KR102257085B1 - Top-down type 3d printer using high viscosity photocurable resin and manufacturing method of 3d printing structure using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고점도 광경화성 수지를 이용하더라도 각 조형층의 분리나 크랙 등의 불량을 미연에 방지할 수 있도록 설계되어 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a top-down type 3D printer and a method of manufacturing a 3D printed sculpture using the same.More specifically, it is designed to prevent defects such as separation or cracks of each modeling layer even when a high-viscosity photocurable resin is used. Thus, it relates to a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin capable of securing excellent mechanical properties, and a method of manufacturing a 3D printed sculpture using the same.
일반적으로, 3D 프린팅 방식에는 광경화성 수지에 레이저 광을 조사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(StereoLithography Apparatus) 방식, 광경화성 수지가 저장된 저장 수조의 하부로 프로젝터를 이용하여 광을 조사하는 DLP(Digital Light Processing)방식, 필라멘트를 압출하여 구조물을 적층하는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식 등이 있다.In general, in the 3D printing method, the SLA (StereoLithography Apparatus) method uses the principle that the scanned part is cured by irradiating laser light on a photocurable resin, and the light is irradiated using a projector under the storage tank in which the photocurable resin is stored. There are DLP (Digital Light Processing) method, FDM (Fused Deposition Modeling) method in which a structure is laminated by extruding a filament.
이 중, SLA와 DLP 방식의 3D 프린팅 기술은 광경화성 액상 수지가 담긴 수조(Vat) 안에 자외선 광원(레이저, 프로젝터, LCD 등)을 투사하여 조형함의 수조 안에 있는 조형물이 한 층씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 상승 또는 하강하고 다시 자외선 광원을 주사하는 방식으로 조형하고 있다.Among them, 3D printing technology of SLA and DLP method projects an ultraviolet light source (laser, projector, LCD, etc.) into a tank containing photocurable liquid resin, and each time the sculpture in the tank of the model is made one layer at a time. It rises or falls by the thickness of the layer, and then the ultraviolet light source is scanned again.
이러한 SLA와 DLP 방식의 3D 프린팅 기술은 조형물의 정밀도가 높으며 표면 조도가 우수한 장점을 가지고 있어 중간 정도의 조형속도로 가장 널리 쓰이는 기술이다.This SLA and DLP-type 3D printing technology is the most widely used technology with a medium molding speed because it has the advantages of high precision and excellent surface roughness.
그러나, 종래의 SLA와 DLP 방식의 3D 프린팅용 광경화성 수지의 경우, 공정의 용이성을 위해 주로 저점도 광경화성 수지를 이용하였으나, 저점도 광경화성 수지를 조형하여 제조되는 조형물은 강도 및 경도 등의 기계적 물성이 약하고 대략 60℃ 이상의 온도에서 변형이 발생할 가능성이 있는 문제가 있다.However, in the case of the conventional SLA and DLP type photocurable resin for 3D printing, a low-viscosity photocurable resin was mainly used for ease of the process. There is a problem in that the mechanical properties are weak and deformation may occur at a temperature of approximately 60°C or higher.
따라서, 최근에는 강도 및 경도 등의 기계적 물성을 향상시키기 위해 고분자의 함량을 높인 광경화성 수지나 세라믹 또는 금속 입자를 다량 첨가하여 점도를 대략 10,000cps 이상으로 높인 고점도 광경화성 수지를 이용하고자 하는 노력이 진행 중에 있다.Therefore, in recent years, efforts have been made to use a photocurable resin with a high polymer content or a high viscosity photocurable resin with a viscosity of about 10,000 cps or more by adding a large amount of ceramic or metal particles to improve mechanical properties such as strength and hardness. In progress.
그러나, DLP(바텀 업) 방식에서 고점도 광경화성 수지를 이용하여 조형할 시, 높은 고분자 함량으로 인하여 조형물이 한 층씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 수직 방향으로 상승하고 다시 자외선 광원(레이저, 프로젝터, LCD 등)을 주사하는 과정시 고점도 광경화성 수지가 경화된 상태에서 수직 방향으로 각 조형층을 분리하게 되면 과도한 응력으로 인해 각 조형층이 분리되거나, 각 조형층에 크랙 등이 발생하는 불량 문제를 유발하였다.However, when molding using a high-viscosity photocurable resin in the DLP (bottom-up) method, due to the high polymer content, the tank rises vertically by the thickness of the layer each time the sculpture is made, and the ultraviolet light source (laser, projector) , LCD, etc.), if each molding layer is separated in the vertical direction while the high-viscosity photocurable resin is cured, each molding layer is separated due to excessive stress, or a crack occurs in each molding layer. Caused.
또한, SLA(탑 다운) 방식에서 고점도 광경화성 수지를 이용하여 조형할 시, 높은 고분자 함량으로 인하여 조형물이 한 층씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 수직 방향으로 하강하고 경화된 상단면에 다시 리코팅(광경화성 수지를 덮는 과정)을 거쳐야 하나 고점도롤 인해 수조의 레벨을 맞추는데 어려울뿐 아니라 수조 레벨을 맞추기 위해 오랜 시간이 소요되는 문제가 있었다.In addition, when molding using a high-viscosity photocurable resin in the SLA (top-down) method, due to the high polymer content, the water tank descends vertically by the layer thickness and reloads on the cured top surface each time the sculpture is made layer by layer. Although it had to undergo coating (the process of covering the photocurable resin), it was difficult to adjust the level of the tank due to the high viscosity roll, and there was a problem that it took a long time to set the level of the tank.
따라서, 기계적 물성이 우수한 고점도 광경화성 수지를 이용하여 조형물을 제조를 위해 새로운 방식의 3D 프린터에 대한 개발이 절실한 상황이다.Therefore, there is an urgent need to develop a new type of 3D printer for manufacturing a sculpture using a high-viscosity photocurable resin having excellent mechanical properties.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0125801호(2018.11.28. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 SLA 3D 프린터가 기재되어 있다.As a related prior document, there is Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2018-0125801 (published on November 28, 2018), and an SLA 3D printer is described in the document.
본 발명의 목적은 고점도 광경화성 수지를 이용하더라도 각 조형층의 분리나 크랙 등의 불량을 미연에 방지할 수 있도록 설계되어 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a top-down type 3D model using a high-viscosity photo-curable resin that is designed to prevent defects such as separation or cracks of each molding layer in advance, even if a high-viscosity photo-curable resin is used. It is to provide a printer and a 3D printing sculpture manufacturing method using the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터는 고점도 광경화성 수지가 채워지는 저장 수조; 상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지 상부에 안착되는 지지 필름; 상기 지지 필름 상부에서 서로 이격되도록 각각 장착되어, 상기 지지 필름의 일부가 하측 방향으로 돌출되도록 위치 정렬시키는 가이드 롤러; 상기 지지 필름 하부에 서로 이격되도록 각각 장착되어, 상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지에 침지된 메인 롤러; 상기 가이드 롤러 사이의 지지 필름 상부에 장착되어, 상기 가이드 롤러와 메인 롤러의 구동시 함께 이동하면서 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 경화시키는 광원; 및 상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지에 침지되도록 장착되어 수직 왕복 운동하며, 상기 지지 필름의 하부에서 가이드 롤러 및 메인 롤러의 구동시 함께 이동하는 광원에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 조형되는 복수의 조형층이 적층되는 3D 프린팅 플레이트부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: a storage tank filled with a high-viscosity photocurable resin; A support film seated on the high viscosity photocurable resin filled in the storage tank; Guide rollers respectively mounted to be spaced apart from each other on the support film, so that a part of the support film protrudes downward; A main roller mounted to be spaced apart from each other under the support film, and immersed in a high-viscosity photocurable resin filled in the storage tank; A light source mounted on an upper portion of the support film between the guide rollers, moving together when the guide roller and the main roller are driven, and curing the high-viscosity photocurable resin positioned at the protruding portion of the support film; And mounted so as to be immersed in the high-viscosity photocurable resin filled in the storage tank to vertically reciprocate, and molded from the high-viscosity photo-curable resin cured by a light source that moves together when the guide roller and the main roller are driven under the support film. It characterized in that it comprises a; 3D printing plate portion in which a plurality of molding layers are stacked.
