KR20230134396A - The apparatus of additive manufacturing and the method threrof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적층 조형 시스템 및 적층 조형하는 방법에 관한 것으로, 액적을 분사하여 상기 액적이 전기장에 의한 인력 제어에 의해 기판 또는 빌드 플랫폼에 탄착되어 레이어 바이 레이어(layer by layer) 방식으로 물체 중 적어도 하나의 레이어를 형성하는 인쇄플랫폼; 상기 인쇄플랫폼에 의해 형성된 적층체를 설정된 높이로 평탄화하는 평탄화유닛; 상기 평탄화유닛에 의해 평탄화된 적층체를 경화하는 경화유닛; 및, 상기 인쇄플랫폼과 상기 평탄화유닛 및 상기 경화유닛을 제어하는 컨트롤러;를 포함하여, 조형속도를 현저히 높이면서도 적층조형의 품질을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an additive manufacturing system and a method of additive manufacturing, wherein droplets are sprayed and the droplets adhere to a substrate or build platform by attraction control by an electric field, thereby forming at least one object in a layer-by-layer manner. A printing platform that forms a layer of; A flattening unit that flattens the laminate formed by the printing platform to a set height; a curing unit that cures the laminate flattened by the flattening unit; And, a controller that controls the printing platform, the flattening unit, and the curing unit, and is characterized in that the quality of additive manufacturing can be improved while significantly increasing the molding speed.
Description
본 발명은 적층 조형 시스템 및 조형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제공되는 3D모델 데이터를 기초로 정확하면서도 신속하게 적층체를 형성할 수 있는 물체를 적층 조형하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an additive manufacturing system and method, and more specifically, to a system for additive manufacturing an object that can accurately and quickly form a laminate based on provided 3D model data.
적층 조형 시스템의 기본적인 동작은 3차원의 컴퓨터 모델을 얇은 단면으로 슬라이스하는 단계와, 그 결과를 2차원의 위치 데이터로 변환하는 단계와, 데이터를 제어 기기에 공급하고, 제어 기기가 적층 방식으로 3차원 구조물을 제조하는 단계로 이루어진다.The basic operations of the additive manufacturing system include slicing a three-dimensional computer model into thin cross-sections, converting the results into two-dimensional position data, supplying the data to a control device, and the control device forming three layers in a layered manner. It consists of manufacturing a dimensional structure.
적층 조형은 수많은 다른 제작 방법을 수반한다(예를 들면, 삼차원 인쇄, 박막 적층법, 열용해 적층법 등).Additive manufacturing involves numerous different fabrication methods (e.g., three-dimensional printing, thin film deposition, thermal melt deposition, etc.).
3차원 인쇄 공정에서는 예를 들면, 일련의 노즐을 갖는 분배 헤드로부터 빌딩 재료를 분배하여 지지구조물 위에 층을 적층시킨다. 그리고, 빌딩 재료에 따라, 적절한 장치를 사용하여 층을 경화 또는 고체화시킬 수 있다. 빌딩 재료는 모델 재료(물체를 형성함) 및 지지 재료(물체가 구축될 때 물체를 지지함)를 포함할 수 있다.In three-dimensional printing processes, for example, building materials are dispensed from a dispensing head with a series of nozzles to deposit layers onto a support structure. Then, depending on the building material, the layer can be cured or solidified using an appropriate device. Building materials may include model materials (which form the object) and support materials (which support the object as it is built).
적층 조형에서는 기계설비 및 노동력의 최소한의 투자로 기능부품의 시제품(프로토타입)을 신속하게 제작할 수 있다. 이러한 신속한 프로토타이핑(prototyping)에 의하여 설계자에게 신속하고 효과적인 피드백을 제공함으로써 제품 개발주기를 줄이고 설계 프로세스를 개선할 수 있다.In additive manufacturing, prototypes of functional parts can be quickly produced with minimal investment in mechanical equipment and labor. This rapid prototyping can shorten the product development cycle and improve the design process by providing quick and effective feedback to designers.
또한, 적층조형은 예를 들어 디자인의 다양한 측면(예를 들어, 미적 외관, 끼워맞춤, 조립 등)을 평가하기 위해 비기능 부분을 신속하게 제조하는데 사용될 수 있다.Additionally, additive manufacturing can be used to rapidly manufacture non-functional parts, for example to evaluate various aspects of the design (e.g. aesthetic appearance, fit, assembly, etc.).
또한, 적층 조형은 의료 분야(치료를 수행하기 전에 예측된 결과를 모델링함)에도 유용한 것으로 입증되었다. 이외에도, 구체적인 설계나 기능을 시각화하는 것이 많은 분야, 예를 들어 건축, 치과, 성형 외과 등에서는 신속한 프로토타이핑의 혜택을 받을 수 있다.Additive manufacturing has also proven useful in the medical field (modeling predicted outcomes before performing treatments). In addition, fields that require visualizing specific designs or functions, such as architecture, dentistry, and plastic surgery, can benefit from rapid prototyping.
그러나, 적층 조형이 완료된 적층체가 제공되는 3D 데이터와 비교하여 품질면이나 정확도가 현저히 미치지 못하는 경우가 많았고, 적층 재료가 저점도인 경우에는 조형 속도가 현저히 낮아지는 문제점이 있었다.However, in many cases, the quality and accuracy of the laminated body for which laminated manufacturing was completed was significantly lower than the provided 3D data, and when the laminated material had low viscosity, there was a problem in that the molding speed was significantly lower.
또한, 조형 속도를 높이기 위하여 적층 재료의 점도를 높여야만 하나 고점도의 경우에는 재료가 제대로 토출되지 않는 문제점이 있었다.In addition, in order to increase the molding speed, the viscosity of the laminated material must be increased, but in the case of high viscosity, there is a problem in that the material is not properly discharged.
특히, 잉크젯 프린팅을 이용한 3D구조 형성시에는 저점도 잉크를 사용할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.In particular, when forming a 3D structure using inkjet printing, there was a problem that low viscosity ink had to be used.
본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적층 재료가 고점도인 경우에도 재료 토출이 용이하여 신속한 조형속도로 적층 조형이 가능한 적층 조형 시스템 및 적층 조형하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, and to provide an additive manufacturing system and a method for additive manufacturing that enable additive manufacturing at a rapid manufacturing speed by facilitating material discharge even when the laminated material has a high viscosity. The purpose.
또한, EHD방식 또는 하이브리드 방식을 적용하여 적층함으로써 적층 조형이 완료된 적층체의 정확도의 품질을 향상시킬 수 있는 적층 조형 시스템 및 적층 조형하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다In addition, the purpose is to provide an additive manufacturing system and a method for additive manufacturing that can improve the quality of accuracy of laminates for which additive manufacturing has been completed by applying EHD method or hybrid method to stacking.
상기 과제는, 본 발명에 따라, 액적을 분사하여 상기 액적이 전기장에 의한 인력 제어에 의해 기판 또는 빌드 플랫폼에 탄착되어 레이어 바이 레이어(layer by layer) 방식으로 물체 중 적어도 하나의 레이어를 형성하는 인쇄플랫폼; 상기 인쇄플랫폼에 의해 형성된 적층체를 설정된 높이로 평탄화하는 평탄화유닛; 상기 평탄화유닛에 의해 평탄화된 적층체를 경화하는 경화유닛; 및, 상기 인쇄플랫폼과 상기 평탄화유닛 및 상기 경화유닛을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 적층 조형 시스템에 의해 달성될 수 있다.The above problem is, according to the present invention, printing by spraying droplets so that the droplets adhere to a substrate or build platform by attraction control by an electric field to form at least one layer of the object in a layer by layer manner. platform; A flattening unit that flattens the laminate formed by the printing platform to a set height; a curing unit that cures the laminate flattened by the flattening unit; And, a controller that controls the printing platform, the flattening unit, and the curing unit.
여기서, 상기 인쇄플랫폼에 의해 적어도 하나의 레이어가 형성된 후 상기 전기장을 중화하는 중화유닛을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 중성화유닛은 이온발생기일 수 있다.Here, it may further include a neutralization unit that neutralizes the electric field after at least one layer is formed by the printing platform. At this time, the neutralization unit may be an ion generator.
또한, 상기 인쇄플랫폼은, 상기 재료를 토출하도록 마련되는 적어도 하나의 노즐; 상기 노즐의 토출단 외부영역에 형성되는 전극; 및, 전원과 연결되어 상기 전극과 상기 빌드플랫폼 상에 조형중인 적층체 또는 상기 기판 또는 상기 빌드 플랫폼 사이에 전기장을 형성하고, 전압제어를 통해 상기 노즐로부터 하전된 액적을 토출시켜 상기 전기장을 따라 상기 빌드 플랫폼에 탄착시키는 전극용 전압제어기;를 포함할 수 있다.Additionally, the printing platform includes at least one nozzle provided to discharge the material; an electrode formed in an area outside the discharge end of the nozzle; And, it is connected to a power source to form an electric field between the electrode and the laminate being formed on the build platform or the substrate or the build platform, and discharges charged droplets from the nozzle through voltage control to follow the electric field. It may include a voltage controller for electrodes that attach to the build platform.
또한, 상기 인쇄플랫폼은, 압력파를 생성하여 상기 챔버의 재료를 상기 토출단 측으로 가압하도록 설치되는 피에조 작동기; 및, 상기 피에조 작동기의 구동제어를 위한 피에조용 전압제어기;를 더 포함할 수 있다.In addition, the printing platform includes a piezoelectric actuator installed to generate a pressure wave to pressurize the material of the chamber toward the discharge end; And, it may further include a piezo voltage controller for driving control of the piezo actuator.
