KR20240064976A - 3D printer and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
3D 프린터가 개시된다. 3D 프린터는 광경화성 액상수지를 수용하는 수지조, 상기 수지조 내에 마련되는 조형판과 상기 조형판 또는 상기 수지조를 승강 구동시키는 승강구동부를 가진 조형부, 상기 조형판를 향해 광을 조사하는 노광부, 상기 조형판에 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되도록 상기 노광부와 상기 승강구동부를 제어하는 제어부 및 상기 조형판을 향하는 상기 수지조의 바닥에 마련되며, 상기 단위성형층의 분리를 돕는 이형액이 내포되도록 다공이 형성된 성형표면을 가진 이형층을 포함한다.3D printer is launched. A 3D printer includes a resin tank that accommodates a photocurable liquid resin, a molding section having a molding plate provided in the resin tank and a lifting and lowering drive unit that lifts and drives the molding plate or the resin tank, an exposure section that irradiates light toward the molding plate, A control unit that controls the exposure part and the lifting unit so that a plurality of unit molding layers are sequentially stacked on the molding plate, and a release liquid provided at the bottom of the resin tank facing the molding plate and helping to separate the unit molding layers. It includes a release layer having a molded surface with pores formed therein.
Description
본 발명은 3D 성형물의 연속적층 속도를 향상시킬 수 있는 3D프린터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer and its manufacturing method that can improve the speed of continuous stacking of 3D molded products.
3D 프린팅 기술은 급속도로 발전하고 있지만 여전히 제작공정 자체는 빠르지 않다. 그 이유는 3차원 구조를 2차원으로 패터닝하여 층별로 적층하는 2차원 리소그래피 방식에 기반을 두고 있기 때문이다. 특히, DLP 방식의 광경화 3D 프린팅 기술의 경우 2차원 이미지를 레이어 한층씩 경화하고 생산할 때 마다, 레진의 공급, 고체화, 계면 분리, 접근 단계를 거쳐야 하기 때문에 고속생산에 한계가 있다. 즉, 액상 수지의 고점성에 의한 점착력(liquid-solid adhesion)과 광경화 과정에서 발생하는 액상-고상 상변화에 의한 계면 접착력(solid-solid interfacial adhesion)으로 인하여 프린팅 속도의 한계, 프린팅 최대면적 제한, 및 투명이형소재의 내구성 저하를 야기하게 된다.Although 3D printing technology is developing rapidly, the manufacturing process itself is still not fast. This is because it is based on a two-dimensional lithography method that patterns a three-dimensional structure into two dimensions and stacks them layer by layer. In particular, in the case of DLP-type photocuring 3D printing technology, there are limitations to high-speed production because each time a two-dimensional image is cured and produced layer by layer, it must go through the steps of resin supply, solidification, interface separation, and access. In other words, due to the adhesive force (liquid-solid adhesion) due to the high viscosity of the liquid resin and the interfacial adhesion (solid-solid interfacial adhesion) due to the liquid-solid phase change that occurs during the photocuring process, there is a limit to the printing speed, a limit to the maximum printing area, And this causes a decrease in the durability of the transparent release material.
본 발명은 목적은 생산속도 한계를 극복할 수 있는 3D프린터 및 그의 제조방법을 제공하는 데에 있다. The purpose of the present invention is to provide a 3D printer and a manufacturing method thereof that can overcome production speed limitations.
본 발명의 다른 목적은 복수의 단위성형층들을 층간적층방식이 아닌 연속적층방식으로 대면적 그리고 초고속으로 3D 프린팅할 수 있는 3D프린터 및 그의 제조방법을 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide a 3D printer and a manufacturing method capable of 3D printing a plurality of unit forming layers in a large area and at ultra-high speed using a continuous stacking method rather than a layer-by-layer stacking method.
상술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터가 제공된다. 3D프린터는 광경화성 액상수지를 수용하는 수지조, 상기 수지조 내에 마련되는 조형판과 상기 조형판 또는 상기 수지조를 승강 구동시키는 승강구동부를 가진 조형부, 상기 조형판를 향해 광을 조사하는 노광부, 상기 조형판에 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되도록 상기 노광부와 상기 승강구동부를 제어하는 제어부 및 상기 조형판을 향하는 상기 수지조의 바닥에 마련되며, 상기 단위성형층의 분리를 돕는 이형액이 내포되도록 다공이 형성된 성형표면을 가진 이형층을 포함한다.A 3D printer according to an embodiment of the present invention is provided to achieve the above-described problem. A 3D printer includes a resin tank that accommodates a photocurable liquid resin, a molding section having a molding plate provided in the resin tank and a lifting drive unit that lifts and drives the molding plate or the resin tank, an exposure section that irradiates light toward the molding plate, A control unit that controls the exposure part and the lifting unit so that a plurality of unit molding layers are sequentially stacked on the molding plate, and a release liquid provided at the bottom of the resin tank facing the molding plate and helping to separate the unit molding layers. It includes a release layer having a molded surface with pores formed therein.
상기 이형층은 다공층이 형성되는 필름을 포함하며, 상기 필름은 상기 수지조의 바닥에 배치될 수 있다.The release layer includes a film in which a porous layer is formed, and the film may be placed on the bottom of the resin tank.
상기 필름과 상기 이형층은 투명재질로 이루어질 수 있다.The film and the release layer may be made of a transparent material.
상기 성형표면의 다공은 랜덤한 형상을 가질 수 있다.The pores of the molded surface may have a random shape.
상기 다공은 직경이 2㎛ 이하일 수 있다.The pores may have a diameter of 2㎛ or less.
상기 수지조는 바닥을 형성하는 베이스부재를 포함하며,The resin tank includes a base member forming a bottom,
상기 이형층은 상기 베이스부재의 일면에 코팅되어 형성될 수 있다.The release layer may be formed by coating one surface of the base member.
3D프린터는 상기 베이스부재의 이면 측에 마련된 다수의 미세렌즈를 더 포함할 수 있다.The 3D printer may further include a plurality of microlenses provided on the back side of the base member.
