KR102267973B1 - 3d 오버 프린팅 방법 및 이에 의해 제조된 복합 구조물 - Google Patents

3d 오버 프린팅 방법 및 이에 의해 제조된 복합 구조물 Download PDF

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Abstract

기존 구조물 위에 3차원 형상의 부가 구조물을 수평 면 적층 방식으로 오버 프린팅(over-printing)하는 3D 오버 프린팅 방법 및 이에 의해 제조된 복합 구조물을 개시한다.

Description

3D 오버 프린팅 방법 및 이에 의해 제조된 복합 구조물 {3D over-printing method and composite structure produced thereby}
본 발명은 3D 오버 프린팅 방법 및 이에 의해 제조된 복합 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적어도 부분적으로 오목한 표면을 포함하는 기존 구조물 위에 동종 또는 이종 재질의 3차원 형상을 갖는 부가 구조물을 오버 프린팅(over-printing)하여 제조하는 3D 오버 프린팅 방법 및 이에 의해 제조된 기존 구조물과 부가 구조물이 복합화된 복합 구조물에 관한 것이다.
통상적으로 제작하고자 하는 구조물의 형상이나 재질 등에 따라 이미 알려져 있는 다양한 방식의 제작 장치 및 방법 중의 하나 이상을 적절하게 선택하여 필요한 구조물을 제작 사용하고 있다. 제작하고자 하는 구조물의 형상이 복잡하거나 이종의 재질을 복합적으로 사용하는 구조물의 경우, 적절한 제작 장치 및 방법을 선택하는 것이 곤란할 수 있고, 어떠한 장치나 방법을 사용하는가에 따라 제조의 효율에 많은 영향을 끼치게 된다.
최근에는 동종 또는 이종의 재질로 제조되는 복수의 구성품 중의 일부를 3D 프린터를 이용하여 제조한 후, 별도로 제조된 나머지 구성품들과 결합 또는 접합 등의 방식으로 결합하여 활용하는 기술이 다양하게 개발되고 제안되고 있다.
그 중에서, 특허문헌 1에는 동종 또는 이종 재질로 제조되는 픽스처, 힐링 어버트먼트, 및 상부보철물로 이루어지는 치과용 임플란트 보철물을 제조할 때, 상부보철물만을 (금속) 3D 프린터로 제조하여 활용하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 선행기술들을 활용하더라도 3D 프린터로 일부 구성품을 제조함으로써 제조의 편의성이나 제조 시간의 단축 등 일부 효과가 생기기는 하지만, 이러한 구성품과 다른 방식으로 별도로 제조되는 다른 구성품들과의 결합 또는 접합 공정은 그대로 필요하다는 한계가 있다.
또한, 복잡한 형상을 갖는 하나의 구성품 위에 이종 재질의 다른 형상을 갖는 구성품을 결합하여, 특히 일부 또는 전부를 감싸는 형태로 결합하여 사용하고자 한다면, 그 제조 공정은 무척 복잡해 진다는 문제가 있다.
따라서, 동종 또는 이종의 재질로 제조되는 기존 구조물 위에 동종 또는 이종 재질의 형상체를 간편하게 오버 프린팅하여 제조할 수 있는 장치 및 방법에 대한 획기적인 연구가 필요한 실정이다.
