KR20190105891A - 3차원 프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 프린터에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 성형재료가 수용되는 저장부; 상기 저장부의 하측에 마련되며, 상기 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 광을 생성하고 상기 저장부 측으로 광을 조사하는 광조사부; 상기 저장부 또는 상기 광조사부와 결합되며, 상기 저장부 또는 상기 광조사부를 지지하여 주는 프레임부; 및 상기 프레임부에 장착되어 지지를 받으며, 상기 광조사부 측으로부터 조사되는 광에 의하여 상기 3차원 입체 출력물이 성형되는 과정을 진척시키는 성형부; 를 포함하고, 상기 저장부는 다른 종류의 성형재료를 개별적으로 구분하여 수용할 수도 있으므로 다른 종류의 성형재료를 동시에 이용하여 3차원 입체출력물을 성형시킬 수 있으며, 동일한 종류의 성형재료로 3차원 입체 출력물을 동시에 다수 형성시킬 수도 있으므로 생산효율을 증진시킬 수 있는 3차원 프린터에 관한 기술이 개시된다.

Description

3차원 프린터{3 Dimension Printer}
본 발명은 3차원 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 3차원 프린터에서 다양한 종류의 성형재료를 동시에 이용하여 3차원 입체 출력물을 성형할 수 있는 3차원 프린터에 관한 것이다.
비교적 최근에 물품에 대한 3차원 데이터를 이용하여 그 물품을 그대로 성형하여 재현해 낼 수 있는 3차원 프린터 기술이 개발되어 그 사용이 날로 증대되어 가고 있다.
이러한 3차원 프린터는 프린팅방식에 따라 크게 FDM(Fused Deposition Modeling)방식, DLP(Digital Light Processing)방식, SLA(StereoLithography Apparatus)방식, SLS(Selective Laser Sintering) 방식 등 4가지 방식으로 기술이 분류되고 있으며, 그 사용재료로는 세라믹, 플라스틱, 금속, 수지 등 다양한 종류가 사용되고 있다.
FDM 방식은 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형하면서 3차원으로 적층하여 형태를 만들어가는 방식으로서 열가소성 수지로 된 와이어 형태의 필라멘트를 공급하고, 공급된 필라멘트를 노즐을 통해 용융시켜서 적층함으로서 물체를 3차원으로 성형하는 기술방식이며, 이에 관련하여 대한민국 공개특허 10-2015-0134186호 등이 제시되고 있다.
SLS방식은 기능성고분자 또는 금속분말을 사용하며, 레이저 광선을 주사하여 고결시켜서 셩헝하는 기술방식이고, SLA 방식은 광경화수지에 광(light)을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 기술방식이며, DLP방식은 SLA 방식처럼 광경화수지가 광에 반응하여 경화되는 것을 이용한 것으로, 광경화수지에 빔프로젝션을 조사하여 성형시키는 기술방식이다.
이러한 DLP방식에 관하여는 대한민국 등록특허 제10-533374호 등과 같은 기술이 개발되어 소개되고 있다. 그러나, 종래의 3차원 프린터는 한 종류의 성형재료를 이용하여 성형시킬 수 있었을 뿐 다른 종류의 성형재료를 동시에 이용하여 3차원 입체 성형물을 성형시키기는 곤란하다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-533374호
본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 프린터로 다른 종류의 성형재료를 동시에 이용하여 3차원 입체 출력물을 성형시킬 수 있는 3차원 프린터를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터는 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 성형재료가 수용되는 저장부; 상기 저장부의 하측에 마련되며, 상기 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 광을 생성하고 상기 저장부 측으로 광을 조사하는 광조사부; 상기 저장부 또는 상기 광조사부와 결합되며, 상기 저장부 또는 상기 광조사부를 지지하여 주는 프레임부; 및 상기 프레임부에 장착되어 지지를 받으며, 상기 광조사부 측으로부터 조사되는 광에 의하여 상기 3차원 입체 출력물이 성형되는 과정을 진척시키는 성형부; 를 포함하고, 상기 저장부는 다른 종류의 성형재료를 개별적으로 구분하여 수용할 수도 있는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 저장부는 다른 종류의 성형재료를 개별적으로 구분하여 수용할 수도 있도록 다수개의 수조를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 광조사부는, 상기 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 광을 생성하는 광원; 및 상기 광원에서 생성된 상기 광이 상기 저장부 또는 상기 성형부 측으로 진행되도록 상기 광의 진행경로를 조절하는 광경로조절장치; 를 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 성형부는, 상기 성형재료가 수용된 상기 저장부의 내측 또는 상측에 위치하며, 하측면에 상기 3차원 입체 출력물이 접하여 성형이 이루어질 수 있도록 마련된 성형스테이지; 상기 프레임부에 장착되어 지지되며, 상기 상기 3차원 입체 출력물이 성형되는 과정이 진척되도록 상기 성형스테이지를 상승 또는 하강시켜주는 액츄에이터 및 상기 액츄에이터에 의하여 상기 성형스테이지가 상승 또는 하강되도록 상기 성형스테이지 및 상기 액츄에이터와 결합된 스테이지암; 을 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 성형스테이지는 다수의 상기 수조에 각기 대응되도록 다수개가 마련된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 스테이지암은, 다수개의 상기 성형스테이지 각각이 상기 액츄에이터에 의하여 상승 또는 하강될 수 있도록 다수개의 상기 성형스테이지와 결합된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
