KR20210070646A - 프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법. - Google Patents

프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법. Download PDF

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Abstract

3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법이 제공된다. 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법은, 프리트(Frit), 세라믹 입자, 및 용매를 혼합하여 제1 베이스 소스를 제조하는 단계, 상기 제1 베이스 소스와 표면 개질제를 혼합하여, 상기 제1 베이스 소스에 포함된 상기 세라믹 입자의 표면을 개질하는 단계, 표면이 개질된 상기 세라믹 입자를 갖는 상기 제1 베이스 소스를 광경화제와 혼합하여 제2 베이스 소스를 제조하는 단계, 및 상기 제2 베이스 소스에 광개시제를 첨가하여 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법. {3D printing ink composition comprising frit and manufacturing method thereof and 3D printing method}
본 발명은 프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 세라믹 입자 및 프리트(Frit)가 혼합된 프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법에 관련된 것이다.
실리카, 알루미나, 지르코니아와 같은 세라믹 소재는 낮은 열팽창계수와 탁월한 내마모성, 내식성등 우수한 물리적, 화학적 특성으로 인해 우주항공, 의료, 친환경, 에너지 산업 등 다양한 분야에서 활발하게 적용되고 있다
하지만 세라믹 소재 고유의 특성상 우수한 기계적, 화학적, 열적 특성에도 불구하고 경도가 높고, 취성이 강해 복잡한 형상 가공이 요구되는 분야에는 적용이 힘든 애로사항이 존재한다. 세라믹 소재의 난성형성을 극복하고 가공성을 향상시키고자 3D 프린팅 기술을 적용하여 복잡한 형상 구현에 대한 기술수요가 증가하고 있다.
3D 프린팅은 디지털 방식으로 디자인된 데이터를 이용하여 2차원의 단면을 반복적으로 적층시켜 3차원의 입체적인 형상으로 출력하는 공정 기술이다. 디자인 설계나 수정이 매우 자유로우며 시제품 제작에 드는 비용 및 시간이 크게 절감될 수 있다.
적층 방법에 따라 다양한 종류의 3D 프린팅 설비가 상용화되고 있으며 이에 상응하는 소재의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 다양한 적층 방식의 3D 프린팅 기술 중 세라믹 소재를 적용하여 원하는 형상의 적층 구조체 제작을 위해서는 세라믹 소재의 특성상 충진율, 표면처리 등의 공정 최적화가 요구되기 때문에 적용 가능한 3D 프린팅 방식이 다소 제한적이다.
이러한 세라믹 소재의 특성을 고려할 때 stereolithography apparatus (SLA), polyjet (Inkjet 3D), digital light processing (DLP), fused deposition modeling (FDM), binder jetting (BJ) 등의 3D 프린팅 방식이 적용 가능할 것으로 전망되고 있다.
이와 같은 3D 프린팅 기술의 다양한 적층 방식 중에서 DLP 방식의 3D 프린터는 digital light projector를 이용하여 광경화성 소재를 적층하는 방식으로 높은 해상도 및 정밀도를 가지며 적층 기물의 품질 안정성을 확보할 수 있다. 또한 광조사가 선 단위가 아닌 면 단위로 이루어지기 때문에 제작 속도가 비교적 빠른 장점이 있다.
