KR102130343B1 - 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치 - Google Patents

레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분말층 위에 레이저빔을 조사하여 분말층을 원하는 형상으로 용착하고, 이 과정을 반복하여 제품을 제조하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은 3차원 형상을 제조하기 위한 분말이 수용되는 분말 수용부와, 원하는 패턴 형상을 따라 이동하면서 상기 분말 수용부에 수용된 분말을 외부로 배출하여 분말층을 형성하기 위한 배출구를 구비하는 레저버; 및 상기 분말층을 융착시켜 원하는 패턴 형상을 형성하기 위하여, 상기 분말층에 제1 레이저빔을 조사하는 레이저부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치를 제공한다.

Description

레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치{Apparatus for manufacturing three dimensional shapes using laser and powder}
본 발명은 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 관한 것으로서, 분말층 위에 레이저빔을 조사하여 분말층을 원하는 형상으로 용착하고, 이 과정을 반복하여 제품을 제조하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 3차원 형상의 제품을 쾌속으로 조형하는 이른바 3D 프린팅 기술이 개발되어 실용화되고 있는 실정이다. 일예로, 3차원 형상의 제품을 제조하는 방법으로 파우더 베드 퓨전(powder bed fusion) 방식의 하나로써 레이저를 이용하는 선택적 레이저 소결법(Selective Laser Sintering, SLS)을 사용할 수 있다.
이러한 레이저 소결법은 작업테이블 전체에 소결용 분말을 도포하고, 레이저를 이용하여 3차원 형상을 형성하는 부분만 소결시키며, 상술한 도포 과정 및 소결 과정을 반복함에 따라 3차원 형상의 제품을 조제할 수 있다.
하지만, 종래와 같이 3차원 형상의 제품을 형성하는 경우, 소결용 분말을 작업테이블 전체에 도포해야만 한다.
이에 따라, 소결용 분말이 많이 소요되는 문제점이 있는 것과 동시에 작업테이블에서 미소결된 분말에 대한 재사용율이 제한되어 3차원 형상의 제품을 형성하기 위한 재료 소비율이 높아지는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1459284호(발명의 명칭 : 삼차원 물체 제조장치 및 제조방법, 2014. 11. 07. 공고)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 레저버를 이용하여 분말층을 형성하고, 제2 레이저빔을 이용하여 분말층이 가소결된 상태로 변화되도록 하고, 제1 레이저빔을 이용하여 가소결된 상태의 분말층을 융착시킴으로써, 최소의 분말을 가지고 원하는 패턴 형상을 제조할 수 있는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치는, 3차원 형상을 제조하기 위한 분말이 수용되는 분말 수용부와, 원하는 패턴 형상을 따라 이동하면서 상기 분말 수용부에 수용된 분말을 외부로 배출하여 분말층을 형성하기 위한 배출구를 구비하는 레저버; 및 상기 분말층을 융착시켜 원하는 패턴 형상을 형성하기 위하여, 상기 분말층에 제1 레이저빔을 조사하는 레이저부;를 포함하고, 상기 레이저부는, 상기 분말층을 융착시키기 전에 상기 분말층을 분말들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태로 변화시키기 위하여, 상기 제1 레이저빔의 전방에서 상기 분말층에 제2 레이저빔을 조사하고, 상기 분말층은 상기 제2 레이저빔에 의해 가소결된 상태로 변화되고, 상기 제1 레이저빔에 의해 융착된 상태로 변화되는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 분말층을 가소결된 상태로 변화시키기 위해 상기 분말층으로 조사되는 상기 제2 레이저빔의 직경은 상기 분말층을 융착시키기 위해 상기 분말층으로 조사되는 상기 제1 레이저빔의 직경보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 제2 레이저빔의 파워는 상기 제1 레이저빔의 파워보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 제2 레이저빔의 직경은 상기 배출구의 폭과 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 레저버는, 상기 분말층에 상기 제2 레이저빔이 조사되기 전에 상기 분말층이 분산되는 것을 방지하기 위한 분산방지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 