WO2019009612A1 - 측정된 소재 변형 db 기반 3d 프린팅 프리뷰 연산 방법 - Google Patents

측정된 소재 변형 db 기반 3d 프린팅 프리뷰 연산 방법 Download PDF

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WO2019009612A1
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변정환
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(주)온메이커스
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Definitions

  • the present invention relates to a method of computing a 3D printing preview based on a measured material transformation DB and improving a supporter stick.
  • a three-dimensional printer is a device that prints a three-dimensional object based on a 3D modeling file created by a computer design program.
  • the 3D printer which is the most popular among the 3D printers, is the 3D printer which is called FDM (Fused Deposition Modeling) or FFF (Fused Filament Fabrication) method.
  • the FDM or FFF type 3D printer is a 3D printer that extrudes a wire-shaped filament material through a nozzle to actually print 3D modeling.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the resultant printed by the 3D printer, which shows that the surface and the height of the result are not uniform. Particularly, the edge portions were not more uniform.
  • KR 2016/0011839 A relates to a method and an apparatus for generating a three-dimensional object, wherein a tool path of an extrusion nozzle is calculated by referring to a G-code generated in advance corresponding to an output target 3D modeling file, And determining whether or not a support is present in the object.
  • the present invention does not provide a 3D printing preview considering the physical properties of the filament, only expecting physical support based on the movement path of the nozzle.
  • Patent Document 1 KR 2016/0011839 A
  • Patent Document 2 WO 2016/026820 A1
  • the present invention has been made to solve the above problems.
  • the 3D printing preview does not reflect the degree of deformation, so the installation location of the supporter stick is not provided.
  • the deformity that reflects the coordinates is not reflected, thereby solving the difficulty in determining whether the user is appropriate.
  • a method of operating a 3D modeling device comprising: (a) loading a 3D modeling file (STL) to be output by an input module of the controller; (b) loading the material information including the deformation parameter of the selected material from the material database 121 by the material information management module 120; (c) generating a mechanical path information by slicing the 3D modeling file (STL) loaded in the step (a) by the preview module 130; (d) calculating, by the preview module 130, a predicted temperature and an expected movement speed of the nozzle using the mechanical path information generated in the step (c); (e) The preview module 130 determines whether or not the layer slicing is performed in the step (c) using the material information loaded in the step (b) and the estimated temperature and estimated moving speed of the nozzle calculated in the step (d) Calculating a height change value for each unit of the mechanical path; (f) calculating image data as a 3D printing preview by applying the height change value calculated in the step (e
  • the supporter stick management module 140 determines whether or not the supporter stick coordinates of the coordinates And calculating coordinates as supporter stick installation coordinates.
  • the preview module (130) updates the mechanical path information generated in step (c), the height change value calculated in step (e)
  • the image data is calculated as a 3D printing preview to which a supporter stick is applied, using the installation coordinates of the supporter stick computed in step (a), the height value of the supporter stick applied thereto, and the material information loaded in step (b)
  • the method further comprising the step of:
  • step (g) the output module 150 outputs the image data calculated in step (f) and the image data calculated in step (f2) together as a 3D printing preview
  • the method further comprising the step of:
  • the preview module 130 determines whether the mechanical path generated in the step (c) And computing a 3D printing preview to which the supporter stick is applied, using the height change value calculated in the step of calculating the height change value of the supporter stick, the installation coordinates of the inputted supporter stick, and the height value of the supporter stick applied thereto.
  • the material database 121 stores deformation of a material according to a predicted temperature of the nozzle and a predicted moving speed, and the material is preferably a filament material used in a SAIK 3D printer.
  • the 3D printing preview according to the present invention enables the user to predict the deformed portion.
  • the 3D printing preview according to the present invention can calculate and provide the supporter stick coordinates corresponding to the deformed part, it is possible to help the user to select.
  • 3D printing preview and 3D printing preview reflecting the supporter stick can be provided at the same time, which can help the user to select whether or not the supporter stick is installed.
  • 1 and 2 are schematic views for explaining problems of a conventional 3D printer.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the concept of a 3D printing preview calculation method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a 3D printer for explaining a 3D printing preview calculation method according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a system for a 3D printing preview calculation method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of a 3D printing preview calculation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a 3D printing preview calculation method according to another embodiment of the present invention.
