KR20220125471A - 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3d 프린터 - Google Patents

필름공급형 광중합 방식 세라믹 3d 프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 프린팅 출력물이 고정되는 베이스 플레이트에서 3D 프린팅 출력물 방향으로 광중합용 광이 보강적으로 추가 조사되도록 함으로써 베이스 플레이트와 3D 프린팅 출력물 간의 접착력을 증대시켜 3D 프린팅 출력물의 박리 현상을 방지하고, 또한 프린팅 소재(세라믹 슬러리)를 박막 필름 형태로 형성시키는 과정에서 일정 온도 이상의 열을 지속해서 가함으로써 프린팅 소재의 점도를 조절하여 3D 프린팅 출력물의 높은 완성도를 확보할 수 있도록 하는 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터 에 관한 것이다.

Description

필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터{CERAMIC 3D PRINTER USING FILM-SUPPLIED LIGHT POLYMERIZATION METHOD}
본 발명은 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 3D 프린팅 출력물이 고정되는 베이스 플레이트에서 3D 프린팅 출력물 방향으로 광중합용 광이 보강적으로 추가 조사되도록 함으로써 베이스 플레이트와 3D 프린팅 출력물 간의 접착력을 증대시켜 3D 프린팅 출력물의 박리 현상을 방지하고, 또한 프린팅 소재(세라믹 슬러리)를 박막 필름 형태로 형성시키는 과정에서 일정 온도 이상의 열을 지속해서 가함으로써 프린팅 소재의 점도를 조절하여 3D 프린팅 출력물의 높은 완성도를 확보할 수 있도록 하는 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터에 관한 것이다.
일반적으로, 세라믹 슬러리를 이용하는 3D 프린터의 경우, 큰 수조에 담긴 액형의 세라믹 슬러리에 3D 프린터 출력물의 안착면이 되는 베이스 플레이트를 담근 후 광중합용 광을 조사하여 경화시킨 후 들어올리는 과정을 수회 반복하여 원하는 출력물을 얻는 방식이다.
하지만, 이러한 방식은 불필요한 세라믹 슬러리 사용량이 증가된다는 문제점과, 출력물이 세라믹 슬러리 수조에 잠긴 상태에서 광에 노출되기 때문에 정교한 작업이 어렵다는 문제점을 가지고 있었다.
이러한 점을 해결하기 위하여, 종래에는 세라믹 슬러리를 투명한 필름 위에 박막 형태로 코팅하여 공급하고, 베이스 플레이트를 세리막 슬러리에 밀착시킨 상태에서 3D 프린터의 광중합용 광에 노출시켜 경화층을 형성하는 과정을 반복하는 방식을 이용하였다.
하지만, 이러한 종래의 이러한 방식의 경우, 베이스 플레이트에 견고하게 고정되어야 하는 출력물이 프린팅 과정에서 베이스 플레이트로부터 박리된다는 문제점과, 기온이 섭씨 25도 이하로 떨어질 경우 세라믹 슬러리의 점도가 높아짐에 따라 일정한 두께의 코팅면이 형성되지 못해 출력물의 품질이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
따라서, 본 출원인은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 3D 프린팅 출력물이 고정되는 베이스 플레이트에서 3D 프린팅 출력물 방향으로 광중합용 광이 보강적으로 추가 조사되도록 함으로써 베이스 플레이트와 3D 프린팅 출력물 간의 접착력을 증대시켜 3D 프린팅 출력물의 박리 현상을 방지할 수 있으며, 프린팅 소재(세라믹 슬러리)를 박막 필름 형태로 형성시키는 과정에서 일정 온도 이상의 열을 지속해서 가함으로써 프린팅 소재의 점도를 조절하여 3D 프린팅 출력물의 높은 완성도를 확보할 수 있도록 하는 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터를 개발하기에 이르렀다.