본 발명의 일 실시예에 따른 3D프린터의 제조방법이 제공된다. 3D프린터는 광경화성 액상수지를 수용하는 수지조, 상기 수지조 내에 마련되는 조형판과 상기 조형판을 승강 구동시키는 승강구동부를 가진 조형부, 상기 조형판를 향해 광을 조사하는 노광부, 및 상기 조형판에 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되도록 상기 노광부와 상기 승강구동부를 제어하는 제어부을 포함한다. 3D프린터의 제조방법은 베이스부재를 마련하고, 상기 베이스부재에 다공이 형성된 성형표면을 가진 이형층을 형성하고, 상기 이형층의 다공에 상기 단위성형층의 분리를 돕는 이형액을 내포되도록 하여 상기 성형표면에 윤활액상박막을 마련된 이형층을 형성하고, 상기 이형층이 형성된 베이스부재를 상기 수지조의 바닥에 배치하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a 3D printer according to an embodiment of the present invention is provided. A 3D printer includes a resin tank that accommodates a photocurable liquid resin, a molding section having a molding plate provided in the resin tank and a lifting drive unit that lifts and drives the molding plate, an exposure section that irradiates light toward the molding plate, and the molding plate. It includes a control unit that controls the exposure unit and the lifting unit so that a plurality of unit molding layers are sequentially stacked. The manufacturing method of a 3D printer includes providing a base member, forming a release layer with a porous molded surface on the base member, and A release liquid that helps separate the unit molding layer is contained in the pores of the release layer to form a release layer provided with a lubricating liquid thin film on the molding surface, and the base member on which the release layer is formed is placed at the bottom of the resin tank. Includes steps.
본 발명의 다른 실시예에 따른 3D프린터의 제조방법이 제공된다. 3D프린터는광경화성 액상수지를 수용하는 수지조, 상기 수지조 내에 마련되는 조형판과 상기 조형판을 승강 구동시키는 승강구동부를 가진 조형부, 상기 조형판를 향해 광을 조사하는 노광부, 및 상기 조형판에 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되도록 상기 노광부와 상기 승강구동부를 제어하는 제어부을 포함한다. 3D프린터의 제조방법은 베이스부재를 마련하고, 용해 가능한 미세요소들이 함침된 투명수지층을 상기 베이스부재에 도포하고, 상기 투명수지층 내의 미세요소를 용해액으로 용해시켜 다공을 형성하고, 성형표면에 윤활액상박막이 형성되도록 상기 다공에 상기 단위성형층의 분리를 돕는 이형액을 침투시킨 이형층을 형성하고, 상기 이형층이 형성된 베이스부재를 상기 수지조의 바닥에 배치하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a 3D printer according to another embodiment of the present invention is provided. The 3D printer includes a resin tank that accommodates a photocurable liquid resin, a molding section having a molding plate provided in the resin tank and a lifting drive unit that lifts and drives the molding plate, an exposure section that irradiates light toward the molding plate, and the molding plate. It includes a control unit that controls the exposure unit and the lifting unit so that a plurality of unit molding layers are sequentially stacked. The manufacturing method of a 3D printer is to prepare a base member, apply a transparent resin layer impregnated with soluble microelements to the base member, dissolve the microelements in the transparent resin layer with a solution to form pores, and form a molded surface. It includes forming a release layer in which a release liquid that helps separate the unit molding layer is infiltrated into the pores so that a lubricating liquid thin film is formed, and placing the base member on which the release layer is formed at the bottom of the resin tank.
본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터는 노광부에서 조사된 광이 수지조 바닥의 성형표면에 초점이 형성되도록 광의 경로 상에 마이크로 스케일의 미세렌즈들을 마련하였다. 마이크로 스케일의 미세렌즈들은 DLP의 픽셀에서 투영면(projection plane)에서의 실제 투영면적을 줄이는 렌즈 역할을 하며, 투영면에서 초점거리만큼 떨어진 곳에 위치됨으로써, DLP 픽셀의 이미지를 축소시킬 수 있다. 액상수지의 광경화는 픽셀에서 투영된 면에서 시작된다. 따라서, 계면 점착력(solid-solid interfacial adhesion)은 컨택트 모델 이론에 따라 투영면적의 제곱에 해당하는 만큼 감소되므로 마이크로 스케일의 미세렌즈들에 의해 줄어든 투영면적에 의해 약 10-20배 수준으로 감소될 수 있다.The 3D printer according to one embodiment of the present invention has micro-scale fine lenses provided in the light path so that the light irradiated from the exposure area is focused on the molding surface of the bottom of the resin tank. Micro-scale fine lenses serve as lenses that reduce the actual projection area on the projection plane of the DLP pixel, and by being positioned at a distance equal to the focal length from the projection plane, the image of the DLP pixel can be reduced. Photocuring of liquid resin begins on the surface projected from the pixel. Therefore, the interfacial adhesion (solid-solid interfacial adhesion) is reduced by the square of the projection area according to the contact model theory, so it can be reduced by about 10-20 times by the projection area reduced by micro-scale microlenses. there is.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터는 자연의 다양한 생명체들의 독특한 표면기능에 착안하여 광경화성 액상수지가 접하는 이형층의 계면에 윤활액상박막이 형성되도록 계면(성형표면)에 형성된 나노스케일의 다공에 이형액을 침투시켰다. 이와 같이 형성된 윤활액상박막은 광경화 과정에서 발생하는 액상-고상 상변화에 의한 계면 점착력을 크게 감소시켜 마이크로 스케일의 미세렌즈들의 초점이 맺히는 성형표면에 상변화과정에서 고체화된 액상수지가 눌러 붙지 않도록 한다. 윤활액상박막은 매우 투명한 성질을 지니고 있으며, 낮은 표면 에너지를 가지고 있어 모든 종류의 액체에 대해서 미끄럽고, 어떠한 광경화성 수지와도 반응하지 않고 액상형태로 고체화된 수지 사이를 분리시킴으로써 점착력을 약 10-20배 수준으로 감소시킬 수 있다. In addition, the 3D printer according to one embodiment of the present invention focuses on the unique surface function of various living things in nature and nanoscale formed at the interface (molding surface) so that a lubricating liquid thin film is formed at the interface of the mold release layer where the photocurable liquid resin is in contact. The release liquid was infiltrated into the pores of . The lubricating liquid thin film formed in this way significantly reduces the interfacial adhesion caused by the liquid-solid phase change that occurs during the photocuring process, preventing the liquid resin solidified during the phase change process from sticking to the molding surface where the micro-scale fine lenses focus. do. The lubricating liquid thin film is very transparent and has a low surface energy, so it is slippery for all types of liquids. It does not react with any photocurable resin and separates the solidified liquid resin, increasing the adhesive strength by about 10-20. It can be reduced to twice the level.
