KR20230120783A - 3D printing apparatus for continuous process and 3D printing method using same - Google Patents

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KR20230120783A
KR20230120783A KR1020220017422A KR20220017422A KR20230120783A KR 20230120783 A KR20230120783 A KR 20230120783A KR 1020220017422 A KR1020220017422 A KR 1020220017422A KR 20220017422 A KR20220017422 A KR 20220017422A KR 20230120783 A KR20230120783 A KR 20230120783A
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조신후
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Abstract

본 발명은 높은 정밀도를 유지하면서 다양한 소재 분말을 빠르게 원하는 형상으로 적층시킬 수 있는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치는 폴리머 필름을 이용하여 소재 분말을 연속 공정으로 출력물을 프린팅하는 3D 금속 프린팅 장치로서, 폴리머 필름을 이송시키는 필름 이송부와; 이송된 폴리머 필름에 출력물의 슬라이스 이미지(sliced image) 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 패턴 생성부와; 패턴이 형성된 폴리머 필름이 적층되는 출력부와; 적층된 폴리머 필름으로 소재 분말을 공급하여 폴리머 필름에 형성된 출력영역에 상기 소재 분말을 충진시키는 분말 공급부와; 상기 폴리머 필름의 출력영역에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수부를 포함한다.The present invention relates to a 3D printing device for a continuous process capable of rapidly stacking various material powders in a desired shape while maintaining high precision, and a 3D printing method using the same.
A 3D printing device for a continuous process according to an embodiment of the present invention is a 3D metal printing device for printing a material powder in a continuous process using a polymer film, comprising: a film transfer unit for transferring the polymer film; a pattern generator for generating an output area in a pattern corresponding to the shape of a sliced image of an output object on the transferred polymer film; an output unit on which a patterned polymer film is laminated; a powder supply unit supplying material powder to the laminated polymer film to fill the output area formed on the polymer film with the material powder; and a powder recovery unit for recovering surplus material powder not filled in the output area of the polymer film.

Figure P1020220017422
Figure P1020220017422

Description

연속공정을 위한 3D 프린팅 장치 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법{3D printing apparatus for continuous process and 3D printing method using same}3D printing apparatus for continuous process and 3D printing method using the same {3D printing apparatus for continuous process and 3D printing method using same}

본 발명은 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 정밀도를 유지하면서 다양한 소재 분말을 빠르게 원하는 형상으로 적층시킬 수 있는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing device for a continuous process and a 3D printing method using the same, and more particularly, to a 3D printing device for a continuous process capable of rapidly stacking various material powders in a desired shape while maintaining high precision, and a 3D printing device for a continuous process using the same It relates to the 3D printing method used.

3D 프린팅은 3차원 구조 제품을 성형하는 기술로 3차원 구조물을 신속하게 성형할 수 있을 뿐만 아니라 조립/해체가 불가능한 형상도 제작할 수 있는 장점이 있다. 이러한 3D 프린팅은 본격적인 연구가 시작된 지 오래되었고, 종래에는 3D 프린팅이 가능한 소재에 한계가 있고, 장비가 고가여서 항공 우주 관련 부품제작이나 자동차 등의 시제작품 제작 등 제한적인 분야에만 활용되는 등 널리 보급되지는 않았었으나, 최근 여러 가지 분야에 널리 사용이 시도되어 그 활용 영역이 넓어지고 있다.3D printing is a technology for forming 3D structural products, and has the advantage of being able to quickly mold 3D structures and also to produce shapes that cannot be assembled/disassembled. 3D printing has long since been studied in earnest, and in the past, 3D printing is limited in materials available for 3D printing, and equipment is expensive, so it is widely used in limited fields such as manufacturing aerospace-related parts or prototypes such as automobiles. Although it has not been done, it has recently been widely used in various fields, and its application area is expanding.

3D 프린팅 기술은 크게 분류하여, 고체형 재료를 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식, 액체형 재료를 사용하는 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식 및 DLP(Digital Lighting Processing) 방식, 파우더형 재료를 사용하는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식 등 다양한 방식이 실시되고 있다.3D printing technologies are largely classified into FDM (Fused Deposition Modeling) method using solid material, SLA (Stereo Lithography Apparatus) method and DLP (Digital Lighting Processing) method using liquid material, and SLS method using powder type material. (Selective Laser Sintering) method, etc. are being implemented.

한편, 최근에는 금속 소재를 사용하는 금속 3D 프린팅 방식이 실시되고 있다.Meanwhile, recently, a metal 3D printing method using a metal material has been implemented.

금속 3D 프린팅 기술은 크게 PBF(Powder Bed Fusion) 방식과 DED(Direct Energy Deposition) 방식이 실시되고 있다.Metal 3D printing technology is largely implemented in PBF (Powder Bed Fusion) method and DED (Direct Energy Deposition) method.

PBF 방식은 분말 공급 장치에서 일정한 면적을 가지는 분말 베드(스테이지)에 수십 ㎛의 분말층을 깔고 레이저 또는 전자빔을 설계도면에 따라 선택적으로 조사한 후 한 레이어씩 용융시켜 출력물을 쌓아 올라가는 방식이다.In the PBF method, a powder layer of several tens of μm is laid on a powder bed (stage) having a certain area in a powder supply device, laser or electron beam is selectively irradiated according to the design drawing, and then melted layer by layer to build up the output.

이러한 PBF 방식은 정교한 금속 제품의 출력이 가능하다는 장점이 있으나 출력 속도가 늦은 단점이 있다.This PBF method has the advantage of being able to output sophisticated metal products, but has the disadvantage of slow output speed.

그리고, DED 방식은 분말 또는 와이어를 소재로 kW급의 집속된 열에너지에 의해 소재의 용해와 응고 과정을 거쳐 적층하는 방식이다.And, the DED method is a method of stacking powder or wire as a material through a process of melting and solidifying the material by kW-level focused thermal energy.

이러한 DED 방식은 출력 속도가 빠른 장점이 있지만, 상대적으로 정밀도가 낮은 단점이 있다.This DED method has the advantage of fast output speed, but has the disadvantage of relatively low precision.

또한, 금속 3D 프린팅의 경우에는 서로 다른 종류의 금속 분말을 적용하여 출력을 하는 것에 많은 제약이 있었고, 특정 사이즈의 구형 금속 분말을 사용함에 따라 소재 분말의 가격이 비싼 단점이 있었다.In addition, in the case of metal 3D printing, there are many restrictions on printing by applying different types of metal powder, and the price of material powder is expensive as spherical metal powder of a specific size is used.

상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The description of the above background art is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an admission that it corresponds to the prior art already known to those skilled in the art.

등록특허공보 제10-2129322호 (2020.06.26)Registered Patent Publication No. 10-2129322 (2020.06.26)

본 발명은 높은 정밀도를 유지하면서 다양한 소재 분말을 빠르게 원하는 형상으로 적층시킬 수 있는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법을 제공한다.The present invention provides a 3D printing device for a continuous process capable of rapidly stacking various material powders in a desired shape while maintaining high precision, and a 3D printing method using the same.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있는 것으로 보아야 할 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention. You will have to see.

