KR20200019279A - 3d printing method for easy removal of support - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 서포트가 3D조형체를 둘러싸도록 형성됨으로써 3D조형체와 재료물질 사이에 서포트가 위치하게 되고, 서포트는 서포트를 둘러싸는 분말 형태의 재료물질에 의해 지지되어 위치 고정될 수 있으며, 이에 따라, 서포트에 의해 서포트와 결합한 3D조형체가 안정적으로 고정되는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing method that is easy to remove the support, and more particularly, the support is formed so as to surround the 3D molded body so that the support is positioned between the 3D molded body and the material material, and the support surrounds the support. The present invention relates to a technology in which a 3D molded body coupled to a support is stably fixed by a support, supported by a material in a powder form.
최근에, 도면만 있으면 누구나 제품을 생산할 수 있는 3D프린터가 새로운 산업혁명이라 불리면서 많은 관심을 받고 있다. 3D프린터는 디지털화된 3차원 제품 디자인에 대해 2차원 단면을 연속적으로 재구성해 소재를 한층씩 적층해서 3차원적인 제품을 생산한다.Recently, 3D printers, which can produce products by anyone with drawings, have received much attention as they are called a new industrial revolution. 3D printers produce three-dimensional products by stacking materials one by one by successively reconstructing two-dimensional cross sections for digitalized three-dimensional product designs.
이러한 3D 프린팅 방식은, 크게 사용되는 재료물질의 특징에 따라 액체, 파우더, 고체 기반으로 분류할 수 있다. 그 중 파우더 방식(Powder Bed Fusion(PBF))은, 소재 분말을 얇게 펼쳐서 배열한 뒤에 원하는 부분만을 레이저(또는 전자빔 등)를 사용하여 조사한 뒤에, 그 위에 다시 분말로 다음 층(layer)을 형성하고 원하는 부분을 레이저로 조사하는 과정을 반복하여 수행하는 SLS(selective laser sintering) 및 SLM(Selctive Laser Melting) 방식이 많은 관심을 받고 있다.These 3D printing methods can be classified into liquid, powder, and solid bases according to the characteristics of the material used. Among them, powder bed fusion (PBF), spreads out a thin layer of material powder, arranges only the desired part using a laser (or an electron beam, etc.), and then forms a next layer of powder on it again. Selective laser sintering (SLS) and Selctive Laser Melting (SLM) methods that repeatedly perform a process of irradiating a desired portion with a laser have attracted much attention.
SLS와 SLM의 특허상 기술 분류 차이는 분말을 고체상태 물체로 변환시키기 위해 사용되는 열과 압력, 레이저 등 용융(melting)차이에 있으며, SLS에서는 완전 용융(melting)이 아닌 부분 소결(sintering)을 통해 일시적으로 결합체를 만들고, SLM에서는 SLS 보다 고출력의 레이저를 이용하여 분말을 용융(melting)시킨 후 고화시키는 공정을 수행한다.The difference between SLS and SLM's patented technology classification is the melting difference, such as heat, pressure, and laser, used to convert the powder into a solid state object. In SLS, partial sintering is used instead of complete melting. The binder is temporarily formed, and the SLM performs a process of melting and solidifying the powder by using a laser of higher power than the SLS.
다만, 기존의 3D 프린팅 방식에서 3D조형체를 조형하는 경우, 안정적인 적층을 위하여3D조형체를 지지하는 서포트를 형성하는데, 기존의 3D 프린팅 방식의 서포트는 3D조형체와 동일한 방법으로 조형되어 조형 완료 후 제거하기 용이하지 않다는 문제가 있다.However, in the case of molding a 3D molded object in the existing 3D printing method, a support for supporting the 3D molded object is formed for stable lamination, and the support of the existing 3D printing method is molded by the same method as the 3D molded object and completed the molding. There is a problem that it is not easy to remove after.