  • the 3D printing preview according to the present invention may include a material volume information parameter in the conventional G-code It is a G-code + which is a 3D printing preview that predicts the deformation.
  • a 3D printer according to the present invention will be described with reference to FIG.
  • the 3D printer 10 includes a filament F, a spool 11, an extruder 12, a moving member 13, a nozzle 14, and a printing bed 19.
  • the spool 11 may be a plurality of molds in which filaments F are wound, and a filament F capable of printing the 3D modeling result is wound.
  • the filament F is a material that is injected by the 3D printer 10 and prints the result of 3D modeling.
  • the filament F is made of a material such as acrylonitrile poly-butadiene styrene (ABS), polylactic acid (PLA), nylon, and high impact polystyrene Material, and is not limited thereto as long as it is used in a 3D printer.
  • the extruder 12 injects and extrudes the filament F wound on the spool 11, and a nozzle 14 is provided at one end of the filament.
  • the moving member 13 moves the extruder 12 in the X, Y and Z axes.
  • Filaments supplied from the nozzle 14 are laminated and the generated image data is printed in 3D.
  • the printing bed 19 is a part where the 3D printing result is stacked and the printed 3D result is supported.
  • the controller 100 controls the controller 100,
  • the 3D printer 10 according to the present invention can be controlled by being connected to the hardware of the IT device including the external control unit 100 and receiving the 3D printing preview calculation method.
  • a control unit 100 according to the present invention will be described with reference to FIG.
  • the control unit 100 is electrically connected to the 3D printer 10 and includes an input module 110, a material information management module 120, a preview module 130, a supporter stick management module 140, and an output module 150 .
  • the input module 110 loads the 3D modeling file (STL) to be output.
  • STL 3D modeling file
  • the material information management module 120 manages the material information of the filament F wound on the spool 11 and is connected to a material database 121 in which material information including a deformation parameter of the material is stored , And loads the material information stored in the material database 121.
  • the material database 121 stores in advance the deformations of the materials according to the predicted temperature of the nozzle and the estimated moving speed.
  • the material database 121 may further include material deformation information based on the number of shells, the temperature of the extruder, and the printing speed in addition to the temperature and the moving speed of the nozzles.
  • the preview module 130 slices the 3D modeling file (STL) loaded in the input module 110 to generate mechanical path information.
  • the preview module 130 calculates the predicted temperature and predicted moving speed of the nozzle during the calculation of the image data using the generated mechanical path information and calculates the expected temperature of the nozzle calculated based on the material information loaded in the material information management module 120 And the predicted moving speed are used to calculate the height change value per unit of the mechanical path.
  • the image data is calculated as a 3D printing preview by applying the deformation parameter based on the computed height change value.
  • the preview module 130 may calculate image data as a 3D printing preview, including the installation coordinates, the height value, and the loaded material information of the supporter stick of the supporter stick management module 140 when creating the 3D printing preview.
  • the installation coordinate information of the supporter stick and the height value applied to the supporter stick may be received by the user or may be provided by the operation of the supporter stick management module 140 and provided to the preview module 130.
  • the supporter stick management module 140 computes a predetermined number of coordinates among the coordinates having the largest height change value as supporter stick coordinates when the controller 100 requests the supporter stick coordinate verification.
  • the supporter stick management module 140 provides the preview module 130 with the supporter stick installation coordinates and the height value of the supporter stick applied thereto.
  • the supporter stick management module 140 provides the coordinates so that unmodifiable coordinates are gathered and applied to a single supporter stick, and coordinates that are deformable include coordinates such that a single supporter stick is applied to each of them / RTI >
  • the sticks extended from the respective coordinates may be connected to a single supporter stick and be supported by a single supporter stick. This makes it possible to prevent 3D modeling artifacts from being transformed with minimal supporter sticks.
  • the output module 150 receives the information of the material information management module 120, the preview module 130, and the supporter stick management module 140 and outputs a 3D printing preview based on the generated image data.
  • a 3D printing preview that reflects the result of transforming the material a 3D printing preview that reflects the computed supporter stick installation coordinates, or a 3D printing preview that reflects the input supporter stick installation coordinates can be output.
