KR20170078396A - 온도 및 습도에 따른 실시간 제어가 가능한 다기능 3d 프린터 - Google Patents

온도 및 습도에 따른 실시간 제어가 가능한 다기능 3d 프린터 Download PDF

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Abstract

온도 및 습도에 따른 실시간 제어가 가능한 다기능 3D 프린터를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 노즐 모듈을 탈부착하기 위한 노즐 장착부를 포함하는 다기능 3D 프린터에 있어서, 상기 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정하는 센서부; 상기 노즐 장착부에 장착된 노즐 모듈에 전압을 공급하는 전압공급부; 및 상기 노즐 모듈의 종류, 상기 노즐 모듈에 공급된 프린팅 재료의 종류, 상기 센서부에서 측정된 온도 및 습도에 따른 전압 제어수치가 기록된 룩업테이블을 참고하여, 상기 전압공급부가 공급하는 전압을 제어하는 전압제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터를 제공한다.

Description

온도 및 습도에 따른 실시간 제어가 가능한 다기능 3D 프린터{Multi-functional 3D Printer Capable of Real-time Control based on Temperature and Humidity}
본 발명은 온도 및 습도에 따른 실시간 제어가 가능한 다기능 3차원(3D) 프린터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프린터 주위의 온도 및 습도 변화에 따른 실시간 제어를 통해 주위 환경의 변화에 능동적으로 대응할 수 있는 다기능 3D 프린터에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
3차원(3D) 프린터는 고체, 액체 또는 파우더 형태의 폴리머 수지, 금속 등의 프린팅 재료를 적층 가공(Additive Manufacturing)하여 Layer-by-layer 방식으로 쌓아올려 입체물을 제작하는 장치이다.
3D 프린터는 적층 방식 및 프린팅 재료에 따라 다양하게 구분될 수 있다. 적층 방식은 압출, 잉크젯 방식의 분사, 광경화, 파우더 소결, 인발, 시트 접합 등으로 구분 가능하며, 프린팅 재료로는 폴리머, 금속, 종이, 목재, 식프린팅 재료 등이 사용된다.
3D 프린터는 시제품의 제작 비용 및 시간이 절약되어, 다품종 소량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 조형 속도, 표면 해상도, 조형물의 강도, 가공 프린팅 재료 등에서 많은 한계가 있어, 기존의 절삭가공, 사출성형 기술 등의 대량생산 체제를 당장 대체하기는 어려워 보인다. 따라서 기존의 기술을 보완하고 공존하는 관점에서 연구개발이 진행되고 있는 추세이다. 즉, 3D 프린터 기술은 전통 제조 기술을 대신하기보다는 다품종 소량 생산을 위한 생산성 향상의 관점에서 의미가 크다.
이러한 관점에서 본 출원인은 탈부착 가능한 노즐 모듈을 사용함으로써, 프린터 1대로 3D 형상 생성, 3D 표면 인쇄, 3D 스캔, 2D 인쇄, 레이저 식각, 레이저 광소결 등의 다양한 기능을 구현할 수 있는 다기능 3D 프린터를 개발하였다. 본 출원인이 개발한 다기능 3D 프린터를 사용하면, 3D 형상을 생성한 후, 노즐 모듈 교체를 통해 생성된 3D 형상의 표면에 프린팅을 수행하는 공정을 프린터 1대로 수행할 수 있다. 또한 기판 위에 폴리젯 인쇄를 한 후, 노즐 모듈 교체를 통해 레이저 광소결을 함으로써 3D 형상을 고정시키는 공정을 프린터 1대로 수행할 수 있다.
이러한 다기능 3D 프린터는 각 노즐 모듈이 다른 기능을 수행하게 되므로, 노즐 모듈 교체 시 전압 제어, 재료 공급 제어, 공압 제어 등의 제어 수치를 변경할 필요가 있다. 나아가, 본 출원인의 실험 결과, 온도ㆍ습도 등 주위 환경 변화에 따라 인쇄 품질이 크게 달라지므로, 온도ㆍ습도 등 주위 환경을 고려한 실시간 제어가 요구된다.
주위 환경의 변화에 따라 프린터의 출력 특성을 제어하는 기술로서 한국 특허공개 제2008-0112820호(2008.12.26 공개)가 있다. 이 특허공개 제2008-0112820호는 인쇄 장치가 위치한 지역의 환경 정보를 수신하여, 수신된 환경 정보에 대응하는 인쇄 제어 신호 및 인쇄 데이터를 인쇄 장치에 전송함으로써, 인쇄 품질의 균일화를 도모하는 기술을 개시한다.
그러나 종래 기술은 단일 노즐을 전제로 하는 프린터에서 주위 환경의 변화에 따라 전압 제어를 수행하는 것으로서, 본 출원인이 개발한 다기능 3D 프린터의 실시간 제어에 적용하기 어려운 면이 있다.
