KR20170103363A - 3d 모델 표면 컬러 프린팅 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 프린터 출력물의 표면을 채색하기 위하여 2D 단면 데이터 및 프린팅 된 필름, 롤러를 이용하는 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치 및 그 방법에 대한 것으로, 2D 단면 데이터 추출부, 프린팅 필름 생성부, 표면 착색부를 포함하며, 다양한 곡면을 갖는 3D 프린터 출력물에 컬러를 좀더 쉽게 입히고 다양한 천연색 컬러를 쉽게 프린팅 할 수 있도록 3D 프린터 출력물의 표면을 채색하기 위하여 2D 단면 데이터 및 프린팅 된 필름, 롤러를 이용하는 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

Description

3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치 및 그 방법{3D model surface color printing apparatus and method therefor}

본 발명은 3D로 출력된 프린터 출력물의 표면에 다양한 색상을 착색하는 것에 대한 것으로 더욱 자세하게는 3D 프린터 출력물의 표면을 채색하기 위하여 2D 단면 데이터 및 프린팅 된 필름, 롤러를 이용하는 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치 및 그 방법에 대한 것이다.

종래기술에 의한 3D 프린터 출력물을 컬러로 출력 방법은 아래와 같은 방법이 존재하였다.

원 분말에 접착제를 붙여 한층 씩 쌓아 올림으로써 분말에 접착제를 칠하는 것과 같이 기존의 잉크젯 방식을 이용하는 기존 2D 컬러 프린팅 기술을 사용할 수 있다.

그러나 이러한 방법은 출력물의 컬러가 기존 2D 컬러 프린팅 방법보다 상대적으로 정확한 색 재현이 어렵고 및 색의 해상도가 낮은 단점이 존재한다.

또한 필라멘트를 이용하여 출력하는 방법을 사용할 수 있으나 이는 재료에 염료를 섞어서 출력하게 되므로 채색이 정교하지 못하고 다양한 컬러를 사용하기 어려운 점이 존재한다.

또한 2D 프린터를 이용하여 컬러 프린팅 한 다음 컬러 프린팅 된 필름을 액체에 담그고, 필름에 있는 컬러가 입혀지도록 3D 프린팅 된 출력물을 액체에 담금으로써 필름과 접촉하도록 하여 필름의 컬러가 3D 프린터 출력물에 입혀지도록 하는 방법이 사용되고 있다.

그러나 이러한 방법은 3D 프린터 출력물에 입혀질 컬러와 2D 프린팅 된 필름과 정확히 일치 시키기 어려운 한계가 존재한다.

본 발명은 다양한 곡면을 갖는 3D 프린터 출력물에 컬러를 좀더 쉽게 입히고 다양한 천연색 컬러를 쉽게 프린팅 할 수 있도록 3D 프린터 출력물의 표면을 채색하기 위하여 2D 단면 데이터 및 프린팅 된 필름, 롤러를 이용하는 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치는 생성된 3D 프린터 출력물에 대한 3D 모델 데이터를 분석하여 미리 설정된 일정한 Z축의 값을 가지는 적어도 하나 이상의 X-Y 평면에 대한 2D 단면 데이터를 추출하는 2D 단면 데이터 추출부, 서로 다른 색상끼리 섞이지 않으며 필름과 분리될 수 용액이 도포되어 있는 필름 위에 상기 2D 단면 데이터를 이용하여 2D 컬러 텍스쳐를 프린팅 하고, 상기 프린팅된 필름 위에 착색제 및 접착제를 도포한 후 상기 필름을 상기 추출한 2D 단면 데이터에 포함된 각 2D 단면의 상기 Z축의 값과 동일한 두께로 분할하여 적어도 하나 이상의 슬라이스를 생성하는 프린팅 필름 생성부, 상기 생성된 슬라이스를 롤러에 장착하고, 상기 슬라이스에 대응되는 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면에 해당되는 위치정보에 대응되는 위치 및 방향으로 상기 롤러를 이동시켜 상기 3D 프린터 출력물에 접촉시킨 후, 상기 2D 단면 데이터에 따라 상기 3D 프린터 출력물을 회전시켜 상기 하나의 2D 단면을 착색하는 표면 착색부를 포함하며, 상기 표면 착색부는 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면 중 착색이 되지 않은 2D 단면이 존재하지 아니할 때까지 상기 롤러에 장착된 슬라이스를 교체하여 대응되는 상기 착색되지 않은 2D 단면을 착색할 수 있다.