  • FIG. 6 A 3D printing preview calculation method will be described with reference to FIGS. 6 to 7.
  • FIG. 6 A 3D printing preview calculation method will be described with reference to FIGS. 6 to 7.
  • the 3D printing preview calculation method includes the steps S601 to S601 of loading a 3D modeling file (STL) to be output by the input module 110 of the control unit 100; Step S602 of loading the material information including the strain parameter of the selected material from the material database 121 by the material information management module 120; Step S603 of the preview module 130 slicing the loaded 3D modeling file STL to generate mechanical path information; S604 of the preview module 130 calculating the expected temperature and expected travel speed of the nozzle using the generated mechanical route information; The preview module 130 calculates a height change value for each unit of the layer sliced mechanical path by using the loaded material information and the predicted temperature and predicted moving speed of the calculated nozzle in step S605; Step S606 of calculating image data as a 3D printing preview by applying a calculated height change value to the generated mechanical path information by the preview module 130; And outputting the generated image data as a 3D printing preview to the output module 150 in step S607.
  • STL 3D modeling file
  • the image data is calculated as a 3D printing preview in step S606.
  • the 3D printing preview includes the volume information of the visualized material, To provide image data.
  • step S610 the supporter stick management module 140 determines whether or not the supporter stick coordinate verification request has been received in step S606. If the supporter stick management module 140 determines that a predetermined number of coordinates And further performs step S611 of computing with stick installation coordinates.
  • the preview module 130 uses the generated mechanical path, the computed height change value, the computed coordinates of the supporter stick, the height value of the supporter stick applied thereto, and the loaded material information, Step S612 of computing image data as a 3D printing preview to which a stick is applied.
  • the output module 150 further performs a step of outputting together the image data as the 3D printing preview calculated in the step S612 and the image data as the 3D printing preview calculated in the step S606.
  • step S606 of the first embodiment the steps up to step S606 of the first embodiment are the same, so the different steps thereafter will be described.
  • step S710 it is determined whether the supporter stick installation coordinates have been input to the controller 100 in step S706. If the supporter stick installation module receives the installation coordinates of the supporter stick in step S711, The image data is calculated as a 3D printing preview to which the supporter stick is applied by using the mechanical path, the calculated height change value, the installation coordinates of the inputted supporter stick, the height value of the supporter stick applied thereto, Step S712 is further performed.

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Abstract

FDM, FFF 방식의 3D 프린터에 관한 연산 방법으로, (a) 제어부(100)의 입력 모듈(110)이 출력 대상인 3D 모델링 파일(STL)을 로딩하는 단계; (b) 소재 정보 관리모듈(120)이 선택된 소재의 변형도 파라미터를 포함하는 소재 정보를 소재 데이터베이스(121)로부터 로딩하는 단계; (c) 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (a) 단계에서 로딩된 3D 모델링 파일(STL)을 레이어 슬라이싱하여 기계적 경로 정보를 생성하는 단계; (d) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로 정보를 이용하여 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도 연산하는 단계; (e) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (b) 단계에서 로딩된 소재 정보와 상기 (d) 단계에서 연산된 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도를 이용하여, 상기 (c) 단계에서 레이어 슬라이싱된 기계적 경로의 단위마다의 높이 변화 값을 연산하는 단계; (f) 상기 프리뷰 모듈(130)이 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로정보에 상기 (e) 단계에서 연산된 높이 변화 값을 적용함으로써 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 단계; 및 (g) 출력 모듈(150)이 상기 (f) 단계에서 생성된 이미지 데이터를 3D 프린팅 프리뷰로서 출력하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법을 제공한다.

Description

측정된 소재 변형 DB 기반 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법
본 발명은, 측정된 소재 변형 DB를 기반으로 3D 프린팅 프리뷰를 연산하고 서포터 스틱을 개선하는 방법에 관한 것이다.
3D 프린터(Three-dimension printer)는 컴퓨터 디자인 프로그램으로 만든 3D 모델링 파일을 기반으로 입체 모양의 실물을 프린팅하는 장치를 말한다.
3D 프린터 중 가장 많이 보급되어있으며 사용자도 가장 많은 3D 프린터는 FDM(Fused Deposition Modeling) 또는 FFF(Fused Filament Fabrication) 방식으로 불리는 3D 프린터이다.