레저버는, 상기 분말 수용부의 일측에 마련되어 상기 분말층을 향해 조사될 제2 레이저빔이 도입되는 도입공간이 마련된 레이저빔 도입부를 더 포함하고, 상기 분산방지부는 상기 레이저빔 도입부의 양측벽으로부터 내측으로 각각 돌출 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치는, 원호 형상의 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 내측면을 따라 이동가능하게 배치되고, 3차원 형상을 제조하기 위한 분말이 수용되는 분말 수용부와, 상기 분말 수용부에 수용된 분말을 배출하여 상기 베이스 플레이트의 내측면 상에 분말층을 형성하기 위한 배출구를 구비하는 레저버; 및 상기 베이스 플레이트의 내측면 상에 형성된 분말층 중 일부를 융착시켜 원하는 패턴 형상을 형성하기 위하여, 일부 영역의 분말층에 제1 레이저빔을 조사하는 레이저부;를 포함하고, 상기 레이저부는, 상기 분말층 중 일부를 융착시키기 전에 상기 분말층을 분말들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태로 변화시키기 위하여, 상기 분말층에 대해 교차 이동하면서 상기 제1 레이저빔의 전방에서 상기 분말층에 제2 레이저빔을 조사하고, 상기 분말층은 상기 제2 레이저빔에 의해 가소결된 상태로 변화되고, 상기 제1 레이저빔에 의해 융착된 상태로 변화되는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 제2 레이저빔의 파워는 상기 제1 레이저빔의 파워보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 레저버는, 상기 분말층에 상기 제2 레이저빔이 조사되기 전에 상기 분말층이 분산되는 것을 방지하기 위한 분산방지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치에 있어서, 상기 분산방지부는, 상기 분말 수용부의 일측 양단으로부터 상기 분말이 배출되는 방향을 향해 돌출 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치는, 레저버를 이용하여 분말층을 형성하고, 제2 레이저빔을 이용하여 분말층이 가소결된 상태로 변화되도록 하고, 제1 레이저빔을 이용하여 가소결된 상태의 분말층을 융착시킴으로써, 최소의 분말을 가지고 원하는 패턴 형상을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치는, 분산방지부가 구비된 것에 의해 분말층이 분산되는 것을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1의 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 레저버의 평면도이고,
도 3은 도 1의 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 5는 도 3의 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 단면도이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 레저버의 평면도이고, 도 3은 도 1의 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말(11)을 이용한 3차원 형상의 제조장치는 스테이지(100)와, 레저버(200) 및 레이저부(미도시)를 포함한다.
상기 스테이지(100)는 후술하는 분말 수용부(210)의 배출구(220)로부터 배출된 분말(11)이 일정 두께를 가지는 다수의 분말층(10)으로 순차적으로 적층되고 제조하고자 하는 제품이 용착되는 부분일 수 있다.
즉, 스테이지(100)는 순차적으로 적층되는 분말층(10)을 지지한다. 스테이지(100) 상에 한 층의 분말층(10)이 적층되면 제2 레이저빔(L2) 및 제1 레이저빔(L1)이 순차적으로 조사되어 원하는 패턴 형상(20)이 용착되고, 용착된 패턴 형상(20)이 포함된 분말층(10) 상에는 다음 가공을 위한 분말층(10)이 적층될 수 있다.
상기 레저버(200)는 스테이지(100) 상에서 원하는 패턴 형상(20)을 따라 이동하면서 스테이지(100) 상에 분말층(10)을 형성하기 위한 분말(11)을 공급하는 구성인 것으로서, 이러한 레저버(200)는 분말 수용부(210)와, 배출구(220)와, 레이저빔 도입부(230) 및 분산방지부(240)를 포함할 수 있다.
상기 분말 수용부(210)의 내부에는 3차원 형상을 제조하기 위한 분말(11)이 수용된다. 본 실시예에 따른 분말 수용부(210)는 상부가 오픈된 사각틀 형상의 구조로 형성된 것을 제시하고 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 배출구(220)는 분말 수용부(210)의 바닥에 형성될 수 있다. 분말 수용부(210)에 수용된 분말(11)이 배출구(220)를 통해 외부로 배출됨으로써, 스테이지(100) 상에 분말층(10)이 형성될 수 있다.