한국등록특허 10-1801964호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위함으로써, 3D 프린팅 출력물이 고정되는 베이스 플레이트에서 3D 프린팅 출력물 방향으로 광중합용 광이 보강적으로 추가 조사되도록 함으로써 베이스 플레이트와 3D 프린팅 출력물 간의 접착력을 증대시켜 3D 프린팅 출력물의 박리 현상을 방지하고, 또한 프린팅 소재(세라믹 슬러리)를 박막 필름 형태로 형성시키는 과정에서 일정 온도 이상의 열을 지속해서 가함으로써 프린팅 소재의 점도를 조절하여 3D 프린팅 출력물의 높은 완성도를 확보할 수 있도록 하는 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터는 베이스 필름을 일측 방향으로 공급하는 베이스 필름 공급부, 공급되는 상기 베이스 필름 상에 액형의 프린팅 소재를 박막 코팅시키는 프린팅 소재 공급부, 공급되는 상기 베이스 필름의 하측에서 상측 방향으로 기 설정된 형태의 광중합용 광을 조사하여 상기 프린팅 소재를 경화시키는 3D 프린터 본체 및 상기 3D 프린터 본체의 상측에서 상하 방향으로 왕복 직선이동을 통해 상기 프린팅 소재와 접촉 및 분리를 반복함으로써, 상기 3D 프린터 본체에 의해 경화 되는 상기 프린팅 소재가 순차적으로 하측면에 적층되도록 하는 베이스 플레이트를 포함하며, 상기 베이스 플레이트가 하강하여 상기 프린팅 소재와 접촉되는 경우 상기 베이스 필름 공급부는 상기 베이스 필름의 권출동작을 정지시키고, 상기 프린팅 소재가 상기 베이스 플레이트와 접촉된 상태에서 경화 및 적층되어 상기 베이스 플레이트가 상승 이동되는 경우, 상기 베이스 필름 공급부는 다시 상기 베이스 필름의 권출동작을 재개하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 베이스 필름 공급부는 상기 베이스 필름이 권취된 베이스 필름 공급 롤, 권취된 상기 베이스 필름을 일측 방향으로 진행시키기 위한 하나 이상의 공급 롤러, 상기 베이스 필름을 권취시켜 회수하는 베이스 필름 회수 롤 및 상기 베이스 필름 회수 롤과 인접한 위치에서 상기 베이스 필름과 접하도록 마련되어, 상기 베이스 필름 상에 코팅된 잔여 프린팅 소재를 회수하는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프린팅 소재 공급부는 상기 프린팅 소재를 공급하는 공급 노즐 및 상기 베이스 필름의 상측면과 특정 간격을 유지하도록 마련되어, 상기 공급 노즐을 통해 공급되는 상기 프린팅 소재가 상기 특정 간격에 상응하는 두께를 유지한 상태에서 박막 코팅되도록 하는 닥터 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프린팅 소재 공급부는 박막 코팅되는 상기 프린팅 소재에 기 설정된 온도값의 열을 가하여 점도를 조절하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 베이스 플레이트는 상기 3D 프린터 본체와 연결된 직선이동 모듈과 연결되며, 상기 3D 프린터 본체의 광 조사 동작에 상응하여 상하 방향으로 왕복 직선이동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 베이스 플레이트는 상기 직선이동 모듈와 연결되며, 하측 방향으로 광중합용 광을 조사하는 LED 모듈이 포함된 제1 베이스 플레이트 및 상기 제1 베이스 플레이트의 하측에 마련되어 상기 프린팅 소재와 접촉하되, 상하 방향으로 하나 이상의 관통홀이 형성되는 제2 베이스 플레이트를 포함하며, 상기 제2 베이스 플레이트가 상기 프린팅 소재와 접촉하여 상기 하나 이상의 관통홀 내부로 상기 프린팅 소재가 주입되는 경우, 상기 LED 모듈이 상기 제2 베이스 플레이트를 향해 광중합용 광을 조사함으로써 상기 프린팅 소재가 상기 하나 이상의 관통홀에 주입된 상태에서 경화되어 상기 프린팅 소재와 상기 제2 베이스 플레이트 간 접착 상태가 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 관통홀은 도브테일(dovetail) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 베이스 플레이트는 각각 금속 재질로 형성되며, 서로 볼트 결합을 통해 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 베이스 플레이트의 하강 이동 시 상기 베이스 필름의 상측에서 동일하게 하강 이동되어 상기 베이스 필름과 접촉되고, 상기 베이스 플레이트의 상승 이동 시 일정 시간이 경과한 후 상승 이동되어 상기 베이스 필름과 분리되는 분리 보조 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 3D 프린팅 출력물이 고정되는 베이스 플레이트에서 3D 프린팅 출력물 방향으로 광중합용 광이 보강적으로 추가 조사되도록 함으로써 베이스 플레이트와 3D 프린팅 출력물 간의 접착력을 증대시켜 3D 프린팅 출력물의 박리 현상을 방지할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 프린팅 소재(세라믹 슬러리)를 박막 필름 형태로 형성시키는 과정에서 일정 온도 이상의 열을 지속해서 가함으로써 프린팅 소재의 점도를 조절하여 3D 프린팅 출력물의 높은 완성도를 확보할 수 있는 이점을 가진다. 