KR102358638B1

KR102358638B1 - 3d 프린팅 작업을 모니터하는 3d 프린터 및 그의 동작 방법

Info

Publication number: KR102358638B1
Application number: KR1020200151896A
Authority: KR
Inventors: 김규홍; 심기봉; 심민섭; 서상호; 황동건
Original assignee: 주식회사 덴티스
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2022-02-07

Abstract

본 발명은, 내부에 프린팅 광원을 구비하는 받침대, 받침대 상에서 프린팅 광원과 마주하면서 광경화성 액체 물질을 수용하는 수조(vat), 받침대 상에서 수조 주변에 기둥 형상으로 위치되는 엑츄에이터(actuator), 엑츄에이터로부터 수조를 향해 연장하는 가이더(guider)에 연결되어 가이더의 단부에서 수조와 마주하는 출력판(working plate), 및 받침대 주변에 위치되어 수조와 엑츄에이터와 출력판을 둘러싸는 프린팅 하우징을 포함하고, 출력판 또는 프린팅 하우징은, 3D 프린팅 작업시, 출력판에 부착되는 입체 성형물의 무게 또는 형상을 통해 입체 성형물의 출력 상태를 실시간으로 체크한다.

Description

3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터 및 그의 동작 방법{3D PRINTER FOR MONITORING 3D PRINTING OPERATION AND METHOD OF OPERATING THE SAME}

본 발명은, 3D 프린팅 작업 동안, 수조에서 광경화성 액체 물질을 경화시켜 출력판에 부착된 입체 성형물의 출력 상태를 체크하도록, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 3D 프린터는 밀링, 절삭, 조립 등의 방법에서 벗어나 적층 제조 기술(additive manufacturing technology; AMT)을 활용하여 입체 성형물을 제조하는 장치를 지칭한다. 여기서, 상기 입체 성형물은, 3D 프린터에서 수조의 광경화성 액체 물질에 레이저 또는 자외선을 반복적으로 조사하고 광 조사마다 광경화성 액체 물질을 경화시켜 형성된다.

또한, 상기 광경화성 액체 물질은 광 개시제를 포함하여 레이저 광 또는 자외선 광에 조사되면 광에 반응되어 고체 상태로 상변화를 일으키는 수지이다. 따라서, 상기 3D 프린터는 기존 제조 라인을 벗어나 좁은 공간에 설치해도 다양한 적층 제조 기술을 바탕으로 다품종 소량생산에 적합하여 맞춤형 제작이 가능하므로 의료분야에서 많은 활용성에 주목을 받고 있다.

그러나, 상기 3D 프린터가, 3D 프린팅 작업을 위해, 프린팅 하우징의 내부에서 받침대 상에 수조 그리고 기둥 형상의 엑츄에이터와 함께, 엑츄에이터를 따라 상하 이동하는 출력판을 구비하기 때문에, 상기 입체 성형물은 3D 프린팅 작업 동안 수조의 광경화성 액체 물질에 삽입되는 출력판에 반복적으로 적층되지만 프린팅 하우징에 가려져 프린팅 하우징의 외부에서 보이지 않는다.

즉, 상기 3D 프린터의 작업자는 3D 프린팅 작업 동안 출력판에 반복적으로 적층되는 입체 성형물의 출력 상태를 확인하지 못하며 3D 프린팅 작업의 완료 후 프린팅 하우징으로부터 입체 성형물을 분리시키는 시점에 입체 성형물의 출력 상태를 알 수 있다.

따라서, 상기 입체 성형물의 출력 상태가 불량한 때, 상기 3D 프린터에서 3D 프린팅 작업을 처음부터 다시 해야 하기 때문에, 상기 3D 프린팅 작업의 소요 시간이 길어지지만, 상기 작업자는 3D 프린팅 재 작업에 대해서도 열악한 신뢰성을 갖게 된다. 한편, 상기 3D 프린터는 한국공개특허공보 제10-2016-0027666호 그리고 한국공개특허공보 제10-2020-0023713호에도 종래기술로써 유사하게 개시되고 있다.

한국공개특허공보 제10-2016-0027666호 한국공개특허공보 제10-2020-0023713호

본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 프린팅 하우징의 내부에서, 3D 프린팅 작업 동안, 수조의 광경화성 액체 물질로부터 출력되어 출력판에 적층되는 입체 성형물의 출력 상태를 실시간으로 우수한 신뢰도를 가지고서 체크하는데 적합한 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터 및 그의 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터는, 내부에 프린팅 광원을 구비하는 받침대; 상기 받침대 상에서 상기 프린팅 광원과 마주하면서 광경화성 액체 물질을 수용하는 수조(vat); 상기 받침대 상에서 상기 수조 주변에 기둥 형상으로 위치되는 엑츄에이터(actuator); 상기 엑츄에이터로부터 상기 수조를 향해 연장하는 가이더(guider)에 연결되어 상기 가이더의 단부에서 상기 수조와 마주하는 출력판(working plate); 및 상기 받침대 주변에 위치되어 상기 수조와 상기 엑츄에이터와 상기 출력판을 둘러싸는 프린팅 하우징을 포함하고, 출력판 또는 프린팅 하우징은, 3D 프린팅 작업시, 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시켜 상기 프린팅 광원의 자외선 또는 레이저를 통해 실제 물체 관련한 3D 모델의 슬라이스된 이미지들을 상기 광경화성 액체 물질에 하나씩 조사시킨 후 상기 수조로부터 상기 출력판을 이격시킬 때마다, 상기 광경화성 액체 물질로부터 출력되어 상기 출력판에 부착되는 입체 성형물의 무게 또는 형상을 통해 상기 입체 성형물의 출력 상태를 실시간으로 체크하는 것을 특징으로 한다.

상기 출력판은, 상기 입체 성형물을 부착시키면서 상기 출력판에 대해 상대적으로 움직이는 저울대를 갖는 로드 셀을 포함하고, 상기 프린팅 하우징은, 상기 로드 셀과 전기적으로 접속하는 모니터부를 포함할 수 있다.

