KR20170089621A - Apparatus for printing 3-dimensonal object based on laser scanner for large area using on-the-fly - Google Patents

Apparatus for printing 3-dimensonal object based on laser scanner for large area using on-the-fly Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a large area laser scanner-based three-dimensional printing apparatus with the on-the-fly technique capable of printing a three-dimensional metal structure by irradiating a laser to sinter metal powder. The large area laser scanner-based three-dimensional printing apparatus with the on-the-fly technique for printing a dimensional structure comprises: a stage unit for receiving metal powder; a galvano scanner for irradiating a laser for sintering onto a scan area of surface of the metal powder; a moving unit for moving the galvano scanner in X and Y axes; and a control unit for controlling an irradiation path of the galvano scanner and a moving path of the moving unit according to an instruction in a horizontal slicing file related to a three-dimensional structure.

Description

온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치{APPARATUS FOR PRINTING 3-DIMENSONAL OBJECT BASED ON LASER SCANNER FOR LARGE AREA USING ON-THE-FLY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a three-dimensional (3D) printing apparatus based on laser scanning,

본 발명은 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 레이저를 조사하여 금속 파우더를 소결함으로써 금속 3차원 구조물을 프린팅할 수 있는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printing apparatus based on a face-to-face laser scanner using on-the-fly technology, and more particularly, Scanner-based three-dimensional printing apparatus.

3차원 구조물을 형성하는 기술에는 열가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식, 액체 상태의 '광경화성 수지'가 담긴 수조(Vat) 안에 레이저 빔을 조사하고 수조 안에 있는 조형물이 한 층(Layer) 씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 하강하고 다시 레이저를 조사하여 입체 구조물을 형성하는 방식, 액체 상태의 '광경화성 수지(빛을 받으면 경화되는 수지)'에 조형하고자 하는 모양의 빛을 조사하면서 수지를 층층이 굳혀 입체 구조물을 형성하는 방식, 잉크젯 프린터 원리를 이용하여 프린터 헤드의 노즐에서 액체 상태의 컬러 잉크와 경화물질(바인더)을 파우더 원료에 압출하여 입체 구조물을 형성하는 방식, 금속 파우더를 바인더 없이 레이저로 직접 소결하는 방식 등 다양한 방식이 있다.Techniques for forming a three-dimensional structure include a method in which thermoplastic plastics are extruded and laminated, a method in which a laser beam is irradiated in a water tank (vat) containing a liquid photocurable resin, A method in which a water tank is lowered by a layer thickness every time the material is heated and a laser is irradiated again to form a three-dimensional structure, a method of irradiating light in the form of a liquid to be shaped into a liquid photo-curable resin A method in which a three-dimensional structure is formed by solidifying a layer, a method of forming a three-dimensional structure by extruding a color ink and a curing substance (binder) in a liquid state from a nozzle of a printer head into a powder raw material by using an ink jet printer principle, And a direct sintering method.

이 중 광경화 방식 프린터는 상당히 정교하고 표면 품질이 우수하다는 장점이 있으나, 이를 구현하기 위한 장비가 매우 고가라서 이를 산업적으로 대중화하기에는 실질적으로 어려운 측면이 있다. 이와 반대로, 소결 방식 프린터는 공극률 뿐만 아니라 프린팅하는 속도도 상당히 빠르고 이를 구현하기 위한 장비도 광경화 방식 프린터에 비해 상당히 저렴하므로, 향후 기대되는 방식으로 각광을 받고 있다.Among these, the photocurable printers have the advantage of being extremely sophisticated and having excellent surface quality, but the equipment for realizing them is very expensive, which makes it practically difficult to popularize them industrially. On the other hand, sintering printers have a considerably faster printing speed as well as porosity, and the equipment for realizing them is considerably cheaper than the photocurable printers, which is expected to be a promising method in the future.

그러나 상술한 종래의 소결 방식 프린터는, 레이저 빔을 조사하기 위한 갈바노 스캐너의 스캔 면적이 한정되어 있어 대면적을 갖는 3차원 구조물을 제작하기 어려운 문제점이 있다.
However, the conventional sintering type printer described above has a problem that it is difficult to produce a three-dimensional structure having a large area because the scan area of the galvanometer scanner for irradiating the laser beam is limited.

대한민국 공개특허 제10-2015-0113476호 (공개일 2015년 10월 8일)Korean Patent Publication No. 10-2015-0113476 (Publication date October 8, 2015)

본 발명은 종래 방식에 따른 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 금속 파우더를 소결하기 위한 레이저를 조사하는 갈바노 스캐너를 온더플라이(On-the-fly) 기술을 응용하여 2축 이동시킴으로써 대면적을 갖는 3차원 구조물을 제작할 수 있는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a galvanometer scanner for irradiating a laser for sintering a metal powder by using an on-the-fly technique, Dimensional laser beam, and a three-dimensional printing device based on a laser scanner using the on-the-fly technology capable of manufacturing a three-dimensional structure having a large area by moving the laser beam.

또한, 본 발명의 목적은 갈바노 스캐너의 레이저 조사 경로와 갈바노 스캐너의 이동 경로를 오차 보정을 통하여 동기화함으로써 갈바노 스캐너의 2축 이동에 의해 스캔 영역의 변경 시 스캔 영역의 경계면에 대응하여 3차원 구조물에 불연속면이 발생하는 것을 방지할 수 있는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치를 제공하는 데 있다.
It is another object of the present invention to provide a galvanometer scanner that synchronizes a laser irradiation path of a galvano scanner and a moving path of a galvano scanner through error correction, There is provided a three-dimensional laser scanner-based three-dimensional printing apparatus using on-the-fly technology capable of preventing a discontinuity from occurring in a dimensional structure.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 3차원 구조물을 인쇄하기 위한 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치에 있어서, 금속 파우더를 수용하는 스테이지부; 상기 금속 파우더의 표면 중 스캔 영역에 소결용 레이저를 조사하는 갈바노 스캐너; 상기 갈바노 스캐너를 X축 및 Y축으로 이동시키는 이동부; 및 상기 3차원 구조물에 관한 수평 슬라이싱 파일 내 명령에 따라 상기 갈바노 스캐너의 조사 경로 및 상기 이동부의 이동 경로를 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a surface-based laser scanner-based three-dimensional printing apparatus using on-the-fly technology for printing a three-dimensional structure, the apparatus comprising: A galvanometer scanner for irradiating a laser beam for sintering on a surface of the metal powder; A moving unit for moving the galvano scanner in X and Y axes; And a control unit for controlling the irradiation path of the galvanometer scanner and the movement path of the moving unit according to a command in a horizontal slicing file relating to the three-dimensional structure.

