KR102050428B1

KR102050428B1 - 3d프린터의 소재트레이

Info

Publication number: KR102050428B1
Application number: KR1020180038764A
Authority: KR
Inventors: 조규남
Original assignee: 조규남
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-11-29
Also published as: KR20190119224A

Abstract

본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이는, 상측의 승강조형대와 하측의 조형광원 사이에 배치되며, 상부와 하부가 개방된 수용공간을 가진 수용부재; 광경화성수지가 상기 수용공간에 수용되도록 상기 수용공간의 하부를 차단하며, 상기 조형광원에서 상기 수용공간을 통과하면서 상기 광경화성수지를 경화시키는 조형광이 투과되는 광투과필름유닛; 및 상기 광투과필름유닛을 상기 수용부재의 하부테두리에 고정시키도록, 상기 수용부재의 하부테두리에 설치된 필름클램프;를 포함하며, 상기 광경화성수지가 경화되어 상기 승강조형대에 연결된 조형물의 하부가, 상기 승강조형대의 상승 시 장력으로 상기 광투과필름유닛을 당기더라도 상기 광투과필름유닛이 비변형되도록, 상기 광투과필름유닛이 이형성과 탄성을 가진다.

Description

3D프린터의 소재트레이{TRAY OF 3D PRINTER}

본 발명은 3D프린터의 소재트레이로서, 광경화성수지가 수용되는 3D프린터의 소재트레이에 관한 것이다.

3차원 프린터(3D프린터)는 3차원 입체 물건을 만들어 내는 프린터를 말한다. 3차원 프린터의 원리는 크게 절삭형, 적층형의 두 가지 방식으로 구분할 수 있다. 절삭형은 덩어리 형상의 재료를 깎거나 갈아내서 원하는 3차원 형상의 입체 물건을 얻는 방식이여, 적층형은 얇은 층을 적층하여 원하는 3차원 형상의 조형물(출력물)을 구현하는 방식이다.

적층형 방식으로는 FDM(fused deposition modeling) 방식, DLP(digital light processing) 방식, SLA(stereo lithography apparatus) 방식, SLS(selective laser sintering) 방식 등이 있다.

구체적으로, FDM 방식은 플라스틱 등의 소재를 한 층씩 적층하여 3차원 형상의 조형물을 구현하는 방식이다.

또한, DLP 방식은 프로젝터에서 제공되는 자외선(UV light)인 조형광을 이용하여 광경화성수지를 조금씩 굳혀가며 3차원 형상의 조형물을 구현하는 방식이다.

아울러, SLA 방식은 레이저프린팅 방식이며, 레이저를 이용하여 자외선에 경화되는 자외선 레진을 통하여 3차원 형상의 조형물을 구현하는 방식이다. SLA 방식은 DLP 방식과 함께 액체 기반 광조형 방식으로 구분될 수 있다. SLS 방식은 분말소결방식으로 불리기도 하며, 레이저를 이용하여 분말을 녹여 이를 소결하는 방식으로 3차원 형상의 조형물을 구현하는 방식이다.

한편, 상기 DLP 방식의 경우 평면단위로 한 번에 조형이 가능하여 조형생성속도가 빠른 장점을 가진다. 또한, DLP 방식은 타 방식에 비하여 3차원 조형물의 품질이 좋은 장점을 가진다.

이러한 DLP 방식은 도 1에 도시된 바와 같이, 3차원 형상의 조형물(P)을 얻기 위해서 승강조형대(2)를 하강하여 광경화성수지(R)가 담긴 소재트레이(VAT)(1)에 침지시킨다.

이후, 조형광원(DLP 프로젝터)(3)으로 조형광(3a)을 광경화성수지(R)에 노광하면 수광한 광경화성수지(R)가 경화되어 조형물(P)이 승강조형대(2)의 하면에 부착된 상태로 점차적으로 형상화되고, 이때 광경화수지 내에서 승강하는 승강조형대(2)가 점차적으로는 상승하면서 조형물(P) 전체가 형상화되어 제조된다.

그런데, 상기 소재트레이(1)는 구조적으로 문제가 있다.

