KR20190031888A - 삼차원 프린터 - Google Patents

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KR20190031888A
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KR1020170120145A
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배성우
김해정
송상준
김도현
심재현
고경왕
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(주)센트롤
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    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
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Abstract

본 발명은 작업테이블; 상기 작업테이블로 잉크를 분사시키는 헤드; 상기 작업테이블에서 분사된 잉크를 경화시키는 UV 램프; 및 상기 작업테이블 상에, 경화된 잉크의 표면을 평탄화 시키는 롤러;를 포함하고, 상기 롤러는, 작업테이블을 따라서 복수의 각도로 롤링(Rolling) 되는 삼차원 프린터를 제공한다.

Description

삼차원 프린터{Three-dimensional object}
본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제1705696호에 기재된 배경기술을 참조하면, 일반적으로 프린터는 프린트 대상물에 문자, 도안 등을 인쇄하는 장치를 의미하며, 컴퓨터에 연결하여 지면에 인쇄하는 프린터 장치 등은 업무용, 가정용으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로, CAD 프로그램으로 설계한 컴퓨터 파일에서 입체로 된 기계 부품 등을 인쇄하듯 실물모형을 만드는 장치를 삼차원 프린터라고 하며, 삼차원 프린터의 발전과 확산이 제조업계의 화두로 등장하였다.
삼차원 프린터 방식에는 광경화성 수지에 레이저 광선을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(Stereo Lithographic Apparatus)와, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속 분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 고결(固結)시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering)와, 접착제가 칠해져 있는 종이를 원하는 단면으로 레이져 광선을 이용하여 절단하여 한층씩 적층하여 성형하는 LOM(Laminated Object Manufacturing)과, 잉크젯(Ink-Jet) 프린터 기술을 이용한 BPM(Ballistic Particle Manufacturing) 등이 있다. 레이저 기반 방법들은 1980년대 초반/1990년대 초반에 미국 오스틴의 UOT(University of Texas)에서 개발되었으며, 3D 프린팅 또는 선택적 레이저 소결로서 공지되어 있다.
SLS 기술로 종래의 중합체 분말을 비롯한 다양한 분말 물질로부터 높은 해상도 및 치수정밀도를 갖는 3차원 물품의 직접적 제조가 가능해졌다. SLS(Selective Laser Sintering)은 그 전문이 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,863,568호에 기재되어 있다. 선택적 레이저 소결법은 디티엠 코포레이션(DTM Corporation)에 의해 상용화되었다. 선택적 레이져 소결법은 얇은 분말층을 평면상에 펴는 것을 포함한다.
분말은 카운터-롤링(counter-rolling) 메카니즘 또는 카운터-롤러(counter-roller)로 당업계에 알려진, 선택적 레이저 소결법에 사용하기 위해 개발된 도구를 사용하여 작업대 위에 펼친다. 연속적인 분말층들을 카운터-롤러를 사용하여 이미 형성된 층 상에 편 후, 레이저로 소결 또는 용융시킨다. 분말층을 표면상에 편 후, 레이저를 사용하여 레이저 에너지를 예정된 2차원 패턴으로 분말상에 가한다. 레이저는 레이저 빔 에너지가 충돌한 영역에서 분말을 함께 소결 또는 용융시킨다. 분말은 플라스틱, 금속, 중합체, 세라믹 또는 복합체일 수 있다.
이러한 삼차원 프린터는, Material jet 방식의 3D 프린터는 헤드에서 잉크를 원하는 곳에 분사 후 UV 램프로 경화시키며 3차원 형상을 제작하는 작업을 한다.
이 때, 헤드가 가는 방향대로 잉크가 분사 후 경화되기 때문에 잉크 표면이 층층이 형성되게 되고, 이는 표면 조도, 정밀도 및 강도에 영향을 줄 수 있다.
