KR20150103899A - 몰드 제조 방법 및 그 방법이 적용된 몰드 제조 장치 - Google Patents

몰드 제조 방법 및 그 방법이 적용된 몰드 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 몰드 제조 방법은, 3차원 프린터 기술을 이용하여 프로토 타입을 제조하는, 프로토 타입 제조 단계; 및 프로토 타입을 몰드 하우징 내에 위치시킨 후 몰딩을 통해 몰드를 제조하는 몰드 제조 단계;를 포함하며, 프로토 타입 제조 단계 및 몰드 제조 단계는 진공 상태의 챔버 내에서 진행될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 프린터 기술을 이용해 먼저 프로토 타입을 제조한 후 몰딩을 이용하여 정밀 몰드를 제조함으로써 제품의 캐비티에 버블 발생을 방지하는 가운데 마이크로 스케일의 제품을 대량 생산할 수 있다.

Description

몰드 제조 방법 및 그 방법이 적용된 몰드 제조 장치{Method and apparatus to manufacture mold}
몰드 제조 방법 및 그 방법이 적용된 몰드 제조 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 3차원 프린터 기술을 이용해 먼저 프로토 타입을 제조한 후 몰딩을 이용하여 정밀 몰드를 제조함으로써 제품의 캐비티에 버블 발생을 방지하는 가운데 마이크로 스케일의 제품을 대량 생산할 수 있는 몰드 제조 방법 및 그 방법이 개시된다.
최근 들어, 3D 프린터가 RP(Rapid prototyping) 기술로써 많이 사용되고 있는데, 이 기술은 높은 물질의 제품까지 생산할 수 있는 기술로 각광 받고 있다. 매크로 사이즈의 제품뿐만 아니라 마이크로 사이즈 제품도 생산 가능할 정도로 RP 기술의 해상도가 좋아지고 있다.
하지만 RP 기술 같은 경우 대량 생산에는 최적화되어 있지 않기 때문에 양산에 어려움이 있다. 이에 몰드를 이용한 방법을 고려해볼 수 있는데 이 방법의 경우, 양산에는 이점이 있을 수 있으나, 마이크로 구조물 같은 경우 캐비티로 인한 버블이 발생될 수 있어 몰드 제작에 치명적 결함을 유발시킬 수 있다.
이처럼 마이크로 사이즈의 구조물을 MEMS 기술이 아닌 3D 프린터로 만드는 것은 좋은 방법이 아니다.
한편, 마이크로 사이즈 구조물을 제조하기 위한 방식으로 SLA(광경화 수지 조형) 방식 또는 DLP(디지털 광학 기술) 방식이 적용될 수 있는데 이 방식들의 경우 표면 마감이나 정밀도가 높아 캐비티를 줄일 수 있지만 비용이 많이 들고 제조 시간이 많이 걸리는 한계가 있다.
또는 FDM(수지 압출법)을 통한 3D 프린터 기술을 이용하면 표면 마감이나 정밀도는 상대적으로 낮으나 비교적 저렴한 가격과 빠른 시간으로 프로토 타입의 제작이 가능하다. 하지만 몰드를 제작하면 대량 생산이 가능하므로 SLA나 DLP 방식으로 프린팅하는 것이 좋은 상품을 만드는 방식이 될 수 있다. 그러나 이의 방법 역시, 프로토 타입에 의한 캐비티 문제뿐만 아니라 몰드 제작 과정에 포함되어 있는 포어링(pouring) 과정 등에서 버블이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 3차원 프린터 기술을 이용해 먼저 프로토 타입을 제조한 후 몰딩(moding)을 이용하여 정밀 몰드를 제조함으로써 제품의 캐비티에 버블 발생을 방지하는 가운데 마이크로 스케일의 제품을 대량 생산할 수 있는 몰드 제조 방법 및 그 방법이 적용된 몰드 제조 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 3차원 프린터 기술을 적용하여 프로토 타입을 제조한 후 몰드를 제조하기 때문에 제조 비용을 절감시킬 수 있음은 물론 제조 시간을 단축시킬 수 있는 몰드 제조 방법 및 그 방법이 적용된 몰드 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 몰드 제조 방법은, 3차원 프린터 기술을 이용하여 프로토 타입을 제조하는, 프로토 타입 제조 단계; 및 상기 프로토 타입을 몰드 하우징 내에 위치시킨 후 몰딩을 통해 몰드를 제조하는 몰드 제조 단계;를 포함하며, 상기 프로토 타입 제조 단계 및 상기 몰드 제조 단계는 진공 상태의 챔버 내에서 진행될 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 3차원 프린터 기술을 이용해 먼저 프로토 타입을 제조한 후 몰딩을 이용하여 정밀 몰드를 제조함으로써 제품의 캐비티에 버블 발생을 방지하는 가운데 마이크로 스케일의 제품을 대량 생산할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 프로토 타입 제조 단계 시 적용 가능한 상기 3차원 프린터 기술은 SLA(광경화 수지 조형) 방식 또는 DLP(디지털 광학 기술) 또는 FDM(수지 