KR20180092790A

KR20180092790A - 3차원 인쇄 장치

Info

Publication number: KR20180092790A
Application number: KR1020170046188A
Authority: KR
Inventors: 처밍 수
Original assignee: 엑스와이지프린팅, 인크.; 킨포 일렉트로닉스, 아이엔씨.
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-08-20
Also published as: EP3360664A1; ES2745800T3; CN108407287B; JP2018126991A; US10464304B2; KR102116529B1; CN108407287A; EP3360664B1; JP6608401B2; US20180222126A1

Abstract

성형 어셈블리, 스크레이핑 도구, 제1 수집 탱크, 스위핑 도구 및 제2 수집 탱크를 포함하는 3D 인쇄 장치가 제공된다. 상기 성형 어셈블리의 롤러는 성형 공정 동안 성형 물질에 부착된다. 상기 롤러가 회전될 때, 상기 스크레이핑 도구는 상기 롤러의 표면 상에 부착된 상기 성형 물질을 제거한다. 상기 스크레이핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 및 상기 롤러 사이에 배치된다. 상기 롤러의 표면으로부터 제거된 성형 물질은 상기 제1 수집 탱크로 안내된다. 상기 스위핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 내의 성형 물질을 상기 제1 수집 탱크의 일위치로 스위핑하도록 구성된다. 상기 제2 수집 탱크는 상기 스위핑 도구에 의해 상기 일위치로 스위핑된 성형 물질을 받아들이기 위해 상기 제1 수집 탱크의 상기 일위치에 연결된다.

Description

3차원 인쇄 장치 {Three-dimensional printing apparatus}

본 발명은 3차원(3D) 인쇄 장치에 관한 것으로, 특히 스위핑(sweeping) 도구를 갖는 3D 인쇄 장치에 관한 것이다.

기술이 빠르게 발전함에 따라, 층별 모델 구축(layer-by-layer model constructing) 등과 같은 적층 제조 기술(additive manufacturing technology)을 이용하여 3차원(3D) 모델을 구성하는 상이한 방법들이 제안되어 왔다. 전형적으로, 적층 제조 기술은 컴퓨터 보조 설계(computer-aided design; CAD) 등으로 구성된 3D 모델의 설계 데이터를, 순차적으로 적층되는 다수의 얇은 (유사 2 차원) 단층으로 변환시킨다.

현재, 얇은 단층들을 성형하기 위한 여러 방법들이 개발되었다. 예를 들어, 3D 프린터는 분사 노즐을 통해 성형 플랫폼 상에 성형 물질을 분사한 다음, 롤러를 사용하여 상기 성형 플랫폼 상의 상기 성형 물질을 평평하게 한다. 스크레이핑 도구는 롤러 옆에 배치되며, 그리고 롤러의 표면 상의 성형 물질을 제거하여 수집 탱크로 안내한다. 한편, 3D 프린터는 3D 모델의 설계 데이터에 따라 구성된 XYZ 좌표들에 따라 상기 성형 플랫폼 상의 성형 물질을 조사하기 위해 광원이 X-Y좌표를 따라 이동하게 하며, 이로써 상기 성형 물질을 경화되어 정확한 단층 형상을 형성한다. 이에 따라, 상기 단계들이 반복적으로 실행된 후 3D 물체가 형성된다.

그러나, 3D 물체를 형성하는 과정 동안, 스크레이핑 도구가 상기 롤러에 부착된 성형 물질을 스크레이핑할 때, 상기 성형 물질은 상기 스크레이핑 툴의 표면을 따라 수집 탱크로 안내된다. 그러나 상기 수집 탱크 내의 성형 물질의 일부는 시간 경과에 따라 경화되고, 그리고 성형 물질의 일부는 액체 상태(반-고체 상태라고 함)를 나타낸다. 반-고체 상태의 성형 물질은 이동도가 낮으며, 수집 탱크에 쌓여질 수 있다. 스크레이핑 도구가 상기 롤러 상의 성형 물질을 연속적으로 스크레이핑할 때, 새롭게 스크레이핑된 성형 물질은 수집 탱크로 안내되기 어렵고, 그리고 롤러와 스크레이핑 도구 사이에 쌓이기 쉽다. 따라서, 스크레이핑 도구가 롤러 상에 부착된 성형 물질을 스크레이핑하는 효과가 감소되며, 그리고 이에 따라, 롤러가 상기 성형 플랫폼 상의 성형 물질을 평평하게 하는 효과가 악화되어, 인쇄 품질이 저하된다.

