KR20210073213A - A vat photopolymerization 3d printer measuring adhesion for real-time - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a photopolymerization 3D printer for measuring adhesive strength in real time, including: a linear actuator; a production platform moving in a vertical direction on the linear actuator; an adhesive strength measurement device disposed on a top of the production platform to measure adhesive strength applied to the production platform; and a resin tank for accommodating a photocurable resin molded into a structure by the production platform, wherein the resin tank includes a light-transmitting member, and a wall formed along an edge of a top surface of the member, one side surface of the wall has a lower height than remaining side surfaces of the wall so that the accommodated photocurable resin is observed, and a local damage resolving device operated based on the adhesive strength and configured to resolve the adhesive strength between the production platform and the member is disposed on a side surface of the wall that is adjacent to the linear actuator. Accordingly, stability of a product is ensured.

Description

실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터{A VAT PHOTOPOLYMERIZATION 3D PRINTER MEASURING ADHESION FOR REAL-TIME}A 3D printer with photo-curing method that can measure real-time adhesive strength {A VAT PHOTOPOLYMERIZATION 3D PRINTER MEASURING ADHESION FOR REAL-TIME}

본 발명은 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제작 구조물의 접착력을 실시간으로 측정함으로써 적층되는 재료와 레진 수조 사이의 접착력을 균일하게 개선함으로써 제품의 완성도를 효과적으로 증대시킬 수 있는 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a photopolymerization type 3D printer capable of measuring adhesive force in real time, and more particularly, by measuring the adhesive force of a fabricated structure in real time, uniformly improving the adhesion between a material to be laminated and a resin tank, thereby effectively increasing the completeness of the product It relates to a 3D printer of photopolymerization method that can measure real-time adhesive force.

종래의 광중합 방식의 3D 프린터는 탑다운(Top-down) 방식과 바텀업(Bottom-up) 방식으로 구분할 수 있다.The conventional 3D printer of the photopolymerization method can be divided into a top-down method and a bottom-up method.

탑다운 방식의 3D 프린터는 수조(Vat)에 채워진 레진(Resin) 재료(Photopolymer)의 상부에서 광원을 조사하여 경화시키고, 경화된 재료가 제작 플랫폼(Platform)의 상면 고정된 상태에서 Z축 구동부가 하부 방향으로 이동하면서 다음 재료 층들이 상부 방향으로 적층되면서 제작된다. The top-down 3D printer is cured by irradiating a light source from the upper part of the resin material (Photopolymer) filled in a vat, and the Z-axis driving unit is installed while the cured material is fixed on the upper surface of the production platform. While moving in the downward direction, the next material layers are stacked in the upward direction.

바텀업 방식의 3D 프린터는 수조에 채워진 레진의 하부에서 광원을 조사하여 재료를 경화시키고, 경화된 재료가 제작 플랫폼을 하면에 고정된 상태에서 Z축 구동부가 상부 방향으로 이동하면서 다음 재료 층이 하부 방향으로 적층되면서 제작된다. The bottom-up 3D printer irradiates a light source from the bottom of the resin filled in the water tank to harden the material, and while the cured material is fixed to the bottom of the production platform, the Z-axis drive moves upward while the next material layer is lowered. It is manufactured by stacking in the direction.

이중 탑다운 방식의 3D 프린터는 구조물의 매 층을 제작하기 위해 리코터(Recoater)가 사용되는 반면, 바텀업 방식의 3D 프린터는 구조물 제작 시 리코터를 생략하고 제작할 수 있다.A double top-down 3D printer uses a recoater to fabricate every layer of a structure, whereas a bottom-up 3D printer can omit the recoater when manufacturing a structure.

그러나, 바텀업 방식의 3D 프린터는 제작 플랫폼의 아랫쪽에 구조물이 생성되기 때문에 크고 무거운 구조물 제작 시 수조 하부에서 발생하는 접착력에 의한 제작 실패가 빈번하게 발생했다.However, since the bottom-up type 3D printer creates a structure at the bottom of the production platform, manufacturing failures frequently occurred due to the adhesive force occurring at the bottom of the water tank when manufacturing large and heavy structures.

상술한 종래 바텀업 방식의 3D 프린터의 단점을 해결하기 위하여 개발된 것이 이형제("이형 필름"이라고도 함)이다.A release agent (also referred to as a "release film") has been developed to solve the above-described disadvantages of the conventional bottom-up 3D printer.

이형제는 수조에 도포되어 수조의 하부에서 접착력을 해소하는 역할을 수행할 수 있도록 구성되나, 수조의 이형제는 일반적으로 소모품에 해당되므로 일정 사용 이후에는 교체가 필요하다. 하지만, 이 또한, 사용자가 교체 시기를 정확히 판단하는 것이 어렵기 때문에 단 하나의 층의 접착 문제가 구조물 전체가 무너지는 파손을 초래할 수 있다.The release agent is applied to the water tank and configured to play a role in relieving the adhesive force in the lower part of the water tank. However, it is also difficult for the user to accurately determine the replacement timing, so that the problem of adhesion of only one layer may lead to damage in which the entire structure collapses.

발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안된다.The description underlying the invention has been prepared to facilitate understanding of the invention. It should not be construed as an admission that the matters described in the background technology of the invention exist as prior art.

본 발명은 종래 바텀업 방식 기반의 광중합 3D 프린터의 접착력과 같은 문제점을 해소하기 위하여 개발한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제작 플랫폼 상에 접착력 측정수단을 설치함으로서 실시간으로 접착력을 측정하여 매 층마다 형성되는 단면적 대비 접착력을 측정함에 따라 이형력이 증대된 제품 테스트가 가능한 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터를 제공하는 것이다.The present invention was developed to solve problems such as the adhesive force of the conventional bottom-up method-based photopolymerization 3D printer, and the problem to be solved by the present invention is to measure the adhesive force in real time by installing an adhesive force measuring means on the production platform. The purpose of this invention is to provide a 3D printer of a photopolymerization method capable of real-time adhesive force measurement capable of testing products with increased release force by measuring the adhesive force compared to the cross-sectional area formed for each layer.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 레진 수조에 국부손상 해소수단을 결합하여 제품의 효율성이 극대화된 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a 3D printer of a light polymerization method capable of real-time measurement of adhesive force maximizing product efficiency by combining a means for resolving local damage in a resin tank.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 레진 수조와 재료 사이의 접착력을 실시간으로 측정함에 따라 사용자에게 정확한 부품 교체 시기를 안내하여 제품의 안정성 확보가 가능한 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a light-curing 3D printer capable of measuring the adhesive force between the resin tank and the material in real time, thereby guiding the user on the correct time to replace parts and ensuring the stability of the product in real time. will do

