KR20200075102A - 다중 dlp 방식의 3d 프린터 - Google Patents

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전자부품연구원
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Abstract

본 발명은 다중 DLP 방식의 3D 프린터에 관한 것으로, 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 보다 낮은 제작 비용 및 제작 시간으로 제조하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 3D 프린터는 광경화수지가 저장된 수지 저장조와, 어레이 배열되며 수지 저장조로의 광 조사를 통해서 인쇄할 성형물의 단면 이미지를 형성하는 복수의 DLP 프로젝터, 및 수지 저장조에 대해서 승강 가능하게 설치되며 광 조사에 의한 광경화수지의 경화에 의해 경화층이 순차적으로 적층되어 성형물이 인쇄되는 빌딩 플레이트를 포함한다.

Description

다중 DLP 방식의 3D 프린터{Multi DLP type three-dimensional printer}
본 발명은 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 제조할 수 있는 다중 DLP 방식의 3D 프린터에 관한 것이다.
프린터는 대상물에 문자 또는 그림 등을 인쇄하는 장치를 의미한다. 컴퓨터에 연결하여 종이에 인쇄하는 2D 프린터는 업무용 또는 가정용으로 일반적으로 사용되고 있다.
3D 프린터는 3D 도면을 바탕으로 입체 형상의 성형물을 프린팅하여 제작한다. 이러한 3D 프린터는 광경화수지에 레이저광을 조사하는 SLA(StereoLithography Apparatus) 방식, 분말에 레이저광을 조사하는 SLS(Slective Laser Sintering) 방식, 플라스틱 필라멘트를 녹여서 노즐을 통해 토출하여 적층하는 FDM(Fused Deposition Modeling), 광경화수지가 저장된 수지 저장조로 광을 조사하는 DLP(Digital Light Processing)가 있다.
이러한 3D 프린터는 소형 사이즈의 성형물을 제작하는 데는 적합하지만, 대형 사이즈의 성형물을 제작하는 데는 아래와 같은 한계를 가지고 있다.
먼저 FDM 기반으로 300(X)ㅧ300(Y)ㅧ300(Z) mm 이상의 대형 사이즈의 성형물을 프린팅 할 수 있는 3D 프린터가 소개되고 있다. 하지만 FDM 방식으로 프린팅된 성형물은 표면 특성이 우수하지 못하고, 프린팅 시간이 매우 길다는 단점이 있다.
SLA 방식으로 대형 사이즈의 성형물을 프린팅 할 경우, 표면 특성이 우수한 성형물을 제조할 수 있지만, 대면적 프린팅을 위한 레이져 소스의 가격이 비싸진다는 단점이 잇다.
DLP 방식의 3D 프린터는 DLP 프로젝터의 해상도에 의존하여 성형물이 제작된다. HD급의 DLP 프로젝터를 사용하는 3D 프린터의 경우에 100㎛ 해상도를 가진 성형물의 크기는 10cmㅧ10cm 정도로 보다 큰 크기의 성형물을 제작하는 데는 한계가 있다.
SLA 방식과 같은 광경화 기반의 DLP 방식으로 프린팅할 경우에는 우수한 표면 특성을 보유한 성형물을 제작할 수 있으면서, 면경화 방식의 출력 때문에 프린팅 시간이 짧다는 장점이 있다. 하지만 성형물의 사이즈가 DLP 소스의 해상도와 밀접한 관련이 있기 때문에, 대형 사이즈의 성형물 제작하는 데는 한계가 있다.
SLA 방식을 이용하여 30cmㅧ30cm 크기의 성형물 제조가 가능하다. 하지만 SLA 방식의 3D 프린터를 이용하여 고해상도로 높이 30cm 크기의 성형물을 제작하기 위해서는 1주일 정도의 제작 시간이 필요하다.