본 발명은 2D 단면 데이터 및 프린팅 된 필름, 롤러를 이용하여 기존 컬러 프린팅 보다 2D 텍스처 프린팅을 통하여 모델에 접착하는 방법으로 색감을 더욱 정교하게 프린팅할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 2D 컬러 텍스처를 필름에 프린팅 하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 롤러가 2D 단면을 착색하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치가 동작하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델 표면 컬러 프린팅 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)의 구성도이다.

도 1을 참조하면 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)는 2D 단면 데이터 추출부(100), 프린팅 필름 생성부(200), 표면 착색부(300)를 포함할 수 있다.

2D 단면 데이터 추출부(100)는 생성된 3D 프린터 출력물에 대한 3D 모델 데이터를 분석하여 미리 설정된 일정한 Z축의 값을 가지는 적어도 하나 이상의 X-Y 평면에 대한 2D 단면 데이터를 추출할 수 있다.

여기서 일정한 Z축의 값을 가진다는 것은 Z축의 값만큼의 두께를 가진다는 것을 의미하며, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 적어도 하나 이상의 X-Y 평면은 Z축의 값만큼의 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 3D 모델 데이터는 3D 프린터 출력을 위해서 필요한 3D 모델의 형상에 대한 정보를 포함한 데이터이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 2D 단면 데이터는 미리 설정된 Z축의 값만큼의 두께를 가지는 각 X-Y 평면의 형태, 색상, X, Y, Z축의 좌표 등과 같은 위치정보 등을 포함할 수 있다

프린팅 필름 생성부(200)는 서로 다른 색상끼리 섞이지 않으며 필름과 분리될 수 용액이 도포되어 있는 필름 위에 2D 단면 데이터를 이용하여 2D 컬러 텍스쳐를 프린팅할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 2D 컬러 텍스쳐가 프린팅된 필름은 도 2에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 2D 컬러 텍스처를 필름에 프린팅 하는 것을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따라 서로 다른 색상끼리 섞이지 않으며 필름과 분리될 수 용액이 도포되어 있는 필름 위에 잉크를 덮는 식으로 프린팅 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 프린팅은 2D 단면 데이터를 이용하여 해당 X-Y 단면의 형태에 따른 2D 컬러 텍스쳐, 즉 색상 정보에 대응하여 해당하는 색상을 프린팅할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면 프린팅 된 필름 위에 착색제 및 접착제를 도포한 후 필름을 추출한 2D 단면 데이터에 포함된 각 2D 단면의 Z축의 값과 동일한 두께로 분할하여 적어도 하나 이상의 슬라이스를 생성할 수 있다.

여기서 생성된 적어도 하나 이상의 슬라이스는 미리 설정된 Z축의 값만큼의 두께를 가지는 각 X-Y 평면이 생성되도록 Z을 기준으로 분할 할 수 있다.

표면 착색부(300)는 생성된 슬라이스를 롤러에 장착하고, 슬라이스에 대응되는 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면에 해당되는 위치정보에 대응되는 위치 및 방향으로 롤러를 이동시켜 3D 프린터 출력물에 접촉시킨 후, 2D 단면 데이터에 따라 상기 3D 프린터 출력물을 회전시켜 하나의 2D 단면을 착색할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)는 적어도 하나의 롤러를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고, 외부에 있는 적어도 하나의 롤러에 연결되어 롤러의 동작을 제어할 수 있다면 제한 없이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 적어도 하나의 롤러를 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면에 해당되는 위치정보에 대응되는 위치 및 방향으로 롤러가 이동할 수 있게 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 롤러가 2D 단면을 착색하는 것을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따라 이동된 롤러를 3D 프린터 출력물에 접촉시킨 후, 2D 단면 데이터에 따라 3D 프린터 출력물을 회전시켜 상기 하나의 2D 단면을 착색할 수 있다.