이 경우, 세라믹 슬러리의 온도 상승에 따른 점도가 낮아짐에 따라 세라믹 슬러리가 닥터 블레이드로부터 원활히 배출될 수 있기 때문에, 박막 코팅이 원활하게 이루어짐에 따라 일정하고 고른 코팅 두께를 확보할 수 있는 이점도 가지게 된다.
또한, 본 발명은 프린팅 소재(세라믹 슬러리)가 접착되는 제2 베이스 플레이트에 형성된 관통홀을 도브테일 형태로 가공하여, 3D 프린팅 출력물과 제2 베이스 플레이트 간의 보다 높은 결합력을 확보할 수 있는 이점을 가진다.
또한, 본 발명은 분리 보조 모듈을 통해, 제2 베이스 플레이트가 베이스 필름으로부터 분리되는 경우 베이스 필름이 제2 베이스 플레이트 방향으로 달라붙지 않고 쉽게 분리될 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 베이스 필름 공급부(110)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 프린팅 소재 공급부(120)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 3D 프린터 본체(130)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 베이스 플레이트(140)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 베이스 플레이트(140)의 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터(100)를 통해 실제 3D 프린팅 출력물이 출력되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 실제 3D 프린팅 출력물이 베이스 플레이트(140)에 접착 고정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 실제 3D 프린팅 출력물을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터(100)의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 베이스 필름 공급부(110)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 3D 프린터 본체(130)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 베이스 플레이트(140)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터(100)는 크게 베이스 필름 공급부(110), 프린팅 소재 공급부(120), 3D 프린터 본체(130) 및 베이스 플레이트(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 일 실시예에서는 추가적으로 분리 보조 모듈(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 베이스 필름 공급부(110)는 액형의 프린팅 소재(세라믹 슬러리)가 도포되기 위한 기본 바탕인 베이스 필름을 공급하는 역할을 한다.
여기에서, 베이스 필름은 PET 재질 필름 혹은 테프론 재질 필름이 적용될 수 있으며, 이 외에도 액형의 프린팅 소재가 용이하게 분리될 수 있는 재질이라면 어떠한 재질도 적용될 수 있다.
도 2를 살펴보면, 베이스 필름은 베이스 필름 공급 롤(111)에 권취된 상태에서 하나 이상의 공급 롤러(112)에 의해 롤링되면서 일측 방향으로 공급이 진행된다. 이때, 베이스 필름 공급부(110)의 일측에는 일측 방향으로 공급되는 베이스 필름을 권취시켜 다시 회수하는 베이스 필름 회수 롤(113)이 마련됨에 따라, 베이스 필름 공급 롤(111)에 의해 공급되는 롤 형태의 베이스 필름은 후술되는 3D 프린터 본체(130)를 거친 후 다시 베이스 필름 회수 롤(113)에 의해 권취되어 회수될 수 있다.
이때, 베이스 필름 회수 롤(113)과 인접한 위치에 블레이드(114)가 마련된다. 블레이드(114)는 베이스 필름과 접하도록 마련됨에 따라 후술되는 3D 프린터 본체(130) 및 베이스 플레이트(140)를 통한 프린팅 소재 사용이 완료된 후, 광중합용 광에 노출된 잔여 프린팅 소재를 스크랩하여 다시 회수하는 역할을 한다. 회수된 잔여 프린팅 소재는 추후 다시 재사용될 수 있다.
