KR102158573B1 - 일체형 ３ｄ 프린터 - Google Patents

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KR102158573B1
KR102158573B1 KR1020190098112A KR20190098112A KR102158573B1 KR 102158573 B1 KR102158573 B1 KR 102158573B1 KR 1020190098112 A KR1020190098112 A KR 1020190098112A KR 20190098112 A KR20190098112 A KR 20190098112A KR 102158573 B1 KR102158573 B1 KR 102158573B1
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류병조
이호준
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주식회사신도리코
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Abstract

본 발명은 측방향으로 서로 인접하게 배치된 조형실과 후처리실을 구비한 본체; 상기 조형실의 하부에 배치되고, 광경화성 레진이 수용되는 조형 수조; 상기 조형 수조의 하부에서 상기 조형 수조에 수용된 광경화성 수지에 광을 조사하여 조형물이 생성되도록 하는 광원; 조형실 이송 기구에 의해 상기 조형실 내부에서 수직방향으로 이동 가능하고, 상기 조형 수조 안에 수용된 상태에서 상기 광원의 조사에 의해 저면에 조형물이 부착되는 베드 유닛; 상기 후처리실의 하부에 설치되고, 내부에 세척 용액이 저장된 세척 챔버; 상기 후처리실의 상부에 설치되고, 내부에 설치된 자외선 광원을 이용하여 상기 세척 챔버에서 세척된 조형물을 경화시키는 경화 챔버; 및 후처리실 이송 기구에 의해, 상기 세척 챔버와 경화 챔버 사이에서 수직방향으로 이동 가능하고 상기 후처리실과 상기 조형실 사이에서 수평방향으로 이동 가능하며, 상기 조형실의 베드 유닛을 상기 후처리실로 전달하는 후처리용 바스켓을 포함하는 일체형 3D 프린터에 관한 것이다.

Description

일체형 ３Ｄ 프린터{Integral 3D printer}
본 발명은 3D 조형물을 조형하는 조형 장치와 3D 조형물을 세척 및/또는 경화하는 후처리 장치가 일체로 형성된 일체형 3D 프린터에 관한 것이다.
3D 프린터는 재료의 연속적인 레이어를 2차원 프린터와 같이 출력하여 이를 적층함으로써 대상물을 만드는 제조 장치로서, 디지털화된 도면 정보를 바탕으로 빠르게 대상물을 제작할 수 있어서 프로토타입 샘플 제작 등에 주로 사용된다.
3D 프린터의 제품 성형방식은 광경화성 레진에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 광경화성 레진 조형 방식(SLA; Stereo Lithography Apparatus) 또는 열가소성 필라멘트를 용융하여 적층하는 선택적 레이저 용융 방식(SLM; Selective laser melting) 등이 있다.
이러한 3D 프린터의 성형 방식 중에서 광경화성 레진 조형 방식의 3D 프린터는 레진이 저장된 수조에 광을 조사하여 액체 상태의 레진을 경화시킴으로써 3차원 물체를 성형하도록 구성된다.
그런데, 종래의 광경화수지 조형 방식의 3D 프린터는 조형물을 조형하기 위해 조형 수조 및 베드를 구비한 조형 장치 그리고 조형물을 경화 및 세척하기 위해 경화 챔버 및 세척 챔버를 구비한 후처리 장치가 서로 분리되어 설치됨으로써 장치 전체의 크기가 커져 설치 공간의 제약이 있었다.
또한, 조형 작업과 후처리 작업(세척 및 경화 작업)이 별도로 수행되므로, 전체 작업시간이 상당히 소요된다는 문제가 있었다.
또한, 사용자가 직접 레진을 조형 수조에 공급하거나 사용 후 남은 레진을 처리하는 경우 사용자가 레진에 노출(냄새 및 접촉)될 우려가 있으며, 공급 수단을 이용하는 경우 청소 및 점검 등의 주기적인 유지 보수가 필요하였다.
