WO2020106090A1 - 3d 프린팅 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

3d 프린팅 방법 및 이를 수행하는 장치

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WO2020106090A1
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simulation
data
printing
fusion
output method
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배영식
강시내
도원석
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배영식
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the embodiments below relate to a 3D printing method and an apparatus for performing the same.
  • 3D printers were developed to make prototypes before launching products. 3D printers have the advantage of being able to produce the same prototype as a real product, saving cost and time, and recognizing the problems of the real product.
  • the 3D printer converts the three-dimensional shape modeled through software such as a CAD system into slice data divided into a plurality of thin cross-section layers, and then uses it to form a sheet-like sheet and stacks it to complete the sculpture.
  • 3D printers manufacture products in various ways.
  • Various methods such as photopolymerization, powder bed fusion, material jetting, and material extrusion are used as a product production method for 3D printers.
  • 3D printers manufacture products in various ways. Automobiles can also be manufactured through 3D printer technology.
  • Electric vehicles commonly use a motor, so a battery that stores electricity, a battery-controlled BMS, an inverter that generates AC for driving a motor, a converter that converts to low-voltage DC for vehicle electric vehicles, and a vehicle controller that controls the system of the entire vehicle are essential. Includes. In order to drive large motors, 100 ⁇ 300V high voltage electricity is required, and special cables / connectors and controls are required for this.
  • 3D printer technology can be used for safety issues such as electric vehicles.
  • Embodiments may provide a technique for outputting a fusion material.
  • embodiments may provide a technique for mounting one or more component objects inside a 3D object while forming a 3D object.
  • embodiments may provide a 3D printing technique capable of efficiently forming electrical wiring on an object.
  • the 3D printing output method includes generating material data for at least one material to be used for printing a 3D object based on a material characteristic request, designing the 3D object, and generating the material data. And performing a simulation on the 3D object designed based on it, and generating 3D printing data for 3D printing the 3D object based on evaluation criteria and the simulation result.
  • the step of generating the material data may perform at least one of performing a material simulation to determine a single material or a heterogeneous material and performing a material fusion simulation to determine a fused material.
  • the step of performing the material simulation may include simulating a plurality of materials included in a material list based on the material characteristic demand and selecting at least one material from the plurality of materials based on the simulation result. It can contain.
  • the step of performing the material convergence simulation may include simulating a plurality of convergence materials included in the convergence material list based on the convergence method and the convergence material basic data, and the plurality of convergence materials based on the simulation result. It may include the step of selecting at least one convergence material from the composite material.
  • the step of simulating the plurality of fusion materials comprises estimating a suitable fusion rate of the plurality of fusion materials, and material properties of the fusion material that are fused according to the estimated fusion rate for each fusion material. It may include the step of checking the information on.
  • the step of designing the 3D object includes designing a 3D appearance based on 3D modeling data for the 3D object, and analyzing electronic circuits through the 3D schematic transformation method, between the part data for the part object and the part object.
  • the step of designing the 3D object may further include allocating a material to each area of the 3D object based on the material data.
  • the allocating step may include filling a space in the 3D appearance excluding the part object and the connection part with a specific material according to the 3D appearance.
  • the step of performing the simulation may include performing a simulation on the electrical properties of the designed 3D object, performing a simulation on the mechanical properties of the designed 3D object, and performing a bio characteristic on the designed 3D object. It may include the step of performing a simulation for the.
  • the step of performing the simulation may further include calculating an optimal output path for 3D printing the designed 3D object.
  • the step of generating the 3D printing data includes: if the simulation result does not satisfy the evaluation criteria, feeding back a simulation report, or when the simulation result satisfies the evaluation criteria, based on the simulation report. And generating printing data.
  • the 3D printing output method includes generating 3D printing data based on 3D modeling data for a 3D object, object information for a part object, and a connection relationship between part objects, and based on the 3D printing data. And mounting the component object inside the 3D object while forming the 3D object.
  • the generating step includes determining an area where the part object is to be located among a plurality of areas constituting the 3D object based on the 3D modeling data, the object information, and the connection relationship, and the part object is to be located. Determining a unit structure to be formed inside the region, calculating a mounting position of the component object, and calculating a insertion point of the component object, wherein the 3D printing data includes the component object It may include information about an area to be performed, the unit structure, the mounting position, and the insertion time.
  • the generating step may further include modifying at least one of the mounting position and the unit structure.
  • the modifying may include modifying only the grid in which the component object is positioned so that the component object is inserted and fixed in a grid in which the component object is positioned in the unit structure.
  • the step of determining the area where the part object will be located may include allocating the material of the area where the part object will be located based on at least one of the material, shape, electrical properties of the part object, and the role of the part in the 3D object. It can contain.
  • the material of the region where the part object will be located may be allocated differently from the material of the part object.
  • Determining the unit structure may include determining the unit structure based on object information of the part object.
  • the unit structure may be determined as a unit structure composed of a unit grid corresponding to the size of the component object.
  • the unit structure may be determined as a unit structure composed of a unit grid corresponding to a size of a minimum sized component object among component objects positioned in the unit structure.
  • the calculating of the mounting position may include setting a coordinate system based on the center point of the 3D object and the center point of the unit structure, and calculating the mounting position using the coordinate system.
  • the coordinate system may set a vertical direction of a plane of a 3D object as a Z axis based on a center of gravity point of the 3D object.
  • the method may further include bonding the lower surface of the component object and the upper surface of the unit structure so that the component object is fixed at a position placed on the unit structure.
  • the method may further include inserting the component object into the grid so that the component object is fixed by a grid of the unit structure, and joining along the boundary where the component object is inserted into and connected to the grid. .
  • the mounting may include forming at least one of the 3D object and the component object while selectively performing a single material output method, a heterogeneous material output method, or a converged material output method.
  • the 3D printing method includes determining a wiring area on an object and outputting a wiring unit on the wiring area.
  • the determining may include determining the wiring area based on a scanned image of the object and an installation location of parts of the object.
  • the method may further include generating a scanned image of the object.
  • the outputting may include outputting the wiring unit using a composite multi-material.
  • the wiring portion may include a wire portion for flowing electricity, and a protection separation portion for protecting the wire portion from an area of a frame corresponding to the wiring region.
  • the wiring part may further include an exterior part surrounding the protection separation part and coupling to a frame corresponding to the wiring area.
  • the wire portion may be output using a conductive material
  • the protective separation portion may be output using a non-conductive material
  • the exterior portion may be output using a carbon material.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a concept of a 3D printing method for outputting various materials according to an embodiment.
  • Figure 2 shows the technical architecture of the 3D printing method.
  • 3 is a schematic block diagram of a 3D printer system according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of a 3D printer system according to another embodiment.
  • FIG. 8 is a view for explaining an operation of arranging a part object inside a 3D object while forming a 3D object with a 3D printer.
  • FIG. 9 is a flowchart for describing an operation of generating 3D printing data for arranging a part object inside a 3D object while forming a 3D object.
  • FIG. 10 shows an example of a unit structure for the placement of a part object.
  • FIG. 11 shows another example of a unit structure for the placement of a part object.
  • FIG. 12 is a view for explaining an example of the operation of modifying the mounting position of the part object.
  • FIG. 13 is a view for explaining another example of the operation of modifying the mounting position of the part object.
  • FIG. 14 is a view for explaining another example of the operation of modifying the mounting position of the part object.
  • 15 is a flowchart illustrating an operation of forming a 3D object using 3D printing data.
  • 16 shows an example of a method of fixing a part object to a unit structure.
  • 17 shows another example of a method of fixing a part object to a unit structure.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a 3D printing method for a vehicle according to another embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic block diagram of the 3D printer shown in FIG. 18;
  • FIG. 20 is a conceptual diagram for describing a wiring unit formed in FIG. 18.
  • FIG. 21 is a view for explaining an example in which the wiring unit of FIG. 20 is used in a vehicle.
  • 22 and 23 are views for explaining another example in which the wiring unit of FIG. 20 is used in a vehicle.
  • first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the embodiment, the first component may be referred to as the second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
  • a 3D printing method according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 is a view for explaining the concept of a 3D printing method for outputting various materials according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a technical architecture of the 3D printing method.
  • the 3D object may be formed through a 3D printing method.
  • the 3D object may include a 3D appearance, one or more component objects, and a connection unit for connecting the component objects.
  • the 3D printing method may perform various simulations to output 3D objects as 3D printing, and generate 3D printing data for 3D printing of 3D objects through simulation.
  • simulation includes material simulation method (Material-Simulation method), material convergence simulation method (Material Convergence-Simulation method), 3D schematic conversion method (3D Schematic Convert method), and physical property simulation method (Physics-Simulation method) ), Electric-Simulation method, Bio Simulation method, Other Simulation method, Multi Material Convergence Simulation method or Multi Material Convergence Slicing Simulation method) and the like.
  • the material simulation method is for analyzing characteristic information for each material.
  • the material simulation method can be applied to analyze and apply non-conductive materials such as ABS and PLA that are not used, conductive materials such as metal and carbon, and bio materials such as teeth, joints, and cells.
  • the material simulation method may be performed to determine a single material and a heterogeneous material.
  • the material convergence simulation method is for simulating characteristics of a material and a material.
  • the material convergence simulation method can reproduce the phenomena due to the combination of scientific (physical, chemical, and biological) materials.
  • the material convergence simulation method may be performed to determine a convergence material.
  • the 3D schematic conversion method may be configured to enable 3D output by analyzing a design diagram, a structural diagram, an electric schematic, and the like.
  • the schematic, structural diagram, and electronic circuit may be a 2d schematic (eg, implemented in various cad files, etc.) or a 3d schematic (eg, implemented in 3D functional transformation).
  • the 3D schematic conversion method can perform 3D conversion (such as 3D Schematic Convert) according to characteristics by reading data such as electronic structures as well as scientific structures such as bio and chemical structures.
  • the physical property simulation method (or mechanical property simulation method) is for simulating the physical properties of a material.
  • Physical property simulation methods include weight (or center of gravity), tensile strength, elasticity and hardness, electromagnetic phenomena, and optical phenomena based on physics' electrical, magnetic, electromagnetic, optical, kinetic, energy, mass, temperature, speed, etc. Can be calculated.
  • the electrical property simulation method is for simulating electrical properties when joining materials.
  • the electrical property simulation method can verify electrical properties when using conductive and non-conductive materials.
  • the electrical characteristic simulation method can also perform simulation according to the function implementation.
  • the bio-simulation method is for simulating the bio-characteristics of the material.
  • the bio-simulation method can perform a simulation on the crystal structure of the material, the structure of the catalyst properties, the harmfulness of the human body, and biological properties.
  • the multi-material convergence simulation method may calculate an optimal output path considering characteristics of each material considering a stacked output device (for example, a 3D printer).
  • the multi-material convergence simulation method may generate output quality simulation for each material and output data for optimal output through a physical property simulation method and an electrical property simulation method or a bio-characteristic simulation method or a characteristic simulation method.
  • the characteristic simulation method may include and perform various characteristics simulation methods in addition to the physical characteristic simulation method, the electric characteristic simulation method, and the bio-simulation method.
  • the physical property simulation method may perform simulation including simulation methods for bio, electrical, and various properties in addition to physical (or mechanical) properties.
  • the 3D printing method performs 3D by performing the above-described simulation method. Printing data may be generated, and a single material output, a heterogeneous material output, and a fused material output may be selectively performed based on the 3D printing data.
  • 3 is a schematic block diagram of a 3D printer system according to an embodiment.
  • the 3D printer system 10 includes a data providing device 20 and a 3D printer 100.
  • the data providing device 20 is implemented as an independent device from the 3D printer 100, and can be communicatively connected to the 3D printer 100 in various ways including local or remote access.
  • the present invention is not limited thereto, and according to an embodiment, the data providing device 20 may be implemented in the 3D printer 100.
  • the data providing device 20 may perform various simulations to output 3D objects in 3D printing, and generate 3D printing data for 3D printing of 3D objects through simulation.
  • the data providing device 20 includes a controller 30 and a memory 90.
  • the controller 30 can process data stored in the memory 90.
  • the controller 30 may execute computer readable codes (eg, software) stored in the memory 90 and instructions caused by the controller 30.
  • the controller 30 may be a data processing device embodied in hardware having circuits having a physical structure for performing desired operations.
  • desired operations may include code or instructions included in a program.
  • the data processing device implemented in hardware includes a microprocessor, a central processing unit, a processor core, a multi-core processor, and a multiprocessor.
  • a microprocessor e.g., a central processing unit, a processor core, a multi-core processor, and a multiprocessor.
  • ASIC Application-Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the controller 30 may control the overall operation of the data providing device 20.
  • the controller 30 may include a material determiner 40, a 3D designer 50, and a convergence simulator 60.
  • the material determiner 40 may perform a material simulation method and a material convergence simulation method. The operation of the material determiner 40 will be described in detail in FIG. 4.
  • the 3D designer 50 may perform a 3D schematic transformation method. The operation of the 3D designer 50 will be described in detail in FIG. 5.
  • the convergence simulator 60 may perform a physical property simulation method, a bio property simulation method, an electrical property simulation method, and a multi-material convergence simulation method.
  • the convergence simulator 60 is a physical property simulation method, an electrical property simulation method, and a bio-simulation method for materials and / or inter-material relationships (eg, bonding, bonding, fusion, etc.) selected to form a 3D object.
  • the 3D printer 100 may receive 3D printing data transmitted from the data providing device 20.
  • 3D printing data may include 3D modeling data, material data, part data, and connection data.
