KR102195743B1 - 적층식 3d프린터 - Google Patents

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KR102195743B1
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Abstract

적층식 3D프린터은 광경화성 수지가 적층 경화되어 형성되는 성형물이 지지되는 조형판, 조형판을 수평평면을 따라 이동되도록 구동하는 조형판구동부, 조형판에 광경화성 수지를 토출하는 적어도 하나의 수지토출부, 적어도 하나의 수지토출부와 연결되기 위한 적어도 하나의 연결부를 갖는 도포본체와 토출된 광경화성 수지를 하방으로 안내되도록 수평평면에 대하여 경사지게 형성된 수지안내경사부와 수지안내경사부의 적어도 하나의 영역에 형성되며 적어도 하나의 연결부와 연통되는 적어도 하나의 수지배출공을 갖는 수지도포부, 조형판을 향해 광을 출력하는 노광유니트 및 광경화성 수지의 토출에 따라 조형판에 광경화성 수지가 도포되도록 조형판구동부와 수지토출부를 제어하며 조형판에 도포된 광경화성 수지에 노광하여 광경화되도록 노광유니트를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

적층식 3D프린터{Laminated 3D printer}
본 발명은 적층식 3D프린팅장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 특성의 광경화성 수지를 이용하여 성형물을 성형할 수 있는 3D프린팅장치에 관한 것이다.
필라멘트 형태의 열가소성 물질을 녹여 노즐에서 토출하여 적층 성형하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식은 성형물의 성형품질이 좋지 않고 성형속도가 매우 느리다는 단점을 가지나 다양한 특성의 소재를 이용하여 성형할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위한 방식으로 광경화성 수지를 조형판 상에 토출하며 원하는 디자인의 형상으로 자외선 노광하여 경화 성형하는 기술이 개발되었다.
그러나 조형판 상에 광경화성 수지를 토출하는 공정이 매우 느리므로 생산성 측면에서 취약하다. 토출된 광경화성 수지를 조형판 상에 평탄화 작업하는 과정에서 광경화성 수지의 비평탄화된 영역이 발생하기도 하여 성형품질에 악영향을 끼치기도 한다. 더불어 다양한 특성을 이용한 성형물을 얻기 어려우므로 단순한 디자인의 성형물만을 제조하여야 하는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 적층식 3D프린팅 방식에서 성형 작업 속도와 성형품질을 향상시키며 다양한 디자인의 성형물을 제조할 수 있는 적층식 3D프린터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적층식 3D프린터는, 광경화성 수지가 적층 경화되어 형성되는 성형물이 지지되는 조형판; 상기 조형판을 수평평면을 따라 이동되도록 구동하는 조형판구동부; 상기 조형판에 광경화성 수지를 토출하는 적어도 하나의 수지토출부; 상기 적어도 하나의 수지토출부와 연결되기 위한 적어도 하나의 연결부를 갖는 도포본체와, 토출된 광경화성 수지를 하방으로 안내되도록 수평평면에 대하여 경사지게 형성된 수지안내경사부와, 상기 수지안내경사부의 적어도 하나의 영역에 형성되며 상기 적어도 하나의 연결부와 연통되는 적어도 하나의 수지배출공을 갖는 수지도포부; 상기 조형판을 향해 광을 출력하는 노광유니트; 및 상기 광경화성 수지의 토출에 따라 상기 조형판에 광경화성 수지가 도포되도록 상기 조형판구동부와 상기 수지토출부를 제어하며, 상기 조형판에 도포된 광경화성 수지에 노광하여 광경화되도록 노광유니트를 제어하는 제어부를 포함한다. 광경화성 수지를 수지도포부를 이용하여 조형판 상에 비평탄 영역 없이 균일하게 도포하므로 성형속도와 성형품질이 현저하게 향상될 수 있고 다양한 특성의 광경화성 수지를 다양한 형태로 조형판 상에 도포할 수 있으므로 다양한 디자인의 성형물을 제조할 수 있다.
