KR20200092975A - 3d-인쇄된 물체를 세척하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20200092975A
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볼프강 바인만
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Abstract

3D-인쇄된 물체(4)를 세척하기 위한 시스템(1). 시스템(1)은 3D-인쇄된 물체(4)를 포함하는 작업물(3) 및 세척 장치(2)를 갖는다. 세척 장치(2)는 액체 세정제(9)를 수용하기 위한 공정 챔버(8)를 형성하는 용기(7)를 갖고, 용기(7)는 공정 챔버(8) 내로의 입구(10)를 갖는다. 작업물(3)은 3D-인쇄된 물체(4)를 지지하는 지지 구조물(6), 및 지지 구조물(6)을 지지하는 기부(5)를 더 갖는다. 기부(5)는 입구(10)와 정합하는 관계로, 3D-인쇄된 물체(4)가 공정 챔버(8) 내에 위치되는 상태로 작업물(3)이 배치되는 상황에서, 작업물(3)이 상기 입구(10)를 통과하는 것을 방지하는 구속부를 형성한다.

Description

3D-인쇄된 물체를 세척하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 3D-인쇄된 물체를 세척하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 작업물(workpiece)이 공정 챔버 내에 떨어지는 것을 방지하기 위한 기부(base)를 갖는 작업물이 내부에 제공되는 공정 챔버를 갖는 세척 장치를 구비하는 시스템에 관한 것이다.
3D 인쇄는 그 동안 산업계에서 널리 사용된다. 시중에는 물체의 3D 인쇄를 위한 다양한 기술 및 장치가 있다. 일부 3D 인쇄 장치는 스테레오리소그래피(stereolithography)에 기반한다. 흔히 컴퓨터 지원 설계(computer aided design, CAD)를 기반으로 하는 물체의 데이터는 전형적으로 광경화성 수지의 층 상에 광 패턴을 투영하는 데 사용된다. 광경화성 수지는 전형적으로 광의 노광(exposure)의 결과로 고화되어 패턴을 따른 고화된 수지의 층이 형성된다. 층들을 연속적으로 적층함으로써 원하는 3차원 물체가 생성된다. 이에 의해, 패턴은 3차원 물체의 원하는 형상에 따라 제어된다.
전형적으로, 물체와 광경화성 수지 사이의 경계에서, 광경화성 수지 중 일부는 물체를 구축한 후에 물체 상에 존재한다. 전형적으로, 광경화성 수지는 예를 들어 광경화성 수지의 점도에 따라 다양한 양으로 물체 상에 존재한다. 이러한 여분의 수지는 일반적으로 바람직하지 않은데, 그 이유는 그것이 물체의 실제 형상 위에 추가의 구조를 형성하기 때문이며, 광경화성 수지가 종종 점착성이고/이거나 원하지 않는 단량체를 함유할 수 있고/있거나 (그로써) 내구성 구조를 형성하지 않을 수도 있기 때문이다. 따라서, 현재 그러한 잔류의 광경화성 수지는 종종 후경화되어 물체에 고체 표면을 제공하게 된다. 다른 접근법에 따르면, 물체는 기계적으로 또는 화학 용액의 도움으로 세정되고, 선택적으로 후에 후경화된다.
특히 광경화성 수지로 제조된 3D-인쇄된 물체에 대해 세정이 요구되지만, 바람직하게는 후에 세정될 물체가 얻어질 수 있게 하는 다른 3D 인쇄 기술이 존재한다. 예를 들어, 제거가능한 재료가 물체와 함께 지지 구조물로서 인쇄되는 3D 인쇄 기술에 의해 인쇄된 물체는 전형적으로 물체가 구축된 후에 세정되어야 한다. 다양한 세정 방법 및 대응하는 세정제가 제안되었다.