한국 등록특허공보 제10-1539089호
본 발명은 위와 같은 종래기술에서의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 동종 또는 이종 재질의 구조물들 중의 일부 또는 전부를 다른 기존 구조물 위에 수평 층 적층(horizontal layer printing) 방식으로 단순히 오버 프린팅함으로써 복잡한 제조 공정을 단순화하고 제조시간을 획기적으로 단축할 수 있게 되는 기존 구조물 위에 3차원 형상을 오버 프린팅(over-printing)하는 3D 오버 프린팅 방법 및 이에 의해 제조된 복합 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기존 구조물 위에 3차원 형상의 부가 구조물을 오버 프린팅(over-printing)하는 3D 오버 프린팅 방법은, 적어도 부분적으로 오목한 표면을 포함하는 기존 구조물을 준비하는 단계; 상기 기존 구조물 위에 부가 구조물을 형성하기 위한 광 경화성 물질을 수용하는 용기를 준비하는 단계; 위치와 방향을 제어하는 고정기구부에 상기 기존 구조물의 표면으로부터 돌출 형성된 지지부를 고정함으로써 상기 기존 구조물을 상기 용기 내에 회전 가능하게 배치하되, 상기 기존 구조물 위의 상기 부가 구조물이 적층 형성되어야 할 위치에 일정 두께의 광 경화성 물질이 존재하도록 상기 광 경화성 물질 내에 상기 기존 구조물이 잠기도록 배치하는 단계; 상기 부가 구조물이 형성되어야 할 위치에 존재하는 일정 두께의 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계; 및 최종의 부가 구조물이 형성될 때까지 상기 기존 구조물이 잠기는 깊이를 점진적으로 증가시키면서 경화하는 과정을 반복하는 단계;를 포함하고, 상기 광 경화성 물질 내에 상기 기존 구조물이 잠기도록 배치하는 단계는, 상기 기존 구조물 및 부가 구조물의 형상, 상기 부가 구조물이 형성되어야 할 상기 기존 구조물의 위치를 고려하여 상기 기존 구조물을 회전시키는 단계를 포함한다.
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또한, 상기 실시예에서, 상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 경화하고자 하는 각 위치에서 프로젝션 광이 상기 기존 구조물의 다른 부분에 의해 차단되지 않는 각도 범위 내에서 프로젝션 방향이 설정되는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 서로 다른 프로젝션 방향을 갖는 2 이상의 프로젝터를 사용하여 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 상기 기존 구조물의 프로젝션 광과의 각도를 2가지 이상으로 변경하여 프로젝션하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 복합 구조물은, 상기 실시예들에 기재된 3D 오버 프린팅 방법에 의하여 제조된다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 기존 구조물 위에 3차원 형상을 오버 프린팅(over-printing)하는 3D 오버 프린팅 장치를 사용하면, 동종 또는 이종 재질의 구조물들 중의 일부 또는 전부를 다른 기존 구조물 위에 단순히 수평 층 적층 방식으로 오버 프린팅함으로써 복잡한 제조 공정을 단순화하고 제조시간을 획기적으로 단축할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존 구조물의 형상이나, 오버 프린팅에 의하여 부가하고자 하는 구조물의 투명도 등에 구애받지 않고 기존 구조물 위에 3차원 오버 프린팅에 의해 적층 형성된 부가 구조물로 이루어지는 복합 구조물을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법의 개략적인 블록도이고,
도 2는 기존 구조물의 고정 배치 및 기준점 정보에 대한 예시도이고,
도 3은 기존 구조물의 형상 차이에 따른 기존 구조물이 광 경화성 물질 내에 잠기는 상태를 도시한 설명도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법에 적용되는 기존 구조물의 회전 배치와 프로젝션 방향 설정 방법에 대한 설명도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법에 적용되는 수평 층 적층 방식의 오버 프린팅 과정에 대한 설명도이고,
도 6은 이종 재료로 제작되는 복잡한 형상을 갖는 구조물의 예시도이다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법으로 제조될 수 있는, 이종 재료로 제작되는 복잡한 형상을 갖는 구조물의 비제한적인 예시를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6에 도시한 부분 틀니는 금속으로 제조되는 프레임(100), 상기 프레임(100) 위에 결합되는 광 경화성 수지로 제작되는 인공 잇몸부(200), 및 상기 인공 잇몸부(200) 위에 결합되는 광 경화성 수지 등으로 제작되는 인공 치아(300; 의치)를 포함한다.
여기서, 금속으로 제조되는 적어도 부분적으로 오목한 표면을 포함하는 프레임(100)은 3D 금속 프린터 등으로 별도로 제작되고, 이 프레임(100)이 본 명세서에서 후술하는 기존 구조물(M)에 해당될 수 있다. 상기 기존 구조물(M)인 금속 프레임(100) 위에 광 경화성 수지로 제작되는 인공 잇몸부(200) 및/또는 인공 치아(300)가 오버 프린팅에 의하여 제작될 수 있는 것이다.
