KR20160082280A - 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물, 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 제어 방법 - Google Patents

3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물, 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물, 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 제어 방법에 관한 발명이다.
일 측면에 따른 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은, 표면 개질된 무기 입자, 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질 및 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제를 포함할 수 있다.

Description

3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물, 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 제어 방법 {INK COMPOSITIONS FOR 3D PRINTING, 3D PRINTER AND METHOD FOR CONTROLLING OF THE SAME}
3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물, 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 3차원 조형체의 투명도 및 강성을 제어할 수 있는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물에 관한 것이다.
3차원 인쇄는 CAD(Computer Aided Design) 솔리드 모델링 시스템을 이용하여 CAD 출력 데이터를 3차원의 물리적인 물체로 변형할 수 있는 인쇄 기법이다. 3차원 인쇄는 일반적으로 층별(layer-by-layer) 및 점별(point-by-point) 기반으로 2차원 형상을 쌓아 올려서 이루어진다.
3차원 인쇄 기술 방식은 크게 사용되는 원료의 특징에 따라 액체, 파우더, 고체 기반으로 분류할 수 있다. 액체 기반 방식으로는 SLA(Stereolithography), Jetted Photopolymer와 Ink Jet Printing 방식이 있는데, Ink Jet Printing 방식은 잉크가 인쇄되는 방식에 따라 서멀버블(Thermal Bubble) 방식과 마이크로 피에조(Micro Piezo) 방식으로 나눌 수 있다. 서멀버블 방식은 잉크가 나오는 노즐에 열선이나 열소자가 부착되며, 열선이나 열소자가 순간적으로 수백도까지 온도가 올라가게 되면 저장된 잉크에 기포가 발생하고 압력이 높아져서 토출되는 방식이다. 마이크로 피에조 방식은 잉크가 분사되는 노즐에 초소형 압전(piezoelectric) 소자가 있어 전기적인 진동과 같은 물리적 압력을 주어 잉크를 토출하는 방식이다.
3차원 인쇄는 별도의 기재 없이 잉크로 형성된 조형층 위에 잉크가 다시 올라가면서 형상을 구현하므로 잉크 색상이 투명한 경우 원하는 색상 구현에 제한이 있다. 반면, 흰색 또는 불투명성을 얻기 위해 산화티타늄(TiO2)과 같은 입자를 사용하는 경우, 침전이 발생하는 등 저장 안정성에 문제가 있어 잉크 순환과 같은 별도의 유지/보수 작업이 필요한 단점이 있다.
일 측면은 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물을 제공하고자 하며, 보다 상세하게 실란 커플링제(silane coupling agent)로 표면 개질된 무기 입자를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물을 제공하고자 한다.
일 측면에 따른 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은, 표면 개질된 무기 입자; 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질; 및 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제;를 포함한다.
또한, 무기 입자는, 실란커플링제로 표면 개질된 무기 입자를 포함할 수 있다.
또한, 실란커플링제는, 아크릴레이트 작용기를 가지는 실란커플링제, 메타아크릴레이트 작용기를 가지는 실란커플링제 및 비닐트리에톡시실란커플링제를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 무기 입자는, 실리카(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 및 수산화 알루미늄(AlOOH)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물로 조형된 3차원 조형체는, 무기 입자의 크기에 따라 그 투명도가 결정될 수 있다.
또한, 무기 입자의 크기가 작아짐에 따라, 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물로 조형된 3차원 조형체의 투명도가 증가할 수 있다.
또한, 무기 입자는, 수 나노미터 내지 수십 마이크로미터 범위의 스케일을 가질 수 있다.
또한, 광경화성 물질은, 적어도 하나의 불포화 작용기를 가지는 아크릴레이트계 화합물 및 메타크릴레이트계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 광경화성 물질은, 수산기 함유 아크릴레이트계 화합물, 수용성 아크릴레이트계 화합물, 폴리에스테르아크릴레이트계 화합물, 폴리우레탄아크릴레이트계 화합물, 에폭시아크릴레이트계 화합물 및 카프로락톤변성아크릴레이트계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 광개시제는, 자외선(UV) 또는 가시광선의 조사에 의해 라디칼을 발생하는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 광개시제는, α-히드록시케톤계 광경화제, 페닐글리옥실레이트계 광경화제, 비스아실포스핀계 광경화제 및 α-아미노케톤계 광경화제를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은, 표면 개질된 무기 입자 5~50 중량 %; 광경화성 물질 35~85중량 %; 및 광개시제 1~15 중량%;를 포함할 수 있다.)
또한, 착색제;를 더 포함할 수 있다.
또한, 착색제는, 염료, 안료, 자가분산 안료 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 유기 용매;를 더 포함할 수 있다.
또한, 유기 용매는, 알콜 화합물, 케톤 화합물, 에스테르 화합물, 다가 알콜 화합물, 함질소 화합물 및 함황 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 3차원 프린터는 적어도 하나의 프린트 헤드; 프린트 헤드에서 분사되는 조성물이 적층되는 스테이지; 및 적어도 하나의 프린트 헤드에 수용되는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물;을 포함하고, 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은, 표면 개질된 무기 입자; 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질; 및 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제;를 포함할 수 있다.
또한, 프린트 헤드는, 무기 입자와 광경화성 물질을 동시에 수용할 수 있다.
또한, 프린트 헤드는, 무기 입자와 광경화성 물질을 수용하는 제 1 프린트 헤드; 및 광경화성 물질을 수용하는 제 2 프린트 헤드;를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 프린트 헤드는, 제 1 프린트 헤드에 포함된 잉크 조성물을 선택적으로 분사할 수 있다.