최종적인 계면 점착력은 마이크로스 케일의 미세렌즈에 의한 투영면적을 최소화 및 윤활액상박막에 의한 계면 점착력 최소화의 중첩 작용으로 약 100배 감소될 수 있었으며, 이를 통해 대면적 그리고 초고속으로 연속적층방식의 광경화 3D 프린팅이 가능하다.The final interfacial adhesion could be reduced by about 100 times by minimizing the projected area by microscale microlens and minimizing the interfacial adhesion by the lubricating liquid thin film. Through this, a large-area and ultra-high-speed continuous lamination method was possible. 3D printing is possible.
또한, 이형액이 내포된 다공은 마이크로/나노 스케일, 바람직하게 2㎛ 이하의 직경으로 제조될 수 있다. 매우 많은 수의 마이크로/나노 스케일 다공은 침투되는 이형액에 대해 큰 보유력을 제공할 수 있다. 결과적으로, 이형층은 성형표면 상에서 이형액의 유동을 방지할 수 있고, 단위성형층의 분리 시 성형표면의 전체적으로 균일하고 높은 이형 능력을 제공함에 따라 분리에 따른 스트레스가 줄어들어 내구성이 향상될 수 있다.In addition, the pores containing the release liquid can be manufactured on a micro/nano scale, preferably with a diameter of 2 μm or less. The very large number of micro/nano scale pores can provide great retention for infiltrating release fluid. As a result, the release layer can prevent the flow of release liquid on the molding surface, and when the unit molding layer is separated, the overall molding surface is uniform and provides high mold release ability, thereby reducing the stress caused by separation and improving durability. .
또한, 이형층은 다공에 내포된 이형액으로만 충분한 이형능력을 제공하는 것이 가능하므로, 이형소재, 예를 들면 불소수지(테프론)로 제작하지 않고 이형성이 낮지만 가공성이 우수하고 가격이 저렴한 다양한 소재를 이용하여 제작될 수 있다. 물론, 이형층은 이형소재로 제작하면 더욱 우수한 이형능력을 제공할 수 있다.In addition, since the release layer can provide sufficient release ability only with the release liquid contained in the pores, it is not made of a release material, for example, fluororesin (Teflon), and has low release properties, but has excellent processability and is inexpensive. It can be manufactured using materials. Of course, if the release layer is made of a release material, it can provide even better release ability.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지조의 바닥플레이트를 나타내는 도면이다.
도 3a 및 3b는 각각 미세렌즈(LNS)를 적용하지 않은 픽셀 투영면(projection plane)과 미세렌즈(LNS)를 적용하여 투영면적이 줄어든 픽셀 투영면(projection plane)에 대한 접촉이론을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3a의 plate-plate 접촉과 도 3b의 point-plate 접촉에 대한 계면 점착력(Fsp)을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이형층의 단면과 성형표면을 확대하여 나타낸 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 윤활액상박막(Slippery)과 종래의 이형재질의 이형표면(FEP)의 계면 점착력(Fsp)을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 이형층의 투명도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 동작도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이형층의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이형층의 제조방법을 나타내는 순서도이다.1 is an explanatory diagram of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view showing the bottom plate of a resin tank according to an embodiment of the present invention.
Figures 3a and 3b are diagrams to explain the contact theory for a pixel projection plane without applying a fine lens (LNS) and a pixel projection plane with a reduced projection area by applying a fine lens (LNS), respectively. .
Figure 4 is a graph comparing the interfacial adhesion (Fsp) for the plate-plate contact of Figure 3a and the point-plate contact of Figure 3b.
Figures 5a and 5b are respectively enlarged SEM images showing the cross-section and molded surface of the release layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph comparing the interfacial adhesion (Fsp) of the lubricating liquid thin film (Slippery) of the present invention and the release surface (FEP) of a conventional release material.
Figure 7 is a graph showing the transparency of the release layer.
Figure 8 is an operation diagram of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a block diagram showing the configuration of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a flowchart showing a method of manufacturing a release layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a flowchart showing a method of manufacturing a release layer according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D프린터(1)를 상세히 설명한다.Hereinafter, a
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(1)의 설명도이다.1 is an explanatory diagram of a
3D프린터(1)는 수지조(10), 조형판(21)과 승강구동부(22)를 가진 조형부(20), 노광부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.The
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 조형판(21)이 수지조(10) 내에서 상승하며 적층하는 상향식 3D프린터(1)에 기초하여 서술하나, 조형판(21)이 하강하며 적층하는 하향식 3D프린터에도 적용이 가능하다. 이하, 본 발명의 3D프린터(1)는 한정되지 않는 수지조 방식으로 실시예를 설명한다.As shown in FIG. 1, the present invention is described based on the bottom-up
수지조(10)는 광경화성 액상수지를 저장하며, 상면이 개구된 형상을 가진다. 수지조(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부프레임(11), 투명한 바닥플레이트(12) 및 하부프레임(13)를 포함하며, 이들의 결합으로 광경화성 액상수지를 수용할 수 있는 저장공간을 형성한다.The
상부프레임(11)은 상부 및 하부가 개방된 사각통 또는 원형통 형상으로 수지조(10)의 측벽을 형성한다.The
바닥플레이트(12)는 상부프레임(11)의 개방된 하부를 커버하며 바닥을 형성한다. 바닥플레이트(12)는 일면에 다수의 미세렌즈들(LNS)이 마련된 렌즈부(121)와, 렌즈부(121)에 결합된 또는 렌즈부(121)에 인접 배치된 투명 재질로 이루어진 베이스부재(122)를 포함한다.The
렌즈부(121)는 조형판(21)과 노광부(30) 사이에 배치된다. 노광부(30)에 의해 조사된 광은 렌즈부(121), 베이스부재(122), 및 이형층(123)을 통과하여 성형표면(S2)의 윤활액상박막(124) 위의 광경화성 액상수지를 경화한다. 이때, 렌즈부(121)는 성형표면(도 2의 S2) 상의 윤활액상박막(124)과 접촉하는 액상수지의 노광면적이 최소가 되도록 노광부(30)로부터 조사되는 광을 굴절시켜 안내한다.The
베이스부재(122)는 일면에 렌즈부(121)가 근접 또는 일체로 마련된다. 베이스부재(122)는 타면에 투명한 재질로 이루어진 이형층(123)이 마련된다.The
이형층(123)은 단위성형층(2-1)이 순차적으로 성형되는 성형표면(S2)을 포함한다. 이형층(123)은 조형판(21)이 상승할 때 단위성형층(2-1)이 쉽게 이형(분리)되게 한다. 이형층(123)은 단위성형층(2-1)의 분리를 돕는 이형액이 내포(침투)되는 다공을 가진다. 이때, 다공은 성형표면(S2)에 노출되어 내포된 이형액이 성형표면(S2)에 노출될 수 있다. 결과적으로, 이형층(123)의 성형표면(S2) 상에는 윤활액상박막(124)이 형성될 수 있다.The
이형액은 광경화성 액상수지와 비반응성, 비혼합 소재일 필요가 있다. 이형액은 내열성 우수하고, 고온에서 비휘발성 등이 필요하다.The release fluid needs to be a material that is non-reactive and non-mixable with the photocurable liquid resin. The release liquid must have excellent heat resistance and be non-volatile at high temperatures.