또한, 상기 컨트롤러는, 상기 노즐과 조형중인 적층체 및 상기 빌드플랫폼 사이 공간에 형성되는 상기 전기장의 공간 분포를 고려하는 공간분포 연산부; 및, 하전된 액적이 상기 노즐로부터 토출된 후 전기장을 따라 비행하는 궤적을 추정하는 궤적 연산부;를 포함하여, 추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 탄착되도록 각 노즐에 공급되는 전압 크기 또는 펄스 신호를 제어하거나 또는 추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 탄착되도록 상기 노즐을 이동시킬 수 있다.In addition, the controller includes a spatial distribution calculation unit that considers the spatial distribution of the electric field formed in the space between the nozzle, the laminate being molded, and the build platform; And, a trajectory calculation unit that estimates the trajectory in which the charged droplet flies along the electric field after being discharged from the nozzle; including a voltage magnitude or pulse signal supplied to each nozzle so that the droplet lands at the target point along the estimated trajectory. The nozzle can be controlled or the nozzle can be moved so that the droplet lands on the target point along the estimated trajectory.
또한, 상기 컨트롤러는, 프린팅 주변 환경 및 적층 재료에 따라 상기 노즐과 조형중인 상기 적층체 및 빌드 플랫폼 사이에 형성되는 상기 전기장의 공간 분포 데이터와, 하전된 액적이 상기 노즐로부터 토출된 후 상기 전기장 하에서 비행하는 궤적인 궤적 데이터가 저장되는 데이터베이스; 및, 상기 데이터베이스에 축적된 상기 공간 분포 데이터와 상기 궤적 데이터를 머신러닝을 통해 액적 탄착지점에 대한 분석을 수행하는 인쇄 알고리즘;을 더 포함할 수 있다.In addition, the controller may determine the spatial distribution data of the electric field formed between the nozzle and the laminate being molded and the build platform according to the printing surrounding environment and the laminate material, and under the electric field after the charged droplet is discharged from the nozzle. A database in which trajectory data, which is a flying trajectory, is stored; And, a printing algorithm that analyzes the droplet impact point using machine learning on the spatial distribution data and the trajectory data accumulated in the database.
또한, 상기 평탄화유닛은 한 쌍의 롤러로 마련되며, 각각 축을 중심으로 회전하며 상호 접촉하도록 배치되어 상기 컨트롤러에 의해 동일한 방향으로 이동하도록 설치되고, 상기 한 쌍의 롤러 중 어느 하나는 소수성 롤러이고, 다른 하나는 수용체 롤러로 마련되어 소수성 롤러에 묻어나온 상기 재료를 수용체 롤러에서 수용하여 제거할 수 있다.In addition, the flattening unit is provided with a pair of rollers, each rotating about an axis and arranged to contact each other and moved in the same direction by the controller, one of the pair of rollers is a hydrophobic roller, The other is provided as a receptor roller, so that the material adhering to the hydrophobic roller can be received and removed by the receptor roller.
또한, 상기 수용체 롤러는 상기 소수성 롤러가 지나간 뒤의 재료와 접촉하지 않도록 설치될 수 있다. 이때, 상기 경화유닛은 UV LED로 마련될 수 있다.Additionally, the receptor roller may be installed so as not to contact the material after the hydrophobic roller passes by. At this time, the curing unit may be provided with UV LED.
또한, 상기 검사유닛은 상기 소수성 롤러의 표면 영상을 촬상하는 카메라와 상기 소수성 롤러의 진동을 측정하는 진동센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 카메라에서 획득한 영상이미지와 상기 진동센서로부터 획득한 진동패턴을 분석하여 상기 인쇄플랫폼에 의해 형성된 적층체의 적층 상태의 이상여부를 검사할 수 있다.In addition, the inspection unit includes a camera that captures a surface image of the hydrophobic roller and a vibration sensor that measures vibration of the hydrophobic roller, and the controller detects the video image obtained from the camera and the vibration pattern obtained from the vibration sensor. By analyzing, it is possible to check whether the laminated state of the laminated body formed by the printing platform is abnormal.
또한, 상기 인쇄플랫폼을 상기 빌드 플랫폼 상에서 x방향, y방향 및 z방향으로 이동시키는 갠트리유닛을 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a gantry unit that moves the printing platform in the x-direction, y-direction, and z-direction on the build platform.
또한, 상기 노즐은 2개의 그룹으로 그룹핑되며, 제1그룹은 3pL 이하의 액적(droplet)을 분사하고, 제2그룹은 50 pL 이상의 액적을 분사하도록 마련될 수 있다.Additionally, the nozzles are grouped into two groups, with the first group spraying droplets of 3 pL or less, and the second group spraying droplets of 50 pL or more.
또한, 상기 제1그룹은 벡터 스캔을 통해 제어하고, 상기 제2그룹은 래스터 스캔을 통해 제어될 수 있다.Additionally, the first group can be controlled through vector scan, and the second group can be controlled through raster scan.
또한, 상기 제1그룹은 적층체의 에지 영역을 적층 형성하고, 상기 제2그룹은 상기 에지영역의 내부 영역을 적층 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1그룹은 싱글 노즐이고, 상기 제2그룹은 멀티 노즐로 그룹핑될 수 이TEK.Additionally, the first group may form an edge region of the laminate, and the second group may form an inner region of the edge region. At this time, the first group may be a single nozzle, and the second group may be grouped as a multi-nozzle.
한편, 액적을 분사하여 상기 액적이 전기장에 의한 인력 제어에 의해 탄착되어 레이어 바이 레이어(layer by layer) 방식으로 물체를 적층 조형하는 방법에 있어서, 인쇄플랫폼의 노즐로부터 상기 액적을 토출하도록 전압을 제어하여, 토출된 액적이 상기 전기장을 따라 비행하여 기판에 탄착됨으로써 상기 적층체 중 적어도 하나의 레이어를 형성하는 레이어 형성 단계; 평탄화 유닛을 제어하여 상기 레이어를 설정된 높이로 평탄화시키는 평탄화 단계; 및, 경화유닛을 제어하여 평탄화 유닛에 의해 평탄화된 상기 레이어를 경화시키는 경화 단계;를 포함하며, 상기 레이어 형성 단계, 상기 평탄화 단계 및 상기 경화 단계는 컨트롤러에 의해 제어되는 적층 조형 방법에 의해 달성될 수 있다.On the other hand, in the method of spraying droplets and attaching them by gravity control by an electric field to produce an object in a layer-by-layer manner, the voltage is controlled to discharge the droplets from the nozzle of the printing platform. A layer forming step of forming at least one layer of the laminate by causing the discharged liquid droplet to fly along the electric field and land on the substrate; A flattening step of controlling a flattening unit to flatten the layer to a set height; And, a curing step of controlling a curing unit to cure the layer flattened by the flattening unit, wherein the layer forming step, the flattening step, and the curing step are achieved by an additive manufacturing method controlled by a controller. You can.
또한, 상기 레이어 형성 단계는, 상기 인쇄플랫폼과 상기 기판 사이에 전기장을 형성하고, 상기 인쇄플랫폼의 노즐에 메니스커스가 형성되도록 전극용 전압제어기를 통해 전압을 인가하는 단계; 및, 상기 노즐 상부의 챔버에 압력파를 가하여 상기 노즐로부터 상기 액적이 토출하도록 피에조 구동기의 전압을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the layer forming step includes forming an electric field between the printing platform and the substrate and applying a voltage through a voltage controller for electrodes to form a meniscus at the nozzle of the printing platform; And, applying a pressure wave to the chamber above the nozzle to control the voltage of the piezoelectric actuator so that the liquid droplet is ejected from the nozzle.
또한, 상기 레이어 형성 단계는, 상기 노즐 상부의 챔버에 압력파를 가하여 상기 인쇄플랫폼의 노즐에 메니스커스가 형성되도록 피에조용 전압제어기를 통해 전압을 인가하는 단계; 및, 상기 인쇄플랫폼과 상기 기판 사이에 전기장을 형성하고, 상기 노즐로부터 상기 액적이 토출하도록 전극용 전압제어기의 전압을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the layer forming step includes applying a voltage through a piezo voltage controller to form a meniscus in the nozzle of the printing platform by applying a pressure wave to the chamber above the nozzle; And, forming an electric field between the printing platform and the substrate, and controlling the voltage of the electrode voltage controller to discharge the liquid droplet from the nozzle.
또한, 상기 레이어 형성 단계, 상기 평탄화 단계 또는 상기 경화 단계 사이 또는 동시에 수행되며, 상기 인쇄플랫폼과 상기 기판 사이의 전기장을 중화시키는 중화단계를 더 포함할 수 있다.In addition, it may be performed between or simultaneously with the layer forming step, the planarizing step, or the curing step, and may further include a neutralization step of neutralizing the electric field between the printing platform and the substrate.
본 발명에 따르면, 적층 재료가 고점도인 경우에도 재료 토출이 용이하여 신속한 조형속도로 적층 조형이 가능한 적층 조형 시스템 및 적층 조형하는 방법이 제공된다.According to the present invention, a layered manufacturing system and a layered molding method are provided that enable layered molding at a rapid molding speed by facilitating material discharge even when the layered material has a high viscosity.
또한, EHD방식 또는 하이브리드 방식을 적용하여 적층함으로써 적층 조형이 완료된 적층체의 정확도의 품질을 향상시킬 수 있는 적층 조형 시스템 및 적층 조형하는 방법이 제공된다.In addition, an additive manufacturing system and a method of additive manufacturing that can improve the quality of accuracy of a laminate for which additive manufacturing has been completed by applying the EHD method or the hybrid method to stacking are provided.
