WO2019009496A1 - 다종 소재용 3d 프린터 - Google Patents

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WO2019009496A1
WO2019009496A1 PCT/KR2018/002658 KR2018002658W WO2019009496A1 WO 2019009496 A1 WO2019009496 A1 WO 2019009496A1 KR 2018002658 W KR2018002658 W KR 2018002658W WO 2019009496 A1 WO2019009496 A1 WO 2019009496A1
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WO
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light
module
build
unit
resin
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PCT/KR2018/002658
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English (en)
French (fr)
Inventor
홍찬우
김석범
Original Assignee
(주)일루미네이드
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    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
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    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
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    • 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
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    • 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 3D printer for multiple materials, and more particularly, to a 3D printer for multiple materials capable of rapidly and selectively stacking a plurality of photocurable resins having different physical properties.
  • a 3D printer refers to a device that directly prints a three-dimensional shape of a real object based on a three-dimensional drawing made by a computer program, that is, a device that directly prints a solid object such as FDM Deposition Modeling), DLP (Digital Light Processing) method using liquid raw material, and Selective Laser Sintering (SLS) method using powder type raw material.
  • FDM Deposition Modeling DLP (Digital Light Processing) method using liquid raw material
  • SLS Selective Laser Sintering
  • a liquid material used in such a DLP type 3D printer is UV (ultraviolet ray) photo-curing resin, which is a material cured by ultraviolet rays, as a raw material .
  • DLP 3D printers are divided into a bottom-up type that completes the output from the bottom up and a top-down type that completes the output from top to bottom depending on the mechanical structure.
  • Such a DLP type 3D printer has a single resin tank and can not realize various 3D shapes using a plurality of different resins by molding using only the resin contained in the resin tank.
  • An object of the present invention to solve the above problems is to provide a 3D printer for multiple materials capable of rapidly and selectively stacking a plurality of photocurable resins having different physical properties.
  • a light emitting device comprising: a transport module for controlling a pair of light transmitting films to be transported in parallel; A resin application module for applying different photocurable resins on a pair of said light transmissive films; An optical module positioned below the light-transmissive film and configured to irradiate patterned light onto the light-curable resin applied on the light-transmissive film to form a resin cured product; And a build module positioned between the pair of light-transmissive films and adapted to move up and down relative to the light-transmissive film so that the resin cured product can be stacked on a lower portion of the build plate portion, Wherein the optical fiber is rotatably provided so as to be positioned on an upper portion of a light-permeable film to which different photocurable resins are applied.
  • a blade module is provided between the resin application module and the build module, and the blade module is provided to adjust the thickness of the photo-curable resin applied on the light transmissive film .
  • the press module further includes a press module provided between the resin application module and the build module, wherein when the resin cured product is laminated on the lower portion of the build plate portion, And a releasing force is generated between the light-transmissive film and the resin cured product by fixing the film.
  • the build module may include: a column portion provided between a pair of the light-transmitting films; A support coupled to one side of the column; And a build plate portion coupled to a lower portion of the support portion, wherein the support portion is slidable along the longitudinal direction of the column portion and can be elevated and lowered.
  • the system further includes a build drive module coupled to the build module, wherein the build drive module includes: a drive elevator installed on the other side of the column and coupled to the support; An actuator unit coupled to a lower portion of the driving lifting unit and extending in a direction parallel to the column; A lift motor unit coupled to a lower portion of the actuator unit; And a rotation motor unit coupled to a lower portion of the elevating motor unit, wherein the column unit is rotated in one direction or the other direction as the actuator unit is rotated by the rotation motor unit.
  • the build drive module includes: a drive elevator installed on the other side of the column and coupled to the support; An actuator unit coupled to a lower portion of the driving lifting unit and extending in a direction parallel to the column; A lift motor unit coupled to a lower portion of the actuator unit; And a rotation motor unit coupled to a lower portion of the elevating motor unit, wherein the column unit is rotated in one direction or the other direction as the actuator unit is rotated by the rotation motor unit.
  • the cleaning module further includes a cleaning module located between the pair of light-transmissive films and provided at a position corresponding to the rotation locus of the build plate portion, When the type of the photo-curable resin to be laminated is changed, the resin cured product laminated on the build plate portion is washed to prevent mixing of the different photo-curable resins.
  • the cleaning module may include a cleaning portion provided at a position corresponding to a rotation locus of the build plate portion and adapted to clean the resin cured material stacked on the build plate portion; And a drying unit disposed at one side of the washing unit and adapted to dry the resin cured product washed in the washing unit.
  • the optical module may further include a recovery module provided on the downstream side of the build module, wherein the recovery module recovers residual light-curable resin on the light-transmissive film.
  • the feed module is provided in a pair and includes an introduction wind-up part wound with the light-transmissive film;
  • An introducing guide roller unit which is located at an upper portion of the introduction take-up unit and converts the conveyance direction of the light-transmissive film provided from the introduction take-up unit to the side of the build module;
  • An introductory conveying roller portion for conveying the light-transmissive film wound on the induction winding portion toward the build module;
  • a collection ticket mounting part provided in a pair and provided to wind the light-transmitting film provided;
  • a recovery conveying roller unit positioned above the collection-receiving unit for conveying the light-transmissive film toward the collection-receiving unit;
  • a collection guide roller unit located above the collection conveying roller unit and converting the conveying direction of the light-transmissive film to the collection ticket mounting side.
  • the feed module may be configured to individually control the feed rates of the pair of light transmitting films in accordance with the lamination speeds of the different photosetting resins to be laminated on the build plate portion .
  • the advantage of the present invention according to the present invention is that when the build plate portion is rotated while the center of the stacked surface of the build plate portion and the optical axis of the optical module are positioned on the same axis,
  • the light curing resin can be irradiated with light to prevent the occurrence of errors when the resin cured product is laminated.
  • the present invention is provided so that the build plate portion is rotatable so as to be positioned on top of the different light-curable resins, it is possible to quickly form different types of light curable resins without changing the types of light curable resins located on the light- A resin cured product can be formed.
  • the present invention also provides a cleaning module that is provided to be positioned in the rotational locus of the build plate portion so that when the build plate portion is rotated to stack other light curable resins, It is possible to prevent the problem that the Mars resin is mixed.
  • the present invention also provides a recovery module to recover and reuse residual photo-curable resin on a light-transmissive film not used for resin curing.
  • FIG. 1 is a perspective view of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an upper part of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a recovery conveying roller portion of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of a collection right mounting of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is an exemplary view of a blade module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of a press module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of a build module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view of a build module and a build drive module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view of a build drive module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a build module of a 3D printer for multi-material according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged perspective view of an optical module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an enlarged perspective view of a cleaning module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view of a resin cured product laminated by a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an enlarged perspective view of a recovery module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • a best mode of the present invention is a transfer module for controlling a pair of light transmitting films to be transported in parallel with each other;
  • a resin application module for applying different photocurable resins on a pair of said light transmissive films;
  • An optical module positioned below the light-transmissive film and configured to irradiate patterned light onto the light-curable resin applied on the light-transmissive film to form a resin cured product;
  • a build module positioned between the pair of light-transmissive films and adapted to move up and down relative to the light-transmissive film so that the resin cured product can be stacked on a lower portion of the build plate portion,
  • the optical fiber is rotatably provided so as to be positioned on an upper portion of a light-permeable film to which different photocurable resins are applied.
