WO2016200016A1 - 적층식 광조형 장치 - Google Patents

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WO2016200016A1
WO2016200016A1 PCT/KR2016/002078 KR2016002078W WO2016200016A1 WO 2016200016 A1 WO2016200016 A1 WO 2016200016A1 KR 2016002078 W KR2016002078 W KR 2016002078W WO 2016200016 A1 WO2016200016 A1 WO 2016200016A1
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WO
WIPO (PCT)
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photocurable resin
molding
barrier
unit
molding part
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/002078
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English (en)
French (fr)
Inventor
엄태관
김병국
Original Assignee
오스템임플란트 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of WO2016200016A1 publication Critical patent/WO2016200016A1/ko

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a laminated optical shaping device, and more particularly, to a stacked optical shaping device in which a manufacturing process time can be shortened.
  • An optical molding apparatus is a device for manufacturing prototypes of a desired shape by laminating layers divided into a plurality of layers in order to obtain a shaped object of a desired shape.
  • an optical molding apparatus changes a three-dimensional shape modeled by a CAD system into slice data divided into a plurality of layers having a constant thickness, and then uses the same to form a layered sheet and stack it to manufacture a sculpture.
  • a photo-curable resin is irradiated with light to form a thin layered sheet, and then laminated therein is roughly classified into a free liquid surface method and a regulated liquid surface method.
  • a base plate is installed in a resin tank in which a photocurable resin is stored, and resin is formed on the base plate by irradiating light on a resin located on an upper surface of the base plate. Thereafter, the base plate on which the resin cured resin is formed is settled step by step, and then the resin cured resin layer is formed by laminating in the same manner.
  • the regulation liquid surface method light is irradiated from the bottom of the resin tank having the bottom surface formed of the transparent plate, and the base plate is placed in the resin tank to cure the resin in the resin tank. Subsequently, the resin cured resin is formed and laminated while transferring the base plate having the cured resin cured product upward.
  • Patent No. 10-1406900 (2014.06.13.) Discloses a three-dimensional printer.
  • a light providing means is provided under the vessel in a regulated liquid plane manner to irradiate light.
  • the photocurable resin is accommodated in the vessel and the build platform moves the Z-axis while fixing one end of the photocurable resin.
  • the water level of the photocurable resin accommodated in the resin tank was not high.
  • the layer thickness of the photocurable resin by light irradiation in the regulated liquid-surface optical shaping device is as thin as about 50 ⁇ m. Therefore, as the build platform is upward, the speed at which the photocurable resin is filled below the cured resin laminated surface is slowed, thereby increasing the waiting time until the next curing operation. There is this.
  • Patent Document 1 Registered Patent Publication No. 10-1406900 (June 13, 2014)
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a laminated optical shaping device that can shorten the manufacturing process time.
  • an embodiment of the present invention is a container containing a photocurable resin;
  • a barrier provided inside the reservoir to allow the photocurable resin to be received between the reservoir and a lower end formed at a first interval with a bottom surface of the reservoir to move the photocurable resin;
  • a light irradiation part provided below the storage tank and irradiating light to cure the photocurable resin contained in the storage tank into a predetermined shape;
  • a molding part provided inside the barrier and having a molding formed by sequentially stacking the photocurable resin cured by the light irradiation part;
  • a transfer unit for transferring the molding unit in a vertical direction;
  • a molding unit provides a laminated optical molding apparatus including a sealing unit which moves together with the molding unit and seals between the molding unit and the barrier.
  • the barrier is formed at a predetermined interval along the circumferential direction of the barrier wall and the barrier wall is formed in the moving space is formed inside the movement so that the molding portion, the barrier wall and the accommodation It may have a support frame placed on the bottom surface of the jaw to support the barrier wall.
  • the blocking wall may be formed in a cross-section with respect to the longitudinal direction in a ring shape.
  • the molding portion may be formed to correspond to the cross-sectional shape in the longitudinal direction of the blocking wall.
  • the sealing portion is formed in a ring shape of the flexible material, it can be inserted into the coupling groove formed in the circumferential direction on the outer surface of the molding portion.
  • a resin supply unit for supplying a photocurable resin to the receiving tank, a measuring unit for measuring the level of the photocurable resin provided in the receiving tank accommodated in the receiving tank, and the measurement data from the measuring unit
  • the control unit may further include a control unit configured to control the resin supply unit so that the photocurable resin accommodated in the receiving tank maintains a predetermined level when the molding unit moves upward.
  • the first interval may correspond to the thickness of the photocurable resin is cured once by the light irradiation unit.
