KR101966333B1 - 복수개의 화면으로 분할되는 대형화면 노광시스템을 구비한 3d프린터 - Google Patents

복수개의 화면으로 분할되는 대형화면 노광시스템을 구비한 3d프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대형화면의 노광시스템을 구비한 3D프린터에 관한 발명이다. 본 발명의3D프린터는, 액상수지를 수납하는 수지조; 수지조에 침지되거나 표면에 위치시켜 성형평면을 형성하고 성형평면 상의 액상수지를 경화하여 적층하는 조형판; 조형판을 승강 구동하는 조형판구동부; 성형평면을 향하여 이미지광을 조사하는 노광시스템; 및 성형물체에 대한 형상정보로부터 층상의 단위이미지를 생성하고, 층상의 단위이미지를 복수의 분할이미지로 분할하여 노광시스템에 시간차를 두고 제공하는 제어부를 포함하고, 노광시스템은 제어부로부터 수신한 복수의 분할이미지를 수신하여 시간차를 둔 복수의 분할이미지광을 조사하고, 복수의 분할이미지광은 시간차를 둔 복수의 분할화면으로 이미지광을 이루어 성형평면에 조사하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 하나의 광학엔진을 사용하여 대형화면을 구성하므로 복수개의 광학엔진을 사용하는 시스템과 비교하여 구조가 간단하고 저 비용의 3D 프린터의 구현이 가능하다.

Description

복수개의 화면으로 분할되는 대형화면 노광시스템을 구비한 3D프린터 {A 3D printer having a large scale display screen exposure system being divided by a plurality of display screens}
본 발명은 대형화면 노광시스템을 구비한 3D프린터에 관한 발명이다. 더욱 구체적으로는 하나의 광학엔진을 사용하여 복수개로 이루어지는 대형화면 노광시스템을 구축하고 대형화면 노광시스템을 이용하여 대형물체를 성형하는 3D프린터에 관한 발명이다.
대형화면 노광시스템을 이용하면, 조형물의 단위 단면적에 해당하는 노광시스템의 화면이 대형화 되므로 대형물체가 성형가능하다.
그러나, 종래의 광경화 적층방식의 3D 프린터 중 DLP(Dogital Light Processing) 방식의 3D 프린터의 경우, 대형화면 노광시스템을 구성하기 위하여 복수개의 광학엔진을 평면적으로 결합하여 하나의 대형화면을 생성한다. 즉, 하나의 광학엔진이 생성 가능한 기본 화면 사이즈를 복수개 가로 혹은 세로로 평면적으로 결합하여 대형화면을 생성한다.
이와같은 종래의 대형화면 노광시스템은 정밀광학전자부품에 해당하는 광학엔진을 복수개 사용함으로써, 노광시스템이 복잡해지고, 많은 비용이 투자되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 하나의 광학엔진을 사용하여 대형화면 노광시스템을 구축함으로써 시스템이 소형화.경량화 되고 고 품질의 대형출력물이 출력 가능한 3D 프린터를 제공하는 것이다. 본 발명은 DLP 방식의 3D 프린터에 있어서, 하나의 대형화면을 동시에 노광 할 필요가 없다는 점에 착안한다. 따라서, 하나의 광학엔진을 이용하여 시간차를 두고 평면적으로 결합하여 대형화면 노광 시스템을 구축하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 3D프린터에 있어서, 액상수지를 수납하는 수지조; 상기 수지조에 침지되거나 표면에 위치시켜 성형평면을 형성하고 상기 성형평면 상의 액상수지를 경화하여 적층하는 조형판; 상기 조형판을 승강 구동하는 조형판구동부; 상기 성형평면을 향하여 이미지광을 조사하는 노광시스템; 및 성형물체에 대한 형상정보로부터 층상의 단위이미지를 생성하고, 상기 층상의 단위이미지를 복수의 분할이미지로 분할하여 상기 노광시스템에 시간차를 두고 제공하는 제어부를 포함하고, 상기 노광시스템은 상기 제어부로부터 수신한 상기 복수의 분할이미지를 수신하여 시간차를 둔 복수의 분할이미지광을 조사하고, 상기 복수의 분할이미지광은 시간차를 둔 복수의 분할화면으로 상기 이미지광을 이루어 상기 성형평면에 조사하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 하나의 광학엔진을 사용하고 반사경과 반사경구동부를 가지는 노광시스템을 이용하여 시간차를 둔 복수개의 분할화면을 복수개 결합하여 대형화면 노광시스템을 구성한다.