FDM 또는 FFF 방식의 3D 프린터는 와이어 형태의 필라멘트 재료를 노즐을 통해 압출해 3D 모델링을 실물로 프린팅하는 3D 프린터이다.
도 1(a)을 참조하여 설명하면, 종래의 3D 프린트를 사용하여 3D 모델링 파일을 프린팅하면 3D 프린터의 재료인 필라멘터의 물성 때문에 프린팅 결과물이 변형되어 3D 모델링 파일의 이미지 데이터인 프리뷰(이하, "3D 프린팅 프리뷰")와 동일한 결과물을 얻기 힘든 경우가 종종 발생하였다.
이는, 3D 프린터에 사용되는 필라멘트 소재의 특수성 때문인데, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 필라멘트는 물성 때문에 동일한 높이로 적층되어도 예를 들어 노즐의 온도와 속도 등 환경의 영향에 의해 적층된 결과물의 높이가 변형되기 때문이다.
도 2에는 3D 프린터에 의해 프린팅된 결과물의 확대도가 도시되는데, 그 결과물은 그 표면 및 높이가 균일하지 못한 것을 알 수 있다. 특히, 모서리 부분이 더욱 균일하지 못했다.
관련 특허공보 KR 2016/0011839 A는 3차원 객체 생성 방법 및 장치에 관한 것으로 출력 대상 3D 모델링 파일에 대응하여 미리 생성된 G-code를 참조하여 압출 노즐의 공구 경로를 산출하고 산출된 공구 경로의 하방으로 지지물이 존재하는지 판단할 수 있는 단계를 포함하는 객체 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
그러나, 이 발명은 노즐의 이동 경로를 토대로 물리적지지 여부를 예상할 뿐, 필라멘트의 물질적 특성을 고려한 3D 프린팅 프리뷰를 제공하지 못했다.
관련 PCT공보 WO 2016-026820 A1는 부가적인 제조 기술에서 성능이 향상된 슬라이스 구역 분배 방법에 관한 것으로, 3D를 프린팅 하는 방법에 있어서, 3D 디자인의 볼륨 및 높이를 계산할 수 있는 방법에 관한 것이다.
그러나, 이 역시 3D 프린팅 프리뷰를 제공하여 기 설정된 품질에 충족되는지 여부만을 제공할 뿐 필라멘트의 물질적 특성을 고려한 3D 프린팅 프리뷰를 제공하지 못했다.
(특허문헌 1) KR 2016/0011839 A
(특허문헌 2) WO 2016/026820 A1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
3D 프린터에 사용되는 필라멘트의 소재의 물성에 따라 모델링 결과물의 변형 정도가 상이한데, 이를 반영한 3D 프린팅 프리뷰를 제공하지 못하는 문제를 해결하고자 한다.
또한, 3D 프린팅 프리뷰에 변형 정도가 반영되지 않아 서포터 스틱의 설치 위치를 제공받지 못하는 문제를 해결하고자 한다.
또한, 사용자가 서포터 스틱의 좌표를 입력했을 때 이를 반영한 변형도를 반영하지 못하여 사용자가 적절한지 여부 판단을 하는데 겪는 어려움을 해결하고자 한다.
또한, 서포터 스틱 적용 전 3D 프린팅 프리뷰와 적용 후 3D 프린팅 프리뷰를 둘다 제공받지 못해 사용자가 서포터 스틱에 대한 의사 결정을 하는데 겪는 어려움을 해결하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, (a) 제어부(100)의 입력 모듈(110)이 출력 대상인 3D 모델링 파일(STL)을 로딩하는 단계; (b) 소재 정보 관리모듈(120)이 선택된 소재의 변형도 파라미터를 포함하는 소재 정보를 소재 데이터베이스(121)로부터 로딩하는 단계; (c) 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (a) 단계에서 로딩된 3D 모델링 파일(STL)을 레이어 슬라이싱하여 기계적 경로 정보를 생성하는 단계; (d) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로 정보를 이용하여 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도 연산하는 단계; (e) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (b) 단계에서 로딩된 소재 정보와 상기 (d) 단계에서 연산된 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도를 이용하여, 상기 (c) 단계에서 레이어 슬라이싱된 기계적 경로의 단위마다의 높이 변화 값을 연산하는 단계; (f) 상기 프리뷰 모듈(130)이 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로정보에 상기 (e) 단계에서 연산된 높이 변화 값을 적용함으로써 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 단계; 및 (g) 출력 모듈(150)이 상기 (f) 단계에서 생성된 이미지 데이터를 3D 프린팅 프리뷰로서 출력하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법을 제공한다.