상기 레이저빔 도입부(230)는 분말 수용부(210)의 일측에 마련될 수 있으며, 레이저빔 도입부(230)에는 분말층(10)을 향해 조사될 제2 레이저빔(L2)이 도입되는 도입공간(231)이 마련될 수 있다. 레이저부를 통해 제2 레이저빔(L2)이 출력되면 제2 레이저빔(L2)은 도입공간(231)으로 도입되어 스테이지(100) 상에 형성된 분말층(10)을 향해 조사될 수 있다.
상기 분산방지부(240)는 레이저빔 도입부(230)의 양측벽으로부터 내측으로 각각 돌출 형성될 수 있다. 분산방지부(240)는 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)이 조사되기 전에 분말층(10)이 스테이지(100) 상에서 분산되는 것을 방지한다.
도시되지는 않았지만, 레저버(200)와 연결되어 스테이지(100) 상에서 레저버(200)를 이동시키기 위한 이송수단이 구비될 수 있다. 이때, 이송수단은 실린더 또는 모터 등의 구동에 의해 레저버(200)를 이송시킬 수 있는 통상적으로 사용되는 구조가 적용될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 레저버(200)와 연결되어 스테이지(100)에 대해 레저버(200)의 높이를 조절하기 위한 높이조절수단이 구비될 수 있다. 이때, 높이조절수단은 실린더 또는 모터의 구동에 의해 레저버(200)의 높이를 조절할 수 있는 통상적으로 사용되는 구조가 적용될 수 있다.
상기 레이저부(미도시)는 분말층(10)에 제1 레이저빔(L1)을 조사하여 분말층(10)을 융착시킴으로써 원하는 패턴 형상(20)을 형성할 수 있다. 또한, 레이저부는 제1 레이저빔(L1)의 전방에서 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)을 조사한다.
이때, 제2 레이저빔(L2)은 제1 레이저빔(L1)을 통해 분말층(10)을 융착시키기 전에 분말층(10)으로 조사됨으로써, 분말층(10)이 분말(11)들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태로 변화시키게 된다. 분말층(10)은 제2 레이저빔(L2)에 의해 가소결된 상태로 변화되고, 제1 레이저빔(L1)에 의해 융착된 상태로 변화된다.
결과적으로, 분말층(10)이 가소결된 상태에서 융착되어 원하는 패턴 형상(20)을 제조함에 따라 최소의 분말(11)을 가지고 원하는 패턴 형상(20)을 제조할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 실시예에서는 하나의 레이저부를 통하여 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)과 제1 레이저빔(L1)을 순차적으로 조사하는 것을 제시하고 있지만, 두 개의 레이저부를 이용하여 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)과 제1 레이저빔(L1)을 각각 조사하는 것도 물론 가능할 것이다.
분말층(10)을 가소결된 상태로 변화시키기 위해 분말층(10)으로 조사되는 제2 레이저빔(L2)의 직경은 분말층(10)을 융착시키기 위해 분말층(10)으로 조사되는 제1 레이저빔(L1)의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
제2 레이저빔(L2)의 파워와 제1 레이저빔(L1)의 파워가 동일한 상태에서 분말층(10)으로 조사되는 제2 레이저빔(L2)의 직경을 제1 레이저빔(L1)의 직경보다 크게 하면, 제1 레이저빔(L1)에 비해 제2 레이저빔(L2)의 단위면적당 세기가 낮아지고, 이로 인해 제2 레이저빔(L2)이 조사된 분말층(10)이 융착되지 않고, 가소결된 상태가 된다. 따라서, 분말층(10)이 융착되지 않고 가소결된 상태로 변화시키기 위하여 제2 레이저빔(L2)의 직경이 제1 레이저빔(L1)의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 제2 레이저빔(L2)의 파워는 제1 레이저빔(L1)의 파워보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 제2 레이저빔(L2)은 레저버(200)의 배출구(220)로부터 배출된 분말(11)이 융착되지 않고 가소결될 수 있을 정도의 파워를 가지는 것이 바람직하고, 제1 레이저빔(L1)은 분말층(10)을 용착시킬 수 있을 정도의 파워를 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 제2 레이저빔(L2)이 분말층(10)에 조사될 경우, 분말층(10)이 융착되지 않도록 하기 위하여 제2 레이저빔(L2)의 파워는 제1 레이저빔(L1)의 파워보다 작은 것이 바람직한 것이다.