구체적으로, 상기 소재트레이(1)는 두꺼운 유리나 아크릴로 만들어지는데, 이와 같은 두께의 유리 또는 아크릴로 인하여 투과되는 자외선이 산란됨으로써, 초점을 맞추기 어려움에 따라 정확한 치수를 가진 조형물(P)의 출력이 어려운 한계점이 있다.

나아가, 상기 소재트레이(1)는 기능적으로 문제가 있다.

구체적으로, 상기 소재트레이(1)는 조형물(P)의 이형성을 위해서 내부의 바닥에 실가드(1a)가 얇게 도포되는데, 이러한 실가드(1a)는 출력횟수 10회 이내로 백화현상이 일어나 잦은 교체를 해야 한다.

아울러, 이러한 실가드(1a)는 상당히 약해서 뜯겨 나가거나 파손되기 쉽다.

결과적으로, 3D프린터 자체는 고품질의 조형물이 출력되도록 설계되었지만, 출력과정에서 위와 같은 이유로 조형물의 출력품질이 떨어지고, 출력실패율도 높다.

대한민국 등록특허공보 제10-1776509호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 조형광이 산란되지 않고 투과되어 고품질의 조형물을 출력할 수 있는 3D프린터의 소재트레이를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D프린터의 소재트레이는, 상측의 승강조형대와 하측의 조형광원 사이에 배치되며, 상부와 하부가 개방된 수용공간을 가진 수용부재;
광경화성수지가 상기 수용공간에 수용되도록 상기 수용공간의 하부를 차단하며, 상기 조형광원에서 상기 수용공간을 통과하면서 상기 광경화성수지를 경화시키는 조형광이 투과되는 광투과필름유닛; 및
상기 광투과필름유닛을 상기 수용부재의 하부테두리에 고정시키도록, 상기 수용부재의 하부테두리에 설치된 필름클램프;를 포함하며,
상기 광경화성수지가 경화되어 상기 승강조형대에 연결된 조형물의 하부가, 상기 승강조형대의 상승 시 장력으로 상기 광투과필름유닛을 당기더라도 상기 광투과필름유닛이 비변형되도록, 상기 광투과필름유닛이 이형성과 탄성을 가지며,
상기 광투과필름유닛은,
상기 광경화성수지가 접촉되는 이형필름; 및
상기 이형필름의 하면에 밀착결합된 탄성필름;을 구비하여,
다단합지구조로 이루어지며,
상기 이형필름과 탄성필름은 경화가 이루어져도 점성이 유지되는 점작체로 점착되어 결합되며,
상기 탄성필름은 탄성재질로서 탄성을 가짐과 동시에 조형물의 경화된 레이어의 장력에 의해 일정 정도만 당겨지도록 복수 개가 상기 이형필름의 하면에 순차적으로 적층되어 결합되며,
상기 수용부재는,
상기 수용공간이 형성된 본체부;
상기 본체부의 하단부에 둘레를 따라 형성되며, 상기 광투과필름유닛을 사이에 두고 상기 필름클램프가 체결되는 클램프체결부; 및
상기 본체부의 하단부에 하측으로 돌출형성되며, 상기 필름클램프로 고정된 상기 광투과필름유닛을 하측으로 가압하여 밀도록 하면이 상기 클램프체결부의 상면보다 하측에 배치된 단차부;를 구비하며,
상기 단차부는, 상기 광투과필름유닛이 걸려서 방향전환되는 부분인 하단의 외부 모서리에 의해 상기 광투과필름유닛이 비손상되도록 하단의 외부 모서리가 모따기된다.

삭제

그리고, 상기 이형필름은 불소계열로서 FEP, PFA, PTFE, 및 ETFE 중 적어도 하나 이상이 포함된 필름이 활용될 수 있고, 상기 탄성필름은 PET 및 PC 중 적어도 하나 이상이 포함된 필름이 활용될 수 있다.

