KR101887300B1 - 3차원 프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 프린터에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 액체 재료가 저장된 복수의 수조, 상기 복수의 수조의 하부에 배치되어, 빛을 조사하는 광조사부 및 상기 수조의 저면에 배치되어 상기 광조사부로부터 조사된 빛 중 상기 수조에서 조형될 성형품의 축방향 단면이미지에 대응되는 빛을 통과시키는 스위칭부 및 상하방향으로 승강가능하게 구비되며, 하부에 성형품이 조형되는 조형스테이지를 포함할 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 일실시예는 여러 개의 수조를 포함하여 다색 다재료의 성형품을 제작할 수 있다.

Description

3차원 프린터{3D PRINTER}
본 발명은 3차원 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다색 다재료 적층이 가능한 3차원 프린터에 관한 것이다.
3차원 프린터란, 컴퓨터 프로그램으로 만든 3차원 도면을 바탕으로 실물의 입체 모양, 즉, 조형물을 그대로 찍어내는 장치를 의미하는 것으로써, 사용되는 원료의 종류에 따라 고체 필라멘트를 원료로 사용하는 FDM(Fused Deposiotion Modeling)방식, 액체의 원료를 사용하는 DLP(Digital Light Processing)방식, 파우더 형태의 원료를 사용하는 SLS(Selective Laser Sintering)방식 등으로 분류된다.
상술한 DLP방식의 3차원 프린터의 경우, 미세형상을 구현하는데 용이하여 근래에 널리 사용되고 있다. DLP방식의 3차원 프린터에는 자외선에 의해 경화되는 물질인 UV(Ultraviolet Ray) 경화수지가 원료로 이용되고 있으며, 일반적으로 UV경화수지를 담은 수지저장부, 수지저장부에 자외선을 조사하는 광조사부 및 광조사부에서 경화된 수지가 적층되는 기판부를 포함하며, 대표적인 예로 한국특허등록번호 제10-1647799호에서 DLP방식의 3차원 프린터를 도시하고 있다.
하지만, 상술한 DLP방식의 3차원 프린터의 경우 한가지 재질 및 한가지 색상의 성형품만을 생성할 수 있다는 점에서 문제점이 있었다.
따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 일실시예는 3차원 프린터를 제시하는 데에 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일측면에 따르면 본 발명은 내부에 액체 재료가 저장된 복수의 수조, 상기 복수의 수조의 하부에 배치되어, 빛을 조사하는 광조사부 및 상기 수조의 저면에 배치되어 상기 광조사부로부터 조사된 빛 중 상기 수조에서 조형될 성형품의 축방향 단면이미지에 대응되는 빛을 통과시키는 스위칭부 및 상하방향으로 승강가능하게 구비되며, 하부에 성형품이 조형되는 조형스테이지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터는 광경화성 서로 다른 액상 수지를 공급하는 수조를 여러 개 포함하여, 다양한 성형품을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터는 각 수조마다 광원을 설치하는 것이 아니라 한 개의 LCD만으로 여러 개의 수조에 담긴 여러 재료를 경화시킬 수 있도록 설계되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터는 출력물을 색을 구현하는 기본 유닛을 VOXEL로 구성하여 기존의 3차원 프린터에 비해 다양한 색의 조형물을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터는 여러 개의 수조를 포함하여 다색 다재료의 성형품을 제작할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터에 의해 생성된 성형품은 여러 가지 색상을 이용하여 복셀을 형성하는데, 색상의 배치 구조에 따라 복셀 자체의 색상이 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터에 포함된 수조 중 어느 하나에는 세정제가 수납될 수 있으며, 이웃한 수조 사이에 세정부가 배치되어 성형품을 세정시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터의 구성을 나타낸 정시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 3차원 프린터의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 3차원 프린터의 구성을 나타낸 정면도이다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터에 의해 출력된, 성형물을 구성하는 복셀의 색깔이 형성되는 원리를 나타내낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 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 소자를 사이에 두고 "전기적으로 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 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에서 방향을 나타내는 "좌측" 및 "우측"이라는 용어는 도 3에서 특정 구성의 위치를 나타내는 용어로써, 실제 해당 구성이 좌측 및 우측에 배치됨을 의미하는 것은 아니다.
