KR20210045951A - 3d 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치 - Google Patents

3d 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210045951A
KR20210045951A KR1020200136973A KR20200136973A KR20210045951A KR 20210045951 A KR20210045951 A KR 20210045951A KR 1020200136973 A KR1020200136973 A KR 1020200136973A KR 20200136973 A KR20200136973 A KR 20200136973A KR 20210045951 A KR20210045951 A KR 20210045951A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
output
vacuum
unit
output object
Prior art date
Application number
KR1020200136973A
Other languages
English (en)
Inventor
김민건
Original Assignee
김민건
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김민건 filed Critical 김민건
Priority to KR1020200136973A priority Critical patent/KR20210045951A/ko
Publication of KR20210045951A publication Critical patent/KR20210045951A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/364—Conditioning of environment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/08—Artificial teeth; Making same
    • A61C13/081—Making teeth by casting or moulding
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/08—Artificial teeth; Making same
    • A61C13/087—Artificial resin teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/255—Enclosures for the building material, e.g. powder containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/277—Arrangements for irradiation using multiple radiation means, e.g. micromirrors or multiple light-emitting diodes [LED]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0827—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using UV radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
    • B29L2031/7532—Artificial members, protheses
    • B29L2031/7536—Artificial teeth

Abstract

이 발명은 3D 프린팅 치의학 출력물의 소재 물성에 적합한 환경 하에서 소정 온도를 유지하여 적층 과정에서 발생하는 단차를 부드럽게 완화시킨 상태에서 복수 파장의 UV로 동시에 조사하여 표면이 매끄럽고 투명도와 경도를 높이면서 고르고 빠르게 경화시키고, 이 과정에서 UV 조사시간을 조절하여 원하는 색상으로 출력하게, 진공펌프(120)에서 높은 점도의 상기 출력물 소재 물성에 적합한 환경을 조성하기 위해 챔버(110) 내부를 진공 상태로 유지하고, 챔버 내부 온도 유지부(130)에서 챔버(110) 내부를 소정 온도로 유지시켜 상기 출력물의 표면 단차를 완화시킨 상태에서, 회전 받침대(140)에서 회전하는 상기 출력물에 UV LED 조사부(150)에서 복수의 UV 파장을 동시에 조사하여 표면을 매끄럽게 하고 투명도와 경도가 높아지게 하면서 내부와 외부를 고르고 빠르게 경화하며, 이 때 상기 UV LED 조사부(150)의 UV 조사 시간을 조절하여 원하는 색상으로 상기 출력물을 출력하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치(100)를 제공한다.

Description

3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치{Vacuum and air post-curing device of dentistry 3D printer output object}
이 발명은 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광경화성 수지를 사용하는 3D 프린터에서 출력되는 치의학 출력물의 소재 물성에 적합한 환경 하에서 UV(Ultraviolet)를 조사하여 표면을 매끄럽게 하고 투명도와 경도가 높아지게 하면서 고르고 빠르게 경화시키고 조사 시간으로 색상을 조절하는 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치에 관한 것이다.
컴퓨터에서 작업된 3차원 모델링 데이터를 직접 손으로 만질 수 있는 물리적인 형상으로 제작하는 3D 프린팅 기술은, 액상 수지를 경화시키거나 고체 분말을 녹이거나 열에 녹는 수지를 압출하는 등의 방식으로 소재를 적층하여 입체물로 제작한다.
이와 같이 3D 프린팅 기술은, 2차원 단면을 연속적으로 한 층씩 인쇄하면서 3차원 적층체를 생성하며, 이러한 3차원 적층체에는 용융된 소재로 만들어지면서 표면에 수지가 잔류하여 이를 제거하기 위해 세척 및 건조 공정을 거친 후 형상이 고정되게 경화하는 공정을 수행한다.
여기서, 광 개시제와 혼합된 많은 결합되지 않은 단량체로 이루어지는 DLP, LCD, SLA 등의 광경화성 수지를 강한 UV에 노출시키면 광 개시제가 반응하여 단량체가 서로 결합되면서 중합체를 형성하게 된다.
그리고 경화된 수지는 교차 결합된 거대 분자로서 모든 부분이 연결되어 있지만, 출력 후에 인장 강도 및 다른 특성에 영향을 미치는 정도까지 가교되지 않은 많은 부분이 여전히 존재할 수 있다.