여기서, 상기 고점도 광경화성 수지는 10,000 ~ 300,000cps의 점도를 갖는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the high-viscosity photocurable resin has a viscosity of 10,000 to 300,000 cps.
상기 광원은 기판과, 상기 기판 상에 매트릭스 형태로 실장된 복수의 LED를 포함하는 마이크로 엘이디가 이용되되, 상기 마이크로 엘이디는 기판 상에 실장된 복수의 LED를 시계열적으로 순차 구동하는 선택 구동 방식으로 광을 조사할 수 있다.As the light source, a micro LED including a substrate and a plurality of LEDs mounted in a matrix form on the substrate is used, and the micro LED is a selective driving method that sequentially drives a plurality of LEDs mounted on the substrate in time series. Light can be irradiated.
상기 가이드 롤러는 서로 이격 배치된 제1 및 제2 가이드 롤러를 포함하고, 상기 메인 롤러는 서로 이격 배치된 제1 및 제2 메인 롤러를 포함하며, 상기 가이드 롤러와 메인 롤러의 구동시, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러와 제1 및 제2 메인 롤러는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하되, 모두 동일한 방향으로 회전하도록 설정되어 있다.The guide roller includes first and second guide rollers spaced apart from each other, and the main roller includes first and second main rollers spaced apart from each other, and when the guide roller and the main roller are driven, the second The first and second guide rollers and the first and second main rollers rotate clockwise or counterclockwise, but both are set to rotate in the same direction.
상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러가 시계 방향으로 회전할 시, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러는 광원과 함께 우측 방향으로 이동하면서, 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 스캔 방식으로 경화시켜 조형하면서, 슬라이딩 방식으로 지지 필름으로부터 각 조형층을 떼어내어 상기 3D 프린팅 플레이트부에 복수의 조형층을 적층한다.When the first and second guide rollers and the first and second main rollers rotate clockwise, the first and second guide rollers and the first and second main rollers move in a right direction together with a light source, While curing the high-viscosity photocurable resin positioned at the protruding portion of the support film in a scanning method and molding, each molding layer is removed from the support film in a sliding method, and a plurality of molding layers are laminated on the 3D printing plate.
상기 제1 및 제2 메인 롤러가 시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 상기 제1 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 하고, 상기 제1 메인 롤러의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 상기 지지 필름의 돌출 부분으로부터 지지 필름의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 한다.When the first and second main rollers rotate in a clockwise direction, the first main roller disposed on the left serves as a supply roller that draws and supplies a high-viscosity photocurable resin to a protruding portion of the support film. 1 The second main roller disposed on the right side opposite the main roller serves as a separation roller that pulls and separates the high-viscosity photocurable resin from the protruding portion of the support film to the flat portion of the support film.
한편, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러가 반시계 방향으로 모두 회전할 시, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러는 광원과 함께 좌측 방향으로 이동하면서, 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 스캔 방식으로 경화시켜 조형하면서, 슬라이딩 방식으로 지지 필름으로부터 각 조형층을 떼어내어 상기 3D 프린팅 플레이트부에 복수의 조형층을 적층한다.On the other hand, when the first and second guide rollers and the first and second main rollers are both rotated counterclockwise, the first and second guide rollers and the first and second main rollers are left with a light source. While moving to, the high viscosity photocurable resin located at the protruding portion of the support film is cured and molded in a scan method, while each molding layer is removed from the support film in a sliding method and a plurality of molding layers are laminated on the 3D printing plate. do.
상기 제1 및 제2 메인 롤러가 반시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 상기 제1 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로부터 지지 필름의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하고, 상기 제1 메인 롤러의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 한다.When the first and second main rollers rotate counterclockwise, the first main roller disposed on the left side pulls and separates the high-viscosity photocurable resin from the protruding portion of the support film to the flat portion of the support film. And the second main roller disposed on the right side opposite the first main roller serves as a supply roller that pulls and supplies a high-viscosity photocurable resin to the protruding portion of the support film.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법은 (a) 저장 수조의 내부에 고점도 광경화성 수지를 공급한 후, 상기 고점도 광경화성 수지의 상측 표면에 지지 필름을 안착시키는 단계; (b) 상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지에 침지되도록 장착되어, 상기 지지 필름과 이격된 우측 하부에 위치하는 3D 프린팅 플레이트부를 상승시켜 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지와 대응되는 위치로 정렬하는 단계; (c) 상기 지지 필름의 상부에 장착되어, 상기 지지 필름의 일부를 하측 방향으로 돌출시키는 가이드 롤러와, 상기 지지 필름 하부에 장착된 메인 롤러를 시계 방향으로 회전시켜 3D 프린팅 플레이트부와 중첩된 상부에 지지 필름의 돌출 부분이 위치하도록 우측 방향으로 수평 이동시키는 단계; (d) 상기 지지 필름 상부에 장착된 광원으로부터 광을 조사하여 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 상기 가이드 롤러 및 메인 롤러를 우측 방향으로 수평 이동시켜 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 제조되는 조형층을 슬라이딩 방식으로 탈착시키는 단계; 및 (e) 상기 3D 프린팅 플레이트부를 하강시켜 탈착된 조형층을 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of manufacturing a 3D printing sculpture using a top-down type 3D printer using a high viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention includes (a) supplying a high viscosity photocurable resin into the storage tank, Mounting a support film on the upper surface of the high-viscosity photocurable resin; (b) A high-viscosity photo-curable resin that is mounted so as to be immersed in the high-viscosity photocurable resin filled in the storage tank, and is positioned at the protruding portion of the support film by raising the 3D printing plate part located in the lower right side spaced apart from the support film. Aligning to a position corresponding to the; (c) a guide roller mounted on the upper portion of the support film and protruding a portion of the support film downward, and an upper portion overlapping with the 3D printing plate portion by rotating the main roller mounted on the lower portion of the support film in a clockwise direction. Horizontally moving in the right direction so that the protruding portion of the support film is positioned on the support film; (d) By irradiating light from a light source mounted on the support film, the high-viscosity photocurable resin located at the protruding portion of the support film is sequentially cured, while the guide roller and the main roller are horizontally moved to the right to cure. Desorption of the molding layer prepared from the high-viscosity photocurable resin in a sliding manner; And (e) descending the 3D printing plate to separate the detached modeling layer.
상기 (e) 단계 이후, (f) 상기 지지 필름과 이격된 좌측 하부에 위치하는 3D 프린팅 플레이트부를 상승시켜 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지와 대응되는 위치로 정렬하는 단계; (g) 상기 가이드 롤러와 메인 롤러를 반시계 방향으로 회전시켜 3D 프린팅 플레이트부와 중첩된 상부에 지지 필름의 돌출 부분이 위치하도록 좌측 방향으로 수평 이동시키는 단계; (h) 상기 지지 필름 상부에 장착된 광원으로부터 광을 조사하여 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 상기 가이드 롤러 및 메인 롤러를 좌측 방향으로 수평 이동시켜 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 제조되는 조형층을 슬라이딩 방식으로 탈착시키는 단계; 및 (i) 상기 3D 프린팅 플레이트부를 하강시켜 탈착된 조형층을 분리하는 단계;를 더 포함한다.After the step (e), (f) raising a 3D printing plate located at a lower left side spaced apart from the support film, and aligning it to a position corresponding to the high viscosity photocurable resin positioned at the protruding portion of the support film; (g) rotating the guide roller and the main roller counterclockwise to move horizontally in the left direction so that the protruding portion of the support film is located on the upper portion overlapping with the 3D printing plate portion; (h) By irradiating light from a light source mounted on the support film, the high-viscosity photocurable resin located on the protruding portion of the support film is sequentially cured, while the guide roller and the main roller are horizontally moved to the left to cure. Desorption of the molding layer prepared from the high-viscosity photocurable resin in a sliding manner; And (i) descending the 3D printing plate to separate the detached modeling layer.
