KR20210079560A - Fabrication method of large scale 3 dimensional structure by layer slicing - Google Patents

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KR20210079560A
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Abstract

The present invention provides a method of manufacturing a three-dimensional (3D) structure by using a stacked surface, including: a first step of acquiring 3D shape data for the 3D structure; a second step of converting the acquired shape data into a desired size; a third step of horizontally slicing 3D structure data having the converted size to a thickness size that is able to be formed by using a rapid formation device; a fourth step of dividing the sliced data into a size that is able to be formed by using the rapid formation device; a fifth step of adding a bonding shape to the divided data; a sixth step of preparing divided parts by using the rapid formation device according to each divided data obtained by the division; and a seventh step of preparing a large-scale 3D structure by completing a slicing member according to a bonding shape of the prepared divided parts, and sequentially stacking the completed slicing member onto a stacked slicing member. According to the present invention, data of a large structure is sliced, the sliced data is divided into a size that is able to be formed in a variable staking rapid formation device to prepare the divided parts, and the divided parts are bonded and stacked, so that a large-scale 3D structure is manufactured. In addition, since the variable stacking rapid formation device for manufacturing a large-scale structure is used, advantages of the device such as rapid processing of a sheet material and excellent processing precision are utilized, so that a large-scale 3D structure with high precision is rapidly manufactured.

Description

적층면을 이용한 3차원 조형물의 제작방법{Fabrication method of large scale 3 dimensional structure by layer slicing}Fabrication method of large scale 3 dimensional structure by layer slicing

이 발명은 대형 3차원 조형물의 제작방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 대형 조형물의 데이터를 슬라이싱한 후 이 슬라이싱 데이터들을 가변적층 쾌속조형장치에서 제작 가능한 크기로 분할 제작한 다음 접합하고 적층함 으로써, 대형 3차원 조형물로 제작하는 방법에 관한 것이다. 즉, 이 발명은 대형 조형물을 슬라이싱한 슬라이 싱 부재를 다시 다수개로 분할 제작한 다음 접합하고 적층함에 따라, 자동차, 선박, 산업용 대형 기계장치와 부 품 등 산업전반에서 필요로 하는 대형 시제품의 제작에 활용되고, 사회적으로 백화점, 놀이공원, 과학관 등에서 대형 캐릭터 인형, 동물, 곤충, 식물 등의 제작에 활용되며, 기업과 개인을 위한 상징물 등 문화적으로도 활용 이 가능한 대형 3차원 조형물의 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a large three-dimensional sculpture, and more specifically, by slicing the data of the large sculpture, dividing the slicing data into a size that can be produced by a variable lamination rapid prototyping device, and then bonding and laminating, It relates to a method of producing a large three-dimensional sculpture. In other words, this invention divides and manufactures a plurality of slicing members obtained by slicing a large sculpture, then joins and laminates them, so that large-scale prototypes required in the overall industry, such as automobiles, ships, and industrial large-scale machinery and parts, are produced. It is used for the production of large character dolls, animals, insects, plants, etc. in department stores, amusement parks, science halls, etc., and it is used socially for the production of large 3D sculptures that can be used culturally, such as symbols for companies and individuals. will be.

쾌속조형(Rapid Prototyping)기술은 3차원 CAD 데이터를 이용해 부품 및 조립체 등을 빠르게 제조하는 기술의 총칭이다. 쾌속조형기술은 시각 전시 영역에 광범위하게 응용되고 있다. 쾌속조형기술은 3축 또는 5축 절삭가 공으로 제작이 불가능한 복잡한 3차원 형상의 제작이 가능하기 때문에, 시제품의 형상, 설계, 기능 검토를 비롯 하여 건축물 모델, 캐릭터 상품의 제작 등과 같은 다양한 분야에 적용이 가능하다. 또한, 쾌속조형기술은 개발 시간의 단축, 지속적인 공정변화의 최소화, 제품개발시 커뮤니케이션의 효율성 향상, 착오률 감소 등의 효과들 을 얻을 수 있어 그 사용이 꾸준히 증가하고 있다.Rapid prototyping technology is a generic term for technology that rapidly manufactures parts and assemblies using 3D CAD data. Rapid prototyping technology is widely applied in the field of visual exhibition. Rapid prototyping technology can produce complex three-dimensional shapes that cannot be produced by 3-axis or 5-axis cutting, so it can be applied to various fields such as prototype shape, design, and function review, as well as building model and character product production. It is possible. In addition, rapid prototyping technology can achieve effects such as shortening of development time, minimization of continuous process change, improvement of communication efficiency during product development, and reduction of error rate, and its use is steadily increasing.

