KR20170028068A - 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치 및 그 방법 - Google Patents

라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 3차원 구조물의 조형 속도를 향상시키는 3차원 구조물 조형 방법을 구현하는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치는, 광 빔을 전달하는 광 딜리버리 모듈, 상기 광 딜리버리 모듈로부터 전달되는 광 빔의 각도를 변경하여 반사시키는 스캐너, 및 쉴드 가스를 공급하는 가스 통로, 상기 가스 통로의 내측에 배치되어 조형 파우더를 공급하는 파우더 통로, 및 상기 파우더 통로의 내측에 배치되어 상기 스캐너로부터 반사되는 광 빔을 기판의 복수의 위치에 통과시키고 상기 기판에 공급되는 상기 조형 파우더를 멜팅하여 상기 기판에 3차원 구조물을 조형하도록 일 방향으로 설정된 길이를 가지는 광 통로를 포함하는 선형 노즐을 포함한다.

Description

라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치 및 그 방법 {THREE DIMENSION STRUCTURE PRINTING APPARATUS HAVING LINEAR NOZZLE POSSIBLE TO LINE SCANE PRINTING AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 구조물의 조형 속도를 향상시킨 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일례를 들면, 3차원 구조물 조형 장치, 즉 3D 프린터는 플라스틱 액체를 굳혀 3차원 구조물을 만들어내는 프린터이다. 2D 프린터는 헤드를 앞뒤(x축)와 좌우(y축)로 운동하지만, 3D 프린터는 여기에 헤드의 상하(z축) 운동을 더하여 입력한 3D 도면을 바탕으로 입체 구조물을 만들어낸다.
입체 프린팅 방법에는 빌딩 챔버 내에서 스테이지 상에 메탈 파우더를 레이저로 멜팅 및 프린팅하여 입체 구조물을 제조하는 선택적 레이저 멜팅(SLM; selective laser melting) 방법과, 다이렉트 에너지 증착(DED; directed energy deposition) 방법이 있다.
DED 방법은 노즐로 메탈 파우더와 쉴드 가스를 공급하면서 레이저로 메탈 파우더를 멜팅하여 프린팅 함으로써 입체 구조물을 제조한다. DED 방법에 적용되는 노즐은 작은 원형으로 형성되어, 순차적으로 스캐닝 하면서 입체 구조물을 점 상태로 프린팅 하게 된다.
DED 방법 및 이에 적용되는 노즐은 원형으로 이루어져 메탈 파우더를 멜팅하여 프린팅 하므로 대면적의 입체 구조물을 제조하는데 많은 시간을 소요하는 단점을 가진다.
본 발명의 목적은 3차원 구조물의 조형 속도를 향상시키는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 3차원 구조물의 외곽을 미려하게 하는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 상기와 같은 조형 장치를 이용하는 3차원 구조물 조형 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치는, 광 빔을 전달하는 광 딜리버리 모듈, 상기 광 딜리버리 모듈로부터 전달되는 광 빔의 각도를 변경하여 반사시키는 스캐너, 및 쉴드 가스를 공급하는 가스 통로, 상기 가스 통로의 내측에 배치되어 조형 파우더를 공급하는 파우더 통로, 및 상기 파우더 통로의 내측에 배치되어 상기 스캐너로부터 반사되는 광 빔을 기판의 복수의 위치에 통과시키고 상기 기판에 공급되는 상기 조형 파우더를 멜팅하여 상기 기판에 3차원 구조물을 조형하도록 일 방향으로 더 길게 설정된 길이를 가지는 광 통로를 포함하는 선형 노즐을 포함한다.
상기 스캐너는 각도 변경된 상기 광 빔을 상기 노즐에서 상기 광 통로의 대응하는 위치에 반사할 수 있다.
상기 가스 통로는 상기 쉴드 가스를 공급하는 가스 딜리버리 모듈에 연결될 수 있다.
상기 파우더 통로는 상기 조형 파우더를 공급하는 파우더 딜리버리 모듈에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치는, 상기 선형 노즐의 상기 길이에 대응하여 상기 기판에 라인 스캔 방식으로 1차 조형한 외곽을 벡터 스캔 방식으로 2차 조형하는 원형 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 원형 노즐은 쉴드 가스를 공급하는 가스 통로, 조형 파우더를 공급하는 파우더 통로 및 광 빔을 통과시키는 광 통로를 외곽에서 내측으로 순차적으로 배치한 동심원 구조로 배치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치는, 상기 스캐너와 상기 선형 노즐 사이에 배치되어 광 빔의 발산각을 조절하는 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 조형 파우더는 메탈 파우더로 형성될 수 있다.
