KR102198757B1

KR102198757B1 - 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3d 프린터

Info

Publication number: KR102198757B1
Application number: KR1020200012212A
Authority: KR
Inventors: 조규남
Original assignee: 조규남
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-01-06

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광경화성수지를 경화시키는 조형광을 상측으로 조사하는 조형광원; 상기 조형광원의 상측에 배치되며, 상기 광경화성수지를 수용하는 소재트레이; 상기 소재트레이의 상측에 배치되며, 상기 조형광의 조사로 상기 광경화성수지가 경화되어 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 중 제1 레이어가 조형되면, 제2 레이어의 조형을 위해 승강되는 틸팅 공정을 수행하는 승강조형대; 및 상기 제1 레이어에 포함된 객체의 모양을 기초로, 상기 객체의 단면적이 좁으면서 상기 객체가 상기 승강조형대의 중앙부에 가깝게 위치할수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터가 제공된다.

Description

레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터{3D PRINTER FOR CONTROLLING TILTING SPEED THROUGH OBJECT SHAPE OF LAYER}

본 발명은 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 별로, 레이어에 포함된 객체의 모양을 기초로, 객체의 단면적이 좁으면서 객체가 승강조형대의 중앙부에 가깝게 위치할수록 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어함으로써, 레이어 별로 틸팅 속도를 상이하게 제어하기 위한 3D 프린터에 관한 것이다.

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

이러한 방식 중 얇은 층을 적층하여 조형물을 제작하는 적층형 방식이 많이 사용되고 있는데, 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 방식으로, SLA 방식은 DLP 방식과 함께 액체 기반 광조형 방식으로 구분될 수 있으며, 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 가지며, 또한, DLP 방식은 타 방식에 비하여 3차원 조형물의 품질이 좋은 장점을 가진다.

이러한 DLP 방식은 3차원 형상의 조형물을 얻기 위해서 승강조형대를 하강하여 광경화성수지가 담긴 소재트레이에 침지시킨 후, 조형광원(DLP 프로젝터)으로 조형광을 광경화성수지에 노광하면, 수광한 광경화성수지가 경화되어 조형물이 승강조형대의 하면에 부착된 상태로 점차적으로 형상화되고, 이때 광경화성수지 내에서 승강하는 승강조형대가 점차적으로는 상승하면서 조형물 전체가 형상화되어 제조된다.

조형물을 제조하는데 있어, 3D 모델링을 통해 조형물을 복수의 레이어로 분리한 상태에서, 분리된 레이어 각각을 하나씩 적층하여, 맨 아래 레이어부터 맨 위의 레이어까지 한 층씩 적층되면, 3D 형태의 조형물이 제작될 수 있는데, 각각의 레이어를 적층시키기 위해 승강조형대를 상승 및 하강시키는 동작을 틸팅이라고 한다.

조형물 제조 시, 틸팅의 속도를 빠르게 하면 조형물의 제작 시간을 단축시킬 수 있지만, 레이어의 적층이 안정적으로 되지 않는 문제가 있으며, 반대로, 틸팅의 속도를 느리게 하면 레이어의 적층을 안정적으로 수행할 수 있지만, 조형물의 제작 시간이 길어지는 문제가 있다.

그러나, 종래의 3D 프린터는 각 레이어 별로 틸팅 시간이 동일하게 적용되어, 레이어의 물체 모양과 상관 없이 틸팅 속도를 일정하게 유지하기 때문에, 조형물을 제작하는데 있어 효율성이 떨어질 수 밖에 없다.