여기서, 상기 제어부는, 상기 금속 파우더의 표면의 면적을 분할하여 상기 스캔 영역의 크기에 대응하는 복수개의 스캔 페이지를 생성하고, 상기 스캔 페이지 별 상기 수평 슬라이싱 파일의 형태를 참조하여 상기 조사 경로 및 상기 이동 경로를 연동시킬 수 있다..Here, the controller divides an area of the surface of the metal powder to generate a plurality of scan pages corresponding to the size of the scan area, and refers to the shape of the horizontal slice file for each scan page, It is possible to link the movement route.

또한, 상기 제어부는, 상기 이동 경로와 상기 갈바노 스캐너의 실측 움직임 사이의 오차를 보정하는 보정 명령을 생성하여 상기 이동부로 전송하고, 상기 이동부는, 상기 보정 명령의 보정 값에 따라 이동할 수 있다.The control unit may generate a correction command for correcting an error between the moving path and the actual movement of the galvano scanner, and transmit the correction command to the moving unit. The moving unit may move according to the correction value of the correction command.

한편, 상기 보정 명령은, 상기 이동부의 관성에 의해 발생되는 오차를 보정하는 관성 오차 보정 값을 포함할 수 있다.The correction command may include an inertia error correction value that corrects an error caused by inertia of the moving unit.

또한, 상기 스테이지부는, 상기 금속 파우더를 저장하고, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 금속 파우더를 배출하는 저장부; 상기 저장부로부터 상기 금속 파우더를 공급받아 도포되는 평면을 제공하고, 상기 제어부의 제어에 의해 수직 이동가능한 베이스부; 상기 베이스부의 측면에 접한 수직 벽의 구조로서 상기 베이스부 상에 상기 금속 파우더의 표면의 면적을 정의하는 측벽부; 및 상기 제어부의 제어에 의해 상기 베이스부 상의 상기 금속 파우더를 분산시켜 얇은 층을 생성하는 스크래퍼부를 포함할 수 있다.
The stage unit may further include: a storage unit for storing the metal powder and discharging the metal powder under the control of the control unit; A base part which is vertically movable under the control of the control part to provide a plane to which the metal powder is supplied and applied from the storage part; A side wall part defining a surface of the metal powder on the base part as a structure of a vertical wall contacting the side surface of the base part; And a scraper section for dispersing the metal powder on the base section under the control of the control section to produce a thin layer.

본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치에 의하면, 금속 파우더를 소결하기 위한 레이저를 조사하는 갈바노 스캐너를 2축 이동시킴으로써 대면적을 갖는 3차원 구조물을 제작하는 것이 가능하다.According to the face-to-face laser scanner-based three-dimensional printing apparatus to which the on-the-fly technology according to the present invention is applied, a three-dimensional structure having a large area can be manufactured by biaxial movement of a galvanometer scanner for irradiating a laser for sintering metal powder It is possible.

또한, 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치에 의하면, 갈바노 스캐너의 이동 경로 변경시 실측 경로에 따라 이동 경로를 보정하므로 대면적을 갖는 3차원 구조물을 생성하기 위한 금속 파우더의 표면에 연속으로 정밀 소결을 수행하는 것이 가능하다.In addition, according to the laser scanner-based three-dimensional printing apparatus using the on-the-fly technology according to the present invention, when the moving path of the galvanometer scanner is changed, the moving path is corrected along the actual path, It is possible to carry out precision sintering continuously on the surface of the metal powder.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood from the following description.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치 중 갈바노 스캐너 내부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치 중 스테이지부를 상세히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 1A and 1B are views showing a laser scanner-based three-dimensional printing apparatus using a face-to-face laser printer according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing the inside of a galvano scanner among three-dimensional printing apparatuses based on a face-to-face laser scanner in which on-fly technology according to the present invention is applied.
FIG. 3 is a detailed view of a stage part of a face-to-face laser scanner-based three-dimensional printing apparatus to which on-fly technology according to the present invention is applied.
FIG. 4 is a view for explaining the operation of a face-to-face laser scanner-based three-dimensional printing apparatus to which on-fly technology according to the present invention is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
And throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between. Furthermore, when a component is referred to as being "comprising" or "comprising", it is to be understood that this does not exclude other components, do.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치를 도시한 도면으로, 본 발명에 의한 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치는, 스테이지부(100), 갈바노 스캐너(200), 이동부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.FIG. 1A and FIG. 1B illustrate a laser scanner-based three-dimensional printing apparatus using on-the-fly technology according to the present invention. In the laser scanner- A stage unit 100, a galvanometer scanner 200, a moving unit 300, and a control unit 400.

