KR20200002158A - 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법 Download PDF

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KR20200002158A
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이명구
김윤기
남기훈
한규성
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헵시바주식회사
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Abstract

본 발명은 차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 특히 수조에 수용된 재료가 조사되어 경화되는 단계; 상기 수조의 상측에 위치된 빌드 플레이트가 상기 수조로 접근하는 단계; 상기 재료가 경화된 조형물이 상기 빌드 플레이트에 붙는 단계; 상기 빌드 플레이트가 상기 수조와 멀어지는 단계; 상기 빌드 플레이트의 상태를 감지하는 단계; 상기 빌드 플레이트에 연결된 진동 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 상태 값에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계;를 포함하며, 상기 방법에 의해 조형물 출력의 실패 여부만 확인하는 힝에 관한 것이다.

Description

3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법{Output failure monitoring system of 3D printer and Control method thereof}
본 발명은 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 특히 조형물을 출력하는 동안 빌드 플레이트의 진동, 기울기, 변형량을 센서로 측정하여 조형물 출력 실패여부를 판단하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
3차원 프린터는 다양한 소재를 이용하여 입체 조형물을 제조하는 장치이다.
상기 3차원 프린터 중 적층가공을 이용한 방법은, 삼차원 모델 데이터로부터 출력물을 만들기 위해 소재를 결합하는 공정으로, 일반적으로 겹겹이 층(layer)을 쌓아 제작하는 방식이며, 절삭 가공(subtractive manufacturing) 및 조형가공(formative manufacturing) 방식과는 반대 개념이다.
3차원 프린터 일 예인 Vat Photopolymerization(수지 광중합) Process 방식은 액상 경화성 수지(liquid photoploymer)가 감광성 수지(light-activated polymerization)에 의해 선택적으로 경화되는 방식의 적층가공 공정으로, 재료가 수용된 수조, 상기 수조의 하측에 설치되어 상기 재료를 조사하여 경화, 즉 고체화시키는 광원, 상기 수조의 상측에서 이동하며 상기 경화된 재료, 즉 조형물이 붙어 조형물이 제조되는 빌드 플레이트(Build Plate), 상기 빌드 플레이트를 이동시키는 엑츄에이터, 상기 빌드 플레이트와 상기 엑츄에이터 사이에 위치되어 상기 빌드 플레이트와 상기 엑츄에이터를 연결시키는 브라켓으로 이루어진다.
한편, Rapid shape 등의 기존 3차원 프린터는 고체화된 재료가 빌드 플레이트에 붙고 수조에서 떨어질 때 분리력을 측정한다. 이때 고체화된 재료가 빌드 플레이트에 붙지 않으면 분리력이 측정되지 않는다. 즉, 분리력의 측정 유무에 따라 조형물 출력 실패 여부를 판단할 수 있다.
3차원 프린터와 관련된 선행문헌으로는 DLP(디지털 광원처리)방식의 3차원 프린터 제어 기술이 게재된 US8845316 B2(2014.09.30)(이하, 특허문헌 1)와, EP2043845 B1(2010.10.20)(이하, 특허문헌 2)이 있다.
상기 특허문헌 1,2는 센서로 분리력을 측정하여 빌드 플레이트의 이송을 제어한다. 또한 상기 센서를 이용해 분리력의 측정 유무에 따라 출력 실패를 알 수 있었다.
또한 특허문헌 1은 수조 바닥부의 분리력, 빌드 플레이트와 수조의 거리, 압력, 유체압력, 인장 하중 중 하나를 측정하여, 빌드 플레이트를 이송하는 속도를 제어하는 방법에 관한 기술이 게재되어 있다.
한편, 종래기술로 사용되는 상기 분리력 측정 센서는 고가이며, 빌드 플레이트의 이송 제어 모듈 또한 고가이므로 비용면에서 문제가 있다.