본 발명은 양호한 인쇄 품질을 달성하기 위해 성형 물질을 편리하게 치우는데 적합한, 3차원(3D) 인쇄 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예는 성형 어셈블리, 스크레이핑 도구, 제1 수집 탱크, 스위핑 도구 및 제2 수집 탱크를 포함하는 3D 인쇄 장치를 제공한다. 상기 성형 어셈블리는 롤러를 갖는다. 상기 성형 어셈블리는 성형 공정 동안 성형 물질을 생성하고 적층하여 3D 물체를 형성하도록 구성된다. 상기 롤러의 표면은 상기 성형 공정 동안 상기 성형 물질에 부착된다. 상기 스크레이핑 도구는 상기 롤러 옆에 배치되며, 상기 롤러의 표면에 부착된다. 상기 롤러가 회전될 때, 상기 스크레이핑 도구는 상기 롤러의 표면 상에 부착된 상기 성형 물질을 제거한다. 상기 스크레이핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 및 상기 롤러 사이에 배치된다. 상기 롤러의 표면으로부터 제거된 성형 물질은 상기 제1 수집 탱크 내로 안내된다. 상기 스위핑 도구는 상기 스크레이핑 도구 및 상기 제1 수집 탱크 상에 이동 가능하게 배치된다. 상기 스위핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 내의 성형 물질을 상기 제1 수집 탱크의 일위치로 스위핑하도록 구성된다. 상기 제2 수집 탱크는 상기 스위핑 도구에 의해 상기 일위치로 스위핑된 성형 물질을 받아들이기 위해 상기 제1 수집 탱크의 상기 일위치에 연결된다.

상기 설명에 따르면, 상기 스위핑 도구, 상기 스크레이핑 도구, 상기 제1 수집 탱크 및 상기 제2 수집 탱크의 구성에 기초하여 본 발명의 실시예에 따른 3D 인쇄 장치에서, 상기 성형 공정 중에, 상기 롤러의 표면상의 성형 물질은 상기 스크레이핑 도구에 의해 스크레이핑되고 상기 제1 수집 탱크로 안내되며, 상기 스위핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 내의 성형 물질을 상기 제1 수집 탱크의 일위치로 스위핑하도록 구성되며, 그리고 상기 제2 수집 탱크는 상기 스위핑 도구에 의해 상기 일위치로 스위핑된 성형 물질을 받아들인다. 따라서, 본 발명의 3D 인쇄 장치는 성형 물질을 편리하게 치울 수 있다. 또한, 성형 물질이 상기 롤러와 상기 스크레이핑 도구 사이에 쌓일 가능성은 크게 감소되며, 이로써 롤러가 상기 성형 플랫폼 상의 성형 물질을 평탄하게 하는 효과를 유지할 수 있고, 그리고 본 발명의 3D 인쇄 장치는 양호한 인쇄 품질을 갖게 된다.

본 발명의 상기 언급된 특징들 및 장점들과 다른 특징들 및 장점들이 보다 잘 이해될 수 있도록, 도면과 함께 몇가지 실시예들이 다음에 보다 상세하게 설명될 것이다.

첨부된 도면들은 본 발명의 추가 이해를 제공하도록 포함된 것이며 명세서에 포함되어 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 발명의 실시예들을 나타내며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1e는 본 발명의 일실시예에 따른 상이한 시점들에서의 3차원(3D) 인쇄 장치의 개략도들이다.
도 1c는 롤러가 회전될 때 도 1b의 위치 P2에서의 3D 인쇄 장치의 단면도 및 확대도이다.
도 1d는 도 1b의 3D 인쇄 장치의 위치 P2에서의 사시도이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1e의 3D 인쇄 장치의 스위핑 도구의 확대도이다.
도 3은 도 1a 내지 도 1e의 3D 인쇄 장치의 스위핑 도구의 분해도이다.
도 4는 위치 P2로부터 위치 P1로 이동하는 스위핑 도구의 개략도이다.
도 5는 도 1a 내지 도 1e에서의 3D 인쇄 장치의 성형 공정의 단계들을 설명하는 다이어그램이다.

도 1a, 도 1b 및 도 1e는 본 발명의 일실시예에 따른 상이한 시점들에서의 3차원(3D) 인쇄 장치의 개략도들이다. 도 1c는 롤러가 회전될 때 위치 P2에서의 도 1b의 3D 인쇄 장치의 단면도 및 확대도이다. 도 1d는 도 1b의 3D 인쇄 장치의 위치 P2에서의 사시도이다.