대한민국 등록특허 제10-1756897호(발명의 명칭: 서포트 구성체 최소화를 위한 히팅베드 회전 기반의 3D 프린터 제작물 중개 시스템 및 방법)에서는, 히팅베드 회전모듈(110)을 이루는 이동 크레인부(116)에 부착된 필라멘트 투입 노즐로부터 출력되는 필라멘트를 적재하기 위해 형성되며, 기울어지지 않은 디폴트(default) 상태에서의 x축 및 y축으로 형성되는 상부면에 해당하는 평판면의 각도가 회전반구체(111)의 4 접점의 측부와 맞닿는 각 회전 롤러부(114)에 대한 3D 프린터 제어구동모듈(120)의 회전 조절로 제어되며, 필라멘트 투입 노즐로부터 제공되는 필라멘트를 소재로 한 3D 프린터제작물의 모델 재료 영역(2a)과 서포트 구성체 영역(2b)이 기울어져서 적층될 수 있는 받침대 역할을 수행하는 히팅베드(112);를 포함하는 3D 프린터 제작물 중개 시스템이 개시되어 있다.In Republic of Korea Patent No. 10-1756897 (name of the invention: heating bed rotation-based 3D printer production mediation system and method for minimizing the support structure), attached to the mobile crane unit 116 constituting the heating bed rotation module 110 It is formed to load the filament output from the filament injection nozzle, the angle of the flat surface corresponding to the upper surface formed by the x-axis and y-axis in the non-tilted default state of the rotating hemisphere 111 Model material area 2a of the 3D printer fabric made of the filament material, which is controlled by the rotational control of the 3D printer control drive module 120 with respect to each rotating roller portion 114 abutting the side of the four contact points, from the filament injection nozzle. And a heating bed 112 which serves as a pedestal in which the support structure region 2b can be tilted and stacked. It has set forth.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 3D 프린팅 방식에서 3D조형체를 조형하는 경우, 안정적인 적층으로 3D조형체가 형성되면서도, 3D조형체와 결합한 서포트의 제거가 용이해지도록 하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to facilitate the removal of the support combined with the 3D molded body, while forming the 3D molded object in a stable lamination, when forming the 3D molded object in the 3D printing method.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, i) 상기 3D조형체의 3D 형상 데이터인 3D조형체 데이터와, 상기 3D조형체를 둘러싸는 형상으로 상기 3D조형체와 결합되게 형성되는 서포트조형체의 3D 형상 데이터인 서포트조형체 데이터가 마련되는 단계; ii) 분말 형태의 재료물질을 공급하여 적층시키는 단계; iii) 상기 재료물질이 용융되도록 광원으로부터 상기 재료물질에 조사되는 광인 용융광이 선택적으로 상기 재료물질에 조사되어 상기 3D조형체의 조형레이어가 형성되는 단계; iv) 상기 재료물질이 가소결되도록 상기 광원으로부터 상기 재료물질에 조사되는 광인 가소결광이 선택적으로 상기 재료물질에 조사되어 상기 서포트조형체의 조형레이어가 형성되는 단계; 및 v) 상기 ii) 내지 iv) 단계가 반복 수행되어 상기 3D조형체와 상기 서포트조형체가 형성되는 단계;를 포함한다.The configuration of the present invention for achieving the above object, i) 3D molded body data, which is the 3D shape data of the 3D molded body, and the support is formed to be combined with the 3D molded body in a shape surrounding the 3D molded body. Providing support body data which is 3D shape data of the body; ii) feeding and laminating the material material in powder form; iii) selectively irradiating the material material with molten light, which is light irradiated to the material material from a light source so that the material material is melted, to form a molding layer of the 3D molded body; iv) plasticizing light, which is light irradiated to the material material from the light source to selectively plasticize the material material, is selectively irradiated to the material material to form a molding layer of the support molding body; And v) the steps ii) to iv) are repeated to form the 3D molded body and the support molded body.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 ii) 단계와 상기 iii) 단계 사이, 상기 가소결광이 상기 재료물질에 선택적으로 조사되어 상기 서포트조형체의 하부가 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, between step ii) and step iii), the calcined light may be selectively irradiated onto the material to form a lower portion of the support molding.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 v) 단계 이후, 상기 서포트조형체를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, after the step v), it may further comprise the step of removing the support body.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 서포트조형체의 제거는 쇼트 피닝(shot peening)을 이용하여 수행될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the removal of the support body may be performed using shot peening.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 서포트조형체는, 상기 3D조형체의 일 부위 또는 전체를 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the support molded body may be formed in a shape surrounding a portion or the whole of the 3D molded body.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 용융광 또는 상기 가소결광의 출력은 상기 재료물질의 종류에 따라 결정될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the output of the molten light or the plasticized light may be determined according to the type of the material material.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 서포트조형체는, 상기 3D조형체의 형상이 제외된 원 기둥 또는 다각형 기둥의 형상일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the support molded body may have a shape of a circular column or a polygonal column from which the shape of the 3D molded body is excluded.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 서포트조형체의 강도는, 상기 3D조형체의 강도 대비 20 내지 80 퍼센트(%)의 값으로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the strength of the support molded body may be formed with a value of 20 to 80 percent (%) relative to the strength of the 3D molded body.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 광원은, 광섬유(Fiber) 레이저 또는 CO2 레이저를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the light source may include a fiber laser or a CO 2 laser.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 서포트가 3D조형체를 둘러싸도록 형성됨으로써 3D조형체와 재료물질 사이에 서포트가 위치하게 되고, 서포트는 서포트를 둘러싸는 분말 형태의 재료물질에 의해 지지되어 위치 고정될 수 있으며, 이에 따라, 서포트에 의해 서포트와 결합한 3D조형체가 안정적으로 고정된다는 것이다.The effect of the present invention according to the above configuration, the support is formed so as to surround the 3D molded body, the support is located between the 3D molded body and the material material, the support is supported by a material material of powder form surrounding the support The position can be fixed, and accordingly, the 3D molded body combined with the support is stably fixed by the support.
