KR102039068B1 - 3d 프린터용 수지 용기 카트리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 3D 프린터용 수지 용기 카트리지는, 하부 컵; 하부 컵에 부착되는 하부 필름; 하부 컵의 위쪽 방향에서 삽입되는 상부 컵;을 포함하고, 상부 컵이 하부 컵에 삽입된 후 고정되면, 상부 컵의 아래쪽 부분이 하부 필름을 눌러서 하부 필름의 중심부에는 인장력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

3D 프린터용 수지 용기 카트리지{RESIN CONTAINER CARTRIDGE FOR SLA 3D PRINTER}
본 발명은 3D 프린터용 수지용기 카트리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 수명이 다한 후 쉽게 교체할 수 있는 3D 프린터용 수지용기 카트리지에 관한 것이다.
SLA((Stereo Lithography Apparatus)는 3D 프린팅 기술중 하나로서, UV광(자외선, ultraviolet ray)에 경화되는 특성을 갖는 광경화성 액상 재료를 사용하여 UV 레이저를 원하는 형태로 주사(irradiate)하면서 액체를 경화시켜 3D 출력물을 제작하는 기술을 말한다.
즉, SLA 3D 프린터는 광경화성 액상 수지(Photocurable Liquid Resin) 재료를 사용하여 레이저로 경화시키며 한 층 한 층 쌓는 방식을 사용한다.
SLA 3D 프린터 방식에서 광을 주사할 때, 점 단위로 주사할 수도 있지만, 면 단위로 광을 주사할 수도 있다.
특허문헌 1은 자외선 광을 주사하는 SLA 3D 프린터의 예이다.
특허문헌 1의 SLA 3D프린터는, 다수의 조형판; 상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단; 상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기; 액상 수지 경화를 위한 광원; 광경로를 변경할 수 있는 광경로 변경수단;을 포함한다.
특허문헌 1에서의 3D프린터에서와 같이, 종래의 3D 프린터는, 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기를 포함하는데, 이 수지 용기를 교체 가능한 카트리지 형태로 만들면, 수지 용기의 수명이 다한 경우 쉽게 교체할 수 있는 장점이 있다.
그러나 현재, 적은 비용으로 제작할 수 있고 성능이 우수한 수지 용기 카트리지는 아직 개발되어 있지 않다.
한국 공개특허공보 KR 10-2018-0125801 A(공개일:2018.11.26.)
본 발명의 목적은, 적은 비용으로 제작할 수 있고 성능이 우수한 3D 프린터용 수지 용기 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 3D 프린터용 수지 용기 카트리지는, 하부 컵; 하부 컵에 부착되는 하부 필름; 하부 컵의 위쪽 방향에서 삽입되는 상부 컵;을 포함하고, 상부 컵이 하부 컵에 삽입된 후 고정되면, 상부 컵의 아래쪽 부분이 하부 필름을 눌러서 하부 필름의 중심부에는 인장력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상부 컵에는 걸림턱이 형성되고, 하부 컵에는 걸림홈이 형성되어 있어서, 상부 컵이 하부 컵에 삽입된 후 고정될 수 있도록 할 수도 있다.
상기 3D 프린터용 수지 용기 카트리지는, 하부 링을 추가적으로 더 포함하고, 상기 하부 컵에는 다수의 하부 컵 돌기부가 형성되어 있고, 하부 필름을 하부 컵에 부착할 때, 하부 링을 하부 컵 돌기부에 끼워서 하부 컵 돌기부가 하부 링을 누르는 힘에 의해 하부 링이 상기 하부 필름을 누르도록 할 수도 있다.
상기 하부 필름에는, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀이 형성되도록 할 수 있다.
상기 상부 컵에는 내부의 광경화성 액상 수지가 누설되지 않도록 상부 필름을 부착하고, 상부 컵과 상부 필름을 부착할 때, 열융착, 초음파 융착, 접착제 융착 중 하나 이상의 방법을 이용하여 부착할 수 있다.
상기 상부 필름에는, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀이 형성될 수 있다.
상부 컵 및 하부 컵은 특정 대역의 빛의 투과를 막을 수 있는 원료를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 3D 프린터용 수지 용기 카트리지는 적은 비용으로 제작할 수 있고 성능이 우수하다.
도 1은 본 발명에 의한 수지 용기 카트리지의 분해도
도 2는 본 발명에 의한 수지 용기 카트리지의 단면도
도 3은 하부 컵의 사시도
도 4는 상부 컵의 사시도
도 5는 하부 캡의 사시도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명에 의한 수지 용기 카트리지의 분해도이고, 도 2는 본 발명에 의한 수지 용기 카트리지의 단면도이다.
본 발명에 의한 수지 용기 카트리지는 하부 컵(100), 상부 컵(200), 하부 필름(300), 하부 링(400), 하부 캡(500), 상부 필름(600)을 포함한다.
도 3은 하부 컵의 사시도이고, 도 4는 상부 컵의 사시도이고, 도 5는 하부 캡의 사시도이다.