  • FIG. 1 is a perspective view of a 3D printer for multi-material according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an upper portion of a 3D printer for multi-material according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the 3D printer 1000 for multiple materials includes a transfer module 1100, a resin application module 1200, a blade module 1300, a press module 1400, a build module 1500, A build drive module 1600, an optical module 1700, a cleaning module 1800, and a collection module 1900 (see FIG. 14).
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a recovery conveying roller unit of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of a collection power installation of a 3D printer for multiple materials according to an embodiment of the present invention.
  • the conveying module 1100 can control the pair of light transmitting films 10 to be conveyed in parallel with each other, and includes an introduction take-up portion 1110, an introduction guide roller portion 1120 An introduction conveying roller portion 1130, a recovery guide roller portion 1140, a recovery conveying roller portion 1150, and a collection power applying portion 1160.
  • the introduction winding portion 1110 is provided in a pair of a first introduction winding portion 1111 and a second introduction winding portion 1112, and the light transmitting film 10 may be wound.
  • the first introduction take-up part 1111 and the second introduction take-up part 1112 may be provided so that the light transmitting film 10 is wound in a direction parallel to each other.
  • the introduction guide roller unit 1120 may include a first introduction guide roller unit 1121 and a second introduction guide roller unit 1122.
  • the introduction guide roller unit 1120 is positioned above the introduction winding unit 1110 and guides the transfer direction of the light transmitting film 10 provided from the introduction winding unit 1110 to the side of the build module 1500 To be switched.
  • first introduction guide roller portion 1121 is positioned on the upper portion of the first introduction take-up portion 1111 so that the conveying direction of the light transmitting film 10 provided from the first introduction take-
  • the second introduction guide roller portion 1122 can be switched to the module 1500 side and the second introduction guide roller portion 1122 can be switched over to the light transmitting film 10 to the build module 1500 side.
  • the first introduction guide roller portion 1121 and the second introduction guide roller portion 1122 can cause a pair of the light transmitting films 10 to be transported in parallel to each other.
  • the introduction conveying roller portion 1130 includes a first introduction conveying roller portion 1131 and a second introduction conveying roller portion 1132.
  • the introduction conveying roller portion 1130 includes the light transmitting film 10 wound on the introduction take- To the build module (1500).
  • the first introduction transfer roller portion 1131 includes a pair of rollers on the upper and lower portions of the light-transmissive film 10 and rotates the light-transmissive film 10 therebetween, (10) to the build module (1500).
  • the second introduction conveyance roller portion 1132 is composed of a pair of rollers on the upper and lower sides of the light transmitting film 10 to form the light transmitting film 10 So that the light transmissive film 10 can be transported toward the build module 1500.
  • the recovering guide roller unit 1140 includes a first recovering guide roller unit 1141 and a second recovering guide roller unit 1142.
  • the recovering guide roller unit 1140 is located above the recovering conveying roller unit 1150, And the transfer direction of the transfer sheet 10 may be switched to the transfer sheet receiving portion 1160 side.
  • the first collection guide roller portion 1141 is positioned above the first collection ticket mounting portion 1161 and guides the conveying direction of the light-permeable film 10, which has passed through the build module 1500, Transmissive film 10 that has passed through the build module 1500 and is located above the second collection ticket mounting portion 1162 can be switched to the mounting portion 1161 side, Can be switched to the side of the second collection ticket mounting portion (1162).
  • the recovered transfer roller unit 1150 includes a first recovered transfer roller unit 1151 and a second recovered transfer roller unit 1152.
  • the recovered transfer roller unit 1150 is disposed at an upper portion Permeable film 10 to the collection-receiving portion 1160.
  • the collection ticket holder 1160 is provided in a pair of a first collection ticket holder 1161 and a second collection ticket holder 1162 and may be provided to wind the light-transmitting film 10 provided.
  • the first collection-ticket mounting portion 1161 and the second collection-ticket mounting portion 1162 may be provided so that the light-transmissive film 10 is wound in a direction parallel to each other.
  • an aligning unit may be further provided between the collection-receiving unit 1160 and the collection-guide-roller unit 1140.
  • the light-transmissive film 10 may be transferred from the introduction take-up part 1110 to the collection ticket mounting part 1160 so that the center thereof is deflected to one side.
  • the problem that the light-transmissive film 10 wound on the collection-receiving portion 1160 is folded or creased Lt; / RTI >
  • the aligning unit may be arranged to align the center of the light-transmissive film 10 that has passed through the collection guide roller unit 1140 to a position corresponding to the center of the collection ticket holder 1160.
  • the resin application module 1200 may include a first resin decorating portion 1210 and a second resin decorating portion 1220 adapted to apply different photocurable resins on a pair of the light transmissive films 10 have.
  • the first resin decorating part 1210 applies a first resin 11 on the light-transmissive film 10 provided from the first introduction take-up part 1111, Transmissive film 10 provided from the second introduction take-up portion 1112.
  • the second resin 12 may be provided on the light-
  • the first resin 11 and the second resin 12 may be made of materials having different colors or physical properties, and may be made of a material such as a high-viscosity ceramic slurry.
  • FIG 5 is an exemplary view of a blade module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • the blade module 1300 includes a first blade portion 1310 and a second blade portion 1320 provided between the resin application module 1200 and the build module 1500 .
  • the blade module 1300 may be provided to adjust the thickness of the photocurable resin applied on the light-transmissive film 10.
  • the first blade portion 1310 includes a blade 1311 and a cylinder 1313.
  • the blade 1311 forms the body of the first blade portion 1310 and the lower end of the blade 1311 may be formed an inclined surface 1312. [
  • the blade 1311 may be raised and lowered by the cylinder 1313.
  • the first resin 11 coated on the light-transmissive film 10 may have a uniform thickness by the first resin decorating portion 1210.
  • the height of the first blade portion 1310 is adjusted according to the thickness of each layer of the resin cured product B to be laminated on the build module 1500 to control the thickness of the first resin 11 .
  • the configuration of the second blade portion 1320 is substantially the same as that of the first blade portion 1310, and a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of a press module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • the press module is provided between the resin application module 1200 and the build module 1500 and may include a first press part 1410 and a second press part 1420 .
  • the press module 1400 is configured to fix the light transmitting film 10 when the resin cured body B is laminated on the lower portion of the build plate portion 1530 of the build module 1500 .
  • the press module 1440 thus formed does not have the phenomenon that the light transmitting film 10 is attached together by the adhesive force A releasing force may be generated between the resin cured product (B) and the light-transmitting film (10).