상기 로드 셀은, 상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물이 상기 저울대에 순차적으로 적층될 때마다, 상기 저울대에 부착된 탄성부재의 형상 변형에 따라 전기 신호를 발생시키고 상기 전기 신호를 상기 모니터부에 전달하고, 상기 모니터부는, 상기 로드 셀의 상기 전기 신호를 공급받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키는 연산기와, 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 무게를 이차원 그래프로 외부에 표시하는 모니터를 포함하고, 상기 이차원 그래프는, 상기 3D 프린팅 작업 동안, 시간에 따라 상기 입체 성형물의 상기 무게의 증가 추세에서 특정 시점에 무게 하락 사건(event)을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알릴 수 있다.

상기 프린팅 하우징은, 하부 하우징과, 상기 하부 하우징 상에서 상기 하부 하우징의 일 측에 회전 고정되는 상기 상부 하우징을 포함하고, 상기 하부 하우징은, 상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시해주는 모니터부를 포함하고, 상기 상부 하우징은, 상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물에 적외선을 조사하는 제1 및 제2 광 센서를 포함하고, 제1 또는 제2 광 센서는, 상기 모니터부와 전기적으로 접속하면서, 상기 프린팅 하우징의 일 측벽 또는 타 측벽에 위치되어 발광부 및 수광부를 포함할 수 있다.

상기 제1 또는 제2 광 센서는, 발광부를 통해 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 제1 적외선을 조사하고, 상기 발광부 주변에서 수광부를 통해 상기 입체 성형물로부터 반사되는 제2 적외선을 공급받아 상기 제2 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고, 상기 모니터부는, 상기 연산기에서 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 전달받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 모니터에서 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시하고, 상기 이차원 그래프는, 상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 위치를 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알릴 수 있다.

상기 제1 및 제2 광 센서는, 상기 제1 또는 제2 광 센서의 발광부를 통해 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 적외선을 조사하고, 제2 또는 제1 광 센서의 발광부 주변에서 수광부를 통해 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부로부터 시작하여 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 공급받아 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고, 상기 모니터부는, 상기 연산기에서 상기 제2 또는 제1 광 센서의 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 전달받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 모니터에서 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시하고, 상기 이차원 그래프는, 상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알릴 수 있다.

상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터는, 상기 프린팅 하우징에서 상기 제1 및 제2 광 센서 사이에 펄스 레이저 건을 더 포함하고, 상기 펄스 레이저 건은, 상기 수조 상에 상기 출력판의 위치시, 상기 출력판의 상기 입체 성형물에 펄스 레이저를 조사시켜서 상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시키고, 출력판의 무게 센서, 또는 프린팅 하우징의 제1 및 제2 광 센서 중 적어도 하나는, 상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시킨 후, 상기 입체 성형물의 상기 출력 상태를 실시간으로 체크할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법은, 3D 프린팅 작업을 위해, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 구성요소로써, 프린팅 하우징의 내부에서 받침대 상에 수조 그리고 기둥 형상의 엑츄에이터와 함께, 상기 엑츄에이터를 따라 상하 이동하는 출력판을 구비한 상태에서, 상기 수조에 광경화성 액체 물질을 준비시키고, 상기 출력판을 상기 광경화성 액체 물질에 접촉시키고, 상기 받침대의 프린팅 광원에 상기 수조의 상기 광경화성 액체 물질을 노출시켜 상기 출력판에 입체 성형물을 출력시키고, 상기 출력판을 상기 수조로부터 이격시킨 상태에서, 상기 출력판을 사용하여 상기 입체 성형물의 무게를 실시간으로 체크하거나, 상기 프린팅 하우징을 사용하여 상기 입체 성형물의 형상을 실시간으로 체크하는 것을 포함하고, 상기 입체 성형물은, 3D 프린팅 작업 동안, 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시켜 상기 프린팅 광원의 자외선 또는 레이저를 통해 실제 물체 관련한 3D 모델의 슬라이스된 이미지들을 상기 광경화성 액체 물질에 하나씩 조사시킨 후 상기 수조로부터 상기 출력판을 이격시킬 때마다 상기 출력판에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 출력판을 상기 광경화성 액체 물질에 접촉시키는 것은, 상기 엑츄에이터를 사용하여 상기 엑츄에이터의 하부 측을 향해 상기 출력판을 하강시켜 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시키고, 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시킨 상태에서, 상기 출력판을 상기 광경화성 액체 물질에 담그는 것을 포함할 수 있다.

상기 출력판에 상기 입체 성형물을 출력시키는 것은, 상기 프린팅 광원의 상기 자외선 또는 레이저에 상기 3D 모델의 상기 슬라이스된 이미지들 중 개별 이미지를 싣고, 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시킨 상태에서, 상기 프린팅 광원의 상기 자외선 또는 레이저를 상기 광경화성 액체 물질에 조사시키고, 상기 자외선 또는 레이저를 상기 광경화성 액체 물질에 조사시키는 동안, 상기 출력판에 상기 광경화성 액체 물질을 상기 개별 이미지의 층 단위로 경화시키는 것을 포함할 수 있다.

상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법을 구현하기 위해, 상기 출력판에서 상기 입체 성형물을 부착시키고 상기 출력판에 대해 상대적으로 움직이는 저울대를 갖는 로드 셀; 및 상기 프린팅 하우징에서 모니터부를 더 포함하고, 상기 모니터부는, 상기 로드 셀과 전기적으로 접속할 수 있다.

상기 입체 성형물의 상기 무게를 실시간으로 체크하는 것은, 상기 로드 셀을 사용해서, 상기 입체 성형물이 상기 저울대에 순차적으로 적층될 때마다, 상기 저울대에 부착된 탄성부재의 형상 변형에 따라 전기 신호를 발생시키고 상기 전기 신호를 상기 모니터부에 전달하고, 상기 모니터부의 연산부를 사용해서, 상기 로드 셀의 상기 전기 신호를 공급받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 상기 모니터부의 모니터를 사용해서, 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 무게를 이차원 그래프로 외부에 표시하는 것을 포함하고, 상기 이차원 그래프는, 상기 3D 프린팅 작업 동안, 시간에 따라 상기 입체 성형물의 상기 무게의 증가 추세에서 특정 시점에 무게 하락 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알릴 수 있다.