따라서 기존에는 DLP 방식의 3D 프린터로 대형 사이즈의 성형물을 제작하기 위해서는, 성형물을 복수의 부품으로 분할 제작한 다음, 제작한 복수의 부품을 조립 및 후가공을 통해서 제작하는 방식을 선택하고 있다. 하지만 이러한 제작 방식 또한 제작 비용 및 제작 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1406900호 (2014.06.13. 공고)
따라서 본 발명의 목적은 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 보다 낮은 제작 비용 및 제작 시간으로 제조할 수 있는 다중 DLP 방식의 3D 프린터를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광경화수지가 저장된 수지 저장조; 어레이 배열되며, 상기 수지 저장조로의 광 조사를 통해서 인쇄할 성형물의 단면 이미지를 형성하는 복수의 DLP 프로젝터; 및 상기 수지 저장조에 대해서 승강 가능하게 설치되며, 광 조사에 의한 광경화수지의 경화에 의해 경화층이 순차적으로 적층되어 성형물이 인쇄되는 빌딩 플레이트;를 포함하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
상기 복수의 DLP 프로젝터는 각각 할당된 단위 이미지에 대응되는 광을 조사하여 상기 단면 이미지를 형성할 수 있다.
상기 단면 이미지를 형성하는 상기 단위 이미지들 사이에 중첩된 이미지 영역을 갖는다.
상기 복수의 DLP 프로젝터는 상기 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 균일화 하여 상기 단면 이미지를 형성할 수 있다.
상기 복수의 DLP 프로젝터는, 상기 중첩된 이미지 영역에 관여하는 DLP 프로젝터들 중 하나만 중첩된 이미지 영역을 조사하고 나머지는 중첩된 이미지 영역을 블랭크 이미지로 조사하거나, 상기 중첩된 이미지 영역에 관여하는 DLP 프로젝터의 중첩된 이미지 영역에 그레이(gray) 이미지를 그라데이션화시켜서 조사하여 상기 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 균일화할 수 있다.
본 발명은 또한, 광경화수지가 저장된 수지 저장조; 어레이 배열되며, 상기 수지 저장조로의 광 조사를 통해서 인쇄할 성형물의 단면 이미지를 형성하는 복수의 DLP 프로젝터; 상기 수지 저장조에 대해서 승강 가능하게 설치되며, 광 조사에 의한 광경화수지의 경화에 의해 경화층이 순차적으로 적층되어 성형물이 인쇄되는 빌딩 플레이트; 및 상기 성형품의 단면 이미지를 복수개의 단위 이미지로 분할하여 대응되는 상기 복수의 DLP 프로젝터로 각각 전달하고, 상기 복수의 DLP 프로젝터가 할당된 단위 이미지를 출력하여 상기 단면 이미지를 형성하도록 하는 제어부;를 포함하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터를 제공한다.
상기 제어부는, 상기 복수의 DLP 프로젝터의 배열에 맞춰 상기 단면 이미지를 매핑하고, 상기 매핑된 단면 이미지를 출력할 상기 복수의 DLP 프로젝터의 픽셀별로 광량 세기를 할당하고, 상기 매핑된 단면 이미지를 상기 복수의 DLP 프로젝터로 각각 출력할 단위 이미지로 할당하는 이미지 매핑 처리부; 및 상기 이미지 매핑 처리부로부터 상기 단위 이미지를 수신하여 대응되는 각각의 DLP 프로젝터로 전달하고, 상기 복수의 DLP 프로젝터가 할당된 단위 이미지를 출력하여 상기 단면 이미지를 형성하도록 하는 DLP 출력 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 DLP 출력 제어부는, 상기 이미지 매핑 처리부로부터 상기 단위 이미지들을 수신하여 저장하는 이미지 버퍼; 상기 이미지 버퍼로부터 상기 단위 이미지들을 수신하여 상기 복수의 DLP 프로젝터로 각각 대응되는 상기 단위 이미지를 출력하는 복수의 DLP 출력 포트; 및 상기 이미지 버퍼에 저장된 단위 이미지들을 동기화 신호를 통하여 동일한 시간에 상기 복수의 DLP 출력 포트를 통하여 출력하는 중앙 제어 모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 3D 프린터는 복수의 DLP 프로젝터로 인쇄할 성형물의 단면 이미지에 대응되는 광을 조사함으로써 대면적의 광경화가 가능하기 때문에, 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 분할하지 않지 않고 한번에 제조할 수 있다.