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of a build module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view of a build module and a build drive module of a 3D printer for multiple materials according to an embodiment of the present invention, to be.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view of a build driving module of a 3D printer for multi-material according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a build module of a 3D printer for multi-material according to an exemplary embodiment of the present invention. It is a perspective view.
  • the build module 1500 is positioned between a pair of the light-transmissive films 10, and the resin cured product B is laminated on a lower portion of the build plate portion 1530 Permeable film (10) so that the light-transmissive film (10) can be moved up and down.
  • the build module 1500 may be rotatable so that the build plate portion 1530 is positioned above the light-transmissive film 10 coated with a different light-curable resin.
  • the build module 1500 may include a column portion 1510, a support portion 1520, and a build plate portion 1530.
  • the posts 1510 are provided between the pair of light-transmissive films 10 and may extend in a direction perpendicular to the paper.
  • the support portion 1520 may be coupled to one side of the column portion 1510 and the support portion 1520 may be slidable along the longitudinal direction of the column portion 1510 to be elevated.
  • a guide rail 1511 extending in the longitudinal direction of the column portion 1510 may be formed on the other side of the column portion 1510.
  • the build plate portion 1530 may be coupled to the lower portion of the support portion 1520 and the photocurable resin may be laminated on the lower and lower portions of the build plate portion 1530 to form a resin cured body B .
  • the build drive module 1600 is coupled to the build module 1500 and includes a drive elevator 1610, an actuator 1620, a lift motor 1630, and a rotation motor 1640.
  • the driving lifting unit 1610 may be provided on the other side of the column 1510 and may be coupled to the supporting unit 1520. Specifically, the driving elevator 1610 may be coupled to the guide rail 1511 formed on the other side of the column 1510 to be elevated in the longitudinal direction of the column 1510. The driving and elevating part 1610 may be coupled with the supporting part 1520 so that the supporting part 1520 may be raised and lowered as the driving and elevating part 1610 is elevated.
  • the actuator portion 1620 may be coupled to a lower portion of the driving and elevating portion 1610 and extend in a direction parallel to the column portion 1510.
  • the actuator unit 1620 is coupled to a lower portion of the driving and elevating unit 1610, and may extend in a direction perpendicular to the ground.
  • the elevating motor unit 1630 is coupled to the lower portion of the actuator unit 1620 and extends or retracts the actuator unit 1620 to lift or lift the driving unit 1610 or to move the actuator unit 1620 And elevate and lower the driving and elevating part 1610.
  • the rotary motor unit 1640 is coupled to the lower portion of the elevating motor unit 1630 and may rotate the actuator unit 1620 in one direction or another direction.
  • the rotation motor unit 1640 rotates the actuator unit 1620
  • the build module 1500 may rotate in the same direction as the actuator unit 1620.
  • the build plate portion 1530 rotates, it is positioned on top of the other photo-curable resin. Therefore, the photo-curable resin can be rapidly A resin cured product (B) composed of a photo-curable resin of the type can be formed.
  • FIG. 11 is an enlarged perspective view of an optical module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • the optical module 1700 is located below the light-transmissive film 10 and irradiates the patterned light onto the light-curable resin applied on the light-transmissive film 10, May be provided to form a cured product (B).
  • the optical module 1700 can irradiate light in a pattern to be formed on each layer of the resin cured product B, and the build plate portion 1530 is lowered, (L). At this time, the optical module may be arranged to irradiate the light L when the center of the build plate portion 1530 is positioned on the transparent plate Z made of a transparent material.
  • the build driving module 1600 and the optical module 1700 may be integrated so that the center of the lamination plane of the build plate portion 1530 and the optical axis of the optical module 1700 are positioned on the same axis have.
  • the center of the stacked surface of the build plate portion 1530 and the optical axis of the optical module 1700 are positioned on the same axis with the optical module 1700, Even when the resin cured product (B) is formed by irradiating light (L) to different photo-curable resins, the error due to the positional difference can be prevented from occurring.
  • the optical module 1700 may use a UV optical system, but is not limited thereto.
  • the transfer module 1100 can transfer a pair of the light-transmitting films 10 in correspondence with the lamination speeds of the different photosetting resins to be laminated on the build plate portion 1530 And can be provided to individually control the speed.
  • the first transfer roller unit 1151 can transfer the light transmissive film 10 at a speed twice as fast as the second transfer conveyance roller unit 1132 and the second transfer conveyance roller unit 1152.
  • the conveying module 1100 is formed in such a manner that the build plate portion 1530 is brought into contact with the light-curing resin coated on each of the light-transmitting films 10 so as to form a resin cured body B Transmissive film 10 can be controlled individually.
  • the transfer module 1100 thus prepared can prevent the photo-curing resin, which is directly or indirectly affected by the light L irradiated from the optical module 1700, from being used for forming the resin cured product B, The quality of the cured product (B) can be improved.
  • FIG. 12 is an enlarged perspective view of a cleaning module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • the cleaning module 1800 is located between the pair of light-transmissive films 10 and may be provided at a position corresponding to the rotation locus of the build plate portion 1530, A portion 1810 and a drying portion 1820.
  • the cleaning unit 1810 may be provided at a position corresponding to the rotation locus of the build plate unit 1530 and may be provided to clean the resin cured product B stacked on the build plate unit 1530.
  • the drying unit 1820 is disposed at one side of the washing unit 1810 and is provided at a position corresponding to the rotation locus of the build plate unit 1530, (B). ≪ / RTI >
  • the cleaning module 1800 When the type of the photo-curable resin to be laminated on the build plate portion 1530 is changed, the cleaning module 1800 thus prepared is cleaned with the resin cured product B deposited on the build plate portion 1530 It is possible to prevent mixing of different photocurable resins with each other.
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view of a resin cured product laminated by a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • the resin cured product B is formed by alternately laminating the first resin 11 and the second resin 12 made of different materials.
  • the present invention can quickly form the resin cured product (B) using different dissimilar materials.
  • FIG. 14 is an enlarged perspective view of a recovery module of a 3D printer for multi-material according to an embodiment of the present invention.
  • the recovery module 1900 is provided on the downstream side of the build module 1500, and the recovery module 1900 recovers the photocurable resin remaining on the light-transmissive film 10 .
  • a peeling section is provided on the upper side of the collection module 1900.
  • the peeling unit is provided to peel off the photocurable resin remaining on the light-transmitting film (10) conveyed through the conveying module (1100) from the light-transmitting film (10).
  • the photocurable resin peeled off by the peeling unit can be transferred to the collection module 1900.
  • the recovery module 1900 thus provided is economical because it can recover and reuse the photo-curable resin remaining on the light-transmissive film 10 not used for forming the resin cured product (B).