스테이지부(100)는, 금속 파우더를 수용하는데, 3차원 구조물의 수평 단면의 형태를 소결하기 위하여 소정의 면적(B)을 갖는 금속 파우더 표면을 상부에 제공하게 된다. 즉, 스테이지부(100)는, 갈바노 스캐너(200)의 스캔 영역(A)보다 큰 면적(B)을 갖는 금속 파우더의 표면을 제공하여 수평 단면이 대면적인, 예를 들면 약 250mm×250mm 내에 포함될 수 있는 3차원 구조물의 각 단면이 소결될 수 있도록 함으로써 금속 파우더의 표면으로부터 3차원 구조물을 형성하기 위한 프린팅 공간을 제공한다. 이때, 금속 파우더는, 단독 금속 입자만으로 구성될 수도 있으나, 2종 이상의 금속 입자로 구성될 수도 있으며, 금속의 일례로 반응성이 우수한 티타늄(Titanium)을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The stage portion 100 receives the metal powder and provides a metal powder surface thereon with a predetermined area B for sintering the shape of the horizontal cross section of the three-dimensional structure. That is, the stage unit 100 provides a surface of the metal powder having an area B larger than the scan area A of the galvanometer scanner 200, so that the horizontal section has a large area, for example, within about 250 mm x 250 mm Thereby providing a printing space for forming a three-dimensional structure from the surface of the metal powder by allowing each cross section of the three-dimensional structure that can be included to be sintered. At this time, the metal powder may be composed of only single metal particles, but may be composed of two or more kinds of metal particles, and examples of the metal include, but are not limited to, titanium which is excellent in reactivity.

또한, 갈바노 스캐너(200)는, 스테이지부(100)에 균일하게 분산된 금속 파우더의 표면 중 스캔 영역(A) 내에 제어부(400)의 제어에 의한 조사 경로를 따라 소결용 레이저를 조사한다. 여기서, 소결용 레이저는, 높은 에너지, 예를 들면 약 30W 내지 1000W, 바람직하게는 500W의 에너지를 갖는 레이저일 수 있다. 즉, 스테이지부(100)의 금속 파우더 표면 중 갈바노 스캐너(200)의 레이저가 조사되는 부분이 다른 부분과 달리 단단하게 굳어지면서 3차원 구조물의 단면을 형성할 수 있다.The galvano scanner 200 irradiates a laser beam for sintering along the irradiation path under the control of the control section 400 in the scan area A among the surfaces of the metal powder uniformly dispersed in the stage section 100. [ Here, the laser for sintering may be a laser having a high energy, for example, an energy of about 30 W to 1000 W, preferably 500 W. In other words, the portion of the metal powder surface of the stage 100 irradiated with the laser beam of the galvanometer scanner 200 is hardened hardly to form a cross-section of the three-dimensional structure.

한편, 이동부(300)는, 제어부(400)의 제어에 의한 이동 경로를 따라 갈바노 스캐너(200)를 X축 및 Y축으로 이동시킨다. 즉, 이동부(300)는, X축 이동부(310) 및 Y축 이동부(320)를 포함할 수 있으며, 제어부(400)에서 G 코드(code) 등에 의하여 생성된 제어 신호를 입력받고, 입력된 제어 신호가 지시하는 이동 경로에 따라 갈바노 스캐너(200)를 이동시킨다.Meanwhile, the moving unit 300 moves the galvanometer scanner 200 along the X-axis and Y-axis along the moving path under the control of the controller 400. That is, the moving unit 300 may include an X-axis moving unit 310 and a Y-axis moving unit 320. The control unit 400 receives a control signal generated by a G code or the like, And moves the galvanometer scanner 200 according to the movement path indicated by the input control signal.

즉, 갈바노 스캐너(200)는, 한 번에 스캔하여 가공할 수 있는 면적인 스캔 영역이 약 수십 ㎟ 수준이고, 이에 반하여 3차원 구조물의 각 단면은 이보다 넓은 경우가 대부분이므로, 갈바노 스캐너(200)가 3차원 구조물의 각 단면 전체를 가공하려면, 이동부(300)에 의하여 갈바노 스캐너(200)가 3차원 구조물의 각 단면을 따라 X축 방향 및 Y축 방향으로 움직여야 한다.In other words, since the galvano scanner 200 has a scan area of about several tens of mm 2, which is an area that can be scanned and processed at one time, whereas each section of the three-dimensional structure is wider than the scan area, 200, the galvanometer scanner 200 must be moved along the X-axis direction and the Y-axis direction along the respective cross-sections of the three-dimensional structure by the moving unit 300 in order to process all the cross-sections of the three-dimensional structure.

여기서, 갈바노 스캐너(200)의 스캔 영역(A)이 3차원 구조물의 각 단면을 모두 커버 하도록 갈바노 스캐너(200)가 스테이지부(100) 상의 금속 파우더 표면에 대해 X축 방향 및 Y축 방향으로 움직이는 경로를 이동 경로라고 한다.Here, the galvanometer scanner 200 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the surface of the metal powder on the stage unit 100 so that the scan area A of the galvano scanner 200 covers all the cross- The moving path is called the moving path.

또한, 제어부(400)는, 3차원 구조물에 관한 수평 슬라이싱 파일 내 명령에 따라 갈바노 스캐너(200)의 조사 경로 및 이동부(300)의 이동 경로를 제어한다. 예를 들면, 제어부(400)는, STL(STereoLithography) 형식으로 저장된 그래픽 파일이 슬라이싱된 G 코드 등을 통하여 3차원 구조물을 형성하기 위한 수평 단면의 각 좌표 및 위 좌표에 따른 경로를 따라 진행하는 레이저 조사점의 이동 속도 등을 읽어들이고, 이에 따라 갈바노 스캐너(200)의 조사 경로 및 이동부(300)의 이동 경로를 지정하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(400)는, G 코드 등의 데이터로부터 갈바노 스캐너(200), X축 이동부(310) 및 Y축 이동부(320)의 작업을 분배하고, 분배된 작업에 따라 갈바노 스캐너(200), X축 이동부(310) 및 Y축 이동부(320)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제어부(400)는, X축 이동부(310) 및 Y축 이동부(320)를 구동하기 위하여 X축 부호화부(도시되지 않음) 및 Y축 부호화부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.In addition, the control unit 400 controls the irradiation path of the galvanoscanner 200 and the movement path of the moving unit 300 according to a command in the horizontal slicing file for the three-dimensional structure. For example, the control unit 400 may be configured such that a graphic file stored in STL (STereoLithography) format is transmitted through a sliced G code or the like, And a control signal for designating the irradiation path of the Galvano scanner 200 and the movement path of the moving unit 300. [ That is, the control unit 400 distributes the work of the galvanometer scanner 200, the X-axis moving unit 310, and the Y-axis moving unit 320 from data such as G codes, Axis control unit 200, the X-axis moving unit 310, and the Y-axis moving unit 320. [ Here, the controller 400 may include an X axis encoder (not shown) and a Y axis encoder (not shown) for driving the X axis moving unit 310 and the Y axis moving unit 320 have.

