 밀착부(13)의 상면 일 영역이 상부로 연장 돌출되어 중앙에 액상의 레진(R)이 수용되는 수용공간(131)이 형성되고, 밀착부(13)의 전후방에는 고정볼트(142a)에 대응하는 구멍(H)이 형성된다.

또한, 밀착부(13)는 고정부(12)의 사이에 끼워져 배치되도록 밀착부(13)의 외측 폭이 고정부(12) 사이의 거리보다 작게 형성된다.

이에 따라, 본체(11)에 필름(F) 및 고정부(12)가 결합된 상태에서 밀착부(13)를 고정볼트(142a)에 끼운 후 고정너트(142b)를 고정볼트(142a)에 결합하면 밀착부(13)와 필름(F) 사이가 밀폐되고, 필름(F)이 수용공간(131)의 바닥 역할을 함으로써, 레진(R)을 수용할 수 있는 수조가 형성된다.

또한, 밀착부(13)는 저면에 본체(11)의 당김홈(112)에 대응하는 당김돌기(132)가 형성된다.

이에 따라, 본체(11)에 필름(F) 및 고정부(12)가 결합된 상태에서 밀착부(13)를 고정볼트(142a)에 끼운 후 고정너트(142b)를 고정볼트(142a)에 결합하면, 당김돌기(132)가 필름(F)의 일면 눌러서 필름(F)의 일부를 당김홈(112)에 삽입시킴으로써, 필름(F)이 당겨져서 더욱 팽팽해지고 이로 인하여 필름(F)이 더욱 평평해진다.

따라서, 필름(F)이 더욱 평평해지기 때문에 필름(F)의 하부에서 조사되는 빛이 굴절되는 것을 방지할 수 있다.

고정수단(14)은, 고정부(12) 및 밀착부(13)를 본체(11)에 고정 및 해제하는 것으로, 고정볼트(141a, 142a) 및 고정너트(141b, 142b)를 포함한다.

여기서, 고정수단(14)은 이미 상술하였는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 고정수단(14)은, 볼트 및 너트 방식을 이용하였지만, 주지 또는 공지된 방식 예를 들면 후크(미도시), 볼플런저(미도시) 등의 방식이 이용될 수도 있다.

패킹(P)은, 밀착부(13)의 저면에 설치되는 것으로, 당김돌기(132)의 바깥쪽에 배치되어 설치된다.

이에 따라, 패킹(P)이 필름(F)의 상면에 밀착됨으로써, 밀착부(13)와 필름(F) 사이는 더욱 견고하게 밀폐되어 밀착부(13)와 필름(F) 사이로 레진(R)이 누출되는 것을 더욱 방지할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레진(R) 수용 장치(1')는, 가이드날개(111)를 생략하고, 가이드날개(111) 역할을 하는 직사각의 유리패널(15)이 본체(11)의 저면에 설치될 수도 있다.

이에 따라, 본체(11)가 유리패널(15)에 밀착되어 고정됨으로써 본체(11)가 틀어지는 것을 더욱 방지할 수 있고, 밀착부(13)와 필름(F) 사이를 더욱 견고하게 밀폐시킬 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터(2)는, 함체(21), 안내부(24), 레진(R) 수용 장치(1), 조형스테이지(22) 및 감광부(23)를 포함한다.

함체(21)는, 대략 직육면체의 박스 형태로 안내부(24), 레진(R) 수용 장치(1), 조형스테이지(22) 및 감광부(23)를 수용한다.

이때, 함체(21)는 내부가 보이도록 전면에 투명한 창(미도시) 또는 도어(미도시)가 마련될 수 있다.

안내부(24)는, 한 쌍이 마련되되 레진(R) 수용 장치(1)의 가이드날개(111)에 대응하며, 함체(21)의 내부에 설치된다.

이에 따라, 가이드날개(111)가 안내부(24)에 슬라이드 방식으로 끼워짐으로써, 레진(R) 수용 장치(1)를 손쉽게 탈착시킬 수 있다.

레진(R) 수용 장치(1)는, 상술한 레진(R) 수용 장치(1)에 대응하는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

조형스테이지(22)는, 저면에 조형물이 형성되는 것으로, 함체(21)의 내부에 장착되어 승강 및 하강한다.

이에 따라, 레진(R) 수용 장치(1)에 레진(R)이 담긴 상태에서 조형스테이지(22)의 저면이 레진(R)에 잠기거나 레진(R)으로부터 이탈하면서 조형스테이지(22)의 저면에 조형물이 형성된다. 이에 따른 설명은 후술한다.

감광부(23)는, 레진(R) 수용 장치(1)로 빛을 조사하여 레진(R)을 굳히는 것으로, 함체(21)의 내부에 장착되되, 레진(R) 수용 장치(1)의 아래에 배치된다.