따라서 후경화는 출력물을 더 강하고 안정적으로 만들어 주는데, 제대로 후경화가 이루어져야 광경화성 수지의 물성을 최대로 높여 수축 변형과 변색을 방지하므로, 출력물의 소재에 적합하게 UV를 조사하게 된다. 또한 경화되지 않은 수지가 사람에게 유독하므로 안전성을 높여 주게 된다.
이를 위한 UV 후경화 장치에서는 UV LED를 장착하여 UV로 출력물의 경화 속도를 빠르게 하지만, 출력물이 입체적이어서 UV가 균일하게 조사되기 어려워 완전한 경화가 이루어질 때까지 많은 시간이 소요되고, 광 경화성 수지는 특정 파장의 빛에 반응하므로 소재에 따라 365㎚ 또는 405㎚를 사용하여 가장 잘 경화될 수 있으며 경화되는 시간도 서로 다르므로 단일 파장의 UV는 입체물을 완전하게 경화시키지 못하는 문제점이 있었다.
즉, 짧은 파장의 UV LED를 적용하는 경우 경화 대상의 표면은 경화되지만 내부는 경화되지 않을 수 있고, 이와 반대로 긴 파장의 UV LED를 적용하는 경우 경화 대상의 내부는 경화되지만 표면은 경화되지 않을 수 있게 된다.
도 1은 종래 3차원 적층체의 경화 성능을 향상시키기 위한 자외선 광 경화장치의 경화 유닛을 분리시켜 나타낸 분해도이다.
이로부터, 공개특허 제10-2020-0054946호(발명의 명칭 : 3차원 적층체의 경화성능을 향상시키기 위한 자외선 광 경화장치)에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수의 UV LED를 사용하여 출력물에 서로 다른 파장을 조사함으로써 경화시키는 시간의 단축과 강도, 및 수축률이 향상되도록 하는 내용이 개시되어 있다.
그리고 광경화성 수지의 적층방식으로 입체의 출력물을 제조하는 경우에 한 층씩 경화가 순차적으로 이루어지는 과정에서 표면에는 단차 부분이 형성될 수 있어 표면이 매끄럽지 못하므로 적층 경화되는 단면층의 두께를 얇게 하여 단차 부분을 최소화할 수 있게 한다.
그러나 이 경우에는 입체의 출력물을 제조하기 위한 단면 층의 개수가 증가됨에 따라 가공 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
도 2는 종래 적층식 광조형 장치로부터 제조된 오브젝트의 단차 부분과 종래의 오브젝트 단차 부분을 보여주는 부분 확대도이다.
이로부터 특허 제1772996호(발명의 명칭 : 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 슬라이스 단면층간의 단차 부분에 광경화성 액상 수지를 추가로 도포한 상태에서 경화시켜 슬라이스 단면층간의 단차 부분을 개선시키는 내용이 개시되어 있다.
그러나, 성형된 오브젝트의 단차 부분에 광경화성 액상 수지를 도포한 후, 도포된 광경화성 액상 수지를 경화시키므로 단차 부분 개선에 번거로운 문제점이 있었다.
한편, 사람의 치아는 세월이 지나면서 자연스럽게 약해져 빠지게 되고, 특히 사고나 충치, 치주 질환 등으로 인해 치아가 빠지는 경우도 흔히 발생한다.
이 경우 새로운 인공 치아를 빠진 자리에 새로 넣어 주어야 하는데, 외관적인 측면을 고려하여 새로운 치아를 넣을 주위의 치아 색상과 가장 비슷한 색을 가지는 인공 치아를 사용하는 것이 일반적이다.
이러한 인공 치아 중에서 임시 치아는 본 치아가 완성되기까지 일상생활에 불편이 없도록 하기 위해 짧은 시간 동안만 사용하는 것으로서, 종래 수지 블록을 절삭 가공하여 개개의 환자를 위해 제작하였으나, 제작 시간이 많이 소요되고 환자에 맞추는 것이 쉽지 않았으며, 이에 구강 내 스캐너를 사용하여 환자의 구강 치형에 대한 3차원 데이터를 얻고, 이를 이용하여 3D 프린터로 출력하여 세척 및 건조 공정을 거치고 후경화시켜 제작 시간을 단축하며 환자의 상태에 적합하게 맞추는 것을 가능하게 하고 있다.