여기서, 상기 (b) 내지 (i) 단계는 적어도 2회 이상 반복 실시하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to repeat steps (b) to (i) at least two or more times.
본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법은 3D 프린팅 플레이트부에 복수의 조형층을 적층하기 위해 가이드 롤러 및 메인 롤러를 구동할 시, 광원과 함께 수평 방향으로 왕복 운동하는 것에 의해, 지지 필름의 상부에 장착된 광원에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 조형되는 각 조형층이 가이드 롤러 및 메인 롤러에 의해 수평 방향으로 이동하면서 탈착되어 분리된다.A top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to the present invention and a method for manufacturing a 3D printing sculpture using the same include a light source and a light source when driving a guide roller and a main roller to stack a plurality of modeling layers on the 3D printing plate. By reciprocating together in the horizontal direction, each molding layer molded from the high-viscosity photocurable resin cured by the light source mounted on the upper part of the support film is detached and separated while moving in the horizontal direction by the guide roller and the main roller.
특히, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법은 지지 필름 상부에 장착된 광원으로부터 광을 조사하여 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 가이드 롤러 및 메인 롤러를 수평 방향으로 왕복 이동시키는 방식으로 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 제조되는 조형층을 슬라이딩 방식으로 탈착시키게 된다.In particular, a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to the present invention, and a method for manufacturing a 3D printing sculpture using the same, irradiate light from a light source mounted on the support film to provide a high-viscosity photocurable located at the protruding portion of the support film. While sequentially curing the resin, the modeling layer made from the cured high viscosity photocurable resin is removed in a sliding manner by reciprocating the guide roller and the main roller in the horizontal direction.
이와 같이, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법은, 3D 프린팅 플레이트부를 수직 방향으로 상승시키는 방식으로 한 번에 조형층을 떼어내는 것이 아니라, 가이드 롤러 및 메인 롤러를 수평 방향으로 왕복 운동시켜가면서 물리적으로 조금씩 떼어내는 슬라이딩 방식으로 각 조형층을 분리시키는 방식을 이용한 것이다.As described above, in the top-down type 3D printer using a high viscosity photocurable resin according to the present invention and a method for manufacturing a 3D printing sculpture using the same, the model layer is not removed at once by raising the 3D printing plate part in the vertical direction. , The guide roller and the main roller are reciprocated in a horizontal direction and physically separated little by little while separating each modeling layer.
이 결과, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법은 3D 프린팅 플레이트부에 적층되는 복수의 조형층이 고점도 광경화성 수지로 제조됨에도 불구하고, 각 조형층을 슬라이딩 방식으로 시계열적으로 떼어내기 때문에 분리가 용이하여 각 조형층이 분리되어 이탈하거나, 각 조형층에 크랙 등의 불량이 발생하는 것을 미연에 방지하는 것이 가능하여 우수한 기계적 물성을 확보하는 것이 가능해질 수 있다.As a result, the top-down type 3D printer using a high viscosity photocurable resin according to the present invention and a method for manufacturing a 3D printing sculpture using the same, despite the plurality of molding layers laminated on the 3D printing plate are made of a high viscosity photocurable resin, Since each modeling layer is separated in a time series by a sliding method, it is easy to separate it, and it is possible to prevent defects such as cracks in each modeling layer from being separated and separated, thereby securing excellent mechanical properties. It can become possible to do.
또한, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법은 고점도 광경화성 수지를 이용하여 탑 다운 타입으로 조형할 시, 조형 영역에 배치되는 고점도 광경화성 수지가 지지 필름 및 가이드 롤러에 의해 공기 중에 노출될 염려가 없는 구조이므로, 광원에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 조형되는 복수의 조형층에 대한 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the top-down type 3D printer using a high-viscosity photo-curable resin according to the present invention and a method for manufacturing a 3D printing sculpture using the same include a high-viscosity photo-curable disposed in the molding area when the top-down type is formed using a high-viscosity photo-curable resin. Since the resin has a structure in which there is no fear that the resin will be exposed to the air by the support film and the guide roller, it is possible to greatly improve the mechanical properties of a plurality of molding layers molded from a high viscosity photocurable resin cured by a light source.
아울러, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법은 3D 프린팅 플레이트부를 수직 방향으로 왕복 운동시켜 3D 프린팅 플레이트부와 지지 필름 간의 이격 거리를 제어하는 것에 의해, 조형 영역에 배치되는 고점도 광경화성 수지와의 레벨을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 복수의 조형층이 한 층씩 만들어질 때마다 저장 수조가 층 두께만큼 수직 방향으로 하강하고 경화된 상단면에 다시 리코팅(광경화성 수지를 덮는 과정)을 거쳐야 할 필요가 없어 저장 수조의 레벨을 맞추기 위한 작업 시간이 불필요하여 공정 수율을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to the present invention and a method for manufacturing a 3D printing sculpture using the same include controlling the separation distance between the 3D printing plate unit and the support film by reciprocating the 3D printing plate unit in the vertical direction. As a result, the level with the high-viscosity photocurable resin disposed in the molding area can be kept constant, so whenever a plurality of molding layers are made one by one, the storage tank descends in the vertical direction by the thickness of the layer and is placed on the cured top surface. Since there is no need to go through recoating (the process of covering the photocurable resin) again, there is no need for working time to adjust the level of the storage tank, and thus there is an effect that the process yield can be greatly improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터를 나타낸 평면도.
도 3은 도 1의 3D 프린팅 플레이트부를 구체적으로 나타낸 단면도.
도 4는 도 1의 광원을 확대하여 나타낸 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터의 작동 원리를 설명하기 위한 모식도.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 탑 다운 타입의 3D 프린터를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법을 나타낸 공정 모식도.1 is a cross-sectional view showing a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing in detail the 3D printing plate of Figure 1;
4 is an enlarged cross-sectional view of the light source of FIG. 1.
5 and 6 are schematic diagrams for explaining the operating principle of a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention.