종래의 쾌속조형방법은 크게 광경화성 재료에 레이저 광선을 조사하여 3차원 형상으로 경화시켜 제조하는 방법 과, 입상(粒狀) 또는 층상(層狀)의 고체소재를 원하는 형태로 접합시켜 제조하는 방법으로 나눌 수 있다.The conventional rapid prototyping method is largely a method of manufacturing a photocurable material by irradiating a laser beam to harden it into a three-dimensional shape, and a method of manufacturing a granular or layered solid material by bonding it into a desired shape. can be divided into

일반적으로 쾌속조형이란 종이, 왁스, ABS 및 플라스틱 등의 여러 비금속, 금속재료를 사용하여 3차원 CAD 데이 터로부터 3차원 형상의 시작품 또는 몰드(조형물)를 곧바로 조형하는 공정을 일컫는 것으로서, 최근에는 이에 사용되는 재질이 금속분말 및 금속와이어(Wire) 등으로 발전함에 따라 다양한 공정으로 조형물을 조형하고 있다.In general, rapid prototyping refers to the process of directly forming a prototype or a mold of a three-dimensional shape from three-dimensional CAD data using various non-metal and metallic materials such as paper, wax, ABS, and plastic. As the materials used develop into metal powders and metal wires, sculptures are molded through various processes.

이러한 쾌속조형방법 중 층상접합기술에 관련된 선행기술로는 미국 Helisys 사에서 개발한 박판재료 적층공정 (Laminated Object Manufacturing, LOM)기술과 미국 Utah 대학에서 개발한 ShapeMakerII기술이 있다.Among these rapid prototyping methods, as prior technologies related to layered bonding technology, there are Laminated Object Manufacturing (LOM) technology developed by Helisys in the United States and ShapeMaker II technology developed by Utah University in the United States.

박판재료 적층공정기술은 얇은 박판(0.106 mm 내외)형태의 종이를 고온의 롤러로 압착하여 접착시키고 레이저로 절단하는 과정을 반복하여 조형물을 제작한다. 그러나, 이 기술은 얇은 박판을 레이저로 절단하기 때문에 조형 물의 제작시간이 매우 많이 소요될 뿐만 아니라 그 제작단가가 매우 높다. 또한, 조형물의 제작 후에는 그 형 상구현을 위해 사용되었던 지지부재를 제거해야 하기 때문에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.The thin plate material lamination process technology produces a sculpture by pressing and adhering a thin sheet of paper (about 0.106 mm) with a high-temperature roller, and repeating the process of cutting with a laser. However, since this technology cuts a thin sheet with a laser, it takes a very long time to manufacture the object and the manufacturing cost is very high. In addition, since the support member used for realizing the shape must be removed after the sculpture is manufactured, it takes a lot of time.

ShapeMakerII기술은 25.4mm 이상의 두꺼운 재료를 두개의 플로터 헤드(Plotter Head)를 가지는 열선절단기로 절 단한 후 수동으로 적층/접착하여 3차원 조형물을 제작한다. 그러나, 이 기술은 열선절단기가 두개의 플로터 헤 드로 구성되기 때문에 열선절단기의 회전이 빠른 시간 내에 이루어지지 못하는 단점이 있다. 아울러, 열선의 길이가 회전각에 따라 변하므로 열선의 발열량을 일정하게 유지하기 어렵고, 열선의 발열량 편차에 의한 치수 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.ShapeMakerII technology cuts thick materials over 25.4mm with a hot wire cutter with two plotter heads and then manually stacks/attachs them to produce 3D sculptures. However, this technology has a disadvantage in that the rotation of the hot wire cutter cannot be made in a short time because the hot wire cutter consists of two plotter heads. In addition, since the length of the heating wire changes according to the rotation angle, it is difficult to maintain a constant amount of heat generated by the heating wire, and there are disadvantages in that the dimensional accuracy due to the variation in the amount of heat of the heating wire is deteriorated.

이러한 단점을 감안하여 한국과학기술원(KAIST)에서는 대한민국 특허공개 제2004-0043583호에 개시된 "단속적 재료 공급식 가변적층 쾌속조형 방법 및 장치"를 개발하였고, 이 장치를 추가 보완하여 대한민국 특허공개 제 2006-0046575호에 개시된 "대형 조형물 제작용 가변 적층 쾌속조형장치"를 개발하였다.In consideration of these shortcomings, the Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) has developed the "Intermittent Material Supply Type Variable Lamination Rapid Prototyping Method and Apparatus" disclosed in Korean Patent Publication No. 2004-0043583. -0046575, a "variable stacked rapid prototyping device for large-scale sculpture production" was developed.

특허공개 제2004-0043583호는 재료로 이용되는 판형부재를 CAD 데이터에서 요구되는 폭, 경사 및 길이로 자유로 이 절단하여 접착 및 적층함으로써, 조형시간과 정밀도를 획기적으로 향상시키고 재료손실 또한 현저히 감소시 킬 수 있는 장점이 있다.Patent Laid-Open No. 2004-0043583 discloses that a plate-shaped member used as a material is freely cut to the width, inclination and length required by CAD data, adhered, and laminated, thereby remarkably improving the molding time and precision and significantly reducing material loss. There are advantages to doing it.