  • the 3D printer 100 may form a 3D object based on the 3D printing data. For example, the 3D printer 100 may form a 3D object and a part object while selecting a single material output method, a heterogeneous material output method, and a composite material output method. At this time, the 3D printer 100 may form a 3D object while mounting one or more component objects inside the 3D object.
  • the material determiner 40 may perform material simulation and material fusion simulation to determine at least one material to be used for printing a 3D object.
  • the at least one material may include at least one of a single material, a heterogeneous material, and a convergence material.
  • the material determiner 40 may determine a material by performing at least one of a material simulation and a material convergence simulation.
  • Material simulation is performed to determine single and heterogeneous materials.
  • the material determiner 40 may simulate a plurality of materials included in the material list based on the material property requirements set according to the 3D object to be 3D printed.
  • the material property requirements are values related to the electrical properties (whether conductors or non-conductors) and mechanical properties (or physical properties, such as tensile strength, physical properties, impact resistance, etc.). Can mean
  • the material determiner 40 may select at least one material from a plurality of materials according to a simulation result.
  • the material to be selected may be a material having properties corresponding to material property requirements.
  • the selected material may be a material having properties closest to the material property requirements.
  • the material determiner 40 may determine the selected material as at least one material to be used for printing a 3D object.
  • Convergence material simulation is performed to determine the convergence material.
  • the material determiner 40 may simulate a plurality of fusion materials in the fusion material list based on material property requirements set according to the 3D object to be 3D printed.
  • the material determiner 40 may estimate a suitable fusion rate of a plurality of fusion materials based on material property requirements, fusion method, and fusion pre-test data (eg, fusion material basic data).
  • Each convergence method may include information on the ratio, temperature, time, etc. of converging the material for making the convergence material.
  • the pre-fusion test data may include information on material properties of the fused material generated according to the ratio of the material to be fused.
  • the material determiner 40 may check information on the material properties of the fused material to be fused according to the estimated suitable fusion rate for each fused material, and select a fused material corresponding to the material property requirements.
  • the selected convergence material may be a material having properties corresponding to material property requirements.
  • the selected convergence material may be a material having properties closest to material property requirements.
  • the material determiner 40 may determine the selected fusion material as at least one material to be used for printing a 3D object.
  • the material determiner 40 may perform a material by performing only a material simulation, determine a material by performing only a convergence material simulation, or perform a material simulation and a convergence material simulation to determine the material.
  • the material determiner 40 selects the convergence material by performing a convergence material simulation Can be.
  • the material determiner 40 3D at least one of the material determined through the material simulation and the material determined through the convergence material simulation in consideration of the required cost and time. It can be determined from at least one material to be used to print the object.
  • the material determiner 40 may generate material data for the determined material.
  • the material data may include information on a single material, a heterogeneous material, and / or a convergence material. In the case of a fused material, the material data may further include information on a fusion method and a suitable fusion rate.
  • the 3D designer 50 may design a 3D object based on 3D modeling data for a 3D object, part data for a part object, and connection data for connection between part objects.
  • the 3D designer 50 may design a 3D appearance based on 3D modeling data for a 3D object.
  • the user can directly design the 3D appearance of the 3D object.
  • the 3D designer 50 may perform a 3D schematic transformation method.
  • the 3D schematic conversion method can be configured to enable 3D output by analyzing an electrical schematic.
  • the electronic circuit may be a 2d schematic (eg, implemented in various cad files, etc.) or a 3d schematic (eg, implemented in 3D functional conversion).
  • the 3D designer 50 may read data other than electronic circuits as well as scientific structures such as bio and chemical structures, and perform 3D conversion (such as 3D Schematic Convert) according to characteristics.
  • the 3D designer 50 analyzes an electrical schematic through a 3D schematic conversion method, and parts data for a component object to be configured to enable 3D output, and connection data for a connection relationship between component objects (connection data) ).
  • the electronic circuit may include component data and connection data.
  • the 3D designer 50 may place the part object in the 3D appearance using the part data, and design connection parts between the part objects arranged in the 3D appearance using the connection data.
  • the 3D designer 50 may allocate a material to each area of the 3D object based on the material data. For example, the 3D designer 50 may allocate space excluding part objects and connection parts to fill with a specific material according to the 3D appearance.
  • the specific material may be a non-conductive material.
  • the 3D designer 50 may design a 3D object in which a part object and a connection part are disposed by performing the above-described process.
  • the convergence simulator 60 may calculate an optimal output path for a 3D object designed based on material data, part data, and connection data. For example, the convergence simulator 60 may calculate an optimal output path considering characteristics of each material.
  • the convergence simulator 60 may perform simulation on 3D objects designed based on material data and evaluation criteria.
  • the convergence simulator 60 may perform simulation on electrical properties, physical properties (or mechanical properties), and / or bio properties on the designed 3D object.
  • the evaluation criteria may refer to a reference value for each of electrical properties, mechanical properties (eg, impact resistance, tensile strength, etc.), and / or bio properties required when the 3D object is printed.
  • the convergence simulator 60 has various physical property simulation methods, electrical property simulation methods, and bio-simulation methods for materials selected for forming 3D objects and / or relationships between materials (eg, bonding, bonding, fusion, etc.). A simulation method for characteristics can be performed.
  • Simulation of the electrical properties of the designed 3D object can be performed based on the connection relationship between the part objects, that is, connection data and material data.
  • the convergence simulator 60 may check for disconnection, short circuit, etc. between the connections based on the minimum distance between the connection (for example, the electric wire) and the connection (for example, the electric wire).
  • the convergence simulator 60 may perform simulation of electrical characteristics based on a cross-sectional area, length, electrical resistance, and current size of a specific connection.
  • Simulation of the physical properties of the designed 3D object can be performed based on part data and material data.
  • the convergence simulator 60 may perform simulation on characteristics of the overall tensile strength, impact resistance, etc. of the 3D object designed based on the weight, installation position, and strength of the component object.
  • Simulation of bio-characteristics for the designed 3D object can be performed based on material data.
  • the convergence simulator 60 may perform a simulation on the bio-characteristics of the 3D object designed based on the location in the human body where the 3D object will be located and the component information of the material.
  • the material data is necessary when performing simulation on the electrical properties, physical properties, and / or bio properties of the designed 3D objects. .
  • the convergence simulator 60 may compare simulation results with evaluation criteria and generate a simulation report for the simulation results.
  • the convergence simulator 60 may feed the simulation report back to the material determiner 30 and the 3D designer 50.
  • the decision maker 30 and the 3D designer 50 re-run the simulation based on the feedback simulation report, and the convergence simulator 60 re-executes the result (material data, designed 3D object (3D modeling data, part data, And connection data).
  • the convergence simulator 60 may generate 3D printing data for 3D printing a 3D object based on the simulation report.
  • the 3D printing data may include material data, 3D modeling data, part data, and connection data. At this time, 3D printing data may be generated by slicing by material.
  • 3D printing data is output to the 3D printer 100 and can be used for the city production test through the 3D printer 100. If the result is not good in the city production test, the simulation report generated by the 3D printer 100 is the material. It can be fed back to the crystallizer 30 and the 3D designer 50. Introduction The decision maker 30 and the 3D designer 50 re-run the simulation based on the feedback simulation report, and the convergence simulator 60 re-executes the result (material data, designed 3D object (3D modeling data, part data, And connection data).
  • the material determiner 30, the 3D designer 50, and the convergence simulator 60 use the feedback simulation report when the simulation result is satisfied (for example, the designed 3D object has electrical properties, mechanical properties, and / or Alternatively, the simulation process described in FIGS. 3 to 5 may be repeatedly performed until a bio characteristic is satisfied.
  • the 3D printing method according to the embodiment may output a 3D object by performing convergence material output by performing the above-described techniques.
  • the 3D printing method is capable of outputting human body tissue for medical purposes such as a product or an artificial heart in which hardware is embedded rather than a simple appearance or shape.
  • a 3D printing method according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 17.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of a 3D printer system according to an embodiment
  • FIG. 8 is a view for explaining an operation of arranging a part object inside a 3D object while forming a 3D object with the 3D printer.
  • the 3D printer system 10-1 may form 3D objects and component objects while selecting a single material output method, a heterogeneous material output method, and a composite material output method. At this time, the 3D printer system 10-1 may form a 3D object while mounting one or more component objects inside the 3D object.
  • the 3D printer system 10-1 includes a data providing device 20, a 3D printer 100, and a pickup device 200.
  • the pickup device 200 is implemented as an independent device from the 3D printer 100 and can be communicatively connected to the 3D printer 100 in various ways, including local or remote access. However, the present invention is not limited thereto, and according to an embodiment, the pickup device 200 may be implemented in the 3D printer 100.
  • the data providing device 20 may perform the simulation methods described in FIGS. 1 to 6 and generate 3D printing data.
  • the data providing device 20 may provide 3D printing data to the 3D printer 100.
  • the 3D printer 100 may repeatedly output (or stack) layers to form (or shape) a 3D object while selectively performing a single material output method, a heterogeneous material output method, and a fusion material output method.
  • the convergence material output method may mean a method of mixing different materials and outputting them as a fusion material. That is, the 3D printer 100 can output in various ways without material limitation.
  • the 3D printer 100 may include a controller 110 and an output unit 130.
  • the controller 110 can control the overall operation of the 3D printer 100. Also, the controller 110 may control the operation of the pickup device 200.
  • the controller 110 may control the output unit 130 to form 3D objects and / or component objects constituting (or mounted) 3D objects through various output methods.
  • the controller 110 outputs an external design device, a medical tissue such as teeth and bones, an electronic circuit PCB, and an electronic component coil mounted on the PCB in a single material output method or a heterogeneous material output method.
  • the unit 130 can be controlled.
  • the controller 110 adjusts the blending ratio of two or more materials based on the degree of characteristic properties to adjust the blending ratio of the two or more materials, so that the resistance value of the electronic component or the capacity value of the capacitor, the value of the buffer or hardness and strength,
  • the number of functional branches may be formed differently.
  • the controller 100 may include an electronic product including an appliance + PCB + electronic component, an artificial heart with an electronic component, and an artificial tissue with a sensor through a heterogeneous material output method and a converged material output method.
  • the output unit 130 can be controlled to be formed.
  • controller 110 may form a 3D object while mounting one or more component objects inside the 3D object.
  • the controller 110 may obtain 3D modeling data for a 3D object, object information for a part object, and a connection relationship (eg, connection data) of the part object from the 3D printing data.
  • the component object can be an electrical and / or electronic component for a 3D object.
  • the component object may be a component such as electrical wiring, circuit, PCB, LED, battery, and microcomputer, and may mean various components.
  • the connection relationship of the component objects may include the electrical circuit arrangement relationship between the component objects, the electrical connection relationship and / or the communication connection relationship.
  • the connection relationship of the component objects may include the electrical circuit placement relationship between the component objects, the electrical connection relationship and / or It may include a communication connection relationship.
  • the controller 110 may form a 3D object through the output unit 130 based on the 3D printing data.
  • the controller 110 may control the pickup device 200 such that one or more component objects are mounted inside the 3D object while forming a 3D object based on the 3D printing data.
  • the output unit 130 may form a plurality of regions constituting a 3D object using one or more materials.
  • the output unit 130 may form a plurality of regions while selectively performing a single material output method, a heterogeneous material output method, and a fused material output method.
  • the output unit 130 may be joined to a location where the component object is mounted so that it is fixed inside the 3D object.
  • the pickup device 200 may mount one or more component objects inside the 3D object under the control of the controller 110. At this time, the pickup device 200 may mount one or more component objects inside the 3D object using a coordinate system set based on the center point of the 3D object.
  • FIG. 9 is a flow chart for explaining an operation of generating 3D printing data for arranging a part object inside a 3D object while forming a 3D object
  • FIG. 10 shows an example of a unit structure for the placement of a part object
  • FIG. 11 shows another example of a unit structure for the placement of a part object.
  • the controller 110 receives 3D printing data from the data providing device 20, but 3D modeling data for 3D objects included in 3D printing data, object information for part objects, and 3D printing data can be regenerated based on the connection relationship of part objects.
  • the controller 110 is based on the 3D printing data (data originally provided from the data providing device 20 or data re-generated using the same) and one inside the 3D object through the output unit 130 and the pickup device 200.
  • a 3D object can be formed while mounting the above component object.
  • the process of regenerating 3D printing data may be as follows.
  • the controller 110 may determine an area where the part object will be located among a plurality of areas constituting the 3D object based on 3D modeling data, object information on the part object, and a connection relationship between the part objects.
  • Each of the plurality of regions may be formed using a corresponding material.
  • the materials corresponding to each of the plurality of regions may be different materials, that is, different from each other.
  • the material for forming the region where the part object will be located may be assigned a material based on at least one of the part object material, shape, electrical properties, and 3D object part roles.
  • the material of the region where the LED will be located may be assigned as a material having transparency and / or transparency so that the light of the LED can be output through the region where the LED will be located. That is, the material for forming the region where the part object will be located may be allocated differently from the material of the part object.
  • the controller 110 may determine a unit structure to be formed inside the region where the component object will be located.
  • the unit structure may be formed inside the 3D object to place the part object inside the 3D object.
  • the unit structure may be for arranging without collision between parts of parts.
  • the unit structure may be formed in a plurality of regions at different positions. That is, the component objects may be disposed in the same unit structure, but may be disposed in unit structures formed in different regions from each other.
  • the unit structure may be composed of a plurality of grids. Since the unit structure is in the form of a grid, each grid may include an empty space.