이로 인해 본 발명에 따른 다중 DLP 방식의 3D 프린터는 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 보다 낮은 제작 비용 및 제작 시간으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 다중 DLP 방식의 3D 프린터를 이용해서 수십 cm 이상의 부품이 사용되는 자동차, 항공, 선박에 활용 가능한 대형 사이즈의 3D 프린팅 성형물 제조가 가능하다. 이외에도 본 발명에 따른 다중 DLP 방식의 3D 프린터는 대형 사이즈의 시제품 제작이 활발히 진행되는 다양한 산업에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 DLP 방식의 3D 프린터를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어부의 세부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1의 다중 DLP 방식의 3D 프린터를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 복수의 DLP 프로젝터를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 복수의 DLP 프로젝터가 형성하는 중첩된 이미지 영역을 포함하는 단면 이미지를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 5의 이중 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 균일화하는 과정을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 5의 사중 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 균일화하는 과정을 보여주는 그래프이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 DLP 방식의 3D 프린터를 보여주는 블록도이다. 도 2는 도 1의 제어부의 세부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 다중 DLP 방식의 3D 프린터(100)는 어레이 배열된 복수의 DLP 프로젝터(30)를 포함하며, 복수의 DLP 프로젝터(30)를 통한 광 조사를 통해서 인쇄할 성형물의 단면 이미지를 형성한다. 이러한 3D 프린터(100)는 수지 저장조(10), 복수의 DLP 프로젝터(30) 및 빌딩 플레이트(40)를 포함한다. 수지 저장조(10)는 광경화수지가 저장된다. 복수의 DLP 프로젝터(30)는 어레이 배열되며, 수지 저장조(10)로의 광 조사를 통해서 인쇄할 성형물의 단면 이미지를 형성한다. 그리고 빌딩 플레이트(40)는 수지 저장조(10)에 대해서 승강 가능하게 설치되며, 광 조사에 의한 광경화수지의 경화에 의해 경화층이 순차적으로 적층되어 성형물이 인쇄된다. 그 외 본 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 다중 DLP 방식의 3D 프린팅을 제어하는 제어부(50)를 더 포함할 수 있다.
수지 저장조(10)는 내부에 광경화수지가 저장되는 공간을 제공한다. 수지 저장조(10)에 저장된 광경화수지는 복수의 DLP 프로젝터(30)로부터 조사되는 광에 의해 경화된다. 수지 저장조(10)는 DLP 방식의 3D 프린터(100)에서 통상적으로 사용되는 수지 저장조(10)의 구성을 포함한다.
복수의 DLP 프로젝터(30)는 MㅧN 행렬(M 또는 N은 2 이상의 자연수)로 어레이 배열되어 수지 저장조(10)로 광을 조사한다. 본 실시예에서는 복수의 DLP 프로젝터(30)가 수지 저장조(10)의 하부에 설치되어 상부의 수지 저장조(10)로 광을 조사하는 예를 개시하였다.
복수의 DLP 프로젝터(30)는 각각 할당된 단위 이미지에 대응되는 광을 조사하여 단면 이미지를 형성한다. 즉 복수의 DLP 프로젝터(30)는 인쇄할 성형물의 단면 이미지에 대응되는 광을 조사함으로써 대면적의 광경화가 가능하기 때문에, 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 분할하지 않고 한번에 제조할 수 있다.
한편 하나의 DLP 프로젝터의 크기를 복수의 DLP 프로젝터(30)의 크기와 동일한 크기로 제조하여 단면 이미지를 형성하는 방안을 고려해 볼 수 있다. 하나의 DLP 프로젝터와 복수의 DLP 프로젝터(30)가 동일한 해상도를 가지고 있다고 가정할 때, 복수의 DLP 프로젝터(30)로 형성하는 단면 이미지의 해상도가 더 높다. 즉 하나의 DLP 프로젝터로 형성되는 단면 이미지의 해상도가 복수의 DLP 프로젝터(30)로 형성하는 단면 이미지에 비해서 해상도가 떨어지는 문제가 있다. 그리고 DLP 프로젝터의 대형화가 필요하지만, 대형의 DLP 프로젝터의 제조 상에 한계와 제조 비용이 너무 비싼 문제가 있다.