선행기술문헌 1: 공개특허공보 제10-2019-0001752호(2019.01.07)
선행기술문헌 2: 등록특허공보 제10-1821772호(2018.01.18)
선행기술문헌 3: 공개특허공보 제10-2019-0030327호(2019.03.22.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 조형 장치와 후처리 장치를 일체로 구성하여 설치 공간의 제약을 최소화할 수 있고 작업 시간을 단축할 수 있는 일체형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 작업자가 액체 상태의 레진과 접촉하거나 직접 레진을 청소할 필요가 없는 일체형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 조형 작업과 후처리 작업을 동시에 수행하여 작업 시간을 더욱 단축시킬 수 있는 일체형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 측방향으로 서로 인접하게 배치된 조형실과 후처리실을 구비한 본체; 상기 조형실의 하부에 배치되고, 광경화성 레진이 수용되는 조형 수조; 상기 조형 수조의 하부에서 상기 조형 수조에 수용된 광경화성 수지에 광을 조사하여 조형물이 생성되도록 하는 광원; 조형실 이송 기구에 의해 상기 조형실 내부에서 수직방향으로 이동 가능하고, 상기 조형 수조 안에 수용된 상태에서 상기 광원의 조사에 의해 저면에 조형물이 부착되는 베드 유닛; 상기 후처리실의 하부에 설치되고, 내부에 세척 용액이 저장된 세척 챔버; 상기 후처리실의 상부에 설치되고, 내부에 설치된 자외선 광원을 이용하여 상기 세척 챔버에서 세척된 조형물을 경화시키는 경화 챔버; 및 후처리실 이송 기구에 의해, 상기 세척 챔버와 경화 챔버 사이에서 수직방향으로 이동 가능하고 상기 후처리실과 상기 조형실 사이에서 수평방향으로 이동 가능하며, 상기 조형실의 베드 유닛을 상기 후처리실로 전달받는 후처리용 바스켓을 포함한다.
바람직하게는, 상기 본체는 상기 조형실과 상기 후처리실 사이에서 수직방향으로 슬라이딩하여 상기 조형실과 상기 후처리실을 개방 또는 폐쇄하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 베드 유닛은, 저면에 조형물이 적층되는 판 형상 베드; 상기 베드의 상면으로부터 상방으로 연장된 연결 프레임; 및 상기 연결 프레임의 상부에 위치하고, 상기 조형실 이송 기구의 클램핑 척과 선태적으로 결합할 수 있는 결합 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 결합 부재는 중심에 삽입공을 구비하고, 좌우 양측에 각각 상부 외측으로 그 폭이 증가하도록 테이퍼진 경사면을 구비하며, 상기 클램핑 척은 상기 삽입공에 삽입되는 결합봉 및 상기 결합봉의 좌우 양측에서 서로 대칭인 수평방향으로 이동 가능한 한 쌍의 슬라이딩 아암을 포함하고, 상기 한 쌍의 슬라이딩 아암은 서로 대면하는 측면에 각각 상기 결합 부재의 경사면에 맞물릴 수 있는 형상의 돌출부를 구비한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 후처리용 바스켓은 상기 후처리실 이송 기구와 연결되고, 상기 베드 유닛이 안착될 수 있는 크기 및 형상의 안착홈을 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 조형 수조에서 조형물의 조형이 완료되면, 상기 조형실 이송 기구에 의해 상기 베드 유닛이 상승하고, 상기 후처리용 바스켓은 상기 후처리실 이송 기구에 의해 상기 조형실 내부로 수평 이동하여 베드 유닛의 하부에 위치하며, 상기 조형실 이송 기구로부터 분리되어 낙하하는 상기 베드 유닛은 상기 안착홈에 안착되는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 후처리용 바스켓에 안착된 상기 베드 유닛 상의 조형물이 상기 후처리실에서 세척 및 경화되는 동안, 상기 조형실 이송 기구에는 새로운 베드 유닛이 장착되어 상기 조형 수조 내부에서 새로운 조형물이 조형되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 조형 수조는 카트리지 방식으로 상기 본체에 삽입 및 인출 가능하고, 상기 조형 수조의 일측에는 광경화성 레진이 저장된 레진 탱크가 설치되고, 상기 레진 탱크와 상기 조형 수조 사이에는 가압 수단에 의해 수평방향으로 이동하여 상기 레진 탱크와 상기 조형 수조를 연통시키는 레진 통로 블록이 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 