여기서, 상기 광조사부의 상기 광원은 상기 저장부에 포함되는 다수개의 수조 각각에 대하여 광을 조사할 수 있도록 다수 마련된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.
본 발명에 따른 3차원 프린터는 다른 종류의 성형재료를 동시에 이용하여 3차원 입체출력물을 성형시킬 수도 있으며, 동일한 종류의 성형재료로 성형되는 3차원 입체 출력물을 동시에 다수 형성시킬 수도 있다. 따라서, 3차원 입체 출력물을 다수 성형시키는 제조효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 후면도이다.
이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 정면도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 후면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터는 저장부, 광조사부, 프레임부 및 성형부를 포함하여 이루어진다.
저장부는 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 성형재료를 수용하기 위하여 마련된다. 이러한 저장부는 다른 종류의 성형재료를 개별적으로 구분하여 수용할 수도 있도록 다수개의 수조(300)를 포함하는 것이 바람직하다.
다수개의 수조(300)는 후술할 프레임부(100)에 의해 지지된다.
그리고 각각의 수조(300)에는 한 종류의 성형재료가 수용될 수 있다. 서로 다른 종류의 성형재료를 구분하여 각각의 수조에 개별적으로 수용시키는 것도 가능하며, 필요에 따라서는 동일한 종류의 성형재료가 각기 수조에 나누어 수용되는 것 또한 가능하다.
광조사부는 저장부의 하측에 마련된다. 그리고 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 광(光)을 생성하고 저장부 측으로 광을 조사한다.
이러한 광조사부에는 광원(210)과 광경로조절장치(220)가 포함된다.
광원(210)은 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 광을 생성한다. 광원(210)에서 생성된 빛은 광경로조절장치(220) 측으로 방출된다.
이러한 광원(210)은 저장부의 다수개의 수조 각각에 대하여 광을 조사할 수 있도록 도면에 도시된 바와 같이 다수개의 광원(210)이 마련되어 있는 것 또한 바람직하다.
그리고, 광경로조절장치(220)는 광원에서 생성된 광이 저장부 또는 성형부 측으로 진행되도록 광의 진행경로를 조절한다. 이러한 광경로조절장치(220)에는 렌즈 또는 반사경이 포함된다. 광원(210)에서 발광된 빛은 광경로조절장치(220)에 의해 조절되어 수조(300)의 하측면으로 입사된다.
프레임부(100)는 저장부 또는 광조사부와 결합되며, 저장부 또는 광조사부를 지지하여 준다. 이러한 프레임부(100)는 도면에서 참조되는 바와 같이 각 구성요소가 배치되어 지지될 수 있는 뼈대와 같은 역할을 한다고 할 수 있다.
성형부는 프레임부(100)에 장착되어 지지를 받는다. 그리고 광조사부의 광원(210)에서 생성되어 조사되어 오는 광에 의하여 3차원 입체 출력물이 성형되는 과정을 진척시킨다.
이러한 성형부는 성형스테이지(410), 액츄에이터(430) 및 스테이지암(420)을 포함하는 것이 바람직하다.
성형스테이지(410)는 성형재료가 수용된 저장부의 수조(300) 내측 또는 상측에 위치하며, 하측면에 3차원 입체 출력물이 접하여 성형이 이루어질 수 있도록 마련된다. 이를 위해 성형스테이지(410)의 하측면은 평평한 평면형태일 수도 있다.
성형스테이지(410)는 성형재료가 수용된 수조의 내측에 위치할 수 있다. 이때 성형스테이지(410)의 하측면이 성형재료에 접하고 있거나 일부분이 성형재료 속에 잠겨 있을 수 있다. 광조사부 측으로부터 조사되어 오는 광이 수조의 하측을 통해 입사되고 성형재료가 경화되는 성형이 성형스테이지(410)의 하측면에서 시작된다. 그리고 성형스테이지(410)가 상측으로 상승하면서 성형과정이 계속 진행된다.
액츄에이터(430)는 프레임부(100)에 장착되어 지지되며, 3차원 입체 출력물이 성형되는 과정이 진척되도록 성형스테이지(410)를 상승 또는 하강시켜준다.
그리고, 스테이지암(420)은 액츄에이터(430)에 의하여 성형스테이지(410)가 상승 또는 하강되도록 성형스테이지(410) 및 액츄에이터(430)와 결합된다.
따라서, 액츄에이터(430)가 스테이지암(420)을 상측으로 이동시키면 스테이지암(420)에 결합된 성형스테이지(410)이 상측으로 상승하게 된다. 성형스테이지(410)이 상측으로 상승하면서 계속적으로 3차원 입체 출력물의 성형과정이 진척된다.
다수개의 수조(300) 각각에 대응하여 다수개의 성형스테이지(410)이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 그리고 스테이지암은 하나로서 전측단에서 다수개의 성형스테이지(410) 각각과 결합되고, 후측단이 액츄에이터와 결합된다. 따라서 하나의 액츄에이터(430)에 의하여 다수개의 성형스테이지(410)를 동시에 상승시키거나 하강시킬 수 있으며, 다수개의 3차원 입체 출력물을 동시에 성형시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 3차원 프린터는 다른 종류의 성형재료를 동시에 이용하여 3차원 입체출력물을 성형시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 다수의 수조를 구비하고 있으므로, 각각의 수조에 동일한 종류의 성형재료를 수용시켜서 동일한 종류의 성형재료로 성형되는 3차원 입체 출력물을 동시에 다수 형성시킬 수도 있으며, 이로 인해 생산효율을 증진시킬 수 있다는 장점 또한 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
100 : 프레임부 210 : 광원
220 : 광경로조절장치 300 : 수조
410 : 성형스테이지 420 : 스테이지암
430 : 액츄에이터