또한, 배출구(220)를 통해 배출되어 형성된 분말층(10)의 폭은 배출구(220)의 폭(W)과 동일한데, 제2 레이저빔(L2)의 직경은 배출구(220)의 폭(W)과 동일한 것이 바람직하다.
제2 레이저빔(L2)의 직경이 배출구의 폭(W)보다 작은 경우, 분말층(10)의 양측단 영역이 가소결되지 않을 수 있다. 또한, 제2 레이저빔(L2)의 직경이 배출구의 폭(W)보다 큰 경우, 제2 레이저빔(L2)이 분말층(10)의 폭을 벗어나서 조사되기 때문에 레이저부의 에너지가 낭비될 수 있다.
따라서, 제2 레이저빔(L2)이 분말층(10)에 조사될 경우, 제2 레이저빔(L2)의 직경이 분말층(10)의 폭을 벗어나거나 분말층(10)의 폭보다 작지 않도록 하기 위하여, 제2 레이저빔(L2)의 직경은 배출구(220)의 폭(W)과 동일한 것이 바람직하다.
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상제조장치를 이용한 3차원 형상 제조방법을 간단히 설명한다.
먼저, 외부에서 분말 수용부(210)에 3차원 형상을 제조하기 위한 분말(11)을 공급한다.
다음으로, 이동수단을 이용하여 레저버(200)를 스테이지(100) 상에서 원하는 패턴 형상(20)을 따라 이동시킨다.
레저버(200)가 이동되면 배출구(220)를 통해 분말 수용부(210)에 수용된 분말(11)이 외부로 배출되어 스테이지(100) 상에 분말층(10)을 형성한다. 이때, 분산방지부(240)에 의해 스테이지(100) 상에 형성된 분말층(10)이 분산되는 것을 방지하게 된다.
다음으로, 레이저부를 통해 분말층(10)으로 제2 레이저빔(L2)을 조사한다. 제2 레이저빔(L2)이 분말층(10)에 조사되면 분말층(10)은 분말(11)들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태(12)로 변화된다.
다음으로, 레이저부를 통해 가소결된 상태의 분말층(12)으로 제1 레이저빔(L1)을 조사한다. 제2 레이저빔(L2)에 의해 가소결된 상태로 변화된 분말층(12)에 제1 레이저빔(L1)이 조사되면 가소결된 상태의 분말층(12)이 융착되면서 원하는 패턴 형상(20)이 형성된다.
이와 같은 과정을 반복하면, 스테이지(100) 상에 패턴 형상(20)이 적층되고, 패턴 형상(20) 주변에 부착된 가소결된 상태의 분말층(12)을 제거하면 최종적으로 제조하고자 하는 3차원 형상의 제품을 제조할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 5는 도 3의 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치는 베이스 플레이트(300)와, 레저버(400) 및 레이저부(미도시)를 포함한다.
상기 베이스 플레이트(300)는 원호 형상으로 형성될 수 있고, 본 실시예에서는 원호 형상의 베이스 플레이트(300)를 이용하여 타이어를 제작하기 위한 타이어 제작용 베이스 금형을 제조하는 것을 일예로 든다.
물론, 본 실시예에서는 타이어 제작용 베이스 금형을 제조하는 것을 일예로 하고 있지만, 원호 형상의 베이스 플레이트(300)를 이용하여 수많은 다른 제품을 제조할 수 있을 것이다.
상기 레저버(400)는 베이스 플레이트(300)의 내측면을 따라 이동가능하게 배치될 수 있다. 이러한 레저버(400)는 분말 수용부(410)와, 배출구(420) 및 분산방지부(440)를 포함할 수 있다.
상기 분말 수용부(410)의 내측에는 3차원 형상을 제조하기 위한 분말(11)이 수용된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 분말 수용부(410)의 구조는 앞서 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 수용부(210)의 구조와 동일하여 상세한 설명은 생략한다.
상기 배출구(420)는 분말 수용부(410)의 바닥에 형성될 수 있으며, 분말 수용부(410)에 수용된 분말(11)이 배출구(420)를 통해 외부로 배출됨으로써, 베이스 플레이트(400)의 내측면 상에 분말층(10)이 형성되게 된다.