상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법을 구현하기 위해, 상기 프린팅 하우징에서 상기 제1 및 제2 광센서 사이에 펄스 레이저 건을 더 포함하고, 상기 입체 성형물의 상기 무게를 실시간으로 체크하는 것은, 상기 로드 셀의 상기 전기 신호를 상기 모니터부에 전달하기 전, 상기 수조 상에 상기 출력판의 위치시, 상기 펄스 레이저 건을 사용하여 상기 출력판의 상기 입체 성형물에 펄스 레이저를 조사시켜서 상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시키는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법을 구현하기 위해, 상기 프린팅 하우징에서, 하부 하우징에 모니터부, 그리고 상기 하부 하우징의 일 측에 회전 고정되는 상부 하우징에 제1 및 제2 광 센서를 더 포함하고, 상기 모니터부는, 상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시해주고, 제1 또는 제2 광 센서는, 상기 모니터부와 전기적으로 접속하면서, 상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물에 적외선을 조사하고, 상기 프린팅 하우징의 일 측벽 또는 타 측벽에 위치되어 서로 전기적으로 접속하는 발광부 및 수광부를 포함할 수 있다.

상기 입체 성형물의 상기 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 상기 제1 또는 제2 광 센서의 발광부를 사용하여 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 제1 적외선을 조사하고, 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부 주변에서 수광부를 사용하여 상기 입체 성형물로부터 반사되는 제2 적외선을 공급받아 상기 제2 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고, 상기 모니터부의 상기 연산기를 사용하여 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 전달받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 상기 모니터부의 모니터를 사용하여 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 형상을 상기 이차원 그래프로 외부에 표시하는 것을 포함하고, 상기 이차원 그래프는, 상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알릴 수 있다.

상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법을 구현하기 위해, 상기 프린팅 하우징에서 상기 제1 및 제2 광센서 사이에 펄스 레이저 건을 더 포함하고, 상기 입체 성형물의 상기 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부로부터 상기 제1 적외선을 조사하기 전, 상기 수조 상에 상기 출력판의 위치시, 상기 펄스 레이저 건을 사용하여 상기 출력판의 상기 입체 성형물에 펄스 레이저를 조사시켜서 상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시키는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 입체 성형물의 상기 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 상기 제1 또는 제2 광 센서의 발광부를 사용하여 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 적외선을 조사하고, 제2 또는 제1 광 센서의 발광부 주변에서 수광부를 사용하여 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부로부터 시작하여 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 공급받아 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고, 상기 모니터부의 상기 연산기를 사용하여 상기 제2 또는 제1 광 센서의 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 공급받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 상기 모니터부의 모니터를 사용하여 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 형상을 상기 이차원 그래프로 외부에 표시하는 것을 포함하고, 상기 이차원 그래프는, 상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알릴 수 있다.

상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법은, 상기 프린팅 하우징에서 상기 제1 및 제2 광센서 사이에 펄스 레이저 건을 더 포함하고, 상기 입체 성형물의 상기 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부로부터 상기 적외선을 조사하기 전, 상기 수조 상에 상기 출력판의 위치시, 상기 펄스 레이저 건을 사용하여 상기 출력판의 상기 입체 성형물에 펄스 레이저를 조사시켜서 상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시키는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터는, 3D 프린팅 작업을 위해, 프린팅 하우징의 내부에서 받침대 상에 수조 그리고 기둥 형상의 엑츄에이터와 함께, 엑츄에이터를 따라 상하 이동하는 출력판을 구비하여, 출력판에 무게 센서 또는 프린팅 하우징에 적어도 하나의 광 센서와 함께 프린팅 하우징에 무게 센서와 광 센서와 전기적으로 접속하는 모니터부를 가지므로, 무게 센서 또는 광 센서의 측정 값에 대한 모니터부의 이차원 그래프를 바탕으로, 프린팅 하우징의 내부에서, 3D 프린팅 작업 동안, 수조의 광경화성 액체 물질로부터 출력되어 출력판에 적층되는 입체 성형물의 출력 상태를 실시간으로 우수한 신뢰도를 가지고서 체크할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법은, 3D 프린팅 작업을 위해, 프린팅 하우징의 내부에서 받침대 상에 수조 그리고 기둥 형상의 엑츄에이터와 함께, 엑츄에이터를 따라 상하 이동하는 출력판을 3D 프린터에 구비한 상태에서, 출력판의 입체 성형물 주변에 위치되는 출력판의 무게 센서 또는 프린팅 하우징의 적어도 하나의 광 센서와 함께 프린팅 하우징의 모니터부를 사용하므로, 무게 센서 또는 광 센서의 측정 값에 대한 모니터부의 이차원 그래프를 바탕으로, 시간에 따라 입체 성형물의 무게의 증가 추세에서 특정 시간에 무게 하락 사건을 확인하거나, 거리에 따라 입체 성형물의 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 사건를 확인함에 따라, 3D 프린팅 작업 동안, 출력판에 적층되는 입체 성형물의 출력 상태를 실시간으로 우수한 신뢰도를 가지고서 체크할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터를 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 내부를 상세하게 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 출력판에서 무게 센서와 입체 성형물의 위치 관계를 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터에서 출력판의 입체 성형물과 프린팅 하우징의 제1 광센서의 위치 관계를 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 프린팅 하우징에서 제1 광센서와 제2 광센서의 위치 관계를 보여주는 개략도이다.
도 6은 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터에서 출력판의 입체 성형물과 프린팅 하우징의 펄스 레이저 건의 위치 관계를 보여주는 개략도이다.
도 7은 도 3의 무게 센서를 사용하여 3D 프린팅 작업 동안 시간에 따른 입체 성형물의 무게의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 4의 제1 광 센서를 사용하여 3D 프린팅 작업 동안 거리에 따른 입체 성형물의 형상의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 5의 제1 및 제2 광 센서를 사용하여 3D 프린팅 작업 동안 거리에 따른 입체 성형물의 형상의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 10은 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법을 설명해주는 순서도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 제한적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 제한된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터를 보여주는 개략도이고, 도 2는 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 내부를 상세하게 보여주는 사시도이다.

도 3은 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 출력판에서 무게 센서와 입체 성형물의 위치 관계를 보여주는 개략도이고, 도 4는 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터에서 출력판의 입체 성형물과 프린팅 하우징의 제1 광센서의 위치 관계를 보여주는 개략도이다.

도 5는 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 프린팅 하우징에서 제1 광센서와 제2 광센서의 위치 관계를 보여주는 개략도이고, 도 6은 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터에서 출력판의 입체 성형물과 프린팅 하우징의 펄스 레이저 건의 위치 관계를 보여주는 개략도이다.