이형액은 광경화성 액상수지와 상이한 비중을 가진 비경화성 유동성 재료로 이루어질 수 있다. 이형액은 광경화성 액상수지보다 높은 비중을 가질 수 있다.The release liquid may be made of a non-curable flowable material with a specific gravity different from the photocurable liquid resin. The release liquid may have a higher specific gravity than the photocurable liquid resin.
이형액은 광경화성 액상수지의 비중에 비해 1.5배 이상, 바람직하게는 2배 이상, 더욱 바람직하게는 3배 이상이다. 이형액은 그 비중이 높을수록 조형판(21)의 승강 운동에 대한 영향을 적게 받아 윤활액상박막(124)이 안정적으로 그 형상을 유지할 수 있다.The release liquid is 1.5 times or more, preferably 2 times or more, and more preferably 3 times or more compared to the specific gravity of the photocurable liquid resin. The higher the specific gravity of the release liquid, the less it is affected by the lifting movement of the
이형액은 끓는점이 충분히 높은 것으로 선택되어야 한다. 광경화성 액상수지가 광경화되는 과정에 반응열이 발생하고 이 경화 반응열에 의해 이형액이 상변화하게 되면, 성형물(600)은 품질이 저하될 수 있다. 이형액의 끓는점은 물의 끓는점보다 높은 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 것은 90℃ 이상이다.The release liquid should be selected to have a sufficiently high boiling point. In the process of photocuring the photocurable liquid resin, reaction heat is generated, and if the release liquid undergoes a phase change due to this curing reaction heat, the quality of the molded
또한 이형액의 동점도는 25℃기준 0.4cst 내지 50cst인 것이 바람직하다. 이형액의 동점도가 25℃기준 0.4cst이하일 경우, 작은 힘에도 유동이 과도히 발생하여 성형물의 품질을 저하시키며, 50cst이상일 경우에는 수지조(12) 내에 투입하거나 처리하는 과정 등 취급이 어려운 문제가 있다.Additionally, the kinematic viscosity of the release liquid is preferably 0.4 cst to 50 cst at 25°C. If the kinematic viscosity of the release liquid is less than 0.4cst at 25℃, excessive flow occurs even with a small force, deteriorating the quality of the molded product, and if it is more than 50cst, problems such as difficult handling, such as injecting or processing into the resin tank (12), occur. there is.
이형액은 실리콘 오일, 과불화탄소 액체, 퍼플루오로불화(perfluoroFluorinated) 진공 오일(예컨대, 크리톡스(Krytox) 1506 또는 프롬블린(Fromblin) 06/6), 불화 착색제(예컨대, 3M에 의해 제조되고 FC-70으로 시판되는 퍼플루오로-트라이펜틸아민), 이온성 액체, 물과 비혼화성인 불화 이온성 액체, PDMS를 포함하는 실리콘 오일, 불화 실리콘 오일로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질일 수 있다.Release fluids include silicone oils, perfluorocarbon liquids, perfluoroFluorinated vacuum oils (e.g. Krytox 1506 or Fromblin 06/6), fluorinated colorants (e.g. manufactured by 3M and FC At least one or more substances selected from the group consisting of perfluoro-tripentylamine (commercially available as -70), ionic liquid, water-immiscible fluorinated ionic liquid, silicone oil containing PDMS, and fluorinated silicone oil. You can.
렌즈부(121) 및 이형층(123)에 대한 상세한 설명은 후술한다.A detailed description of the
상부프레임(11)과 바닥플레이트(12)의 사이는 수용되는 광경화성 액상수지가 새어나가지 않도록 실링재에 의해 밀봉될 수 있다.The space between the
하부프레임(13)은 바닥플레이트(12)를 상부프레임(11)에 지지한다.The
변형실시예로서, 상부프레임(11)과 바닥플레이트(12)는 일체의 상부가 개방된 용기 형상을 가질 수 있다.As a modified example, the
조형부(20)는 수지조(10) 내에서 승하강 가능하게 마련된 조형판(21)과 조형판(21)를 승하강시키는 승강구동부(22)를 포함한다,The
조형판(21)은 판상으로 복수의 단위성형층(2-1)이 순차적으로 적층되어 성형되는 성형물(2)을 지지한다. The
승강구동부(22)는 수지조(10)와 조형판(21) 중 적어도 하나를 승강 구동한다. 승강구동부(22)는 승강레일(미도시)과, 승강레일을 승강시키는 승강구동모터(미도시)로 이루어질 수 있다. 승강레일은 수지조(10)와 조형판(21) 중 적어도 하나를 지지하면서 결합될 수 있다.The lifting
노광부(30)는 수지조(10)의 하부에 배치되어 바닥플레이트(12)의 수광표면(도 2의 S1)을 향해 상방으로 광경화성 액상수지를 경화시키는 자외선 광을 출력한다.The
제어부(40)는 단위성형층(2-1)의 이미지에 대응하는 광을 출력하도록 노광부(30)를 제어하고, 조형판(22)이 이형층(123)에 대하여 상승 이격되도록 승강구동부(22)를 제어한다. 제어부(40)는 3D 프린터(1)의 조형 방식에 따라, 노광부(30)와 승강구동부(22)를 순서대로 제어하거나, 동시에 제어할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥플레이트(12)를 나타내는 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the
