KR102261912B1 - 출력물 세척 장치를 포함하는 3d 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광경화식 3D 프린터를 이용하여 제품을 출력한 이후 빌드 스테이지 및 출력물에 남아 있는 레진을 세척할 수 있는 출력물 세척 장치를 포함한 3D 프린터에 관한 것으로, 본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터는 출력물이 거치되는 빌드 스테이지, 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조를 포함하는 광경화식 3D 프린터에 있어서, 빌드 스테이지 및 출력물에 남아 있는 잔여 레진을 제거하기 위해 에어를 분사하는 에어 건 및 출력물을 세척하기 위한 세척 건을 포함하여 구성된다.

Description

출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터{3D Printer Having Cleaning Device}

본 발명은 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광경화식 3D 프린터를 이용하여 제품을 출력한 이후 빌드 스테이지에 남아 있는 레진을 세척하는 출력물 세척 장치를 포함한 3D 프린터에 관한 것이다.

종래 광경화식 3D 프린터의 경우 출력이 끝난 이후 출력물을 분리하기 전까지 빌드 스테이지(Build stage)에 레진(resin)이 남아 있게 된다. 빌드 스테이지의 잔여 레진은 상당한 시간 동안 빌드 스테이지를 따라 흘러내리게 되며 레진의 낭비를 방지하기 위해, 레진이 흘러내리기 쉬운 방향으로 빌드 스테이지를 움직여 잔여 레진을 회수하기도 하며, 레진의 흘러내림이 멈추는 시간동안 기다리거나, 작업이 급할 경우에는 레진이 남아 있음에도 불구하고, 장비에서 빌드 스테이지를 분리하게 되며 이때 잔여 레진은 버려질 수 밖에 없다.

또한, 레진을 제거한 이후에는 출력물을 알코올 성분의 세척제로 세척을 해야 하며, 알코올 세척을 위해서는 프린팅 장비에서 빌드 스테이지를 분리하고, 분리된 빌드 스테이지를 세척 장소로 이동해야 하는 등 추가적인 작업 시간과 공간이 필요하다는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광경화식 3D 프린터의 경우 출력이 끝난 이후 빌드 스테이지에 남아 있는 잔여 레진을 손쉽게 제거하고, 출력물에 남아 있는 레진 역시 빌드 스테이지에 장착된 상태에서 바로 세척할 수 있는 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터는 출력물이 거치되는 빌드 스테이지(100), 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조(200) 및 광을 조사하기 위한 프로젝터(300)를 포함하는 광경화식 3D 프린터에 있어서, 빌드 스테이지 및 출력물에 남아 있는 잔여 레진을 제거하기 위해 에어를 분사하는 에어부(300); 출력물을 세척하기 위한 세척부(400); 상기 에어부(300) 및 세척부(400)의 작동을 제어하기 위한 제어부(500);를 포함하되, 상기 빌드 스테이지(100)는 출력물이 부착되는 베이스 스테이지(110)와, 상기 베이스 스테이지(110)에 대해 상대 운동하도록 구성되며, 상기 프로젝터(300)에서 조사되는 광량을 캘리브레이션 하기 위한 복수의 UV센서(130)가 설치된 캘리브레이션 스테이지(120);를 포함하여 구성되고, 상기 베이스 스테이지(110)에는 UV센서(130)가 삽입된 캘리브레이션 스테이지(120)의 일단이 삽입될 수 있는 슬롯(111)이 일정 간격을 두고 복수로 배열되고, 상기 UV센서(130)는 상기 슬롯(111) 내에서도 일정 간격을 두고 복수로 배열되어 베이스 스테이지(110)의 전체 평면에 걸쳐 분산 배열되며, 상기 캘리브레이션 스테이지(120)를 상하로 이동시키기 위한 이동부(140)를 더 포함하고, 상기 캘리브레이션 스테이지(120)는 이동부(140)의 구동에 따라 캘리브레이션 마스크 작업 위치, 제품 출력 위치, 출력물 제거 위치로 변경하고, 상기 에어부(300)는 고압의 공기를 분출하기 위한 에어 탱크와 에어 건(310)을 포함하여 구성되고, 세척부(400)는 세척을 위한 세체액이 수용되는 세척 탱크와 세척액이 분사되는 세척 건(410)을 포함하여 구성되어, 출력이 끝난 후 캘리브레이션 스테이지(120)의 위치를 상하로 이동시켜 베이스 스테이지(110)에 붙어있는 출력물을 제거하고, 출력물 제거 후 베이스 스테이지(100)에 강한 에어를 보내 베이스 스테이지(100)와 캘리브레이션 스테이지(120)에 형성된 복수의 홈에 남아 있는 경화되지 않고 붙어있는 레진을 제거하는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 에어 건(310)은 3D 프린팅 출력이 끝난 후 빌드 스테이지(100) 전체 면적에 강한 에어를 보내어 경화되지 않은 레진을 빌드 스테이지(100)와 프린터 출력물에서 분리하고, 상기 세척 건(410)은 빌드 스테이지(100)와 프린터 출력물을 세척하는 것을 특징으로 한다.