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 접착력 측정수단에 의해 필름의 국부적 손상을 해소함으로써 필름의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있는 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a photopolymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement capable of effectively extending the lifespan of a film by resolving local damage to the film by an adhesive force measuring means.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 제작 실패 발생시 즉각적으로 작동을 중지함으로써 재료의 소모를 최소화하여 시장 경쟁력을 향상시킬 수 있는 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a photopolymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement capable of improving market competitiveness by minimizing material consumption by immediately stopping operation when a manufacturing failure occurs.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터는 리니어 액추에이터, 리니어 액추에이터에서 상하 방향으로 움직이는 제작 플랫폼, 제작 플랫폼의 상단에 배치되며 제작 플랫폼에 가해지는 접착력을 측정하는 접착력 측정수단; 및 제작 플랫폼에 의해 구조물로 성형되어지는 광경화 수지를 수용하는 레진 수조를 포함하는 3D 프린터에 있어서, 레진 수조는, 광 투과가 가능한 부재; 및 부재의 상면 가장자리를 따라 형성된 벽체;를 포함하되, 벽체 중 일 측면은 수용되는 광경화 수지를 관찰할 수 있도록 벽체의 나머지 측면 보다 낮은 높이로 형성되고, 벽체 중 리니어 액추에이터와 근접한 측면 에는 접착력에 기초하여 가동되며 제작 플랫폼과 부재 사이의 접착력을 해소시키는 국부손상 해소수단이 배치될 수 있다. In order to solve the above problems, the light polymerization type 3D printer capable of measuring real-time adhesive force according to an embodiment of the present invention is a linear actuator, a manufacturing platform that moves up and down in the linear actuator, and is disposed on the top of the manufacturing platform. Adhesive force measuring means for measuring the adhesive force applied to the; and a resin tank accommodating a photocurable resin molded into a structure by a manufacturing platform, wherein the resin tank includes: a member capable of transmitting light; and a wall formed along the upper edge of the member; but, one side of the wall is formed at a height lower than the other side of the wall so that the photocurable resin accommodated can be observed, and the side close to the linear actuator among the walls has an adhesive force. A means for resolving local damage that is operated based on and relieves the adhesive force between the manufacturing platform and the member may be disposed.

또한, 레진 수조의 하부에는 제작 플랫폼의 하면에 한 층씩 적층되도록 레이저 빔을 조사하여 광경화 수지를 광경화시키는 광원부를 더 포함할 수 있다.In addition, the lower portion of the resin tank may further include a light source for photocuring the photocurable resin by irradiating a laser beam so as to be laminated layer by layer on the lower surface of the manufacturing platform.

또한, 접착력 측정수단은, 광경화 수지가 레이저 빔에 의해 광중합반응(photopolymerizaion)이 일어나기 전과 후의 레진 수조 및 광경화 수지 사이의 접착 정도를 비교하여 접착력을 측정할 수 있다.In addition, the adhesive force measuring means may measure the adhesive force by comparing the degree of adhesion between the resin tank and the photocurable resin before and after photopolymerization of the photocurable resin occurs by a laser beam.

또한, 접착력 측정수단을 이용하여 측정한 접착력에 대한 정보를 수신하고, 수신한 접착력에 기초하여 레진 수조의 움직임을 제어하는 접착력 탐지장치를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include an adhesive force detection device for receiving information about the adhesive force measured using the adhesive force measuring means, and controlling the movement of the resin tank based on the received adhesive force.

또한, 레진 수조는 정사각형, 직사각형 및 원형의 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다.In addition, the resin tank may be formed in any one of a square, rectangular, and circular shape.

또한, 레진 수조는 국부손상 해소수단에 의해 직선 방향, 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 움직일 수 있다.In addition, the resin tank can be moved in any one of a linear direction, a clockwise direction, and a counterclockwise direction by the local damage resolution means.

또한, 접착력이 미리 정해진 값보다 큰 경우, 접착력 측정수단은 국부손상 해소수단을 이용하여 제작 플랫폼이 부재의 타 영역을 이용하여 구조물을 제작하도록 레진 수조를 이동시킬 수 있다.In addition, when the adhesive force is greater than a predetermined value, the adhesive force measuring means may move the resin tank so that the fabrication platform uses the other area of the member to fabricate the structure using the local damage resolution means.

또한, 부재는 테프론 필름 및 PDMS(PolyDiMethylSiloxane)를 포함하는 이형 필름일 수 있다.In addition, the member may be a release film including a Teflon film and PDMS (PolyDiMethylSiloxane).

또한, 테프론 필름은 필름은 FEP(Fluorinated Ethylene Propylene) 필름 및 PFA(PerFluoroAlkoxy) 필름 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.In addition, the Teflon film may be composed of at least one of a Fluorinated Ethylene Propylene (FEP) film and a PerFluoroAlkoxy (PFA) film.

본 발명은 제작 플랫폼 상에 접착력 측정수단을 설치함으로서 실시간으로 접착력을 측정하여 매 층마다 형성되는 단면적 대비 접착력을 측정함에 따라 이형력을 효과적으로 증대시킬 수 있다.The present invention can effectively increase the release force by measuring the adhesive force in real time by installing the adhesive force measuring means on the production platform and measuring the adhesive force compared to the cross-sectional area formed for each layer.

또한, 본 발명은 실시간으로 접착력을 측정함에 따라 사용자에게 정확한 부품 교체 시기를 안내하여 제품의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, the present invention can ensure the stability of the product by guiding the user to the correct time to replace the parts by measuring the adhesive force in real time.

또한, 본 발명은 접착력 측정수단에 의해 필름의 국부적 손상을 해소함으로써 필름의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다.In addition, the present invention can effectively extend the life of the film by solving the local damage to the film by means of measuring the adhesive force.

또한, 본 발명은 제작 실패 발생시 즉각적으로 작동을 중지함으로써 재료의 소모를 최소화하여 시장 경쟁력을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention can improve market competitiveness by minimizing the consumption of materials by immediately stopping the operation when a manufacturing failure occurs.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 후면을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구동 방법을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터의 구동 방법을 나타낸 예시도이다.
도 6은 이형제 성분 별 접착력을 비교한 그래프를 도시한 예시도이다.
1 is a schematic diagram of a 3D printing system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing the rear side of the 3D printer according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram illustrating a method of driving a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a 3D printer according to another embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram illustrating a method of driving a 3D printer according to another embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing a graph comparing the adhesive strength of each component of the release agent.

발명의 이점, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages of the invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우, '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, and thus the present invention is not limited to the illustrated matters. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in a singular, the case in which the plural is included is included unless otherwise explicitly stated.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, and technically various interlocking and driving are possible, as will be fully understood by those skilled in the art, and each embodiment may be independently implemented with respect to each other, It may be possible to implement together in a related relationship.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터에 대하여 설명한다.Hereinafter, a 3D printer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구성도이다. 도 1에서는 편의상 3D 프린터(100)의 리니어 액추에이터(110) 및 레진 수조(140)만을 도시하였다. 3D 프린터(100)에 구성된 구성품들은 도 2에 도시된 바와 같이 케이스 내에 배치되며 케이스의 하면에 고정되는 것을 알 수 있다.1 is a block diagram of a 3D printer according to an embodiment of the present invention. 1 shows only the linear actuator 110 and the resin tank 140 of the 3D printer 100 for convenience. It can be seen that the components configured in the 3D printer 100 are disposed in the case as shown in FIG. 2 and fixed to the lower surface of the case.