한편 종래기술의 또 다른 문제점으로 별도의 출력 실패를 판단할 수 있는 센서가 설치되지 않은 3차원 프린터는, 조형물을 출력하다가 출력완료 예상시간이 되어서야 조형물 출력 실패를 확인하게 되므로 재료와 시간의 낭비가 심하게 발생됐다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 빌드 플레이트의 이송을 제어하지 않고 조형물 출력의 실패 여부만 확인하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법을 제공하는 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 빌드 플레이트의 상태를 고가의 분리력 측정 센서 대신에 진동, 기울기, 변형량 센서로 측정하여 조형물 출력 실패 여부를 확인하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법을 제공하는 것이 목적이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법은, 수조에 수용된 재료가 조사되어 경화되는 단계; 상기 수조의 상측에 위치된 빌드 플레이트가 상기 수조로 접근하는 단계; 상기 재료가 경화된 조형물이 상기 빌드 플레이트에 붙는 단계; 상기 빌드 플레이트가 상기 수조와 멀어지는 단계; 상기 빌드 플레이트의 상태를 측정하는 단계; 상기 빌드 플레이트에 연결된 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 상태 값에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법은, 상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 진동에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법은, 상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 기울기에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법은, 상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 변형량에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법은, 상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 진폭에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또 다른 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템은, 재료가 수용될 수 있는 수조; 상기 재료를 조사하여 경화시키는 광원; 상기 수조의 상측에 위치되며 상기 재료가 하면에 붙어 조형물이 되는 빌드 플레이트; 상기 빌드 플레이트의 위치를 이동시키는 작동부; 상기 빌드 플레이트와 연결된 센서;를 포함하되, 상기 센서는 진동 센서, 기울기 센서, 변형량 센서 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 및 이의 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 조형물 출력 실패를 즉시 판단하여 사용자에게 알려주므로 재료와 시간 낭비를 막아준다. 보다 자세하게, 본 발명은 제품의 단가 감소, 재료 소비량 감소, 출력 실패의 빠른 확인을 통한 신속 대처가 가능하다.
도 1은 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 바람직한 실시 예
도 2는 본 발명의 제어방법의 실시 예 중 진동 센서를 이용한 경우의 플로어 차트
도 3은 본 발명의 제어방법의 실시 예 중 기울기 센서를 이용한 경우의 플로어 차트
도 4는 본 발명의 제어방법의 실시 예 중 변형량 센서를 이용한 경우의 플로어 차트
이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
==================== 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템 ====================
이하에서는 도 1 내지 도 4를 토대로 본 발명 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 바람직한 실시 예를 설명하도록 한다.
우선, 본 발명의 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템은, 재료(300)가 수용될 수 있는 수조(VAT)(200), 상기 재료(300)를 조사하여 경화시키는 광원(100), 상기 수조(200)의 상측에 위치되며 상기 재료(300)가 하면에 붙어 조형물(P)이 되는 빌드 플레이트(410), 상기 빌드 플레이트(410)의 위치를 이동시키는 작동부(430), 상기 빌드 플레이트(410)와 연결된 센서(412)를 포함한다.
상기 센서(412)는 진동 센서(412), 기울기 센서(412), 변형량 센서(412), 진폭 센서(412) 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 일측이 빌드 플레이트(410)와 연결되고, 타측이 작동부(430)와 연결되는 브라켓(420)을 더 포함한다.
본 실시 예에서 상기 센서(412)는 상기 브라켓(420)에 설치된다.
상기와 같이 구성된 본 실시 예의 시스템은 상기 재료(300), 즉 광경화성재료(Photopolymer)(300)가 Light path(투사광선)(110)로 조사받아 경화된 재료(300)가 붙은 빌드 플레이트(410)가 수조(200)와 멀어지면, 빌드 플레이트(410)에 붙은 조형물(P)과 수조(200)가 붙어 있다가 떨어지게 된다. 따라서, 조형물(P)과 빌드 플레이트(410)에 진동, 기울기, 변형, 진폭 중 적어도 하나가 발생하게 된다.
이때 센서(412)의 종류에 따라 진동, 기울어짐, 변형, 진폭 중 측정 가능한 상태 값이 센서(412)에 측정된다.