  • the plurality of grids may be unit grids.
  • the outer and inner diameters of the unit grid are polygonal, and the shapes of the outer and inner diameters may be the same or different from each other.
  • the outer diameter of the unit grid may be polygonal and the inner diameter may be circular.
  • the plurality of grids may be unit grids of different shapes.
  • the controller 110 may determine the unit structure based on the object information of the part object. For example, the controller 110 may determine a unit structure composed of a unit grid corresponding to the size of the component object located in the unit structure (ie, a grid corresponding to the size of the component object). For another example, the controller 110 is a unit structure composed of a unit grid corresponding to the size of a minimum sized component object among component objects located in the unit structure (ie, a grid corresponding to the size of the minimum sized component object). Can decide.
  • the controller 110 may set a coordinate system based on the center point of the 3D object and the center point of the unit structure. For example, the controller 110 may set a coordinate system based on the center point of the 3D object. Also, the controller 110 may set a coordinate system based on the center point of the unit structure.
  • the controller 110 may calculate the mounting position of the part object using the coordinate system. That is, the unit structure is used in the coordinate system for calculating the mounting position for mounting the part object inside the 3D object, and various types of coordinate systems may be generated according to the unit structure of the unit structure.
  • the controller 110 may modify the mounting position of the part object and / or the unit structure based on the mounting position of the part object. Detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 12 to 14.
  • the controller 110 may calculate the insertion time of the part object. For example, the controller 110 may calculate the insertion time of the part object based on the formation time of the area where the part object will be located and the formation time of the unit structure among the plurality of areas. In addition, the controller 110 may calculate the insertion time of the component object by further considering the insertion time of another component object mounted on the unit structure.
  • the formation time may include a formation start time and a formation completion time.
  • 3D printing data may be generated again.
  • the 3D printing data may include 3D modeling data, object information, a connection relationship between component objects, a region where the component object will be located, mounting information of the component object (for example, mounting location, insertion time, etc.), and unit structure information. Can be.
  • the process of regenerating the 3D printing data described above may be performed in the data providing device 20.
  • the controller 110 may 3D print the 3D object by controlling the output unit 130 and the pickup device 200 based on the 3D printing data.
  • FIG. 12 is a view for explaining an example of the operation of modifying the mounting position of the part object.
  • the controller 110 may modify the mounting position of the part object. For example, the controller 110 may determine whether to overlap between the component objects based on the mounting location of the component object, and modify the mounting location of the component object according to the determination result.
  • the controller 110 may set the vertical direction of the plane of the 3D object as the Z axis based on the center of gravity point of the 3D object in the coordinate system.
  • the controller 110 may obtain 3D coordinates of each part object located in the unit structure using a coordinate system.
  • the controller 110 may check whether each part object overlaps (or collides with) by comparing 3D coordinates of each part object.
  • FIG. 13 is a view for explaining another example of the operation of modifying the mounting position of the part object.
  • the controller 110 may modify the mounting position of the part object. For example, the controller 110 may determine whether it is supported by the grid of the unit structure corresponding to the mounting position of the component object based on the object information of the component object, and may modify the mounting location of the component object according to the determination result. .
  • the controller 110 may set the vertical direction of the plane of the 3D object as the Z axis based on the center of gravity point of the 3D object in the coordinate system.
  • the controller 110 may obtain 3D coordinates of each part object positioned in the unit structure and 3D coordinates of each grid constituting the unit structure using the coordinate system.
  • the controller 110 may compare the coordinates of each component object and the coordinates of each grid to determine whether each component object is supported by a grid of unit structures.
  • FIG. 14 is a view for explaining another example of the operation of modifying the mounting position of the part object.
  • the controller 110 may modify the unit structure.
  • the controller 110 obtains the coordinates of each grid constituting the unit structure using the coordinate system, and can modify only the grid of the unit structure corresponding to the mounting position of the part object based on the obtained coordinates of each grid. have.
  • controller 110 may modify only the grid where the component object is positioned so that the component object is inserted and fixed in the grid where the component object is positioned in the unit structure.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an operation of forming a 3D object using 3D printing data
  • FIG. 16 shows an example of a method of fixing a part object to a unit structure
  • FIG. 17 shows a part object fixed to the unit structure
  • FIG. 15 is another example of how to do this.
  • the controller 110 may control the output unit 130 and the pickup device 200 based on 3D printing data (910).
  • the output unit 130 may start the formation of a 3D object under the control of the controller 110 (920).
  • the output unit 130 may sequentially (eg, from below) form a plurality of regions constituting a 3D object.
  • the output unit 130 may form a unit structure in a region corresponding to a location for mounting a component object among a plurality of regions while forming a 3D object (930).
  • the pickup device 200 may position one or more component objects in a unit structure formed under the control of the controller 110 without collision (940).
  • the output unit 130 may join the lower surface of the component object and the upper surface of the unit structure so that the component object is fixed at a position placed on the unit structure (950).
  • the output unit 130 may output a joining area along the circumference of the lower surface of the component object to join the lower surface of the component object and the upper surface of the unit structure.
  • the output unit 130 may output a joining area along the insertion boundary so that it can be fixed even when the part object is inserted into and fixed to the grid of the unit structure.
  • the insertion boundary may mean a boundary where a part object is inserted into a grid.
  • the output unit 130 may complete the formation of a 3D object under the control of the controller 110 (960).
  • steps 930 to 950 may be repeatedly performed.
  • the embodiments may mount one or more component objects inside the 3D object while forming the 3D object.
  • embodiments may directly perform simulation by selecting an electrical configuration or a work corresponding thereto in 3D modeling, and 3D printing a product having circuits by such simulation. have.
  • a 3D printing method according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 18 to 23.
  • the embodiments are not applicable to objects, for example, automobiles, ships, airplane buildings, etc., because they are applicable to installations and objects with electrical wiring, and thus are not limited in scope.
  • objects for example, automobiles, ships, airplane buildings, etc.
  • an object will be described as an example.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a 3D printing method according to an embodiment.
  • the 3D printing system 10-2 includes an automobile 500 and a 3D printer 100.
  • the 3D printer 100 may be used in the manufacture of the automobile 500.
  • the vehicle 500 may be a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a smart vehicle.
  • the data providing device 20 may perform the simulation methods described in FIGS. 1 to 6 and generate 3D printing data.
  • the data providing device 20 may provide 3D printing data to the 3D printer 100.
  • the 3D printer 100 may form a body frame 550 of the electric vehicle 500 based on the 3D printing data.
  • the vehicle body frame 550 may include a vehicle body frame forming a lower exterior of the electric vehicle 500, a vehicle body frame forming an upper exterior, and a vehicle body frame forming a side exterior.
  • the body frame 550 is not limited thereto, and may include all frames having various functions constituting the electric vehicle.
  • the 3D printer 100 may form the wiring unit 700 on the vehicle body frame 550 based on the 3D printing data.
  • the wiring unit 700 may mean wiring for transferring electricity from a power source of the automobile 500 to parts of the automobile 500.
  • the component may mean an electric and / or electronic device component constituting the automobile 500.
  • the 3D printer 100 may form a wiring unit 700 by integrally outputting a connection portion of a component and a wire for electric transmission based on 3D printing data. Accordingly, the 3D printer 100 may concise the tangential portion of the vehicle 500 (eg, the connecting portion of the component) and provide a safety function to the vehicle body frame 550 together.
  • the 3D printer 100 may form a wiring unit 700 using a composite multi-material.
  • the composite multi-material may utilize a carbon material (or carbon fiber material), a conductive material, and a non-conductive material.
  • the wiring unit 700 is divided into a conductive material and a non-conductive material, so that the output of the conductor region (eg, electrical output, etc.) can be self-checked.
  • One or more wiring parts 700 may be formed to transmit electricity to the body frame 550.
  • the wiring unit 700 may be used to provide safety of power supply of the vehicle 500 and a brake function when electricity supply is cut off.
  • FIG. 19 is a schematic block diagram of the 3D printer shown in FIG. 18, and FIG. 20 is a conceptual diagram for describing a wiring unit formed in FIG.
  • the 3D printer 100 may repeatedly (or stack) layers based on 3D printing data to form (or mold) the vehicle 500.
  • the 3D printer 100 may include a controller 110 and an output unit 130.
  • the 3D printer 100 may further include a verification device 150.
  • the verification device 150 may scan the vehicle body frame 550 of the vehicle 500 to generate a scanned image of the vehicle body frame 550.
  • the verification device 150 may transmit the scanned image of the vehicle body frame 550 to the controller 110.
  • the verification device 150 may perform a scan operation using optical, ultrasonic, laser, or the like.
  • the verification device 150 is illustrated as being implemented in the 3D printer 100, but is not limited thereto.
  • the verification device 150 is implemented as an independent device from the 3D printer 100, and can be communicatively connected to the 3D printer 100 in various ways including local or remote access.
  • the controller 110 can control the overall operation of the 3D printer 100.
  • the controller 110 may control the operation of the output unit 130.
  • the controller 110 may control the operation of the verification device 150.
  • the controller 110 may determine a wiring area in the vehicle body frame 550 based on the scanned image of the vehicle body frame 550 and the installation location of the parts of the vehicle 500.
  • the wiring area may mean an area corresponding to a path in which the wiring part 700 is to be formed in the vehicle body frame 550.
  • the wiring area may be determined to be connected to the location of each component at the shortest distance based on the power source of the vehicle 500.
  • the power source may be a battery that provides electricity to the vehicle 500.
  • the output unit 130 may form a vehicle 500 under the control of the controller 110.
  • the output unit 130 may form the vehicle body frame 550, and the wiring unit 700 may be formed in the vehicle body frame 550.
  • the output unit 130 may form a wiring unit 700 in a wiring area using a plurality of materials.
  • the wiring part 700 may include an exterior part 710, a protection separation part 720, and an electric wire 730.
  • the exterior portion 710 may be for coupling with an area of the vehicle body frame 550 corresponding to the wiring area.
  • the protection separation unit 720 may be for protecting the electric wire 730 through which electricity flows from the region of the vehicle body frame 550 corresponding to the wiring region.
  • the electric wire 730 may transfer electricity from a power source of the automobile 500 to connected parts.
  • the outer portion 710 may be formed to surround the protective separation portion 720, and the protective separation portion 720 may be formed to surround the electric wire 730.
  • the output unit 130 outputs a material for forming the exterior portion 710 in the wiring area, and then outputs a material for forming the protective separation unit 720, and then the wire 730
  • the protective separation portion 720 may be formed to surround the electric wire 730.
  • the output unit 130 sequentially outputs the material for forming the protective separation unit 720 and the exterior unit 710 again, so that the exterior unit 710 wraps the protective separation unit 720, and protects the separation.
  • the part 720 may be formed to completely wrap the electric wire 730.
  • the wiring part 700 may further include a first connection part 750 and a second connection part 770.
  • the first connection portion 750 is a connector formed on one side of the wiring portion 700 and can be connected to a power source of the vehicle 500.
  • the second connection portion 770 is a connector formed on the other side of the wiring portion 700 and can be connected to a component. That is, the first connection unit 750 and the second connection unit 770 may be simultaneously and simultaneously output to the wiring unit 700.
  • the part to be connected to the vehicle 500 for example, a part to be connected to a part and / or a part to be connected to a power source
  • a wire for electric transmission are integrally output and formed into one wiring part 700, thereby forming a wiring part 700 ) Is connected to the tangential portion, and the wiring part 700 may have robustness.
  • the exterior portion 710 may be formed of a first material
  • the protective separation unit 720 may be formed of a second material
  • the electric wire 730 may be formed of a third material.
  • the first material may be a carbon material (or a carbon fiber material), such as a carbon material, as a light and strong material for bonding to the vehicle body frame 550.
  • the second material may be a non-conductive material to protect the conductive wire.
  • the third material may be a conductive material for a wiring function.
  • FIG. 21 is a view for explaining an example in which the wiring unit of FIG. 20 is used in a vehicle.
  • the wiring unit 700 is divided into a conductive material and a non-conductive material, so that the output of the conductor region (eg, electrical output, etc.) can be self-checked.
  • the output of the conductor region eg, electrical output, etc.
  • the wiring unit 700 may be used to self-check the output problem of electricity.
  • the user may connect a device capable of checking the electrical output to both ends of the wiring unit 700 and check whether the electric wire 730 of the wiring unit 700 is defective by checking the electrical output.
  • the device capable of checking the electrical output may measure the resistance value and / or the amount of charge output of the electric wire 730 and determine whether or not there is a short circuit.
  • the wiring unit 700 may be used for a function of checking the quality of self-output through an internal power level measurement and a function for determining whether there is damage afterwards. Through the output quality check for the wiring part 700, it can be used for quality inspection of the vehicle 500, intermediate inspection during use, stability inspection, and the like.
  • 22 and 23 are views for explaining another example in which the wiring unit of FIG. 20 is used in a vehicle.
  • the wiring unit 700 may be used to provide safety of power supply of the vehicle 500 and a brake function when electricity supply is cut off.
  • the wiring unit 700 may be used for an automobile brake system.
  • the brake system of the vehicle 500 may be configured by adding a brake function to a rotating wheel or a gear box in addition to a conventional brake system of a brake pedal, a brake pad, or a brake device (eg, frame lock, etc.).
  • the wiring unit 700 may be formed between the power supply unit of the vehicle 500 and a driving unit (eg, a driving motor, an electric motor, etc.).
  • the sensing device (not shown) may detect the current, voltage, and / or power flowing in the wiring unit 700 formed between the power supply unit and the driving unit to detect that the electricity supply is cut off.
