WO2017146509A1 - 광경화식 3d 프린터의 광에너지 불균일 보상방법 - Google Patents

광경화식 3d 프린터의 광에너지 불균일 보상방법 Download PDF

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WO2017146509A1
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이병극
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이병극
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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
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Definitions

  • the present invention relates to a method for compensating optical energy nonuniformity of a photocurable 3D printer.
  • the photocurable 3D printer exposes and hardens image light to a photocurable resin to form a 3D molded article.
  • the light energy of the image light reaching the exposure surface may not be uniform depending on the distance difference between the positions of the exposure surface from the light source and the physical characteristics of the light source. This non-uniformity of light energy consequently negatively affects the quality of the 3D moldings.
  • the light intensity of the light irradiated on the exposure surface is measured by using an illuminance device, and the light intensity is corrected for each region for areas where the illuminance is not uniform.
  • a conventional light intensity correction method requires an expensive illuminance and the detection wavelength of the illuminance and the reaction wavelength of the liquid resin are different from each other. There is a problem that cannot be satisfactorily improved.
  • the optical energy non-uniformity compensation method of the photocurable 3D printer partitions at least a part of the exposure area into a plurality of detailed test areas, and a predetermined test shape to be formed in each of the detailed test areas.
  • the test feature preferably has at least one of a base shape extending along the molding surface, a columnar shape protruding from the base shape, and a through shape formed through the base shape.
  • the test portion may have the through portion and the pillar portion, and the through portion may be formed inside the pillar portion.
  • the step of adjusting the light energy is to shorten the exposure time to the sub-test area of the over-formed test shape when the improperly formed test feature is overmolded, and when the improperly molded test feature is insufficiently molded It is preferable to extend the exposure time to the detailed test area of the undermolded test feature.
  • the step of adjusting the light energy is to reduce the light intensity for the sub-test area of the over-formed test shape when the over-formed test feature is overmolded, and when the improper-formed test feature is under-molded It is preferable to increase the light intensity for the detailed test area of the undermolded test feature.
  • the optical energy non-uniformity compensation method of the photocurable 3D printer according to the present invention can compensate the optical energy efficiently while being relatively inexpensive.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a method for compensating light energy nonuniformity of a photocurable 3D printer according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing test output data according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing test output data according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of compensating light energy nonuniformity of a photocurable 3D printer according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing test output data according to the present invention.
  • the optical energy non-uniformity compensation method of the present photocurable 3D printer first prepares test output data having a predetermined test shape 20 (S1).
  • the test output data is divided into a plurality of detailed test areas 10 on a grid, and the test shape part 20 is provided for each detailed test area 10.
  • the test shape portion 20 includes a base shape portion 21 extending along the molding surface, a through shape portion 23 formed through the center portion of the base shape portion 21, and a surface of the base shape portion 21. At least one columnar portion 25 is formed to protrude from.
  • the test portion 20 may have only one of the through-shaped portion 23 and the columnar portion (25).
  • the through shape 23 may be recessed without penetrating.
  • the test shape unit 20 may further include various shapes having an edge of a predetermined thickness.
  • the base portions 21 formed in each of the detailed test regions 10 are preferably connected to each other, but may be provided in a form separated from each other.
  • Figure 3 is a perspective view showing the test output data according to another embodiment of the present invention. As can be seen in FIG.
  • the detailed test area 10a may have a test shape 20a in the form of a pipe.
  • the test portion 20a includes a base portion 21a that extends along the molding surface, at least one columnar portion 25a protruding from the surface of the base portion 21a, and a columnar portion ( It consists of a through-shaped part 23a formed through the inside of 25a).
  • the through portion 23 and the columnar portion 25 are set to a size proportional to the unit pixel size of the DLP (Digital Light Processing) type light irradiation unit.
  • the through-shaped portion 23 and the columnar portion 25 are set to a size of 0.8 to 2 mm
  • the unit pixel size of the DLP light irradiation unit is In the case of 50 micrometers or more, the size of the through-shaped part 23 and the columnar part 25 is set to 0.4-1 mm.