여기서 3D 프린터 출력물을 회전시키는 것은 3D 프린터 출력물을 고정시켜놓은 지지대를 회전 시키는 방법을 사용할 수 있으며, 이때 지지대는 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)에 포함될 수 있으나 이에 한정되지 아니하고, 외부에 위치하여 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)로부터 제어될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 표면 착색부(300)는 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면 중 착색이 되지 않은 2D 단면이 존재하지 아니할 때까지 롤러에 장착된 슬라이스를 교체하여 대응되는 상기 착색되지 않은 2D 단면을 착색할 수 있다.

도 4는 도 1의 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)가 동작하는 것을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면 3D 프린터 출력물에 대하여 2D 단면을 착색하는 과정에서의 롤러의 방향 및 위치에 대한 것이 나타나 있다.

본 발명의 일 실시 에에 따르면 롤러의 표면에 수직 방향으로 2D 단면의 표면에 맞도록 롤러의 위치 및 방향을 조절할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면 3D 프린터 출력물을 고정시켜놓은 지지대의 회전 속도는 2D 단면의 굴곡에 따라 속도를 조절할 수 있다.

예를 들어 굴곡이 적은 경우 속도는 빠르게 회전 시킬 수 있으며, 굴곡이 많은 경우 정확한 착색을 위하여 천천히 회전 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 프린팅된 필름을 롤러에 장착되기 위해서 슬라이싱할 때 모델의 굴곡에 따라 잘리는 높이가 다를 수 있다.

이러한 경우 2D 단면 데이터에서 각 2D 단면이 가지는 Z축의 값을 미리 성정된 일정한 값이 아닌 사용자로부터 특정 값을 입력 받아 이를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 롤러의 모양은 원기둥 모양이 될 수도 있고 구(sphere) 모양이 될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 3D 모델 표면 컬러 프린팅 방법의 흐름도이다.

3D 모델 데이터를 분석하여 2D 단면 데이터를 추출한다(510).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 생성된 3D 프린터 출력물에 대한 3D 모델 데이터를 분석하여 미리 설정된 일정한 Z축의 값을 가지는 적어도 하나 이상의 X-Y 평면에 대한 2D 단면 데이터를 추출할 수 있다.

여기서 일정한 Z축의 값을 가진다는 것은 Z축의 값만큼의 두께를 가진다는 것을 의미하며, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 적어도 하나 이상의 X-Y 평면은 Z축의 값만큼의 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 3D 모델 데이터는 3D 프린터 출력을 위해서 필요한 3D 모델의 형상에 대한 정보를 포함한 데이터이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 2D 단면 데이터는 미리 설정된 Z축의 값만큼의 두께를 가지는 각 X-Y 평면의 형태, 색상, X, Y, Z축의 좌표 등과 같은 위치정보 등을 포함할 수 있다

필름에 2D 컬러 텍스쳐를 프린팅한다(520).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 서로 다른 색상끼리 섞이지 않으며 필름과 분리될 수 용액이 도포되어 있는 필름 위에 2D 단면 데이터를 이용하여 2D 컬러 텍스쳐를 프린팅할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따라 서로 다른 색상끼리 섞이지 않으며 필름과 분리될 수 용액이 도포되어 있는 필름 위에 잉크를 덮는 식으로 프린팅 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 프린팅은 2D 단면 데이터를 이용하여 해당 X-Y 단면의 형태에 따른 2D 컬러 텍스쳐, 즉 색상 정보에 대응하여 해당하는 색상을 프린팅할 수 있다.

프린팅된 필름을 분할하여 슬라이스 생성한다(530).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 프린팅 된 필름 위에 착색제 및 접착제를 도포한 후 필름을 추출한 2D 단면 데이터에 포함된 각 2D 단면의 Z축의 값과 동일한 두께로 분할하여 적어도 하나 이상의 슬라이스를 생성할 수 있다.

여기서 생성된 적어도 하나 이상의 슬라이스는 미리 설정된 Z축의 값만큼의 두께를 가지는 각 X-Y 평면이 생성되도록 Z을 기준으로 분할 할 수 있다.