본 실시 예의 상기 출력 실패 여부 판단 기준은 아래와 같으며, 후술될 본 발명의 제어방법에 적용될 수 있다.
첫째 기준은, 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 전혀 붙어있지 않은 상태에서, 빌드 플레이트(410)가 이동 또는 재료(300)가 수조(200)와 떨어질 때, 빌드 플레이트(410)의 진동, 기울어짐, 변형, 진폭이 발생되지 않으므로 이를 출력 실패 여부 판단 기준으로 한다.
둘째 기준은, 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 적층 예정량과 다른 양만큼 적층된 상태에서, 빌드 플레이트(410)가 이동 또는 재료(300)가 수조(200)와 떨어질 때, 빌드 플레이트(410)의 진동, 기울어짐, 변형, 진폭이 후술될 제어부(미도시)에 기설정된 값이 아니거나 기설정된 오차범위에 들지 않으므로 이를 출력 실패 여부 판단 기준으로 한다.
상기 적층 예정량과 다른 양만큼 적층되는 것은 적층 예정량보다 많이 적층되는 것일 수도 있고, 일부 조형물(P)이 탈락되어 적층 예정량보다 적게 적층되는 것일 수도 있다.
상기 적층 예정량은 다음에 적층될 조형물(P)의 한 층에 해당되는 양으로 후술될 제어부(미도시)에 기설정된 값이나 오차범위를 뜻한다.
따라서 본 발명은 상기 측정된 상태 값을 이용하면 조형물(P) 출력 실패(이하, 출력 실패) 여부를 출력 실패 시점에 즉시 판단할 수 있다. 따라서 본 발명은 출력 실패를 즉시 판단하여 사용자에게 알려줄 수 있으므로 재료(300)와 시간 낭비를 막아준다. 즉, 본 발명은 제품의 단가 감소, 재료(300)의 소비량 감소, 출력 실패의 빠른 확인을 통한 신속 대처가 가능하다.
예를 들어, 출력 완료까지 3시간이 소요되는 조형물(P)이 출력을 시작한지 1시간 후에 출력이 실패되면, 사용자는 즉시 출력 실패 여부를 알 수 있으므로 2시간의 시간이 절약되고 재료(300) 또한 절약된다.
이와 달리 출력 실패 여부를 판단할 수 없는 종래의 기술이였다면, 출력 완료까지 3시간이 소요되는 조형물(P)의 경우, 사용자는 출력을 시작한지 3시간 후에 조형물(P)을 확인하므로써 2시간의 시간을 낭비하고 2시간 동안 적층된 재료(300)를 낭비하였을 것이다.
본 실시 예에서 상기 작동부(430)는 엑츄에이터(Actuator)(430)이다.
본 발명은 출력 실패 여부 판단시 알람 또는 경고를 출력시키도록 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부(미도시)는 상기 센서(412)와 연결되어 상기 센서(412)의 신호를 수신 받아 출력 실패 여부를 판단할 수 있다.
==================== 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법 ====================
본 발명 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법은 총 네 가지의 실시 예가 있다. 네 가지 실시 예 각각은 빌드 플레이트(410)의 진동 또는 빌드 플레이트(410)의 기울기 또는 빌드 플레이트(410)의 변형량 또는 빌드 플레이트(410)의 진폭 중 하나의 상태 값을 측정하여 출력 실패 여부를 판단한다.
각 실시 예는 빌드 플레이트(410)의 상태 값을 측정하는 센서(412)의 종류에 차이가 있다.
==================== 제1실시 예 ====================
본 발명의 3차원 프린터는 조형물(P)이 형성되는 동안 빌드 플레이트(410)가 예를 들어 한 층씩 적층되는 조형물(P) 높이만큼 수조(200)와 멀어지도록 이동된다.
이때 빌드 플레이트(410) 또는 빌드 플레이트(410)에 붙어 있던 조형물(P)에 새로운 조형물(P)이 붙거나 붙어 있던 조형물(P)이 탈락되면 빌드 플레이트(410)의 하중이 변한다.