그러나, DLP 3D 프린팅 성형체의 경우 세라믹 소결체 제조를 위한 고온 열처리(일반적으로 1200도 이상) 이후에 낮은 세라믹 입자의 충진율로 인하여 소결 수축 과정에서 내외부의 기공(void) 및 크랙(crack)이 발생하여 소결체(sintered body)의 강도 저하가 나타나는 문제점이 있다. 이에 따라, DLP 3D 프린팅 성형체의 강도를 향상시킬 수 있는 기술에 대해 지속적으로 연구 및 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 프린팅 소결체의 내구성이 향상된 프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 프린팅 소결체의 해상도 및 정밀도가 향상된 프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 공정 시간이 감소된 프리트(Frit)를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 그 제조방법, 그리고 3차원 프린팅 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법은, 프리트(Frit), 세라믹 입자, 및 용매를 혼합하여 제1 베이스 소스를 제조하는 단계, 상기 제1 베이스 소스와 표면 개질제를 혼합하여, 상기 제1 베이스 소스에 포함된 상기 세라믹 입자의 표면을 개질하는 단계, 표면이 개질된 상기 세라믹 입자를 갖는 상기 제1 베이스 소스를 광경화제와 혼합하여 제2 베이스 소스를 제조하는 단계, 및 상기 제2 베이스 소스에 광개시제를 첨가하여 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 프리트는 상기 세라믹 입자 중량 대비 2 wt% 초과 4 wt% 미만의 농도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 잉크 조성물 제조 단계는, 상기 제2 베이스 소스를 열처리하여, 상기 제2 베이스 소스에 포함된 상기 용매를 휘발시키는 단계, 상기 용매가 휘발된 상기 제2 베이스 소스에 상기 광개시제를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프리트는, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 보론 산화물(B2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 나트륨 산화물(Na2O), 리튬 산화물(Li2O), 아연 산화물(ZnO), 칼륨 산화물(K2O), 칼슘 산화물(CaO), 및 마그네슘 산화물(MgO) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 세라믹 입자는 알루미나(Al2O3)를 포함하고, 상기 용매는 메틸알코올(methyl alcohol)을 포함하고, 상기 표면 개질제는 Vinyltrimethoxy silane(VTMS)을 포함하고, 상기 광경화제는, 1,6-hexanediol diacrylate(HDDA)를 포함하고, 상기 광개시제는 phenyl bis(2, 4, 6-trimethylbenzoyl)-phosphineoxide를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 3차원 프린팅 잉크 조성물을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 프리트(Frit), 세라믹 입자, 표면 개질제, 광경화제, 및 광개시제를 포함하는 잉크 조성물에 있어서, 상기 프리트는, 상기 세라믹 입자 중량 대비 2 wt% 초과 4 wt%의 농도를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 세라믹 입자는 알루미나(Al2O3)를 포함하고, 상기 프리트는, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 보론 산화물(B2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 나트륨 산화물(Na2O), 리튬 산화물(Li2O), 아연 산화물(ZnO), 칼륨 산화물(K2O), 칼슘 산화물(CaO), 및 마그네슘 산화물(MgO) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 3차원 프린팅 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 3차원 프린팅 방법은, 상기 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 용기 내에 준비하는 단계, 광을 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에 조사하는 방법으로, 상기 용기 상부의 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물을 경화시켜, 3차원 프린팅 성형층을 제조하는 단계, 상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계를 반복 수행하여, 상기 3차원 프린팅 성형층이 적층된 3차원 프린팅 성형체를 제조하는 단계, 및 상기 3차원 프린팅 성형체를 소결하여, 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 3차원 프린팅 소결체 제조 단계는, 상기 3차원 프린팅 성형체를, 제1 승온 속도로 제1 온도까지 가열하는 제1 열처리단계, 및 상기 3차원 프린팅 성형체를, 상기 제1 승온 속도보다 높은 제2 승온 속도로 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도까지 가열하는 제2 열처리단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계에에서 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에 제공돠는 광은, UV를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 3차원 프린팅 성형체 제조 단계는, 상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계를 기준 범위까지 반복 수행하여, 상기 3차원 프린팅 성형층이 기준 층까지 적층된, 예비 3차원 프린팅 성형체를 제조하는 단계, 및 상기 예비 3차원 프린팅 성형체 제조 이후, 상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계를 반복 수행하여, 상기 3차원 프린팅 성형층이 기준 층을 초과하여 적층된 상기 3차원 프린팅 성형체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 예비 3차원 프린팅 성형체 제조 단계 이후, 상기 기준 층을 초과하여 적층된 상기 3차원 프린팅 성형층은, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 3초 초과 7초 미만의 시간 동안 노광되어 제조된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 예비 3차원 프린팅 성형체가 포함하는 상기 3차원 프린팅 성형층은, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 30초 초과 90초 미만의 시간 동안 노광되어 제조된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법은, 프리트(Frit), 세라믹 입자, 및 용매를 혼합하여 제1 베이스 소스를 제조하는 단계, 상기 제1 베이스 소스와 표면 개질제를 혼합하여, 상기 제1 베이스 소스에 포함된 상기 세라믹 입자의 표면을 개질하는 단계, 표면이 개질된 상기 세라믹 입자를 갖는 상기 제1 베이스 소스를 광경화제와 혼합하여 제2 베이스 소스를 제조하는 단계, 및 상기 제2 베이스 소스에 광개시제를 첨가하여 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 프리트는 상기 세라믹 입자 중량 대비 2 wt% 초과 4 wt% 미만의 농도를 갖는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물을 사용하여 제조된 3차원 프린팅 소결체는, 내구성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 과정에서 사용되는 알루미나 입자의 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 과정을 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 3차원 프린팅 소결체를 촬영한 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물이 포함하는 프리트의 함유량에 따라, 3차원 프린팅 소결체의 내구성을 비교하는 그래프이다.