  • Feed module 1110 Feed module 1110:
  • first resin molding part 1220 second resin molding part
  • Blade module 1310 First blade part

Abstract

본 발명은 다종 소재용 3D 프린터에 관한 것으로, 한 쌍의 광투과성 필름이 상호 평행을 이루며 이송되도록 제어하는 이송모듈; 한 쌍의 상기 광투과성 필름상에 서로 다른 광경화성 레진을 도포하는 레진도포모듈; 상기 광투과성 필름의 하부에 위치하며, 상기 광투과성 필름상에 도포된 상기 광경화성 레진에 패터닝된 광을 조사하여 레진경화물을 형성하도록 마련된 광학모듈; 및 한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 위치하고, 빌드플레이트부의 하부에 상기 레진경화물이 적층될 수 있도록 상기 광투과성 필름에 대하여 승강 이동하도록 마련된 빌드모듈을 포함하며, 상기 빌드모듈은 상기 빌드플레이트부가 서로 다른 광경화성 레진이 도포된 광투과성 필름의 상부에 위치하도록 회전 가능하게 마련된 것을 특징으로 한다.

Description

다종 소재용 3D 프린터
본 발명은 다종 소재용 3D 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 물성을 가진 복수의 광경화성 레진을 신속하게 선택적으로 적층할 수 있는 다종 소재용 3D 프린터에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터는 컴퓨터 프로그램으로 만든 3차원 도면을 바탕으로 실물의 입체 모양, 즉, 조형물을 그대로 찍어내는 장치를 의미하는 것으로서, 사용되는 원료의 종류에 따라 고체 필라멘트를 원료로 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식, 액체 원료를 사용하는 DLP(Digital Light Processing)방식, 파우더 형태의 원료를 사용하는 SLS(Selective Laser Sintering)방식 등으로 분류된다.
DLP 방식 3D 프린터의 경우, 미세 형상을 구현하는데 용이하여 최근에 널리 사용되고 있는데, 이러한 DLP방식 3D 프린터에 사용되는 액체의 원료는 자외선에 의해 경화되는 물질인 UV(Ultraviolet Ray) 광경화성 레진이 원료로 이용되고 있다.
또한, DLP 방식 3D 프린터는 기구적 구조에 따라 아래에서 윗쪽으로 출력물을 완성하는 상향식 방식과 위쪽에서 아래쪽으로 출력물을 완성하는 하향식 방식으로 구분된다.
이와 같은 DLP 방식 3D프린터는 단일의 레진 탱크를 가지며, 해당 레진 탱크 내에 수용된 레진만을 이용하여 성형함에 따라 복수의 상이한 레진을 이용한 다양한 3D 형상을 구현할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 광경화성 레진이 담긴 레진 탱크에 UV를 조사하여 레진경화물을 형성할 경우, UV가 산란되면서 레진 탱크 내의 광경화성 레진의 물성이 변하여 최종 출력물의 품질이 고르지 못하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 광경화성 레진의 광 노출에 따른 최종 출력물의 품질 저하가 없고, 신속하게 다양한 종류의 광경화성 레진을 이용하여 레진경화물을 형성할 수 있는 3D 프린터가 필요하다.
(선행특허문헌) 한국등록특허 10-1593488
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 서로 다른 물성을 가진 복수의 광경화성 레진을 신속하게 선택적으로 적층할 수 있는 다종 소재용 3D 프린터를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 한 쌍의 광투과성 필름이 상호 평행을 이루며 이송되도록 제어하는 이송모듈; 한 쌍의 상기 광투과성 필름상에 서로 다른 광경화성 레진을 도포하는 레진도포모듈; 상기 광투과성 필름의 하부에 위치하며, 상기 광투과성 필름상에 도포된 상기 광경화성 레진에 패터닝된 광을 조사하여 레진경화물을 형성하도록 마련된 광학모듈; 및 한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 위치하고, 빌드플레이트부의 하부에 상기 레진경화물이 적층될 수 있도록 상기 광투과성 필름에 대하여 승강 이동하도록 마련된 빌드모듈을 포함하며, 상기 빌드모듈은 상기 빌드플레이트부가 서로 다른 광경화성 레진이 도포된 광투과성 필름의 상부에 위치하도록 회전 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 레진도포모듈 및 상기 빌드모듈 사이에 마련되는 블레이드모듈을 더 포함하며, 상기 블레이드모듈은 상기 광투과성 필름상에 도포된 광경화성 레진의 두께를 조절하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 레진도포모듈 및 상기 빌드모듈 사이에 마련되는 프레스모듈을 더 포함하며, 상기 프레스모듈은, 상기 빌드플레이트부의 하부에 상기 레진경화물이 적층될 때, 상기 광투과성 필름을 고정시키도록 마련되어 상기 광투과성 필름과 상기 레진경화물 사이에 이형력을 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 빌드모듈은, 한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 마련된 기둥부; 상기 기둥부의 일측면에 결합된 지지부; 및 상기 지지부의 하부에 결합되는 빌드플레이트부를 포함하며, 상기 지지부는 상기 기둥부의 길이 방향을 따라 슬라이딩되며 승강될 수 있도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 빌드모듈과 결합되는 빌드구동모듈을 더 포함하며, 상기 빌드구동모듈은, 상기 기둥부의 타측면에 마련되며, 상기 지지부와 결합되도록 마련된 구동승강부; 상기 구동승강부의 하부에 결합되어 상기 기둥부와 평행한 방향으로 연장 형성된 액추에이터부; 상기 액추에이터부의 하부에 결합되는 승강모터부; 및 상기 승강모터부의 하부에 결합되는 회전모터부를 포함하며, 상기 기둥부는 상기 회전모터부에 의해 상기 액추에이터부가 회전됨에 따라 일방향 또는 타방향으로 회전되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 위치하며, 상기 빌드플레이트부의 회전 궤적과 대응되는 위치에 마련되는 세정모듈을 더 포함하며, 상기 세정모듈은, 상기 빌드플레이트부에 적층될 광경화성 레진의 종류가 변경될 때, 상기 빌드플레이트부에 기 적층된 레진경화물을 세정하여 서로 다른 광경화성 레진이 혼합되는 것을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 세정모듈은, 상기 빌드플레이트부의 회전 궤적과 대응되는 위치에 마련되며, 상기 빌드플레이트부에 적층된 상기 레진경화물을 세척하도록 마련된 세척부; 및 상기 세척부의 일측에 위치하며, 상기 세척부에서 세척된 상기 레진경화물을 건조시키도록 마련된 건조부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 빌드모듈의 하류측에 마련되는 회수모듈을 더 포함하며, 상기 회수모듈은 상기 광투과성 필름상에 잔류한 광경화성 레진을 회수하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이송모듈은, 한 쌍으로 마련되며, 상기 광투과성 필름이 권취된 도입권취부; 상기 도입권취부의 상부에 위치하며, 상기 도입권취부로부터 제공된 광투과성 필름의 이송 방향을 상기 빌드모듈측으로 전환시키는 도입가이드롤러부; 상기 도입권취부에 권취된 상기 광투과성 필름을 상기 빌드모듈을 향해 이송시키는 도입이송롤러부; 한 쌍으로 마련되며, 제공되는 상기 광투과성 필름을 권취하도록 마련된 회수권취부; 상기 회수권취부의 상부에 위치하며, 상기 회수권취부를 향해 상기 광투과성 필름을 이송시키는 회수이송롤러부; 및 상기 회수이송롤러부의 상부에 위치하며, 상기 광투과성 필름의 이송 방향을 상기 회수권취부측으로 전환시키는 회수가이드롤러부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이송모듈은, 상기 