또한, 상기 (f) 단계 이후, (f1) 상기 제어부(100)에 서포터 스틱 좌표 검증 요청이 있는 경우, 서포터 스틱 관리 모듈(140)이, 높이 변화 값이 가장 큰 좌표들 중 기 설정된 개수만큼의 좌표를 서포터 스틱 설치 좌표로 연산하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (f1) 단계 이후, (f2) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로 정보와, 상기 (e) 단계에서 연산된 높이 변화 값과, 상기 (f1) 단계에서 연산된 상기 서포터 스틱의 설치 좌표와, 여기에 적용되는 서포터 스틱의 높이값과, 상기 (b) 단계에서 로딩된 소재 정보를 이용하여, 서포터 스틱이 적용된 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (g) 단계는, (g1) 상기 출력 모듈(150)이, 상기 (f) 단계에서 연산된 이미지 데이터와, 상기 (f2) 단계에서 연산된 이미지 데이터를 함께 3D 프린팅 프리뷰로서 출력하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (f) 단계 이후, (f3) 상기 제어부(100)에 서포터 스틱 설치 좌표가 입력된 경우, 상기 프리뷰 모듈(130)이 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로와, 상기 (e) 단계에서 연산된 높이 변화 값과, 상기 입력된 서포터 스틱의 설치 좌표와 여기에 적용되는 서포터 스틱의 높이값을 이용하여, 서포터 스틱이 적용된 3D 프린팅 프리뷰를 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소재 데이터베이스(121)에는, 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도에 따른 소재의 변형도(deformation)가 저장되어 있으며, 상기 소재는 사익 3D 프린터에 사용되는 필라멘트의 소재인 것이 바람직하다.
필라멘트 소재별 변형도를 고려한 3D 프린팅 프리뷰를 제공할 수 있다.
이로 인해, 3D 프린팅 프리뷰와 출력 결과물의 매칭률이 뛰어나다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린팅 프리뷰에 의해 변형 부분을 예측할 수 있게 되어 사용자가 이를 대비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린팅 프리뷰에 의해 변형 부분에 해당되는 서포터 스틱 좌표를 연산하여 제공할 수 있게 되므로 사용자의 선택을 도울 수 있다.
또한, 사용자가 입력한 좌표 값에 대해 서포터 스틱 반영 결과물에 대한 3D 프린팅 프리뷰를 제공할 수 있어 사용자의 판단을 도울 수 있다.
또한, 3D 프린팅 프리뷰와 서포터 스틱 반영 3D 프린팅 프리뷰를 동시에 제공할 수 있어, 서포터 스틱 설치 유무에 대한 사용자의 선택을 도울 수 있다.
도 1 및 2는 종래 기술에 따른 3D 프린터의 문제점을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법의 개념을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법을 설명하기 위한 3D 프린터의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법을 위한 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법의 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 소재 변형도를 고려한 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법을 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다. 본 발명의 형태 및 구성요소의 개수에 있어서도 다양한 변형이 가능하다.
도 3을 참조하여 간략히 본 발명의 전체적인 개념을 설명한다.
기하학적 구조 정보인 STL파일을 로딩하여 기계적 경로 정보를 포함하여 변환하는 것이 종래의 3D 프린팅 프리뷰인 G-code였다면, 본 발명에 따른 3D 프린팅 프리뷰는 종래의 G-code에 소재 볼륨 정보 파라미터를 더 포함하여 변형도를 예측 반영한 3D 프린팅 프리뷰인 일명 G-code+ 이다.
3D 프린터 장치
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 3D 프린터를 설명한다.
본 발명에 따른 3D 프린터(10)는 필라멘트(F), 스풀(11), 압출기(12), 이동 부재(13), 노즐(14), 프린팅 베드(19)를 포함한다.