본 발명의 일 실시형태에 따른 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치는 폴리머 필름을 이용하여 소재 분말을 연속 공정으로 출력물을 프린팅하는 3D 금속 프린팅 장치로서, 폴리머 필름을 이송시키는 필름 이송부와; 이송된 폴리머 필름에 출력물의 슬라이스 이미지(sliced image) 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 패턴 생성부와; 패턴이 형성된 폴리머 필름이 적층되는 출력부와; 적층된 폴리머 필름으로 소재 분말을 공급하여 폴리머 필름에 형성된 출력영역에 상기 소재 분말을 충진시키는 분말 공급부와; 상기 폴리머 필름의 출력영역에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수부를 포함한다.A 3D printing device for a continuous process according to an embodiment of the present invention is a 3D metal printing device for printing a material powder in a continuous process using a polymer film, comprising: a film transfer unit for transferring the polymer film; a pattern generator for generating an output area in a pattern corresponding to the shape of a sliced image of an output object on the transferred polymer film; an output unit on which a patterned polymer film is laminated; a powder supply unit supplying material powder to the laminated polymer film to fill the output area formed on the polymer film with the material powder; and a powder recovery unit for recovering surplus material powder not filled in the output area of the polymer film.

소재 분말이 출력영역에 충진된 상태로 적층된 다수의 폴리머 필름을 열처리하여 소재 분말을 소결(sintering)시키면서 상기 폴리머 필름을 제거하는 열처리 챔버를 더 포함한다.The apparatus may further include a heat treatment chamber for removing the polymer films while sintering the material powders by heat-treating the plurality of polymer films stacked in a state in which the material powders are filled in the output area.

상기 필름 이송부는 출력물을 형성하는 각 레이어에 해당되는 다수의 폴리머 필름을 순차적으로 이송시키는 컨베이어 벨트인 것이 바람직하다.Preferably, the film transfer unit is a conveyor belt that sequentially transfers a plurality of polymer films corresponding to each layer forming the output product.

상기 패턴 생성부는, 상기 폴리머 필름이 이송되는 경로의 상부에 배치되고, 상기 폴리머 필름에 광을 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴을 감광처리하는 광원과; 상기 폴리머 필름이 이송되는 경로의 상부에 배치되어 패턴에 따라 감광처리된 상기 폴리머 필름에 현상액을 분사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 현상액 스프레이를 포함할 수 있다.The pattern generating unit may include a light source disposed above a path along which the polymer film is transported and emitting light to the polymer film to photosensitize the polymer film to a pattern corresponding to a shape of an output object; It may include a developer spray that is disposed above the path along which the polymer film is transported and sprays a developer solution to the polymer film photosensitized according to a pattern to create an output area in a pattern corresponding to the shape of the output object on the polymer film. .

이때 상기 폴리머 필름은 자외선(UV)에 감광처리되는 폴리머 필름이고, 상기 광원은 자외선(UV)을 조사하는 것이 바람직하다.In this case, the polymer film is a polymer film that is photosensitive to ultraviolet (UV) light, and the light source preferably irradiates ultraviolet (UV) light.

또한, 상기 패턴 생성부는, 상기 폴리머 필름이 이송되는 경로의 상부에 배치되고, 상기 폴리머 필름에 레이저를 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 커팅하는 레이저 발진기를 포함할 수 있다.In addition, the pattern generation unit may include a laser oscillator disposed above a path along which the polymer film is transported and radiating a laser to the polymer film to cut an output region in a pattern corresponding to a shape of an output object on the polymer film. can

상기 출력부는, 상부가 개방되어 상기 필름 이송부에서 이송되는 다수의 폴리머 필름이 개구된 상부면을 통하여 적층되는 공간을 제공하는 출력챔버와; 상기 출력챔버의 내부에서 상하방향으로 이동되도록 구비되어 상기 다수의 폴리머 필름이 순차적으로 적층되는 스테이지를 포함한다.The output unit may include an output chamber having an open top and providing a space in which a plurality of polymer films transferred from the film transfer unit are stacked through an open upper surface; and a stage provided to move in a vertical direction inside the output chamber and sequentially stacking the plurality of polymer films.

상기 분말 공급부는 상기 출력부의 상부에 구비되어 상기 출력부에 적층되는 폴리머 필름에 소재 분말을 분사시키는 분말 스프레이를 포함한다.The powder supply unit includes a powder spray provided on the output unit and spraying material powder to the polymer film stacked on the output unit.

상기 분말 스프레이는 서로 다른 소재 분말을 각각 분사시키도록 다수개가 구비되고, 이때 상기 분말 공급부는, 다수개의 상기 분말 스프레이가 서로 이격되어 하부방향을 향하도록 구비되는 회전판과; 상기 회전판을 회전시키는 회전축을 더 포함하는 것이 바람직하다.A plurality of powder sprays are provided to spray different material powders, respectively, and at this time, the powder supply unit includes a rotating plate provided so that the plurality of powder sprays are spaced apart from each other and directed in a downward direction; It is preferable to further include a rotation shaft for rotating the rotation plate.

상기 분말 회수부는 상기 출력부에 인접배치되어 상기 분말 공급부에서 공급된 소재 분말 중 상기 폴리머 필름의 상부에 잔류된 잉여의 소재 분말을 석션하는 회수 챔버와; 상기 회수 챔버에서 상기 출력부의 상부방향을 향하도록 구비되어 잉여의 소재 분말이 회수되는 경로를 형성하는 회수유로를 포함한다.a recovery chamber disposed adjacent to the output unit and suctioning surplus material powder remaining on the upper portion of the polymer film among the material powder supplied from the powder supply unit; and a recovery passage provided in the recovery chamber toward an upper direction of the output unit and forming a path through which surplus material powder is recovered.

상기 필름 이송부와 출력부 사이에 배치되어 필름 이송부에서 이송된 폴리머 필름을 경사지게 배치시켜 폴리머 필름의 자중에 의해 폴리머 필름을 상기 출력부로 장입시키는 필름 공급부를 더 포함한다.A film supplying unit disposed between the film transfer unit and the output unit to incline the polymer film transferred from the film transfer unit and charge the polymer film into the output unit by the weight of the polymer film.

상기 필름 공급부는, 상기 폴리머 필름의 일측을 기준점으로 하여 타측을 상부로 회동시켜 경사지게 배치시키는 필름 리프터와; 상기 필름 리프터의 상부에 마련되어 상기 필름 리프터와 일체로 회동되면서 상기 폴리머 필름이 상기 필름 리프터에서 이탈되는 것을 방지하면서 상기 폴리머 필름이 상기 필름 리프터의 상면을 따라 슬라이딩되어 상기 출력부로 장입되도록 가이드하는 필름 가이더를 포함한다.The film supply unit includes a film lifter for tilting the polymer film by rotating the other side upward using one side of the polymer film as a reference point; A film guider provided on the top of the film lifter and rotating integrally with the film lifter to prevent the polymer film from being separated from the film lifter and guide the polymer film to slide along the upper surface of the film lifter and be charged into the output unit. includes

한편, 본 발명이 일 실시형태에 따른 3D 프린팅 방법은 폴리머 필름을 이용하여 소재 분말을 연속 공정으로 출력물을 프린팅하는 3D 금속 프린팅 방법으로서, 출력물을 형성하는 각 레이어에 해당되는 다수의 폴리머 필름을 순차적으로 이송시키는 필름 이송단계와; 순차적으로 이송되는 각각의 폴리머 필름에 출력물의 슬라이스 이미지(sliced image) 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 패턴 생성단계와; 패턴이 형성된 폴리머 필름을 순차적으로 적층시키는 적층단계와; 적층된 폴리머 필름에 형성된 출력영역으로 상기 소재 분말을 충진시키는 충진단계와; 소재 분말이 출력영역에 충진된 상태로 적층된 다수의 폴리머 필름을 열처리하여 소재 분말을 소결(sintering)시키면서 상기 폴리머 필름을 제거하는 열처리단계를 포함한다.On the other hand, the 3D printing method according to one embodiment of the present invention is a 3D metal printing method of printing a material powder in a continuous process using a polymer film, and sequentially printing a plurality of polymer films corresponding to each layer forming the output. A film transfer step of transferring to; a pattern generation step of generating an output area in a pattern corresponding to a sliced image shape of an output product on each of the sequentially transferred polymer films; a lamination step of sequentially laminating the patterned polymer film; a filling step of filling the material powder into an output area formed on the laminated polymer film; and a heat treatment step of removing the polymer films while sintering the material powders by heat-treating the plurality of polymer films stacked in a state in which the material powders are filled in the output area.

