KR20240025737A

KR20240025737A - Tool path generation method according to the tool path pattern area for minimizing unequal distribution of heat

Info

Publication number: KR20240025737A
Application number: KR1020220103711A
Authority: KR
Inventors: 신화선; 전성환; 신재호; 이혜인; 박성훈
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-02-27
Also published as: WO2024038998A1

Abstract

열 쏠림 현상 최소화를 위한 공구 경로 패턴 면적에 따른 공구 경로 생성 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 금속 3D 프린팅을 위한 공구 경로 생성 방법은, 3D 모델을 다수의 단층들로 슬라이싱하고, 슬라이싱된 단층을 다수의 영역들로 분할하며, 분할된 영역들에서 금속을 적층할 부분을 패턴화하여 패턴 영역들을 생성하고, 생성된 패턴 영역들의 면적을 기초로 공구 경로를 생성한다. 이에 의해, 금속 적층을 위한 레이저 공구 경로 생성시 패턴 면적을 기초로, 적층면 경계선을 따라 생성되는 불완전 패턴 영역에 발생하는 열 쏠림 현상을 최소화할 수 있게 된다.A tool path generation method according to the tool path pattern area to minimize heat dissipation is provided. The tool path generation method for metal 3D printing according to an embodiment of the present invention involves slicing a 3D model into multiple single layers, dividing the sliced single layer into multiple regions, and stacking metal in the divided regions. Pattern areas are created by patterning the part, and a tool path is created based on the area of the created pattern areas. As a result, when creating a laser tool path for metal stacking, it is possible to minimize the heat concentration phenomenon that occurs in the imperfect pattern area created along the stacking surface boundary based on the pattern area.

Description

Tool path generation method according to the tool path pattern area for minimizing unequal distribution of heat}

본 발명은 금속 3D 프린팅 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 3D 프린팅 과정에서 발생하는 열 쏠림 현상을 최소화하기 위한 공구 경로 생성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to metal 3D printing technology, and more specifically, to a method of generating a tool path to minimize the heat concentration phenomenon that occurs during the metal 3D printing process.

금속 3D 프린팅 과정에서 도 1에 도시된 바와 같이 적층면의 전체 영역을 단방향 공구 경로에 따라 레이저가 이동하여 금속 분말을 용융 및 응고하는 경우, 각 라인 별 열량의 격차가 발생하여 조직 결합도를 감소시킨다.In the metal 3D printing process, as shown in Figure 1, when the laser moves along a unidirectional tool path over the entire area of the layered surface to melt and solidify the metal powder, a gap in the amount of heat for each line occurs, reducing tissue bonding. I order it.

이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 적층면을 특정 모양(그리드, 스트라이프, 헥사곤 등)으로 분할한 뒤 내부를 패턴화하여 공구 경로를 구성하는 것이 일반적으로 사용되고 있다. 패턴 공구 경로는 라인 별 열량의 격차를 감소시키고 조직 결합성을 향상시킨다.Accordingly, as shown in FIG. 2, it is commonly used to construct a tool path by dividing the stacked surface into specific shapes (grid, stripe, hexagon, etc.) and then patterning the inside. The patterned tool path reduces the gap in heat content per line and improves tissue cohesion.

패턴 모양으로 적층면을 분할하면, 도 3에 도시된 바와 같이 적층면의 경계선을 따라 불완전 패턴 영역(잘린 패턴 영역)이 생성된다. 전 부분에 패턴이 형성되어 있는 완전 패턴 영역과 달리, 불완전 패턴 영역은 패턴이 형성되지 않은 부분을 포함하고 있다.When the stacked surface is divided into a pattern shape, an incomplete pattern area (cut pattern area) is created along the boundary line of the stacked surface, as shown in FIG. 3. Unlike a complete pattern area in which a pattern is formed in the entire area, an incomplete pattern area includes a part in which a pattern is not formed.

불완전 패턴 영역은 완전 패턴 영역 보다 패턴 면적이 좁아, 레이저 공구의 수평 이동 경로가 짧아 열 식는 시간(cooling time)이 부족하여 열 쏠림 현상이 발생하는데, 열 쏠림 현상이 층마다 동일한 부위에 반복 발생할 경우 3D 출력물의 품질에 영향을 준다.The pattern area of the incomplete pattern area is narrower than that of the complete pattern area, and the horizontal movement path of the laser tool is short, which causes heat concentration due to insufficient cooling time. If the heat concentration phenomenon occurs repeatedly in the same area for each layer, Affects the quality of 3D output.