  • the water level of the photocurable resin can be maintained high.
  • the speed at which the accommodated photocurable resin flows into the lower side of the molding part can be increased, so that the manufacturing process time can be shortened.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a stacked optical shaping device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the center of the barrier in the laminated optical shaping device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exploded perspective view showing the center of the barrier in the stacked optical molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 4 to 6 is an operation example showing an operation example of a stacked optical shaping device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary view comparing a stacked light shaping device according to an exemplary embodiment of the present invention with a conventional stacked light shaping device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a laminated optical shaping apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the center of the barrier in the laminated optical shaping apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 An exploded perspective view showing a barrier in a stacked optical molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the stacked light shaping device is a receiving tank 100, barrier 200, light irradiation unit 300, molding unit 400, transfer unit 500 And it may include a sealing unit 600.
  • the photocurable resin may be accommodated in the accommodation tank 100.
  • the barrier 200 may be provided inside the receiving tank 100 to allow the photocurable resin L to be accommodated between the receiving tank 100, and the lower end may be accommodated so that the photocurable resin L moves.
  • the bottom surface 110 of the bath 100 may be formed to form a first gap (D).
  • the light irradiation unit 300 may be provided at the lower side of the receiving tank 100, it may be irradiated with light to cure the photocurable resin (L) accommodated in the receiving tank 100 to a predetermined shape.
  • the molding part 400 may be provided inside the barrier 200, and a molding formed by sequentially stacking the photocurable resin cured by the light irradiation part 300 may be attached.
  • the transfer unit 500 may transfer the molding unit 400 in the vertical direction.
  • sealing part 600 may be provided in the molding part 400 and move together with the molding part 400, and may seal between the molding part 400 and the barrier 200.
  • the receiving tank 100 may be formed in a container shape with an open top, and the photocurable resin L may be accommodated.
  • the photocurable resin (L) may include one or more of acrylic, ceramic, rubber, ABS, urethane, epoxy, and the like, but is not limited thereto.
  • the photocurable resin (L) may have a special limitation on its composition or content. It is not.
  • the barrier 200 may be provided inside the receiving tank 100, and the barrier 200 may have a barrier wall 210 and a support frame 220.
  • the blocking wall 210 may form a body of the barrier 200, and may have a moving space 211 inward so that the molding part 400 may move.
  • the blocking wall 210 may be formed in a shape in which the upper and lower portions penetrate.
  • the blocking wall 210 may be formed in a ring shape in a cross section with respect to the longitudinal direction, and through this, the blocking wall 210 may be formed in a cylindrical shape.
  • the support frame 220 may be formed at predetermined intervals along the circumferential direction of the blocking wall 210 at the lower end of the blocking wall 210.
  • the support frame 220 may be placed on the bottom surface 110 of the receiving tank 100 to support the blocking wall 210.
  • the lower end of the blocking wall 210 may form a first interval (D) and the bottom surface 110 of the receiving tank (100).
  • the first interval D may correspond to a thickness at which the photocurable resin L is cured once by the light irradiation part 300.
  • the first interval D may correspond to a slicing thickness formed by curing the photocurable resin L by the light irradiation part 300.
  • the support frame 220 may be formed in a length corresponding to the first interval (D).
  • Barrier 200 may be provided in the inner center of the receiving tank 100, through which, the interior of the receiving tank 100 is the first space 120 formed between the receiving tank 100 and the barrier 200 ) And a moving space 211 formed inside the barrier 200.
  • the first space 120 and the moving space 211 may be connected to each other through the support frame 220.
  • the molding part 400 may be provided inside the blocking wall 210.
  • the molding part 400 may be formed to correspond to the cross-sectional shape of the blocking wall 210 in the longitudinal direction.
  • the molding part 400 may be formed in a disc shape.
  • a molding formed by sequentially stacking the photocurable resin L cured by the light irradiation part 300 may be attached to the bottom surface of the molding part 400.
  • a coupling groove 410 may be formed in the outer surface of the molding part 400 in the circumferential direction, and the sealing part 600 may be inserted into the coupling groove 410.
  • the sealing part 600 may be formed in a ring shape of a flexible material.
  • the sealing part 600 may move together with the molding part 400 and may be in close contact with the inner circumferential surface of the blocking wall 210. Through this, when the molding part 400 moves in the vertical direction, the sealing part 600 may seal between the molding part 400 and the blocking wall 210.
  • the sealing part 600 may be provided at the lower end of the outer surface of the molding part 400, thereby minimizing the amount of the photocurable resin L penetrating between the blocking wall 210 and the molding part 400. .