빌드플레이트부에 적층될 서로 다른 광경화형 레진의 적층 속도에 대응하여 한 쌍의 광투과성 필름의 이송 속도를 개별적으로 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 빌드플레이트부의 적층면 중심 및 광학모듈의 광축중심이 동일 축 상에 위치한 상태에서 상기 빌드플레이트부가 회전될 때, 상기 광학모듈도 함께 회전되도록 마련되어 서로 다른 광경화성 레진에 광을 조사하여 레진경화물을 적층시 오차가 발생하지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명은 빌드플레이트부가 서로 다른 광경화성 레진의 상부에 위치하도록 회전 가능하도록 마련되기 때문에, 광투과성 필름상에 위치한 광경화성 레진의 종류를 바꾸지 않고도 신속하게 서로 다른 종류의 광경화성 레진으로 이루어진 레진경화물을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 세정모듈이 빌드플레이트부의 회전 궤적에 위치하도록 마련되어, 빌드플레이트부가 다른 광경화성 레진을 적층하기 위해 회전될 때, 기적층된 레진경화물을 신속하게 세척 및 건조함으로써, 서로 다른 광경화성 레진이 혼합되는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 회수모듈을 구비하여 레진경화물 형성에 사용되지 않은 광투과성 필름 상에 잔류한 광경화성 레진을 회수하고 재사용하도록 할 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 다종 소재용 3D 프린터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 상부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 회수 이송롤러부의 확대사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 회수권취부의 확대사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 블레이드모듈의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 프레스모듈의 확대사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드모듈의 확대사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드모듈 및 빌드구동모듈의 확대사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드구동모듈의 확대사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드모듈을 상부에서 바라본 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 광학모듈의 확대사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 세정모듈의 확대사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터에 의해 적층된 레진경화물의 확대사시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 회수모듈의 확대사시도이다.
본 발명의 최선의 일 실시예는, 한 쌍의 광투과성 필름이 상호 평행을 이루며 이송되도록 제어하는 이송모듈; 한 쌍의 상기 광투과성 필름상에 서로 다른 광경화성 레진을 도포하는 레진도포모듈; 상기 광투과성 필름의 하부에 위치하며, 상기 광투과성 필름상에 도포된 상기 광경화성 레진에 패터닝된 광을 조사하여 레진경화물을 형성하도록 마련된 광학모듈; 및 한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 위치하고, 빌드플레이트부의 하부에 상기 레진경화물이 적층될 수 있도록 상기 광투과성 필름에 대하여 승강 이동하도록 마련된 빌드모듈을 포함하며, 상기 빌드모듈은 상기 빌드플레이트부가 서로 다른 광경화성 레진이 도포된 광투과성 필름의 상부에 위치하도록 회전 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터를 제공한다.
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(접속, 접촉, 결합)"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.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 상부를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 다종 소재용 3D 프린터(1000)는 이송모듈(1100), 레진도포모듈(1200), 블레이드모듈(1300), 프레스모듈(1400), 빌드모듈(1500), 빌드구동모듈(1600), 광학모듈(1700), 세정모듈(1800) 및 회수모듈(1900, 도 14 참조)을 포함할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2에 더해, 부가 도면을 참조하여 각 구성을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 회수 이송롤러부의 확대사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 회수권취부의 확대사시도이다.
도 3 및 도 4를 더 참조하면, 이송모듈(1100)은 한 쌍의 광투과성 필름(10)이 상호 평행을 이루며 이송되도록 제어할 수 있으며, 도입권취부(1110), 도입가이드롤러부(1120), 도입이송롤러부(1130), 회수가이드롤러부(1140), 회수이송롤러부(1150) 및 회수권취부(1160)를 포함한다.
상기 도입권취부(1110)는 제1 도입권취부(1111) 및 제2 도입권취부(1112) 한 쌍으로 마련되며, 상기 광투과성 필름(10)이 권취되어 구비될 수 있다.
상기 제1 도입권취부(1111) 및 상기 제2 도입권취부(1112)는 상기 광투과성 필름(10)이 상호 평행한 방향으로 권취된 상태이도록 마련될 수 있다.
상기 도입가이드롤러부(1120)는 제1 도입가이드롤러부(1121) 및 제2 도입가이드롤러부(1122)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 도입가이드롤러부(1120)는 상기 도입권취부(1110)의 상부에 위치하며, 상기 도입권취부(1110)로부터 제공된 광투과성 필름(10)의 이송 방향을 상기 빌드모듈(1500)측으로 전환시키도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 제1 도입가이드롤러부(1121)는 상기 제1 도입권취부(1111)의 상부에 위치하여 상기 제1 도입권취부(1111)로부터 제공된 광투과성 필름(10)의 이송 방향을 상기 빌드모듈(1500)측으로 전환할 수 있고, 상기 제2 도입가이드롤러부(1122)는 상기 제2 도입권취부(1112)의 상부에 위치하여 상기 제2 도입권취부(1112)로부터 제공된 광투과성 필름(10)의 이송 방향을 상기 빌드모듈(1500)측으로 전환할 수 있다.
이때, 상기 제1 도입가이드롤러부(1121)와 상기 제2 도입가이드롤러부(1122)는 한 쌍의 상기 광투과성 필름(10)이 상호 평행하게 이송되도록 할 수 있다.
상기 도입이송롤러부(1130)는 제1 도입이송롤러부(1131) 및 제2 도입이송롤러부(1132)를 포함하며, 상기 도입권취부(1110)에 권취된 상기 광투과성 필름(10)을 상기 빌드모듈(1500)을 향해 이송시키도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 도입이송롤러부(1131)는 상기 광투과성 필름(10)의 상부와 하부에 한 쌍의 롤러로 이루어져 상기 광투과성 필름(10)을 사이에 두고 회전함으로써, 상기 광투과성 필름(10)을 상기 빌드모듈(1500)을 향해 이송시킬 수 있다.
상기 제2 도입이송롤러부(1132)도 상기 제1 도입이송롤러부(1131)와 마찬가지로, 상기 광투과성 필름(10)의 상부와 하부에 한 쌍의 롤러로 이루어져 상기 광투과성 필름(10)을 사이에 두고 회전함으로써, 상기 광투과성 필름(10)을 상기 빌드모듈(1500)을 향해 이송시킬 수 있다.