예를 들어, 동일 출원인에 의해 2017년 5월 29일자로 출원된 유럽 특허 출원 제17173184.7호는 3D-인쇄된 물품을 세정하기 위한 세정 조성물의 사용을 개시하는데, 세정 조성물은 하기 성분들 중 어느 하나를 단독으로 또는 조합하여 포함한다: 카르복실산의 2염기성 에스테르, 카르복실산의 3염기성 에스테르. 또한, 3D-인쇄된 물품을 세정하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 a) 선행 청구항들 중 어느 한 항에 기재된 세정 조성물 및 3D-인쇄된 물품을 제공하는 단계, b) 3D-인쇄된 물품의 표면을 세정 조성물로 처리하는 단계, c) 선택적으로, 3D 물품을 용매, 특히 물로 처리하는 단계, d) 선택적으로 3D 물품을 건조시키는 단계, 선택적으로 단계 b), 단계 c) 및 단계 d)를 단독으로 또는 조합하여 반복하는 단계를 포함한다.
그러나, 3D-인쇄된 물체를 세정하기 위한 기존의 접근법이 유용한 결과를 제공하지만, 3D-인쇄된 물체를 부드럽고 효과적으로 세정할 수 있게 하는 기술적 해결책에 대한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명은 3D-인쇄된 물체의 세척 또는 세정을 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 세척 장치 및 적어도 하나의 작업물을 포함한다. 작업물은 3D-인쇄된 물체를 포함한다. 작업물은 3D-인쇄된 물체를 지지하는 적어도 하나의 지지 구조물, 및 지지 구조물을 지지하는 기부를 더 포함한다.
세척 장치는 공정 챔버를 형성하는 용기를 포함한다. 공정 챔버는 액체 세정제를 수용하도록 구성된다. 용기는 공정 챔버 내로의 입구를 갖는다.
기부는 입구와 정합하는 관계로, 3D-인쇄된 물체가 공정 챔버 내에 위치되는 상태로 작업물이 배치되는 상황에서 작업물이 입구를 (완전히) 통과하거나 입구를 통해 떨어지는 것을 방지하는 구속부(restraint)를 형성한다. 일반적으로, 작업물은 작업물이 부분적으로 공정 챔버 내부에 그리고 부분적으로 공정 챔버 외부에 또는 용기 외부에 수용되도록 용기에 대해 유지될 수 있다.
본 발명은 3D-인쇄된 물체의 모든 부분의 오염 없이 세정제에 의한 3D-인쇄된 물체의 세정을 허용한다는 점에서 유리하다. 또한, 본 발명은 세정 동안 및 그 후에 3D-인쇄된 물체의 제어된 취급을 허용한다는 점에서 유리하다. 특히, 시스템은 작업물이 세정 후에 다시 픽업될 수 있게 하는 결정된 위치에 작업물이 위치되게 한다. 게다가, 물체의 세정에 사용되는 세정제에 의한 시스템의 주변의 오염이 최소화될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "세척"은 3D-인쇄된 물체를 세정제에 노출시키는 것을 지칭한다.
일 실시예에서, 기부는 지지 구조물들이 유지되는 천공된 구축 플랫폼(build platform)을 형성한다. 기부는 3D-인쇄된 물체가 인쇄되게 하는 일정량의 광경화성 수지를 수용하기 위한 리셉터클을 더 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 기부는 구속부를 제공하는 견부(shoulder) 또는 돌출부를 형성한다. 견부 또는 돌출부는 특히 기부가 입구 내에 삽입되는 상황에서 입구를 통해 끼워지지 않는 멈춤부(stop)를 형성할 수 있다. 견부는 예를 들어 기부의 일부분으로부터 반경방향 외향으로 돌출하는 원주방향 림(rim)일 수 있다.
일 실시예에서, 기부는 열가소성 재료로 제조될 수 있다. 특히, 기부는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카르보네이트(PC) 및 폴리메틸-메타크릴레이트(PMMA) 중 적어도 하나로 제조될 수 있다. 기부는 또한 3D-인쇄된 물체와 동일한 재료로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 작업물의 기부는 용기의 입구와 정합하는 관계로 입구를 폐쇄한다. 예를 들어, 입구는 용기의 일부를 형성하는 벽을 통한 관통 구멍에 의해 형성될 수 있고, 기부와 관통 구멍은 서로 꼭 맞도록 형상화되고 크기 설정된다. 따라서, 기부가 입구와 정합되는 상황에서, 기부는 관통 구멍을 차단하거나 밀봉한다. 따라서, 3D-인쇄된 물체의 세정 동안, 세정제가 공정 챔버로부터 빠져나가는 것이 저지된다. 입구는 바람직하게는 용기의 유일한 개구여서, 일단 작업물이 입구 내에 삽입되면, 공정 챔버는 완전히 폐쇄된다.