일 측면에 따른 3차원 프린터의 제어 방법은, 적어도 하나의 프린트 헤드에 조형 소재를 공급하고, 적어도 하나의 프린트 헤드에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하고, 조형 소재와 표면 개질된 무기 입자 조성물을 스테이지에 분사하는 것을 포함한다.
또한, 적어도 하나의 프린트 헤드에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하는 것은, 조형 소재가 공급된 프린트 헤드 중 적어도 하나의 프린트 헤드에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 조형 소재와 표면 개질된 무기 입자 조성물을 스테이지에 분사하는 것은, 무기 입자를 포함하는 조형 소재를 선택적으로 분사하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 무기 입자는, 실란커플링제로 표면 개질된 무기 입자를 포함할 수 있다.
또한, 무기 입자는, 실리카(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 및 수산화 알루미늄(AlOOH)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 조형 소재는, 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질 및 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 조형 소재는, 착색제를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 표면 개질된 무기 입자를 도입하여 3D 조형체의 강성을 확보할 수 있다.
또한, 표면 개질된 무기 입자의 크기를 조절해 3D 조형체의 투명도를 조절할 수 있다.
또한, 아크릴레이트(acrylate) 작용기를 가지는 실란 커플링제로 무기 입자의 표면을 개질하여 광경화성 매체(photo-curable medium) 내에서의 분산산성을 향상시킬 수 있으며, 결과적으로 무기 입자의 침전 발생을 줄일 수 있다.
도 1은 실란 커플링제(silane coupling agent)로 무기 입자의 표면을 개질 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 표면 개질된 무기 입자와 광경화 물질(photo-curable medium)이 가교결합 된 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 프린터(3D printer)의 사시도이다.
도 4는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물이 프린트 헤드에 수용된 예를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 프린터에 있어서, 프린트 헤드의 제1방향으로의 이동을 보인 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 프린터에 있어서, 스테이지의 제2방향으로의 이동을 보인 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 3차원 프린터에 있어서, 스테이지의 제3방향으로의 이동을 보인 사시도이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 3차원 프린터의 사시도이다.
도 9는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물이 프린트 헤드에 수용된 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물, 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 제어 방법의 실시 예를 상세히 설명한다.
본 명세서에서 3차원 조형체는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물로 조형된 조형체를 지칭하는 용어로 사용될 수 있다.
또한, 조형 소재는 3차원 조형체의 조형을 위해 제공되는 재료를 지칭하는 용어로 사용될 수 있다.
먼저 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물에 대해 상세하게 설명한다.
일 측면에 따른 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은 표면 개질된 무기 입자, 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질, 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은 3차원 조형체의 조형 목적을 가지며, 따라서 광경화성 물질과 광개시제는 보다 광범위한 용어인 조형 소재로 지칭될 수 있다.
무기 입자는 표면 개질된 무기 입자일 수 있으며, 보다 상세하게 실란커플링제로 표면 개질된 무기 입자일 수 있다. 실란커플링제로는 아크릴레이트 작용기를 가지는 실란커플링제, 메타아크릴레이트 작용기를 가지는 실란커플링제 및 비닐트리에톡시실란커플링제를(VTES) 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 실란 커플링제(silane coupling agent)에 의해 무기 입자의 표면을 개질 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바를 참조하면, 무기 입자의 표면에는 히드록시기(-OH)가 존재한다. 무기 입자는 실란 커플링제의 히드록시기와 축합(condensation) 반응하여 표면 개질될 수 있다. 즉, 무기 입자 표면에 존재하는 히드록시기와 실란 커플링제에 존재하는 히드록시기가 만나 축합 반응하며 물분자(H2O)가 제거될 수 있으며, 무기 입자 표면에는 산소 원자를 매개로 실란 커플링제가 부착될 수 있다.
도 1에서는 아크릴레이트 작용기를 가지는 실란 커플링제 와 비닐트리에톡시실란커플링제를 예로 들어 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
표면 개질 결과 무기 입자의 표면에는 아크릴레이트 작용기 등이 존재하게 되며, 결과적으로 무기 입자 표면은 소수성(hydrophobic) 특성을 가지게 된다. 조형 소재 역시 소수성 특성을 가질 수 있으며, 결과적으로 조형 소재 내에서 표면 개질된 무기 입자의 분산성이 향상되어 침전 발생문제에 대응할 수 있다.
또한, 광경화 시에는 실란커플링제에 포함된 아크릴레이트 작용기 등을 통해 주변의 광경화성 물질과 가교 결합(cross-linking) 되므로 3차원 조형체의 강성을 확보할 수 있다. 이하, 표면 개질된 무기 입자와 광경화성 물질의 가교 결합에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 표면 개질된 무기 입자와 광경화 물질(photo-curable medium)이 가교결합 된 모습을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 표면 개질된 무기 입자는 광경화 물질과 가교 결합되어 그물 구조를 형성할 수 있다. 보다 상세하게, 무기 입자 표면에 존재하는 아크릴레이트 작용기 등과 광경화성 물질이 결합하거나, 광경화성 물질들 간에 서로 결합하여 그물 구조를 형성할 수 있다.
여기서, 무기 입자의 표면 개질 정도가 높을수록 잉크 조성물 내에서의 분산 안정성이 향상될 수 있으며, 광경화성 물질과의 결합 정도도 높아져 3차원 조형체의 강성이 높아질 수 있다. 이에, 적합한 표면 개질 조건을 적용해 잉크 조성물 내에서 무기 입자의 분산 안정성 및 3차원 조형체의 강성 개선을 도모할 수 있다.