삭제

여기에서, 상기 클램프체결부에는 복수 개의 체결홀이 형성되고, 상기 광투과필름유닛의 테두리에는 복수 개의 상기 체결홀과 대응되는 복수 개의 통과홀이 형성되며, 상기 클램프체결부와 마주보는 상기 필름클램프의 상면에는 상기 통과홀과 체결홀에 순차적으로 삽입되는 볼트돌기가 형성되고, 상기 볼트돌기에는 너트부재가 체결되어 상기 클램프체결부의 상면을 가압하는 것을 특징으로 하는 3D프린터의 소재트레이.

삭제

아울러, 상기 클램프체결부의 하면에는 상기 본체부의 둘레를 따라 실링부재가 부착될 수 있다.

본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이는, 광투과필름유닛이 이형성과 탄성을 가지도록 다단합지구조로 구성됨으로써, 승강조형대에 연결되면서 경화된 광경화성수지가 승강조형대의 상승 시 장력으로 광투과필름유닛을 당기더라도, 광투과필름유닛이 비변형되도록 할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 본체부의 하단부에 하측으로 돌출형성되어 하면이 클램프체결부의 상면보다 하측에 배치된 단차부가 구성됨으로써, 클램프체결부에 단순히 필름클램프를 체결하는 간단하면서도 단순한 작업만으로도 광투과필름유닛을 팽팽하게 당길 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 종래기술에 따른 소재트레이를 가진 3D프린터를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 소재트레이를 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 소재트레이를 나타낸 종단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3의 소재트레이에서 광투과필름유닛을 나타낸 도면이다.
도 7은 투명플레이트와 한 장의 필름이 장착된 소재트레이를 가진, 3D프린터로 조형물을 프린팅하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 다단합지구조의 광투과성필름이 장착된 본 발명에 따른 소재트레이를 가진, 3D프린터로 조형물을 프린팅하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 소재트레이를 나타낸 분해사시도이다.

또한, 도 4는 도 3의 소재트레이를 나타낸 종단면도이고, 도 5 및 도 6은 도 3의 소재트레이에서 광투과필름유닛을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이(100)는, 수용부재(110), 광투과필름유닛(120), 및 필름클램프(130)를 포함한다.

여기에서, 상기 수용부재(110)는 상측의 승강조형대와 하측의 조형광원 사이에 배치되며, 상부와 하부가 개방된 수용공간(110a)을 가진다.

이러한 수용부재(110)는 수용공간(110a)에 3D프린팅하기 위한 소재인 광경화성수지(R)가 수용되는데, 수용공간(110a)의 개방된 상부는 광경화성수지(R)가 인입되고 아울러 승강조형대가 광경화성수지(R)에 침지되기 위한 이동루트이며, 수용공간(110a)의 개방된 하부는 광투과필름유닛(120)에 의해 차단되어 광투과성필름의 상측에 위치된 수용공간(110a)에 광경화성수지(R)가 수용될 수 있도록 한다.

참고로, 상기 승강조형대는 하면에 조형물이 부착연결되는 부분으로서 3D프린터에서 승강하도록 구성되는데, 일례로서 모터에 의해 축회전하는 스크류수직축에 회전되게 설치되어 스크류수직축이 회전 시 상승 또는 하강하게 된다.

아울러, 상기 조형광원은 조형물을 만들도록 소재인 광경화성수지(R)를 경화시키는 조형광(일례로서 자외선)을 조사하는 광원이다.

그리고, 상기 광투과필름유닛(120)은 수용공간(110a)에 광경화성수지(R)가 수용되도록 수용공간(110a)의 하부를 차단하는 부분으로서, 조형광원에서 승강조형대 측으로 발사되는 조형광이 투과되는 부재이다.

그런데, 이러한 광투과필름유닛(120)을 가진 본 발명의 소재트레이(100)와 비교하여 종래의 소재트레이를 살펴보면, 종래의 소재트레이는 광투과필름유닛(120)이 사용되지 않고, 광경화성수지가 수용되도록 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 구조를 취하면서, 조형광이 하부를 투과할 수 있도록 투명한 재질의 유리나 아크릴로 만들어진다.

이와 같은 종래의 소재트레이는 적정한 내구성을 위해 약 5mm두께로 이루어지는데, 소재트레이에서 조형광이 이러한 두께의 하부를 투과하는 과정에서 굴절되어 산란됨으로써 초점이 맞춰지기 어려움에 따라, 정확한 치수를 가진 조형물의 출력이 어려운, 즉 치수정확도와 품질이 저하된 조형물이 제조되는 한계점이 있다.