빌딩 플레이트(40)는 수지 저장조(10)의 상부에 승강 가능하게 설치된다. 빌딩 플레이트(40)는 수지 저장조(10)에서 경화되어 형성되는 성형품이 지지된다. 빌딩 플레이트(40)는 승강 부재에 의해 수지 저장조(10)를 기준으로 상하로 승강이동한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 수지 저장조(10)를 기준으로 하부에 복수의 DLP 프로젝터(30)가 배치되고 상부에 빌딩 플레이트(40)가 배치된 구조를 갖는다. 즉 본 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 빌딩 플레이트(40)가 수지 저장조(10)를 기준으로 위로 이동하면서 성형품을 인쇄하는 구조를 예시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 수지 저장조(10)를 기준으로 하부에 빌딩 플레이트(40)가 배치되고 상부에 복수의 DLP 프로젝터(30)가 설치되는 경우, 빌딩 플레이트(40)가 수지 저장조(10)를 기준으로 아래로 이동하면서 성형품을 인쇄할 수도 있다.
그리고 제어부(50)는 3D 프린터(100)의 전반적인 제어 동작을 수행한다. 제어부(50)는 성형품의 단면 이미지를 복수개의 단위 이미지로 분할하여 대응되는 복수의 DLP 프로젝터(30)로 각각 전달하고, 복수의 DLP 프로젝터(30)가 할당된 단위 이미지를 출력하여 단면 이미지를 형성하도록 한다.
이러한 제어부(50)는 이미지 매핑 처리부(60)와 DLP 출력 제어부(70)를 포함한다.
이미지 매핑 처리부(60)는 복수의 DLP 프로젝터(30)의 배열에 맞춰 단면 이미지를 매핑한다. 이미지 매핑 처리부(60)는 매핑된 단면 이미지를 출력할 복수의 DLP 프로젝터(30)의 픽셀별로 광량 세기를 할당한다. 그리고 이미지 매핑 처리부(60)는 매핑된 단면 이미지를 복수의 DLP 프로젝터(30)로 각각 출력할 단위 이미지로 할당한다. 이러한 이미지 매핑 처리부(60)는 제어부(50)에 소프트웨어로서 제공될 수 있다.
이미지 매핑 처리부(60)는 복수의 DLP 프로젝터(30)에서 출력되는 광 세기를 픽셀 단위로 실시간 조절함으로써, 복수의 단위 이미지가 형성할 단면 이미지의 광 세기를 균일하게 조절할 수 있다. 즉 이미지 매핑 처리부(60)는 복수의 DLP 프로젝터(30)에서 출력되어 평면에 도달하는 광 세기를 모두 균일하게 조절할 수 있다. 이로 인해 본 실시예에서는 복수의 DLP 프로젝터(30)를 사용하지만, 하나의 광원 즉 DLP 프로젝터로 형성하는 성형물처럼 제조가 가능하다.
이미지 매핑 처리부(60)는 복수의 DLP 프로젝터(30)를 통해서 하나의 단면 이미지를 출력할 수 있도록, 복수의 DLP 프로젝터(30)가 각각 할당된 단위 이미지에 대응되는 광을 조사하여 단면 이미지를 형성하도록 한다.
이미지 매핑 처리부(60)는 복수의 단위 이미지로 하나의 단면 이미지를 형성할 때, 복수의 단위 이미지 사이에 중첩된 이미지 영역을 갖도록 출력한다. 이유는 복수의 단위 이미지의 경계를 연결하여 하나의 단면 이미지를 형성할 수도 있지만, 이 경우 단면 이미지에서 복수의 단위 이미지의 경계 부분의 표면 특성이 균일하지 않을 수 있다. 따라서 복수의 단면 이미지 사이의 경계 부분에 중첩된 이미지 영역을 형성함으로써, 이러한 문제를 해소할 수 있다.