그리고, 특허공개 제2006-0046575호는 쾌속조형장치를 구성하는 열선 절단부를 평행사변형 링크구조로 구성함에따라 링크의 길이변경이 가능하여 소형판재에서 대형판재까지 다양한 판재를 정교하게 절단할 수 있다. 즉, 이 기술은 열선절단부의 링크길이 범위 내에서 소형판재에서 대형판재까지 다양한 판재를 절단하고 적층함으로써, 다른 쾌속조형장치의 조형물보다는 큰 대형 3차원 조형물의 제작이 가능하다. 그러나, 이 보다 큰 대형 3차원 조형물을 제작하기에는 쾌속조형장치의 공간적인 제한이 따를 수밖에 없다.Further, according to Patent Publication No. 2006-0046575, the length of the link can be changed by configuring the hot wire cutting part constituting the rapid prototyping device in a parallelogram link structure, so that various plates from small plates to large plates can be cut precisely. That is, this technology cuts and stacks various plates from small plates to large plates within the link length range of the hot wire cutting part, so that it is possible to produce large three-dimensional objects larger than those of other rapid prototyping devices. However, in order to produce a larger three-dimensional sculpture than this, the spatial limitation of the rapid prototyping apparatus is inevitable.

따라서, 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대형 조형물 의 데이터를 슬라이싱한 후 이 슬라이싱 데이터들을 가변적층 쾌속조형장치에서 제작 가능한 크기로 분할 제작 한 다음 접합하고 적층함으로써, 대형 3차원 조형물로 제작하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, this invention was devised to solve the problems of the prior art as described above. After slicing the data of a large sculpture, the slicing data are divided into sizes that can be produced by a variable lamination rapid prototyping device, and then joined and laminated. By doing so, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a large three-dimensional sculpture.

이 발명은 새로운 개념의 조형물 제작방법을 도입함으로써 대형 3차원 조형물을 제작하고자 하는 기술이다. 즉, 이 발명은 제작하고자 하는 대형 3차원 조형물의 전체 조형데이터를 슬라이싱하고, 이 슬라이싱한 데이터를 다시 다수개로 분할하여 한 층의 슬라이싱 면에 해당하는 분할 조형데이터의 수를 늘임으로써 슬라이싱 면의 면 적 제한을 없애, 이론적으로 무한히 큰 조형물을 제작 가능하다는 개념을 도입한 기술이다.This invention is a technique for producing a large three-dimensional sculpture by introducing a new concept of a sculpture production method. That is, the present invention slices the entire modeling data of a large three-dimensional sculpture to be produced, divides the sliced data into multiple pieces, and increases the number of segmented modeling data corresponding to the slicing surface of one layer. It is a technology that introduces the concept that it is possible to theoretically create infinitely large sculptures by removing the enemy restrictions.

또한, 이 발명은 다수개의 분할 조형데이터에 따라 쾌속조형장치에 의해 각각 제작된 분할 파트를 서로 접합함 으로써 슬라이싱 부재를 완성하도록 구성된다. 이때, 분할 파트의 수가 많을수록 분할 파트 간의 접합이 견고 해야 한다. 또한, 분할 파트의 수가 많아짐에 따라 조립과정에서 분할 파트가 떨어져 나갈 수도 있다. 더불어, 접합면 간의 공차가 있을 경우에는 그 공차 누적으로 슬라이싱 부재의 형상에 영향을 줄 수 있으므로 접합이 견고해야 한다.In addition, the present invention is configured to complete the slicing member by joining the divided parts each manufactured by the rapid prototyping apparatus according to a plurality of divided molding data to each other. At this time, as the number of divided parts increases, the bonding between the divided parts should be stronger. Also, as the number of divided parts increases, the divided parts may come off during the assembly process. In addition, if there is a tolerance between the bonding surfaces, the tolerance accumulation may affect the shape of the slicing member, so the bonding must be strong.

위에서 "이론적으로 무한히 큰 조형물을 제작 가능하다"라고 언급했지만, 실제 대형 조형물을 제작함에 있어서 는, 다수개의 분할 파트를 제작하여 접합할 때에 분할 파트 간에 공차가 발생하고, 슬라이싱 부재를 만들어 적 층할 때에 대형 조형물이 유지되기 위해 조형물의 내구성이 중요하기 때문에, 이에 대한 한계가 존재할 것이다.Although it was mentioned above that "theoretically, it is possible to produce an infinitely large sculpture", in the production of a large-scale sculpture, tolerances occur between the divided parts when manufacturing and joining a number of divided parts, and when making and stacking slicing members Since the durability of the sculpture is important in order to maintain the large sculpture, there will be a limit to this.

따라서, 이 발명은 대형 조형물의 내구성을 높이기 위해 분할된 다수개의 분할 파트 간의 접합과 슬라이싱 부재 의 적층에 적용 가능한 접합 방법, 접합 기구 및 메커니즘 또한 개발하고자 한다.Accordingly, the present invention also intends to develop a bonding method, bonding mechanism and mechanism applicable to bonding between a plurality of divided divided parts and lamination of slicing members in order to increase the durability of a large sculpture.