상기 패턴 생성단계는, 상기 폴리머 필름에 광을 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴을 감광처리하는 감광처리과정과; 패턴에 따라 감광처리된 상기 폴리머 필름에 현상액을 분사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 현상과정을 포함할 수 있다.The pattern generating step may include a photosensitization process of irradiating light to the polymer film to photosensitize the polymer film to a pattern corresponding to the shape of the output object; A developing process of generating an output area in a pattern corresponding to the shape of an output object on the polymer film by spraying a developing solution on the polymer film photosensitized according to the pattern.

이때, 상기 필름 이송단계에서 이송되는 폴리머 필름은 자외선(UV)에 감광처리되는 폴리머 필름이고, 상기 감광처리과정에서 조사되는 광은 자외선(UV)인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the polymer film transferred in the film transfer step is a polymer film photosensitized to ultraviolet (UV) light, and the light irradiated in the photosensitization process is ultraviolet (UV).

또한, 상기 패턴 생성단계는, 상기 폴리머 필름에 레이저를 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 커팅하는 커팅과정을 포함할 수 있다.In addition, the pattern generating step may include a cutting process of irradiating a laser beam on the polymer film to cut an output region in a pattern corresponding to a shape of an output object on the polymer film.

상기 적층단계 및 충진단계는 출력물의 각 층을 형성하는 각각의 폴리머 필름 별로 실시되고, 출력물의 각 층별로 상기 적층단계 및 충진단계가 반복되어 실시되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the laminating step and the filling step are performed for each polymer film forming each layer of the output object, and the laminating step and the filling step are repeatedly performed for each layer of the output object.

상기 적층단계는 스테이지에 n층을 형성하는 폴리머 필름을 안착시키거나 상기 소재 분말이 출력영역에 충진된 상태로 스테이지에 적층된 n-1층을 형성하는 폴리머 필름의 상부에 n층을 형성하는 폴리머 필름을 안착시키는 것을 특징으로 한다.In the lamination step, the polymer film forming the n-layer is placed on the stage or the polymer film forming the n-1 layer is stacked on the stage while the material powder is filled in the output area. It is characterized by settling the film.

상기 충진단계 이후에는 상기 폴리머 필름의 출력영역에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수단계를 더 포함하고, 상기 분말 회수단계 이후에 다시 적층단계가 실시되는 것을 특징으로 한다.After the filling step, a powder recovery step of recovering surplus material powder not filled in the output area of the polymer film is further included, and the lamination step is performed again after the powder recovery step.

상기 소재 분말이 적어도 하나 이상의 금속 분말이 사용되는 경우에는, 각 금속 분말 별로 상기 패턴 생성단계, 적층단계 및 충진단계가 실시되고, 상기 충진단계가 실시된 이후에 상기 폴리머 필름의 출력영역에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수단계를 실시하는 것을 특징으로 한다.When at least one metal powder is used as the material powder, the pattern generation step, the lamination step, and the filling step are performed for each metal powder, and after the filling step is performed, the output area of the polymer film is not filled. It is characterized in that a powder recovery step of recovering surplus raw material powder is performed.

본 발명의 실시예에 따르면, 높은 정밀도를 요구하는 출력물을 빠르게 출력할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an effect of quickly outputting an output requiring high precision can be expected.

또한, 다양한 종류, 크기 및 형태를 갖는 소재 분말을 사용하여 출력물을 출력할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, it is possible to expect an effect of outputting an output using material powder having various types, sizes, and shapes.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 보여주는 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이다,1 is a conceptual diagram showing a 3D printing method according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing a 3D printing device according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing a 3D printing device according to a modified example of an embodiment of the present invention;
4 is a view showing a 3D printing device according to another embodiment of the present invention,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to 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, only these embodiments will complete the disclosure of the present invention, and will fully cover the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to inform you. Like reference numerals designate like elements in the drawings.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.First, a 3D printing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 보여주는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a 3D printing method according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법은 폴리머 필름을 이용하여 소재 분말을 연속 공정으로 출력물을 프린팅하는 3D 금속 프린팅 방법으로서, 크게 필름 이송단계, 패턴 생성단계, 적층단계, 충진단계, 분말 회수단계 및 열처리 단계로 이루어진다. 이때 적층단계, 충진단계 및 분말 회수단계는 출력물의 각 층을 형성하는 각각의 폴리머 필름(1) 별로 반복되어 실시되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the 3D printing method according to one embodiment of the present invention is a 3D metal printing method for printing an output material in a continuous process using a polymer film, and largely includes a film transfer step, a pattern generation step, and lamination. step, filling step, powder recovery step and heat treatment step. At this time, it is preferable that the lamination step, the filling step, and the powder recovery step are repeatedly performed for each polymer film 1 forming each layer of the output product.

필름 이송단계는 출력물을 형성하는 각 층(layer)에 해당되는 다수의 폴리머 필름(1)을 순차적으로 이송시키는 단계이다.The film transfer step is a step of sequentially transferring a plurality of polymer films 1 corresponding to each layer forming an output object.

한편, 3D 프린팅을 위해서는 출력물의 설계시 출력물 형상을 수평방향으로 슬라이스하여 수직방향으로 적층되는 다수의 슬라이스 이미지(sliced image)를 준비하게 되는데, 폴리머 필름(1)은 설계된 슬라이스 이미지의 개수에 대응되는 개수만큼 준비된다.On the other hand, for 3D printing, when designing an output product, a plurality of sliced images are prepared by slicing the output shape in the horizontal direction and stacking them in the vertical direction. The polymer film 1 corresponds to the number of designed slice images. prepared according to the number of

그래서, 필름 이송단계에서는 준비된 다수개의 폴리머 필름(1)을 연속하여 순차적으로 이송시킨다.So, in the film transfer step, a plurality of prepared polymer films 1 are sequentially transferred continuously.

패턴 생성단계는 순차적으로 이송되는 각각의 폴리머 필름(1)에 설계된 슬라이스 이미지(sliced image) 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역(1a, 1c)을 생성시키는 단계이다.The pattern generation step is a step of generating the output regions 1a and 1c in a pattern corresponding to the shape of a sliced image designed on each polymer film 1 that is sequentially transferred.

이때 출력영역(1a, 1c)은 이후의 충진단계에서 소재 분말이 충진되는 공간에 해당되는 영역으로서, 소재 분말이 충진되면서 다른 층을 형성하는 폴리머 필름(1)에 형성된 출력영역(1a, 1c)과 연통될 수 있도록 출력영역(1a, 1c)은 폴리머 필름(1)을 관통하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the output areas 1a and 1c are areas corresponding to the space in which the material powder is filled in the subsequent filling step, and the output areas 1a and 1c formed on the polymer film 1 forming another layer while the material powder is filled. It is preferable that the output regions 1a and 1c are formed in a shape penetrating the polymer film 1 so that they can be communicated with.

이때 출력영역(1a, 1c)은 다양한 방식으로 형성될 수 있고, 이에 따라 폴리머 필름(1)이 이송되는 경로 상에는 출력영역(1a, 1c)을 형성시키는 다양한 방식의 출력영역 형성수단(2)이 구비될 수 있다.At this time, the output areas 1a and 1c may be formed in various ways, and accordingly, on the path along which the polymer film 1 is transported, the output area forming means 2 of various types for forming the output areas 1a and 1c is provided. may be provided.