도 3은 도 1의 인쇄 플랫폼의 상세도,
도 4는 도 3의 노즐의 종단면도,
도 5는 하이브리드 잉크젯 방식의 노즐의 개략도,
도 6은 전기장을 따라 비행하는 액적의 궤적을 나타낸 개략도,
도 7은 도 1의 평탄화유닛의 상세도,
도 8은 도 1의 경화유닛의 상세도,
도 9는 도 1의 검사유닛의 상세도,
도 10은 벡터 스캔과 래스터 스캔에 의한 적층형성도,
도 11과 도 12는 벡터 스캔과 래스터 스캔을 이용하여 제조한 제조품 상태도,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 조형 시스템에 의한 적층체의 적층상태도,
도 14 내지 도 21은 본 발명에 따른 물체를 적층 조형하는 공정을 나타낸 개략도이다.Figure 3 is a detailed view of the printing platform of Figure 1;
Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view of the nozzle of Figure 3;
5 is a schematic diagram of a hybrid inkjet nozzle;
Figure 6 is a schematic diagram showing the trajectory of a droplet flying along an electric field;
Figure 7 is a detailed view of the flattening unit of Figure 1;
Figure 8 is a detailed view of the curing unit of Figure 1;
Figure 9 is a detailed view of the inspection unit of Figure 1;
Figure 10 is a stack formation diagram by vector scan and raster scan;
Figures 11 and 12 are state diagrams of manufactured products using vector scan and raster scan;
13 is a diagram showing the stacking state of a laminate by an additive manufacturing system according to another embodiment of the present invention;
14 to 21 are schematic diagrams showing a process for additive manufacturing an object according to the present invention.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to explanation, in various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same symbols, and in other embodiments, configurations different from the first embodiment will be described. do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 물체를 적층 조형하는 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a system for additive manufacturing an object according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명에 따른 물체를 적층 조형하는 시스템의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 물체를 적층 조형하는 시스템(이하 "시스템"이라 한다)은 빌드 플랫폼(10), 갠트리 유닛(20), 인쇄 플랫폼(30), 평탄화유닛(40), 경화유닛(50), 검사유닛(60) 및 컨트롤러(70)를 포함하여 구성된다.1 is a schematic diagram of a system for additive manufacturing an object according to the present invention. Referring to Figure 1, the system for additive manufacturing of objects according to the present invention (hereinafter referred to as "system") includes a
상기 빌드 플랫폼(10)은 물체가 적층형성되는 지지 대상이 놓여지는 부분으로, 본 실시예에서는 지지 대상이 기판(P)인 것에 대하여 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 빌드 플랫폼(10)은 후술할 노즐(32)과의 사이에 전기장이 형성되도록 접지되거나 전압이 인가된다.The
[갠트리유닛][Gantry unit]
도 2는 도 1의 갠트리 유닛의 평면도이다. 상기 갠트리 유닛(20)은 후술할 인쇄 플랫폼(30)을 x방향 및 y방향으로 이동하도록 구성된다. 구체적으로, 갠트리 유닛은 롤러 및 인쇄 플랫폼은 Y레일 상에서 지지되고, Y레일(22)은 양 단부에서 X레일(21)에 결합된다.Figure 2 is a plan view of the gantry unit of Figure 1. The gantry unit 20 is configured to move the
여기서, 인쇄 플랫폼(30)은 인쇄 플랫폼(30)이 지지되고 Y레일(22)을 따라 이동하도록 당업계에 공지된 임의의 다양한 방법 및 장치를 사용하여 Y레일(22)에 장착된다.Here, the
당업계에 공지된 제어를 위한 다양한 모터 또는 액츄에이터 및 장치 중 임의의 것이 Y레일(22)을 따라 인쇄 플랫폼(30)의 움직임을 이동하고 정확하게 제어하는 데 사용될 수 있다.Any of a variety of motors or actuators and devices for control known in the art may be used to move and accurately control the movement of the
캐리지(221)는 Y레일(22)의 양단에 각각 장착되어 Y레일(22)의 양단에 있는 두 개의 X레일(21)에 결합됨으로써 Y레일(22)이 X레일(21)을 따라 이동하도록 할 수 있다.The
상기 캐리지(221)의 X레일(21)을 따라 이동 및 제어는 당업계에 공지된 제어를 위한 다양한 모터 또는 액츄에이터 및 장치 중 임의의 것을 사용하여 가능할 수 있다. 가령, 선형 인코더가 있는 스텝 모터 또는 압전 모터가 사용될 수 있다.Movement and control of the
한편, 갠트리 유닛(20)은 기판의 제조 동안 z축을 따라 수직으로 빌드 플랫폼을 이동시키도록 구성된 플래튼 갠트리(23)를 포함한다(도 1 참조).Meanwhile, the gantry unit 20 includes a
따라서, 기판(P)의 층(layer)이 형성됨에 따라 플래튼 갠트리(23)는 필요에 따라 수직 또는 z축을 따라 빌드 플랫폼을 낮출 수 있다. 또한, 플래튼 갠트리(23)는 다른 프로세스가 기판(P) 상에서 수행될 수 있도록 하기 위해 x축을 따라, 예를 들어 빌드 경로를 따라 빌드 플랫폼을 이동할 수 있도록 구성될 수도 있다.Accordingly, as a layer of the substrate P is formed, the
[인쇄플랫폼][Print platform]
본 발명에 따른 물체를 적층 조형하는 시스템은 3D 부품 또는 3D 부품의 일 부분을 형성하는데 사용하기 위한 지지 부분을 정확하게 구축하기 위해 주문형 부품 제조 프로세스를 수행하도록 구성된 인쇄 플랫폼일 수 있다.A system for additive manufacturing of objects according to the present invention may be a printing platform configured to perform an on-demand part manufacturing process to accurately build a 3D part or support portion for use in forming a portion of a 3D part.
도 3은 도 1의 인쇄 플랫폼의 상세도이다. 도 3을 참조하면, 상기 인쇄 플랫폼(30)은 용기(31), 노즐(32), 전극(33) 및 전극용 전압제어기(34)를 포함하여 구성될 수 있다.Figure 3 is a detailed view of the printing platform of Figure 1; Referring to FIG. 3, the
상기 인쇄 플랫폼(30)은 용융 또는 소모성 유체 재료(material, 311)의 공급계 또는 용융 풀(pool)을 포함한다. 상기 공급계는 용융 또는 소모성 유체 재료(311)를 보유 또는 생성하도록 구성된 용융 풀의 형태로서, 분배를 위해 용융 또는 소모성 유체 재료(311)를 저장하는 용기(31)를 포함한다.The
상기 용기(31)는 상기 소모성 유체 재료(311)의 용융 또는 유체 상태를 유지하고/하거나 고체 재료를 용융 또는 상기 소모성 유체 재료(311)로 변형시키는 히터(312)(예를 들어, 가열 요소, 열 배관 등)를 포함한다.The
히터(312)는 용기(31) 내부 또는 용기(31) 아래 또는 용기(31)의 측면을 따라 위치될 수 있다. 히터(312)는 예를 들어 용기(31) 내의 소모성 유체 재료(311)의 온도를 나타내는 온도 센서로부터 출력된 온도 신호에 기초하여 컨트롤러(70)에 의해 제어될 수 있다. 상기 히터(312)의 온도제어를 통하여 유체 재료의 점도를 제어할 수 있다.
또한, 인쇄 플랫폼(30)은 하나 이상의 노즐(32)을 포함하고, 이들 각각은 대응하는 채널(32a)을 통해 용기(31)의 소모성 유체 재료(311)를 수용하도록 구성된다. 복수의 노즐(32)로 구성되는 경우에는 도시된 바와 같이 어레이로 배열된다.
즉, 노즐(32)은 어레이를 형성하여 x축 및 y축에 의해 정의된 평면 내에 분포될 수 있다. 노즐(32) 어레이는 도시된 바와 같은 형상으로 한정되는 것이 아니며 다른 형상 및 구성을 취할 수 있다.That is, the
한편, 본 실시예에서는 소모성 유체 재료(311)가 잉크로서, 상기 잉크는 사용 목적에 따라 점도, 액적 크기 등이 결정될 수 있으며, 전도성을 가지게 하기 위해 전도성 물질 등을 더 포함하는 전도성 잉크 등으로 마련될 수도 있다.
Meanwhile, in this embodiment, the consumable
여기서, 잉크 액적 크기(volume)는 3 pL보다 작거나 50 pL보다 크고, 점성(viscosity)은 25℃, 20cP 이상일 수 있다.Here, the ink droplet size (volume) may be smaller than 3 pL or larger than 50 pL, and viscosity may be 25°C and 20 cP or more.
