KR20030025458A - 광조형물의 표면처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 충분한 표면 정도를 가지도록 처리되는 광조형물의 표면처리방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 표면처리방법은, 계단형을 가지는 광조형물의 표면에, 파라핀 코팅층을 일정 두께로 성형하는 과정과; 상기 광조형물 보다 연마 강도가 낮고, 파라핀 보다 연마 강도가 높은 연마재를 이용하여, 원래의 광조형물의 표면까지 파라핀 코팅층을 연마하는 과정을 포함한다. 그리고 파라핀 코팅층을 형성하는 것은, 고온상태의 액상 파라핀에, 광조형물을 디핑하는 것에 의하여 형성된다. 그리고 연마 과정은, 우드입자를 가지는 연마재에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.

Description

광조형물의 표면처리방법{Method for processing surface roughness of stereolithography parts}

본 발명은 광조형물의 표면 조도 향상을 위한 표면 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 층계를 가지는 광조형물의 표면을 코팅한 후 연삭함으로써, 표면 조도를 향상시킬 수 있도록 구성되는 광조형물의 표면처리방법에 관한 것이다.

광조형물(Stereolithography part)은, 주로 캐드 모델의 단면 데이터로부터 얇은 두께의 재료를 적층하는 것에 의하여, 일정한 모형을 제조하게 된다. 이러한 광조형물은, 얇은 두께의 재료를 적층하여 성형되는 것이기 때문에, 완성된 상태에서 그 표면에는 일정한 계단이 만들어지게 되고, 이렇게 계단을 가지고 있는 표면이 도 1에 도시되어 있다.

이와 같은 광조형물의 표면에는 상술한 바와 같은 계단이 발생하게 되기 때문에, 실질적으로 그 표면 조도(surface roughness)가 거칠게 되는 것은 당연하다. 따라서 광조형물이 금형 제작을 위한 마스터 모델로서 사용될 때, 상술한 바와 같은 표면 거칠기에 의하여 실용적인 가치가 저하되고, 별도의 부가적인 사상 작업 등이 필요하게 되는 단점이 대두된다.

그리고 광조형물의 상기와 같은 계단형상을 줄이기 위하여 기존의 일반 사상 작업이나 배럴연마(Barrel tumbling), 진동 다듬질(vibration finishing) 등의 방법이 제안되어 적용되기도 하나, 이러한 방법들을 실제로 적용하는 경우에는 많은 시간과 비용이 소요되며, 원래의 광조형물 자체의 형상을 손상시킬 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광조형물의 원래의 형상을 훼손시키지 아니하고, 표면 정도를 높일 수 있는 표면 처리방법을 제공하는 것을 기본적인 목적으로 하고 있다.

도 1은 일반적인 광조형물의 표면을 보인 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 처리방법의 순서를 보인 공정 예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 광조형물의 표면처리방법은, 계단형을 가지는 광조형물의 표면에, 파라핀 코팅층을 일정 두께로 성형하는 과정과; 상기 광조형물 보다 연마 강도가 낮고, 파라핀 보다 연마 강도가 높은 연마재를 이용하여, 원래의 광조형물의 표면까지 파라핀 코팅층을 연마하는 과정을 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명의 일실시예에 의하면, 파라핀 코팅층을 형성하는 것은, 고온상태의 액상 파라핀에, 광조형물을 디핑하는 것에 의하여 형성된다. 그리고 파라핀코팅층을 형성하기 위한 디핑은 복수회 실시되는 것에 의하여 광조형물의 표면에 파라핀 코팅층을 형성하게 된다.

그리고 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 연마 과정은, 우드입자를 가지는 연마재에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 표면처리방법에 의하면, 광조형물에서 전형적으로 발생하는 계단형 표면을 높은 정도를 가지는 표면으로 변화시킬 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 광조형물을 금형제작을 위한 마스터 모델로 충분히 활용할 수 있게 되는 실용성을 기대할 수 있게 된다.

다음에는 도면에 도시한 본 발명의 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2의 (a)에는, 예를 들면 레이저의 조사에 의하여 경화되는 수지물로 만들어지는 광조형물의 표면이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 광조형물의 표면은 일정한 계단형상이 만들어지고 있는데, 이러한 계단형상의 표면의 광조형물에서 전형적으로 나타날 수 밖에 없는 것이다.

본 발명에 의하면, 상기와 같은 계단형상의 광조형물의 표면에 파라핀코팅층을 형성하게 된다. 파라핀코팅층은, 상기 광조형물의 표면에 파라핀을 코팅하는 것에 의하여 형성되는데, 이러한 파라핀 코팅은 여러가지 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 파라핀을 기화되기 전의 온도인 약 70 내지 90℃로 가열하는 것에 의하여, 액상으로 만든다. 그리고 이러한 액상의 파라핀을 일정한 용기에 담은 상태에서, 상기 광조형물을 침전(dipping) 시킨다.

광조형물을 액상 파라핀에 디핑한 상태에서 일정한 시간(예를 들면 2 ~ 3분)을 유지하게 되면, 액상 파라핀은 광조형물 표면의 계단형상의 내부로 완전히 침투하게 되는 것은 당연하다. 그리고 이러한 상태에서, 상기 광조형물을 꺼내어서, 상온에서 일정시간(예를 들면 2분) 서냉시키게 되면, 광조형물의 계단형 표면을 파라핀이 완전히 감쌀 수 있게 된다.

