KR102469855B1 - Dlp방식의 3d프린터 - Google Patents

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KR102469855B1
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강성민
김우종
이수봉
신기수
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주식회사 대건테크
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Abstract

본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터는, 광경화수지를 보관 및 공급하는 수지공급수단과, 상기 수지공급수단에서 광경화수지를 이송필름에 공급받아 이송하는 수지이송수단과, 상기 광경화수지 및 이송필름에 빛을 조사하여 광경화수지를 경화하는 광조사수단과, 상기 광조사수단이 조사한 빛이 설정 위치에서 상기 광경화수지에 조사되도록 가이드하는 하우징과, 상기 이송필름 상측에서 승강하면서 하측에 위치한 베드에 광경화수지가 적층되어 출력물이 형성되게 하는 베드조립체와, 상기 베드조립체 일측에 설치되어 상기 베드가 탄성력에 의해 경사지도록 강제하며, 상기 베드와 하우징이 접촉시에 탄성복원력을 발생하면서 베드가 회전되게하는 각도조절수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

DLP방식의 3D프린터{DLP-type 3D printer}
본 발명은 DLP방식의 3D프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광경화수지가 경화하여 출력되는 공간인 하우징 일측에 필름고정구를 구비하여 베드가 상승시에 부착력으로 인하여 이송필름이 딸려 올라가는 현상을 차단함으로써 출력물의 치수정밀도를 높이고 불량율을 낮출 수 있도록 한 DLP방식의 3D프린터에 관한 것이다.
본 발명은 베드 하강시에 일측이 하우징 상부와 접촉하도록 하여 베드가 회전하면서 광경화수지에 점진적으로 접촉하도록 함으로써 출력물 내부의 기포 발생을 미연에 차단할 수 있고, 광경화수지에 기포가 포함되어 있더라도 외부로 빠져나갈 수 있도록 강제함으로써 출력물의 밀도를 높일 수 있도록 한 DLP방식의 3D프린터에 관한 것이다.
본 발명은 베드가 하우징에 완전히 안착하였을 때 지면에 대하여 수평하게 지지하여 정밀한 출력물 성형이 가능하고, 베드 상승시에는 이송필름에 대하여 일정 각도를 갖도록 경사지게 분리하여 분리력을 최소화함으로써 유지 및 관리가 용이한 DLP방식의 3D프린터에 관한 것이다.
본 발명은 간단한 구조를 가지면서도 용이한 조작으로 분리력 조절이 가능하도록 한 DLP방식의 3D프린터에 관한 것이다.
본 발명은 필름고정구와 베드조립체의 상호 작용으로 이송필름과 출력물의 분리를 용이하게 하고, 베드의 정확한 위치에 출력물이 위치되게 하여 생산성이 향상될 수 있도록 한 DLP방식의 3D프린터에 관한 것이다.
3D 프린터란, 컴퓨터 프로그램으로 만든 3차원 도면을 바탕으로 실물의 입체 모양, 즉, 조형물을 그대로 찍어내는 장치를 의미하는 것으로써, 사용되는 원료의 종류에 따라 고체 필라멘트를 원료를 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식, 액체의 원료를 사용하는 DLP(Digital Light Processing) 방식, 파우더 형태의 원료를 사용하는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식 등으로 분류된다.
이 중에서 DLP(Digital Light Processing)방식은 3D CAD환경에서 출력물을 복수개의 층으로 나누어 그림데이터화를 거친 후 DLP Projection장치(광원장치)에서 고해상도의 프로젝션광을 광경화수지로 투사하여 한 층(layer)씩 광경화된 출력물을 적층하도록 작용하는 것으로, 투사되는 광이 광경화수지의 한 층을 경화시키므로 출력속도가 빠르고 미세 형상을 구현하는데 용이하여 근래에 널리 사용되고 있다.
예컨대 대한민국 등록특허 제10-1647799호는 도 1과 같이 경솨수지를 수용하는 수조가 탈부착 가능하게 카트리지화하여 경화수지가 인체에 접촉되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 DLP방식 3D프린터용 카트리지의 구조가 개시되어 있다.