조형 수조는 상기 레진 탱크와 인접한 후방 측면에 사각형의 관통로를 구비하고, 상기 레진 탱크는 상기 조형 수조의 관통로의 상면과 동일한 높이에 바닥면이 형성되고, 상기 바닥면에는 레진이 하방으로 배출될 수 있는 배출공이 형성되고, 상기 조형 수조의 관통로와 상기 레진 탱크의 배출공 사이에는 후방측 상면에 개구를 구비한 상기 레진 통로 블록이 수평이동 가능하게 삽입되고, 상기 가압 수단의 가압에 의해 상기 레진 통로 블록이 전방으로 이동하면 상기 레진 탱크의 배출공 및 상기 레진 통로 블록의 개구가 연통되어 상기 레진 탱크의 레진이 상기 조형 수조 안으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형실과 후처리실이 본체에 일체로 구비되어 장치 전체의 크기를 최소화할 수 있고, 후처리용 바스켓에 의해 베드 유닛이 조형실로부터 후처리실로 전달되어 조형 작업과 후처리 작업이 일련의 과정으로 이루어질 수 있어, 조형 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 조형 작업 및 후처리 작업 중에, 격벽에 의해 조형실과 후처리실이 서로 차폐될 수 있어, 조형 작업 시 그리고 후처리 작업 중에 레진이나 세척 용액이 다른 공간에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 조형실에서의 조형 작업과 후처리실에서의 후처리 작업이 동시에 수행될 수 있어 3D 조형물의 작업 시간을 확연하게 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 조형 수조가 카트리지 형태로 구비되고 작업자가 레진을 직접 조형 수조에 공급할 필요가 없어, 작업자가 액체 상태의 레진과 접촉하거나 직접 레진을 청소할 필요가 없다.
도 1은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 내부 구성을 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 일체형 3D 프린터를 다른 방향에서 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 베드 유닛을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 베드 유닛이 조형실 이송 기구로부터 분리된 상태를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 베드 유닛이 조형실 이송 기구와 결합된 상태를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 베드 유닛과 후처리용 바스켓을 도시한 분해 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 조형 수조 및 레진 탱크를 도시한 사시도,
도 9는 도 8의 레진 탱크가 폐쇄된 상태를 나타낸 도면,
도 10은 도 8의 레진 탱크가 개방된 상태를 나타낸 도면,
도 11a 내지 11e는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 작동을 순차적으로 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형실(101)과 후처리실(102)을 구비한 본체(100), 광경화성 레진이 수용되는 조형 수조(110), 광경화성 레진을 경화시키기 위한 광을 조사하는 광원(120), 경화된 광경화성 레진으로 생성된 조형물이 부착되는 베드 유닛(130), 조형된 조형물을 세척하는 세척 챔버(140), 세척된 조형물을 후 경화시키는 경화 챔버(150), 조형실(101)의 베드 유닛(130)을 후처리실(102)로 전달하는 후처리용 바스켓(160)을 포함한다.
본체(100)는 측방향으로 서로 인접하게, 즉 좌우 양측으로 나란하게 배치된 조형실(101)과 후처리실(102)을 구비한다. 조형실(101)은 조형 수조(110), 광원(120) 및 베드 유닛(130)을 내장하고, 조형 수조(110)의 광경화성 레진을 광원을 이용하여 경화시켜 베드 유닛(130)의 저면에 조형물을 생성하는 공간이다. 후처리실(102)은 세척 챔버(140), 경화 챔버(150) 및 후처리용 바스켓(160)을 내장하고, 조형물을 세척 및 후 경화시키는 공간이다. 각각의 조형실(101)과 후처리실(102)의 전면에는 개폐 가능한 도어(101a, 102a)를 구비하며, 각각의 도어는 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 투명 소재로 이루어진다.