  • the sensing device may also detect that the supply of electricity to the major electrical components connected to the drive is cut off.
  • the sensing device may include a circuit that is driven only when the reverse current.
  • a device driven only for reverse current is implemented, so that a brake function driven only for reverse current can be performed.
  • a brake safety device that is driven by a reverse current such as a short circuit rather than a break may be a device that constitutes two lines-,-and operates when a line becomes + during a short circuit.
  • the sensing device detects this and the brake system of the vehicle 500 may operate in response.
  • the brake system can operate with a forced braking function using physical or restorative properties.
  • the brake method using physical properties may include a method using deformation according to a current short, such as a fuse blown.
  • a current short such as a fuse blown.
  • electricity is supplied to a rotating device or a frame or connection portion close to rotation, and a high current flows, it becomes a short circuit and breaks like a fuse.
  • the broken part can be physically designed to bend in a specific direction to brake.
  • the brake device may be implemented with a brake pad and / or frame lock, which causes the brake pad to contact the wheel frame and / or shaft to stop rotation.
  • the frame lock can be inserted or coupled in a gear or pin type to the rotating shaft.
  • a temporary electrical storage or a capacitor (regulator) for the brake in the sensing device may be used to drive the brake device by placing the device in physical contact with the wheel frame and / or the rotating shaft.
  • the brake method using the restoring property utilizes a shape memory alloy to apply a specific current or heat during electric driving to keep the shape free from driving problems other than brake. When electricity is cut off, application of a specific current or heat is lost.
  • the restoration form may be a method using a form of restoration to a brake form. This may be the most appropriate type in which the use of electrical properties is the safest form and the restoration of the case where no electric power is applied.
  • the brake method may be implemented by utilizing an electric fuse provided on a wheel wheel.
  • the form is maintained when electricity is on (not brake), but if electricity is not on, the brake method can be implemented using a shape memory class that restores the brake to a possible form.
  • the wheel wheel is also added to the wheel individually to add the brake properties according to the electric transmission, and it is assumed that the electric transmission is specifically applied, and the feature is that the wheel is driven independently, not the existing vehicle frame. Can have
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination.
  • the program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
  • the software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device.
  • Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave.
  • the software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

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Abstract

3D 프린팅 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 3D 프린팅 출력 방법은 소재 특성 요구치에 기초하여 3D 객체를 프린팅하기 위해 사용될 적어도 하나의 소재에 대한 소재 데이터를 생성하는 단계와, 상기 3D 객체를 설계하는 단계와, 상기 소재 데이터에 기초하여 설계된 3D 객체에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계와, 평가 기준 및 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

3D 프린팅 방법 및 이를 수행하는 장치
아래 실시예들은 3D 프린팅 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터는 상품을 출시하기 전 시제품을 만들기 위해 개발되었다. 3D 프린터는 실제 상품과 똑같은 시제품 생산이 가능하며, 비용과 시간을 절약하며 실제 상품의 문제점을 알아볼 수 있는 장점이 있다.
3D 프린터는 캐드 시스템과 같은 소프트웨어를 통해 모델링된 3차원 형상을 복수의 얇은 단면 층으로 분할한 슬라이스 데이터로 변경한 후에 이를 사용하여 판형 시트를 조형하고, 이를 적층하여 조형물을 완성하고 있다.
3D 프린터 기술이 발달함에 따라, 더욱 정교한 제품이 생산 가능해지고 있으며 다양한 제품에 응용이 가능해지고 있다. 이러한 3D 프린터는 다양한 방식으로 제품을 제조한다. 3D 프린터의 제품 생산 방식으로 광중합 방식(photopolymerization), 분말 소결 방식(powder bed fusion), 소재 분사 방식(material jetting), 소재 압출 방식(material extrusion) 등 다양한 방법이 사용되고 있다.
이러한 3D 프린터는 다양한 방식으로 제품을 제조한다. 자동차도 3D 프린터 기술을 통해 제조될 수 있다.
전기 모터를 사용한 친환경 하이브리드 차량이 대세이지만, 전기 자동차 시장은 교통사고에 대한 인식 전환, 삶의 질 향상, 및 급격한 고령화 사회로의 진입 등으로 인해 매년 성장할 것으로 예상된다.
전기 자동차는 공통적으로 모터를 사용하므로 전기를 저장하는 배터리, 배터리 조절 BMS, 모터 구동용 AC를 생성하는 인버터, 차량 전장용 저압 DC로 전환하는 컨버터, 전체 차량의 시스템을 제어하는 차량 제어기가 필수적으로 포함한다. 대형 모터를 구동하기 위해서는 100~300V 고압의 전기가 필요하고 이를 위해 특수한 케이블/커넥터 및 제어가 필요하게 된다.
전기 자동차에는 센서, 카메라, 디스플레이 등 더 많은 전자 장치 부품 쓰임으로 복잡한 배선 연결이 불가피하며 안정성 대응이 필요하다. 장거리 운전 시의 배터리 방전, 화재 등 전기적 제어 문제로 안정성 등의 이슈가 크며, 전기 차단이 발생했을 때, 전기로 작동하는 브레이크 등의 제어의 문제로 안전 대응이 요구되고 있다.
전기 자동차 등의 안전 문제에 3D 프린터 기술이 이용될 수 있다.
실시예들은 융복합 소재를 출력하는 기술을 제공할 수 있다.
또한, 실시예들은 3D 객체를 형성하면서 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장하는 기술을 제공할 수 있다.
또한, 실시예들은 객체에 전기 배선을 효율적으로 형성할 수 있는 3D 프린팅 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 3D 프린팅 출력 방법은 소재 특성 요구치에 기초하여 3D 객체를 프린팅하기 위해 사용될 적어도 하나의 소재에 대한 소재 데이터를 생성하는 단계와, 상기 3D 객체를 설계하는 단계와, 상기 소재 데이터에 기초하여 설계된 3D 객체에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계와, 평가 기준 및 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 소재 데이터를 생성하는 단계는 단일 소재 또는 이종 소재를 결정하기 위한 소재 시뮬레이션을 수행하는 단계 및 융복합 소재를 결정하기 위한 소재 융복합 시뮬레이션을 수행하는 단계 중에서 적어도 하나를 수행할 수 있다.
상기 소재 시뮬레이션을 수행하는 단계는 상기 소재 특성 요구치에 기초하여 소재 리스트에 포함된 복수의 소재들을 시뮬레이션하는 단계와, 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 복수의 소재들 중에서 적어도 하나의 소재를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 소재 융복합 시뮬레이션을 수행하는 단계는 융복합 방법 및 융복합 소재 기초 데이터에 기초하여 융복합 소재 리스트에 포함된 복수의 융복합 소재들을 시뮬레이션하는 단계와, 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 복수의 융복합 소재들 중에서 적어도 하나의 융복합 소재를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 융복합 소재들을 시뮬레이션하는 단계는 상기 복수의 융복합 소재들의 적합 융복합 비율을 추정하는 단계와, 각 융복합 소재마다 추정된 적합 융복합 비율에 따라 융복합 되는 융복합 소재의 소재 특성에 대한 정보를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 3D 객체를 설계하는 단계는 상기 3D 객체에 대한 3D 모델링 데이터에 기초하여 3D 외형을 설계하는 단계와, 상기 3D 스케메틱 변환 방법을 통해 전자 회로를 해석하여 부품 객체에 대한 부품 데이터 및 부품 객체 간의 연결 관계에 대한 연결 데이터를 획득하는 단계와, 상기 부품 데이터에 기초하여 상기 부품 객체를 상기 3D 외형 내에 배치하는 단계와, 상기 연결 데이터에 기초하여 상기 3D 외형 내에 배치된 부품 객체 간의 연결부를 설계하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 3D 객체를 설계하는 단계는 상기 소재 데이터에 기초하여 상기 3D 객체의 각 영역에 소재를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 할당하는 단계는 상기 부품 객체와 상기 연결부를 제외한 상기 3D 외형 내의 공간을 상기 3D 외형에 따라 특정 소재로 채우는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는 상기 설계된 3D 객체에 대한 전기적 특성에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계와, 상기 설계된 3D 객체에 대한 기계적 특성에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계와, 상기 설계된 3D 객체에 대한 바이오 특성에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는 상기 설계된 3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 최적의 출력 경로를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계는 상기 시뮬레이션 결과가 상기 평가 기준을 만족하지 않는 경우, 시뮬레이션 리포트를 피드백하는 단계, 또는 상기 시뮬레이션 결과가 상기 평가 기준을 만족하는 경우, 상기 시뮬레이션 리포트에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 3D 프린팅 출력 방법은 3D 객체에 대한 3D 모델링 데이터, 부품 객체에 대한 객체 정보, 및 부품 객체의 연결 관계에 기초하여 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계와, 상기 3D 프린팅 데이터에 기초하여 상기 3D 객체를 형성하면서 상기 3D 객체의 내부에 상기 부품 객체를 실장하는 단계를 포함한다.
상기 생성하는 단계는 상기 3D 모델링 데이터, 상기 객체 정보, 및 상기 연결 관계에 기초하여 상기 3D 객체를 구성하는 복수의 영역 중에서 상기 부품 객체가 위치할 영역을 결정하는 단계와, 상기 부품 객체가 위치할 영역의 내부에 형성될 단위 구조체를 결정하는 단계와, 상기 부품 객체의 실장 위치를 계산하는 단계와, 상기 부품 객체의 삽입 시점을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 3D 프린팅 데이터는 상기 부품 객체가 위치할 영역, 상기 단위 구조체, 상기 실장 위치, 및 상기 삽입 시점에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 상기 실장 위치 및 상기 단위 구조체 중에서 적어도 하나를 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수정하는 단계는 상기 단위 구조체에서 상기 부품 객체가 위치할 격자에 상기 부품 객체가 삽입되어 고정되도록 상기 부품 객체가 위치할 격자만 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부품 객체가 위치할 영역을 결정하는 단계는 상기 부품 객체의 소재, 형상, 전기적 성질, 상기 3D 객체에서의 부품 역할 중에서 적어도 하나에 기초하여 상기 부품 객체가 위치할 영역의 소재를 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부품 객체가 위치할 영역의 소재는 상기 부품 객체의 소재와 다르게 할당될 수 있다.
상기 단위 구조체를 결정하는 단계는 상기 부품 객체의 객체 정보에 기초하여 상기 단위 구조체를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단위 구조체는 상기 부품 객체의 크기에 대응하는 단위 격자로 구성되는 단위 구조체로 결정될 수 있다.
상기 단위 구조체는 상기 단위 구조체에 위치하는 부품 객체들 중에서 최소 크기의 부품 객체의 크기에 대응하는 단위 격자로 구성되는 단위 구조체로 결정될 수 있다.
상기 실장 위치를 계산하는 단계는 상기 3D 객체의 중심점과 상기 단위 구조체의 중심점에 기초하여 좌표계를 설정하는 단계와, 상기 좌표계를 이용하여 상기 실장 위치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 좌표계는 상기 3D 객체의 무게 중심점을 기준으로 3D 객체의 평면의 수직 방향을 Z축으로 설정될 수 있다.
상기 방법은 상기 부품 객체가 상기 단위 구조체에 놓여진 위치에 고정되도록 상기 부품 객체의 하면과 상기 단위 구조체의 상면을 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 부품 객체가 상기 단위 구조체의 격자에 의해 고정되도록 상기 부품 객체를 상기 격자에 삽입하는 단계와, 상기 부품 객체가 상기 격자에 삽입되어 접하는 경계를 따라 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실장하는 단계는 상기 3D 객체 및 상기 부품 객체 중에서 적어도 하나를 단일 소재 출력 방식, 이종 소재 출력 방식, 융복합 소재 출력 방식을 선택적으로 수행하면서 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 방법은 객체에 배선 영역을 결정하는 단계와, 상기 배선 영역에 배선부를 출력하는 단계를 포함한다.
상기 결정하는 단계는 상기 객체에 대한 스캔 이미지 및 상기 객체의 부품의 설치 위치에 기초하여 상기 배선 영역을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 객체에 대한 스캔 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 출력하는 단계는 복합 멀티 소재를 이용하여 상기 배선부를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 배선부는 전기가 흐르기 위한 전선부와, 상기 배선 영역에 대응하는 프레임의 영역으로부터 상기 전선부를 보호하기 위한 보호 분리부를 포함할 수 있다.
상기 배선부는 상기 보호 분리부를 감싸고, 상기 배선 영역에 대응하는 프레임에 결합하기 위한 외관부를 더 포함할 수 있다.
상기 전선부는 전도성 소재를 이용하여 출력되고, 상기 보호 분리부는 비도체 소재를 이용하여 출력되고, 상기 외관부는 탄소 소재를 이용하여 출력될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 다양한 소재 출력을 위한 3D 프린팅 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 3D 프린팅 방법의 테크니컬 아키텍처를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 3D 프린터 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 4는 소재 결정기의 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
도 5는 3D 설계기의 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
도 6은 컨버전스 시뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
도 7은 다른 실시예에 따른 3D 프린터 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 8은 3D 프린터로 3D 객체를 형성하면서 3D 객체의 내부에 부품 객체를 배치하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 3D 객체를 형성하면서 3D 객체의 내부에 부품 객체를 배치하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성하는 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 10은 부품 객체의 배치를 위한 단위 구조체의 일 예를 나타낸다.
도 11은 부품 객체의 배치를 위한 단위 구조체의 다른 예를 나타낸다.
