KR20200115726A - 3d 프린팅용 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법 - Google Patents

3d 프린팅용 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법 Download PDF

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KR20200115726A
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Abstract

본 발명은 3D 프린팅용 모델 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법에 관한 것으로, 3D 모델 파일의 크기와 부피를 계산하여 필라멘트의 사용량을 산출하는 단계 및 예측된 필라멘트의 사용량을 기준으로 설정된 필라멘트의 1시간 당 출력량을 계산하여 3D 모델 파일의 출력 시간을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3D 프린팅용 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법{THE METHOD TO PREDICT OUTPUT TIME AND MATERIAL USAGE WITH FILES FOR 3D PRINTING}
본 발명은 3D 프린팅용 모델 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법에 관한 것이다.
최근, 다양한 응용 분야에서 다양한 출력 방식을 사용하는 3D 프린터가 널리 사용되고 있다. 3D 프린터에 의한 출력 시간은 프린터의 출력 방식, 출력물의 크기, 형상 등에 따라 상이하지만, 보통 수 시간에서부터 수십 시간가량 소요될 수 있다. 또한, 3D 프린터에 의해 사용되는 재료의 종류는 출력물의 부분 별로 상이할 수 있으며, 이에 따라 출력물의 부분 별로 상이한 재료를 사전에 결정해서 준비한다. 그러나, 출력물의 출력 중에 특정 재료가 소진되는 경우, 출력물의 부분들 사이의 기하학적 연결 관계나 그 부분들의 출력 순서 등을 고려하여 출력물 전체를 처음부터 다시 출력해야 되는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 3D 프린터를 사용하여 출력물을 실제로 출력하기에 앞서, 그 출력물의 출력을 위한 재료 사용량 및 출력 시간을 정확하게 추정할 필요가 있었다. 다만, 종래의 3D 프린터는 재료 사용량 및 출력 시간의 예측값을 제공하지 않는 경우가 있다. 또한, 3D 프린터가 출력 시간 또는 재료 사용량의 예측값을 제공하더라도, 추정 절차에 많은 시간이 소요되거나, 예측값이 실제값과 차이가 큰 경우가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1850134호(2018.04.12.) 대한민국 등록특허 제10-1682296호(2016.11.28.)
본 발명은 3D 프린터의 출력 이전에 3D 모델 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량의 예측값을 미리 산출할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 3D 모델 파일의 크기와 부피를 계산하여 필라멘트의 사용량을 산출하는 단계 및 예측된 필라멘트의 사용량을 기준으로 설정된 필라멘트의 1시간 당 출력량을 계산하여 3D 모델 파일의 출력 시간을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 3D 프린터에 의해 실제 출력물을 출력하기 이전, 사용되는 재료를 정확히 예측하여 재료가 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있으며, 출력 이전에 예측값 이상의 재료를 투입하여 한번에 양품의 출력물을 출력할 수 있는 효과가 있다.
또한, 출력물을 출력하기 이전, 출력물을 모두 출력하는데 걸리는 시간을 예측하여 사용자가 편리하게 작업을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 출력 이전 예측값을 산출하는 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 시간 및 재료 사용량 예측 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 예측값이 나타난 사용자 화면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실제 사용자 화면을 나타낸 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 이루어질 수 있어 이하에서 기재되거나 도면에 도시되는 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 출력 이전 예측값을 산출하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 3D 프린터 출력 시스템은 3D프린터(20) 및 산출부(100)를 포함한다. 여기서, 3D 프린터(20)와 산출부(100)는 무선 또는 유선 네트워크에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터(20)와 산출부(100)를 연결하는 네트워크는, 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN) 또는 부가가치 통신망(VAN) 등과 같은 유선 네트워크나, 이동 통신망, 위성 통신망, 블루투스, Wibro, HSDPA 등과 같은 모든 종류의 무선 또는 유선 네트워크 중 하나일 수 있다.
