KR20160143603A - 삼차원 프린터의 인쇄 방법 - Google Patents

삼차원 프린터의 인쇄 방법 Download PDF

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최홍관
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
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Abstract

본 발명은 삼차원 프린터의 인쇄 방법에 관한 것으로서, 대상물에 대한 삼차원 모델링 파일을 제작하는 파일제작단계; 상기 모델링 파일에 적층 설정 정보를 부가하는 파일가공단계; 상기 파일가공단계로부터 생성된 정보를 삼차원 프린터에 적용시켜 광경화성 수지를 광제공수단으로 경화 및 적층시켜 대상물을 인쇄하는 인쇄단계;를 포함하며, 상기 인쇄단계의 전 또는 인쇄단계의 도중에 상기 광경화성 수지와 다른 재질의 이종물이 조형판 또는 조형판에 지지된 인쇄중인 대상물에 배치 또는 삽입되는 이종물배치단계;가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 조형판 또는 인쇄중인 대상물에 이종물을 배치 또는 삽입하여 경화된 수지와 이종물이 결합된 형태의 대상물을 인쇄할 수 있다.

Description

삼차원 프린터의 인쇄 방법{Printing Method of 3D Printer}
본 발명은 삼차원 프린터의 인쇄 방법에 관한 것이다.
일반적으로 프린터는, 프린트 대상물에 문자, 도안 등을 인쇄하는 장치를 의미한다. 컴퓨터에 연결하여 지면에 인쇄하는 프린터 장치 등은 업무용, 가정용으로서 널리 사용되고 있다.
종래의 프린터는, 프린트 대상물이 되는 종이 혹은 시트재를 소정의 방향으로 이동하며 미세 잉크를 뿌리 모두 2차원 인쇄를 하는 것이었으나, 최근 3차원 형상을 형상할 수 있는 삼차원 프린터가 등장하였다.
삼차원 프린터는 플레이트에 연속적으로 물질을 뿌리면서, 적층을 하여 3차원 물체를 만들어내는 부가 제조기이며, 컴퓨터, 센서 등의 신호를 입체물로 제작하는 장치를 말하며, 다른 부가 제조 기술에 비해 사용하기 편리하고, 확장성이 높아 제조업에서 의료기기업 분야까지 확장가능하다.
특히, 3D 기술을 활용하면 비용 효율성을 높일 수 있기 때문에 변화가 빠른 제조업 분야에 활용도가 매우 높아, 제 3 산업혁명의 태동을 알리는 장치로 불리기도 한다. 미국, 일본 등에서는 3D 프린팅 기술을 본격 상용화하고 있으며, 이러한 삼차원 프린터는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0038101호(2013.4.17. 공개)에 기재되어 있다.
상기 종래 기술은 UV광원, 프로젝터, 재료 적층 저성부, 제어부를 구비한 삼차원 프린터에 관한 것으로, UV광원을 선택 투과시키는 프로젝터를 복수개로 갖추어 단일 화면 패턴을 선택적으로 투과시키도록 함으로써 향상된 해상도를 갖는 삼차원 프린터 등을 기재하고 있다.
그러나 종래 기술의 경우, 대상물의 제조 시, 광 경화성 수지가 경화된 형태의 대상물만 인쇄할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 조형판 또는 인쇄중인 대상물에 이종물을 배치 또는 삽입하여 경화된 수지와 이종물이 결합된 형태의 대상물을 인쇄하는 기술을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 대상물에 대한 삼차원 모델링 파일을 제작하는 파일제작단계; 상기 모델링 파일에 적층 설정 정보를 부가하는 파일가공단계; 상기 파일가공단계로부터 생성된 정보를 삼차원 프린터에 적용시켜 광경화성 수지를 광제공수단으로 경화 및 적층시켜 대상물을 인쇄하는 인쇄단계;를 포함하며, 상기 인쇄단계의 전 또는 인쇄단계의 도중에 상기 광경화성 수지와 다른 재질의 이종물이 조형판 또는 조형판에 지지된 인쇄중인 대상물에 배치 또는 삽입되는 이종물배치단계;가 구비되는 삼차원 프린터의 인쇄 방법에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 이종물배치단계에서 상기 이종물은 금속 또는 합성수지 재질로 마련되며, 삼차원 프린터에 구비된 로봇암에 의해 조형판 또는 조형판에 지지된 인쇄중인 대상물에 배치 또는 삽입된다.
여기서, 상기 이종물배치단계가 인쇄단계가 수행되는 도중 이루어질 경우, 인쇄단계는 일시적으로 정지되고 이종물배치단계가 완료된 후, 인쇄단계가 재시작된다.
또한, 상기 인쇄단계의 일시적 정지 및 재시작은 상기 파일가공단계의 적층 설정 정보에 반영되어 삼차원 프린터에 적용된다.
여기서, 상기 이종물배치단계가 인쇄단계가 수행되는 도중 이루어질 경우, 상기 이종물배치단계는 2회 이상 적용될 수 있다.
본 발명에 의해, 조형판 또는 인쇄중인 대상물에 이종물을 배치 또는 삽입하여 경화된 수지와 이종물이 결합된 형태의 대상물을 인쇄할 수 있다.
도 1 은 일반적인 삼차원 프린터의 구성을 나타낸 개략도이며,
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법을 나타낸 흐름도이며,
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법을 나타낸 흐름도이며,
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 형태를 나타낸 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 이하에서는 본 발명에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법에서 발명자가 창작한 특징 및 기술적 사상을 중점적으로 기술하였으며, 본 발명의 특징과 관련성이 적은 공지된 기술 하의 삼차원 프린터의 세부 구성, 작동 방식 등의 구체적 설명은 생략하였음을 밝혀둔다.