또한, 노즐(32)은 EHD(Electro HydroDynamic) 잉크젯 방식의 노즐 또는 피에조(Piezoelectric) 방식과 EHD 잉크젯 방식을 결합한 하이브리드 잉크젯 방식(hybrid inkjet type)의 노즐일 수 있다. Additionally, the
먼저, EHD 잉크젯 방식의 노즐에 대하여 설명한다. 도 4는 도 3의 노즐의 종단면도이다. 도 4를 참조하면, EHD 잉크젯 방식의 노즐(32)은 상부 일측에 상기 채널(32a)을 통해 잉크가 유입되는 유입단(321)과, 유입단(321)을 통해 유입된 잉크가 저장되는 챔버(322)와, 챔버(322)의 하단 일측에는 잉크가 토출되는 토출단(323)을 포함할 수 있다.First, the nozzle of the EHD inkjet method will be described. Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view of the nozzle of Figure 3. Referring to FIG. 4, the
상기 전극(33)은 상기 토출단(323)의 인접영역(본 실시예에서는 외부)에 형성되고, 이때 전극(33)은 잉크와 접촉을 방지하도록 외부를 절연체(미도시)로 덮도록 형성될 수 있다. 그리고, 전극(33)은 전극용 전압제어기(34)와 연결되어 전압제어가 될 수 있다.The
상기 전극(33)의 전압제어에 의해 토출단(3212)에 형성된 메니스커스에 정전기력을 유도하여 액적이 제팅(토출)될 수 있다.Droplets can be jetted (discharged) by inducing electrostatic force to the meniscus formed at the discharge end 3212 by controlling the voltage of the
상기 전극용 전압제어기(34)는 전극(322)과 기판(P) 또는 빌드 플랫폼(도 2의 10)에 고전압전원(미도시)을 통해 연결되도록 설치되어, 노즐(32)과 기판(P) 및 빌드 플랫폼(10) 사이에 높은 전위차를 생성하고 변조할 수 있다. 즉, 전극용 전압제어기(34)를 통해, 노즐(32)과 기판(P) 및 빌드 플랫폼(10)사이에 전기장(전계)을 형성하고 형성된 전기장을 제어할 수 있다. 상기 전극용 전압제어기(34)는 자체적인 알고리즘에 의해 전압변조 등을 제어할 수도 있고, 후술할 컨트롤러(70)에 의해 제어될 수도 있다.The
이때, 기판(P) 또는 빌드 플랫폼(10)은 전극용 전압제어기(34)과 선택적으로 어느 하나가 연결될 수 있고, 이처럼 선택적으로 어느 하나에 전극용 전압제어기(34)가 연결되더라도 기판(P)과 빌드 플랫폼(10) 모두 접지되거나 공통 전위로 연결될 수도 있다.At this time, either the substrate P or the
한편, 전극용 전압제어기(34)는 각 노즐(32)로부터 기판(P)으로의 잉크 액적(droplet)의 배출을 정밀하게 제어하기 위하여 각 노즐(32)에 대하여 개별적으로 전압의 선택적 변조를 할 수도 있다.Meanwhile, the
상술한 전극용 전압제어기(34)의 변조에 따라 챔버(322) 내의 잉크는 토출단(323)에 메니스커스를 형성하고, 상기 메니스커스는 노즐(32)로부터 토출되어 잉크 액적으로 토출될 수 있다.According to the modulation of the
노즐(32)로부터 토출된 잉크 액적은 전기장에 의한 하전된 액적의 인력 제어(charged droplet attraction-control by electric field)에 의해 원하는 위치에 정확히 탄착될 수 있다. 즉, 개별 액적은 기판(P)으로 정확한 방식으로 낙하하여 적층체(m)를 형성할 수 있다.The ink droplet discharged from the
즉, 노즐(32)에 인가되는 전압에 의하여 노즐(32)과 기판(P) 및 적층 중인 적층체(m)사이의 공간에는 전기장이 형성된다. 기판(P)에 형성된 기존 적층체(m)는 기판(P)과 동일한 전위(common potential)를 형성하므로 그 결과, 노즐(32)에서 토출된 액적은 기존 적층체(m) 위로 정확하게 탄착될 수 있다.That is, an electric field is formed in the space between the
다음으로, 하이브리드 잉크젯 방식(hybrid inkjet type)의 노즐에 대하여 설명한다. 하이브리드 잉크젯 방식은 피에조(Piezoelectric) 방식과 EHD 잉크젯 방식을 결합한 노즐로서, 토출 정밀도를 개선하여 인쇄성능을 향상시킬 수 있다.Next, a hybrid inkjet type nozzle will be described. The hybrid inkjet method is a nozzle that combines the Piezoelectric method and the EHD inkjet method, and can improve printing performance by improving ejection precision.
도 5는 하이브리드 잉크젯 방식의 노즐의 개략도이다. 도 5를 참조하면, 하이브리드 잉크젯 방식의 노즐(32')은 도 5와 같은 노즐(32)의 상부(챔버(322)의 상부)에 토출단(323)으로 액적을 토출시키는 압력을 가하는 피에조 작동기(35)가 구성되고, 피에조 작동기(35)와 연결되는 피에조용 전압제어기(36)가 더 구성된다.Figure 5 is a schematic diagram of a hybrid inkjet nozzle. Referring to FIG. 5, the nozzle 32' of the hybrid inkjet method is a piezoelectric actuator that applies pressure to discharge liquid droplets to the
여기서, 피에조 작동기(35)는 압전체를 중심으로 상하부면에 각각 전극이 형성되어 상하방향으로 구동하도록 마련될 수 있다. 그리고 피에조용 전압제어기(36)는 후술할 컨트롤러(70)와 연결되어 제어될 수 있다. Here, the
하이브리드 잉크젯 방식의 노즐(32')의 경우, 피에조 작동기(35)의 구동 제어를 위한 피에조용 전압제어기(36)가 피에조 작동기(35)의 구동 전극들(압전체의 상하부면에 형성된 전극 중 적어도 하나)에 연결될 수 있다. 본 실시예의 피에조 작동기(35)는 압전체 상하에 전극이 형성된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기존의 다른 구조를 가진 피에조 방식의 잉크젯 장치를 구성할 수도 있다. 상술한 구성 외의 구체적 내용은 이미 공지의 사실이므로 이외 상세한 설명은 생략한다.In the case of the hybrid inkjet nozzle 32', the
하이브리드 잉크젯 방식의 노즐로 잉크 액적을 토출하는 방법은 다음과 같다. 전극용 전압제어기(34)가 전극(322)에 전압을 인가하면 토출단(323)에서 액면이 외부로 돌출되어 메니스커스가 형성된다. 이때, 피에조용 전압제어기(36)에 의해 피에조 작동기(35)가 구동되어 압력파를 생성하고, 상기 압력파는 챔버(322)를 통해 토출단(323)으로 전달되어 상기 메니스커스를 외부로 밀어내면서 노즐(32)로부터 이탈되게 함으로써 액적으로 토출시킨다. 이때, 전극용 전압제어기(34)의 전압인가만으로도 액적이 토출될 수도 있다.The method of ejecting ink droplets with a hybrid inkjet nozzle is as follows. When the
한편, 상술한 액적 토출을 위한 제어방법은 일례로서 제시한 것이고, 피에조 작동기(35)에 인가되는 전압신호와 전극(33)에 인가되는 전압신호를 소정의 제어방법에 따라 제어하여 액적을 토출시킬 수 있다. 가령, 피에조 작동기(35)에 인가되는 전압신호와 전극(33)에 인가되는 전압신호를 일정 시간의 격차를 두고 동기화되어 인가함으로써 액적을 토출되도록 할 수도 있다.Meanwhile, the above-mentioned control method for discharging droplets is presented as an example, and the voltage signal applied to the
상술한 노즐을 이용한 액적의 탄착원리에 대하여 설명한다.The principle of droplet adhesion using the above-described nozzle will be explained.
도 6은 전기장을 따라 비행하는 액적의 궤적을 나타낸 개략도이다. 도 6을 참조하면, 노즐(32)로부터 토출된 액적은 전하를 띄고 있는 하전된 상태이므로 공간상의 전기장 분포에 의한 전기력와 토출에 의한 관성력, 중력, 공기저항력의 관계에 의하여 액적의 속도 및 비행궤적이 결정된다. Figure 6 is a schematic diagram showing the trajectory of a droplet flying along an electric field. Referring to FIG. 6, the droplet discharged from the
노즐과 빌드플랫폼 간의 공간에 형성되는 전기장은 Maxwell 방정식으로 표현된다.The electric field formed in the space between the nozzle and the build platform is expressed by Maxwell's equations.
E는 전기장 (V/m), φ는 전압 (V), ε는 유전율 (Coulomb/Vm), ρ는 전하밀도 (Coulomb/m3)를 의미한다. E is the electric field (V/m), ϕ is the voltage (V), ε is the dielectric constant (Coulomb/Vm), and ρ is the charge density (Coulomb/m 3 ).
상기 방정식에서 획득되는 전기장은 3차원 공간정보로서 전기장 내에 존재하는 전하를 띄는 액적에 작용하는 전기력은 쿨롱힘으로 나타낼수 있다.The electric field obtained from the above equation is three-dimensional spatial information, and the electric force acting on the charged droplet existing in the electric field can be expressed as Coulomb force.
전하를 띄는 액적의 비행 속도 및 비행 궤적은 다음의 뉴턴의 제2법칙에 따른 방정식으로 구할 수 있다.The flight speed and flight trajectory of a charged liquid droplet can be obtained from the following equation according to Newton's second law.
v는 속도 (m/s), t는 시간 (second), g는 중력가속도, qdrop은 액적의 전하량(Coulomb), m은 액적 질량(kg)을 의미한다. 오른쪽 항에 공기의 저항력을 추가할 수도 있다.v is speed (m/s), t is time (second), g is gravitational acceleration, q drop is the charge of the droplet (Coulomb), and m is the droplet mass (kg). You can also add air resistance to the right term.
공간 전기장 분포에 따라 액적의 비행 궤적이 달라지므로 정확한 적층 공정을 위해서는 액적의 궤적을 제어하여야 한다. 이를 위해 전압제어기(34) 및 노즐 드라이버(33)를 이용하여 노즐(32)로 인가하는 전압 크기 및 펄스 제어로 가능하다.Since the flight trajectory of the droplet varies depending on the spatial electric field distribution, the trajectory of the droplet must be controlled for an accurate stacking process. For this purpose, it is possible to control the magnitude and pulse of the voltage applied to the
예를 들어, 전압의 크기를 낮게 하거나 인가 펄스의 지속시간을 짧게 하여 액적에 전하량을 작게 하여 전기장에 의한 전기력의 세기를 낮춤으로써 추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 정확하게 탄착되도록 할 수 있다.For example, by lowering the magnitude of the voltage or shortening the duration of the applied pulse to reduce the amount of charge on the droplet, the strength of the electric force caused by the electric field can be lowered so that the droplet accurately lands on the target point along the estimated trajectory.
