KR20170057002A

KR20170057002A - 3d 조형물의 후처리 장치

Info

Publication number: KR20170057002A
Application number: KR1020150160563A
Authority: KR
Inventors: 이병극; 최영한; 이희강; 이광민
Original assignee: 이병극
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-05-24
Also published as: KR101821772B1

Abstract

본 발명은 3D조형물의 후처리장치에 있어서, 세척액을 수용하는 세척실과, 건조공기가 공급되는 건조실을 갖는 후처리부와; 상기 3D조형물을 파지하는 홀더부와, 상기 3D조형물을 상기 세척실과 상기 건조실 간을 이송시키도록 상기 홀더부를 이송시키는 이송구동부를 갖는 이송유니트를 포함하는 것을 기술적요지로 한다. 이에 의해 3D조형물의 후처리공정 시간을 단축하여 작업효율성을 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

3D 조형물의 후처리 장치{Post-treatment device for three dimensional products}

본 발명은 3D 조형물의 후처리 장치에 관한 것이다.

3D프린터에 의해 제작된 조형물은 일반적으로 표면에 잔류하는 수지를 제거하기 위해 세척 및 건조 공정을 거친다. 경우에 따라서는 미경화 부분의 경화가 완료되도록 추가적인 경화공정을 거치기도 한다.

이러한 후처리공정을 수행하기 위해서는 조형물을 조형판으로부터 이탈시킨 후 별도로 마련된 후처리 설비에서 작업자가 세척조, 건조실 및 후경화실을 이동시키며 수작업으로 작업을 하였다. 이러한 종래의 후처리 방법은 많은 공간을 소요하고 작업성 및 생산성이 매우 저조하였다. 또한, 표준화된 작업이 이루어지기 어려워 조형물의 품질 안정성도 낮았다.

본 발명의 목적은 공간효율성 및 생산성이 우수하고 자동화된 작업이 가능한 3D 조형물의 후처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치는 세척액을 수용하는 세척실과, 건조공기가 공급되는 건조실을 갖는 후처리부와; 상기 3D조형물을 파지하는 홀더부와, 상기 3D조형물을 상기 세척실과 상기 건조실 간을 이송시키도록 상기 홀더부를 이송시키는 이송구동부를 갖는 이송유니트를 포함한다.

여기서 상기 홀더부는 상기 3D조형물이 지지된 조형판을 파지하는 것으로써, 조형물을 별로도 제거하지 않고 후처리작업을 실시할 수 있다.

또한, 상기 세척실과 상기 건조실 중 어느 하나는 상기 3D조형물을 노광하여 보충경화시키는 후경화램프를 갖는 것을 갖는 것이 바람직하다.

그리고 상기 세척실은 상기 세척액를 진동시키는 초음파진동기를 갖는 것이 3D조형물의 잔류하는 수지를 제거하는데 용이하다.

경우에 따라서는 상기 세척실 및 상기 건조실은 측방으로 상호 연접하여 배치되며,

상기 이송구동부는 상기 3D조형물이 상기 세척실 및 상기 건조실을 순차적으로 이동하도록 상기 홀더부를 승강 및 수평이동시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 후처리부는 상기 건조실을 나온 상기 3D조형물을 수용하는 후경화실을 더 포함하며, 상기 후경화실은 상기 3D조형물을 노광하여 보충경화시키는 후경화램프를 갖는 것이 작업장 내의 청결 및 작업효율을 향상시키는데 바람직하다.

여기서 상기 세척실 및 상기 건조실 및 상기 후경화실은 하부로부터 상방으로 순차적으로 연접하여 적층되어 있고, 상호 연통구를 통해 상기 3D조형물이 이동이 가능하도록 연통되어 있으며, 상기 이송구동부는 상기 홀더부를 승강 이동시키는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명에 따르면 3D조형물의 후처리장치는 공간효율성이 뛰어나며, 자동화된 작업으로 인해 생산성이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치를 나타낸 단면도이며,
도 2는 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치의 제2실시예를 나타낸 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치의 제3실시예를 나타낸 사시도이며,
도 4는 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치의 제4실시예를 나타낸 사시도이다.