  • the transfer unit 500 may transfer the molding unit 400 in the vertical direction.
  • the transfer part 500 may move the molding part 400 downward to a position where the lower end of the molding part 400 corresponds to the lower end of the blocking wall 210.
  • initial curing of the photocurable resin L may be started. That is, the manufacturing process of the sculpture through light irradiation can be started.
  • the photocurable property accommodated in the space between the receiving tank 100 and the blocking wall 210 that is, the first space 120.
  • Part of the resin (L) may be moved through the support frame 220 may be filled in the lower portion of the molding unit (400).
  • the light irradiation part 300 is provided below the receiving tank 100 to cure the photocurable resin contained in the receiving tank 100, more specifically, the photocurable resin filled in the lower portion of the molding part 400 to a predetermined shape.
  • the light can be irradiated to make it.
  • the light irradiated from the light irradiation part 300 may be light having a wavelength at which the photocurable resin can be cured.
  • the light source (not shown) included in the light irradiation unit 300 may be a light emitting diode (LED), a xenon lamp, a halogen lamp, an ultraviolet lamp, an infrared lamp, or the like, and the type thereof is not particularly limited.
  • the kind of the light source may be determined according to the kind of the photocurable resin.
  • the light irradiation unit 300 may include an image chip (not shown), and the image chip may be configured as a digital micromirror device (DMD).
  • DMD digital micromirror device
  • a reflector 310 may be further provided on the path of the light irradiated from the light irradiator 300.
  • the reflector 310 may reflect the light irradiated from the light irradiator 300 to the photocurable resin filled under the molding unit 400.
  • the reflector 310 may be tilted so that light corresponding to the position of the shape of the sculpture may be irradiated.
  • the light irradiated from the light irradiation unit 300 may be directly irradiated to the photocurable resin, in this case, the configuration of the reflector 310 may be omitted.
  • the cured photocurable resin may have a thickness corresponding to the first interval D, and the cured photocurable resin thus formed forms a slicing layer.
  • the laminated optical shaping device may further include a resin supply unit 700, the measuring unit 800 and the control unit 900.
  • the resin supply unit 700 may supply the photocurable resin to the accommodation tank 100.
  • the resin supply unit 700 and the receiving tank 100 may be connected by a supply pipe 710 for supplying a photocurable resin.
  • the measuring unit 800 may be provided in the accommodation tank 100, and may measure the level of the photocurable resin accommodated in the accommodation tank 100.
  • the measuring unit 800 may be a level sensor.
  • controller 900 may be provided with measurement data measuring the level of the photocurable resin from the measurement unit 800, and may control the supply of the photocurable resin by controlling the resin supply unit 700.
  • control unit 900 may control the resin supply unit 700 so that the photocurable resin accommodated in the storage tank 100 maintains a predetermined level when the molding unit 400 moves upward.
  • 4 to 6 is an operation example showing an operation example of a stacked optical shaping device according to an embodiment of the present invention.
  • the photocurable resin L accommodated in the first space 120 may be formed of the support frame 220. It is introduced through the filling can be filled in the lower portion of the molding unit (400).
  • the photocurable resin L accommodated in the first space 120 may be maintained at a predetermined level.
  • the molding part 400 is firstly spaced in a state in which the molding C formed by curing the photocurable resin is attached to the molding part 400.
  • the photocurable resin L of the first space 120 between the receiving tank 100 and the barrier 200 is shown by the arrow A1, the molding part 400. It can be filled into the bottom of the fill.
  • the water level of the first space 120 may be lowered, and the water level data measured by the measuring unit 800 may be transmitted to the controller 900.
  • the control unit 900 controls the resin supply unit 700 based on the transmitted data to supply the photocurable resin, so that the water level of the photocurable resin L accommodated in the first space 120 as shown by the arrow A2. Can be maintained at a predetermined level.
  • the controller 900 controls the resin supply unit 700.
  • the level of the photocurable resin in the first space 120 may be maintained at a predetermined level.
  • Figure 7 is an exemplary view comparing the laminated optical shaping device according to an embodiment of the present invention and the conventional laminated optical shaping device.
  • Figure 7 (a) shows a stacked optical shaping device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 (b) shows an example of a conventional stacked optical shaping device.