도 7은 도 3의 무게 센서를 사용하여 3D 프린팅 작업 동안 시간에 따른 입체 성형물의 무게의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 8은 도 4의 제1 광 센서를 사용하여 3D 프린팅 작업 동안 거리에 따른 입체 성형물의 형상의 변화를 보여주는 그래프이다.

또한, 도 9는 도 5의 제1 및 제2 광 센서를 사용하여 3D 프린팅 작업 동안 거리에 따른 입체 성형물의 형상의 변화를 보여주는 그래프이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 또는 도 2와 같이, 받침대(20), 수조(vat; 30), 엑츄에이터(actuator; 40), 출력판(working plate; 60) 및 프린팅 하우징(160)을 포함한다. 개략적으로 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 받침대(20)는, 내부에 프린팅 광원(10)을 구비한다. 상기 수조(30)는, 받침대(20) 상에서 프린팅 광원(10)과 마주하면서 광경화성 액체 물질(도면에 미도시)을 수용한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엑츄에이터(40)는, 받침대(20) 상에서 수조(30) 주변에 기둥 형상으로 위치된다. 상기 출력판(60)은, 엑츄에이터(40)로부터 수조(30)를 향해 연장하는 가이더(guider; 50)에 연결되어 가이더(50)의 단부에서 수조(30)와 마주한다. 상기 프린팅 하우징(160)은, 받침대(20) 주변에 위치되어 수조(30)와 엑츄에이터(40)와 출력판(60)을 둘러싼다.

여기서, 출력판(60) 또는 프린팅 하우징(160)은, 3D 프린팅 작업시, 수조(30)에 출력판(60)을 삽입시켜 프린팅 광원(10)의 자외선 또는 레이저를 통해 실제 물체 관련한 3D 모델의 슬라이스된 이미지들을 광경화성 액체 물질에 하나씩 조사시킨 후 수조(30)로부터 출력판(60)을 이격시킬 때마다, 광경화성 액체 물질로부터 출력되어 출력판(60)에 부착되는 입체 성형물(도 3의 200)의 무게 또는 형상을 통해 입체 성형물(200)의 출력 상태를 실시간으로 체크한다.

상기 입체 성형물(200)은, 예를 들면, 복수의 지지대와 복수의 이를 포함하는 치아 형상을 이룬다고 가정한다. 상기 입체 성형물(200)은, 3D 프린팅 작업시, 여러 단계를 통해 구현되므로, 개별 단계의 어느 특정 시점에서 완성된 치아 형상 또는 미완성된 치아 형상으로 지칭될 수 있다.

좀 더 상세하게 설명하면, 도 1 내지 도 3 및 도 7에서, 상기 출력판(60)은, 입체 성형물(200)을 부착시키면서 출력판(60)에 대해 상대적으로 움직이는 저울대(70)를 갖는 로드 셀(80)을 포함한다. 상기 프린팅 하우징(160)은, 로드 셀(80)과 전기적으로 접속하는 모니터부(도 1의 98)를 포함한다.

상기 로드 셀(80)은, 3D 프린팅 작업에서, 입체 성형물(200)이 저울대(70)에 순차적으로 적층될 때마다, 저울대(70)에 부착된 탄성부재(도면에 미도시)의 형상 변형에 따라 전기 신호를 발생시키고 전기 신호를 모니터부(98)에 전달한다. 상기 모니터부(98)는, 연산기(도면에 미도시)와 모니터(94)를 포함한다. 상기 연산기는, 로드 셀(80)의 전기 신호를 공급받아 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시킨다.

상기 모니터(94)는, 디지털 데이터를 바탕으로 입체 성형물(200)의 무게(g)를 이차원 그래프(도 7 참조요)로 외부에 표시한다. 상기 이차원 그래프는, 3D 프린팅 작업 동안, 시간(t)에 따라 입체 성형물(200)의 무게의 증가 추세(R1)에서 특정 시점에 무게 하락 사건(R2)을 체크하여 입체 성형물(200)의 출력 상태의 이상을 알린다. 여기서, 상기 입체 성형물(200)은, 특정 시점에서 어금니(190A)를 분실하여 입체 변형 성형물(200A)로 출력된다.

이와는 다르게, 상기 프린팅 하우징(160)은, 도 1 및 도 2 및 도 도 4 및 도 8에서, 하부 하우징(100)과, 하부 하우징(100) 상에서 하부 하우징(100)의 일 측에 힌지(145)를 통해 회전(도 1의 R) 고정되는 상부 하우징(150)을 포함한다. 상기 하부 하우징(100)은, 3D 프린팅 작업에서, 입체 성형물(200)의 형상을 이차원 그래프(도 8 참조)로 외부에 표시해주는 모니터부(98)를 포함한다.

상기 상부 하우징(150)은, 3D 프린팅 작업에서, 입체 성형물(200)에 적외선(L1)을 조사하는 제1 및 제2 광 센서(119, 129)를 포함한다. 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)는, 모니터부(98)와 전기적으로 접속하면서, 프린팅 하우징(160)의 일 측벽 또는 타 측벽에 위치되어 발광부(114 또는 128) 및 수광부(118 또는 124)를 포함한다.

상기 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)는, 발광부(114 또는 128)를 통해 입체 성형물(200)의 일측 또는 타측에 제1 적외선(L1)을 조사하고, 발광부(114 또는 128) 주변에서 수광부(118 또는 124)를 통해 입체 성형물(200)로부터 반사되는 제2 적외선(L2)을 공급받아 제2 적외선(L2)을 전기 신호로 변환시켜 전기 신호를 모니터부(98)의 연산기에 전달한다.

상기 모니터부(98)는, 연산기에서 수광부(118 또는 124)로부터 전기 신호를 전달받아 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 모니터(94)에서 디지털 데이터를 바탕으로 입체 성형물(200)의 형상을 이차원 그래프(도 8 참조요)로 외부에 표시한다.

상기 이차원 그래프는, 3D 프린팅 작업 동안, 거리(mm)에 따라 입체 성형물(200)의 형상의 연속 선상(E3)에서 형상 이상(도 8 참조요) 또는 빠짐(도 9 참조요) 사건(E4)을 체크하여 입체 성형물(200)의 출력 상태의 이상을 알린다. 여기서, 상기 입체 성형물(200)은, 특정 거리에서 어금니(190)에 구멍(H) 발생하여 입체 변형 성형물(200B)로 출력된다.