다른 실시예에서, 세척 장치는 가열 요소를 갖는다. 세척 장치는 온도 센서를 더 가질 수 있다. 가열 요소 및 온도 센서 각각은 바람직하게는 공정 챔버와 유체 연통한다. 이는 가열 요소 및 온도 센서가 공정 챔버 내에 적어도 부분적으로 배열될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 가열 요소 및 온도 센서는 가열 요소가 공정 챔버 내에 존재하는 세정제를 가열할 수 있도록 그리고 온도 센서가 세정제의 온도를 검출할 수 있도록 배열될 수 있다. 따라서, 본 발명의 시스템은 결정된 온도에서 세정제를 가열하고 세정제를 그 온도에서(또는 대략 그 온도에서) 유지하도록 구성된다. 가열 요소가 수 백℃를 향해 가열되도록 구성될 수 있지만, 바람직한 가열 범위는 35℃ 내지 80℃ 이다. 이는 3D-인쇄된 물체가 얻어지게 하는 수지 및 사용되는 세정제에 따라 시스템이 세정 효과를 최대화할 수 있게 한다.
다른 실시예에서, 시스템은 공정 챔버 내에 존재하는 세정제의 충전 레벨을 감지하기 위한 충전 레벨 센서를 더 갖는다. 충전 레벨 센서는 바람직하게는 공정 챔버와 유체 연통하거나, 특히 그 내부에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 충전 레벨 센서는 세정제를 검출하기 위한 하나 이상의 광학 센서를 포함할 수 있다. 대안적인 충전 레벨 센서는 기계식, 초음파, 용량성 및/또는 유도성 센서에 기반한다.
다른 실시예에서, 시스템은 세정제의 오염도를 검출하기 위한 오염 검출기를 포함한다. 오염 검출기는 공정 챔버와 유체 연통할 수 있거나, 특히 공정 챔버 내에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 오염 검출기는 광원으로부터 방출되고 세정제를 통해 이동하는 광의 광 세기의 손실을 검출하기 위해 광원과 상호작용하는 광학 센서에 기반할 수 있다.
일 실시예에서, 세척 장치는 세정제를 요동시키기 위한 요동 수단(agitation means)을 더 갖는다. 요동은 세정제가 작업물 또는 그의 조합에 대해 이동하게 하는 것에 의한, 세척제에 대한 작업물의 이동에 기반할 수 있다.
일 실시예에서, 요동 수단은 공정 챔버 내에 배열된 교반 수단(stirring means) 또는 교반기(stirrer)를 포함한다. 요동 수단은 전기 모터를 더 포함할 수 있다. 교반 수단은 바람직하게는 모터에 작동가능하게 결합되고, 모터는 공정 챔버 외부에 배열될 수 있다. 예를 들어, 교반 수단은 자기 커플링을 통해 모터에 작동가능하게 결합될 수 있다. 이러한 예에서 용어 "작동가능하게 결합된"은 자기력에 의해 결합됨을 의미한다.
다른 실시예에서, 교반 수단은 치과용 핸드피스(dental handpiece)에 작동가능하게 결합된다. 이러한 실시예에서, 모터는 치과용 핸드피스 내에 포함된다. 이러한 예에서의 용어 "작동가능하게 결합된"은 기계적 힘에 의해 결합됨을 의미한다(예를 들어, 교반 수단이 치과용 핸드피스 내에 클램핑될 수 있음). 치과용 핸드피스는 바람직하게는 세척 장치로부터 제거가능하다.
일 실시예에서, 세척 장치는 3D 인쇄 장치를 포함하는 제조 라인에 통합된다. 이와 관련하여, 용어 "통합된"은 본 발명의 3D 인쇄 장치와 시스템이 물류적으로 결합된다는 것을 의미할 것이다. 예를 들어, 3D 인쇄 장치로부터 나오는 작업물은 공통 물류 스케줄에 기반하여 세척 장치 내에서 전달될 수 있다. 그러한 3D 인쇄 장치는 스테레오리소그래피에 기반할 수 있지만, 본 발명은 스테레오리소그래피와의 용도로 제한되지 않는다. 제조 라인은 3D 인쇄 장치(또는 제조 라인의 일부인 다른 장치)로부터 세척 장치로 작업물을 전달하기 위한 취급 로봇을 가질 수 있다. 본 명세서의 목적을 위해 용어 "스테레오리소그래피"는, 광경화성 수지의 연속적인 층들이 2차원 광 패턴들에 의해 조사되어 그 패턴에 따라 형상화된 경화된 수지의 층들을 생성하는 소위 디지털 광 처리(Digital Light Processing, DLP) 기술을 포함할 것이다.