따라서, 레이어의 물체 모양에 따라 레이어 별로 틸팅 속도를 상이하게 제어함으로써, 3D 프린터를 효율적으로 동작시키기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 별로, 레이어에 포함된 객체의 모양을 기초로, 객체의 단면적이 좁으면서 객체가 승강조형대의 중앙부에 가깝게 위치할수록 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어함으로써, 레이어 별로 틸팅 속도를 상이하게 제어하기 위한 3D 프린터를 제공하기 위한 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광경화성수지를 경화시키는 조형광을 상측으로 조사하는 조형광원; 상기 조형광원의 상측에 배치되며, 상기 광경화성수지를 수용하는 소재트레이; 상기 소재트레이의 상측에 배치되며, 상기 조형광의 조사로 상기 광경화성수지가 경화되어 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 중 제1 레이어가 조형되면, 제2 레이어의 조형을 위해 승강되는 틸팅 공정을 수행하는 승강조형대; 및 상기 제1 레이어에 포함된 객체의 모양을 기초로, 상기 객체의 단면적이 좁으면서 상기 객체가 상기 승강조형대의 중앙부에 가깝게 위치할수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터가 제공된다.

상기 제어부는, 상기 객체의 단면적 및 상기 객체가 상기 승강조형대의 정중앙 지점으로부터 떨어진 이격 거리를 곱하여 제어값을 산출하고, 상기 제어값이 작을수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 레이어에 포함된 객체가 복수인 경우, 상기 객체 별로 산출된 상기 제어값을 합산하여, 합산된 상기 제어값이 작을수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 레이어의 상부에 기 적층된 레이어 수가 작을수록 낮은 가중치를 설정하여, 상기 가중치가 적용된 상기 제어값이 작을수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제어값이 작을수록 상기 제2 레이어의 조형을 위해 승강되기 전까지 상기 승강조형대의 대기 시간이 짧아지도록 제어할 수 있다.

상기 소재트레이는, 상부와 하부가 개방된 수용공간을 가진 수용부재; 상기 광경화성수지가 상기 수용공간에 수용되도록 상기 수용공간의 하부를 차단하며, 상기 조형광원에서 조사되어 상기 수용공간을 통과하는 상기 조형광이 투과되는 광투과필름유닛; 및 상기 광투과필름유닛을 상기 수용부재의 하부테두리에 고정시키도록, 상기 수용부재의 하부테두리에 설치된 필름클램프;를 포함하며, 상기 광투과필름유닛은, 상기 제1 레이어가 조형되어 상기 제1 레이어의 상부가 상기 승강조형대에 연결된 상태에서, 상기 승강조형대의 상승 시 장력으로 상기 제1 레이어의 하부에 의해 당겨지더라도 비변형되도록 이형성과 탄성을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 별로, 레이어에 포함된 객체의 모양을 기초로, 객체의 단면적이 좁으면서 객체가 승강조형대의 중앙부에 가깝게 위치할수록 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어함으로써, 객체의 단면적이 좁고 객체가 승강조형대의 중앙부에 가깝게 위치하는 경우에는 승강 속도를 빠르게 제어하여 레이어의 조형 시간이 단축되도록 처리하고, 객체의 단면적이 넓고 객체가 승강조형대의 중앙부에서 멀리 위치하는 경우에는 승강 속도를 느리게 제어하여 레이어가 더 안정적으로 조형되도록 처리하여, 조형물 제작의 효율성을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 소재트레이를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 소재트레이를 나타낸 종단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 6의 소재트레이에서 광투과필름유닛을 나타낸 도면이다.
도 10은 다단합지구조의 광투과성필름이 장착된 본 발명에 따른 소재트레이를 가진 3D프린터로 조형물을 프린팅하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터는 소재트레이(1), 승강조형대(2), 조형광원(3) 및 제어부(4)를 포함할 수 있으며, 3D 프린터에 포함된 각각의 구성 요소는 서로 연결될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함할 수 있다.

소재트레이(1)는 조형광원(3)의 상측에 배치되며, 광경화성수지(R)를 수용할 수 있다.

소재트레이(1)는 조형물(P)의 이형성을 위해서 내부의 바닥에 실가드(1a)가 얇게 도포되는데, 이러한 실가드(1a)는 약해서 파손되기 쉬우므로 후술할 광투과필름유닛으로 대체하여 구현될 수 있으며, 이와 관련된 자세한 설명은 도 5 내지 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.

승강조형대(2)는 하면에 3차원 형상의 조형물(P)이 조형되면 부착되는 부분으로서 3D 프린터에서 승강하도록 구성될 수 있다.