여기서, 상기 수지도포부는, 상기 수지안내경사부 하단에 형성되며, 상기 수지안내경사부를 따라 흘러내리는 광경화성 수지를 상기 조형판에 평탄하게 도포하도록 하는 평탄도포엣지를 더 포함하면 평탄도포엣지로 인하여 광경화성 수지를 조형판 상에 평탄하게 도포할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 수지토출부는, 상기 광경화성 수지의 도포방향에 대하여 직렬과 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 복수 개 배치되며, 상기 수지도포부는 상기 수지토출부의 개수에 대응하여 복수로 배치되면 다양한 특성의 디자인을 갖는 성형물을 제조할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 수지도포부는, 상기 적어도 하나의 연결부와 상기 적어도 하나의 수지배출공을 연결하는 적어도 하나의 연결배관을 더 가지며, 상기 적어도 하나의 연결배관은, 하나의 연결부에 대하여 다수로 분기되어 형성되며, 상기 적어도 하나의 수지배출공은 상기 수지안내경사부의 영역에 균일한 배치분포를 갖고 형성되면 광경화성 수지가 균일하게 수지안내경사부를 따라 평탄도포엣지에 공급될 수 있으므로 비평탄 영역 없이 조형판 상에 광경화성 수지를 도포할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 수지도포부는, 상기 적어도 하나의 연결배관 각각 상에 배치되어 광경화성 수지의 이동을 단속하는 수지단속밸브를 더 포함하면 광경화성 수지의 공급을 다양하게 조절 할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 수지토출부는, 서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지를 각각 저장하는 복수의 수지저장조; 상기 복수의 수지저장조 각각에 배치되어 서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지를 각각 토출하는 복수의 토출노즐; 상기 복수의 토출노즐 각각에서 상기 광경화성 수지의 토출을 단속하는 복수의 토출밸브; 및 상기 복수의 토출노즐 각각으로 서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지가 토출되도록 구동하는 복수의 토출구동부를 포함하면 다양한 특성의 광경화성 수지를 공급하여 성형물을 다양한 특성의 디자인으로 제조할 수 있어 바람직하다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 복수의 토출밸브와 상기 복수의 토출구동부를 제어하여 서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지가 교번적으로 토출되도록 하면 사용자가 원하는 색상 등 다양한 특성의 성형물을 제조할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 수지도포부를 상기 조형판에 대하여 상대 수평이동되도록 구동하는 수지도포구동부를 더 포함하면 조형판과 함께 수지도포부를 상대이동되게 할 수 있으므로 성형속도를 향상시킬 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 조형판 상 노광되지 않은 광경화성 수지를 회수하기 위한 회수유니트를 더 포함하면 광경화성 수지를 재활용할 수 있으므로 바람직하다.
여기서, 상기 적어도 하나의 수지배출공 각각은 상기 수지안내경사부의 두께방향에 대하여 상기 수지안내경사부의 표면으로 갈수록 넓어지는 형상을 가지면 광경화성 수지가 수지안내경사부의 전영역으로 골고루 분포되게 할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따르면 광경화성 수지를 수지도포부를 이용하여 조형판 상에 비평탄 영역 없이 균일하게 도포하므로 성형속도와 성형품질이 현저하게 향상될 수 있고 다양한 특성의 광경화성 수지를 다양한 형태로 조형판 상에 도포할 수 있으므로 다양한 디자인의 성형물을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적층식 3D프린팅장치의 개략도.
도 2는 주요구성의 상세도.
도 3은 적층식 3D프린팅장치의 동작도.
도 4는 수지도포의 예시도.
도 5는 수지도포부의 예시도.
도 6은 수지배출공의 예시도.
도 7은 수지안내경사부의 다른 예시도.
도 8은 제어블록도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적층식 3D프린팅장치(1)를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 적층식 3D프린팅장치(1)의 개략도이고, 도 2는 주요구성의 상세도이며, 도 3은 적층식 3D프린팅장치(1)의 동작도이고, 도 4는 수지도포의 예시도이며, 도 5는 수지도포부(40)의 예시도이고, 도 6은 수지배출공(43)의 예시도이며, 도 7은 수지안내경사부(42)의 다른 예시도이고, 도 8은 제어블록도이다.