이 발명은 3차원 조형물에 대한 3차원 형상데이터를 취득하는 제1 단계와, 취득된 형상데이터를 제작하고자 하 는 크기로 변환하는 제2 단계와, 변환된 크기의 3차원 조형물 데이터를 쾌속조형장치를 이용해 조형할 수 있는 두께크기로 수평방향으로 슬라이싱 하는 제3 단계와, 슬라이싱 한 데이터를 쾌속조형장치를 이용해 조형할 수 있는 크기로 분할 데이터화 하는 제4 단계와, 분할 데이터에 접합 형상을 부가하는 제5 단계와, 분할된 각각의 분할 데이터에 따라 쾌속조형장치를 이용해 분할 파트들을 제작하는 제6 단계, 및 제작된 분할 파트들을 접합 형상에 맞춰 슬라이싱 부재를 완성하고 완성된 슬라이싱 부재를 적층된 슬라이싱 부재에 순차적으로 적층하여 대형 3차원 조형물의 제작하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a first step of acquiring 3D shape data for a 3D sculpture, a second step of converting the acquired shape data into a desired size, and converting the 3D sculpture data of the converted size into a rapid prototyping device. A third step of slicing in the horizontal direction to a thickness size that can be molded using A fifth step, a sixth step of manufacturing divided parts using a rapid prototyping device according to each divided division data, and a slicing member by matching the manufactured divided parts to a joint shape and stacking the slicing member It characterized in that it comprises a seventh step of manufacturing a large three-dimensional sculpture by sequentially stacking the members.

이 발명의 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 갖되, 요부의 접합 형상을 철부의 접합 형상보다 크게 데이터를 생성하여 분할 파트를 각각 조형하고, 요부와 철부의 사이에 접착물질을 도포해 접합할 수 있다.The joint shape of this invention has a structure of a recess and a convex part, but by generating data to make the joint shape of the recess larger than the joint shape of the convex part, each divided part is molded, and an adhesive material is applied between the recess and the convex part to join. have.

이 발명의 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 갖되, 철부의 접합 형상을 요부의 접합 형상 보다 크게 데이터를 생성하여 분할 파트를 각각 조형하고, 요부와 철부가 서로 간에 탄성 결합될 수 있다.The joint shape of the present invention has a structure of a concave portion and a convex portion, and generates data so that the joint shape of the convex portion is larger than the joint shape of the concave portion to respectively shape the divided parts, and the concave portion and the convex portion may be elastically coupled to each other.

이 발명의 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 가지며, 접합 형상을 복수로 가질 수 있다.The joint shape of this invention has the structure of a recessed part and a convex part, and may have a plurality of joining shapes.

이 발명의 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 갖되, 요부와 철부의 측면에 경사를 두어 경사면 접합 구조를 가 질 수 있다.The joint shape of the present invention has a structure of a concave portion and a convex portion, and may have an inclined surface joint structure by placing an inclination on the side of the concave portion and the convex portion.

이 발명의 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 갖되, 요부와 철부의 측면에 서로 간에 맞물리는 패턴을 가질 수 있다.The joint shape of the present invention has a structure of a concave portion and a convex portion, and may have a pattern engaged with each other on the side surfaces of the concave portion and the convex portion.

이 발명은 슬라이싱 부재를 인접하는 상하부 슬라이싱 부재의 분할선과 서로 어긋나게 분할하여 적층할 수 있다.According to the present invention, the slicing member can be divided and stacked to be displaced from the dividing line of the adjacent upper and lower slicing members.

이 발명은 대형 조형물의 데이터를 슬라이싱한 후 이 슬라이싱 데이터들을 가변적층 쾌속조형장치에서 제작 가 능한 크기로 분할 제작한 다음 접합하고 적층함으로써, 대형 3차원 조형물로 제작이 가능하다. 즉, 이 발명은 대형 조형물을 슬라이싱한 슬라이싱 부재를 다시 다수개로 분할 제작한 다음 접합하고 적층함에 따라, 자동차, 선박, 산업용 대형 기계장치와 부품 등 산업전반에서 필요로 하는 대형 시제품의 제작에 활용되고, 사회적으로 백화점, 놀이공원, 과학관 등에서 대형 캐릭터 인형, 동물, 곤충, 식물 등의 제작에 활용되며, 기업과 개인을 위한 상징물 등 문화적으로도 활용이 가능하다.In this invention, after slicing the data of a large sculpture, the slicing data are divided into sizes that can be produced in a variable lamination rapid prototyping device, and then joined and laminated, thereby making it possible to produce a large three-dimensional sculpture. That is, this invention divides and manufactures a plurality of slicing members obtained by slicing a large sculpture, and then joins and laminates them, so that large-scale prototypes required in the overall industry such as automobiles, ships, and industrial large machinery and parts are utilized. , socially, it is used in the production of large character dolls, animals, insects, plants, etc. in department stores, amusement parks, and science centers, and it can also be used culturally, such as symbols for companies and individuals.

