KR20220154563A

KR20220154563A - 엘씨디를 포함하는 3d 프린터

Info

Publication number: KR20220154563A
Application number: KR1020210062291A
Authority: KR
Inventors: 김병창; 박태진; 백승주
Original assignee: 주식회사 선진기술
Priority date: 2021-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2022-11-22

Abstract

본 발명의 실시예들은 엘씨디를 포함하는 3D 프린터에 관한 것으로서, 엘씨디 디스플레이 패널을 사용하여 DLP 방식의 3D 프린팅을 행하는 엘씨디를 포함하는 3D 프린터에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, UV광을 출력하는 UV광원을 포함하는 광출력부; 상기 UV광을 선택적으로 투과시키는 LCD 패널; 및 상기 LCD 패널에 의해 선택적으로 투과된 UV광에 의해 성형이 이루어지는 액상 성형재료를 수용하는 트레이;를 포함하고, 상기 광출력부는 상기 LCD 패널의 면적에 대응되도록 형성되는, 엘씨디(LCD)를 포함하는 3D 프린터가 제공된다.

Description

엘씨디를 포함하는 3D 프린터{3D PRINTER INCLUDING LCD}

본 발명의 실시예들은 엘씨디를 포함하는 3D 프린터에 관한 것으로서, 엘씨디 디스플레이 패널을 사용하여 DLP 방식의 3D 프린팅을 행하는 엘씨디를 포함하는 3D 프린터에 관한 것이다.

최근에는 3차원 모델링 툴로 설계한 3D 도면 데이터를 이용하여, 입체 형상의 성형제품을 제작하는 3D 프린터가 널리 사용되고 있다.

상기한 3D 프린터는, 3차원의 3D 도면 데이터에 따라, 액체, 파우더 형태의 폴리머, 금속 등의 재료를 적층 방식으로 쌓아올려 입체 형상의 성형품을 제조한다.

상기 3D 프린터를 이용하게 되면, 제작비용과 제조시간을 대폭 단축할 수 있고, 개인 맞춤형 제조가 가능하며 복잡한 입체 형상도 간편하게 제조할 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 실제 시제품 제작시 손쉽게 형상을 수정할 수 있고, 제작비, 재료비, 인건비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

위와 같은 장점을 지닌 3D 프린터는, 자동차, 항공, 건축, 의료, 가전, 완구 등 다양한 분야에 이용되고 있다.

상기한 3D 프린터는, 광경화 수지에 레이저를 주사하여 주사된 부분이 경화되도록 하는 SLA(Stereo Lithography Apparatus)방식, 기능성 고분자 또는 금속분말을 사용하여 소결시키는 SLS(Selective Laser Sintering)방식, 용융 수지를 압출하여 조형하는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식, 고출력 레이저 빔으로 금속을 직접 성형하는 DMT(Laser-aid Direct Metal Tooling)방식, 기계접합 조형 방식인 LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식, 광경화성 수지가 저장된 저장조의 하부로 광을 조사하여 경화시키는 DLP(Digital Light Processing)방식 등이 알려져 있다.

상기한 방식 중 DLP 방식은, 한번에 한면을 적층하므로 프린팅 시간은 짧지만, 프린팅하는 부위의 가장자리로 갈수록 형태의 왜곡이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 광이 조사될 수 있는 면적에 한계가 있어서 제작물의 크기에도 제한이 발생한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1800667호 (2017.11.17.)

본 발명의 실시예들은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, DLP 방식의 3D프린터에 있어서 제작물의 크기를 종래보다 크게 할 수 있는 엘씨디를 포함하는 3D프린터를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들은 모든 부위에서 형태의 왜곡이 발생하지 않는 엘씨디를 포함하는 3D프린터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, UV광을 출력하는 UV광원을 포함하는 광출력부; 상기 UV광을 선택적으로 투과시키는 LCD 패널; 및 상기 LCD 패널에 의해 선택적으로 투과된 UV광에 의해 성형이 이루어지는 액상 성형재료를 수용하는 트레이;를 포함하고, 상기 광출력부는 상기 LCD 패널의 면적에 대응되도록 형성되는, 엘씨디(LCD)를 포함하는 3D 프린터가 제공된다.

상기 UV광은 400~410 nm 파장을 가질 수 있다.

상기 UV광원은 모듈화되어 형성될 수 있다.

상기 광출력부와 상기 LCD 패널 간에는 기 결정된 거리로 유지될 수 있다.

상기 트레이의 하부는 상기 UV광이 투과 가능한 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, DLP 방식의 3D프린터에 있어서 제작물의 크기를 종래보다 크게 할 수 있는 엘씨디를 포함하는 3D프린터가 제공된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 모든 부위에서 형태의 왜곡이 발생하지 않는 엘씨디를 포함하는 3D프린터가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터 전체를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구성을 나타내는 도면
도 3은 LCD 패널을 확대한 도면

이하, 도면을 참조하여 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 개시되는 실시예들은 이에 제한되지 않는다.

실시예들을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 개시되는 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 개시되는 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100) 전체를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 3D 프린터(100)는 3D 프린팅 이루어지는 3D 출력부(110)와 3D 출력부(110)의 하측에 위치하여 상측이 3D 출력부(110) 측으로 빛을 조사하는 광출력부(120)를 포함할 수 있다. 광출력부(120)는 자외선 LED로 구성될 수 있다. 광출력부(120)의 하부에는 히트 싱크(heat sink; 미도시됨)가 구비되어 광출력부(120)의 열을 발산시킬 수 있다.

