KR20180130037A - 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치를 구비한 3d 프린터 - Google Patents

레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치를 구비한 3d 프린터 Download PDF

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KR20180130037A
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신인승
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Abstract

본 문건은 3개의 렌즈를 포함하는 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치와 이를 구비한 SLM 방식의 3D 프린터를 개시한다.
실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치는, 소정 간격으로 나란하게 배치된 한 쌍의 볼록렌즈; 및, 상기 한 쌍의 볼록렌즈 사이에 배치되되, 상기 한 쌍의 볼록렌즈의 중심을 지나는 축선을 따라 전, 후로 이동되는 오목렌즈;를 포함한다.
실시예에 따른 3D 프린터는, 승강 가능한 파우더 서플라이 콘테이너와, 승강 가능한 빌드 챔버와, 파우더 컬렉션 콘테이너 및 롤러를 포함하는 베드; 상기 베드의 상방에 배치되는 레이저 유닛; 상기 레이저 유닛에서 발사되는 레이저 빔의 방향을 컨트롤하는 미러; 및, 상기 레이저 유닛과 상기 미러 사이에 구비되는 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치;를 포함한다.

Description

레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치 및 이를 구비한 3D 프린터{APPARATUS FOR ADJUSTING THE LASER BEAM SPOT SIZE AND 3D PRINTER EQUIPPED WITH THE SAME}
본 문건이 개시하는 기술은, 3D 프린터와 관련된다.
3D 프린터란 입력한 도면을 바탕으로 3차원의 인쇄물(조형물)을 출력하는 기계를 의미한다.
일반적으로 3D 프린터는 아주 얇은 2차원 면을 층층이 쌓아 올려 인쇄물을 출력하는 적층형 3D 프린터와, 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아서 인쇄물을 출력하는 절삭형 3D 프린터로 구분된다.
도 1은 적층형 3D 프린터의 일종인 SLM(Selective Laser Melting) 방식의 종래의 3D 프린터(1)의 개략적인 구조을 개시한다.
도 1을 참조하면, SLM 방식의 3D 프린터(1)는 승강 가능한 파우더 서플라이 콘테이너(Powder Supply Container)(12), 승강 가능한 빌드 챔버(Build Chamber)(14), 파우더 컬렉션 콘테이너(Powder Collection Container)(16) 및 롤러(18)를 포함하는 베드(Bed)(10)와, 베드(10)의 상방에 배치되는 레이저 유닛(20)과, 레이저 유닛(20)에서 발사되는 레이저 빔의 방향을 컨트롤하는 미러(Mirror)(30)로 구성되고, 금속 파우더(분말)를 30~100㎛ 두께로 얇게 뿌려 레이저 빔으로 용융한 뒤, 다시 금속 파우더를 도포하는 방식을 반복하여 인쇄물을 출력한다.
한편, SLM 방식의 종래의 3D 프린터(1)의 경우, 레이저 유닛(20)에서 발사되는 레이저 빔의 스팟(Spot) 사이즈가 고정되어 있기 때문에, 표준적인 크기의 인쇄물에 비하여, 작은 인쇄물을 출력할 때에는, 정밀한 가공이 이루어지지 않는 문제점이 있고, 표준적인 크기의 인쇄물에 비하여, 큰 인쇄물은 출력할 때에는, 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
KR 10-1551916 B1(2015.09.08.)
레이저 유닛에서 발사되는 레이저 빔의 스팟 사이즈를 조절할 수 있는 장치 및, 이를 구비한 SLM 방식의 3D 프린터를 제공하는 것이다.
3개의 렌즈를 포함하는 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치와 이를 구비한 SLM 방식의 3D 프린터가 제시된다.
실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치는, 소정 간격으로 나란하게 배치된 한 쌍의 볼록렌즈; 및, 상기 한 쌍의 볼록렌즈 사이에 배치되되, 상기 한 쌍의 볼록렌즈의 중심을 지나는 축선을 따라 전, 후로 이동되는 오목렌즈;를 포함한다.
실시예에 따른 3D 프린터는, 승강 가능한 파우더 서플라이 콘테이너와, 승강 가능한 빌드 챔버와, 파우더 컬렉션 콘테이너 및 롤러를 포함하는 베드; 상기 베드의 상방에 배치되는 레이저 유닛; 상기 레이저 유닛에서 발사되는 레이저 빔의 방향을 컨트롤하는 미러; 및, 상기 레이저 유닛과 상기 미러 사이에 구비되는 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치;를 포함한다.
* 전술한 실시예는 본 문건이 개시하는 기술의 일부 양태(Aspect)에 불과하며, 다른 양태나 특징들은 '발명의 실시하기 위한 구체적인 내용'에서 설명된다.
실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치는 오목렌즈를 이동시켜 레이저 빔의 스팟 사이즈를 조절할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 3D 프린터는, 인쇄물의 크기에 따라 레이저 빔 스팟 사이즈를 정밀하게 조절할 수 있기 때문에, 종래의 3D 프린터에 비하여, 가공성과 생산성이 우수하다.
도 1은 SLM 방식의 종래의 3D 프린터(1)의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100)의 구성과 작동 원리를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100) 및 실시예에 따른 3D 프린터를 구체적으로 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100)의 구성과 작동 원리를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100)는 볼록렌즈(110, 110') 및 오목렌즈(120)를 포함하고, 레이저 유닛(20)의 조광(照光)부 전측[예컨데, 종래의 3D 프린터(1)의 레이저 유닛(20)과 미러(30) 사이]에 구비된다.
볼록렌즈(110, 110')는 한 쌍이 구비되어, 소정 간격으로 나란하게 배치된다. 볼록렌즈(110, 110')는 빛을 굴절시켜, 빛을 한 점으로 모으는 기능을 한다.
오목렌즈(120)는 한 쌍의 볼록렌즈(110, 110') 사이에 배치된다. 한 쌍의 볼록렌즈(110, 110')와 오목렌즈(120)의 중심축은 일치하며, 오목렌즈(120)는 중심축을 따라 전[미러(30) 방향], 후[레이저 유닛(20) 방향]로 이동될 수 있다. 오목렌즈(120)는 빛을 퍼지게 하는 기능을 한다.
실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100)의 작동원리를 설명한다.
오목렌즈(120)가 후측으로 이동하여, 레이저 유닛(20)의 조광부에 가까워지면, 오목렌즈(120)에 의해 레이저 빔(빛)이 퍼지는 거리[오목렌즈(120)와 조광부의 반대쪽 볼록렌즈(110') 사이의 거리]가 길어져, 레이저 빔의 스팟 사이즈가 커지게 된다.
반대로, 오목렌즈(120)가 전측으로 이동하여, 레이저 유닛(20)의 조광(照光)부에서 멀어지면, 오목렌즈(120)에 의해 레이저 빔(빛)이 퍼지는 거리[오목렌즈(120)와 조광부의 반대쪽 볼록렌즈(110') 사이의 거리]가 짧아져, 레이저 빔의 스팟 사이즈가 작아지게 된다.
즉, 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100)는 오목렌즈를 이동시켜 레이저 빔의 스팟 사이즈를 조절할 수 있다.
한편, 레이저 빔의 초점이 보다 정밀하게 조절될 수 있도록, 한 쌍의 블록렌즈(110, 110') 중 어느 하나 블록렌즈(110, 110')가 이동되게 구비될 수도 있다.
실시예에 따른 3D 프린터는, 종래의 3D 프린터[승강 가능한 파우더 서플라이 콘테이너(12), 승강 가능한 빌드 챔버(14), 파우더 컬렉션 콘테이너(16) 및 롤러(18)를 포함하는 베드(10)와, 베드(10)의 상방에 배치되는 레이저 유닛(20)과, 레이저 유닛(20)에서 발사되는 레이저 빔의 방향을 컨트롤하는 미러(30)로 구성됨]에 있어서, 레이저 유닛(20)과 미러(30) 사이에 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100)가 더 구비되어 이루어진다.
실시예에 따른 3D 프린터는, 인쇄물의 크기에 따라 레이저 빔 스팟 사이즈를 정밀하게 조절할 수 있기 때문에, 종래의 3D 프린터에 비하여, 가공성과 생산성이 우수하다.
앞서 설명된 실시예에 따른 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치(100) 및, 실시예에 따른 3D 프린터는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여, 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형(응용)될 수 있음이 자명하다.
따라서, 본 문건이 개시하는 기술의 청구범위는 발명의 설명 및 도면 전반에 내포된 기술적 사상을 바탕으로 폭넓게 해석되어야 할 것이다.
100 : 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치
110, 110' : 볼록렌즈
120 : 오목렌즈
--
1 : SLM 방식의 종래의 3D 프린터
10 : 베드
12 : 파우더 서플라이 콘테이너
14 : 승강 가능한 빌드 챔버
16 : 파우더 컬렉션 콘테이너
18 : 롤러
20 : 레이저 유닛
30 : 미러