본 발명은 프린터 주위의 온도 및 습도를 감지하여, 다기능 3D 프린터에 장착된 노즐 모듈에 따른 최적의 전압 제어, 재료 공급 제어, 공압 제어를 수행함으로써, 주위 환경이 변화되더라도 균일한 인쇄 품질을 유지할 수 있는 다기능 3D 프린터를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 노즐 모듈을 탈부착하기 위한 노즐 장착부를 포함하는 다기능 3D 프린터에 있어서, 상기 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정하는 센서부; 상기 노즐 장착부에 장착된 노즐 모듈에 전압을 공급하는 전압공급부; 및 상기 노즐 모듈의 종류, 상기 노즐 모듈에 공급된 프린팅 재료의 종류, 상기 센서부에서 측정된 온도 및 습도에 따른 전압 제어수치가 기록된 룩업테이블을 참고하여, 상기 전압공급부가 공급하는 전압을 제어하는 전압제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 노즐 모듈을 탈부착하기 위한 노즐 장착부를 포함하는 다기능 3D 프린터의 제어 방법에 있어서, 상기 다기능 3D 프린터에 장착된 노즐 모듈의 종류 및 상기 노즐 모듈에 사용되는 프린팅 재료를 인식하는 인식과정; 상기 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정하는 측정과정; 룩업테이블에 엑세스(access)하여 상기 인식과정에서 인식된 노즐 모듈 및 프린팅 재료, 상기 측정과정에서 측정된 온도 및 습도에 대응하는 제어값을 읽어들이는 판독과정; 및 상기 판독과정에서 읽어들인 룩업테이블을 참고하여, 상기 노즐 모듈에 공급되는 전압을 제어하는 전압제어과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터의 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 프린터 주위의 온도 및 습도에 따른 실시간 제어를 통해 주위 환경의 변화에 동적으로 대응함으로써, 프린터 주위의 온도 및 습도 변화에도 불구하고 균일한 인쇄 품질을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터의 노즐 장착부를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터에 탈부착 가능한 노즐 모듈을 예시한 도면이다.
도 4는 다양한 온도ㆍ습도에서의 잉크젯 모듈의 젯팅 특성 실험결과를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터를 예시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터에 잉크젯 모듈이 장착된 상태를 예시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 프린팅 재료의 온ㆍ습도 프로파일을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터에 FDM 모듈이 장착된 상태를 예시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체상 프린팅 재료의 온ㆍ습도 프로파일을 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터의 온도 및 습도에 따른 실시간 제어방법을 예시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되어 있더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예의 구성요소를 설명함에 있어서 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 등이 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 해당 부분이 다른 구성요소를 부가하는 것을 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. '~부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 '하드웨어', '소프트웨어' 또는 '하드웨어와 소프트웨어의 결합'으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터를 예시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터(이하, '다기능 3D 프린터'라 함)는 노즐 모듈(Nozzle Module)을 탈부착할 수 있는 노즐 장착부(200)를 포함한다. 도 1에 도시된 것과 같이, 다기능 3D 프린터는 노즐 모듈의 교체를 통해 1대의 프린터로 3D 형상 생성, 3D 표면 인쇄, 3D 스캔, 2D 인쇄, 레이저 식각, 레이저 광소결 등의 다양한 기능을 구현할 수 있다.
다기능 3D 프린터는 노즐 모듈을 얼라인먼트(Alignment)하기 위한 카메라를 포함할 수 있다.
다기능 3D 프린터는 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도, 보다 바람직하게는, 프린팅 작업 등이 수행되는 노즐팁 부분의 온도 및 습도를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 이 센서는 노즐 모듈 자체에 장착될 수도 있고, 3D 프린터 본체에 장착될 수도 있다. 다만, 노즐 모듈의 제작 비용 절감 및 회로의 단순화를 위하여 3D 프린터 본체에 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 노즐팁에서 액체가 분사되는 노즐 모듈, 예컨대 잉크젯 모듈이 장착될 경우, 노즐팁 부분에서 분사되는 액체로 인하여 노즐팁 주위의 습도가 정확하게 측정되지 않을 우려가 있고, 노즐팁에서 고온이 발생하는 노즐 모듈, 예컨대 FDM 모듈이 장착될 경우, 노즐팁 부분의 가열로 인하여 노즐팁 주위의 온도가 정확하게 측정되지 않을 우려가 있으므로, 이 센서는 노즐팁의 액상 잉크 배출이나 가열 등에 의한 영향을 최소화시킬 수 있도록 노즐팁 부분에서 일정 거리만큼 이격된 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
다기능 3D 프린터의 프린팅 동작을 제어하고 실행하는 과정은 장착된 노즐 모듈을 얼라인먼트하는 과정을 포함한다. 얼라인먼트로는, 장착된 노즐 모듈의 노즐팁이 3차원 상에서 일정한 위치에 위치하도록 장착된 노즐 모듈을 이동시키는 방식을 사용할 수 있다. 한편, 장착된 노즐 모듈의 노즐팁의 x편차, y편차 및 z편차를 구한 후, 목표점 위로 노즐 모듈을 이동시킬 때, 각각의 편차만큼 노즐 모듈을 추가적으로 이동시키는 방식을 사용할 수 있다. 다만, 노즐 모듈 얼라인먼트 방법이 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터의 노즐 장착부를 예시한 도면이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 노즐 장착부(200)는 고정핀(201) 및 자성체(203)를 포함한다. 노즐 모듈에 형성되어 있는 홀(Hole)을 노즐 장착부(200)의 고정핀(201)에 맞춤결합한 후 노즐 모듈을 노즐 장착부의 자성체(203)에 부착함으로써 노즐 장착부(200)에 노즐 모듈을 장착할 수 있다. 자성체(203)는 영구자석, 전자석 또는 이들의 결합으로 구성될 수 있다.
노즐 장착부(200)에 노즐 모듈을 장착하는 방법이 홀 또는 자성체(203)를 이용하는 방법으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 나사-볼트 방식 또는 가이드-락킹 방식이 이용될 수 있다.
노즐 장착부(200)에는 전기핀(205)이 설치된다. 전기핀(205)은 노즐장착부(200)와 노즐 모듈의 전극을 전기적으로 접속하는 부분으로서, 그 전장에 걸쳐 일정한 직경을 가진 금속와이어를 절단한 후, 절단된 금속와이어의 단부 주변을 도금하여 만들 수 있다. 장착된 노즐 모듈에 대한 정보는 전기핀(205)을 통해 제어부로 전달된다. 여기서 노즐 모듈에 대한 정보는 노즐 모듈의 식별기호, 노즐 모듈의 종류, 용도, 기능, 사용되는 재료 등이 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터에 탈부착 가능한 노즐 모듈(300)을 예시한 도면이다.