Claims (7)

  1. 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 성형재료가 수용되는 저장부;
    상기 저장부의 하측에 마련되며, 상기 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 광을 생성하고 상기 저장부 측으로 광을 조사하는 광조사부;
    상기 저장부 또는 상기 광조사부와 결합되며, 상기 저장부 또는 상기 광조사부를 지지하여 주는 프레임부; 및
    상기 프레임부에 장착되어 지지를 받으며, 상기 광조사부 측으로부터 조사되는 광에 의하여 상기 3차원 입체 출력물이 성형되는 과정을 진척시키는 성형부; 를 포함하고,
    상기 저장부는 다른 종류의 성형재료를 개별적으로 구분하여 수용할 수도 있는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저장부는 다른 종류의 성형재료를 개별적으로 구분하여 수용할 수도 있도록 다수개의 수조를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광조사부는
    상기 3차원 입체 출력물을 형성시키기 위한 광을 생성하는 광원; 및
    상기 광원에서 생성된 상기 광이 상기 저장부 또는 상기 성형부 측으로 진행되도록 상기 광의 진행경로를 조절하는 광경로조절장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 성형부는,
    상기 성형재료가 수용된 상기 저장부의 내측 또는 상측에 위치하며, 하측면에 상기 3차원 입체 출력물이 접하여 성형이 이루어질 수 있도록 마련된 성형스테이지;
    상기 프레임부에 장착되어 지지되며, 상기 3차원 입체 출력물이 성형되는 과정이 진척되도록 상기 성형스테이지를 상승 또는 하강시켜주는 액츄에이터 및
    상기 액츄에이터에 의하여 상기 성형스테이지가 상승 또는 하강되도록 상기 성형스테이지 및 상기 액츄에이터와 결합된 스테이지암; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 성형스테이지는 다수의 상기 수조에 각기 대응되도록 다수개가 마련된 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 스테이지암은,
    다수개의 상기 성형스테이지 각각이 상기 액츄에이터에 의하여 상승 또는 하강될 수 있도록 다수개의 상기 성형스테이지와 결합된 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광조사부의 상기 광원은 상기 저장부에 포함되는 다수개의 수조 각각에 대하여 광을 조사할 수 있도록 다수 마련된 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.


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