만약, 전압크기 및 펄스 제어를 하지 않는 경우에는 액적이 형성된 전기장에 적합하도록 노즐(32)을 직접 이동하도록 제어하여 액적이 추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 탄착되도록 할 수 있다.If the voltage magnitude and pulse control are not performed, the
한편, 후술할 컨트롤러(70)에는 전기장의 분포와 액적의 비행궤적에 대한 데이터베이스를 축적하고, 실험을 반복하는 프린터 소프트웨어가 데이터들을 연속 축적하함으로써, 이 데이터들로부터 형성되는 전기장의 분포 및 액적의 궤적을 추정할 수 있으며 탄착의 정확도와 정밀도를 증진시킬 수 있다. 여기서, 머신러닝 및 AI 알고리즘을 이용한 액적궤적 추정을 통한 적층 공정 최적화를 수행할 수 있다.Meanwhile, the
전기장의 분포는 전압을 인가하는 노즐(32)의 위치와 형상, 기판(P)의 크기, 기판(P)의 재질, 프린팅 주변환경, 잉크의 점도, 잉크의 밀도, 잉크의 전기전도도, 잉크의 유전상수 등에 따라 달라질 수 있다. 주변 환경 변수 및 프린터의 공정변수를 데이터로 축적하여 특정한 잉크로 적층 공정을 수행할 경우에 AI 알고리즘을 이용한 최적 공정이 가능하다.The distribution of the electric field is determined by the location and shape of the
이러한 최적 공정과정을 통해 노즐(32)에서 토출된 잉크 액적은 기존 적층체(m) 위로 정확하게 탄착될 수 있다.Through this optimal process, the ink droplet discharged from the
따라서, 인쇄 플랫폼(30)은 약 1㎛ 내지 약 100㎛ 범위 내에서 액적의 평균 직경(1pL 내지 100pL)을 정밀하게 제어하여 기판(P) 상에 원하는 형태의 적층체(m)를 정확하게 형성할 수 있다.Therefore, the
또한, 상기 적층체(m)는 단일 층(layer)으로 형성할 수도 있고, 다수의 층(layer)을 레이어 바이 레이어(layer by layer)방식으로 적층형성할 수도 있다.Additionally, the laminate (m) may be formed as a single layer, or may be formed by stacking multiple layers in a layer-by-layer manner.
[중화유닛][Neutralization unit]
상기 중화유닛(Charge neutralization unit, 도 3의 37)은 방사선을 이용하여 이온을 생성하는 Soft X-Ray ionizer 등으로 마련되어, 하나의 층(layer) 또는 일정 영역을 인쇄 플랫폼(30)에 의해 적층한 후에 노즐(32)과 기판(P) 사이에 형성된 전기장을 중화(neutralization)시키는 역할을 한다. 이를 위해 중화유닛(37)은 용기(31)와 함께 이동하도록 설치되거나 상기 기능을 수행하기 위하여 별도로 마련될 수도 있다.The neutralization unit (Charge neutralization unit, 37 in FIG. 3) is provided with a soft It later serves to neutralize the electric field formed between the
[평탄화유닛][Flatening unit]
도 7은 도 1의 평탄화유닛의 상세도이다. 도 7을 참조하면, 상기 평탄화유닛은 각각의 롤러축에 회전가능하게 장착된 한 쌍의 롤러로 상호 접촉되어 회전하도록 구성된다.Figure 7 is a detailed view of the flattening unit of Figure 1. Referring to Figure 7, the flattening unit is configured to rotate by contacting each other with a pair of rollers rotatably mounted on each roller shaft.
상기 한 쌍의 롤러 중 제1롤러(41)는 소수성(hydrophobic roller) 롤러이고 제2롤러(42) 수용체 롤러(acceptor roller)로서, 제2롤러(42)는 제1롤러(41)보다 상대적으로 높은 위치에 위치하여 제1롤러(41)에 의해 평탄화된 패턴(m)과 접촉하지 않는다. 즉, 기판(P)에 도포된 레이어를 통과하면서 제1롤러(41)에 묻어나온 재료는 제2롤러(42)를 통해 제거되며, 이때 제2롤러(42)는 패턴(m)과 접촉되지 않으므로 클린한 상태를 유지할 수 있다.Of the pair of rollers, the
한편, 제2롤러(42)를 통해 제거되는 재료는 별도의 보관통(미도시) 등을 통해 보관될 수도 있다.Meanwhile, the material removed through the
상기 평탄화유닛은 그 이동방향이 갠트리유닛(20)의 Y레일(21)의 이동방향과 동일한 방향으로 이동하도록 설치되며, 상술한 인쇄 플랫폼(30)을 후행하여 진행하도록 배치될 수 있다(도 2 참조).The flattening unit is installed so that its moving direction moves in the same direction as the moving direction of the
즉, 인쇄플랫폼(30)에 의해 분사되어 기판(P) 상에 적층된 레이어(layer)가 평탄화유닛(40)에 의해 설정된 높이로 평탄화 될 수 있다.That is, the layer sprayed by the
또한, 인쇄 플랫폼(30)은 층 대 층 방식(layer by layer type)으로 적층시 이와 함께 이동하면서 적층체(m)의 각 층을 평탄화시킬 수 있다.In addition, the
[경화유닛][Harding unit]
도 8은 도 1의 경화유닛의 상세도이다. 도 8을 참조하면, 경화유닛(50)은 UV LED 또는 UV 레이저로 마련되어 기판(P) 상에 적층된 적층체(m)를 경화하도록 구성된다.Figure 8 is a detailed view of the curing unit of Figure 1. Referring to FIG. 8, the curing
경화유닛(50)의 파장대와 조사시간은 적층되는 재료에 따라 달라질 수 있다. 또한, 기판 상의 전극 또는 배선과 같은 패턴을 형성하는 경우에는 적층재료로 전도성 입자가 분산되어 있는 UV 경화용 모노머 또는 전도성 잉크를 사용하며, 이때 적층재료의 전도성 물질은 금(gold), 은(silver), 구리(copper), 그래핀(graphene), 맥신(mxene) 등을 사용하여 전도도를 확보할 수 있다.The wavelength band and irradiation time of the curing
또한, 경화유닛(50)은 별도의 이송기구 또는 인쇄플랫폼(30)과 함께 이동하도록 마련되어 컨트롤러(70)에 의해 제어될 수 있다.Additionally, the curing
즉, 경화유닛(50)은 상술한 평탄화유닛(40)이 적층체(m)를 평탄화시킨 이후에 해당 적층체(m)를 경화시킨다.That is, the curing
[검사유닛][Inspection unit]
도 9는 도 1의 검사유닛의 상세도이다. 도 9를 참조하면, 검사유닛(60)은 카메라(61)와 진동센서(62) 및 분석부(71)를 포함하여 구성된다.Figure 9 is a detailed view of the inspection unit of Figure 1. Referring to FIG. 9, the
상기 검사유닛(60)은 적층체(m)의 결함(defect), 컬링(curling) 및 수축정도(shrinkage) 등을 검사할 수 있다.The
이를 위해, 카메라(61)는 소수성 롤러(41)의 표면 상태를 영상이미지로 획득하여 컨트롤러(70)로 전송하면, 분석부(71)에서 소수성 롤러(41)의 표면 상태를 분석하여 소수성 롤러(41)와 접촉되는 적층체(m)의 상태를 분석할 수 있다.To this end, the
또한, 소수성 롤러(41)에 설치된 진동센서(62)를 통해 소수성 롤러(41)로부터 발생되는 진동신호를 컨트롤러(70)로 전송하면, 분석부(62)에서 진동패턴을 분석함으로써 소수성 롤러(41)와 접촉되는 적층체(m)의 상태를 분석할 수 있다.In addition, when the vibration signal generated from the
이를 위해, 분석부(71)에는 디자인된 3D 모델(3D model) 및 적층체의 오브젝트 데이터(object data) 및 소수성 롤러(41)의 진동패턴을 비교 및 대조할 수 있도록 구성된다To this end, the
또한 컨트롤러(70)에는 비교 대조할 수 있는 상기 3D 모델(3D model), 적층체의 오브젝트 데이터(object data) 및 진동패턴 등이 기저장되어 있을 수도 있고 네트워크를 통해 연결된 서버에 저장되어 있을 수도 있다.In addition, the
결과적으로, 검사유닛(60)은 영상이미지와 진동패턴을 함께 분석하여 실시간으로 소수성 롤러(41)에 의해 평탄화되는 적층체(m)의 결함(defect), 컬링(curling) 및 수축정도(shrinkage) 등을 검사할 수 있다.As a result, the
[컨트롤러][controller]
다음으로, 도 1의 컨트롤러에 대하여 설명한다. 상기 컨트롤러(70)는 시스템의 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 구성요소를 제어하기 위해 시스템의 메모리 또는 시스템에 원격으로 연결된 메모리에 국부적으로 저장될 수 있는 명령을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서일 수 있다.Next, the controller in FIG. 1 will be described. The
또한 컨트롤러(70)는 하나 이상의 제어 회로, 마이크로프로세서 기반 엔진 제어 시스템(microprocessor-based engine control systems) 또는 디지털 제어 래스터 이미징 프로세서 시스템(digitally-controlled raster imaging processor systems)을 포함하고, 예를 들어, 호스트 컴퓨터 또는 원격 위치로부터 수신된 인쇄 명령에 기초하여 동기화된 방식으로 시스템의 구성요소를 작동시키도록 구성될 수 있다.