다기능 3D 프린터에 탈부착 가능한 노즐 모듈(300)의 일례로서, 잉크젯 모듈, 폴리젯 모듈, FDM(Fused Deposition Modeling) 모듈, 3D 스캐닝 모듈, 레이저 모듈 및 진공흡착식 운송 모듈 등이 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 다양한 방식의 잉크젯 모듈을 예시한 도면이다. 잉크젯 모듈은 챔버(Chamber)에 저장된 액상 프린팅 재료 또는 제1 재료공급부로부터 공급받은 액상 프린팅 재료를 노즐팁을 통해 토출하는 장치이다. 잉크젯 모듈에서 토출되는 액상 프린팅 재료는 2D 인쇄에 사용되는 액상 염료이거나, 3D 표면 인쇄에 사용되는 액상 염료이거나, 인쇄전자에 사용되는 도전성 잉크이거나, 3D 형상 생성에 사용되는 액상 광경화성 수지이거나, 3D 형상 생성에 사용되는 액상 접착제일 수 있다.
도 3의 (a)는 1개의 밸브를 갖는 공압식 잉크젯 모듈을 예시한 도면이다. (a)의 노즐 모듈은 모듈 상단부에 위치한 1개의 밸브(301)를 통해 공압을 공급받는다. 챔버(Chamber)에 저장된 액상 프린팅 재료 또는 제1 재료공급부로부터 공급받은 액상 프린팅 재료는 공압에 의해 가압되어 노즐팁(302)을 통해 토출된다. 밸브는 전압제어를 통해 개폐 및 조절이 가능하며, 밸브의 개폐 및 조절을 통해 액상 프린팅 재료의 토출량을 제어할 수 있다.
도 3의 (b)는 2개의 밸브를 갖는 공압식 잉크젯 모듈을 예시한 도면이다. (b)의 노즐 모듈은 모듈 상단부에 위치한 2개의 밸브(303)를 통해 공압을 공급받는다. 이 때, 2개의 밸브를 모두 열 수도 있고, 2개의 밸브 중 1개의 밸브만을 열 수도 있다. 그 밖의 작동은 (a)의 잉크젯 모듈과 유사하다.
도 3의 (c)는 표준 EHD(Electro-Hydro-Dynamic) 모듈을 도시한 것이다. (c)의 노즐 모듈은 챔버(Chamber)에 저장된 액상 프린팅 재료 또는 제1 재료공급부로부터 공급받은 액상 프린팅 재료를 노즐 모듈 내부에 위치한 시린지 펌프( Syringe Pump, 미도시)를 이용하여 펌핑한다. (c)의 노즐 모듈은 EHD 전극(미도시)에 전압을 인가함으로써 노즐 직경에 비해 얇은 선폭을 구현할 수 있다. 이 노즐 모듈의 노즐팁(304)의 직경은 약 100 μm이고, 구현 가능한 최소 선폭은 대략 2 ~ 3 μm이다.
EHD란 노즐 모듈과 기판에 서로 반대 극성의 전압을 인가하거나, 노즐 모듈에 전압을 인가하고 기판을 접지함으로써 미세 선폭의 프린팅을 구현하는 기술이다. 노즐 모듈과 기판에 서로 반대 극성의 전압이 인가되면 노즐팁에 형성된 메니스커스(Meniscus)의 액면에 전하가 집중됨으로써 구형이던 메니스커스가 49.3°의 소위 테일러 콘(Taylor Cone) 형상으로 변한다. 메니스커스가 테일러 콘 형상으로 변하고, 노즐 모듈에서 기판 방향으로의 전기장이 형성되면, 수십 μm ~ 수백 μm의 노즐팁에서 수백 nm ~ 수 μm 의 미세 선폭을 구현할 수 있다. EHD를 적용하면 선폭 해상도가 높아질 뿐만 아니라 노즐팁에서 토출되는 액적의 직진성이 향상되는 장점이 있다.
도 3의 (d)는 고정밀 EHD 모듈이다. (d)의 노즐 모듈은 모듈 상단부에 위치한 2개의 밸브(305)를 통해 공압을 공급받는다. 챔버(Chamber)에 저장된 액상 프린팅 재료 또는 제1 재료공급부로부터 공급받은 액상 프린팅 재료는 공압에 의해 가압되어 노즐팁(306)을 통해 토출된다. (d)의 노즐 모듈은 EHD 전극(미도시)에 전압을 인가함으로써 노즐 직경에 비해 얇은 선폭을 구현할 수 있다. 이 노즐 모듈의 노즐팁(306)의 직경은 10 μm 이하이고, 구현 가능한 선폭은 1 μm 이하이다.
도 3의 (e)는 다기능 3D 프린터에 탈부착 가능한 EHD 방식의 FDM(Fused Deposition Modeling) 모듈을 예시한 도면이다. (e)의 노즐 모듈은 이송 모터(미도시)를 이용하여 고체상 프린팅 재료, 예컨대 ABS 필라멘트 등을 노즐팁 방향으로 이송한다. 노즐팁(307)은 가열 블록(미도시)을 구비하고 있으며, 고체상 프린팅 재료는 열에 의해 녹아 노즐팁을 통해 토출된다. 또한 (e)의 노즐 모듈은 쿨링팬(308)을 포함하는데, 쿨링팬은 가열된 노즐팁을 냉각시키는 역할을 한다. 이송 모터, 가열 블록 및 쿨링팬을 포함하는 FDM 모듈은 통상적으로 사용되고 있는 것이나, (e)의 노즐 모듈은 EHD 전극(미도시)에 전압을 인가하여 EHD에 의한 정전기젯을 추가로 구현함으로써, 통상의 FDM 모듈보다 미세한 선폭을 구현할 수 있다.