프린팅 소재 공급부(120)는 앞서 살펴본 일측 방향으로 공급되는 베이스 필름 상에 액형의 프린팅 소재(세라믹 슬러리)를 공급하여 박막 코팅이 되도록 하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 도 3을 살펴보면, 프린팅 소재 공급부(120)는 액형의 프린팅 소재를 베이스 필름 상에 공급하는 공급 노즐(121), 공급된 프린팅 소재의 두께가 일정해지도록 하는 닥터 블레이드(122) 및 프린팅 소재에 열을 가하여 점도를 조절하는 히터(123)를 포함하여 구성된다.
공급 노즐(121)은 계속해서 일측 방향으로 공급되는 베이스 필름 상에 액형의 프린팅 소재를 공급해주는 역할을 하며, 이때 프린팅 소재는 일정한 점도를 가지고 있다. 이때 공급 노즐(121)을 통해 공급되는 프린팅 소재는 그 두께가 일정하지 않기 때문에, 닥터 블레이드(122)를 통해 프린팅 소재를 베이스 필름 상에 펴바름으로써 대면적이 형성되도록 함은 물론 프린팅 소재의 두께가 일정해지도록 한다. 닥터 블레이드(122)는 경우에 따라 베이스 필름 과의 간격(높이)을 미세하게 조절 가능할 수 있도록 마련된다.
한편, 액형의 프린팅 소재, 특히 세라믹 슬러리는 온도에 따라 점도가 영향을 받게 된다. 예를 들어, 기온이 섭씨 25도 이상일 경우에는 닥터 블레이드(122)에 의해 베이스 필름 상에 고르고 펴지게 되지만, 섭씨 25도 이하에서는 점도가 낮아지기 때문에 닥터 블레이드(122)를 통해 고르고 펴지지 않게 되고, 이는 일정치 못한 두께를 야기하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 닥터 블레이드(122)와 인접한 위치에 히터(123)를 마련함으로써, 닥터 블레이드(122)에 의해 베이스 필름 상에 넓게 펼쳐진 프린팅 소재의 하측에서 열을 가함으로써 프린팅 소재가 일정한 온도(예를 들어, 섭씨 25도 이상)를 유지할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 히터(123)에는 온도 조절 수단(미도시)이 더 마련됨에 따라, 프린팅 소재의 표면 온도가 섭씨 25도 이하로 떨어진다고 판단될 경우 가열 온도를 높여 25도의 온도가 유지될 수 있도록 한다.
3D 프린터 본체(130)는 베이스 필름의 하측에서 상측 방향으로 일정한 형태의 광중합용 광을 조사하여, 프린팅 소재를 경화시켜 경화면을 형성하는 역할을 한다.
보다 구체적으로, 도 4를 살펴보면, 3D 프린터 본체(130)는 베이스 필름의 하측에 위치하는 하우징(131), 하우징(131)의 내측에 마련되며 3D 프린팅을 위한 형태가 표시되도록 하는 LCD 디스플레이(132), LCD 디스플레이(132)의 하측에 마련되며, LCD 디스플레이(132)를 향해 광중합용 광을 조사하는 LED 모듈(133)을 포함하여 구성된다. 또한, 하우징(131)의 일측에는 후술되는 베이스 플레이트(140)를 상하 방향으로 왕복 직선이동 시키기 위한 직선이동 모듈(134)이 마련된다. 베이스 플레이트(140)는 이러한 직선이동 모듈(134)에 연결된 상태에서 LED 모듈(133)에 의해 조사되는 광중합용 광의 조사 동작에 상응하게 상하 방향으로 직선이동하게 되며, 이 과정에서 베이스 플레이트(140)와 프린팅 소재 간의 접촉이 반복적으로 이루어지게 된다.