그리고 컨트롤러(70)는 원하는 3D 부품 또는 지지 구조의 슬라이스된 층을 수신할 수 있고, 이에 의해 시스템이 예를 들어 층별 방식으로 3D 부품 또는 지지 구조를 생성할 수 있다.
아울러, 컨트롤러(70)는 상술한 빌드플랫폼, 갠트리유닛, 인쇄플랫폼, 경화유닛, 평탄화유닛 및 검사유닛 등을 제어하기 위한 회로가 구성될 수 있고, 전체 시스템을 순차적으로 작동시키기 위한 시퀀스가 구성될 수 있다.In addition, the
그리고, 컨트롤러(70)는 상기 노즐(32)과 조형중인 적층체(m) 및 빌드 플랫폼(10) 사이에 형성되는 전기장의 공간 분포를 고려하는 공간분포 연산부와, 하전된 액적이 상기 노즐로부터 토출된 후 전기장을 따라 비행하는 궤적을 추정하는 궤적 연산부를 포함할 수 있다.In addition, the
즉, 추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 탄착되도록 각 노즐(32)에 공급되는 전압 크기 또는 펄스 신호를 제어할 수 있다. 또는 추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 탄착되도록 노즐(32)을 이동시킬 수 있다.That is, the voltage level or pulse signal supplied to each
또한, 컨트롤러(70)는 공간분포 연산부와 궤적 연산부에 의한 각각의 데이터가 저장되는 데이터베이스와 인쇄 알고리즘을 더 포함할 수 있다.Additionally, the
공간 분포 데이터는 프린팅 주변 환경 및 적층 재료에 따라 노즐(32)과 조형 중인 적층체 및 빌드 플랫폼 사이에 형성되는 전기장의 공간 분포 데이터이고, 궤적 데이터는 하전된 액적이 노즐로부터 토출된 후 전기장 하에서 비행하는 궤적인 궤적 데이터일 수 있다.The spatial distribution data is the spatial distribution data of the electric field formed between the
상기 인쇄 알고리즘은 데이터베이스에 축적된 공간 분포 데이터와 궤적 데이터를 머신러닝을 통해 액적 탄착지점에 대한 분석을 수행하는 알고리즘일 수 있다.The printing algorithm may be an algorithm that analyzes the droplet impact point through machine learning on spatial distribution data and trajectory data accumulated in a database.
상기 데이터베이스와 인쇄 알고리즘에 의해 액적의 탄착지점 정밀도가 더 향상될 수 있다.The precision of the droplet's impact point can be further improved by the database and printing algorithm.
[벡터 스캔과 래스터 스캔][Vector scan and raster scan]
컨트롤러(70)는 적층체(m)의 적어도 하나의 층(layer)을 형성하기 위하여, 2차원 위치 데이터에 따른 재료의 적층은 일반적으로 몇몇 운동 패턴을 따라 인쇄플랫폼(예: 인쇄 헤드, 압출 노즐 등)과 작업 표면 사이의 상대적인 운동을 설정함으로써 가능할 수 있다.In order to form at least one layer of the laminate (m), the
래스터 스캔(raster scan) 및 벡터 스캔(vector scan)으로 지칭되는 2가지 유형의 모션 패턴이 당업계에 공지되어 있다.Two types of motion patterns are known in the art, referred to as raster scan and vector scan.
래스터 스캔은 일반적으로 병렬 적층을 위해 여러 개의 노즐을 사용하여 인쇄플랫폼과 작업 표면 사이의 앞뒤로 상대적인 움직임이 특징이다.Raster scanning is characterized by relative back and forth movement between the printing platform and the work surface, typically using multiple nozzles for parallel stacking.
래스터 스캔 동안 인쇄플랫폼은 갠트리유닛(20)에 의해 작업 표면의 모든 위치를 방문하며, 여기서 컨트롤러는 2차원 위치 데이터에 따라 방문한 각 위치에 대한 인쇄플랫폼의 노즐을 선택적으로 활성화 및 비활성화할 수 있다.During a raster scan, the printing platform visits all positions on the work surface by the gantry unit 20, where the controller can selectively activate and deactivate the nozzles of the printing platform for each position visited according to the two-dimensional position data.
벡터 스캔(vector scan)에서 인쇄플랫폼은 상술한 갠트리유닛(20)에 의해 이동하도록 제어되나 작업 표면의 모든 위치를 방문하지 않는다. 대신 재료 적층이 필요한 위치를 기반으로 선택된 경로를 따라 이동한다.In vector scan, the printing platform is controlled to move by the gantry unit 20 described above, but does not visit all locations on the work surface. Instead, material deposition moves along a selected path based on where it is needed.
가령, 도 10의 (a)에서와 같이, 어느 하나의 층(110, layer)의 작업영역(100)에서 벡터 스캔에 의해 설정된 경로를 따라 이동하면서 복수의 긴 형태의 구조물(111, elognated structure)을 형성할 수 있다.For example, as shown in (a) of FIG. 10, a plurality of long-shaped structures (111, elognated structures) move along a path set by vector scan in the work area (100) of one layer (110). can be formed.
또한, 도 10의 (b)에서와 같이, 구조물(111)은 적층 재료로 채워진 영역을 적어도 부분적으로 둘러싸는 경계 구조물일 수 있고, 상기 경계 구조물은 벡터 스캔에 의해 어느 하나의 층(60)에 형성될 수 있다.In addition, as shown in (b) of FIG. 10, the
또한, 도 10의 (c)에서와 같이, 구조물(111)은 적어도 2개의 층(60, 70)을 연결하는 층간 연결 구조일 수 있다. 이러한 예에서의 구조물은 바람직하게는 층(의 전체 크기에 비해 작다(예를 들어, 1% 미만). Additionally, as shown in (c) of FIG. 10, the
한편, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 구조물(111)은 래스터 스캔에 의해 형성된 영역 내에 포함될 수도 있다. 즉, 층(110)의 작업영역(100)은 구조물(111)이 영역(72) 내에서 매립되도록 래스터 스캔에 의해 형성될 수 있다.Meanwhile, as shown in (a) of FIG. 10, the
또한, 도 10의 (d)에서와 같이, 구조물(111)은 어느 하나의 층(110)에서 주변가장자리일 수 있다.Additionally, as shown in (d) of FIG. 10, the
벡터 스캔과 래스터 스캔을 이용한 물품제조에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 11과 도 12는 벡터 스캔과 래스터 스캔을 이용하여 제조한 제조품 상태도이다. 도 11을 참조하면, 제조품(200)은 비전도성 재료로 제조되고 3차원 인쇄를 통해 제조된 복수로 이루어진 어느 하나의 층(도 10(a)의 110)을 포함하며, 여기서 층(110) 중 적어도 하나는 다음을 포함할 수 있다.Product manufacturing using vector scanning and raster scanning is explained in detail. Figures 11 and 12 are state diagrams of manufactured products manufactured using vector scan and raster scan. Referring to FIG. 11, the manufactured
전기 전도성 재료로 만들어진 전도성 라인의 패턴(210)은 비도전성 재료의 영역(220) 상에 적층되거나 비도전성 재료의 영역(220)에 형성될 수 있다.A
여기서, 벡터 스캔에 의해 패턴(210)을 제조하고, 영역(220)은 래스터 스캔에 의해 제조할 수 있다.Here, the
그리고, 도 12를 참조하면, 디바이스(300)은 대면적 전자 기기로, 예로서 광전자 시스템, 액티브 매트릭스 디스플레이 시스템, 프로젝터 디스플레이 시스템, 센서, 식별 태그, 메모리 매체, 스마트 카드(예를 들어 마이크로프로세서 카드, 암호화 카드, ATM 카드, SIM 카드로도 알려진 가입자 식별 모듈 카드), 프로젝터 디스플레이, 배터리, 다이오드 시스템 및 트랜지스터 시스템과 같은 전자 부품 등일 수 있다.And, referring to FIG. 12, the
즉, 디바이스(300)에 포함되는 어느 하나의 영역에 벡터 스캔과 래스터 스캔을 이용한 도전성 및 비도전성 재료를 이용하여 제조품(200)을 3D로 적층형성하거나 적층형성한 제조품(200)을 별도로 결합되도록 할 수 있다.That is, the manufactured
다음으로, 본 발명에 따른 적층 조형 시스템의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 조형 시스템에 의한 적층체의 적층상태도이다.Next, another embodiment of the additive manufacturing system according to the present invention will be described. Figure 13 is a diagram showing the stacking state of a laminate by an additive manufacturing system according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 제2실시예에서는 노즐을 2개의 그룹으로 그룹핑한다. 어느 하나의 그룹은 3pL 이하의 액적(droplet)을 분사하도록 마련되며, 다른 하나의 그룹은 50 pL이상의 액적을 분사하도록 구성된다. 여기서, 액적의 점성(viscosity)은 25℃에서 20cP 이상일 수 있다.In the second embodiment of the present invention, nozzles are grouped into two groups. One group is configured to spray droplets of 3 pL or less, and the other group is configured to spray droplets of 50 pL or more. Here, the viscosity of the droplet may be 20 cP or more at 25°C.
상기와 같이 2개의 그룹으로 노즐을 그룹핑하면, B영역과 같이 넓은 영역은 상대적으로 액적 크기가 큰 50pL이상의 액적을 분사하고, A영역과 같이 작은 영역 즉, 에지 영역(edge area)는 상대적으로 크기가 작은 3pL 이하의 액적을 분사한다.If the nozzles are grouped into two groups as above, a large area such as area B sprays droplets of 50pL or more with a relatively large droplet size, and a small area such as area A, that is, the edge area, sprays droplets of relatively large size. Spray small droplets of 3pL or less.