  • a barrier 200 is provided inside the receiving tank 100 to provide a first space between the receiving tank 100 and the barrier 200. Space 120 is formed. Therefore, when the amount equivalent to the amount of the photocurable resin filled in the water tank 1100 of the conventional laminated optical shaping device is filled in the laminated optical shaping device of the present invention, the photocurable resin filled in the laminated photoforming device of the present invention The level of can be as high as H than the level of the photocurable resin filled in the water tank 1100 of the conventional optical shaping device.
  • the difference (H) of the water level of the photocurable resin accommodated can be adjusted by increasing the thickness of the blocking wall 210 or increasing the diameter of the blocking wall 210 so that the volume of the first space 120 is reduced. have.
  • the speed at which the photocurable resin is filled below the molding part 400 may be increased. That is, according to the present invention, the level of the photocurable resin (L) accommodated in the receiving tank 100 can be increased, so that the photocurable resin is lower than the molding unit 400 faster than in the conventional laminated optical molding apparatus. It can be filled, which can shorten the manufacturing process time.
  • reservoir 120 first space
  • barrier 210 barrier wall
  • moving space 220 support frame
  • control unit 900 control unit

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Abstract

본 발명은 제조 공정 시간이 단축될 수 있는 적층식 광조형 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 적층식 광조형 장치는 수용조, 베리어, 광조사부, 조형부, 이송부 그리고 실링부를 포함한다. 여기서, 수용조는 광경화성 수지가 수용된다. 베리어는 수용조의 내측에 구비되어 수용조와의 사이에 광경화성 수지가 수용되도록 하고, 광경화성 수지가 이동하도록 하단부는 수용조의 바닥면과 제1간격을 이루어 형성된다. 광조사부는 수용조의 하측에 구비되고, 수용조에 수용된 광경화성 수지를 미리 설정된 형상으로 경화시키도록 광을 조사한다. 조형부는 베리어의 내측에 구비되고, 광조사부에 의해 경화된 광경화성 수지가 순차적으로 적층되어 형성되는 조형물이 부착된다. 이송부는 조형부를 상하 방향으로 이송시킨다. 그리고, 실링부는 조형부에 구비되어 조형부와 함께 이동하고 조형부와 베리어의 사이를 실링한다.

Description

적층식 광조형 장치
본 발명은 적층식 광조형 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조 공정 시간이 단축될 수 있는 적층식 광조형 장치에 관한 것이다.
광조형 장치는 원하는 형상의 조형물을 얻기 위하여 다수의 층으로 분할된 층을 적층하여 원하는 형상의 시작품을 제조하는 장치이다.
일반적으로 광조형 장치는 캐드 시스템으로 모델링한 3차원 형상을 일정한 두께를 갖는 다수의 층으로 분할한 슬라이스 데이터로 변경한 후에 이를 사용하여 층 형태의 시트를 조형하고 이를 쌓아서 조형물을 제조하고 있다.
광조형 장치에서 광경화성 수지에 빛을 조사하여 얇은 층 형태의 시트를 만든 후에 이를 적층하는 방식은 크게 자유액체면 방식과 규제 액체면 방식으로 대별된다.
자유 액체면 방식은 광경화성 수지를 저장한 수지조 내에 베이스 플레이트를 설치하고 베이스 플레이트의 상면에 위치한 수지에 광을 조사하여 베이스플레이트에 수지경화물을 형성한다. 이후, 수지경화물이 형성된 베이스 플레이트를 단계적으로 침하시킨 다음 수지경화물 층을 같은 방법으로 형성시켜 적층시키는 방식이다.
한편, 규제 액체면 방식은 투명 플레이트로 형성된 바닥면을 가진 수지조의 아래쪽으로부터 광을 조사하고, 수지조에 베이스 플레이트를 위치시켜 수지조 내에서 수지를 경화시킨다. 이어, 경화된 수지경화물이 부착된 베이스 플레이트를 상향으로 이송시키면서 수지경화물을 형성시켜 적층하는 방식이다.
등록특허공보 제10-1406900호(2014.06.13.)에는 삼차원 프린터가 개시되고 있다. 상기 문헌에 개시되는 삼차원 프린터는 규제 액체면 방식으로 광제공수단이 베슬의 하측에 구비되어 광을 조사한다. 상기 문헌에서는 광경화성 수지가 베슬에 수용되며 빌드플렛폼은 광경화성 수지의 일단을 고정한 상태에서 이를 Z축으로 이동시키게 된다.