적층식 3D프린팅장치(1)는 베드(10), 조형판(20), 조형판구동부(21), 수지토출부(30), 수지도포부(40), 노광유니트(50), 회수유니트(60) 및 제어부(70)를 포함한다.
베드(10)는 바닥면을 지지하고 있는 지지기둥에 의해 바닥면으로부터 상부로 이격 배치된다. 베드(10)는 성형이 이루어지는 조형판을 지지하는 베이스상면을 제공한다. 베드(10)는 조형판(20), 조형판구동부(21), 수지토출부(30), 수지도포부(40), 노광유니트(50), 회수유니트(60) 및 제어부(70)를 지지한다.
조형판(20)은 베드(10) 상에 지지되어 판상으로 형성되며, 다수의 오브젝트를 갖는 성형평면이 경화 적층되어 형성되는 성형물을 지지한다.
조형판구동부(21)는 조형판(20)을 일측과 타측의 도포영역 사이에서 왕복 이동되도록 구동한다. 조형판구동부(21)는 조형판(20)을 지지하는 이동레일과 이동모터로 구성될 수 있다. 조형판(20)과 이동레일 사이에 피니언과 랙으로 맞물리면서 연결되어 있을 수도 있고, 나사산이 형성된 구동축이 조형판(20)에 형성된 암나사산을 갖는 구동축공에 삽입되어 있으며 서보모터가 구동축을 회전시켜 조형판을 왕복 이동되도록 구동할 수도 있다. 조형판구동부(21)는 경우에 따라서는 수평이동 또는 수직이동이 가능하도록 마련될 수 있다.
수지토출부(30)는 조형판(20) 상의 광경화성 수지(2)를 도포할 수 있도록 광경화성 수지(2)를 토출한다. 여기서, 광경화성 수지(2)는 고점도의 젤형의 광경화성 수지(2)로 흐름성을 가지므로 가열을 하지 않고 압출에 의해서 토출 가능하다. 수지토출부(30)는 수지저장조(31), 실린더(32), 피스톤(33), 토출밸브(34), 토출노즐(35), 토출구동부(36), 토출지지아암(37), 토출유니트구동부(38) 및 토출지지부(39)를 갖는다.
수지저장조(31)는 실린더(32), 피스톤(33), 토출밸브(34), 토출노즐(35), 토출구동부(36) 등을 수용하는 수용공간을 갖고 형성된다.
실린더(32)는 광경화성 수지(2)를 수용하며, 서로 다른 특성을 갖는 광경화성 수지(2)가 저장 가능하도록 복수로 마련된다.
피스톤(33)은 실린더(32)의 일측에 삽입되어 실린더(32)의 내벽면을 따라 슬라이딩 이동하여 광경화성 수지(2)를 이동시킨다.
토출밸브(34)는 실린더(32)로부터 토출되는 광경화성 수지(2)의 이동을 단속한다. 토출밸브(34)는 제어부(70)의 제어에 의해 개폐된다.
토출노즐(35)은 상이한 특성, 색상의 광경화성 수지(2)들을 토출할 수 있도록 복수로 마련된다. 토출노즐(35)의 외표면에는 후술할 도포본체(41)의 연결부(411)에 연결 결합되도록 하는 숫나사산이 형성될 수 있다. 토출노즐(35)은 복수의 실린더(32) 각각에 배치되어 서로 다른 특성의 광경화성 수지(2)를 각각 토출한다. 복수의 토출노즐(35)은 광경화성 수지(2)의 도포방향에 대하여 직렬과 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 배치될 수 있다. 토출노즐(35)의 형상은 원형일 수 있고, 폭이 넓은 사각형 형상일 수 있다. 토출노즐(35)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 다른 형태로 마련될 수도 있다.