그리고, 본 발명의 효과는, 3D조형체로부터 서포트를 제거하는 공정 효율이 상승하여, 3D조형체의 품질이 향상되고, 전체 공정 속도가 증가할 수 있다는 것이다.In addition, the effect of the present invention is that the process efficiency of removing the support from the 3D molded body increases, so that the quality of the 3D molded body can be improved and the overall process speed can be increased.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 종래기술에 따른 서포트와 3D조형체의 결합에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 방법을 수행하기 위한 3D 프린팅 장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서포트조형체와 3D조형체의 결합에 대한 모식도이다.1 is a schematic diagram of the combination of the support and the 3D molded object according to the prior art.
2 is a schematic diagram of a 3D printing apparatus for performing a 3D printing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram of the coupling between the support molded body and the 3D molded object according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled) with another part, it is not only" directly connected "but also" indirectly connected "with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래기술에 따른 서포트(10)와 3D조형체(200)의 결합에 대한 모식도이다. 여기서, 도 1의 (a)는 서포트(10)와 3D조형체(200)가 결합된 상태에 대한 모식도이고, 도 1의 (b)는 3D조형체(200)에서 서포트(10)가 제거된 상태에 대한 모식도이다.1 is a schematic diagram of the coupling of the
도 1에서 보는 바와 같이, 종래기술의 3D 프린팅 방식에서 3D조형체(200)를 조형하는 경우, 안정적인 적층을 위하여3D조형체(200)를 지지하는 서포트(10)를 형성하는데, 종래기술의 3D 프린팅 방식의 서포트(10)는 3D조형체(200)와 동일한 방법으로 조형되어 조형 완료 후 제거하기가 용이하지 않다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.As shown in Figure 1, when molding the 3D molded
먼저, 본 발명의 3D 프린팅 방법에 이용되는 3D 프린팅 장치에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 방법을 수행하기 위한 3D 프린팅 장치의 모식도이다.First, a 3D printing apparatus used in the 3D printing method of the present invention will be described. 2 is a schematic diagram of a 3D printing apparatus for performing a 3D printing method according to an embodiment of the present invention.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 3D 프린팅 방법에 이용되는 3D 프린팅 장치는, 내부에 분말 형태의 재료물질(400)이 충진되고, 재료물질(400)을 이동시키는 파우더베드부(340); 파우더베드부(340)로부터 재료물질(400)을 공급 받고, 재료물질(400)에 대한 조형이 수행되는 빌드부(330); 빌드부(330)의 재료물질(400)에 열을 제공하여 각각의 조형레이어를 형성하는 광원을 구비하는 광원부(310); 광원으로부터 발사되는 광을 반사시켜 광의 경로를 제어하는 미러부(320); 및 좌우 방향으로 이동하며 파우더베드부(340)에 충진된 재료물질(400)을 빌드부(330)로 이동시키는 물질이동부(350);를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the 3D printing apparatus used in the 3D printing method of the present invention includes: a
재료물질(400)은, 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 납(Pb), 주석(Sn), 베릴륨(Be) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속으로 이루어진 분말일 수 있다.The