이렇게 광조형물을 액상의 파라핀에 일정 시간 침전시키는 것은, 예를 들면 상기와 같이 한번의 디핑공정으로 충분할 수도 있지만, 여러번 실시하는 것도 가능함은 물론이다. 예를 들면, 상기와 같은 공정을 통하여 초벌로 코팅된 파라핀 코팅층을 가지는 광조형물을, 다시 액상 파라핀에 침전시키는 것에 의하여, 광조형물의 계단형 표면이 완전히 감싸지는 상태로 될 수 있을 것이고, 이러한 과정이 완료된 상태의 광조형물의 단면이 도 2의 (b)에 도시되어 있다. 그리고 예를 들면, 이와 같이 하여 파라핀 코팅층이 완성되면, 0.5 ~ 2.0mm의 두께를 가지는 견고한 파라핀 코팅층으로 완성될 것이다.

그리고 상기와 같은 액상 파라핀에 침전하는 방법 이외에도, 액상의 파라핀을 스프레이를 통하여 광조형물의 표면에 파라핀 코팅층을 입히도록 하는 방법도 가능함은 물론이다.

그리고 이상과 같이 하여, 광조형물의 표면이 파라핀 코팅층으로 코팅되면, 실질적으로는, 원래 요구되는 광조형물의 형상과는 많이 상이하기 때문에, 외측의 파라핀 코팅층을 연삭하기 위한 연삭공정이 진행된다. 이러한 연삭공정은,계단형의 표면을 가지는 광조형물에서, 최외측의 파라핀을 완전히 연마하여 제거하는 것에 의하여, 실질적으로 광조형물의 표면 중에서 계단의 내측에만 파라핀을 남기도록 함으로써, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 높은 표면 정밀도를 얻을 수 있도록 수행되는 공정이다.

이와 같은 연마공정은, 일정한 경도를 가지는 연삭재에 의하여 수행되는데, 적어도 상기 파라핀을 연마할 수 있는 경도를 가져야 하는 것은 당연하고, 상기 광조형물의 계단형 표면을 연삭하지 않는 범위의 연마경도를 가지는 것에 의하여 수행되어야 한다. 그리고 본 발명자는, 이러한 연삭범위를 가지는 것으로, 경질의 우드(wood)가 바람직하다는 것을 여러번의 실험 결과로 알 수 있게 되었다.

즉, 연삭숫돌의 표면에 우드로 만들어지는 연삭입자를, 접착제를 이용하여 표면에 접착함으로써, 연삭재를 만들고, 이를 이용하여 상기 광조형물의 표면을 연마하게 된다. 이러한 연마를 수행함으로써, 광조형물의 표면에 도포된 파라핀 코팅층은 연마되고, 광조형물 자체는 연마되지 않게 되어, 실질적으로 (c)에 도시한 바와 같은 상태의 광조형물 표면을 얻을 수 있게 된다.

그리고 이와 같은 우드입자을 가지는 연마재를 사용하여 연삭공정을 수행할 때, 상기 파라핀 코팅층의 연삭 정도에 따라 여러가지 입자크기를 가지는 우드입자를 가지는 연마재를 사용할 수 있음은 물론이다. 이렇게 우드입자를 가지는 연삭숫돌을 이용할 때, 본 발명자는 핸드그라인더(hand grinder)를 사용하여 광조형물의 표면을 연삭하였으며, 이 때 광조형물의 형상 스타일에 따라 많은 주의가 요구되는데, 예를 들면 계단이 형성된 방향과 수직방향으로 연삭공구를 위치시키면서연삭이 진행되도록 하는 것이 바람직함을 알 수 있있다.

그리고 이와 같은 연마공정에서, 광조형물의 표면을 연마하기 위하여 사용하는 연마재는, 상기와 같은 실시예 이외에도 다른 많은 다양한 재질의 것을 사용할 수 있음은 물론이고, 광조형물 보다 연마경도가 낮고, 파라핀 보다 경도가 높은 재질의 것을 사용함으로써, 광조형물 외측면에 형성된 파라핀 코팅층 만을 효율적으로 연삭할 수 있을 것이다. 또한 본 발명자의 실험에 의하면, 상기와 같은 공정을 거침으로써, 실질적으로 표면이 20㎛ 이하의 표면 정도를 얻을 수 있었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 외관면이 계단형상을 가지는 광조형물의 표면을 파라핀 코팅하여 층을 형성하고, 다시 상기 파라핀 코팅층을 연마하는 것에 의하여, 표면 조도가 높은 조형물을 완성할 수 있음을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 의하여 해석되어야 하는 것은 당연할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하여 완성되는 광조형물의 표면은 예를 들면 20㎛ 이하의 표면 정도를 얻을 수 있게 된다. 따라서 원래의 광조형물의 형상을 훼손하지 않고 원하는 표면 정도를 얻을 수 있게 되어, 실제 금형제작에서 광조형물을 마스터 모델로 이용할 수 있는 실용성을 제공하게 된다. 또한 이러한 장점으로 인하여 실제의 금형제작에 있어서 광조형물이 보다 광범위하게 이용될수 있게 되는 효과를 기대할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 높이 방향으로 계단형을 가지는 광조형물의 표면에, 파라핀 코팅층을 일정 두께로 성형하는 과정과;

   상기 광조형물 보다 연마 강도가 낮고, 파라핀 보다 연마 강도가 높은 연마재를 이용하여, 원래의 광조형물의 표면까지 파라핀 코팅층을 연마하는 과정을 포함하여 구성되는 광조형물의 표면처리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 파라핀 코팅층을 형성하는 것은,

   고온상태의 액상 파라핀에, 광조형물을 디핑하는 것에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 광조형물의 표면처리방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 디핑은 복수회 실시되는 것을 특징으로 하는 광조형물의 표면처리방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 연마 과정은,

   우드입자를 가지는 연마재에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 광조형물의 표면처리방법.