도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터(100)의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터(100)의 구성을 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터(100)의 구성을 나타낸 정면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터(100)는 적어도 하나의 수조(10 내지 15)를 포함할 수 있다. 수조(10 내지 15)는 조형물 생성을 위해 필요한 액체 재료를 수납할 수 있는 구성 및 장치이다.
수조(10 내지 15)는 상면이 개방된 직육면체 형상으로 형성되며, 내부에는 수납공간(s)이 형성되고, 수납공간(s)에는 액체 재료가 수납될 수 있다. 수조는(10 내지 15)는 불소 수지 필름으로 구성될 수 있는데, 수납공간(s) 내부에 수납되는 액체 재료는 자외선에 의해 경화되는 경화 수지 또는 레진(광경화성 플라스틱을 용해시킨 물질) 등이 포함될 수 있으며, 경화 수지 또는 레진은 액체 재료의 예시일 뿐 자외선에 의해 경화될 수 있는 어떠한 재료든 수조(10 내지 15) 내부에 배치될 수 있다.
한편, 수조(10 내지 15)는 서로 동일한 높이에 배열될 수 있으며, 수조(10 내지 15)가 배치되는 배열 및 수조(10 내지 15)의 개수는 액체 재료의 종류 및 개수에 따라 결정될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터(100)에 포함된 각각의 수조(10 내지 15)에는 서로 다른 색깔의 액체 재료 및 서로 다른 재질의 액체 재료 및 액체 재료를 세척하는 세정제가 수납될 수 있는데, 액체 재료의 종류 및 색상, 세정제의 개수 등에 기초하여 수조의 개수, 배열 및 위치가 결정될 수 있다. 예를 들어 도1 내지 3에 도시된 바에 따르면, 복수의 수조(10 내지 15)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치될 수 있다.
구체적으로 도1에 도시된 바와 같이 세정제 없이 6가지 색깔 (예를 들어, 빨강(Magenta), 노랑(Yellow), 파랑(Cyan), 검정(Black), 흰색(White) 및 투명(Transparent)색)의 액체 재료만으로 성형품을 완성할 수 있는 경우, 수조(10내지 15)는 각각의 색채를 가진 액체 재료를 수납할 수 있도록 6개가 3차원 프린터(100) 내부에 배치될 수 있으며, 6개의 수조(10 내지 15)는 동일한 높이에서 3차원 프린터(100)의 X축 방향으로 3개, Y축 방향으로 2개씩 배치될 수 있다. 그리고 또 다른 예시로 성형품을 출력하기 위해서, 6개의 액체 재료에 또 다른 색상을 가진 액체 재료 한 가지 및 세정제 한가지가 필요한 경우 수조(10 내지 15)는 총 8개가 3차원 프린터 내에 배치될 수 있으며, 3차원 프린터(100)의 X축 방향으로 4개씩, Y축 방향으로 2개씩 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예인3차원 프린터(100)는 세척부(미도시)를 포함할 수 있다.
후술할 조형스테이지(35)는 소정의 수조(11 내지 15) 내로 이동하였다가 다른 수조(11 내지 15)로 이동하는 경우 잔류 액체 재료가 있을 수 있는데 세척부(미도시)는 이러한 잔류 액체 재료를 제거하는 역할을 한다.
세척부(미도시)는 서로 이웃한 한 쌍의 수조(11 내지 15) 사이 또는 수조(11 내지 15)의 외측면에 배치될 수 있고, 후술할 조형스테이지(35)에 잔류하는 액체 재료를 제거하기 위한 어떠한 구성이든 가능한데, 예를 들면, 컴프레셔 등을 이용하여 압축공기를 분사하는 구성도 세척부(미도시)에 적용가능하다.
이때, 조형스테이지(35)의 저면에 수직하게 압축공기를 분사하는 경우 잔류하는 액체 연료가 조형스테이지(35)의 외부로 배출되지 않을 가능성이 있으므로, 조형스테이지(35)의 저면에 비스듬한 방향으로 압축공기를 분사할 수 있다.