또는, 재료물질(400)은, 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 납(Pb), 주석(Sn), 베릴륨(Be) 및 텅스텐(W)으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 금속으로 이루어진 합금의 분말일 수 있다.Alternatively, the
본 발명의 실시 예에서는, 재료물질(400)이 상기와 같은 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 금속 또는 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 재료물질(400)은 합성수지, 합성수지와 금속의 혼합물 등의 다른 물질의 분말로 형성될 수도 있다.In an embodiment of the present invention, it is described that the
물질이동부(350)는, 파우더베드부(340)와 빌드부(330) 사이를 반복적으로 이동하는 좌우 왕복 운동에 의해 빌드부(330)에 충진된 재료물질(400)의 상면에 파우더베드부(340)로부터 공급받은 재료물질(400)을 얇은 두께로 펴게 되고, 얇게 펴주면서 일정한 높이로 도포하여 레이어를 형성할 수 있다. 다음으로, 레이어에 광원의 광이 조사되어 재료물질(400)이 굳어지며 조형레이어를 형성하고 3D조형체(200)가 형성될 수 있다.The
그리고, 본 발명의 3D 프린팅 방법에 이용되는 3D 프린팅 장치는, 빌드부(330)에 충진된 재료물질(400)을 하 방향으로 이동시키는 빌드지지부(331)를 구비하고, 파우더베드부(340)에 충진된 재료물질(400)을 상 방향으로 이동시키는 베드지지부(341)를 구비할 수 있다. 빌드지지부(331)와 베드지지부(341)는 재료물질(400)의 이동을 위해 상하 방향으로 왕복 운동할 수 있다. (여기서, 상 방향은 빌드부(330)를 기준으로 미러부(320)가 위치한 방향일 수 있다.)In addition, the 3D printing apparatus used in the 3D printing method of the present invention includes a
광원은, 광섬유(Fiber) 레이저 또는 CO2 레이저를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 광원이 상기와 같은 레이저를 포함한다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 광원은 ND:YAG 레이저, 엑시머 레이저, 다이오드 레이저 또는 전자빔(E-Beam) 중 선택되는 어느 하나 이상의 레이저를 포함할 수 있다. 그리고, 광원은 복수 개로 형성되어, 하나의 광원을 이용하여 3D조형체(200)를 조형하고, 다른 광원을 이용하여 서포트조형체(100)를 조형할 수 있다.The light source may include a fiber laser or a CO 2 laser. In the embodiment of the present invention, it is described that the light source includes the laser as described above, but is not necessarily limited thereto. The light source may include at least one laser selected from an ND: YAG laser, an excimer laser, a diode laser, or an electron beam (E-Beam). In addition, the light source may be formed in plural, and the 3D molded
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서포트조형체(100)와 3D조형체(200)의 결합에 대한 모식도이다. 도 3의 (a)는 3D조형체(200)에 대한 모식도이고, 도 3의 (b)는 서포트조형체(100)에 대한 모식도이며, 도 3의 (c)는 조형 중인 3D조형체(200)의 일 부위와 그 3D조형체(200)의 일 부위를 둘러싸며 형성되는 서포트조형체(100)에 대한 모식도이다.3 is a schematic diagram of the coupling between the support molded
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 3D 프린팅 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 복수 개의 조형레이어가 적층되어 형성되는 3D조형체(200)를 조형하는 본 발명의 3D 프린팅 방법은 하기와 같은 단계에 의해 수행될 수 있다.Hereinafter, the 3D printing method of the present invention will be described with reference to FIG. 3. Here, the 3D printing method of the present invention for molding the 3D molded