그러나 도 1의 종래기술은 광경화성수지가 경화하여 조형물(m)을 형성할 때 기판부(222)에 부착력을 가지게 되므로 연속적인 프린팅 공정을 저해하여 바람직하지 못하다.
이에 따라 대한민국 공개특허 제10-2016-0135551호에는 도 2와 같이 빛에 의해 경화되는 경화단층이 광투과성플레이트에 접착되지 않고 격리상태를 유지하도록 분리막이 구비되는 고속 3차원 프린터의 구조가 개시되어 있다.
그러나 도 2의 종래기술에서 분리막은 광경화성수지와 비중 차이를 갖는 투명의 액체 또는 기체로 이루어진 것으로 정밀한 조형물을 형성하는데 어려움이 있다.
한편, 대한민국 공개특허 제10-2018-0096885호에는 도 3과 같이 vat 바닥필림하부와 밀착되도록 용기 내부 공기를 흡입 및 토출할 수 있는 공기통로(3-1)가 형성된 진공용기(3)가 구비된 광경화 3D프린터가 개시되어 있다.
그러나 도 3의 종래기술은 구조가 진공용기로 인해 빛의 굴절을 야기하여 정밀한 조형물을 제조하는데 어려움이 있으며, vat와 조형물의 부착력으로 인해 스테이지에서 조형물이 탈락하는 문제점이 발생하게 된다.
이에 따라 대한민국 등록특허 제10-2063683호에는 도 4와 같이 필름에 장력을 인가 및 해제하여 출력물과 필름 사이의 분리력을 높일 수 있도록 한 DLP 3D프린터 배트가 개시되어 있다.
그러나 도 4의 종래기술은 액추에이터(500)의 동작에 의해 광투과창(200)이 스테이지(400)로부터 멀어질 수 있어서, 필름(110)과 광투과창(200) 사이의 마찰력은 줄일 수 있겠으나, 스테이지와 필름 사이의 부착력을 줄일 수 있는 구조가 아니므로 필름의 늘어남이나, 조형물의 탈락을 야기하여 바람직하지 못하다.
또한 도 1 내지 도 4의 종래기술은 조형물이 형성되는 스테이지가 지면에 대하여 수평한 상태를 유지하여 승강하도록 구성된다.
따라서 광경화성수지 내부에 기포가 포함되어 있는 경우 조형물 내부에 기공이 포함되어 있어 밀도가 저하되므로 품질 및 내구성 저하가 야기되어 바람직하지 못하다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광경화수지가 경화하여 출력되는 공간인 하우징 일측에 필름고정구를 구비하여 베드가 상승시에 부착력으로 인하여 이송필름이 딸려 올라가는 현상을 차단함으로써 출력물의 치수정밀도를 높이고 불량율을 낮출 수 있도록 한 DLP방식의 3D프린터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 베드 하강시에 일측이 하우징 상부와 접촉하도록 하여 베드가 회전하면서 광경화수지에 점진적으로 접촉하도록 함으로써 출력물 내부의 기포 발생을 미연에 차단할 수 있고, 광경화수지에 기포가 포함되어 있더라도 외부로 빠져나갈 수 있도록 강제함으로써 출력물의 밀도를 높일 수 있도록 한 DLP방식의 3D프린터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 베드가 하우징에 완전히 안착하였을 때 지면에 대하여 수평하게 지지하여 정밀한 출력물 성형이 가능하고, 베드 상승시에는 이송필름에 대하여 일정 각도를 갖도록 경사지게 분리하여 분리력을 최소화함으로써 유지 및 관리가 용이한 DLP방식의 3D프린터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 간단한 구조를 가지면서도 용이한 조작으로 분리력 조절이 가능하도록 한 DLP방식의 3D프린터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 필름고정구와 베드조립체의 상호 작용으로 이송필름과 출력물의 분리를 용이하게 하고, 베드의 정확한 위치에 출력물이 위치되게 하여 생산성이 향상될 수 있도록 한 DLP방식의 