여기서, 제어부(400)는, 온더플라이 기술을 응용하여 갈바노 스캐너(200)가 레이저를 조사할 때, 스캔 영역 보다 큰 대면적에 대한 조사가 필요할 경우 X축 이동부(310) 및 Y축 이동부(320)를 제어하여 스캔 영역 간 연속적으로 레이저가 조사될 수 있도록 한다. 즉, 온더플라이 기술은 스캐너와 2축의 스테이지를 연동시켜 대면적을 초고속 및 초정밀로 가공하는 기술로서, 본 발명에 있어서는 갈바노 스캐너(200)에 2축의 이동부(300)를 결합하여 제어부(400)가 갈바노 스캐너(400)의 온/오프와 가공정보, 스캔 영역 내 조사 경로 및 이동부의 구동에 따른 이동 경로에 관한 제어 신호를 미리 계산하여 출력하게 된다. 다시 말하면, 제어부(400)는, 갈바노 스캐너(200)와 이동부(300)를 연동시켜 갈바노 스캐너(200)와 이동부(300)가 서로 한쪽의 정보를 다른 한쪽이 공유할 수 있도록 한다. 이를 통하여, 갈바노 스캐너(200)는 스캔 영역보다 매우 큰 대면적에 대해서도 연속적인 레이저 조사를 통한 소결 작업을 수행할 수 있다.Here, when the galvano scanner 200 irradiates the laser by applying the on-the-fly technique, the controller 400 controls the X-axis moving unit 310 and the Y- So that the laser can be irradiated continuously between the scan regions. That is, the on-the-fly technique is a technique of processing a large area with ultra-high speed and ultra-precision by interlocking a scanner with a two-axis stage. In the present invention, a galvanometer scanner 200 is combined with a biaxial moving unit 300, Calculates and outputs a control signal relating to on / off of the galvanometer scanner 400, the processing information, the irradiation path in the scan area, and the movement path according to the driving of the moving part. In other words, the control unit 400 causes the galvanometer scanner 200 and the moving unit 300 to interlock with each other so that the galvanometer scanner 200 and the moving unit 300 can share one piece of information with the other . Accordingly, the galvanometer scanner 200 can perform a sintering operation by continuous laser irradiation even for a large area much larger than the scan area.

이때, 제어부(400)는, 금속 파우더의 표면의 면적(B)을 분할하여 스캔 영역(A)의 크기에 대응하는 복수개의 스캔 페이지를 생성하고, 스캔 페이지 별 수평 슬라이싱 파일의 형태를 참조하여 조사 경로 및 이동 경로를 연동시킬 수 있다.At this time, the controller 400 divides the area B of the surface of the metal powder to generate a plurality of scan pages corresponding to the size of the scan area A, and refers to the shape of the horizontal slice file per scan page The path and the movement path can be interlocked.

또한, 제어부(400)는, 제어 신호에 따른 갈바노 스캐너(200)의 이동 경로와 제어 신호를 입력받은 갈바노 스캐너(200)의 실측 움직임 사이의 오차를 미리 저장하고, 저장된 오차에 따라 이동 경로를 보정하는 보정 명령을 생성하여 이동부(300)로 전송할 수 있다. 이때, 이동부(300)는, 보정 명령의 보정 값에 따라 갈바노 스캐너(200)를 이동시키게 된다.In addition, the control unit 400 may previously store an error between the moving path of the galvano scanner 200 according to the control signal and the actual movement of the galvanometer scanner 200 that receives the control signal, And transmits the generated correction command to the movement unit 300. At this time, the moving unit 300 moves the galvanometer scanner 200 according to the correction value of the correction command.

예를 들면, 이동부(300)는 그 질량 및 갈바노 스캐너(200)의 질량에 비례하여 관성을 가지는데, 이러한 관성에 의하여 이동 경로에 오차가 생길 수 있다. 따라서, 이동부(300)에 의한 갈바노 스캐너(200)의 실제 이동 경로를 실측하고, 제어부(400)가 지시하는 이동 경로와 비교하여 관성에 의해 발생되는 오차를 보정하는 관성 오차 보정 값을 미리 저장하며, 저장된 관성 오차 보정 값에 따라 갈바노 스캐너(200)의 이동 경로를 보다 정확하게 제어할 수 있다.For example, the moving part 300 has inertia proportional to its mass and the mass of the galvanometer scanner 200, which may cause an error in the moving path. Therefore, the actual moving path of the Galvano scanner 200 is measured by the moving unit 300, and the inertia error correction value for correcting the error caused by the inertia is compared with the moving path indicated by the control unit 400 in advance And the movement path of the galvanometer scanner 200 can be more accurately controlled according to the stored inertia error correction value.

예를 들어, 갈바노 스캐너(200)가 t1에서 'a' 만큼의 이동된 위치를 가져야 한다면 제어부(400)는 t0에서 미리 'a' 만큼 이동시키는 구동 명령을 생성시켜야 한다. 그럼에도 불구하고 t0과 t1 사이 구간에는 갈바노 스캐너(200) 및 이동부(300)의 관성으로 인하여 제어 오차가 발생 된다. 이동 경로를 따라 갈바노 스캐너(200)를 이동시키는 이동부(300)의 속도를 줄이면 제어 오차는 감소하나, 3차원 구조물의 소결을 통한 프린팅 시간은 증가하게 된다. For example, if the galvano scanner 200 should have a moved position of 'a' at t1, the controller 400 must generate a driving command to move by 'a' in advance at t0. Nevertheless, a control error is generated due to the inertia of the galvanometer scanner 200 and the moving unit 300 during a period between t0 and t1. When the speed of the moving unit 300 for moving the galvano scanner 200 along the movement path is reduced, the control error is reduced, but the printing time through the sintering of the three-dimensional structure is increased.