상기 회수가이드롤러부(1140)는 제1 회수가이드롤러부(1141) 및 제2 회수가이드롤러부(1142) 를 포함하며, 상기 회수이송롤러부(1150)의 상부에 위치하며, 상기 광투과성 필름(10)의 이송 방향을 상기 회수권취부(1160)측으로 전환시키도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 제1 회수가이드롤러부(1141) 는 상기 제1 회수권취부(1161)의 상부에 위치하여 상기 빌드모듈(1500)을 통과한 상기 광투과성 필름(10)의 이송 방향을 상기 제1 회수권취부(1161)측으로 전환할 수 있고, 상기 제2 회수가이드롤러부(1142) 는 상기 제2 회수권취부(1162)의 상부에 위치하여 상기 빌드모듈(1500)을 통과한 상기 광투과성 필름(10)의 이송 방향을 상기 제2 회수권취부(1162)측으로 전환할 수 있다.
상기 회수이송롤러부(1150)는 제1 회수이송롤러부(1151) 및 제2 회수이송롤러부(1152)를 포함하며, 상기 회수이송롤러부(1150)는 상기 회수권취부(1160)의 상부에 위치하고, 상기 회수권취부(1160)를 향해 상기 광투과성 필름(10)을 이송시키도록 마련될 수 있다.
상기 회수권취부(1160)는 제1 회수권취부(1161) 및 제2 회수권취부(1162) 한 쌍으로 마련되며, 제공되는 상기 광투과성 필름(10)을 권취하도록 마련될 수 있다.
상기 제1 회수권취부(1161) 및 상기 제2 회수권취부(1162)는 상기 광투과성 필름(10)이 상호 평행한 방향으로 권취되도록 마련될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 상기 회수권취부(1160)와 상기 회수가이드롤러부(1140) 사이에는 정렬부가 더 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 광투과성 필름(10)은 상기 도입권취부(1110)에서 상기 회수권취부(1160)로 이송되면서 중심이 일측으로 편향된 상태가 될 수 있다. 이처럼 상기 광투과성 필름(10)이 일측으로 편향된 상태로 상기 회수권취부(1160)에 도달하게 되면, 상기 회수권취부(1160)에 권취되는 상기 광투과성 필름(10)이 접히거나 구겨지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 상기 정렬부는 상기 회수가이드롤러부(1140)를 통과한 상기 광투과성 필름(10)의 중심을 상기 회수권취부(1160)의 중심과 대응되는 위치로 정렬하도록 마련될 수 있다.
상기 레진도포모듈(1200)은 한 쌍의 상기 광투과성 필름(10)상에 서로 다른 광경화성 레진을 도포하도록 마련된 제1 레진도포부(1210) 및 제2 레진도포부(1220)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 레진도포부(1210)는 제1 도입권취부(1111)로부터 제공된 광투과성 필름(10)상에 제1 레진(11)을 도포하고, 상기 제2 레진도포부(1220)는 제2 도입권취부(1112)로부터 제공된 광투과성 필름(10)상에 제2 레진(12)을 도포하도록 마련될 수 있다.
이때, 제1 레진(11)과 제2 레진(12)은 색이나 물성 등이 서로 다른 소재로 마련될 수 있으며, 고점도 세라믹 슬러리(Ceramic slurry) 등의 소재로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 블레이드모듈의 예시도이다.
도 5를 더 참조하면, 상기 블레이드모듈(1300)은 상기 레진도포모듈(1200) 및 상기 빌드모듈(1500) 사이에 마련되는 제1 블레이드부(1310) 및 제2 블레이드부(1320)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 블레이드모듈(1300)은 상기 광투과성 필름(10)상에 도포된 광경화성 레진의 두께를 조절하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 블레이드부(1310)는 블레이드(1311) 및 실린더(1313)를 포함한다.
상기 블레이드(1311)는 상기 제1 블레이드부(1310)의 몸체를 형성하며, 상기 블레이드(1311)의 하단은 경사면(1312)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 블레이드(1311)는 상기 실린더(1313)에 의해 승강되도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 제1 블레이드부(1310)는 상기 제1 레진도포부(1210)에 의해 상기 광투과성 필름(10)상에 도포된 제1 레진(11)이 균일한 두께를 갖도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제1 블레이드부(1310)는, 상기 빌드모듈(1500)에 적층될 레진경화물(B)의 각 층의 두께에 따라 높이가 조절됨으로써, 상기 제1 레진(11)의 두께를 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 블레이드부(1320)의 구성은 상기 제1 블레이드부(1310)의 구성과 실질적으로 동일한 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 프레스모듈의 확대사시도이다.
도 6을 더 참조하면, 상기 프레스모듈은 상기 레진도포모듈(1200) 및 상기 빌드모듈(1500) 사이에 마련되며, 제1 프레스부(1410) 및 제2 프레스부(1420)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 프레스모듈(1400)은, 상기 빌드모듈(1500)의 빌드플레이트부(1530)의 하부에 상기 레진경화물(B)이 적층될 때, 상기 광투과성필름(10)을 고정시키도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 프레스모듈(1440)은 상기 빌드플레이트부(1530)의 하부에 상기 레진경화물(B)이 적층될 때, 상기 광투과성필름(10)이 점착력에 의해 함께 딸려 올라오는 현상이 발생하지 않도록 상기 레진경화물(B)과 상기 광투과성필름(10) 사이에 이형력을 발생시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드모듈의 확대사시도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드모듈 및 빌드구동모듈의 확대사시도이다. 그리고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드구동모듈의 확대사시도이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 빌드모듈을 상부에서 바라본 사시도이다.
도 7 내지 도 10을 더 참조하면, 상기 빌드모듈(1500)은 한 쌍의 상기 광투과성 필름(10) 사이에 위치하고, 빌드플레이트부(1530)의 하부에 상기 레진경화물(B)이 적층될 수 있도록 상기 광투과성 필름(10)에 대하여 승강 이동하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 빌드모듈(1500)은 상기 빌드플레이트부(1530)가 서로 다른 광경화성 레진이 도포된 광투과성 필름(10)의 상부에 위치하도록 회전 가능하게 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 빌드모듈(1500)은 기둥부(1510), 지지부(1520), 빌드플레이트부(1530)를 포함할 수 있다.
상기 기둥부(1510)는 한 쌍의 상기 광투과성 필름(10) 사이에 마련되며, 지면으로부터 수직한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 지지부(1520)는 상기 기둥부(1510)의 일측면에 결합될 수 있으며, 상기 지지부(1520)는 상기 기둥부(1510)의 길이 방향을 따라 슬라이딩되며 승강될 수 있도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 기둥부(1510)의 타측면에는 상기 기둥부(1510)의 길이 방향으로 연장 형성된 가이드레일(1511)이 형성될 수 있다.
상기 빌드플레이트부(1530)는 상기 지지부(1520)의 하부에 결합될 수 있으며, 상기 빌드플레이트부(1530)의 하면 및 하부에는 상기 광경화성 레진이 적층되어 레진경화물(B)을 형성하게 될 수 있다.