3D프린터를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터는, 광경화수지를 보관 및 공급하는 수지공급수단과, 상기 수지공급수단에서 광경화수지를 이송필름에 공급받아 이송하는 수지이송수단과, 상기 광경화수지 및 이송필름에 빛을 조사하여 광경화수지를 경화하는 광조사수단과, 상기 광조사수단이 조사한 빛이 설정 위치에서 상기 광경화수지에 조사되도록 가이드하는 하우징과, 상기 이송필름 상측에서 승강하면서 하측에 위치한 베드에 광경화수지가 적층되어 출력물이 형성되게 하는 베드조립체와, 상기 베드조립체 일측에 설치되어 상기 베드가 탄성력에 의해 경사지도록 강제하며, 상기 베드와 하우징이 접촉시에 탄성복원력을 발생하면서 베드가 회전되게하는 각도조절수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 각도조절수단은, 상기 베드에 대하여 일방향 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공하며, 하향 경사진 단부가 상방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기 베드는 하우징 내부에 위치하는 경우, 상기 이송필름과 평행한 상태를 유지하며, 상기 하우징 외측에 위치하는 경우, 상기 이송필름에 대하여 경사진 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 각도조절수단은, 상기 베드를 지지하는 틸팅플레이트와, 상기 틸팅플레이트의 하중을 지지하며 베드조립체와 연동하여 승강하는 승강몸체와, 상기 승강몸체에 대하여 틸팅플레이트를 회전 가능하게 지지하는 회전지지대와, 상기 틸팅플레이트와 승강몸체 사이에서 탄성복원력을 발생하는 탄성부재와, 상기 회전지지대를 기준으로 탄성부재의 대향되는 위치에 구비되어 상기 승강몸체와 틸팅플레이트 사이의 각도를 조절하는 각도조절부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 이송필름의 상측에는, 상기 베드조립체가 상승시 이송필름의 상방향 이동을 제한하는 필름고정구가 구비됨을 특징으로 한다.
상기 필름고정구는, 상기 탄성부재보다 각도조절부에 근접하여 배치됨을 특징으로 한다.
상기 하우징 외부 일측에는, 상기 하우징을 경유하여 빠져나온 이송필름과 광경화성수지를 분리하여 보관하는 필름회수부 및 수지회수부가 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에서는 광경화수지가 경화하여 출력되는 공간인 하우징 일측에 필름고정구를 구비하여 베드가 상승시에 부착력으로 인하여 이송필름이 딸려 올라가는 현상을 차단할 수 있도록 구성된다.
또한 본 발명에서는 베드 하강시에 일측이 하우징 상부와 접촉하도록 하여 베드가 회전하면서 광경화수지에 점진적으로 접촉하도록 구성된다.
따라서 출력물 내부의 기포 발생을 미연에 차단할 수 있고, 광경화수지에 기포가 포함되어 있더라도 외부로 빠져나갈 수 있도록 강제함으로써 출력물의 밀도를 높일 수 있는 효과를 가진다.
또한 베드가 하우징에 완전히 안착하였을 때 지면에 대하여 수평하게 지지하여 정밀한 출력물 성형이 가능하고, 베드 상승시에는 이송필름에 대하여 일정 각도를 갖도록 경사지게 분리하여 분리력을 최소화함으로써 유지 및 관리가 용이한 이점이 있다.
또한 간단한 구조를 가지면서도 용이한 조작으로 분리력 조절이 가능하며, 필름고정구와 베드조립체의 상호 작용으로 이송필름과 출력물의 분리를 용이하게 하고, 베드의 정확한 위치에 출력물이 위치되게 하여 생산성이 향상될 수 있다.
도 1 은 대한민국 등록특허 제10-1647799호에 개시된 DLP방식 3D프린터용 카트리지의 구조를 보인 개요도.