승강조형대(2)는 모터에 의해 축회전하는 스크류수직축(2a)에 의해 회전되게 설치되어, 스크류수직축(2a)의 회전으로 상승 또는 하강할 수 있다.

승강조형대(2)는 소재트레이(1)의 상측에 배치되며, 조형물(P)을 얻기 위하여 승강되는 틸팅 공정을 수행할 수 있다.

조형광원(3)은 조형물(P)을 제조하는데 필요한 소재인 광경화성수지(R)를 경화시키는 조형광(3a)을 조사하는 광원으로 구현될 수 있다.

조형광원(3)은 소재트레이(1)의 하측에 배치되며, 광경화성수지(R)를 경화시키는 조형광(3a)을 상측으로 조사할 수 있다.

제어부(4)는 3D 프린터의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 3D 프린터에 포함된 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 응용 프로그램을 구동함으로써, 3D 프린터의 기능이 원활하게 제공되도록 3D 프린터에 포함된 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(4)는 승강조형대(2)의 승강 속도를 제어하고, 조형광원(3)이 조사하는 조형광(3a)의 범위를 제어할 수 있다.

조형물(P)을 제조하는데 있어, 승강조형대(2)는 제어부(4)의 제어에 의해 하강되어, 광경화성수지(R)가 담긴 소재트레이(1)에 승강조형대(2)가 침지될 수 있다.

이후, 조형광원(3)은 제어부(4)의 제어에 의해 조형광(3a)을 광경화성수지(R)에 노광할 수 있으며, 조형광(3a)을 수광한 광경화성수지(R)가 경화되어 조형물(P)이 승강조형대(2)의 하면에 부착된 상태로 점차적으로 형상화되는데, 이때, 광경화성수지(R) 내에서 승강하는 승강조형대(2)가 점차적으로 상승하면서 조형물(P) 전체가 형상화되어 제조될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 3D 프린터를 통한 3D 프린팅 과정은 3D 모델링 준비 단계, 레이어 이미지 생성 단계 및 레이어 이미지 적층 단계로 순차적으로 이루어질 수 있다.

구체적으로, 3D 모델링 준비 단계는 출력할 조형물(P)에 대한 3D 모델링을 준비하는 단계로서, obj, stl 등의 파일이 등록될 수 있다.

레이어 이미지 생성 단계는 3D 모델링을 지정한 두께로 얇게 잘라내어 여러 층으로 분리하는 단계로, 3D 모델링을 통해 분리된 각각의 층을 레이어라 하며, 맨 아래 레이어부터 맨 위의 레이어까지 한 층씩 적층되면, 3D 형태의 조형물(P) 제작이 완성될 수 있는데, 이때, 조형물(P)은 승강조형대(2)에 거꾸로 연결되어 매달려서 제작되어 완성될 수 있다.

레이어 이미지 적층 단계는 레이어 모양으로 조형광(3a)을 광경화성수지(R)에 일정시간 동안 조사하여 경화시키는 단계로, 광경화성수지(R)가 경화되면 승강조형대(2)는 틸팅 공정을 수행할 수 있다.

틸팅 공정은 한 층의 레이어를 경화한 후 다음 레이어를 경화하기 위한 공간을 만들기 위해 승강조형대(2)를 승강시키는 공정으로, 조형물(P)의 제작이 완성될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.

이하에서는, 3D 모델링을 통해 복수의 레이어로 분리된 조형물(P)을 제작하는데 있어, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하기 위한 3D 프린터에 대해 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

먼저, 소재트레이(1)에는 광경화성수지(R)가 수용되어 있는 상태이며, 소재트레이(1) 하측에 배치된 조형광원(3)은 제어부(4)의 제어에 의해 광경화성수지(R)를 경화시키는 조형광(3a)을 상측으로 조사할 수 있다.

조형광(3a)의 조사로 광경화성수지(R)가 경화되어 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 중 어느 하나의 레이어가 조형될 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 레이어(11)가 조형되어 승강조형대(2)의 하면에 부착되어 연결될 수 있다.