이때 중첩된 이미지 영역에서는 광의 세기가 다른 부분에 비해서 강하기 때문에, 중첩된 이미지 영역에서의 광 세기를 조절하지 않을 경우 연속적인 형태의 성형물의 제조가 어렵다. 따라서 이미지 매핑 처리부(60)는 복수의 DLP 프로젝터(30)를 통하여 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 균일화 하여 단면 이미지를 형성한다. 즉 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 중첩되지 않은 이미지 영역의 광 세기와 동일하게 함으로써, 중첩된 이미지 영역에서도 성형품의 표면 특성을 균일하게 유지할 수 있다. 한편 중첩된 이미지 영역의 처리와 관련해서는 도 3 내지 도 5의 설명에서 후술하도록 하겠다.
DLP 출력 제어부(70)는 이미지 매핑 처리부(60)로부터 단위 이미지를 수신하여 대응되는 각각의 DLP 프로젝터로 전달한다. DLP 출력 제어부(70)는 복수의 DLP 프로젝터(30)가 할당된 단위 이미지를 출력하여 단면 이미지를 형성하도록 한다.
이러한 DLP 출력 제어부(70)는 이미지 버퍼(71), 복수의 DLP 출력 포트(73) 및 중앙 제어 모듈(79)을 포함한다.
이미지 버퍼(71)는 이미지 매핑 처리부(60)로부터 단위 이미지들을 수신하여 저장한다. 이미지 버퍼(71)는 프레임 버퍼일 수 있다.
복수의 DLP 출력 포트(73)는 이미지 버퍼(71)로부터 단위 이미지들을 수신하여 복수의 DLP 프로젝터(30)로 각각 대응되는 단위 이미지를 출력한다.
그리고 중앙 제어 모듈(79)은 이미지 버퍼(71)에 저장된 단위 이미지들을 동기화 신호를 통하여 동일한 시간에 복수의 DLP 출력 포트(73)를 통하여 출력한다. 이때 중앙 제어 모듈(79)은 이미지 버퍼(71)를 복수의 DLP 출력 포트(73)와 공유하면서 각 DLP 출력 포트(73)를 통해서 단위 이미지를 출력하도록 제어한다. 동기화 신호로는 제어 클럭 또는 Genclock이 사용할 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
한편 본 실시예에서는 제어부(50)가 복수의 DLP 프로젝터(30)를 일괄적으로 제어하는 구성을 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 DLP 프로젝터(30)에 각각 단위 제어부가 연결되어 단위 이미지를 생성, 매핑 및 관리를 수행할 수 있다. 그리고 중앙 제어부를 통해서 복수의 단위 제어부의 동기화를 통해서 복수의 단위 이미지의 출력을 제어할 수 있다.
이러한 본 실시예에 따른 3D 프린터(100)의 일 예를 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 도 1의 다중 DLP 방식의 3D 프린터를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 3의 복수의 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)를 보여주는 평면도이다. 그리고 도 5는 도 4의 복수의 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)가 형성하는 중첩된 이미지 영역(93)을 포함하는 단면 이미지(90)를 보여주는 평면도이다.
본 실시예에 따른 3D 프린터는 광경화수지(20)가 저장되는 수지 저장조(10)를 중심으로 하부에 2ㅧ2 행렬로 DLP 프로젝터(30)가 배치되고, 수지 저장조(10)의 상부에 빌딩 플레이트(40)가 승강 가능하게 설치된 구조를 갖는다. 빌딩 플레이트(40)는 수지 저장조(10)로의 광 조사에 의한 광경화수지(20)의 경화에 의해 경화층(81)이 순차적으로 적층되어 성형물(80)이 인쇄된다.
복수의 DLP 프로젝터(30)는 제1 내지 제4 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)를 포함한다. 제1 내지 제4 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)는 각각 제1 내지 제4 단위 이미지(91a,91b,91c,91d)를 출력한다. 제1 내지 제4 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)는 각각 할당된 제1 내지 제4 단위 이미지(91a,91b,91c,91d)에 대응되는 광을 조사하여 단면 이미지(90)를 형성한다. 이때 단면 이미지(90)를 형성하는 제1 내지 제4 단위 이미지(91a,91b,91c,91d) 사이에 중첩된 이미지 영역(93)을 갖는다. 제1 내지 제4 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)는 2ㅧ2 행렬로 배치되기 때문에, 중첩된 이미지 영역(93)은 4개의 이중 중첩된 이미지 영역(95)과, 1개의 사중 중첩된 이미지 영역(97)을 갖는다.