이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 3D조형물의 후처리 장치는 후처리부(100)와 이송유니트(200)를 갖는다. 후처리부(100)는 세척실(110)과 건조실(130)을 갖는다. 여기서 세척실(110) 및 건조실(130)은 도시되지 않은 물림결합구조에 의해 하부로부터 상방으로 순차적으로 연접하여 적층되어 있다. 이러한 세척실(110)과 건조실(130)은 단일체로 만들어질 수 있다. 세척실(110)의 내부에는 액상이나 버블형태의 세척액(113)이 수용되어 세척실(110)의 내부에 마련된 초음파발생기(115)에 의해 세척액(113)이 진동되어 3D조형물(10)에 잔류하는 수지가 세척된다. 경우에 따라서는 초음파발생기(115) 대신 교반기나 분사기에 의해서 3D조형물(10)을 세척할 수 있다.

세척실(110)의 상부에는 세척실(110)과 연통되어진 건조실(130)이 마련된다. 건조실(130)의 측벽에는 건조공기가 분사되는 건조공기배출노즐(133)과, 3D조형물(10)을 보충경화시키기 위한 후경화램프(153)가 마련된다. 도시된 실시예에서는 건조실(130)의 내부에 후경화램프(153)가 설치되어 있지만 경우에 따라서 세척실(110) 내부에 후경화램프(153)를 설치하여 세척액(113)내에서 후경화를 실시하여 3D조형물(10)에 대해 세척과 경화공정을 동시에 실시하여도 무방하다. 후경화램프(153)에 의한 보충경화 과정에 3D조형물 혹은 후경화램프(153)에서 열이 발생하여 3D조형물(10)에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이를 방지하기 위하여 송풍팬 등의 냉각수단을 마련하거나, 후경화램프(153)를 저온 저발열 램프로 채택할 수 있다.

후처리부(100)의 일측에 마련된 이송유니트(200)는 3D조형물(10)을 파지하는 홀더부(210)와, 홀더부(210)를 이송시키는 이송구동부(230)를 갖는다. 3차원 프린팅 공정에 의해 생성된 3D조형물(10)은 통상의 경우 조형판(190)에 지지된 상태로 후처리장치에 제공된다. 3D조형물(10)은 3D프린터에서 성형될 때 조형판(190)은 초기부터 부착되어 성형과정에서 조형판(190)에 지지되어 점진적으로 성장한다. 홀더부(210)는 3D조형물(10)이 부착 지지된 조형판(190)을 용이하게 파지하여 후공정처리를 단계적으로 실시할 수 있도록 한다. 이와 같이 조형판(190)을 이용하여 파지함으로써 별도의 파지수단을 마련할 필요가 없다. 또한 홀더부(210)의 상부에는 홀더부(210)를 회전시키는 홀더회전구동부(250)가 마련되어 홀더부(210)가 회전함에 따라 3D조형물(10)이 다양한 각도에서 후처리공정을 적용받기 때문에 후처리공정효율이 향상된다.

이송구동부(230)는 홀더부(210)에 의해 파지된 3D조형물(10)을 세척실(110) 및 건조실(130) 및 후경화실(150)간을 연통구를 통해 이송시킨다.

이러한 구조에 따라 이송유니트(200)는 제어부(300)에 의해 수신된 제어신호에 의해 이송구동부(230)가 작동되어 홀더부(210)를 세척실(110) 및 건조실(130) 및 후경화실(150) 순으로 순차적으로 이동한다. 이때, 초음파진동기(115), 건조공기배출노즐(133) 및 후경화램프(153) 역시 제어부에 의해 수신된 제어신호를 통해 작동한다. 경우에 따라서 이송구동부(230)는 제어부(300)의 제어신호를 수신하지 않고 작동레버(미도시)를 더 포함하여, 수동으로 이송유니트(200)를 작동할 수 있다.