조형 수조(110)는 조형실(101)의 하부에 배치되고, 내부에 광경화성 레진이 수용되며, 베드 유닛(130)이 수직방향으로 출입할 수 있도록 상면이 개방된 용기 형태를 갖는다.
광원(120)은 조형 수조(110)의 하부에 배치되고, 조형 수조(110)에 수용된 광경화성 레진에 광을 조사하여 조형 수조(110)에 인입된 베드 유닛(130) 상에 조형물이 생성되도록 한다. 여기서, 광원(120)은 UV 광원, 레이저 광원 또는 LED 광원일 수 있다.
베드 유닛(130)은 조형실(110)의 상부에 배치되고, 조형실 이송 기구(A)에 의해 조형실(110) 내부에서 수직방향으로 이동 가능하게 설치된다. 여기서, 조형실 이송 기구(A)는 베드 유닛(130)을 수직방향으로 안내하는 가이드 레일, 베드 유닛(130)을 수직방향으로 이동시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동 모터 및 구동 모터의 구동에 의해 가이드 레일을 따라 이동하는 이동체를 포함할 수 있다. 여기서, 베드 유닛(130)이 조형 수조(110) 안에 인입된 상태에서, 광원(120)이 작동하여 광경화성 레진에 광이 조사되면, 베드 유닛(130)의 저면에 경화된 광경화성 레진이 적층되면서 조형물이 생성된다.
세척 챔버(140)는 후처리실(102)의 하부에 설치된다. 이 세척 챔버(140)는 내부에 세척 용액을 수용하며, 조형이 완료된 베드 유닛(130) 상의 조형물을 세척한다.
경화 챔버(150)는 후처리실(102)의 상부에 설치되고, 내부에 조형물을 후 경화시키기 위해 자외선 광원을 구비한다. 그리고, 세척 챔버(140)에서 세척이 완료된 베드 유닛(130)은 후처리실 이송 기구(B)에 의해 경화 챔버(150) 내부로 인입되어 조형물이 후 경화된다.
후처리용 바스켓(160)은 후처리실 이송 기구(B)에 의해 수직방향 및 수평방향으로 이동 가능하게 후처리실(102) 내부에 설치된다. 구체적으로, 후처리용 바스켓(160)은 세척 챔버(140)와 경화 챔버(150) 사이에서 수직방향으로 이동 가능하고, 후처리실(102)과 조형실(101) 사이에서 수평방향으로 이동 가능하며, 조형실(101)의 베드 유닛(130)을 후처리실(102)로 전달하는 역할을 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형실(101)과 후처리실(102)이 본체(100)에 일체로 구비되어 장치 전체의 크기를 최소화할 수 있고, 후처리용 바스켓(160)에 의해 베드 유닛(130)이 조형실(101)로부터 후처리실(102)로 전달되어 조형 작업과 후처리 작업이 일련의 과정으로 이루어짐으로써, 조형 시간을 단축할 수 있다.
바람직하게는, 본체(100)는 조형실(101)과 후처리실(102) 사이에서 수직방향으로 슬라이딩하여 조형실(101)과 후처리실(102)을 차폐할 수 있는 격벽(105)을 더 포함한다.
이 격벽(105)은 조형실(101)에서의 조형 작업 및 후처리실(102)에서의 후처리 작업 중에 본체(100)의 하부에서 상부로 슬라이딩 이동하여 조형실(101)과 후처리실(102)이 서로 연통되지 않도록 차폐한다. 또한, 조형실(101)에서 조형이 완료되면, 조형실(101)의 베드 유닛(130)을 후처리실(102)로 전달하기 위해, 격벽(105)은 하방으로 슬라이딩 이동하여 조형실(101)과 후처리실(102)이 서로 연통될 수 있게 한다. 여기서, 격벽(105)은 효과적인 차폐 성능을 얻기 위해 실리콘이나 고무 등의 소재로 이루어지거나, 실리콘이나 고무 등의 소재로 표면 마감 처리될 수 있다.