열 쏠림 현상을 해결하기 위해 숙련된 공정 작업자들이 레이저 속도 등의 설정 값을 변경해가며 실제 출력을 통해 안정화된 공구 경로 생성하고 있는 실정이다. 하지만 이 방법은 숙련된 공정 작업자가 없는 경우에는 불가능할 뿐만 아니라, 있다 하더라도 객관적이지 못하고 시행착오적이라는 문제가 있다.In order to solve the heat concentration phenomenon, skilled process workers are changing setting values such as laser speed and creating a stabilized tool path through actual output. However, this method is not only impossible if there is no skilled process operator, but even if there is, there is a problem in that it is not objective and involves trial and error.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 적층면 경계선을 따라 생성되는 불완전 패턴 영역에 발생하는 열 쏠림 현상을 최소화하기 위한 방안으로, 패턴 면적에 기초한 공구 경로 생성 방법을 제공함에 있다.The present invention was developed to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to minimize the heat concentration phenomenon that occurs in the imperfect pattern area created along the lamination surface boundary, and to provide a tool path based on the pattern area. It provides a creation method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 3D 프린팅을 위한 공구 경로 생성 방법은, 3D 모델을 다수의 단층들로 슬라이싱하는 단계; 슬라이싱된 단층을 다수의 영역들로 분할하는 단계; 분할된 영역들에서 금속을 적층할 부분을 패턴화하여 패턴 영역들을 생성하는 단계; 생성된 패턴 영역들의 면적을 기초로, 공구 경로를 생성하는 단계;를 포함한다.A method for generating a tool path for metal 3D printing according to an embodiment of the present invention to achieve the above object includes slicing a 3D model into a plurality of single layers; Dividing the sliced monolayer into multiple regions; Generating pattern areas by patterning the portion where metal is to be stacked in the divided areas; and generating a tool path based on the areas of the generated pattern areas.

패턴 영역들은, 전 부분에 패턴이 형성된 완전 패턴 영역들과 일 부분에 패턴이 형성되지 않은 불완전 패턴 영역들로 구분되고, 공구 경로 생성 단계는, 불완전 패턴 영역들에서의 열 쏠림이 최소화되도록 공구 경로를 생성할 수 있다.The pattern areas are divided into complete pattern areas where the pattern is formed on the entire part and incomplete pattern areas where the pattern is not formed on one part, and the tool path creation step is to create a tool path to minimize heat concentration in the incomplete pattern areas. can be created.

공구 경로 생성 단계는, 완전 패턴 영역들에 공구 경로를 생성하는 단계; 불완전 패턴 영역들을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹들을 생성하는 단계; 패턴 영역 그룹들에 대해 공구 경로를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.The tool path generation step includes generating a tool path in complete pattern areas; Creating pattern area groups by grouping incomplete pattern areas; It may include generating a tool path for pattern area groups.

공구 경로 생성 단계는, 불완전 패턴 영역에 대해서는 단독으로 공구 경로를 생성하지 않을 수 있다.The tool path generation step may not independently generate a tool path for an incomplete pattern area.

패턴 영역 그룹 생성 단계는, 패턴 영역 그룹의 면적이 완전 패턴 영역의 면적과 동등하도록 불완전 패턴 영역들을 그룹핑할 수 있다.In the pattern area group creation step, incomplete pattern areas may be grouped so that the area of the pattern area group is equal to the area of the complete pattern area.

패턴 영역 그룹 생성 단계는, 불완전 패턴 영역들을 패턴 면적에 따라 순위 매김하고, 불완전 패턴 영역이 높은 순위일수록 낮은 순위의 불완전 패턴 영역과 그룹핑할 수 있다.In the pattern area group creation step, incomplete pattern areas can be ranked according to pattern area, and a higher-ranked incomplete pattern area can be grouped with a lower-ranked incomplete pattern area.

패턴 영역 그룹들에 생성되는 공구 경로 라인들의 개수는, 완전 패턴 영역에 생성되는 공구 경로 라인들의 개수와 동일할 수 있다.The number of tool path lines created in the pattern area groups may be the same as the number of tool path lines created in the complete pattern area.

공구 경로 생성 단계는, 완전 패턴 영역에 공구 경로를 생성하고, 불완전 패턴 영역에서 패턴이 있는 부분에는 공구 경로를 생성하되, 패턴이 없는 부분에는 공구 오프 구간을 부가할 수 있다.In the tool path creation step, a tool path can be created in a complete pattern area, a tool path can be created in a part with a pattern in an incomplete pattern area, and a tool-off section can be added to a part without a pattern.

공구 오프 구간의 시간은, 패턴의 면적에 반비례할 수 있다.The time of the tool off section may be inversely proportional to the area of the pattern.