도 12는 부품 객체의 실장 위치를 수정하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 부품 객체의 실장 위치를 수정하는 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 부품 객체의 실장 위치를 수정하는 동작의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 객체를 형성하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16은 부품 객체를 단위 구조체에 고정하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 17은 부품 객체를 단위 구조체에 고정하는 방법의 다른 예를 나타낸다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 자동차를 위한 3D 프린팅 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 19는 도 18에 도시된 3D 프린터의 개략적인 블록도이다.
도 20은 도 18에서 형성되는 배선부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 21은 도 20의 배선부가 자동차에서 활용되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22 및 도 23은 도 20의 배선부가 자동차에서 활용되는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 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.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 다양한 소재 출력을 위한 3D 프린팅 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 3D 프린팅 방법의 테크니컬 아키텍처를 나타낸다.
3D 객체는 3D 프린팅 방법을 통해 형성될 수 있다. 3D 객체는 3D 외형, 하나 이상의 부품 객체, 및 부품 객체를 연결하기 위한 연결부를 포함할 수 있다.
3D 프린팅 방법은 3D 객체를 3D 프린팅으로 출력하기 위해, 다양한 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션을 통해 3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 시뮬레이션은 소재 시뮬레이션 방법(Material-Simulation method), 소재 융복합 시뮬레이션 방법(Material Convergence-Simulation method), 3D 스케메틱 변환 방법(3D Schematic Convert method), 물리적 특성 시뮬레이션 방법(Physics-Simulation method), 전기특성 시뮬레이션 방법(Electric-Simulation method), 바이오 시뮬레이션 방법(Bio Simulation method), 그 밖의 다른 시뮬레이션 방법(Other Simulation method), 다중 소재 컨버전스 시뮬레이션 방법(Multi Material Convergence Simulation method 또는 Multi Material Convergence Slicing Simulation method) 등을 포함할 수 있다.
소재 시뮬레이션 방법은 소재 별 특성 정보를 해석하기 위한 것이다. 소재 시뮬레이션 방법은 기존에 사용하는 ABS, PLA 등의 전기가 통하지 않는 비전도 소재와 전기가 통하는 Metal, Carbon등의 전도 소재 및 치아, 관절, 세포 등의 바이오 소재 특성을 분석 적용할 수 있다. 소재 시뮬레이션 방법은 단일 소재 및 이종 소재를 결정하기 위해 수행하는 것일 수 있다.
소재 융복합 시뮬레이션 방법은 소재와 소재가 결합한 특성을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 소재 융복합 시뮬레이션 방법은 과학적 (물리학, 화학, 생물학 등) 소재 결합에 따른 현상을 재현할 수 있다. 소재 융복합 시뮬레이션 방법은 융복합 소재를 결정하기 위해 수행하는 것일 수 있다.
3D 스케메틱 변환 방법은 설계도, 구조도, 전자 회로(electric schematic) 등을 해석하여 3D 출력이 가능하게 구성할 수 있다. 설계도, 구조도, 전자 회로는 2d schematic(예를 들어, 다양한 cad 파일 등으로 구현) 또는 3d schematic(예를 들어, 3D 기능성 변환 구현)일 수 있다. 3D 스케메틱 변환 방법은 전자 회로 뿐만 아니라 바이오, 화학 구조 등 과학적 구조 등의 데이터를 읽어드려 특성에 맞는 3D 변환(3D Schematic Convert 처럼)을 수행할 수 있다.
물리적 특성 시뮬레이션 방법(또는 기계적 특성 시뮬레이션 방법)은 소재의 물리 특성을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 물리적 특성 시뮬레이션 방법은 물리학의 전기, 자기, 전자기, 광학, 운동, 에너지, 질량, 온도, 속도 등을 기반으로 무게(또는 무게 중심), 인장강도, 탄성 및 경도, 전자기적 현상, 광학적 현상 등을 계산할 수 있다.
전기적 특성 시뮬레이션 방법은 소재 간의 접합시 전기적 특성을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 전기적 특성 시뮬레이션 방법은 전도 소재와 비전도 소재의 사용시 전기적 특성을 검증할 수 있다. 또한, 전기적 특성 시뮬레이션 방법은 기능 구현에 따른 시뮬레이션도 수행할 수 있다.
바이오 시뮬레이션 방법은 소재의 바이오 특성을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 바이오 시뮬레이션 방법은 소재에 대한 결정 구조, 촉매 물성 구조, 인체 유해도, 생물학적 특성 등에 대해서 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
다중 소재 컨버전스 시뮬레이션 방법은 적층 출력장치(예를 들어, 3D 프린터)를 고려한 소재별 특성을 고려한 최적의 출력 경로를 계산할 수 있다. 또한, 다중 소재 컨버전스 시뮬레이션 방법은 물리적 특성 시뮬레이션 방법 및 전기적 특성 시뮬레이션 방법 또는 바이오 특성 시뮬레이션 방법 또는 특성 시뮬레이션 방법을 통해 소재별 출력 품질 시뮬레이션 및 최적의 출력이 가능한 출력용 데이터를 생성할 수 있다.
특성 시뮬레이션 방법에는 물리적 특성 시뮬레이션 방법, 전기특성 시뮬레이션 방법, 및 바이오 시뮬레이션 방법 이외에도 다양한 특성에 대한 시뮬레이션 방법(other simulation method)이 포함되어 수행될 수 있다. 또한, 물리적 특성 시뮬레이션 방법은 물리적(또는 기계적) 특성 외, 바이오 특성, 전기적 특성, 및 다양한 특성에 대한 시뮬레이션 방법을 포함하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.3D 프린팅 방법은 상술한 시뮬레이션 방법을 수행하여 3D 프린팅 데이터를 생성하고, 3D 프린팅 데이터에 기초하여 단일 소재 출력, 이종 소재 출력, 및 융복합 소재 출력을 선택적으로 수행할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 3D 프린터 시스템의 개략적인 블록도이다.
3D 프린터 시스템(10)은 데이터 제공 장치(20) 및 3D 프린터(100)를 포함한다. 데이터 제공 장치(20)는 3D 프린터(100)와는 독립 장치로 구현되어, 로컬 또는 원격 접속을 포함하는 다양한 방식으로 3D 프린터(100)에 통신가능하게 연결될 수 있다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 데이터 제공 장치(20)는 3D 프린터(100) 내에 구현될 수 있다.
데이터 제공 장치(20)는 3D 객체를 3D 프린팅으로 출력하기 위해, 다양한 시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션을 통해 3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성할 수 있다.
데이터 제공 장치(20)는 컨트롤러(30) 및 메모리(90)를 포함한다. 컨트롤러(30)는 메모리(90)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 컨트롤러(30)는 메모리(90)에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 컨트롤러(30)에 의해 유발된 인스트럭션(instruction)들을 실행할 수 있다.
컨트롤러(30)는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(30)는 데이터 제공 장치(20)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(30)는 소재 결정기(40), 3D 설계기(50), 및 컨버전스 시뮬레이터(60)를 포함할 수 있다.
소재 결정기(40)는 소재 시뮬레이션 방법 및 소재 융복합 시뮬레이션 방법을 수행할 수 있다. 소재 결정기(40)의 동작에 대해서는 도 4에서 상세히 설명한다.
3D 설계기(50)는 3D 스케메틱 변환 방법을 수행할 수 있다. 3D 설계기(50)의 동작에 대해서는 도 5에서 상세히 설명한다.
컨버전스 시뮬레이터(60)는 물리적 특성 시뮬레이션 방법, 바이오 특성 시뮬레이션 방법, 전기적 특성 시뮬레이션 방법, 및 다중 소재 컨버전스 시뮬레이션 방법을 수행할 수 있다. 또한, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 3D 객체를 형성하기 위해 선택된 소재 및/또는 소재간 관계(예를 들어, 접합, 결합, 융합 등)에 대해 물리적 특성 시뮬레이션 방법, 전기특성 시뮬레이션 방법, 및 바이오 시뮬레이션 방법 이외에도 다양한 특성에 대한 시뮬레이션 방법을 수행할 수 있다. 컨버전스 시뮬레이터(60)의 동작에 대해서는 도 6에서 상세히 설명한다.
3D 프린터(100)는 데이터 제공 장치(20)로부터 전송된 3D 프린팅 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린팅 데이터는 3D 모델링 데이터, 소재 데이터, 부품 데이터, 및 연결 데이터를 포함할 수 있다.
3D 프린터(100)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 3D 객체를 형성할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터(100)는 단일 소재 출력 방식, 이종 소재 출력 방식 및 융복합 소재 출력 방식을 선택하면서 3D 객체 및 부품 객체를 형성할 수 있다. 이때, 3D 프린터(100)는 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장하면서 3D 객체를 형성할 수 있다.
도 4는 소재 결정기의 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
소재 결정기(40)는 3D 객체를 프린팅하기 위해 사용될 적어도 하나의 소재를 결정하기 위해 소재 시뮬레이션과 소재 융복합 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 적어도 하나의 소재는 단일 소재, 이종 소재, 및 융복합 소재 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
소재 결정기(40)는 소재 시뮬레이션 및 소재 융복합 시뮬레이션 중에서 적어도 하나를 수행하여 소재를 결정할 수 있다.
소재 시뮬레이션은 단일 소재 및 이종 소재를 결정하기 위해 수행하는 것이다.
소재 결정기(40)는 3D 프린팅할 3D 객체에 따라 설정된 소재 특성 요구치에 기초하여 소재 리스트에 포함된 복수의 소재들을 시뮬레이션할 수 있다. 소재 특성 요구치는 소재의 전기적 특성(도체 또는 부도체 여부) 및 기계적 특성(또는 물리적 특성, 예를 들어 인장 강도, 물성, 내충격성 등)에 관한 값으로, 3D 객체를 프린팅할 소재에 요구되는 값을 의미할 수 있다.
소재 결정기(40)는 시뮬레이션 결과에 따라 복수의 소재들 중에서 적어도 하나의 소재를 선택할 수 있다. 선택되는 소재는 소재 특성 요구치에 대응하는 특성을 갖는 소재일 수 있다. 예를 들어, 선택되는 소재는 소재 특성 요구치에 가장 근접한 특성을 갖는 소재일 수 있다.
소재 결정기(40)는 선택된 소재를 3D 객체를 프린팅하기 위해 사용될 적어도 하나의 소재로 결정할 수 있다.
융복합 소재 시뮬레이션은 융복합 소재를 결정하기 위해 수행하는 것이다.
소재 결정기(40)는 3D 프린팅할 3D 객체에 따라 설정된 소재 특성 요구치에 기초하여 융복합 소재 리스트에 있는 복수의 융복합 소재들을 시뮬레이션할 수 있다.
소재 결정기(40)는 소재 특성 요구치, 융복합 방법 및 융복합 선시험 자료(예를 들어, 융복합 소재 기초 데이터)에 기초하여 복수의 융복합 소재들의 적합 융복합 비율을 추정할 수 있다. 각 융복합 방법은 융복합 소재를 만들기 위한 소재를 융복합하는 비율, 온도, 시간 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 기초데이터와 같이, 융복합 선시험 자료는 융복합되는 소재 비율에 따라 생성되는 융복합 소재의 소재 특성에 관한 정보를 포함할 수 있다.
소재 결정기(40)는 각 융복합 소재마다 추정된 적합 융복합 비율에 따라 융복합 되는 융복합 소재의 소재 특성에 대한 정보를 확인하고, 소재 특성 요구치에 대응하는 융복합 소재를 선택할 수 있다. 선택되는 융복합 소재는 소재 특성 요구치에 대응하는 특성을 갖는 소재일 수 있다. 예를 들어, 선택되는 융복합 소재는 소재 특성 요구치에 가장 근접한 특성을 갖는 소재일 수 있다.
소재 결정기(40)는 선택된 융복합 소재를 3D 객체를 프린팅하기 위해 사용될 적어도 하나의 소재로 결정할 수 있다.
소재 결정기(40)는 소재 시뮬레이션만을 수행하여 소재를 하거나, 융복합 소재 시뮬레이션만을 수행하여 소재를 결정하거나, 소재 시뮬레이션 및 융복합 소재 시뮬레이션을 모두 수행하여 소재를 결정할 수 있다.
예를 들어, 3D 객체를 프린팅하기 위한 소재가 소재 리스트에 없거나 하나의 소재를 이용하기 보다는 융복합 소재를 이용하는 것이 낳은 경우, 소재 결정기(40)는 융복합 소재 시뮬레이션을 수행하여 융복합 소재를 선택할 수 있다.
소재 시뮬레이션 및 융복합 소재 시뮬레이션이 모두 수행되는 경우, 소재 결정기(40)는 소재는 소요되는 비용, 시간 등을 고려하여 소재 시뮬레이션을 통해 결정된 소재와 융복합 소재 시뮬레이션을 통해 결정된 소재 중에서 적어도 하나를 3D 객체를 프린팅하기 위해 사용될 적어도 하나의 소재로 결정할 수 있다.
소재 결정기(40)는 결정된 소재에 대한 소재 데이터를 생성할 수 있다. 소재 데이터는 단일 소재, 이종 소재, 및/또는 융복합 소재에 대한 정보를 포함할 수 있다. 융복합 소재의 경우, 소재 데이터는 융복합 방법 및 적합 융복합 비율에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.
도 5는 3D 설계기의 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
3D 설계기(50)는 3D 객체에 대한 3D 모델링 데이터, 부품 객체에 대한 부품 데이터, 및 부품 객체 간의 연결에 대한 연결 데이터(connection data)에 기초하여 3D 객체를 설계할 수 있다.