압출법)일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 몰드 제조 단계 시, 상기 프로토 타입을 몰드 하우징 내에 위치시킨 후 몰딩 장치를 이용하여 상기 프로토 타입에 실리콘 및 실리콘 경화제가 배합된 실리콘 물질을 제공할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 몰드 제조 단계 시, 상기 몰드 하우징에 상기 몰딩 물질을 제공할 때 상기 프로토 타입에 상기 몰딩 물질이 직접 부어지는 것을 방지하기 위해 상기 몰딩 물질은 상기 프로토 타입의 좌우로 제공되어 채워질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 몰드 제조 단계가 완료 후, 상기 몰드 하우징 내에 수용된 상기 몰드를 대기압 상태에서 경화시키는, 경화 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 몰드 제조 방법을 실행하는 몰드 제조 장치는, 상기 프로토 타입 제조 단계 및 상기 몰드 제조 단계가 진행되는 진공 상태의 챔버; 상기 챔버 내에 배치되며 상기 프로토 타입이 수용되는 몰드 하우징; 및 상기 몰드 하우징의 상부에 위치되어 상기 몰드 하우징 내로 몰딩을 위한 물질을 제공하는 몰딩 장치;를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 몰딩 장치는, 상기 몰딩 물질을 제공하는 물질 제공부; 상기 물질 제공부의 하부에 마련되어 상기 몰딩 물질이 일시적으로 저장되는 저장부; 상기 저장부에 저장되는 상기 몰딩 물질을 믹싱하는 믹싱부; 및 상기 저장부의 하부에 개폐 가능하게 마련되어 상기 몰드 하우징으로 상기 몰딩 물질을 제공하는 제공 노즐을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 몰딩 장치는, 상기 저장부의 수평 이동을 가이드하는 가이드부; 및 상기 저장부의 수평 이동을 위한 구동력을 발생시키는 구동부를 더 포함할 수 있으며, 상기 가이드부에 의한 상기 저장부의 이동에 의해, 상기 몰드 하우징에 상기 몰딩 물질을 제공할 때 상기 프로토 타입에 상기 몰딩 물질이 직접 부어지는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 프린터 기술을 이용해 먼저 프로토 타입을 제조한 후 몰딩을 이용하여 정밀 몰드를 제조함으로써 제품의 캐비티에 버블 발생을 방지하는 가운데 마이크로 스케일의 제품을 대량 생산할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 프린터 기술을 적용하여 프로토 타입을 제조한 후 몰드를 제조하기 때문에 제조 비용을 절감시킬 수 있음은 물론 제조 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프로토 제조 단계를 구조적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 몰드 제조 단계를 구조적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 제조 방법의 순서도이고, 도 2는 도 1에 도시된 프로토 제조 단계를 구조적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 몰드 제조 단계를 구조적으로 도시한 도면이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 제조 방법은, 마이크로 스케일의 정밀 몰드를 제조하기 위한 것으로서, 먼저 3차원 프린터 기술을 이용해서 프로토 타입(120)을 제조하는 프로토 타입 제조 단계(S100)와, 프로토 타입(120)에 몰딩을 하여 정밀 몰드를 제조하는 몰드 제조 단계(S200)와, 정밀 몰드를 대기압 상태에서 경화시키는 경화 단계(S300)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 최종적으로 제조되는 정밀 몰드의 캐비티에 버블이 존재하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 마이크로 스케일의 정밀 몰드에 이르기까지 대량으로 생산할 수 있다.
각각의 단계에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 프로토 타입 제조 단계(S100)는, 도 2에 도시된 것처럼, 진공의 챔버(110) 상에서 3차원 프린터 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 이 때 프로토 타입(120) 제조 방식은 시간, 비용 또는 품질의 기대되는 정밀도 등에 기초하여 SLA(광경화 수지 조형) 방식 또는 DLP(디지털 광학 기술) 또는 FDM(수지 압출법) 중 선택되어 적용될 수 있다. 다만, 3차원 프린터 기술이 전술한 방식에 한정되는 것은 아니다.