나아가, 종래의 소재트레이는 하부의 두께가 두꺼울수록 조형광의 굴절에 의한 산란이 많아짐으로써, 출력물인 조형물의 치수정확도와 품질이 더욱더 떨어지게 되는 단점이 있다.

아울러, 종래의 소재트레이는 틸팅 시 조형물의 분리를 위해 내부 하면에 실가드와 같은 이형성물질이 도포되지만, 빠르면 1주일 정도, 늦어도 1개월 정도 지나면 도포된 이형성물질이 떨어지거나 백화현상(불투명으로 변하는 현상)이 발생함에 따라, 오래 사용할 수 없는 단점이 있다.

이에 따라, 소재트레이는 상술된 한계점과 단점들을 극복하기 위해, 도 7에 도시된 바와 같이 수용부재(11)의 개방된 하부에 투명하면서도 얇은 형태의 단층필름(12)이 사용될 수 있다.

그런데, 광경화성수지(R)가 경화되어 제조되는 조형물(P)의 하부가 단층필름(12)에 붙은 상태이기 때문에, 조형물(P)의 상부가 연결된 승강조형대(2)의 상승 시 단층필름(12)이 당겨짐에 따라, 즉 조형물(P)의 경화된 레이어의 장력에 의해 단층필름(12)이 당겨짐에 따라 단층필름(12)이 변형되기 쉬운 문제점이 있다.

3D프린팅 과정에 대해 간략하게 살펴보면, 3D프린팅은 3D모델링 준비단계, 레이어이미지 생성단계, 및 레이어이미지 적층단계로 순차적으로 이루어진다.

구체적으로, 상기 3D모델링 준비단계는 출력할 3D모델링 준비하는 단계로서, obj, stl 등의 파일로 준비한다.

다음으로, 상기 레이어이미지 생성단계는 3D모델링을 지정한 두께로 얇게 잘라내어 여러 층으로 분리하는 단계이다. 참고로, 이와 같이 분리된 층을 레이어라 하며, 맨 아래 레이어부터 맨 위의 레이어까지 한 층, 한 층 적층하게 되면 3D 출력물인 조형물이 완성되며, 이때 조형물은 승강조형대에 거꾸로 연결되어 매달려서 완성된다.

마지막으로, 상기 레이어이미지 적층단계는 레이어 모양으로 조형광을 광경화성수지에 일정시간동안 조사하여 경화시키는 단계이다.

그런데, 이와 같은 레이어이미지 적층단계에서 도 7에 도시된 바와 같이, 틸팅공정이 수행되는데, 이러한 틸팅공정은 한 층의 레이어를 경화한 후 다음 레이어를 경화하기 위한 공간을 만들기 위해 승강조형대(2)를 승강시키는 공정으로서, 조형물(P)이 완성될 때까지 반복적으로 이루어진다.

그런데 경화된 레이어는 단층필름(12)의 상면에 붙어있는 상태이기 때문에, 이러한 틸팅공정에서 승강조형대(2)를 따라 강제로 위로 이동하는 과정에서 단층필름(12)으로부터 강제로 떨어지게 된다.

이러한 틸팅공정에서, 승강조형대(2)를 따라 올라가는 경화된 레이어의 상측 장력에 의하여 단층필름(12)이 상측으로 당겨져서 늘어남에 따라, 조형물(P)의 경화된 레이어가 단층필름(12)으로부터 분리된 후에는 단층필름(12)이 주름과 같이 울퉁불퉁하게 울어버리게 된다.

특히, 광경화성수지(R)가 경화되는 과정에서 60도 내지 80도 정도의 열이 발생하는데, 이러한 열에 의해서 단층필름(12)은 더욱더 쉽게 울퉁불퉁 울게 됨으로써, 종국적으로 출력된 조형물(P)의 품질이 떨어지는 문제점이 발생한다.