상기 스캐너는 폴리곤 스캐너 또는 갈바노 스캐노로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형 방법은, 광 딜리버리 모듈로부터 조사되는 광 빔의 각도를 스캐너로 변경하여 반사시키는 단계, 및 선형 노즐에서 설정된 길이의 광 통로를 통과한 광 빔을 기판의 복수 위치에서 조형 파우더를 멜팅하여 상기 기판에 일 방향으로 설정된 길이의 라인 스캔으로 3차원 구조물을 1차로 조형하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형 방법은, 상기 1차 조형 단계에 이어서, 원형 노즐을 이용하여 조형 파우더를 멜팅하여, 1차 조형된 3차원 구조물의 외곽을 벡터 스캔으로 3차원 구조물을 2차로 조형하는 단계를 포함한다.
상기 1차 조형 단계는 상기 선형 노즐을 라인 스캔의 직각 방향을 따라 단계적으로 이동시키면서 라인 스캔으로 3차원 구조물을 조형할 수 있다.
상기 2차 조형 단계는 상기 1차 조형 단계의 라인 스캔으로 1차 조형을 완료한 후, 상기 원형 노즐로 2차 조형을 진행할 수 있다.
상기 2차 조형 단계는 상기 1차 조형 단계로 라인 스캔으로 1차 조형을 부분적으로 완료한 후, 상기 원형 노즐로 2차 조형을 1차 조형과 동시에 진행할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는 선형 노즐의 라인 스캔으로 3차원 구조물을 조형하므로 조형 속도를 향상시킬 수 있다. 또한 일 실시예는 선형 노즐의 라인 스캔에 의한 1차 조형 후, 원형 노즐의 벡터 스캔에 의한 2차 조형으로 3차원 구조물을 더 조형하므로 3차원 구조물의 외곽을 미려하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 선형 노즐의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치에 적용되는 원형 노즐의 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형 방법에서, 선형 노즐을 이용한 라인 스캔 방식에 의한 1차(비트맵) 조형 상태도이다.
도 8은 도 7의 1차(비트맵) 조형 상태에 이어 원형 노즐을 이용한 벡터 스캔 방식에 의한 2차(벡터) 조형 상태도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 적용되는 선형 노즐의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치는 광 딜리버리 모듈(10), 스캐너(20) 및 선형 노즐(30)을 포함한다.
광 딜리버리 모듈(10)은 광 파이버(11)를 통하여 전달되는 광 빔(LB)을 스캐너(20)로 전달하도록 구성된다. 예를 들면, 광 딜리버리 모듈(10)은 레이저 헤드(미도시)에서 발생된 레이저 빔을 광 파이버(11)를 통하여 스캐너(20)로 전달하도록 구성될 수 있다. 광 딜리버리 모듈(10)은 선형 노즐(30)의 길이(L) 방향으로 배치되어, 그 일측에 구비되는 스캐너(20)로 광 빔(LB)을 전달한다.
스캐너(20)는 정역회전하면서 광 딜리버리 모듈(10)로부터 전달되는 광 빔(LB)의 각도를 변경하여 선형 노즐(30)로 반사시킬 수 있다. 일례로써, 스캐너(20)는 폴리곤 스캐너 또는 갈바노 스캐너(미도시)로 형성되어 회전하면서 광 빔을 빠른 속도로 선형 노즐로 반사시킬 수 있다.
또한 일 실시예의 3차원 구조물 조형 장치는 스캐너(20)와 선형 노즐(30) 사이에 배치되는 렌즈(50)를 더 포함한다. 일례를 들면, 렌즈(50)는 에프세타 렌즈로 구성될 수 있다. 렌즈(50)는 스캐너(20)에서 반사되는 광 빔(LB)의 발산각을 조절하여 선형 노즐(30)로 전달한다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 자른 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 선형 노즐(30)은 기판(B)에 3차원 구조물(S)을 조형하도록 어느 일 방향으로 더 길게 형성된다.
선형 노즐(30)은 쉴드 가스(G)를 공급하는 가스 통로(31), 가스 통로(31)의 내측에 배치되어 조형 파우더를 공급하는 파우더 통로(32), 및 파우더 통로(32)의 내측에 배치되어 광 빔(LB)을 통과시키는 광 통로(33)를 포함한다.