3차원 조형체의 강성은 가교 결합정도 뿐만 아니라 무기 입자의 특성에 의해서도 향상될 수 있다. 무기 입자는 실리카(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 및 수산화 알루미늄(AlOOH)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 산화물이 사용될 수 있으며, 이러한 금속 산화물이 가지는 기본적인 물성 특성에 의해 3차원 조형체의 강성을 확보할 수도 있다.
3차원 조형체는 3차원 잉크 조성물에 포함되는 무기 입자의 크기에 따라 그 투명도가 결정될 수 있다. 보다 상세하게, 3차원 조형체는 무기 입자의 크기가 작아짐에 따라 그 투명도가 증가할 수 있으며, 무기 입자의 크기가 커짐에 따라 그 불투명도가 증가할 수 있다.
실시 예에 따라 무기 입자는 수 나노미터 내지 수십 마이크로미터 범위의 스케일을 가질 수 있다. 보다 상세하게 5nm내지 50um범위 내의 스케일을 가질 수 있다. 여기서, 무기 입자의 형상이 원형인 경우 무기 입자의 크기는 무기 입자의 지름으로 정의하고, 무기 입자의 형상이 타원형인 경우 무기 입자의 크기는 타원의 장축 길이로 정의한다.
무기 입자의 스케일을 조절해 구현하고자 하는 3차원 조형체의 투명도를 조절할 수 있다. 일 예에 따르면 무기 입자가 100 nm 내의 스케일을 가지는 경우 투명한 3차원 조형체를 구현할 수 있다. 반면 무기 입자가 100 nm 보다 큰 스케일을 가지는 경우 불투명한 3차원 조형체가 구현될 수 있다.
한편, 무기 입자의 크기가 너무 커질 경우 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물의 점도가 매우 커질 수 있으며, 이에 잉크 조성물의 분산 안정성이 떨어질 수 있다. 따라서 무기 입자의 크기의 상한치를 적절하게 조절하는 것이 바람직하며, 실시 예에 따라 무기 입자의 크기는 50um 이하의 지름을 가지도록 마련될 수 있다.
한편, 무기 입자는 3차원 잉크 조성물의 전체 중량 대비 5-50 wt% 범위 내로 포함될 수 있다. 무기 입자의 함량이 너무 낮으면 강성 개선 효과가 미미할 수 있으며, 함량이 너무 높으면 점도가 증가하여 제팅(Jetting) 특성을 확보하기 어려울 수 있다. 따라서 구현하고자 하는 3차원 조형체의 특성에 따라 3차원 잉크 조성물에 포함되는 무기 입자의 양을 조절할 수 있다.
광경화성 물질은 광 조사로 중합 반응이 개시되는 물질로, 모노머(monomer) 또는 올리고머(oligomer) 형태(이하 광경화성 모노머 등으로 지칭한다)로 제공될 수 있다. 광경화성 물질은 3차원 잉크 조성물의 전체 중량 대비 35-85 wt% 범위 내로 포함될 수 있으며, 광경화성 모노머 등에 광이 조사되면 광경화성 모노머 등이 광을 흡수, 활성화되어 연쇄적으로 중합 반응이 일어날 수 있다.
광경화성 물질은 적어도 하나의 불포화 작용기를 가지는 아크릴레이트계 또는 메타아크릴레이트계 화합물일 수 있다. 일 예로, 수산기 함유 아크릴레이트계 화합물, 수용성 아크릴레이트계 화합물, 폴리에스테르 아크릴레이트계 화합물, 폴리우레탄아크릴레이트계 화합물, 에폭시 아크릴레이트계 화합물 및 카프로락톤 변성 아크릴레이트계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 광경화성 물질은 적어도 2종 이상의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 모노머가 중합되어 형성되는 공중합체일 수도 있다.
광개시제는 광경화성 물질의 광 중합을 개시하는 물질로 필요에 따라 첨가될 수 있으며, 일 예에 따르면 광개시제는 3차원 잉크 조성물의 전체 중량 대비 1-15wt% 범위 내로 포함될 수 있다.
광개시제는 자외선(UV) 또는 가시광선의 조사에 의해 라디칼을 발생할 수 있는 화합물이면 특별히 한정되지 않는다. 특히 α-히드록시케톤계 광경화제, 페닐글리옥실레이트계 광경화제, 비스아실포스핀계 광경화제 및 α-아미노케톤계 광경화제를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 1-히드록시-사이클로헥실-페닐-케톤, 옥시-페닐-트세틱산2-[2-옥소-2-페닐-아세톡시-에톡시-]-에틸에스테르와 옥시-페닐-아세틱2-[2-히드록시-에톡시]-에틸 에스테르의 혼합물, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥시드, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로파논, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르포이닐)-1-프로파논을 들 수 있다.
또한, 광개시제는 1종의 화합물일 수도 있으며, 2종 이상의 화합물의 혼합물일 수도 있다.
실시 예에 따라, 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은 착색제를 더 포함할 수 있다. 일 예에 따르면 착색제는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물의 전체 중량 대비 0.01-3 wt% 범위 내로 포함될 수 있다.
착색제는 염료, 안료, 자가분산 안료 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
염료의 구체적인 예로는 푸드블랙 염료(Food Black Dyes), 푸드 레드 염료(Food red dyes), 푸드 옐로우 염료(Food yellow dyes), 푸드 블루 염료(Food blue dyes), 애시드 블랙 염료(Acid Black dyes), 애시드 레드 염료(Acid red dyes), 애시드 블루 염료(Acid blue dyes), 애시드 옐로우 염료(Acid yellow dyes), 다이렉트 블랙 염료(Direct black dyes), 다이렉트 블루 염료(Direct blue dyes), 다이렉트 옐로우 염료(Direct yellow dyes),안트라퀴논 염료(anthraquinone dyes), 모노아조 염료(momoazo dyes), 디스아조 염료(disazo dyes), 프탈로시아닌 염료(phthalocyanine dyes) 등을 들 수 있다.