제1 내지 제4 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)는 중첩된 이미지 영역(93)의 광 세기를 균일화 하여 단면 이미지(90)를 형성한다. 중첩된 이미지 영역(93)의 광 세기를 균일화하기 위해서, 제1 내지 제4 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)는 중첩된 이미지 영역(93)에 관여하는 DLP 프로젝터들 중 하나만 중첩된 이미지 영역을 조사하고 나머지는 중첩된 이미지 영역(93)을 블랭크 이미지로 조사할 수 있다. 또는 중첩된 이미지 영역(93)에 관여하는 DLP 프로젝터는 중첩된 이미지 영역(93)에 그레이(gray) 이미지를 그라데이션화시켜서 조사하여 중첩된 이미지 영역(93)의 광 세기를 균일화할 수 있다.
여기서 도 6은 도 5의 이중 중첩된 이미지 영역(95)의 광 세기를 균일화하는 과정을 보여주는 그래프이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 제1 및 제2 DLP 프로젝터(30a,30b)가 출력하는 제1 및 제2 단위 이미지(91a,91b)의 광 세기(Ioa, Iob)를 보여준다.
도 6의 (b)를 참조하면, 제1 및 제2 단위 이미지(91a,91b)의 이중 중첩된 이미지 영역(95)의 광 세기를 중첩되지 않은 이미지 영역의 광 세기와 동일하도록 처리한다. 이때 이중 중첩된 이미지 영역(95)에 그레이 이미지를 그라데이션화시켜서 조사하여 이중 중첩된 이미지 영역(95)의 광 세기를 다른 중첩되지 않은 이미지 영역과 동일하게 조정할 수 있다. 즉 제1 및 제2 단위 이미지(91a,91b)가 형성하는 광 세기가 Itot_1라면, "Itot_1=Ioa=Iob"가 되도록 이중 중첩된 이미지 영역(95)의 광 세기를 조정한다.
도 7은 도 5의 사중 중첩된 이미지 영역(97)의 광 세기를 균일화하는 과정을 보여주는 그래프이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 제1 내지 제4 DLP 프로젝터(30a,30b,30c,30d)가 출력하는 제1 내지 제4 단위 이미지(91a,91b,91c,91d)의 사중 중첩된 이미지 영역(97)의 광 세기를 보여준다.
도 7의 (b)를 참조하면, 제1 내지 제4 단위 이미지(91a,91b,91c,91d)의 사중 중첩된 이미지 영역(97)의 광 세기를 중첩되지 않은 이미지 영역의 광 세기(Ioa,Iob,Ioc,Iod)와 동일하도록 처리한다. 이때 사중 중첩된 이미지 영역(97)에 그레이 이미지를 그라데이션화시켜서 조사하여 사중 중첩된 이미지 영역(97)의 광 세기를 다른 중첩되지 않은 이미지 영역과 동일하게 조정할 수 있다. 즉 제1 내지 제4 단위 이미지(91a,91b,91c,91d)가 형성하는 광 세기가 Itot_2라면, "Itot_2=Ioa=Iob=Ioc=Iod"가 되도록 사중 중첩된 이미지 영역(97)의 광 세기를 조정한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 3D 프린터는 복수의 DLP 프로젝터로 인쇄할 성형물의 단면 이미지에 대응되는 광을 조사함으로써 대면적의 광경화가 가능하기 때문에, 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 분할하지 않고 한번에 제조할 수 있다.
이로 인해 본 실시예에 따른 3D 프린터는 고해상도를 가진 대형 사이즈의 성형물을 보다 낮은 제작 비용 및 제작 시간으로 제조할 수 있다.