상기 분산방지부(440)는 분말 수용부(210)의 일측 양단으로부터 분말(11)이 배출되는 방향을 향해 돌출 형성될 수 있다.
분산방지부(440)는 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)이 조사되기 전에 분말층(10)이 베이스 플레이트(300) 상에서 분산(낙하)되는 것을 방지하게 된다.
상기 레이저부(미도시)는 일부 영역의 분말층(10)에 제1 레이저빔(L1)을 조사하여 분말층(10)의 일부를 융착시켜 원하는 패턴 형상(20)을 형성할 수 있다. 이때, 원하는 패턴 형상(20)은 타이어에 표면에 형성된 트레드 패턴에 대응되는 패턴 형상(20)일 수 있다.
또한, 레이저부는 분말층(10)에 대해 교차 이동하면서 제1 레이저빔(L1)의 전방에서 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)을 조사한다.
도시되지는 않았지만, 레이저부에 연결되어 레이저부를 분말층(10)에 대해 교차 이동시키기 위한 스캐너가 구비될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 레저버(400)와 연결되어 베이스 플레이트(300) 상에서 레저버(400)를 이동시키기 위한 이송수단과 레저버(400)와 연결되어 베이스 플레이트(300)에 대해 레저버(200)의 높이를 조절하기 위한 높이조절수단이 구비될 수 있다.
제2 레이저빔(L2)은 제1 레이저빔(L1)을 통해 분말층(10)을 융착시키기 전에 분말층(10)으로 조사됨으로써, 분말층(10)을 분말(11)들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태로 변화시키게 된다.
즉, 분말층(10)은 제2 레이저빔(L2)에 의해 가소결된 상태로 변화되고, 제1 레이저빔(L1)에 의해 융착된 상태로 변화된다.
결과적으로, 분말층(10)이 가소결된 상태에서 융착되어 원하는 패턴 형상(20)을 제조함에 따라 최소의 분말(11)을 가지고 원하는 패턴 형상(20)을 제조할 수 있는 이점이 있다.
본 실시예에서는 하나의 레이저부를 통하여 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)과 제1 레이저빔(L1)을 순차적으로 조사하는 것을 제시하고 있지만, 두 개의 레이저부를 이용하여 분말층(10)에 제2 레이저빔(L2)과 제1 레이저빔(L1)을 각각 조사하는 것도 물론 가능할 것이다.
제2 레이저빔(L2)의 파워는 제1 레이저빔(L1)의 파워보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 제2 레이저빔(L2)은 배출구(420)로부터 배출된 분말(11)이 융착되지 않고 가소결될 수 있을 정도의 파워를 가지는 것이 바람직하고, 제1 레이저빔(L1)은 분말층(10)을 용착시킬 수 있을 정도의 파워를 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 제2 레이저빔(L2)이 분말층(10)에 조사될 경우, 분말층(10)이 융착되지 않도록 하기 위하여 제2 레이저빔(L2)의 파워는 제1 레이저빔(L1)의 파워보다 작은 것이 바람직한 것이다.
지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말(11)을 이용한 3차원 형상 제조장치를 이용한 3차원 형상 제조방법을 간단히 설명한다.
먼저, 외부에서 분말 수용부(410)에 3차원 형상을 제조하기 위한 분말(11)을 공급한다.
다음으로, 이동수단에 의해 레저버(400)를 베이스 플레이트(300)의 내측면을 따라 이동시킨다. 레저버(400)가 이동되면 배출구(420)를 통해 분말 수용부(410)에 수용된 분말(11)이 배출되어 베이스 플레이트(300) 상에 분말층(10)이 형성된다. 이때, 분산방지부(440)에 의해 베이스 플레이트(300) 상에 형성된 분말층(10)이 분산되는 것이 방지된다.
다음으로, 레이저부를 통해 분말층(10)으로 제2 레이저빔(L2)을 조사한다. 이때, 스캐너를 통해 레이저부를 이동시켜 제2 레이저빔(L2)이 분말층(10)에 대해 교차 이동되면서 분말층(10)에 조사될 수 있도록 한다. 제2 레이저빔(L2)이 분말층(10)에 조사되면 분말층(10)은 분말(11)들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태(12)로 변화된다.