나아가, 상기 단층필름(12)이 도 7에 도시된 바와 같이 투명플레이트(13) 상에 배치된다면, 조형광원(3)으로부터 조사되는 조형광(3a)이 투명플레이트(13)에서 굴절됨에 따라, 확대된 도면과 같이 출력된 조형물(P)의 형상이 정확한 수치로 조형되지 않음에 따라 조형물(P)의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

이에 따라, 본 발명의 소재트레이(100)는 상술된 문제점을 극복하기 위해, 조형광이 투과되는 필름으로서 이형성과 탄성을 가진 광투과필름유닛(120)이 활용될 수 있다.

즉, 본 발명의 광투과필름유닛(120)은 광경화성수지(R)가 경화되어 승강조형대에 연결된 조형물(P)의 하부가 보다 쉽게 떨어지도록 이형성을 가지고, 조형물(P)의 하부에 의해 당겨지더라도 변형되지 않고 다시 원상태로 복원될 수 있는 탄성을 가진다.

구체적으로, 상기 광투과필름유닛(120)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 이형필름(121)과 탄성필름(122)을 구비하여 다단합지구조로 이루어질 수 있다.

왜냐하면 실질적으로 상기 광투과필름유닛(120)은 한 장으로 구성되면서 두 가지 특성인 이형성과 탄성을 가지기는 어렵기 때문에, 이형필름(121)과 탄성필름(122)을 합한 다단합지구조를 취하여 이형성과 탄성 모두를 가질 수 있다. 참고로, 이러한 다단합지구조는 필름이 합하여 지기 때문에 두께가 얇은 상태를 유지함에 따라 조형광의 굴절은 거의 발생하지 않는다.

여기에서, 상기 이형필름(121)은 광경화성수지(R)가 접촉되는 부분으로서, 광투과필름유닛(120)에 있어서 상부에 해당되는 필름이다.

이러한 이형필름(121)은 이형성을 가짐으로써 조형물(P)의 경화된 레이어가 쉽게 떨어질 수 있도록 함에 따라, 승강조형대의 상승 시 조형물(P)의 장력에 의해서도 광투과필름유닛(120)이 최대한 조금만 당겨지도록 한다.

또한, 상기 탄성필름(122)은 이형필름(121)의 하면에 밀착결합된 부분으로서, 광투과필름유닛(120)에 있어서 하부에 해당되는 필름이다.

이러한 탄성필름(122)은 탄성을 가짐으로써 조형물(P)의 장력에 의해 광투과필름유닛(120)이 당겨지더라도, 변형되지 않고 다시 원상태로 복원될 수 있도록 한다.

종국적으로, 상술된 이형필름(121)과 탄성필름(122)으로 이루어진 광투과필름유닛(120)은, 도 8에 도시된 바와 같이 조형물(P)의 장력에 의해 당겨지더라도, 이형성에 의해 레이어로부터 쉽게 떨어지고 탄성에 의해 원상복구되어 변형이 거의 발생하지 않게 된다. 참고로, 도면부호 2는 승강조형대, 3은 조형광원, 3a는 조형광, L은 LCD, La는 LCD의 출력형상부이다.

더욱 구체적으로, 상기 이형필름(121)과 탄성필름(122)은 점착되어 결합된 것이 바람직하다.

상기 이형필름(121)은 재질 특성 상 다른 물질과 접착이 잘 이루어지지 않는 필름이기 때문에, 광투과필름유닛(120)에서 탄성필름(122)과 다단합지구조를 이루기 위해, 점착제(123)에 의해 점착되어 결합된다.

구체적으로, 상기 광투과필름유닛(120)은 결합 시 이형필름(121) 또는 탄성필름(122)에 점착제(123)를 도포 한 후 롤에 의한 롤링압축방식으로 결합되어 다단합지구조를 취하게 된다.

참고로, 점착제(123)가 아닌 접착제(미도시)는 다른 종의 재료를 접착하는 데 사용되는 물질로서, 일반적인 접착제로는 천연 및 합성의 유기고분자가 사용되며, 특수한 용도에서는 무기물과 금속도 접착제로 사용된다.