토출구동부(36)는 피스톤(33)과 연결되며, 피스톤(33)을 실린더(32)를 따라 슬라이딩 이동시켜 실린더(32)에 저장된 광경화성 수지(2)를 토출노즐(35)을 통해 토출되도록 제어부(60)의 제어에 의해 제어되어 구동된다. 토출구동부(36)는 복수의 토출노즐(35) 각각으로 서로 다른 특성의 광경화성 수지(2)가 토출되도록 구동한다.
토출지지아암(37)은 베드(10)에 지지된 후술할 토출유니트구동부(38)에 결합되어 토출유니트(30) 전체를 지지한다.
토출유니트구동부(38)는 토출유니트(30)를 수평 이동시키도록 구동할 수 있다. 경우에 따라서는 토출유니트(30)가 조형판(20)의 상측에서 수평 이동되면서 광경화성 수지(2)를 토출할 수도 있다.
토출지지부(39)는 토출지지아암(37)과 연결되며 베드(10)에 지지된다.
수지도포부(40)는 수지토출부(30)에서 토출된 광경화성 수지(2)를 조형판(20) 상에 도포한다. 수지도포부(40)는 도포본체(41), 수지안내경사부(42), 수지배출공(43), 평탄도포엣지(44), 연결배관(45), 수지단속밸브(46) 및 수지도포구동부(47)을 갖는다.
도포본체(41)는 적어도 하나의 수지토출부(30)와 연결되기 위한 적어도 하나의 연결부(411)를 갖는다. 연결부(411)는 연결공으로 암나사산이 형성될 수 있다.
수지안내경사부(42)는 토출된 광경화성 수지(2)를 하방으로 안내되도록 수평평면에 대하여 경사지게 형성된다. 수지안내경사부(42)는 평평한 평면으로 형성될 수도 있고, 파형을 형성하는 굴곡된 면을 가지고 형성될 수 있다. 후술할 수지배출공(43)은 파형을 형성하는 굴곡된 면을 가지고 형성된 수지안내경사부(42)의 낮은 부분 즉, 계곡부분에 형성되어 토출된 광경화성 수지(2)를 후술할 평탄도포엣지(44)의 전영역에 골고루 분포되도록 할 수도 있다. 수지안내경사부(42)의 파형을 형성하는 굴곡된 면을 가지고 형성되나 평탄도포엣지(44)와 연결되지 않도록 형성된다.
수지안내경사부(42)는 2단 이상의 경사면을 갖고 형성되어 광경화성 수지의 흘러내리는 속도 및 양을 조절할 수도 있다.
수지배출공(43)은 수지안내경사부(42)의 적어도 하나의 영역에 형성되며 적어도 하나의 연결부(411)와 연통된다. 수지배출공(43)은 복수로 마련될 수 있으며, 수지안내경사부(42)의 영역에 균일한 배치분포를 갖고 형성된다. 적어도 하나의 수지배출공(43) 각각은 수지안내경사부(42)의 두께방향에 대하여 수지안내경사부(42)의 표면으로 갈수록 넓어지는 형상을 갖는다.
평탄도포엣지(44)는 수지안내경사부(42) 하단에 형성되며, 수지안내경사부(42)를 따라 흘러내리는 광경화성 수지를 조형판(20)에 평탄하게 도포한다. 평탄도포엣지(44)는 수지안내경사부(42) 하단으로부터 수평평면이 되도록 만곡된 형상을 갖고 수평평면을 따라 연장되어 수평평면을 형성하는 부분을 갖는다.
연결배관(45)은 적어도 하나의 연결부(411)와 적어도 하나의 수지배출공(43)을 연결한다. 연결배관(45)은 하나의 연결부(411)로부터 다수로 분기되어 형성될 수도 있다.
수지단속밸브(46)는 적어도 하나의 연결배관(45) 각각 상에 배치되어 광경화성 수지(2)의 이동을 단속한다. 수지단속밸브(46)는 토출밸브(34)와 동일한 구성일 수도 있으며 따로 마련될 수도 있다.