3D 프린터(100)는 재료가 부착된 제작 플랫폼을 상향으로 이송시키면서 층층이 구조물(혹은 3D 출력물)을 형성시켜 적층하는 바텀업(Bottom-up) 방식의 프린터이다. 여기서, 재료는 후술하는 광경화 수지가 레이저 빔(혹은 자외선, 가시광선일 수도 있음)에 의해 경화된 상태를 지칭하는 의미로 해석되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 3D 프린터(100)는 광중합 방식(Vat Photopolymerization)의 3D 프린터이다. 예컨대, 본 발명의 3D 프린터는 DLP방식, Formlabs사 Form시리즈 및 SLA방식에서도 적용가능하다.The 3D printer 100 is a bottom-up type printer that forms and stacks a structure (or 3D output) layer by layer while transporting a fabrication platform to which the material is attached upward. Here, the material is preferably interpreted to mean a state in which a photocurable resin to be described later is cured by a laser beam (or may be ultraviolet or visible light). In the present invention, the 3D printer 100 is a 3D printer of a photopolymerization method (Vat Photopolymerization). For example, the 3D printer of the present invention is applicable to the DLP method, Formlabs' Form series and SLA method.

3D 프린터(100)는 통신 네트워크를 통해 접착력 탐지장치(900)와 연결될 수도 있다. 본 발명에서 접착력 탐지장치(900)는 일종의 서버 장치로 동작하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 본 명세서에서 통신 네트워크는 무선 또는 유선일 수 있고, 서버, 라우터, 스위치, 무선 수신기 및 송신기 등은 물론 전기 전도성 케이블 또는 광 케이블을 포함할 수 있다. 통신 네트워크는 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network), 또는 다른 클라우드 네트워크를 포함할 수 있다.The 3D printer 100 may be connected to the adhesion detection device 900 through a communication network. In the present invention, the adhesive force detection device 900 will be described on the assumption that it operates as a kind of server device. In the present specification, the communication network may be wireless or wired, and may include servers, routers, switches, wireless receivers and transmitters, and the like, as well as electrically conductive cables or optical cables. The communication network may include a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or other cloud networks.

접착력 탐지장치(900)는 필름(150)과 재료 사이의 접착 상태 및 접착력에 대한 정보를 수신하여 필름(150)과 재료 사이의 접착력을 실시간으로 모니터링하는 구성이다. The adhesive force detection device 900 is configured to receive information on the adhesive state and adhesive force between the film 150 and the material to monitor the adhesive force between the film 150 and the material in real time.

3D 프린터(100)는 광경화 수지를 수용하는 레진 수조(140), 레진 수조(140)의 상단에 배치되어 레진 수조(140)에 수용된 광경화 수지(이하, “광중합 재료” 또는 “레진 재료”라고도 함)의 하부에서 레이저(Laser) 빔을 조사하는 광원부, 레진 수조(140)에 수용된 광경화 수지 내에 위치하며 재료(Liquid Photopolymer)가 고정되는 제작 플랫폼(130), 제작 플랫폼(130)을 Z축 방향으로 이동시키는 리니어 액추에이터(110), 리니어 액추에이터(110)의 움직임을 제어하는 서보모터(114) 및 리니어 액추에이터(110)의 일 영역으로부터 연장되며 접착력을 측정하는 접착력 측정수단(122)을 포함한다.The 3D printer 100 is a resin tank 140 for accommodating a photocurable resin, a photocurable resin (hereinafter, “photocurable material” or “resin material”) disposed on the upper end of the resin tank 140 and accommodated in the resin tank 140 . A light source unit irradiating a laser beam from the lower part of the base, located in the photocurable resin accommodated in the resin tank 140, and a fabrication platform 130 on which a material (Liquid Photopolymer) is fixed, the fabrication platform 130 Z A linear actuator 110 for moving in the axial direction, a servomotor 114 for controlling the movement of the linear actuator 110, and an adhesive force measuring means 122 extending from one area of the linear actuator 110 and measuring the adhesive force. do.

레진 수조(140)에는 액상의 광경화 수지(Photo Curing resin)가 수용된다. 광경화 수지는 제작 플랫폼(130)에 고정된 재료가 제작 플랫폼(130)의 이동에 따라 다음 재료층을 경화시키는 역할을 수행한다. 구체적으로, 레진 수조(140)는 광 투과가 가능한 부재(후술되는 투명 플레이트(150))와 상기 부재의 상면 가장자리를 따라 형성된 벽체로 구성된다. 이때, 벽체는 사면으로 이루어져 있으며, 벽체 중 일 측면은 수용되는 광경화 수지를 관찰할 수 있도록 벽체의 나머지 측면 보다 낮은 높이로 형성되는 것을 특징으로 한다. A liquid photo-curing resin is accommodated in the resin tank 140 . The photocurable resin serves to harden the next material layer according to the movement of the material fixed to the production platform 130 . Specifically, the resin tank 140 is composed of a light transmitting member (a transparent plate 150 to be described later) and a wall formed along the upper edge of the member. At this time, the wall is composed of a slope, and one side of the wall is characterized in that it is formed at a lower height than the other side of the wall so that the accommodated photocurable resin can be observed.

또한, 도 2와 같이, 벽체 중 리니어 액추에이터(110)와 근접한 위치에 배치된 측면에는 국부손상 해소수단(160, 170)이 배치되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 국부손상 해소수단은 접착력에 기초하여 가동되며 제작 플랫폼(130)과 상기 부재 사이의 접착력을 해소시키는 역할을 수행한다. 이와 관련된 구체적인 동작은 후술하기로 한다.In addition, as shown in Figure 2, it is characterized in that the local damage resolving means (160, 170) is arranged on the side of the wall disposed in a position close to the linear actuator (110). Here, the local damage resolution means is operated based on the adhesive force and serves to relieve the adhesive force between the manufacturing platform 130 and the member. A detailed operation related thereto will be described later.

광경화 수지는 제작하려는 구조물의 높이와 상관없이 하부에 일정량만큼 채워지는 것을 기본으로 한다. 여기서, 광경화 수지는 빛에 반응하는 아크릴이나 에폭시 계열의 광경화 수지로 실시될 수 있으나, 이에 실시예가 한정되는 것은 아니다.The photocurable resin is basically filled with a certain amount at the bottom regardless of the height of the structure to be manufactured. Here, the photocurable resin may be implemented as an acrylic or epoxy-based photocurable resin that responds to light, but the embodiment is not limited thereto.

레진 수조(140)의 하부에는 투명 플레이트가 형성된다. 투명 플레이트에는 광학적으로 투명한 이형제가 도포됨으로써 후술하는 제작 플랫폼(130)에 고정된 재료가 레진 수조(140)에 부착되는 형상을 방지하는 것을 특징으로 한다.A transparent plate is formed under the resin tank 140 . The transparent plate is characterized in that the optically transparent release agent is applied to prevent the material fixed to the production platform 130 , which will be described later, from being attached to the resin tank 140 .

레진 수조(140)의 일 측면에는 랙(Rack)과 피니언(Pinion)으로 이루어진 국부손상 해소수단(160, 170)이 형성된다. 랙은 피니언에 의해 좌우 방향으로 이동한다.On one side of the resin tank 140 , local damage resolution means 160 and 170 made of a rack and a pinion are formed. The rack is moved left and right by the pinion.

레진 수조(140)는 직사각형이나 원형 형상으로 형성될 수 있고, 또는 캡슐 형상으로 형성될 수도 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.The resin tank 140 may be formed in a rectangular or circular shape, or may be formed in a capsule shape. This will be described later.