도 12는 초기 노광시간에 따른 3차원 프린팅 소결체의 내구성을 비교하는 그래프이다.
도 13은 노광 시간에 따른 3차원 프린팅 소결체의 내구성을 비교하는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법을 설명하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법은, 제1 베이스 소스 제조 단계(S110), 상기 제1 베이스 소스에 포함된 세라믹 입자의 표면을 개질하는 단계(S120), 제2 베이스 소스 제조 단계(S130), 잉크 조성물 제조 단계(S140)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명된다.
상기 제1 베이스 소스는, 프리트(Frit), 세라믹 입자, 및 용매가 혼합되어 제조될 수 있다(S110). 예를 들어, 상기 프리트는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 보론 산화물(B2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 나트륨 산화물(Na2O), 리튬 산화물(Li2O), 아연 산화물(ZnO), 칼륨 산화물(K2O), 칼슘 산화물(CaO), 및 마그네슘 산화물(MgO) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프리트는, 54.3 wt%의 SiO2, 17.9 wt%의 B2O3, 9.42 wt%의 Al2O3, 4.33 wt%의 ZrO2, 3.99 wt%의 Na2O, 3.45 wt%의 Li2O, 2.94 wt%의 ZnO, 2.16 wt%의 K2O, 0.77 wt%의 CaO, 및 0.33 wt%의 MgO를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 입자는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 메틸알코올을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 프리트, 상기 세라믹 입자, 및 상기 용매는 24시간 동안 볼밀링으로 혼합될 수 있다.
상기 제1 베이스 소스는 표면 개질제와 혼합될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 베이스 소스가 포함하는 상기 세라믹 입자의 표면이 개질될 수 있다(S120). 예를 들어, 상기 표면 개질제는, Vinyltrimethoxy silane(VTMS)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 베이스 소스는 상기 세라믹 입자 중량 대비 15 wt%의 농도를 갖는 VTMS와 혼합된 후, 50℃의 온도에서 24시간 교반될 수 있다. 이에 따라, 상기 세라믹 입자의 표면에 VTMS가 흡착될 수 있다.
표면이 개질된 상기 세라믹 입자를 갖는 상기 제1 베이스 소스는 광경화제와 혼합될 수 있다. 이에 따라, 제2 베이스 소스가 제조될 수 있다(S130). 예를 들어, 상기 광경화제는 1,6-hexanediol diacrylate(HDDA)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 표면이 개질된 상기 세라믹 입자를 갖는 상기 제1 베이스 소스는, 전체 중량 대비 40 wt%의 농도를 갖는 HDDA와 혼합된 후, 상온에서 24시간 동안 교반될 수 있다.
상기 잉크 조성물 제조 단계(S140)는, 상기 제2 베이스 소스를 열처리하여, 상기 제2 베이스 소스에 포함된 상기 용매를 휘발시키는 단계, 및 상기 용매가 휘발된 상기 제2 베이스 소스에 광개시제를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광개시제는 phenyl bis(2, 4, 6-trimethylbenzoyl)-phosphineoxide를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, Evaporator를 이용하여 50℃의 온도에서 1시간 동안 상기 제2 베이스 소스를 열처리하여, 상기 제2 베이스 소스에 잔존하는 메틸알코올을 휘발시킨 후, 상기 광경화제 중량 대비 1.5 wt%의 농도를 갖는 phenyl bis(2, 4, 6-trimethylbenzoyl)-phosphineoxide를 첨가하고, 상온에서 24시간 교반할 수 있다. 이에 따라, 상기 잉크 조성물이 제조될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물은, 상기 프리트(Frit), 상기 세라믹 입자, 상기 표면 개질제, 상기 광경화제, 및 상기 광개시제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물을 사용하여 제조된 3차원 프린팅 소결체의 내구성이 향상될 수 있다.