3D 프린터(20)는 종래에 개발된 3D 프린터(20)는 모두 사용이 가능하다, 상세하게, 3D 프린터(20)는 본체, 스테이지, 이동기구, 프린터헤드, 카트리지, 및 제어부를 포함할 수 있다.
산출부(100)는 3D 프린터(20)의 출력물 출력 이전에, 입력된 3D 모델 파일(10)의 정보를 바탕으로 해당 출력물을 출력하는데 사용되는 재료의 양 및 출력 시간을 연산하여 산출하는 구성이다. 상세하게, 산출부(100)는 상기한 목적을 이루기 위해 특정 알고리즘의 프로그램이 저장된 기기일 수 있다. 구체적으로는 컴퓨터, 태블릿 등의 화면이 제공되는 전자기기인 것이 바람직하다. 상세하게, 산출부(100)는 3D 프린터(20)에 의해 출력될 출력 대상물에 대한 3D 모델 파일(10)을 입력받을 수 있다. 여기서, 출력 대상물이란, 출력이 완료된 후 필요한 가공을 거쳐서 완성될 제품에 대응하는 출력 파트 및 출력 파트의 출력 중에 그 하단 또는 내부에서 출력 파트를 지지하기 위한 서포트를 포함한다. 3D 모델 파일(10)은 시스템의 데이터베이스에 사전에 저장되어 있거나 통신 네트워크를 통해 외부로부터 수신된 것일 수 있다. 또한, 시스템에서 편집 도구를 이용하여 3D 모델 파일(10)을 편집할 수도 있다. 또한, 시스템은 3D 모델 파일의 일부 또는 전체 영역의 수치를 측정할 수 있는 산출부(100)를 포함할 수 있다.
시스템의 산출부(100)는 산출된 예측값을 사용자에게 화면으로 제공할 수 있으며, 사용자가 제공된 예측값을 기준으로 최종 출력을 결정하는 경우, 시스템은 3D 프린터(20)에 출력 명령을 전달할 수 있다. 시스템은 출력 명령과 함께, 3D 모델 파일(10)의 데이터를 3D 프린터(20)로 전달할 수 있다. 또한, 시스템은 3D 프린터(20)의 출력과 관련한 동작 모드(예를 들어, 해상도, 출력 속도 등)를 제어할 수도 있다. 3D 프린터(20)는 시스템으로부터 3D 모델 데이터와 함께 출력 명령을 전달받은 후, 출력 대상물의 출력을 시작할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 산출부(100)를 통해 3D 프린터(20)에서 출력되는 출력 대상물에 사용되는 재료 사용량과 출력 시간을 예측할 수 있다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산출부를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 시간 및 재료 사용량 예측 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 산출부(100)는 제 1 연산부(110) 및 제 2 연산부(120)를 포함할 수 있다. 제 1 연산부(110)는 총 사용될 재료의 양을 예측하여 산출하는 구성이며, 제 2 연산부(120)는 예측된 재료량을 기준으로 예상 출력 시간을 산출하는 구성이다. 상세하게, 제 1 연산부(110)는 출력 대상물의 출력 파트 및 서포트를 포함하는 출력 대상물 전체의 출력에 사용되는 예상 재료 사용 예측량을 산출하는 구성이다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 카트리지에 각각 제 1 내지 제 3 재료가 저장되어 있는 경우, 제 1 연산부(110)에서는 출력 대상물의 출력에 사용되는 제 1 내지 제 3 재료의 사용 예측량을 각각 추정하여 산출할 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참조하면, 산출부(100)는 3D 모델 파일을 입력(S100)받은 후, 제 1 연산부(110)에서 입력받은 3D 모델 파일의 크기 및 부피를 계산(S200)하여 총 재료의 사용 예측량을 산출(S300)할 수 있다. 이때, 재료는 각 종류별 필라멘트일 수 있으며, 제 1 연산부(110)는 재료 사용 예측량을 산출하기 위해, 3D 모델 파일(10)을 기초로 출력 대상물을 적어도 하나의 영역으로 분할할 수 있다. 분할된 각 영역 내에서는 동일 재료 또는 동일 패턴이 형성될 수 있다. 여기서 "패턴"은 단일 재료 또는 상이한 재료의 조합으로 형성될 수 있으며, 하나의 패턴은 사전에 결정된 단일 재료의 구성 비율 또는 하나 이상의 재료의 조합 비율에 따라 형성될 수 있다. 분할된 영역들은 서로 다른 재료 또는 서로 다른 패턴(예를 들어, 하나 이상의 재료가 상이한 구성 또는 조합 비율로 포함된 상이한 패턴)으로 형성된다. 제 1 연산부(110)에서는 각 영역을 구성하는 재료 또는 패턴을 기초로, 모든 영역에 대하여 3D 모델 파일의 출력물의 크기 및 부피를 계산(S200)할 수 있다. 여기서, 재료는 각 종류별 필라멘트일 수 있다. 따라서, 계산된 출력물의 크기 및 부피를 필라멘트의 단위 길이 당 출력 가능한 출력물의 크기 및 부피 데이터를 기초로 총 필라멘트의 사용 예측량을 산출(S300)할 수 있다.