7 to 11 are process schematic diagrams showing a method of manufacturing a 3D printing sculpture using a top-down type 3D printer according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described later in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to the possessor, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to a preferred embodiment of the present invention and a method of manufacturing a 3D printing sculpture using the same will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터를 나타낸 평면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 3D 프린팅 플레이트부를 구체적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 1의 광원을 확대하여 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top-down type 3D printer using a high-viscosity photo-curable resin according to an embodiment of the present invention. It is a plan view shown. In addition, FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a 3D printing plate of FIG. 1 in detail, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the light source of FIG. 1.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터(100)는 저장 수조(110), 지지 필름(120), 가이드 롤러(130), 메인 롤러(140), 광원(150) 및 3D 프린팅 플레이트부(160)를 포함한다.1 to 4, a top-down
저장 수조(110)는 지지 필름(120), 가이드 롤러(130), 메인 롤러(140) 및 광원(150)을 탑재하기 위한 공간을 제공한다. 이러한 저장 수조(110)의 내부에는 고점도 광경화성 수지(10)가 채워진다. 이때, 저장 수조(110)는 육면체 형상을 가질 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 그 형상은 다양한 형태를 가질 수 있다. 이러한 저장 수조(110)는 투명 재질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
지지 필름(120)은 저장 수조(110)의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지(10) 상부에 안착된다. 여기서, 고점도 광경화성 수지(10)는 10,000 ~ 400,000cps의 점도를 가질 수 있으며, 보다 바람직한 범위로는 100,000 ~ 300,000cps를 제시할 수 있다. 이러한 고점도 광경화성 수지(10)를 이용한 조형으로 복수의 조형층(20)을 형성하게 되면, 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.The
지지 필름(120)은 광원(150)으로부터 조사되는 광이 통과하기 쉬우면서, 우수한 강도 및 강성을 갖는 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위해, 지지 필름(120)으로는 PI 필름(polyimide film), PET 필름(polyethylene terephthalate film), PES 필름(polyether sulfone film), PC 필름(polycarbonate) 등에서 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 지지 필름(120)은 100㎛ 이하의 두께를 갖는 PI 필름을 이용하는 것이 바람직한데, 이는 100㎛ 이하의 두께를 가져야 높은 투과율을 확보할 수 있으면서도 충분한 내구성을 확보하는 것이 가능해질 수 있기 때문이다.The
가이드 롤러(130)는 지지 필름(120) 상부에서 서로 이격되도록 각각 장착되어, 지지 필름(120)의 일부가 하측 방향으로 돌출되도록 위치 정렬시킨다.The
이를 위해, 가이드 롤러(130)는 광원(150)을 사이에 두고 서로 이격 배치된 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)를 포함한다.To this end, the
제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)는 지지 필름(120)의 일측 및 타측 일 부분과 접촉하도록 배치되어, 지지 필름(120)의 일 부분이 하측 방향으로 돌출되도록 위치시켜 고점도 광경화성 수지(10)를 조형하는 영역을 제공하게 된다.The first and
도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)는 양측 가장자리에 각각 설치되는 제1 이송 레일(미도시) 상에 장착되어 있을 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)가 시계 방향으로 회전할 시에는 우측 방향으로 수평 운동하고, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)가 반시계 방향으로 회전할 시에는 좌측 방향으로 수평 운동하게 된다.Although not shown in detail in the drawings, the first and
이때, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)는 상호 간이 동일한 방향으로 회전하도록 설정되어 있을 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 가이드 롤러(132)는 시계 방향으로 회전할 수 있고, 제2 가이드 롤러(134)는 시계 방향과 반대되는 반시계 방향으로 회전하는 것도 가능하다.In this case, the first and
메인 롤러(140)는 지지 필름(120) 하부에 서로 이격되도록 각각 장착되어, 저장 수조(110)의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지(10)에 침지된다.The
이러한 메인 롤러(140)는 가이드 롤러(130)에 의해 지지 필름(120)의 돌출 부분으로 고점도 광경화성 수지(10)를 공급 및 분리하는 역할을 한다.The
이를 위해, 메인 롤러(140)는 가이드 롤러(130)의 외측에 서로 이격 배치된 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)를 포함한다.To this end, the
도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)는 양측 가장자리에 각각 설치되는 제2 이송 레일(미도시) 상에 장착되어 있을 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)가 시계 방향으로 회전할 시에는 우측 방향으로 수평 운동하고, 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)가 반시계 방향으로 회전할 시에는 좌측 방향으로 수평 운동하게 된다.Although not shown in detail in the drawings, the first and second
이때, 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)는 상호 간이 동일한 방향으로 회전하도록 설정되어 있을 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 메인 롤러(142)는 시계 방향으로 회전할 수 있고, 제2 메인 롤러(144)는 시계 방향과 반대되는 반시계 방향으로 회전하는 것도 가능하다.In this case, the first and second
다만, 본 발명에서, 가이드 롤러(130)와 메인 롤러(140)의 구동시, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)와 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하되, 모두 동일한 방향으로 회전하도록 설정되어 있는 것이 보다 바람직하다.However, in the present invention, when the
광원(150)은 가이드 롤러(130) 사이의 지지 필름(120) 상부에 장착되어, 가이드 롤러(130)와 메인 롤러(140)의 구동시 함께 이동하면서 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)를 경화시키는 역할을 한다.The
즉, 본 발명의 광원(150)은 지지 필름(120)의 상부에서 지지 필름(120) 하부 방향으로 광을 조사하는 것에 의해, 지지 필름(120)의 하부에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)를 경화시키게 된다.That is, the
이러한 광원(150)으로는 자외선을 주사하는 자외선 광원이 이용될 수 있다. 즉, 광원(150)은 레이저, LCD 패널, 프로젝터 및 마이크로 엘이디 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이 중 마이크로 엘이디를 이용하는 것이 보다 바람직하다.An ultraviolet light source that scans ultraviolet rays may be used as the
마이크로 엘이디(150)는 기판(152)과, 기판(152) 상에 매트릭스 형태로 실장된 복수의 LED(154)를 포함한다. 이러한 마이크로 엘이디(150)는 기판(152) 상에 실장된 복수의 LED(154)를 동시에 조사하는 일괄 구동 방식으로 광을 조사할 수 있다. 이와 달리, 마이크로 엘이디(150)는 기판(152) 상에 실장된 복수의 LED(154)를 시계열적으로 순차 구동하는 선택 구동 방식으로 광을 조사할 수도 있으며, 선택 구동 방식이 광 효율 측면에서 보다 바람직하다.The
3D 프린팅 플레이트부(160)는 저장 수조(110)의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지(10)에 침지되도록 장착되어 수직 왕복 운동한다. 이러한 3D 프린팅 플레이트부(160)는 지지 필름(120)의 하부에서 가이드 롤러(130) 및 메인 롤러(140)의 구동시 함께 이동하는 광원(150)에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지(10)로부터 조형되는 복수의 조형층(20)이 적층된다.The 3D
이와 같이, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터(100)는 저장 수조(110)의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지(10) 상부에 지지 필름(120)이 안착되고, 지지 필름(120)은 가이드 롤러(130)에 의해 일부가 하측 방향으로 돌출되는 형태로 일정한 압력이 가해진 상태에서 위치 정렬이 이루어진다.In this way, in the top-down
이에 따라, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터(100)는 고점도 광경화성 수지(10)를 이용하여 탑 다운 타입으로 조형할 시, 조형 영역에 배치되는 고점도 광경화성 수지(10)가 지지 필름(120) 및 가이드 롤러(130)에 의해 공기 중에 노출될 염려가 없는 구조이므로, 광원(150)에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지(10)로부터 조형되는 복수의 조형층(20)에 대한 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the top-down
이때, 도 1에는 3D 프린팅 플레이트부(160)의 하면에 복수의 조형층(20), 즉 제1, 제2 및 제3 조형층(21, 22, 23)이 형성된 것을 일 예로 나타낸 것이다.In this case, FIG. 1 shows an example in which a plurality of shaping
이러한 3D 프린팅 플레이트부(160)는 플레이트 유닛(162), 구동 유닛(164) 및 제어 유닛(166)을 포함한다.This 3D
플레이트 유닛(162)은 가이드 롤러(130) 및 메인 롤러(140)의 구동시 함께 이동하는 광원(150)에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지(10)로부터 조형되는 복수의 조형층(20)이 적층된다.The
구동 유닛(164)은 플레이트 유닛(162) 상부에 결합되도록 장착되어, 플레이트 유닛(162)을 상하로 수직 왕복 운동시키는 역할을 한다.The
제어 유닛(166)은 구동 유닛(162)의 구동을 제어하는 역할을 한다.The
이때, 구동 유닛(164)은 제어 유닛(166)의 제어에 의해 플레이트 유닛(162)을 승강 운동하도록 동력을 제공한다. 이러한 구동 유닛(164)은 유압식, 공압식, 전기식 엑츄에이터 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.At this time, the driving
이와 같이, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터(100)는 고점도 광경화성 수지(10)를 이용하여 탑 다운 방식으로 조형할 시, 저장 수조(110)의 내부에 일정한 높이로 채워진 고점도 광경화성 수지(10)에 침지된 3D 프린팅 플레이트부(160)가 수직 왕복 운동하는 형태로 조형 영역에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)와의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.As described above, when the top-down
이에 따라, 본 발명에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터(100)는 3D 프린팅 플레이트부(160)를 수직 방향으로 왕복 운동시켜 3D 프린팅 플레이트부(160)와 지지 필름(120) 간의 이격 거리를 제어하는 것에 의해, 조형 영역에 배치되는 고점도 광경화성 수지(10)와의 레벨을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 복수의 조형층(20)이 한 층씩 만들어질 때마다 저장 수조(110)가 층 두께만큼 수직 방향으로 하강하고 경화된 상단면에 다시 리코팅(광경화성 수지를 덮는 과정)을 거쳐야 할 필요가 없어 저장 수조(210)의 레벨을 맞추기 위한 작업 시간이 불필요하여 공정 수율을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the top-down
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터의 작동 원리를 설명하기 위한 모식도로, 이를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.5 and 6 are schematic diagrams for explaining the operating principle of a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention, and will be described in more detail with reference to this.