다른 실시예에서, 세척 장치는 지지 제거 장치, 후경화(post curing) 장치 및 표면 마무리 장치 중 적어도 하나를 포함하는 제조 라인에 통합된다. 제조 라인은 3D 인쇄 장치를 더 포함할 수 있다. 따라서, 3D-인쇄된 물체는 완전 자동화로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 3D-인쇄된 물체는 치과용 수복(restoration) 부품, 예를 들어 크라운(crown), 브리지(bridge), 인레이(inlay) 또는 대체 치아이다.
다른 실시예에서, 3D-인쇄된 물체는 경화된 (메트)아크릴레이트 성분 및 선택적으로 충전제를 포함하는 경화된 수지로 제조된다. 또한, 세정제는 카르복실산의 2염기성 에스테르 및/또는 카르복실산의 3염기성 에스테르를 포함할 수 있다. 카르복실산 및/또는 카르복실산의 3염기성 에스테르는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
3D-인쇄된 물체가 얻어지게 하는 광 경화성 수지(아직 경화되지 않음)는 20 중량% 내지 99 중량% 범위의 양의 라디칼 경화성 불포화 단량체, 1 중량% 내지 80 중량% 범위의 양의 무기 충전제, 및 0,001 중량% 내지 5 중량% 범위의 양의 광개시제를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 전자 제어 유닛을 포함한다. 전자 제어 유닛은 특히 세척 장치의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 가열 요소, 온도 센서, 레벨 센서 및 오염 검출기 각각은 바람직하게는 제어 유닛에 전기적으로 연결된다. 또한, 제어 유닛은 바람직하게는 온도 센서로부터 수신된 온도 정보에 따라 가열 요소를 제어(예를 들어, 온 상태로 절환 및 오프 상태로 절환)하도록 구성된다. 따라서, 세척 장치에는 세정제를 위한 온도 제어가 설비될 수 있다. 또한, 적어도 치과용 핸드피스가 사용되지 않는 실시예에서, 제어 유닛은 요동 수단의 모터의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 바람직하게는 레벨 센서로부터 수신된 레벨 정보에 따라 가열 및/또는 요동 수단의 작동을 가능화 또는 불능화하도록 구성된다. 또한, 제어 유닛은 오염 검출기로부터 수신된 오염 정보에 따라 가열 및/또는 요동 수단의 작동을 가능화 또는 불능화하도록 구성될 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 3D-인쇄된 물체를 세척하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 하기 단계들을 포함한다:
- 공정 챔버를 형성하고 공정 챔버 내로의 입구를 갖는 용기를 포함하는 세척 장치(본 발명의 시스템에서의 모든 실시예에서 본 명세서에 한정된 바와 같음)를 제공하는 단계로서, 세척 장치는 바람직하게는 요동 수단, 가열 요소 및 온도 센서를 더 포함하는, 상기 단계;
- 공정 챔버 내에 액체 세정제를 제공하는 단계;
- 지지 구조물 및 지지 구조물에 의해 지지되는 3D-인쇄된 물체를 포함하고 기부를 갖는 작업물을 제공하는 단계;
- 3D-인쇄된 물체가 공정 챔버 내에 위치되는 상태로 작업물을 배치하고 이에 의해 기부를 입구와 정합시키는 단계로서, 기부는 입구와 기부 사이의 정합 관계의 결과로서 작업물이 입구를 통과하는 것을 방지하는 구속부를 형성하는, 상기 단계; 및
- 공정 챔버 내에 제공된 세정제를 요동 수단에 의해 요동시키는 단계.