도 1a 내지 도 1e를 참조하면, 본 실시예에서, 3D 인쇄 장치(100)는 성형 어셈블리(110), 스크레이핑 도구(120)(예를 들어, 도 1c 및 도 1d에 도시된 스크레퍼), 제1 수집 탱크(130), 스위핑 도구(140) 및 제2 수집 탱크(150)를 포함한다. 상기 성형 어셈블리(110)는 롤러(118)를 갖는다. 상기 스크레이핑 도구(120)는 상기 롤러(118) 옆에 배치되고, 그리고 상기 롤러(118)의 표면(S1)에 부착된다. 상기 스크레이핑 도구(120)는 (도 1c 및 도 1d에 도시된 바와 같이) 상기 제1 수집 탱크(130) 및 상기 롤러(118) 사이에 배치된다. 상기 스위핑 도구(140)는 상기 스크레이핑 도구(120) 및 상기 제1 수집 탱크(130) 상에 이동가능하게 배치된다. 상기 제2 수집 탱크(150)는 위치 P1에서 상기 제1 수집 탱크(130)에 연결된다. 상기 성형 어셈블리(110)는 성형 공정(즉, 3D 물체를 형성하는 공정) 중에 성형 물질(50)을 생성하고 적층(stacking)하여 3D 물체를 형성하도록 구성된다. 이하에서, 3D 인쇄 장치(100)가 3D 물체를 형성하는 과정이 상세하게 설명된다.

도 1a를 참조하면, 상세하게는, 상기 3D 인쇄 장치(100)는 제어 유닛(160)을 더 포함하며, 상기 제어 유닛(160)은 예를 들어 제어기이다. 상기 제어 유닛(160)은 상기 성형 어셈블리(110) 및 상기 스위핑 도구(140)에 전기적으로 연결된다. 상기 성형 어셈블리(110)는 상기 롤러(118)외에도 분사 노즐(미도시), 경화 도구(114) 및 성형 플랫폼(116)을 더 포함한다. 상기 분사 노즐은 성형 물질(50)을 포함하고, 상기 성형 물질(50)은 예를 들어 감광 물질이며, 그리고 예를 들어 상기 분사 노즐에 위치한 히터에 의해 가열되고 용융되며, 그리고 상기 분사 노즐에 의해 상기 성형 플랫폼(116) 상에 분사된다. 상기 경화 도구(114)는 예를 들어 경화용 광원이며, 그리고 상기 경화용 광원은 상기 제어 유닛(160)에 의해 제어되어, 상기 성형 플랫폼(116) 상의 성형 물질(50)을 경화시키기 위해 자외선을 보낸다. 상기 제어 유닛(160)은 성형 정보에 따라 상기 성형 어셈블리(110) 내의 분사 노즐을 제어하고, 그리고 상기 분사 노즐은 상기 성형 플랫폼(116) 상에 상기 성형 물질(50)을 분사하며, 그리고 상기 경화 도구(114)는 성형 물질(50)을 층 단위로 경화시키고 적층하여 상기 성형 플랫폼(116)에 3D 물체를 형성한다. 상기 성형 정보는 예를 들어 컴퓨터 보조 설계(computer-aided design; CAD) 또는 애니메이션 모델링 소프트웨어 등에 의해 구성되며, 이는 본 발명에 의해 제한되지 않는다. 상기 제어 유닛(160)은 성형 정보를 판독 및 처리하고 성형 어셈블리(110)를 구동시켜 3D 물체를 층 단위로 인쇄하도록 구성된다.

도 1b를 참조하면, 상기 제어 유닛(160)은 상기 롤러(118)가 회전하도록 제어하며, 그리고 상기 성형 플랫폼(116)을 구동하여 상기 롤러(118) 쪽으로 이동시킨다. 상기 성형 플랫폼(116)이 상기 롤러(118) 쪽으로 이동될 때, 상기 성형 플랫폼(116) 상의 성형 물질(50) 또한 상기 롤러(118) 쪽으로 이동되어, 상기 롤러(118)는 상기 성형 플랫폼(116) 상의 성형 물질(50)을 평평하게 할 수 있다. 상기 성형 물질(50)이 평탄화된 후, 상기 제어 유닛(160)은 상기 경화 도구(114)가 상기 성형 플랫폼(116) 상의 성형 물질(50)을 경화시키도록 자외선을 보내도록 제어하여 고형층(SL)을 형성한다. 상기 3D 인쇄 장치(100)는 전술한 절차를 1회 또는 복수회 실행하여 하나 또는 복수의 고형층(SL)을 성형하여 3D 물체를 성형한다.

한편, 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 상기 스크레이핑 도구(120) 및 상기 스위핑 도구(140) 사이에 흐름 터널(T)이 형성된다. 상기 스크레이핑 도구(120)가 상기 롤러(118)에 부착됨에 따라 상기 성형 과정 동안 상기 롤러(118)의 표면(S1)은 상기 성형 물질(50)과 접착되며, 상기 롤러(118)가 회전될 때, 상기 스크레이핑 도구(120)는 상기 롤러(118)의 표면(S1)에 부착된 성형 물질(50)을 제거할 수 있고, 그리고 상기 롤러(118)의 표면(S1)으로부터 제거된 성형 물질(50)은 상기 흐름 터널(T)을 따라 상기 제1 수집 탱크(130)로 안내된다.