그러나 종래 3D 프린터를 이용한 인공치아 형성용 조성물 중에서 자연 치아와 유사한 색상을 구현할 수 있는 조성물은 존재하지 않아, 시술 후 인공치아는 자연치아와 색상 차이가 많이 나면서 다른 사람의 눈에 쉽게 띄어 부자연스러운 느낌을 줄 뿐만 아니라 시술 사실이 드러나 개인 사생활을 침해하는 측면이 있어서 인공치아를 장착한 사람의 만족감을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
이로부터, 자연치아 색상과 유사한 색상뿐만 아니라 사람의 자연치아와 유사한 투명도를 갖는 인공치아를 제공할 수 있게, 인공치아 형성용 조성물을 경화시켜 제조한 최종 인공치아에 치아 색상 발현용 액상 조성물을 도포한 후경화시키고 있었다.
도 3은 종래 치아 색상 발현 방법을 나타낸 흐름도이다.
구체적으로, 특허 제2130780호(발명의 명칭 : 치아 색상 발현 방법 및 그에 의해 얻어진 인공치아)에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 인공치아 형성용 조성물을 제조하는 단계(S10), 상기 인공치아 형성용 조성물을 3D 프린팅하여 부분 경화된 인공치아를 제조하는 단계(S20), 및 상기 부분 경화된 인공치아를 완전 경화시켜 최종 인공치아를 제조하는 단계(S30)를 거쳐 특정인의 자연치아 색상과 유사한 색상 및/또는 투명도를 갖는 인공치아를 제조할 수 있는 내용이 개시되어 있다.
여기서 상기 단계(S10)에서는 특정인의 자연치아 색상에 맞도록 상기 인공치아 형성용 조성물의 조성 범위 내에서, 상기 광경화성 화합물, 상기 광개시제, 상기 백색안료 및 상기 유색안료의 혼합비율을 적절하게 조절할 수 있다.
그리고 상기 단계(S40)에서는 최종 인공치아의 색상이 특정인의 자연치아 색상과 차이가 날 경우 그 색상 차이를 보상할 수 있도록 상기 치아 색상 발현용 액상 조성물의 조성 범위 내에서, 상기 광경화성 화합물, 상기 광개시제, 상기 백색안료 및 상기 유색안료의 혼합비율을 적절하게 조절하여 제조된 치아 색상 발현용 액상 조성물을 사용할 수 있게 한다.
그러나 여전히 주위의 치아 색상과 가장 비슷한 색을 가지는 인공 치아를 비롯한 3D 프린팅 치의학 출력물을 고르고 빠르게 제작하는 데는 한계가 있었다.
공개특허 제10-2020-0054946호(발명의 명칭 : 3차원 적층체의 경화성능을 향상시키기 위한 자외선 광 경화장치) 특허 제1772996호(발명의 명칭 : 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법) 특허 제2130780호(발명의 명칭 : 치아 색상 발현 방법 및 그에 의해 얻어진 인공치아)
이 발명은 위의 문제점과 한계를 극복하기 위한 것으로서, 3D 프린팅 치의학 출력물의 소재 물성에 적합한 환경 하에서 소정 온도를 유지하여 적층 과정에서 발생하는 단차를 부드럽게 완화시킨 상태에서 복수 파장의 UV를 동시에 조사하여 표면이 매끄럽고 투명도와 경도를 높이면서 고르고 빠르게 경화시키고, 이 과정에서 UV 조사시간을 조절하여 원하는 색상으로 출력하는 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치의 제공을 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해 이 발명은, 3D 프린팅 치의학 출력물을 내부에 수용하는 챔버(110)와; 상기 챔버(110) 내부를 진공으로 유지시키는 진공펌프(120); 상기 챔버(110) 내부를 소정 온도로 유지시키는 챔버 내부 온도 유지부(130); 상기 챔버(110) 내부의 하부에서 상기 출력물을 회전하면서 받쳐주는 회전 받침대(140); 상기 챔버(110) 내부의 상면, 측면, 그리고 상기 회전 받침대(140)의 하부에서 복수의 UV 파장을 상기 출력물에 조사하는 UV LED 조사부(150); 및, 상기 진공펌프(120)와, 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)와, 상기 회전 받침대(140), 및 상기 UV LED 조사부(150)를 제어하는 제어부(160)를 포함하고, 상기 제어부(160)는, 상기 진공펌프(120)에서 높은 점도의 상기 출력물 소재 물성에 적합한 환경을 조성하기 위해 상기 챔버(110) 내부를 진공 상태로 유지하고, 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)에서 상기 챔버(110) 내부를 소정 온도로 유지시켜 상기 출력물의 표면 단차를 완화시킨 상태에서, 상기 회전 받침대(140)에서 회전하는 상기 출력물에 상기 UV LED 조사부(150)에서 복수의 UV 파장을 동시에 조사하여 표면을 매끄럽게 하고 투명도와 경도가 높아지게 하면서 내부와 외부를 고르고 빠르게 경화하며, 이 때 상기 UV LED 조사부(150)의 UV 조사 시간을 조절하여 원하는 색상으로 상기 출력물을 출력하게 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치(100)를 제공한다.