예를 들어 출력영역(1a, 1c)의 형성을 위하여 폴리머 필름(1)에 포토리소그라피(Photolithography) 방식을 적용하는 경우에, 패턴 생성단계는 폴리머 필름(1)에 광을 조사하여 폴리머 필름(1)에 출력물의 형상에 대응되는 패턴을 감광처리하는 감광처리과정과; 패턴에 따라 감광처리된 폴리머 필름(1)에 현상액을 분사하여 폴리머 필름(1)에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역(1a, 1c)을 생성시키는 현상과정으로 실시될 수 있다.For example, in the case of applying a photolithography method to the polymer film 1 to form the output regions 1a and 1c, the pattern generation step is to irradiate the polymer film 1 with light to form the polymer film 1 ), a photosensitization process of photosensitizing a pattern corresponding to the shape of the output; It can be carried out as a developing process in which a developer is sprayed on the polymer film 1 photosensitized according to the pattern to generate the output areas 1a and 1c in a pattern corresponding to the shape of the output object on the polymer film 1 .

이때 사용되는 폴리머 필름(1)은 자외선(UV)에 감광처리되는 폴리머 필름이 사용되고, 감광처리과정에서 조사되는 광은 자외선(UV)인 것이 바람직하다. 이를 위하여 폴리머 필름(1)이 이송되는 경로 상에는 자외선을 조사하는 광원이 구비되는 것이 바람직하다.At this time, the polymer film 1 used is preferably a polymer film that is photosensitive to ultraviolet (UV) light, and the light irradiated during the photosensitization process is ultraviolet (UV). For this purpose, it is preferable that a light source for irradiating ultraviolet rays is provided on the path along which the polymer film 1 is transported.

또한, 폴리머 필름(1)이 이송되는 경로 상에는 감광처리된 폴리머 필름(1)에 감광처리된 폴리머 필름(1)을 현상시키는 현상액을 분사시키는 수단이 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a means for spraying a developing solution for developing the photosensitized polymer film 1 is provided on the path along which the polymer film 1 is transported.

그리고, 출력영역(1a, 1c)의 형성을 위하여 폴리머 필름(1)을 직접 커팅하는 경우에, 패턴 생성단계는 폴리머 필름(1)에 레이저를 조사하여 폴리머 필름(1)에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역(1a, 1c)을 커팅하는 커팅과정으로 실시될 수 있다.And, in the case of directly cutting the polymer film 1 to form the output regions 1a and 1c, the pattern generation step corresponds to the shape of the output object on the polymer film 1 by irradiating the polymer film 1 with a laser It can be carried out as a cutting process of cutting the output areas 1a and 1c in a pattern that is.

이때 사용되는 폴리머 필름(1)은 특정 소재에 한정되지 않지만, 레이저에 의해 충분히 정밀하게 커팅되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 폴리머 필름(1)이 이송되는 경로 상에는 레이저를 조사하는 레이저 발진기가 구비되는 것이 바람직하다.The polymer film 1 used at this time is not limited to a specific material, but is preferably sufficiently precisely cut by a laser. For this purpose, it is preferable that a laser oscillator for irradiating a laser be provided on the path along which the polymer film 1 is transported.

적층단계는 패턴이 형성된 폴리머 필름(1)을 순차적으로 적층시키는 단계이다. 그래서 적층단계는 스테이지에 n층을 형성하는 폴리머 필름(1)을 안착시키거나 이미 스테이지에 적층된 n-1층을 형성하는 폴리머 필름(1)의 상부에 n층을 형성하는 폴리머 필름(1)을 안착시킬 수 있다. 이때 n-1층을 형성하는 폴리머 필름(1)은 출력영역에 소재 분말이 충진된 상태인 것이 바람직하다.The lamination step is a step of sequentially laminating the patterned polymer film 1 . So, in the lamination step, the polymer film 1 forming the n-layer is placed on the stage or the polymer film 1 forming the n-layer is formed on top of the polymer film 1 forming the n-1 layer already stacked on the stage. can be settled. At this time, the polymer film 1 forming the n-1 layer is preferably in a state in which material powder is filled in the output area.

충진단계는 적층된 폴리머 필름(1)에 형성된 출력영역으로 소재 분말을 충진시키는 단계이다.The filling step is a step of filling the material powder into the output area formed on the laminated polymer film 1 .

이를 위하여 폴리머 필름(1)이 적층되는 위치의 상부에는 소재 분말을 공급하는 공급수단(3a, 3b)가 구비되는 것이 바람직하다.For this purpose, it is preferable to provide supply means (3a, 3b) for supplying material powder to the upper part of the position where the polymer film (1) is laminated.

그래서, 출력영역(1a, 1c)이 형성된 폴리머 필름(1)의 상면으로 소재 분말을 공급하게 되면, 관통형상인 출력영역(1a, 1c)으로 소재 분말이 충진된 충진영역(1b, 1d)가 형성된다.So, when the material powder is supplied to the upper surface of the polymer film 1 on which the output areas 1a and 1c are formed, the filling areas 1b and 1d filled with material powder into the through-shaped output areas 1a and 1c is formed

한편, 충진단계에서는 소재 분말이 폴리머 필름(1)의 출력영역(1a, 1c)에 충진되고 남을 정도로 충분히 소재 분말을 공급한다.Meanwhile, in the filling step, enough material powder is supplied so that the material powder is filled in the output areas 1a and 1c of the polymer film 1 and remains.

그래서, 충진단계 이후에는 폴리머 필름(1)의 출력영역(1a, 1c)에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수단계를 더 실시한다. 그리고, 분말 회수단계 이후에 다시 적층단계 및 충진단계가 반복적으로 실시된다.Therefore, after the filling step, a powder recovery step of recovering surplus material powder not filled in the output regions 1a and 1c of the polymer film 1 is further performed. After the powder recovery step, the lamination step and the filling step are repeatedly performed.

한편, 소재 분말이 적어도 하나 이상의 금속 분말이 사용되는 경우에는, 각 금속 분말 별로 패턴 생성단계, 적층단계 및 충진단계가 실시된다.Meanwhile, when at least one or more metal powders are used as the material powder, a pattern generation step, a lamination step, and a filling step are performed for each metal powder.

이때도 마찬가지로 충진단계가 실시된 이후에 폴리머 필름(1)의 출력영역(1a, 1c)에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수단계가 실시된다.At this time as well, after the filling step is performed, a powder recovery step of recovering surplus material powder that is not filled in the output regions 1a and 1c of the polymer film 1 is performed.

바람직하게는 패턴 생성단계에서 폴리머 필름(1)에 출력영역(1a)을 먼저 형성하고, 충진단계에서 폴리머 필름(1)의 출력영역(1a)에 소재 분말을 충진시킨 충진영역(1b)를 형성한다. 그리고, 다시 패턴 생성단계에서 폴리머 필름(1)에 출력영역(1c)을 형성하고, 충진단계에서 폴리머 필름(1)의 출력영역(1c)에 소재 분말을 충진시킨 충진영역(1d)를 형성한다. Preferably, in the pattern generation step, the output area 1a is first formed on the polymer film 1, and in the filling step, the output area 1a of the polymer film 1 is filled with material powder to form a filling area 1b. do. Then, in the pattern generation step, the output area 1c is formed on the polymer film 1, and in the filling step, the output area 1c of the polymer film 1 is filled with material powder to form a filling area 1d. .