도 1b, 도 1c 및 도 1e를 참조하면, 상기 스위핑 도구(140)는 상기 제1 수집 탱크(130) 내의 성형 물질(50)을 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P1으로 스위핑하도록 구성된다. 상기 제2 수집 탱크(150)는 상기 스위핑 도구(140)에 의해 위치 P1으로 스위핑된 성형 물질(50)을 수용하도록 구성된다. 구체적으로, 상기 제1 수집 탱크(130)는 서로 대향하는 2 개의 위치들 P1 및 P2를 가지며, 두 개의 위치들 P1 및 P2는 각각 상기 제1 수집 탱크(130)의 양단에 위치한다. 스위핑 경로(SP)는 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P2 및 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P1 사이에서 정의된다. 상기 스위핑 도구(140)는 상기 스위핑 경로(SP)를 따라 이동하여 상기 제1 수집 탱크(130) 내의 성형 물질(50)을 스위핑한다. 분배축(RA)은 상기 스위핑 경로(SP)에 평행하다.

도 1a, 도 1b 및 도 1e를 참조하면, 구체적으로, 상기 3D 인쇄 장치(100)는 제1 안내 기둥(170), 전달 어셈블리(180) 및 모터(190)를 더 포함한다. 상기 스위핑 도구(140)는 고정부(141), 제1 이동 부재(142) 및 제2 이동 부재(144)를 포함한다. 상기 스위핑 도구(140)는 상기 제1 안내 기둥(170) 상에 이동가능하게 배치된다. 상기 제1 안내 기둥(170)의 연장 방향은 상기 스위핑 경로(SP)에 평행하다. 상기 전달 어셈블리(180)는 상기 스위핑 도구(140)에 연결된다. 상기 모터(190)는 상기 전달 어셈블리(180)에 연결되며, 그리고 상기 스위핑 도구(140)가 상기 스위핑 경로(SP)를 따라 이동하게 하기 위해 상기 전달 어셈블리(180)를 구동한다. 상기 제1 이동 부재(142) 및 상기 제2 이동 부재(144)는 상기 제1 안내 기둥(170) 상에 이동 가능하게 배치되며, 그리고 상기 전달 어셈블리(180)에 연결된다. 구체적으로, 상기 전달 어셈블리(180)는 벨트(182) 및 롤러(184)를 더 포함한다. 상기 모터(190)는 예를 들어 스테핑 모터이며, 그리고 회전축(192)을 갖는다. 상기 벨트(182)는 상기 롤러(184) 및 상기 회전축(192)을 둘러싼다. 상기 스위핑 도구(140)의 고정부(141)는 상기 벨트(182)에 고정되어 있다. 따라서, 회전축(192)이 회전하도록 구동하기 위해 모터(190)가 제어될 때, 상기 벨트(182)는 상기 회전축(192)에 의해 구동되고, 그리고 상기 스위핑 도구(140)는 상기 벨트(182)에 의해 구동되어 상기 제1 안내 기둥(170)의 연장 방향에 평행한 상기 스위핑 경로(SP)를 따라 움직인다. 즉, 상기 스위핑 도구(140)는 상기 제1 수집 탱크(130)를 따라 위치 P2로부터 위치 P1으로 스위핑하여 상기 성형 물질(50)을 위치 P1으로 스위핑하며, 상기 제2 수집 탱크(150)는 상기 스위핑 도구(140)에 의해 위치 P1으로 스위핑된 상기 성형 물질(50)을 수용한다.