본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 3D 프린팅을 위한 공구 경로 생성 시스템은, 3D 모델을 다수의 단층들로 슬라이싱하고, 슬라이싱된 단층을 다수의 영역들로 분할하며, 분할된 영역들에서 금속을 적층할 부분을 패턴화하여 패턴 영역들을 생성하고, 생성된 패턴 영역들의 면적을 기초로 공구 경로를 생성하는 프로세서; 및 프로세서에 필요한 저장 공간을 제공하는 저장부;를 포함한다.A tool path generation system for metal 3D printing according to another embodiment of the present invention slices a 3D model into multiple single layers, divides the sliced single layer into multiple regions, and stacks metal in the divided regions. A processor that creates pattern areas by patterning the part to be done and creates a tool path based on the area of the generated pattern areas; and a storage unit that provides storage space required for the processor.

본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 3D 프린팅을 위한 공구 경로 생성 방법은, 3D 모델로부터 슬라이싱된 단층을 다수의 영역들로 분할하는 단계; 분할된 영역들에서 금속을 적층할 부분으로 패턴화된 패턴 영역들의 면적을 기초로, 공구 경로를 생성하는 단계;를 포함한다.A tool path generation method for metal 3D printing according to another embodiment of the present invention includes dividing a single layer sliced from a 3D model into a plurality of regions; It includes: generating a tool path based on the areas of the patterned areas in the divided areas that are patterned as parts to be deposited with metal.

본 발명의 다른 실시예에 따른 금속 3D 프린팅을 위한 공구 경로 생성 시스템은, 3D 모델로부터 슬라이싱된 단층을 다수의 영역들로 분할하고, 분할된 영역들에서 금속을 적층할 부분으로 패턴화된 패턴 영역들의 면적을 기초로, 공구 경로를 생성하는 프로세서; 및 프로세서에 필요한 저장 공간을 제공하는 저장부;를 포함한다.A tool path generation system for metal 3D printing according to another embodiment of the present invention divides a single layer sliced from a 3D model into a plurality of regions, and creates a pattern region patterned as a part to stack metal in the divided regions. A processor that generates a tool path based on the area of the tools; and a storage unit that provides storage space required for the processor.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 금속 적층을 위한 레이저 공구 경로 생성시 패턴 면적을 기초로 레이저 오프 구간을 부가하거나 패턴 영역 그룹화함으로써, 적층면 경계선을 따라 생성되는 불완전 패턴 영역에 발생하는 열 쏠림 현상을 최소화할 수 있게 된다.As described above, according to embodiments of the present invention, by adding a laser off section or grouping pattern areas based on the pattern area when creating a laser tool path for metal lamination, the incomplete pattern area generated along the lamination surface boundary is It is possible to minimize the heat concentration phenomenon that occurs.

도 1은 단방향 공구 경로,
도 2는 패턴 공구 경로,
도 3은 적층면 경계 부위에서 발생하는 불완전 패턴 영역 예시,
도 4는 완전 패턴 영역에 대한 레이저 조사 과정을 도시한 도면,
도 5는 불완전 패턴 영역에 대한 레이저 조사 과정을 도시한 도면,
도 6은 완전 패턴 영역과 불완전 패턴 영역에서 공구 경로에 따른 이동 소요 시간 차이를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 순서를 나타낸 흐름도,
도 9 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 순서를 나타낸 흐름도,
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구 경로 생성 시스템의 블럭도이다.Figure 1 shows a unidirectional tool path;
Figure 2 shows the pattern tool path;
Figure 3 is an example of an incomplete pattern area occurring at the border of the stacked surface,
Figure 4 is a diagram showing the laser irradiation process for the complete pattern area;
Figure 5 is a diagram showing the laser irradiation process for an incomplete pattern area;
Figure 6 is a diagram showing the difference in movement time according to the tool path in the complete pattern area and the incomplete pattern area;
7 is a diagram provided to explain the concept of a tool path generation method according to an embodiment of the present invention;
8 is a flowchart showing the sequence of a tool path generation method according to an embodiment of the present invention;
9 to 13 are diagrams provided to explain the concept of a tool path generation method according to another embodiment of the present invention;
14 is a flowchart showing the sequence of a tool path generation method according to another embodiment of the present invention;
Figure 15 is a block diagram of a tool path generation system according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 4는 완전 패턴 영역에 대한 레이저 조사 과정을, 도 5에는 불완전 패턴 영역에 대한 레이저 조사 과정을 각각 도시하였다. 도시된 바와 같이 레이저가 수평으로 이동하면서 조사한다고 할 때, 측면으로 이동하는 즉시 이전에 조사했던 지점은 열이 식기 시작하는데, 열이 식는 단계(cooling down stage)로 표기하였다.Figure 4 shows the laser irradiation process for the complete pattern area, and Figure 5 shows the laser irradiation process for the incomplete pattern area, respectively. As shown, when the laser moves horizontally and irradiates, as soon as it moves to the side, the previously irradiated point begins to cool down, which is indicated as the cooling down stage.