또한, 이 발명은 대형 조형물 제작용 가변 적층 쾌속조형장치를 이용하므로, 이 장치의 장점인 재료판재의 신속 한 가공 및 우수한 가공정밀도를 활용할 수 있어, 신속하면서도 정밀도가 높은 대형 3차원 조형물의 제작이 가 능하다.In addition, since this invention uses a variable lamination rapid prototyping device for the production of large-sized objects, it is possible to utilize the advantages of this device, such as rapid processing of sheet materials and excellent processing precision, for rapid and high-precision production of large three-dimensional objects. It is possible.

도 1은 이 발명의 실시예에 사용되는 특허공개 제2006-0046575호에 개시된 대형 조형물 제작용 가변 적층 쾌속 조형장치의 구성관계를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 사용되는 쾌속조형장치는 다량의 판형부재(10)를 적재하고 있다가 공급하는 판형부재 공급수단(110)과, 공급된 판형부재(10)를 그 길이방 향으로 왕복 이송하는 컨베이어(120)와, 판형부재(10)의 폭방향으로 왕복 운동하는 이송수단(130)과, 판형부재 (10)의 폭방향을 그 중심축으로 하여 선회 운동하도록 이송수단(130)에 결합된 선회수단(140)과, 판형부재(10) 의 폭방향으로 병진 운동하도록 선회수단(140)에 링크 결합된 병진수단(150)과, 병진수단(150)의 일측에 결합되 어 판형부재(10)를 절단하는 절단수단[열선(160)포함]과, 조형물의 데이터에 따라 각각의 수단들의 작동을 제어 하여 조형물을 구성하는 각각의 단위적층부재를 제작하도록 하는 시스템 제어수단(170), 및 단위적층부재들이 순차적으로 적층되어 조형물이 형성되도록 하는 적층수단(도시안됨)으로 구성된다.1 is a perspective view illustrating a configuration relationship of a variable stacking rapid molding apparatus for producing large objects disclosed in Patent Publication No. 2006-0046575 used in an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the rapid prototyping apparatus used in this embodiment includes a plate-shaped member supplying means 110 for loading and supplying a large amount of plate-shaped members 10, and the supplied plate-shaped members 10 into the rapid prototyping apparatus. Conveyor 120 reciprocating in the longitudinal direction, conveying means 130 reciprocating in the width direction of the plate-shaped member 10, and the plate-shaped member 10 in the width direction as its central axis. The turning means 140 coupled to the means 130, the translation means 150 link-coupled to the turning means 140 for translational movement in the width direction of the plate-shaped member 10, and one side of the translation means 150 Cutting means (including the heating wire 160) for cutting the plate-shaped member 10 by being combined, and controlling the operation of each means according to the data of the sculpture to manufacture each unit laminated member constituting the sculpture It is composed of a means 170, and a stacking means (not shown) so that the unit stacking members are sequentially stacked to form a sculpture.

상기와 같이 구성된 쾌속조형장치는 열선 절단부, 즉 이송수단(130)에 의해 지지되는 한 쌍의 요크(141), 선회 바(151) 및 수평바(153)를 통한 평행사변형 링크구조로 구성함에 따라 다양한 크기의 판재를 정교하게 절단할 수 있는 특징이 있다.The rapid prototyping apparatus configured as described above has a parallelogram link structure through a pair of yokes 141 supported by a hot wire cutting unit, that is, a transfer unit 130, a turning bar 151, and a horizontal bar 153. It has the characteristic of being able to precisely cut plates of various sizes.

아래에서는 앞서 설명한 바와 같이 구성된 쾌속조형장치를 이용하여, 이 발명에 따른 적층면 분할을 통한 대형 3차원 조형물의 제작방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method for manufacturing a large-scale three-dimensional object by dividing a laminated surface according to the present invention using the rapid prototyping apparatus configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 대형 3차원 조형물의 제작방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 대형 3차원 조형물의 제작과정을 설명하기 위한 3차원 형상의 일예와 이를 슬라이싱 데이터화 후, 분할한 분할 파트를 서로 접합하는 과정을 보여주는 개념도이며, 도 4는 3차원 조형물의 크기를 증가시켰을 경우, 분할 데이 터의 수를 늘여 원하는 형상의 크기를 제작하는 과정을 보여주는 개념도이다.2 is a flowchart showing a method of manufacturing a large 3D sculpture according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an example of a 3D shape for explaining the manufacturing process of the large 3D sculpture shown in FIG. 2 and slicing the data Then, it is a conceptual diagram showing the process of joining the divided divided parts to each other, and FIG. 4 is a conceptual diagram showing the process of manufacturing the size of the desired shape by increasing the number of divided data when the size of the 3D sculpture is increased.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 대형 3차원 조형물의 제작방법은, 먼저 제작하고자 하는 대형 3차원 조형물에 대한 3차원 형상데이터(310)를 통상적인 방식으로 취득한다(S210). 그런 다음, 3차원 형 상데이터(310)를 최종적으로 제작에 필요한 크기로 변환한 후(S220), 크기 변환된 데이터(320)를 슬라이싱 한다 (S230). 이때, 슬라이싱은 대형 3차원 조형물을 일정 두께를 갖도록 수평방향으로 행한다. 즉, 도 1에 도시된 쾌속조형장치에 사용되는 판형부재(10)의 두께에 맞춰 슬라이싱 한다.2 to 4, in the method for manufacturing a large 3D sculpture according to this embodiment, first, 3D shape data 310 for a large 3D sculpture to be manufactured is acquired in a conventional manner ( S210). Then, after the 3D shape data 310 is finally converted to a size required for production (S220), the size-converted data 320 is sliced (S230). At this time, the slicing is performed in the horizontal direction so that the large three-dimensional object has a certain thickness. That is, slicing is performed according to the thickness of the plate-shaped member 10 used in the rapid prototyping apparatus shown in FIG. 1 .