이후, 산출된 필라멘트의 사용 예측량을 기반으로 제 2 연산부(120)에서는 출력 대상물의 예상 출력 시간을 산출(S500)할 수 있다. 제 2 연산부(120)에서 출력 대상물의 예상 출력 시간을 산출(S500)하기 이전에, 사용자로부터 출력 속도를 선택(S400)하여 입력받을 수 있다. 이때, 출력 속도는 최종 출력 대상물의 출력 퀄리티에 영향을 미칠 수 있으며, 높은 퀄리티로 출력을 원하는 경우 출력 속도가 낮아질 수 있다. 사용자는 시스템에 출력 속도는 숫자로 직접 입력할 수도 있으며, 고속 출력, 표준 출력 또는 고퀄리티 출력 등 이미 지정된 기본 속도값 중 어느 하나를 선택하여 입력할 수도 있다. 시스템에 사용자에 의해 입력된 출력 속도는 제 2 연산부(120)에 전달되어 계산될 수 있다. 상세하게, 제 2 연산부(120)에서는 제 1 연산부(110)로부터 산출된 필라멘트의 총 사용 예측량을 사용자에 의해 입력되어 설정된 속도값을 기반으로 시간 당 출력량으로 나누어 계산될 수 있다. 즉, 필라멘트의 총 사용량/ 설정된 필라멘트의 시간 당 출력량으로 계산하여 입력된 3D 모델 파일(10)의 최종 예상 출력 시간을 산출할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 사용자에게 제공되는 예측값 화면을 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 예측값이 나타난 사용자 화면을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실제 사용자 화면을 나타낸 사진이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 산출부(100)의 제 1 연산부(110) 및 제 2 연산부(120)를 통해 계산된 필라멘트의 사용량과 3D 모델 파일의 출력 시간은 시스템의 화면(200)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 도 4의 화면(200)을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시스템의 화면(200)에서는 입력된 3D 모델 파일의 이미지(210)를 미리보기로 확인할 수 있으며, 이미지(210)의 하단에서는 프린팅 정보를 확인할 수 있다. 프린팅 정보는 제 1 연산부(110)를 통해 산출된 필라멘트의 사용 예측량(220) 및 제 2 연산부(120)를 통해 산출된 각 설정 속도별 출력 예측 시간(230) 정보를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명은 바람직한 실시예를 기준으로 설명되었으나, 이는 실시예에 불과하며 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예도 가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
10: 3D 모델 파일 20: 3D 프린터
100: 산출부 200: 사용자 화면

Claims (3)

  1. 3D 프린팅용 파일을 통해 3D 모델을 출력하는 방법에 있어서,
    3D 모델 파일의 크기와 부피를 계산하여 필라멘트의 사용량을 산출하는 단계; 및
    예측된 필라멘트의 사용량을 기준으로 설정된 필라멘트의 1시간 당 출력량을 계산하여 3D 모델 파일의 출력 시간을 산출하는 단계;를 포함하는 3D 프린팅용 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준으로 설정된 필라멘트의 1시간 당 출력량은,
    목적에 따라 고속 출력, 표준 출력 또는 고퀄리티 출력 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 상기 고퀄리티 출력은 1시간 당 필라멘트의 출력량이 표준 출력보다 적은 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 3D 모델 파일의 출력 시간은,
    상기 산출된 필라멘트의 사용량 / 상기 설정된 필라멘트의 시간 당 출력량인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅용 파일을 통해 출력 시간 및 재료 사용량을 예측하는 방법.
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