안료의 구체적인 예로는 카본 블랙, 그래파이트, 유리 카본(virteous carbon), 활성화 차콜, 활성화 탄소, 안트라퀴논, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아조스(diazos), 모노아조스(monoazos), 피란트론(pyranthrones), 페릴렌(perylene), 퀴나크리돈(quinacridone), 인디고이드계 안료(indigoid pigments) 등을 들 수 있다.
실시 예에 따라, 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 서멀버블(Thermal Bubble) 방식의 헤드(head)를 이용하여 조형하는 경우에 잉크 조성물의 저 점도화 및 버블 형성을 통한 제팅(jetting) 성능 확보를 위해 유기 용매를 포함할 수 있다.
유기 용매는 알콜 화합물, 케톤 화합물, 에스테르 화합물, 다가 알콜 화합물, 함질소 화합물 및 함황 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 구체적인 실시 예를 통해 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다. 하기의 실시 예 및 비교 예는 발명을 예시하기 위한 것이며, 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] : 콜로이달 실리카 무기 입자의 표면 개질
교반기가 설치된 반응조에 콜로이달 실리카(Coloidal silica, Ludox HS40 (12nm ) ; Aldrich) 75g과 증류수 125g을 넣고 교반한다. 계속 교반 하면서 반응조 온도를 70℃로 올리고 질산 0.4ml를 첨가한 후 MPTMS (3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate ; Aldrich) 40ml를 첨가한다. 약 15분 후 실리카와 실란 사이의 가수분해 및 축합 반응에 의해 구 형상으로 뭉쳐진 응집체가 형성되면 교반을 중지하고 응집체를 반응조에서 꺼내어 여과하면, 최종적으로 유기 실란으로 표면 개질된 실리카 입자를 얻게 된다.
[실시예 2] : 베마이트 무기 입자의 표면 개질
교반기가 설치된 반응조에 베마이트(Boehmite, Disperal HP14/2 (170nm) ; Sasol) 20g과 증류수 400g을 넣고 40℃에서 교반한다. 계속 교반하면서 반응조 온도를 70℃로 올리고 MPTMS (3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate ; Aldrich) 59.2ml와 VTES (Vinyltriethoxysilane ; Aldrich) 17.6ml를 첨가한다. 약 35분 후 실리카와 실란 사이의 가수분해 및 축합반응에 의해 구 형상으로 뭉쳐진 응집체가 형성되면 교반을 중지하고 응집체를 반응조에서 꺼내어 여과하면, 최종적으로 유기 실란으로 표면 개질된 베마이트 입자를 얻게 된다.
[실시예 3-5]
전술한 [실시예 1]로부터 얻은 표면 개질 실리카 입자와 광경화성 물질(미원스페셜티케미칼社), 광개시제(바스프社)를 혼합하여, 무기 입자가 함유된 조형 소재를 제조한다. [실시예 3] 내지 [실시예 5]의 성분 및 그 성분 비를 정리하면 이하 [표 1]과 같다.
무기 입자 광경화성 물질 광개시제
실시예 3 표면 개질 실리카 (10%) PU210 (30%), M262 (20%),
M170 (20%), M1140 (12%)		 Irgacure 184 (6%)
Irgaure 819 (2%)
실시예 4 표면 개질 실리카 (20%) PU210 (24%), M262 (16%),
M170 (20%), M1140 (12%)		 Irgacure 184 (6%)
Irgaure 819 (2%)
실시예 5 표면 개질 실리카 (30%) PU210 (18%), M262 (12%),
M170 (20%), M1140 (12%)		 Irgacure 184 (6%)
Irgaure 819 (2%)
[실시예 6]
전술한 [실시예 3]에서 표면 개질 실리카 대신 실시예 2의 표면 개질 베마이트를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 혼합하여, 표면 개질 베마이트가 함유된 조형 소재를 제조한다.
[비교예 1]
전술한 [실시예 2]에서, 표면 개질 실리카를 빼고 대신 PU 210과 M262 함량을 각각 35%, 25%로 변경한 것을 제외하고는 동일하게 혼합하여, 무기 입자가 함유되지 않은 조형 소재를 제조한다.
[실험예 1]
상기 [실시예 3] 내지 [실시예 6]에서 얻어진 각각의 무기 입자 함유 조형 소재를 유리병에 100ml씩 담고 입구를 밀봉하고 상온에서 1개월간 저장한 후 바닥의 침전 유무와 층 분리 여부를 확인하여 다음과 같이 분산 안정성을 평가한 결과는 다음 [표 2]와 같다.
실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
분산 안정성 O O O O
[표 2]에서 "O"는 침전이 없는 경우, 즉 층 분리가 없는 경우를 의미한다. 즉, [표 2]에 나타낸 바와 같이 [실시예 3] 내지 [실시예 6]에 따른 무기 입자 함유 조형 소재는 침전이 없으며, 층 분리가 일어나지 않는다.
[실험예 2]
[실시예 3] 내지 [실시예 5]의 무기 입자 함유 조형 소재와 비교예 1의 무기 입자 미함유 조형 소재를 각각 3차원 인쇄하여 만든 조형체(20x20x2mm)의 모듈러스(Modulus) 측정값은 다음 [표 3]과 같다.