먼저, 도 5에는 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)가 시계 방향으로 모두 회전하는 과정을 나타내고 있다.First, FIG. 5 shows a process in which both the first and
이와 같이, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144) 모두가 시계 방향으로 회전할 시, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)는 광원(150)과 함께 우측 방향으로 이동하게 된다. 이후, 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)를 스캔 방식으로 경화시켜 조형하면서, 슬라이딩 방식으로 지지 필름(120)으로부터 각 조형층(20)을 떼어내어 3D 프린팅 플레이트부(160)에 복수의 조형층(20)을 적층하게 된다.In this way, when all of the first and
여기서, 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)가 시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 제1 메인 롤러(142)는 고점도 광경화성 수지(10)를 지지 필름(120)의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 하게 된다.Here, when the first and second
그리고, 제1 메인 롤러(142)의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러(144)는 고점도 광경화성 수지(10)를 지지 필름(120)의 돌출 부분으로부터 지지 필름(120)의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하게 된다.In addition, the second
도 5에서, 도번부호 F는 지지 필름(120)의 상부에 장착된 광원(150)으로부터 조사된 광이 지지 필름(120)의 돌출 부분 우측 가장자리부터 좌측 가장자리를 향해 스캔 방식으로 경화되는 상태를 나타낸 것이다.In FIG. 5, reference numeral F denotes a state in which light irradiated from the
또한, 도 6에는 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)가 반시계 방향으로 모두 회전하는 과정을 나타내고 있다.In addition, FIG. 6 shows a process in which both the first and
이와 같이, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)가 반시계 방향으로 모두 회전할 시, 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)는 광원(150)과 함께 좌측 방향으로 이동하게 된다. 이후, 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)를 스캔 방식으로 경화시켜 조형하면서, 슬라이딩 방식으로 지지 필름(120)으로부터 각 조형층(20)을 떼어내어 3D 프린팅 플레이트부(160)에 복수의 조형층을 적층하게 된다.In this way, when both the first and
여기서, 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)가 반시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 제1 메인 롤러(142)는 고점도 광경화성 수지(10)를 지지 필름(120)의 돌출 부분으로부터 지지 필름(120)의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하게 된다.Here, when the first and second
그리고, 제1 메인 롤러(142)의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러(144)는 고점도 광경화성 수지(10)를 지지 필름(120)의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 하게 된다.In addition, the second
본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터(100)는 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)를 시계 방향으로 모두 회전하는 과정과 반시계 방향으로 모두 회전하는 과정을 적어도 2회 이상 반복 실시하는 것에 의해, 3D 프린팅 플레이트부(160)에 복수의 조형층(20)을 한층씩 적층하는 방식으로 3D 프린팅 조형물을 제조하게 된다.The top-down
도 6에서, 도번부호 F는 지지 필름(120)의 상부에 장착된 광원(150)으로부터 조사된 광이 지지 필름(120)의 돌출 부분 좌측 가장자리부터 우측 가장자리를 향해 스캔 방식으로 경화되는 상태를 나타낸 것이다.6, reference numeral F denotes a state in which light irradiated from the
전술한 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터는 3D 프린팅 플레이트부에 복수의 조형층을 적층하기 위해 가이드 롤러 및 메인 롤러를 구동할 시, 광원과 함께 수평 방향으로 왕복 운동하는 것에 의해, 지지 필름의 상부에 장착된 광원에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 조형되는 각 조형층이 가이드 롤러 및 메인 롤러에 의해 수평 방향으로 이동하면서 탈착되어 분리된다.In the top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention described above, when driving the guide roller and the main roller to stack a plurality of modeling layers on the 3D printing plate, the horizontal direction together with the light source By reciprocating motion, each molding layer molded from the high-viscosity photocurable resin cured by the light source mounted on the upper part of the support film is detached and separated while moving in the horizontal direction by the guide roller and the main roller.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터는 지지 필름 상부에 장착된 광원으로부터 광을 조사하여 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 가이드 롤러 및 메인 롤러를 수평 방향으로 왕복 이동시키는 방식으로 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 제조되는 조형층을 슬라이딩 방식으로 탈착시키게 된다.In particular, the top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention sequentially cures the high-viscosity photocurable resin located at the protruding portion of the support film by irradiating light from a light source mounted on the upper part of the support film. In the meantime, the modeling layer made from the cured high viscosity photocurable resin is removed in a sliding manner by reciprocating the guide roller and the main roller in a horizontal direction.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터는, 3D 프린팅 플레이트부를 수직 방향으로 상승시키는 방식으로 한 번에 조형층을 떼어내는 것이 아니라, 가이드 롤러 및 메인 롤러를 수평 방향으로 왕복 운동시켜가면서 물리적으로 조금씩 떼어내는 슬라이딩 방식으로 각 조형층을 분리시키는 방식을 이용한 것이다.As described above, in the top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention, the modeling layer is not removed at one time by raising the 3D printing plate part in the vertical direction, but the guide roller and the main It uses a method of separating each sculptural layer by a sliding method in which the rollers are physically removed little by little while reciprocating in the horizontal direction.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터는 3D 프린팅 플레이트부에 적층되는 복수의 조형층이 고점도 광경화성 수지로 제조됨에도 불구하고, 각 조형층을 슬라이딩 방식으로 시계열적으로 떼어내기 때문에 분리가 용이하여 각 조형층이 분리되어 이탈하거나, 각 조형층에 크랙 등의 불량이 발생하는 것을 미연에 방지하는 것이 가능하여 우수한 기계적 물성을 확보하는 것이 가능해질 수 있다.As a result, in the top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention, although the plurality of molding layers laminated on the 3D printing plate are made of a high-viscosity photocurable resin, each molding layer is slid. Since it is separated in a time-sequential manner, it is easy to separate and separate each modeling layer, or it is possible to prevent defects such as cracks from occurring in each modeling layer in advance, so that it is possible to secure excellent mechanical properties. have.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터는 고점도 광경화성 수지를 이용하여 탑 다운 타입으로 조형할 시, 조형 영역에 배치되는 고점도 광경화성 수지가 지지 필름 및 가이드 롤러에 의해 공기 중에 노출될 염려가 없는 구조이므로, 광원에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 조형되는 복수의 조형층에 대한 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In addition, in the top-down type 3D printer using a high-viscosity photo-curable resin according to an embodiment of the present invention, when molding in a top-down type using a high-viscosity photo-curable resin, a high-viscosity photo-curable resin disposed in the molding area is used as a support film and Since there is no fear of being exposed to the air by the guide roller, it is possible to greatly improve the mechanical properties of a plurality of molding layers molded from a high-viscosity photocurable resin cured by a light source.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터는 3D 프린팅 플레이트부를 수직 방향으로 왕복 운동시켜 3D 프린팅 플레이트부와 지지 필름 간의 이격 거리를 제어하는 것에 의해, 조형 영역에 배치되는 고점도 광경화성 수지와의 레벨을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 복수의 조형층이 한 층씩 만들어질 때마다 저장 수조가 층 두께만큼 수직 방향으로 하강하고 경화된 상단면에 다시 리코팅(광경화성 수지를 덮는 과정)을 거쳐야 할 필요가 없어 저장 수조의 레벨을 맞추기 위한 작업 시간이 불필요하여 공정 수율을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin according to an embodiment of the present invention, by controlling the separation distance between the 3D printing plate portion and the support film by reciprocating the 3D printing plate portion in a vertical direction, Since the level with the high-viscosity photocurable resin placed in the wall can be kept constant, each time a plurality of modeling layers are made one by one, the storage tank descends vertically by the thickness of the layer and recoats the cured top surface again. Since there is no need to go through the process of covering the chemical resin), there is no need for working time to adjust the level of the storage tank, and thus the process yield can be greatly improved.