바람직하게는, 상기 UV LED 조사부(150)에서 조사하는 복수의 UV 파장은, 365㎚와 405㎚일 수 있다.
상기의 해결 수단을 갖는 이 발명의 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치에 의하면, 소재 물성에 따라 출력물을 수용하는 챔버 내부를 진공 또는 공기를 선택할 수 있게 함으로써, 출력물 경화에 적합한 환경으로 유지시키고, 열을 가하여 챔버 내부를 소정 온도를 유지함으로써, 적층 과정에서 발생하는 단차를 부드럽게 완화시켜 표면이 매끄럽고 투명과 경도를 높이면서, 복수의 UV 파장을 동시에 조사함으로써, 출력물을 고르고 빠르게 경화시키고, 이 과정에서 UV를 조사하는 시간을 조절하여 원하는 색상으로 출력할 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래 3차원 적층체의 경화성능을 향상시키기 위한 자외선 광 경화장치의 경화유닛을 분리시켜 나타낸 분해도이고,
도 2는 종래 적층식 광조형 장치로부터 제조된 오브젝트의 단차 부분과 종래의 오브젝트 단차 부분을 보여주는 부분 확대도이고,
도 3은 종래 치아 색상 발현 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 4는 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치를 외부에서 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 후경화 장치에서 덮개가 열린 상태를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 5의 후경화 장치를 단면으로 나타낸 도면이고,
도 7a 및 도 7b는 도 4의 후경화 장치에서 UV LED 조사부의 UV LED 배치 상태를 나타낸 도면들이고,
도 8은 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치에서 챔버 내부를 소정 온도로 유지하지 않은 경우와 유지한 경우에 출력물의 표면 상태를 나타낸 도면이고,
도 9는 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치에서 UV LED 조사부의 조사 시간을 조절하여 인공 치아의 색상을 조절한 예를 나타낸 도면이다.
이하에서는, 이 발명의 바람직한 실시 예를 첨부하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명하는데, 이는 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 이 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 사용되는 전후, 좌우, 상하, 내외와 같은 상대적인 위치를 정의하는 용어는 첨부된 도면을 기준으로 한다.
도 4는 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치를 외부에서 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 후경화 장치에서 덮개가 열린 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 후경화 장치를 단면으로 나타낸 도면이고, 도 7a 및 도 7b는 도 4의 후경화 장치에서 UV LED 조사부의 UV LED 배치 상태를 나타낸 도면들이다.
이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치(100)는, 도 4 내지 도 6 그리고 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 챔버(110)와, 진공펌프(120)와, 챔버 내부 온도 유지부(130)와, 회전 받침대(140)와, UV LED 조사부(150), 및 제어부(160)를 포함하고, 상부에서 덮개(C)로 덮어지며 사각 형상으로 이루어지는 하우징(H)에 수용 및 장착된다.
상기 하우징(H)에는, 후 측에서 회동될 수 있도록 설치되어 전 측으로 조사 대상인 3D 프린팅 치의학 출력물을 수용하는 상기 챔버(110)의 상부를 개폐할 수 있는 덮개(C)를 통해, 상기 출력물이 상기 챔버(110) 내부에 수용될 수 있고, 상기 덮개(C)가 닫힌 상태에서 상기 제어부(160)에 의해 상기 진공펌프(120)와 챔버 내부 온도 유지부(130)와 회전 받침대(140) 그리고 UV LED 조사부(150)가 작동될 수 있게 제어된다.