승강조형대(2)는 조형광(3a)의 조사로 광경화성수지(R)가 경화되어 제1 레이어(11)가 조형되면, 제1 레이어(11) 다음으로 제2 레이어를 조형하기 위해 승강되는 틸팅 공정을 수행할 수 있다.

제어부(4)는 틸팅 공정을 수행하는 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지거나 느려지도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(4)는 제1 레이어(11)에 포함된 객체의 모양을 기초로, 객체의 단면적이 좁으면서 객체가 승강조형대(2)의 중앙부에 가깝게 위치할수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

즉, 제어부(4)는 제1 레이어(11)의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어할 수 있는데, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 단면적을 확인하여, 객체의 단면적이 좁을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어하고, 객체의 단면적이 넓을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 느려지도록 제어할 수 있으며, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 위치를 확인하여, 객체가 승강조형대(2)의 중앙부에 가깝게 위치할수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어하고, 객체가 승강조형대(2)의 중앙부에서 멀리 위치할수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 느려지도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 레이어(11)에는 제1 객체(11a) 및 제2 객체(11b)가 포함될 수 있는데, 제어부(4)는 제1 객체(11a) 및 제2 객체(11b)의 모양을 기초로, 제1 객체(11a) 및 제2 객체(11b)의 단면적을 합산하여, 합산된 객체들의 단면적이 좁을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있으며, 제1 객체(11a) 및 제2 객체(11b)가 승강조형대(2)의 중앙부에서 떨어진 이격 거리를 합산하여, 합산된 이격 거리가 가까울수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 틸팅 속도를 제어하는데 있어, 제어부(4)는 제1 레이어(11)에 포함된 객체의 단면적 및 객체가 승강조형대(2)의 정중앙 지점으로부터 떨어진 이격 거리를 곱하여 제어값을 산출하고, 제어값이 작을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

즉, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 단면적 및 이격 거리를 통해 제어값이 산출될 수 있는데, 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체의 단면적, 객체가 승강조형대(2)의 정중앙 지점으로부터 떨어진 이격 거리 및 이를 통해 산출된 제어값을 나타낸 것으로, 설명의 편의를 위해 일부분만을 나타낸 것일 수 있다.

	단면적	이격 거리	제어값
제1 객체	20	1	20
제2 객체	10	4	40

표 1을 참조하면, 제1 객체(11a)의 단면적은 20이고, 제1 객체(11a)가 승강조형대(2)의 정중앙 지점으로부터 떨어진 이격 거리는 1이므로, 제1 객체(11a)의 제어값으로는 단면적과 이격 거리를 곱하여 20이 산출될 수 있으며, 제2 객체(11b)의 단면적은 10이고, 제2 객체(11b)가 승강조형대(2)의 정중앙 지점으로부터 떨어진 이격 거리는 4이므로, 제2 객체(11b)의 제어값으로는 단면적과 이격 거리를 곱하여 40이 산출될 수 있다.제어부(4)는 제1 레이어(11)에 포함된 객체가 복수인 경우, 객체 별로 산출된 제어값을 합산하여, 합산된 제어값이 작을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 제1 객체(11a)의 제어값이 20이고, 제2 객체(11b)의 제어값이 40이면, 제어부(4)는 객체 별로 산출된 제어값을 합산하여, 제1 레이어(11)의 제어값을 60으로 산출할 수 있으며, 산출된 제어값이 작을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

즉, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 제어값을 합산하여 승강조형대(2)의 승강 속도를 제어할 수 있는데, 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어값 및 제어값에 따른 승강 속도를 나타낸 것으로, 설명의 편의를 위해 일부분만을 나타낸 것일 수 있다.