이를 해결하기 위해, 종래 기술은 롤러를 설치하여 표면에 적당한 압력을 가하여 표면 조도를 향상시키고 있었으나, 여전히 층이 형성되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 잉크 표면에 적당한 압력을 가하여 조도를 향상시킬 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 작업테이블; 상기 작업테이블로 잉크를 분사시키는 헤드; 상기 작업테이블에서 분사된 잉크를 경화시키는 UV 램프; 및 상기 작업테이블 상에, 경화된 잉크의 표면을 평탄화 시키는 롤러;를 포함하고, 상기 롤러는, 작업테이블을 따라서 복수의 각도로 롤링(Rolling) 된다.
상기 롤러는, X 축, Y 축, Z 축으로 이동 가능하도록 리니어가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 삼차원 프린터는 롤러의 다양한 각도를 주어, 잉크 표면 조도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이로 인해, 성형되는 제품이 원하는 형태로 제작됨으로써, 성형 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터는 작업테이블(100)과, 헤드(200) 및 롤러(300)를 포함한다.
작업테이블(100)은, 잉크가 다수의 층으로 순차적으로 적층된다. 또한 작업테이블(100)은 베드(110)를 포함할 수 있다. 여기서 베드(110)는 상부에 잉크가 적층될 수 있다. 즉 베드(110)에는 잉크층이 순착적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착될 수 있다. 또한 베드(110)는 도시되지 않았지만, 하방에 피스톤이 설치된다. 피스톤은 z축 방향으로 수직 이동할 수 있다. 또한 베드(110)는 상면에 놓여진 잉크가, 베드(110) 상부에 설치되는 헤드에 의해 분사되면, 피스톤에 의해 아래로 수직 하강하여 경화된 잉크 위에 새로운 잉크가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다.
헤드(200)는, 도시되지 않았지만 잉크가 저장되는 잉크 저장부가 있다. 이러한 잉크 저장부에는 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙 등 복수 컬러의 잉크가 다량 적재되며, 잉크 저장부에 저장되어 있는 잉크는 컬러 별로 잉크 공급관(미도시)을 통해 헤드로 공급된다.
UV 램프(300)는, 헤드(200)에서 작업테이블로 분사된 잉크를 광으로 조사하여 경화시킨다.
한편, 헤드(200) 및 UV 램프(300)는 X, Y, Z 축으로 왕복 이동하기 위한 레일이 별도로 설치될 수 있다.
롤러(400)는, 작업테이블(100) 상에, 경화된 잉크의 표면을 평탄화 시킨다. 도시된 도 4를 참조하면, 롤러(400)는 작업테이블(100)의 끝점을 따라, 복수의 각도로 롤링(Rolling)된다. 롤링 순서는 직선으로 롤링 후, 대각선으로 롤링이 된다. 이때, 직선으로만 롤링을 하게 되면, 잉크젯이 층층이 형성되었을 때, 잉크층의 표면 조도에 압력은 가할 수 있으나, 잉크 층이 완벽하게 평평히 되지는 않는 문제점이 있어, 여러 각도로 롤러(400)가 롤링되어, 잉크 층을 평평하게 표면 조도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한 롤러(400)는 헤드(200) 및 UV램프(300)와 동일하게 X, Y, Z 축으로 왕복 이동 가능하도록 레일(미도시)과, 리니어(미도시) 및 모터(미도시)가 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 삼차원 프린터에 의하면, 롤러의 다양한 각도를 주어, 표면 조도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이로 인해, 성형되는 제품이 원하는 형태로 제작됨으로써, 성형 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 챔버
110 : 베드
200 : 헤드
300 : UV 램프
400 : 롤러

Claims (2)

  1. 작업테이블;
    상기 작업테이블로 잉크를 분사시키는 헤드;
    상기 작업테이블에서 분사된 잉크를 경화시키는 UV 램프; 및
    상기 작업테이블 상에, 경화된 잉크의 표면을 평탄화 시키는 롤러;를 포함하고,
    상기 롤러는,
    작업테이블을 따라서 복수의 각도로 롤링(Rolling) 되는 삼차원 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤러는,
    X 축, Y 축, Z 축으로 이동 가능하도록 리니어가 설치되는 삼차원 프린터.
KR1020170120145A 2017-09-19 2017-09-19 삼차원 프린터 KR20190031888A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021056720A1 (zh) * 2019-09-23 2021-04-01 深圳摩方新材科技有限公司 一种高速树脂涂层3d打印系统

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