상기 노광시스템은 광학엔진, 반사경 및 반사경구동부를 포함하고, 상기 광학엔진은 상기 제어부로부터 상기 복수의 분할이미지를 수신하여 상기 시간차를 둔 복수의 분할이미지광을 조사하고, 상기 반사경은 상기 광학엔진의 상기 복수의 분할이미지광을 반사하며, 상기 제어부는 상기 복수의 분할이미지에 대응하는 제어신호를 상기 반사경구동부에 전송하며, 상기 반사경구동부는 상기 제어신호에 응답하여 상기 반사경의 반사위치를 복수의 서로 다른 위치로 변경하여 상기 반사경이 반사하는 상기 복수의 분할이미지광이 시간차를 둔 복수의 분할화면으로 상기 이미지광을 이루어 상기 성형평면에 조사되도록 한다.
상기 제어부는 상기 복수의 분할화면의 왜곡을 보정하고, 상기 성형평면에 조사되는 상기 복수의 분할화면이 서로 부분적으로 중첩하도록 하고, 상기 복수의 분할화면 중 중첩영역의 밝기값은 중첩하지 않는 영역의 밝기값보다 낮도록 조정하여 상기 복수의 분할이미지를 상기 광학엔진에 제공한다.
상기 제어부는 한층의 상기 단위이미지를 성형하기 위하여 상기 복수의 분할이미지를 상기 광학엔진에 시간차를 두고 제공하는 과정을 복수회 반복한다.
본 발명은 하나의 광학엔진을 사용하고, 반사경과 반사경구동부로 이루어지는 화면분할부를 이용하여 복수개의 분할화면이 시간차를 두고 하나의 대형화면이 되도록 노광함으로써, 소형화 및 경량화가 가능한 대형화면 노광시스템의 제공이 가능하고, 대형화면 노광시스템을 이용하여 대형물체의 성형이 가능한 3D프린터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 대형화면 노광시스템을 구비한 3D프린터의 블록도이다.
도 2는 단일 광학엔진을 사용하여 복수개의 분할화면을 하나의 대형화면으로 시간차를 두고 결합하는 것을 보여주는 대형화면 노광시스템의 개념사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수개의 분할화면을 조정하여 하나의 대형화면으로 결합하는 과정을 보여주는 화면 상태 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복수개의 분할화면을 하나의 대형화면으로 결합하는 과정을 보여주는 플로챠트이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의한 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 대형화면 노광시스템을 구비한 3D프린터의 블록도이다.
본 발명에 따른 3D프린터(100)는 대형화면 노광시스템(40)을 포함한다. 대형화면 노광시스템(40)은 일반적인 노광시스템보다 더욱 대형인 화면으로 노광하므로 대형수지조(30)를 사용하여 대형조형물(2)의 성형이 가능하다.
대형수지조(30)에는 액상수지(1)가 수납된다. 액상수지(1)는 대형화면 노광시스템(40)으로부터의 노광이미지에 의하여 광경화 반응한다. 광경화 반응한 액상수지(1)는 고체로 경화되어 조형판(20)에 부착되고 조형판(20)의 하부에는 순차적으로 적층된 광경화된 고체수지에 의하여 대형조형물(2)이 성형된다.
제어부(50)는 조형판구동부 제어신호선(52)을 통하여 제어신호를 구동모터(70) 및 조형판구동부(10)에게 전송한다.
구동모터(70) 및 조형판구동부(10)가 제어적으로 동작하면, 조형판구동부(10)에 부착된 조형판(20)도 대형수지조(30)로부터 상승 혹은 하강한다.
제어부(50)는 광학엔진 제어신호선(49) 및 반사경 제어신호선(48)을 통하여 제어신호를 광학엔진(42) 및 화면분할부(44)의 반사경구동부(46, 도 2)에 전송한다.
광학엔진(42)은 하나의 노광계이며 하나의 단위이미지를 4개의 분할이미지로 분할하여 각각의 분할화면(47a~47d)를 향하여 시간적인 딜레이를 두고 노광을 실시한다.