이와 같이, 조형 작업 및 후처리 작업 중에, 격벽(105)에 의해 조형실(101)과 후처리실(102)이 서로 차폐될 수 있어, 조형 작업 시 그리고 후처리 작업 중에 레진이나 세척 용액이 다른 공간에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
도 4 내지 6을 참조하면, 베드 유닛(130)은 베드(131), 연결 프레임(132) 및 결합 부재(133)를 포함한다. 베드(131)는 저면에 조형물이 적층되는 판 형상 부재이다. 연결 프레임(132)은 베드(131)의 상면으로부터 상방으로 소정길이 연장되며, 베드(131)와 결합 부재(133)를 연결하는 역할을 한다. 그리고, 결합 부재(133)는 연결 프레임(132)의 상부에 위치하고, 조형실 이송 기구(A)의 클램핑 척(200)과 선택적으로 결합되도록 형성된다.
구체적으로, 결합 부재(133)는 중심에 삽입공(133a)이 구비되고, 삽입공(133a)을 중심으로 좌우 양측에는 각각 상부 외측으로 그 폭이 증가하도록 테이퍼진 경사면(133b)을 구비한다. 즉, 결합 부재(133)의 경사면(133b)은 역삼각형의 단면을 갖는다.
그리고, 조형실 이송 기구(A)의 클램핑 척(200)은 결합 부재(133)의 삽입공(133a)에 삽입되는 결합봉(210) 및 결합봉(210)의 좌우 양측에서 서로 대칭인 수평방향으로 이동 가능하게 형성된 한 쌍의 슬라이딩 아암(220)을 구비한다. 또한, 클램핑 척(200)의 한 쌍의 슬라이딩 아암(220)은 서로 대면하는 측면에 각각 결합 부재(133)의 경사면(133b)과 맞물릴 수 있는 형상의 돌출부(221)를 구비한다.
이러한 구성에 의해, 클램핑 척(200)의 슬라이딩 아암(220)이 서로 멀어지는 방향으로 이동하면, 슬라이딩 아암(220)의 돌출부(221)와 결합 부재(133)의 경사면(133b) 사이의 맞물림이 해제되어 베드 유닛(130)이 하방으로 분리될 수 있다. 따라서, 조형실 이송 기구(A)로부터 베드 유닛(130)이 분리될 수 있다.
반대로, 조형실 이송 기구(A)와 베드 유닛(130)이 분리된 상태에서, 클램핑 척(200)의 결합봉(210)이 결합 부재(133)의 삽입공(133a)에 삽입된 후 슬라이딩 아암(220)이 서로 가까워지도록 이동하면, 슬라이딩 아암(220)의 돌출부(221)와 결합 부재(133)의 경사면(133b)이 서로 맞물려 베드 유닛(130)이 조형실 이송 기구(A)에 결합된다.
도 5 내지 7을 참조하면, 후처리용 바스켓(160)은 후처리실 이송 기구(B)와 연결되어 수직방향 및 수평방향으로 이동 가능하게 설치된다. 여기서, 후처리용 바스켓(160)은 베드 유닛(130)의 베드(131)가 안착될 수 있는 크기 및 형상의 안착홈(161)을 구비한다.
구체적으로, 후처리용 바스켓(160)은 수직방향으로 연장된 복수의 수직 프레임들(162), 이 수직 프레임들(162)의 하단에 형성된 메시 망(163), 수직 프레임들(162)의 상단에 형성된 안착홈(161) 및 안착홈(161)의 일측에 구비되어 후처리실 이송 기구(B)와 연결되는 연결 브라켓(164)을 포함한다. 여기서, 안착홈(161)은 베드 유닛(130)이 안착될 때, 베드(131)의 저면에 부착된 조형물이 하방으로 노출되도록 저면 일부가 개방된 구조를 갖는다.