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이에 따라, 본 발명에 따른 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터는 광경화식 3D 프린터의 경우 출력이 끝난 이후 빌드 스테이지에 남아 있는 잔여 레진을 손쉽게 제거하고, 출력물에 남아 있는 레진 역시 빌드 스테이지에 장착된 상태에서 바로 세척할 수 있으므로, 레진의 낭비를 줄일 수 있고, 빌드 스테이지 상에 남은 레진의 제거, 출력물의 세척에 필요한 시간과 작업 공간을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터 개념도이다.
도 2는 본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터의 다른 실시예의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 빌드 스테이지를 나타내기 위한 정면도이다.
도 4는 도 3의 A부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 캘리브레이션 스테이지의 이동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 방향 표시에 있어서, 도면의 상측을 상측, 도면의 하측을 하측, 도면의 길이방향을 길이방향으로 정의하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터의 개략적인 형상을 나타내기 위한 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터(1000)는 출력물이 거치되는 빌드 스테이지(100), 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조(200)를 포함하는 광경화식 3D 프린터에 있어서, 빌드 스테이지(100) 및 출력물에 남아 있는 잔여 레진을 제거하기 위해 에어를 분사하는 에어부(300), 출력물을 세척하기 위한 세척부(400), 에어부(300) 및 세척부(400)의 작동을 제어하기 위한 제어부(500)를 포함하여 구성된다. 일례로 에어부(300)에는 고압의 공기를 분출하기 위한 에어 탱크(미도시)와 에어 건(310)을 포함하여 구성될 수 있으며, 세척부(400)에는 세척을 위한 세체액이 수용되는 세척 탱크(미도시)와 세척액이 분사되는 세척 건(410)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터(1000)를 이용한 출력물 세척 방법에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 3D 프린팅 출력이 끝난 후에 장비에 장착된 에어 건(310)으로 빌드 스테이지(100) 전체 면적에 강한 에어를 보내어 경화되지 않은 레진을 빌드 스테이지(100)와 프린터 출력물에서 분리한다. 분리된 레진은 레진이 담겨 있는 수조(200)로 떨어지며 떨어진 레진은 다음 출력에 재사용이 가능하다.

다음으로 레진이 담긴 수조(200)를 제거하고 알코올 성분이 들어 있는 다른 수조(200)로 변경한다. 이후, 레진을 분리하기 위해 사용한 에어 건(310) 대신 알코올 성분이 나오는 세척 건(410)으로 빌드 스테이지(100)와 프린터 출력물의 세척을 시작한다. 이를 통해, 세척에 사용될 알코올 성분이 출력이 끝난 3D 출력물에 뿌려지게 되어 장비 내에서 알코올 세척을 하게 된다. 알코올 세척이 종료된 이후 다시 에어 건(310)으로로 세척에 사용되었던 알코올을 빌드 스테이지(100)의 프린터 출력물에 에어를 분사하여 잔여 알코올을 제거한다.

이와 같이 본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터는 레진과 알코올을 제거하는 세척이 끝난 이후에 3D 출력물이 붙어 있는 빌드 스테이지(100)를 장비에서 분리하여 시간과 공간의 추가적인 사용을 줄인다.

한편, 본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터는 다른 실시예로서 도 2에서와 같이 프로젝터(미도시)에서 조사되는 광량을 캘리브레이션하기 위한 캘리브레이션 스테이지를 이동하기 위한 캘리브레이션 스테이지 이동부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 빌드 스테이지(100)는 출력물이 부착되는 베이스 스테이지(110)와, 프로젝터(미도시)에서 조사되는 광량을 캘리브레이션하기 위한 복수의 UV센서(130)가 설치된 캘리브레이션 스테이지(120)를 포함하여 구성되며, 캘리브레이션 스테이지 이동부(600)를 통해 캘리브레이션 스테이지(120)가 베이스 스테이지(110)에 대하여 상대 운동하게 된다.

도 3의 A 부분을 확대하여 보면, 도 4에서와 같이 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)에는 복수의 홈이 형성되어 있고, 상기 복수의 홈에는 프로젝터(300)에서 조사된 광량을 측정하기 위한 복수의 UV센서(130)가 삽입되어 있다. 한편, 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)는 베이스 스테이지(110)에 대해 상대 운동 가능하게 형성되며, 모터를 통해 상하로 이동할 수 있도록 구성된다. 제품 출력이 완료된 후 모터를 이용하여 상기 캘리브레이션 스테이지의 위치를 상하로 이동시키면, 나이프를 이용하여 제거하지 않아도 베이스 스테이지(110)에 붙어있는 출력물을 제거할 수 있다.