즉, 상기 입체 변형 성형물(200B)은, 어금니(190)의 구멍(H)에서 제1 적외선(L1)의 난반사를 심하게 일으키고, 제2 적외선(L2)은, 어금니(190)의 구멍(H)에서 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 수광부(118 또는 124)에 제일 적은 광량을 전달한다. 상기 연산기는, 평균 광량의 제2 적외선(L2)에 데이터 '1' 을 할당하고, 평균 광량보다 더 적은 광량의 제2 적외선(L2)에 데이터 '0' 을 할당한다.

이와 유사하게, 상기 제1 및 제2 광 센서(119, 129)는, 도 1 및 도 2 및 도 도 5 및 도 9에서, 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128)를 통해 입체 성형물(200)의 일측 또는 타측에 적외선(L3)을 조사하고, 제2 또는 제1 광 센서(129 또는 119)의 발광부(128 또는 114) 주변에서 수광부(124 또는 118)를 통해 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128)로부터 시작하여 입체 성형물(200)을 지난 적외선(L3)을 공급받아 입체 성형물(200)을 지난 적외선(L3)을 전기 신호로 변환시켜 전기 신호를 모니터부(98)의 연산기에 전달한다.

상기 모니터부(98)는, 연산기에서 제2 또는 제1 광 센서(129 또는 119)의 수광부(124 또는 118)로부터 전기 신호를 전달받아 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 모니터(94)에서 디지털 데이터를 바탕으로 입체 성형물(200)의 형상을 이차원 그래프(도 9 참조요)로 외부에 표시한다.

상기 이차원 그래프는, 3D 프린팅 작업 동안, 거리(mm)에 따라 입체 성형물(200)의 형상의 연속 선상(E5)에서 형상 이상(도 8 참조요) 또는 빠짐(도 9 참조요) 사건(E6)을 체크하여 입체 성형물(200)의 출력 상태의 이상을 알린다. 여기서, 상기 입체 성형물(200)은, 특정 시점에서 어금니(190A)를 분실하여 입체 변형 성형물(200A)로 출력된다.

즉, 상기 입체 변형 성형물(200A)은, 어금니(190A)의 분실 자리를 제외하면, 나머지 복수의 이(190)에서 대칭 구조를 이루므로, 나머지 복수의 이(190)의 두께 증가에 따라 적외선(L3)의 투과 세기(I)를 점진적으로 작게 하고, 어금니(190A)의 분실 자리를 지나는 적외선(L3)의 투과 세기(I)를 갑자기 크게 한다.

한편, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 및 도 2 및 도 6에 되시된 바와 같이, 프린팅 하우징(160)에서 제1 및 제2 광 센서(119, 129) 사이에 펄스(pulse) 레이저 건(138)을 더 포함한다. 상기 펄스 레이저 건(138)은, 수조(30) 상에 출력판(60)의 위치시, 출력판(60)의 입체 성형물(200)에 펄스 레이저(L4)를 조사시켜서 입체 성형물(200)로부터 광경화성 액체 물질을 건조시킨다.

상기 펄스 레이저 건(138)은 연속파(continuous wave) 레이저 건으로 대체될 수도 있다. 출력판(60)의 무게 센서(80), 또는 프린팅 하우징(160)의 제1 및 제2 광 센서(119, 129) 중 적어도 하나는, 입체 성형물(200)로부터 광경화성 액체 물질을 건조시킨 후, 입체 성형물(200)의 출력 상태를 실시간으로 체크한다.

다음으로, 본 발명에 따른 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법이 도 10을 참조하여 아래에서 설명된다.

도 10은 도 1의 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법을 설명해주는 순서도이다. 이 경우에, 도 10은 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 내지 도 2와 같이, 3D 프린팅 작업을 위해, 프린팅 하우징(160)의 내부에서 받침대(20) 상에 수조(30) 그리고 기둥 형상의 엑츄에이터(40)와 함께, 엑츄에이터(40)를 따라 상하 이동(M)하는 출력판(60)을 구비한다. 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법은, 수조(30)에 광경화성 액체 물질(도면에 미도시)을 준비시키고(S1), 출력판(60)을 광경화성 액체 물질에 접촉시키는 것(S2)을 포함한다.

상기 출력판(60)을 광경화성 액체 물질에 접촉시키는 것은, 엑츄에이터(40)를 사용하여 엑츄에이터(40)의 하부 측을 향해 출력판(60)을 하강시켜 수조(30)에 출력판(60)을 삽입시키고, 수조(30)에 출력판(60)을 삽입시킨 상태에서, 출력판(60)을 광경화성 액체 물질에 담그는 것을 포함한다. 다음으로, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법은, 받침대(20)의 프린팅 광원(10)에 수조(30)의 광경화성 액체 물질을 노출시켜 출력판(60)에 입체 성형물(도 3의 200)을 출력시키는 것(S3)을 포함한다.

상기 출력판(60)에 입체 성형물(200)을 출력시키는 것은, 프린팅 광원(10)의 자외선 또는 레이저에 3D 모델의 슬라이스된 이미지들 중 개별 이미지를 싣고, 수조(30)에 출력판(60)을 삽입시킨 상태에서, 프린팅 광원(10)의 자외선 또는 레이저를 광경화성 액체 물질에 조사시키고, 자외선 또는 레이저를 광경화성 액체 물질에 조사시키는 동안, 출력판(60)에 광경화성 액체 물질을 개별 이미지의 층 단위로 경화시키는 것을 포함한다.

좀 더 상세하게는, 상기 입체 성형물(200)은, 3D 프린팅 작업 동안, 수조(30)에 출력판(60)을 삽입시켜 프린팅 광원(10)의 자외선 또는 레이저를 통해 실제 물체 관련한 3D 모델의 슬라이스된 이미지들을 광경화성 액체 물질에 하나씩 조사시킨 후 수조(30)로부터 출력판(60)을 이격시킬 때마다 출력판(60)에 형성된다. 다음으로, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법은, 출력판(60)을 수조(30)로부터 이격시킨 상태에서, 출력판(60)을 사용하여 입체 성형물(200)의 무게를 도 7과 같이 실시간으로 체크하거나, 프린팅 하우징(160)을 사용하여 입체 성형물(200)의 형상을 도 8 또는 도 9와 같이 실시간으로 체크하는 것(S4)을 포함한다.