조형 파우더는 기판(B)에 3차원 구조물(S)을 조형할 수 있도록 메탈 파우더로 형성될 수 있다. 이하에서는 편의상 메탈 파우더(MP)를 예로 들어 설명한다.
가스 통로(31)는 가스 딜리버리 모듈(311)에 연결되어 쉴드 가스(G)를 광 통로(33) 및 파우더 통로(32)의 외곽으로 공급하여, 멜팅 영역을 차폐한다. 파우더 통로(32)는 파우더 딜리버리 모듈(321)에 연결되어 메탈 파우더(MP)를 광 통로(33)의 외곽과 가스 통로(31) 사이로 공급한다.
광 통로(33)는 선형 노즐(30)의 중심, 즉 파우더 통로(32)의 내측에 배치되어 스캐너(20)로부터 각도 변경되어 반사되는 광 빔(LB)을 통과시켜 기판(B) 상의 복수 위치에 이르게 하여, 기판(B)에 공급되는 메탈 파우더(MP)를 멜팅하여 기판(B)에 3차원 구조물(S)을 조형할 수 있게 한다.
스캐너(20)는 광 통로(33)의 길이(L)에 대응하여 광 빔(LB)의 각도를 변경하여 광 딜리버리 모듈(10)을 통하여 전달되는 광 빔(LB)을 선형 노즐(30)에서 광 통로(33)의 대응하는 위치에 반사한다.
렌즈(50)는 광 통로(33)의 길이(L)에 대응하여 배치되고, 각도 변경되는 광 빔(LB)의 발산각을 조절하여, 선형 노즐(30)의 광 통로(33)의 대응하는 위치들에 각각 전달한다.
광 통로(33)의 길이(L)는 스캐너(20)의 각도 변경 범위에 대응한다. 따라서 광 통로(33)는 광 딜리버리 모듈(10)에서 전달되어 스캐너(20)에서 각도 변경된 후 렌즈(50)에서 발산각 조절된 광 빔(LB)을 통과시킬 수 있다.
광 통로(33)는 선형 노즐(30)에서 일 방향으로 설정된 길이(L)를 가지므로 라인 스캔(LS, 도 7 참조)으로 기판(B)에 3차원 구조물(S)을 조형할 수 있다. 라인 스캔(LS) 방식은 기판(B)의 복수 위치에서 동시에 3차원 구조물(S)을 조형하므로 3차원 구조물의 조형 속도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 선형 노즐(30)은 기판(B)을 향하여 가스 통로(31)로 쉴드 가스(G)를 공급하고, 파우더 통로(32)로 메탈 파우더(MP)을 공급하며, 발산각 조절된 광 빔(LB)을 광 통로(33)로 조사하여, 쉴드 가스(G) 내에서 메탈 파우더(MP)을 멜팅하여 기판(B)에 3차원 구조물(S)을 1차로 조형한다.
1차 조형시, 선형 노즐(30)의 광 통로(33)가 설정된 길이(L)를 가지므로 이 길이(L) 범위 내에서 라인 스캔(LS) 방식으로 한번에 3차원 구조물(S)을 조형한다. 따라서 선형 노즐(30)의 길이(L) 방향을 따라 순차적으로 조형하는 방식에 비하여 조형 속도가 크게 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치에 적용되는 원형 노즐의 사시도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치는 원형 노즐(40)을 더 포함할 수 있다. 원형 노즐(40)의 전방에 렌즈(50)와 광 딜리버리 모듈(210)이 배치되어 광 빔(LB)에 대응한다.
또한 도시하지 않았으나 원형 노즐(40)에도 가스 딜리버리 모듈 및 파우더 딜리버리 모듈이 연결되어, 쉴드 가스(G) 및 메탈 파우더(MP)를 공급한다.
원형 노즐(40)은, 선형 노즐(30)의 길이(L)에 대응하여 기판(B)에 라인 스캔(LS) 방식으로 1차 조형한 3차원 구조물(S)의 외곽을 벡터 스캔(VS) 방식으로 2차 조형하도록 구성된다.
선형 노즐(30)에서와 같이, 원형 노즐(40)은 쉴드 가스(G)를 공급하는 가스 통로(41), 메탈 파우더(MP)를 공급하는 파우더 통로(42) 및 광 빔(LB)을 통과시키는 광 통로(43)를 외곽에서 내측으로 동심원 구조로 배치하고 있다.