그런 다음, 슬라이싱 한 데이터(330)를 도 1에 도시된 쾌속조형장치의 열선절단부에서 제작 가능한 크기로 분할 한다(S240). 그리고, 분할된 다수개의 분할 데이터(340)를 서로 간에 접합하기 위해 분할된 부분에 접합 형상 을 부가한다(S250). 그런 다음, 분할 데이터(340)에 따라 도 1의 쾌속조형장치를 이용해 분할 파트를 조형한다 (S260). 마지막으로, 분할 파트들을 서로 간에 접합하여 한 층의 슬라이싱 부재의 슬라이싱 면을 완성한다 (S270). 이렇게 다수개의 분할 파트들을 서로 접합하여 슬라이싱 면을 이루고, 이 면들을 순차적으로 적층함으 로써 대형 3차원 조형물이 완성된다(S280).Then, the sliced data 330 is divided into sizes that can be manufactured by the hot wire cutting part of the rapid prototyping apparatus shown in FIG. 1 (S240). Then, a joint shape is added to the divided portion to join the divided plurality of divided data 340 to each other (S250). Then, the divided parts are molded using the rapid prototyping apparatus of FIG. 1 according to the divided data 340 ( S260 ). Finally, the divided parts are joined to each other to complete the slicing surface of the slicing member of one layer ( S270 ). In this way, a large three-dimensional sculpture is completed by bonding a plurality of divided parts to each other to form a slicing surface, and sequentially stacking these surfaces (S280).

대형 3차원 조형물의 완성도, 즉 정밀도를 높이기 위해서는 슬라이싱 부재의 테두리 면이 매끄럽게 연결되어야 한다. 이를 위해 분할된 분할 파트들을 서로 접합하는 것이 바람직하다. 즉, 분할 파트들을 서로 접합하여 한 층의 슬라이싱 부재를 완성하고, 이렇게 완성된 슬라이싱 부재를 적층된 다른 슬라이싱 부재의 상면에 적층 결합하되, 적층시에 접착제를 도포하여 적층 결합하는 것이 바람직하다. 이때, 슬라이싱 면의 적당한 위치에 긴 막대 또는 핀 등을 관통시켜 슬라이싱 부재의 적층과정에서 생길 수 있는 오차를 최소화함과 더불어 제작되는 대형 3차원 조형물의 내구성을 향상시키는 것이 더 바람직하다.In order to increase the degree of completeness, that is, precision, of a large three-dimensional sculpture, the edge surfaces of the slicing members must be smoothly connected. For this purpose, it is preferable to join the divided divided parts to each other. That is, it is preferable to bond the divided parts to each other to complete a slicing member of one layer, and to laminate-bond the slicing member thus completed on the upper surface of the other stacked slicing member, but apply an adhesive during lamination to laminate-bond. At this time, it is more preferable to penetrate a long rod or pin at an appropriate position on the slicing surface to minimize errors that may occur in the lamination process of the slicing member and to improve the durability of the large three-dimensional sculpture to be manufactured.

도 5는 3차원 조형물의 슬라이싱 부재를 구성하는 분할 파트의 접합부위인 요부와 철부에 접착제를 바르는 개념 도이고, 도 6은 분할 파트의 접합부위를 요부와 철부의 탄성 결합으로 접합하는 개념도이다. 그리고, 도 7의 (a)는 분할 파트의 접합부위의 숫자를 증가시켜 접합면을 넓히는 개념도이고, (b)는 접합부위의 측면에 경사를 준 개념도이고, (c)는 접합부위 측면에 패턴을 부가한 개념도이며, 도 8은 슬라이싱 부재를 인접하는 상하부 슬 라이싱 부재의 분할선과 서로 어긋나게 분할하여 적층한 개념도이다.5 is a conceptual diagram of applying an adhesive to the concave and convex portions, which are the joint portions of the divided parts constituting the slicing member of the three-dimensional sculpture, and FIG. 6 is a conceptual diagram for joining the joint portions of the divided parts by elastic bonding of the concave and convex portions. And, (a) of Figure 7 is a conceptual diagram of increasing the number of joint parts of the divided parts to widen the joint surface, (b) is a conceptual diagram of an inclined side of the joint part, (c) is a pattern on the side of the joint part 8 is a conceptual diagram in which a slicing member is divided and stacked to be displaced from the dividing line of an adjacent upper and lower slicing member.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 실시예는 요부와 철부의 접합 형상을 갖되, 요부의 접합 형상을 철부의 접합 형상 보다 크게 데이터를 생성하여 분할 파트를 각각 조형하고, 요부와 철부의 사이에 접착물질을 도포해 분할 파트 를 서로 접합하는 구조를 가질 수 있다.As shown in FIG. 5 , this embodiment has a joint shape of a recess and a convex part, and generates data so that the joint shape of the recess is larger than the joint shape of the convex part to form the divided parts, respectively, and adheres between the recess and the convex part It may have a structure in which the divided parts are joined to each other by applying a material.