  • test shape portion 20 included in the plurality of detailed test areas 10 is subjected to exposure molding (S2).
  • test shape portion 20 of the test output data is compared with the test shape portion output by the exposure molding to check whether the molding is appropriate (S3), and in the detailed test area 10 corresponding to the improperly formed test shape portion. Adjust the light energy for (S31).
  • the optical energy for the detailed test area 10 of the test feature is reduced, and when the improperly molded test feature is insufficiently formed, the detailed test area of the corresponding test shape is insufficient. Increase the light energy for (10).
  • the excess molding is judged when the shape of the through shape portion outputted by the exposure molding is smaller than the target shape corresponding to the through shape portion 23 of the test output data, or is exposed than the size of the columnar portion 25 of the test output data. It is judged when the size of the columnar portion output by molding is large.
  • the insufficient molding is judged when the shape of the through shape portion outputted by the exposure molding is larger than the target shape corresponding to the through shape portion 23 of the test output data, or is exposed than the size of the columnar portion 25 of the test output data. It is judged when the size of the columnar part output by shaping
  • Light energy is proportional to light intensity and exposure time.
  • the light intensity can be controlled by adjusting the brightness and / or saturation of the light irradiation unit or by adjusting the output voltage of the light irradiation unit.
  • 4 (A) to (D) are explanatory views showing a method of compensating light energy by adjusting an exposure time according to an embodiment of the present invention.
  • 4 (A) shows a number of appropriately molded detailed test areas 100 and overformed detailed test areas 101a, 101b, and 101c.
  • the overmolded detailed test areas 101a, 101b, and 101c have different degrees of overmolded from each other.
  • the detailed test area 101c displayed at the lower right end is overmolded
  • the detailed test area 101b displayed at the lower left is second overmolded
  • the detailed test area 101a displayed at the upper left Assume this is the least overmolded state.
  • FIG. 4 (A) measures the exposed and molded test samples to distinguish between proper molding and overmolding by subregions.
  • the optical energy compensation method according to the present invention first blocks the exposure to the most overformed detailed test area 101c as shown in FIG. 4 (B) for a predetermined time, and then secondly as shown in FIG. 4 (C). Exposure to the overmolded detailed test area 101b is blocked. Next, as shown in (D) of FIG. 4, the exposure to the smallest over-molded detailed test region 101a displayed at the upper left is blocked for a predetermined time, and then the exposure to the appropriately molded detailed test region 100 is performed. Compensation for light energy non-uniformity in each detailed test area is provided. That is, if the overmolded part is overexposed by 10% relative to the appropriate exposure amount, all areas are appropriately exposed by exposing a 10% differential.
  • 5A to 5D are explanatory views showing a method of compensating light energy by adjusting an exposure time according to another embodiment of the present invention.
  • 5 (A) shows a number of appropriately molded detailed test areas and underformed detailed test areas 102a, 102b, and 102c.
  • the undermolded detailed test areas 102a, 102b, and 102c have different degrees of undermolded from each other.
  • the detailed test area 102c displayed at the lower right is most under-molded
  • the detailed test area 102b displayed at the lower left is secondly under-molded
  • the detailed test area 102a is displayed at the upper left. It is assumed that this is the least undermolded condition.
  • the optical energy compensation method according to the present invention in order to control the light energy for the insufficiently formed detailed test region (102a, 102b, 102c) compared to the appropriately formed detailed test region 100, as shown in FIG.
  • the exposure to the appropriately formed detailed test region 100 except for the insufficiently formed detailed test regions 102a, 102b and 102c is first blocked for a predetermined time. Exposure to the molded detailed test area 102a is blocked.
  • FIG. 5D the exposure to the second underformed detailed test region 102b displayed at the bottom left is blocked for a predetermined time, and then the most underformed detailed test region 102c displayed at the bottom right.
  • 6 (A) to (D) are explanatory diagrams showing a method of compensating light energy by adjusting an exposure time according to another embodiment of the present invention.