도 2 는 대한민국 공개특허 제10-2016-0135551호에 개시된 고속 3차원 프린터의 구조를 보인 개요도.
도 3 은 대한민국 공개특허 제10-2018-0096885호에 개시된 광경화3D프린터에서 VAT과 조형물 진공 분리방법을 나타낸 개요도.
도 4 는 대한민국 등록특허 제10-2063683호에 개시된 DLP 3D프린터 배트 및 이를 사용한 3D프린팅 방법을 나타낸 개요도.
도 5 는 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터 구조를 보인 정면개요도.
도 6 은 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터의 구조를 보인 측면 개요도.
도 7 은 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터에서 일 구성인 베드조립체의 세부 구성을 보인 부분확대도.
도 8 은 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터에서 일 구성인 베드조립체의 작용을 보인 정면개요도.
도 9 는 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터에서 일 구성인 베드조립체가 상승한 모습을 보인 정면개요도.
도 10 은 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터에서 베드조립체의 다른 실시예의 구성을 보인 정면개요도.
이하 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터(이하 '3D프린터(100)'라 칭함)의 구성을 설명한다.
도 5에는 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터(100) 구조를 보인 정면개요도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터(100)의 구조를 보인 측면 개요도가 도시되어 있다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면과 같이 본 발명에 의한 3D프린터(100)는 출력물(W)을 3차원형상으로 제조하기 위한 장치로서, 빛이 조사되면 경화하는 광경화수지(P)를 평면상태로 이송하면서 빛을 조사하고 이때 출력물(W)이 적층되는 베드(161)를 상/하 방향으로 승강하면서 베드(161) 하면에 점차적으로 두꺼워지는 형태의 출력물(W)을 형성할 수 있도록 한 장치이다.
따라서 상기 3D프린터(100)는 광경화수지(P)를 보관 및 공급하는 수지공급수단(120)과, 상기 수지공급수단(120)에서 광경화수지(P)를 이송필름(F)에 공급받아 이송하는 수지이송수단(130)과, 상기 광경화수지(P) 및 이송필름(F)에 빛을 조사하여 광경화수지(P)를 경화하는 광조사수단(140)과, 상기 광조사수단(140)이 조사한 빛이 설정 위치에서 상기 광경화수지(P)에 조사되도록 가이드하며, 베드(161)의 하면 가장자리와 상단부가 접촉하여 이송필름(F)에 평행이 되도록 지지하는 기능을 동시에 수행하는 하우징(150)과, 상기 이송필름(F) 상측에서 승강하면서 하측에 위치한 베드(161)에 광경화수지(P)가 적층되어 출력물(W)이 형성되게 하는 베드조립체(160)와, 상기 베드조립체(160) 일측에 설치되어 베드(161)가 탄성력에 의해 경사지도록 강제하며, 상기 베드(161)와 하우징(150)이 접촉시에 탄성복원력을 발생하면서 베드(161)가 회전되게 하는 각도조절수단(180)을 포함하여 구성된다.
상기 수지공급수단(120)은 내부에 수지저장공간(122)이 형성되어 광경화수지(P)의 보관이 가능하며, 하단부는 선택적으로 개구되어 광경화수지(P)를 하측 방향으로 공급할 수 있도록 구성된다.
상기 수지공급수단(120) 하측에는 수지이송수단(130)이 배치된다. 상기 수지이송수단(130)은 이송필름(F)을 보관하고 있다가 일정 간격만큼 풀고 정지하는 반복 작업을 수행하는 것으로서, 상기 이송필름(F)은 빛이 투과할수 있도록 구성되며, 이송필름(F)의 상면에는 광경화수지(P)가 놓여 넓게 펴진 상태로 우측 방향으로 이송할 수 있게 된다.
상기 광경화수지(P)가 얹어진 이송필름(F)은 하우징(150) 내부를 경유한 후 빠져나오게 되며, 상기 하우징(150)의 외부 오측에는 상기 하우징(150)을 경유하여 빠져나온 이송필름(F)과 광경화성수지를 분리하여 보관하는 필름회수부(132) 및 수지회수부(134)가 구비된다.