도 3의 (f)는 다기능 3D 프린터에 탈부착 가능한 3D 스캐닝 모듈을 예시한 도면이다. (f)의 노즐 모듈의 끝 부분에는 센서팁(309)이 결합되어 있다. 이 노즐 모듈은 상하로 이동하며 대상 물체에 센서팁(309)이 접촉할 때 신호를 전달하는 방식으로 대상 물체가 특정 X, Y 좌표에서 Z축의 어느 위치에 있는지 인식할 수 있다. 이를 통해 대상 물체의 전체적인 3차원 구조(geometry)를 스캐닝할 수 있다. 대상 물체의 3차원 구조를 정확히 스캐닝하는 것은 정밀한 3D 프린팅을 위한 필수 사전 작업이다.
도 3의 (g)는 다기능 3D 프린터에 탈부착 가능한 레이저 모듈을 예시한 도면이다. (g)의 노즐 모듈은 광을 방출하기 위한 레이저 소스(미도시), 광을 굴절시키기 위한 렌즈(미도시)를 포함한다. 이 노즐 모듈은 식각(engraving), 광소결 등 다양한 용도로 사용할 수 있는데, 출력을 높이면 식각용으로, 출력을 낮추면 광소결용으로 사용할 수 있다.
도 3의 (h)는 다기능 3D 프린터에 탈부착 가능한 진공흡착식 운송 모듈을 예시한 도면이다. (h)의 노즐 모듈은 상단부에 위치한 밸브(310)를 통해 공기를 빼내어 모듈 내부를 진공상태로 만든다. 노즐팁(311)에 진공압이 형성되면 진공압을 이용하여 전자부품 등의 소형 물체를 부착한 후 원하는 위치로 이동시킨다.
도 4는 다양한 온도ㆍ습도에서의 잉크젯 모듈의 젯팅 특성 실험결과를 보여주는 사진이다.
실험에 사용된 프린팅 재료는 폴리머 잉크인데, 온도 및 습도에 따른 프린터 제어를 수행하지 않고 프린팅을 수행한 결과, 잉크젯 모듈의 젯팅이 프린터 주위의 온도 및 습도에 따라 크게 달라짐을 알 수 있다. 예를 들면 다음과 같다.
ⅰ) 온도 24 ℃, 습도 27 %에서는 액적이 모이지 않고 퍼지는 현상이 나타났다.
ⅱ) 온도 22 ℃, 습도 26 %에서는 노즐팁에서 액적이 크게 뭉쳐지는 현상이 나타났다.
ⅲ) 온도 24 ℃, 습도 25 %에서는 노즐팁에서 액적이 작게 뭉쳐지는 현상이 나타났다.
ⅳ) 온도 22 ℃, 습도 27 %에서는 노즐팁에서 뭉쳐진 액적이 한 방향으로 치우쳐 뭉쳐지는 현상이 나타났다.
다만, 온도 20 ℃, 습도 35~40 %를 유지하면서 해당 온도 및 습도에 최적화된 프린터 제어를 수행한 결과, 4시간 동안 젯팅 특성에 변화가 발생하지 않았다.
이러한 실험 결과를 볼 때, 프린터 주위의 온도 및 습도를 고려한 최적의 수치로 다기능 3D 프린터를 제어하면, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 최소화시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터를 예시한 블록도이다.
다기능 3D 프린터는 인식부(501), 센서부(503), 사용자 인터페이스(505), 제어부(510), 공급부(520) 및 노즐 모듈(300)을 포함한다.
인식부(501)는 노즐 모듈(300)의 종류 및 노즐 모듈(300)에 사용된 프린팅 재료를 인식한다. 보다 상세하게는, 인식부(501)는 노즐 장착부(200)에 위치한 전기핀(205)을 통해 전달되는 전기신호를 이용하여, 노즐 모듈(300)의 종류, 노즐 모듈(300)에 사용된 프린팅 재료 등을 인식한다.
다만, 인식부(501)가 노즐 모듈(300)을 제대로 인식하지 못하거나, 노즐 모듈(300)에 기존과 다른 프린팅 재료가 사용되는 경우 등에 있어서, 사용자 인터페이스(505)를 통해 사용자가 직접 노즐 모듈(300)의 종류 및 노즐 모듈(300)에 공급된 프린팅 재료에 대한 정보를 입력할 수도 있다.
센서부(503)는 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정한다.
제어부(510)는 전압제어부(511)를 포함하고, 공급부(520)는 전압공급부(521)를 포함한다.
전압제어부(511)는 전압공급부(521)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 전압을 제어한다. 보다 상세하게는, 전압공급부(521)는 노즐 모듈(300)을 구성하는 각 구성요소에 독립적인 전압을 공급할 수 있도록 구성되는데, 전압제어부(511)는 룩업테이블(Look-up table)을 참고하여 노즐 모듈(300)의 각 구성요소에 공급하는 전압을 제어한다. 이에 대한 자세한 내용은 도 6 내지 9와 함께 후술한다.
다기능 3D 프린터는 제어부(510)에 제1 재료제어부(513)를 더 포함하고, 공급부(520)에 제1 재료공급부(523)를 더 포함할 수 있다.
제1 재료공급부(523)는 노즐 모듈(300)로 액상 염료, 도전성 잉크, 액상 광경화성 수지, 액상 접착제 등의 액상(Liquid-state) 프린팅 재료를 공급하는 장치이다. 제1 재료제어부(513)는 제1 재료공급부(523)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 액상 프린팅 재료의 유량을 제어한다. 다만, 노즐 모듈(300)이 액상 프린팅 재료를 저장하고 있는 경우에는 외부로부터 재료 공급을 받지 않아도 프린팅이 가능하므로, 제1 재료제어부(513) 및 제1 재료공급부(523)의 구성이 필수적인 것은 아니다.
다기능 3D 프린터는 제어부(510)에 제2 재료제어부(515)를 더 포함하고,공급부(520)에 제2 재료공급부(525)를 더 포함할 수 있다.