한편, 종래의 규제 액체면 방식의 광조형 장치에서는 수지조에 수용되는 광경화 수지의 수위가 높지 않지 않았다. 또한 일반적으로 규제 액체면 광조형 장치에서 광 조사에 의한 광경화수지의 층 두께는 약 50㎛로 얇다. 때문에, 빌드플렛폼이 상향함에 따라 경화된 수지 적층면의 하측으로 광경화 수지가 채워지는 속도가 느려 다음 경화 작업까지의 대기 시간이 늘어나게 되고, 이에 따라, 조형물 제조에 소요되는 전체 공정 시간이 늘어나는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1406900호(2014.06.13.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제조 공정 시간이 단축될 수 있는 적층식 광조형 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 광경화성 수지가 수용되는 수용조; 상기 수용조의 내측에 구비되어 상기 수용조와의 사이에 상기 광경화성 수지가 수용되도록 하고, 상기 광경화성 수지가 이동하도록 하단부는 상기 수용조의 바닥면과 제1간격을 이루어 형성되는 베리어; 상기 수용조의 하측에 구비되고, 상기 수용조에 수용된 상기 광경화성 수지를 미리 설정된 형상으로 경화시키도록 광을 조사하는 광조사부; 상기 베리어의 내측에 구비되고, 상기 광조사부에 의해 경화된 광경화성 수지가 순차적으로 적층되어 형성되는 조형물이 부착되는 조형부; 상기 조형부를 상하 방향으로 이송시키는 이송부; 그리고 상기 조형부에 구비되어 상기 조형부와 함께 이동하고 상기 조형부와 상기 베리어의 사이를 실링하는 실링부를 포함하는 적층식 광조형 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 베리어는 상기 조형부가 이동하도록 내측에 이동공간이 형성되는 차단벽과, 상기 차단벽의 하단부에 상기 차단벽의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 형성되고 상기 수용조의 바닥면에 놓여 상기 차단벽을 지지하는 지지프레임을 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 차단벽은 길이 방향에 대한 단면이 링 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조형부는 상기 차단벽의 길이 방향에 대한 단면 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 실링부는 유연소재의 링 형상으로 형성되고, 상기 조형부의 외측면에 원주 방향으로 형성되는 결합홈에 삽입 결합될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 수용조에 광경화성 수지를 공급하는 수지공급부와, 상기 수용조에 구비되어 상기 수용조에 수용되는 광경화성 수지의 수위를 측정하는 측정부와, 상기 측정부로부터 측정 데이터를 제공받고, 상기 조형부가 상향 이동 시에 상기 수용조에 수용되는 광경화성 수지가 미리 정해진 수위를 유지하도록 상기 수지공급부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1간격은 상기 광조사부에 의해 광경화성 수지가 1회 경화되는 두께에 대응될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 수용조에 베리어가 구비되어 종래의 적층식 광조형 장치에서와 동일한 양의 광경화성 수지가 수용조에 제공되었을 때, 광경화성 수지의 수위를 높게 유지할 수 있다. 이에 따라, 수용된 광경화성 수지가 조형부의 하측으로 유입되는 속도를 빠르게 할 수 있기 때문에, 제조 공정 시간이 단축될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치에서 베리어를 중심으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치에서 베리어를 중심으로 나타낸 분해사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 작동예를 나타낸 작동예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치와 종래의 적층식 광조형 장치를 비교한 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치에서 베리어를 중심으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치에서 베리어를 중심으로 나타낸 분해사시도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치는 수용조(100), 베리어(200), 광조사부(300), 조형부(400), 이송부(500) 그리고 실링부(600)를 포함할 수 있다.
여기서, 수용조(100)에는 광경화성 수지가 수용될 수 있다.
그리고, 베리어(200)는 수용조(100)의 내측에 구비되어 수용조(100)와의 사이에 광경화성 수지(L)가 수용되도록 할 수 있으며, 광경화성 수지(L)가 이동하도록 하단부는 수용조(100)의 바닥면(110)과 제1간격(D)을 이루어 형성될 수 있다.
또한, 광조사부(300)는 수용조(100)의 하측에 구비될 수 있으며, 수용조(100)에 수용된 광경화성 수지(L)를 미리 설정된 형상으로 경화시키도록 광을 조사할 수 있다.
그리고, 조형부(400)는 베리어(200)의 내측에 구비될 수 있으며, 광조사부(300)에 의해 경화된 광경화성 수지가 순차적으로 적층되어 형성되는 조형물이 부착될 수 있다.
또한, 이송부(500)는 조형부(400)를 상하 방향으로 이송시킬 수 있다.
그리고, 실링부(600)는 조형부(400)에 구비되어 조형부(400)와 함께 이동할 수 있으며, 조형부(400)와 베리어(200)의 사이를 실링할 수 있다.