바닥플레이트(12)는 고굴절률의 제1소재로 이루어지며 노광부(30)를 향한 수광표면(S1)을 가진 렌즈부(121), 제1소재보다 낮은 굴절률의 투명한 제2소재로 이루어지며 렌즈부(121)에 근접 또는 일체로 마련된 베이스부재(122), 베이스부재(122) 상에 마련된 투명한 다공성의 이형층(123) 및 이형층(123)의 성형표면(S2) 상에 형성된 윤활액상박막(124)을 포함한다.The
렌즈부(121)에는 성형표면(S2)에 노광부(30)로부터 조사되는 광을 수렴시킨 후 확산시키는 다수의 미세렌즈(LNS)가 형성된다. 미세렌즈(LNS)는 이형층(123)을 향해 볼록한 볼록렌즈 형상이다. 렌즈부(121)는 광이 잘 투과되는 성질을 가진 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 렌즈부(121)는 이형층(123)을 향해 오목한 오목렌즈 형상의 미세렌즈를 포함할 수도 있다.A plurality of fine lenses (LNS) are formed in the
렌즈부(121)는 이형성이 우수한 재질이 바람직하나, 이로 한정되지 않는다. 렌즈부(121)는 예를 들면, FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), PFA(Perfluoroalkoxy Alkanes), ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene), PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 등으로 이루어질 수 있다.The
노광부(30)에서 조사된 광은 렌즈부(121), 베이스부재(122), 및 이형층(123)을 통과하여 윤활액상박막(124) 위의 광경화성 액상수지를 경화한다. 노광부(30)로부터 조사된 광은 렌즈부(121)의 수광표면(S1)을 지나 미세렌즈(LNS)를 통과하여 베이스부재(122)와 이형층(123)으로 진입하면서, 렌즈부(121)와 이 렌즈부(121)에 인접하는 유체층 또는 베이스부재(122)의 굴절률 차이에 의해 굴절된다. 이와 같이 굴절된 광은 이형층(123)의 성형표면(S2)에서 수렴하였다가 확산된다. 확산된 광은 역피라미드 형태를 가지고, 그 역피라미드 형태를 따라 수지조(10) 내의 광경화성 액상수지가 경화된다. 렌즈부(121)의 제1소재는 베이스부재(122)의 제2소재의 굴절률보다 높다. The light irradiated from the
만일 렌즈부(121)가 이형층(123)을 향해 오목한 미세렌즈를 포함하는 경우, 렌즈부(121)의 제1소재는 베이스부재(122)의 제2소재의 굴절률보다 낮다.If the
베이스부재(122)는 성형표면(S2)의 반대측에 미세렌즈(LNS)에 맞물리는 형상의 렌즈결합면(S3)을 가진다. 베이스부재(122)의 두께 또는 성형표면(S2)과 미세렌즈(LNS) 사이의 거리는 각 미세렌즈(LNS)의 사양 예를 들면 굴절률을 고려하여 광이 성형표면(S2) 상에 초점이 형성되도록 설정될 수 있다. 변형실시예로서, 다수의 미세렌즈(LNS)와 렌즈결합면(S3)이 맞물리는 대신에, 렌즈결합면(S3)이 평면이고 미세렌즈(LS)와 렌즈결합면(S3) 사이가 빈 공간일 수 있다.The
도 3a 및 도 3b는 각각 미세렌즈(LNS)를 적용하지 않은 픽셀 투영면(projection plane)과 미세렌즈(LNS)를 적용하여 투영면적이 줄어든 픽셀 투영면(projection plane)에 대한 접촉이론을 설명하기 위한 도면이다.Figures 3a and 3b are diagrams for explaining the contact theory for a pixel projection plane without applying a fine lens (LNS) and a pixel projection plane with a reduced projection area by applying a fine lens (LNS), respectively. am.
도 3a에 나타낸 바와 같이, 노광부(30)에서 조사된 디지털 이미지의 픽셀은 크기 변화없이 평행하게 그대로 성형표면에 투영되고, 디지털 이미지의 픽셀과 동일한 광경화성 수지에 전달된다. 따라서, 단위성형층(2-1)을 분리할 때 발생하는 계면 점착력은 디지털 이미지의 픽셀면적과 동일한 투영면적을 기초로 발생한다. 이와 같이, 미세렌즈(LNS)를 적용하지 않은 픽셀 투영면(projection plane)과 경화된 단위성형층은 면-면(plate-plate) 접촉이론에 따라 계면 점착력이 적용될 수 있다.As shown in FIG. 3A, the pixels of the digital image irradiated from the
도 3b에 나타낸 바와 같이, 노광부(30)에서 조사된 디지털 이미지의 픽셀은 미세렌즈(LNS)에 의해 집속되어 줄어든 면적으로 성형표면에 투영된 후, 반전되어 점차 넓어지면서 광경화성 수지에 전달된다. 따라서, 단위성형층(2-1)을 분리할 때 발생하는 계면 점착력은 디지털 이미지의 집속으로 줄어든 투영면적을 기초로 발생한다. 이와 같이, 미세렌즈(LNS)에 의해 집속되어 줄어든 픽셀 투영면(projection plane)과 경화된 단위성형층은 점(작은 구)-면(point-plate) 접촉이론에 따라 계면 점착력이 적용될 수 있다.As shown in Figure 3b, the pixels of the digital image irradiated from the
도 4는 도 3a의 plate-plate 접촉과 도 3b의 point-plate 접촉에 대한 계면 점착력(Fsp)을 비교하여 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, plate-plate 접촉의 계면 점착력(Fsp(C1)=(Area)2)은 투영면적(Area)의 제곱에 비례하고, point-plate 접촉의 계면 점착력(Fsp(C2)=(Area)1)은 투영면적(Area)에 비례한다. 따라서, 미세렌즈(LNS)에 의해 디지털 이미지의 초점이 성형표면에 형성되게 함으로써, 단위성형층(2-1)의 이형 시에 발생하는 계면 점착력은 약 10~20배 감소될 수 있다.Figure 4 is a graph comparing the interfacial adhesion (Fsp) for the plate-plate contact of Figure 3a and the point-plate contact of Figure 3b. As shown, the interfacial adhesion of plate-plate contact (Fsp(C 1 ) = (Area) 2 ) is proportional to the square of the projected area (Area), and the interfacial adhesion of point-plate contact (Fsp(C 2 ) = (Area) 1 ) is proportional to the projected area (Area). Accordingly, by forming the focus of the digital image on the molding surface by using a fine lens (LNS), the interfacial adhesion that occurs during release of the unit molding layer (2-1) can be reduced by about 10 to 20 times.