생성된 슬라이스를 롤러에 장착한다(540).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 추출한 2D 단면 데이터에 포함된 각 2D 단면의 Z축의 값과 동일한 두께로 분할하여 적어도 하나 이상의 슬라이스 중 하나를 롤러에 장착할 수 있다.

롤러의 위치를 제어한다(550).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 슬라이스에 대응되는 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면에 해당되는 위치정보에 대응되는 위치 및 방향으로 롤러를 이동시켜 3D 프린터 출력물에 접촉시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)는 적어도 하나의 롤러를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고, 외부에 있는 적어도 하나의 롤러에 연결되어 롤러의 동작을 제어할 수 있다면 제한 없이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 적어도 하나의 롤러를 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면에 해당되는 위치정보에 대응되는 위치 및 방향으로 롤러가 이동할 수 있게 제어할 수 있다.

3D 프린터 출력물을 회전하여 2D단면을 착색한다(560).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 3D 프린터 출력물에 접촉시킨 후, 2D 단면 데이터에 따라 3D 프린터 출력물을 회전시켜 하나의 2D 단면을 착색할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 이동된 롤러를 3D 프린터 출력물에 접촉시킨 후, 2D 단면 데이터에 따라 3D 프린터 출력물을 회전시켜 하나의 2D 단면을 착색할 수 있다.

여기서 3D 프린터 출력물을 회전시키는 것은 3D 프린터 출력물을 고정시켜놓은 지지대를 회전 시키는 방법을 사용할 수 있으며, 이때 지지대는 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)에 포함될 수 있으나 이에 한정되지 아니하고, 외부에 위치하여 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치(1000)로부터 제어될 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.

착색이 되지 않은 2D 단면이 존재하는지 판단한다(570).

본 발명의 일 실시 예에 따르면 착색이 되지 않은 2D 단면이 존재하는지 판단하여 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면 중 착색이 되지 않은 2D 단면이 존재하면 롤러에 장착된 슬라이스를 교체하고 교체한 슬라이스로 착색 작업을 진행함으로써 착색이 되지 않은 2D 단면이 존재하지 아니할 때까지 롤러에 장착된 슬라이스를 교체하여 대응되는 착색되지 않은 2D 단면을 착색할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 2D 단면 데이터 추출부 200 : 프린팅 필름 생성부
300 : 표면 착색부 1000 : 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치

Claims (1)

1. 생성된 3D 프린터 출력물에 대한 3D 모델 데이터를 분석하여 미리 설정된 일정한 Z축의 값을 가지는 적어도 하나 이상의 X-Y 평면에 대한 2D 단면 데이터를 추출하는 2D 단면 데이터 추출부;
   서로 다른 색상끼리 섞이지 않으며 필름과 분리될 수 용액이 도포되어 있는 필름 위에 상기 2D 단면 데이터를 이용하여 2D 컬러 텍스쳐를 프린팅 하고, 상기 프린팅된 필름 위에 착색제 및 접착제를 도포한 후 상기 필름을 상기 추출한 2D 단면 데이터에 포함된 각 2D 단면의 상기 Z축의 값과 동일한 두께로 분할하여 적어도 하나 이상의 슬라이스를 생성하는 프린팅 필름 생성부;
   상기 생성된 슬라이스를 롤러에 장착하고, 상기 슬라이스에 대응되는 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면에 해당되는 위치정보에 대응되는 위치 및 방향으로 상기 롤러를 이동시켜 상기 3D 프린터 출력물에 접촉시킨 후, 상기 2D 단면 데이터에 따라 상기 3D 프린터 출력물을 회전시켜 상기 하나의 2D 단면을 착색하는 표면 착색부를 포함하며,
   상기 표면 착색부는 2D 단면 데이터에 포함된 2D 단면 중 착색이 되지 않은 2D 단면이 존재하지 아니할 때까지 상기 롤러에 장착된 슬라이스를 교체하여 대응되는 상기 착색되지 않은 2D 단면을 착색하는 것을 특징으로 하는 3D 모델 표면 컬러 프린팅 장치.

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