도 2는 도 1a, 도 1b 및 도 1e의 3D 인쇄 장치의 스위핑 도구의 확대도이다. 도 3은 도 1a, 도 1b 및 도 1e의 3D 인쇄 장치의 스위핑 도구의 분해도이다. 도 4는 위치 P2로부터 위치 P1로 이동하는 스위핑 도구의 개략도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 스위핑 도구(140)는, 상기 고정부(141), 상기 제1 이동 부재(142) 및 상기 제2 이동 부재(144) 뿐만 아니라, 이동 베이스(143), 탄성 부재(146) 및 패들(148)을 더 포함한다. 상기 제2 이동 부재(144)는 볼록한 기둥(144b)을 더 갖는다. 구체적으로, 상기 고정부(141)는 다수의 잠금 부재들(141a) 및 잠금판(141b)을 포함한다. 상기 잠금 부재들(141a)은 예를 들어 잠금 기능을 갖는 나사 또른 다른 요소들이며, 이는 본 발명에 의해 제한되지 않는다. 상기 제1 이동 부재(142)는 제1 개구부(O1), 제2 개구부(O2) 및 다수의 관통 구멍들(H)을 갖는다. 상기 잠금 부재들(141a)은 상기 잠금판(141b)을 관통하며, 그리고 상기 관통 구멍들(H)에 대응되게 배치된다. 상기 탄성 부재(146)는 상기 제2 이동 부재(144)와 상기 이동 베이스(143) 사이에 위치한다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에서, 상기 제1 수집 탱크(130)는 슬롯 구멍(132)을 더 갖는다. 상기 볼록한 기둥(144b)은 상기 슬롯 구멍(132) 내에 배치되며, 그리고 상기 슬롯 구멍(132)의 연장 방향을 따라 이동하도록 조정된다. 상기 스위핑 도구(140)가 상기 전달 어셈블리(180)에 의해 구동될 때, 상기 제2 이동 부재(144)는 상기 제1 수집 탱크(130) 내에서 상기 볼록한 기둥(144b)을 통해 상기 슬롯 구멍(132)의 연장 방향을 따라 이동된다. 이러한 방식으로, 상기 탄성 부재(146)의 구성으로 인해, 상기 제1 이동 부재(142)에 대한 상기 제2 이동 부재(144)의 이동 방향(D1)은 상기 제1 수집 탱크(130)의 저면(미도시)에 수직하다. 즉, 상기 이동 베이스(143)는 상기 탄성 부재(146)를 통해 상기 제2 이동 부재(144)에 대해 부동하며(floating), 이로써, 상기 패들(148)은 상기 제1 수집 탱크(130)에 기대며, 그리고 상기 제1 수집 탱크(130)의 저면(미도시)의 표면 윤곽에 맞게 조정되어, 상기 제1 수집 탱크(130)의 저면의 돌출부로 인해 상기 스위핑 도구(140)를 손상시킬 가능성을 감소시킨다.

도 5는 도 1a 내지 도 1e에서의 3D 인쇄 장치의 성형 공정의 단계들을 설명하는 다이어그램이다.

다음 단락은 도 1a 내지 도 1e의 3D 인쇄 장치의 성형 공정을 설명하기 위해 사용된다. 도 1a 및 도 5를 참조하면, 단계 S100에서, 상기 3D 인쇄 장치(100)는 상기 분사 노즐(미도시)에서 성형 물질(50)을 주기적으로 가열하며, 그리고 상기 제어 유닛(160)은 상기 분사 노즐(미도시)을 제어하여 성형 정보에 따라 상기 성형 플랫폼(116) 상에 상기 성형 물질(50)을 분사시킨다.

도 1b 및 도 5를 참조하면, 단계 S200에서, 상기 3D 인쇄 장치(100)의 제어 유닛(160)은 상기 롤러(118)가 회전하도록 제어하며, 그리고 상기 성형 플랫폼(116)이 상기 롤러(118)를 향하여 이동하도록 구동하여, 상기 롤러(118)가 상기 성형 플랫폼(116) 상의 성형 물질(50)을 평평하게 하도록 한다. 상기 성형 물질(50)이 평평하게 되면, 상기 제어 유닛(140)은 상기 경화 도구(114)가 자외선을 조사하도록 제어하여, 상기 성형 물질(50)을 고형층(SL)으로 경화시킨다.

도 1b 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에서, 상기 3D 인쇄 장치(100)는 제1 감지 유닛(SU1) 및 제2 감지 유닛(SU2)을 더 포함한다. 상기 제1 감지 유닛(SU1)은 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P1에 인접하게 위치되고, 그리고 상기 제2 감지 유닛(SU2)은 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P2에 인접하게 위치된다. 단계 S300에서, 상기 스위핑 도구(140)의 초기 위치는 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P2에 위치하며, 그리고 상기 스위핑 도구(140)는 위치 P2에서 멈춘다.

도 1e 및 도 5를 참조하면, 단계 S400에서, 상기 성형 물질(50)이 상기 스크레이핑 도구(120)의 표면을 따라 상기 제1 수집 탱크(130)로 안내된 후, 상기 모터(190)는 전방으로 회전하여 상기 스위핑 도구(140)가 상기 스위핑 경로(SP)를 따라 이동하도록 구동한다. 또한, 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P1에 위치한 상기 제1 감지 유닛(SU1)은 상기 스위핑 도구(140)가 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P1에 성공적으로 도착하였는지 여부를 판단한다. 구체적으로, 상기 제1 감지 유닛(SU1)이 제1 미리 정해진 시간 간격(예를 들어, 10초) 내에 트리거링된다면, 상기 제1 감지 유닛(SU1)은 상기 스위핑 도구(140)가 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P1에 성공적으로 도달하였다고 결정한다. 상기 스위핑 도구(140)는 상기 스위핑 경로(SP)를 따라 (위치 P2로부터 위치 P1으로) 이동하여 상기 제1 수집 탱크(130)에서 성형 물질(50)을 스위핑하며, 그리고 상기 제1 수집 탱크(130) 내의 성형 물질(50)을 상기 제2 수집 탱크(150)로 수집한다. 그 다음, 단계 S510에서, 상기 제1 감지 유닛(SU1)이 상기 제1 미리 정해진 시간 간격 내에 트리거링되지 않는다면, 상기 스위핑 도구(140)의 동작은 중단된다. 그 이유는, 상기 제1 감지 유닛(SU1)이 상기 제1 미리 정해진 시간 간격 내에 트리거링되지 않는다면, 상기 스위핑 도구(140)는 그것의 이동 과정 동안 이물질의 충돌로 인해 또는 저항이 모터(190)에 의해 생성된 최대 토크 보다 크기 때문에 움직임을 벗어날 가능성이 있기 때문이며, 또는 상기 제1 감지 유닛(SU1)이 다른 이유들로 인해 상기 제1 미리 정해진 시간 간격 내에서 트리거링되지 않기 때문이다. 이로써, 단계 S510을 통해, 전술한 가능한 문제들로 인한 3D 인쇄 장치(100)의 손상이 방지된다.