Claims (3)

  1. 소정 간격으로 나란하게 배치된 한 쌍의 볼록렌즈; 및,
    상기 한 쌍의 볼록렌즈 사이에 배치되되, 상기 한 쌍의 볼록렌즈의 중심을 지나는 축선을 따라 전, 후로 이동되는 오목렌즈;를 포함하는, 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 블록렌즈 중 어느 하나 블록렌즈는, 중심을 지나는 축선을 따라 전, 후로 이동되는 것을 특징으로 하는, 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치.
  3. 승강 가능한 파우더 서플라이 콘테이너와, 승강 가능한 빌드 챔버와, 파우더 컬렉션 콘테이너 및 롤러를 포함하는 베드;
    상기 베드의 상방에 배치되는 레이저 유닛;
    상기 레이저 유닛에서 발사되는 레이저 빔의 방향을 컨트롤하는 미러; 및,
    상기 레이저 유닛과 상기 미러 사이에 구비되는 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치;를 포함하는, 3D 프린터.
KR1020170064735A 2017-05-25 2017-05-25 레이저 빔 스팟 사이즈 조절 장치를 구비한 3d 프린터 KR20180130037A (ko)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200094828A (ko) * 2019-01-22 2020-08-10 주식회사 디이엔티 금속 3d 프린터의 레이저 헤드 광축 거리조절장치
CN112247345A (zh) * 2020-09-17 2021-01-22 华侨大学 一种用于提高3d打印生物材料成形件的亲水性的方法
KR102354398B1 (ko) 2020-11-25 2022-01-24 헵시바주식회사 3d프린터의 광학계의 보정 필요여부 판단방법

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