이처럼, 제품의 원형의 되는 프로토 타입(120)을 3차원 프린터 기술을 적용하여 제조하기 때문에 고품질의 제품을 얻을 수 있는 기반을 조성할 수 있다.
한편, 본 실시예의 몰드 제조 단계(S200)는, 도 3에 도시된 것처럼, 프로토 타입 제조 단계(S100)에서 3차원 프린터 기술을 통해 제조된 프로토 타입(120)을 몰드 하우징(130)에 위치시키고 몰딩 장치(200)에 의해서 몰딩하는 단계를 가리킨다. 즉, 최종 제품인 정밀 몰드의 원형인 프로토 타입(120)을 몰드 하우징(130)에 위치시킨 후 프로토 타입(120)에 몰딩 물질, 즉 본 실시예의 실리콘 물질(150)을 주입함으로써 정밀 몰드를 만들 수 있다. 이처럼 본 실시예의 몰드 제조 단계(S200)의 경우 몰딩 방식이 이루어지는데 이를 통해 대량 생산이 이루어질 수 있다.
본 실시예의 몰드 제조 단계(S200) 시, 몰드 하우징(130) 내에 위치된 프로토 타입(120)에 몰딩 장치(200)를 이용하여 실리콘 및 실리콘 경화제가 배합된 실리콘 물질(150)을 제공하여 정밀 몰드를 제조할 수 있는데, 이 때 몰드 하우징(130)이 위치되는 챔버(110)는 진공 상태를 유지한다.
아울러 몰드 제조 단계(S200) 시, 몰드 하우징(130)에 실리콘 물질을 제공할 때 프로토 타입(120)에 실리콘 물질(150)이 직접 제공되는 것을 방지하기 위해, 즉 프로토 타입(120)에 직접적인 실리콘 물질(150)이 가해지는 것을 방지하기 위해 실리콘 물질(150)은 프로토 타입(120)의 좌우로 제공되어 몰드 하우징(130) 내에 채워질 수 있다.
이러한 단계를 통해 프로토 타입(120)에 몰딩을 이용한 정밀 몰드 제조를 마무리할 수 있다. 몰드 제조 단계(S200)가 마무리되면 챔버(110) 내 기압을 대기압 상태로 전환시키고 정밀 몰드가 제조되는 몰드 하우징(130)을 챔버(110)로부터 꺼내어 경화시키는 경화 단계(S300)가 진행될 수 있다.
한편, 이하에서는 몰드 제조 단계(S200) 시 프로토 타입(120)에 실리콘 물질(150)을 제공하여 본 실시예의 정밀 몰드가 제조되도록 하는 몰딩 장치(200)의 구성에 대해 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 몰딩 장치(200)는, 몰딩 물질, 즉 본 실시예의 실리콘 물질(150)을 제공하는 물질 제공부(210)와, 물질 제공부(210)의 하부에 마련되어 실리콘 물질(150)이 일시적으로 저장되는 저장부(220)와, 저장부(220)에 저장되는 실리콘 물질(150)을 믹싱(mixing)하는 믹싱부(240)와, 저장부(220)의 하부에 개폐 가능하게 마련되어 몰드 하우징(130)으로 실리콘 물질(150)을 제공하는 제공 노즐(230)을 포함할 수 있다.
아울러, 저장부(220)의 수평 이동을 가이드하는 가이드부(250)와, 저장부(220)의 수평 이동을 위한 구동력을 발생시키는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 물질 제공부(210)는, 실리콘 물질(150)을 이루는 실리콘과 실리콘 경화제를 저장부(220)에 제공하는 제공 탱크 역할을 한다.
저장부(220)는 실리콘 물질(150)이 일시적으로 버퍼링되는 공간을 제공하며, 그 상부에는 믹싱부(240)가 구비되어 저장부(220) 내로 제공되는 실리콘과 실리콘 경화제를 골고루 섞어서 균일한 실리콘 물질(150)을 조성할 수 있다.
제공 노즐(230)은, 개폐 가능하게 마련되며, 몰드 하우징(130) 내로 실리콘 물질(150)을 제공하는 역할을 한다.