우선적으로, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 내지 도 3과 같이, 출력판(60)에서 입체 성형물(200)을 부착시키고 출력판(60)에 대해 상대적으로 움직이는 저울대(70)를 갖는 로드 셀(80), 및 프린팅 하우징(160)에서 모니터부(98)를 더 포함한다. 상기 모니터부(98)는, 로드 셀(80)과 전기적으로 접속한다.

상기 입체 성형물(200)의 무게를 실시간으로 체크하는 것은, 도 1 내지 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 로드 셀(80)을 사용해서, 입체 성형물(200)이 저울대(70)에 순차적으로 적층될 때마다, 저울대(70)에 부착된 탄성부재의 형상 변형에 따라 전기 신호를 발생시키고 전기 신호를 모니터부(98)에 전달하고, 모니터부(98)의 연산부를 사용해서, 로드 셀(80)의 전기 신호를 공급받아 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 모니터부(98)의 모니터(94)를 사용해서, 디지털 데이터를 바탕으로 입체 성형물(200)의 무게(g)를 이차원 그래프(도 7 참조요)로 외부에 표시하는 것을 포함한다.

상기 이차원 그래프는, 3D 프린팅 작업 동안, 시간(t)에 따라 입체 성형물(200)의 무게의 증가 추세(E1)에서 특정 시점에 무게 하락 사건(E2)을 체크하여 입체 성형물(200)의 출력 상태의 이상을 알린다. 한편, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 및 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 프린팅 하우징(160)에서 제1 및 제2 광센서(119, 129) 사이에 펄스 레이저 건(138)을 더 포함한다.

상기 입체 성형물(200)의 무게를 실시간으로 체크하는 것은, 도 1 내지 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 로드 셀(80)의 전기 신호를 모니터부(98)에 전달하기 전, 수조(30) 상에 출력판(60)의 위치시, 펄스 레이저 건(138)을 사용하여 출력판(60)의 입체 성형물(200)에 펄스 레이저를 조사시켜서 입체 성형물(200)로부터 광경화성 액체 물질(210)을 건조시키는 것을 더 포함한다. 상기 펄스 레이저 건(138)은 연속파 레이저 건으로 대체될 수도 있다.

이와는 다르게, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 및 도 2 및 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 프린팅 하우징(160)에서, 하부 하우징(100)에 모니터부(98), 그리고 하부 하우징(160)의 일 측에 힌지(145)를 통해 회전(도 1의 R) 고정되는 상부 하우징(150)에 제1 및 제2 광 센서(119, 129)를 더 포함한다. 상기 모니터부(98)는, 3D 프린팅 작업에서, 입체 성형물(도 3의 200)의 형상을 이차원 그래프(도 8을 참조요)로 외부에 표시해준다.

제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)는, 도 1 및 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 모니터부(98)와 전기적으로 접속하면서, 3D 프린팅 작업에서, 입체 성형물(200)에 적외선(L1)을 조사하고, 프린팅 하우징(160)의 일 측벽 또는 타 측벽에 위치되어 서로 전기적으로 접속하는 발광부(114 또는 128) 및 수광부(118 또는 124)를 포함한다.

상기 입체 성형물(200)의 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 도 1 및 도 2 및 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128)를 사용하여 입체 성형물(200)의 일측 또는 타측에 제1 적외선(L1)을 조사하고, 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128) 주변에서 수광부(118 또는 124)를 사용하여 입체 성형물(200)로부터 반사되는 제2 적외선(L2)을 공급받아 제2 적외선(L2)을 전기 신호로 변환시켜 전기 신호를 모니터부(98)의 연산기에 전달하고, 모니터부(98)의 연산기를 사용하여 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 수광부(118 또는 124)로부터 전기 신호를 전달받아 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 모니터부(98)의 모니터(94)를 사용하여 디지털 데이터를 바탕으로 입체 성형물(200)의 형상을 이차원 그래프(도 8을 참조요)로 외부에 표시하는 것을 포함한다.

상기 이차원 그래프는, 3D 프린팅 작업 동안, 거리(mm)에 따라 입체 성형물(200)의 형상의 연속 선상(E3)에서 형상 이상 또는 빠짐 사건(E4)을 체크하여 입체 성형물(200)의 출력 상태의 이상을 알린다. 한편, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 및 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 프린팅 하우징(160)에서 제1 및 제2 광센서(119, 129) 사이에 펄스 레이저 건(138)을 더 포함한다.

상기 입체 성형물(200)의 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 도 1 및 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128)로부터 제1 적외선(L1)을 조사하기 전, 수조(30) 상에 출력판(60)의 위치시, 펄스 레이저 건(138)을 사용하여 출력판(60)의 입체 성형물(200)에 펄스 레이저(L4)를 조사시켜서 입체 성형물(200)로부터 광경화성 액체 물질(210)을 제거시키는 것을 더 포함한다. 상기 펄스 레이저 건(138)은 연속파 레이저 건으로 대체될 수도 있다.

이와 유사하게, 상기 입체 성형물(200)의 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 도 1 및 도 2 및 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128)를 사용하여 입체 성형물(200)의 일측 또는 타측에 적외선(L3)을 조사하고, 제2 또는 제1 광 센서(129 또는 119)의 발광부(128 또는 114) 주변에서 수광부(124 또는 118)를 사용하여 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128)로부터 시작하여 입체 성형물(200)을 지난 적외선(L3)을 공급받아 입체 성형물(200)을 지난 적외선(L3)을 전기 신호로 변환시켜 전기 신호를 모니터부(98)의 연산기에 전달하고, 모니터부(98)의 연산기를 사용하여 제2 또는 제1 광 센서(129 또는 119)의 수광부(124 또는 118)로부터 전기 신호를 공급받아 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 모니터부(98)의 모니터(94)를 사용하여 디지털 데이터를 바탕으로 입체 성형물(200)의 형상을 이차원 그래프(도 9 참조요)로 외부에 표시하는 것을 포함한다.

상기 이차원 그래프는, 3D 프린팅 작업 동안, 거리(mm)에 따라 입체 성형물의 형상의 연속 선상(E5)에서 형상 이상 또는 빠짐 사건(E6)을 체크하여 입체 성형물(200)의 출력 상태의 이상을 알린다. 한편, 상기 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터(170)는, 도 1 및 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 프린팅 하우징(160)에서 제1 및 제2 광센서(119, 129) 사이에 펄스 레이저 건(138)을 더 포함한다.