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 탑 다운 타입의 3D 프린터를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a 3D printed sculpture using a top-down type 3D printer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 탑 다운 타입의 3D 프린터를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법을 나타낸 공정 모식도이다.7 to 11 are process schematic diagrams showing a method of manufacturing a 3D printed sculpture using a top-down type 3D printer according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 저장 수조(110)의 내부에 고점도 광경화성 수지(10)를 공급한 후, 고점도 광경화성 수지(10)의 상측 표면에 지지 필름(120)을 안착시킨다.As shown in FIG. 7, after supplying the high viscosity
여기서, 고점도 광경화성 수지(10)는 10,000 ~ 400,000cps의 점도를 가질 수 있으며, 보다 바람직한 범위로는 100,000 ~ 300,000cps를 제시할 수 있다. 이러한 고점도 광경화성 수지(10)를 이용한 조형으로 복수의 조형층(20)을 형성하게 되면, 강도 및 강성 등의 기계적 물성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.Here, the high-
지지 필름(120)은 광원(150)으로부터 조사되는 광이 통과하기 쉬우면서, 우수한 강도 및 강성을 갖는 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위해, 지지 필름(120)으로는 PI 필름(polyimide film), PET 필름(polyethylene terephthalate film), PES 필름(polyether sulfone film), PC 필름(polycarbonate) 등에서 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 지지 필름(120)은 100㎛ 이하의 두께를 갖는 PI 필름을 이용하는 것이 바람직한데, 이는 100㎛ 이하의 두께를 가져야 높은 투과율을 확보할 수 있으면서도 충분한 내구성을 확보하는 것이 가능해질 수 있기 때문이다.The
다음으로, 저장 수조(110)의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지(10)에 침지되도록 장착되어, 지지 필름(120)과 이격된 우측 하부에 위치하는 3D 프린팅 플레이트부(160)를 상승시켜 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)와 대응되는 위치로 정렬한다.Next, it is mounted so as to be immersed in the high viscosity
이때, 도 7에는 3D 프린팅 플레이트부(160)의 상면에 복수의 조형층(20), 즉 제1, 제2 및 제3 조형층(21, 22, 23)이 미리 형성된 것을 일 예로 나타낸 것이다.In this case, FIG. 7 shows an example that a plurality of shaping
여기서, 지지 필름(120) 하부에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)의 일부가 3D 프린팅 플레이트부(160)에 적층된 복수의 조형층(20) 중 최상부에 배치된 조형층, 즉 제3 조형층(23)의 상면과 동일 선상에 배치되도록 위치 정렬하는 것이 바람직하다.Here, a part of the high-
다음으로, 지지 필름(120)의 상부에 장착되어, 지지 필름(120)의 일부를 하측 방향으로 돌출시키는 가이드 롤러(130)와, 지지 필름(120) 하부에 장착된 메인 롤러(140)를 시계 방향으로 회전시켜 3D 프린팅 플레이트부(160)와 중첩된 상부에 지지 필름(120)의 돌출 부분이 위치하도록 우측 방향으로 수평 이동시킨다.Next, the
여기서, 가이드 롤러(130)는 광원(150)을 사이에 두고 서로 이격 배치된 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)를 포함한다. 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134)는 지지 필름(120)의 일측 및 타측 일 부분과 접촉하도록 배치되어, 지지 필름(120)의 일 부분이 하측 방향으로 돌출되도록 위치시켜 고점도 광경화성 수지(10)를 조형하는 영역을 제공하게 된다.Here, the
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 지지 필름(120) 상부에 장착된 광원(150)으로부터 광을 조사하여 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 가이드 롤러(130) 및 메인 롤러(140)를 우측 방향으로 수평 이동시켜 경화된 고점도 광경화성 수지(10)로부터 제조되는 조형층(20)을 슬라이딩 방식으로 탈착시킨다.8 and 9, by irradiating light from the
여기서, 광원(150)은 자외선을 주사하는 자외선 광원이 이용될 수 있다. 즉, 광원(150)은 레이저, LCD 패널, 프로젝터 및 마이크로 엘이디 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이 중 마이크로 엘이디를 이용하는 것이 보다 바람직하다.Here, as the
마이크로 엘이디는 기판 상에 실장된 복수의 LED를 동시에 조사하는 일괄 구동 방식으로 광을 조사할 수 있다. 이와 달리, 마이크로 엘이디는 기판 상에 실장된 복수의 LED를 시계열적으로 순차 구동하는 선택 구동 방식으로 광을 조사할 수도 있으며, 선택 구동 방식이 광 효율 측면에서 보다 바람직하다.The micro LED can irradiate light in a batch driving method that simultaneously irradiates a plurality of LEDs mounted on a substrate. Alternatively, the micro LED may irradiate light with a selective driving method in which a plurality of LEDs mounted on a substrate are sequentially driven in time series, and the selective driving method is more preferable in terms of light efficiency.
즉, 본 발명에서는 지지 필름(120) 상부에 장착된 광원(150)으로부터 광을 조사하여 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 가이드 롤러(130) 및 메인 롤러(140)를 우측 방향으로 수평 이동시키는 방식으로 경화된 고점도 광경화성 수지(10)로부터 제조되는 제4 조형층(24)을 슬라이딩 방식으로 탈착시키게 된다.That is, in the present invention, light is irradiated from the
이와 같이, 본 발명에서는, 3D 프린팅 플레이트부(160)를 수직 방향으로 상승시키는 방식으로 한 번에 조형층을 떼어내는 것이 아니라, 가이드 롤러(130) 및 메인 롤러(140)를 우측 방향으로 수평 운동시켜가면서 물리적으로 조금씩 떼어내는 슬라이딩 방식으로 제4 조형층(24)을 분리시키게 된다.As described above, in the present invention, the 3D
이 결과, 본 발명은 3D 프린팅 플레이트부(160)에 적층되는 복수의 조형층(20)이 고점도 광경화성 수지(10)로 제조됨에도 불구하고, 제4 조형층(24)을 슬라이딩 방식으로 시계열적으로 떼어내기 때문에 분리가 용이하여 제4 조형층(24)이 제3 조형층(23)으로부터 분리되어 이탈하거나, 제4 조형층(24)에 크랙 등의 불량이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.As a result, although the plurality of molding layers 20 stacked on the 3D
도 10에 도시된 바와 같이, 3D 프린팅 플레이트부(160)를 하강시켜 탈착된 조형층, 즉 제4 조형층(24)을 분리한다. 이에 따라, 3D 프린팅 플레이트부(160)에 형성된 제3 조형층(23)의 상부에 제4 조형층(24)이 적층된다. As shown in FIG. 10, the 3D
여기서, 좌측에 배치된 제1 메인 롤러(142)는 고점도 광경화성 수지(10)를 지지 필름(120)의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 한다. 그리고, 제1 메인 롤러(142)의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러(144)는 고점도 광경화성 수지(10)를 지지 필름(120)의 돌출 부분으로부터 지지 필름(120)의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하게 된다.Here, the first
도 11에 도시된 바와 같이, 지지 필름(120)과 이격된 좌측 하부에 위치하는 3D 프린팅 플레이트부(160)를 상승시켜 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)와 대응되는 위치로 정렬한다.As shown in FIG. 11, by raising the 3D
여기서, 지지 필름(120) 하부에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)의 일부는 3D 프린팅 플레이트부(160)에 적층된 복수의 조형층(20) 중 최상부에 배치된 조형층, 즉 제4 조형층(24)의 상면과 동일 선상에 배치되도록 위치 정렬하는 것이 바람직하다.Here, a part of the high-
다음으로, 가이드 롤러(130)와 메인 롤러(140)를 반시계 방향으로 회전시켜 3D 프린팅 플레이트부(160)와 중첩된 상부에 지지 필름(120)의 돌출 부분이 위치하도록 좌측 방향으로 수평 이동시킨다.Next, the
다음으로, 지지 필름(120) 상부에 장착된 광원(150)으로부터 광을 조사하여 지지 필름(120)의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지(10)를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 가이드 롤러(130) 및 메인 롤러(140)를 좌측 방향으로 수평 이동시켜 경화된 고점도 광경화성 수지(10)로부터 제조되는 조형층(20)을 슬라이딩 방식으로 탈착시킨다.Next, while irradiating light from the
다음으로, 3D 프린팅 플레이트부(160)를 하강시켜 탈착된 조형층(20), 즉 제5 조형층을 분리한다.Next, the 3D
여기서, 제4 조형층을 형성하는 과정과, 제5 조형층을 형성하는 과정은 가이드 롤러(130) 및 메인 롤러(140)를 시계 방향과 반시계 방향으로 각각 회전시키는 점에서 차이가 있을 뿐, 고점도 광경화성 수지(10)를 조형하는 방식은 실질적으로 동일하다.Here, the process of forming the fourth shaping layer and the process of forming the fifth shaping layer differ only in that the
즉, 본 발명은 제1 및 제2 가이드 롤러(132, 134) 및 제1 및 제2 메인 롤러(142, 144)를 시계 방향으로 모두 회전하는 과정과 반시계 방향으로 모두 회전하는 과정을 적어도 2회 이상 반복 실시하는 것에 의해, 3D 프린팅 플레이트부(160)에 복수의 조형층(20)을 한층씩 적층하는 방식으로 3D 프린팅 조형물을 제조하게 된다.That is, in the present invention, the process of rotating both the first and
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, various changes or modifications can be made at the level of those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Such changes and modifications may be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the technical idea provided by the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the claims set forth below.