한편, 3D 프린터 본체(130)의 기본적인 프린팅 원리 및 구성은 종래의 기술과 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
베이스 플레이트(140)는 앞서 살펴본 3D 프린터 본체(130)의 직선이동 모듈(134)과 연결되며, LED 모듈(133)의 광 조사 동작에 상응하여 상하 방향으로 왕복 직선이동되면서 프린팅 소재와 접촉하게 된다. 이에 대해서는 도 5 및 도 6을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 5는 도 1에 도시된 베이스 플레이트(140)의 구성을 보다 구체적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 베이스 플레이트(140)의 단면을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 살펴보면, 베이스 플레이트(140)는 크게 직선이동 모듈(134)과 직접 연결되는 제1 베이스 플레이트(141)와, 제1 베이스 플레이트(141)의 하측에 마련되는 제2 베이스 플레이트(142)로 구성된다.
제1 베이스 플레이트(141)의 하측면에는 제2 베이스 플레이트(142)를 향하는 방향으로 광중합용 광을 조사하는 LED 모듈(141a)이 위치된다. 따라서, 제2 베이스 플레이트(142)의 하측면에 프린팅 소재가 접착되는 경우 LED 모듈(141a)에 의해 광중합용 광이 조사됨에 따라, 제2 베이스 플레이트(142)의 하측면과 프린팅 소재 간의 접착력이 증대될 수 있다.
제2 베이스 플레이트(142)는 제1 베이스 플레이트(141)와 하나 이상의 볼트를 통해 볼트 결합되며, 상하 방향으로 하나 이상의 관통홀(142a)이 마련된다.
하나 이상의 관통홀(142a)은 도 6의 단면에서와 같이 도브테일(dovetail) 형상으로 형성된다. 따라서, 제2 베이스 플레이트(142)가 프린팅 소재와 접촉하는 경우 하나 이상의 관통홀(142a) 내부로 액형의 프린팅 소재가 주입되게 되고, 이때 LED 모듈(141a)에 의해 제2 베이스 플레이트(142)를 향하는 방향으로 광중합용 광이 조사됨으로써 프린팅 소재가 경화되면서 보다 견고한 접착 상태가 유지될 수 있다. 한편, 이때 LED 모듈(141a)을 통해 조사되는 광중합용 광은 405nm에 해당하게 된다.
또한, 제1 및 제2 베이스 플레이트(141, 142)는 각각 금속 재질이 적용될 수 있다.
이러한 베이스 플레이트(140)의 상하 방향으로 왕복 직선이동에 따른 3D 프린팅 출력물의 출력 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 베이스 필름 공급부(110)를 통해 일측 방향으로 베이스 필름이 공급되고, 그와 동시에 프린팅 소재 공급부(120)에서는 베이스 필름 상에 액형의 프린팅 소재를 공급하여 박막 형태의 코팅이 되도록 한다.
그 다음, 3D 프린터 본체(130)의 직선이동 모듈(134)과 연결된 베이스 플레이트(140)가 하측으로 하강되면서 제2 베이스 플레이트(142)와 액형의 프린팅 소재가 서로 접촉된다. 이와 함께 3D 프린터 본체(130)를 통해 광중합용 광이 조사되고, 이에 따라 기 설정된 형태로 프린팅 소재가 경화되어 경화면을 형성하게 된다. 이때 경화면은 제2 베이스 플레이트(142) 상에 접착 고정된 상태이다. 이 과정에서 제1 베이스 플레이트(141)의 LED 모듈(141a)을 통해 광중합용 광이 조사됨에 따라, 제2 베이스 플레이트(142)와 경화면 간의 접착력이 더욱 견고하게 된다.
한편, 이 과정에서 3D 프린터 본체(130)를 통해 광중합용 광이 조사되는 동안에는 베이스 필름 공급부(110)를 통해 베이스 필름의 이동 과정이 일시 중지된다. 그 기간은 길지 않으며, 광중합용 광에 의해 경화면이 형성될 정도의 일시적인 시간동안 베이스 필름의 이동이 중단되는 것이다.
그 다음, 직선이동 모듈(134)에 의해 베이스 플레이트(140)는 상측으로 상승하게 되고, 동시에 베이스 필름 공급부(110)를 통해 다시 베이스 필름이 일측 방향으로 이동하면서 공급되고, 이러한 과정들이 계속 반복됨에 따라 제2 베이스 플레이트(142)의 하측면에는 계속해서 경화면이 적층되어 3D 프린팅 결과물의 형상이 갖추어지게 된다.