이처럼 본 발명은 예를 들어 금속 프레임(100) 위에 광 경화성 수지 재질의 인공 잇몸부(200) 및/또는 인공 치아(300)를 직접 오버 프린팅하기 위한 방법에 관한 것이다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기존 구조물 위에 3차원 형상의 부가 구조물을 수평 층 적층(horizontal layer printing) 방식으로 오버 프린팅하는 3D 오버 프린팅 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법의 개략적인 블록도이다. 도 1에 도시되었듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법은, 기존 구조물을 준비하는 단계(S100), 광 경화성 물질을 수용하는 용기를 준비하는 단계(S200), 부가 구조물이 형성되어야 할 위치에 광 경화성 물질이 존재하도록 광 경화성 물질 내에 기존 구조물이 잠기도록 배치하는 단계(S300), 부가 구조물이 형성되어야 할 위치에 존재하는 광 경화성 물질을 경화하는 단계(S400), 최종 부가 구조물이 형성될 때까지 기존 구조물이 잠기는 깊이를 점진적으로 증가시키면서 경화 과정을 반복하는 단계(S500)를 포함한다.
우선 단계 S100에서 외부 표면의 적어도 일부 위에 동종 또는 이종 재질의 오버 프린팅이 필요한 기존 구조물(M)을 준비한다. 상기 기존 구조물(M)은 오목 또는 볼록한 형상이 조합된 다양한 형상의 구조물일 수 있고 투명하거나 금속처럼 불투명한 재질로 제작된 것일 수 있다.
상기 기존 구조물(M)은 현재까지 알려진 다양한 방법으로 제조 가능하고, 그 표면은 그 위에 광 경화 접착 또는 결합되는 물질과의 접합력을 증가시키기 위해 표면을 거칠게 제작하는 것이 바람직하며, 그 수단으로 화학적 에칭, 샌드 블라스팅(sand blasting), 레이저 표면처리 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다.
한편, 상기 기존 구조물(M)은 도 2에 상세히 도시된 바와 같이, 고정기구부(25)에 매달려 지지되기 위한 지지부(M0), 및 상대적인 위치 정보를 확인하기 위한 복수개의 기준점(M1, M2, M3)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기준점(M1, M2, M3)은 상기 기존 구조물(M)의 형상에 따라 필요에 따라 2개 이상을 사용할 수 있고, 상대적인 위치 정보를 확인하기 위한 다양한 방식의 기준점이 활용될 수 있다.
상기 기준점(M1, M2, M3)은 기존 구조물(M)을 제작할 때 그 기존 구조물(M)의 형상을 기초로 하여 카메라나 다른 위치 센서로 찾기 용이하게 미리 형상과 위치를 정하여 제작하는 것이 바람직하다. 상기 지지부(M0) 역시 상기 기존 구조물(M)의 형상을 기초로 하여, 상기 기존 구조물(M) 위에 원하는 광 경화성 물질이 오버 프린팅되기 최적의 방향과 위치를 설정하여 제작하는 것이 바람직하다.
도 3은 기존 구조물의 형상 차이에 따른 기존 구조물이 광 경화성 물질 내에 잠기는 상태를 도시한 설명도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법에 적용되는 기존 구조물의 회전 배치와 프로젝션 방향 설정 방법에 대한 설명도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 오버 프린팅 방법에 적용되는 수평 층 적층 방식의 오버 프린팅 과정에 대한 설명도이다.
다음으로 단계 S200에서 상기 기존 구조물(M) 위에 오버 프린팅될 광 경화성 물질을 수용하는 용기를 준비한다. 바람직하게는 상기 광 경화성 물질로서 UV광의 노광에 의하여 경화되는 수지 용액을 사용한다.
이 상태에서 우선 기존 구조물(M)의 형상 데이터, 지지부 및 기준점(M0, M1, M2, M3) 정보, 오버 프린팅할 부가 구조물(R)의 형상 데이터, 오버 프린팅할 물질의 특성을 포함하는 모든 오버 프린팅에 필요한 기본 정보가 제어부에 입력된다.