100 : 탑 다운 타입의 3D 프린터 110 : 저장 수조
120 : 지지 필름 130 : 가이드 롤러
132 : 제1 가이드 롤러 134 : 제2 가이드 롤러
140 : 메인 롤러 142 : 제1 메인 롤러
144 : 제2 메인 롤러 150 : 광원
160 : 3D 프린팅 플레이트부 162 : 플레이트 유닛
164 : 구동 유닛 166 : 제어 유닛
10 : 고점도 광경화성 수지 20 : 복수의 조형층100: top-down type 3D printer 110: storage tank
120: support film 130: guide roller
132: first guide roller 134: second guide roller
140: main roller 142: first main roller
144: second main roller 150: light source
160: 3D printing plate unit 162: plate unit
164: drive unit 166: control unit
10: high viscosity photocurable resin 20: plural shaping layers
Claims (11)
상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지 상부에 안착되는 지지 필름;
상기 지지 필름 상부에서 서로 이격되도록 각각 장착되어, 상기 지지 필름의 일부가 하측 방향으로 돌출되도록 위치 정렬시키는 가이드 롤러;
상기 지지 필름 하부에 서로 이격되도록 각각 장착되어, 상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지에 침지된 메인 롤러;
상기 가이드 롤러 사이의 지지 필름 상부에 장착되어, 상기 가이드 롤러와 메인 롤러의 구동시 함께 이동하면서 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 경화시키는 광원; 및
상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지에 침지되도록 장착되어 수직 왕복 운동하며, 상기 지지 필름의 하부에서 가이드 롤러 및 메인 롤러의 구동시 함께 이동하는 광원에 의해 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 조형되는 복수의 조형층이 적층되는 3D 프린팅 플레이트부;를 포함하며,
상기 고점도 광경화성 수지는 10,000 ~ 300,000cps의 점도를 갖고,
상기 지지 필름은 PI 필름(polyimide film), PET 필름(polyethylene terephthalate film), PES 필름(polyether sulfone film) 및 PC 필름(polycarbonate) 중 어느 하나가 이용되며, 상기 지지 필름은 100㎛ 이하의 두께를 가지며,
상기 가이드 롤러는 서로 이격 배치된 제1 및 제2 가이드 롤러를 포함하고, 상기 메인 롤러는 서로 이격 배치된 제1 및 제2 메인 롤러를 포함하며, 상기 가이드 롤러와 메인 롤러의 구동시, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러와 제1 및 제2 메인 롤러는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하되, 모두 동일한 방향으로 회전하도록 설정되어 있고,
상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러가 시계 방향으로 회전할 시, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러는 광원과 함께 우측 방향으로 수평 이동하면서, 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 스캔 방식으로 경화시켜 조형하면서, 슬라이딩 방식으로 지지 필름으로부터 각 조형층을 떼어내어 상기 3D 프린팅 플레이트부에 복수의 조형층을 적층하고,
상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러가 반시계 방향으로 모두 회전할 시, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러 및 제1 및 제2 메인 롤러는 광원과 함께 좌측 방향으로 수평 이동하면서, 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 스캔 방식으로 경화시켜 조형하면서, 슬라이딩 방식으로 지지 필름으로부터 각 조형층을 떼어내어 상기 3D 프린팅 플레이트부에 복수의 조형층을 적층하며,
상기 제1 및 제2 메인 롤러가 시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 상기 제1 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 하고, 상기 제1 메인 롤러의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 상기 지지 필름의 돌출 부분으로부터 지지 필름의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하며,
상기 제1 및 제2 메인 롤러가 반시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 상기 제1 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로부터 지지 필름의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하고, 상기 제1 메인 롤러의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터.
A storage tank filled with a high-viscosity photocurable resin;
A support film seated on the high viscosity photocurable resin filled in the storage tank;
Guide rollers respectively mounted to be spaced apart from each other on the support film, so that a part of the support film protrudes downward;
A main roller mounted to be spaced apart from each other under the support film, and immersed in a high-viscosity photocurable resin filled in the storage tank;
A light source mounted on an upper portion of the support film between the guide rollers, moving together when the guide roller and the main roller are driven, and curing the high-viscosity photocurable resin positioned at the protruding portion of the support film; And
It is mounted so as to be immersed in the high-viscosity photocurable resin filled in the storage tank and moves vertically, and is molded from the high-viscosity photocurable resin cured by a light source that moves together when the guide roller and the main roller are driven under the support film. Includes; 3D printing plate portion on which a plurality of shaping layers are stacked,
The high viscosity photocurable resin has a viscosity of 10,000 ~ 300,000 cps,
As the support film, any one of PI film (polyimide film), PET film (polyethylene terephthalate film), PES film (polyether sulfone film), and PC film (polycarbonate) is used, and the support film has a thickness of 100 μm or less. ,
The guide roller includes first and second guide rollers spaced apart from each other, and the main roller includes first and second main rollers spaced apart from each other, and when the guide roller and the main roller are driven, the second The first and second guide rollers and the first and second main rollers rotate clockwise or counterclockwise, but both are set to rotate in the same direction,
When the first and second guide rollers and the first and second main rollers rotate clockwise, the first and second guide rollers and the first and second main rollers move horizontally in the right direction together with the light source. , While molding by curing the high-viscosity photocurable resin positioned on the protruding portion of the support film in a scan method and molding, removing each molding layer from the support film in a sliding method, and laminating a plurality of molding layers on the 3D printing plate,
When the first and second guide rollers and the first and second main rollers are both rotated in a counterclockwise direction, the first and second guide rollers and the first and second main rollers are horizontally left together with a light source. While moving, the high-viscosity photocurable resin located on the protruding portion of the support film is cured and molded in a scan method, while each molding layer is removed from the support film in a sliding method, and a plurality of molding layers are laminated on the 3D printing plate. ,
When the first and second main rollers rotate in a clockwise direction, the first main roller disposed on the left serves as a supply roller that draws and supplies a high-viscosity photocurable resin to a protruding portion of the support film. 1 The second main roller disposed on the right side opposite the main roller serves as a separation roller that pulls and separates the high-viscosity photocurable resin from the protruding part of the support film to the flat part of the support film,
When the first and second main rollers rotate counterclockwise, the first main roller disposed on the left side pulls and separates the high-viscosity photocurable resin from the protruding portion of the support film to the flat portion of the support film. And the second main roller disposed on the right side opposite the first main roller serves as a supply roller that draws and supplies the high-viscosity photo-curable resin to the protruding portion of the support film. Top-down type 3D printer using resin.