수지도포구동부(47)는 수지도포부(40)를 조형판(20)에 대하여 상대 수평 또는 수직 이동되도록 구동할 수 있다.
노광유니트(50)는 조형판(20)을 향해 광을 출력하여 광경화성 수지(2)를 광경화한다. 노광유니트(50)는 노광램프(51), 노광필터(52), 노광지지아암(53), 노광구동부(54) 및 노광지지부(55)를 갖는다.
노광램프(51)는 자외선을 출력하여 성형평면의 광경화성 수지(2)를 경화시킨다.
노광필터(52)는 3D성형정보의 노광 성형 영역으로만 경화파장을 출력하도록 형성된다.
노광지지아암(53)은 노광지지부(55)로부터 가로방향으로 결합되며, 노광램프(51)를 지지한다. 노광지지아암(53)은 노광램프(51)가 상하이동 가능하게 하는 승강레일 또는 이중관을 가지고 마련될 수 있다.
노광구동부(54)는 노광램프(51)를 상하방향으로 이동시키도록 구동한다.
노광지지부(55)는 베드(10)에 지지되며, 노광지지아암(53)이 결합되어 지지한다.
회수유니트(60)는 조형판(20) 상 노광영역 외 경화되지 않은 광경화성 수지(2)를 회수한다. 수지도포부(40)에 의해 광경화성 수지(2)는 조형판(20) 상에 도포되는데 도포되는 도포영역은 노광영역과 거의 일치할 수 있거나 노광 경화영역보다 큰 영역이어야 한다. 그러므로 노광유니트(50)에 의해 노광되는 성형을 위한 경화영역은 노광영역보다 작은 영역이며 이에 따라 경화영역 이 외의 영역은 광경화성 수지(2)가 경화되지 않은 상태로 남아있게 된다. 이렇게 경화되지 않고 남아있는 광경화성 수지(2)는 회수하여 재활용할 수 있으므로 회수유니트(60)를 이용하여 회수한다.
회수유니트(60)는 브러쉬로 마련될 수 있으며, 광경화된 성형물을 세척하는 용매를 뿌리는 수단일 수 있다. 노광유니트(40)에 의해 광경화된 경화영역 이 외의 외측영역에 묻어 있는 광경화성 수지(2)를 세척하며 회수할 수 있는 수단이면 어느 것이던 가능하다. 회수유니트(60)는 조형판(20)의 하부에 배치되는 회수조를 가지고 하방으로 떨어지는 광경화성 수지(2)를 모을 수 있도록 할 수 있다.
제어부(70)는 광경화성 수지(2)의 토출에 따라 조형판에 광경화성 수지(2)가 도포되도록 조형판구동부와 수지토출부를 제어하며, 조형판에 도포된 광경화성 수지(2)에 노광하여 광경화되도록 노광유니트를 제어한다.
제어부는 복수의 토출밸브와 복수의 토출구동부를 제어하여 서로 다른 특성의 광경화성 수지(2)가 교번적으로 토출되도록 할 수 있다.
도 3은 적층식 3D프린팅장치의 동작도이다.
도 3 (a) 수지토출부(30)에서 광경화성 수지(2)를 토출하면 토출된 광경화성 수지(2)는 연결배관(45)을 통해 수지배출공(43)으로 배출된다. 광경화성 수지(2)는 수지안내경사부(42)를 따라 흘러내린다.
도 3 (b) 광경화성 수지(2)가 수지안내경사부(42)를 따라 흘러내려 평탄도포엣지(44)에 이르게 되면 조형판구동부(21)는 조형판(20)을 이동시켜 평탄도포엣지(44)에 있는 광경화성 수지(2)를 조형판(20) 상에 정해진 두께로 도포한다. 이후 도포된 광경화성 수지(2)에 성형하기 위한 영역으로 노광유니트(50)가 노광 경화시켜 성형을 한다.
도 4는 수지도포의 예시도이다.