일 실시예에서, 본 방법은 가열 요소 및 온도 센서에 의해 세정제를 가열하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 35℃ 내지 80℃의 온도에서 세정제를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 광경화성 수지의 부분들을 연속적으로 경화시킴으로써 3D-인쇄된 물체를 구축하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 광경화성 수지의 그러한 부분을, 이 부분들을 경화시키기 위한 광(예를 들어, UV-광)으로 노광하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 작업물의 상세 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 시스템의 단면도.
도 1은 3D-인쇄된 물체(4)를 세척하기 위한 시스템(1)을 도시한다. 시스템(1)은 3D-인쇄된 물체(4)를 세척하기 위한 세척 장치(2)를 포함한다. 시스템(1)은 작업물(3)을 더 포함한다. 작업물(3)은 3D-인쇄된 물체(4)를 포함한다. 작업물(3)은 기부(5), 및 기부(5)와 3D-인쇄된 물체(4) 사이에서 연장되는 지지 구조물(6)들을 더 포함한다.
세척 장치(2)는 공정 챔버(8)를 형성하는 용기(7)를 포함한다. 이러한 예에서, 용기(7)는 뚜껑(7b)에 의해 폐쇄되는 개방형 탱크(7a)를 갖는다. 그러나, 다른 구성이 가능하다. 탱크(7a)의 개구는 상향으로 배향된다. 용어 "상향"은 중력의 중심으로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. 용기(7)는 액체 세정제(9)를 포함한다.
용기(7)(이러한 예에서, 특히, 뚜껑(7b))는 입구(10)를 갖는다. 이러한 예에서, 입구(10)는 뚜껑(7b)을 통한 관통 구멍에 의해 형성된다. 작업물(3)은 입구(10) 내에 삽입된다. 특히, 작업물(3)은 3D-인쇄된 물체(4)가 공정 챔버(8) 내에 위치되는 상태로 배치된다. 따라서, 3D-인쇄된 물체(4)가 또한 세정제(9) 내에 배치된다.
도면에 도시된 상황에서, 기부(5)는 입구(10)와 정합된다. 기부(5)는 구속부, 이러한 예에서는 기계적 멈춤부를 형성하는 견부(5a)를 형성한다. 구속부는 입구(10) 내에서 가압 끼워맞춤을 형성하기 위한 기부(5)의 과대 크기에 의해 더 형성될 수 있다. 구속부는 작업물(3)을 용기의 뚜껑(7b)에서 현수시킨다. 다시 말하면, 구속부는 작업물(3)이 입구를 통과하는 것을 방지한다. 따라서, 일단 3D-인쇄된 물체(4)가 공정 챔버 내에 위치되도록 작업물(3)이 입구(10)를 통해 배치되면, 작업물(3)은 제 위치에서 유지된다. 따라서, 작업물(3)의 위치는 알려져 있어, 시스템(1)의 자동화된 작업에서 작업물(3)이 로봇 또는 다른 기계류에 의해 취급될 수 있다. 또한, 기부(5)가 용기(7)를 통해 연장된다는 사실로 인해, 공정 챔버 외부에 위치되는 작업물(3)의 그 부분은 세척제와 접촉하는 것이 방지된다. 따라서, 임의의 취급에서, 작업물(3)의 일부분이 세척제가 없는 상태로 유지되어, 작업물(3)을 취급하는 사용자의 손 또는 작업물(3)을 취급하는 기계 부품을 오염시킬 위험 없이 그 부분이 취급을 위해 사용될 수 있다.
시스템(1)은 가열 요소(12) 및 적어도 하나의 온도 센서(11a/11b)를 더 갖는다. 가열 요소(12)는 세정제(9)를 가열하도록 역할한다. 또한, 온도 센서(11a/11b)는 온도의 모니터링을 허용한다. 이러한 예에서, 제1 온도 센서(11a)는 세정제(9)의 온도를 검출하기 위해 제공되고, 제2 온도 센서(11b)는 가열 요소(12)의 온도를 검출하기 위해 제공된다. 따라서, 가열 요소(12) 및 제1 센서(11a) 및/또는 제2 온도 센서(11b)는 세정제(9)를 원하는 온도를 향해 가열하고 그 온도에서 세정제(9)를 유지하는 데 사용될 수 있다.