도 4에 도시된 바와 같이 완전 패턴 영역의 경우 공구 경로 라인이 충분히 길기 때문에, 다음 라인에 레이저가 조사될 때 이전 라인은 충분히 열이 식어 있어 열 평탄화가 이루어진다. 하지만 도 5에 도시된 바와 같이 불완전 패턴 영역의 경우 공구 경로 라인이 짧기 때문에, 다음 라인에 레이저가 조사될 때 이전 라인에 잔류 열이 남아 있고, 여기에 다음 라인에 조사되는 레이저로 발생하는 열이 합쳐져 열 쏠림 현상이 발생한다. As shown in FIG. 4, in the case of a fully patterned area, the tool path line is sufficiently long, so when the laser is irradiated to the next line, the previous line is sufficiently cooled to achieve thermal flattening. However, as shown in Figure 5, in the case of an incomplete pattern area, the tool path line is short, so when the laser is irradiated to the next line, residual heat remains in the previous line, and the heat generated by the laser irradiated to the next line is Combined, heat concentration occurs.

도 6은 완전 패턴 영역과 불완전 패턴 영역에서 공구 경로에 따른 이동 소요 시간 차이를 나타낸 도면이다. 불완전 패턴 영역(우측)의 면적이 완전 패턴 영역(좌측)의 면적의 약 1/2이라고 한다면, 불완전 패턴 영역의 공구 경로 소요 시간 역시 완전 패턴 영역의 약 1/2이 될 것이다. 이와 같이 완전 패턴 영역과 불완전 패턴 영역은 패턴 면적에 차이가 있고, 이 패턴 면적의 차이로 인해 불완전 패턴 영역에는 열 쏠림 현상이 발생한다고 할 수 있다.Figure 6 is a diagram showing the difference in movement time according to the tool path in the complete pattern area and the incomplete pattern area. If the area of the incomplete pattern area (right) is approximately 1/2 of the area of the complete pattern area (left), the tool path time required for the incomplete pattern area will also be approximately 1/2 that of the complete pattern area. In this way, there is a difference in pattern area between the complete pattern area and the incomplete pattern area, and it can be said that heat concentration occurs in the incomplete pattern area due to this difference in pattern area.

이에 본 발명의 실시예들에서는 패턴 면적을 기초로 열 쏠림 현상 최소화를 위한 공구 경로 생성 방법들을 제시한다.Accordingly, embodiments of the present invention present methods for generating tool paths to minimize heat concentration based on pattern area.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 개념 설명에 제공되는 도면이다.7 is a diagram provided to explain the concept of a tool path generation method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법은 불완전 패턴 영역에 대해서는 레이저 공구를 오프시키는 레이저 오프 구간(점선 화살표)을 부가하는 방법이다. 레이저 오프 구간은 패턴이 생성되지 않은 부분, 즉 공구 경로(빨간색 실선 화살표)가 생성되지 않는 부분이다.The tool path generation method according to an embodiment of the present invention is a method of adding a laser off section (dotted arrow) that turns off the laser tool to the incomplete pattern area. The laser off section is the part where no pattern is created, that is, the part where the tool path (solid red arrow) is not created.

레이저 오프 구간 동안 레이저 공구는 오프 된다. 레이저 공구가 오프되는 시간은 레이저 오프 구간에 레이저를 조사할 경우에 소요되는 시간과 동일하다. 이에 의해 불완전 패턴 영역에 대한 공구 경로의 총 소요 시간은 완전 패턴 영역에 대한 공구 경로의 총 소요 시간과 동일해져, 불완전 패턴 영역의 열 쏠림 현상을 해소할 수 있게 된다.During the laser off period, the laser tool is turned off. The time the laser tool is turned off is the same as the time required when the laser is irradiated in the laser off section. As a result, the total time required for the tool path for the incomplete pattern area becomes the same as the total time required for the tool path for the complete pattern area, making it possible to eliminate the heat concentration phenomenon in the incomplete pattern area.

레이저 오프 구간의 길이/시간은 불완전 패턴 영역의 패턴 면적에 반비례한다. 즉 패턴 면적이 넓을수록 레이저 오프 구간의 길이/시간은 짧아지고, 패턴 면적이 좁을수록 레이저 오프 구간의 길이/시간은 길어진다.The length/time of the laser off section is inversely proportional to the pattern area of the incomplete pattern area. That is, the wider the pattern area, the shorter the length/time of the laser off section, and the narrower the pattern area, the longer the length/time of the laser off section.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.Figure 8 is a flowchart showing the sequence of a tool path creation method according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 먼저 금속 3D 프린팅 해야 하는 3D 모델을 Z축(높이 방향)을 따라 일정한 간격으로 슬라이싱 하여, 다수의 단층들을 생성하고(S110), 단층 단위로 공구 경로를 생성한다(S120 내지 S160).As shown, first, the 3D model to be metal 3D printed is sliced at regular intervals along the Z-axis (height direction) to create multiple single layers (S110), and a tool path is created in single layer units (S120 to S160) ).