  • 6 (A) shows a number of appropriately molded detailed test areas 100, overformed detailed test areas 101d and underformed detailed test areas 102d and 102e.
  • the undermolded detailed test areas 102d and 102e have different degrees of undermolded from each other. Specifically, it is assumed that the lower right underformed detailed test region 102e is shorter formed than the upper left underformed detailed test region 102d.
  • the optical energy compensation method according to the present invention in order to control the light energy for the inadequately molded subtest area (101d, 102d, 102e) compared to the properly molded subtest area 100, as shown in Figure 6 (B)
  • the exposure to the overmolded detailed test region 101d is first blocked for a predetermined time, and then the exposure to the appropriately molded detailed test region 100 is blocked as shown in FIG.
  • FIG. 6D the exposure of the upper left underformed detailed test region 102d is blocked for a predetermined time, and then the exposure of the right lower underformed detailed test region 102e is blocked. Compensation for light energy non-uniformity by detailed test area.
  • the overexposed portion exposes less time than the proper exposure time and the underexposed portion exposes more time than the proper exposure time.
  • the areas which are insufficient are differentiated by increasing the exposure time according to the insufficient molding amount, and the areas which are over-molded are differentiated by reducing the exposure time according to the photoforming amount.
  • the differentiation of the exposure time for each detailed test area is preferably applied to each of a plurality of image frames constituting the test output data.
  • the differentiation of the exposure time may be performed through a series of image frames or through a control program that allows the exposure time for each subtest area to be differentially applied to each image frame.
  • the test shape part 20 is exposed again to the 3D output based on the prepared test output data.
  • the process of adjusting the light energy corresponding to the detailed test area 10 of the inadequately formed test shape by checking the re-output test shape part and the test shape part 20 of the test output data again to confirm whether or not it is properly molded.
  • the optical energy non-uniformity compensation method of the photocurable 3D printer according to the present invention is applicable to various types of 3D printers using light and photocurable resins, including DLP (Digital Light Processing) type.
  • DLP Digital Light Processing
  • the present invention is used in the field of photocurable 3D printer.

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Abstract

본 발명의 목적은 비교적 저렴하면서도 효율적으로 광에너지를 조절할 수 있는 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법을 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법은 적어도 일부의 노광영역을 다수의 세부테스트영역으로 구획하고, 각 상기 세부테스트영역에 형성될 소정의 테스트형상부를 갖도록 마련된 테스트출력데이터를 준비하는 단계와; 상기 테스트출력데이터에 기초하여 상기 테스트형상부를 노광성형하는 단계와; 상기 테스트 형상부들의 성형적정 여부를 확인하고, 부적정 성형된 상기 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 광에너지를 조절하는 단계를 포함한다.

Description

광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법
본 발명은 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법에 관한 것이다.
광경화식 3D 프린터는 이미지광을 광경화성 수지에 노광 경화시켜 3D 성형물을 형성한다. 그런데 광원으로부터 노광면의 각 위치 간의 거리 차와 광원의 물리적 특성에 등에 따라 노광면에 도달하는 이미지광의 광에너지가 균일하지 못한 경우가 있다. 이러한 광에너지의 불균일은 결과적으로 3D 성형물의 품질에 부정적인 영향을 미친다.
종래의 광경화식 3D프린터에서는 광에너지를 조정하기 위하여, 노광면에 조사되는 빛의 광강도를 조도기를 이용하여 측정하고 조도가 균일하지 못한 영역에 대해서는 영역별로 광강도를 보정하였다. 그러나 이러한 종래의 광강도 보정방법은 고가의 조도기가 필요하고, 또 조도기의 감지 파장과 액상수지의 반응 파장이 서로 상이하여 영역별로 광강도 조절을 하더라도 광에너지의 불균일로 인해 3D성형물의 품질이 만족스러울 정도로 향상되지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 비교적 저렴하면서도 효율적으로 광에너지를 조절할 수 있는 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법은 적어도 일부의 노광영역을 다수의 세부테스트영역으로 구획하고, 각 상기 세부테스트영역에 형성될 소정의 테스트형상부를 갖도록 마련된 테스트출력데이터를 준비하는 단계와; 상기 테스트출력데이터에 기초하여 상기 테스트형상부를 노광성형하는 단계와; 상기 테스트 형상부들의 성형적정 여부를 확인하고, 부적정 성형된 상기 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 광에너지를 조절하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 테스트 형상부는 성형 표면을 따라 확장된 베이스 형상부와, 상기 베이스형상부로부터 돌출 형성된 기둥형상부와 상기 베이스 형상부에 관통 형성된 관통형상부 중 적어도 하나를 갖는 것이 바람직하다.