본 실시예에 따른 3D 프린터를 이용해서 수십 cm 이상의 부품이 사용되는 자동차, 항공, 선박에 활용 가능한 대형 사이즈의 3D 프린팅 성형물 제조가 가능하다. 이외에도 본 실시예에 따른 3D 프린터는 대형 사이즈의 시제품 제작이 활발히 진행되는 다양한 산업에 활용될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 수지 저장조
20 : 광경화수지
30 : DLP 프로젝터
40 : 빌딩 플레이트
50 : 제어부
60 : 이미지 매핑 처리부
70 : DLP 출력 제어부
71 : 이미지 버퍼
73 : DLP 출력 포트
79 : 중량 제어 모듈
80 : 성형물
81 : 경화층
90 : 단면 이미지
91 : 단위 이미지
93 : 중첩된 이미지 영역
95 : 제1 중첩된 이미지 영역
97 : 제2 중첩된 이미지 영역
100 : 3D 프린터

Claims (8)

  1. 광경화수지가 저장된 수지 저장조;
    어레이 배열되며, 상기 수지 저장조로의 광 조사를 통해서 인쇄할 성형물의 단면 이미지를 형성하는 복수의 DLP 프로젝터; 및
    상기 수지 저장조에 대해서 승강 가능하게 설치되며, 광 조사에 의한 광경화수지의 경화에 의해 경화층이 순차적으로 적층되어 성형물이 인쇄되는 빌딩 플레이트;
    를 포함하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 DLP 프로젝터는 각각 할당된 단위 이미지에 대응되는 광을 조사하여 상기 단면 이미지를 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단면 이미지를 형성하는 상기 단위 이미지들 사이에 중첩된 이미지 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 DLP 프로젝터는 상기 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 균일화 하여 상기 단면 이미지를 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 DLP 프로젝터는,
    상기 중첩된 이미지 영역에 관여하는 DLP 프로젝터들 중 하나만 중첩된 이미지 영역을 조사하고 나머지는 중첩된 이미지 영역을 블랭크 이미지로 조사하거나,
    상기 중첩된 이미지 영역에 관여하는 DLP 프로젝터의 중첩된 이미지 영역에 그레이(gray) 이미지를 그라데이션화시켜서 조사하여
    상기 중첩된 이미지 영역의 광 세기를 균일화하는 것을 특징으로 하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
  6. 광경화수지가 저장된 수지 저장조;
    어레이 배열되며, 상기 수지 저장조로의 광 조사를 통해서 인쇄할 성형물의 단면 이미지를 형성하는 복수의 DLP 프로젝터;
    상기 수지 저장조에 대해서 승강 가능하게 설치되며, 광 조사에 의한 광경화수지의 경화에 의해 경화층이 순차적으로 적층되어 성형물이 인쇄되는 빌딩 플레이트; 및
    상기 성형품의 단면 이미지를 복수개의 단위 이미지로 분할하여 대응되는 상기 복수의 DLP 프로젝터로 각각 전달하고, 상기 복수의 DLP 프로젝터가 할당된 단위 이미지를 출력하여 상기 단면 이미지를 형성하도록 하는 제어부;
    를 포함하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
  7. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 DLP 프로젝터의 배열에 맞춰 상기 단면 이미지를 매핑하고, 상기 매핑된 단면 이미지를 출력할 상기 복수의 DLP 프로젝터의 픽셀별로 광량 세기를 할당하고, 상기 매핑된 단면 이미지를 상기 복수의 DLP 프로젝터로 각각 출력할 단위 이미지로 할당하는 이미지 매핑 처리부; 및
    상기 이미지 매핑 처리부로부터 상기 단위 이미지를 수신하여 대응되는 각각의 DLP 프로젝터로 전달하고, 상기 복수의 DLP 프로젝터가 할당된 단위 이미지를 출력하여 상기 단면 이미지를 형성하도록 하는 DLP 출력 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 DLP 출력 제어부는,
    상기 이미지 매핑 처리부로부터 상기 단위 이미지들을 수신하여 저장하는 이미지 버퍼;
    상기 이미지 버퍼로부터 상기 단위 이미지들을 수신하여 상기 복수의 DLP 프로젝터로 각각 대응되는 상기 단위 이미지를 출력하는 복수의 DLP 출력 포트; 및
    상기 이미지 버퍼에 저장된 단위 이미지들을 동기화 신호를 통하여 동일한 시간에 상기 복수의 DLP 출력 포트를 통하여 출력하는 중앙 제어 모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 DLP 방식의 3D 프린터.
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