시스템(1)은 전자 제어 유닛(15)을 더 갖는다. 제어 유닛(15)은 일반적으로 시스템(1)의 하나 이상의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 제어 유닛(15)은 제1 및 제2 온도 센서(11a, 11b)들로부터 수신된 온도 정보에 따라 가열 요소를 제어하도록 구성된다. 또한, 제1 및 제2 온도 센서(11a, 11b)들은 제어 유닛(15)에 전기적으로 연결된다. 제1 온도 센서(11a)는 세정제(9)의 실제 온도를 측정할 수 있다. 제2 온도 센서(11b)는 온도 제어의 정확도를 최대화하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 온도 센서(11b)에 의해 측정된 온도는, 세정제(9)의 원하는 온도가 아직 도달되지 않았을지라도, 가열 요소(12)를 일시적으로 오프 상태로 절환하는 데 사용될 수 있다. 일단 가열 요소(12)가 약간 냉각되었다면, 이는 다시 온 상태로 절환될 수 있는 등등이다. 이는 가열 요소(12)로부터 세정제(9) 내로의 열전달의 지연으로 인한 온도의 오버슈팅(overshooting)을 최소화할 수 있게 한다.
시스템(1)은 레벨 센서(13)를 더 갖는다. 레벨 센서(13)는 공정 챔버(8) 내에서의 세정제(9)의 레벨을 감지하도록 배열된다. 따라서, 3D-인쇄된 물체(4)의 세정이 영향을 받을 수 있는 (예를 들어, 시스템(1) 내의 몇몇 작업물 세정에서 점착되는 세정제의 배출로 인해) 일정 레벨로 세정제의 양이 떨어지는 것이 방지될 수 있다. 제어 유닛(15)은 레벨 센서(13)에 의해 감지된 레벨 정보를 수신하고 그에 따라 시스템을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 유닛(15)은 공정 챔버(8) 내에서 감지된 세정제의 레벨에 따라 가열을 가능화 또는 불능화하도록 구성된다. 레벨 센서(13)는 제어 유닛(15)에 연결된다.
시스템(1)은 세정제의 오염도를 검출하기 위한 오염 검출기를 더 갖는다. 이러한 예에서, 오염 검출기는 광 전송기(17a) 및 광 수광기(17b)를 포함하는 포크 광 배리어(fork light barrier)(17)이다. 포크 광 배리어(17)는 광 전송기(17a)가 광 수광기(17b)로 광을 방출하도록 구성된다. 광 수광기(17b)에 의해 수광된 광의 강도는 세정제(9)의 오염도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 제어 유닛은 오염 정보를 수신하고 그에 따라 시스템을 제어하도록 구성된다.
시스템(1)은 세정제를 요동시키기 위한 요동 수단을 더 갖는다. 이러한 예에서, 요동 수단은 교반기(14)를 포함한다. 교반기(14)는 모터(16)에 의해 구동되거나 구동가능하다. 이러한 예에서의 모터(16)는 제어 유닛(15)에 연결되고, 제어 유닛(15)은 모터(16)의 작동을 제어하도록 구성된다. 제어 유닛(15)은 특히, 온도 정보, 레벨 정보 및/또는 오염 정보에 따라 모터(16)의 작동을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 유닛(15)은 온도 정보, 레벨 정보 및 오염 정보 중 임의의 것에 따라 모터(16)의 작동을 가능화 또는 불능화하도록 구성될 수 있다.
이러한 예에서, 교반기(14) 및 모터(16)는 자기 커플링(18)을 통해 작동가능하게 결합된다. 자기 커플링(18)은 구동부(18b) 및 종동부(18a)를 갖는다. 모터(16)는 구동부(18b)에 기계적으로 연결된다. 또한, 구동부(18b) 및 종동부(18a)는 자기장에 의해 결합된다. 자기장은 구동부(18b) 또는 종동부(18a) 중 하나 또는 둘 모두에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 구동부(18b) 및 종동부(18a) 각각은 자석이어서, 구동부(18b)와 종동부(18a) 사이에 가해지는 자기력에 의해 종동부(18a)가 구동부(18b)의 이동을 따를 수 있다. 자기 커플링(18)은 방폭(explosion-proof) 요동 수단을 제공하는데, 그 이유는 모터(16)가 교반기(14)에 대한 고정된 연결 없이 공정 챔버(8)의 외부에 배열될 수 있기 때문이다. 따라서, 시스템(1)은 (다른 세정제가 사용될 수 있지만) 용제계 세정제의 사용을 허용한다.