이형층(123)은 투명하고 이형성이 우수한 재질이 바람직하나, 이로 한정되지 않는다. 이형층(123)은 예로 들면, FEP(Fluorinated Ethylene Propylene), PFA(Perfluoroalkoxy Alkanes), ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene), PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 등으로 이루어질 수 있다.The
변형실시예로서, 이형층(123)은 다공층이 형성되는 필름을 포함할 수 있다. 이때, 필름은 수지조(12)의 베이스부재(122) 상에 배치될 수도 있다. 필름은 투명한, 예를 들면 PET, TPU, PI, PE, 유리 등으로 이루어질 수 있다.As a modified example, the
도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 이형층(123)의 단면과 윤활액상박막(124)을 확대하여 나타낸 SEM 이미지이다.Figures 5a and 5b are respectively enlarged SEM images showing the cross-section of the
이형층(123)은 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이 단위성형층(2-1)의 분리를 돕는 이형액이 내포(침투)되는 다공(pore)을 가진다. 다공은 부정형의 랜덤한 크기로 이형층(123)의 성형표면(S2)으로부터 소정의 깊이에 걸쳐 형성될 수 있다. 이형층(123)의 성형표면(S2)에는 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이 다공이 노출되어 있어 내포된 이형액에 의한 윤활액상박막(124)이 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 5A and 5B, the
도 6은 본 발명의 윤활액상박막(Slippery)(124)과 종래의 이형재질의 이형표면(FEP)의 계면 점착력(Fsp)을 비교하여 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the comparison of the interfacial adhesion (Fsp) between the lubricating liquid thin film (Slippery) 124 of the present invention and the release surface (FEP) of a conventional release material.
미세렌즈가 적용되지 않은 모델에 대한 본 발명의 윤활액상박막(124)의 계면 점착력(③)은 종래의 이형표면(FEP)의 계면 점착력(①)에 비해 동일한 투영면적 대비 약 10-20배 정도 감소될 수 있다. The interfacial adhesion (③) of the lubricating liquid
마찬가지로, 미세렌즈가 적용된 모델에 대한 본 발명의 윤활액상박막(124)의 계면 점착력(④)은 종래의 이형표면(FEP)의 계면 점착력(②)에 비해 동일한 투영면적 대비 약 10-20배 정도 감소될 수 있다.Likewise, the interfacial adhesion (④) of the lubricating liquid
특히, 미세렌즈가 적용된 모델에 대한 본 발명의 윤활액상박막(124)의 계면 점착력(④)은 미세렌즈가 적용되지 않은 종래의 이형표면(FEP)의 계면 점착력(①)에 비해 약 100배 정도 감소될 수 있다.In particular, the interfacial adhesion (④) of the lubricating liquid
이상과 같이, 마이크로 스케일의 미세렌즈(121)에 의한 투영면적의 최소화 및 윤활액상박막(124)에 의한 계면 점착력의 최소화를 통하여 대면적 그리고 초고속으로 연속적층방식의 광경화 3D 프린팅이 가능하다As described above, continuous layered photocuring 3D printing is possible in a large area and at ultra-high speed through the minimization of the projection area by the micro-scale
도 7은 이형층(123)의 투명도를 나타내는 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the transparency of the
이형층(123)은 성형표면(S2)에 인접하여 다공이 마련되고, 그 다공 내에 이형액이 내포된 상태일지라도 도 7에 나타낸 같이 405nm 파장의 빛에 대해 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 따라서, 이형층(123)은 성형표면(S2) 상의 광경화성 액상수지를 경화시키기 위한 광의 손실을 최소화하면서도 이형 능력을 크게 높일 수 있다.The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(1)의 동작도이다.Figure 8 is an operation diagram of the
도 8의 (a)를 살펴보면, 노광부(30)로부터 조사된 광은 렌즈부(121)의 미세렌즈(LNS)에 의해 굴절되어 이형층(123)의 성형표면에 집속된다. 이때, 광은 성형표면에서 최소의 면적이 된 후 다시 확산되어 조형판(21)과 성형표면 사이에 배치된 광경화성 액상수지를 경화시킨다.Looking at (a) of FIG. 8, the light irradiated from the
도 8의 (b)를 살펴보면, 노광부(30)로부터 조사된 광이 조형판(21)을 향해 출력되고 있는 중에 조형판(21)이 승강구동부(도 1의 22)에 의해 상승되면, 광경화성 액상수지가 이형층(123)의 성형표면과 조형판(21) 사이로 계속하여 액상수지가 채워지면서 단위성형층(2-1)이 연속 적층된다. 따라서, 역피라미드 모양으로 광이 조사되면서 조형판(21)이 상승하므로, 역피라미드 한 층이 일부 경화되고, 연속해서 그 다음 역피라미드 층이 일부 경화되면서 윗 층을 추가로 경화하는 식으로, 복수의 역피라미드 층이 계속 겹쳐지면서 쌓아올려진다.Looking at (b) of FIG. 8, while the light emitted from the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D프린터(1)는 노광부(30)로부터 조사된 광이 렌즈부(121)에 의해 굴절되어 이형층(123)의 성형표면에서 최소면적으로 결상되어 경화되고, 이형층(123)의 다공에 내포된 이형액으로 형성된 윤활액상박막(124)에 의해 경화된 단위성형층의 이형저항력을 최소화할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 특별한 기계적인 해결 수단 없이도 작업의 중단없이 연속적으로 3D 성형물을 고품질로 빠르게 제작할 수 있다.In this way, in the
도 9는 본 발명에 따른 3D 프린터(1)의 구성을 나타내는 블록도이다.Figure 9 is a block diagram showing the configuration of the
제어부(40)는 노광부(30)가 성형물을 단위성형층으로 분리한 이미지데이터에 기초하여 각 단위성형층 이미지에 대응하는 광을 조사하도록 제어하고, 승강구동부(22)가 조형판(21)을 상승 혹은 하강하도록 제어한다.The
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이형층(122)의 제조방법을 나타내는 순서도이다.Figure 10 is a flowchart showing a method of manufacturing the
단계 S11에서, 투명한 재질, 예를 들면 폴리에스테르(PET)로 이루어진 필름 또는 플레이트 형상의 베이스부재를 마련한다. In step S11, a base member in the shape of a film or plate made of a transparent material, for example, polyester (PET), is prepared.
단계 S12에서, 베이스부재 상에 다공이 형성된 성형표면을 가진 이형층을 형성한다. 다공을 가진 이형층은 베이스부재 상에 이형성이 우수한 재질로 다수의 미세요철부를 예를 들면 전사법 또는 나노임프린팅법으로 형성한 후에 미세요철부를 가압하여 형성할 수 있다. 미세요철부를 가압하면, 철(凸)부의 첨단이 눌림 변형되어 요(凹)부의 입구가 좁아진다. 따라서, 입구가 좁아진 요(凹)는 내부에 이형액을 내포시키기 적합한 형상이 될 수 있다.In step S12, a release layer having a porous molding surface is formed on the base member. The porous release layer is made of a material with excellent release properties on the base member and can be formed by forming a plurality of micro-concave-convex portions using, for example, a transfer method or nanoimprinting method, and then pressing the micro-concave-convex portions. When the micro-concave-convex portion is pressed, the tip of the concave portion is pressed and deformed, and the entrance to the concave portion becomes narrow. Therefore, the concave with a narrowed entrance can be of a shape suitable for enclosing the mold release liquid inside.