일반적으로 조형물(P)이 점차 생성됨에 따라, 빌드 플레이트(410)에 접착된 조형물(P)의 하중이 증가하면 상기 진동 센서(412)에 측정되는 진동의 고유 진동수는 감소한다.
상기 고유 진동수의 수식은
Figure pat00001
이고, 이때 m 은 빌드 플레이트(410)의 하중과 조형물(P)의 하중을 더한 값이며, k 는 후술될 브라켓(420)의 탄성계수다.
이를 이용하여 본 실시 예에서는 진동 센서(412)에 측정된 진동을 기준으로 측정 시점의 출력 실패 여부를 판단한다. 즉 본 실시 예는 빌드 플레이트(410)의 하중 변화에 따라 다르게 발생되는 진동의 고유 진동수를 토대로 출력 실패 여부를 판단한다.
보다 구체적으로 상기 출력 실패 여부 판단의 첫째 기준을 적용시키면 본 실시 예에서는, 빌드 플레이트(410)에 붙어 있던 조형물(P) 전체가 탈락하여 진동 센서(412)에 측정된 진동의 고유 진동수가 크게 또는 불연속적으로 변할 때 출력 실패로 판단한다.
이때 진동의 고유 진동수가 크게 또는 불연속적으로 변하는 것 중 하나만 충족해도 출력 실패로 판단할 수 있다.
예를 들어 진동의 고유 진동수가 크게 변하는 경우는 아래와 같다.
빌드 플레이트(410)에서 조형물(P) 전체가 탈락되면, 빌드 플레이트(410)는 자체 하중만 남게 되므로 진동의 고유 진동수가 이전보다 급격하게 커져 출력 실패로 판단할 수 있다.
한편 진동의 고유 진동수가 불연속적으로 변하는 경우는 아래와 같다.
우선 빌드 플레이트(410) 또는 붙어 있던 조형물(P)에서 조형물(P)이 탈락되면 빌드 플레이트(410)의 하중이 이전보다 감소되므로, 진동의 고유 진동수가 조형물(P) 탈락 전보다 커진다.
이후에, 다음 층이 적층되면 빌드 플레이트(410)의 하중이 증가되므로 진동의 고유 진동수가 조형물(P) 탈락 전보다 감소된다.
즉 빌드 플레이트(410)에서 조형물(P)이 탈락되면, 조형물(P) 출력이 진행되는 동안 진동의 고유 진동수가 감소-증가-감소되면서 불연속적으로 변하는 부분이 생기므로 출력 실패로 판단할 수 있다.
한편, 조형물(P) 출력이 성공하려면, 빌드 플레이트(410)는 조형물(P)이 점차 적층되어 하중이 증가되기만 하면서 진동의 고유 진동수는 감소되기만 해야 한다.
둘째, 조형물(P) 일부가 빌드 플레이트(410)나 상기 붙어 있던 조형물(P)로부터 탈락하는 등의 이유로 적층 예정량과 다른 양만큼 적층되면, 진동 센서(412)에 측정된 진동의 고유 진동수가 상기 제어부(미도시)에 기설정된 값이 아니거나 기설정된 오차범위에 들지 않으면 출력 실패로 판단한다.
예를 들어, 빌드 플레이트(410)에 조형물(P) 한 층이 적층되되 하중이 상기 예상 적층량보다 적게 또는 많게 적층되면 상기 진동의 고유 진동수가 제어부(미도시)에 기설정된 값이 아니거나 기설정된 오차범위에 들지 않으므로 출력 실패로 판단할 수 있다.
상기 기설정된 값이나 오차범위는 조형물(P)의 각 층이 형성될 때 발생될 것으로 예상되는 값이나 오차범위를 뜻한다.