3D 출력부(110)에서는 액상의 성형재료에 빛을 조사하여 사용자가 원하는 형태로 3D 프린팅이 이루어질 수 있다. 액상의 성형재료는 광경화성 수지인 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 3D 프린터(100)는 UV광을 출력하는 UV광원을 포함하는 광출력부(110), UV광을 선택적으로 투과시키는 LCD 패널(130), LCD 패널(130)에 의해 선택적으로 투과된 UV광에 의해 성형이 이루어지는 액상 성형재료를 수용하는 트레이(140)를 포함할 수 있다.

종래 DLP 방식의 3D 프린터의 경우에는 결상렌즈를 사용하여 빛을 확대하여 성형재료 측으로 조사하는 방식이므로 빛의 가장자리에서는 왜곡 현상이 발생할 수 있고, 제작할 수 있는 제작물의 크기에 한계가 있다. 이를 보완하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 광출력부(110)의 광원을 LCD 패널(130) 전체에 대면하는 UV광원으로 하고 UV광원을 모듈화함으로써 트레이(140) 내의 모든 부위에서 동일하게 빛이 조사되도록 할 수 있다. 또한, UV광원의 크기를 키움으로써 3D 프린터(100)에서 제작할 수 있는 제작물의 크기도 키울 수 있다. 따라서, 제작물의 크기에 대한 제한도 해소할 수 있다.

광출력부(110)의 UV광원에서 조사되는 UV광은 400 ~ 410 nm 파장을 가지는 UV광일 수 있다. 특히, UV광은 405 nm인 것이 바람직하다. 해당 광의 경우에 3D 프린팅을 하기 위하여 광경화성 수지를 경화하는데 적합하여 이를 사용하는 것이 바람직하다. 광출력부(110)와 LCD패널(130) 간에는 기 결정된 거리(d)로 유지될 수 있다. 이는 광출력부(110)에서 출력된 광이 LCD패널(130)을 통과함에 있어서 LCD 패널(130)의 모든 위치에 대하여 균일한 양의 광이 조사될 수 있도록 하기 위함일 수 있다.

LCD패널(130)은 컴퓨터 등으로부터 받은 3D 설계 데이터를 각 단면 영상으로 분리한 후, LCD 패널(130)로 전송하여 순차적으로 단면 영상을 LCD 패널(130)을 통해 구현할 수 있다.

그리고, 광출력부(110)에서 LCD 패널(130)의 전면에 대하여 UV광을 조사하면, LCD 패널(130)의 단면 영상대로 액상의 성형재료가 경화되어 순차적으로 3D프린팅이 이루어질 수 있다.

순차적으로 단면 영상에 따른 3D 프린팅이 이루어지도록 단면층이 형성되는 빌드 플레이트가 일정 거리만큼 상승할 수 있다.

그리고, LCD 패널(130)에 의해 선택적으로 투과된 UV광이 트레이(140) 내부의 액상의 성형재료에 도달할 수 있도록 트레이(140)의 하부는 UV광이 투과할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원으로서 점광원과 렌즈를 사용하지 않고 UV광원으로 이루어진 면광원 모듈인 광출력부(110)를 사용함으로써, 가장자리에서의 왜곡이 발생하는 것을 방지하고, 제작 가능한 제작물의 크기를 확대할 수 있다.

도 3은 LCD 패널(130)을 확대한 도면이다.

도 3을 참조하면, LCD 패널(130)은 제 1 편광판(131), 액정부(132) 및 제 2 편광판(133)을 포함할 수 있다. 제 1 편광판(131)과 제 2 편광판(133)은 서로 투과하는 광의 진동방향이 수직일 수 있다. 그 사이의 액정부(132)의 액정 배열에 따라서 빛이 투과하는 부위와 빛이 투과하지 못하는 부위가 결정될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 3D 프린터
110 : 3D 출력부
120 : 광출력부
130 : LCD 패널
131 : 제 1 편광판
132 : 액정부
133 : 제 2 편광판
140 : 트레이

Claims

UV광을 출력하는 UV광원을 포함하는 광출력부;
상기 UV광을 선택적으로 투과시키는 LCD 패널; 및
상기 LCD 패널에 의해 선택적으로 투과된 UV광에 의해 성형이 이루어지는 액상 성형재료를 수용하는 트레이;를 포함하고,
상기 광출력부는 상기 LCD 패널의 면적에 대응되도록 형성되는, 엘씨디(LCD)를 포함하는 3D 프린터.
청구항 1에 있어서,
상기 UV광은 400~410 nm 파장을 가지는, 엘씨디를 포함하는 3D 프린터.
청구항 1에 있어서,
상기 UV광원은 모듈화되어 형성되는, 엘씨디를 포함하는 3D 프린터.
청구항 1에 있어서,
상기 광출력부와 상기 LCD 패널 간에는 기 결정된 거리로 유지되는, 엘씨디를 포함하는 3D 프린터.
청구항 1에 있어서,
상기 트레이의 하부는 상기 UV광이 투과 가능한 재질로 형성되는, 엘씨디를 포함하는 3D 프린터.