구체적으로, 세라믹 입자를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물을 이용하여, 3차원 프린팅 성형체를 제조한 후, 이를 소결시켜 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 경우, 세라믹 입자의 낮은 충진율로 인하여, 소결 과정에서 3차원 프린팅 소결체에 기공(void) 및 크랙(crack)이 발생될 수 있다. 이에 따라, 3차원 프린팅 소결체의 강도 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
하지만, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 경우, 소결 과정에서 상기 프리트(Frit)가 액상소결 거동을 가속화하여, 3차원 프린팅 소결체의 기공 및 크랙 발생의 예방할 수 있다. 이에 따라, 3차원 프린팅 소결체의 강도 및 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 프리트는 상기 세라믹 입자 중량 대비 2 wt% 초과 4 wt%의 농도를 갖도록 제어될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 이용하여 제조된 3차원 프린팅 소결체의 강도가 보다 향상될 수 있다. 예를 들어, 상기 프리트가 상기 세라믹 입자 중량 대비 3 wt%의 농도를 갖는 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 이용하여 제조된 3차원 프린팅 소결체는 가장 높은 강도를 나타낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법은, 3차원 프린팅 잉크 조성물을 용기 내에 준비하는 단계(S210), 3차원 프린팅 성형층을 제조하는 단계(S220), 3차원 프린팅 성형체를 제조하는 단계(S230), 및 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 단계(S240)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 구체적으로 설명된다.
3차원 프린팅 잉크 조성물이 용기(10) 내에 준비될 수 있다(S210). 일 실시 예에 따르면, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물은, 도 1을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물일 수 있다. 이에 따라, 3차원 프린팅 잉크 조성물에 대한 구체적인 설명은 생략된다.
광이 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에 조사되어, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 경화될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에, 상기 광이 조사되는 경우, 상기 용기(10) 상부의 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 경화될 수 있다. 이에 따라, 3차원 프린팅 성형층(100L)이 제조될 수 있다(S220). 즉, 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)은, 상기 용기(10) 내에 준비된 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물 중, 적어도 일부가 경화되어 형성된 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광원(20)으로부터 상기 광이 출사될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원은 DLP(digital light processing) projector일 수 있다. 예를 들어, 상기 광은 UV를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기판(30)이 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물과 접촉된 상태에서, 상기 광이 조사될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(30) 상에 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)이 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)은 DLP(digital light processing) 3차원 프린팅 방법으로 형성될 수 있다.
상기 3차원 프린팅 성형층(100L) 제조 단계는 반복 수행될 수 있다. 이 경우, 복수의 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)이 적층될 수 있다. 이에 따라, 상기 3차원 프린팅 성형체(100)가 제조될 수 있다(S230). 즉, 상기 3차원 프린팅 성형체(100)는, 복수의 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)이 적층된 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 3차원 프린팅 성형층(100L) 제조 단계는 기준 범위까지 반복 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)이 기준 층까지 적층된 예비 3차원 프린팅 성형체(100a)가 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 범위는 5회이고, 상기 기준 층은 5층(layer)일 수 있다. 즉, 상기 예비 3차원 프린팅 성형체(100a)는 도 6에 도시된 바와 같이, 5개의 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)이 적층된 것일 수 있다.
상기 예비 3차원 프린팅 성형체(100a) 제조 이후, 상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계가 다시 반복 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 3차원 프린팅 성형층(100a)이 상기 기준 층을 초과하여 적층될 수 있다. 이에 따라, 상기 3차원 프린팅 성형체(100)가 제조될 수 있다. 즉, 상기 3차원 프린팅 성형체(100)는 상기 3차원 프린팅 성형층(100a)이 기준 층을 초과하여 적층된 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 예비 3차원 프린팅 성형체(100a)가 포함하는 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)은, 상기 예비 3차원 프린팅 성형체(100a) 제조 단계 이후 상기 기준 층을 초과하여 적층된 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)과 비교하여, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에 제공되는 상기 광의 노광 시간이 서로 다를 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 예비 3차원 프린팅 성형체(100a)가 포함하는 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)은, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 30초 초과 90초 미만의 시간 동안 노광되어 제조될 수 있다. 이와 달리, 상기 예비 3차원 프린팅 성형체(100a) 제조 단계 이후, 상기 기준 층을 초과하여 적층된 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)은, 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 3초 초과 7초 미만의 시간 동안 노광되어 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 3차원 프린팅 성형체(100a)의 강도가 향상될 수 있다. 또한, 후술되는 3차원 프리팅 소결체(100a)의 강도 또한 향상될 수 있다.