한편, 3차원 프린터(100)는 조형스테이지가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동가능하도록 상기 조형스테이지(35)를 지지하는 스테이지이송부(20)를 포함할 수 있다.
스테이지이송부(20)는 한 쌍의 이동프레임(16, 17)을 포함할 수 있으며, 한 쌍의 이동프레임(16, 17) 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 연장되는 제1축가이드봉(21)을 적어도 하나 포함할 수 있다.
우선, 한 쌍의 이동프레임(16, 17)은 전술한 수조의 양측에 대향되도록 배치될 수 있으며, 한 쌍의 이동프레임(16, 17) 각각의 상단은 수조(10 내지 15)보다 높은 위치에 위치할 수 있으며, 각각의 이동프레임(16, 17)은 제2축가이드봉(22) 및 제3축가이드봉(31)을 따라 이동할 수 있는데 이에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 조형스테이지(35)는 제1가이드봉(21)을 따라 슬라이드운동을 할 수 있다.
구체적으로 조형스테이지(35)에는 관통공(미도시)이 형성될 수 있으며, 관통공에는 후술할 제1축가이드봉(21)이 관통결합될 수 있다. 제1축 구동벨트(23)가 회전함에 따라 제1축 구동벨트(23)에 체결된 조형스테이지(35)는 제1축 가이드봉(21)을 따라 이동하게 된다.
구체적으로 도1내지 도3에 도시된 바에 따르면, 조형스테이지(35)는 전술한 바와 같이 제1축 구동벨트(23)가 한 쌍의 제1축풀리(25, 26)에 감겨 회전운동을 하게 되면 제1이동프레임(16)에서 제2이동프레임(17)을 향해, 또는 제2이동프레임(17)에서 제1이동프레임(16)를 향해 이동하게 된다.
또한, 스테이지이송부(20)는 제2축가이드봉(22)은 제3축가이드봉(31)을 포함할 수 있는데, 조형스테이지(35)는 제2축가이드봉(22) 및 제3축가이드봉(31)을 따라 슬라이드운동을 할 수 있다.
구체적으로 제1축가이드봉(21)의 길이방향 양단 중 좌측에 배치된 제1이동프레임(16)에는 제2축가이드봉(22)이 관통결합되고, 제1축가이드봉(21)의 길이방향 양단 중 우측에 배치된 제2이동프레임(17)에는 제3축가이드봉(31)이 관통결합되는데, 제1이동프레임(16) 및 제2이동프레임(17)이 제2축가이드봉(22) 및 제3축가이드봉(31)을 따라 슬라이드운동하게 되고, 이를 통해 조형스테이지(35)도 제2축가이드봉(22) 및 제3축가이드봉(31)을 따라 이동하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)는 적어도 하나의 위치조절모터(36, 37)를 포함할 수 있다. 위치조절모터(36, 37)는 전기 에너지를 공급받아 풀리(25, 26, 27 28) 및 구동벨트(23, 24)를 회동시킬 수 있도록 기계적 에너지를 공급하는 구성이다.
구체적으로 도1 내지 도3에 도시된 바에 따르면, 제1위치조절모터(36)는 제1이동프레임(16) 및 제2이동프레임(17) 중 어느 하나에 배치될 수 있는데, 제1위치조절모터(36)가 제1이동프레임(16)에 배치되는 경우 제1축좌측풀리(25)를 회동시키게 되고, 제2이동프레임(17)에 배치되는 경우 제1축우측풀리(26)를 회동시키게 되며, 제1축좌측풀리(25) 및 제1우측풀리(26)에 거치된 제1축구동벨트(23)도 함께 회동하게 된다.