한편, 이동부(300)의 이동 경로에서 발생하는 제어 오차를 갈바노 스캐너(200)의 조사 경로에서 보정할 수도 있다. 즉, 이동부(300)의 구동 명령은 밀리초(msec)단위로 실행되고, 갈바노 스캐너(200) 구동 명령은 마이크로초(μsec) 단위로 실행되므로, 이동부(300)의 구동 명령 생성 간격 사이에 오차 보정 명령들을 생성하고 이를 갈바노 스캐너(200) 제어 명령에 반영할 수 있다.On the other hand, the control error generated in the movement path of the moving unit 300 may be corrected in the irradiation path of the galvanometer scanner 200. [ That is, since the driving command of the moving unit 300 is executed in units of milliseconds and the galvano scanner 200 driving command is executed in units of microseconds (μsec), the driving command generating interval of the moving unit 300 Error correction commands can be generated and reflected in the galvanometer scanner 200 control command.

예를 들면, t0과 t1이 스테이지부(100) 구동 명령 수행 간격이 1msec 이고, 갈바노 스캐너(200) 구동 명령의 수행 간격이 10μsec이면, t0과 t1 사이에 99개의 오차 보정 명령을 생성하여 이를 갈바노 스캐너(200)의 조사 경로를 제어하는 명령에 반영할 수 있다.
For example, if t0 and t1 are the intervals at which the stage 100 driving command is 1 msec and the interval between the driving instructions of the galvanometer scanner 200 is 10 microseconds, 99 error correction commands are generated between t0 and t1, It can be reflected in a command for controlling the irradiation path of the galvanometer scanner 200. [

도 2는 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치 중 갈바노 스캐너(200)의 내부를 나타낸 도면으로, 본 발명에 의한 갈바노 스캐너(200)는, 빔출력부(210), 초점 가변부(220) x축 미러(230), x축 모터(240), y축 미러(250) 및 y축 모터(260)를 포함한다(빔 스플릿터 등과 같은 다른 구성요소들은 편의상 도시되지 않음).FIG. 2 is a diagram illustrating the inside of a galvano scanner 200 among a face-to-face laser scanner-based three-dimensional printing apparatus to which an on-the-fly technique according to the present invention is applied. The galvano scanner 200 according to the present invention includes a beam- Axis mirror 250, and a y-axis motor 260 (other components such as a beam splitter, and the like) may be used as the focus adjuster 210, the focus adjuster 220, the x-axis mirror 230, the x-axis motor 240, Not shown for convenience).

도 1a에 도시된 제어부(300)는, 스테이지부(100) 상의 금속 파우더 표면에 대한 조사 경로를 3차원 구조물에 대한 단면 데이터로부터 획득하여 빔출력부(210) 구동 명령, 초점 가변부(220) 구동 명령, x축 모터(240) 및 y축 모터(260) 구동 명령을 생성하여 갈바노 스캐너(200)로 전송한다.The control unit 300 shown in FIG. 1A obtains the irradiation path to the surface of the metal powder on the stage unit 100 from the cross-sectional data of the three-dimensional structure to output the beam output unit 210 driving command, the focus changing unit 220, Axis motor 240, and a y-axis motor 260 to the Galvano scanner 200. The Galvano scanner 200 generates the driving command, the x-axis motor 240, and the y-

또한, 제어부(300)는 3차원 구조물에 대한 단면 데이터에 따른 이동 경로로 갈바노 스캐너(200)를 이동시키고, 이를 통하여 갈바노 스캐너(200)의 레이저가 조사되는 스테이지부(100) 상의 금속 파우더 표면에 연속적인 소결이 수행되게 한다.The control unit 300 moves the galvano scanner 200 by a movement path according to the cross-sectional data of the three-dimensional structure, and transmits the galvano scanner 200 through the metal powder on the stage unit 100 to which the laser of the galvano scanner 200 is irradiated. Allow continuous sintering to the surface.

상술한 바와 같이, 제어부(400)는, 이동부(300)는 및 갈바노 스캐너(200)의 질량에 따른 관성에 의한 조사 경로 및 이동 경로의 오차를 보정하는 보정 명령을 생성하는데, 그 중, 갈바노 스캐너(200)에 대하여 보정 명령을 생성하는 경우에는 X축 및 Y축에 대하여 각각 보정값을 분배할 수 있다. 즉, 제어부(400)는, X축, Y축 보정 명령을 각각 x축 모터(240) 및 y축 모터(260) 제어 명령에 반영한다. 즉, x축 모터(240) 및 y축 모터(260)에 의해 2축 보정이 이루어진다.As described above, the control unit 400 generates the correction command for correcting the error of the irradiation path and the movement path due to the inertia according to the mass of the galvanometer scanner 200 and the moving unit 300, When a correction command is generated for the galvanometer scanner 200, correction values can be distributed to the X axis and the Y axis, respectively. That is, the control unit 400 reflects the X-axis and Y-axis correction commands to the control commands of the x-axis motor 240 and the y-axis motor 260, respectively. That is, biaxial correction is performed by the x-axis motor 240 and the y-axis motor 260.

한편, 빔출력부(210)는, 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 이때, 빔출력부(210)의 후단에 설치되어 레이저 빔의 파워를 조절하여 출력하는 레이저 빔 파워 조절기(도시되지 않음)가 추가될 수 있다.On the other hand, the beam output section 210 generates and outputs a laser beam. At this time, a laser beam power regulator (not shown) may be added at the rear end of the beam output unit 210 to adjust and output the power of the laser beam.