도 2는 작업물(3)을 더욱 상세히 도시한다. 이러한 예에서, 3D-인쇄된 물체(4) 및 지지 구조물(6)들은 광경화성 수지로 인쇄된다. 적합한 수지가, 예를 들어, 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 동일 출원인에 의해 2017년 5월 29일자로 출원된 유럽 특허 출원 제17173184.7호에 개시되어 있다. 이러한 예에서의 기부(5)는 천공된 구축 플랫폼(5c) 및 원주방향 측벽(5d)을 갖는 컵형 카트리지에 의해 형성된다. 조합된 구축 플랫폼(5c) 및 측벽(5d)은 일정량의 미경화된 수지를 보유하기 위한 리셉터클(5e)을 형성한다. 3D-인쇄된 물체를 인쇄하는 공정에서, 구축 플랫폼(5c)은 광원이 아래에 배열된 투명한 플레이트로부터 멀어지게 연속적으로 이동되고, 수지의 부분들이 리셉터클(5e)로부터 천공(5f)을 통해 가압되고, 구축 플랫폼(5c)과 투명 플레이트(도시되지 않음) 사이의 영역에서 광경화된다. 광경화성 수지로부터 물체를 점진적으로 구축하기 위한 대응하는 장치 및 방법이, 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함된, 동일 출원인에 의해 2017년 7월 28일자로 출원된 특허 출원 제PCT/US2017/044278호에 개시되어 있다. 기부(5)는 광경화성 수지 이외의 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 기부는 열가소성 재료로 제조될 수 있고, 기부(5)는 사출 성형될 수 있다.
도 3은 3D-인쇄된 물체(4)를 세척하기 위한 다른 시스템(1)을 도시한다. 시스템(1)은 3D-인쇄된 물체(4)를 세척하기 위한 세척 장치(2)를 포함한다. 시스템(1)은 3D-인쇄된 물체(4)를 포함하는 작업물(3)을 더 포함한다. 이러한 예에서의 작업물(3)은 도 1 및 도 2에 도시된 작업물에 대응하고, 따라서 기부(5), 및 기부(5)와 3D-인쇄된 물체(4) 사이에서 연장되는 지지 구조물(6)들을 더 포함한다.
세척 장치(2)는 공정 챔버(8)를 형성하는 용기(7)를 포함한다. 용기(7)는 뚜껑(7b)에 의해 폐쇄되는 개방형 탱크(7a)를 갖는다. 탱크(7a)의 개구는 상향으로 배향된다. 용기(7)는 액체 세정제(9)를 포함한다.
용기(7)(특히, 뚜껑(7b))는 입구(10)를 갖는다. 입구(10)는 뚜껑(7b)을 통한 관통 구멍에 의해 형성된다. 작업물(3)은 도 1에 이미 묘사된 바와 같이 입구(10) 내에 삽입된다.
시스템(1)은 가열 요소(12), 적어도 하나의 온도 센서(11a/11b)를 더 갖는다. 시스템(1)은 레벨 센서(13)를 더 갖는다. 레벨 센서(13)는 공정 챔버(8) 내에서의 세정제(9)의 레벨을 감지하도록 배열된다. 또한, 세정제의 오염도를 검출하기 위한 오염 검출기가 도 1에 묘사된 바와 같은 포크 광 배리어(17)의 형태로 시스템(1)에 제공된다.