제어값	승강 속도(m/h)
10	6
20	5
30	4
40	3
50	2
60	1

표 2를 참조하면, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 제어값을 합산한 결과, 10이하인 경우, 승강조형대(2)의 승강 속도가 6m/h이 되도록 제어할 수 있고, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 제어값을 합산한 결과, 20이하인 경우, 승강조형대(2)의 승강 속도가 5m/h이 되도록 제어할 수 있다.즉, 제어부(4)는 객체 별로 산출된 제어값을 합산하여, 합산된 제어값이 작을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어하고, 합산된 제어값이 클수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 느려지도록 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 틸팅 속도를 제어하는데 있어, 제어부(4)는 제1 레이어(11)의 상부에 기 적층된 레이어 수가 작을수록 낮은 가중치를 설정하여, 가중치가 적용된 제어값이 작을수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

즉, 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어는 맨 아래 레이어부터 맨 위의 레이어까지 한 층씩 적층되어, 3D 형태의 조형물(P)이 제작되는데, 각각의 레이어가 조형될 때 상부에 기 적층된 레이어 수를 확인하여, 기 적층된 레이어 수가 작을수록 낮은 가중치를 적용하여, 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 레이어(11), 제2 레이어(12) 등이 한 층씩 적층되어 조형물(P)이 제작되는데, 제1 레이어(11)가 조형될 때는 제1 레이어(11)의 상부에 기 적층되어 있는 레이어가 없으므로 가장 낮은 가중치를 적용하여 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있고, 제2 레이어(12)가 조형될 때는 제2 레이어(12)의 상부에 기 적층된 제1 레이어(11)가 존재하므로 제1 레이어(11)에 적용된 가중치 보다 높은 가중치를 적용하여 승강조형대(2)의 승강 속도가 느려지도록 제어할 수 있다.

즉, 각각의 레이어가 조형될 때 상부에 기 적층된 레이어 수에 따라 승강조형대(2)의 승강 속도를 제어할 수 있는데, 표 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부에 기 적층된 레이어 수 및 이에 따른 가중치를 나타낸 것으로, 설명의 편의를 위해 일부분만을 나타낸 것일 수 있다.

기 적층된 레이어 수	가중치
0	1
1	1.5
2	2

표 3을 참조하면, 제1 레이어(11)에 포함된 객체의 제어값을 합산한 결과 20인 경우, 제1 레이어(11) 상부에 기 적층된 레이어 수는 0이므로, 가중치 1이 적용되어 최종 제어값은 20으로, 승강조형대(2)의 승강 속도가 5m/h이 되도록 제어할 수 있으며, 제2 레이어(12)에 포함된 객체의 제어값을 합산한 결과도 20인 경우, 제2 레이어(11) 상부에 기 적층된 레이어 수는 1이므로, 가중치 1.5가 적용되어 최종 제어값은 30으로, 승강조형대(2)의 승강 속도가 4m/h이 되도록 제어할 수 있다.즉, 레이어 별로 제어값이 동일하더라도, 상부에 기 적층된 레이어 수가 작을수록 낮은 가중치가 적용되어 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어할 수 있다.

이를 통해, 조형물(P)의 제작 초반에는 기 적층된 레이어 수가 작기 때문에 승강 속도를 빠르게 제어하여 레이어의 조형 시간이 단축되도록 처리할 수 있으며, 조형물(P)의 제작 후반에는 기 적층된 레이어 수가 많기 때문에 승강 속도를 느리게 제어하여 레이어가 더 안정적으로 조형되도록 처리할 수 있다.

한편, 제어부(4)는 제1 레이어(11)에 포함된 객체의 제어값을 합산하여, 합산된 제어값이 작을수록 제2 레이어(12)의 조형을 위해 승강되기 전까지 승강조형대(2)의 대기 시간이 짧아지도록 제어할 수 있다.

즉, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 제어값을 합산하여 승강조형대(2)의 대기 시간을 제어할 수 있는데, 표 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어값 및 제어값에 따른 대기 시간을 나타낸 것으로, 설명의 편의를 위해 일부분만을 나타낸 것일 수 있다.

제어값	대기 시간(ms)
10	1
20	2
30	3

표 4를 참조하면, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 제어값을 합산한 결과, 10이하인 경우, 승강조형대(2)의 승강 대기 시간이 1ms가 되도록 제어할 수 있고, 제1 레이어(11)에 포함된 객체들의 제어값을 합산한 결과, 20이하인 경우, 승강조형대(2)이 승강 대기 시간이 2ms가 되도록 제어할 수 있다.한편, 조형광(3a)이 산란되지 않고 투과되어 고품질의 조형물(P)을 출력할 수 있도록, 소재트레이(1)는 광투과필름유닛을 포함하여 구성할 수 있는데, 이와 관련된 자세한 설명은 도 5 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이(1)를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 소재트레이(1)를 나타낸 분해 사시도이다.