조형 수조(110)에서 조형물의 조형이 완료되면, 조형실 이송 기구(A)에 의해 베드 유닛(130)이 상승한다. 그러면, 후처리실 이송 기구(B)에 의해 후처리용 바스켓(160)은 조형실(110) 내부로 수평 이동하여 베드 유닛(130)의 하부에 위치한다. 그리고, 베드 유닛(130)은 전술한 클래핑 척(200)의 작동에 의해 조형실 이송 기구(A)로부터 분리되어 낙하하고, 낙하한 베드 유닛(130)은 후처리용 바스켓(160)의 안착홈(161)에 안착되어, 후처리실 이송 기구(B)에 의해 후처리실(102)로 이송된다.
또한, 후처리용 바스켓(160)에 안착된 베드 유닛(130) 상의 조형물이 후처리실(102)의 세척 챔버(140) 및 경화 챔버(150)에서 세척 및 경화되는 동안, 조형실 이송 기구(A)에는 조형물이 생성되지 않은 새로운 베드 유닛이 장착되어 조형 수조(110) 내부에서 새로운 조형물이 조형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형실(101)에서의 조형 작업과 후처리실(102)에서의 후처리 작업이 동시에 수행될 수 있어 3D 조형물의 작업 시간을 확연하게 단축시킬 수 있다.
도 8 내지 10을 참조하면, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형 수조(110)가 카트리지 방식으로 본체(100)의 조형실(101)에 삽입 및 인출 가능하게 구성될 수 있다.
조형 수조(110)의 일측에는 광경화성 레진이 저장된 레진 탱크(300)가 설치된다. 그리고, 레진 탱크(300)와 조형 수조(110) 사이에는 레진 통로 블록(400)이 구비된다. 이 레진 통로 블록(400)은 가압 수단(미도시)에 의해 수평방향으로 이동하여 레진 탱크(300)와 조형 수조(110)를 선택적으로 연통시킨다.
구체적으로, 조형 수조(110)는 레진 탱크(300)와 인접한 후방 측면에 사각형의 관통로(111)를 구비하고, 레진 탱크(300)는 조형 수조(110)의 관통로(111)의 상면과 동일한 높이에 바닥면이 형성된다. 또한, 레진 탱크(300)의 바닥면에는 레진이 하방으로 배출될 수 있는 배출공(310)이 형성된다. 그리고, 레진 통로 블록(400)은 후방측 상면에 개구(410)를 구비하고, 조형 수조(110)의 관통로(111)와 레진 탱크(300)의 배출공(310) 사이에서 수평방향으로 이동 가능하게 조형 수조(110)의 관통로(111)에 삽입된다.
따라서, 가압 수단의 가압에 의해 레진 통로 블록(400)이 전방으로 이동하면 레진 탱크(300)의 배출공(310) 및 레진 통로 블록(400)의 개구(410)가 연통되어 레진 탱크(300)의 레진이 조형 수조(110) 안으로 공급될 수 있다. 또한, 레진 통로 블록(400)이 후방으로 이동하면 레진 탱크(300)의 배출공(310)이 레진 통로 블록(400)에 의해 막혀서 레진 탱크(300)의 레진은 조형 수조(110) 안으로 공급될 수 없다.
이와 같이, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형 수조(110)가 카트리지 형태로 구비되고 작업자가 레진을 직접 조형 수조에 공급할 필요가 없어, 작업자가 액체 상태의 레진과 접촉하거나 직접 레진을 청소할 필요가 없다.
이하, 도 11a 내지 112를 참조하여 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 작동을 설명한다.