또한, 제2위치조절모터(37)는 소정의 위치에 배치될 수 있는데, 제2위치조절모터(37)에서 발생한 동력은 제2축풀리(27, 28)에 각각 전달되어, 제2축풀리(27, 28)에 거치된 제2축구동풀리(27, 28) 및 제2축구동벨트(24)도 함께 회동하게 되며, 최종적으로 제1이동프레임(16) 및 제2이동프레임(17)이 제2축가이드봉(22) 및 제3축가이드봉(31)을 따라 이동하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)는 한 쌍의 액추에이터(32, 33) 및 두 쌍의 수직가이드봉(38, 39)을 포함할 수 있다. 각각의 액츄에이터(32, 33)는 LM가이드 및 볼 스크류를 이용하여 액츄에이터(32, 33)와 연결된 구성의 높낮이를 조절하기 위한 구성인데, 액츄에이터(32, 33)를 이용하여 특정 구성의 위치를 조절하는 원리는 공지된 내용이므로 구체적으로 설명하지 않도록 하겠다.
본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)는 한 쌍의 액츄에이터(32, 33)에 의해 제2축가이드봉(22) 및 제3축가이드봉(31)의 높이가 조절될 수 있으며, 이를 통해 조형스테이지(35)도 함께 높이가 조절되게 된다. 구체적으로, 좌측액츄에이터(32)는 한 쌍의 좌측수직가이드봉(38) 사이에 배치되되, 제2축가이드봉(22)의 길이방향 양단의 중앙에 배치되고, 우측액츄에이터(33)는 한 쌍의 우측수직가이드봉(39) 사이에 배치되되, 제3축가이드봉(31)의 길이방향 양단의 중앙에 배치되어, 각각 제2축가이드봉(22) 및 제3축가이드봉(31)의 높이를 조절할 수 있다.
한편 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)는 조형스테이지(35)를 포함할 수 있다.
조형스테이지(35)는 잉크가 경화되어 완성된 성형품이 부착되는 구성으로써, 조형스테이지(35)의 형상은 성형품이 부착되기에 가장 적합한 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로 도 1에 도시된 바에 따르면, 지면과 평행한 각각의 수조(11 내지 15)의 축방향 단면이 사각형으로 형성되어 있고, 각각의 수조(11 내지 15)의 내부로 조형스테이지(35)가 진입하여 성형품을 부착하기 위한 최적의 형상으로써 조형스테이지(35)의 저면 축방향 단면도 사각형으로 형성될 수 있다.
그리고 이러한 사각 판상 형태의 조형스테이지(35)는 본 발명의 일실시예일 뿐이고, 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)가 지면과 평행한 단면이 원형으로 형성된 수조를 포함하는 경우에는 조형스테이지(35) 또한 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
더 구체적으로, 조형스테이지(35)는 상하방향으로 승강가능하게 구비될 수 있으며, 하부에는 성형품이 조형될 수 있는데, 조형스테이지(35)가 하강하여 수조(11 내지 15)의 바닥에 근접하여 배치되는 경우, 광조사부(41)는 수조를 향해 빛을 조사하게 되고, 광조사부(41)에서 조사된 빛에 의해 액체 재료가 경화되어 조형스테이지(35)의 하부에 성형품이 조형되면 조형스테이지는 다시 위치가 상승하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)는 광조사부(41)을 포함할 수 있다.
광조사부(41)은 각각의 수조(11 내지 15)의 하부에 배치되어 수조(11 내지 15) 내부에 수납되어 있는 액체 재료를 경화시키기 위한 구성이다.
광조사부(41)은 각각의 수조(11 내지 15)에 충분한 양의 빛을 발산할 수 있도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 390nm에서 420nm 사이의 빛을 조사하는 복수의 발광다이오드(LED)가 X-Y축으로 배열된 구성일 수 있다. 광조사부(41)가 복수의 발광다이오드(LED)로 구성되는 경우 기존의 프로젝터와 달리 모든 면적에서 동일한 밝기의 빛을 수조(11 내지 15)를 향해 조사할 수 있다.
구체적으로 광조사부(41)은 각각의 수조(11 내지 15)에 대응되는 광조사부(41)가 배치될 수도 있고, 모든 수조(10 내지 15)의 X-Y축 방향 단면적의 합에 대응하는 하나의 광조사부(41)으로 형성될 수도 있으며, 소정의 수조(11 내지15)를 그룹으로 형성하고 각 그룹에 대응하는 광조사부(41)가 배치될 수도 있다.