다음으로, 레이저부를 통해 가소결된 상태의 분말층(12) 중 일부 영역의 분말층(10)에 제1 레이저빔(L1)을 조사한다. 제2 레이저빔(L2)에 의해 소결된 상태의 분말층(12)에서 일부 영역의 분말층(10)에 제1 레이저빔(L1)이 조사되면 가소결된 상태의 분말층(12) 중 일부가 융착되면서 원하는 패턴 형상(20)이 형성된다.
이와 같은 과정을 반복하면, 베이스 플레이트(300) 상에 패턴 형상(20)이 적층되고, 패턴 형상(20) 주변에 부착된 가소결된 상태의 분말층(12)을 제거하면 최종적으로 타이어를 제작하기 위한 타이어 제작용 베이스 금형을 제조할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 분말층
11: 분말
20: 패턴 형상
100: 스테이지
200: 레저버
210: 분말 수용부
220: 배출구
L1: 제1 레이저빔

Claims (12)

  1. 3차원 형상을 제조하기 위한 분말이 수용되는 분말 수용부와, 원하는 패턴 형상을 따라 이동하면서 상기 분말 수용부에 수용된 분말을 외부로 배출하여 분말층을 형성하기 위한 배출구를 구비하는 레저버; 및
    상기 분말층을 융착시켜 원하는 패턴 형상을 형성하기 위하여, 상기 분말층에 제1 레이저빔을 조사하는 레이저부;를 포함하고,
    상기 레이저부는, 상기 분말층을 융착시키기 전에 상기 분말층을 분말들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태로 변화시키기 위하여, 상기 제1 레이저빔의 전방에서 상기 분말층에 제2 레이저빔을 조사하고,
    상기 분말층은 상기 제2 레이저빔에 의해 가소결된 상태로 변화되고, 상기 제1 레이저빔에 의해 융착된 상태로 변화되는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분말층을 가소결된 상태로 변화시키기 위해 상기 분말층으로 조사되는 상기 제2 레이저빔의 직경은 상기 분말층을 융착시키기 위해 상기 분말층으로 조사되는 상기 제1 레이저빔의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레이저빔의 파워는 상기 제1 레이저빔의 파워보다 작은 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레이저빔의 직경은 상기 배출구의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 레저버는, 상기 분말층에 상기 제2 레이저빔이 조사되기 전에 상기 분말층이 분산되는 것을 방지하기 위한 분산방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레저버는, 상기 분말 수용부의 일측에 마련되어 상기 분말층을 향해 조사될 제2 레이저빔이 도입되는 도입공간이 마련된 레이저빔 도입부를 더 포함하고,
    상기 분산방지부는 상기 레이저빔 도입부의 양측벽으로부터 내측으로 각각 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  8. 원호 형상의 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 내측면을 따라 이동가능하게 배치되고, 3차원 형상을 제조하기 위한 분말이 수용되는 분말 수용부와, 상기 분말 수용부에 수용된 분말을 배출하여 상기 베이스 플레이트의 내측면 상에 분말층을 형성하기 위한 배출구를 구비하는 레저버; 및
    상기 베이스 플레이트의 내측면 상에 형성된 분말층 중 일부를 융착시켜 원하는 패턴 형상을 형성하기 위하여, 일부 영역의 분말층에 제1 레이저빔을 조사하는 레이저부;를 포함하고,
    상기 레이저부는, 상기 분말층 중 일부를 융착시키기 전에 상기 분말층을 분말들의 표면이 서로 연결된 가소결된 상태로 변화시키기 위하여, 상기 분말층에 대해 교차 이동하면서 상기 제1 레이저빔의 전방에서 상기 분말층에 제2 레이저빔을 조사하고,
    상기 분말층은 상기 제2 레이저빔에 의해 가소결된 상태로 변화되고, 상기 제1 레이저빔에 의해 융착된 상태로 변화되는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 레이저빔의 파워는 상기 제1 레이저빔의 파워보다 작은 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 레저버는, 상기 분말층에 상기 제2 레이저빔이 조사되기 전에 상기 분말층이 분산되는 것을 방지하기 위한 분산방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분산방지부는, 상기 분말 수용부의 일측 양단으로부터 상기 분말이 배출되는 방향을 향해 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조장치.
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