먼저, 조형 작업이 시작되면, 조형실(110) 내부에서 베드 유닛(130)이 조형실 이송 기구(A)에 결합되고, 조형실 이송 기구(A)가 하강하여 베드 유닛(130)이 조형 수조(110)에 수용된다. 그러면, 광원(120)이 조사되어 조형 수조(110) 내부의 레진이 경화되면서 베드(131)의 저면에 조형물이 순차적으로 적층된다. 이때, 격벽(105)은 상방으로 이동하여 조형실(101)과 후처리실(102)을 차폐하고 있다(도 11a 참조).
베드 유닛(130)의 베드(131) 상에 조형물의 조형이 완료되면, 조형실 이송 기구(A)가 상승한다(도 11b 참조), 이어서 격벽(105)이 하강하여 조형실(101)과 후처리실(102)이 연통되고, 후처리실 이송 기구(A)가 후처리실(102)의 후처리용 바스켓(160)을 조형실(101)로 이송시킨다. 그러면, 후처리용 바스켓(160)은 조형실(101) 내부에서 베드 유닛(130)의 바로 하부에 위치하고, 베드 유닛(130)이 조형실 이송 기구(A)로부터 분리되어 후처리용 바스켓(160)의 안착홈(161)에 안착된다(도 11c 참조).
이어서, 베드 유닛(130)을 적재한 후처리용 바스켓(160)은 후처리실 이송 기구(B)에 의해 후처리실(102)로 이동한다(도 11d 참조).
계속해서, 격벽(105)이 상방으로 슬라이딩 이동하여 조형실(101)과 후처리실(102)이 차폐되고, 후처리용 바스켓(160)에 적재된 베드 유닛(130)은 후처리실 이송 기구(A)에 의해 하강하여 세척 챔버(140) 내부로 진입한다. 그러면, 베드(131) 상의 조형물이 세척 챔버(140) 내부에서 세척된다(도 11e 참조).
또한, 세척이 완료된 베드 유닛(130)은 후처리실 이송 기구(A)에 의해 상방으로 이동하여 경화 챔버(150) 내부로 진입하고, 베드 유닛(130) 상의 조형물은 경화 챔버(150) 내부에서 후 경화되어 조형물이 완성된다. 그러면, 작업자는 후처리실(102)의 도어(102a)를 개방하고 베드 유닛(130) 상의 조형물을 취출하여 완성된 조형물을 얻을 수 있다.
한편, 후처리실(102)에서 세척 및 경화 작업이 이루어지는 동안, 조형실(101) 내부의 조형실 이송 기구(A)는 상승하여 초기 위치로 복귀하고, 이때 작업자는 새로운 베드 유닛을 조형실 이송 기구(A)에 장착한 후, 후처리실(102)에서 후처리 작업이 수행되는 동안 조형실(101) 내부에서 새로운 조형 작업을 수행할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 본체 101: 조형실
102: 후처리실 101a, 102a: 도어
105: 격벽 111: 관통로
110: 조형 수조 120: 광원
130: 베드 유닛 131: 베드
132: 연결 프레임 133: 결합 부재
133a: 삽입공 133b: 경사면
140: 세척 챔버 150: 경화 챔버
160: 후처리용 바스켓 161: 안착홈
162: 수직 프레임 163: 메시 망
164: 연결 브라켓 200: 클램핑 척
210: 결합봉 220: 슬라이딩 아암
221: 돌출부 300: 레진 탱크
310: 배출공 400: 레진 탱크 블록
410: 개구 A: 조형실 이송 기구
B: 후처리실 이송 기구

Claims (9)

  1. 측방향으로 서로 인접하게 배치된 조형실과 후처리실을 구비한 본체;
    상기 조형실의 하부에 배치되고, 광경화성 레진이 수용되는 조형 수조;
    상기 조형 수조의 하부에서 상기 조형 수조에 수용된 광경화성 수지에 광을 조사하여 조형물이 생성되도록 하는 광원;
    조형실 이송 기구에 의해 상기 조형실 내부에서 수직방향으로 이동 가능하고, 상기 조형 수조 안에 수용된 상태에서 상기 광원의 조사에 의해 저면에 조형물이 부착되는 베드 유닛;
    상기 후처리실의 하부에 설치되고, 내부에 세척 용액이 저장된 세척 챔버;