열처리단계는 소재 분말이 출력영역(1a, 1c)에 충진된 상태, 즉 충진영역(1b, 1d)이 형성된 상태로 적층된 다수의 폴리머 필름(1)을 열처리하여 소재 분말을 소결(sintering)시키면서 폴리머 필름(1)을 제거하는 단계이다.In the heat treatment step, a plurality of polymer films 1 stacked in a state in which the material powder is filled in the output areas 1a and 1c, that is, in a state in which the filling areas 1b and 1d are formed, are heat-treated to sinter the material powder. This is the step of removing the polymer film (1).

이때 열처리단계는 폴리머 필름(1)을 충분히 연소시켜 제거할 수 있고, 소재 분말의 소결이 이루어지는 온도로 실시되는 것이 바람직하다.At this time, the heat treatment step is preferably carried out at a temperature at which the polymer film 1 can be sufficiently burned and removed, and the material powder is sintered.

그래서, 폴리머 필름(1)이 제거된 상태로 충진영역(1b, 1d)을 형성하는 소재 분말이 소결되면서 출력물(P)이 성형된다.Thus, with the polymer film 1 removed, the material powder forming the filling regions 1b and 1d is sintered, and the output P is molded.

따라서 열처리단계에 의한 소결에 의해 원하는 형상 및 정밀도로 출력물(P)을 성형하기 위하여 소재 분말로는 금속 분말이 적용되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to apply metal powder as the material powder in order to mold the output product P in a desired shape and precision by sintering by the heat treatment step.

물론 소재 분말은 금속 분말로만 한정되는 것이 아니라 소결에 의한 출력물(P)이 성형될 수 있는 세라믹 소재, 복합재 소재 및 폴리머 소재가 다양하게 적용될 수 있을 것이다.Of course, the material powder is not limited to metal powder, but various ceramic materials, composite materials, and polymer materials that can form the output P by sintering can be applied.

한편 상기와 같은 방식으로 실시되는 3D 프린팅 방법을 구현하기 위한 3D 프린팅 장치에 대하여 도면을 참고하여 설명한다.Meanwhile, a 3D printing device for implementing the 3D printing method performed in the above manner will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이다,Figure 2 is a view showing a 3D printing device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing a 3D printing device according to a modified example of an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing another embodiment of the present invention It is a drawing showing the 3D printing device according to,

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치는 폴리머 필름을 이용하여 소재 분말(20)을 연속 공정으로 출력물을 프린팅하는 3D 금속 프린팅 장치로서, 전술된 이송단계가 실시되는 필름 이송부(100)와, 패턴 생성단계가 실시되는 패턴 생성부(200)와, 적층단계가 실시되는 출력부(300)와, 충진단계가 실시되는 분말 공급부(400)와, 분말 회수단계가 실시되는 분말 회수부(500)와, 열처리 단계가 실시되는 열처리부(미도시)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the 3D printing device according to an embodiment of the present invention is a 3D metal printing device that prints an output material powder 20 in a continuous process using a polymer film, in which the above-described transfer step is performed. The film transfer unit 100, the pattern generation unit 200 where the pattern generation step is performed, the output unit 300 where the lamination step is performed, the powder supply unit 400 where the filling step is performed, and the powder recovery step are performed. It comprises a powder recovery unit 500 and a heat treatment unit (not shown) in which the heat treatment step is performed.

필름 이송부(100)는 출력물을 형성하는 각 층(layer)에 해당되는 다수의 폴리머 필름(10)을 순차적으로 이송시키는 수단으로서, 본 실시예에서는 다수의 폴리머 필름(10)을 수평방향으로 이송시키는 컨베이어 벨트가 사용된다.The film transport unit 100 is a means for sequentially transporting a plurality of polymer films 10 corresponding to each layer forming an output, and in this embodiment, a plurality of polymer films 10 are horizontally transported. A conveyor belt is used.

패턴 생성부(200)는 이송된 폴리머 필름(10)에 출력물의 슬라이스 이미지(sliced image) 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역(12)을 생성시키는 수단으로서, 폴리머 필름(10)이 이송되는 경로 상에는 출력영역(12)을 형성시키는 다양한 방식의 패턴 생성부, 즉 출력영역 형성수단이 구비될 수 있다.The pattern generation unit 200 is a means for generating an output area 12 in a pattern corresponding to the shape of a sliced image of an output object on the transferred polymer film 10, and on the path along which the polymer film 10 is transferred Various types of pattern generators that form the output area 12, that is, output area forming means, may be provided.

예를 들어 출력영역(12)의 형성을 위하여 폴리머 필름(1)에 포토리소그라피(Photolithography) 방식을 적용하는 경우에, 패턴 생성부는 자외선(UV)을 조사하는 광원(210)과, 현상액을 분사하는 현상액 스프레이(220)로 이루어질 수 있다.For example, when a photolithography method is applied to the polymer film 1 to form the output region 12, the pattern generator includes a light source 210 that irradiates ultraviolet (UV) rays and a developer that sprays a developer solution. A developer spray 220 may be used.

이때 폴리머 필름(10)은 자외선(UV)에 감광처리되는 폴리머 필름이 사용된다.At this time, as the polymer film 10, a polymer film that is photosensitive to ultraviolet (UV) light is used.

이에 따라 광원(210)은 폴리머 필름(10)이 이송되는 경로의 상부에 배치되고, 폴리머 필름(10)에 광을 조사하여 폴리머 필름(10)에 출력물의 형상에 대응되는 패턴을 감광처리시킨다.Accordingly, the light source 210 is disposed above the path along which the polymer film 10 is transported, and radiates light to the polymer film 10 to photosensitize the polymer film 10 to a pattern corresponding to the shape of an output object.

그리고, 현상액 스프레이(220)는 폴리머 필름(10)이 이송되는 경로의 상부에 배치되어 패턴에 따라 감광처리된 폴리머 필름(10)에 현상액을 분사시킨다. 그래서 폴리머 필름(10)에 이미 감광처리된 영역(11)에 관통형상의 출력영역(12), 즉 출력물(P)의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역(12)을 생성시킨다.In addition, the developer spray 220 is disposed above the path along which the polymer film 10 is transported, and sprays the developer solution to the photosensitive polymer film 10 according to a pattern. Therefore, the through-shaped output area 12 in the area 11 of the polymer film 10 that has already undergone photosensitization, that is, the output area 12 is created in a pattern corresponding to the shape of the output object P.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 출력영역(12)의 형성을 위하여 폴리머 필름(10)을 직접 커팅하는 경우에, 패턴 생성부(200)는 커팅을 위한 레이저를 조사하는 레이저 발진기(230)가 사용될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 4 , when the polymer film 10 is directly cut to form the output area 12, the pattern generating unit 200 has a laser oscillator 230 irradiating a laser for cutting. can be used

이때 레이저 발진기(230)는 폴리머 필름(10)이 이송되는 경로의 상부에 배치되고, 폴리머 필름(10)에 레이저를 조사하여 폴리머 필름(10)에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역(12)을 커팅, 즉 관통시켜 형성시킨다.At this time, the laser oscillator 230 is disposed above the path along which the polymer film 10 is transported, and irradiates the polymer film 10 with a laser to form a pattern corresponding to the shape of the output object on the polymer film 10. ) is formed by cutting, that is, penetrating.

그리고, 출력부(300)는 패턴이 형성된 폴리머 필름(10)이 적층되는 수단이다.Also, the output unit 300 is a means for stacking the patterned polymer film 10 .