상기 필름회수부(132)는 이송필름(F)을 권취하는 기능을 수행하며, 상기 수지회수부(134)는 이송필름(F)에서 분리되고 출력물(W)의 일부를 형성한 부분이 제외된 띠 형상의 광경화수지(P)를 권취하는 구성이다.
한편, 상기 하우징(150)은 도 6과 같이 내부에 출력공간(152)이 형성되어 있으며, 출력공간(152)은 상부가 개구되어 있다.
그리고 상기 하우징(150)의 내부 중앙부에는 이송필름(F)과 광경화수지(P)가 이동하게 되며, 이송필름(F)의 하측에는 이송필름(F)과 광경화수지(P)를 상방향으로 지지하기 위한 지지플레이트(154)가 설치된다.
상기 지지플레이트(154)는 광조사수단(140)에서 조사한 빛이 이송필름(F)으로 투과될 수 있도록 투명하게 구성됨이 바람직하며, 세척 등이 필요하므로 상기 하우징(150) 내부에서 선택적으로 분리 가능하게 구성된다.
상기 하우징(150)의 바닥면은 하측에 위치한 광조사수단(140)에서 조사된 빛이 투과될 수 있도록 투광창(156)이 형성되며, 상기 하우징(150)의 하측에는 하우징(150)을 상/하방향으로 이송하기 위한 엑추에이터(170)가 한 쌍 설치된다.
상기 엑추에이터(170)는 하우징(150)의 높이 위상을 가변할 수 있도록 구성된 것으로, 상기 광조사수단(140)과는 도 6과 같이 상이한 수직선상에 놓이도록 배치되며, 출력물(W)의 맨 하측에 부착되는 레이어의 두께를 조절할 수 있도록 작용하게 된다.
상기 하우징(150) 상측에는 베드조립체(160)가 구비된다. 상기 베드조립체(160)는 하면에 베드(161)를 구비한 상태로 승강하여 베드(161) 하면에 출력물(W)이 형성될 수 있도록 한 것으로서, 상하 운동을 반복적으로 수행하되, 출력물(W)의 두께가 증가하는 것을 고려하여 하측으로 내려온 위상을 점차적으로 상측으로 변경할 수 있도록 작용하게 된다.
이를 위해 상기 베드조립체(160)는 출력물(W)이 형성되는 베드(161)와, 상기 베드(161)를 승강하기 위한 승강장치(도시되지 않음)를 포함하여 구성되며, 상기 베드(161)는 볼스크류 등의 기계요소에 의해 정밀 수치 제어가 가능한 승강장치와 연동하여 승강 가능하다.
그리고 상기 수지공급수단(120)과 하우징(150) 사이에는 필름고정구(190)가 설치된다. 상기 필름고정구(190)는 이송필름(F)의 상면을 하측 방향으로 눌러 상방향 움직임을 제한하기 위한 구성으로, 상기 출력물(W)이 베드(161)에 부착되어 상승할 때 출력물(W)과 이송필름(F) 사이에 발생하는 부착력으로 인한 이송필름(F)의 딸려 올라가는 현상을 제한하는 기능을 수행한다.
즉 상기 이송필름(F)은 출력물(W)과의 부착력으로 인해 상방향으로 딸려 올라가게 되면 늘어남이 발생하여 광경화수지(P)의 정밀 이송이 불가능하게 되므로 불량 발생을 야기할 수 있다.
또한 상기 하우징(150) 내부에서 이송필름(F)의 접힘을 유발하여 유지 및 관리가 불편한 문제점이 발생할 수 있다.
따라서 상기 필름고정구(190)는 베드조립체(160)가 상승할 때 이송필름(F)의 상방향 이동을 제한하도록 작용함으로써 이송필름(F)이 도 5와 같은 상태를 유지하도록 작용하게 된다.