또한, 초점 가변부(220)는, 빔출력부(210)에서 출사된 레이저 빔의 광 경로를 조절하거나 또는 레이저 빔의 초점을 조절할 수 있다. 이때, 도 2에 도시된 바에 의하면 빔출력부(210)의 레이저 빔이 초점 가변부(220)를 투과하여 x축 미러(230)에 직접 도달하는 것으로 도시되어 있으나, 초점 가변부(220)가 별도의 미러(도시되지 않음)를 구비하고, 빔출력부(210)로부터 입사된 레이저 빔을 x축 미러(230)로 반사시킬 수도 있다. 한편, 초점 가변부(220)는, 레이저 빔의 초점을 조절하여 스테이지부(100)의 금속 파우더 표면 상에 레이저 빔의 초점이 배치되도록 함으로써, 금속 파우더가 소결될 수 있도록 한다.Further, the focus changing portion 220 can adjust the optical path of the laser beam emitted from the beam output portion 210, or adjust the focus of the laser beam. 2, the laser beam of the beam output unit 210 is transmitted through the focal point varying unit 220 and directly reaches the x-axis mirror 230. However, when the focal point varying unit 220 (Not shown), and may reflect the laser beam incident from the beam output unit 210 to the x-axis mirror 230. On the other hand, the focus changing portion 220 adjusts the focus of the laser beam so that the focus of the laser beam is placed on the surface of the metal powder of the stage portion 100, so that the metal powder can be sintered.

한편, x축 미러(230), x축 모터(240), y축 미러(250) 및 y축 모터(260)는, 초점 가변부(220)를 통하여 입사된 빔출력부(210)의 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 스테이지부(100)의 금속 파우더 표면 상에 반사시킨다.
The x-axis mirror 230, the x-axis motor 240, the y-axis mirror 250, and the y-axis motor 260 are controlled by the laser beam of the beam output portion 210, which is incident through the focus changing portion 220, And the laser light is reflected on the surface of the metal powder of the stage unit 100 in a desired pattern shape.

도 3은 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치 중 스테이지부(100)를 상세히 나타낸 도면으로, 본 발명에 의한 스테이지부(100)는, 저장부(110), 베이스부(120), 측벽부(130) 및 스크래퍼부(140)를 포함할 수 있다.FIG. 3 is a detailed view of a stage 100 of a 3D laser printer-based three-dimensional printing apparatus to which the on-the-fly technique according to the present invention is applied. The stage unit 100 according to the present invention includes a storage unit 110, A base portion 120, a side wall portion 130, and a scraper portion 140.

저장부(110)는, 금속 파우더(500)를 저장하고, 제어부(400)의 제어에 의해 금속 파우더(500)를 스크래퍼부(140)로 배출한다. 이때, 저장부(110)는, 갈바노 스캐너(200)에 접하는 표면으로 소결 가능한 두께인 한 층에 해당하는 금속 파우더(500)의 부피만큼 공급하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 0.05×250×250mm의 부피에 해당하는 금속 파우더를 공급할 수 있다.The storage unit 110 stores the metal powder 500 and discharges the metal powder 500 to the scraper unit 140 under the control of the control unit 400. [ At this time, it is preferable to supply the storage part 110 by the volume of the metal powder 500 corresponding to one layer having a thickness capable of being sintered to the surface in contact with the galvano scanner 200. For example, 0.05 x 250 x Metal powder corresponding to a volume of 250 mm can be supplied.

또한, 베이스부(120)는, 저장부(110)로부터 금속 파우더를 공급받아 도포되는 평면, 즉, 갈바노 스캐너(200)에 접하는 금속 파우더(500)의 표면을 제공하고, 제어부(400)의 제어에 의해 수직 이동가능하다. 예를 들어, 베이스부(120) 상에 0.05×250×250mm의 부피에 해당하는 금속 파우더가 도포된 후 갈바노 스캐너(200)에 의하여 소결이 완료되면, 베이스부(120)는 수직 방향으로 0.05mm 하강하고, 베이스부(120) 상에 다시 저장부(110)로부터 금속 파우더를 공급받아 도포된다. 이를 통하여, 베이스부(120)는 갈바노 스캐너(200)에 접하는 금속 파우더(500)의 표면의 절대적인 높이를 일정하게 유지시킬 수 있다. 다시 말하면, 베이스부(120)에 의하여 갈바노 스캐너(200)에서 조사되는 레이저 빔의 초점이 정확하게 금속 파우더(500)의 표면 상에 맞춰지도록 할 수 있다.The base unit 120 provides a surface of the metal powder 500 that contacts the galvano scanner 200 in a plane to which the metal powder is supplied from the storage unit 110 and is applied to the surface of the control unit 400 And is vertically movable by control. For example, after the metal powder corresponding to the volume of 0.05 × 250 × 250 mm is coated on the base 120 and the sintering is completed by the galvanometer scanner 200, the base 120 is rotated in the vertical direction by 0.05 mm, and the metal powder is supplied from the storage part 110 again onto the base part 120 and is applied. The base 120 can maintain the absolute height of the surface of the metal powder 500 in contact with the galvanometer scanner 200 at a constant level. In other words, the focal point of the laser beam irradiated from the galvanometer scanner 200 by the base unit 120 can be precisely aligned on the surface of the metal powder 500.

한편, 측벽부(130)는, 베이스부(120)의 측면에 접한 수직 벽의 구조로서 베이스부(120) 상에 금속 파우더의 표면의 면적을 정의할 수 있다. 예를 들어, 측벽부(130)는, 250×250mm의 면적을 갖는 사각의 상자 구조의 벽을 형성할 수 있으며, 주로 제작하고자 하는 3차원 구조물의 높이에 따라 그 수직 길이가 결정될 수 있다.The side wall part 130 can define the surface area of the metal powder on the base part 120 as a structure of a vertical wall contacting the side surface of the base part 120. [ For example, the side wall part 130 may form a square box structure having an area of 250 x 250 mm, and its vertical length may be determined mainly according to the height of the three-dimensional structure to be manufactured.