상기 입체 성형물(200)의 형상을 실시간으로 체크하는 것은, 제1 또는 제2 광 센서(119 또는 129)의 발광부(114 또는 128)로부터 적외선(L3)을 조사하기 전, 수조(30) 상에 출력판(60)의 위치시, 펄스 레이저 건(138)를 사용하여 출력판(60)의 입체 성형물(200)에 펄스 레이저(L4)를 조사시켜서 입체 성형물(200)로부터 광경화성 액체 물질(210)을 건조시키는 것을 더 포함한다. 상기 펄스 레이저 건(138)은 연속파 레이저 건으로 대체될 수도 있다.

94; 모니터, 98; 모니터부
100; 하부 하우징, 119 & 129; 제1 및 제2 광 센서
138; 펄스 레이저 건, 145; 힌지
150; 상부 하우징, 160; 프린팅 하우징
170; 3D 프린터

Claims

내부에 프린팅 광원을 구비하는 받침대;
상기 받침대 상에서 상기 프린팅 광원과 마주하면서 광경화성 액체 물질을 수용하는 수조(vat);
상기 받침대 상에서 상기 수조 주변에 기둥 형상으로 위치되는 엑츄에이터(actuator);
상기 엑츄에이터로부터 상기 수조를 향해 연장하는 가이더(guider)에 연결되어 상기 가이더의 단부에서 상기 수조와 마주하는 출력판(working plate);
상기 받침대 주변에 위치되어 상기 수조와 상기 엑츄에이터와 상기 출력판을 둘러싸는 프린팅 하우징; 및
상기 프린팅 하우징에, 제1 및 제2 광 센서와 함께, 상기 제1 및 제2 광 센서 사이에 펄스 레이저 건을 포함하고,
출력판 또는 프린팅 하우징은,
3D 프린팅 작업시, 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시켜 상기 프린팅 광원의 자외선 또는 레이저를 통해 실제 물체 관련한 3D 모델의 슬라이스된 이미지들을 상기 광경화성 액체 물질에 하나씩 조사시킨 후 상기 수조로부터 상기 출력판을 이격시킬 때마다, 상기 광경화성 액체 물질로부터 출력되어 상기 출력판에 부착되는 입체 성형물의 무게 또는 형상을 통해 상기 입체 성형물의 출력 상태를 실시간으로 체크하고,
상기 프린팅 하우징은,
하부 하우징과, 상기 하부 하우징 상에서 상기 하부 하우징의 일 측에 회전 고정되는 상부 하우징을 포함하고,
상기 하부 하우징은,
상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시해주는 모니터부를 포함하고,
상기 상부 하우징은,
상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물에 적외선을 조사하는 상기 제1 및 제2 광 센서를 포함하고,
제1 또는 제2 광 센서는,
상기 모니터부와 전기적으로 접속하면서,
상기 프린팅 하우징의 일 측벽 또는 타 측벽에 위치되어 발광부 및 수광부를 포함하고,
상기 펄스 레이저 건은,
상기 수조 상에 상기 출력판의 위치시,
상기 출력판의 상기 입체 성형물에 펄스 레이저를 조사시켜서 상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시키고,
출력판의 무게 센서, 그리고 프린팅 하우징의 상기 제1 및 제2 광 센서 중 적어도 하나는,
상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시킨 후,
상기 입체 성형물의 상기 출력 상태를 실시간으로 체크하는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터.
제1 항에 있어서,
상기 출력판은,
상기 입체 성형물을 부착시키면서 상기 출력판에 대해 상대적으로 움직이는 저울대를 갖는 로드 셀을 포함하고,
상기 프린팅 하우징은,
상기 로드 셀과 전기적으로 접속하는 모니터부를 포함하는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터.
제2 항에 있어서,
상기 로드 셀은,
상기 3D 프린팅 작업에서,
상기 입체 성형물이 상기 저울대에 순차적으로 적층될 때마다,
상기 저울대에 부착된 탄성부재의 형상 변형에 따라 전기 신호를 발생시키고 상기 전기 신호를 상기 모니터부에 전달하고,
상기 모니터부는,
상기 로드 셀의 상기 전기 신호를 공급받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키는 연산기와,
상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 무게를 이차원 그래프로 외부에 표시하는 모니터를 포함하고,
상기 이차원 그래프는,
상기 3D 프린팅 작업 동안, 시간에 따라 상기 입체 성형물의 상기 무게의 증가 추세에서 특정 시점에 무게 하락 사건(event)을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알리는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 또는 제2 광 센서는,
발광부를 통해 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 제1 적외선을 조사하고,
상기 발광부 주변에서 수광부를 통해 상기 입체 성형물로부터 반사되는 제2 적외선을 공급받아 상기 제2 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고,
상기 모니터부는,
상기 연산기에서 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 전달받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고,
모니터에서 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시하고,
상기 이차원 그래프는,
상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 위치를 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알리는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 광 센서는,
상기 제1 또는 제2 광 센서의 발광부를 통해 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 적외선을 조사하고,
제2 또는 제1 광 센서의 발광부 주변에서 수광부를 통해 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부로부터 시작하여 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 공급받아 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고,
상기 모니터부는,
상기 연산기에서 상기 제2 또는 제1 광 센서의 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 전달받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고,
모니터에서 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시하고,
상기 이차원 그래프는,
상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알리는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터.
삭제
3D 프린팅 작업을 위해, 프린팅 하우징의 내부에서 받침대 상에 수조 그리고 기둥 형상의 엑츄에이터와 함께, 상기 엑츄에이터를 따라 상하 이동하는 출력판을 구비하여, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법에 있어서,
상기 수조에 광경화성 액체 물질을 준비시키고,
상기 출력판을 상기 광경화성 액체 물질에 접촉시키고,
상기 받침대의 프린팅 광원에 상기 수조의 상기 광경화성 액체 물질을 노출시켜 상기 출력판에 입체 성형물을 출력시키고,