화면분할부(44)는 광학엔진(42)과 제어적으로 연동하여 시간적인 딜레이를 두고 순차적으로 4개의 분할이미지를 반사하여 노광평면에 조사한다. 노광평면에서는 분할된 노광이미지가 시간적으로 서로 결합하여 하나의 대형화면 노광이미지가 형성된다.
노광평면은 조형물(2)이 상승하는 경우에는 대형수지조(30)의 투명바닥판이 된다. 한편, 수지조의 상면에서 조형물(2)이 수지조 내부로 침지하는 경우에는 수지조의 액상수지 상면이 노광평면이 된다.
조형판구동부 제어신호선(52), 광학엔진 제어신호선(49) 및 반사경 제어신호선(48)은 데이터버스, 어드레스버스 및/혹은 콘트롤 버스를 포함한다.
유저인터페이스(60)는 제어부(50)와 연결된다. 유저인터페이스(60)에는 제1버튼(62) 및 제2버튼(64)등이 화면상에 디스플레이 되고, 3D프린터(100)의 조작자에 의하여 눌러지거나 조작된다.
유저인터페이스(60)에는 화면분할부(44)에 의하여 분할된 화면들이 하나의 대형화면(47)을 구성하는 형태를 디스플레이 할 수 있다. 하나의 대형화면(47)은 실제적으로는 시간차를 두고 순차적으로 조형판(20) 혹은 수지조(30)의 노광평면에 노광되는 것이나 편의상 시간차는 생략하고 표현한다.
화면분할부(44)에 의하여 분할된 화면들이 하나의 대형화면을 구성하는 형태는 대형화면 노광시스템(40)의 생산과정에서 캘리브레이션 모드를 통하여 별도의 실험공간에서 디스플레이되고 조정될 수 있다.
마찬가지로, 대형화면 노광시스템(40)을 3D프린터(100)에 조립하는 과정에서 조정할 수 있다.
도 2는 단일 광학엔진을 사용하여 복수개의 분할화면을 하나의 대형화면으로 시간차를 두고 결합하는 것을 보여주는 대형화면 노광시스템의 개념사시도이다.
도 2의 대형화면 노광이미지는 예를 들어 하나의 광학엔진(42)으로 4개의 화면을 분할하는 예시를 설명한다.
제1 타이밍에, 단일의 광학엔진(42)은 조형물의 형상이미지로부터 제1단위단면적 해당하는 이미지를 4개의 단위 이미지로 분할하고 그 중 첫 번째 분할이미지를 화면분할부(44)의 반사경(45)을 향하여 조사한다. 반사경(45)은 반사경구동부(46)의 동작으로 수신한 노광이미지를 반사하여 노광평면의 제1분할화면(47a)에 첫번째 분할이미지를 조사한다.
그 다음 타이밍에는, 단일의 광학엔진(42)은 제1단위단면적의 4개의 분할이미지 중 두 번째 분할이미지를 화면분할부(44)의 반사경(45)을 향하여 조사한다. 반사경(45)은 반사경구동부(46)의 동작으로 제2분할화면을 향하도록 조정된 상태이며, 수신한 두 번째 노광이미지를 반사하여 노광평면의 제2분할화면(47b)에 두번째 분할이미지를 조사한다.
이어서 세 번째 타이밍 및 네 번째 타이밍을 통하여 제3분할화면(47c) 및 제4분할화면(47d)에 해당하는 화면을 조사하면, 결국은 대형화면(47)에 대한 노광이 시간차를 두고 이루어진다.
한편, 이와같은 제1분할화면에서 제4분할화면까지의 노광을 수회 반복한다. 이후 다음 단위이미지에 대한 분할 및 노광을 실시한다. 그 이유는 제1분할화면과 제4분할화면의 경화가 동시에 이루어지도록 하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수개의 분할화면을 조정하여 하나의 대형화면으로 결합하는 과정을 보여주는 화면 상태 개념도이다.
먼저 단계 1은, 단일의 광학엔진(42)의 광조사이미지를 복수개로 분할하여 시간차를 두고 노광할 때 하나의 대형화면으로 결합한 초기의 상태를 보여 준다. 제1분할화면(47a), 제2분할화면(47b), 제3분할화면(47c) 및 제4분할화면(47d)는 화면이 뒤틀어진 왜곡상태를 보여준다. 뒤틀어지는 정도는 화면에 따라 상이할 수 있다.