우선, 3D 설계기(50)는 3D 객체에 대한 3D 모델링 데이터에 기초하여 3D 외형을 설계할 수 있다. 또한, 사용자는 3D 객체에 대한 3D 외형을 직접 설계할 수도 있다.
다음으로, 3D 설계기(50)는 3D 스케메틱 변환 방법을 수행할 수 있다. 3D 스케메틱 변환 방법은 전자 회로(electric schematic)를 해석하여 3D 출력이 가능하게 구성할 수 있다. 전자 회로는 2d schematic(예를 들어, 다양한 cad 파일 등으로 구현) 또는 3d schematic(예를 들어, 3D 기능성 변환 구현)일 수 있다.
3D 설계기(50)는 이외 전자 회로 뿐만 아니라 바이오, 화학 구조 등 과학적 구조 등의 데이터를 읽어드려 특성에 맞는 3D 변환(3D Schematic Convert 처럼)을 수행할 수 있다.
3D 설계기(50)는 3D 스케메틱 변환 방법을 통해 전자 회로(electric schematic)를 해석하여 3D 출력이 가능하게 구성할 부품 객체에 대한 부품 데이터, 및 부품 객체의 연결 관계에 대한 연결 데이터(connection data)를 획득할 수 있다. 전자 회로는 부품 데이터와 연결 데이터를 포함할 수 있다.
3D 설계기(50)는 부품 데이터를 이용하여 3D 외형 내에 부품 객체를 배치하고, 연결 데이터(connection data)를 이용하여 3D 외형 내 배치된 부품 객체 간의 연결부를 설계할 수 있다.
3D 설계기(50)는 소재 데이터에 기초하여 3D 객체의 각 영역에 소재를 할당할 수 있다. 예를 들어, 3D 설계기(50)는 부품 객체와 연결부를 제외한 공간을 3D 외형에 따라 특정 소재로 채우는 걸로 할당할 수 있다. 특정 소재는 부도체 소재일 수 있다.
3D 설계기(50)는 상술한 과정을 수행하여 부품 객체와 연결부가 배치된 3D 객체를 설계할 수 있다.
도 6은 컨버전스 시뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 일 예를 나타낸다.
컨버전스 시뮬레이터(60)는 소재 데이터, 부품 데이터, 및 연결 데이터에 기초하여 설계된 3D 객체에 대한 최적의 출력 경로를 계산할 수 있다. 예를 들어, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 소재별 특성을 고려한 최적의 출력 경로를 계산할 수 있다
또한, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 소재 데이터 및 평가 기준에 기초하여 설계된 3D 객체에 대해 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 예를 들어, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 설계된 3D 객체에 대한 전기적 특성, 물리적 특성(또는 기계적 특성), 및/또는 바이오 특성에 대해 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 평가 기준은 3D 객체가 프린팅될 때 요구되는 전기적 특성, 기계적 특성(예를 들어, 내충격, 인장강도 등), 및/또는 바이오 특성 각각에 대한 기준치를 의미할 수 있다. 컨버전스 시뮬레이터(60)는 3D 객체를 형성하기 위해 선택된 소재 및/또는 소재간 관계(예를 들어, 접합, 결합, 융합 등)에 대해 물리적 특성 시뮬레이션 방법, 전기특성 시뮬레이션 방법, 및 바이오 시뮬레이션 방법 이외에도 다양한 특성에 대한 시뮬레이션 방법을 수행할 수 있다.
설계된 3D 객체에 대한 전기적 특성에 대해 시뮬레이션은 부품 객체 간의 연결 관계, 즉 연결 데이터 및 소재 데이터에 기초하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 연결부(예를 들어, 전선)와 연결부(예를 들어, 전선) 사이의 최소 거리에 기초하여 연결부 간의 단선, 합선 등을 체크할 수 있다. 다른 예를 들어, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 특정 연결부의 단면적, 길이, 전기적 저항, 전류 크기 등에 기초하여 전기적 특성에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
설계된 3D 객체에 대한 물리적 특성에 대해 시뮬레이션은 부품 데이터 및 소재 데이터에 기초하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 부품 객체의 무게, 설치 위치, 강도 등에 기초하여 설계된 3D 객체의 전체적인 인장 강도, 내충격 등에 대한 특성에 대해 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
설계된 3D 객체에 대한 바이오 특성에 대해 시뮬레이션은 소재 데이터에 기초하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 3D 객체가 위치할 인체 내의 위치 및 소재의 성분 정보 등에 기초하여 설계된 3D 객체의 바이오 특성에 대해 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
설계된 3D 객체의 각 영역에 할당된 소재의 특성은 설계된 3D 객체의 특성에 영향을 주기 때문에, 소재 데이터는 설계된 3D 객체에 대한 전기적 특성, 물리적 특성, 및/또는 바이오 특성에 대한 시뮬레이션 수행 시 필요하다.
컨버전스 시뮬레이터(60)는 시뮬레이션 결과와 평가 기준을 비교하고 시뮬레이션 결과에 대한 시뮬레이션 리포트를 생성할 수 있다.
시뮬레이션 결과가 평가 기준을 만족하지 않는 경우, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 시뮬레이션 리포트를 소재 결정기(30) 및 3D 설계기(50)로 피드백할 수 있다. 소개 결정기(30)와 3D 설계기(50)는 피드백되는 시뮬레이션 리포트에 기초하여 시뮬레이션을 재수행하고, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 재수행된 결과(소재 데이터, 설계된 3D 객체(3D 모델링 데이터, 부품 데이터, 및 연결 데이터)를 이용하여 시뮬레이션을 재수행할 수 있다.
시뮬레이션 결과가 평가 기준을 만족하는 경우, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 시뮬레이션 리포트에 기초하여3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성할 수 있다. 3D 프린팅 데이터는 소재 데이터, 3D 모델링 데이터, 부품 데이터, 및 연결 데이터를 포함할 수 있다. 이때, 3D 프린팅 데이터는 소재별 스라이싱되어 생성될 수 있다.
3D 프린팅 데이터가 3D 프린터(100)로 출력되어 3D 프린터(100)를 통해 시 생산 시험에 이용될 수 있으며, 시 생산 시험에서 결과가 좋지 않을 경우에는 3D 프린터(100)에서 생성된 시뮬레이션 리포트가 소재 결정기(30) 및 3D 설계기(50)로 피드백될 수 있다. 소개 결정기(30)와 3D 설계기(50)는 피드백되는 시뮬레이션 리포트에 기초하여 시뮬레이션을 재수행하고, 컨버전스 시뮬레이터(60)는 재수행된 결과(소재 데이터, 설계된 3D 객체(3D 모델링 데이터, 부품 데이터, 및 연결 데이터)를 이용하여 시뮬레이션을 재수행할 수 있다.
소재 결정기(30), 3D 설계기(50), 및 컨버전스 시뮬레이터(60)는 피드백되는 시뮬레이션 리포트를 이용하여 시뮬레이션 결과가 만족될 때(예를 들어, 설계된 3D 객체가 전기적 특성, 기계적 특성, 및/또는 바이오 특성을 만족하는 경우 등)까지 도 3 내지 도 5에서 설명된 시뮬레이션 과정을 반복 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 3D 프린팅 방법은 상술한 기술들을 수행하여 융복합 소재 출력을 수행함으로써 3D 객체를 출력할 수 있다. 예를 들어, 3D 프린팅 방법은 단순한 외형이나 형태가 아닌 하드웨어가 내장된 제품 또는 인공심장과 같은 의료용 인체 조직을 출력이 가능하게 된다.
도 7 내지 도 17을 참조하여 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 3D 프린터 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 8은 3D 프린터로 3D 객체를 형성하면서 3D 객체의 내부에 부품 객체를 배치하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 3D 프린터 시스템(10-1)은 단일 소재 출력 방식, 이종 소재 출력 방식 및 융복합 소재 출력 방식을 선택하면서 3D 객체 및 부품 객체를 형성할 수 있다. 이때, 3D 프린터 시스템(10-1)은 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장하면서 3D 객체를 형성할 수 있다.
3D 프린터 시스템(10-1)은 데이터 제공 장치(20), 3D 프린터(100) 및 픽업 장치(200)를 포함한다. 픽업 장치(200)는 3D 프린터(100)와는 독립 장치로 구현되어, 로컬 또는 원격 접속을 포함하는 다양한 방식으로 3D 프린터(100)에 통신가능하게 연결될 수 있다. 다만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 픽업 장치(200)는 3D 프린터(100) 내에 구현될 수 있다.
데이터 제공 장치(20)는 도 1 내지 도 6에 설명된 시뮬레이션 방법을 수행하고 3D 프린팅 데이터를 생성할 수 있다. 데이터 제공 장치(20)는 3D 프린팅 데이터를 3D 프린터(100)에 제공할 수 있다.
3D 프린터(100)는 단일 소재 출력 방식, 이종 소재 출력 방식, 및 융복합 소재 출력 방식을 선택적으로 수행하면서 레이어를 반복적으로 출력하여(또는 적층하여) 3D 객체를 형성(또는 성형)할 수 있다. 융복합 소재 출력 방식은 서로 상이한 소재를 배합하여 융합 소재로 출력하는 방식을 의미할 수 있다. 즉, 3D 프린터(100)는 소재 제한 없이 다양한 방식으로 출력할 수 있다. 3D 프린터(100)는 컨트롤러(110) 및 출력부(130)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(110)는 3D 프린터(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(110)는 픽업 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다.
컨트롤러(110)는 3D 객체 및/또는 3D 객체를 구성하는(또는 실장되는) 부품 객체를 다양한 출력 방식을 통해 형성하도록 출력부(130)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(110)는 외형 디자인인 기구물, 의료용 치아 및 뼈 등의 생체조직, 전자 회로인 PCB, PCB에 실장 되는 전자부품 코일 등이 단일 소재 출력 방식 및 이종소재 출력 방식으로 형성되도록 출력부(130)를 제어할 수 있다.
다른 예를 들어, 컨트롤러(110)는 두 가지 이상 소재의 배합률을 특성 성질 정도에 기초하여 두 가지 이상 소재의 배합률을 조절함으로써 전자 부품의 저항 또는 커패시터의 용량 수치, 완충 또는 경도 및 강도의 수치, 기능성 가지 수 등이 다르게 형성되도록 할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 컨트롤러(100)는 이종 소재 출력 방식 및 융복합 소재 출력 방식을 통해 기구+PCB+ 전자 부품이 포함된 전자 제품, 전자 부품이 내장된 인공 심장, 센서가 내장된 인조 조직 등이 형성되도록 출력부(130)를 제어할 수 있다.
또한, 컨트롤러(110)는 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장하면서 3D 객체를 형성할 수 있다.
컨트롤러(110)는 3D 프린팅 데이터로부터 3D 객체에 대한 3D 모델링 데이터, 부품 객체에 대한 객체 정보, 및 부품 객체의 연결 관계(예를 들어, 연결 데이터)를 획득할 수 있다. 부품 객체는 3D 객체를 위한 전기 및/또는 전자 부품일 수 있다. 예를 들어, 부품 객체는 전기 배선, 회로, PCB, LED, 배터리, 및 마이콤 등의 부품일 수 있으며, 다양한 부품을 의미할 수 있다. 부품 객체의 연결 관계는 부품 객체 간의 전기 회로 배치 관계, 전기적 연결 관계 및/또는 통신적 연결 관계를 포함할 수 있다.부품 객체의 연결 관계는 부품 객체 간의 전기 회로 배치 관계, 전기적 연결 관계 및/또는 통신적 연결 관계를 포함할 수 있다.
컨트롤러(110)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 출력부(130)를 통해 3D 객체를 형성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(110)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 3D 객체를 형성하면서 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체가 실장되도록 픽업 장치(200)를 제어할 수 있다.
출력부(130)는 하나 이상의 소재를 이용하여 3D 객체를 구성하는 복수의 영역을 형성할 수 있다. 출력부(130)는 단일 소재 출력 방식, 이종 소재 출력 방식, 및 융복합 소재 출력 방식을 선택적으로 수행하면서 복수의 영역을 형성할 수 있다. 또한, 출력부(130)는 3D 객체의 내부에 고정되도록 부품 객체를 실장하는 위치에 접합할 수 있다.
픽업 장치(200)는 컨트롤러(110)의 제어에 따라 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장할 수 있다. 이때, 픽업 장치(200)는 3D 객체의 중심점을 기준으로 설정된 좌표계를 이용하여 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장할 수 있다.
도 9는 3D 객체를 형성하면서 3D 객체의 내부에 부품 객체를 배치하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성하는 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이고, 도 10은 부품 객체의 배치를 위한 단위 구조체의 일 예를 나타내고, 도 11은 부품 객체의 배치를 위한 단위 구조체의 다른 예를 나타낸다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 컨트롤러(110)는 데이터 제공 장치(20)로부터 3D 프린팅 데이터를 제공받지만, 3D 프린팅 데이터에 포함된 3D 객체에 대한 3D 모델링 데이터, 부품 객체에 대한 객체 정보, 및 부품 객체의 연결 관계에 기초하여 3D 프린팅 데이터를 다시 생성할 수 있다. 컨트롤러(110)는 3D 프린팅 데이터(데이터 제공 장치(20)로부터 처음 제공된 데이터 또는 이를 이용하여 다시 생성한 데이터)에 기초하여 출력부(130)와 픽업 장치(200)를 통해 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장하면서 3D 객체를 형성할 수 있다.