그리고 상기 테스트형상부는 상기 관통형상부와 상기 기둥형상부를 가지며, 상기 관통형상부는 상기 기둥형상부의 내부에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 광에너지를 조절하는 단계는 상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 과잉성형된 경우 상기 과잉형성된 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 노광시간을 단축하고, 상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 부족성형된 경우 상기 부족성형된 상기 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 노광시간을 연장하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 광에너지를 조절하는 단계는 상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 과잉성형된 경우 상기 과잉형성된 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 광강도를 감소시키고, 상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 부족성형된 경우 상기 부족성형된 상기 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 광강도를 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법은 비교적 저렴하면서도 효율적으로 광에너지를 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광경화식 3D프린터의 광에너지 불균일 보상방법을 나타낸 순서도이고,
도 2는 본 발명에 따른 테스트출력데이터를 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 테스트출력데이터를 나타낸 사시도이고,
도 4 (A) 내지 (D)는 본 발명의 일실시예에 따른 노광시간을 조절함으로써 광에너지를 보상하는 방법을 나타낸 설명도이고,
도 5 (A) 내지 (D)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광시간을 조절함으로써 광에너지를 보상하는 방법을 나타낸 설명도이며,
도 6 (A) 내지 (D)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노광시간을 조절함으로써 광에너지를 보상하는 방법을 나타낸 설명도이다.
도 1은 본 발명에 따른 광경화식 3D프린터의 광에너지 불균일 보상방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 테스트출력데이터를 나타낸 사시도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 광경화식 3D프린터의 광에너지 불균일 보상방법은 먼저 소정의 테스트형상부(20)를 갖는 테스트출력데이터를 준비한다(S1). 여기서, 테스트출력데이터는 격자상의 다수의 세부테스트영역(10)으로 구획되며, 테스트형상부(20)는 각 세부테스트영역(10)마다 마련된다.
테스트형상부(20)는 성형 표면을 따라 확장된 베이스형상부(21)와, 베이스형상부(21)의 중심영역에서 관통 형성되는 관통형상부(23)와, 베이스형상부(21)의 표면으로부터 돌출 형성되는 적어도 하나의 기둥형상부(25)로 이루어진다. 여기서, 테스트형상부(20)는 관통형상부(23)와 기둥형상부(25) 중 어느 하나만을 가질 수 있다. 관통형상부(23)는 관통되지 않고 함몰형성될 수도 있다. 테스트형상부(20)는 이외에도 일정 두께의 테두리를 갖는 다양한 형상을 포함할 수 있다. 각 세부테스트영역(10)마다 형성되는 베이스형상부(21)는 서로 이어지는 것이 바람직하지만 서로 분리된 형태로 마련될 수도 있다. 한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 테스트출력데이터를 나타낸 사시도이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 세부테스트영역(10a)은 파이프형태의 테스트형상부(20a)를 가질 수 있다. 여기서, 테스트형상부(20a)는 성형 표면을 따라 확장된 베이스형상부(21a)와, 베이스형상부(21a)의 표면으로부터 돌출 형성되는 적어도 하나의 기둥형상부(25a)와, 기둥형상부(25a)의 내부에서 관통형성되는 관통형상부(23a)로 이루어진다.