플로어 차트가 도 2에 도시된 제1실시 예는, 수조(200)에 수용된 재료(300)가 조사되어 경화되는 단계(S10); 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)로 접근하는 단계(S20); 상기 재료(300)가 경화된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)에 붙는 단계(S30); 상기 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)와 멀어지는 단계(S40); 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 측정하는 단계(S50); 상기 빌드 플레이트(410)에 연결된 센서, 즉 진동 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 상태 값에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계(S61);를 포함한다.
상기 실패 여부 판단 단계(S61)는, 상기 진동 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 진동에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 실시 예는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 하는 단계(S70)를 더 포함한다.
이하에서는 제1실시 예를 보다 자세하게 설명하도록 한다.
우선, 수조(200)에 수용된 광경화성재료(300)가 광원(100)의 빛(Light path)에 조사되어 경화된다(S10).
이후, 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)로 접근한다(S20).
이후 빌드 플레이트(410)가 일정량 수조(200)로 접근함에 따라, 상기 재료(300)가 경화되어 형성된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)와 접촉하면서 빌드 플레이트(410)에 붙는다(S30).
상기 단계 중 S10 ~ S30은 동시에 진행될 수 있다.
이후, 상기 빌드 플레이트(410)는 조형물(P)과의 접촉이 완료되면 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)와 멀어진다(S40).
이후, 빌드 플레이트(410)가 조형물(P) 또는 수조(200)와 멀어지기 시작하면 빌드 플레이트(410)에 연결된 브라켓(420)에 설치된 센서(412)로 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 감지한다(S50).
이때 진동 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 상태 값을 수신받은 상기 제어부(미도시)에서 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단한다(S61).
보다 자세하게 출력 실패 여부 판단 기준은, 전술한 바와 같이 측정된 진동의 고유 진동수가 크게 변할 때 또는 진동의 고유 진동수가 불연속적으로 변할 때 또는 측정된 진동의 고유 진동수가 상기 제어부(미도시)에 기설정된 값이 아니거나 기설정된 오차범위에 들지 않으면 출력 실패로 판단한다.
이후, 상기 제어부(미도시)는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되지 않으면 계속해서 조형물(P)을 출력하도록 하고, 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 표시한다(S70). 따라서 본 발명은 출력 실패를 즉시 판단하여 사용자에게 알려주므로 재료(300)와 시간 낭비를 막아준다.
상기에 설명한 것 외의 효과는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 효과와 동일하다.
==================== 제2실시 예 ====================
기울기 센서(412)를 이용하는 제2실시 예는, 도 3에 도시된 바와 같이 수조(200)에 수용된 재료(300)가 조사되어 경화되는 단계(S10); 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)로 접근하는 단계(S20); 상기 재료(300)가 경화된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)에 붙는 단계(S30); 상기 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)와 멀어지는 단계(S40); 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 감지하는 단계(S50); 상기 빌드 플레이트(410)에 연결된 센서, 즉 기울기 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 상태 값에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계(s62);를 포함한다.
상기 실패 여부 판단 단계(S62)는, 상기 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 기울기에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 실시 예는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 하는 단계(S70)를 더 포함한다.
이하에서는 제2실시 예를 보다 자세하게 설명하도록 한다.
우선, 수조(200)에 수용된 광경화성재료(300)가 광원(100)의 빛(Light path)에 조사되어 경화된다(S10).
이후, 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)로 접근한다(S20).
이후 빌드 플레이트(410)가 일정량 수조(200)로 접근함에 따라, 상기 재료(300)가 경화되어 형성된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)와 접촉하면서 빌드 플레이트(410)에 붙는다(S30).
상기 단계 중 S10 ~ S30은 동시에 진행될 수 있다.
이후, 상기 빌드 플레이트(410)는 조형물(P)과의 접촉이 완료되면 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)와 멀어진다(S40).
이후, 빌드 플레이트(410)가 조형물(P) 또는 수조(200)와 멀어지기 시작하면 빌드 플레이트(410)에 연결된 브라켓(420)에 설치된 기울기 센서(412)로 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 감지한다(S50).