이에 따라 공간효율성 및 생산성이 우수하고 자동화된 작업이 가능하다. 또한 각각의 처리공간을 형성함으로써 작업장내의 청결유지를 용이하게 할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치의 제2실시예를 나타낸 단면도이다.이 실시예에서는 후처리부(101)는 도 1의 실시예와 달리 3D조형물(10)을 보충경화시키기 위한 후경화실(151)을 더 갖는다. 후경화실(151) 내부에는 후경화램프(154)가 측벽에 배치되어있다. 경우에 따라서 후경화실(151)의 내부에는 물 또는 냉각수 등과 같은 액상매체가 수용될 수 있다. 액상매체는 후경화공정에 발생하는 열을 분산하여 발열에 의한 3D조형물의 변형을 방지하는 냉각수단으로서 기능한다. 이러한 후처리부(101)는 도 2에 도시된 바와 같이 세척실(111), 건조실(131) 및 후경화실(151)이 하부로부터 상방으로 순차적으로 연접하여 적층된 구조를 갖는다.

도시된 실시예에서는 세척실(110), 건조실(130) 및 후경화실(151)이 상호 연통되어 있다. 그러나 어느 한 처리실(110, 130, 151)에서 세척, 건조 혹은 보충경화 과정에 발생한 물질이 인접한 다른 처리실(110, 130, 151)로 전달되는 것을 차단하기 위해 셔터(미도시)를 마련할 수 있다. 셔터(미도시)는 작업물의 이동시 탄성적으로 개폐되는 탄성 플랩이나 기계적으로 작동 가능한 미닫이 혹은 여닫이식의 판재 셔터로 만들어질 수 있다. 혹은 판면을 따라 선형 혹은 원형 이동을 하는 슬라이딩 셔터의 형태를 가질 수 있다. 경우에 따라서는 분사공기에 의해 기상 물질의 이동을 차단하는 에어커턴의 형태로 구축될 수도 있다.

후처리부(101) 일측에 마련된 이송유니트(201)의 구조 및 작동방식은 도 1의 실시예와 마찬가지로 건조실(131) 및 후경화실(151)에 마련된 연통구를 통해 3D조형물(10)을 이동가능하다. 이에 따라 3D조형물(10)을 수직이송구간 내에서 순차적으로 후처리공정을 수행함으로써, 후공정처리작업에 소요되는 공간 및 시간을 단축시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치의 제3실시예를 나타낸 사시도이다. 이 실시예에서는 도 1의 실시예와 달리 후처리부(102)이 원형으로 이루어져 상향개구를 가지며 격벽에 의해 복수의 구역으로 구획된다. 후처리부(102) 내의 세척실(112), 건조실(132) 및 후경화실(152)의 내부구조는 도 2에서의 후처리부(101)와 다르지 않다. 또한 경우에 따라서 후경화실(152)의 내부에는 후경화공정에 발생하는 열을 분산하여 발열에 의한 3D조형물의 변형을 방지하는 액상매체를 수용할 수 있다.

한편, 후처리부(102)의 상향개구는 별도의 셔터(미도시)를 마련하여 작업시에 폐쇄할 수 있다. 이때 셔터(미도시)는 도 2의 실시예에서와 달리 후처리부(102)의 일부 영역에 경첩이 마련되어 여닫이식으로 마련될 수도 있으나, 경우에 따라서는 후처리부(102)의 상면에 소정 간격의 내부공간을 형성하여 미닫이식으로 마련되어도 무방하다.

도 3에서는 후처리부(102) 내의 세척실(112), 건조실(132) 및 후경화실(152)로 총 3영역으로 구분되어 있지만, 경우에 따라서 후경화실(152)을 세척실(112) 또는 건조실(152) 중 어느 한 곳에 마련하여 두 공정을 동시에 실시할 수 있다.

한편, 제3실시예에서는 3D조형물(10)을 세척실(112), 건조실(132), 경화실(152)간을 이송시키는 이송유니트(202)를 회전시키는 회전유니트(미도시)를 갖는다. 회전유니트(미도시)는 이송유니트(202)의 하부영역에 마련되어 제어부(300)에 의해 수신되는 제어신호에 의해 구동되며, 회전유니트(미도시)가 구동됨에 따라 이송유니트(202)를 회전시킨다.