관통형상부(23)와 기둥형상부(25)는 DLP(Digital Light Processing)방식 광조사유니트의 단위 픽셀 크기에 비례하는 사이즈로 설정된다. 예를 들어, DLP 방식 광조사유니트의 단위 픽셀 크기가 100μm이상인 경우 관통형상부(23) 및 기둥형상부(25)는 0.8 내지 2mm의 사이즈로 설정되며, DLP 방식 광조사유니트의 단위 픽셀 크기가 50μm이상인 경우에는 관통형상부(23) 및 기둥형상부(25)의 사이즈가 0.4 내지 1mm로 설정된다.
다음으로, 준비된 테스트출력데이터를 기초로 다수의 세부테스트영역(10)이 갖는 테스트형상부(20)를 노광성형한다(S2).
다음으로, 테스트출력데이터의 테스트형상부(20)와 노광성형으로 출력된 테스트형상부를 비교하여 성형적정 여부를 확인(S3)하고, 부적정 성형된 테스트형상부에 해당하는 세부테스트영역(10)에 대한 광에너지를 조절(S31)한다.
구체적으로, 부적정 성형된 테스트형상부가 과잉성형된 경우에는 해당 테스트형상부의 세부테스트영역(10)에 대한 광에너지를 감소시키고, 부적정 성형된 테스트형상부가 부족성형된 경우에는 해당 테스트형상부의 세부테스트영역(10)에 대한 광에너지를 증가시킨다.
여기서, 과잉성형은 테스트출력데이터의 관통형상부(23)에 대응하는 목표형상보다 노광성형으로 출력된 관통형상부의 형상이 작을 때로 판단하거나, 테스트출력데이터의 기둥형상부(25)의 사이즈보다 노광성형으로 출력된 기둥형상부의 사이즈가 클 때로 판단한다. 한편, 부족성형은 테스트출력데이터의 관통형상부(23)에 대응하는 목표형상보다 노광성형으로 출력된 관통형상부의 형상이 클 때로 판단하거나, 테스트출력데이터의 기둥형상부(25)의 사이즈보다 노광성형으로 출력된 기둥형상부의 사이즈가 작을 때로 판단한다. 물론, 크기 차이의 허용범위를 둘 수 있다. 출력된 테스트형상부의 측정은 버니어캘리퍼스 및/또는 스캐너 등을 이용하는 것이 바람직하다.
광에너지는 광강도와 노광시간에 비례한다. 그래서 광에너지를 감소시키고자 하는 경우에는 광강도 및/또는 노광시간을 감소시키고, 광에너지를 증가시키고자 하는 경우에는 광강도 및/또는 노광시간을 증가시킨다. 한편, 광강도는 광조사유니트의 명도 및/또는 채도를 조절하거나 광조사유니트의 출력전압을 조절함으로써 제어할 수 있다.
도 4 (A) 내지 (D)는 본 발명의 일실시예에 따른 노광시간을 조절함으로써 광에너지를 보상하는 방법을 나타낸 설명도이다. 도 4 (A)에는 다수의 적정성형된 세부테스트영역(100)과 과잉성형된 세부테스트영역(101a, 101b, 101c)이 표시되어 있다. 여기서, 과잉성형된 세부테스트영역(101a, 101b, 101c)은 서로 과잉성형된 정도가 다르다고 가정한다. 구체적으로, 우하단에 표시된 세부테스트영역(101c)이 가장 과잉성형된 상태이고, 좌하단에 표시된 세부테스트영역(101b)가 두 번째로 과잉성형된 상태이며, 좌상단에 표시된 세부테스트영역(101a)이 가장 미미하게 과잉성형된 상태인 것으로 가정한다. 도 4 (A)는 노광 및 성형된 테스트 샘플을 측정하여 적정성형, 과잉성형을 세부 영역별로 구분한다.