투명 플레이트(150, 이하, “광 투과가 가능한 부재” 혹은 “필름”이라고도 함)는 레진 수조(140)의 형상에 대응하도록 형성되며, 플레이트 및 플레이트에 코팅되며 광이 투과될 수 있도록 광학적으로 투명한 필름이 혼합되는 형태로 실시된다. 여기서, 투명한 필름(150)은 테프론 필름, PDMS(PolyDiMethylSiloxane) 등일 수 있다. 여기서, 테프론 필름은 FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), PFA(PerFluoroAlkoxy) 일 수 있다. 이에, 실시예가 한정되는 것은 아니며, 유리판이나 아크릴판과 같이 자체적으로 투명한 플레이트일 수 있다.The transparent plate 150 (hereinafter, also referred to as “a member capable of transmitting light” or “film”) is formed to correspond to the shape of the resin tank 140 , is coated on the plate and the plate, and is optically transparent so that light can be transmitted It is carried out in a form in which the film is mixed. Here, the transparent film 150 may be a Teflon film, PDMS (PolyDiMethylSiloxane), or the like. Here, the Teflon film may be FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) or PFA (PerFluoroAlkoxy). Accordingly, the embodiment is not limited, and may be a transparent plate by itself, such as a glass plate or an acrylic plate.

접착력 측정수단(122)은 단위면적당 가해지 힘(인장 혹은 압축)을 측정하는 센서로서, 제작 플랫폼(Platform, 130)에 가해지는 하중(load)을 측정한다. 접착력 측정수단(122)은 제작 플랫폼(130)에 가해지는 하중을 측정하면서 일정 이상의 무게를 감지하였을 때, 레진 수조(140) 움직임을 통해 보다 쉽게 접착력을 해소할 수 있다. 이와 관련한 내용은 후술하기로 한다. 한편, 본 명세서에서 접착력 측정수단(122)은 로드셀(Loadcell)이라고 지칭될 수 있다.The adhesive force measuring means 122 is a sensor for measuring the applied force (tensile or compression) per unit area, and measures the load applied to the manufacturing platform (Platform, 130). When the adhesive force measuring means 122 detects a weight greater than a certain amount while measuring the load applied to the manufacturing platform 130 , the adhesive force can be more easily resolved through the movement of the resin tank 140 . Details related to this will be described later. Meanwhile, in the present specification, the adhesive force measuring means 122 may be referred to as a load cell.

접착력 측정수단(122)은 Z축 방향으로 이송되도록 볼스크류(Z-axis ball screw, 112)가 구비된 리니어 액추에이터(Linear actuator, 110)의 함몰된 측면에 배치된다.The adhesive force measuring means 122 is disposed on the recessed side of the linear actuator 110 provided with a Z-axis ball screw 112 to be transferred in the Z-axis direction.

리니어 액추에이터(110)는 수직 방향과 평행한 방향으로 연장되며 상단에는 서보모터(Servo motor, 114)가 배치된다. 이때, 리니어 액추에이터(110)의 움직임을 제어하는 모터는 이에 제한되지 않으며, 예컨대, 스텝 모터 등이 사용될 수도 있다.The linear actuator 110 extends in a direction parallel to the vertical direction, and a servo motor 114 is disposed at an upper end thereof. In this case, the motor for controlling the movement of the linear actuator 110 is not limited thereto, and for example, a step motor may be used.

리니어 액추에이터(110)의 일 측면은 편평하게 형성되고 타 측면은 함몰된 형상으로 형성된다. 리니어 액추에이터(110)가 함몰된 측면에는 볼스크류(112)가 리니어 액추에이터(110)의 길이 방향과 평행하게 배치되며 볼스크류(112)의 가장자리에는 나사선이 형성되어 볼스크류(112)에 고정된 접착력 측정수단(122)이 상하 방향으로 이송할 수 있도록 도와준다.One side of the linear actuator 110 is formed to be flat and the other side is formed to have a recessed shape. On the side where the linear actuator 110 is recessed, a ball screw 112 is arranged parallel to the longitudinal direction of the linear actuator 110, and a screw line is formed on the edge of the ball screw 112, so that the adhesive force fixed to the ball screw 112 The measuring means 122 helps to transfer in the vertical direction.

구체적으로, 볼스크류(112)에는 볼스크류의 나서선의 움직임에 따라 상하방향으로 움직이는 블록(113)가 리니어 액추에이터(110)의 함몰된 형상에 대응하도록 형성되어 고정된다. 이때, 블록(113)의 일면에는 적어도 4개의 나사에 의해 지지대(121)가 고정된다. 지지대(121)는 블록(113)에 고정되는 면과 반대측에 고정되는 접착력 측정수단(122)을 지지하기 위한 구성이다. 지지대(121)의 반대측에는 나사에 의해 접착력 측정수단(122)이 고정될 수 있다.Specifically, in the ball screw 112 , a block 113 moving in the vertical direction according to the movement of the spiral of the ball screw is formed and fixed to correspond to the recessed shape of the linear actuator 110 . At this time, the support 121 is fixed to one surface of the block 113 by at least four screws. The support 121 is configured to support the adhesive force measuring means 122 fixed to the opposite side to the surface fixed to the block 113 . The adhesive force measuring means 122 may be fixed to the opposite side of the support 121 by screws.

접착력 측정수단(122)은 'ㄹ'자 형상으로 형성될 수 있지만, 이에 형태가 제한되는 것은 아니다. 접착력 측정수단(122)은 지지대(121)가 형성된 방향과 수직한 방향으로 형성된다.The adhesive force measuring means 122 may be formed in a 'L' shape, but the shape is not limited thereto. The adhesive force measuring means 122 is formed in a direction perpendicular to the direction in which the support 121 is formed.

접착력 측정수단(122)의 하단에는 접착력 측정수단(122)과 후술하는 제작 플랫폼(130)을 고정시키는 고정부(123)가 배치된다. 고정부(123)는 추의 형태로 형성되는 것으로 개시하였지만, 이에 형태가 제한되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 형성될 수 있다.A fixing part 123 for fixing the adhesive force measuring means 122 and the manufacturing platform 130 to be described later is disposed at the lower end of the adhesive force measuring means 122 . The fixing part 123 has been described as being formed in the shape of a weight, but the shape is not limited thereto, and may be formed in various shapes.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, an operation of the 3D printer 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 후면을 나타낸 예시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구동 방법을 나타낸 예시도이다. 본 발명의 3D 프린터는 도 2와 같이 케이스에 구성되며 설명의 편의를 위해 간략히 도시하였다.2 is an exemplary view showing the rear side of the 3D printer according to an embodiment of the present invention. 3 is an exemplary diagram illustrating a method of driving a 3D printer according to an embodiment of the present invention. The 3D printer of the present invention is configured in a case as shown in FIG. 2 and is briefly illustrated for convenience of description.

도 3을 참조하면, 리니어 액추에이터(110)의 일영역에 고정된 블록(113)에 의하여 접착력 측정수단(122)이 Z축 방향으로 이송된다.Referring to FIG. 3 , the adhesive force measuring means 122 is transferred in the Z-axis direction by the block 113 fixed to one area of the linear actuator 110 .

리니어 액추에이터(110)의 베이스(111)에 구비된 볼스크류(112)에는 블록(113)이 체결되고, 블록(113)은 볼스크류(112)를 둘러싼 나사선의 움직임에 의해 Z축 방향으로 움직인다. 블록(113)에 고정된 지지대(121)와 수직한 방향으로 고정된 접착력 측정수단(122)은 블록(113)의 움직임에 대응하여 Z축 방향으로 움직인다.The block 113 is fastened to the ball screw 112 provided on the base 111 of the linear actuator 110 , and the block 113 moves in the Z-axis direction by the movement of a screw thread surrounding the ball screw 112 . The adhesive force measuring means 122 fixed in a direction perpendicular to the support 121 fixed to the block 113 moves in the Z-axis direction in response to the movement of the block 113 .