도 6에 도시된 바와 같이, 이 실시예는 요부와 철부의 접합 형상을 갖되, 철부의 접합 형상을 요부의 접합형상 보다 크게 데이터를 생성하여 분할 파트를 각각 조형하고, 요부와 철부가 서로 간에 탄성 결합되는 구조를 가질 수 있다.As shown in FIG. 6 , this embodiment has a junction shape of a recess and a convex part, and generates data to make the junction shape of the convex part larger than the junction shape of the convex part to shape the divided parts, respectively, and the convex part and the convex part are elastic between each other It may have a combined structure.

도 7에 도시된 바와 같이, 이 실시예는 요부와 철부의 접합 형상을 갖되, 분할 형상 간의 견고한 접합을 위해 접합 형상을 복수로 갖는 구조를 가질 수 있다. 또한, 요부와 철부의 접합 형상을 갖되, 분할 형상 간의 체결 및 접합이 용이하도록, 요부와 철부의 측면에 경사(θ)를 두어 경사면 접합 구조를 가질 수 있다. 또한, 요부 와 철부의 접합 형상을 갖되, 분할 형상 간의 견고한 접합을 위해, 요부와 철부에 서로 간에 맞물리는 패턴이나 돌기 또는 홈을 형성함으로써 접합면 간의 표면적을 넓히는 구조를 가질 수도 있다.As shown in FIG. 7 , this embodiment has a joint shape of a recess and a convex part, but may have a structure having a plurality of joint shapes for a solid joint between the divided shapes. In addition, the concave portion and the convex portion may have a joint shape, and a slope θ may be placed on the side surface of the concave portion and the convex portion to facilitate fastening and bonding between the divided shapes to have an inclined surface joining structure. In addition, the concave portion and the convex portion may have a joint shape, but for a solid joint between the divided shapes, a structure may have a structure in which the surface area between the joint surfaces is increased by forming a pattern, protrusion, or groove that engages each other in the concave portion and the convex portion.

도 8에 도시된 바와 같이, 이 실시예는 상하의 슬라이싱 부재 간의 견고한 접합을 위해, 슬라이싱 부재를 인접 하는 상하부 슬라이싱 부재의 분할선과 서로 어긋나게 분할하여 적층하는 구조를 가질 수도 있다.As shown in FIG. 8 , this embodiment may have a structure in which the slicing members are divided and stacked to be displaced from the dividing lines of the adjacent upper and lower slicing members for a firm bonding between the upper and lower slicing members.

이상에서 이 발명의 적층면 분할을 통한 대형 3차원 조형물의 제작방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서 술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.In the above, the technical details of the method of manufacturing a large three-dimensional sculpture through division of the laminated surface of the present invention have been described together with the accompanying drawings, but this is an exemplary description of the best embodiment of the present invention and does not limit the present invention .

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특 허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is a clear fact that any person with ordinary skill in the art can make various modifications and imitations within the scope of the appended claims without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

도면의 간단한 설명Brief description of the drawing

도 1은 이 발명의 실시예에 사용되는 대형 조형물 제작용 가변 적층 쾌속조형장치의 구성관계를 도시한 사시도 이고,1 is a perspective view showing the configuration of a variable stacking rapid prototyping apparatus for producing large-sized objects used in an embodiment of the present invention;

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 대형 3차원 조형물의 제작방법을 나타낸 흐름도이고,2 is a flowchart showing a method of manufacturing a large three-dimensional sculpture according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2에 나타낸 대형 3차원 조형물의 제작과정을 설명하기 위한 3차원 형상의 일예와 이를 슬라이싱 데이 터화 후, 분할한 분할 파트를 서로 접합하는 과정을 보여주는 개념도이고,3 is a conceptual diagram showing an example of a three-dimensional shape for explaining the manufacturing process of the large three-dimensional sculpture shown in FIG. 2 and the process of joining the divided divided parts to each other after turning it into slicing data,

도 4는 3차원 조형물의 크기를 증가시켰을 경우, 분할 데이터의 수를 늘여 원하는 형상의 크기를 제작하는 과정 을 보여주는 개념도이고,4 is a conceptual diagram showing the process of manufacturing the size of a desired shape by increasing the number of divided data when the size of the three-dimensional sculpture is increased;