이러한 접착제는 피착제에 도포된 후, 피착제가 대상물에 부착되기 직전 일정정도 경화시킨 후 부착되도록 하거나, 대상물에 부착된 직후 경화가 시작되도록 하는 방식으로 사용되는데, 일단 경화가 완료된 후에는 접착력이 없어진다.

이와 비교하여, 본 발명의 광투과필름유닛(120)에서 사용되는 점착제(123)는 점도성으로서 피착제를 대상물에 점착시킬 때 사용되며, 이러한 점착으로 인하여 경화된 후에도 점성이 유지되도록 한다.

이와 같은 점착제(123)는 가장 큰 특징으로서, 경화가 이루어져도 점성이 유지되는 특성을 가지고 있기 때문에, 이형필름(121)과 탄성필름(122)을 용이하게 서로 부착시켜 결합시킬 수 있다.

이에 따라, 탄성필름(122)은 접착제에 의해서는 이형필름(121)과 결합되기는 어렵지만, 점착제(123)에 의해서는 이형필름(121)과 결합이 가능하며, 이러한 점착에 의한 결합은 점성이 유지되기 때문에 강제로 떼지 않는 한 계속해서 이형필름(121)과 결합된 상태를 유지하게 된다.

이에 더하여, 상기 탄성필름(122)은 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 복수 개가 이형필름(121)의 하면에 순차적으로 적층되어 결합될 수 있다.

상기 광투과필름유닛(120)은 탄성재질로서 탄성을 가짐과 동시에, 조형물(P)의 경화된 레이어의 장력에 의해 많이 당겨지지 않도록 일정정도 하드한 특성을 가지는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 탄성필름(122)이 이형필름(121)의 하면에 순차적으로 복수 개가 적층결합됨으로써, 광투과필름유닛(120)이 보다 단단해짐에 따라, 조형물(P)의 장력에 의해 많이 당겨지지 않게 되어, 종국적으로 광투과필름유닛(120)의 변형이 거의 발생하지 않게 된다.

그리고, 상술된 이형필름(121)은 불소계열로서 FEP, PFA, PTFE, 및 ETFE 중 적어도 하나 이상이 포함된 필름이 활용될 수 있고, 상기 탄성필름(122)은 PET 및 PC 중 적어도 하나 이상이 포함된 필름이 활용될 수 있다.

즉, 필름이 EP, PFA, PTFE, ETFE, PET, 및 PC 중 적어도 하나 이상이 포함되어 제조되면 내열성 및 투명성이 우수하며, 특히 EP, PFA, PTFE, 및 ETFE 중 적어도 하나 이상이 포함되어 제조된 필름은 마찰계수가 매우 작고 윤활성이 뛰어나서 이형성이 우수하고, 아울러 PET 및 PC 중 적어도 하나 이상이 포함되어 제조된 필름은 탄성률이 커서 탄성이 우수하다.

한편, 상기 필름클램프(130)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 광투과필름유닛(120)을 수용부재(110)의 하부테두리에 고정시키도록, 수용부재(110)의 하부테두리에 설치된다.

여기에서, 상기 광투과필름유닛(120)은 출력된 조형물의 품질을 최대한 높이기 위해 팽팽하게, 즉 처짐이 방지되게 수용부재(110)와 필름클램프(130) 사이에 설치되어야 한다.

이에 따라, 본 발명은 수용부재(110)의 하면과 필름클램프(130)의 상면의 높이가 서로 차이가 나는 단차를 형성시킴으로써, 광투과필름유닛(120)의 처짐, 주름 등을 방지할 수 있다.

이와 같이 광투과필름유닛(120)의 처짐을 방지하는 구성에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 수용부재(110)는 본체부(111), 클램프체결부(112), 및 단차부(113)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 본체부(111)는 상부와 하부가 개방된 수용공간(110a)이 형성되도록, 상하방향으로 일정 정도 길게 형성된 통구조를 취한다.

또한, 상기 클램프체결부(112)는 본체부(111)의 하단부에 둘레를 따라 형성되어, 광투과필름유닛(120)을 사이에 두고 필름클램프(130)가 체결되는데, 이러한 클램프체결부(112)와 필름클램프(130)는 광투과필름유닛(120)이 간편하면서도 용이하게 교체될 수 있는 구조를 취할 수 있다.