첫째 단계에서, 3D조형체(200)의 3D 형상 데이터인 3D조형체 데이터와, 3D조형체(200)를 둘러싸는 형상으로 3D조형체(200)와 결합되게 형성되는 서포트조형체(100)의 3D 형상 데이터인 서포트조형체 데이터가 마련될 수 있다. 여기서, 서포트조형체(100)는, 3D조형체(200)의 일 부위 또는 전체를 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다.In the first step, the 3D molded object data, which is the 3D shape data of the 3D molded
이와 같이, 서포트조형체(100)가 3D조형체(200)를 둘러싸도록 형성됨으로써 3D조형체(200)와 재료물질(400) 사이에 서포트조형체(100)가 위치하게 되고, 서포트조형체(100)는 서포트조형체(100)를 둘러싸는 분말 형태의 재료물질(400)에 의해 지지되어 위치 고정될 수 있으며, 이에 따라, 서포트조형체(100)에 의해 서포트조형체(100)와 결합한 3D조형체(200)가 안정적으로 고정되는 효과를 구현할 수 있다.As such, the support molded
상기와 같이 본 발명의 서포트조형체(100)를 이용하여 3D 프린팅 방식에서 3D조형체(200)를 조형하는 경우, 3D 프린팅와 서포트조형체(100)를 분리하는 공정 없이, 3D조형체(200)와 서포트조형체(100)를 빌드부(330)의 재료물질(400) 분말에서 꺼내기만 하면 되며, 다음으로, 쇼트피닝 등으로 서포트조형체(100)를 제거하면 되므로, 서포트인 서포트조형체(100)의 제거가 용이하고, 3D조형체(200)의 손상이 방지되며, 작업자의 부상 위험이 저하될 수 있다.When the 3D molded
서포트조형체(100)의 형상은, 3D조형체(200)의 측부와 상부 및 하부를 둘러싸는 형상, 3D조형체(200)의 측부와 하부를 둘러싸는 형상, 또는 3D조형체(200)의 측부만 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. The shape of the support molded
서포트조형체(100)의 형상이 3D조형체(200)의 측부와 상부 및 하부를 둘러싸는 형상으로 형성되면, 제거되지 전의 서포트조형체(100)에 의해 3D조형체(200)의 전체 부위가 보호되어, 서포트조형체(100)를 바로 제거하지 않고 외부의 충격으로부터 3D조형체(200)를 보호하면서 보관할 수 있다.When the shape of the support molded
또한, 서포트조형체(100)의 형상이 3D조형체(200)의 측부와 하부를 둘러싸는 형상으로 형성되면, 3D조형체(200)의 하부를 둘러싸는 서포트조형체(100)의 하부에 의해 3D조형체(200)와 서포트조형체(100)의 결합체 무게가 증가하고 무게 중심도 3D조형체(200)의 하부 방향으로 이동하여, 서포트조형체(100) 및 3D조형체(200)의 위치 고정 효과 및 안정성이 증대될 수 있다.In addition, when the shape of the support molded
그리고, 서포트조형체(100)의 형상이 3D조형체(200)의 측부만 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있는데, 이와 같은 서포트조형체(100)의 형상은 서포트조형체(100)의 형상이 3D조형체(200)의 측부만 둘러싸도 서포트조형체(100) 및 3D조형체(200)의 위치 고정 효과 및 안정성이 구현되는 때 이용될 수 있다.And, the shape of the support molded
서포트조형체(100)는, 3D조형체(200)의 형상이 제외된 원 기둥 또는 다각형 기둥의 형상일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 서포트조형체(100)가 원 기둥 또는 다각형 기둥의 형상으로 형성되는 경우, 3D조형체(200)로부터 서포트조형체(100)를 제거하기 위한 공정에서 서포트조형체(100)의 고정 지지가 용이할 수 있다.The
그리고, 서포트조형체(100)가 원 기둥 또는 다각형 기둥의 형상으로 형성될 때, 서포트조형체(100)의 외부면에는 돌기가 형성될 수 있다. 서포트조형체(100)의 외부면에 돌기가 형성되는 경우, 재료물질(400)과 서포트조형체(100)의 접촉면적이 증가하고, 서포트조형체(100)에 대한 재료물질(400)의 지지 방향이 다각화되어 재료물질(400)에 의힌 서포트조형체(100)의 고정 지지 효율이 증대될 수 있다.When the
둘째 단계에서, 분말 형태의 재료물질(400)을 공급하여 적층시킬 수 있다. 여기서, 물질이동부(350)에 의해 파우더베드부(340)로부터 빌드부(330)로 재료물질(400)이 이동하여 공급되면서, 재료물질(400)이 빌드부(330)에 적층될 수 있다.In the second step, the
셋째 단계에서, 재료물질(400)이 용융되도록 광원으로부터 재료물질(400)에 조사되는 광인 용융광이 선택적으로 재료물질(400)에 조사되어 3D조형체(200)의 조형레이어가 형성될 수 있다. 여기서, 용융광에 의해 재료물질(400)이 용융되었다가 소결되면서 3D조형체(200)의 조형레이어가 형성되며, 가소결광 보다 용융광에 의한 조사 온도가 크므로, 용융광에 의한 조형 시 3D조형체(200)의 조형레이어 주위에서 재료물질(400)이 가소결될 수 있어, 하나의 조형레이어 형성에서 3D조형체(200)의 조형레이어의 형성 후 서포트조형체(100)의 조형레이어가 형성되는 것이 바람직할 수 있다.In a third step, the molten light, which is light irradiated from the light source to the