상기 챔버(110)는, 상기 하우징(H) 내부에 장착되는데, 상부가 개방된 원통체로 형성될 수 있고, 상기 덮개(C)로 상부를 덮어 닫힌 상태에서 내부에 수용되는 조사 대상으로, 예를 들어 덴츄어 모델, 서지컬 가이드, 트레이 클리어, 검과 같은 점도가 낮은 물성의 소재와 템퍼러리 C/B, 퍼머넌트 C/B, 캐스터블 왁스, 덴츄어 베이스와 같은 점도가 높은 물성의 소재의 3D 프린팅 치의학 출력물을 외부로부터 보호하면서 UV 조사에 의해 경화될 수 있게 한다.
이러한 상기 챔버(110)는, 내부면이 금속 및 플라스틱과 같은 자외선과 반응을 하지 않는 재질로 이루어질 수 있으며, 은(Ag), 알루미늄(Al) 등의 반사성 금속을 코팅하여 상기 UV LED 조사부(150)로부터 조사되는 UV의 반사 효율을 좋게 할 수 있다.
상기 진공펌프(120)는, 템퍼러리 C/B, 퍼머넌트 C/B, 캐스터블 왁스, 덴츄어 베이스와 같은 점도가 높은 물성의 소재 출력물을 경화하는데 적합한 환경을 조성하도록 상기 챔버(110) 내부를 진공으로 유지시키는데, 특히 템퍼러리 C/B, 퍼머넌트 C/B는 색상이 중요하며 투명하고 강도가 높아야 하므로 진공 상태의 유지는 매우 중요하게 된다.
상기 챔버 내부 온도 유지부(130)는, 히터, 히터 열감지 센서(도면에 나타내지 않음)가 상기 챔버(110) 외부 또는 내부에 장착될 수 있으며, 상기 제어부(160)의 제어에 의해 상기 챔버(110) 내부가 소정 온도로 유지되도록 열을 가한다.
이로부터 상기 챔버(110)가 밀폐된 상태의 내부 온도를 이 발명의 실시 예에서는 50~70℃로 유지시켜, 상기 출력물의 적층 과정에서 발생하는 단차 부분을 부드럽게 완화시켜 상기 출력물의 단면층 간 단차가 크게 개선되어 표면의 매끄러움이 유지되며 투명도와 경도를 높일 수 있게 한다.
상기 회전 받침대(140)는, 상기 챔버(110) 내부의 하부에서 상기 출력물을 받쳐 지지하기 위한 플레이트가 모터에 의해 회전할 수 있게 설치되고, 상기 플레이트는 상기 출력물이 상부면에서 미끄러지지 않도록 다수의 돌기 또는 거치단을 형성할 수 있으며, 투명하게 형성되어 상기 챔버(110)의 하부에서 조사되는 UV를 투과할 수 있고, 기계적 강도가 높으며, 화학적 내구성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 상기 회전 받침대(140)는, 모터에 의해 플레이트가 회전하면서 상기 UV LED 조사부(150)에서의 UV가 상기 출력물에 고르게 조사될 수 있도록 한다.
상기 UV LED 조사부(150)는, 상기 하우징(H) 내부로서 상기 챔버(110)의 상면에 해당되는, 상기 덮개(C)의 밑면과, 상기 챔버(110) 내부의 측면 전체, 그리고 상기 회전 받침대(140)의 하부에서, 소정 간격을 두고 복수 파장대별로 제 1 UV LED 모듈(131)과 제 2 UV LED 모듈(132)이 장착되어, 상기 회전 받침대(140)에 받쳐진 상기 출력물에 조사한다.
여기서, 상기 제 1 UV LED 모듈(131)과 제 2 UV LED 모듈(132)은, 서로 다른 365㎚와 405㎚ 파장의 UV가 중첩되지 않도록 조사되는 범위를 유지하게 간격을 조절하면서, 상하 전후좌우를 동시에 조사하여 고르고 빠르게 경화시키면서 강도 및 수축률이 향상되도록 한다.
그리고 상기 UV LED 조사부(150)의 제 1 UV LED 모듈(131)과 제 2 UV LED 모듈(132)은, 방열판 등으로 냉각시켜 고온에 의해 UV LED 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제어부(160)는, 상기 하우징(H) 외부에 장착되는데, 상기 진공펌프(120)와, 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)와, 상기 회전 받침대(140), 및 상기 UV LED 조사부(150)를 제어하기 위해, 전면에 전원, 동작, 시간설정, 진공설정 등과 함께 동작 및 시간을 나타내는 디스플레이가 장착된다.