구체적으로, 상기 클램프체결부(112)에는 복수 개의 체결홀(112a)이 형성되고, 광투과필름유닛(120)의 테두리에는 복수 개의 체결홀(112a)과 대응되는 복수 개의 통과홀(120a)이 형성될 수 있다.

아울러, 상기 클램프체결부(112)와 마주보는 필름클램프(130)의 상면에는 통과홀(120a)과 체결홀(112a)에 순차적으로 삽입되는 볼트돌기(131)가 형성되고, 볼트돌기(131)에는 너트부재(139)가 체결되어 클램프체결부(112)의 상면을 가압하는 구조를 취할 수 있다.

이로 인하여, 상기 광투과필름유닛(120)이 간편하면서도 용이하게 교체될 수 있으며, 아울러 후술되는 단차부(113)의 구성으로 인하여 광투과필름유닛(120)의 설치 시 자연스럽게 광투과필름유닛(120)이 팽팽하게 당겨지면서 설치될 수 있다.

그리고, 상기 단차부(113)는 본체부(111)의 하단부에 하측으로 돌출형성되며, 필름클램프(130)로 고정된 광투과필름유닛(120)을 하측으로 가압하여 밀도록 하면이 클램프체결부(112)의 상면보다 하측에 배치된다.

이러한 단차부(113)로 인하여, 광투과필름유닛(120)이 필름클램프(130)에 설치된 상태, 즉 광투과필름유닛(120)의 테두리가 필름클램프(130)의 볼트돌기(131)에 걸려서 위치고정된 상태에서, 클램프체결부(112)에 필름클램프(130)가 체결되는 과정에서 단차부(113)가 광투과필름유닛(120)을 하측으로 밀게 됨으로써, 광투과필름유닛(120)이 팽팽하게 당겨지면서 설치될 수 있다.

이에 더하여, 상기 단차부(113)는 광투과필름유닛(120)이 걸려서 방향전환되는 부분인 하단의 외부 모서리가 모따기된 것이 바람직한데, 이와 같이 모따기된 모따기면(113a)으로 인하여 광투과필름유닛(120)이 날카로운 모서리에 의해 손상되지 않게 됨으로써, 광투과필름유닛(120)의 장력을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

아울러, 상술된 모따기에 의해 광투과필름유닛(120)에 대한 단차부(113)의 밀착면적이 커짐에 따라, 수용공간(110a)에서 단차부(113)와 광투과필름유닛(120) 사이의 틈을 통해 광경화성수지(R)가 새어나가지 않는 안정적인 기밀구조가 이루어질 수 있다.

이에 더하여, 상기 클램프체결부(112)의 하면에는 본체부(111)의 둘레를 따라 실링부재(C)가 부착될 수 있는데, 만일에 단차부(113)와 광투과필름유닛(120) 사이의 틈을 통해 광경화성수지(R)가 새어나가더라도 실링부재(C)에 의하여 클램프체결부(112)와 필름클램프(130) 사이의 틈을 빠져나가지 못함에 따라, 더욱더 안정적인 기밀구조가 이루어질 수 있다.

나아가, 상기 수용부재(110)와 필름클램프(130)가 금속재질로 이루어짐으로써, 광투과필름유닛(120)만이 교체되서 사용되고 수용부재(110)와 필름클램프(130)는 반영구적으로 사용가능함에 따라, 유리나 아크릴재질로 이루어진 종래의 소재트레이와 비교하여 유지관리비용이 상대적으로 절감될 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이(100)는, 광투과필름유닛(120)이 이형성과 탄성을 가지도록 다단합지구조로 구성됨으로써, 광경화성수지가 경화되어 승강조형대(2)에 연결된 조형물(P)의 하부가 승강조형대(2)의 상승 시 장력으로 광투과필름유닛(120)을 당기더라도, 광투과필름유닛(120)이 비변형되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 본체부(111)의 하단부에 하측으로 돌출형성되어 하면이 클램프체결부(112)의 상면보다 하측에 배치된 단차부(113)가 구성됨으로써, 클램프체결부(112)에 단순히 필름클램프(130)를 체결하는 간단하면서도 단순한 작업만으로도 광투과필름유닛(120)을 팽팽하게 당길 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