이를 통해, 적층체(m)의 적층속도를 향상시킬 수 있다.Through this, the stacking speed of the laminate (m) can be improved.
한편, B영역(넓은 영역)은 래스터 스캔을 통해 제어하고, A영역(작은 영역)은 벡터 스캔을 통해 제어할 수 있다. 또한, 래스터 스캔시에는 멀티 노즐을 통해 넓은 영역을 빠르게 적층하도록 할 수 있고, 벡터 스캔시에는 작은 영역을 정밀하게 형성하여야 하므로 싱글 노즐을 통해 형성하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, area B (large area) can be controlled through raster scan, and area A (small area) can be controlled through vector scan. In addition, during raster scanning, a large area can be quickly stacked using multiple nozzles, and when vector scanning requires precise formation of a small area, it can be controlled to form using a single nozzle.
다음으로, 본 발명에 따른 적층 조형하는 시스템을 이용한 조형 방법에 대하여 설명한다.Next, a manufacturing method using the additive manufacturing system according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 물체를 적층 조형하는 방법은 적어도 하나의 레이어를 순차적으로 적층형성하여 물체를 형성하는 방법이다. 여기서, 노즐(32)은 하이브리드 잉크젯 방식의 노즐을 사용한 것을 예로 들어 설명한다.The method of additive manufacturing of an object according to the present invention is a method of forming an object by sequentially stacking at least one layer. Here, the
도 14 내지 도 21은 본 발명에 따른 물체를 적층 조형하는 공정을 나타낸 개략도이다.14 to 21 are schematic diagrams showing a process for additive manufacturing an object according to the present invention.
먼저, 도 14를 참조하면, 인쇄 플랫폼(30)과 적층형성할 대상물인 물체 사이에 전기장을 형성한다. 즉, 전극용 전압제어기(34)에 전압을 인가하여 노즐(32)과 기판(P) 사이에 전기장이 형성되며, 이 같은 상태에서, 도 15과 같이, 토출단(323)에서 잉크의 메니스커스(M)가 형성된다.First, referring to FIG. 14, an electric field is formed between the
그리고, 메니스커스(M)가 형성된 상태에서, 도 16와 같이, 피에조용 전압제어기(36)를 통해 피에조 작동기(35)에 전압을 인가하면, 피에조 작동기(35)가 구동하여 챔버(322)로 압력파를 생성하고, 압력파에 의해 잉크가 토출단(323) 측으로 밀려나면서 액적(D)이 토출된다. 토출된 액적(D)은 노즐과 기판(P) 사이에 형성된 전기장을 따라 기판(P)상에 탄착됨으로써 적어도 하나의 레이어(L)를 형성한다.Then, in the state in which the meniscus (M) is formed, as shown in FIG. 16, when voltage is applied to the
이어, 도 17에서와 같이, 평탄화유닛(40)을 이용하여 레이어(L)를 설정된 두께로 평탄화 한 후, 도 18과 같이, 경화유닛(50)을 이용하여 적층된 적어도 하나의 레이어를 경화시킨다.Next, as shown in FIG. 17, the layer L is flattened to a set thickness using the
이때, 컨트롤러(70)는 검사유닛(도 9의 60)의 카메라(61) 및 진동센서(62)로부터 수신된 영상(이미지)과 진동신호를 분석하여 레이어의 결함(defect), 컬링(curling) 및 수축정도(shrinkage) 등을 실시간으로 확인하여, 필요에 따라 소정의 보정 알고리즘을 통해 레이어에 대한 보정을 수행할 수도 있다.At this time, the
이후, 도 19에서와 같이, 이온 빔 등으로 마련된 중화 유닛(37)을 이용하여 노즐(32)과 기판(P) 사이에 형성된 전기장을 중화시킨다. 이와 같은 방법으로 적어도 하나의 레이어를 형성하며, 컨트롤러(70)에 저장된 순서대로 적어도 1회 이상을 반복함으로써 다수의 레이어를 형성하여 물체를 적층형성할 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 19, the electric field formed between the
한편, 상술한 중화 유닛(37)을 이용한 중화 단계는 평탄화단계 또는 경화단계보다 앞서거나 또는 사이에 또는 후에 실시할 수도 있고, 필요에 따라 어느 하나와 동시에 실시할 수도 있다.Meanwhile, the neutralization step using the above-described
다음, 상술한 레이어를 형성하는 방법의 다른 예로서, 도 20에서와 같이, 피에조용 전압제어기를 통해 전압을 인가하여 압력파를 챔버로 발생함으로써 노즐에서 메니스커스를 형성한다. 이어 도 21에서와 같이, 전극용 전압제어기를 통해 전압을 인가함으로써 인쇄플랫폼과 기판 사이에 전기장을 형성하고, 노즐로부터 액적이 토출하도록 할 수 있다.Next, as another example of the method of forming the above-described layer, as shown in FIG. 20, a meniscus is formed in the nozzle by applying a voltage through a voltage controller for the piezo to generate a pressure wave into the chamber. Then, as shown in FIG. 21, an electric field can be formed between the printing platform and the substrate by applying voltage through the electrode voltage controller, and liquid droplets can be ejected from the nozzle.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It is considered to be within the scope of the claims of the present invention to the extent that anyone skilled in the art can make modifications without departing from the gist of the invention as claimed in the claims.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 빌드 플랫폼
20 갠트리유닛
21 Y레일
211 캐리지
22 X레일
23 플래튼 갠트리
30 인쇄플랫폼
31 용기
311 소모성 유체 재료
312 히터
32 노즐
32a 채널
321 유입구
322 챔버
323 토출단
33 전극
34 전극용 전압제어기
35 피에조 구동기
36 피에조용 전압제어기
40 평탄화유닛
41 제1롤러
42 제2롤러
50 경화유닛
60 검사유닛
61 카메라
62 진동센서
70 컨트롤러
71 분석부
100 작업영역
110,120 어느 하나의 층(layer)
111 구조물
200 제조품
300 디바이스 ※Explanation of symbols for main parts of the drawing※
10 build platform
20 Gantry unit 21 Y rail
211 carriage 22 X rail
23 Platen Gantry
30
311 Consumable
32
321
323
34 Voltage controller for
36 Voltage controller for piezo
40 Flattening
42 2nd roller
50
61
70
100 work area 110,120 any one layer
111 structures
200 manufactured goods
300 devices
Claims (20)
상기 인쇄플랫폼에 의해 형성된 적층체를 설정된 높이로 평탄화하는 평탄화유닛;
상기 평탄화유닛에 의해 평탄화된 적층체를 경화하는 경화유닛; 및,
상기 인쇄플랫폼과 상기 평탄화유닛 및 상기 경화유닛을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 적층 조형 시스템.A printing platform that sprays droplets and causes the droplets to adhere to a substrate or build platform by controlling attraction by an electric field to form at least one layer of the object in a layer-by-layer manner;
A flattening unit that flattens the laminate formed by the printing platform to a set height;
a curing unit that cures the laminate flattened by the flattening unit; and,
A controller that controls the printing platform, the flattening unit, and the curing unit.
상기 인쇄플랫폼에 의해 적어도 하나의 레이어가 형성된 후 상기 전기장을 중화하는 중화유닛을 더 포함하는 적층 조형 시스템.According to paragraph 1,
The additive manufacturing system further includes a neutralization unit that neutralizes the electric field after at least one layer is formed by the printing platform.
상기 중성화유닛은 이온발생기인 적층 조형 시스템.According to paragraph 2,
A layered modeling system in which the neutralization unit is an ion generator.
상기 인쇄플랫폼은,
상기 재료를 토출하도록 마련되는 적어도 하나의 노즐;
상기 노즐의 토출단 외부영역에 형성되는 전극; 및,
전원과 연결되어 상기 전극과 상기 빌드플랫폼 상에 조형중인 적층체 또는 상기 기판 또는 상기 빌드 플랫폼 사이에 전기장을 형성하고, 전압제어를 통해 상기 노즐로부터 하전된 액적을 토출시켜 상기 전기장을 따라 상기 빌드 플랫폼에 탄착시키는 전극용 전압제어기;를 포함하는 적층 조형 시스템.According to paragraph 1,
The printing platform is,
At least one nozzle provided to discharge the material;
an electrode formed in an area outside the discharge end of the nozzle; and,
It is connected to a power source to form an electric field between the electrode and the laminate or substrate being formed on the build platform or the build platform, and discharges charged droplets from the nozzle through voltage control to follow the electric field to the build platform. A additive manufacturing system including a voltage controller for electrodes that attach to the .
상기 인쇄플랫폼은,
압력파를 생성하여 상기 챔버의 재료를 상기 토출단 측으로 가압하도록 설치되는 피에조 작동기; 및,
상기 피에조 작동기의 구동제어를 위한 피에조용 전압제어기;를 더 포함하는 적층 조형 시스템.According to paragraph 4,
The printing platform is,
a piezo actuator installed to generate a pressure wave to pressurize the material in the chamber toward the discharge end; and,
A layered manufacturing system further comprising a piezo voltage controller for driving control of the piezo actuator.