상기 3차원 프린팅 성형체(100)는 소결될 수 있다. 이에 따라, 상기 3차원 프린팅 소결체가 제조될 수 있다(S240). 일 실시 예에 따르면, 상기 3차원 프린팅 소결체 제조 단계는, 상기 3차원 프린팅 성형체(100a)를 제1 승온 속도로 제1 온도까지 가열하는 제1 열처리 단계, 및 상기 3차원 프린팅 성형체(100a)를 제2 승온 속도로 제2 온도까지 가열하는 제2 열처리 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 승온 속도는 상기 제1 승온 속도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 승온 속도는 3℃/min일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 승온 속도는 5℃/min일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도 보다 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 온도는 1400℃일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 온도는 300℃일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법은, 상기 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 상기 용기(10) 내에 준비하는 단계, 광을 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에 조사하는 방법으로, 상기 용기(10) 상부의 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물을 경화시켜, 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)을 제조하는 단계, 상기 3차원 프린팅 성형층(100L) 제조 단계를 반복 수행하여, 상기 3차원 프린팅 성형층(100L)이 적층된 상기 3차원 프린팅 성형체(100)를 제조하는 단계, 및 상기 3차원 프린팅 성형체를 소결하여, 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 내구성이 향상된 3차원 프린팅 소결체가 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 3차원 프린팅 방법의 구체적인 실험 결과 및 특성 평가 결과가 설명된다.
실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물 제조
500 nm 입도 및 60 wt%의 농도를 갖는 알루미나(Al2O3)입자와 메틸알코올(methyl alcohol)을 볼밀링으로 혼합한 후, 알루미나(Al2O3)의 표면 개질을 위하여, silane coupling agent인 Vinyltrimethoxy silane(VTMS)를 첨가하고, 50℃의 온도에서 24시간동안 교반하여 알루미나 표면에 VTMS를 화학적으로 흡착시켰다. 보다 구체적으로, VTMS는 알루미나 대비 15 wt%의 농도로 사용되었다.
표면 개질된 알루미나 입자는 40 wt% 농도의 1,6-hexanediol diacrylate(HDDA)와의 복합화를 위해 상온에서 24시간 동안 교반되었고, 이후 Evaporator를 이용하여 50℃의 온도에서 1시간 동안 가열되어, 잔존하는 메틸알코올을 휘발시켰다.
계속해서, HDDA 대비 1.5 wt%의 농도를 갖는 phenyl bis(2, 4, 6-trimethylbenzoyl)-phosphineoxide를 첨가하고, 상온에서 24시간 동안 교반하여 최종적으로 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 제조하였다.
실시 예 2에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 방법에 따라 제조하되, 500 nm 입도 및 60 wt%의 농도를 갖는 알루미나(Al2O3)입자와 메틸알코올(methyl alcohol)을 볼밀링으로 혼합하는 과정에서, 알루미나 대비 1 wt%의 농도를 갖는 프리트(Frit)를 더 첨가하여, 실시 예 2에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 제조하였다. 상기 프리트(Frit)의 구체적인 조성은 아래의 <표 1>을 통해 정리된다.
조성 wt%
SiO2 54.3
B2O3 17.9
Al2O3 9.42
ZrO2 4.33
Na2O 3.99
Li2O 3.45
ZnO 2.94
K2O 2.16
CaO 0.77
MgO 0.33
실시 예 3에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 방법에 따라 제조하되, 500 nm 입도 및 60 wt%의 농도를 갖는 알루미나(Al2O3)입자와 메틸알코올(methyl alcohol)을 볼밀링으로 혼합하는 과정에서, 알루미나 대비 2 wt%의 농도를 갖는 프리트(Frit)를 더 첨가하여, 실시 예 3에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 제조하였다.
실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 방법에 따라 제조하되, 500 nm 입도 및 60 wt%의 농도를 갖는 알루미나(Al2O3)입자와 메틸알코올(methyl alcohol)을 볼밀링으로 혼합하는 과정에서, 알루미나 대비 3 wt%의 농도를 갖는 프리트(Frit)를 더 첨가하여, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 제조하였다.
실시 예 5에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 방법에 따라 제조하되, 500 nm 입도 및 60 wt%의 농도를 갖는 알루미나(Al2O3)입자와 메틸알코올(methyl alcohol)을 볼밀링으로 혼합하는 과정에서, 알루미나 대비 4 wt%의 농도를 갖는 프리트(Frit)를 더 첨가하여, 실시 예 5에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 제조하였다.
상기 실시 예 1 내지 실시 예 5에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 과정에서, 사용되는 프리트(Frit)의 함량이 아래의 <표 2>를 통해 정리된다.
구분 프리트 함량 (알루미나 대비 wt%)
실시 예 1 0
실시 예 2 1
실시 예 3 2
실시 예 4 3
실시 예 5 4
실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
용기 내에 상기 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 준비한 후, DLP(digital light processing) projector를 이용하여 UV를 30초의 동안 조사하여, 3차원 프린팅 성형층을 제조하였다. 이후, 3차원 프린팅 성형층을 5층(layer) 적층하여 예비 3차원 프린팅 성형체를 제조하였다.