또한, 도 7은 도 6의 소재트레이(1)를 나타낸 종단면도이고, 도 8 및 도 9는 도 6의 소재트레이(1)에서 광투과필름유닛을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 3D프린터의 소재트레이(1)는, 수용부재(110), 광투과필름유닛(120), 및 필름클램프(130)를 포함한다.

여기에서, 수용부재(110)는 상측의 승강조형대(2)와 하측의 조형광원(3) 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 승강조형대(2)가 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.

광투과필름유닛(120)은 수용공간(110a)에 광경화성수지(R)가 수용되도록 수용공간(110a)의 하부를 차단하는 부분으로서, 조형광원(3)에서 조사되어 수용공간(110a)을 통과하는 조형광(3a), 즉, 조형광원(3)에서 승강조형대(2) 측으로 발사되는 조형광(3a)이 투과되는 부재이다.

그런데, 이러한 광투과필름유닛(120)을 가진 본 발명의 소재트레이(1)와 비교하여 종래의 소재트레이를 살펴보면, 종래의 소재트레이는 광투과필름유닛(120)이 사용되지 않고, 광경화성수지(R)가 수용되도록 상부는 개방되고 하부는 밀폐된 구조를 취하면서, 조형광(3a)이 하부를 투과할 수 있도록 투명한 재질의 유리나 아크릴로 만들어진다.

이와 같은 종래의 소재트레이는 적정한 내구성을 위해 약 5mm두께로 이루어지는데, 소재트레이에서 조형광(3a)이 이러한 두께의 하부를 투과하는 과정에서 굴절되어 산란됨으로써 초점이 맞춰지기 어려움에 따라, 정확한 치수를 가진 조형물(P)의 출력이 어려운, 즉 치수정확도와 품질이 저하된 조형물(P)이 제조되는 한계점이 있다.

나아가, 종래의 소재트레이는 하부의 두께가 두꺼울수록 조형광(3a)의 굴절에 의한 산란이 많아짐으로써, 출력물인 조형물(P)의 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, 수용부재의 개방된 하부에 투명하면서도 얇은 형태의 단층필름이 사용될 수 있다.

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

즉, 경화된 레이어는 단층필름의 상면에 붙어있는 상태이기 때문에, 이러한 틸팅공정에서 승강조형대(2)를 따라 강제로 위로 이동하는 과정에서 단층필름으로부터 강제로 떨어지게 된다.

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

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

나아가, 단층필름이 투명플레이트 상에 배치된다면, 조형광원(3)으로부터 조사되는 조형광(3a)이 투명플레이트에서 굴절됨에 따라, 출력된 조형물(P)의 형상이 정확한 수치로 조형되지 않음에 따라 조형물(P)의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

이에 따라, 본 발명의 소재트레이(1)는 상술된 문제점을 극복하기 위해, 조형광(3a)이 투과되는 필름으로서 이형성과 탄성을 가진 광투과필름유닛(120)이 활용될 수 있다.

즉, 본 발명의 광투과필름유닛(120)은 광경화성수지(R)가 경화되어 승강조형대(2)에 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 8 및 도 9에 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 조형광(3a)의 굴절은 거의 발생하지 않는다.

여기에서, 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, 승강조형대(2)의 상승 시 조형물(P)의 장력에 의해서도 광투과필름유닛(120)이 최대한 조금만 당겨지도록 한다.

또한, 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 10에 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, 이형필름(121)과 탄성필름(122)은 점착되어 결합된 것이 바람직하다.

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

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, 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, 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, 필름클램프(130)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 광투과필름유닛(120)을 수용부재(110)의 하부테두리에 고정시키도록, 수용부재(110)의 하부테두리에 설치된다.

여기에서, 광투과필름유닛(120)은 출력된 조형물(P)의 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.