기존 구조물(M)이나 오버 프린팅할 부가 구조물(R)의 형상 데이터는 3D 스캐너 등의 적절한 수단에 의하여 취득될 수 있고 필요하다면 적절하게 변환된 후 입력될 수 있다. 물론 기존 구조물(M)을 별도의 3D 프린팅 등을 통해 제조하였다면 기초 설계 데이터를 그대로 입력받아 사용할 수 있다. 상기 기존 구조물(M)의 지지부 및 기준점(M0, M1, M2, M3) 정보는 기존 구조물(M)의 제작시에 미리 그 위치 등이 설정되어 제작되고, 그 설정값이 그대로 입력되는 것이 바람직하다. 한편, 오버 프린팅할 물질은 자외선 또는 청색광에 의해 광 경화될 수 있는 물질이라면 제한없이 사용할 수 있고, 각각의 물질의 특성 역시 사전에 입력 저장될 수 있다.
상기 제어부에서는 위와 같이 모든 오버 프린팅에 필요한 정보를 입력받으면, 이 정보를 이용하여 수평 층 적층(horizontal layer printing) 방식으로 부가 구조물을 오버 프린팅하기 위한 슬라이싱 작업, 프로젝션 방향과 각 방향별 프로젝션 이미지를 추출하는 작업 등을 수행하게 된다.
위와 같은 입력 정보 및 추출 작업 결과에 따라, 다음으로 단계 S300에서 상기 광 경화성 물질 내에 상기 기존 구조물(M)이 적어도 부분적으로 잠기도록 배치하되, 상기 기존 구조물(M) 위에 오버 프린팅되어야 하는 부가 구조물(R)이 형성되어야 하는 위치 상부에 상기 광 경화성 물질이 일정 두께 존재하도록 배치한다.
여기서, 상기 기본 구조물(M) 위에 부가 구조물(R)이 형성되어야 할 위치에서의 광 경화성 물질의 두께, 다시 말해서 상기 기존 구조물(M)이 잠기는 깊이는 대략 10 내지 100um 범위 내의 일정 값이며, 도 5에 점선으로 예시적으로 표시하였듯이 부가 구조물(R)을 순차적인 수평 층 적층 방식으로 형성하기 위한 하나의 층 두께에 해당한다.
상기 기존 구조물(M)은 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광 경화성 물질이 수용된 용기(20) 내에 상부로부터 하강하여 광 경화성 물질에 적어도 부분적으로 잠기게 되며, 위치 센서 등을 통해 상기 기존 구조물(M)의 기준점(M1, M2, M3)을 찾아 상기 제어부에 등록하고 이후 프로젝터와의 상대적인 위치 정렬 등에 활용하게 된다.
한편, 도 3에 개략적으로 도시한 바와 같이 기존 구조물(M; pre-structure) 위의 오버 프린팅할 부가 구조물(R; over-structure)의 형상이 접하는 면이 볼록하거나 평탄한 면인 경우는 기존 구조물(M)을 상부로부터 하강시켜 광 경화성 물질(resin)에 잠기게 할 때 오버 프린팅할 면 위로 광 경화성 물질이 자연스럽게 채워지지만, 오목한 경우에는 광 경화성 물질이 채워지지 않는 경우가 발생한다. 이 경우 기존 구조물(M)을 적절한 방향으로 기울여 잠기게 해야 할 필요가 있다.
일반적으로 3D 프린팅을 위하여 CAD로 모델링한 형상의 표면을 작은 삼각형으로 분할하며 표면을 재구성한 STL 파일 형식으로 변환하는데, STL(surface tessellation language) 파일은 표면을 구성하는 삼각형의 세 꼭지점 좌표(V1, V2, V3)와 삼각형면에 수직하고 형상의 바깥쪽을 향하는 단위 방향벡터(N)의 정보를 가지고 있다. 오버 프린팅되어야 하는 오목면을 구성하는 수많은 삼각형들의 방향벡터를 모아보면 이들이 이루는 방향의 분포를 알 수 있는데, 용기 내의 광 경화성 물질 표면의 방향벡터가 이 삼각형 방향벡터 분포영역 밖을 향하도록 설정하여야 한다.