도 1e 및 도 5를 참조하면, 단계 S500에서, 상기 스위핑 도구(140)가 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P1에 성공적으로 도달한 후, 상기 모터(190)는 제2 미리 정해진 시간 간격(예를 들어, 3초) 내에 정지한다.

도 1b 및 도 5를 참조하면, 단계 S600에서, 상기 모터(190)는 후방으로 회전하여 상기 스위핑 도구(140)가 상기 스위핑 경로(SP)를 따라 (위치 P1에서 위치 P2로) 이동하도록 구동한다. 또한, 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P2에 위치한 제2 감지 유닛(SU2)은 상기 스위핑 도구(140)가 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P2에 성공적으로 도달하였는지 여부를 판단한다. 구체적으로, 상기 제2 감지 유닛(SU2)이 제3 미리 정해진 시간 간격(예를 들어, 20초) 내에 트리거링된다면, 상기 제2 감지 유닛(SU2)은 상기 스위핑 도구(140)가 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P2에 성공적으로 도달한다고 판단한다. 그 다음, 단계 S610에서, 상기 제2 감지 유닛(SU2)이 상기 제3 미리 정해진 시간 간격 내에 트리거링되지 않는다면, 상기 스위핑 도구(140)의 동작은 정지된다. 그 이유는 상기 제2 감지 유닛(SU2)이 상기 제3 미리 정해진 시간 간격 내에 트리거링되지 않는다면, 상기 스위핑 도구(140)는 그것의 이동 과정 동안 이물질의 충돌로 인해 또는 저항이 모터(190)에 의해 생성된 최대 토크 보다 크기 때문에 움직임을 벗어날 가능성이 있기 때문이며, 또는 상기 제2 감지 유닛(SU2)은 다른 이유들로 인해 상기 제3 미리 정해진 시간 간격 내에서 트리거링되지 않기 때문이다. 이로써, 단계 S610을 통해, 전술한 가능한 문제들로 인한 3D 인쇄 장치(100)의 손상이 방지된다.

도 1b 및 도 5를 참조하면, 단계 S700에서, 상기 스위핑 도구(140)가 상기 제1 수집 탱크(130)의 위치 P2에 성공적으로 도달한 후, 상기 모터(190)는 제4 미리 정해진 시간 간격(예를 들어, 10초) 내에 정지한다. 또한, 흐름은 단계 S400으로 되돌아와 다음 스위핑 동작을 수행한다.

요약하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 인쇄 장치에서, 상기 스위핑 도구, 상기 스크레이핑 도구, 상기 제1 수집 탱크 및 상기 제2 수집 탱크의 구성에 기초하여, 상기 성형 공정 중에, 상기 롤러의 표면 상의 성형 물질은 상기 스크레이핑 도구에 의해 스크레이핑되고 상기 제1 수집 탱크로 안내되며, 상기 스위핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 내의 성형 물질을 상기 제1 수집 탱크의 일위치로 스위핑하도록 구성되며, 그리고 상기 제2 수집 탱크는 상기 스위핑 도구에 의해 스위핑된 성형 물질을 받아들인다. 따라서, 본 발명의 3D 인쇄 장치는 성형 물질을 편리하게 치울 수 있다. 또한, 성형 물질이 상기 롤러와 상기 스크레이핑 도구 사이에 쌓일 가능성은 크게 감소되며, 이로써 롤러가 상기 성형 플랫폼 상의 성형 물질을 평탄하게 하는 효과를 유지할 수 있고, 그리고 본 발명의 3D 인쇄 장치는 양호한 인쇄 품질을 갖게 된다.