제2 재료공급부(525)는 노즐 모듈(300)로 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 필라멘트, PLA(Poly Lactic Acid) 필라멘트 등의 고체상(Solid-state) 프린팅 재료를 공급하는 장치이다. 제2 재료공급부(525)는 별도의 동력 없이 고체상 프린팅 재료를 롤(Roll) 형태로 감은 형태로 설계될 수도 있고, 모터 등의 동력을 이용하여 고체상 프린팅 재료를 이송하도록 설계될 수도 있다. 제2 재료공급부(525)가 동력을 가지도록 설계되는 경우, 제2 재료제어부(515)는 제2 재료공급부(525)가 공급하는 고체상 프린팅 재료의 텐션(Tension) 및 이송 속도를 제어한다.
다기능 3D 프린터는 제어부(510)에 공압제어부(517)를 더 포함하고, 공급부(520)에 기체공급부(527)를 더 포함할 수 있다.
기체공급부(527)는 노즐 모듈(300)의 일단에 형성된 밸브를 통해 노즐 모듈(300) 내부로 공압을 공급한다. 노즐 모듈(300)의 챔버(Chamber)에 저장된 액상 프린팅 재료 또는 노즐 모듈(300)이 제1 재료공급부(523)로부터 공급받은 액상 프린팅 재료는 공압에 의해 가압되어 노즐팁을 통해 외부로 토출된다. 공압제어부(517)는 기체공급부(527)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 공압을 제어한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터에 잉크젯 모듈이 장착된 상태를 예시한 개념도이다.
도 6은 다기능 3D 프린터에 제1 재료공급부(523) 및 제1 재료제어부(513)가 포함된 것으로 도시하고 있으나, 노즐 모듈(300)이 액상 프린팅 재료를 저장하고 있는 경우에는 외부로부터 재료 공급을 받지 않아도 프린팅이 가능하므로, 제1 재료공급부(523) 및 제1 재료제어부(513)의 구성이 필수적인 것은 아니다.
제어부(510)는 장착된 노즐 모듈(300)의 종류 및 해당 노즐 모듈(300)에 사용된 프린팅 재료에 대한 정보를 인식부(501) 또는 사용자 인터페이스(505)로부터 수신한다.
센서부(503)는 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정한다.
전압제어부(511)는 장착된 노즐 모듈(300)의 종류, 해당 노즐 모듈(300)에 사용된 프린팅 재료, 센서부(503)에서 측정된 온도 및 센서부(503)에서 측정된 습도를 이용하여, 전압공급부(521)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 전압을 제어한다.
전압제어부(511)는 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화가 잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 미치는 영향을 최소화하도록 전압공급부(521)를 제어한다.
잉크의 점도는 잉크의 온도에 반비례하므로, 프린터 주위의 온도가 높아지면 잉크의 점도는 낮아진다. 즉, 프린터 주위의 온도 변화는 잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 주의의 습도가 높아지면 잉크 내 수분의 증발이 줄어들어 잉크의 점도는 낮아진다. 즉, 주위의 습도 변화는 잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 영향을 미칠 수 있다.
EHD가 적용된 잉크젯 모듈을 사용하는 경우, 노즐팁에 형성된 메니스커스의 대전량 또한 프린터 주위의 온도 및 습도의 영향을 받는다.
액체는 고체에 비해 원자 간의 거리가 멀어, 가열되면 원자의 진동이 빠르고 격렬해지면서 자유전자의 수가 증가하게 된다. 요컨대, 액체의 경우 온도가 증가하면 저항이 감소한다. 액체는 고유저항이 1011 ~ 1015 Ωㆍm 사이일 때 쉽게 대전되며, 특히 고유저항이 1013 Ωㆍm일 때 가장 대전되기 쉬운 것으로 알려져 있다. 즉, 프린터 주위의 온도가 높으면 메니스커스의 전기 저항값이 낮아지고, 그로 인해 메니스커스의 대전량이 변동되어 EHD가 적용된 잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 영향을 미칠 수 있다.
한편, 주위의 습도가 높으면 메니스커스의 표면에 수분이 결합되면서 메니스커스의 전기 저항값이 낮아지고, 그로 인해 메니스커스의 대전량이 변동되어 EHD가 적용된 잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 영향을 미칠 수 있다.
그 밖에, 프린터 주위의 온도 및 습도에 따라 프린터 내부의 전자부품 및 전자회로의 저항값이 변하면서 잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 영향을 미칠 수도 있다.
잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 영향을 미치는 원인을 한 가지로 특정하기는 쉽지 않으므로, 실험을 통해 각 온도 및 습도에 따른 최적의 제어값을 구한다. 이후 해당 제어값을 룩업테이블에 저장하여, 룩업테이블에서 데이터를 읽어오는 방식으로 다기능 3D 프린터를 제어하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 프린팅 재료의 온ㆍ습도 프로파일(Profile)을 예시한 도면이다.
도 7은 다기능 3D 프린터에 장착된 노즐 모듈(300)의 종류, 프린팅 재료, 온도 및 습도에 따른 최적의 전압ㆍ유압ㆍ공압 제어수치를 룩업테이블 형식으로 저장한 데이터(온ㆍ습도 프로파일)를 3차원 그래프 형식으로 나타낸 것이다.
전압제어부(511)는 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 최소화시킬 수 있도록 전압공급부(521)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 전압을 제어한다. 전압공급부(521)는 노즐 모듈(300)을 구성하는 각 구성요소에 독립적인 전압을 공급할 수 있도록 구성되고, 전압제어부(511)는 노즐 모듈(300)의 각 구성요소에 공급하는 전압을 제어한다.
노즐 모듈(300)이 도 3의 (a) 또는 (b)에 도시된 공압식 잉크젯 모듈인 경우, 전압제어부(511)는 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라, 모듈 상단부에 위치한 1개의 밸브(301)에 공급되는 전압을 제어함으로써 밸브의 개폐량을 조절할 수 있다.