단계 S13에서, 이형층의 다공에 단위성형층의 분리를 돕는 이형액을 침투시켜 이형층의 성형표면에 윤활액상박막을 형성한다. 이형층의 다공에 이형액을 침수시키는 방법은 In step S13, a release liquid that helps separate the unit molding layers is infiltrated into the pores of the release layer to form a lubricating liquid thin film on the molding surface of the release layer. The method of submerging the release liquid into the pores of the release layer is
단계 S14에서, 다공에 이형액이 내포되어 있는 이형층을 수지조의 바닥에 배치한다. 이형층이 투명한 얇은 필름에 형성된 경우는 용기 형상의 수지조의 내측 바닥면에 배치된다. 이형층이 수지조의 투명한 바닥에 직접 형성되는 경우, 바닥은 예를 들면 4각 또는 원형통 형상의 프레임의 하부를 커버하도록 밀폐 결합된다.In step S14, a release layer containing a release liquid contained in pores is placed on the bottom of the resin tank. When the release layer is formed on a transparent thin film, it is placed on the inner bottom surface of the container-shaped resin tank. When the release layer is formed directly on the transparent bottom of the resin tank, the bottom is hermetically coupled to cover the lower part of a frame, for example, having a square or cylindrical shape.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이형층(123)의 제조방법을 나타내는 순서도이다.Figure 11 is a flowchart showing a method of manufacturing the
단계 S21에서, 투명한 재질, 예를 들면 폴리에스테르(PET)로 이루어진 필름 또는 플레이트 형상의 베이스부재를 마련한다.In step S21, a base member in the shape of a film or plate made of a transparent material, for example, polyester (PET), is prepared.
단계 S22에서, 베이스부재의 일면에 용해 가능한 미세요소들(fine elements)이 함침된 투명수지층을 형성한다. 투명수지층을 형성하는 재질은 이형성이 우수하고 특정 용제에 용해되지 않는 투명한 재질을 선택한다.In step S22, a transparent resin layer impregnated with soluble fine elements is formed on one surface of the base member. The material forming the transparent resin layer is selected as a transparent material that has excellent release properties and does not dissolve in specific solvents.
투명수지층은 예를 들면 UV경화형 수지, 광경화형 수지 등을 포함할 수 있다. The transparent resin layer may include, for example, UV-curable resin, photo-curable resin, etc.
용해 가능한 미세요소는 특정 용제에 용해될 수 있는 투명 재질을 선택한다. 용해 가능한 미세요소는 마이크로/나노 스케일, 즉 직경 2㎛ 이하의 크기를 가질 수 있다. 용해 가능한 미세요소는 2㎛ 직경을 초과하면 용해에 의해 형성되는 다공에 침투된 이형액의 보유력이 떨어질 수 있다. 2㎛ 직경을 초과하는 다수의 미세요소가 뭉친 상태에서 용해되면, 지나치게 큰 다공이 형성되고, 그 결과 이형액의 보유력이 저하될 수 있다.The soluble microelement is a transparent material that can be dissolved in a specific solvent. Dissolvable microelements may have a micro/nano scale, that is, a size of 2 μm or less in diameter. If the soluble microelement exceeds 2㎛ in diameter, the holding power of the release liquid that has penetrated the pores formed by dissolution may decrease. If a large number of microelements exceeding 2㎛ in diameter are aggregated and dissolved, excessively large pores may be formed, and as a result, the holding power of the release liquid may be reduced.
미세요소는 다공 생성자(porous generator)로서 액상, 겔상 또는 고체상일 수 있다.Microelements are porous generators and may be in a liquid, gel, or solid state.
용제는 미세요소의 재질에 따라 결정될 수 있다. 용제는 물, 벤젠 등 다양한 재질이 이용될 수 있다.The solvent may be determined depending on the material of the microelement. As a solvent, various materials such as water and benzene can be used.
단계 S23에서, 투명수지층에 함침된 미세요소를 용제로 용해시켜 다공성 이형층을 형성한다. 이형층은 투명수지층에 함침된 미세요소들이 충분히 용해될 수 있도록 5㎛ 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.In step S23, the microelements impregnated in the transparent resin layer are dissolved in a solvent to form a porous release layer. The release layer is preferably formed to a thickness of 5㎛ or less so that the microelements impregnated in the transparent resin layer can be sufficiently dissolved.
단계 S24에서, 다공성 이형층에서 미세요소가 용해된 공간, 즉 다공에 단위성형층의 분리를 돕는 이형액을 침투시켜 이형층의 성형표면에 윤활액상박막을 형성한다.In step S24, a lubricating liquid thin film is formed on the molding surface of the mold release layer by infiltrating the space where fine elements are dissolved in the porous mold release layer, that is, the pores, with a mold release liquid that helps separate the unit mold layer.
단계 S25에서, 다공에 이형액이 내포되어 있는 이형층을 수지조의 바닥에 배치한다. 이형층은 필름 형태인 경우 용기 형상의 수지조의 내측 바닥면에 배치한다. 이형층은 수지조의 바닥 내측에 직접 형성될 수 있다.In step S25, a release layer containing a release liquid contained in pores is placed on the bottom of the resin tank. When the release layer is in the form of a film, it is placed on the inner bottom surface of the container-shaped resin tank. The release layer may be formed directly inside the bottom of the resin tank.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 이형층의 제조 방법은 성형 몰딩 방식, 물리적 또는 화학적 식각방식, 패턴 인쇄 경화방식, 물리적 프레스 가압방식 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.In addition, the method of manufacturing the release layer according to an embodiment of the present invention may include various methods such as a molding method, a physical or chemical etching method, a pattern printing curing method, and a physical press pressing method.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이형층의 성형표면에 윤활액상박막을 형성하는 방법은 원료물질의 다공 매트릭스 내에 이형액이 흡입되는 흡입형(absorption type), 3차원 망상구조에 이형액을 선택적으로 흡수하여 강한 가교를 형성하는 겔화형(gel type) 및 이형액이 매트릭스 내에 삽입 반응에 의해 층간 삽입되면서 팽윤되는 원리를 이용한 자기팽윤형(self-swellting) 등이 적용될 수도 있다.In addition, the method of forming a lubricating liquid thin film on the molding surface of the release layer according to an embodiment of the present invention is an absorption type in which the release liquid is absorbed into the porous matrix of the raw material, and the release liquid is applied to the three-dimensional network structure. A gel type that selectively absorbs and forms strong crosslinks, and a self-swelling type that uses the principle that the release liquid swells as it is inserted between layers by an insertion reaction within the matrix, may be applied.