3D 프린팅 데이터를 재생성하는 과정은 다음과 같을 수 있다.
우선, 컨트롤러(110)는 3D 모델링 데이터, 부품 객체에 대한 객체 정보, 및 부품 객체의 연결 관계에 기초하여 3D 객체를 구성하는 복수의 영역 중에서 부품 객체가 위치할 영역을 결정할 수 있다. 복수의 영역 각각은 해당하는 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 복수의 영역 각각에 해당하는 소재는 이종의 소재, 즉 서로 상이할 수 있다.
부품 객체가 위치할 영역을 형성하기 위한 소재는 부품 객체의 소재, 형상, 전기적 성질, 3D 객체의 부품 역할 중에서 적어도 하나에 기초하여 소재가 할당될 수 있다. 예를 들어, 부품 객체가 LED일 경우, LED의 빛이 LED가 위치할 영역을 통해 밖으로 출력될 수 있도록 LED가 위치할 영역의 소재는 투과성 및/또는 투명성이 있는 소재로 할당될 수 있다. 즉, 부품 객체가 위치할 영역을 형성하기 위한 소재는 부품 객체의 소재와 다르게 할당될 수 있다.
컨트롤러(110)는 부품 객체가 위치할 영역의 내부에 형성될 단위 구조체를 결정할 수 있다. 단위 구조체는 3D 객체의 내부에 부품 객체를 배치하기 위해 3D 객체의 내부에 형성될 수 있다. 단위 구조체는 부품 객체의 위치간 충돌이 없게 배치하기 위한 것일 수 있다.
단위 구조체는 위치를 달리하여 복수 개의 영역에 형성될 수 있다. 즉, 부품 객체들은 동일한 단위 구조체에 배치될 수 있지만, 서로 상이한 영역에 형성된 단위 구조체에 배치될 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 단위 구조체는 복수의 격자들로 구성될 수 있다. 단위 구조체는 격자 형태이므로, 각 격자는 빈 공간을 포함할 수 있다.
복수의 격자들은 단위 격자들일 수 있다. 예를 들어, 단위 격자의 외경 및 내경은 다각형이고, 외경 및 내경의 형태는 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 다른 예를 들어, 단위 격자의 외경은 다각형이고, 내경은 원형일 수 있다. 또한, 복수의 격자들은 서로 상이한 형태의 단위 격자들일 수 있다.
이때, 컨트롤러(110)는 부품 객체의 객체 정보에 기초하여 단위 구조체를 결정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(110)는 단위 구조체에 위치하는 부품 객체의 크기에 대응하는 단위 격자(즉, 부품 객체의 크기에 맞는 격자)로 구성되는 단위 구조체를 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 컨트롤러(110)는 단위 구조체에 위치하는 부품 객체들 중에서 최소 크기의 부품 객체의 크기에 대응하는 단위 격자(즉, 최소 크기의 부품 객체의 크기에 맞는 격자)로 구성되는 단위 구조체를 결정할 수 있다.
컨트롤러(110)는 3D 객체의 중심점과 단위 구조체의 중심점에 기초하여 좌표계를 설정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(110)는 3D 객체의 중심점을 기준으로 좌표계를 설정할 수 있다. 또한, 컨트롤러(110)는 단위 구조체의 중심점을 기준으로 좌표계를 설정할 수 있다.
컨트롤러(110)는 좌표계를 이용하여 부품 객체의 실장 위치를 계산할 수 있다. 즉, 단위 구조체는 3D 객체의 내부에 부품 객체를 실장하기 위한 실장 위치를 계산하기 위한 좌표계에 이용되며, 단위 구조체의 단위 구조에 따라 다양한 종류의 좌표계가 생성될 수 있다.
컨트롤러(110)는 부품 객체의 실장 위치를 기초하여 부품 객체의 실장 위치를 수정 및/또는 단위 구조체를 수정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명하도록 한다.
컨트롤러(110)는 부품 객체의 삽입 시점을 계산할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(110)는 복수의 영역 중에서 부품 객체가 위치할 영역의 형성 시점 및 단위 구조체의 형성 시점에 기초하여 부품 객체의 삽입 시점을 계산할 수 있다. 또한, 컨트롤러(110)는 단위 구조체에 실장되는 다른 부품 객체의 삽입 시점을 더 고려하여 부품 객체의 삽입 시점을 계산할 수 있다. 형성 시점은 형성 시작 시점 및 형성 완료 시점을 포함할 수 있다.
상술한 과정을 통해, 3D 프린팅 데이터는 다시 생성될 수 있다. 3D 프린팅 데이터는 3D 모델링 데이터, 객체 정보, 부품 객체의 연결 관계, 부품 객체가 위치할 영역, 부품 객체의 실장 정보(예를 들어, 실장 위치, 삽입 시점 등), 및 단위 구조체 정보 등을 포함할 수 있다.
상술한 3D 프린팅 데이터를 재생성하는 과정은 데이터 제공 장치(20)에서 수행될 수도 있다.
컨트롤러(110)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 출력부(130) 및 픽업 장치(200)를 제어하여 3D 객체를 3D 프린팅할 수 있다.
도 12는 부품 객체의 실장 위치를 수정하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
컨트롤러(110)는 부품 객체의 실장 위치를 수정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(110)는 부품 객체의 실장 위치에 기초하여 부품 객체 간에 겹치는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 부품 객체의 실장 위치를 수정할 수 있다.
컨트롤러(110)는 좌표계에서 3D 객체의 무게 중심점을 기준으로 3D 객체의 평면의 수직 방향을 Z축으로 설정할 수 있다. 컨트롤러(110)는 좌표계를 이용하여 단위 구조체에서 위치하는 각 부품 객체의 3D 좌표를 획득할 수 있다. 컨트롤러(110)는 각 부품 객체의 3D 좌표를 비교하여 각 부품 객체가 겹치는지(또는 충돌하는지) 확인할 수 있다.
도 13은 부품 객체의 실장 위치를 수정하는 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
컨트롤러(110)는 부품 객체의 실장 위치를 수정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(110)는 부품 객체의 객체 정보에 기초하여 부품 객체의 실장 위치에 해당하는 단위 구조체의 격자에 의해 지지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 부품 객체의 실장 위치를 수정할 수 있다.
컨트롤러(110)는 좌표계에서 3D 객체의 무게 중심점을 기준으로 3D 객체의 평면의 수직 방향을 Z축으로 설정할 수 있다. 컨트롤러(110)는 좌표계를 이용하여 단위 구조체에 위치하는 각 부품 객체의 3D 좌표와 단위 구조체를 구성하는 각 격자의 3D 좌표를 획득할 수 있다. 컨트롤러(110)는 각 부품 객체의 좌표 및 각 격자의 좌표를 비교하여 각 부품 객체가 단위 구조체의 격자에 의해 지지되는지 확인할 수 있다.
도 14는 부품 객체의 실장 위치를 수정하는 동작의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에서와 같이, 부품 객체가 실장 위치에 해당하는 단위 구조체의 격자에 의해 지지되지 않는 경우, 컨트롤러(110)는 단위 구조체를 수정할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(110)는 좌표계를 이용하여 단위 구조체를 구성하는 각 격자의 좌표를 획득하고, 획득된 각 격자의 좌표에 기초하여 부품 객체의 실장 위치에 해당하는 단위 구조체의 격자만을 수정할 수 있다.
또한, 컨트롤러(110)는 단위 구조체에서 부품 객체가 위치할 격자에 부품 객체가 삽입되어 고정되도록 부품 객체가 위치할 격자만 수정할 수 있다.
도 15는 3D 프린팅 데이터를 이용하여 3D 객체를 형성하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 16은 부품 객체를 단위 구조체에 고정하는 방법의 일 예를 나타내고, 도 17은 부품 객체를 단위 구조체에 고정하는 방법의 다른 예를 나타낸다.
컨트롤러(110)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 출력부(130) 및 픽업 장치(200)를 제어할 수 있다(910).
출력부(130)는 컨트롤러(110)의 제어에 따라 3D 객체의 형성을 시작할 수 있다(920). 출력부(130)는 3D 객체를 구성하는 복수의 영역을 순차적으로(예를 들어, 아래로부터) 형성할 수 있다.
출력부(130)는 3D 객체를 형성하면서 복수의 영역 중에서 부품 객체를 실장하기 위한 위치에 대응하는 영역의 내부에 단위 구조체를 형성할 수 있다(930).
픽업 장치(200)는 컨트롤러(110)의 제어에 따라 형성된 단위 구조체에 하나 이상의 부품 객체를 충돌없이 위치시킬 수 있다(940).
출력부(130)는 부품 객체가 단위 구조체에 놓여진 위치에 고정되도록 부품 객체의 하면과 단위 구조체의 상면을 접합할 수 있다(950). 예를 들어, 출력부(130)는 부품 객체의 하면과 단위 구조체의 상면을 접합하도록 부품 객체의 하면의 둘레를 따라 접합 영역을 출력할 수 있다. 또한, 출력부(130)는 부품 객체가 단위 구조체의 격자에 삽입되어 고정되는 경우에도 단단히 고정될 수 있도록 삽입 경계를 따라 접합 영역을 출력할 수 있다. 삽입 경계는 부품 객체가 격자에 삽입되어 접하는 경계를 의미할 수 있다.
출력부(130)는 컨트롤러(110)의 제어에 따라 3D 객체의 형성을 완료할 수 있다(960).
부품 객체가 위치할 수 있는 단위 구조체가 위치를 달리하여 복수 개의 영역에 형성되는 경우, 단계 930 내지 단계 950은 반복적으로 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시예들은 3D 객체를 형성하면서 3D 객체의 내부에 하나 이상의 부품 객체를 실장할 수 있다.
또한, 실시예들은 전기 부품을 포함하는 3D 객체를 3D 프린팅함에 있어서, 3D 모델리에서 전기적 구성이나 이에 부합하는 작업을 선택하여 직접 시뮬레이션을 하고, 이러한 시뮬레이션에 의해서 회로가 들어간 제품을 3D 프린팅할 수 있다.
도 18 내지 도 23을 참조하여 또 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 설명한다.
실시예들은 객체, 예를 들어 자동차, 선박, 비행기 건물 등 전기 배선이 있는 설치물, 사물에 모두 적용 가능하므로, 범위를 제한하지 않는다. 다만, 설명의 편의를 위해 이하에서는 객체를 자동차로 예로 들어서 설명하도록 한다.
도 18은 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 18을 참조하면, 3D 프린팅 시스템(10-2)은 자동차(500) 및 3D 프린터(100)를 포함한다. 3D 프린터(100)는 자동차(500)의 제조에 이용될 수 있다. 예를 들어, 자동차(500)는 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 스마트 차 등일 수 있다.
데이터 제공 장치(20)는 도 1 내지 도 6에 설명된 시뮬레이션 방법을 수행하고 3D 프린팅 데이터를 생성할 수 있다. 데이터 제공 장치(20)는 3D 프린팅 데이터를 3D 프린터(100)에 제공할 수 있다.
3D 프린터(100)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 전기 자동차(500)의 차체 프레임(550)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 차체 프레임(550)은 전기 자동차(500)의 하부 외관을 형성하는 차체 프레임, 상부 외관을 형성하는 차체 프레임, 측면 외관을 형성하는 차체 프레임을 포함할 수 있다. 차체 프레임(550)은 이에 한정되는 것은 아니며, 전기 자동차를 구성하는 다양한 기능의 모든 프레임을 포함할 수 있다.
3D 프린터(100)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여차체 프레임(550)에 배선부(700)를 형성할 수 있다. 배선부(700)는 자동차(500)의 전력원으로부터 전기를 자동차(500)의 부품에 전달하기 위한 배선을 의미할 수 있다. 부품은 자동차(500)를 구성하는 전기 및/또는 전자 장치 부품을 의미할 수 있다.
3D 프린터(100)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 부품의 연결 부분과 전기 전달용 배선을 일체로 출력하여 배선부(700)를 형성할 수 있다. 이에, 3D 프린터(100)는 자동차(500)의 접선 부분(예를 들어, 부품의 연결 부분)을 간결히 하고 차체 프레임(550)에 안전 기능을 함께 제공할 수 있다.
3D 프린터(100)는 복합 멀티 소재를 이용하여 배선부(700)를 형성할 수 있다. 복합 멀티 소재는 탄소 소재(또는 탄소 섬유 소재), 전도성 소재, 및 비전도성 소재를 활용할 수 있다. 배선부(700)는 전도성 소재와 비전도성 소재로 구분되어 전도체 영역의 출력(예를 들어, 전기 출력 등)이 자가 체크될 수 있다.
배선부(700)는 차체 프레임(550)에 부품에 전기를 전달하기 위해 하나 이상 형성될 수 있다. 배선부(700)는 자동차(500)의 전원 공급의 안전성과 전기 공급이 끊어짐이 생길 때 브레이크 기능을 제공하는데 이용될 수 있다.
도 19는 도 18에 도시된 3D 프린터의 개략적인 블록도이고, 도 20은 도 18에서 형성되는 배선부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 3D 프린터(100)는 3D 프린팅 데이터에 기초하여 레이어를 반복적으로 출력하여(또는 적층하여) 자동차(500)를 형성(또는 성형)할 수 있다. 3D 프린터(100)는 컨트롤러(110) 및 출력부(130)를 포함할 수 있다. 3D 프린터(100)는 검증 장치(150)를 더 포함할 수 있다.
검증 장치(150)는 자동차(500)의 차체 프레임(550)을 스캔하여 차체 프레임(550)에 대한 스캔 이미지를 생성할 수 있다. 검증 장치(150)는 차체 프레임(550)에 대한 스캔 이미지를 컨트롤러(110)로 전송할 수 있다.