노즐 모듈(300)이 도 3의 (c)에 도시된 표준 EHD 잉크젯 모듈인 경우, 전압제어부(511)는 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라, 시린지 펌프(미도시)에 공급되는 전압을 제어함으로써 시린지 펌프가 펌핑하는 프린팅 재료의 양을 조절할 수 있다. 또한, EHD 전극(미도시)에 공급되는 전압을 제어함으로써 노즐 모듈과 기판 사이에 형성되는 전기장을 조절할 수 있다.
노즐 모듈(300)이 도 3의 (d)에 도시된 고정밀 EHD 잉크젯 모듈인 경우, 전압제어부(511)는 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라, 모듈 상단부에 위치한 2개의 밸브(305)에 공급되는 전압을 각각 제어함으로써 각 밸브의 개폐량을 조절할 수 있다. 또한, EHD 전극에 공급되는 전압을 제어함으로써 노즐 모듈과 기판 사이에 형성되는 전기장을 조절할 수 있다.
전압제어부(511)가 노즐 모듈(300)의 종류, 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라 노즐 모듈(300)의 각 구성요소에 공급하는 최적의 전압은, 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션 등으로 구하여 룩업테이블에 저장한다. 전압제어부(511)는 룩업테이블에 있는 전압 제어수치를 읽어들여 전압 제어를 수행한다.
다기능 3D 프린터는 제1 재료제어부(513) 및 제1 재료공급부(523)를 포함할 수 있다. 제1 재료제어부(513)는 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 최소화시킬 수 있도록 제1 재료공급부(523)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 액상 프린팅 재료의 유량을 제어한다.
제1 재료제어부(513)가 노즐 모듈(300)의 종류, 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라 노즐 모듈(300)로 공급하는 액상 프린팅 재료의 최적의 유량은, 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션 등으로 구하여 룩업테이블에 저장한다. 제1 재료제어부(513)는 룩업테이블에 있는 유량 제어수치를 읽어들여 유량 제어를 수행한다.
다기능 3D 프린터는 기체공급부(527)를 포함할 수 있다. 기체공급부(527)는 노즐 모듈(300)의 일단에 형성된 밸브를 통해 노즐 모듈(300) 내부로 공압을 공급하는 장치이다. 노즐 모듈(300)로 공급된 공압은 액상 프린팅 재료를 가압하여 노즐팁을 통해 외부로 토출시킨다.
공압제어부(517)는 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 최소화시킬 수 있도록 기체공급부(527)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 공압을 제어한다.
공압제어부(517)가 노즐 모듈(300)의 종류, 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라 노즐 모듈(300)로 공급하는 최적의 공압은, 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션 등으로 구하여 룩업테이블에 저장한다. 공압제어부(517)는 룩업테이블에 있는 공압 제어수치를 읽어들여 공압 제어를 수행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터에 FDM 모듈이 장착된 상태를 예시한 개념도이다.
도 8은 다기능 3D 프린터에 동력을 가진 제2 재료공급부(525) 및 제2 재료제어부(515)가 포함된 것으로 도시하고 있으나, 노즐 모듈(300)이 이송 모터를 구비하고 있는 경우에는 제2 재료공급부(525)에 동력이 없더라도 프린팅이 가능하므로, 동력을 가진 제2 재료공급부(525) 및 제2 재료제어부(515)의 구성이 필수적인 것은 아니다.
제어부는 인식부(501) 또는 사용자 인터페이스(505)로부터, 장착된 노즐 모듈(300)의 종류 및 해당 노즐 모듈(300)에 사용된 프린팅 재료에 대한 정보를 수신한다.
센서부(503)는 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정한다.
전압제어부(511)는 장착된 노즐 모듈(300)의 종류, 해당 노즐 모듈(300)에 사용된 프린팅 재료, 센서부(503)에서 측정된 온도 및 센서부(503)에서 측정된 습도를 이용하여, 전압공급부(521)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 전압을 제어한다. 전압제어부(511)는 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화가 잉크젯 모듈의 젯팅 특성에 미치는 영향을 최소화하도록 전압공급부(521)를 제어한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체상 프린팅 재료의 온ㆍ습도 프로파일을 예시한 도면이다.
도 9는 다기능 3D 프린터에 장착된 노즐 모듈(300)의 종류, 프린팅 재료, 온도 및 습도에 따른 최적의 전압ㆍ이송 속도 제어수치를 룩업테이블 형식으로 저장한 데이터(온ㆍ습도 프로파일)를 3차원 그래프 형식으로 나타낸 것이다.
전압제어부(511)는 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 최소화시킬 수 있도록 전압공급부(521)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 전압을 제어한다. 전압공급부(521)는 노즐 모듈(300)을 구성하는 각 구성요소에 독립적인 전압을 공급할 수 있도록 구성되고, 전압제어부(511)는 노즐 모듈(300)의 각 구성요소에 공급하는 전압을 제어한다.
노즐 모듈(300)이 도 3의 (e)에 도시된 FDM 모듈인 경우, 전압제어부(511)는 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라, 이송 모터(미도시)에 공급되는 전압을 제어함으로써 고체상 프린팅 재료가 이송되는 속도를 조절할 수 있다. 또한, 가열 블록(미도시)에 공급되는 전압을 제어함으로써 고체상 프린팅 재료에 가해지는 열을 조절할 수 있다. 또한, EHD 전극(미도시)에 공급되는 전압을 제어함으로써 노즐 모듈과 기판 사이에 형성되는 전기장을 조절할 수 있다.
다기능 3D 프린터는 제2 재료제어부(515) 및 제2 재료공급부(525)를 포함할 수 있다. 제2 재료제어부(515)는 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 최소화시킬 수 있도록 제2 재료공급부(525)가 노즐 모듈(300)로 공급하는 고체상 프린팅 재료의 이송 속도를 제어한다.