계속해서, 예비 3차원 프린팅 성형체에 3차원 프린팅 성형층을 적층시키되, 예비 3차원 프린팅 성형체에 적층되는 3차원 프린팅 성형층은, 3초의 시간 동안 UV가 조사되어 제조되었다. 결과적으로, 예비 3차원 프린팅 성형체에 3차원 프린팅이 추가적으로 적층되어, 3차원 프린팅 성형체가 제조되었다.
최종적으로, 3차원 프린팅 성형체를 3℃/min의 승온 속도로 300℃의 온도까지 열처리한 후 이를 2시간 동안 유지하고, 다시 5℃/min의 승온 속도로 1400℃의 온도까지 열처리한 후 이를 2시간 동안 유지하고, 로랭시키는 방법으로 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 소결체를 제조하였다.
실시 예 2에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 상술된 실시 예 2에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 이용하여 제조하였다.
실시 예 3에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 상술된 실시 예 3에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 이용하여 제조하였다.
실시 예 4 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 이용하여 제조하였다.
실시 예 5 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 1에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 상술된 실시 예 5에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 이용하여 제조하였다.
실시 예 6에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 예비 3차원 프린팅 성형체가 포함하는 3차원 프린팅 성형층은, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물에, UV가 60초 동안 조사되어 제조되었다.
실시 예 7에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 예비 3차원 프린팅 성형체가 포함하는 3차원 프린팅 성형층은, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물에, UV가 90초 동안 조사되어 제조되었다.
실시 예 8에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 예비 3차원 프린팅 성형체가 포함하는 3차원 프린팅 성형층은, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물에, UV가 120초 동안 조사되어 제조되었다.
실시 예 9에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 예비 3차원 프린팅 성형체에 적층되는 3차원 프린팅 성형층은, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물에, UV가 1초 동안 조사되어 제조되었다.
실시 예 10에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 예비 3차원 프린팅 성형체에 적층되는 3차원 프린팅 성형층은, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물에, UV가 5초 동안 조사되어 제조되었다.
실시 예 11에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 예비 3차원 프린팅 성형체에 적층되는 3차원 프린팅 성형층은, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물에, UV가 7초 동안 조사되어 제조되었다.
실시 예 12에 따른 3차원 프린팅 소결체 제조
상술된 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법으로 제조하되, 예비 3차원 프린팅 성형체에 적층되는 3차원 프린팅 성형층은, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물에, UV가 9초 동안 조사되어 제조되었다.
상술된 실시 예 1 내지 실시 예 12에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 과정에서, 3차원 프린팅 성형층 제조에 사용되는 3차원 프린팅 잉크 조성물 및 UV의 조사 시간이 아래의 <표 3>을 통해 정리된다. 초기 노광 시간은, 예비 3차원 프린팅 소결체가 포함하는 3차원 프린팅 성형층의 제조과정에서 3차원 프린팅 잉크 조성물에 제공되는 UV의 시간을 의미한다. 반면, 노광 시간은, 예비 3차원 프린팅 소결체 제조 이후, 예비 3차원 프린팅 성형체에 적층되는 3차원 프린팅 성형층의 제조과정에서 3차원 프린팅 잉크 조성물에 제공되는 UV의 시간을 의미한다.
구분 (3차원 프린팅 소결체) 사용된 3차원 프린팅 잉크 조성물 (프리트 함유량) 초기 노광 시간 노광 시간
실시 예 1 실시 예 1 (0 wt%) 30s 3s
실시 예 2 실시 예 2 (1 wt%) 30s 3s
실시 예 3 실시 예 3 (2 wt%) 30s 3s
실시 예 4 실시 예 4 (3 wt%) 30s 3s
실시 예 5 실시 예 5 (4 wt%) 30s 3s
실시 예 6 실시 예 4 (3 wt%) 60s 3s
실시 예 7 실시 예 4 (3 wt%) 90s 3s
실시 예 8 실시 예 4 (3 wt%) 120s 3s
실시 예 9 실시 예 4 (3 wt%) 60s 1s
실시 예 10 실시 예 4 (3 wt%) 60s 5s
실시 예 11 실시 예 4 (3 wt%) 60s 7s
실시 예 12 실시 예 4 (3 wt%) 60s 9s
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 과정에서 사용되는 알루미나 입자의 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 사진이다.