구체적으로 슬라이싱된 단층을 다수의 영역들로 분할하고(S120), 분할된 영역들에서 금속을 적층할(프린팅할) 부분을 패턴화하여 패턴 영역들을 생성한다(S130). 전술한 바와 같이 S130단계에서 생성되는 패턴 영역들에는 완전 패턴 영역도 있고 불완전 패턴 영역도 있다.Specifically, the sliced single layer is divided into multiple regions (S120), and the portion where metal is to be stacked (printed) is patterned in the divided regions to create pattern regions (S130). As described above, the pattern areas created in step S130 include complete pattern areas and incomplete pattern areas.

다음 패턴 영역 단위로 공구 경로를 생성한다. 공구 경로를 생성할 패턴 영역이 완전 패턴 영역이면(S140-완전 패턴 영역), 전술한 도 6의 좌측에 제시된 종래의 일반적인 방법으로 공구 경로를 생성한다(S150).Next, create a tool path for each pattern area. If the pattern area where the tool path is to be created is a complete pattern area (S140 - complete pattern area), the tool path is created using the conventional method shown on the left side of FIG. 6 (S150).

반면 공구 경로를 생성할 패턴 영역이 불완전 패턴 영역이면(S140-불완전 패턴 영역), 전술한 도 7에서 제시한 방법에 따라 레이저 오프 구간이 부가된 공구 경로를 생성한다(S160).On the other hand, if the pattern area to generate the tool path is an incomplete pattern area (S140-incomplete pattern area), a tool path to which a laser off section is added is generated according to the method presented in FIG. 7 described above (S160).

S140단계 내지 S160단계는 단층의 모든 패턴 영역들에 대해 수행 완료될 때까지 반복된다(S170). 단층의 모든 패턴 영역들에 공구 경로 생성이 완료되면(S170-Y), 다음 단층에 대해 S120단계 내지 S170단계를 반복한다.Steps S140 to S160 are repeated until all pattern areas of the single layer are completed (S170). When tool path creation is completed in all pattern areas of a single layer (S170-Y), steps S120 to S170 are repeated for the next fault.

S120단계 내지 S170단계는 S110단계에서 생성된 모든 단층들에 대해 수행 완료될 때까지 반복된다(S180).Steps S120 to S170 are repeated until completion of all faults created in step S110 (S180).

본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법은 열 식힘을 위한 레이저 오프 구간을 열 쏠림이 예상되는 구간에 부가함으로써, 불완전 패턴 영역에서의 잘림 패턴으로 인한 열 쏠림 현상을 해소할 수 있다.The tool path generation method according to an embodiment of the present invention can eliminate the heat concentration phenomenon caused by a cut pattern in an incomplete pattern area by adding a laser off section for heat cooling to a section where heat concentration is expected.

도 9 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 개념 설명에 제공되는 도면이다.9 to 13 are diagrams provided to explain the concept of a tool path generation method according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법은 불완전 패턴 영역의 패턴 면적을 기초로 불완전 패턴 영역들을 그룹핑하여 함께 공구 경로를 생성하여, 열 쏠림 현상을 최소화하는 방법이다.The tool path generation method according to an embodiment of the present invention is a method of minimizing heat concentration by grouping incomplete pattern regions based on the pattern area of the incomplete pattern region and generating a tool path together.

이를 위해 먼저 도 9에 도시된 바와 같이 단층의 패턴 영역들을 완전 패턴 영역들(우측 상부)과 불완전 패턴 영역들(좌측 하부)로 구분한다.To this end, as shown in FIG. 9, the pattern areas of the single layer are first divided into complete pattern areas (upper right) and incomplete pattern areas (lower left).

다음 도 10에 도시된 바와 같이 불완전 패턴 영역들에 대해서는 패턴 면적에 따라 순위 매김하고, 높은 순위의 불완전 패턴 영역과 낮은 순위의 불완전 패턴 영역을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹들을 생성한다.Next, as shown in FIG. 10, incomplete pattern areas are ranked according to pattern area, and pattern area groups are created by grouping high-rank and low-rank incomplete pattern areas.