이러한 상기 제어부(160)에서는, 상기 진공펌프(120)에서 상기 출력물의 점도가 높으면 경화를 위한 소재 물성에 적합하게 상기 챔버(110) 내부를 진공 상태로 유지하게 제어한다.
그리고 상기 제어부(160)에서는, 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)에서 상기 챔버(110) 내부를 소정 온도로 유지시켜 상기 출력물의 표면 단차를 완화시킨 상태에서, 상기 회전 받침대(140)에서 회전하는 상기 출력물에 상기 UV LED 조사부(150)에서 복수의 UV 파장을 동시에 조사하여 표면을 매끄럽게 하고 투명도와 경도가 높아지게 하면서 내부와 외부를 고르고 빠르게 경화하게 제어한다.
또한 상기 제어부(160)에서는, 상기 출력물의 경화 중에 상기 UV LED 조사부(150)의 UV 조사 시간을 조절하여, 원하는 색상으로 상기 출력물을 출력하게 제어한다.
상기와 같은 구성을 갖는 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치의 작동 과정을 첨부하는 도면들을 참조하면서 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치(100)는, 상기 제어부(160)의 제어에 의해, 상기 하우징(H)의 덮개(C)가 닫힌 상태에서만 감지센서(도면에 나타내지 않음)에 의해 상기 챔버(110) 내부에 전원이 공급되어, 상기 진공펌프(120)와, 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)와, 상기 회전 받침대(140), 및 상기 UV LED 조사부(150)가 작동되며, 상기 덮개(C)가 열리게 되면 감지센서에 의해 상기 챔버(110) 내부 전원이 차단되어 작동이 정지된다.
따라서 상기 덮개(C)가 열린 상태에서는 상기 UV LED 조사부(150)에 의해 UV가 외부로 방출되지 않도록 할 수 있으며, 후경화 도중 상기 덮개(C)를 여는 경우 전원이 차단되어 사용자의 피부나 눈에 UV가 조사되지 않도록 할 수 있다.
그리고 상기 챔버(110)가 밀폐 상태를 유지하면서 상기 제어부(160)의 제어에 의해 상기 UV LED 조사부(150)에서 긴 파장과 짧은 파장의 UV를 동시에 조사하여 후경화 대상인 출력물을 내부에서 외부까지 고르고 빠르게 경화시킨다.
이러한 과정을 진행하는데 있어서, 먼저 상기 제어부(160)에서는, 상기 출력물의 소재 물성에 적합한 환경을 조성하도록, 상기 출력물이 예를 들어 덴츄어 모델, 서지컬 가이드, 트레이 클리어, 검과 같은 점도가 낮은 물성의 소재인 경우에는 상기 진공펌프(120)를 제어하지 않고 상기 챔버(110) 내부를 공기 상태로 유지하게 제어하며, 상기 출력물이 예를 들어 템퍼러리 C/B, 퍼머넌트 C/B, 캐스터블 왁스, 덴츄어 베이스와 같은 점도가 높은 물성의 소재인 경우에는 상기 진공펌프(120)를 제어하여 챔버(110) 내부를 진공 상태로 유지하게 제어한다.
도 8은 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치에서 챔버 내부를 소정 온도로 유지하지 않은 경우와 소정 온도로 유지한 경우에 출력물의 표면 상태를 나타낸 도면이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, (a)의 경우 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)가 작동되지 않음에 따라 적층 과정에서 발생하는 단차가 그대로 유지되어 경화 과정에서 급격하게 발생하는 온도 변화로 인해 표면 손상을 가져 올 수 있으며, 표면이 매끄럽지 못하고 거친 상태로 되어 투명도와 경화가 낮아지게 된다.
이에 대해, (b)의 경우는 상기 챔버(110) 내부 또는 외부에 장착된 히터에서 발생되는 열이 상기 챔버(110) 내부에서 50~70℃ 정도의 온도로 유지되면서 상기 출력물의 적층 과정에서 발생하는 단차를 부드럽게 완화시켜 표면이 매끄럽고 투명도와 경화도를 높일 수 있게 하며, 경화 과정에서 발생할 수 있는 표면 손상을 방지한다.
도 9는 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치에서 UV LED 조사부의 조사 시간을 조절하여 인공 치아의 색상을 조절한 예를 나타낸 도면이다.