도 4 (B) 내지 도 4 (D)는 노광량을 보정하는 방법에 관한 과정을 설명한다. 적정성형된 세부테스트영역(100)에 비해 과잉성형된 세부테스트영역(101a, 101b, 101c)에 대한 광에너지를 노광 시간을 조절하여 보상한다. 본 발명에 따른 광에너지 보상방법은 도 4 (B)에서와 같이 가장 과잉성형된 세부테스트영역(101c)에 대한 노광을 우선적으로 소정시간동안 차단한 후 도 4 (C)에서와 같이 두 번째로 과잉성형된 세부테스트영역(101b)에 대한 노광을 차단한다. 다음으로, 도 4 (D)에서와 같이, 좌상단에 표시된 가장 미미하게 과잉성형된 세부테스트영역(101a)에 대한 노광을 소정시간동안 차단한 후 적정성형된 세부테스트영역(100)에 대한 노광을 차단하는 식으로 세부테스트영역별 광에너지 불균일을 보상한다. 즉, 적정 노광량에 비하여 과잉성형 부분이 각각 10%씩 과잉 노광되었다면 10% 식 차등을 두어 노광함으로서 모든 영역을 적정하게 노고아하도록 한다.
도 5 (A) 내지 (D)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광시간을 조절함으로써 광에너지를 보상하는 방법을 나타낸 설명도이다. 도 5 (A)에는 다수의 적정성형된 세부테스트영역과 부족성형된 세부테스트영역(102a, 102b, 102c)이 표시되어 있다. 여기서, 부족성형된 세부테스트영역(102a, 102b, 102c)은 서로 부족성형된 정도가 다르다고 가정한다. 구체적으로, 우하단에 표시된 세부테스트영역(102c)이 가장 부족성형된 상태이고, 좌하단에 표시된 세부테스트영역(102b)가 두 번째로 부족성형된 상태이며, 좌상단에 표시된 세부테스트영역(102a)이 가장 미미하게 부족성형된 상태인 것으로 가정한다.
이렇게 적정성형된 세부테스트영역(100)에 비해 부족성형된 세부테스트영역(102a, 102b, 102c)에 대한 광에너지를 조절하기 위해, 본 발명에 따른 광에너지 보상방법은 도 5 (B)에서와 같이 부족성형된 세부테스트영역(102a, 102b, 102c)을 제외한 나머지 적정성형된 세부테스트영역(100)에 대한 노광을 우선적으로 소정시간동안 차단한 후 도 5 (C)에서와 같이 가장 미미하게 부족성형된 세부테스트영역(102a)에 대한 노광을 차단한다. 다음으로, 도 5 (D)에서와 같이 좌하단에 표시된 두 번째로 부족성형된 세부테스트영역(102b)에 대한 노광을 소정시간동안 차단한 후 우하단에 표시된 가장 부족성형된 세부테스트영역(102c)에 대한 노광을 차단하는 식으로 세부테스트영역별 광에너지 불균일을 보상한다. 부족 성형된 부분이 각각 10%씩 부족하다면 10%씩 부족한 부분들에 대하여 10%씩 더 많은 시간을 노광함으로서 전체적으로 적절한 노광이 이루지도록 보정한다.
도 6 (A) 내지 (D)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노광시간을 조절함으로써 광에너지를 보상하는 방법을 나타낸 설명도이다. 도 6 (A)에는 다수의 적정성형된 세부테스트영역(100)과 과잉성형된 세부테스트영역(101d) 및 부족성형된 세부테스트영역(102d, 102e)이 표시되어 있다. 여기서, 부족성형된 세부테스트영역들(102d, 102e)은 서로 부족성형된 정도가 다르다고 가정한다. 구체적으로, 좌상단 부족성형된 세부테스트영역(102d)보다 우하단 부족성형된 세부테스트영역(102e)이 더 부족성형된 상태라고 가정한다.