여기서, 함체(21), 안내부(24), 조형스테이지(22) 및 감광부(23)는 주지 또는 공지된 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터(2)의 작동상태를 설명하기로 한다.

레진(R) 수용 장치(1)에 액상의 레진(R)을 담아서 안내부(24)에 장착한다.

레진(R) 수용 장치(1)가 안내부(24)에 장착되면, 조형스테이지(22)가 하강하면서 조형스테이지(22)의 저면이 레진(R)에 잠긴다.

이후, 조형스테이지(22)의 저면이 필름(F)에 밀착되고, 감광부(23)에서 필름(F)으로 빛을 조사한다.

조사된 빛은 조형스테이지(22)와 필름(F)사이에 있는 레진(R)을 굳힌다.

굳은 레진(R)은 조형스테이지(22)의 저면에 들러붙어 조형물의 일부가 형성된다.

조형스테이지(22)의 저면에 조형물이 차곡차곡 굳어가면서 조형물의 두께가 두꺼워지고 조형스테이지(22)는 이에 대응하면서 상부로 조금씩 이동하면서 승강 및 하강을 반복한다.

따라서, 본 발명은 필름의 재질이 마찰계수가 낮고 탄성을 가지므로 조형스테이지가 필름에 밀착되더라도 필름이 깨지거나 조형물이 필름에 들러붙는 것을 방지할 수 있다.

또한, 얇은 바닥을 형성할 수 있어서 빛이 굴절되는 것을 방지할 수 있으며, 필름이 손상되면 이를 손쉽게 교체할 수 있다.

이에 따라, 유지비용을 절감할 수 있고, 보관 및 이동이 용이하다.

상술한 본 발명을 설명하는데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.

1, 1'; 레진 수용 장치
11; 본체
111; 가이드날개
112; 당김홈
12; 고정부
13; 밀착부
131; 수용공간
132; 당김돌기
14; 고정수단
141a, 142a; 고정볼트
141b, 142b; 고정너트
15; 유리패널
F; 필름
H; 구멍
P; 패킹
R; 레진
2; 3차원 프린터
21; 함체
22; 조형스테이지
23; 감광부
24; 안내부

Claims

상부에서 하부로 빛이 관통하고 양쪽으로 가이드날개가 마련되되, 한 부분에 당김홈이 형성되는 본체;
상부에서 하부로 빛이 관통하고 상기 본체의 상단에 설치되되, 빛의 굴절을 최소화하도록 두께가 0.15mm 내지 2mm로 형성되는 필름;
상기 필름을 상기 본체에 고정하는 고정부;
상단에서 하단으로 관통되어 액상의 레진이 수용되는 수용공간이 형성되고 상기 필름에 밀착되며 상기 본체와 결합하되, 한 부분에 상기 당김홈에 대응하는 당김돌기가 형성되는 밀착부;
상기 고정부와 상기 밀착부를 상기 본체에 고정하는 고정수단; 및
상기 필름의 상면에 밀착됨으로써 상기 밀착부와 상기 필름 사이가 견고하게 밀폐되어 상기 밀착부와 상기 필름 사이로 상기 레진이 누출되는 것을 방지할 수 있도록 상기 당김돌기의 바깥쪽에 배치되는 패킹;을 포함하되,
상기 밀착부는,
상기 본체에 상기 필름이 장착된 상태에서 상기 당김돌기가 상기 당김홈에 삽입되면, 상기 필름의 일부가 당겨져서 상기 필름이 평평하게 형성되고,
상기 본체, 필름, 고정부 및 밀착부에는 고정수단이 끼워져 결합될 수 있는 구멍이 각각 형성되어 있으며, 상기 필름은 상기 수용공간의 바닥이 되는 것을 특징으로 하는
레진 수용 장치.
제1항에 있어서,
상기 필름은,
탄성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는
레진 수용 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 가이드날개는,
투명한 아크릴 또는 유리로 형성되는 것을 특징으로 하는
레진 수용 장치.
상기 제1항, 제2항 또는 제5항에 따른 레진 수용 장치;
상기 레진 수용 장치의 가이드 날개가 삽입되는 안내부;
상기 레진 수용 장치의 상부에서 승강하는 조형스테이지; 및
상기 레진 수용 장치의 하부에 배치되는 감광부;를 포함하되,
상기 레진 수용 장치에 액상의 레진이 수용된 상태에서 상기 조형스테이지의 저면이 상기 레진에 잠기고, 상기 감광부에서 상기 조형스테이지로 빛을 방출하면 상기 레진이 굳어서 상기 조형스테이지의 저면에 형성되는
3차원 프린터.