단계 2에서는, 뒤틀어진 복수의 분할화면(47a~47d)을 사각형 형상이 되도록 조정한다. 이와같은 조정은 키스톤 조절 버튼을 이용하여 광학엔진(42)을 조정함으로써 가능하다.
단계 3에서는, 복수개의 분할화면을 서로 중첩되도록 조정한다. 중첩조정은 광학엔진의 기준점을 변경하여 디스플레이 되는 위치를 수평이동하여 조정할 수 있다.
도면상에서 중첩영역은 제1중첩영역(47e), 제2중첩영역(47f),제3중첩영역(47g),제4중첩영역(47h) 및 제5중첩영역(47i)를 포함한다. 이중 제1중첩영역(47e) 내지 제4중첩영역(47h)는 두 번 중첩이 이루어지고, 제5중첩영역(47i)는 4번 중첩이 이루어진다.
단계 4에서는, 중첩하는 영역들(47e, 47f, 47g, 47h, 47i)에 대한 노광량을 제어하여 중첩영역이 과다 노광되지 않도록 하여, 중첩영역들의 노광량이 중첩하지 않은 영역들과 동일하도록 조정 및 제어하는 단계이다.
중첩영역과 비중첩영역에는 노광 에너지의 광량편차가 발생할 수 있다. 이와 같은 광량편차는 보정하여 노광하여야 노광량의 편차로 인한 성형의 불균일을 최소화 한다.
대표적인 중첩영역의 광량편차 보정방법은 노광 밝기값을 보정하는 것이다. 예를들어 비중첩영역에 대한 노광 밝기값이 100이라고 한다면, 한번 중첩되는 영역들(47e, 47f, 47g, 47h)은 50%의 인하된 노광 밝기값으로 노광한다. 또한 4번 중첩되는 영역(47i)에는 25%의 노광밝기값으로 노광한다. 따라서 두 번 중첩 노광되는 영역들은 100%의 노광 에너지를 얻는다. 4번중첩된 영역들도 100%의 노광 에너지를 얻는다. 이 경우 50% 및 25%는 누적 노광량을 계산할 때 경우에 따라서는 조정 될 수 있다.
이외에도, 각 중첩영역별로 노광 밝기값을 다양하게 변경하는 방법이 사용될 수 있다. 이때 복수개의 분할이미지 중 서로 겹쳐지는 2개의 분할이미지 중 어느 하나의 분할이미지의 중첩영역의 밝기값을 기준 밝기값보다 현저하게(거의 블랙 값으로 노광) 인하하도록 제어할 수 있다.
이와같이 대형화면(47) 전역역에 대하여 과도한 노광없이 동일한 광량으로 노광할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 복수개의 분할화면을 하나의 대형화면으로 결합하는 과정을 보여주는 플로챠트이다.
유저인터페이스(60)에 마련된 제1버튼(62)를 눌러 화면분할 모드로 진입할 수 있다. (S10). 제1버튼(62)는 화면분할버튼에 해당한다.
화면 분할 개수를 입력한다. (S20) 화면 분할 갯는 2, 3, 4 등의 자연수에 해당한다. 도 3의 실시예에서는 화면분할 갯수를 4로 입력하여 4개의 분할화면을 하나의 대형화면으로 결합하는 과정을 보여주었다.
화면분할 개수가 n 인지 확인한다. (S30). n은 2, 3, 4 등의 자연수에 해당한다. 도 3의 실시예에서는 n을 4로서 예시한다.
화면분할부(44)의 반사경(45)를 제어하여 n개의 화면을 시간적으로 딜레이를 주어 노광평면에 노광한다. (S40). 화면을 디스플레이하는 것은 조형판(20) 하부의 노광평면에 대하여 조형용 광을 조사하는 것을 의미한다.
도 3의 단계1의 모양과 같이 반사경(45)의 동작으로 만들어진 화면은 뒤틀어짐과 같은 왜곡이 발생할 수 있으며, 이와 같은 왜곡은 키스톤 조절 버튼을 이용하여 사각형상이 되도록 조절할 수 있다. (S50)
n개의 화면은 서로 중첩되도록 조절한다. (S60). 이와같은 중첩조절은 광학엔진의 기준점을 변경하여 디스플레이 되는 위치를 수평 이동하여 조절할 수 있다.