상세히, 수용조(100)는 상부가 개방된 용기 형상으로 형성될 수 있으며, 광경화성 수지(L)가 수용될 수 있다. 여기서, 광경화성 수지(L)는 아크릴, 세라믹, 고무, ABS, 우레탄, 에폭시 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 또한, 광경화가 가능하다면 그 조성이나 함량에도 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
그리고, 베리어(200)는 수용조(100)의 내측에 구비될 수 있으며, 베리어(200)는 차단벽(210) 및 지지프레임(220)을 가질 수 있다.
차단벽(210)은 베리어(200)의 몸체를 형성할 수 있으며, 조형부(400)가 이동할 수 있도록 내측에 이동공간(211)을 가질 수 있다.
차단벽(210)은 상부 및 하부가 관통된 형상으로 형성될 수 있다. 차단벽(210)은 바람직하게는 길이 방향에 대한 단면이 링 형상으로 형성될 수 있으며, 이를 통해 차단벽(210)은 원통 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 지지프레임(220)은 차단벽(210)의 하단부에 차단벽(210)의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 형성될 수 있다. 지지프레임(220)은 수용조(100)의 바닥면(110)에 놓여 차단벽(210)을 지지할 수 있다.
이때, 차단벽(210)의 하단부는 수용조(100)의 바닥면(110)과 제1간격(D)을 이룰 수 있다. 여기서, 제1간격(D)은 광조사부(300)에 의해 광경화성 수지(L)가 1회 경화되는 두께에 대응될 수 있다. 다시 말하면, 제1간격(D)은 광조사부(300)에 의해 광경화성 수지(L)가 경화되어 형성되는 슬라이싱(Slicing) 두께에 대응될 수 있다. 이를 위해, 지지프레임(220)은 제1간격(D)에 대응되는 길이로 형성될 수 있다.
베리어(200)는 수용조(100)의 내측 중앙에 구비될 수 있으며, 이를 통해, 수용조(100)의 내부는 수용조(100)와 베리어(200)의 사이에 형성되는 제1공간(120)과, 베리어(200)의 내측에 형성되는 이동공간(211)으로 구분될 수 있다.
제1공간(120)과 이동공간(211)은 지지프레임(220)의 사이를 통해 서로 연결될 수 있다.
그리고, 조형부(400)는 차단벽(210)의 내측에 구비될 수 있다. 여기서, 조형부(400)는 차단벽(210)의 길이 방향에 대한 단면 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 차단벽(210)이 원통 형상의 단면을 가지는 경우, 조형부(400)는 원판 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 조형부(400)의 하면에는 광조사부(300)에 의해 경화된 광경화성 수지(L)가 순차적으로 적층되어 형성되는 조형물이 부착될 수 있다.
조형부(400)의 외측면에는 원주 방향으로 결합홈(410)이 형성될 수 있으며, 결합홈(410)에는 실링부(600)가 삽입 결합될 수 있다. 실링부(600)는 유연소재의 링 형상으로 형성될 수 있다.
실링부(600)는 조형부(400)와 함께 이동할 수 있으며, 차단벽(210)의 내주면에 밀착될 수 있다. 이를 통해, 조형부(400)가 상하 방향으로 이동 시에, 실링부(600)는 조형부(400)와 차단벽(210)의 사이를 실링할 수 있다.
실링부(600)는 조형부(400)의 외측면 하단에 구비될 수 있으며, 이를 통해, 차단벽(210)과 조형부(400)의 사이에 스며드는 광경화성 수지(L)의 양을 최소화할 수 있다.
그리고, 이송부(500)는 조형부(400)를 상하 방향으로 이송시킬 수 있다.
이송부(500)는 조형부(400)의 하단부가 차단벽(210)의 하단부에 대응되는 위치까지 조형부(400)를 하향 이동시킬 수 있다.
조형부(400)의 하단부가 차단벽(210)의 하단부에 대응되도록 위치되면, 광경화성 수지(L)의 최초 경화가 시작될 수 있다. 즉, 광조사를 통한 조형물의 제조 공정이 시작될 수 있다.
조형부(400)의 하단부가 차단벽(210)의 하단부에 대응되도록 위치된 상태에서, 수용조(100)와 차단벽(210) 사이의 공간, 즉, 제1공간(120)에 수용되는 광경화성 수지(L)의 일부는 지지프레임(220)의 사이를 통해 이동하여 조형부(400)의 하부에 채워질 수 있다.