이후, 상기 첫째 기준과 같이 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 전혀 붙어있지 않으면 빌드 플레이트(410)의 기울기가 발생되지 않거나, 상기 둘째 기준과 같이 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 적층 예정량과 다른 양만큼 적층되면 빌드 플레이트(410)의 기울기가 제어부(미도시)에 기설정된 값이 아니거나 기설정된 오차범위에 들지 않으면 출력 실패 여부 판단 기준으로 한다(S62).
이후, 상기 제어부(미도시)는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되지 않으면 계속해서 조형물(P)을 출력하고, 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 표시한다(S70). 따라서 본 발명은 출력 실패를 즉시 판단하여 사용자에게 알려주므로 재료(300)와 시간 낭비를 막아준다.
전술한 것 외의 효과는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 효과와 동일하다.
==================== 제3실시 예 ====================
변형량 센서(412)를 이용한 제3실시 예는, 도 4에 도시된 바와 같이 수조(200)에 수용된 재료(300)가 조사되어 경화되는 단계(S10); 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)로 접근하는 단계(S20); 상기 재료(300)가 경화된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)에 붙는 단계(S30); 상기 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)와 멀어지는 단계(S40); 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 감지하는 단계(S50); 상기 빌드 플레이트(410)에 연결된 센서, 즉 변형량 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 상태 값에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계(s63);를 포함한다.
상기 실패 여부 판단 단계(S63)는, 상기 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 변형량에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 실시 예는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 하는 단계(S70)를 더 포함한다.
이하에서는 제3실시 예를 보다 자세하게 설명하도록 한다.
우선, 수조(200)에 수용된 광경화성재료(300)가 광원(100)의 빛(Light path)에 조사되어 경화된다(S10).
이후, 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)로 접근한다(S20).
이후 빌드 플레이트(410)가 일정량 수조(200)로 접근함에 따라, 상기 재료(300)가 경화되어 형성된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)와 접촉하면서 빌드 플레이트(410)에 붙는다(S30).
상기 단계 중 S10 ~ S30은 동시에 진행될 수 있다.
이후, 상기 빌드 플레이트(410)는 조형물(P)과의 접촉이 완료되면 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)와 멀어진다(S40).
이후, 빌드 플레이트(410)가 조형물(P) 또는 수조(200)와 멀어지기 시작하면 빌드 플레이트(410)에 연결된 브라켓(420)에 설치된 변형량 센서(412)로 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 감지한다(S50).
이후, 상기 첫째 기준과 같이 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 전혀 붙어있지 않으면 빌드 플레이트(410)의 변형량이 발생되지 않거나, 상기 둘째 기준과 같이 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 적층 예정량과 다른 양만큼 적층되면, 빌드 플레이트(410)의 변형량이 제어부(미도시)에 기설정된 값이 아니거나 기설정된 오차범위에 들지 않으므로 이를 출력 실패 여부 판단 기준으로 한다(S63).
이후, 상기 제어부(미도시)는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되지 않으면 계속해서 조형물(P)을 출력하고, 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 표시한다(S70). 따라서 본 발명은 출력 실패를 즉시 판단하여 사용자에게 알려주므로 재료(300)와 시간 낭비를 막아준다.
전술한 것 외의 효과는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 효과와 동일하다.
==================== 제4실시 예 ====================
진폭 센서(412)를 이용한 제4실시 예는, 수조(200)에 수용된 재료(300)가 조사되어 경화되는 단계; 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)로 접근하는 단계; 상기 재료(300)가 경화된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)에 붙는 단계; 상기 빌드 플레이트(410)가 상기 수조(200)와 멀어지는 단계; 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 감지하는 단계; 상기 빌드 플레이트(410)에 연결된 센서, 즉 진폭 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 상태 값에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서(412)에 측정된 상기 빌드 플레이트(410)의 진폭에 따라 상기 조형물(P) 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 진폭은 가속도, 속도, 변위 등의 진폭을 말한다.
또한, 본 실시 예는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 하는 단계(S70)를 더 포함한다.
이하에서는 제4실시 예를 보다 자세하게 설명하도록 한다.