실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
모듈러스
(Modulus) [GPa]		 3.1~3.7 4.4~4.5 5.0~5.4 1.1~2.1
[표 3]에 나타난 바와 같이 [실시예 3] 내지 [실시예 5]에 따른 무기 입자 함유 조형 소재는 높은 모듈러스 값을 가지며, [비교예 1]에 따른 무기 입자 미함유 조형 소재는 [실시예 3] 내지 [실시예 5]과 비교해 상대적으로 낮은 모듈러스 값을 가진다. 이로부터 무기 입자를 함유한 조형체는 무기 입자를 미함유한 조형체와 비교해 높은 모듈러스 값을 가짐을 확인하였다.
[실험예 3]
[실시예 6]의 무기 입자 함유 조형 소재와 [비교예 1]의 무기 입자 미함유 조형 소재를 각각의 조형 카트리지에 넣고 3차원 인쇄 시 일정 비율로 혼합되도록 제어하여 얻은 조형체의 헤이즈(Haze) 값은 다음 [표 4]와 같다.

 [실시예 6]과 [비교예 1]의 혼합비
5:0 4:1 3:2 1:4 0:5
헤이즈
(Haze)		 84 73 56 27 1.9
[실험예 3]의 결과 [실시예 6]에 따른 조형 소재의 혼합 비율이 높을수록 조형체의 헤이즈(Haze) 값은 높고 [비교예 1]에 따른 조형 소재의 혼합 비율이 높을수록 조형체의 헤이즈(Haze) 값은 낮음을 확인하였다. 다시 말해, 무기 입자의 혼합 비율을 조절해 원하는 조형체의 헤이즈(Haze) 값을 얻을 수 있음을 확인하였다.
다음으로, 전술한 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물을 이용해 3차원 인쇄를 수행하는 3차원 프린터 및 그 제어 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 3차원 프린터(100)의 사시도이고, 도 4는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물이 프린트 헤드(120)에 수용된 일 예를 도시한 도면이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 3차원 프린터(100)에 있어서 프린트 헤드(120)의 제 1방향으로의 이동을 보인 사시도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 3차원 프린터(100)에 있어서 스테이지(130)의 제 2방향으로의 이동을 보인 사시도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 3차원 프린터(100)에 있어서 스테이지(130)의 제 3방향으로의 이동을 보인 사시도 이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 3차원 프린터(100)는 본체(110)와, 본체(110)의 상부에 배치되어 하측으로 잉크 조성물을 분사하는 적어도 하나의 프린트 헤드(120)과, 적어도 하나의 프린트 헤드(120)에서 토출된 잉크 조성물이 적층되는 스테이지(130)와, 스테이지(130) 상에 적층된 잉크 조성물에 광을 조사하여 경화시키는 광원(140)과, 적어도 하나의 프린트 헤드(120)에 잉크 조성물을 공급하는 적어도 하나의 잉크 탱크(150)를 포함할 수 있다. 여기서 잉크 조성물은 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물일 수 있으며, 보다 상세하게 표면 개질된 무기 입자, 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질 및 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물일 수 있다.
본체(110)는 프린트 헤드(120)들 및 광원(140)이 장착되는 이송 모듈(110a)과, 제 1 방향(d1)으로 연장되어 이송 모듈(110a)의 제 1 방향(d1) 이동을 안내하는 가이드 로드(110b)와, 가이드 로드(110b)의 양단이 지지되는 지지 브래킷(110c)을 포함할 수 있으며, 본체(110)의 일측에는 적어도 하나의 잉크 탱크(150)가 분리 가능하게 장착되는 잉크 수용부(110d)가 마련될 수 있다.
프린트 헤드(120)는 본체(110)의 이송 모듈(110a) 및 가이드 로드(110b)를 통해 본체(110)에 제 1 방향(d1)으로 수평 이동 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 프린트 헤드(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 방향(d1)으로의 수평 이동 가능하게 설치될 수 있다.
프린트 헤드(120)는 하나 또는 복수개로 마련될 수 있다. 프린트 헤드(120)가 하나로 마련된 경우 무기 입자와 조형 소재는 동일한 프린트 헤드(120)에 수용될 수 있다. 이 경우 조형 소재는 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질과, 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 착색제를 더 포함할 수도 있다.
반면, 프린트 헤드(120)가 복수 개로 마련된 경우 각각의 프린트 헤드(120)들은 무기 입자와 조형 소재를 동시에 수용할 수 있으며, 실시 예에 따라 일부의 프린트 헤드는 무기 입자와 조형 소재를 동시에 수용하고 나머지 프린트 헤드는 조형 소재 만을 수용할 수 있다.
일 예에 따르면 프린트 헤드(120)는 제 1 프린트 헤드(120a)와 제 2 프린트 헤드(120b)를 포함할 수 있다. 이하, 제 1 프린트 헤드(120a)는 표면 개질된 무기 입자 조성물과 조형 소재가 동시에 수용된 프린트 헤드로 정의하고, 제 2 프린트 헤드(120b)는 조형 소재가 수용되는 프린트 헤드로 정의한다. 제 2 프린트 헤드(120b)에 수용되는 조형 소재는 광경화성 물질과, 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제가 수용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 착색제 등이 함께 수용될 수도 있다.
도 3 및 도 4에서는 하나의 제 1 프린트 헤드(120a)가 마련된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 제 1 프린트 헤드(120a)는 복수 개로 마련되는 것도 가능하다. 또한 제 1 프린트 헤드(120a)가 복수 개로 마련되는 경우 복수의 제 1 프린트 헤드(120a)들은 제 2 프린트 헤드(120b)의 사이 사이에 위치될 수 있다.