도 8을 참조하면, 상기 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 과정에서 사용되는 알루미나 입자를 SEM(Scanning Electron Microscopy) 촬영하여 나타내었다. 도 9를 참조하면, 상기 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 과정 중 알루미나 입자의 표면이 개질된 후 HDDA와 혼합된 상태의 소스(왼쪽)와, 상기 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물(오른쪽)을 촬영하여 나타내었다.
도 8을 통해 알 수 있듯이, 알루미나 입자는 약 500 nm의 입도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 9를 통해 알 수 있듯이, 상기 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조 방법으로, 3차원 프린팅 잉크 조성물이 용이하게 형성된 것을 확인할 수 있었다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 과정을 촬영한 사진이고, 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 3차원 프린팅 소결체를 촬영한 사진이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예 1 내지 5에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 과정에서, 3차원 프린팅 성형체가 열처리되기 위해 로(furnace) 내에 배치된 상태를 촬영한 사진이고, 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예 1 내지 실시 예 5에 따른 3차원 프린팅 소결체를 촬영하여 나타내었다. 도 9 및 도 10에서 확인할 수 있듯이, 볼 발명의 실시 예 1 내지 5에 따른 3차원 프린팅 소결체의 제조 방법을 통하여, 3차원 프린팅 성형체 및 3차원 프린팅 소결체가 효과적으로 형성된 것을 확인할 수 있었다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물이 포함하는 프리트의 함유량에 따라, 3차원 프린팅 소결체의 내구성을 비교하는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예 1 내지 실시 예 5에 따른 3차원 프린팅 성형체 및 3차원 프린팅 소결체의 강도(MPa)를 측정하여 나타내었다. 측정 결과는 아래의 <표 4>를 통해 정리된다.
구분 3차원 프린팅 성형체 강도
(MPa)		 3차원 프린팅 소결체 강도(MPa)
실시 예 1 28.6 41.8
실시 예 2 29.4 42.2
실시 예 3 30.1 45.8
실시 예 4 29.8 48.1
실시 예 5 28.1 44.2
도 11 및 <표 4>에서 확인할 수 있듯이, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체의 강도는 48.1 MPa로서 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 점차적으로 증가하던 소결체의 강도가, 실시 예 4에 따른 3차원 프린팅 소결체를 기점으로 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 3차원 프린팅 잉크 조성물을 제조하는 과정에서, 알루미나 대비 2 wt% 초과 4 wt% 미만의 농도를 갖는 프리트가 사용되는 것이, 내구성이 향상된 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 효과적인 방법임을 알 수 있다. 도 12는 초기 노광시간에 따른 3차원 프린팅 소결체의 내구성을 비교하는 그래프이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예 4, 실시 예 6, 실시 예 7, 및 실시 예 8에 따른 3차원 프린팅 성형체 및 3차원 프린팅 소결체의 강도(MPa)를 측정하여 나타내었다. 측정 결과는 아래의 <표 5>를 통해 정리된다.
구분 3차원 프린팅 성형체 강도
(MPa)		 3차원 프린팅 소결체 강도(MPa)
실시 예 4 29.8 48.1
실시 예 6 31.2 52.9
실시 예 7 30.8 51.0
실시 예 8 27.3 46.4
도 12 및 <표 5>에서 알 수 있듯이, 실시 예 6에 따른 3차원 프린팅 소결체의 강도는 52.9 MPa로 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시 예 6을 기점으로 소결체의 강도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 과정에서, 초기 노광 시간을 30초 초과 90초 미만으로 제어하는 것이, 내구성이 향상된 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 효과적인 방법임을 알 수 있다.도 13은 노광 시간에 따른 3차원 프린팅 소결체의 내구성을 비교하는 그래프이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예 6, 실시 예 9 내지 실시 예 12에 따른 3차원 프린팅 성형체 및 3차원 프린팅 소결체의 강도(MPa)를 측정하여 나타내었다. 측정 결과는 아래의 <표 6>을 통해 정리된다.