넷째 단계에서, 재료물질(400)이 가소결되도록 광원으로부터 재료물질(400)에 조사되는 광인 가소결광이 선택적으로 재료물질(400)에 조사되어 서포트조형체(100)의 조형레이어가 형성될 수 있다. 여기서, 서포트조형체(100)의 조형레이어와 3D조형체(200)의 조형레이어 사이에 결합력이 형성되도록 서포트조형체(100)의 조형레이어가 형성될 수 있다. 그리고, 도 3의 (c)에서 보는 바와 같이, 3D조형체(200)의 외측 뿐만 아니라 3D조형체(200)의 내측에도 서포트조형체(100)의 조형레이어가 형성되므로, 서포트조형체(100)에 의해 3D조형체(200)가 용이하게 고정 지지될 수 있다.In the fourth step, plasticizing light, which is light irradiated from the light source to the
용융광 또는 가소결광의 출력은 재료물질(400)의 종류에 따라 결정될 수 있다. 광원부(310)는 광원의 출력에 대한 제어신호를 전달하는 제어부와 연결되고, 사용자가 제어부에 재료물질(400)의 종류를 입력하면, 제어부는 사전에 입력된 각각의 재료물질(400)의 용융 온도 및 가소결 온도에 대한 데이터인 레퍼런스데이터를 이용하여, 사용자가 입력한 재료물질(400)의 종류에 대응되는 용융광 또는 가소결광의 출력을 광원부(310)에 전달하고, 광원부(310)는 전달된 제어신호에 따라 용융광 또는 가소결광을 발사할 수 있다.The output of molten light or calcined light may be determined according to the type of
서포트조형체(100)의 강도는, 3D조형체(200)의 강도 대비 20 내지 80 퍼센트(%)의 값으로 형성될 수 있다. 서포트조형체(100)는 3D조형체(200)를 고정 지지함과 동시에 재료분말에 의해 고정 지지되면 되므로, 3D조형체(200)와 같은 강도가 요구되지 않을 수 있다. 다만, 재료물질(400)의 가소결체마다 강도가 다르므로, 서포트조형체(100)가 3D조형체(200)를 안정적으로 고정 지지하기 위해서는 상기와 같이 서포트조형체(100)의 강도가 형성될 수 있다.The strength of the support molded
상기된 둘째 단계와 하기의 셋째 단계 사이, 가소결광이 재료물질(400)에 선택적으로 조사되어 서포트조형체(100)의 하부가 형성될 수 있다. 여기서, 서포트조형체(100)의 하부는, 서포트조형체(100)의 하부를 제외한 서포트조형체(100)의 나머지 부위 및 3D조형체(200)를 지지하도록 형성될 수 있으며, 서포트조형체(100)의 하부의 밑면에는, 서포트조형체(100)의 하부의 밑면으로부터 3D조형체(200)의 위치 방향으로 오목하게 형성된 오목 부위가 형성되어, 오목 부위에 재료물질(400)이 충진됨으로써 서포터조형체의 고정 지지 효율을 증대시킬 수 있다.Between the second step and the third step described above, the plasticized light is selectively irradiated onto the
다섯째 단계에서, 상기된 둘째 단계 내지 넷째 단계가 반복 수행되어 3D조형체(200)와 서포트조형체(100)가 형성될 수 있다.In the fifth step, the above-described second to fourth steps may be repeatedly performed to form the 3D molded
본 발명의 3D 프린팅 방법은, 다섯째 단계 이후, 서포트조형체(100)를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 서포트조형체(100)의 제거는 쇼트 피닝(shot peening)을 이용하여 수행될 수 있다. 쇼트 피닝은, 복수 개의 구형 재료가 고속으로 작업 대상에 충격을 주는 냉간 작업 공정이며, 쇼트 피닝으로 서포트조형체(100)에 충격을 전달하는 경우, 3D조형체(200)의 손상을 방지하면서 3D조형체(200)와 결합한 서포트조형체(100)를 제거할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 3D조형체(200)로부터 서포트조형체(100)를 제거하기 위하여 쇼트 피닝을 이용한다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.3D printing method of the present invention, after the fifth step, may further comprise the step of removing the support molding (100). Here, the removal of the
상기와 같은 본 발명의 3D 프린팅 방법을 이용하여 3D조형체(200)를 제조할 수 있다. 상기와 같은 공정에 의해 3D조형체(200)를 제조하는 경우, 3D조형체(200)로부터 서포트조형체(100)를 제거하는 공정 효율이 상승하여, 3D조형체(200)의 품질이 향상되고, 전체 공정 속도가 증가할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.