예를 들어 출력부(300)는 상부가 개방되어 필름 이송부(100)에서 이송되는 다수의 폴리머 필름(10)이 개구된 상부면을 통하여 적층되는 공간을 제공하는 출력챔버(310)와; 출력챔버(310)의 내부에서 상하방향으로 이동되도록 구비되어 다수의 폴리머 필름(10)이 순차적으로 적층되는 스테이지(320)를 포함한다.For example, the output unit 300 includes an output chamber 310 having an open top and providing a space in which a plurality of polymer films 10 transferred from the film transfer unit 100 are stacked through an open upper surface; A stage 320 is provided to be moved in the vertical direction inside the output chamber 310 and a plurality of polymer films 10 are sequentially stacked.

그래서, 스테이지(320)에 폴리머 필름(10)이 적층된 상태로 분말 공급부(400)에서 소재 분말(20)이 공급되어 폴리머 필름(10)의 출력영역(12)에 소재 분말(20)이 충진되면, 폴리머 필름(10)의 두께만큼 하강하고, 그 상부에 다음 층을 형성하는 폴리머 필름(10)이 적층된다.Thus, the material powder 20 is supplied from the powder supply unit 400 in a state where the polymer film 10 is stacked on the stage 320, and the material powder 20 is filled in the output area 12 of the polymer film 10. When it is, it descends by the thickness of the polymer film 10, and the polymer film 10 forming the next layer is laminated on top of it.

분말 공급부(400)는 적층된 폴리머 필름(10)으로 소재 분말(20)을 공급하여 폴리머 필름(10)에 형성된 출력영역(12)에 소재 분말(20)을 충진시키는 수단이다.The powder supply unit 400 is a means for supplying material powder 20 to the laminated polymer film 10 and filling the output area 12 formed on the polymer film 10 with the material powder 20 .

이때 분말 공급부(400)는 출력부(300)의 상부에 구비되어 출력부(300)에 적층되는 폴리머 필름(10)에 소재 분말(20)을 분사시키는 분말 스프레이(430)를 포함한다.At this time, the powder supply unit 400 includes a powder spray 430 provided on the output unit 300 and spraying the material powder 20 to the polymer film 10 stacked on the output unit 300 .

한편, 소재 분말(20)로 서로 다른 종류 및 크기의 금속 분말이 사용되는 경우에는 각각의 소재 분말(20)을 별개로 분사시킬 수 있도록 분말 스프레이(430)가 다수개 구비되는 것이 바람직하다.On the other hand, when metal powders of different types and sizes are used as the material powder 20, it is preferable to provide a plurality of powder sprays 430 so that each material powder 20 can be separately sprayed.

그래서, 분말 공급부(400)는 다수개의 분말 스프레이(430)가 서로 이격되어 하부방향을 향하도록 구비되는 회전판(410)과; 회전판(410)을 회전시키는 회전축(420)을 더 포함하는 것이 바람직하다. So, the powder supply unit 400 has a plurality of powder sprays 430 are spaced apart from each other and a rotary plate 410 provided so as to face the lower direction; It is preferable to further include a rotation shaft 420 for rotating the rotation plate 410.

그래서, 회전축(420)의 회전에 의해 회전판(410)이 회전되면서 원하는 금속 분말을 원하는 출력영역(12)의 상부에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to arrange the desired metal powder on the upper part of the desired output area 12 while the rotating plate 410 is rotated by the rotation of the rotating shaft 420 .

그리고, 분말 회수부(500)는 폴리머 필름(10)의 출력영역(12)에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말(20)을 회수하는 수단으로서, 다양한 방식의 회수방식이 적용될 수 있다.Further, the powder recovery unit 500 is a means for recovering the surplus material powder 20 that is not filled in the output area 12 of the polymer film 10, and various recovery methods may be applied.

예를 들어 분말 회수부(500)는 출력부(300)에 인접배치되어 분말 공급부(400)에서 공급된 소재 분말(20) 중 상기 폴리머 필름(10)의 상부에 잔류된 잉여의 소재 분말(20)을 석션하는 회수 챔버(510)와; 회수 챔버(510)에서 출력부(300)의 상부방향을 향하도록 구비되어 잉여의 소재 분말(20)이 회수되는 경로를 형성하는 회수유로(520)를 포함할 수 있다.For example, the powder recovery unit 500 is disposed adjacent to the output unit 300, and among the material powder 20 supplied from the powder supply unit 400, the surplus material powder 20 remaining on the upper part of the polymer film 10 ) and a recovery chamber 510 for suctioning; The recovery passage 520 provided in the recovery chamber 510 toward the upper direction of the output unit 300 and forming a path through which the surplus material powder 20 is recovered may be included.

이때 회수유로(520)는 출력부(300)에 적층된 최상단의 폴리머 필름(10)의 상부 표면과 같은 높이로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the recovery passage 520 is preferably formed at the same height as the upper surface of the uppermost polymer film 10 stacked on the output unit 300 .

한편, 본 실시예에서는 필름 이송부(100)를 통하여 이송된 폴리머 필름(10)을 출력부(300)에 보다 원활하게 이송시키면서 잉여의 소재 분말(20)을 회수유로(520) 방향으로 밀어낼 수 있도록 필름 공급부(600)를 더 포함시킬 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, while the polymer film 10 transferred through the film transfer unit 100 is more smoothly transferred to the output unit 300, the surplus material powder 20 can be pushed in the direction of the recovery passage 520 A film supply unit 600 may be further included so as to be.

도 3에 도시된 바와 같이 필름 공급부(600)는 필름 이송부(100)와 출력부(300) 사이에 배치되어 필름 이송부(100)에서 이송된 폴리머 필름(10)을 경사지게 배치시켜 폴리머 필름(10)의 자중에 의해 폴리머 필름(10)을 출력부(300)로 장입시킨다.As shown in FIG. 3, the film supply unit 600 is disposed between the film transfer unit 100 and the output unit 300, and tilts the polymer film 10 transferred from the film transfer unit 100 to form the polymer film 10. The polymer film 10 is loaded into the output unit 300 by its own weight.

이를 위하여 필름 공급부(600)는, 폴리머 필름(10)의 일측을 기준점으로 하여 타측을 상부로 회동시켜 경사지게 배치시키는 필름 리프터(610)와; 이송되는 폴리머 필름(10)을 가이드하는 필름 가이더(620)로 이루어진다.To this end, the film supply unit 600 includes a film lifter 610 that tilts one side of the polymer film 10 and rotates the other side upward to place the polymer film 10 as a reference point; It consists of a film guider 620 that guides the polymer film 10 being transferred.

이때 필름 리프터(610)는 폴리머 필름(10)의 하면을 지지하고, 폴리머 필름(10)의 이송방향을 기준으로 선단지점을 기준으로 후단지점을 리프팅시켜 폴리머 필름(10)이 경사지게 배치됨으로써 폴리머 필름(10)의 자중에 의해 필름 리프터(610)의 상면을 따라 슬라이딩되도록 한다.At this time, the film lifter 610 supports the lower surface of the polymer film 10 and lifts the rear end point based on the front end point with respect to the transport direction of the polymer film 10, so that the polymer film 10 is inclined to be disposed. (10) is allowed to slide along the upper surface of the film lifter 610 by its own weight.

그리고, 필름 가이더(620)는 필름 리프터(610)의 상부에 마련되어 필름 리프터(610)와 일체로 회동되면서 폴리머 필름(10)이 필름 리프터(610)에서 이탈되는 것을 방지하는 수단으로서, 필름 가이더(620)는 필름 리프터(610)와 폴리머 필름(10)의 두께만큼 이격된 상태로 평행하게 필름 리프터(610)의 상부에 배치된다.In addition, the film guider 620 is provided on top of the film lifter 610 and rotates integrally with the film lifter 610 as a means for preventing the polymer film 10 from being separated from the film lifter 610, the film guider ( 620 is disposed above the film lifter 610 in parallel while being spaced apart from the film lifter 610 by the thickness of the polymer film 10 .