스풀(11)은 필라멘트(F)가 감겨있는 틀로 다수 개 일 수 있으며, 3D 모델링 결과물을 프린팅할 수 있는 필라멘트(F)가 감긴다.
필라멘트(F)는 3D 프린터(10)에 의해 사출되어 3D 모델링 결과물을 프린팅 하는 재료로, 대표적으로 ABS(Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene), PLA(PolyLactic Acid), Nylon, Hips(High Impact Polystyrene) 등과 같은 재료일 수 있으며, 3D 프린터에 사용되는 것이라면 이에 제한되지 않는다.
압출기(12)는 스풀(11)에 감겨있는 필라멘트(F)를 주입하고 압출하며, 그 일측 말단에 노즐(14)이 구비된다.
이동 부재(13)는 압출기(12)를 X, Y, Z축으로 이동시킨다.
노즐(14)에서 공급되는 필라멘트가 적층되며 생성된 이미지 데이터를 3D 프린팅한다.
프린팅 베드(19)는 3D 프린팅 결과물이 적층되며 프린팅된 3D 결과물이 지지되는 부분이다.
제어부(100)
본 발명에 따른 3D 프린터(10)는 외부의 제어부(100)를 포함하는 IT기기의 하드웨어와 연결되어 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법을 제공받아 제어될 수 있다.
도 5를 참조하여 본 발명에 따른 제어부(100)를 설명한다.
제어부(100)는 3D 프린터(10)와 전기적으로 연결되며, 입력 모듈(110), 소재 정보 관리 모듈(120), 프리뷰 모듈(130), 서포터 스틱 관리 모듈(140) 및 출력 모듈(150)을 포함한다.
입력 모듈(110)은 출력 대상의 3D 모델링 파일(STL)을 로딩한다.
소재 정보 관리 모듈(120)은 스풀(11)에 감겨있는 필라멘트(F)의 소재 정보를 관리하며, 소재의 변형도(deformation) 파라미터를 포함하는 소재 정보가 저장되는 소재 데이터베이스(121)와 연결되어, 소재 데이터베이스(121)에 저장된 소재 정보를 로딩한다.
소재 데이터베이스(121)는 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도에 따른 소재들의 변형도가 미리 저장되어 있다.
또한, 소재 데이터베이스(121)는 노즐의 온도 및 이동속도 외에도, 쉘 개수, 압출기 온도 및 프린팅 속도에 의한 소재 변형도 정보를 더 포함할 수 있다.
프리뷰 모듈(130)은 입력 모듈(110)에서 로딩된 3D 모델링 파일(STL)을 레이어 슬라이싱하여 기계적 경로 정보를 생성한다.
프리뷰 모듈(130)은 생성된 기계적 경로 정보를 이용하여 이미지 데이터의 연산 시 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도를 연산하며, 소재 정보 관리 모듈(120)로 로딩된 소재 정보와 연산된 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도를 이용함으로써 기계적 경로의 단위마다의 높이 변화 값을 연산한다.
즉, 연산된 높이 변화 값을 토대로 변형도 파라미터를 적용하여 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산한다.
또한, 프리뷰 모듈(130)은 3D 프린팅 프리뷰 생성 시 서포터 스틱 관리 모듈(140)의 서포터 스틱의 설치 좌표와 높이 값과 로딩된 소재 정보를 포함하여 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산할 수 있다.
서포터 스틱의 설치 좌표 정보 및 여기에 적용되는 높이 값은 사용자에게 입력 받거나, 서포터 스틱 관리 모듈(140)의 연산에 의해 구해져 프리뷰 모듈(130)로 제공될 수 있다.
서포터 스틱 관리 모듈(140)은 제어부(100)에 서포터 스틱 좌표 검증 요청이 있는 경우 높이 변화 값이 가장 큰 좌표들 중 기 설정된 개수만큼의 좌표를 서포터 스틱 설치 좌표로 연산한다.
서포터 스틱 관리 모듈(140)은 서포터 스틱 설치 좌표와 여기에 적용되는 서포터 스틱의 높이 값을 프리뷰 모듈(130)에 제공한다.
상세히 설명하면, 서포터 스틱 관리 모듈(140)에 의해, 변형 가능성이 없는 좌표는 취합되어 단일 서포터 스틱에 적용되도록 좌표가 제공되고, 변형 가능성이 있는 좌표에는 그 각각에 단일 서포터 스틱이 적용되도록 좌표가 제공된다.