10 : 서포트 100: 서포트조형체
200 : 3D조형체 310 : 광원부
320 : 미러부 330 : 빌드부
331 : 빌드지지부 340 : 파우더베드부
341 : 베드지지부 350 : 물질이동부
400 : 재료물질 10: support 100: support molding
200: 3D molding 310: light source
320: mirror unit 330: build unit
331: build support 340: powder bed
341: bed support 350: material moving part
400: material
Claims (10)
i) 상기 3D조형체의 3D 형상 데이터인 3D조형체 데이터와, 상기 3D조형체를 둘러싸는 형상으로 상기 3D조형체와 결합되게 형성되는 서포트조형체의 3D 형상 데이터인 서포트조형체 데이터가 마련되는 단계;
ii) 분말 형태의 재료물질을 공급하여 적층시키는 단계;
iii) 상기 재료물질이 용융되도록 광원으로부터 상기 재료물질에 조사되는 광인 용융광이 선택적으로 상기 재료물질에 조사되어 상기 3D조형체의 조형레이어가 형성되는 단계;
iv) 상기 재료물질이 가소결되도록 상기 광원으로부터 상기 재료물질에 조사되는 광인 가소결광이 선택적으로 상기 재료물질에 조사되어 상기 서포트조형체의 조형레이어가 형성되는 단계; 및
v) 상기 ii) 내지 iv) 단계가 반복 수행되어 상기 3D조형체와 상기 서포트조형체가 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
In the 3D printing method for molding a 3D molded body formed by stacking a plurality of molding layers,
i) 3D molded object data, which is 3D shape data of the 3D molded object, and support molded object data, which is 3D shape data of the support molded object formed to be combined with the 3D molded object in a shape surrounding the 3D molded object, step;
ii) feeding and laminating the material material in powder form;
iii) selectively irradiating the material material with molten light, which is light irradiated to the material material from a light source so that the material material is melted, to form a molding layer of the 3D molded body;
iv) plasticizing light, which is light irradiated to the material material from the light source to selectively plasticize the material material, is selectively irradiated to the material material to form a molding layer of the support molding body; And
v) the steps of ii) to iv) are repeatedly performed to form the 3D molded object and the support molded body. 3.
상기 ii) 단계와 상기 iii) 단계 사이, 상기 가소결광이 상기 재료물질에 선택적으로 조사되어 상기 서포트조형체의 하부가 형성되는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 1,
Between the step ii) and the step iii), the plasticized light is selectively irradiated to the material material to form a lower portion of the support molded body, characterized in that easy support removal 3D printing method.
상기 v) 단계 이후, 상기 서포트조형체를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 1,
And a step of removing the support body after the step v).
상기 서포트조형체의 제거는 쇼트 피닝(shot peening)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 3,
3. The method of claim 3, wherein the support body is removed by shot peening. 3.
상기 서포트조형체는, 상기 3D조형체의 일 부위 또는 전체를 둘러싸는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 1,
The support molded body is easy to remove the 3D printing method, characterized in that formed in a shape surrounding a portion or the whole of the 3D molded body.
상기 용융광 또는 상기 가소결광의 출력은 상기 재료물질의 종류에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 1,
The output of the molten light or the sintered light is 3D printing easy to remove the support, characterized in that determined according to the type of the material material.
상기 서포트조형체는, 상기 3D조형체의 형상이 제외된 원 기둥 또는 다각형 기둥의 형상인 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 1,
The support molding is a 3D printing method, easy to remove the support, characterized in that the shape of the circular column or polygonal column from which the shape of the 3D molded body is excluded.
상기 서포트조형체의 강도는, 상기 3D조형체의 강도 대비 20 내지 80 퍼센트(%)의 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 1,
The strength of the support molded body is 20 to 80 percent (%) of the strength of the 3D molded body, characterized in that the easy support removal 3D printing method.
상기 광원은, 광섬유(Fiber) 레이저 또는 CO2 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 서포트 제거가 용이한 3D 프린팅 방법.
The method according to claim 1,
The light source comprises a fiber laser or a CO 2 laser, characterized in that easy support removal 3D printing method.
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KR102135825B1 (en) | 2020-07-20 |
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