그리고, 광조사부(300)는 수용조(100)의 하측에 구비되어 수용조(100)에 수용된 광경화성 수지, 보다 구체적으로는 조형부(400)의 하부에 채워진 광경화성 수지를 미리 설정된 형상으로 경화시키도록 광을 조사할 수 있다.
광조사부(300)에서 조사되는 광은 광경화성 수지의 경화가 가능한 파장의 광일 수 있다. 또한, 광조사부(300)에 포함되는 광원(미도시)은 LED(Light Emitting Diode), 제논 램프, 할로겐 램프, 자외선 램프, 적외선 램프 등일 수 있으며, 그 종류는 특별히 제한되지는 않는다. 상기 광원의 종류는 광경화성 수지의 종류에 따라 결정될 수 있다.
또한, 광조사부(300)는 영상칩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 영상칩은 DMD(Digital Micromirror Device)로 구성될 수 있다.
그리고, 광조사부(300)에서 조사된 빛의 경로상에는 반사경(310)이 더 마련될 수 있다.
반사경(310)은 광조사부(300)에서 조사된 광을 조형부(400)의 하측에 채워진 광경화성 수지로 반사시킬 수 있다. 반사경(310)은 조형물의 형상의 위치에 대응되는 광이 조사될 수 있도록 틸팅(Tilting)될 수 있다. 한편, 광조사부(300)에서 조사된 광은 광경화성 수지에 직접 조사될 수 있으며, 이 경우, 반사경(310)의 구성은 생략될 수도 있다.
그리고, 광조사부(300)로부터 광이 수용조(100)의 바닥면(110)으로 조사되면 조형부(400)의 하부에 채워진 광경화성 수지(L)에 경화가 일어나게 되며, 경화된 광경화성 수지는 조형부(400)의 하면에 부착될 수 있다. 경화된 광경화성 수지는 제1간격(D)에 대응되는 두께를 가질 수 있으며, 이렇게 형성되는 경화된 광경화성 수지는 슬라이싱 층을 이루게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치는 수지공급부(700), 측정부(800) 및 제어부(900)를 더 포함할 수 있다.
수지공급부(700)는 수용조(100)에 광경화성 수지를 공급할 수 있다. 수지공급부(700)와 수용조(100)는 광경화성 수지를 공급하는 공급관(710)에 의해 연결될 수 있다.
또한, 측정부(800)는 수용조(100)에 구비될 수 있으며, 수용조(100)에 수용되는 광경화성 수지의 수위를 측정할 수 있다. 측정부(800)는 수위 감지 센서일 수 있다.
그리고, 제어부(900)는 측정부(800)로부터 광경화성 수지의 수위를 측정한 측정 데이터를 제공받을 수 있으며, 수지공급부(700)를 제어하여 광경화성 수지의 공급을 제어할 수 있다.
특히, 제어부(900)는 조형부(400)가 상향 이동 시에 수용조(100)에 수용되는 광경화성 수지가 미리 정해진 수위를 유지하도록 수지공급부(700)를 제어할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 작동예를 설명한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치의 작동예를 나타낸 작동예시도이다.
먼저, 도 4에서 보는 바와 같이, 조형부(400)의 하단부가 차단벽(210)의 하단부와 동일하도록 위치되면, 제1공간(120)에 수용된 광경화성 수지(L)는 지지프레임(220)의 사이를 통해 유입되어 조형부(400)의 하부에 채워질 수 있다.
이때, 제1공간(120)에 수용된 광경화성 수지(L)는 미리 정해진 수위로 유지될 수 있다.
그리고, 도 5에서 보는 바와 같이, 광이 조형부(400)의 하측으로 조사되고, 광경화성 수지가 경화되어 형성된 조형물(C)이 조형부(400)에 부착된 상태에서 조형부(400)가 제1간격(D) 만큼 상향으로 이동하게 되면, 수용조(100)와 베리어(200)의 사이의 제1공간(120)의 광경화성 수지(L)가 화살표(A1)로 도시된 바와 같이 조형부(400)의 하측으로 유입되어 채워질 수 있다.
이 경우, 제1공간(120)의 수위가 낮아질 수 있으며, 측정부(800)에 의해 측정된 수위 데이터는 제어부(900)로 전송될 수 있다.
제어부(900)는 전송된 데이터를 기초로 수지공급부(700)를 제어하여 광경화성 수지를 공급함으로써 화살표(A2)로 도시된 바와 같이 제1공간(120)에 수용된 광경화성 수지(L)의 수위가 미리 설정된 수위로 유지되도록 할 수 있다.