1 : 소재트레이 2 : 승강조형대
3 : 조형광원
R : 광경화성수지 P : 조형물
100 : 소재트레이 110 : 수용부재
110a : 수용공간 111 : 본체부
112 : 클램프체결부 112a : 체결홀
113 : 단차부 113a : 모따기면
120 : 광투과필름유닛 120a : 통과홀
121 : 이형필름 122 : 탄성필름
123 : 점착제 130 : 필름클램프
131 : 볼트돌기 139 : 너트부재
C : 실링부재

Claims

상측의 승강조형대와 하측의 조형광원 사이에 배치되며, 상부와 하부가 개방된 수용공간을 가진 수용부재;
광경화성수지가 상기 수용공간에 수용되도록 상기 수용공간의 하부를 차단하며, 상기 조형광원에서 상기 수용공간을 통과하면서 상기 광경화성수지를 경화시키는 조형광이 투과되는 광투과필름유닛; 및
상기 광투과필름유닛을 상기 수용부재의 하부테두리에 고정시키도록, 상기 수용부재의 하부테두리에 설치된 필름클램프;를 포함하며,
상기 광경화성수지가 경화되어 상기 승강조형대에 연결된 조형물의 하부가, 상기 승강조형대의 상승 시 장력으로 상기 광투과필름유닛을 당기더라도 상기 광투과필름유닛이 비변형되도록, 상기 광투과필름유닛이 이형성과 탄성을 가지며,
상기 광투과필름유닛은,
상기 광경화성수지가 접촉되는 이형필름; 및
상기 이형필름의 하면에 밀착결합된 탄성필름;을 구비하여,
다단합지구조로 이루어지며,
상기 이형필름과 탄성필름은 경화가 이루어져도 점성이 유지되는 점작체로 점착되어 결합되며,
상기 탄성필름은 탄성재질로서 탄성을 가짐과 동시에 조형물의 경화된 레이어의 장력에 의해 일정 정도만 당겨지도록 복수 개가 상기 이형필름의 하면에 순차적으로 적층되어 결합되며,
상기 수용부재는,
상기 수용공간이 형성된 본체부;
상기 본체부의 하단부에 둘레를 따라 형성되며, 상기 광투과필름유닛을 사이에 두고 상기 필름클램프가 체결되는 클램프체결부; 및
상기 본체부의 하단부에 하측으로 돌출형성되며, 상기 필름클램프로 고정된 상기 광투과필름유닛을 하측으로 가압하여 밀도록 하면이 상기 클램프체결부의 상면보다 하측에 배치된 단차부;를 구비하며,
상기 단차부는, 상기 광투과필름유닛이 걸려서 방향전환되는 부분인 하단의 외부 모서리에 의해 상기 광투과필름유닛이 비손상되도록 하단의 외부 모서리가 모따기된 것을 특징으로 하는 3D프린터의 소재트레이.
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제1항에 있어서,
상기 이형필름은 불소계열로서 FEP, PFA, PTFE, 및 ETFE 중 적어도 하나 이상이 포함된 필름이고, 상기 탄성필름은 PET 및 PC 중 적어도 하나 이상이 포함된 필름인 것을 특징으로 하는 3D프린터의 소재트레이.
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제1항에 있어서,
상기 클램프체결부에는 복수 개의 체결홀이 형성되고, 상기 광투과필름유닛의 테두리에는 복수 개의 상기 체결홀과 대응되는 복수 개의 통과홀이 형성되며,
상기 클램프체결부와 마주보는 상기 필름클램프의 상면에는 상기 통과홀과 체결홀에 순차적으로 삽입되는 볼트돌기가 형성되고, 상기 볼트돌기에는 너트부재가 체결되어 상기 클램프체결부의 상면을 가압하는 것을 특징으로 하는 3D프린터의 소재트레이.
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제1항에 있어서,
상기 클램프체결부의 하면에는 상기 본체부의 둘레를 따라 실링부재가 부착된 것을 특징으로 하는 3D프린터의 소재트레이.