도 4에 순서대로 설명되어 있듯이, 이렇게 도출된 광 경화성 물질 표면의 방향벡터가 기준이 되는 수직 방향과 이루는 각도 만큼 도 5에 도시된 회전축을 중심으로(rotation center) 기존 구조물(M)을 반시계방향으로 회전시킨 상태에서 상부로부터 기존 구조물(M)을 하강시켜 광 경화성 물질에 잠기도록 하면 도 3의 우측에서와 같이 기존 구조물(M)을 그대로 하강 시킬 경우에 부가 구조물(R)이 형성되어야 할 영역에 광 경화성 물질이 채워지지 않는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
따라서 상기 광 경화성 물질 내에 상기 기존 구조물이 잠기도록 배치하는 단계는, 상기 기존 구조물 및 부가 구조물의 형상, 상기 부가 구조물이 형성되어야 할 상기 기존 구조물의 위치를 고려하여 상기 기존 구조물을 회전시키는 단계를 포함한다.
다음으로 단계 S400에서 상기 부가 구조물(R)이 형성되어야 하는 위치의 상부에 존재하는 일정 두께의 광 경화성 물질을 향한 프로젝션 방향을 설정하고 프로젝션 이미지를 투사하여 광 경화시킨다.
한편, 기존 구조물(M)이 오목한 곡면을 갖고 그 오목면 위에 오버 프린팅이 필요한 경우 프로젝션 광선이 기존 구조물(M)의 다른 부분에 의해 차단이 되는 부분이 존재하여 출력 부위로 프로젝션할 수 있는 방향의 제한이 있다. 출력 위치의 각 부분에서 기존 구조물(M)의 다른 부분에 의해 차단되지 않는 각도(viewing angle) 범위들의 공통 부분을 계산하고 공통 영역에 포함되는 방향 중에서 위에서 도출된 광 경화성 물질 표면 방향과 가까운 방향을 선정하여 이 방향에 프로젝터를 세팅하여 출력 이미지를 프로젝션하도록 한다(도 4 참조).
이와 같이, 상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 경화하고자 하는 각 위치에서 프로젝션 광이 상기 기존 구조물의 다른 부분에 의해 차단되지 않는 각도 범위 내에서 프로젝션 방향이 설정되는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 서로 다른 프로젝션 방향을 갖는 2 이상의 프로젝터를 사용하여 동시에 또는 순차적으로 경화하는 단계를 포함하거나, 또는 상기 기존 구조물의 프로젝션 광과의 각도를 2가지 이상으로 변경하여 프로젝션하는 단계를 포함할 수 있다. 이 역시 상기 기존 구조물 및 부가 구조물의 형상, 상기 부가 구조물이 형성되어야 할 상기 기존 구조물의 위치를 고려하여 최적의 결과를 얻을 수 있도록 선택될 수 있다.
다음으로 단계 S500에서 상기 기존 구조물(M)이 잠기는 깊이를 점진적으로 증가시키면서 설정된 프로젝션 방향으로 프로젝션 이미지를 투사하는 과정을 최종적인 부가 구조물(R)이 형성될 때까지 반복한다. 이 때, 대략 10 ~ 100um 범위 내의 일정한 두께로 상기 기존 구조물(M)이 잠기는 깊이를 증가시켜 가게 되며, 이에 대한 개략적인 작업 상태도를 도 5에 예시적으로 도시하였다.