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

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

또한, 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, 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, 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, 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, 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, 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, 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, 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(1)는, 광투과필름유닛(120)이 이형성과 탄성을 가지도록 다단합지구조로 구성됨으로써, 광경화성수지(R)가 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.

즉, 광투과필름유닛(120)은 제1 레이어(11)가 조형되어 제1 레이어(11)의 상부가 승강조형대(2)에 연결된 상태에서, 승강조형대(2)의 상승 시 장력으로 제1 레이어(11)의 하부에 의해 당겨지더라도 비변형되도록 이현성과 탄성을 가지는 재질로 구성될 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.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 별로, 레이어에 포함된 객체의 모양을 기초로, 객체의 단면적이 좁으면서 객체가 승강조형대(2)의 중앙부에 가깝게 위치할수록 승강조형대(2)의 승강 속도가 빨라지도록 제어함으로써, 객체의 단면적이 좁고 객체가 승강조형대(2)의 중앙부에 가깝게 위치하는 경우에는 승강 속도를 빠르게 제어하여 레이어의 조형 시간이 단축되도록 처리하고, 객체의 단면적이 넓고 객체가 승강조형대(2)의 중앙부에서 멀리 위치하는 경우에는 승강 속도를 느리게 제어하여 레이어가 더 안정적으로 조형되도록 처리할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 소재트레이 1a : 실가드
2 : 승강조형대 2a : 스크류수직축
3 : 조형광원 3a : 조형광
4 : 제어부 11 : 제1 레이어
11a : 제1 객체 11b : 제2 객체
12 : 제2 레이어 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 R : 광경화성수지
P : 조형물

Claims

광경화성수지를 경화시키는 조형광을 상측으로 조사하는 조형광원;
상기 조형광원의 상측에 배치되며, 상기 광경화성수지를 수용하는 소재트레이;
상기 소재트레이의 상측에 배치되며, 상기 조형광의 조사로 상기 광경화성수지가 경화되어 3D 모델링을 통해 분리된 복수의 레이어 중 제1 레이어가 조형되면, 제2 레이어의 조형을 위해 승강되는 틸팅 공정을 수행하는 승강조형대; 및
상기 제1 레이어에 포함된 객체의 모양을 기초로, 상기 객체의 단면적이 좁으면서 상기 객체가 상기 승강조형대의 중앙부에 가깝게 위치할수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 객체의 단면적 및 상기 객체가 상기 승강조형대의 정중앙 지점으로부터 떨어진 이격 거리를 곱하여 제어값을 산출하고, 상기 제어값이 작을수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 레이어에 포함된 객체가 복수인 경우, 상기 객체 별로 산출된 상기 제어값을 합산하여, 합산된 상기 제어값이 작을수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 레이어의 상부에 기 적층된 레이어 수가 작을수록 낮은 가중치를 설정하여, 상기 가중치가 적용된 상기 제어값이 작을수록 상기 승강조형대의 승강 속도가 빨라지도록 제어하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제어값이 작을수록 상기 제2 레이어의 조형을 위해 승강되기 전까지 상기 승강조형대의 대기 시간이 짧아지도록 제어하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터.
제1항에 있어서,
상기 소재트레이는,
상부와 하부가 개방된 수용공간을 가진 수용부재;
상기 광경화성수지가 상기 수용공간에 수용되도록 상기 수용공간의 하부를 차단하며, 상기 조형광원에서 조사되어 상기 수용공간을 통과하는 상기 조형광이 투과되는 광투과필름유닛; 및
상기 광투과필름유닛을 상기 수용부재의 하부테두리에 고정시키도록, 상기 수용부재의 하부테두리에 설치된 필름클램프;를 포함하며,
상기 광투과필름유닛은,
상기 제1 레이어가 조형되어 상기 제1 레이어의 상부가 상기 승강조형대에 연결된 상태에서, 상기 승강조형대의 상승 시 장력으로 상기 제1 레이어의 하부에 의해 당겨지더라도 비변형되도록 이형성과 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는, 레이어의 객체 모양을 통해 틸팅 속도를 제어하는 3D 프린터.