접착력 측정수단(122)의 하면에는 제작 플랫폼(130)이 고정되며, 리니어 액추에이터(110)의 움직임에 따라 제작 플랫폼(130)의 하면에 제작하려는 구조물이 한층씩 적층되어진다. 이때, 제작 플랫폼(130)에는 하부에서 조사되는 레이저 빔에 의해 액상의 광경화 수지가 광중합반응 (photopolymerizaion, 이하 열화반응이라고도 함)되어 경화된 고체의 재료가 층층이 적층된다.The manufacturing platform 130 is fixed to the lower surface of the adhesive force measuring means 122 , and structures to be manufactured are stacked one by one on the lower surface of the manufacturing platform 130 according to the movement of the linear actuator 110 . At this time, on the production platform 130 , the liquid photocurable resin is photopolymerized by the laser beam irradiated from the bottom (photopolymerizaion, hereinafter also referred to as deterioration reaction), and the cured solid material is laminated layer by layer.

제작하고자 하는 구조물의 형태에 따라 조사되는 레이저 빔에 의해 재료에 광중합반응이 일어나는 순간에는 레진 수조(140)와 재료 사이에 접착이 생기고, 다음 층들을 쌓기 위해서 레진 수조(140)와 재료 사이에 생성된 접착이 떼어지면서 다음 층 재료와 레진 수조(140)와 접착이 다시 생성된다. 즉, 레진 수조(140)와 재료 사이에는 탈착(脫着)이 반복적으로 이루어지게 된다.At the moment when a photopolymerization reaction occurs on the material by the laser beam irradiated according to the shape of the structure to be manufactured, adhesion occurs between the resin tank 140 and the material, and between the resin tank 140 and the material to stack the next layers. As the adhesive is peeled off, the adhesive is re-created with the next layer of material and the resin bath 140 . That is, the desorption (脫着) is repeatedly made between the resin tank 140 and the material.

접착력 측정수단(122)은 광중합반응에 의해 재료의 탈착이 반복적으로 이루어지는 과정에서 레진 수조(140)와 재료 사이의 접착력을 실시간으로 측정하게 된다.The adhesive force measuring means 122 measures the adhesive force between the resin tank 140 and the material in real time while the material is repeatedly detached by the photopolymerization reaction.

본 발명의 3D 프린터(100)는 바텀업 방식으로 동작하는 프린터이기 때문에 구조물에 크랙(Crack)이 생기지 않도록 제작하기 위해서 제작 플랫폼(130)과 재료 사이의 접착력(플랫폼-재료)이 재료와 레진 수조(140) 사이의 접착력(재료-레진) 보다 큰 값을 갖도록 유지해야 한다. 이때, 제작 플랫폼(130)과 재료 사이의 접착력은 구조물 제작 초기 과정에서 결정되며, 전 공정에서 일정한 값을 갖는 것을 기본으로 한다.Since the 3D printer 100 of the present invention is a printer that operates in a bottom-up manner, the adhesive force (platform-material) between the production platform 130 and the material in order to produce a structure so that cracks do not occur in the structure (platform-material) is a material and a resin tank. It should be maintained to have a value greater than the adhesion force (material-resin) between (140). In this case, the adhesive force between the fabrication platform 130 and the material is determined in the initial process of fabricating the structure, and is based on having a constant value in the entire process.

이에, 접착력 측정수단(122)은 실시간으로 접착력을 측정하여 접착력 탐지장치(900)로 접착력에 대한 값을 전송한다. 이때, 접착력 측정수단(122)은 매 층이 적층될 때마다 층 단위로 레진 수조(140)와 재료 사이의 접착력을 측정하는 것을 기본으로 하되, 측정 간격(혹은 단위)는 필요에 의해 설계 변경 가능하다.Accordingly, the adhesive force measuring means 122 measures the adhesive force in real time and transmits a value for the adhesive force to the adhesive force detecting device 900 . At this time, the adhesive force measuring means 122 is based on measuring the adhesive force between the resin tank 140 and the material on a layer-by-layer basis whenever each layer is stacked, but the measurement interval (or unit) can be changed in design as needed Do.

레진 수조(140)와 재료 사이의 접착력에 대한 값을 일정 간격으로 수신하는 접착력 탐지장치(900)는 접착력의 값 변화를 비교하고, 접착력에 기초하여 레진 수조(140)의 동작을 제어할 수 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.The adhesive force detection device 900 that receives the value of the adhesive force between the resin tank 140 and the material at regular intervals compares the change in the value of the adhesive force and controls the operation of the resin tank 140 based on the adhesive force. . This will be described later.

한편, 본 발명에서 접착력 측정수단(122)에 의해 측정된 접착력에 대한 값이 점차 증가할 경우(다음 재료 층을 적층함에 따라 접착력 측정수단(122)에 일정 이상의 무게가 감지되는 경우)에는 필름(150)에 문제가 생긴 것으로 판단한다. 구체적으로, 필름(150)에 문제가 생긴 경우는 필름(150)이 마모되어 접착의 기능이 상실된 경우 및 열화반응에 의한 필름(150)의 늘어짐(sagging) 현상이 발생한 경우를 포함할 수 있다.On the other hand, in the present invention, when the value for the adhesive force measured by the adhesive force measuring means 122 gradually increases (when a certain weight is detected by the adhesive force measuring means 122 as the next material layer is laminated), the film ( 150) is considered to be a problem. Specifically, the case where a problem occurs in the film 150 may include a case in which the function of adhesion is lost due to abrasion of the film 150 and a case in which a sagging phenomenon of the film 150 occurs due to a deterioration reaction.

접착력 측정수단(122)이 측정한 접착력에 기초하여 레진 수조(140)와 재료 사이의 접착 상태를 확인한 후, 필름(150)에 문제가 발생한 것으로 판단되는 경우에는 레진 수조(140)의 움직임을 통해 보다 쉽게 접착력을 해소할 수 있도록 한다. 다시 말해, 접착력이 미리 정해지 값보다 큰 경우, 접착력 측정수단(122)은 국부손상 해소수단(160, 170)을 이용하여 제작 플랫폼(130)이 부재(150)의 타 영역을 이용하여 구조물을 제작하도록 레진 수조(140)를 이동시킨다.After checking the adhesion state between the resin tank 140 and the material based on the adhesive force measured by the adhesive force measuring means 122, if it is determined that a problem has occurred in the film 150, through the movement of the resin tank 140 This makes it easier to release the adhesive force. In other words, when the adhesive force is greater than a predetermined value, the adhesive force measuring means 122 uses the local damage resolving means 160 and 170 and the manufacturing platform 130 uses the other area of the member 150 to form the structure. The resin tank 140 is moved to manufacture.