수지토출부(30)와 수지도포부(40)가 광경화성 수지(2)의 도포방향에 대하여 직렬과 병렬로 복수의 열과 행으로 배치되어 있으며 다양한 색상 등과 같은 특성으로 광경화성 수지(2)를 조형판(20) 상에 도포할 수 있다. 예컨대 조형판(20)의 이동방향에 대한 직렬방향의 복수의 수지토출부(30)와 수지도포부(40)에 토출되는 광경화성 수지(2)를 토출하거나 토출하지 않거나 광경화성 수지(2)의 양을 조절한다거나 등의 여러 가지 방법으로 다양한 특성의 성형물을 제조할 수 있다.
도 5는 수지도포부(40)의 예시도이다.
수지배출공(43)이 수지안내경사부(40)의 상단영역에 골고루 분포되어 있다. 또한 수지배출공(43)이 다수 형성되어 있어 수지안내경사부(42)의 전영역에서 광경화성 수지(2)가 균일하게 흘러내릴 수 있도록 한다.
연결배관(45)은 복수의 수지토출부(30)와 연결되어 있을 수 있으며 다양한 특성의 광경화성 수지(2)를 단독 또는 혼합하여 수지배출공(43)에서 배출되도록 할 수도 있다.
도 6은 수지배출공(43)의 예시도이다.
수지배출공(43)은 수지안내경사부(42)로 갈수록 직경이 넓어지도록 형성될 수 있다. 이에 의해 광경화성 수지(2)는 수지안내경사부(42)의 전영역에서 균일하게 배출될 수 있도록 할 수 있다.
도 7은 수지안내경사부(42)의 다른 예시도이다.
수지안내경사부(42)는 파형을 형성하는 굴곡된 면을 가지고 형성된다. 상부에서 하부로의 방향으로 함몰된 홈이 연장되는 형상을 가진다. 수지배출공(43)은 함몰된 홈의 낮은 부분인 계곡부분에 형성되어 배출되는 광경화성 수지(2)가 함몰된 홈을 따라 흘러내리므로 조형판(20)의 이동 방향의 가로방향에 대하여 광경화성 수지(2)가 평탄도포엣지(44)에서는 균일한 양이 공급될 수 있다. 이에 의해 조형판(20) 상에 광경화성 수지(2)가 균일하게 도포될 수 있도록 한다.
상기 실시 예 이외의 변형 가능한 실시 예를 설명한다.
수지토출부(30)와 수지도포부(40)는 조형판(20)을 사이에 두고 양측에 한 쌍이 배치될 수 있다. 좌측의 수지도포부(40)가 수평평면에 대하여 조형판(20) 영역에 배치되지 않은 상태에서 조형판(20)이 좌측으로 이동되면서 조형판(20)의 좌측말단으로부터 중앙영역으로 광경화성 수지(2)가 도포된다. 이후 우측의 수지도포부(40)가 수평평면에 대하여 조형판(20) 영역에 배치되지 않은 상태에서 조형판(20)이 우측으로 이동되면서 조형판(20)의 우측말단으로부터 중앙영역으로 광경화성 수지(2)가 도포된다. 좌측의 수지도포부(40)와 우측의 수지도포부(40) 사이의 조형판(20) 상측에 배치되어 있던 노광유니트(50)가 광경화성 수지(2)의 도포가 완료되거나 도포되고 있는 중에 도포된 영역으로 노광을 하여 성형작업을 한다. 이와 같은 도포작업과 노광작업을 수행함으로써 조형판(20)의 이동이 따른 성형물을 제조속도를 2배 신속하게 수행할 수도 있다.
노광유니트(50)는 도포방향에 대한 수지도포부(40)의 후단에 배치되어 광경화성 수지(2)가 도포됨과 동시에 경화되도록 할 수도 있다.
상기의 적층식 3D프린터(1)로 인하여, 광경화성 수지(2)를 수지도포부(40)를 이용하여 조형판(20) 상에 비평탄 영역 없이 균일하게 도포하므로 성형속도와 성형품질이 현저하게 향상될 수 있고 다양한 특성의 광경화성 수지(2)를 다양한 형태로 조형판(20) 상에 도포할 수 있으므로 다양한 디자인의 성형물을 제조할 수 있다.