상기 빌드구동모듈(1600)은 상기 빌드모듈(1500)과 결합되며, 구동승강부(1610), 액추에이터부(1620), 승강모터부(1630) 및 회전모터부(1640)를 포함한다.
상기 구동승강부(1610)는 상기 기둥부(1510)의 타측면에 마련되며, 상기 지지부(1520)와 결합되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 구동승강부(1610)는 상기 기둥부(1510)의 타측면에 형성된 상기 가이드레일(1511)과 결합되어 상기 기둥부(1510)의 길이 방향으로 승강되도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 구동승강부(1610)는 상기 지지부(1520)와 결합되어 상기 구동승강부(1610)가 승강됨에 따라 상기 지지부(1520)도 함께 승강되도록 마련될 수 있다.
상기 액추에이터부(1620)는 상기 구동승강부(1610)의 하부에 결합되어 상기 기둥부(1510)와 평행한 방향으로 연장 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 액추에이터부(1620)는 상기 구동승강부(1610)의 하부에 결합되되, 지면으로부터 수직한 방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 승강모터부(1630)는 상기 액추에이터부(1620)의 하부에 결합되며, 상기 액추에이터부(1620)를 신장 및 수축시켜 상기 구동승강부(1610)를 승강시키거나, 상기 액추에이터부(1620)를 승강시켜 상기 구동승강부(1610)를 승강시키도록 마련될 수 있다.
상기 회전모터부(1640)는 상기 승강모터부(1630)의 하부에 결합되며, 상기 액추에이터부(1620)를 일방향 또는 타방향으로 회전시키도록 마련될 수 있다. 이처럼 상기 회전모터부(1640)가 상기 액추에이터부(1620)를 회전시키게 되면, 상기 액추에이터부(1620)와 동일 방향으로 상기 빌드모듈(1500)이 회전하게 될 수 있다.
이처럼 마련된 본 발명은 빌드플레이트부(1530)가 회전하게 되면 바로 다른 광경화성 레진의 상부에 위치하도록 마련되기 때문에, 광투과성 필름(10)상에 위치한 광경화성 레진의 종류를 바꾸지 않고도 신속하게 서로 다른 종류의 광경화성 레진으로 이루어진 레진경화물(B)을 형성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 광학모듈의 확대사시도이다.
도 11을 더 참조하면, 상기 광학모듈(1700)은 상기 광투과성 필름(10)의 하부에 위치하며, 상기 광투과성 필름(10)상에 도포된 상기 광경화성 레진에 패터닝된 광을 조사하여 레진경화물(B)을 형성하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 광학모듈(1700)은 레진경화물(B)의 각 층에 형성할 패턴으로 광을 조사할 수 있으며, 상기 빌드플레이트부(1530)가 하강하여 상기 광경화성 레진에 접한 상태에서 광(L)을 조사하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 광학모듈은 상기 빌드플레이트부(1530)의 중심이 투명한 소재로 이루어진 투명플레이트(Z)에 위치했을 때, 광(L)을 조사하도록 마련될 수 잇다.
그리고, 상기 빌드구동모듈(1600)과 상기 광학모듈(1700)은 상기 빌드플레이트부(1530)의 적층면 중심 및 광학모듈(1700)의 광축중심이 동일 축 상에 위치한 상태로 일체화되도록 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 광학모듈(1700)은 상기 빌드플레이트부(1530)가 회전될 때, 상기 빌드플레이트부(1530)의 적층면 중심 및 광학모듈(1700)의 광축중심이 동일 축 상에 위치한 상태로 함께 회전되도록 마련되어 서로 다른 광경화성 레진에 광(L)을 조사하여 상기 레진경화물(B)을 형성할 때에도, 위치 차이에 따른 오차가 발생하지 않도록 할 수 있다.
상기 광학모듈(1700)은 UV광학계를 이용한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 전술한 바와 같이 마련된 본 발명은 상기 이송모듈(1100)이 상기 빌드플레이트부(1530)에 적층될 서로 다른 광경화형 레진의 적층 속도에 대응하여 한 쌍의 상기 광투과성 필름(10)의 이송 속도를 개별적으로 제어하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 상기 상기 빌드플레이트부(1530)에 상기 제1 레진(11)을 2회 적층하고, 상기 제2 레진(12)을 1회 적층할 경우, 상기 제1 도입이송롤러부(1131) 및 제1 회수이송롤러부(1151)는 제2 도입이송롤러부(1132) 및 제2 회수이송롤러부(1152)에 비해 2배의 속도로 광투과성 필름(10)을 이송하도록 할 수 있다.
즉, 상기 이송모듈(1100)은, 상기 빌드플레이트부(1530)가 각각의 상기 광투과성 필름(10)상에 도포된 광경화성 레진에 등간격으로 접하여 레진경화물(B)이 형성되도록 한 쌍의 상기 광투과성 필름(10)의 이송 속도를 각각 개별적으로 제어할 수 있다.
그리고, 이처럼 마련된 이송모듈(1100)은 상기 광학모듈(1700)로부터 조사된 광(L)으로부터 직간접적으로 영향을 받은 광경화성 레진이 상기 레진경화물(B) 형성에 사용되지 않도록 할 수 있어 레진경화물(B)의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 세정모듈의 확대사시도이다.
도 12를 더 참조하면, 상기 세정모듈(1800)은 한 쌍의 상기 광투과성 필름(10) 사이에 위치하며, 상기 빌드플레이트부(1530)의 회전 궤적과 대응되는 위치에 마련될 수 있으며, 세척부(1810) 및 건조부(1820)를 포함할 수 있다.
상기 세척부(1810)는 상기 빌드플레이트부(1530)의 회전 궤적과 대응되는 위치에 마련되며, 상기 빌드플레이트부(1530)에 적층된 상기 레진경화물(B)을 세척하도록 마련될 수 있다.
상기 건조부(1820)는 상기 세척부(1810)의 일측에 위치하되, 상기 빌드플레이트부(1530)의 회전 궤적과 대응되는 위치에 마련되며, 상기 세척부(1810)에서 세척된 상기 레진경화물(B)을 건조시키도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 세정모듈(1800)은, 상기 빌드플레이트부(1530)에 적층될 광경화성 레진의 종류가 변경될 때, 상기 빌드플레이트부(1530)에 기 적층된 레진경화물(B)을 세정하여 서로 다른 광경화성 레진이 혼합되는 것을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터에 의해 적층된 레진경화물의 확대사시도이다.
도 13을 참조하면, 레진경화물(B)이 서로 다른 소재로 이루어진 제1 레진(11)과 제2 레진(12)이 교대로 적층되어 형성되었음을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 서로 다른 이종 소재를 이용하여 신속하게 레진경화물(B)을 형성할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 다종 소재용 3D 프린터의 회수모듈의 확대사시도이다.