중첩된 영역의 노량광을 기준 밝기값보다 인하하도록 조절하여, 중첩된 영역과 비중첩된 영역의 노량량 분포를 균일하도록 조절한다. (S70) 두 번중첩된 영역들은 기준 밝기값보다 50%인하 할 수 잇다. 4번 중첩된 영역은 기준 발기값의 25%로 노광할 수 있다.
앞에서의 단계의 조정값을 저장한다. (S80) 제어부(50)은 자신이 가진 메모리 혹은 3D프린터 내부의 메모리에 조정값 파라메타를 저장한다.
따라서, 한번 4개(예를들어)의 화면으로 분할하고 왜곡보정, 중첩보정, 중첩영역과 비중첩영역에 대한 밝기값 보정과 같은 파라메터값들이 저장되고, 이 후에는 화면 분할 개수만 입력하면 저장된 파라메터값을 불러와서 자동으로 대형화면 성형 준비 상태가 된다.
본원발명의 대형조형물(2) 성형방법을 설명한다. 대형화면 노광시스템(40)은 단일의 광학엔진(42)를 이용하여 하나의 단위단면적에 해당하는 이미지를 분할하여 각각의 분할화면(47a~47d)을 향하여 시간적인 딜레이를 두고 노광을 실시한다.
구체적으로는 제1분할화면(47a)를 향하여 제1분할이미지를 제1시간 동안 노광을 실시한다. 제1시간이 경과하면 노광을 중단하고 반사경구동부(46)의 동작으로 반사경(45)이 제2분할화면을 향하도록 제2시간동안 조정을 한다.
광학엔진(42)은 제1시간동안 제2분할이미지를 노광을 하고 반사경(45)은 노광이미지를 제2분할화면을 향하도록 반사한다.
이런식으로 순차적으로 제3분할화면 및 제4분할화면까지 제1 단위단면적의 노광을 1회차 완료한다.
1회차 제1 단위단면적에 해당하는 노광이 완료되면 이런 과정을 수회 반복하여 제1 단위 단면적에 대한 노광이 완료된다.
예를들어, 각 단위 이미지에 대한 노광 시간이 6초가 필요하다면, 1회에 2초씩 3회 노광을 실시할 수 있다. 구체적인 회수 및 시간은 실시예이며 본 발명은 이 수치에 한정되지 않는다.
만약에 6초간의 노광시간을 제1분할영역부터 제4분할영역까지 순차적으로 한꺼번에 노광한다면, 제1분할영역이 6초간의 노광으로 경화된 후에 제2분할영역을 노광하므로 인접영역의 간섭으로 균일한 품질의 획득이 어렵다. 이것은 단위면적에 대한 노광에 의한 시간차 경화로 인하여 품질에서 문제가 발생한다.
따라서 총 경화시간을 나누어서 수회 노광한다면 제1분할영역(47a) 및 제4분할영역(47d)이 동시에 경화하게 된다.
제어부(50)은 조형판 구동부(10,70)을 구동하여 조형판이 상승하거나 하강하여 그 다음 단위이미지를 성형한다.
이런식으로 적층하여 대형조형물(2)에 대한 성형을 완료한다.
본원발명은 이상과 같은 실시예에 의하여 한정되지 않고, 본원발명의 개념을 사용하면서 동일한 광학엔진을 이용하여 분할하여 복수의 분할화면에 순차적으로 노광하는 것을 특징으로 한다.