도2에 도시된 바에 따르면, 3차원 프린터(100)는 모든 수조(10 내지 15)의 X-Y축방향 단면적에 대응되는 하나의 광조사부(41)를 포함하며, 모든 수조(10 내지 15)에 빛을 조사할 수 있는 형태로 형성되어 있는데, 후술할 스위칭부(43)가 광조사부(41)으로부터 각각의 수조(11 내지 15)에 조사되는 빛을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)는 지지부(42)를 포함할 수 있다.
지지부(42)는 스위칭부(43)의 강도를 보강하기 위한 구성으로 빛투과성이 좋은 유리재질로 구성될 수 있다. 지지부(42)는 후술할 스위칭부(43)보다 상대적으로 연성 및 전성이 재질일 수 있으며, 스위칭부(43)보다 더 강한 충격, 전단력 및 인장력이 가해지더라도 파손되지 않는 재질로 구성될 수 있다. 지지부(42)는 스위칭부(43)의 하부에 부착될 수 있는데, 이를 통해 스위칭부(43)가 파손될 정도의 힘이 스위칭부(43)에 가해지더라도, 스위칭부(43)가 파손되지 않도록 스위칭부(43)에 강도를 보강할 수 있다.
또한, 지지부(42)는 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로써, 다이망 유리, 투명 플라스틱 등으로 형성될 수도 있으며, 다이망 유리, 투명 플라스틱 등은 지지부(42)의 예시일 뿐이고, 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질인 어떠한 구성도 지지부(42)에 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100)는 스위칭부(43)를 포함할 수 있다.
스위칭부(43)는 수조(11 내지 15)의 저면에 배치되어 상기 광조사부(41)로부터 조사된 빛 중 상기 수조(11 내지 15)에서 조형될 성형품의 축방향(X-Y축 방향) 단면이미지에 대응되는 빛을 선택적으로 통과시킬 수 있다.
구체적으로, 스위칭부(43)는 액정표시장치(LCD)로 구성될 수 있는데, 액정표시장치의 통전여부에 따라 광조사부(41)로부터 조사된 빛이 액정표시장치를 통과할 수도 있고, 통과하지 못할수도 있으며, 액정표시장치의 동작방식과 관련해서는 공지된 사실이므로 구체적으로 기술하지 않기로 한다.
한편, 이하에서는 도3 및 도4를 이용하여 본 발명의 또 다른 실시예인 3차원 프린터(200)의 구성에 대해서 기술하기로 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 3차원 프린터(200)의 구성을 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 3차원 프린터(300)의 구성을 나타낸 정면도이다.
이하에서 기술하는 본 발명의 또 다른 실시예들은 추가적인 기술이 없는 한 전술한 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(200, 300)에 포함된 구성이 모두 포함된 것으로 본다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프린터는, 수조(10 내지 15)가 서로 동일한 높이에, 중심축(C)을 기준으로 회동가능하도록 원형으로 배치될 수 있으며, 수조(10 내지 15)의 중심축(C)에는 회동모터(미도시)가 배치될 수 있다.
구체적으로 도4에 도시된 바와 같이, 특정 재료를 이용하여 성형물을 완성하는 경우, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프린터는 해당 재료가 수납된 수조(11 내지 15)가 조형스테이지(35)의 하부로 이동하게 되고, 조형스테이지(35)가 하부에 배치된 수조(11 내지 15)의 상부에서 승하강하며 성형물을 완성하게 된다.
회동모터를 이용하여 원형구조물을 회동시키는 원리와 관련해서는 공지의 내용이므로 구체적으로 기술하지 않기로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프린터는, 수조(10 내지 15)가 서로 상하 방향으로 배열되되, 선택적으로 조형스테이지(35)의 하부로 이동할 수 있다.