이 경우 상기 기존 구조물(M)을 특정 위치에 고정 배치하면서 승하강시키기 위한 구성을 채택하거나, 또는 상기 용기(20) 내에 광 경화성 물질의 투입 량을 추가 조절하는 구성을 채택할 수 있다. 또한, 상기 기존 구조물(M)을 회전 구동시키기 위한 구성, 및 프로젝터의 위치를 변경하기 위한 구성 등이 필요하며, 이들은 현재까지 알려진 다양한 기구들을 사용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
만일 프린팅되어야 할 부가 구조물(R)이 넓은 영역에 걸쳐 이어진 경우나 방향벡터의 분포 영역이 큰 경우, 프린팅되어야 할 부가 구조물(R)을 2개 이상의 영역으로 분할하여 차례로 위에서 설명한 방법을 이용하여 각각 프린팅하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 프로젝터(40)는 상기 용기(20)에 수용된 광 경화성 물질에 경화에 필요한 광 소스를 제공하기 위한 구성 요소로, 디지털 광 프로세싱 프로젝터(DLP projector) 또는 다른 이미지 생성 광학 시스템 중의 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 프로젝터(40)는 타겟인 광 경화성 물질을 향하여 1D 또는 2D 광학 이미지 또는 프로젝션을 만들 수 있으면 어떠한 방식의 광학 시스템이어도 무방하다.
M : 기존 구조물
R : 부가 구조물
20 : 용기

Claims (6)

  1. 기존 구조물 위에 3차원 형상의 부가 구조물을 오버 프린팅(over-printing)하는 3D 오버 프린팅 방법으로,
    적어도 부분적으로 오목한 표면을 포함하는 기존 구조물을 준비하는 단계;
    상기 기존 구조물 위에 부가 구조물을 형성하기 위한 광 경화성 물질을 수용하는 용기를 준비하는 단계;
    위치와 방향을 제어하는 고정기구부에 상기 기존 구조물의 표면으로부터 돌출 형성된 지지부를 고정함으로써 상기 기존 구조물을 상기 용기 내에 회전 가능하게 배치하되, 상기 기존 구조물 위의 상기 부가 구조물이 적층 형성되어야 할 위치에 일정 두께의 광 경화성 물질이 존재하도록 상기 광 경화성 물질 내에 상기 기존 구조물이 잠기도록 배치하는 단계;
    상기 부가 구조물이 형성되어야 할 위치에 존재하는 일정 두께의 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계; 및
    최종의 부가 구조물이 형성될 때까지 상기 기존 구조물이 잠기는 깊이를 점진적으로 증가시키면서 경화하는 과정을 반복하는 단계;를 포함하고,
    상기 광 경화성 물질 내에 상기 기존 구조물이 잠기도록 배치하는 단계는, 상기 기존 구조물 및 부가 구조물의 형상, 상기 부가 구조물이 형성되어야 할 상기 기존 구조물의 위치를 고려하여 상기 기존 구조물을 회전시키는 단계를 포함하는,
    3D 오버 프린팅 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 경화하고자 하는 각 위치에서 프로젝션 광이 상기 기존 구조물의 다른 부분에 의해 차단되지 않는 각도 범위 내에서 프로젝션 방향이 설정되는 단계를 포함하는, 3D 오버 프린팅 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 서로 다른 프로젝션 방향을 갖는 2 이상의 프로젝터를 사용하여 경화하는 단계를 포함하는, 3D 오버 프린팅 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 경화성 물질을 노광하여 경화하는 단계는, 상기 기존 구조물의 프로젝션 광과의 각도를 2가지 이상으로 변경하여 프로젝션하는 단계를 포함하는, 3D 오버 프린팅 방법.
  6. 청구항 1, 및 청구항 3 내지 청구항 5 중의 어느 하나의 청구항에 기재된 3D 오버 프린팅 방법에 의하여 제조된, 복합 구조물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101539089B1 (ko) 2014-03-21 2015-07-24 라파바이오 주식회사 3d 프린터를 이용한 치과용 임플란트 보철물 제조 방법
JP2019520912A (ja) * 2016-06-30 2019-07-25 デンツプライ・シロナ・インコーポレイテッド 歯科製品を生産するための高強度三次元製作材料系及び方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101539089B1 (ko) 2014-03-21 2015-07-24 라파바이오 주식회사 3d 프린터를 이용한 치과용 임플란트 보철물 제조 방법
JP2019520912A (ja) * 2016-06-30 2019-07-25 デンツプライ・シロナ・インコーポレイテッド 歯科製品を生産するための高強度三次元製作材料系及び方法

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