그리고, 도 6에서 보는 바와 같이, 광이 조형부(400)의 하측으로 조사되고, 새로운 경화층을 가지는 조형물(C)이 부착된 조형부(400)의 상향 이동이 반복적으로 이루어질 수 있다. 이 경우에도, 조형부(400)의 하측으로 광경화성 수지가 유입되는 과정이 반복되어 제1공간(120)의 광경화성 수지의 수위가 낮아지게 되면, 제어부(900)는 수지공급부(700)를 제어하여 수용조(100)로 광경화성 수지가 공급되도록 함으로써 제1공간(120)의 광경화성 수지의 수위가 미리 설정된 수위로 유지될 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치와 종래의 적층식 광조형 장치를 비교한 예시도이다. 도 7의 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치를 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 종래의 적층식 광조형 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 적층식 광조형 장치에서는 수용조(100)의 내측에 베리어(200)가 마련되어 수용조(100)와 베리어(200)의 사이에 제1공간(120)이 형성된다. 따라서, 종래의 적층식 광조형 장치의 수조(1100)에 채워진 광경화성 수지의 양과 동일한 양이 본 발명의 적층식 광조형 장치에 채워지는 경우, 본 발명의 적층식 광조형 장치에 채워진 광경화성 수지의 수위는 종래의 광조형 장치의 수조(1100)에 채워진 광경화성 수지의 수위보다 H만큼 높아 질 수 있다.
여기서, 수용된 광경화성 수지의 수위의 차이(H)는 차단벽(210)의 두께를 두껍게 하거나, 차단벽(210)의 지름을 크게하여 제1공간(120)의 부피가 작아지도록 함으로써 조절될 수 있다.
이에 따라, 조형부(400)가 상향 이동 시에, 조형부(400)의 하측으로 광경화성 수지가 채워지는 속도가 빨라질 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 수용조(100)에 수용되는 광경화성 수지(L)의 수위를 높일 수 있기 때문에, 조형부(400)의 하측으로 광경화성 수지가 종래의 적층식 광조형 장치에서보다 빠르게 채워질 수 있으며, 이를 통해 제조 공정 시간이 단축될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
부호의 설명
100: 수용조 120: 제1공간
200: 베리어 210: 차단벽
211: 이동공간 220: 지지프레임
300: 광조사부 400: 조형부
500: 이송부 600: 실링부
700: 수지공급부 800: 측정부
900: 제어부

Claims (7)

  1. 광경화성 수지가 수용되는 수용조;
    상기 수용조의 내측에 구비되어 상기 수용조와의 사이에 상기 광경화성 수지가 수용되도록 하고, 상기 광경화성 수지가 이동하도록 하단부는 상기 수용조의 바닥면과 제1간격을 이루어 형성되는 베리어;
    상기 수용조의 하측에 구비되고, 상기 수용조에 수용된 상기 광경화성 수지를 미리 설정된 형상으로 경화시키도록 광을 조사하는 광조사부;
    상기 베리어의 내측에 구비되고, 상기 광조사부에 의해 경화된 광경화성 수지가 순차적으로 적층되어 형성되는 조형물이 부착되는 조형부;
    상기 조형부를 상하 방향으로 이송시키는 이송부; 그리고
    상기 조형부에 구비되어 상기 조형부와 함께 이동하고 상기 조형부와 상기 베리어의 사이를 실링하는 실링부를 포함하는 적층식 광조형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베리어는
    상기 조형부가 이동하도록 내측에 이동공간이 형성되는 차단벽과,
    상기 차단벽의 하단부에 상기 차단벽의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 형성되고 상기 수용조의 바닥면에 놓여 상기 차단벽을 지지하는 지지프레임을 가지는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차단벽은 길이 방향에 대한 단면이 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조형부는 상기 차단벽의 길이 방향에 대한 단면 형상에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 실링부는 유연소재의 링 형상으로 형성되고, 상기 조형부의 외측면에 원주 방향으로 형성되는 결합홈에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수용조에 광경화성 수지를 공급하는 수지공급부와,
    상기 수용조에 구비되어 상기 수용조에 수용되는 광경화성 수지의 수위를 측정하는 측정부와,
    상기 측정부로부터 측정 데이터를 제공받고, 상기 조형부가 상향 이동 시에 상기 수용조에 수용되는 광경화성 수지가 미리 정해진 수위를 유지하도록 상기 수지공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1간격은 상기 광조사부에 의해 광경화성 수지가 1회 경화되는 두께에 대응되는 것을 특징으로 하는 적층식 광조형 장치.
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