본 개시서의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명의 구조에 대해 다양한 수정과 변형이 이루어질 수 있다는 것은 본 기술분야의 기술자에게 명백할 것이다. 전술한 바를 고려하여, 본 개시서는 다음의 청구항들 및 이와 동등한 것들의 범위 내에서 본 개시의 수정과 변형을 포함하도록 의도되었다.

Claims

롤러를 구비하고, 성형 공정 동안 성형 물질을 생성하고 적층하여 3차원 물체를 형성하도록 구성된 성형 어셈블리로서, 상기 롤러의 표면은 상기 성형 공정 동안 상기 성형 물질에 부착되는, 성형 어셈블리;
상기 롤러 옆에 배치되고 상기 롤러의 표면에 부착되는 스크레이핑 도구로서, 상기 롤러가 회전될 때 상기 스크레이핑 도구는 상기 롤러의 표면 상에 부착된 상기 성형 물질을 제거하는, 스크레이핑 도구;
제1 수집 탱크로서, 상기 스크레이핑 도구가 상기 제1 수집 탱크 및 상기 롤러 사이에 기울어져있도록, 그리고 상기 롤러의 표면으로부터 제거된 성형 물질이 상기 스크레이핑 도구에 의해 상기 제1 수집 탱크로 안내될 수 있도록, 상기 제1 수집 탱크는 상기 스크레이핑 도구 옆에 배치되고 상기 롤러의 반대편에 위치하는, 제1 수집 탱크;
상기 제1 수집 탱크 내의 성형 물질을 상기 제1 수집 탱크의 위치로 스위핑하기 위해, 상기 제1 수집 탱크에 대해 이동 가능하게 놓여져있는 스위핑 도구; 및
상기 스위핑 도구에 의해 상기 위치로 스위핑된 성형 물질을 받아들이기 위해 상기 제1 수집 탱크의 상기 위치에 연결된 제2 수집 탱크를 포함하는 3차원 인쇄 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 롤러는 회전축을 가지고 회전되며, 그리고 상기 스위핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 내의 성형 물질을 스위핑하기 위해 스위핑 경로를 따라 이동하고,
상기 스위핑 경로는 상기 회전축에 평행하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 2에 있어서,
제1 안내 기둥으로서, 상기 스위핑 도구는 상기 제1 안내 기둥 상에 이동 가능하게 배치되며, 상기 제1 안내 기둥의 연장 방향은 상기 스위핑 경로에 평행한, 제1 안내 기둥;
상기 스위핑 도구에 연결된 전달 어셈블리; 및
상기 전달 어셈블리에 연결되고, 그리고 상기 전달 어셈블리를 구동하여 상기 스위핑 도구가 상기 스위핑 경로를 따라 이동하게 하는, 모터를 더 포함하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 스위핑 도구는 :
상기 제1 안내 기둥 상에 이동 가능하게 배치되며 상기 전달 어셈블리에 연결된 제1 이동 부재;
상기 제1 이동 부재 상에 이동 가능하게 배치되며 상기 전달 어셈블리에 연결된 제2 이동 부재;
상기 제2 이동 부재에 배치된 이동 베이스;
상기 이동 베이스와 상기 제2 이동 부재 사이에 리트랙터블식으로(retractably) 놓여져 있는 탄성 부재; 및
상기 이동 베이스 상에 배치된 패들(paddle)로서, 상기 이동 베이스는 상기 탄성 부재를 통해 상기 제2 이동 부재에 대해 부동하며(floating), 이로써, 상기 패들은 상기 제1 수집 탱크에 기대며, 그리고 상기 제1 수집 탱크의 저면의 표면 윤곽에 맞게 조정되는, 패들을 더 포함하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 이동 부재에 대한 상기 제2 이동 부재의 이동 가능 방향은 상기 제1 수집 탱크의 저면에 수직인, 3차원 인쇄 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 이동 부재는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하며,
상기 제1 안내 기둥은 상기 제1 개구부를 통과하며,
상기 제2 이동 부재는 제2 안내 기둥을 갖고,
상기 제2 안내 기둥은 상기 이동 가능 방향을 따라 상기 제2 개구부를 통과하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 수집 탱크는 슬롯 구멍을 가지며,
상기 제2 이동 부재는 볼록한 기둥을 더 포함하며,
상기 볼록한 기둥은 상기 슬롯 구멍 내에 배치되고, 그리고 상기 슬롯 구멍의 연장 방향을 따라 이동하도록 조정되며,
상기 스위핑 도구가 상기 전달 어셈블리에 의해 구동될 때, 상기 제2 이동 부재는 상기 제1 수집 탱크 내에서 상기 볼록 기둥을 통해 상기 슬롯 구멍의 연장 방향을 따라 이동되는, 3차원 인쇄 장치.