또한, 스크래퍼부(140)는, 제어부(400)의 제어에 의해 베이스부(120) 상의 금속 파우더(500)를 분산시켜 얇은 층을 생성할 수 있다. 즉, 스크래퍼부(140)는, 상부 및 하부에 개구를 구비하고, 저장부(110)로부터 상부 개구를 통하여 금속 파우더를 공급받아 하부 개구를 통하여 베이스부(120) 상에 금속 파우더를 배출하며, 수평 방향(141)으로 이동하면서 측벽의 하단을 통하여 배출된 금속 파우더를 스크래핑함으로써 균일한 표면을 갖는 얇은 층이 베이스부(120) 상에 형성될 수 있도록 할 수 있다.
The scraper section 140 can disperse the metal powder 500 on the base section 120 under the control of the control section 400 to create a thin layer. That is, the scraper portion 140 is provided with openings at upper and lower portions thereof, receives the metal powder through the upper opening from the storage portion 110, discharges the metal powder onto the base portion 120 through the lower opening, A thin layer having a uniform surface can be formed on the base portion 120 by scraping the metal powder discharged through the lower end of the side wall while moving in the horizontal direction 141. [

도 4는 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 도 1a 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.FIG. 4 is a view for explaining the operation of a face-to-face laser scanner-based three-dimensional printing apparatus using the on-the-fly technique according to the present invention. Referring to FIGS. 1A to 4, The operation of the scanner-based three-dimensional printing apparatus will now be described.

먼저, 저장부(110)는, 제어부(400)의 제어에 의해 저장하고 있는 금속 파우더(500)의 소정량을 스크래퍼부(140)로 배출한다.First, the storage unit 110 discharges a predetermined amount of the metallic powder 500 stored in the scraper unit 140 under the control of the controller 400.

이후에, 스크래퍼부(140)는, 저장부(110)로부터 상부 개구를 통하여 금속 파우더를 공급받아 하부 개구를 통하여 베이스부(120) 상에 금속 파우더를 배출하며, 수평 방향(141)으로 이동하면서 측벽의 하단을 통하여 배출된 금속 파우더를 스크래핑함으로써 균일한 표면을 갖는 얇은 층을 베이스부(120) 상에 형성한다.Thereafter, the scraper portion 140 receives the metal powder through the upper opening from the storage portion 110, discharges the metal powder onto the base portion 120 through the lower opening, moves in the horizontal direction 141 A thin layer having a uniform surface is formed on the base portion 120 by scraping the metal powder discharged through the lower end of the side wall.

다음에, 제어부(400)는, G 코드 등을 통하여 3차원 구조물을 형성하기 위한 수평 단면의 각 좌표 및 위 좌표에 따른 경로를 따라 진행하는 레이저 조사점의 이동 속도 등을 읽어들이고, 이에 따라 작업을 분배하여 갈바노 스캐너(200)의 조사 경로 및 이동부(300)의 이동 경로를 지정하는 제어 신호를 생성한다.Next, the control unit 400 reads the coordinate of the horizontal section for forming the three-dimensional structure through the G code or the like and the moving speed of the laser irradiation point proceeding along the path along the above coordinates, And generates a control signal for designating the irradiation path of the galvanometer scanner 200 and the moving path of the moving unit 300. [

이후에, 이동부(300)는, 제어부(400)가 지시한 이동 경로에 따라 갈바노 스캐너(200)를 이동시킨다. 예를 들면, 이동부(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이 3차원 구조물 중 컵 형태를 제작하고자 하는 경우, 도 4에 도시된 소정의 스캔 영역(A")의 상부에 갈바노 스캐너(200)를 이동시킬 수 있다.Thereafter, the moving unit 300 moves the galvano scanner 200 according to the movement path indicated by the control unit 400. [ For example, when the cup 300 is to be formed in the three-dimensional structure as shown in FIG. 3, the moving part 300 is provided with a galvanometer scanner (FIG. 3) 200 can be moved.

다음에, 갈바노 스캐너(200)는, 스캔 영역(A") 내에 제어부(400)의 제어에 의한 3차원 구조물의 단면(501)을 따라 소결용 레이저를 조사한다.Next, the galvano scanner 200 irradiates a laser beam for sintering along a cross section 501 of the three-dimensional structure under the control of the control section 400 in the scan area A ".

이후에, 갈바노 스캐너(200)가 소정의 스캔 영역(A") 내에서 조사 경로(501)에 따른 레이저 조사를 완료하면, 이동부(300)는, 제어부(400)가 지시한 이동 경로에 따라 갈바노 스캐너(200)를 이동시킨다. 예를 들면, 이동부(300)는, 제어부(400)의 제어에 따라 X축 이동부(310)를 구동하여 갈바노 스캐너(200)를 소정의 스캔 영역(A") 상에서 다른 스캔 영역(A"') 상으로 이동시킬 수 있다. 이때, 제어부(400)는, 각 스캔 영역(A", A"') 간 3차원 구조물의 단면(501)의 연속성을 위하여 갈바노 스캐너(200) 및 이동부(300)를 실시간으로 동기화시킬 수 있다.Thereafter, when the galvano scanner 200 completes the laser irradiation according to the irradiation path 501 in the predetermined scan area A ", the moving part 300 moves to the moving path indicated by the control part 400 The moving unit 300 drives the X-axis moving unit 310 under the control of the control unit 400 to move the galvanometer scanner 200 to a predetermined scan The control unit 400 can move the scan area A '' 'between the scan area A' 'and the scan area A' The galvanometer scanner 200 and the moving unit 300 can be synchronized in real time for continuity.