한편, 상기 베드조립체(160) 하부에는 각도조절수단(180)이 구비된다. 상기 각도조절수단(180)은 본 발명의 요부 구성으로서, 상기 베드(161)에 대하여 일방향 회전하도록 탄성복원력을 제공하고, 하향 경사진 단부가 상방향으로 회전하도록 안내하며, 도 5의 "A"만큼 경사진 상태를 유지하도록 한다.
이하 첨부된 도 7 내지 도 9를 참조하여 상기 각도조절수단(180)의 세부 구성을 설명한다.
도 7에는 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터(100)에서 일 구성인 베드조립체(160)의 세부 구성을 보인 부분확대도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터(100)에서 일 구성인 베드조립체(160)의 작용을 보인 정면개요도가 도시되어 있으며, 도 9에는 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터(100)에서 일 구성인 베드조립체(160)가 상승한 모습을 보인 정면개요도가 도시되어 있다.
도면과 같이 상기 베드조립체(160)는 화살표와 같이 상/하 방향으로 승강하며, 상기 베드조립체(160) 하부에는 각도조절수단(180)이 설치된다.
상기 각도조절수단(180)은 상기 베드(161)에 대하여 일방향 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공하며, 하향 경사진 단부가 상방향으로 회전하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에서 상기 각도조절수단(180)은 베드(161)가 우측으로 갈수록 하향 기울기를 갖도록 구성하였으며, 우측은 베드(161)의 중앙을 기준으로 반시계방향으로 회전하도록 구성된다.
따라서 상기 베드(161)는 하우징(150) 내부에 위치하는 경우 도 8과 같이 상기 이송필름(F)과 평행한 상태를 유지하며, 상기 베드(161)가 하우징(150) 상측으로 들어올려지는 경우 도 9와 같이 상기 이송필름(F)에 대하여 경사진 상태를 유지하게 된다.
이것은 상기 각도조절수단(180)을 간소하게 구성하되 하우징(150) 상단부와 접촉에 의해 베드(161)가 수평상태를 유지할 수 있도록 하고, 상기 베드조립체(160)가 상방향으로 들어올려져 하우징(150)으로부터 이격되면 이와 동시에 탄성복원력에 의해 베드(161)의 좌측부가 도 7과 같이 먼저 들어올려지게 구성하여 이송필름(F)과 출력물(W) 사이에 발생하고 있는 부착력을 이겨내어 한쪽부터 떨어지게 하기 위함이다.
이를 위해 상기 각도조절수단(180)은, 상기 베드(161)를 지지하는 틸팅플레이트(182)와, 상기 틸팅플레이트(182)의 하중을 지지하며 베드조립체(160)와 연동하여 승강하는 승강몸체(184)와, 상기 승강몸체(184)에 대하여 틸팅플레이트(182)를 회전 가능하게 지지하는 회전지지대(185)와, 상기 틸팅플레이트(182)와 승강몸체(184) 사이에서 탄성복원력을 발생하는 탄성부재(186)와, 상기 회전지지대(185)를 기준으로 탄성부재(186)의 대향되는 위치에 구비되어 상기 승강몸체(184)와 틸팅플레이트(182) 사이의 각도를 조절하는 각도조절부(188)를 포함하여 구성된다.
상기 틸팅플레이트(182)는 하면에 베드(161)가 배치되며, 베드(161)의 하중 뿐만 아니라 베드(161) 하면에 형성되는 출력물(W)의 하중도 같이 지지하는 구성이다.
그리고 상기 틸팅플레이트(182)는 각도조절수단(180)의 직접적인 작용으로 회전하는 것으로서, 상기 틸팅플레이트(182)의 회전에 따라 상기 베드(161)도 연동하여 회전하게 된다.
상기 틸팅플레이트(182)는 승강몸체(184)에 대하여 회전지지대(185)와 결합되어 있어서, 회전 가능하며, 이탈은 불가하도록 구성된다.
그리고 상기 승강몸체(184)는 베드조립체(160)에 결합되어 베드조립체(160)와 연동하여 승강하게 된다. 따라서 상기 틸팅플레이트(182)는 승강 및 회전이 모두 가능하다.