우선, 수조(200)에 수용된 광경화성재료(300)가 광원(100)의 빛(Light path)에 조사되어 경화된다.
이후, 상기 수조(200)의 상측에 위치된 빌드 플레이트(410)가 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)로 접근한다.
이후 빌드 플레이트(410)가 일정량 수조(200)로 접근함에 따라, 상기 재료(300)가 경화되어 형성된 조형물(P)이 상기 빌드 플레이트(410)와 접촉하면서 빌드 플레이트(410)에 붙는다.
상기 단계 중 S10 ~ S30은 동시에 진행될 수 있다.
이후, 조형물(P)과 접촉이 완료되면 상기 빌드 플레이트(410)가 엑츄에이터(430)에 의해 상기 수조(200)와 멀어진다.
이후, 빌드 플레이트(410)가 조형물(P) 또는 수조(200)와 멀어지기 시작하면 빌드 플레이트(410)에 연결된 브라켓(420)에 설치된 진폭 센서(412)로 상기 빌드 플레이트(410)의 상태를 감지한다.
이후, 상기 첫째 기준과 같이 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 전혀 붙어있지 않으면 빌드 플레이트(410)의 진폭이 발생되지 않거나, 상기 둘째 기준과 같이 조형물(P)이 빌드 플레이트(410)에 적층 예정량과 다른 양만큼 적층되면, 측정된 빌드 플레이트(410)의 진폭이 제어부(미도시)에 기설정된 값이 아니거나 기설정된 오차범위에 들지 않으므로 이를 출력 실패 여부 판단 기준으로 한다.
이후, 상기 제어부(미도시)는 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되지 않으면 계속해서 조형물(P)을 출력하고, 조형물(P) 출력이 실패했다고 판단되면 즉시 사용자에게 알람 또는 경고를 표시한다. 따라서 본 발명은 출력 실패를 즉시 판단하여 사용자에게 알려주므로 재료(300)와 시간 낭비를 막아준다.
전술한 것 외의 효과는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 효과와 동일하다.
한편 본 발명이 적용될 수 있는 3차원 프린터는, 경화된 재료(300)가 한 층씩 빌드 플레이트(410)에 적층되면서 조형물(P)이 완성되는 종류의 프린터이면 된다. 예를 들어 본 발명은 Vat Photopolymerization Process 방식(SLA, DLP 등)의 3차원 프린터에 적용시킬 수 있다.
한편 본 명세서에서 빛을 조사받아 경화된 재료(300)는 조형물(P)과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형하여 실시할 수 있다.
** 주요 부호에 대한 설명 **
100 : 광원 200 : 수조
300 : 재료 410 : 빌드 플레이트
412 : 센서 420 : 브라켓
430 : 작동부

Claims (6)

  1. 수조에 수용된 재료가 조사되어 경화되는 단계;
    상기 수조의 상측에 위치된 빌드 플레이트가 상기 수조로 접근하는 단계;
    상기 재료가 경화된 조형물이 상기 빌드 플레이트에 붙는 단계;
    상기 빌드 플레이트가 상기 수조와 멀어지는 단계;
    상기 빌드 플레이트의 상태를 측정하는 단계;
    상기 빌드 플레이트에 연결된 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 상태 값에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 진동에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 기울기에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 변형량에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 실패 여부 판단 단계는, 상기 센서에 측정된 상기 빌드 플레이트의 진폭에 따라 상기 조형물 출력의 실패 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템의 제어방법
  6. 재료가 수용될 수 있는 수조;
    상기 재료를 조사하여 경화시키는 광원;
    상기 수조의 상측에 위치되며 상기 재료가 하면에 붙어 조형물이 되는 빌드 플레이트;
    상기 빌드 플레이트의 위치를 이동시키는 작동부;
    상기 빌드 플레이트와 연결된 센서;를 포함하되,
    상기 센서는 진동 센서, 기울기 센서, 변형량 센서 중 하나인 것을 특징으로 하는 3차원 프린터의 출력 실패 모니터링 시스템

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