제 2 프린트 헤드(120b)에 착색제 등이 함께 수용되는 경우, 제 2 프린트 헤드(120b)는 블랙(black) 색상의 잉크 조성물을 분사하는 2-1 프린트 헤드(120b-1)와, 마젠타(magenta) 색상의 잉크 조성물을 분사하는 2-2 프린트 헤드(120b-2)와, 시안(cyan) 색상의 잉크 조성물을 분사하는 2-3 프린트 헤드(120b-3)와, 옐로우(yellow) 색상의 잉크 조성물을 분사하는 2-4 프린트 헤드(120b-4)를 포함할 수 있다. 다만, 제 2 프린트 헤드(120b)의 구성 예가 이에 한정되는 것은 아니며 당업자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내에서 변경 가능할 수 있다.
프린트 헤드(120)들에서는 조성물의 분사가 각각 이루어질 수 있으며, 구현하고자 하는 3차원 조형체의 투명도/강성 및 색상에 따라 선택적으로 잉크 조성물이 분사될 수 있다. 예를 들어 구현하고자 하는 3차원 조형체의 투명도/강성에 따라 제 1 프린트 헤드(120a)에서 무기 입자를 포함하는 조형 소재를 선택적으로 분사할 수 있으며, 구현하고자 하는 3차원 조형체의 색상에 따라 제 2 프린트 헤드(120b)에서 해당 착색제를 포함하는 조형 소재를 선택적으로 분사할 수 있다.
이러한 프린트 헤드(120)들은 그 하면에 배치되어 하측의 스테이지(130)에 잉크 조성물을 분사하는 헤드 칩(미도시)을 각각 포함할 수 있다.
스테이지(130)는 수평하게 배치된 평판 형상으로 형성될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 방향(d1)과 직각인 제 2 방향(d2)으로 수평 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또한 이와 동시에 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 방향(d1) 및 제 2 방향(d2)과 상하 방향인 제 3 방향(d3)으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
따라서, 제 1 방향(d1)으로 이동 가능한 프린트 헤드(120)와 제 2 방향(d2) 및 제 3 방향(d3)으로 이동 가능한 스테이지(130)의 동작을 조합하여 스테이지(130) 상에 길이, 폭 및 높이를 가지는 3차원 조형물을 제조할 수 있다.
광원(140)은 프린트 헤드(120)들과 함께 이송 모듈(110a)에 설치되어 프린트 헤드(120)들과 함께 제 1 방향(d1)으로 이동하면서 프린트 헤드(120)들에서 토출된 잉크 조성물에 광을 조사할 수 있다.
광원(140)은 자외선을 발생시켜 스테이지(130)상에 조사하는 자외선 램프로 이루어질 수 있으며, 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은 자외선에 의해 경화되는 자외선 경화형 조성물로 이루어질 수 있다.
실시 예에 따라 광원(140)은 발광 다이오드 타입의 자외선 램프로 이루어질 수 있다. 광원(140)이 발광 다이오드 타입의 자외선 램프로 이루어지는 경우 발열이 적어 사용되는 전력이 적을 뿐만 아니라 그 크기도 작아 프린트 헤드(120)들과 함께 이송 모듈(110a)에 장착될 수 있다는 장점이 있다.
적어도 하나의 잉크 탱크(150)는 제 1 프린트 헤드(120a)로 공급될 표면 개질된 무기 입자 조성물 및 조형 소재가 저장되는 제 1 잉크 탱크(150a)를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 잉크 탱크(150)는 제 2 프린트 헤드(120b)로 공급될 잉크 조성물이 저장되는 제 2 잉크 탱크(150b)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 제 2 잉크 탱크(150b)는 제 2-1 프린트 헤드(120b-1)로 공급될 블랙 색상의 잉크 조성물이 저장되는 제 2-1 잉크탱크(150b-1)와, 제 2-2 프린트 헤드(120b-2)로 공급될 마젠타 색상의 잉크 조성물이 저장되는 제2-2 잉크탱크(150b-2)와, 제 2-3 프린트 헤드(120b-3)로 공급될 시안 색상의 잉크 조성물이 저장되는 제 2-3 잉크탱크(150b-3)와, 제 2-4 프린트 헤드(120b-4)로 공급될 옐로우 색상의 잉크 조성물이 저장되는 제 2-4 잉크탱크(150b-4)를 포함할 수 있다.
이러한 잉크 탱크(150)들은 본체(110)의 일측에 마련된 잉크 수용부(110d)에 분리 가능하게 설치되며, 연결관(미도시)을 통해 프린트 헤드(120)로 조성물을 공급하도록 마련될 수 있다.
이와 같이 잉크 탱크(150)들이 프린트 헤드(120)들과 별개로 본체(110)에 분리 가능하게 설치되도록 하면 잉크 탱크(150)의 크기를 증가시켜 많은 양의 잉크 조성물을 저장할 수 있을 뿐만 아니라 잉크 조성물이 모두 소진된 후에는 용이하게 잉크 탱크(150)를 교체하여 사용할 수도 있다.
이하, 본 실시 예에 따른 3차원 프린터(100)의 제어 방법을 상세하게 설명한다.