상기 출력판을 상기 수조로부터 이격시킨 상태에서, 상기 출력판을 사용하여 상기 입체 성형물의 무게를 실시간으로 체크하거나, 상기 프린팅 하우징을 사용하여 상기 입체 성형물의 형상을 실시간으로 체크하는 것을 포함하고,
상기 입체 성형물은,
3D 프린팅 작업 동안, 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시켜 상기 프린팅 광원의 자외선 또는 레이저를 통해 실제 물체 관련한 3D 모델의 슬라이스된 이미지들을 상기 광경화성 액체 물질에 하나씩 조사시킨 후 상기 수조로부터 상기 출력판을 이격시킬 때마다 상기 출력판에 형성되고,
상기 프린팅 하우징은,
펄스 레이저 건을 포함하고,
상기 입체 성형물의 무게 또는 형상을 실시간으로 체크하는 것은,
상기 수조 상에 상기 출력판의 위치시, 상기 펄스 레이저 건을 사용하여 상기 출력판의 상기 입체 성형물에 펄스 레이저를 조사시켜서 상기 입체 성형물로부터 상기 광경화성 액체 물질을 건조시킨 후에 수행되는 것을 포함하는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제8 항에 있어서,
상기 출력판을 상기 광경화성 액체 물질에 접촉시키는 것은,
상기 엑츄에이터를 사용하여 상기 엑츄에이터의 하부 측을 향해 상기 출력판을 하강시켜 상기 수조에 상기 출력판을 삽입시키고,
상기 수조에 상기 출력판을 삽입시킨 상태에서, 상기 출력판을 상기 광경화성 액체 물질에 담그는 것을 포함하는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제8 항에 있어서,
상기 출력판에 상기 입체 성형물을 출력시키는 것은,
상기 프린팅 광원의 상기 자외선 또는 레이저에 상기 3D 모델의 상기 슬라이스된 이미지들 중 개별 이미지를 싣고,
상기 수조에 상기 출력판을 삽입시킨 상태에서, 상기 프린팅 광원의 상기 자외선 또는 레이저를 상기 광경화성 액체 물질에 조사시키고,
상기 자외선 또는 레이저를 상기 광경화성 액체 물질에 조사시키는 동안, 상기 출력판에 상기 광경화성 액체 물질을 상기 개별 이미지의 층 단위로 경화시키는 것을 포함하는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제8 항에 있어서,
상기 출력판에서 상기 입체 성형물을 부착시키고 상기 출력판에 대해 상대적으로 움직이는 저울대를 갖는 로드 셀; 및
상기 프린팅 하우징에서 모니터부를 더 포함하고,
상기 모니터부는,
상기 로드 셀과 전기적으로 접속하는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제11 항에 있어서,
상기 입체 성형물의 상기 무게를 실시간으로 체크하는 것은,
상기 로드 셀을 사용해서, 상기 입체 성형물이 상기 저울대에 순차적으로 적층될 때마다, 상기 저울대에 부착된 탄성부재의 형상 변형에 따라 전기 신호를 발생시키고 상기 전기 신호를 상기 모니터부에 전달하고,
상기 모니터부의 연산부를 사용해서, 상기 로드 셀의 상기 전기 신호를 공급받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고,
상기 모니터부의 모니터를 사용해서, 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 무게를 이차원 그래프로 외부에 표시하는 것을 포함하고,
상기 이차원 그래프는,
상기 3D 프린팅 작업 동안, 시간에 따라 상기 입체 성형물의 상기 무게의 증가 추세에서 특정 시점에 무게 하락 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알리는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제12 항에 있어서,
상기 프린팅 하우징은,
제1 및 제2 광센서를 더 포함하고,
상기 펄스 레이저 건은,
상기 프린팅 하우징에서 상기 제1 및 제2 광센서 사이에 위치되는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제8 항에 있어서,
상기 프린팅 하우징에서, 하부 하우징에 모니터부, 그리고 상기 하부 하우징의 일 측에 회전 고정되는 상부 하우징에 제1 및 제2 광 센서를 더 포함하고,
상기 모니터부는,
상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물의 형상을 이차원 그래프로 외부에 표시해주고,
제1 또는 제2 광 센서는,
상기 모니터부와 전기적으로 접속하면서,
상기 3D 프린팅 작업에서, 상기 입체 성형물에 적외선을 조사하고,
상기 프린팅 하우징의 일 측벽 또는 타 측벽에 위치되어 서로 전기적으로 접속하는 발광부 및 수광부를 포함하는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제14 항에 있어서,
상기 입체 성형물의 상기 형상을 실시간으로 체크하는 것은,
상기 제1 또는 제2 광 센서의 발광부를 사용하여 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 제1 적외선을 조사하고,
상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부 주변에서 수광부를 사용하여 상기 입체 성형물로부터 반사되는 제2 적외선을 공급받아 상기 제2 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고,
상기 모니터부의 상기 연산기를 사용하여 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 전달받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고,
상기 모니터부의 모니터를 사용하여 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 형상을 상기 이차원 그래프로 외부에 표시하는 것을 포함하고,
상기 이차원 그래프는,
상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알리는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제15 항에 있어서,
상기 펄스 레이저 건은,
상기 프린팅 하우징에서 상기 제1 및 제2 광센서 사이에 위치되는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제14 항에 있어서,
상기 입체 성형물의 상기 형상을 실시간으로 체크하는 것은,
상기 제1 또는 제2 광 센서의 발광부를 사용하여 상기 입체 성형물의 일측 또는 타측에 적외선을 조사하고,
제2 또는 제1 광 센서의 발광부 주변에서 수광부를 사용하여 상기 제1 또는 제2 광 센서의 상기 발광부로부터 시작하여 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 공급받아 상기 입체 성형물을 지난 적외선을 전기 신호로 변환시켜 상기 전기 신호를 상기 모니터부의 연산기에 전달하고,
상기 모니터부의 상기 연산기를 사용하여 상기 제2 또는 제1 광 센서의 상기 수광부로부터 상기 전기 신호를 공급받아 상기 전기 신호를 디지털 데이터로 변환시키고,
상기 모니터부의 모니터를 사용하여 상기 디지털 데이터를 바탕으로 상기 입체 성형물의 상기 형상을 상기 이차원 그래프로 외부에 표시하는 것을 포함하고,
상기 이차원 그래프는,
상기 3D 프린팅 작업 동안, 거리에 따라 상기 입체 성형물의 상기 형상의 연속 선상에서 형상 이상 또는 빠짐 사건을 체크하여 상기 입체 성형물의 출력 상태의 이상을 알리는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.
제17 항에 있어서,
상기 펄스 레이저 건은,
상기 프린팅 하우징에서 상기 제1 및 제2 광센서 사이에 위치되는, 3D 프린팅 작업을 모니터하는 3D 프린터의 동작 방법.