구체적으로 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프린터는 수조(10 내지 15)는 서랍장 형식으로 배치될 수 있는데, 각각의 수조(10 내지 15) 별로 지지부(42) 및 스위칭부(43)가 각각의 수조(10 내지 15) 하부에 배치될 수 있으며, 스위칭부(43) 하부에는 광조사부(41)도 각각 배치될 수 있다. 각각의 수조(10 내지 15)가 선택적으로 조형스테이지(35) 하부로 이동하면 각각의 수조(10 내지 15)의 하부에 배치된 지지부(42) 및 스위칭부(43)도 함께 이동할 수 있으며, 수조(10 내지 15)를 이동시키기 위해서, 수조(10 내지 15)의 일측에는 액츄에이터, 모터, 유압실린더 및 공압실린더 중 어느 하나가 배치될 수도 있다.
이하에서는, 도6을 이용하여 본 발명의 일실시예인 3차원 프린터(100, 200, 300)가 제작한 성형품의 특징에 대해서 기술한다. 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 프린터에 의해 출력된, 성형물을 구성하는 복셀의 색깔이 형성되는 원리를 나타내낸 도면이다.
2차원 이미지에 있어서, 이미지를 이루는 가장 작은 단위인 이 네모 모양의 작은 점들을 '픽셀(Pixel)'이라고 하는데, 하나의 그림을 얼마나 많은 픽셀에 의해 구현하느냐에 따라 그림의 품질이 결정된다. 픽셀의 색깔은 RGB 세가지 색의 조합에 의해 해당 픽셀의 색이 결정된다.
그런데 3차원 프린터에 의해 생성되는 이미지는 3차원 이미지로써, 단순히 평면상의 픽셀과 달리, 픽셀을 3차원으로 확장한 복셀이라는 개념을 사용한다. 즉, 하나의 성형품이 상대적으로 많은 복셀에 의해 성형품을 구성되면 해당 성형품은 더욱 정밀하고 높은 품질의 성형품이 된다.
그런데 도6에 도시된 바와 같이, 복셀은 3차원의 단위이므로, 복셀을 결정하기 위해서는 해당 복셀에 포함되는 색상뿐만 아니라 색상의 위치 및 해당 복셀을 사람이 바라보는 방향에 따라서 복셀의 색이 변경되게 된다. 따라서, 특정 복셀의 색깔을 결정하기 위해서는 해당 복셀에 포함되는 색상 및 복셀에 포함되는 색상의 위치까지 결정되어야 한다.
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 상기 상세한 설명보다는 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.
100: 3차원 프린터
16: 제1이동프레임
17: 제2이동프레임
20: 스테이지이송부
21: 제1축가이드봉
22: 제2축가이드봉
23: 제1축구동벨트
24: 제2축구동벨트
25,26: 제1축풀리
27,28: 제2축풀리
31: 제3축가이드봉
32: 제1액츄에이터
33: 제2액츄에이터
35: 조형스테이지
36: 제1위치조절모터
37: 제2위치조절모터
41: 광조사부
42: 지지부
43: 스위칭부

Claims (8)

  1. X축 및 Y축 방향으로 각각 2개 이상 배치되되, 불소수지필름으로 형성되며, 내부에 액체 재료가 저장된 복수의 수조;
    상기 복수의 수조의 하부에 배치되어, 빛을 조사하는 광조사부;
    액정 표시 장치로 구성되되, 상기 수조의 저면에 배치되어 상기 광조사부로부터 조사된 빛 중 상기 수조에서 조형될 성형품의 축방향 단면이미지에 대응되는 빛을 통과시키는 스위칭부;
    상하방향으로 승강가능하게 구비되며, 하부에 성형품이 조형되는 조형스테이지; 및
    상기 조형스테이지가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동가능하도록 상기 조형스테이지를 지지하는 스테이지이송부를 포함하고,
    상기 광조사부는,
    X축 및 Y축으로 배열된 복수의 발광다이오드로 구성되며,
    상기 스위칭부의 저면에는,
    다이망 유리가 부착되어 상기 스위칭부의 강도를 보강하는 3차원 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수조 중 서로 이웃한 수조 사이에는,
    공기를 토출하는 세척부를 포함하여, 상기 조형스테이지에 남아있는 잔류 액체 재료를 제거하는 3차원 프린터.





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