변형 가능성이 있는 좌표들이 인접해 있을 경우에는 각각 좌표들에서 연장된 스틱들이 단일 서포터 스틱에 연결되어 단일 서포터 스틱에 의해 지지될 수 있다. 이로 인해, 최소한의 서포터 스틱만으로도 3D 모델링 결과물 변형을 막을 수 있다.
출력 모듈(150)은 소재 정보 관리 모듈(120), 프리뷰 모듈(130) 및 서포터 스틱 관리 모듈(140)의 정보를 입력받아 생성된 이미지 데이터를 토대로 3D 프린팅 프리뷰를 출력한다.
예를 들어, 소재 변형 결과가 반영된 3D 프린팅 프리뷰, 연산된 서포터 스틱 설치 좌표가 반영된 3D 프린팅 프리뷰 또는 입력받은 서포터 스틱 설치 좌표가 반영된 3D 프린팅 프리뷰를 출력할 수 있다.
3D 프린팅 프리뷰 연산 방법
도 6 내지 도 7을 참조하여 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법을 설명한다.
먼저 도 6을 참조하여 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법의 제 1 실시예를 설명한다.
제 1 실시예에 따른 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법은 제어부(100)의 입력 모듈(110)이 출력 대상인 3D 모델링 파일(STL)을 로딩하는 S601 단계; 소재 정보 관리모듈(120)이 선택된 소재의 변형도 파라미터를 포함하는 소재 정보를 소재 데이터베이스(121)로부터 로딩하는 S602 단계; 프리뷰 모듈(130)이, 로딩된 3D 모델링 파일(STL)을 레이어 슬라이싱하여 기계적 경로 정보 생성하는 S603 단계; 프리뷰 모듈(130)이, 생성된 기계적 경로정보를 이용하여 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도 연산하는 S604 단계; 프리뷰 모듈(130)이, 로딩된 소재 정보와 연산된 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도를 이용하여, 레이어 슬라이싱된 기계적 경로의 단위마다의 높이 변화 값을 연산하는 S605 단계; 프리뷰 모듈(130)이 생성된 기계적 경로정보에 연산된 높이 변화 값을 적용함으로써 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 S606 단계; 및 출력 모듈(150)이 생성된 이미지 데이터를 3D 프린팅 프리뷰로서 출력하는 S607 단계;로 수행된다.
도 3을 더 참조하여 설명하면, S606 단계에서 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 것은, 기계적 경로 정보만을 적용하던 종래의 기술과 달리, 시각화된 소재의 볼륨 정보를 더 포함하여 이를 반영한 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 제공하는 것이다.
S606 단계 이후, 제어부(100)에 서포터 스틱 좌표 검증 요청이 있었는지 여부를 판단하는 S610 단계, 서포터 스틱 관리 모듈(140)이, 높이 변화 값이 가장 큰 좌표들 중 기 설정된 개수만큼의 좌표를 서포터 스틱 설치 좌표로 연산하는 S611 단계를 더 수행한다.
다음으로, 프리뷰 모듈(130)이, 생성된 기계적 경로와, 연산된 높이 변화 값과, 연산된 서포터 스틱의 설치 좌표와 여기에 적용되는 서포터 스틱의 높이 값과 로딩된 소재 정보를 이용하여, 서포터 스틱이 적용된 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 S612 단계를 더 수행한다.
다음으로, 출력 모듈(150)이, 상기 S612 단계에서 연산된 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터와, 상기 S606 단계에서 연산된 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 함께 출력하는 단계를 더 수행한다.
도 7을 참조하여 3D 프린팅 프리뷰 연산 방법의 제 2 실시예를 설명한다.
제 1 실시예에 따른 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터의 연산 방법과 동일한 단계에 대한 설명은 생략한다.
즉, 제 2 실시예의 경우 제 1 실시예의 S606단계까지와 동일하므로, 그 이후의 상이한 단계에 대하여 설명한다.