상기 탄성부재(186)는 승강몸체(184)의 우측에 위치하여 상기 승강몸체(184)가 틸팅플레이트(182)에 대하여 반시계 방향으로 회전하는 탄성복원력을 제공한다.
그리고 상기 각도조절부(188)는 회전지지대(185)의 좌측에 위치하여 상기 탄성부재(186)의 작용으로 인한 승강몸체(184)의 반시계방향 회전을 제한하는 기능을 수행한다.
따라서 상기 틸팅플레이트(182)는 각도조절부(188)로 인해 시계방향 회전은 완전히 제한되며, 도 7과 같이 경사진 상태에서 상기 베드조립체(160)가 하측 방향으로 이동하여 틸팅플레이트(182)의 우측 하면과 하우징(150)의 상단부가 접촉하게 되면 이러한 힘에 의해 반시계방향 회전이 가능하며, 상기 베드(161)는 출력공간(152) 내부에 위치하게 된다.
그리고 상기 베드(161) 하면에 출력물(W)을 적층한 이후 상기 베드조립체(160)가 상승하게 되면, 도 9와 같이 상기 틸팅프레이트의 우측하부는 베드(161) 상단부와 붙어있는 상태를 유지하지만, 좌측하부는 하우징(150)의 상단부와 우선적으로 이격됨으로써 출력물(W)과 이송필름(F) 사이에 작용하는 부착력을 용이하게 해제할 수 있게 된다.
상기 각도조절부(188)는 본 발명의 실시예에서 작업자의 간단한 조작에 의해 하단부의 위치가 가변할 수 있도록 구성하였으며, 상기 각도조절부(188)의 하단부 위치에 따라 상기 틸팅플레이트(182)의 각도 조절이 가능하다.
즉 상기 각도조절부(188)를 조절하여 틸팅플레이트(182)를 더 경사지게 설정하게 되면, 상기 베드조립체(160)가 상승할 때 틸팅플레이트(182)의 우측 하부가 붙어있는 상태를 더욱 오래 유지하여 틸팅플레이트(182)의 좌측부는 경사지게 회전하게 되며, 출력물(W)과 이송필름(F) 사이에 큰 부착력이 발생하더라도 쉽게 떨어뜨릴 수 있게 된다.
반면, 상기 각도조절수단(180)은 하우징(150) 상단부와 틸팅플레이트(182)가 접촉하여 틸팅플레이트(182)가 회전할 때 출력물(W)의 하면이 광경화수지(P)와 점진적으로 접촉하도록 함으로써 불량을 제거할 수 있다.
보다 상세하게는 상기 광경화수지(P) 내부에는 기포가 포함되어 있을 수 있는데, 이러한 기포가 출력물(W) 내부에 포함되어 적층되는 경우 기공을 형성하게 되어 출력물(W)의 밀도를 낮추어 내구성을 저하시키게 된다.
따라서 상기 틸팅플레이트(182)는 경사진 상태로 내려오다가 상기 하우징(150)의 상단부와 접촉하여 회전하면서 출력물(W)의 우측부부터 먼저 접촉하도록 한 후 점진적으로 좌측으로 접촉면적을 넓힘으로써 광경화수지(P) 내부에 존재할 수 있는 기공을 외부로 밀어낼 수 있게 된다.
또한 광경화수지(P) 내부에 기공이 없는 상태라 하더라도, 점진적인 접촉을 하지 않고 수평 상태로 하강하여 접촉시에는 외부의 공기를 가둔 상태로 출력물(W)의 하면에 적층될 수 있다.
따라서 이러한 형태의 기공 발생 가능성도 모두 차단하여 출력물(W)의 품질을 높일 수 있다.
그리고 이러한 작용에 따라 상기 필름고정구(190)는 도 8과 같이 탄성부재(186)보다 각도조절부(188)에 근접하여 배치됨이 바람직하다.