도 4는 본 발명에 따른 3D조형물의 후처리장치의 제4실시예를 나타낸 사시도이다. 이 실시예에서는 도 2의 실시예와 달리 후처리부(103)의 세척실(113), 건조실(133) 및 후경화실(153)이 측방으로 상호 연접하여 배치되어 있다. 경우에 따라서는 후처리부(103)의 후경화실(153)을 세척실(113) 및 건조실(133) 중 어느 하나와 함께 마련하여 두가지 공정을 동시에 실시 할 수 있다. 또한 각 영역별 셔터(미도시)를 마련하여, 외부로부터의 이물질의 접근을 차단하는 것이 바람직하다. 또한 도 2의 실시예에서와 같이, 경우에 따라서 후경화실(151)의 내부에는 물 또는 냉각수 등과 같은 액상매체가 수용될 수 있다. 후처리부(103) 내의 세척실(113), 건조실(133) 및 후경화실(153)의 내부구조와 이송유니트(203)의 구조는 도 2에서의 후처리부(101)와 동일하다.

한편 제4실시예에서는 이송유니트(203)가 측방으로 상호 연접되어 있는 세척실(113), 건조실(133) 및 후경화실(153) 간의 이동을 위해 이송레일(270)이 마련된다. 이송레일(270)은 후처리부(103)의 일측에 가로방향으로 연장되어 마련되어, 제어부(300)로부터 수신된 제어신호를 통해 이송유니트(203)의 위치를 변위시킨다.

이러한 구성에 따라 본 발명에 따른 3D 조형물의 후처리 장치는 공간효율성이 뛰어나며, 자동화된 작업으로 인해 우수한 생산성을 제공한다. 또한, 3D조형기와 후처리 장치를 상호 인접하게 배치하여, 이송유니트를 통해 조형물을 조형과 동시에 자동적으로 후처리 장치로 공급할 수 있다. 경우에 따라서는 3D조형물(10)이 형성된 조형판을 3D조형기에서 인출하여 후처리장치로 수동공급할 수 있다.

10: 3D조형물 100, 101, 102, 103: 후처리부 110, 111, 112, 113: 세척실 114: 세척액
115: 초음파진동기 130, 131, 132, 133: 건조실 134: 건조공기배출노즐 150, 151, 152, 153: 후경화실 154: 후경화램프 180: 전면유리
190: 조형판 200, 201, 202, 203: 이송유니트 210: 홀더부 230: 이송구동부
250: 홀더회전구동부 270: 이송레일 280: 이송유니트구동부 300: 제어부

Claims

3D조형물의 후처리장치에 있어서,
세척액을 수용하는 세척실과, 건조공기가 공급되는 건조실을 갖는 후처리부와;
상기 3D조형물을 파지하는 홀더부와, 상기 3D조형물을 상기 세척실과 상기 건조실 간을 이송시키도록 상기 홀더부를 이송시키는 이송구동부를 갖는 이송유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D조형물의 후처리장치.
제1항에 있어서,
상기 홀더부는 상기 3D조형물이 지지된 조형판을 파지하는 것을 특징으로 하는 3D조형물의 후처리장치.
제1항에 있어서,
상기 세척실과 상기 건조실 중 어느 하나는 상기 3D조형물을 노광하여 보충경화시키는 후경화램프를 갖는 것을 특징으로 하는 3D조형물의 후처리장치.
제1항에 있어서,
상기 세척실은 상기 세척액를 진동시키는 초음파진동기를 갖는 것을 특징으로 하는 3D조형물의 후처리장치.
제1항에 있어서,
상기 세척실 및 상기 건조실은 측방으로 상호 연접하여 배치되며,
상기 이송구동부는 상기 3D조형물이 상기 세척실 및 상기 건조실을 순차적으로 이동하도록 상기 홀더부를 승강 및 수평이동시키는 것을 특징으로 하는 3D조형물의 후처리장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후처리부는 상기 건조실을 나온 상기 3D조형물을 수용하는 후경화실을 더 포함하며,
상기 후경화실은 상기 3D조형물을 노광하여 보충경화시키는 후경화램프를 갖는 것을 3D조형물의 후처리장치.
제6항에 있어서,
상기 세척실 및 상기 건조실 및 상기 후경화실은 하부로부터 상방으로 순차적으로 연접하여 적층되어 있고, 상호 연통구를 통해 상기 3D조형물이 이동이 가능하도록 연통되어 있으며,
상기 이송구동부는 상기 홀더부를 승강 이동시키는 것을 특징으로 하는 3D조형물의 후처리장치.