도 14를 더 참조하면, 상기 회수모듈(1900)은 상기 빌드모듈(1500)의 하류측에 마련되며, 상기 회수모듈(1900)은 상기 광투과성 필름(10)상에 잔류한 광경화성 레진을 회수하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 회수모듈(1900)의 상측에는 도시하지 않았으나, 박리부가마련된다. 상기 박리부는 상기 이송모듈(1100)을 통해 이송되는 상기 광투과성 필름(10)의 상부에 잔류한 상기 광경화성 레진을 상기 광투과성 필름(10)으로부터 박리시키도록 마련된다.
그리고, 상기 박리부에 의해 박리된 상기 광경화성 레진은 상기 회수모듈(1900)로 이송될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 회수모듈(1900)은 상기 레진경화물(B) 형성에 사용되지 않은 광투과성 필름(10) 상에 잔류한 광경화성 레진을 회수하고 재사용하도록 할 수 있어 경제적이다.
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>
10: 광투과성 필름 11: 제1 레진
12: 제2 레진 1000: 다종 소재용 3D 프린터
1100: 이송모듈 1110: 도입권취부
1111: 제1 도입권취부 1112: 제2 도입권취부
1120: 도입가이드롤러부 1121: 제1 도입가이드롤러부
1122: 제2 도입가이드롤러부 1130: 도입이송롤러부
1131: 제1 도입이송롤러부 1132: 제2 도입이송롤러부
1140: 회수가이드롤러부 1141: 제1 회수가이드롤러부
1142: 제2 회수가이드롤러부 1150: 회수이송롤러부
1151: 제1 회수이송롤러부 1152: 제2 회수이송롤러부
1160: 회수권취부 1161: 제1 회수권취부
1162: 제2 회수권취부 1200: 레진도포모듈
1210: 제1 레진도포부 1220: 제2 레진도포부
1300: 블레이드모듈 1310: 제1 블레이드부
1311: 블레이드 1312: 경사면
1313: 실린더 1320: 제2 블레이드부
1400: 프레스모듈 1410: 제1 프레스부
1420: 제2 프레스부 1500: 빌드모듈
1510: 기둥부 1511: 가이드레일
1520: 지지부 1530: 빌드플레이트부
1600: 빌드구동모듈 1610: 구동승강부
1620: 액추에이터부 1630: 승강모터부
1640: 회전모터부 1700: 광학모듈
1800: 세정모듈 1810: 세척부
1820: 건조부 1900: 회수모듈

Claims (10)

  1. 한 쌍의 광투과성 필름이 상호 평행을 이루며 이송되도록 제어하는 이송모듈;
    한 쌍의 상기 광투과성 필름상에 서로 다른 광경화성 레진을 도포하는 레진도포모듈;
    상기 광투과성 필름의 하부에 위치하며, 상기 광투과성 필름상에 도포된 상기 광경화성 레진에 패터닝된 광을 조사하여 레진경화물을 형성하도록 마련된 광학모듈; 및
    한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 위치하고, 빌드플레이트부의 하부에 상기 레진경화물이 적층될 수 있도록 상기 광투과성 필름에 대하여 승강 이동하도록 마련된 빌드모듈을 포함하며,
    상기 빌드모듈은 상기 빌드플레이트부가 서로 다른 광경화성 레진이 도포된 광투과성 필름의 상부에 위치하도록 회전 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레진도포모듈 및 상기 빌드모듈 사이에 마련되는 블레이드모듈을 더 포함하며,
    상기 블레이드모듈은 상기 광투과성 필름상에 도포된 광경화성 레진의 두께를 조절하도록 마련된 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레진도포모듈 및 상기 빌드모듈 사이에 마련되는 프레스모듈을 더 포함하며,
    상기 프레스모듈은, 상기 빌드플레이트부의 하부에 상기 레진경화물이 적층될 때, 상기 광투과성 필름을 고정시키도록 마련되어 상기 광투과성 필름과 상기 레진경화물 사이에 이형력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빌드모듈은,
    한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 마련된 기둥부;
    상기 기둥부의 일측면에 결합된 지지부; 및
    상기 지지부의 하부에 결합되는 빌드플레이트부를 포함하며,
    상기 지지부는 상기 기둥부의 길이 방향을 따라 슬라이딩되며 승강될 수 있도록 마련된 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 빌드모듈과 결합되는 빌드구동모듈을 더 포함하며,
    상기 빌드구동모듈은,
    상기 기둥부의 타측면에 마련되며, 상기 지지부와 결합되도록 마련된 구동승강부;
    상기 구동승강부의 하부에 결합되어 상기 기둥부와 평행한 방향으로 연장 형성된 액추에이터부;
    상기 액추에이터부의 하부에 결합되는 승강모터부; 및
    상기 승강모터부의 하부에 결합되는 회전모터부를 포함하며,
    상기 기둥부는 상기 회전모터부에 의해 상기 액추에이터부가 회전됨에 따라 일방향 또는 타방향으로 회전되도록 마련된 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    한 쌍의 상기 광투과성 필름 사이에 위치하며, 상기 빌드플레이트부의 회전 궤적과 대응되는 위치에 마련되는 세정모듈을 더 포함하며,
    상기 세정모듈은, 상기 빌드플레이트부에 적층될 광경화성 레진의 종류가 변경될 때, 상기 빌드플레이트부에 기 적층된 레진경화물을 세정하여 서로 다른 광경화성 레진이 혼합되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 세정모듈은,
    상기 빌드플레이트부의 회전 궤적과 대응되는 위치에 마련되며, 상기 빌드플레이트부에 적층된 상기 레진경화물을 세척하도록 마련된 세척부; 및
    상기 세척부의 일측에 위치하며, 상기 세척부에서 세척된 상기 레진경화물을 건조시키도록 마련된 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 빌드모듈의 하류측에 마련되는 회수모듈을 더 포함하며,
    상기 회수모듈은 상기 광투과성 필름상에 잔류한 광경화성 레진을 회수하는 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송모듈은,
    한 쌍으로 마련되며, 상기 광투과성 필름이 권취된 도입권취부;
    상기 도입권취부의 상부에 위치하며, 상기 도입권취부로부터 제공된 광투과성 필름의 이송 방향을 상기 빌드모듈측으로 전환시키는 도입가이드롤러부;
    상기 도입권취부에 권취된 상기 광투과성 필름을 상기 빌드모듈을 향해 이송시키는 도입이송롤러부;
    한 쌍으로 마련되며, 제공되는 상기 광투과성 필름을 권취하도록 마련된 회수권취부;
    상기 회수권취부의 상부에 위치하며, 상기 회수권취부를 향해 상기 광투과성 필름을 이송시키는 회수이송롤러부; 및
    상기 회수이송롤러부의 상부에 위치하며, 상기 광투과성 필름의 이송 방향을 상기 회수권취부측으로 전환시키는 회수가이드롤러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송모듈은,
    상기 빌드플레이트부에 적층될 서로 다른 광경화형 레진의 적층 속도에 대응하여 한 쌍의 광투과성 필름의 이송 속도를 개별적으로 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 다종 소재용 3D 프린터.
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