그래서, 폴리머 필름(10)가 필름 리프터(610)의 리프팅에 의해 필름 리프터(610)의 상면을 따라 슬라이딩되는 동안 폴리머 필름(10)의 자세가 유지된 상태로 출력부(300)에 장입되도록 가이드한다.So, while the polymer film 10 is slid along the upper surface of the film lifter 610 by the lifting of the film lifter 610, the polymer film 10 is guided to be loaded into the output unit 300 while maintaining its posture. do.

한편, 열처리부는 소재 분말(20)이 출력영역(12)에 충진된 상태(21)로 적층된 다수의 폴리머 필름(10)을 열처리하여 소재 분말(20)을 소결(sintering)시키면서 폴리머 필름(10)을 제거하는 열처리하는 수단으로서, 다양한 방식의 열처리 챔버가 사용될 수 있다.On the other hand, the heat treatment unit heat-treats a plurality of polymer films 10 stacked in a state 21 in which the material powder 20 is filled in the output area 12 to sinter the material powder 20 while the polymer film 10 ) As a heat treatment means to remove, various types of heat treatment chambers can be used.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto, but is limited by the claims described below. Therefore, those skilled in the art can variously modify and modify the present invention within the scope not departing from the technical spirit of the claims described below.

1, 10: 폴리머 필름 1a, 1c, 12: 출력영역
1b, 1d: 충진영역 11: 감광처리된 영역
20: 소재 분말 100: 필름 이송부
200: 패턴 생성부 210: 광원
220: 현상액 스프레이 230: 레이저 발진기
300: 출력부 310: 출력 챔버
320: 스테이지 400: 분말 공급부
410: 회전판 420: 회전축
430: 분말 스프레이 500: 분말 회수부
510: 회수 챔버 520: 회수유로
600: 필름 공급부 610: 필름 리프터
620: 필름 가이더1, 10: polymer film 1a, 1c, 12: output area
1b, 1d: filled area 11: photosensitized area
20: material powder 100: film transport unit
200: pattern generator 210: light source
220: developer spray 230: laser oscillator
300: output unit 310: output chamber
320: stage 400: powder supply
410: rotating plate 420: rotating shaft
430: powder spray 500: powder recovery unit
510: recovery chamber 520: recovery passage
600: film supply unit 610: film lifter
620: film guider

Claims (20)