예컨대, 다음 재료 층을 제작하기 위해 제작 플랫폼(130)이 상승될 때, 제작 플랫폼(130) 하부에 부착된 재료와 필름 사이에 불필요한 접착이 발생할 수 있기 ‹š문에, 이경우에 레진 수조(140)를 일 방향 또는 양 방향으로 흔들어줌으로써 필름의 수명을 연장시킬 수 있다. 즉, 직사각형의 레진 수조(140)의 일측면에 부착된 국부손상 해소수단(160, 170)를 이용하여 수평방향으로 왕복 운동시킴으로써 필름(150)과 재료 사이의 접착력을 보다 쉽게 해소할 수 있다.For example, when the build platform 130 is raised to fabricate the next layer of material, unnecessary adhesion may occur between the film and the material attached to the bottom of the build platform 130, so in this case the resin tank 140 ) can extend the life of the film by shaking it in one or both directions. That is, the adhesive force between the film 150 and the material can be more easily resolved by reciprocating in the horizontal direction using the local damage resolving means 160 and 170 attached to one side of the rectangular resin tank 140 .

구체적으로, 직사각형의 레진 수조(140)가 구비된 3D 프린터(100)는 레진 수조(140)의 일부 영역에만 구조물을 형성한다. 도 3 (a)와 같이 레진 수조(140)의 우측 영역만을 지속적으로 사용하게 되면 상술한 필름(150)의 마모 또는 늘어짐 현상이 발생할 수 있다. 이에, 레진 수조(140)에 구비된 필름(150)의 우측에는 마모 영역(WA)이 형성될 경우, 접착력 탐지장치(900)는 레진 수조(140)의 일측면에 부착된 국부손상 해소수단(160, 170)의 동작으로 제어함으로써 레진 수조(140)를 수평방향으로 이동시킨다. Specifically, the 3D printer 100 provided with the rectangular resin tank 140 forms a structure only in a partial area of the resin tank 140 . If only the right side of the resin tank 140 is continuously used as shown in FIG. 3 ( a ), abrasion or sagging of the above-described film 150 may occur. Accordingly, when the wear area WA is formed on the right side of the film 150 provided in the resin tank 140, the adhesive force detection device 900 is a local damage relief means attached to one side of the resin tank 140 ( 160 and 170) to move the resin tank 140 in the horizontal direction by controlling the operation.

도 3 (b)를 참조하면, 접착력 탐지장치(900)에 의해 레진 수조(140)가 직선 방향으로 이동할 경우, 제작 플랫폼(130)에 부착되어 형성되는 구조물은 레진 수조(140)의 왼쪽 영역(즉, 우측의 마모 영역(WA)을 제외한 영역)을 사용하여 제작되게 된다. Referring to FIG. 3 (b), when the resin tank 140 is moved in a straight direction by the adhesive force detecting device 900, the structure attached to the production platform 130 is formed in the left area of the resin tank 140 ( That is, it is manufactured using the area excluding the wear area WA on the right side.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 도 3 (a)에서 (b)과정을 적어도 한 번 수행할 수 있고, 필름의 접착 상태에 따라서 2회 이상 반복할 수도 있다.In the 3D printer 100 according to an embodiment of the present invention, the process (b) in FIG. 3 (a) may be performed at least once, and may be repeated two or more times depending on the adhesion state of the film.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 레진 수조(140)를 움직이며 필름의 다른 면을 번갈아가며 사용하기 때문에 먼저 사용된 필름의 일 면에서 발생한 경화열이 식는 동안 필름의 다른 면을 사용하는 과정을 반복함으로써 필름의 일 면에 경화열이 지속적으로 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 필름의 수명을 효과적으로 연졍할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the 3D printer 100 according to an embodiment of the present invention moves the resin tank 140 and alternately uses the other side of the film, so that while the curing heat generated on one side of the first used film cools down, By repeating the process using the other side, it is possible to prevent the continuous accumulation of curing heat on one side of the film. Accordingly, there is an effect that can effectively extend the life of the film.

종래의 3D 프린터는 레진 수조의 하부에 위치한 광원에 의해 레이저 빔이 지속적으로 조사됨에 따라 레진 수조의 하면에 구비된 이형제가 도포된 필름에 지속적으로 열이 가해져 필름에 주름이 지는(혹은 늘어지는) 울리불리 현상이 생기는 문제가 있었다.In the conventional 3D printer, as the laser beam is continuously irradiated by the light source located at the bottom of the resin tank, heat is continuously applied to the film coated with the release agent provided on the lower surface of the resin tank, causing the film to wrinkle (or sag). There was a problem with the ulibuli phenomenon.

또한, 레진 수조에 수용된 광경화 수지가 광중합반응에 의해 경화됨에 따라 레진 수조의 하면에 배치된 필름과 재료(광경화 수지가 경화된 상태) 사이에 접착이 생성된다. 그러나, 다음 층들을 쌓는 과정에서 필름과 재료 사이에는 탈착이 반복적으로 이루어지게 된다. 이에 따라, 필름이 마모(磨耗)되기 때문에 필름의 기능이 상실되었다고 판단되는 경우에는 적절한 시점에 필름의 교체가 이루어져야 하지만, 사용자들이 적절한 필름 교체시기를 판단하기에는 어려움이 존재한다. 다시 말해, 레진 수조에 구비되는 필름은 광학적으로 투명한 특성을 갖기 때문에 종래의 3D 프린터를 사용하는 사용자들은 필름의 마모 여부를 판단하는데에는 어려움이 있었다.In addition, as the photocurable resin accommodated in the resin tank is cured by photopolymerization, adhesion is generated between the film and the material (the state in which the photocurable resin is cured) disposed on the lower surface of the resin tank. However, in the process of stacking the next layers, desorption is repeatedly performed between the film and the material. Accordingly, when it is determined that the function of the film is lost because the film is worn, the film should be replaced at an appropriate time, but there is a difficulty for users to determine an appropriate film replacement time. In other words, since the film provided in the resin tank has an optically transparent characteristic, users using a conventional 3D printer had difficulty in determining whether the film was worn.

다시 말해, 종래의 바텀업 방식의 3D 프린터에서는 필름과 재료 사이의 접착력을 측정하는 접착력 측정수단(예컨대, 본 발명의 로드셀)과 필름의 국부적 손상을 해소시켜 주는 국부적 손상 해소 수단(예컨대, 본 발명의 국부손상 해소수단)을 동시에 구비하는 구성이 없었다. 따라서, 필름의 국부적 손상에 의해 3D 출력물이 파손되거나 출력의 품질이 현저히 떨어지는 경우가 많아서, 상업화(예컨대, 치기공물 제조)가 어려웠다.In other words, in the conventional bottom-up 3D printer, the adhesive force measuring means (eg, the load cell of the present invention) for measuring the adhesive force between the film and the material and the local damage resolving means (eg, the present invention) for resolving the local damage to the film There was no configuration that simultaneously provided means for resolving local damage of Therefore, there are many cases where the 3D output is damaged or the quality of the output is remarkably deteriorated due to local damage to the film, making it difficult to commercialize (eg, manufacture a dental appliance).

이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터는 접착력 측정수단인 로드셀과 국부적 손상 해소 수단인 국부손상 해소수단을 동시에 구비함으로써, 3D 출력물의 파손 및 품질저하를 방지할 수 있다.On the other hand, the 3D printer according to an embodiment of the present invention is provided with a load cell as an adhesive force measuring means and a local damage resolving means as a local damage resolving means, thereby preventing damage and quality deterioration of the 3D output.