도 5는 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)의 이동을 설명하기 위한 도면으로서, 도 5를 참조하면, 본 발명의 캘리브레이션 스테이지(120)는 주축에 구비된 이동부(140)의 작동에 따라 베이스 스테이지(110)에 대해 상하로 상대운동하게 된다. 이동부(140)는 예를 들어 모터와 리니어 가이드의 형태로 구성되어 모터의 회전에 따라 캘리브레이션 스테이지(120)가 상하로 이동할 수 있으나, 이동부(140)의 구성은 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터의 다른 실시예에서는 제품 출력이 완료된 후 모터를 이용하여 상기 캘리브레이션 스테이지(120)의 위치를 상하로 이동시키면, 베이스 스테이지(110)에 붙어있는 출력물을 제거하게 되고, 출력물 제거 후 베이스 스테이지(100)에 강한 에어를 보내 경화되지 않고 붙어있는 레진을 베이스 스테이지(100)로부터 제거하고, 캘리브레이션 스테이지(120)에 형성된 복수의 홈에 남아 있는 레진도 제거하게 되며, 이후 알코올 성분이 나오는 세척 건(410)으로 베이스 스테이지(100)와 캘리브레이션 스테이지(120)에 형성된 복수의 홈을 세척하게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 본 발명에 따른 출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터
100 : 빌드 스테이지
110 : 베이스 스테이지 111 : 슬롯
120 : 캘리브레이션 스테이지
130 : UV센서 140 : 이동부
200 : 수조
300 : 에어부 310 : 에어 건
400 : 세척부 410 : 세척 건
500 : 제어부
600 : 캘리브레이션 스테이지 이동부

Claims (5)

1. 출력물이 거치되는 빌드 스테이지(100), 출력을 위한 소재가 담겨 있는 수조(200) 및 광을 조사하기 위한 프로젝터(300)를 포함하는 광경화식 3D 프린터에 있어서,
   빌드 스테이지 및 출력물에 남아 있는 잔여 레진을 제거하기 위해 에어를 분사하는 에어부(300);
   출력물을 세척하기 위한 세척부(400);
   상기 에어부(300) 및 세척부(400)의 작동을 제어하기 위한 제어부(500);를 포함하되,
   상기 빌드 스테이지(100)는 출력물이 부착되는 베이스 스테이지(110)와,
   상기 베이스 스테이지(110)에 대해 상대 운동하도록 구성되며, 상기 프로젝터(300)에서 조사되는 광량을 캘리브레이션 하기 위한 복수의 UV센서(130)가 설치된 캘리브레이션 스테이지(120);를 포함하여 구성되고,
   상기 베이스 스테이지(110)에는 UV센서(130)가 삽입된 캘리브레이션 스테이지(120)의 일단이 삽입될 수 있는 슬롯(111)이 일정 간격을 두고 복수로 배열되고,
   상기 UV센서(130)는 상기 슬롯(111) 내에서도 일정 간격을 두고 복수로 배열되어 베이스 스테이지(110)의 전체 평면에 걸쳐 분산 배열되며,
   상기 캘리브레이션 스테이지(120)를 상하로 이동시키기 위한 이동부(140)를 더 포함하고,
   상기 캘리브레이션 스테이지(120)는 이동부(140)의 구동에 따라 캘리브레이션 마스크 작업 위치, 제품 출력 위치, 출력물 제거 위치로 변경하고,
   상기 에어부(300)는 고압의 공기를 분출하기 위한 에어 탱크와 에어 건(310)을 포함하여 구성되고,
   세척부(400)는 세척을 위한 세체액이 수용되는 세척 탱크와 세척액이 분사되는 세척 건(410)을 포함하여 구성되어,
   출력이 끝난 후 캘리브레이션 스테이지(120)의 위치를 상하로 이동시켜 베이스 스테이지(110)에 붙어있는 출력물을 제거하고,
   출력물 제거 후 베이스 스테이지(100)에 강한 에어를 보내 베이스 스테이지(100)와 캘리브레이션 스테이지(120)에 형성된 복수의 홈에 남아 있는 경화되지 않고 붙어있는 레진을 제거하는 것을 특징으로 하는,
   출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터.
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3. 제1항에 있어서,
   상기 에어 건(310)은 3D 프린팅 출력이 끝난 후 빌드 스테이지(100) 전체 면적에 강한 에어를 보내어 경화되지 않은 레진을 빌드 스테이지(100)와 프린터 출력물에서 분리하고,
   상기 세척 건(410)은 빌드 스테이지(100)와 프린터 출력물을 세척하는 것을 특징으로 하는,
   출력물 세척 장치를 포함하는 3D 프린터.
   
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