이때, 제어부(400)는, 갈바노 스캐너(200) 및 이동부(300)의 실시간 동기화 시 관성에 따른 이동 오차를 보정하기 위하여 미리 이동부(300)에 의한 갈바노 스캐너(200)의 실제 이동 경로를 실측하고, 제어부(400)가 지시하는 이동 경로와 비교하여 관성에 의해 발생되는 오차를 보정하는 관성 오차 보정 값을 미리 저장하며, 저장된 관성 오차 보정 값에 따라 갈바노 스캐너(200)의 이동 경로를 보다 정확하게 제어할 수 있다. 한편, 이동부(300)가 갈바노 스캐너(200)를 이동시킨 거리를 반영하여 갈바노 스캐너(200)의 조사 경로를 보정할 수도 있다.At this time, the controller 400 controls the actual moving of the galvanometer scanner 200 by the moving unit 300 in order to correct the movement error according to the inertia during the real-time synchronization of the galvanometer scanner 200 and the moving unit 300 And stores the inertial error correction value for correcting the error caused by the inertia in comparison with the movement path indicated by the control unit 400 in advance, and controls the movement of the galvanometer scanner 200 according to the stored inertia error correction value The path can be more accurately controlled. Meanwhile, the irradiation path of the galvanometer scanner 200 may be corrected by reflecting the distance that the moving unit 300 moved the galvanometer scanner 200. FIG.

위와 같은 과정을 통하여 복수개의 스캔 영역(A, A', A", A"') 내 소결하고자 하는 3차원 구조물의 단면(501)이 전부 소결되면, 저장부(110) 등은, 제어부(400)의 제어에 의해 저장하고 있는 금속 파우더(500)의 소정량을 스크래퍼부(140)로 배출하는 등의 과정으로 되돌아가 상술한 동작을 반복함으로써 원하는 3차원 구조물이 생성될 수 있다.
When the end face 501 of the three-dimensional structure to be sintered is sintered in the plurality of scan areas A, A ', A "and A"' through the above process, the storage part 110, etc., The desired amount of metal powder 500 stored in the metal powder 500 is discharged to the scraper portion 140, and the above-described operation is repeated to produce a desired three-dimensional structure.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100: 스테이지부
110: 저장부
120: 베이스부
130: 측벽부
140: 스크래퍼부
200: 갈바노 스캐너
210: 빔출력부
220: 초점 가변부
230: x축 미러
240: x축 모터
250: y축 미러
260: y축 모터
300: 이동부
310: X축 이동부
320: Y축 이동부
400: 제어부
500: 금속 파우더100: stage part
110:
120: Base portion
130:
140: scraper portion
200: Galvano Scanner
210: beam output section
220: focus variable portion
230: x-axis mirror
240: x-axis motor
250: Y-axis mirror
260: Y-axis motor
300:
310: X-axis moving part
320: Y-axis moving part
400:
500: metal powder

Claims (5)

3차원 구조물을 인쇄하기 위한 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치에 있어서,
금속 파우더를 수용하는 스테이지부;
상기 금속 파우더의 표면 중 스캔 영역에 소결용 레이저를 조사하는 갈바노 스캐너;
상기 갈바노 스캐너를 X축 및 Y축으로 이동시키는 이동부; 및
상기 3차원 구조물에 관한 수평 슬라이싱 파일 내 명령에 따라 상기 갈바노 스캐너의 조사 경로 및 상기 이동부의 이동 경로를 제어하는 제어부를 포함하는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치.
A face-to-face laser scanner-based three-dimensional printing apparatus using on-the-fly technology for printing three-dimensional structures,
A stage portion for receiving the metal powder;
A galvanometer scanner for irradiating a laser beam for sintering on a surface of the metal powder;
A moving unit for moving the galvano scanner in X and Y axes; And
And a control unit for controlling the irradiation path of the galvano scanner and the moving path of the moving unit according to a command in a horizontal slicing file relating to the three-dimensional structure, wherein the on-the-fly technique is applied.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 금속 파우더의 표면의 면적을 분할하여 상기 스캔 영역의 크기에 대응하는 복수개의 스캔 페이지를 생성하고, 상기 스캔 페이지 별 상기 수평 슬라이싱 파일의 형태를 참조하여 상기 조사 경로 및 상기 이동 경로를 연동시키는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
The control unit divides an area of the surface of the metal powder to generate a plurality of scan pages corresponding to the size of the scan area, and refers to the shape of the horizontal slicing file for each scan page, Based laser scanner-based three-dimensional printing device using on-the-fly technology that interlocks the three-dimensional printing device.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는, 상기 이동 경로와 상기 갈바노 스캐너의 실측 움직임 사이의 오차를 보정하는 보정 명령을 생성하여 상기 이동부로 전송하고,
상기 이동부는, 상기 보정 명령의 보정 값에 따라 이동하는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치.
The method of claim 2,
Wherein the control unit generates a correction command for correcting an error between the moving path and the actual movement of the galvano scanner and transmits the correction command to the moving unit,
Wherein the moving unit applies an on-the-fly technique to move according to a correction value of the correction command.
청구항 3에 있어서,
상기 보정 명령은, 상기 이동부의 관성에 의해 발생되는 오차를 보정하는 관성 오차 보정 값을 포함하는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치.
The method of claim 3,
Wherein the correction command is an on-the-fly technique including an inertia error correction value for correcting an error caused by inertia of the moving unit.
청구항 1에 있어서,
상기 스테이지부는,
상기 금속 파우더를 저장하고, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 금속 파우더를 배출하는 저장부;
상기 저장부로부터 상기 금속 파우더를 공급받아 도포되는 평면을 제공하고, 상기 제어부의 제어에 의해 수직 이동가능한 베이스부;
상기 베이스부의 측면에 접한 수직 벽의 구조로서 상기 베이스부 상에 상기 금속 파우더의 표면의 면적을 정의하는 측벽부; 및
상기 제어부의 제어에 의해 상기 베이스부 상의 상기 금속 파우더를 분산시켜 얇은 층을 생성하는 스크래퍼부를 포함하는 온더플라이 기술을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치.The method according to claim 1,
The stage unit includes:
A storage part for storing the metal powder and discharging the metal powder under the control of the control part;
A base part which is vertically movable under the control of the control part to provide a plane to which the metal powder is supplied and applied from the storage part;
A side wall part defining a surface of the metal powder on the base part as a structure of a vertical wall contacting the side surface of the base part; And
And a scraper section for dispersing the metal powder on the base section under the control of the control section to produce a thin layer, wherein the on-the-fly technique is applied.
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