    상기 후처리실의 상부에 설치되고, 내부에 설치된 자외선 광원을 이용하여 상기 세척 챔버에서 세척된 조형물을 경화시키는 경화 챔버; 및
    후처리실 이송 기구에 의해, 상기 세척 챔버와 경화 챔버 사이에서 수직방향으로 이동 가능하고 상기 후처리실과 상기 조형실 사이에서 수평방향으로 이동 가능하며, 상기 조형실의 베드 유닛을 상기 후처리실로 전달하는 후처리용 바스켓을 포함하고,
    상기 조형 수조는 카트리지 방식으로 상기 본체에 삽입 및 인출 가능하고,
    상기 조형 수조의 일측에는 광경화성 레진이 저장된 레진 탱크가 설치되고,
    상기 레진 탱크와 상기 조형 수조 사이에는 가압 수단에 의해 수평방향으로 이동하여 상기 레진 탱크와 상기 조형 수조를 연통시키는 레진 통로 블록이 구비되고,
    상기 조형 수조는 상기 레진 탱크와 인접한 후방 측면에 사각형의 관통로를 구비하고, 상기 레진 탱크는 상기 조형 수조의 관통로의 상면과 동일한 높이에 바닥면이 형성되고, 상기 바닥면에는 레진이 하방으로 배출될 수 있는 배출공이 형성되고, 상기 조형 수조의 관통로와 상기 레진 탱크의 배출공 사이에는 후방측 상면에 개구를 구비한 상기 레진 통로 블록이 수평이동 가능하게 삽입되고, 상기 가압 수단의 가압에 의해 상기 레진 통로 블록이 전방으로 이동하면 상기 레진 탱크의 배출공 및 상기 레진 통로 블록의 개구가 연통되어 상기 레진 탱크의 레진이 상기 조형 수조 안으로 공급되는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 조형실과 상기 후처리실 사이에서 수직방향으로 슬라이딩하여 상기 조형실과 상기 후처리실을 개방 또는 폐쇄하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베드 유닛은,
    저면에 조형물이 적층되는 판 형상 베드;
    상기 베드의 상면으로부터 상방으로 연장된 연결 프레임; 및
    상기 연결 프레임의 상부에 위치하고, 상기 조형실 이송 기구의 클램핑 척과 선태적으로 결합할 수 있는 결합 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합 부재는 중심에 삽입공을 구비하고, 좌우 양측에 각각 상부 외측으로 그 폭이 증가하도록 테이퍼진 경사면을 구비하며,
    상기 클램핑 척은 상기 삽입공에 삽입되는 결합봉 및 상기 결합봉의 좌우 양측에서 서로 대칭인 수평방향으로 이동 가능한 한 쌍의 슬라이딩 아암을 포함하고,
    상기 한 쌍의 슬라이딩 아암은 서로 대면하는 측면에 각각 상기 결합 부재의 경사면에 맞물릴 수 있는 형상의 돌출부를 구비한 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후처리용 바스켓은 상기 후처리실 이송 기구와 연결되고, 상기 베드 유닛이 안착될 수 있는 크기 및 형상의 안착홈을 구비한 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조형 수조에서 조형물의 조형이 완료되면, 상기 조형실 이송 기구에 의해 상기 베드 유닛이 상승하고,
    상기 후처리용 바스켓은 상기 후처리실 이송 기구에 의해 상기 조형실 내부로 수평 이동하여 베드 유닛의 하부에 위치하며, 상기 조형실 이송 기구로부터 분리되어 낙하하는 상기 베드 유닛은 상기 안착홈에 안착되는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 후처리용 바스켓에 안착된 상기 베드 유닛 상의 조형물이 상기 후처리실에서 세척 및 경화되는 동안, 상기 조형실 이송 기구에는 새로운 베드 유닛이 장착되어 상기 조형 수조 내부에서 새로운 조형물이 조형되는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
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