상기 광원은 기판과, 상기 기판 상에 매트릭스 형태로 실장된 복수의 LED를 포함하는 마이크로 엘이디가 이용되되,
상기 마이크로 엘이디는 기판 상에 실장된 복수의 LED를 시계열적으로 순차 구동하는 선택 구동 방식으로 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 고점도 광경화성 수지를 이용한 탑 다운 타입의 3D 프린터.
The method of claim 1,
As the light source, a micro LED including a substrate and a plurality of LEDs mounted in a matrix form on the substrate is used,
The micro LED is a top-down type 3D printer using a high-viscosity photocurable resin, characterized in that it irradiates light in a selective driving method that sequentially drives a plurality of LEDs mounted on a substrate in time series.
(b) 상기 저장 수조의 내부에 채워진 고점도 광경화성 수지에 침지되도록 장착되어, 상기 지지 필름과 이격된 우측 하부에 위치하는 3D 프린팅 플레이트부를 상승시켜 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지와 대응되는 위치로 정렬하는 단계;
(c) 상기 지지 필름의 상부에 장착되어, 상기 지지 필름의 일부를 하측 방향으로 돌출시키는 가이드 롤러와, 상기 지지 필름 하부에 장착된 메인 롤러를 시계 방향으로 회전시켜 3D 프린팅 플레이트부와 중첩된 상부에 지지 필름의 돌출 부분이 위치하도록 우측 방향으로 수평 이동시키는 단계;
(d) 상기 지지 필름 상부에 장착된 광원으로부터 광을 조사하여 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 상기 가이드 롤러 및 메인 롤러를 우측 방향으로 수평 이동시켜 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 제조되는 조형층을 슬라이딩 방식으로 탈착시키는 단계;
(e) 상기 3D 프린팅 플레이트부를 하강시켜 탈착된 조형층을 분리하는 단계;
(f) 상기 지지 필름과 이격된 좌측 하부에 위치하는 3D 프린팅 플레이트부를 상승시켜 상기 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지와 대응되는 위치로 정렬하는 단계;
(g) 상기 가이드 롤러와 메인 롤러를 반시계 방향으로 회전시켜 3D 프린팅 플레이트부와 중첩된 상부에 지지 필름의 돌출 부분이 위치하도록 좌측 방향으로 수평 이동시키는 단계;
(h) 상기 지지 필름 상부에 장착된 광원으로부터 광을 조사하여 지지 필름의 돌출 부분에 위치하는 고점도 광경화성 수지를 순차적으로 경화시켜 나가면서, 상기 가이드 롤러 및 메인 롤러를 좌측 방향으로 수평 이동시켜 경화된 고점도 광경화성 수지로부터 제조되는 조형층을 슬라이딩 방식으로 탈착시키는 단계; 및
(i) 상기 3D 프린팅 플레이트부를 하강시켜 탈착된 조형층을 분리하는 단계;를 포함하며,
상기 고점도 광경화성 수지는 10,000 ~ 300,000cps의 점도를 갖고,
상기 지지 필름은 PI 필름(polyimide film), PET 필름(polyethylene terephthalate film), PES 필름(polyether sulfone film) 및 PC 필름(polycarbonate) 중 어느 하나가 이용되며, 상기 지지 필름은 100㎛ 이하의 두께를 가지며,
상기 (b) 내지 (i) 단계는 적어도 2회 이상 반복 실시하며,
상기 가이드 롤러는 서로 이격 배치된 제1 및 제2 가이드 롤러를 포함하고, 상기 메인 롤러는 서로 이격 배치된 제1 및 제2 메인 롤러를 포함하며, 상기 가이드 롤러와 메인 롤러의 구동시, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러와 제1 및 제2 메인 롤러는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하되, 모두 동일한 방향으로 회전하도록 설정되어 있고,
상기 제1 및 제2 메인 롤러가 시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 상기 제1 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 하고, 상기 제1 메인 롤러의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 상기 지지 필름의 돌출 부분으로부터 지지 필름의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하며,
상기 제1 및 제2 메인 롤러가 반시계 방향으로 회전할 시, 좌측에 배치된 상기 제1 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로부터 지지 필름의 평탄한 부분으로 끌어 올려 분리하는 분리 롤러의 역할을 하고, 상기 제1 메인 롤러의 반대편인 우측에 배치되는 제2 메인 롤러는 고점도 광경화성 수지를 지지 필름의 돌출 부분으로 끌어 내려 공급하는 공급 롤러의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 탑 다운 타입의 3D 프린터를 이용한 3D 프린팅 조형물 제조 방법.(a) supplying a high-viscosity photocurable resin to the interior of the storage tank, and then mounting a support film on the upper surface of the high-viscosity photocurable resin;
(b) A high-viscosity photo-curable resin that is mounted so as to be immersed in the high-viscosity photocurable resin filled in the storage tank, and is located at the protruding portion of the support film by raising the 3D printing plate part located in the lower right side spaced apart from the support film. Aligning to a position corresponding to the;
(c) a guide roller mounted on the upper portion of the support film and protruding a portion of the support film downward, and an upper portion overlapping with the 3D printing plate portion by rotating the main roller mounted on the lower portion of the support film in a clockwise direction. Horizontally moving in the right direction so that the protruding portion of the support film is positioned on the support film;
(d) By irradiating light from a light source mounted on the support film, the high-viscosity photocurable resin located at the protruding portion of the support film is sequentially cured, while the guide roller and the main roller are horizontally moved to the right to cure. Desorption of the molding layer prepared from the high-viscosity photocurable resin in a sliding manner;
(e) separating the detached modeling layer by lowering the 3D printing plate part;
(f) raising a 3D printing plate located at a lower left side spaced apart from the support film and aligning it to a position corresponding to the high viscosity photocurable resin positioned at the protruding portion of the support film;
(g) rotating the guide roller and the main roller counterclockwise to move horizontally in the left direction so that the protruding portion of the support film is located on the upper portion overlapping the 3D printing plate portion;
(h) By irradiating light from a light source mounted on the support film, the high-viscosity photocurable resin located on the protruding portion of the support film is sequentially cured, while the guide roller and the main roller are horizontally moved to the left to cure. Desorption of the molding layer prepared from the high-viscosity photocurable resin in a sliding manner; And
(i) lowering the 3D printing plate to separate the detached modeling layer; includes,
The high viscosity photocurable resin has a viscosity of 10,000 ~ 300,000 cps,
As the support film, any one of PI film (polyimide film), PET film (polyethylene terephthalate film), PES film (polyether sulfone film), and PC film (polycarbonate) is used, and the support film has a thickness of 100 μm or less. ,
Steps (b) to (i) are repeated at least two or more times,
The guide roller includes first and second guide rollers spaced apart from each other, and the main roller includes first and second main rollers spaced apart from each other, and when the guide roller and the main roller are driven, the second The first and second guide rollers and the first and second main rollers rotate clockwise or counterclockwise, but both are set to rotate in the same direction,
When the first and second main rollers rotate in a clockwise direction, the first main roller disposed on the left serves as a supply roller that draws and supplies a high-viscosity photocurable resin to a protruding portion of the support film. 1 The second main roller disposed on the right side opposite the main roller serves as a separation roller that pulls and separates the high-viscosity photocurable resin from the protruding part of the support film to the flat part of the support film,
When the first and second main rollers rotate counterclockwise, the first main roller disposed on the left side pulls and separates the high-viscosity photocurable resin from the protruding portion of the support film to the flat portion of the support film. And the second main roller disposed on the right side opposite to the first main roller serves as a supply roller that pulls and supplies a high-viscosity photocurable resin to the protruding portion of the support film. 3D printing sculpture manufacturing method using a 3D printer.
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2020
- 2020-11-05 KR KR1020200146963A patent/KR102257085B1/en active IP Right Grant
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