폴리머 필름을 이용하여 소재 분말을 연속 공정으로 출력물을 프린팅하는 3D 금속 프린팅 장치로서,
폴리머 필름을 이송시키는 필름 이송부와;
이송된 폴리머 필름에 출력물의 슬라이스 이미지(sliced image) 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 패턴 생성부와;
패턴이 형성된 폴리머 필름이 적층되는 출력부와;
적층된 폴리머 필름으로 소재 분말을 공급하여 폴리머 필름에 형성된 출력영역에 상기 소재 분말을 충진시키는 분말 공급부와;
상기 폴리머 필름의 출력영역에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수부를 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
A 3D metal printing device that prints an output in a continuous process of material powder using a polymer film,
a film transfer unit for transferring the polymer film;
a pattern generator for generating an output area in a pattern corresponding to the shape of a sliced image of an output object on the transferred polymer film;
an output unit on which a patterned polymer film is laminated;
a powder supply unit supplying material powder to the laminated polymer film to fill the output area formed on the polymer film with the material powder;
3D printing device for a continuous process comprising a powder recovery unit for recovering surplus material powder not filled in the output area of the polymer film.
 청구항 1에 있어서,
소재 분말이 출력영역에 충진된 상태로 적층된 다수의 폴리머 필름을 열처리하여 소재 분말을 소결(sintering)시키면서 상기 폴리머 필름을 제거하는 열처리 챔버를 더 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
A 3D printing device for a continuous process, further comprising a heat treatment chamber configured to heat-treat a plurality of polymer films stacked in a state in which material powder is filled in an output area to remove the polymer film while sintering the material powder.
 청구항 1에 있어서,
상기 필름 이송부는 출력물을 형성하는 각 층(layer)에 해당되는 다수의 폴리머 필름을 순차적으로 이송시키는 컨베이어 벨트인 것을 특징으로 하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
3D printing device for a continuous process, characterized in that the film transfer unit is a conveyor belt that sequentially transfers a plurality of polymer films corresponding to each layer forming the output.
 청구항 1에 있어서,
상기 패턴 생성부는,
상기 폴리머 필름이 이송되는 경로의 상부에 배치되고, 상기 폴리머 필름에 광을 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴을 감광처리하는 광원과;
상기 폴리머 필름이 이송되는 경로의 상부에 배치되어 패턴에 따라 감광처리된 상기 폴리머 필름에 현상액을 분사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 현상액 스프레이를 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
The pattern generator,
a light source disposed above a path along which the polymer film is transported and emitting light to the polymer film to photoresist a pattern corresponding to a shape of an output object on the polymer film;
A continuous process including a developer spray for spraying a developer onto the polymer film that is disposed on a path along which the polymer film is transported and photosensitized according to a pattern to create an output area in a pattern corresponding to the shape of the output object on the polymer film. for 3D printing devices.
 청구항 4에 있어서,
상기 폴리머 필름은 자외선(UV)에 감광처리되는 폴리머 필름이고,
상기 광원은 자외선(UV)을 조사하는 것을 특징으로 하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 4,
The polymer film is a polymer film that is photosensitive to ultraviolet (UV) light,
The light source is a 3D printing device for a continuous process, characterized in that for irradiating ultraviolet (UV).
 청구항 1에 있어서,
상기 패턴 생성부는,
상기 폴리머 필름이 이송되는 경로의 상부에 배치되고, 상기 폴리머 필름에 레이저를 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 커팅하는 레이저 발진기를 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
The pattern generator,
A 3D printing device for a continuous process including a laser oscillator disposed above a path along which the polymer film is transported and radiating a laser to the polymer film to cut an output area in a pattern corresponding to a shape of an output object on the polymer film. .
 청구항 1에 있어서,
상기 출력부는,
상부가 개방되어 상기 필름 이송부에서 이송되는 다수의 폴리머 필름이 개구된 상부면을 통하여 적층되는 공간을 제공하는 출력챔버와;
상기 출력챔버의 내부에서 상하방향으로 이동되도록 구비되어 상기 다수의 폴리머 필름이 순차적으로 적층되는 스테이지를 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
the output unit,
an output chamber having an open upper portion providing a space in which a plurality of polymer films transported from the film transfer unit are stacked through the open upper surface;
A 3D printing device for a continuous process comprising a stage provided to move in the vertical direction inside the output chamber and sequentially stacking the plurality of polymer films.
 청구항 1에 있어서,
상기 분말 공급부는 상기 출력부의 상부에 구비되어 상기 출력부에 적층되는 폴리머 필름에 소재 분말을 분사시키는 분말 스프레이를 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
The powder supply unit is provided on top of the output unit and 3D printing device for a continuous process including a powder spray for spraying material powder to a polymer film laminated on the output unit.
 청구항 8에 있어서,
상기 분말 스프레이는 서로 다른 소재 분말을 각각 분사시키도록 다수개가 구비되고,
상기 분말 공급부는,
다수개의 상기 분말 스프레이가 서로 이격되어 하부방향을 향하도록 구비되는 회전판과;
상기 회전판을 회전시키는 회전축을 더 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 8,
The powder spray is provided in plurality to spray different material powders, respectively,
The powder supply unit,
A rotating plate provided so that the plurality of powder sprays are spaced apart from each other and directed downward;
3D printing device for a continuous process further comprising a rotation shaft for rotating the rotation plate.
 청구항 1에 있어서,
상기 분말 회수부는 상기 출력부에 인접배치되어 상기 분말 공급부에서 공급된 소재 분말 중 상기 폴리머 필름의 상부에 잔류된 잉여의 소재 분말을 석션하는 회수 챔버와;
상기 회수 챔버에서 상기 출력부의 상부방향을 향하도록 구비되어 잉여의 소재 분말이 회수되는 경로를 형성하는 회수유로를 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
a recovery chamber disposed adjacent to the output unit and suctioning surplus material powder remaining on the upper portion of the polymer film among the material powder supplied from the powder supply unit;
A 3D printing device for a continuous process including a recovery passage provided in the recovery chamber toward an upper direction of the output unit and forming a path through which surplus material powder is recovered.
 청구항 1에 있어서,
상기 필름 이송부와 출력부 사이에 배치되어 필름 이송부에서 이송된 폴리머 필름을 경사지게 배치시켜 폴리머 필름의 자중에 의해 폴리머 필름을 상기 출력부로 장입시키는 필름 공급부를 더 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 1,
3D printing device for a continuous process further comprising a film supply unit disposed between the film transfer unit and the output unit to incline the polymer film transferred from the film transfer unit to charge the polymer film into the output unit by the weight of the polymer film.
 청구항 11에 있어서,
상기 필름 공급부는,
상기 폴리머 필름의 일측을 기준점으로 하여 타측을 상부로 회동시켜 경사지게 배치시키는 필름 리프터와;
상기 필름 리프터의 상부에 마련되어 상기 필름 리프터와 일체로 회동되면서 상기 폴리머 필름이 상기 필름 리프터에서 이탈되는 것을 방지하면서 상기 폴리머 필름이 상기 필름 리프터의 상면을 따라 슬라이딩되어 상기 출력부로 장입되도록 가이드하는 필름 가이더를 포함하는 연속공정을 위한 3D 프린팅 장치.
The method of claim 11,
The film supply unit,
a film lifter for tilting the polymer film by rotating the other side upward using one side of the polymer film as a reference point;
A film guider provided on the top of the film lifter and rotating integrally with the film lifter to prevent the polymer film from being separated from the film lifter and guide the polymer film to slide along the upper surface of the film lifter and be charged into the output unit. 3D printing device for a continuous process comprising a.
 폴리머 필름을 이용하여 소재 분말을 연속 공정으로 출력물을 프린팅하는 3D 금속 프린팅 방법으로서,
출력물을 형성하는 각 층(layer)에 해당되는 다수의 폴리머 필름을 순차적으로 이송시키는 필름 이송단계와;
순차적으로 이송되는 각각의 폴리머 필름에 출력물의 슬라이스 이미지(sliced image) 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 패턴 생성단계와;
패턴이 형성된 폴리머 필름을 순차적으로 적층시키는 적층단계와;
적층된 폴리머 필름에 형성된 출력영역으로 상기 소재 분말을 충진시키는 충진단계와;
소재 분말이 출력영역에 충진된 상태로 적층된 다수의 폴리머 필름을 열처리하여 소재 분말을 소결(sintering)시키면서 상기 폴리머 필름을 제거하는 열처리단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.
A 3D metal printing method for printing an output in a continuous process of material powder using a polymer film,
A film transfer step of sequentially transferring a plurality of polymer films corresponding to each layer forming an output product;
a pattern generation step of generating an output area in a pattern corresponding to a sliced image shape of an output product on each of the sequentially transferred polymer films;
a lamination step of sequentially laminating the patterned polymer film;
a filling step of filling the material powder into an output area formed on the laminated polymer film;
A 3D printing method comprising a heat treatment step of heat-treating a plurality of polymer films stacked in a state in which material powder is filled in an output area to remove the polymer film while sintering the material powder.
 청구항 13에 있어서,
상기 패턴 생성단계는,
상기 폴리머 필름에 광을 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴을 감광처리하는 감광처리과정과;
패턴에 따라 감광처리된 상기 폴리머 필름에 현상액을 분사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 생성시키는 현상과정을 포함하는 3D 프린팅 방법.
The method of claim 13,
The pattern generation step,
a photoresist process of irradiating the polymer film with light to photosensitize the polymer film with a pattern corresponding to the shape of an output object;
A 3D printing method comprising a developing process of generating an output area in a pattern corresponding to the shape of an output object on the polymer film by spraying a developing solution on the polymer film photosensitized according to the pattern.
 청구항 14에 있어서,
상기 필름 이송단계에서 이송되는 폴리머 필름은 자외선(UV)에 감광처리되는 폴리머 필름이고,
상기 감광처리과정에서 조사되는 광은 자외선(UV)인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
The method of claim 14,
The polymer film transferred in the film transfer step is a polymer film that is photosensitive to ultraviolet (UV) light,
3D printing method, characterized in that the light irradiated in the photosensitization process is ultraviolet (UV).
 청구항 13에 있어서,
상기 패턴 생성단계는,
상기 폴리머 필름에 레이저를 조사하여 상기 폴리머 필름에 출력물의 형상에 대응되는 패턴으로 출력영역을 커팅하는 커팅과정을 포함하는 3D 프린팅 방법.
The method of claim 13,
The pattern generation step,
A 3D printing method comprising a cutting process of irradiating a laser to the polymer film to cut an output area in a pattern corresponding to a shape of an output object on the polymer film.
 청구항 13에 있어서,
상기 적층단계 및 충진단계는 출력물의 각 층을 형성하는 각각의 폴리머 필름 별로 실시되고, 출력물의 각 층별로 상기 적층단계 및 충진단계가 반복되어 실시되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
The method of claim 13,
The lamination step and the filling step are performed for each polymer film forming each layer of the output material, and the lamination step and the filling step are repeatedly performed for each layer of the output material.
 청구항 17에 있어서,
상기 적층단계는 스테이지에 n층을 형성하는 폴리머 필름을 안착시키거나 상기 소재 분말이 출력영역에 충진된 상태로 스테이지에 적층된 n-1층을 형성하는 폴리머 필름의 상부에 n층을 형성하는 폴리머 필름을 안착시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
The method of claim 17
In the lamination step, the polymer film forming the n-layer is placed on the stage or the polymer film forming the n-1 layer is stacked on the stage while the material powder is filled in the output area. 3D printing device, characterized in that for seating the film.
 청구항 17에 있어서,
상기 충진단계 이후에는 상기 폴리머 필름의 출력영역에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수단계를 더 포함하고,
상기 분말 회수단계 이후에 다시 적층단계가 실시되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
The method of claim 17
After the filling step, a powder recovery step of recovering surplus material powder not filled in the output area of the polymer film is further included,
3D printing method, characterized in that the lamination step is carried out again after the powder recovery step.
 청구항 13에 있어서,
상기 소재 분말이 적어도 하나 이상의 금속 분말이 사용되는 경우에는, 각 금속 분말 별로 상기 패턴 생성단계, 적층단계 및 충진단계가 실시되고,
상기 충진단계가 실시된 이후에 상기 폴리머 필름의 출력영역에 충진되지 않은 잉여의 소재 분말을 회수하는 분말 회수단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
The method of claim 13,
When at least one metal powder is used as the material powder, the pattern generation step, the lamination step, and the filling step are performed for each metal powder,
3D printing method, characterized in that performing a powder recovery step of recovering surplus material powder that is not filled in the output area of the polymer film after the filling step is performed.
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