이렇게 적정성형된 세부테스트영역(100)에 비해 부적정 성형된 세부테스트영역(101d, 102d, 102e)에 대한 광에너지를 조절하기 위해, 본 발명에 따른 광에너지 보상방법은 도 6 (B)에서와 같이 과잉성형된 세부테스트영역(101d)에 대한 노광을 우선적으로 소정시간동안 차단한 후 도 6 (C)에서와 같이 적정성형된 세부테스트영역(100)에 대한 노광을 차단한다. 다음으로, 도 6 (D)에서와 같이, 좌상단 부족성형된 세부테스트영역(102d)에 대한 노광을 소정시간동안 차단한 후 우하단 부족성형된 세부테스트영역(102e)에 대한 노광을 차단하는 식으로 세부테스트영역별 광에너지 불균일을 보상한다. 과잉 노광된 부분은 적정 노광시간보다 적은 시간을 노광하고 부족 노광된 부분은 적정 노광시간보다 많은 시간을 노광한다. 이때 부족한 영역들에게는 부족 성형량에 따라 노광시간을 늘리는 양을 차등화하고, 과잉 성형된 영역들은 광잉성형량에 따라 노광시간을 줄이는 양을 차등화 한다.
상술한 세부테스트영역별 노광시간의 차별은 테스트출력테이터를 이루는 다수의 이미지 프레임 각각마다 적용되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 이러한 노광시간의 차별은 일련의 이미지 프레임을 통해 실시하거나, 이미지 프레임마다 세부테스트영역별 노광시간이 차등 적용되도록 하는 제어 프로그램을 통해 실시할 수 있다.
이렇게 부적정 성형된 테스트형상부의 세부테스트영역(10)에 대한 광에너지 보상이 완료되면, 준비된 테스트출력데이터를 기초로 테스트형상부(20)를 다시 노광성형하여 3D 출력한다. 그리고 재출력된 테스트형상부와 테스트출력데이터의 테스트형상부(20)를 다시 비교하여 적정 성형되었는지 여부를 확인하고 부적정 성형된 테스트형상부의 세부테스트영역(10)에 해당하는 광에너지를 조절하는 과정을 반복하고, 전체 세부테스트영역(10)의 테스트형상부(20)가 적정 성형되었을 때 본 발명에 따른 광에너지 불균일 보상방법을 종료한다.
본 발명에 따른 광경화식 3D프린터의 광에너지 불균일 보상방법은 DLP(Digital Light Processing) 타입을 포함하여, 빛과 광경화성 수지를 이용하는 다양한 종류의 3D 프린터에 적용가능하다. 특히 면 노광방식의 3D 프린터에 유리하다.
10, 10a: 세부테스트영역 20, 20a: 테스트형상부
21, 21a: 베이스형상부 23, 23a: 관통형상부
25, 25a: 기둥형상부 100: 적정성형영역
101a, 101b, 101c, 101d: 과잉성형영역
102a, 102b, 102c, 102d, 102e: 부족성형영역
본 발명은 광경화식 3D 프린터 분야에 이용 된다.

Claims (5)

  1. 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법에 있어서,
    적어도 일부의 노광영역을 다수의 세부테스트영역으로 구획하고, 각 상기 세부테스트영역에 형성될 소정의 테스트형상부를 갖도록 마련된 테스트출력데이터를 준비하는 단계와;
    상기 테스트출력데이터에 기초하여 상기 테스트형상부를 노광성형하는 단계와;
    상기 테스트 형상부들의 성형적정 여부를 확인하고, 부적정 성형된 상기 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 광에너지를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 형상부는 성형 표면을 따라 확장된 베이스 형상부와, 상기 베이스형상부로부터 돌출 형성된 기둥형상부와 상기 베이스 형상부에 관통 형성된 관통형상부 중 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 테스트형상부는 상기 관통형상부와 상기 기둥형상부를 모두 가지며,
    상기 관통형상부는 상기 기둥형상부의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광에너지를 조절하는 단계는,
    상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 과잉성형된 경우 상기 과잉성형된 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 노광시간을 단축하고,
    상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 부족성형된 경우 상기 부족성형된 상기 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 노광시간을 연장하는 것을 특징으로 하는 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광에너지를 조절하는 단계는,
    상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 과잉성형된 경우 상기 과잉성형된 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 광강도를 감소시키고,
    상기 부적정 성형된 테스트 형상부가 부족성형된 경우 상기 부족성형된 상기 테스트형상부의 상기 세부테스트영역에 대한 광강도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 광경화식 3D 프린터의 광에너지 불균일 보상방법.
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