수지 용기 카트리지에는 액상 수지가 담길 수 있어야 하고, 상부는 개방될 수 있어햐 하고, 하부는 투명하게 되어 있어야 한다. 개방된 상부로는 3D 프린터의 조형판과 조형판 이동수단이 삽입될 수 있다. 투명한 하부로는 레이저 광이 투과될 수 있다.
레이저 광이 투과될 수 있는 하부는 두께가 얇은 것이 바람직하다. 두께가 두꺼우면, 레이저 광이 두꺼운 하부를 투과하는 동안 광의 경로가 변할 수 있기 때문이다. 그러나 하부를 얇은 유리로 만든다면 파손될 위험성이 크다. 따라서 하부는 파손이 될 가능성이 작은 얇은 필름으로 만드는 것이 바람직하다.
상기 필름을 출력물과의 접착력이 약한 필름(예를 들면. 테프론 계열의 필름)으로 만들면, 3D 프린터 출력물이 필름에 닿더라도 부착되는 것을 막아줄 수 있는 장점이 있다. 따라서 상기 필름을 출력물과의 접착력이 약한 필름으로 만드는 것이 바람직하다.
이런 이유로, 본 발명에 의한 수지 용기 카트리지의 하부는 하부 필름(300)으로 되어 있다. 그런데 필름의 경우 유리보다 파손될 위험성은 적지만, 쉽게 휠 수 있다. 만일 하부 필름(300)이 휘어져 있다면, 레이저 광의 경로가 왜곡될 가능성이 있다. 따라서 하부 필름(300)이 휘지 않도록 텐션(인장력)을 가해주는 것이 바람직하다.
또한 텐션(인장력)이 있으면, 출력물이 하부 필름에 부착되었을 때 쉽게 떨어지고 여러 번 사용하더라도 하부 필름의 변성을 막아주는 역할을 하므로, 출력물 형상에 문제가 생기는 것을 막아준다.
도 1과 도 2의 실시예에서는, 상부 컵(200)의 하부가 하부 필름(300)을 눌러줘서 하부 필름(300)에 텐션(인장력)을 가해준다.
도 1과 도 2의 실시예에서, 하부 링(400)이 하부 필름(300)의 상부를 눌러줘서, 하부 필름(300)이 하부 컵(100)에 부착(고정)된다. 이 상태에서, 도 2와 같이, 상부 컵(200)의 하부가 하부 필름(300)을 눌러주면, 하부 필름(300)의 중심부에는 인장력이 발생한다. 따라서 하부 필름(300)의 중심부 쪽은 평평한 상태를 유지하게 되고, 하부 필름(300)의 중심부를 통과하는 레이저 광은 왜곡되지 않으므로, 중심부에서 품질 좋은 출력물을 얻을 수 있다.
도 1과 도 2의 실시예에서, 하부 컵(100)의 하부에는 18개의 돌기부(120)를 만들어서 하부 캡(100)의 중심 방향으로 돌출되게 한다. 하부 컵의 일부를 잘라서 돌기부(120)를 형성하고 하부 캡(100)의 중심 방향으로 돌출되게 하면, 그 빈 자리에는 하부 컵 오목부(130)가 형성된다. 즉 하부 컵의 일부를 잘라서 돌출되게 하면, 하부 컵의 바깥쪽에서 보면 그 빈 자리는 오목하게 보이므로, '하부 컵 오목부'로 부를 수 있다.
하부 컵 돌기부(120)는 외력이 없으면 안쪽으로 돌출된 형상을 유지하고, 외력이 있으면 형상이 변형될 수 있다. 즉 약간의 탄성이 있다. 따라서 하부 링(400)을 하부 컵(100)의 상부에서 삽입하면, 하부 컵 돌기부(120)는 바깥쪽으로 밀리게 되고, 하부 링(400)이 완전히 하부 컵 돌기부(120) 아래로 들어가면 하부 컵 돌기부(120)는 원래 위치로 돌아오면서 하부 링(400)을 누르게 된다. 즉 하부 링이 하부 컵 돌기부에 끼워지게 된다. 하부 링이 하부 컵 돌기부에 끼워지면, 하부 컵 걸림턱이 하부 링을 누르는 힘에 의해 하부 링이 상기 하부 필름을 누르도록 해서, 하부 필름(300)은 하부 컵(100)에 부착(고정)된다. 즉 다수의 하부 컵 돌기부와 하부 링에 의해 하부 필름을 하부 컵에 부착(고정)할 수 있다.
도 1과 도 2의 실시예에서, 상부 컵(200)에는 다수의 상부 컵 걸림턱(210)이 형성되어 있고, 하부 컵에는 다수의 걸림홈(110)이 형성되어 있다. 따라서 상부 컵이 하부 컵에 삽입되면, 상기 걸림턱이 상기 걸림홈에 걸려서 상부 컵이 하부 컵에 고정될 수 있다. 즉 상부 컵의 다수의 걸림턱과 하부 컵의 다수의 걸림홈을 이용하여 상부 컵을 하부 컵에 고정할 수 있다.