상기 컨트롤러는,
상기 노즐과 조형중인 적층체 및 상기 빌드플랫폼 사이 공간에 형성되는 상기 전기장의 공간 분포를 고려하는 공간분포 연산부; 및,
하전된 액적이 상기 노즐로부터 토출된 후 전기장을 따라 비행하는 궤적을 추정하는 궤적 연산부;를 포함하여,
추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 탄착되도록 각 노즐에 공급되는 전압 크기 또는 펄스 신호를 제어하거나 또는 추정된 궤적을 따라 목표 지점에 액적이 탄착되도록 상기 노즐을 이동시키는 적층 조형 시스템.According to paragraph 4,
The controller is,
a spatial distribution calculation unit that considers the spatial distribution of the electric field formed in the space between the nozzle, the laminate being formed, and the build platform; and,
Including a trajectory calculation unit that estimates the trajectory of the charged droplet flying along the electric field after it is discharged from the nozzle,
An additive manufacturing system that controls the voltage magnitude or pulse signal supplied to each nozzle so that the droplet lands at the target point along the estimated trajectory, or moves the nozzle so that the droplet lands at the target point along the estimated trajectory.
상기 컨트롤러는,
프린팅 주변 환경 및 적층 재료에 따라 상기 노즐과 조형중인 상기 적층체 및 빌드 플랫폼 사이에 형성되는 상기 전기장의 공간 분포 데이터와, 하전된 액적이 상기 노즐로부터 토출된 후 상기 전기장 하에서 비행하는 궤적인 궤적 데이터가 저장되는 데이터베이스; 및,
상기 데이터베이스에 축적된 상기 공간 분포 데이터와 상기 궤적 데이터를 머신러닝을 통해 액적 탄착지점에 대한 분석을 수행하는 인쇄 알고리즘;을 더 포함하는 적층 조형 시스템.According to clause 6,
The controller is,
Spatial distribution data of the electric field formed between the nozzle and the laminate being molded and the build platform depending on the printing surrounding environment and laminate material, and trajectory data, which is the trajectory of the charged liquid droplet flying under the electric field after being ejected from the nozzle. The database in which it is stored; and,
A printing algorithm that analyzes the droplet impact point using machine learning using the spatial distribution data and the trajectory data accumulated in the database.
상기 평탄화유닛은 한 쌍의 롤러로 마련되며,
각각 축을 중심으로 회전하며 상호 접촉하도록 배치되어 상기 컨트롤러에 의해 동일한 방향으로 이동하도록 설치되고,
상기 한 쌍의 롤러 중 어느 하나는 소수성 롤러이고, 다른 하나는 수용체 롤러로 마련되어 소수성 롤러에 묻어나온 상기 재료를 수용체 롤러에서 수용하여 제거하는 적층 조형 시스템.According to paragraph 1,
The flattening unit is provided with a pair of rollers,
Each is installed to rotate around an axis and is placed in contact with each other to move in the same direction by the controller,
One of the pair of rollers is a hydrophobic roller, and the other is a receptor roller, and the layered molding system accommodates and removes the material stuck to the hydrophobic roller in the receptor roller.
상기 수용체 롤러는 상기 소수성 롤러가 지나간 뒤의 재료와 접촉하지 않도록 설치되는 적층 조형 시스템.According to clause 8,
An additive manufacturing system in which the receptor roller is installed so as not to contact the material after the hydrophobic roller has passed.
상기 경화유닛은 UV LED로 마련되는 적층 조형 시스템.According to paragraph 1,
The curing unit is an additive manufacturing system provided with UV LED.
상기 검사유닛은 상기 소수성 롤러의 표면 영상을 촬상하는 카메라와 상기 소수성 롤러의 진동을 측정하는 진동센서를 포함하며,
상기 컨트롤러는 상기 카메라에서 획득한 영상이미지와 상기 진동센서로부터 획득한 진동패턴을 분석하여 상기 인쇄플랫폼에 의해 형성된 적층체의 적층 상태의 이상여부를 검사하는 적층 조형 시스템.According to clause 8,
The inspection unit includes a camera that captures a surface image of the hydrophobic roller and a vibration sensor that measures vibration of the hydrophobic roller,
The controller analyzes the video image obtained from the camera and the vibration pattern obtained from the vibration sensor to inspect whether the laminated state of the laminated body formed by the printing platform is abnormal.
상기 인쇄플랫폼을 상기 빌드 플랫폼 상에서 x방향, y방향 및 z방향으로 이동시키는 갠트리유닛을 더 포함하는 적층 조형 시스템.According to paragraph 1,
An additive manufacturing system further comprising a gantry unit that moves the printing platform in the x-direction, y-direction, and z-direction on the build platform.
상기 노즐은 2개의 그룹으로 그룹핑되며,
제1그룹은 3pL 이하의 액적(droplet)을 분사하고, 제2그룹은 50 pL 이상의 액적을 분사하도록 마련되는 적층 조형 시스템.According to paragraph 4,
The nozzles are grouped into two groups,
The first group is configured to spray droplets of 3 pL or less, and the second group is provided to spray droplets of 50 pL or more.
상기 제1그룹은 벡터 스캔을 통해 제어하고, 상기 제2그룹은 래스터 스캔을 통해 제어되는 적층 조형 시스템.According to clause 13,
An additive manufacturing system in which the first group is controlled through vector scan, and the second group is controlled through raster scan.
상기 제1그룹은 적층체의 에지 영역을 적층 형성하고, 상기 제2그룹은 상기 에지영역의 내부 영역을 적층 형성하는 적층 조형 시스템.According to clause 13,
The first group is to form an edge region of the laminate, and the second group is to form an inner region of the edge region.
상기 제1그룹은 싱글 노즐이고, 상기 제2그룹은 멀티 노즐로 그룹핑되는 적층 조형 시스템.According to clause 15,
The first group is a single nozzle, and the second group is a multi-nozzle group.
인쇄플랫폼의 노즐로부터 상기 액적을 토출하도록 전압을 제어하여, 토출된 액적이 상기 전기장을 따라 비행하여 기판에 탄착됨으로써 상기 적층체 중 적어도 하나의 레이어를 형성하는 레이어 형성 단계;
평탄화 유닛을 제어하여 상기 레이어를 설정된 높이로 평탄화시키는 평탄화 단계; 및,
경화유닛을 제어하여 평탄화 유닛에 의해 평탄화된 상기 레이어를 경화시키는 경화 단계;를 포함하며,
상기 레이어 형성 단계, 상기 평탄화 단계 및 상기 경화 단계는 컨트롤러에 의해 제어되는 적층 조형 방법.In the method of spraying droplets and causing the droplets to coalesce by gravity control by an electric field, forming an object in a layer-by-layer manner,
A layer forming step of controlling a voltage to discharge the liquid droplet from a nozzle of a printing platform, so that the discharged liquid droplet flies along the electric field and lands on the substrate, thereby forming at least one layer of the laminate;
A flattening step of controlling a flattening unit to flatten the layer to a set height; and,
A curing step of controlling the curing unit to cure the layer flattened by the flattening unit,
The layer forming step, the planarizing step, and the curing step are controlled by a controller.
상기 레이어 형성 단계는,
상기 인쇄플랫폼과 상기 기판 사이에 전기장을 형성하고, 상기 인쇄플랫폼의 노즐에 메니스커스가 형성되도록 전극용 전압제어기를 통해 전압을 인가하는 단계; 및,
상기 노즐 상부의 챔버에 압력파를 가하여 상기 노즐로부터 상기 액적이 토출하도록 피에조 구동기의 전압을 제어하는 단계;를 포함하는 물체를 적층 조형하는 방법.According to clause 17,
The layer forming step is,
Forming an electric field between the printing platform and the substrate and applying a voltage through a voltage controller for electrodes to form a meniscus at the nozzle of the printing platform; and,
Applying a pressure wave to a chamber above the nozzle to control the voltage of the piezoelectric actuator to eject the droplet from the nozzle.
상기 레이어 형성 단계는,
상기 노즐 상부의 챔버에 압력파를 가하여 상기 인쇄플랫폼의 노즐에 메니스커스가 형성되도록 피에조용 전압제어기를 통해 전압을 인가하는 단계; 및,
상기 인쇄플랫폼과 상기 기판 사이에 전기장을 형성하고, 상기 노즐로부터 상기 액적이 토출하도록 전극용 전압제어기의 전압을 제어하는 단계;를 포함하는 물체를 적층 조형하는 방법.According to clause 17,
The layer forming step is,
Applying a voltage through a piezo voltage controller to form a meniscus in the nozzle of the printing platform by applying a pressure wave to the chamber above the nozzle; and,
Forming an electric field between the printing platform and the substrate, and controlling the voltage of the electrode voltage controller to discharge the liquid droplet from the nozzle.
상기 레이어 형성 단계, 상기 평탄화 단계 또는 상기 경화 단계 사이 또는 동시에 수행되며, 상기 인쇄플랫폼과 상기 기판 사이의 전기장을 중화시키는 중화단계를 더 포함하는 물체를 적층 조형하는 방법.According to clause 17,
A method of additively manufacturing an object, which is performed between or simultaneously with the layer forming step, the planarizing step, or the curing step, and further includes a neutralization step of neutralizing the electric field between the printing platform and the substrate.
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US18/181,676 US20230302718A1 (en) | 2022-03-10 | 2023-03-10 | Additive manufacturing system and additive manufacturing method |
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Citations (1)
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US20190127767A1 (en) | 2015-06-10 | 2019-05-02 | Danmarks Tekniske Universitet | Use of octaketide synthases to produce kermesic acid and flavokermesic acid |
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2022
- 2022-06-14 KR KR1020220072075A patent/KR20230134396A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20190127767A1 (en) | 2015-06-10 | 2019-05-02 | Danmarks Tekniske Universitet | Use of octaketide synthases to produce kermesic acid and flavokermesic acid |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. 미국공개특허 제2021-0308951호(2021.10.07.) "Method and system for additive manufacturing using closed-loop temperature control " |
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