1. 삼차원 프린터의 구성에 대한 설명
도 1 은 일반적인 삼차원 프린터의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1 을 참조하면, 일반적인 삼차원 프린터는, 광경화성 수지(r)가 수용되며 대상물 인쇄 공간을 제공하는 작업 하우징(20), 작업 하우징(20) 내에서 상, 하로 이동하며 대상물(S)을 지지하는 조형판(30), 조형판(30)의 상부에서 광경화성 수지로 광을 조사하는 프로젝터(40) 및 경화 패턴을 형성하는 패널(P)로 구성된다.
여기서, 조형판(30)이 삼차원 프린터의 제어에 따라 상방으로 이동하면서 광경화성 수지의 경화를 구현하는 적층식 형태의 대상물(S) 인쇄가 구현된다.
2. 삼차원 프린터의 인쇄 방법에 대한 설명
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 형태를 나타낸 개략도이다.
도 2 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법은, 파일제작단계(S10), 파일가공단계(S20), 이종물배치단계(S25), 인쇄단계(S30)로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법은, 대상물(S)에 대한 삼차원 모델링 파일을 제작하는 파일제작단계(S10); 상기 모델링 파일에 적층 설정 정보를 부가하는 파일가공단계(S20); 파일가공단계(S20)로부터 생성된 정보를 삼차원 프린터에 적용시켜 광경화성 수지(r)를 광제공수단으로 경화 및 적층시켜 대상물(S)을 인쇄하는 인쇄단계(S30);를 포함하며, 인쇄단계(S30)의 전 또는 인쇄단계(S30)의 도중에 광경화성 수지(r)와 다른 재질의 이종물(10)이 조형판(30) 또는 조형판(30)에 지지된 인쇄중인 대상물(S)에 배치 또는 삽입되는 이종물배치단계(S25);가 구비됨으로써 구현된다.
여기서, 파일제작단계(S10)는 대상물(S)의 삼차원 스캐닝에 의해 얻어진 정보를 모델링하여 삼차원 프린터에 적용될 수 있도록 모델링 파일을 제작하는 단계로 스캐너 및 PC 등과 같은 전자단말을 통해 획득될 수 있다.
또한, 파일가공단계(S20)는 파일제작단계(S10)에서 획득된 모델링 파일에 각종 설정 정보를 병합하여 경화된 수지와 이종물(10)이 결합된 형태의 대상물(S)을 인쇄하기 위한 삼차원 프린터의 동작을 제어하는 적층 설정 정보가 부가되는 단계로, 상기 적층 설정 정보는 프로젝터의 강도 제어, 적층 두께 설정, 인쇄 패턴 제어, 인쇄의 일시적 정지 및 재시작 설정 및 이종물을 배치시키기 위한 로봇암 제어에 대한 정보 등으로 마련될 수 있다.
여기서, 이종물(10)은 구리, 알루미늄, 써스 등의 금속성 재질 또는 플라스틱 등과 같은 합성수지 재질로 마련될 수 있으며, 이종물(10)의 재질은 광경화성수지(r)와는 상이한 재질로 선택될 수 있다.
또한, 이종물(10)은 삼차원 프린터에 구비된 로봇암에 의해 조형판(30) 또는 조형판(30)에 지지된 인쇄중인 대상물(S)에 배치 또는 삽입되도록 하며, 이종물(10)이 삽입 또는 배치되기 전 대상물(S) 또는 이종물(10)에 이형제가 도포되는 전처리단계가 선행될 수 있다.
이종물배치단계(S25) 및 인쇄단계(S30)는 이들의 선후 관계에 따라 두 가지 형태(①인쇄단계 시작전 이종물 배치, ②인쇄단계 도중 이종물 배치)로 구분될 수 있다.
인쇄단계 시작전 이종물 배치는 도 2의 흐름에 따라 이루어진다.
즉, 파일제작단계(S10)와 파일가공단계(S20)를 통해 적층 설정 정보가 병합된 모델링 정보가 삼차원 프린터에 적용되면, 제어에 따라 로봇암이 조형판(30)에 이종물(10)을 거치시켜 이종물배치단계(S25)가 완료되고, 그 이후 인쇄단계(S30)가 수행되어 도 4 의 치아 보정물과 같은, 경화된 수지와 이종물(10)이 결합된 형태의 대상물(S)이 제조될 수 있는 것이다.
한편, 인쇄단계 도중 이종물 배치는 도 3의 흐름에 따라 이루어진다.
먼저, 파일제작단계(S10)와 파일가공단계(S20)를 통해 획득된 모델링 정보에 의해 제1인쇄단계(S32)가 시작된다.
다음, 모델링 정보에 포함된 적층 설정 정보에 의해 인쇄단계(S30)가 일시적으로 중지되고, 이종물배치단계(S25)가 수행된다.
다음, 이종물배치단계(S25)가 완료된 후, 인쇄단계(S30)가 재시작되어 제2인쇄단계(S34)가 수행되어 경화된 수지와 이종물(10)이 결합된 형태의 대상물(S)이 제조된다.
즉, 이종물배치단계(S25)가 인쇄단계(S30)가 수행되는 도중 이루어질 경우, 인쇄단계(S30)는 일시적으로 정지되고 이종물배치단계(S25)가 완료된 후, 인쇄단계(S30)가 재시작되며, 인쇄단계(S30)의 일시적 정지 및 재시작은 파일가공단계(S20)의 적층 설정 정보에 반영되어 삼차원 프린터에 적용되어 구동 제어가 이루어지는 것이다.
여기서, 이종물배치단계(S25)는 적층 설정 정보에 따라 인쇄단계(S30) 도중 2회 이상 수행될 수 있으며, 이러한 인쇄 중 이종물 배치에 따라 다양한 형태의 이종물이 삽입된 대상물(S)이 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 삼차원 프린터의 인쇄 방법은, 조형판 또는 인쇄중인 대상물에 이종물을 배치 또는 삽입하여 경화된 수지와 이종물이 결합된 형태의 대상물을 인쇄할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 이종물
20 : 작업 하우징
30 : 조형판
40 : 프로젝터
r : 광경화성 수지
P : 패널
S : 대상물