또한, 접착력 측정수단에 의해 반드시 필요하는 경우에만 국부적 손상을 해소시켜 주기 때문에 필름의 수명을 효과적으로 연장시켜줄 수 있다.In addition, it is possible to effectively extend the life of the film because it resolves the local damage only when absolutely necessary by the adhesive force measuring means.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 제작 플랫폼(130)의 상단에 로드셀(122)을 부착하여 레진 수조(140)와 재료 사이의 접착력을 실시간으로 측정함으로써 제품의 이형력을 효과적으로 증대시킬 수 있다.The 3D printer 100 according to an embodiment of the present invention attaches a load cell 122 to the top of the production platform 130 to measure the adhesive force between the resin tank 140 and the material in real time, thereby effectively measuring the release force of the product. can be increased

또한, 실시간으로 접착력을 측정함에 따라 사용자에게 정확한 부품 교체 시기를 안내하여 제품의 안정성을 확보할 수 있다.In addition, by measuring the adhesive force in real time, it is possible to ensure the stability of the product by guiding the user to the correct time to replace the parts.

이하, 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(400) 및 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, the 3D printer 400 and operation according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5 .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터의 구성도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터의 구동 방법을 나타낸 예시도이다. 도 4 내지 도 5에 도시된 3D 프린터(400)는 도 1 내지 도 3에 도시된 3D 프린터(100)와 구비되는 레진 수조(440)와 제작 플랫폼(430)의 형태만 상이할 뿐 나머지 구성은 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략하기로 한다.4 is a block diagram of a 3D printer according to another embodiment of the present invention. 5 is an exemplary diagram illustrating a method of driving a 3D printer according to another embodiment of the present invention. The 3D printer 400 shown in Figs. 4 to 5 is different from the 3D printer 100 shown in Figs. 1 to 3 only in the form of the resin tank 440 and the manufacturing platform 430 provided in Figs. Since they are substantially the same, duplicate descriptions will be omitted.

도 4를 참조하면, 3D 프린터(400)는 제작 플랫폼(430)을 Z축 방향으로 이송시키는 리니어 액추에이터(110), 리니어 액추에이터(110)의 블록(113)에 고정되어 연장된 지지대(121)와 수직한 방향으로 형성된 접착력 측정수단(122), 접착력 측정수단(122)의 하면에 고정된 원형의 제작 플랫폼(430) 및 제작 플랫폼(430) 원형의 레진 수조(440)를 포함한다.4, the 3D printer 400 is a linear actuator 110 for transporting the production platform 430 in the Z-axis direction, the block 113 of the linear actuator 110 is fixed to the extended support 121 and It includes an adhesive force measuring means 122 formed in a vertical direction, a circular production platform 430 fixed to the lower surface of the adhesive force measuring means 122 , and a circular resin tank 440 for the production platform 430 .

레진 수조(440)의 외측면에는 가장자리를 따라 국부손상 해소수단(460, 470)가 형성된다. 국부손상 해소수단(460, 470)는 상술한 국부손상 해소수단(160, 170)와 같이 접착력 측정수단(122)에 의해 측정된 접착력을 기초로 레진 수조(440)를 운동시키기 위한 구성으로서, 레진 수조(440)를 일 방향으로 회전시킬 수 있다. On the outer surface of the resin tank 440, local damage relief means 460 and 470 are formed along the edge. Local damage resolving means (460, 470) is a configuration for moving the resin tank 440 based on the adhesive force measured by the adhesive force measuring means 122 like the above-described local damage resolving means (160, 170), the resin The water tank 440 may be rotated in one direction.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터(400)는 레진 수조(140)의 가장자리읠 일측 끝단에는 랙(Rack)과 피니언(Pinion)으로 이루어진 국부손상 해소수단(460, 470)이 형성된다. 랙은 피니언에 의해 시계/반시계 방향으로 이동한다.Referring to FIG. 4 , the 3D printer 400 according to another embodiment of the present invention has local damage resolving means 460 and 470 at one end of the edge of the resin water tank 140 , including a rack and a pinion. ) is formed. The rack is moved clockwise/counterclockwise by the pinion.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터(400)는 원형 형상을 갖는 레진 수조(440)를 구비함에 따라 레진 수조(440)의 하면에 형성되는 필름(450)도 원형을 갖는다. 이때, 접착력 측정수단(122)의 하단에 위치한 제작 플랫폼(430)의 단면적은 원형을 갖도록 형성된다.As the 3D printer 400 according to another embodiment of the present invention includes the resin tank 440 having a circular shape, the film 450 formed on the lower surface of the resin tank 440 also has a circular shape. At this time, the cross-sectional area of the manufacturing platform 430 located at the lower end of the adhesive force measuring means 122 is formed to have a circular shape.

레진 수조(440)를 원형으로 제작할 경우, 모서리의 경계가 굴곡진 구조물을 제작할 때 유리하다. 즉, 레진 수조(440)에 수용된 액체성 광경화 수지를 증가함에 따라 구조물 제작 시 효율성을 증대시킬 수 있다. When the resin tank 440 is manufactured in a circular shape, it is advantageous when manufacturing a structure in which the boundary of the corner is curved. That is, as the amount of the liquid photocurable resin accommodated in the resin tank 440 is increased, the efficiency in manufacturing the structure may be increased.

또한, 원형의 레진 수조(440) 상에 제작 플랫폼(430)의 단면적을 원형으로 형성할 경우, 레진 수조(440)의 하단에 구비된 필름(450)의 사용면적을 늘릴 수 있다. 다시 말해, 가장자리가 굴곡진 구조물은 제작 플랫폼(430)의 단면적으로 최대한 활용하여 사용할 수 있기 때문에 레이저 광원에 의해 조사되는 레이저 빔은 제작 플랫폼(430)과 대응한 위치에 형성된 필름(450)의 단면적을 최대한 활용할 수 있다.In addition, when the cross-sectional area of the manufacturing platform 430 is formed in a circular shape on the circular resin tank 440 , the used area of the film 450 provided at the lower end of the resin tank 440 may be increased. In other words, since a structure with a curved edge can be used by maximizing the cross-sectional area of the production platform 430 , the laser beam irradiated by the laser light source is the cross-sectional area of the film 450 formed at a position corresponding to the production platform 430 can be used to its fullest extent.

이에 따라, 필름(450)의 단면적 대비 사용 면적을 증가시킬 수 있으므로 구조물 제작 시 효율성을 극대화할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, since the used area compared to the cross-sectional area of the film 450 can be increased, there is an effect of maximizing the efficiency when manufacturing the structure.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터(400)는 접착력 측정수단(122)에 의해 측정한 접착력을 기반으로 레진 수조(440)에 부착된 국부손상 해소수단(460, 470)를 이용하여 레진 수조(440)에 구비된 필름(450)의 전 영역을 효과적으로 사용함으로써 제품의 실용성을 극대화할 수 있다.In addition, the 3D printer 400 according to another embodiment of the present invention uses the local damage resolving means 460 and 470 attached to the resin tank 440 based on the adhesive force measured by the adhesive force measuring means 122 . The practicality of the product can be maximized by effectively using the entire area of the film 450 provided in the resin tank 440 .

또한, 접착력 측정수단(122)을 이용하여 실시간으로 접착력을 측정하여 매 층마다 형성되는 단면적 대비 접착력을 측정함에 따라 제품의 이형력을 효과적으로 증대시킬 수 있다.In addition, by measuring the adhesive force in real time using the adhesive force measuring means 122 to measure the adhesive force compared to the cross-sectional area formed for each layer, the release force of the product can be effectively increased.