상기 UV LED 조사부(150)에서, 365㎚와 405㎚ 파장을 동시에 상기 출력물에 조사하면, 상기 출력물의 광 개시제의 색상이 변화되는 갈변 현상이 일어나는데, 이를 이용하여 상기 제어부(160)의 제어에 의한 조사 시간의 조절로 원하는 색상을 출력할 수 있게 된다.
이 발명의 실시 예에서는, 점도가 높은 물성의 템퍼러리 C/B, 퍼머넌트 C/B 소재의 출력물을 상기 챔버(110) 내부를 상기 진공펌프(120)와 챔버 내부 챔버 내부 온도 유지부(130)에서 진공의 60℃로 유지시켜 상기 출력물의 경화에 적합한 환경을 조성하고, 이어서 상기 UV LED 조사부(150)에서 365㎚와 405㎚ 파장을 동시에 상기 출력물에 조사하는데, 이 때 상기 제어부(160)의 제어에 의해 300~700초 사이에서 조사 시간을 조절하면 갈변 현상이 일어나면서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 매우 간편하고 정확하게 인공 치아를 투명하고 강도가 높으면서 원하는 색상으로 조절할 수 있게 된다. 도 9에서는 (a)에서 (c)로 갈수록 조사 시간이 길어진다.
이 발명은 상기의 실시 예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재되는 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 이러한 변형도 이 발명의 범위 내에 포함된다.
100 : 이 발명의 실시 예에 따른 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치
110 : 챔버
120 : 진공펌프
130 : 챔버 내부 온도 유지부
140 : 회전 받침대
150 : UV LED 조사부
151 : 제 1 UV LED 모듈
152 : 제 2 UV LED 모듈
160 : 제어부
H : 하우징
C : 덮개

Claims (2)

  1. 3D 프린팅 치의학 출력물을 내부에 수용하는 챔버(110)와;
    상기 챔버(110) 내부를 진공으로 유지시키는 진공펌프(120);
    상기 챔버(110) 내부를 소정 온도로 유지시키는 챔버 내부 온도 유지부(130);
    상기 챔버(110) 내부의 하부에서 상기 출력물을 회전하면서 받쳐주는 회전 받침대(140);
    상기 챔버(110) 내부의 상면, 측면, 그리고 상기 회전 받침대(140)의 하부에서 복수의 UV 파장을 상기 출력물에 조사하는 UV LED 조사부(150); 및,
    상기 진공펌프(120)와, 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)와, 상기 회전 받침대(140), 및 상기 UV LED 조사부(150)를 제어하는 제어부(160)를 포함하고,
    상기 제어부(160)는, 상기 진공펌프(120)에서 높은 점도의 상기 출력물 소재 물성에 적합한 환경을 조성하기 위해 상기 챔버(110) 내부를 진공 상태로 유지하고, 상기 챔버 내부 온도 유지부(130)에서 상기 챔버(110) 내부를 소정 온도로 유지시켜 상기 출력물의 표면 단차를 완화시킨 상태에서, 상기 회전 받침대(140)에서 회전하는 상기 출력물에 상기 UV LED 조사부(150)에서 복수의 UV 파장을 동시에 조사하여 표면을 매끄럽게 하고 투명도와 경도가 높아지게 하면서 내부와 외부를 고르고 빠르게 경화하며, 이 때 상기 UV LED 조사부(150)의 UV 조사 시간을 조절하여 원하는 색상으로 상기 출력물을 출력하게 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치(100).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 UV LED 조사부(150)에서 조사하는 복수의 UV 파장은, 365㎚와 405㎚인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치(100).