Claims (5)

  1. 삼차원 프린터의 인쇄 방법으로서,
    대상물에 대한 삼차원 모델링 파일을 제작하는 파일제작단계;
    상기 모델링 파일에 적층 설정 정보를 부가하는 파일가공단계;
    상기 파일가공단계로부터 생성된 정보를 삼차원 프린터에 적용시켜 광경화성 수지를 광제공수단으로 경화 및 적층시켜 대상물을 인쇄하는 인쇄단계;를 포함하며,
    상기 인쇄단계의 전 또는 인쇄단계의 도중에 상기 광경화성 수지와 다른 재질의 이종물이 조형판에 또는 조형판에 지지된 인쇄중인 대상물에 배치 또는 삽입되는 이종물배치단계;가 구비되며,
    상기 이종물배치단계에서 상기 이종물은 삼차원 프린터에 구비된 로봇암에 의해 조형판에 또는 조형판에 지지된 인쇄중인 대상물에 배치 또는 삽입되고,
    상기 적층 설정 정보는 프로젝터의 강도 제어, 적층 두께 설정, 인쇄 패턴 제어, 인쇄의 일시적 정지 및 재시작 설정, 그리고 이종물을 배치시키기 위한 로봇암 제어 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    삼차원 프린터의 인쇄 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이종물은 금속 또는 합성수지 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는
    삼차원 프린터의 인쇄 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이종물배치단계가 인쇄단계가 수행되는 도중 이루어질 경우, 인쇄단계는 일시적으로 정지되고 이종물배치단계가 완료된 후, 인쇄단계가 재시작되는 것을 특징으로 하는
    삼차원 프린터의 인쇄 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인쇄단계의 일시적 정지 및 재시작은 상기 파일가공단계의 적층 설정 정보에 반영되어 삼차원 프린터에 적용되는 것을 특징으로 하는
    삼차원 프린터의 인쇄 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이종물배치단계가 인쇄단계가 수행되는 도중 이루어질 경우, 상기 이종물배치단계는 2회 이상 적용되는 것을 특징으로 하는
    삼차원 프린터의 인쇄 방법.
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