도 10에서는 면적이 "9"인 불완전 패턴 영역과 면적이 "1"인 불완전 패턴 영역을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹 ①을 생성하였고, 면적이 "8"인 불완전 패턴 영역과 면적이 "2"인 불완전 패턴 영역을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹 ②를 생성하였으며, ..., 면적이 "6"인 불완전 패턴 영역과 면적이 "5"인 불완전 패턴 영역을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹 ⑤를 생성한 경우를 예시하였다.In Figure 10, pattern area group ① was created by grouping the incomplete pattern area with an area of "9" and the incomplete pattern area with an area of "1", and the incomplete pattern area with an area of "8" and the incomplete pattern area with an area of "2" were created. Pattern area group ② was created by grouping the pattern areas, and..., an example of creating pattern area group ⑤ by grouping an incomplete pattern area with an area of "6" and an incomplete pattern area with an area of "5" is given. .

반드시 그렇게 할 수는 없겠지만, 패턴 영역 그룹의 패턴 면적은 가급적 완전 패턴 영역의 패턴 면적과 동등 또는 유사해지록 생성하는 것이 좋다. 이를 위해 3개 이상의 불완전 패턴 영역들을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹을 구성하는 것도 가능하다.Although this may not necessarily be possible, it is best to create the pattern area of the pattern area group to be equal to or similar to the pattern area of the complete pattern area if possible. To this end, it is also possible to form a pattern area group by grouping three or more incomplete pattern areas.

도 11에서 면적이 "8"인 불완전 패턴 영역과 면적이 "2"인 불완전 패턴 영역을 그룹핑하여 생성한 패턴 영역 그룹에 대해, 종래의 공구 경로 생성 방법에 따르면 도 12에 도시된 바와 같은 순서로 12개의 공구 경로 라인들이 생성된다. 이 경우 9번째 공구 경로 라인부터 12번째 공구 경로 라인까지의 공구 경로 진행 중에는 열 쏠림 현상이 발생할 수 있다.For the pattern area group created by grouping the incomplete pattern area with an area of "8" and the incomplete pattern area with an area of "2" in FIG. 11, according to the conventional tool path generation method, in the order shown in FIG. 12 12 tool path lines are created. In this case, heat concentration may occur during the tool path from the 9th tool path line to the 12th tool path line.

이에 반해 본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법에 따르면 도 13에 도시된 바와 같은 순서로 8개의 공구 경로 라인들이 생성된다. 1번째 공구 경로 라인부터 4번째 공구 경로 라인까지는 2개의 불완전 패턴 영역에 걸쳐서 생성된다. 즉 2개의 불완전 패턴 영역들을 그룹핑한 패턴 영역 그룹에 8개의 라인으로 된 1개의 공구 경로가 생성된다고 할 수 있다.In contrast, according to the tool path generation method according to an embodiment of the present invention, eight tool path lines are generated in the order shown in FIG. 13. From the 1st tool path line to the 4th tool path line, it is created over two incomplete pattern areas. In other words, it can be said that one tool path with eight lines is created in a pattern area group that groups two incomplete pattern areas.

한편 도 11에서 패턴 영역 그룹을 구성하는 불완전 패턴 영역들은 서로 인접한 경우이나, 인접하지 않은 불완전 패턴 영역들을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹을 구성하는 경우에도, 8개의 라인으로 된 1개의 공구 경로 생성은 가능하다. 레이저 공구는 조사 위치를 불연속적으로 변경할 수 있기 때문이다. 단 이 경우 공구 경로 순서 변경이 수반된다.Meanwhile, in Figure 11, the incomplete pattern areas constituting the pattern area group are adjacent to each other, but even when forming the pattern area group by grouping non-adjacent incomplete pattern areas, it is possible to create one tool path with eight lines. . This is because the laser tool can change the irradiation position discontinuously. However, this case involves changing the tool path order.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다. S205단계 내지 S215단계는 도 8에 도시된 S110단계 내지 S130단계와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Figure 14 is a flowchart showing the sequence of a tool path creation method according to another embodiment of the present invention. Since steps S205 to S215 are the same as steps S110 to S130 shown in FIG. 8, detailed description thereof will be omitted.

S215단계에 의해 패턴 영역들이 생성되면, 생성된 패턴 영역들을 완전 패턴 영역들과 불완전 패턴 영역들로 구분한다(S220). 다음 불완전 패턴 영역들에 대해서는 패턴 면적에 따라 순위 매김하고(S225), 높은 순위의 불완전 패턴 영역과 낮은 순위의 불완전 패턴 영역을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹들을 생성한다(S230).When the pattern areas are created in step S215, the generated pattern areas are divided into complete pattern areas and incomplete pattern areas (S220). Next, the incomplete pattern areas are ranked according to the pattern area (S225), and pattern area groups are created by grouping the high-rank and low-rank incomplete pattern areas (S230).