제2 재료제어부(515)가 노즐 모듈(300)의 종류, 프린팅 재료, 프린터 주위의 온도 및 습도의 변화에 따라 노즐 모듈(300)로 공급하는 고체상 프린팅 재료의 최적의 이송 속도는, 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션 등으로 구하여 룩업테이블에 저장한다. 제2 재료제어부(515)는 룩업테이블에 있는 이송 속도 제어수치를 읽어들여 이송속도 제어를 수행한다.
그 밖에 프린팅 재료가 공급되지 않는 노즐 모듈(300), 예컨대 도 3의 (f)에 예시된 3D 스캐닝 모듈, 도 3의 (g)에 예시된 레이저 모듈, 도 3의 (h)에 예시된 진공흡착식 운송 모듈 등에 대해서도 프린터 주위의 온도 및 습도 변화에 따른 실시간 제어를 수행할 수 있다.
도 3의 (f)에 도시된 3D 스캐닝 모듈을 이용하여 3D 스캐닝 작업을 수행하는 경우, 프린터 주위의 온도 및 습도가 센서팁(309)의 감도에 미치는 영향을 최소화시키기 위하여, 룩업테이블을 이용하여 센서팁(309)에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
도 3의 (g)에 도시된 레이저 모듈을 이용하여 식각 또는 광소결 작업을 수행하는 경우, 프린터 주위의 온도 및 습도가 식각 또는 광소결에 미치는 영향을 최소화시키기 위하여, 룩업테이블을 이용하여 레이저 소스(미도시)에 공급되는 전압을 조절할 수 있다.
도 3의 (h)에 도시된 진공흡착식 운송 모듈을 이용하여 부품 운송 작업을 수행하는 경우, 프린터 주위의 온도 및 습도가 흡착력에 미치는 영향을 최소화시키기 위하여, 룩업테이블을 이용하여 밸브(310)에 공급되는 전압을 제어함으로써 밸브의 개폐량을 조절할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 3D 프린터의 온도 및 습도에 따른 실시간 제어방법을 예시한 순서도이다.
노즐 모듈(300)이 장착되면, 다기능 3D 프린터는 장착된 노즐 모듈(300)의 종류, 해당 노즐 모듈(300)에 사용되는 프린팅 재료 등을 인식한다(S1010).
장착된 노즐 모듈(300)이 프린팅 재료를 사용하는 노즐 모듈인지 여부(S1020) 및 진공흡착식 운송 모듈인지 여부를 판단한다(S1030).
이하, 장착된 노즐 모듈(300)이 프린팅 재료를 사용하는 노즐 모듈인 경우에 대하여 설명한다(S1020의 '예').
다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정한다(S1021). 온도 및 습도의 측정은 실시간으로 수행하는 것이 바람직하다.
다기능 3D 프린터는 룩업테이블에 엑세스(access)하여 해당 노즐 모듈, 해당 프린팅 재료, 해당 온도 및 습도에 대응하는 제어값을 읽어들인다(S1022).
다기능 3D 프린터가 프린팅 재료를 공급하는 장치를 구비하고 있는 경우, 다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도에 따른 최적의 재료 공급 수치가 기록된 룩업테이블을 이용하여, 노즐 모듈(300)에 공급되는 프린팅 재료의 공급 속도를 제어한다(S1023).
다기능 3D 프린터가 공압을 공급하는 장치를 구비하고 있는 경우, 다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도에 따른 최적의 공압이 기록된 룩업테이블을 이용하여, 노즐 모듈(300)에 공급되는 공압을 제어한다(S1024).
다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도에 따른 최적의 전압이 기록된 룩업테이블을 이용하여, 노즐 모듈(300)의 각 구성요소에 공급되는 전압을 제어한다(S1025).
이하, 장착된 노즐 모듈(300)이 진공흡착식 운송 모듈인 경우에 대하여 설명한다(S1030의 '예').
다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정한다(S1031). 온도 및 습도의 측정은 실시간으로 수행하는 것이 바람직하다.
다기능 3D 프린터는 룩업테이블에 엑세스(access)하여 해당 노즐 모듈, 해당 온도 및 습도에 대응하는 제어값을 읽어들인다(S1032).
다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도에 따른 최적의 공압이 기록된 룩업테이블을 이용하여, 진공흡착식 운송 모듈에 공급되는 공압을 제어한다(S1033). 진공흡착식 운송 모듈에 공급되는 공압은 음(-)의 값을 가지며, 이는 진공압을 형성하기 위한 것이다.
다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도에 따른 최적의 전압이 기록된 룩업테이블을 이용하여, 진공흡착식 운송 모듈의 각 구성요소에 공급되는 전압을 제어한다(S1034).
이하, 장착된 노즐 모듈(300)이 그 밖의 노즐 모듈인 경우에 대하여 설명한다(S1030의 '아니오').
다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정한다(S1041). 온도 및 습도의 측정은 실시간으로 수행하는 것이 바람직하다.
다기능 3D 프린터는 룩업테이블에 엑세스(access)하여 해당 노즐 모듈, 해당 온도 및 습도에 대응하는 제어값을 읽어들인다(S1042).
다기능 3D 프린터는 프린터 주위의 온도 및 습도에 따른 최적의 전압이 기록된 룩업테이블을 이용하여, 노즐 모듈(300)의 각 구성요소에 공급되는 전압을 제어한다(S1043).