단, 제공 노즐(230)로부터 몰드 하우징(130) 내로 실리콘 물질(150)이 제공될 때 실리콘 물질(150)이 프로토 타입(120)에 직접 제공되는(부어지는) 경우, 실리콘 물질(150)의 하중에 의해 프로토 타입(120)에 변형이 발생될 수 있다.
이에, 본 실시예의 경우, 제공 노즐(230)이 장착된 저장부(220)가 가이드부(250)에 이동 가능하게 장착되어 프로토 타입(120)으로 바로 실리콘 물질(150)을 제공하는 것이 아니라 그 주변, 예를 들면 프로토 타입(120)의 좌우로 실리콘 물질(150)을 제공함으로써 프로토 타입(120)에 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 3차원 프린터 기술을 이용해 먼저 프로토 타입(120)을 제조한 후 몰딩을 이용하여 정밀 몰드를 제조함으로써 제품의 캐비티에 버블 발생을 방지하는 가운데 마이크로 스케일의 제품을 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 3차원 프린터 기술을 적용하여 프로토 타입(120)을 제조한 후 몰드를 제조하기 때문에 제조 비용을 절감시킬 수 있음은 물론 제조 시간을 단축시킬 수 있는 장점도 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
S100 : 프로토 타입 제조 단계
S200 : 몰드 제조 단계
S300 : 경화 단계
110 : 챔버
120 : 프로토 타입
130 : 몰드 하우징
150 : 실리콘 물질
200 : 몰딩 장치
210 : 물질 제공부
220 : 저장부
230 : 제공 노즐
240 : 믹싱부
250 : 가이드부

Claims (8)

  1. 3차원 프린터 기술을 이용하여 프로토 타입을 제조하는, 프로토 타입 제조 단계; 및
    상기 프로토 타입을 몰드 하우징 내에 위치시킨 후 몰딩을 통해 몰드를 제조하는 몰드 제조 단계;
    를 포함하며,
    상기 프로토 타입 제조 단계 및 상기 몰드 제조 단계는 진공 상태의 챔버 내에서 진행되는 몰드 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로토 타입 제조 단계 시 적용 가능한 상기 3차원 프린터 기술은 SLA(광경화 수지 조형) 방식 또는 DLP(디지털 광학 기술) 또는 FDM(수지 압출법)인 몰드 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몰드 제조 단계 시, 상기 프로토 타입을 몰드 하우징 내에 위치시킨 후 몰딩 장치를 이용하여 상기 프로토 타입에 몰딩 물질을 제공하는 몰드 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 몰드 제조 단계 시, 상기 몰드 하우징에 상기 몰딩 물질을 제공할 때 상기 프로토 타입에 상기 몰딩 물질이 직접 부어지는 것을 방지하기 위해 상기 몰딩 물질은 상기 프로토 타입의 좌우로 제공되어 채워지는 몰드 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몰드 제조 단계가 완료 후, 상기 몰드 하우징 내에 수용된 상기 몰드를 대기압 상태에서 경화시키는, 경화 단계를 더 포함하는 몰드 제조 방법.
  6. 제1항에 따른 몰드 제조 방법을 실행하는 몰드 제조 장치에 있어서,
    상기 프로토 타입 제조 단계 및 상기 몰드 제조 단계가 진행되는 진공 상태의 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되며 상기 프로토 타입이 수용되는 몰드 하우징; 및
    상기 몰드 하우징의 상부에 위치되어 상기 몰드 하우징 내로 몰딩을 위한 물질을 제공하는 몰딩 장치;
    를 포함하는 몰드 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몰딩 장치는,
    상기 몰딩 물질을 제공하는 물질 제공부;
    상기 물질 제공부의 하부에 마련되어 상기 몰딩 물질이 일시적으로 저장되는 저장부;
    상기 저장부에 저장되는 상기 몰딩 물질을 믹싱하는 믹싱부; 및
    상기 저장부의 하부에 개폐 가능하게 마련되어 상기 몰드 하우징으로 상기 몰딩 물질을 제공하는 제공 노즐을 포함하는 몰드 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 몰딩 장치는,
    상기 저장부의 수평 이동을 가이드하는 가이드부; 및
    상기 저장부의 수평 이동을 위한 구동력을 발생시키는 구동부를 더 포함하며,
    상기 가이드부에 의한 상기 저장부의 이동에 의해, 상기 몰드 하우징에 상기 몰딩 물질을 제공할 때 상기 프로토 타입에 상기 몰딩 물질이 직접 부어지는 것이 방지되는 몰드 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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