S230단계에서 그룹핑은 전술한 바와 같이, 패턴 영역 그룹의 패턴 면적이 완전 패턴 영역의 패턴 면적과 동등 또는 유사해지록, 불완전 패턴 영역이 높은 순위일수록 낮은 순위의 불완전 패턴 영역과 그룹핑하는 것이 좋으며, 3개 이상의 불완전 패턴 영역들을 그룹핑하는 것도 가능하다.As described above, in step S230, the grouping is performed so that the pattern area of the pattern area group is equal to or similar to the pattern area of the complete pattern area, so that the higher the ranking the incomplete pattern area is, the better it is to group it with the lower-ranking incomplete pattern area, 3 It is also possible to group more than two incomplete pattern areas.

공구 경로 생성은 완전 패턴 영역 또는 패턴 영역 그룹 단위로 수행된다. 완전 패턴 영역에 대해 공구 경로를 생성해야 하는 경우(S235-완전 패턴 영역), 전술한 도 6의 좌측에 제시된 종래의 일반적인 방법으로 공구 경로를 생성한다(S240).Tool path creation is performed on a complete pattern area or pattern area group basis. When it is necessary to create a tool path for a complete pattern area (S235 - complete pattern area), the tool path is generated using the conventional general method shown on the left side of FIG. 6 (S240).

반면 패턴 영역 그룹에 대해 공구 경로를 생성해야 하는 경우(S235-패턴 영역 그룹), 전술한 도 13에서 제시한 방법에 따라 패턴 영역 그룹을 구성하는 패턴 영역들에 대해 공구 경로 라인들이 연결되도록 공구 경로를 생성한다(S245).On the other hand, when it is necessary to create a tool path for a pattern area group (S235-pattern area group), create a tool path so that the tool path lines are connected to the pattern areas constituting the pattern area group according to the method presented in FIG. 13 described above. Create (S245).

S235단계 내지 S245단계는 단층의 모든 패턴 영역들에 대해 수행 완료될 때까지 반복된다(S250). 단층의 모든 패턴 영역들에 공구 경로 생성이 완료되면(S250-Y), 다음 단층에 대해 S210단계 내지 S250단계를 반복한다.Steps S235 to S245 are repeated until all pattern areas of the single layer are completed (S250). When tool path creation is completed in all pattern areas of a single fault (S250-Y), steps S210 to S250 are repeated for the next fault.

S210단계 내지 S250단계는 S205단계에서 생성된 모든 단층들에 대해 수행 완료될 때까지 반복된다(S255).Steps S210 to S250 are repeated until completion of all faults created in step S205 (S255).

본 발명의 실시예에 따른 공구 경로 생성 방법은 불완전 패턴 영역들을 그룹핑하여 패턴 영역 그룹을 구성하여 완전 패턴 영역화 한 후에 공구 경로를 생성하기 때문에, 불완전 패턴 영역들에서의 잘림 패턴으로 인한 열 쏠림 현상을 해소할 수 있다.Since the tool path generation method according to an embodiment of the present invention groups incomplete pattern areas to form a pattern area group and creates a complete pattern area and then generates the tool path, the heat concentration phenomenon due to the cutting pattern in the incomplete pattern areas is prevented. can be resolved.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공구 경로 생성 시스템의 블럭도이다. 본 발명의 살시예에 따른 공구 경로 생성 시스템은 통신부(310), 출력부(320), 프로세서(330), 입력부(340) 및 저장부(350)를 포함하여 구성되는 컴퓨팅 시스템으로 구현가능하다.Figure 15 is a block diagram of a tool path generation system according to another embodiment of the present invention. The tool path generation system according to an embodiment of the present invention can be implemented as a computing system including a communication unit 310, an output unit 320, a processor 330, an input unit 340, and a storage unit 350.

통신부(310)는 금속 3D 프린터를 포함한 외부 기기들과 통신하고 네트워크를 통해 서버, 클라우드 등에 접속하기 위한 수단으로, 3D 프린팅에 필요한 데이터를 전송/수신/업로드/다운로드 할 수 있다.The communication unit 310 is a means for communicating with external devices, including metal 3D printers, and connecting to servers, clouds, etc. through a network, and can transmit/receive/upload/download data required for 3D printing.

입력부(340)는 금속 3D 프린팅과 관련한 사용자 명령/설정을 입력받기 위한 수단이고, 출력부(320)는 금속 3D 프린팅과 관련한 설정/실행 화면을 표시하기 위한 디스플레이이다.The input unit 340 is a means for receiving user commands/settings related to metal 3D printing, and the output unit 320 is a display for displaying settings/execution screens related to metal 3D printing.