한편, 3D 프린터 본체(130)의 하우징(131)에는 베이스 플레이트(140)의 하강 이동시 함께 하강 이동되어 베이스 필름의 상측과 접촉되고, 베이스 플레이트(140)의 상승 이동 시에는 일정 시간 동안 멈추었다가 일정 시간 경과 후 상승 이동되어 베이스 필름과 분리되는 분리 보조 모듈(150)이 마련된다.
분리 보조 모듈(150)은 베이스 플레이트(140)에 경화면이 접착된 상태에서 베이스 플레이트(140)가 상승 이동되는 과정에서, 베이스 필름이 함께 붙어서 올라가는 것을 방지하도록, 베이스 플레이트(140)가 상승한 후에 상측 방향으로 상승 이동하게 된다. 이를 통해, 베이스 필름이 베이스 플레이트(140)와 함께 붙어서 올라가지 않고 원래 위치를 유지하게 되는 것이다. 이러한 분리 보조 모듈(150)은 솔레노이드 방식이 적용됨에 따라 상승 및 하강 동작이 정확한 시점 및 위치로 적용될 수 있다.
다음으로는, 도 7 내지 9를 통해 실제 3D 프린팅 출력물이 출력되는 상태 및 이에 따른 실제 3D 프린팅 출력물을 살펴보기로 한다.
도 7은 도 1에 도시된 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터(100)를 통해 실제 3D 프린팅 출력물이 출력되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 실제 3D 프린팅 출력물이 베이스 플레이트(140)에 접착 고정된 상태를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8에 도시된 실제 3D 프린팅 출력물을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8을 살펴보면, 하측에는 베이스 필름이 일측 방향으로 이송되고, 베이스 필름의 상측에는 액형의 프린팅 소재(세라믹 슬러리)가 박막 형태로 코팅된 것을 알 수 있다.
베이스 필름의 상측에는 베이스 플레이트(140)가 위치하며, 이때 제1 베이스 플레이트(141)는 직선이동 모듈(134)와 연결되어 있고, 제1 베이스 플레이트(141)의 하측에는 제2 베이스 플레이트(142)가 연결됨을 알 수 있다. 또한 제2 베이스 플레이트(142)의 하측에는 치아 보정물인 3D 프린팅 출력물이 형성됨을 알 수 있다.
베이스 필름의 하측에 위치한 3D 프린터 본체(130)에는 현재 도면에 나타나지 않지만 광중합용 광을 조사하는 LED 모듈이 내장되어 있고, 잔여 프린팅 소재는 베이스 필름을 따라 계속해서 일측 방향으로 이동하게 된다.
도 9를 살펴보면, 현재 본 발명의 일 실시예에 따른 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터(100)를 통해 출력된 3D 프린팅 출력물은 치아 보정물임을 알 수 있으며, 이때 상측에는 앞서 제2 베이스 플레이트(142)에 형성된 관통홀(142a)의 형상인 도브테일 형태가 형성된 것을 알 수 있다. 즉, 관통홀(142a)에 주입된 프린팅 소재가 경화되면서 도 9와 같은 고정부를 형성하였으며, 이를 통해 3D 프린팅 출력물이 제2 베이스 플레이트(142)에 보다 견고하게 접착 고정됨에 따라 박리가 일어나지 않고 높은 완성도를 가진 3D 프린팅 출력물이 출력된 것을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터
110: 베이스 필름 공급부
111: 베이스 필름 공급 롤
112: 공급 롤러
113: 베이스 필름 회수 롤
114: 블레이드
120: 프린팅 소재 공급부
121: 공급 노즐
122: 닥터 블레이드
123: 히터
130: 3D 프린터 본체
131: 하우징
132: LCD 디스플레이
133: LED 모듈
134: 직선이동 모듈
140: 베이스 플레이트
141: 제1 베이스 플레이트
141a: LED 모듈
142: 제2 베이스 플레이트
142a: 관통홀
150: 분리 보조 모듈

Claims (9)

  1. 베이스 필름을 일측 방향으로 공급하는 베이스 필름 공급부;
    공급되는 상기 베이스 필름 상에 액형의 프린팅 소재를 박막 코팅시키는 프린팅 소재 공급부;