구분 3차원 프린팅 성형체 강도
(MPa)		 3차원 프린팅 소결체 강도(MPa)
실시 예 9 29.6 50.3
실시 예 6 31.2 52.1
실시 예 10 33.8 54.6
실시 예 11 33.1 53.8
실시 예 12 33.0 53.6
도 13 및 <표 6>에서 알 수 있듯이, 실시 예 10에 따른 3차원 프린팅 소결체의 강도는 52.9 MPa로 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시 예 10을 기점으로 소결체의 강도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 과정에서, 노광 시간을 3초 초과 7초 미만으로 제어하는 것이, 내구성이 향상된 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 효과적인 방법임을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 프리트(Frit), 세라믹 입자, 및 용매를 혼합하여 제1 베이스 소스를 제조하는 단계;
    상기 제1 베이스 소스와 표면 개질제를 혼합하여, 상기 제1 베이스 소스에 포함된 상기 세라믹 입자의 표면을 개질하는 단계;
    표면이 개질된 상기 세라믹 입자를 갖는 상기 제1 베이스 소스를 광경화제와 혼합하여 제2 베이스 소스를 제조하는 단계; 및
    상기 제2 베이스 소스에 광개시제를 첨가하여 잉크 조성물을 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 프리트는 상기 세라믹 입자 중량 대비 2 wt% 초과 4 wt% 미만의 농도를 갖는 것을 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 잉크 조성물 제조 단계는,
    상기 제2 베이스 소스를 열처리하여, 상기 제2 베이스 소스에 포함된 상기 용매를 휘발시키는 단계; 및
    상기 용매가 휘발된 상기 제2 베이스 소스에 상기 광개시제를 첨가하는 단계를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 프리트는, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 보론 산화물(B2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 나트륨 산화물(Na2O), 리튬 산화물(Li2O), 아연 산화물(ZnO), 칼륨 산화물(K2O), 칼슘 산화물(CaO), 및 마그네슘 산화물(MgO) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 알루미나(Al2O3)를 포함하고, 상기 용매는 메틸알코올(methyl alcohol)을 포함하고, 상기 표면 개질제는 Vinyltrimethoxy silane(VTMS)을 포함하고, 상기 광경화제는, 1,6-hexanediol diacrylate(HDDA)를 포함하고, 상기 광개시제는 phenyl bis(2, 4, 6-trimethylbenzoyl)-phosphineoxide를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물의 제조방법.
  5. 프리트(Frit), 세라믹 입자, 표면 개질제, 광경화제, 및 광개시제를 포함하는 잉크 조성물에 있어서,
    상기 프리트는, 상기 세라믹 입자 중량 대비 2 wt% 초과 4 wt% 미만의 농도를 갖는 것을 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 알루미나(Al2O3)를 포함하고,
    상기 프리트는, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 보론 산화물(B2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 나트륨 산화물(Na2O), 리튬 산화물(Li2O), 아연 산화물(ZnO), 칼륨 산화물(K2O), 칼슘 산화물(CaO), 및 마그네슘 산화물(MgO) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 3차원 프린팅 잉크 조성물.
  7. 제5 항에 따른 3차원 프린팅 잉크 조성물을 용기 내에 준비하는 단계;
    광을 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에 조사하는 방법으로, 상기 용기 상부의 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물을 경화시켜, 3차원 프린팅 성형층을 제조하는 단계;
    상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계를 반복 수행하여, 상기 3차원 프린팅 성형층이 적층된 3차원 프린팅 성형체를 제조하는 단계; 및
    상기 3차원 프린팅 성형체를 소결하여, 3차원 프린팅 소결체를 제조하는 단계를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 3차원 프린팅 소결체 제조 단계는,
    상기 3차원 프린팅 성형체를, 제1 승온 속도로 제1 온도까지 가열하는 제1 열처리단계; 및
    상기 3차원 프린팅 성형체를, 상기 제1 승온 속도보다 높은 제2 승온 속도로 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도까지 가열하는 제2 열처리단계를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계에서 상기 3차원 프린팅 잉크 조성물에 제공돠는 광은, UV를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 3차원 프린팅 성형체 제조 단계는,
    상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계를 기준 범위까지 반복 수행하여, 상기 3차원 프린팅 성형층이 기준 층까지 적층된, 예비 3차원 프린팅 성형체를 제조하는 단계; 및
    상기 예비 3차원 프린팅 성형체 제조 이후, 상기 3차원 프린팅 성형층 제조 단계를 반복 수행하여, 상기 3차원 프린팅 성형층이 기준 층을 초과하여 적층된 상기 3차원 프린팅 성형체를 제조하는 단계를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 예비 3차원 프린팅 성형체 제조 단계 이후, 상기 기준 층을 초과하여 적층된 상기 3차원 프린팅 성형층은,
    상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 3초 초과 7초 미만의 시간 동안 노광되어 제조된 것을 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 예비 3차원 프린팅 성형체가 포함하는 상기 3차원 프린팅 성형층은,
    상기 3차원 프린팅 잉크 조성물이 30초 초과 90초 미만의 시간 동안 노광되어 제조된 것을 포함하는 3차원 프린팅 방법.
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