도 5는 3차원 조형물의 슬라이싱 부재를 구성하는 분할 파트의 접합부위인 요부와 철부에 접착제를 바르는 개념 도이고,5 is a conceptual diagram of applying an adhesive to the concave and convex portions, which are the joint portions of the divided parts constituting the slicing member of the three-dimensional object;

도 6은 분할 파트의 접합부위를 요부와 철부의 탄성 결합으로 접합하는 개념도이고,6 is a conceptual diagram of joining the joint portion of the divided part by elastic coupling of the main part and the convex part;

도 7의 (a)는 분할 파트의 접합부위의 숫자를 증가시켜 접합면을 넓히는 개념도이고, (b)는 접합부위의 측면에 경사를 준 개념도이고, (c)는 접합부위 측면에 패턴을 부가한 개념도이며,Figure 7 (a) is a conceptual diagram of increasing the number of joint parts of the divided parts to widen the joint surface, (b) is a conceptual diagram giving an inclination to the side of the joint part, (c) is a pattern added to the side of the joint part It is a conceptual diagram,

도 8은 슬라이싱 부재를 인접하는 상하부 슬라이싱 부재의 분할선과 서로 어긋나게 분할하여 적층한 개념도이다.8 is a conceptual diagram in which a slicing member is divided and stacked to be displaced from a dividing line of an adjacent upper and lower slicing member.

Claims (4)

3차원 조형물에 대한 3차원 형상데이터를 취득하는 제1 단계와,

취득된 형상데이터를 제작하고자 하는 크기로 변환하는 제2 단계와,

변환된 크기의 3차원 조형물 데이터를 쾌속조형장치를 이용해 조형할 수 있는 두께크기로 수평방향으로 슬라이 싱 하는 제3 단계와,

슬라이싱 한 데이터를 상기 쾌속조형장치를 이용해 조형할 수 있는 크기로 분할 데이터화 하는 제4 단계와,

분할 데이터에 접합 형상을 부가하는 제5 단계와,

분할된 각각의 분할 데이터에 따라 상기 쾌속조형장치를 이용해 분할 파트들을 제작하는 제6 단계, 및

제작된 분할 파트들을 접합 형상에 맞춰 슬라이싱 부재를 완성하고 완성된 슬라이싱 부재를 적층된 슬라이싱 부 재에 순차적으로 적층하여 대형 3차원 조형물의 제작하는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층면 분할 을 통한 대형 3차원 조형물의 제작방법.
A first step of acquiring three-dimensional shape data for a three-dimensional object;

A second step of converting the acquired shape data into a desired size;

A third step of horizontally slicing the three-dimensional sculpture data of the converted size into a thickness size that can be molded using a rapid prototyping device;

A fourth step of dividing the sliced data into a size that can be molded using the rapid prototyping device;

A fifth step of adding a joint shape to the divided data;

A sixth step of manufacturing divided parts using the rapid prototyping apparatus according to each divided data, and

Completing the slicing member according to the joint shape of the manufactured divided parts and sequentially stacking the finished slicing member on the stacked slicing member to produce a large three-dimensional sculpture A method of manufacturing large 3D sculptures through
 청구항 1에 있어서,

상기 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 갖되, 상기 요부의 접합 형상을 상기 철부의 접합 형상보다 크게 데이 터를 생성하여 상기 분할 파트를 각각 조형하고, 상기 요부와 상기 철부의 사이에 접착물질을 도포해 접합하는 것을 특징으로 하는 적층면 분할을 통한 대형 3차원 조형물의 제작방법.
The method according to claim 1,

The joint shape has a structure of a concave part and a convex part, and the divided parts are respectively molded by generating data so that the joint shape of the convex part is larger than the joint shape of the convex part, and an adhesive material is applied between the recessed part and the convex part A method of manufacturing a large three-dimensional sculpture through division of laminated surfaces, characterized in that they are joined together.
 청구항 1에 있어서,

상기 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 갖되, 상기 철부의 접합 형상을 상기 요부의 접합 형상 보다 크게 데이 터를 생성하여 상기 분할 파트를 각각 조형하고, 상기 요부와 상기 철부가 서로 간에 탄성 결합되는 것을 특징 으로 하는 적층면 분할을 통한 대형 3차원 조형물의 제작방법.
The method according to claim 1,

The joint shape has a structure of a concave portion and a convex portion, generating data to make the joint shape of the convex portion larger than the joint shape of the concave portion to shape the divided parts, respectively, and elastically coupling the concave portion and the convex portion to each other A method of manufacturing a large three-dimensional sculpture through the division of laminated surfaces.
 청구항 1에 있어서,

상기 접합 형상은 요부와 철부의 구조를 가지며, 상기 접합 형상을 복수로 갖는 것을 특징으로 하는 적층면 분 할을 통한 대형 3차원 조형물의 제작방법.

The method according to claim 1,

The joint shape has a structure of a concave portion and a convex portion, and a method for manufacturing a large three-dimensional sculpture through the division of a laminated surface, characterized in that it has a plurality of the joint shapes.
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