즉 선형 노즐(30)은 3차원 구조물(S)의 넓은 면적을 신속하게 조형하고, 원형 노즐(40)은 3차원 구조물(S)의 외곽에서 좁은 면적을 정밀하게 조형할 수 있게 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형 방법에서, 선형 노즐을 이용한 라인 스캔 방식에 의한 1차(비트맵) 조형 상태도이고, 도 8은 도 7의 1차(비트맵) 조형 상태에 이어 원형 노즐을 이용한 벡터 스캔 방식에 의한 2차(벡터) 조형 상태도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형 방법은 광 딜리버리 모듈(10)로부터 전달되는 광 빔(LB)을 스캐너(20)로 각도 변경하여 반사시키는 단계 및 1차 조형 단계를 포함한다.
1차 조형 단계는 선형 노즐(30)에서 설정된 길이(L)의 광 통로(33)를 통과한 광 빔(LB)을 기판(B)의 복수 위치에서 메탈 파우더(MP)를 멜팅하여 기판(B)에 일 방향으로 설정된 길이(L)의 라인 스캔(LS)으로 3차원 구조물(S)을 1차로 조형한다.
1차 조형 단계는 선형 노즐(30)을 사용하여 라인 스캔(LS) 방식을 적용하므로 3차원 구조물(S)의 조형 시간을 단축시킬 수 있다. 1차 조형 단계는 선형 노즐(30)을 라인 스캔(LS)의 직각 방향(도 7의 좌에서 우)을 따라 단계적으로 이동시키면서 라인 스캔(LS) 방식으로 3차원 구조물(S)을 조형한다(도 7 참조). 이때, 3차원 구조물(S)은 비트맵으로 조형되어, 외곽에서 거친 표면을 형성하게 된다.
일 실시예에 따른 3차원 구조물 조형 방법은 3차원 구조물(S)의 1차 조형에 이어서 2차 조형을 더 포함한다. 2차 조형 단계는 원형 노즐(40)에서 광 통로(43)를 통과한 광 빔(LB)을 기판(B)에서 메탈 파우더(MP)를 광 빔(LB)으로 멜팅하여, 1차 조형된 3차원 구조물(S)의 외곽을 벡터 스캔(VS) 방식으로 3차원 구조물(S)을 2차로 더 조형한다(도 8 참조). 이때, 3차원 구조물(S)의 외곽은 벡터로 조형되어, 자연스럽게 이어지는 매끄러운 표면을 형성할 수 있다.
2차 조형 단계는 1차 조형 단계의 라인 스캔(LS)으로 1차 조형을 완료한 후, 원형 노즐(40)의 벡터 스캔(VS)으로 2차 조형을 진행할 수 있다. 이와 같이, 일 실시예는 선형 노즐(30)의 라인 스캔(LS)으로 3차원 구조물(S)의 신속하게 조형하면서 외곽 표면을 미려하게 형성할 수 있다.
또한 2차 조형 단계는 1차 조형 단계의 라인 스캔(LS)으로 1차 조형을 부분적으로 완료한 후, 시간 차를 두고 원형 노즐(40)의 벡터 스캔(VS)으로 2차 조형을 1차 조형과 동시에 진행할 수 있다. 이 경우, 3차원 구조물(S)의 조형 시간이 더욱 단축될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 광 딜리버리 모듈 11: 광 파이버
20: 스캐너 30: 선형 노즐
31, 41: 가스 통로 32, 42: 파우더 통로
33, 43: 광 통로 40: 원형 노즐
50: 렌즈 210: 광 딜리버리 모듈
311: 가스 딜리버리 모듈 321: 파우더 딜리버리 모듈
B: 기판 G: 쉴드 가스
L: 길이 LB: 광 빔
LS: 라인 스캔 MP: 메탈 파우더
S: 3차원 구조물

Claims (14)

  1. 광 빔을 전달하는 광 딜리버리 모듈;
    상기 광 딜리버리 모듈로부터 전달되는 광 빔의 각도를 변경하여 반사시키는 스캐너; 및
    쉴드 가스를 공급하는 가스 통로, 상기 가스 통로의 내측에 배치되어 조형 파우더를 공급하는 파우더 통로, 및 상기 파우더 통로의 내측에 배치되어 상기 스캐너로부터 반사되는 광 빔을 기판의 복수의 위치에 통과시키고 상기 기판에 공급되는 상기 조형 파우더를 멜팅하여 상기 기판에 3차원 구조물을 조형하도록 일 방향으로 더 길게 설정된 길이를 가지는 광 통로를 포함하는 선형 노즐
    을 포함하는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너는
    각도 변경된 상기 광 빔을 상기 선형 노즐에서 상기 광 통로의 대응하는 위치에 반사하는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스 통로는
    상기 쉴드 가스를 공급하는 가스 딜리버리 모듈에 연결되는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파우더 통로는