수지도포부(40)는 수지안내경사부(42) 하단에 형성되며, 수지안내경사부(42)를 따라 흘러내리는 광경화성 수지(2)를 조형판(20)에 평탄하게 도포하도록 하는 평탄도포엣지(44)를 더 포함하여 평탄도포엣지(44)로 인하여 광경화성 수지(2)를 조형판(20) 상에 평탄하게 도포할 수 있다. 수지토출부(30)는 광경화성 수지(2)의 도포방향에 대하여 직렬과 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 복수 개 배치되며, 수지도포부(40)는 수지토출부(30)의 개수에 대응하여 복수로 배치되어 다양한 특성의 디자인을 갖는 성형물을 제조할 수 있다.
수지도포부(40)는 적어도 하나의 연결부(411)와 적어도 하나의 수지배출공(43)을 연결하는 적어도 하나의 연결배관(45)을 더 가지며, 적어도 하나의 연결배관(45)은, 하나의 연결부(411)에 대하여 다수로 분기되어 형성되며, 적어도 하나의 수지배출공(43)은 수지안내경사부(42)의 영역에 균일한 배치분포를 갖고 형성되어 광경화성 수지(2)가 균일하게 수지안내경사부(42)를 따라 평탄도포엣지(44)에 공급될 수 있으므로 비평탄 영역 없이 조형판(20) 상에 광경화성 수지(2)를 도포할 수 있다. 수지도포부(40)는, 적어도 하나의 연결배관(45) 각각 상에 배치되어 광경화성 수지(2)의 이동을 단속하는 수지단속밸브(46)를 더 포함하여 광경화성 수지(2)의 공급을 다양하게 조절 할 수 있다.
수지토출부(30)는, 서로 다른 특성의 광경화성 수지(2)를 각각 저장하는 복수의 수지저장조(31); 복수의 수지저장조(31) 각각에 배치되어 서로 다른 특성의 광경화성 수지(2)를 각각 토출하는 복수의 토출노즐(35); 복수의 토출노즐(35) 각각에서 광경화성 수지(2)의 토출을 단속하는 복수의 토출밸브(34); 및 복수의 토출노즐(34) 각각으로 서로 다른 특성의 광경화성 수지(2)가 토출되도록 구동하는 복수의 토출구동부(36)를 포함하면 다양한 특성의 광경화성 수지(2)를 공급하여 성형물을 다양한 특성의 디자인으로 제조할 수 있다.
복수의 토출밸브(34)와 복수의 토출구동부(36)를 제어하여 서로 다른 특성의 광경화성 수지(2)가 교번적으로 토출되도록 하여 사용자가 원하는 색상 등 다양한 특성의 성형물을 제조할 수 있다. 수지도포부(40)를 조형판(20)에 대하여 상대 수평 이동되도록 구동하는 수지도포구동부(47)를 더 포함하여 조형판(20)과 함께 수지도포부(40)를 상대 이동되게 할 수 있으므로 성형속도를 향상시킬 수 있다. 조형판(20) 상 노광되지 않은 광경화성 수지(2)를 회수하기 위한 회수유니트(60)를 더 포함하여 광경화성 수지(2)를 재활용할 수 있다. 적어도 하나의 수지배출공(43) 각각은 수지안내경사부(42)의 두께방향에 대하여 수지안내경사부(42)의 표면으로 갈수록 넓어지는 형상을 가지므로 광경화성 수지(2)가 수지안내경사부(42)의 전영역으로 골고루 분포되게 할 수 있다.