S706 단계 이후, 제어부(100)에 서포터 스틱 설치 좌표가 입력된 경우를 판단하는 S710 단계, 서포터 스틱 관리 모듈(140)이 서포터 스틱의 설치 좌표를 입력받는 S711 단계, 프리뷰 모듈(130)이 생성된 기계적 경로와, 연산된 높이 변화 값과, 입력된 서포터 스틱의 설치 좌표와 여기에 적용되는 서포터 스틱의 높이 값과 로딩된 소재 정보를 이용하여, 서포터 스틱이 적용된 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 S712 단계를 더 수행한다.
즉, 서포터 스틱 설치 좌표를 사용자에게 입력받느냐, 제어부(100)에서 연산하느냐에 따라 제 1 실시예 또는 제 2 실시예로 구분된다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
[부호의 설명]
F: 필라멘트
10: 3D 프린터
11: 스풀
12: 압출기
13: 이동 부재
14: 노즐
19: 프린팅 베드
100: 제어부

Claims (6)

  1. (a) 제어부(100)의 입력 모듈(110)이 출력 대상인 3D 모델링 파일(STL)을 로딩하는 단계;
    (b) 소재 정보 관리모듈(120)이 선택된 소재의 변형도 파라미터를 포함하는 소재 정보를 소재 데이터베이스(121)로부터 로딩하는 단계;
    (c) 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (a) 단계에서 로딩된 3D 모델링 파일(STL)을 레이어 슬라이싱하여 기계적 경로 정보를 생성하는 단계;
    (d) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로 정보를 이용하여 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도 연산하는 단계;
    (e) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (b) 단계에서 로딩된 소재 정보와 상기 (d) 단계에서 연산된 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도를 이용하여, 상기 (c) 단계에서 레이어 슬라이싱된 기계적 경로의 단위마다의 높이 변화 값을 연산하는 단계;
    (f) 상기 프리뷰 모듈(130)이 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로정보에 상기 (e) 단계에서 연산된 높이 변화 값을 적용함으로써 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 단계; 및
    (g) 출력 모듈(150)이 상기 (f) 단계에서 생성된 이미지 데이터를 3D 프린팅 프리뷰로서 출력하는 단계를 포함하는,
    3D 프린팅 프리뷰 연산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후,
    (f1) 상기 제어부(100)에 서포터 스틱 좌표 검증 요청이 있는 경우, 서포터 스틱 관리 모듈(140)이, 높이 변화 값이 가장 큰 좌표들 중 기 설정된 개수만큼의 좌표를 서포터 스틱 설치 좌표로 연산하는 단계를 포함하는,
    3D 프린팅 프리뷰 연산 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (f1) 단계 이후,
    (f2) 상기 프리뷰 모듈(130)이, 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로 정보와, 상기 (e) 단계에서 연산된 높이 변화 값과, 상기 (f1) 단계에서 연산된 상기 서포터 스틱의 설치 좌표와, 여기에 적용되는 서포터 스틱의 높이값과, 상기 (b) 단계에서 로딩된 소재 정보를 이용하여, 서포터 스틱이 적용된 3D 프린팅 프리뷰로서 이미지 데이터를 연산하는 단계를 더 포함하는,
    3D 프린팅 프리뷰 연산 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (g) 단계는,
    (g1) 상기 출력 모듈(150)이, 상기 (f) 단계에서 연산된 이미지 데이터와, 상기 (f2) 단계에서 연산된 이미지 데이터를 함께 3D 프린팅 프리뷰로서 출력하는 단계를 더 포함하는,
    3D 프린팅 프리뷰 연산 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후,
    (f3) 상기 제어부(100)에 서포터 스틱 설치 좌표가 입력된 경우, 상기 프리뷰 모듈(130)이 상기 (c) 단계에서 생성된 기계적 경로와, 상기 (e) 단계에서 연산된 높이 변화 값과, 상기 입력된 서포터 스틱의 설치 좌표와 여기에 적용되는 서포터 스틱의 높이값을 이용하여, 서포터 스틱이 적용된 3D 프린팅 프리뷰를 연산하는 단계를 더 포함하는,
    3D 프린팅 프리뷰 연산 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소재 데이터베이스(121)에는, 노즐의 예상 온도 및 예상 이동속도에 따른 소재의 변형도(deformation)가 저장되어 있으며,
    상기 소재는 사익 3D 프린터에 사용되는 필라멘트의 소재인,
    3D 프린팅 프리뷰 연산 방법.
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