    상기 조형 파우더를 공급하는 파우더 딜리버리 모듈에 연결되는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선형 노즐의 상기 길이에 대응하여 상기 기판에 라인 스캔 방식으로 1차 조형한 외곽을 벡터 스캔 방식으로 2차 조형하는 원형 노즐을 더 포함하는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원형 노즐은
    쉴드 가스를 공급하는 가스 통로, 조형 파우더를 공급하는 파우더 통로 및 광 빔을 통과시키는 광 통로를 외곽에서 내측으로 순차적으로 배치한 동심원 구조로 배치하는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너와 상기 선형 노즐 사이에 배치되어 광 빔의 발산각을 조절하는 렌즈를 더 포함하는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조형 파우더는
    메탈 파우더로 형성되는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너는
    폴리곤 스캐너 또는 갈바노 스캐노로 형성되는 라인 스캔 조형이 가능한 선형 노즐을 구비한 3차원 구조물 조형 장치.
  10. 광 딜리버리 모듈로부터 조사되는 광 빔의 각도를 스캐너로 변경하여 반사시키는 단계; 및
    선형 노즐에서 설정된 길이의 광 통로를 통과한 광 빔을 기판의 복수 위치에서 조형 파우더를 멜팅하여 상기 기판에 일 방향으로 설정된 길이의 라인 스캔으로 3차원 구조물을 1차로 조형하는 단계
    를 포함하는 3차원 구조물 조형 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 1차 조형에 이어서, 원형 노즐을 이용하여 조형 파우더를 광 빔으로 멜팅하여, 1차 조형된 3차원 구조물의 외곽을 벡터 스캔으로 3차원 구조물을 2차로 조형하는 단계
    를 포함하는 3차원 구조물 조형 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 1차 조형 단계는
    상기 선형 노즐을 라인 스캔의 직각 방향을 따라 단계적으로 이동시키면서 라인 스캔으로 3차원 구조물을 조형하는 3차원 구조물 조형 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 2차 조형 단계는
    상기 1차 조형 단계의 라인 스캔으로 1차 조형을 완료한 후, 상기 원형 노즐로 2차 조형을 진행하는 3차원 구조물 조형 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 2차 조형 단계는
    상기 1차 조형 단계의 라인 스캔으로 1차 조형을 부분적으로 완료한 후, 상기 원형 노즐로 2차 조형을 1차 조형과 동시에 진행하는 3차원 구조물 조형 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200084437A (ko) * 2018-12-26 2020-07-13 한국해양대학교 산학협력단 폐쇄형 기포를 갖는 다공 금속용 3차원 프린터 및 이를 이용한 3차원 프린팅 방법
CN113211784A (zh) * 2020-02-05 2021-08-06 中国科学院福建物质结构研究所 一种具有高隔音性能的制件及其基于3d打印的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000015705A (ja) 1998-07-03 2000-01-18 Hitachi Koki Co Ltd 光造形装置
JP2015104837A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 東京エレクトロン株式会社 積層造形装置、積層造形方法及び移動部
CN103952696B (zh) * 2014-04-14 2017-04-12 北京工业大学 一种在空气中直接制造钛合金零件的快速成形方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200084437A (ko) * 2018-12-26 2020-07-13 한국해양대학교 산학협력단 폐쇄형 기포를 갖는 다공 금속용 3차원 프린터 및 이를 이용한 3차원 프린팅 방법
CN113211784A (zh) * 2020-02-05 2021-08-06 中国科学院福建物质结构研究所 一种具有高隔音性能的制件及其基于3d打印的制备方法
CN113211784B (zh) * 2020-02-05 2022-02-18 中国科学院福建物质结构研究所 一种具有高隔音性能的制件及其基于3d打印的制备方法

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