도 10은 S1021 내지 S1025, S1031 내지 S1034 또는 S1041 내지 S1043을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과할 뿐, S1021 내지 S1025, S1031 내지 S1034 또는 S1041 내지 S1043의 실행이 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 S1021 내지 S1025, S1031 내지 S1034 또는 S1041 내지 S1043의 순서를 변경하여 실행하거나, S1021 내지 S1025, S1031 내지 S1034 또는 S1041 내지 S1043에서 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 등, 도 10의 방법을 다양하게 수정 및 변형할 수 있을 것이다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 따라서 본 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등하다고 인정되는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 다기능 3D 프린터 200: 노즐 장착부
300: 노즐 모듈 501: 인식부
503: 센서부 505: 사용자 인터페이스
510: 제어부 511: 전압제어부
513: 제1 재료제어부 515: 제2 재료제어부
517: 공압제어부 520: 공급부
521: 전압공급부 523: 제1 재료공급부
525: 제2 재료공급부 527: 기체공급부

Claims (17)

  1. 노즐 모듈을 탈부착하기 위한 노즐 장착부를 포함하는 다기능 3D 프린터에 있어서,
    상기 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정하는 센서부;
    상기 노즐 장착부에 장착된 노즐 모듈에 전압을 공급하는 전압공급부; 및
    상기 노즐 모듈의 종류, 상기 노즐 모듈에 공급된 프린팅 재료의 종류, 상기 센서부에서 측정된 온도 및 습도에 따른 전압 제어수치가 기록된 룩업테이블을 참고하여, 상기 전압공급부가 공급하는 전압을 제어하는 전압제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 모듈 내부를 가압하기 위한 공압을 공급하는 기체공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노즐 모듈의 종류, 상기 노즐 모듈에 공급된 프린팅 재료의 종류, 상기 센서부에서 측정된 온도 및 습도에 따른 공압 제어수치가 기록된 룩업테이블을 참고하여, 상기 기체공급부가 공급하는 공압을 제어하는 공압제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 모듈에 액상 프린팅 재료를 공급하는 제1 재료공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노즐 모듈의 종류, 상기 노즐 모듈에 공급된 프린팅 재료의 종류, 상기 센서부에서 측정된 온도 및 습도에 따른 액상 프린팅 재료의 공급 제어수치가 기록된 룩업테이블을 참고하여, 상기 제1 재료공급부가 공급하는 상기 액상 프린팅 재료의 유량을 제어하는 제1 재료제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 모듈에 고체상 프린팅 재료를 공급하는 제2 재료공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노즐 모듈의 종류, 상기 노즐 모듈에 공급된 프린팅 재료의 종류, 상기 센서부에서 측정된 온도 및 습도에 따른 고체상 프린팅 재료의 공급 제어수치가 기록된 룩업테이블을 참고하여, 상기 제2 재료공급부가 공급하는 상기 고체상 프린팅 재료의 이송 속도를 제어하는 제2 재료제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노즐 모듈은 상기 노즐 모듈의 노즐팁과 기판 사이에 전기장을 형성시키기 위한 전극을 포함하는 노즐 모듈이고, 상기 전압제어부는, 상기 전압 제어수치가 기록된 룩업테이블을 참고하여, 상기 전극에 공급되는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노즐 모듈은 액상 프린팅 재료를 저장하는 챔버 및 상기 챔버에 저장된 액상 프린팅 재료를 펌핑(pumping)하는 시린지 펌프를 포함하는 노즐 모듈이고, 상기 전압제어부는, 상기 시린지 펌프에 공급되는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 노즐 모듈은 상기 기체공급부로부터 공압을 공급받는 개폐 가능한 밸브를 포함하는 노즐 모듈이고, 상기 전압제어부는, 상기 밸브에 공급되는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 모듈은 고체상 프린팅 재료를 가열하여 녹이는 가열부를 포함하는 노즐 모듈이고, 상기 전압제어부는, 상기 가열부에 공급되는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 모듈은 고체상 프린팅 재료를 상기 노즐 모듈의 노즐팁 방향으로 이송하는 이송 모터를 포함하는 노즐 모듈이고, 상기 전압제어부는, 상기 이송 모터에 공급되는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 모듈은 잉크젯 모듈, 폴리젯 모듈, FDM(Fused Deposition Modeling) 모듈, 3D 스캐닝 모듈, 레이저 모듈 및 진공흡착식 운송 모듈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  14. 노즐 모듈을 탈부착하기 위한 노즐 장착부를 포함하는 다기능 3D 프린터에 있어서,
    상기 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정하는 센서부;
    상기 노즐 장착부에 장착된 노즐 모듈에 전압을 공급하는 전압공급부;
    상기 노즐 모듈 내부를 가압하기 위한 공압을 공급하는 기체공급부; 및
    상기 노즐 모듈의 종류, 상기 노즐 모듈에 공급된 프린팅 재료의 종류, 상기 센서부에서 측정된 온도 및 습도에 따라 상기 전압공급부가 공급하는 전압을 제어하는 전압제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터.
  15. 노즐 모듈을 탈부착하기 위한 노즐 장착부를 포함하는 다기능 3D 프린터의 제어 방법에 있어서,
    상기 다기능 3D 프린터에 장착된 노즐 모듈의 종류 및 상기 노즐 모듈에 사용되는 프린팅 재료를 인식하는 인식과정;
    상기 다기능 3D 프린터 주위의 온도 및 습도를 측정하는 측정과정;
    룩업테이블에 엑세스(access)하여 상기 인식과정에서 인식된 노즐 모듈 및 프린팅 재료, 상기 측정과정에서 측정된 온도 및 습도에 대응하는 제어값을 읽어들이는 판독과정; 및
    상기 판독과정에서 읽어들인 룩업테이블을 참고하여, 상기 노즐 모듈에 공급되는 전압을 제어하는 전압제어과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 판독과정에서 읽어들인 룩업테이블을 참고하여, 상기 노즐 모듈에 공급되는 재료의 공급 속도를 제어하는 재료제어과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터의 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 판독과정에서 읽어들인 룩업테이블을 참고하여, 상기 노즐 모듈에 공급되는 공압을 제어하는 공압제어과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 3D 프린터의 제어 방법.
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