프로세서(330)는 전술한 도 8 또는 도 14에 따라 금속 3D 프린팅을 위한 공구 경로를 생성한다. 저장부(350)는 프로세서(330)가 기능하고 동작함에 있어 필요한 저장공간을 제공한다.The processor 330 generates a tool path for metal 3D printing according to FIG. 8 or FIG. 14 described above. The storage unit 350 provides storage space necessary for the processor 330 to function and operate.

지금까지 열 쏠림 현상 최소화를 위한 공구 경로 패턴 면적에 따른 공구 경로 생성 방법에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.So far, the method of generating a tool path according to the tool path pattern area to minimize heat concentration has been described in detail with preferred embodiments.

본 발명의 실시예들에서는 금속 적층을 위한 레이저 공구 경로 생성시 패턴 면적을 기초로 레이저 오프 구간을 부가하거나 패턴 영역 그룹화함으로써, 적층면 경계선을 따라 생성되는 불완전 패턴 영역에 발생하는 열 쏠림 현상을 최소화하였다.In embodiments of the present invention, when creating a laser tool path for metal lamination, a laser off section is added or pattern areas are grouped based on the pattern area, thereby minimizing the heat concentration phenomenon that occurs in the incomplete pattern area created along the lamination surface boundary. did.

한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.Meanwhile, of course, the technical idea of the present invention can be applied to a computer-readable recording medium containing a computer program that performs the functions of the device and method according to this embodiment. Additionally, the technical ideas according to various embodiments of the present invention may be implemented in the form of computer-readable code recorded on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium can be any data storage device that can be read by a computer and store data. For example, of course, computer-readable recording media can be ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical disk, hard disk drive, etc. Additionally, computer-readable codes or programs stored on a computer-readable recording medium may be transmitted through a network connected between computers.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.

310 : 통신부
320 : 출력부
330 : 프로세서
340 : 입력부
350 : 저장부310: Department of Communications
320: output unit
330: processor
340: input unit
350: storage unit

Claims

slicing the 3D model into multiple monolayers;
Dividing the sliced monolayer into multiple regions;
Generating pattern areas by patterning the portion where metal is to be stacked in the divided areas;
A tool path generation method for metal 3D printing, comprising: generating a tool path based on the areas of the generated pattern areas.

In claim 1,
The pattern areas are,
It is divided into complete pattern areas where the pattern is formed in all parts and incomplete pattern areas where the pattern is not formed in one part,
The tool path creation steps are:
A tool path generation method for metal 3D printing, characterized in that the tool path is generated to minimize heat concentration in incomplete pattern areas.

In claim 2,
The tool path creation steps are:
generating a tool path in full pattern areas;
Creating pattern area groups by grouping incomplete pattern areas;
A tool path generation method for metal 3D printing, comprising: generating a tool path for pattern area groups.

In claim 3,
The tool path creation steps are:
A tool path generation method for metal 3D printing, characterized in that the tool path is not created solely for the incomplete pattern area.

In claim 3,
The pattern area group creation step is:
A tool path generation method for metal 3D printing, characterized in that grouping incomplete pattern areas such that the area of the pattern area group is equal to the area of the complete pattern area.

In claim 5,
The pattern area group creation step is:
A tool path generation method for metal 3D printing, characterized in that the imperfect pattern areas are ranked according to the pattern area, and the higher the imperfect pattern area, the higher the ranking, and grouping it with the lower-rank imperfect pattern area.

In claim 3,
The number of tool path lines created in pattern area groups is,
A tool path generation method for metal 3D printing, characterized in that the number of tool path lines generated in the complete pattern area is equal to the number.

In claim 2,
The tool path creation steps are:
Create a tool path in the complete pattern area,
A tool path creation method for metal 3D printing, characterized in that a tool path is created in a patterned portion of an incomplete pattern area, but a tool-off section is added to a patterned portion.

In claim 8,
The time of the tool off section is,
A tool path generation method for metal 3D printing, characterized in that it is inversely proportional to the area of the pattern.

Slicing the 3D model into multiple single layers, dividing the sliced single layer into multiple regions, patterning the area where metal will be stacked in the divided regions to create pattern regions, and calculating the area of the created pattern regions. A processor that generates the tool path based on; and
A tool path creation system for metal 3D printing, comprising a storage unit that provides storage space required for the processor.

Dividing the sliced monolayer from the 3D model into multiple regions;
A method for generating a tool path for metal 3D printing, comprising: generating a tool path based on the area of the patterned regions that are patterned as parts to be deposited with metal in the divided regions.

A processor that divides the sliced single layer from the 3D model into a plurality of regions and generates a tool path based on the areas of the patterned regions in the divided regions as portions for stacking metal; and
A tool path creation system for metal 3D printing, comprising a storage unit that provides storage space required for the processor.