일 실시 예에 따른 3차원 조형체의 제어 방법은, 적어도 하나의 프린트 헤드(120)에 조형 소재를 공급하고, 적어도 하나의 프린트 헤드(120)에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하고, 조형 소재와 표면 개질된 무기 입자 조성물을 스테이지(130)에 분사하는 것을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 프린트 헤드(120)에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하는 것은, 조형 소재가 공급된 프린트 헤드(120) 중 적어도 하나의 프린트 헤드(120)에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하는 것을 포함할 수 있다. 프린트 헤드(120)가 하나로 마련된 경우 무기 입자와 조형 소재는 동일한 프린트 헤드(120)에 수용될 수 있다. 반면, 프린트 헤드(120)가 복수 개로 마련된 경우 각각의 프린트 헤드(120) 들은 무기 입자와 조형 소재를 동시에 수용할 수 있으며, 실시 예에 따라 일부의 프린트 헤드(120)는 무기 입자와 조형 소재를 동시에 수용하고 나머지 프린트 헤드(120)는 조형 소재 만을 수용할 수 있다. 이하, 설명의 편의상 무기 입자 조성물과 조형 소재가 제 1 프린트 헤드(120a)에 공급되고, 조형 소재가 제 2 프린트 헤드(120b)에 공급되는 경우를 예로 들어 설명한다.
무기 입자 조성물과 조형 소재가 프린트 헤드(120)에 공급되면, 각각의 프린트 헤드(120a, 120b)는 프린트 헤드(120a, 120b)에 수용된 잉크 조성물을 스테이지(130)에 분사할 수 있다. 여기서 프린트 헤드(120a, 120b)는 구현하고자 하는 3차원 조형물의 형태에 따라 선택적으로 잉크 조성물을 분사할 수 있다.
스테이지(130) 상에 잉크 조성물이 분사되면, 이송 모듈(110a)의 제 1 방향(d1) 이동에 따라 광원(140)에서 발생한 광이 잉크 조성물에 조사되며, 광경화성을 가지는 잉크 조성물이 경화될 수 있다.
잉크 조성물의 분사 및 경화는 도 5에 도시된 바와 같이 이송 모듈(110a)의 제 1 방향(d1)으로의 이동과 함께 반복적으로 이루어지며 제 1 방향(d1)으로 선을 형성할 수 있다.
이와 같은 선의 형성은 스테이지(130)를 도 6에 도시한 바와 같이 제 2 방향(d2)으로 설정된 거리만큼 차례로 이동시키며 반복될 수 있으며, 선들에 의해 면이 형성될 수 있다. 또한 면 형성이 완료된 후에는 도 7에 도시된 바와 같이 스테이지(130)를 제 3 방향(d3)인 하측으로 설정된 거리만큼 차례로 이동시키면서 상술한 면의 형성 과정을 반복할 수 있으며, 결과적으로 3차원 조형물을 제조할 수 있다.
본 실시 예에서는 스테이지(130)가 상하로 이동하는 경우를 예로 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 스테이지(130) 대신 프린트 헤드(120)가 상하로 이동하도록 하는 것도 가능하다.
다음으로, 다른 실시 예에 따른 3차원 프린터(100a)를 상세히 설명한다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 3차원 프린터(100a)의 사시도 이고, 도 9는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물이 프린트 헤드(120)에 수용된 예를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 3차원 프린터(100a)는 본체(110)와, 본체(110)의 상부에 배치되어 하측으로 잉크 조성물을 분사하는 적어도 하나의 프린트 헤드(120)와, 적어도 하나의 프린트 헤드(120)에서 토출된 잉크 조성물이 적층되는 스테이지(130)와, 스테이지(130) 상에 적층된 잉크 조성물에 광을 조사하여 경화시키는 광원(140)과, 적어도 하나의 프린트 헤드(120)에 잉크 조성물을 공급하는 적어도 하나의 잉크 탱크(150)를 포함할 수 있다. 여기서 잉크 조성물은 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물일 수 있다.
또한, 도 8에 도시한 3차원 프린터(100)의 본체(110)와, 스테이지(130)와, 광원(140)과 관련해 도 3에 도시한3차원 프린터(100)의 본체(110)와, 스테이지(130)와, 광원(140)에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있으며 이하 도 3과의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 3차원 프린터(100)의 프린트 헤드(120)는 본체(110)의 이송 모듈(110a) 및 가이드 로드(110b)를 통해 본체(110)에 제 1 방향(d1)으로 수평 이동 가능하게 설치될 수 있다.
프린트 헤드(120)는 복수 개로 마련될 수 있다. 도 3에서는 프린트 헤드(120)가 복수 개로 마련된 경우에 무기 입자와 조형 소재가 서로 다른 프린트 헤드(120)에 각각 수용된 경우를 예로 들었으나, 본 실시 예에서는 무기 입자와 조형 소재가 동일한 프린트 헤드(120) 각각에 수용될 수 있다.
즉, 본 실시 예에 따른 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4) 각각 에는 무기 입자와 조형 소재가 동시에 수용될 수 있으며, 조형 소재 만을 수용하기 위한 별도의 프린트 헤드(120b, 도 3 참조)가 마련되지 않을 수 있다. 여기서, 서로 다른 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)들에 수용된 조형 소재들은 각각 서로 다른 종류의 착색제를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)는 제 1 프린트 헤드(120-1)와, 제 2 프린트 헤드(120-2)와, 제 3 프린트 헤드(120-3)와, 제 4 프린트 헤드(120-4)를 포함할 수 있다. 각각의 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)들에는 표면 개질된 무기 입자와 조형 소재가 수용될 수 있으며, 조형 소재는 광경화성 물질과, 광개시제와, 착색제를 포함할 수 있다. 이 때, 서로 다른 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)들에는 서로 다른 종류의 착색제가 수용될 수 있다.