1 : 3D프린터 2 : 광경화성 수지
10 : 베드 20 :조형판
21 : 조형판구동부 30 : 수지토출부
31 : 수지저장조 32 : 실린더
33 : 피스톤 34 : 토출밸브
35 : 토출노즐 36 : 토출구동부
37 : 토출지지아암 38 : 토출유니트구동부
39 : 토출지지부 40 : 수지도포부
41 : 도포본체 42 : 수지안내경사부
43 : 수지배출공 44 : 평탄도포엣지
45 : 연결배관 46 : 수지단속밸브
47 : 수지도포구동부 50 : 노광유니트
51 : 노광램프 52 : 노광필터
53 : 노광지지아암 54 : 노광구동부
55 : 노광지지부 60 : 회수유니트
70 : 제어부 411 : 연결부

Claims (10)

  1. 적층식 3D프린터에 있어서,
    광경화성 수지가 적층 경화되어 형성되는 성형물이 지지되는 조형판;
    상기 조형판을 수평평면을 따라 이동되도록 구동하는 조형판구동부;
    상기 조형판에 광경화성 수지를 토출하는 적어도 하나의 수지토출부;
    상기 적어도 하나의 수지토출부와 연결되기 위한 적어도 하나의 연결부를 갖는 도포본체와, 토출된 광경화성 수지를 하방으로 안내되도록 수평평면에 대하여 경사지게 형성된 수지안내경사부와, 상기 수지안내경사부의 적어도 하나의 영역에 형성되며 상기 적어도 하나의 연결부와 연통되는 적어도 하나의 수지배출공을 갖는 수지도포부;
    상기 조형판을 향해 광을 출력하는 노광유니트; 및
    상기 광경화성 수지의 토출에 따라 상기 조형판에 광경화성 수지가 도포되도록 상기 조형판구동부와 상기 수지토출부를 제어하며, 상기 조형판에 도포된 광경화성 수지에 노광하여 광경화되도록 노광유니트를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지도포부는,
    상기 수지안내경사부 하단에 형성되며, 상기 수지안내경사부를 따라 흘러내리는 광경화성 수지를 상기 조형판에 평탄하게 도포하도록 하는 평탄도포엣지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지토출부는,
    상기 광경화성 수지의 도포방향에 대하여 직렬과 병렬 중 적어도 하나의 방식으로 복수 개 배치되며,
    상기 수지도포부는 상기 수지토출부의 개수에 대응하여 복수로 배치되는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지도포부는,
    상기 적어도 하나의 연결부와 상기 적어도 하나의 수지배출공을 연결하는 적어도 하나의 연결배관을 더 가지며,
    상기 적어도 하나의 연결배관은,
    하나의 연결부에 대하여 다수로 분기되어 형성되며,
    상기 적어도 하나의 수지배출공은 상기 수지안내경사부의 영역에 균일한 배치분포를 갖고 형성되는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수지도포부는,
    상기 적어도 하나의 연결배관 각각 상에 배치되어 광경화성 수지의 이동을 단속하는 수지단속밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지토출부는,
    서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지를 각각 저장하는 복수의 수지저장조;
    상기 복수의 수지저장조 각각에 배치되어 서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지를 각각 토출하는 복수의 토출노즐;
    상기 복수의 토출노즐 각각에서 상기 광경화성 수지의 토출을 단속하는 복수의 토출밸브; 및
    상기 복수의 토출노즐 각각으로 서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지가 토출되도록 구동하는 복수의 토출구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 토출밸브와 상기 복수의 토출구동부를 제어하여 서로 다른 특성의 상기 광경화성 수지가 교번적으로 토출되도록 하는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지도포부를 상기 조형판에 대하여 상대 수평이동되도록 구동하는 수지도포구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조형판 상 노광되지 않은 광경화성 수지를 회수하기 위한 회수유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수지배출공 각각은 상기 수지안내경사부의 두께방향에 대하여 상기 수지안내경사부의 표면으로 갈수록 넓어지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 적층식 3D프린팅장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150367375A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-24 Autodesk, Inc. Material deposition systems with four or more axes
US20180250879A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-06 Honda Motor Co., Ltd. Three-dimensional printing method, three-dimensional printing apparatus, and three-dimensional modeled object

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