KR1020200136973A 2020-10-21 2020-10-21 3d 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치 KR20210045951A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200136973A KR20210045951A (ko) 2020-10-21 2020-10-21 3d 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200136973A KR20210045951A (ko) 2020-10-21 2020-10-21 3d 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210045951A true KR20210045951A (ko) 2021-04-27

Family

ID=75725801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200136973A KR20210045951A (ko) 2020-10-21 2020-10-21 3d 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210045951A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102462862B1 (ko) * 2022-04-08 2022-11-07 (주)유브이솔루션즈 3d 프린터 제작물용 경화 장치 및 3d 프린터 제작물의 경화 방법
KR102499333B1 (ko) 2022-11-03 2023-02-13 주식회사 올소비트 치아 표면과 밀착되어 지지되는 치아교정장치
WO2023235635A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Dentsply Sirona Inc. Methods for curing dental appliances
WO2024010135A1 (ko) * 2022-07-08 2024-01-11 주식회사 그래피 3d 프린터물의 후경화를 위한 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101772996B1 (ko) 2016-04-25 2017-08-31 오스템임플란트 주식회사 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법
KR20200054946A (ko) 2018-11-05 2020-05-20 주식회사 덴티스 3차원 적층체의 경화성능을 향상시키기 위한 자외선 광 경화장치
KR102130780B1 (ko) 2019-04-04 2020-07-06 박성원 치아 색상 발현 방법 및 그에 의해 얻어진 인공치아

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101772996B1 (ko) 2016-04-25 2017-08-31 오스템임플란트 주식회사 적층식 광조형 장치 및 그의 작동방법
KR20200054946A (ko) 2018-11-05 2020-05-20 주식회사 덴티스 3차원 적층체의 경화성능을 향상시키기 위한 자외선 광 경화장치
KR102130780B1 (ko) 2019-04-04 2020-07-06 박성원 치아 색상 발현 방법 및 그에 의해 얻어진 인공치아

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102462862B1 (ko) * 2022-04-08 2022-11-07 (주)유브이솔루션즈 3d 프린터 제작물용 경화 장치 및 3d 프린터 제작물의 경화 방법
WO2023235635A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 Dentsply Sirona Inc. Methods for curing dental appliances
WO2024010135A1 (ko) * 2022-07-08 2024-01-11 주식회사 그래피 3d 프린터물의 후경화를 위한 장치
KR102499333B1 (ko) 2022-11-03 2023-02-13 주식회사 올소비트 치아 표면과 밀착되어 지지되는 치아교정장치
KR102513047B1 (ko) 2022-11-03 2023-03-23 주식회사 올소비트 치아 표면과 밀착되어 지지되는 치아교정장치
KR102513046B1 (ko) 2022-11-03 2023-03-23 주식회사 올소비트 치아 표면과 밀착되어 지지되는 치아교정장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210045951A (ko) 3d 프린팅 치의학 출력물의 진공 및 공기 후경화 장치
KR102034885B1 (ko) 광량제어 및 고밀도 uv 조사구조를 갖는 3d 프린터용 uv 후경화장치.
JP7036810B2 (ja) 層状歯科用製品を製造するための３次元造形材料系および方法
US10471653B2 (en) Method for producing silicone elastomer parts
JP7097886B2 (ja) リソグラフィに基づいて三次元成形体を付加的に製造するための方法及び装置
KR101840142B1 (ko) 인공 치아의 제조방법
EP2996852B1 (en) Apparatus for fabrication of three dimensional objects
Barone et al. Development of a DLP 3D printer for orthodontic applications
US11618211B2 (en) Production of molded bodies from an inorganic-organic hybrid polymer with high resolution using 3D printing, molded bodies with a high flexural strength and elastic modulus, and the use thereof for dental purposes
JPH0698628B2 (ja) 可視光重合型レジンの連続硬化方法及び装置
CN104760291A (zh) 一种3d打印装置和方法
KR20180095546A (ko) 적층 제조 시스템 및 적층 제조 방법
CN111821201A (zh) 用于牙科用三维造型物的制作的牙科用光造型式三维印刷材料
JP2002284617A (ja) 合成材料部品の製造方法
CA3108456C (en) Polymerization apparatus
EP2545882B1 (en) Polymerization apparatus for dental technology
US6843951B2 (en) Method and apparatus for making a dental device or the like
Kaushik et al. Tapping the potential of rapid prototyping techniques in creating a paradigm shift in the fabrication of occlusal splints
KR20120119785A (ko) 미용 마스크 장치의 제조 방법
CN110014646A (zh) 光固化工业级3d打印机、打印材料及其打印方法
KR102094954B1 (ko) 자동제어가 가능한 3ｄ 프린팅 제조물 경화장치
WO2019218703A1 (zh) 3d打印系统
CN117681438B (zh) 基于灰度调控的3d打印矫治器的方法和系统
JP2002369831A (ja) 合成材料製義歯ならびにその製造方法
JP6712757B2 (ja) 重合装置

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application
G15R Request for early publication
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2021101001028; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20210423

Effective date: 20220103

J122 Written withdrawal of action (patent court)