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 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been shown and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and may be used in 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 skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.
1: 3D프린터
2: 성형물
3: 베드
10: 수지조
11: 상부프레임
12: 바닥플레이트
121: 렌즈부
122: 베이스부재
123: 이형층
124: 윤활액상박막
13: 하부프레임
20: 조형부
21: 조형판
22: 승강구동부
30 : 노광부
40: 제어부트
pore: 다공
S1: 수광표면
S2: 성형표면
S3: 렌즈결합면
LNS: 미세렌즈1: 3D printer 2: Molded object
3: Bed 10: Resin Tank
11: upper frame 12: floor plate
121: Lens unit 122: Base member
123: Release layer 124: Lubricating liquid thin film
13: lower frame 20: forming part
21: Forming plate 22: Hoistway eastern part
30: exposed portion 40: control boot
pore: pore S1: light receiving surface
S2: Molding surface S3: Lens coupling surface
LNS: microlens
Claims (9)
광경화성 액상수지를 수용하는 수지조;
상기 수지조 내에 마련되는 조형판과 상기 조형판 또는 상기 수지조를 승강 구동시키는 승강구동부를 가진 조형부;
상기 조형판를 향해 광을 조사하는 노광부;
상기 조형판에 복수의 단위성형층이 순차적으로 적층되도록 상기 노광부와 상기 승강구동부를 제어하는 제어부; 및
상기 조형판을 향하는 상기 수지조의 바닥에 마련되며, 상기 단위성형층의 분리를 돕는 이형액이 내포되도록 다공이 형성된 성형표면을 가진 이형층을 포함하는 3D 프린터.In 3D printers,
A resin tank containing a photocurable liquid resin;
a molding unit having a molding plate provided in the resin tank and a lifting mechanism that lifts and drives the molding plate or the resin tank;
an exposure unit that irradiates light toward the molding plate;
a control unit that controls the exposure unit and the lifting unit so that a plurality of unit molding layers are sequentially stacked on the molding plate; and
A 3D printer comprising a release layer provided at the bottom of the resin tank facing the molding plate and having a porous molding surface to contain a release liquid that helps separate the unit molding layer.
상기 이형층은 다공층이 형성되는 필름을 포함하며,
상기 필름은 상기 수지조의 바닥에 배치되는 3D 프린터.According to paragraph 1,
The release layer includes a film in which a porous layer is formed,
A 3D printer wherein the film is placed on the bottom of the resin tank.
상기 필름과 상기 이형층은 투명재질로 이루어지는 3D프린터.According to clause 2,
A 3D printer in which the film and the release layer are made of a transparent material.
상기 성형표면의 다공은 랜덤한 형상을 갖는 3D프린터.According to paragraph 1,
A 3D printer in which the pores of the molded surface have a random shape.
상기 다공은 직경이 2㎛ 이하인 3D프린터.According to paragraph 1,
A 3D printer in which the pores have a diameter of 2㎛ or less.
상기 수지조는 바닥을 형성하는 투명한 베이스부재를 포함하며,
상기 이형층은 상기 베이스부재의 일면에 코팅되어 형성되는 3D프린터.According to clause 1,
The resin tank includes a transparent base member forming a bottom,
A 3D printer in which the release layer is formed by coating one surface of the base member.
상기 베이스부재의 이면 측에 마련된 다수의 미세렌즈를 더 포함하는 3D프린터.According to clause 6,
A 3D printer further comprising a plurality of microlenses provided on the back side of the base member.
베이스부재를 마련하고,
상기 베이스부재에 다공이 형성된 성형표면을 가진 이형층을 형성하고,
상기 이형층의 다공에 상기 단위성형층의 분리를 돕는 이형액을 내포되도록 하여 상기 성형표면에 윤활액상박막을 마련된 이형층을 형성하고,
상기 이형층이 형성된 베이스부재를 상기 수지조의 바닥에 배치하는 단계를 포함하는 3D프린터의 제조방법.A resin tank that accommodates a photocurable liquid resin, a molding section having a molding plate provided in the resin tank and a lifting drive unit that lifts and drives the molding plate, an exposure section that irradiates light toward the molding plate, and a plurality of plates on the molding plate. In the manufacturing method of a 3D printer including a control unit that controls the exposure unit and the lifting unit so that unit molding layers are sequentially stacked,
Prepare a base member,
Forming a release layer having a porous molded surface on the base member,
Forming a release layer with a lubricating liquid thin film on the molding surface by allowing a release liquid that helps separate the unit molding layer to be contained in the pores of the release layer,
A method of manufacturing a 3D printer comprising the step of placing the base member on which the release layer is formed on the bottom of the resin tank.
베이스부재를 마련하고,
용해 가능한 미세요소들이 함침된 투명수지층을 상기 베이스부재에 도포하고,
상기 투명수지층 내의 미세요소를 용해액으로 용해시켜 다공을 형성하고,
성형표면에 윤활액상박막이 형성되도록 상기 다공에 상기 단위성형층의 분리를 돕는 이형액을 침투시킨 이형층을 형성하고,
상기 이형층이 형성된 베이스부재를 상기 수지조의 바닥에 배치하는 단계를 포함하는 3D프린터의 제조방법.A resin tank that accommodates a photocurable liquid resin, a molding section having a molding plate provided in the resin tank and a lifting drive unit that lifts and drives the molding plate, an exposure section that irradiates light toward the molding plate, and a plurality of plates on the molding plate. In the manufacturing method of a 3D printer including a control unit that controls the exposure unit and the lifting unit so that unit molding layers are sequentially stacked,
Prepare a base member,
A transparent resin layer impregnated with soluble microelements is applied to the base member,
Forming pores by dissolving the fine elements in the transparent resin layer with a solution,
Forming a release layer infiltrated with a release liquid that helps separate the unit molding layer in the pores so that a lubricating liquid thin film is formed on the molding surface,
A method of manufacturing a 3D printer comprising the step of placing the base member on which the release layer is formed on the bottom of the resin tank.
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