일 예에 따르면 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)는 블랙 색상의 잉크 조성물을 분사하는 제 1 프린트 헤드(120-1)와, 마젠타 색상의 잉크 조성물을 분사하는 제 2 프린트 헤드(120-2)와, 시안 색상의 잉크 조성물을 분사하는 제 3 프린트 헤드(120-3)와, 옐로우 색상의 잉크 조성물을 분사하는 제 4 프린트 헤드(120-4)를 포함할 수 있다. 다만 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)의 마련 예가 이에 한정되는 것은 아니며 당업자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내에서 변경 가능할 수 있다.
프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)들에서는 조성물의 분사가 각각 이루어질 수 있으며, 구현하고자 하는 3차원 조형체의 색상에 따라 선택적으로 잉크 조성물이 분사될 수 있다. 예를 들어, 구현하고자 하는 3차원 조형체의 색상에 따라 제 1 내지 제 4 프린트 헤드(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)에서 해당 착색제를 포함하는 잉크 조성물을 선택적으로 분사할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100, 100a : 3차원 프린터
110 : 본체
120 : 프린트 헤드
130 : 스테이지
140 : 광원
150 : 잉크 탱크

Claims (27)

  1. 표면 개질된 무기 입자;
    상기 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질; 및
    상기 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제;를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 입자는,
    실란커플링제로 표면 개질된 무기 입자를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 실란커플링제는,
    아크릴레이트 작용기를 가지는 실란커플링제, 메타아크릴레이트 작용기를 가지는 실란커플링제 및 비닐트리에톡시실란커플링제를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 입자는,
    실리카(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 및 수산화 알루미늄(AlOOH)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 산화물을 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물로 조형된 3차원 조형체는,
    상기 무기 입자의 크기에 따라 상기 3차원 조형체의 투명도가 결정되는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 무기 입자의 크기가 작아짐에 따라,
    상기 3차원 조형체의 투명도가 증가하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 입자는,
    수 나노미터 내지 수십 마이크로미터 범위의 스케일을 가지는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광경화성 물질은,
    적어도 하나의 불포화 작용기를 가지는 아크릴레이트계 화합물 및 메타크릴레이트계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 광경화성 물질은,
    수산기 함유 아크릴레이트계 화합물, 수용성 아크릴레이트계 화합물, 폴리에스테르아크릴레이트계 화합물, 폴리우레탄아크릴레이트계 화합물, 에폭시아크릴레이트계 화합물 및 카프로락톤변성아크릴레이트계 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광개시제는,
    자외선(UV) 또는 가시광선의 조사에 의해 라디칼을 발생하는 화합물을 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 광개시제는,
    α-히드록시케톤계 광경화제, 페닐글리옥실레이트계 광경화제, 비스아실포스핀계 광경화제 및 α-아미노케톤계 광경화제를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 표면 개질된 무기 입자 5-50 중량 %;
    상기 광경화성 물질 35-85 중량 %; 및
    상기 광개시제 1-15 중량%;를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  13. 제 1항에 있어서,
    착색제;를 더 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 착색제는,
    염료, 안료, 자가분산 안료 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  15. 제 1항에 있어서,
    유기 용매;를 더 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 유기 용매는,
    알콜 화합물, 케톤 화합물, 에스테르 화합물, 다가 알콜 화합물, 함질소 화합물 및 함황 화합물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물.
  17. 적어도 하나의 프린트 헤드;
    상기 프린트 헤드에서 분사되는 조성물이 적층되는 스테이지; 및
    상기 적어도 하나의 프린트 헤드에 수용되는 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물;을 포함하고,
    상기 3차원 인쇄를 위한 잉크 조성물은,
    표면 개질된 무기 입자;
    상기 표면 개질된 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질; 및
    상기 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제;를 포함하는 3차원 프린터.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 프린트 헤드는,
    상기 무기 입자와 상기 광경화성 물질을 동시에 수용하는 3차원 프린터.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 프린트 헤드는,
    상기 무기 입자와 상기 광경화성 물질을 수용하는 제 1 프린트 헤드; 및
    상기 광경화성 물질을 수용하는 제 2 프린트 헤드;를 포함하는 3차원 프린터.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 프린트 헤드는,
    상기 제 1 프린트 헤드에 포함된 잉크 조성물을 선택적으로 분사하는 3차원 프린터.
  21. 적어도 하나의 프린트 헤드에 조형 소재를 공급하고,
    상기 적어도 하나의 프린트 헤드에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하고,
    상기 조형 소재와 상기 표면 개질된 무기 입자 조성물을 스테이지에 분사하는 것을 포함하는 3차원 프린터의 제어 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프린트 헤드에 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하는 것은,
    상기 조형 소재가 공급된 프린트 헤드 중 적어도 하나의 프린트 헤드에 상기 표면 개질된 무기 입자 조성물을 공급하는 것을 포함하는 3차원 프린터의 제어 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 조형 소재와 상기 표면 개질된 무기 입자 조성물을 스테이지에 분사하는 것은,
    상기 무기 입자를 포함하는 조형 소재를 선택적으로 분사하는 것을 포함하는 3차원 프린터의 제어 방법.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 무기 입자는,
    실란커플링제로 표면 개질된 무기 입자를 포함하는 3차원 프린터의 제어 방법.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 무기 입자는,
    실리카(SiO2), 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 및 수산화 알루미늄(AlOOH)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 산화물을 포함하는 3차원 프린터의 제어 방법.
  26. 제 21항에 있어서,
    상기 조형 소재는,
    상기 무기 입자와 가교 결합되는 광경화성 물질 및 상기 광경화성 물질을 경화시키는 광개시제를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 3차원 프린터의 제어 방법.
  27. 제 21항에 있어서,
    상기 조형 소재는,
    착색제를 더 포함하는 3차원 프린터의 제어 방법.
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