도 6은 이형제 성분별 접착력을 비교한 그래프를 도시한 예시도이다.6 is an exemplary view showing a graph comparing the adhesive strength of each component of the release agent.

도 6을 참조하면, 이형제가 테프론 필름인 경우, 0.1sec당 0.01kg/cm2 정도의 접착력을 갖는다. PDMS 필름의 경우, 0.1sec당 0.5kg/cm2 정도의 접착력을 갖는다. 이형제가 유리 자체인 경우, 0.1sec 당 0.5kg/cm2 정도의 접착력을 갖는다. 아크릴의 경우, 1sec당 1kg/cm2 정도의 접착력을 갖는다.Referring to FIG. 6 , when the release agent is a Teflon film, it has an adhesive force of about 0.01 kg/cm 2 per 0.1 sec. In the case of the PDMS film, it has an adhesive force of about 0.5 kg/cm 2 per 0.1 sec. When the release agent is glass itself, it has an adhesive strength of about 0.5 kg/cm 2 per 0.1 sec. In the case of acrylic, it has an adhesive strength of about 1 kg/cm 2 per 1 sec.

따라서, 이형제는 낮은 표면 에너지를 갖는 테프론 필름, PDMS가 높은 표면에너지를 갖는 아크릴과 유리에 비해 이형되는 시간 및 접착력이 낮은 것을 알 수 있다. 즉, 이형제로는 테프론 필름 및 PDMS를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, it can be seen that the release agent has a lower release time and adhesive force compared to a Teflon film and PDMS having a low surface energy, compared to acryl and glass having a high surface energy. That is, it is preferable to use a Teflon film and PDMS as the release agent.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 3D 프린터 110: 리니어 액추에이터
111: 베이스 112: 볼스크류
113: 블록 114: 서보모터
121a: 지지면 121b: 지지축
122: 접착력 측정수단 123: 고정부
130: 제작 플랫폼 140: 레진 수조
150: 필름 160, 170: 랙
100: 3D printer 110: linear actuator
111: base 112: ball screw
113: block 114: servomotor
121a: support surface 121b: support shaft
122: adhesive force measuring means 123: fixing part
130: build platform 140: resin tank
150: film 160, 170: rack

Claims (9)

리니어 액추에이터, 상기 리니어 액추에이터에서 상하 방향으로 움직이는 제작 플랫폼, 상기 제작 플랫폼의 상단에 배치되며 상기 제작 플랫폼에 가해지는 접착력을 측정하는 접착력 측정수단; 및 상기 제작 플랫폼에 의해 구조물로 성형되어지는 광경화 수지를 수용하는 레진 수조를 포함하는 3D 프린터에 있어서,
상기 레진 수조는,
광 투과가 가능한 부재; 및
상기 부재의 상면 가장자리를 따라 형성된 벽체;를 포함하되, 상기 벽체 중 일 측면은 수용되는 광경화 수지를 관찰할 수 있도록 상기 벽체의 나머지 측면 보다 낮은 높이로 형성되고, 상기 벽체 중 상기 리니어 액추에이터와 근접한 측면 에는 상기 접착력에 기초하여 가동되며 상기 제작 플랫폼과 상기 부재 사이의 접착력을 해소시키는 국부손상 해소수단이 배치되는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
a linear actuator, a manufacturing platform moving in the vertical direction in the linear actuator, and an adhesive force measuring means disposed on the upper end of the manufacturing platform and measuring the adhesive force applied to the manufacturing platform; And in the 3D printer comprising a resin tank accommodating a photocurable resin molded into a structure by the production platform,
The resin tank,
a member capable of transmitting light; and
a wall formed along the upper edge of the member; but, one side of the wall is formed at a height lower than the other side of the wall so that the accommodated photocurable resin can be observed, and one of the walls is close to the linear actuator A photopolymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement, in which a local damage relief means for resolving the adhesive force between the production platform and the member is disposed on the side surface based on the adhesive force.
제1항에 있어서,
상기 레진 수조의 하부에는 상기 제작 플랫폼의 하면에 한 층씩 적층되도록 레이저 빔을 조사하여 상기 광경화 수지를 광경화시키는 광원부를 더 포함하는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
According to claim 1,
A photopolymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement, further comprising a light source unit for photocuring the photocurable resin by irradiating a laser beam to the lower portion of the resin tank to be laminated layer by layer on the lower surface of the production platform.
제2항에 있어서,
상기 접착력 측정수단은,
상기 광경화 수지가 상기 레이저 빔에 의해 광중합반응(photopolymerizaion)이 일어나기 전과 후의 상기 레진 수조 및 상기 광경화 수지 사이의 접착 정도를 비교하여 상기 접착력을 측정하는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
3. The method of claim 2,
The adhesive force measuring means,
A photopolymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement, which measures the adhesion by comparing the adhesion degree between the resin tank and the photocurable resin before and after the photopolymerization of the photocurable resin by the laser beam .
제1항에 있어서,
상기 접착력 측정수단을 이용하여 측정한 상기 접착력에 대한 정보를 수신하고, 수신한 상기 접착력에 기초하여 상기 레진 수조의 움직임을 제어하는 접착력 탐지장치를 더 포함하는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
According to claim 1,
Receiving information on the adhesive force measured using the adhesive force measuring means, and further comprising an adhesion detection device for controlling the movement of the resin tank based on the received adhesion force, real-time adhesive force measurement is possible 3D light polymerization method printer.
제1항에 있어서,
상기 레진 수조는 정사각형, 직사각형 및 원형의 형상 중 어느 하나로 형성되는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
According to claim 1,
The resin tank is formed in any one of a square, rectangular, and circular shape, a light-curing 3D printer capable of real-time adhesive force measurement.
제1항에 있어서,
상기 레진 수조는 상기 국부손상 해소수단에 의해 직선 방향, 시계 방향 및 반시계 방향 중 어느 한 방향으로 움직이는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
According to claim 1,
The resin tank moves in any one of a linear direction, a clockwise direction, and a counterclockwise direction by the local damage resolution means, a light polymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement.
제1항에 있어서,
상기 접착력이 미리 정해진 값보다 큰 경우, 상기 접착력 측정수단은 상기 국부손상 해소수단을 이용하여 상기 제작 플랫폼이 상기 부재의 타 영역을 이용하여 상기 구조물을 제작하도록 상기 레진 수조를 이동시키는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
According to claim 1,
When the adhesive force is greater than a predetermined value, the adhesive force measuring means moves the resin tank so that the fabrication platform uses the other area of the member to fabricate the structure using the local damage resolution means, real-time adhesive force measurement A 3D printer with a light-curing method that can do this.
제1항에 있어서,
상기 부재는 테프론 필름 및 PDMS(PolyDiMethylSiloxane)를 포함하는 이형 필름인, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
According to claim 1,
The member is a release film comprising a Teflon film and PDMS (PolyDiMethylSiloxane), a photopolymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement.
제8항에 있어서,
상기 테프론 필름은 FEP(Fluorinated Ethylene Propylene) 필름 및 PFA(PerFluoroAlkoxy) 필름 중 적어도 어느 하나로 구성되는, 실시간 접착력 측정이 가능한 광중합 방식의 3D 프린터.
9. The method of claim 8,
The Teflon film is composed of at least one of a Fluorinated Ethylene Propylene (FEP) film and a PerFluoroAlkoxy (PFA) film, a photopolymerization type 3D printer capable of real-time adhesive force measurement.
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