검증 장치(150)는 광학, 초음파, 레이저 등을 활용하여 스캔 동작을 수행할 수 있다. 도 19에서는 검증 장치(150)가 3D 프린터(100) 내에 구현된 것으로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 검증 장치(150)는 3D 프린터(100)와는 독립 장치로 구현되어, 로컬 또는 원격 접속을 포함한 다양한 방식으로 3D 프린터(100)에 통신가능하게 연결될 수 있다.
컨트롤러(110)는 3D 프린터(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(110)는 출력부(130)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(110)는 검증 장치(150)의 동작을 제어할 수도 있다.
컨트롤러(110)는 차체 프레임(550)에 대한 스캔 이미지 및 자동차(500)의 부품의 설치 위치에 기초하여 차체 프레임(550)에 배선 영역을 결정할 수 있다. 예를 들어, 배선 영역은 차체 프레임(550)에서 배선부(700)가 형성될 경로에 대응하는 영역을 의미할 수 있다.
배선 영역은 자동차(500)의 전력원을 기준으로 각 부품의 위치에 최단 거리로 연결될 수 있게 결정될 수 있다. 예를 들어, 전력원은 자동차(500)에 전기를 제공하는 배터리일 수 있다.
출력부(130)는 컨트롤러(110)의 제어에 따라 자동차(500)를 형성할 수 있다. 출력부(130)는 차체 프레임(550)을 형성하고, 차체 프레임(550)에 배선부(700)를 형성할 수 있다.
출력부(130)는 복수의 소재를 이용하여 배선 영역에 배선부(700)를 형성할 수 있다. 배선부(700)는 외관부(710), 보호 분리부(720) 및 전선(730)을 포함할 수 있다. 외관부(710)는 배선 영역에 대응하는 차체 프레임(550)의 영역과 결합하기 위한 것일 수 있다. 보호 분리부(720)는 배선 영역에 대응하는 차체 프레임(550)의 영역으로부터 전기가 흐르는 전선(730)을 보호하기 위한 것일 수 있다. 전선(730)은 자동차(500)의 전력원으로부터 전기를 연결된 부품에 전달할 수 있다.
외관부(710)는 보호 분리부(720)를 감싸도록 형성되고, 보호 분리부(720)는 전선(730)을 감싸도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 출력부(130)는 배선 영역에 외관부(710)를 형성하기 위한 소재를 출력하고, 이후에 보호 분리부(720)를 형성하기 위한 소재를 출력하고, 다음에 전선(730)을 출력하여 외관부(710)가 보호 분리부(720)를 감싸고, 보호 분리부(720)가 전선(730)을 감싸도록 형성할 수 있다. 또한, 출력부(130)는 보호 분리부(720) 및 외관부(710)를 형성하기 위한 소재를 순차적으로 마지막에 다시 출력하여 외관부(710)가 보호 분리부(720)를 감싸고, 보호 분리부(720)가 전선(730)을 완벽히 감싸도록 형성할 수도 있다.
배선부(700)는 제1 연결부(750) 및 제2 연결부(770)를 더 포함할 수 있다. 제1 연결부(750)는 배선부(700)의 일 측에 형성된 커넥터로, 자동차(500)의 전력원에 접속할 수 있다. 제2 연결부(770)는 배선부(700)의 타측에 형성된 커넥터로, 부품에 접속할 수 있다. 즉, 제1 연결부(750)와 제2 연결부(770)는 배선부(700)에 일체로 동시에 출력될 수 있다.
자동차(500)에 연결될 부분(예를 들어, 부품에 연결될 부분 및/또는 전력원에 연결될 부분)과 전기 전달용 전선이 일체로 출력되어 하나의 배선부(700)로 형성됨으로써, 배선부(700)와 연결되는 접선 부분은 간결이 처리되고, 배선부(700)는 견고성을 가질 수 있다.
외관부(710)은 제1 소재로 형성되고, 보호 분리부(720)는 제2 소재로 형성되고, 전선(730))은 제3 소재로 형성될 수 있다. 제1 소재는 차체 프레임(550)에 결합하기 위해 가볍고 강도가 강한 소재로 탄소 소재(또는 탄소 섬유 소재), 예를 들어 카본 소재 등일 수 있다. 제2 소재는 전도성의 전선을 보호하기 위해 비도체의 소재일 수 있다. 제3 소재는 배선 기능을 위한 전도 소재일 수 있다.
도 21은 도 20의 배선부가 자동차에서 활용되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
배선부(700)는 전도성 소재와 비전도성 소재로 구분되어 전도체 영역의 출력(예를 들어, 전기 출력 등)이 자가 체크될 수 있다.
배선부(700)는 전기의 출력 문제를 자기 체크하는데 사용될 수 있다. 사용자는 전기 출력 체크가 가능한 장치를 배선부(700)의 양 끝 선에 연결하고, 전기의 출력 체크를 통해 배선부(700)의 전선(730)의 결손 여부를 확인할 수 있다.
이때, 전기 출력 체크가 가능한 장치는 전선(730)의 저항값 및/또는 전하량 출력 정도를 측정 및 합선 여부를 판단할 수 있다.
배선부(700)는 내부 출력 정도 측정을 통해 자가 출력 품질을 체크하는 기능 및 이후 파손 여부를 판별하는 기능에 활용될 수 있다. 배선부(700)에 대한 출력 품질 체크를 통해, 자동차(500)의 품질 검사, 사용 중 중간 검사, 안정성 검사 등에 활용될 수 있다.
도 22 및 도 23은 도 20의 배선부가 자동차에서 활용되는 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
배선부(700)는 자동차(500)의 전원 공급의 안전성과 전기 공급이 끊어짐이 생길 때 브레이크 기능을 제공하는데 이용될 수 있다. 배선부(700)는 자동차의 브레이크 시스템을 위해 사용될 수 있다. 자동차(500)의 브레이크 시스템은 브레이크 페달, 브레이크 패드, 브레이크 장치(예를 들어, 프레임 락 등)의 기존 브레이크 시스템 이외에 회전 휠 또는 기어 박스 등에 브레이크 기능을 부가하여 구성될 수도 있다.
배선부(700)는 자동차(500)의 전원부와 구동부(예를 들어, 구동 모터, 전기 모터 등) 사이에 형성될 수 있다. 감지 장치(미도시)는 전원부와 구동부 사이에 형성된 배선부(700)에 흐르는 전류, 전압 및/또는 전력을 감지하여 전기 공급이 끊어짐을 감지할 수 있다. 감지 장치는 구동부와 연결된 주요 전장 부품으로의 전기 공급이 끊어짐을 감지할 수도 있다.
또한, 감지 장치는 역전류 시에만 구동되는 회로를 포함할 수 있다. 자동차(500)의 브레이크 시스템에도 역전류에 대해서만 구동 되는 장치가 구현되어, 역전류에서만 구동 되는 브레이크 기능을 수행할 수 있다. 끊김이 아니라 합선 등의 역력류에서 구동되는 브레이크 안전 장치는 두 선을 -,- 구성하고, 합선시에 어느 한선이 +가 되면 구동 되는 장치일 수 있다.
운전 시의 배터리 방전, 화재 등 전기적 제어 문제, 전기 차단이 발생했을 때, 감지 장치가 이를 감지하고 자동차(500)의 브레이크 시스템은 이에 응답하여 동작할 수 있다.
브레이크 시스템은 물리적 또는 복원 성질을 이용해 강제적인 브레이크 기능일 동작할 수 있다.
물리적 성질을 이용한 브레이크 방식은 퓨즈 단선과 같은 전류 쇼트에 따른 변형을 이용하는 방식을 포함할 수 있다. 회전 장치 또는 회전에 근접한 프레임 또는 연결 부분에 전기가 통하고 있다가 고전류가 흐르면 합선이 되어 Fuse처럼 끊어지면 이때 끊어진 부위가 특정 방향으로 휘어지게 설계된 물리적 복원이 이루지게 하여 브레이크 구동시킬 수 있다.
브레이크 장치는 브레이크 패드 및/또는 프레임 락으로 구현될 있는데, 브레이크 패드가 바퀴 프레임 및/또는 축에 접촉하여 회전을 멈추게 한다. 프레임 락이 회전축에 기어 또는 핀 타입으로 삽입 또는 결합할 수 있다. 감지 장치에 브레이크를 위한 임시 전기 축전 또는 커패시커(레귤레이커)로 브레이크 장치가 바퀴 프레임 및/또는 회전 축에 물리적으로 접촉하는 장치를 두어 구동하도록 할 수 있다.
복원 성질을 이용한 브레이크 방식은 형상 기억합금을 활용하여 전기 구동시에는 특정 전류나 열 들을 인가하여 형상을 브레이크가 아닌 구동에 문제가 없게 유지하다 전기가 끊어지면 특정 전류나 열 등이 인가가 끊기면 원래 복원 형태가 브레이크 형태로 복원되는 형태를 활용한 방식일 수 있다. 이것은 전기 성질을 활용하는 것이 가장 안전한 형태가 되어 전기 인가가 안될 경우가 복원되는 타입이 가장 적절할 수 있다.
회전 장치 또는 회전에 근접한 프레임 또는 연결 부분에 전기가 통하고 있을 때는 운행 형태로 유지되고 전기가 통하지 않으면 브레이크 형태로 비운행 형태로 유지하는 형상기억 합금 또는 그에 준하는 복원 성질을 갖는 소재나 기능을 활용할 수 있다.
또한, 바퀴 휠에 제공되는 Electric fuse를 활용하여 브레이크 방식을 구현할 수도 있다. 전기가 통할 때 형태 유지(브레이크가 아님)하지만, 전기가 통하지 않으면 브레이크가 가능한 형태로 복원되는 형상기억함급 등을 사용하여 브레이크 방식을 구현할 수 있다. 바퀴 휠에도 해당 기능을 개별로 부가하여 전기 전달에 따른 브레이크 성질을 부가하는 것이고, 전기 전달을 특정하게 인가함을 전제로 두며 특징은 기존 차량 프레임이 아니라 휠 자체로 독립적으로 구동 되게 한다는데 의미를 가질 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 소재 특성 요구치에 기초하여 3D 객체를 프린팅하기 위해 사용될 적어도 하나의 소재에 대한 소재 데이터를 생성하는 단계;
    상기 3D 객체를 설계하는 단계;
    상기 소재 데이터에 기초하여 설계된 3D 객체에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    평가 기준 및 상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소재 데이터를 생성하는 단계는,
    단일 소재 또는 이종 소재를 결정하기 위한 소재 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    융복합 소재를 결정하기 위한 소재 융복합 시뮬레이션을 수행하는 단계
    중에서 적어도 하나를 수행하는 3D 프린팅 출력 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소재 시뮬레이션을 수행하는 단계는,
    상기 소재 특성 요구치에 기초하여 소재 리스트에 포함된 복수의 소재들을 시뮬레이션하는 단계; 및
    상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 복수의 소재들 중에서 적어도 하나의 소재를 선택하는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 소재 융복합 시뮬레이션을 수행하는 단계는,
    융복합 방법 및 융복합 소재 기초 데이터에 기초하여 융복합 소재 리스트에 포함된 복수의 융복합 소재들을 시뮬레이션하는 단계; 및
    상기 시뮬레이션 결과에 기초하여 상기 복수의 융복합 소재들 중에서 적어도 하나의 융복합 소재를 선택하는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 융복합 소재들을 시뮬레이션하는 단계는,
    상기 복수의 융복합 소재들의 적합 융복합 비율을 추정하는 단계; 및
    각 융복합 소재마다 추정된 적합 융복합 비율에 따라 융복합 되는 융복합 소재의 소재 특성에 대한 정보를 확인하는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3D 객체를 설계하는 단계는,
    상기 3D 객체에 대한 3D 모델링 데이터에 기초하여 3D 외형을 설계하는 단계;
    3D 스케메틱 변환 방법을 통해 전자 회로를 해석하여 부품 객체에 대한 부품 데이터 및 부품 객체 간의 연결 관계에 대한 연결 데이터를 획득하는 단계;
    상기 부품 데이터에 기초하여 상기 부품 객체를 상기 3D 외형 내에 배치하는 단계; 및
    상기 연결 데이터에 기초하여 상기 3D 외형 내에 배치된 부품 객체 간의 연결부를 설계하는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 3D 객체를 설계하는 단계는,
    상기 소재 데이터에 기초하여 상기 3D 객체의 각 영역에 소재를 할당하는 단계
    를 더 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는,
    상기 부품 객체와 상기 연결부를 제외한 상기 3D 외형 내의 공간을 상기 3D 외형에 따라 특정 소재로 채우는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는,
    상기 설계된 3D 객체에 대한 전기적 특성에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    상기 설계된 3D 객체에 대한 물리적 특성에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    상기 설계된 3D 객체에 대한 바이오 특성에 대해 시뮬레이션을 수행하는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는,
    상기 설계된 3D 객체를 3D 프린팅하기 위한 최적의 출력 경로를 계산하는 단계
    를 더 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 시뮬레이션 결과가 상기 평가 기준을 만족하지 않는 경우, 시뮬레이션 리포트를 피드백하는 단계; 또는
    상기 시뮬레이션 결과가 상기 평가 기준을 만족하는 경우, 상기 시뮬레이션 리포트에 기초하여 상기 3D 프린팅 데이터를 생성하는 단계
    를 포함하는 3D 프린팅 출력 방법.
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