100 : 3D프린터
1 : 액상수지
2 : 대형조형물
10 : 조형판구동부
20 : 조형판
30 : 대형수지조
40 : 대형화면 노광시스템
42 : 광학엔진
44 : 화면분할부
45 : 반사경
46 : 반사경구동부
47a ~ 47d : 제1분할화면 ~ 제4분할화면
47e ~ 47i : 제1중첩화면 ~ 제5중첩화면
47 : 대형화면
48 : 반사경 제어신호선
49 : 광학엔진 제어신호선
50 : 제어부
52 : 구동부 제어신호선
60 : 유저인터페이스
62 : 제1버튼
64 : 제2버튼
70 : 구동모터

Claims (4)

  1. 3D프린터에 있어서,
    액상수지를 수납하는 수지조;
    상기 수지조에 침지되거나 표면에 위치시켜 성형평면을 형성하고 상기 성형평면 상의 액상수지를 경화하여 적층하는 조형판;
    상기 조형판을 승강 구동하는 조형판구동부;
    상기 성형평면을 향하여 이미지광을 조사하는 노광시스템; 및
    성형물체에 대한 형상정보로부터 층상의 단위이미지를 생성하고, 상기 층상의 단위이미지를 분할하여 상호 중첩영역을 갖는 복수의 분할이미지를 생성하며, 상기 복수의 분할이미지 각각을 상기 노광시스템에 시간차를 두고 제공하는 제어부를 포함하고,
    상기 노광시스템은 상기 제어부로부터 수신한 상기 복수의 분할이미지 각각에 대응하는 복수의 분할이미지광 각각을 상기 성형평면의 대응하는 복수의 분할화면에 조사하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 분할화면 중 중첩영역의 밝기값이 중첩하지 않는 영역의 밝기값과 균일하도록 중첩영역의 중첩횟수에 비례하여 중첩영역의 노광량을 감소시켜 상기 복수의 분할이미지를 상기 노광시스템에 제공하며,
    상기 노광시스템이 조사하는 상기 복수의 분할이미지광은 상기 성형평면에서 평면적으로 결합하여 하나의 대형화면을 구현하는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 노광시스템은 광학엔진, 반사경 및 반사경구동부를 포함하고,
    상기 광학엔진은 상기 제어부로부터 상기 복수의 분할이미지를 수신하여 상기 시간차를 둔 복수의 분할이미지광을 조사하고,
    상기 반사경은 상기 광학엔진의 상기 복수의 분할이미지광을 반사하며,
    상기 제어부는 상기 복수의 분할이미지에 대응하는 제어신호를 상기 반사경구동부에 전송하며,
    상기 반사경구동부는 상기 제어신호에 응답하여 상기 반사경의 반사위치를 복수의 서로 다른 위치로 변경하여 상기 반사경이 반사하는 상기 복수의 분할이미지광이 시간차를 둔 복수의 분할화면으로 상기 이미지광을 이루어 상기 성형평면에 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 한층의 상기 단위이미지를 성형하기 위하여 상기 복수의 분할이미지를 상기 노광시스템에 시간차를 두고 제공하는 과정을 복수회 반복하여, 상기 단위이미지를 위한 총 경화시간을 복수회 나누어서 노광하는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102200868B1 (ko) * 2018-12-05 2021-01-12 주식회사 레이젠 교육용 3d 프린터 및 이를 활용한 코딩 교육 및 3d 프린팅 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502005004008D1 (de) * 2004-05-10 2008-06-19 Envisiontec Gmbh Verfahren zur herstellung eines dreidimensionalen objekts mit auflösungsverbesserung mittels pixel-shift
KR100702260B1 (ko) * 2004-05-14 2007-04-05 숭실대학교산학협력단 쾌속광조형기
JP4525424B2 (ja) * 2005-03-30 2010-08-18 Ｊｓｒ株式会社 光造形方法
US8666142B2 (en) * 2008-11-18 2014-03-04 Global Filtration Systems System and method for manufacturing
US8678805B2 (en) * 2008-12-22 2014-03-25 Dsm Ip Assets Bv System and method for layerwise production of a tangible object
KR101155684B1 (ko) * 2008-12-30 2012-06-13 주식회사 캐리마 고속 적층식 광조형 장치
KR101030303B1 (ko) * 2009-03-17 2011-04-19 연세대학교 산학협력단 이미지 센서를 이용한 배열 광원의 특성 평가 장치 및 방법
KR20150108532A (ko) * 2014-03-18 2015-09-30 이병극 3d 프린팅 장치 및 직접 노광 이미지광 조사장치
CN114131923A (zh) * 2014-06-23 2022-03-04 卡本有限公司 由具有多重硬化机制的材料制备聚氨酯三维物体的方法
AT518101B1 (de) * 2015-12-17 2018-05-15 Stadlmann Klaus Verfahren zum Erzeugen eines dreidimensionalen Gegenstands

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