시스템(1)은 세정제를 요동시키기 위한 요동 수단을 더 갖는다. 이러한 예에서, 요동 수단은 치과용 핸드피스(20)에 연결되는 교반기(14)를 포함한다. 교반기(14) 및 치과용 핸드피스(20)는 용기(7)에 제거가능하게 부착된다. 따라서, 치과용 핸드피스(20)는 시스템(1) 내에서 사용 중이 아닐 때 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
시스템(1)은 가열 요소(12)의 작동을 제어하고 세정제(9)의 온도를 제어하기 위한 제어 유닛(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 또한, 제어 유닛은 레벨 센서(13) 및 오염 검출기(17)로부터 수신된 레벨 및/또는 오염 정보에 따라 가열 요소를 작동시키도록 구성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 3D-인쇄된 물체를 세척하기 위한 시스템으로서,
    세척 장치, 및
    상기 3D-인쇄된 물체를 포함하는 적어도 하나의 작업물(workpiece)
    을 포함하고,
    상기 세척 장치는 액체 세정제를 수용하기 위한 공정 챔버를 형성하는 용기를 포함하고, 상기 용기는 상기 공정 챔버 내로의 입구를 가지며,
    상기 작업물은 상기 3D-인쇄된 물체를 지지하는 적어도 하나의 지지 구조물, 및 상기 지지 구조물을 지지하는 기부(base)를 더 포함하고,
    상기 기부는 상기 입구와 정합하는 관계로, 상기 3D-인쇄된 물체가 상기 공정 챔버 내에 위치되는 상태로 상기 작업물이 배치되는 상황에서, 상기 작업물이 상기 입구를 통과하는 것을 방지하는 구속부(restraint)를 형성하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기부는 상기 입구와 정합하는 관계로 상기 입구를 폐쇄하는, 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세척 장치는 상기 공정 챔버와 각각 유체 연통하는 가열 요소 및 온도 센서를 더 갖는, 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 챔버 내에 존재하는 세정제의 충전 레벨을 감지하기 위한 충전 레벨 센서, 및 선택적으로, 상기 세정제의 오염도를 검출하기 위한 오염 검출기를 더 가지며, 존재하는 경우 상기 레벨 센서 및 상기 오염 검출기는 상기 공정 챔버와 유체 연통하는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세척 장치는 상기 세정제를 요동시키기 위한 요동 수단(agitation means)을 더 갖는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 요동 수단은 상기 공정 챔버 내에 배열된 교반 수단(stirring means)을 포함하고, 상기 교반 수단은 상기 공정 챔버 외부에 배열되는 모터에 작동가능하게 결합되는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 교반 수단은 자기 커플링(magnetic coupling)을 통해 상기 모터에 작동가능하게 결합되는, 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 교반 수단은 치과용 핸드피스(dental handpiece)에 작동가능하게 결합되고, 상기 모터는 상기 치과용 핸드피스 내에 포함되는, 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세척 장치는 3D 인쇄 장치, 바람직하게는 스테레오리소그래피(Stereolithography)에 기반한 3D 인쇄 장치를 포함하는 제조 라인에 통합되는, 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세척 장치는 지지 제거 장치, 후경화(post curing) 장치 및 표면 마무리 장치 중 적어도 하나를 포함하는 제조 라인에 통합되는, 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D-인쇄된 물체는 치과용 수복(restoration) 부품, 예를 들어 크라운(crown), 브리지(bridge), 인레이(inlay) 또는 대체 치아인, 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D-인쇄된 물체는 경화된 (메트)아크릴레이트 성분 및 선택적으로 충전제를 포함하는 경화된 수지로 제조되고, 상기 세정제는 카르복실산의 2염기성 에스테르 및/또는 카르복실산의 3염기성 에스테르를 포함하는, 시스템.
  13. 3D-인쇄된 물체를 세척하는 방법으로서,
    공정 챔버를 형성하고 상기 공정 챔버 내로의 입구를 갖는 용기를 포함하는 세척 장치를 제공하는 단계;
    상기 공정 챔버 내에 액체 세정제를 제공하는 단계;
    지지 구조물 및 상기 지지 구조물에 의해 지지되는 3D-인쇄된 물체를 포함하고 기부를 갖는 작업물을 제공하는 단계;
    상기 3D-인쇄된 물체가 상기 공정 챔버 내에 위치되는 상태로 상기 작업물을 배치하고 이에 의해 상기 기부를 상기 입구와 정합시키는 단계로서, 상기 기부는 상기 입구와 상기 기부 사이의 정합 관계의 결과로서 상기 작업물이 상기 입구를 통과하는 것을 방지하는 구속부(restraint)를 형성하는, 상기 단계; 및
    상기 공정 챔버 내에 제공된 상기 세정제를 요동 수단에 의해 요동시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 가열 요소 및 온도 센서에 의해 상기 세정제를 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 광경화성 수지의 부분들을 연속적으로 경화시킴으로써 상기 3D-인쇄된 물체를 구축하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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