한편, 상기 각도조절부(188)는 도 10과 같이 변경 실시가 가능하다. 도 10은 본 발명에 의한 DLP방식의 3D프린터(100)에서 베드조립체(160)의 다른 실시예의 구성을 보인 정면개요도로서, 상기 탄성부재(186)를 스프링형태가 아닌 에어실린더 형태로 변경 적용하였다.
따라서 상기 탄성부재(186)는 틸팅플레이트(182)에 탄성력을 제공하여 회전지지대(185)를 중심으로 기울어진 상태를 유지하고, 상기 베드(161)와 접촉시에만 탄성복원력을 발생하도록 하는 범위 내라면 다양하게 변경 적용 가능하며, 탄성복원력의 크기 조정도 가능할 것이다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100. 3D프린터 120.수지공급수단
122. 수지저장공간 130. 수지이송수단
132. 필름회수부 134. 수지회수부
140. 광조사수단 150. 하우징
152. 출력공간 154. 지지플레이트
156. 투광창 160. 베드조립체
161. 베드 170. 엑추에이터
180. 각도조절수단 182. 틸팅플레이트
184. 승강몸체 185. 회전지지대
186. 탄성부재 188. 각도조절부
190. 필름고정구 F . 이송필름
P . 광경화수지 W . 출력물

Claims (7)

  1. 광경화수지를 보관 및 공급하는 수지공급수단과,
    상기 수지공급수단에서 광경화수지를 이송필름에 공급받아 이송하는 수지이송수단과,
    상기 광경화수지 및 이송필름에 빛을 조사하여 광경화수지를 경화하는 광조사수단과,
    상기 광조사수단이 조사한 빛이 설정 위치에서 상기 광경화수지에 조사되도록 가이드하는 하우징과,
    상기 이송필름 상측에서 승강하면서 하측에 위치한 베드에 광경화수지가 적층되어 출력물이 형성되게 하는 베드조립체와,
    상기 베드조립체 일측에 설치되어 상기 베드가 탄성력에 의해 경사지도록 강제하며, 상기 베드와 하우징이 접촉시에 탄성복원력을 발생하면서 베드가 회전되게 하는 각도조절수단과,
    상기 하우징의 높이 위상을 가변하는 엑추에이터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 DLP방식의 3D프린터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각도조절수단은,
    상기 베드에 대하여 일방향 회전 가능하도록 탄성복원력을 제공하며, 하향 경사진 단부가 상방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 DLP방식의 3D프린터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 베드는 하우징 내부에 위치하는 경우, 상기 이송필름과 평행한 상태를 유지하며,
    상기 하우징 외측에 위치하는 경우, 상기 이송필름에 대하여 경사진 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 DLP방식의 3D프린터.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 각도조절수단은,
    상기 베드를 지지하는 틸팅플레이트와,
    상기 틸팅플레이트의 하중을 지지하며 베드조립체와 연동하여 승강하는 승강몸체와,
    상기 승강몸체에 대하여 틸팅플레이트를 회전 가능하게 지지하는 회전지지대와,
    상기 틸팅플레이트와 승강몸체 사이에서 탄성복원력을 발생하는 탄성부재와,
    상기 회전지지대를 기준으로 탄성부재의 대향되는 위치에 구비되어 상기 승강몸체와 틸팅플레이트 사이의 각도를 조절하는 각도조절부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 DLP방식의 3D프린터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 이송필름의 상측에는,
    상기 베드조립체가 상승시 이송필름의 상방향 이동을 제한하는 필름고정구가 구비됨을 특징으로 하는 DLP방식의 3D프린터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 필름고정구는, 상기 탄성부재보다 각도조절부에 근접하여 배치됨을 특징으로 하는 DLP방식의 3D프린터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 하우징 외부 일측에는,
    상기 하우징을 경유하여 빠져나온 이송필름과 광경화성수지를 분리하여 보관하는 필름회수부 및 수지회수부가 구비됨을 특징으로 하는 DLP방식의 3D프린터.
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