도 2에서 상부 컵(200)의 내부는 액상 수지로 채워질 수 있다. 이때 액상 수지가 흘러나오지 않도록 상부 필름(600)이 상부 컵(200)에 부착될 수 있다.
하부 필름(300)이 손상되지 않도록 하부 컵의 아래쪽에는 하부 캡(500)을 덮어둘 수 있다. 하부 캡(500)을 하부 컵(100)에 고정시키기 위해, 하부 캡의 안쪽으로 하부 캡 돌기부(510)을 형성할 수 있다.
도 5에서, 하부 캡(500)에는 18쌍의 하부 캡 돌기부(510)가 형성되어 있는데, 이것은 도 3의 18개의 하부 컵 오목부(130)에 끼워질 수 있다. 하부 캡 돌기부(510)가 하부 컵 오목부(130)에 끼워지면, 하부 캡이 하부 컵에 고정된다.
도 2에서 A부분을 보면, 하부 링(400)이 하부 필름(300)을 위에서 누르고 있고, 그 누르는 힘에 의해 하부 필름(300)을 하부 컵(100)에 고정된다. 그리고 그 상태에서 상부 컵(200)의 하부가 하부 필름(300)을 눌러서 하부 필름의 중심부에는 인장력이 발생한다.
하부 필름(300)이 하부 컵(100)에 튼튼하게 고정되도록 그 사이에 접착제를 도포할 수도 있다.
상부 컵(200)과 하부 필름(300) 사이로 액상 수지가 누설되지 않도록 그 사이에 접착제를 도포할 수도 있다.
상기 상부 컵에는 내부의 광경화성 액상 수지가 누설되지 않도록 상부 필름을 부착한다. 상부 컵과 상부 필름을 부착할 때, 열융착, 초음파 융착, 접착제 융착 등의 방법을 이용하여 부착할 수 있다. 즉, 열융착, 초음파 융착, 접착제 융착 중 하나 이상의 방법을 이용하여 부착할 수 있다.
상기 하부 필름에, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀을 형성하면, 하부 필름의 접착력이 약해져서, 3D 프린터 출력물이 잘 부착되지 않는 것이 확인되었다. 따라서 상기 하부 필름에는, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 상부 필름에는, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀이 형성될 수 있다. 상기 상부 필름에, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀이 형성되면, 카트리지 내부의 압력이 외부 압력과 같아지도록 유지될 수 있다. 따라서 비행기로 운송하는 경우 카트리지 내부와 외부의 압력 차이로 인해 카트리지가 손상되는 것을 막아줄 수 있다.
상부 컵과 하부 컵은 특정 대역의 빛(예를 들면, 자외선 대역의 빛)의 투과를 막을 수 있는 원료를 포함할 수 있다. 만일 자외선 대역의 빛이 상부 컵과 하부 컵을 통과할 수 있으면 외부 빛에 의해 카트리지 내부의 광경화성 액상 수지가 경화될 수 있는 위험성이 있기 때문에, 상부 컵과 하부 컵은 특정 대역의 빛(예를 들면, 자외선 대역의 빛)의 투과를 막을 수 있는 원료를 포함하는 것이 바람직하다.
100: 하부 컵
110: 하부 컵 걸림홈
120: 하부 컵 돌기부
130: 하부 컵 오목부
200: 상부 컵
210: 상부 컵 걸림턱
300: 하부 필름
400: 하부 링
500: 하부 캡
510: 하부 캡 돌기부
600: 상부 필름

Claims (7)

  1. 하부 컵;
    하부 컵에 부착되는 하부 필름;
    하부 컵의 위쪽 방향에서 삽입되는 상부 컵;
    하부 링;
    을 포함하고,
    상기 하부 컵에는 다수의 하부 컵 돌기부가 형성되어 있고,
    하부 필름을 하부 컵에 부착할 때, 하부 링을 하부 컵 돌기부에 끼워서 하부 컵 돌기부가 하부 링을 누르는 힘에 의해 하부 링이 상기 하부 필름을 누르도록 하고,
    하부 필름이 하부 컵에 부착된 상태에서 상부 컵이 하부 컵에 삽입된 후 고정되면, 상부 컵의 아래쪽 부분이 하부 필름을 눌러서 하부 필름의 중심부에는 인장력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 수지 용기 카트리지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상부 컵에는 걸림턱이 형성되고, 하부 컵에는 걸림홈이 형성되어 있어서, 상부 컵이 하부 컵에 삽입된 후 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 수지 용기 카트리지.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 필름에는, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 수지 용기 카트리지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 컵에는 내부의 광경화성 액상 수지가 누설되지 않도록 상부 필름을 부착하고,
    상부 컵과 상부 필름을 부착할 때, 열융착, 초음파 융착, 접착제 융착 중 하나 이상의 방법을 이용하여 부착하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 수지 용기 카트리지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 상부 필름에는, 광경화성 액상 수지는 통과할 수 없고 공기는 투과할 수 있는 다공성 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 수지 용기 카트리지.
  7. 삭제
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CN114829112A (zh) * 2019-11-15 2022-07-29 普兰梅卡有限公司 立体印刷设备和树脂容纳部

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