    공급되는 상기 베이스 필름의 하측에서 상측 방향으로 기 설정된 형태의 광중합용 광을 조사하여 상기 프린팅 소재를 경화시키는 3D 프린터 본체; 및
    상기 3D 프린터 본체의 상측에서 상하 방향으로 왕복 직선이동을 통해 상기 프린팅 소재와 접촉 및 분리를 반복함으로써, 상기 3D 프린터 본체에 의해 경화 되는 상기 프린팅 소재가 순차적으로 하측면에 적층되도록 하는 베이스 플레이트;를 포함하며,
    상기 베이스 플레이트가 하강하여 상기 프린팅 소재와 접촉되는 경우 상기 베이스 필름 공급부는 상기 베이스 필름의 권출동작을 정지시키고, 상기 프린팅 소재가 상기 베이스 플레이트와 접촉된 상태에서 경화 및 적층되어 상기 베이스 플레이트가 상승 이동되는 경우, 상기 베이스 필름 공급부는 다시 상기 베이스 필름의 권출동작을 재개하는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름 공급부는,
    상기 베이스 필름이 권취된 베이스 필름 공급 롤;
    권취된 상기 베이스 필름을 일측 방향으로 진행시키기 위한 하나 이상의 공급 롤러;
    상기 베이스 필름을 권취시켜 회수하는 베이스 필름 회수 롤; 및
    상기 베이스 필름 회수 롤과 인접한 위치에서 상기 베이스 필름과 접하도록 마련되어, 상기 베이스 필름 상에 코팅된 잔여 프린팅 소재를 회수하는 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프린팅 소재 공급부는,
    상기 프린팅 소재를 공급하는 공급 노즐; 및
    상기 베이스 필름의 상측면과 특정 간격을 유지하도록 마련되어, 상기 공급 노즐을 통해 공급되는 상기 프린팅 소재가 상기 특정 간격에 상응하는 두께를 유지한 상태에서 박막 코팅되도록 하는 닥터 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프린팅 소재 공급부는,
    박막 코팅되는 상기 프린팅 소재에 기 설정된 온도값의 열을 가하여 점도를 조절하는 히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는,
    상기 3D 프린터 본체와 연결된 직선이동 모듈과 연결되며, 상기 3D 프린터 본체의 광 조사 동작에 상응하여 상하 방향으로 왕복 직선이동되는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는,
    상기 직선이동 모듈와 연결되며, 하측 방향으로 광중합용 광을 조사하는 LED 모듈이 포함된 제1 베이스 플레이트; 및
    상기 제1 베이스 플레이트의 하측에 마련되어 상기 프린팅 소재와 접촉하되, 상하 방향으로 하나 이상의 관통홀이 형성되는 제2 베이스 플레이트;를 포함하며,
    상기 제2 베이스 플레이트가 상기 프린팅 소재와 접촉하여 상기 하나 이상의 관통홀 내부로 상기 프린팅 소재가 주입되는 경우, 상기 LED 모듈이 상기 제2 베이스 플레이트를 향해 광중합용 광을 조사함으로써 상기 프린팅 소재가 상기 하나 이상의 관통홀에 주입된 상태에서 경화되어 상기 프린팅 소재와 상기 제2 베이스 플레이트 간 접착 상태가 고정되는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 관통홀은,
    도브테일(dovetail) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 베이스 플레이트는 각각 금속 재질로 형성되며, 서로 볼트 결합을 통해 고정되는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 하강 이동 시 상기 베이스 필름의 상측에서 동일하게 하강 이동되어 상기 베이스 필름과 접촉되고,
    상기 베이스 플레이트의 상승 이동 시 일정 시간이 경과한 후 상승 이동되어 상기 베이스 필름과 분리되는 분리 보조 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 필름공급형 광중합 방식 세라믹 3D 프린터.
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