롤러를 구비하고, 성형 공정 동안 성형 물질을 생성하고 적층하여 3차원 물체를 형성하도록 구성된 성형 어셈블리로서, 상기 롤러의 표면은 상기 성형 공정 동안 상기 성형 물질에 부착되는, 성형 어셈블리;
스크레이핑 도구;
스위핑 도구; 및
적어도 하나의 수집 탱크를 포함하며,
상기 스크레이핑 도구는 상기 롤러가 회전될 때 상기 롤러의 표면상에 부착된 상기 성형 물질을 스크레이핑하도록 상기 제1 수집 탱크 및 상기 롤러 사이에 놓여 있고,
상기 스크레이핑 도구 및 상기 롤러 모두 축방향을 따라 연장되며,
상기 스위핑 도구는 상기 스크레이핑 도구 상의 성형 물질을 상기 수집 탱크로 스위핑하기 위해 상기 스크레이핑 도구에 기대어져있고 상기 축방향을 따라 이동하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 적어도 하나의 수집 탱크는 제1 수집 탱크를 포함하며,
상기 제1 수집 탱크는 상기 스크레이핑 도구가 상기 제1 수집 탱크 및 상기 롤러 사이에 놓여져있도록 상기 스크레이핑 도구 옆에 배치되고 상기 롤러의 반대편에 위치하며,
상기 스크레이핑 도구 상의 성형 물질의 적어도 일부는 상기 제1 수집 탱크 내로 안내되는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 9에 있어서,
제2 수집 탱크를 더 포함하며,
상기 제1 수집 탱크는 상기 축방향을 따라 연장하며,
상기 제2 수집 탱크는 상기 축방향에 따른 상기 제1 수집 탱크의 일단에 배치되며,
상기 제2 수집 탱크는 상기 제1 수집 탱크에 연결되며,
상기 스위핑 도구는 상기 스크레이핑 도구 및 상기 제1 수집 탱크 모두에 기대어져있어 상기 성형 물질을 상기 제2 수집 탱크 내로 스위핑하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 롤러는 회전축을 가지고 회전되며,
상기 스위핑 도구는 상기 제1 수집 탱크 내의 성형 물질을 스위핑하기 위해 스위핑 경로를 따라 이동하고,
상기 스위핑 경로는 상기 회전축과 상기 축방향에 평행하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 11에 있어서,
제1 안내 기둥으로서, 상기 스위핑 도구는 상기 제1 안내 기둥 상에 이동 가능하게 배치되며, 상기 제1 안내 기둥의 연장 방향은 상기 스위핑 경로에 평행한, 제1 안내 기둥;
상기 스위핑 도구에 연결된 전달 어셈블리; 및
상기 전달 어셈블리에 연결되고, 그리고 상기 전달 어셈블리를 구동하여 상기 스위핑 도구가 상기 스위핑 경로를 따라 이동하게 하는 모터를 더 포함하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 스위핑 도구는 :
상기 제1 안내 기둥 상에 이동 가능하게 배치되며 상기 전달 어셈블리에 연결된 제1 이동 부재;
상기 제1 이동 부재 상에 이동 가능하게 배치되며 상기 전달 어셈블리에 연결된 제2 이동 부재;
상기 제2 이동 부재에 배치된 이동 베이스;
상기 이동 베이스와 상기 제2 이동 부재 사이에 리트랙터블식으로(retractably) 놓여져 있는 탄성 부재; 및
상기 이동 베이스 상에 배치된 패들(paddle)로서, 상기 이동 베이스는 상기 탄성 부재를 통해 상기 제2 이동 부재에 대해 부동하며(floating), 이로써, 상기 패들은 상기 제1 수집 탱크에 기대며, 그리고 상기 제1 수집 탱크의 저면의 표면 윤곽에 맞게 조정되는, 패들을 더 포함하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 이동 부재에 대한 상기 제2 이동 부재의 이동 가능 방향은 상기 제1 수집 탱크의 저면에 수직인, 3차원 인쇄 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 제1 이동 부재는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하며,
상기 제1 안내 기둥은 상기 제1 개구부를 통과하며,
상기 제2 이동 부재는 제2 안내 기둥을 갖고,
상기 제2 안내 기둥은 상기 이동 가능 방향을 따라 상기 제2 개구부를 통과하는, 3차원 인쇄 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 수집 탱크는 슬롯 구멍을 가지며,
상기 제2 이동 부재는 볼록한 기둥을 더 포함하며,
상기 볼록한 기둥은 상기 슬롯 구멍 내에 배치되고, 그리고 상기 슬롯 구멍의 연장 방향을 따라 이동하도록 조정되며,
상기 스위핑 도구가 상기 전달 어셈블리에 의해 구동될 때, 상기 제2 이동 부재는 상기 제1 수집 탱크 내에서 상기 볼록 기둥을 통해 상기 슬롯 구멍의 연장 방향을 따라 이동되는, 3차원 인쇄 장치.