WO2021118116A1 - 선형광원 장치 및 이를 포함하는 3d프린터 - Google Patents

선형광원 장치 및 이를 포함하는 3d프린터 Download PDF

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WO2021118116A1
WO2021118116A1 PCT/KR2020/016865 KR2020016865W WO2021118116A1 WO 2021118116 A1 WO2021118116 A1 WO 2021118116A1 KR 2020016865 W KR2020016865 W KR 2020016865W WO 2021118116 A1 WO2021118116 A1 WO 2021118116A1
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support module
molding
led
respect
support
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PCT/KR2020/016865
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이광민
최원영
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주식회사 캐리마
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    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling

Definitions

  • the present invention relates to a linear light source device and a 3D printer including the same, and more particularly, to a linear light source device capable of forming a 3D molding by precise and rapid and uniform curing of a photocurable resin, and a 3D printer including the same will be.
  • a 3D printer using a linear light source was developed to compensate for the high price, which is a disadvantage of the digital light processing (DLP) method, and the slow printing speed, which is a disadvantage of the SLA (stereo-lithography) method.
  • the 3D printer using a linear light source arranges the LEDs that output light in the Y-axis direction and the X-axis direction linearly and at an oblique angle to achieve uniform curing.
  • the 3D printer using such a linear light source could increase the printing precision.
  • a linear light source device for irradiating light to a photocurable resin forming a molding along a molding plane, comprising: a plurality of LED units capable of outputting light toward the molding plane; and a plurality of support modules that support the plurality of LED units and are provided to output light of different wavelengths, wherein the plurality of LED units have a movement path of the support modules along a movement direction parallel to the molding plane. It includes a plurality of LED groups arranged to have at least overlapping width on the surface, and each of the plurality of LED groups is disposed with a predetermined interval along a horizontal direction with respect to the moving direction of the support module. In a region requiring high curing precision, it can be cured precisely by exposing it to light having a short wavelength, and in an area requiring low precision, it can be cured quickly by exposing it to light having a long wavelength.
  • the photocurable resin can be uniformly cured in the region to be used.
  • each of the plurality of support modules is arranged such that the width of the plurality of LED groups with respect to the moving direction of the support module is at least deviated Since a plurality of LED groups have overlapping widths with respect to the moving direction of the support module, it is preferable that the molding plane can be cured without omission while moving.
  • the support module is composed of a plurality of sequentially arranged with respect to the movement direction of the support module, and the normal curing area on the molding plane, which is normally cured by the light output from the plurality of LED groups, is the movement of the support module.
  • the plurality of LED groups are arranged so as to be at least overlapping and displaced with respect to the direction, the curing area formed by the plurality of LED groups moves while overlapping each other with respect to the moving direction of the support module, so that the molding plane is cured without omission. It is preferable to be able to
  • a 3D printer having a molding plate on which a molding formed by curing and laminating along a molding plane is supported includes a plurality of LED units capable of outputting light toward the molding plane; and a linear light source part supporting the plurality of LED units and having a plurality of support modules provided to output light of different wavelengths, wherein the plurality of LED units support the support along a moving direction parallel to the molding plane.
  • a plurality of LED groups arranged to have at least an overlapping width on the movement path of the module, wherein each of the plurality of LED groups is arranged at a predetermined interval along a direction transverse to the movement direction of the support module, high curing accuracy
  • it is precisely cured by exposing it to light with a short wavelength, and in an area requiring low precision, it can be cured quickly by exposing it to a light having a long wavelength, so the quality of the molding and the speed of manufacturing the molding can be improved
  • each of the plurality of support modules is arranged such that the width of the plurality of LED groups with respect to the moving direction of the support module is at least deviated Since a plurality of LED groups have overlapping widths with respect to the moving direction of the support module, the molding plane can be cured without omission while moving, so it is preferable to improve the quality of the molding.
  • the support module is composed of a plurality of sequentially arranged with respect to the movement direction of the support module, and the normal curing area on the molding plane, which is normally cured by the light output from the plurality of LED groups, is the movement of the support module. If the plurality of LED groups are arranged so as to be at least overlapping and displaced with respect to the direction, the curing area formed by the plurality of LED groups moves and overlaps each other with respect to the moving direction of the support module, so that the molding plane is cured without omission This is preferable because the quality of the molded product can be improved.
  • a module moving driving unit for moving and driving the plurality of support modules; and a control unit for controlling the module moving driving unit so that the overlapping degree of the normal curing area is changed by moving the plurality of support modules according to the distance between the molding planes from the plurality of LED units. It is preferable because the degree of overlap of the curing area formed by the can be adjusted, so that the molding plane can be cured without omission when the support module is moved.
  • the receiving unit for receiving the 3D molding information of the 3D molding; a power supply unit for supplying power to the plurality of LED units; and a control unit controlling the power supply unit to supply and cut off power to each of the LEDs of the plurality of LED units according to the exposure area of the molding plane according to the 3D molding information received from the receiving unit. It is preferable because the LED can be turned on and off so that the corresponding area can be cured.
  • the present invention in a region requiring high curing precision, it is precisely cured by exposing light with a short wavelength, and in an area requiring low precision, it can be cured quickly by exposing it to light having a long wavelength.
  • the quality can be improved and it has the effect of improving the molding speed.
  • FIG. 1 is a perspective view of a 3D printer according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a linear light source device
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the arrangement of a linear light source device
  • FIG. 6 is an exemplary diagram of a linear light source device.
  • 11 is a control block diagram.
  • linear light source device 20 according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 1 is a perspective view of a 3D printer 1 according to the present invention
  • Fig. 2 is a perspective view of a linear light source device
  • Fig. 3 is an explanatory diagram of the arrangement of a linear light source device
  • Fig. 4 is an explanatory view of a modified arrangement of the linear light source device.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram of a linear light source device
  • FIG. 6 is an operation diagram for each position of the linear light source device
  • FIGS. 7 to 9 are curing operation diagrams of the linear light source device
  • FIG. 10 is a control block diagram.
  • the linear light source device 20 includes an LED unit 21 , a support module 22 , an LED moving driving unit 23 , and a module moving driving unit 24 .
  • the LED unit 21 is composed of a plurality of LEDs 211 , 212 , 213 capable of outputting light toward the molding plane.
  • Each of the LEDs 211 , 212 , and 213 supported by one support module 22 which will be described later, outputs light of the same wavelength.
  • the plurality of LEDs 211 , 212 , and 213 may output ultraviolet light, and each LED may output light of the same wavelength or may be provided to output light of different wavelengths.
  • the first LED 211 supported by the different support modules 22 may output a wavelength of 365 nm
  • the second LED 212 may output a wavelength of 403 nm
  • the third LED 213 may output a wavelength of 430 nm. .
  • the molding plane of the photocurable resin When the wavelength of light is long, the molding plane of the photocurable resin is hardened in a wide area deeply and thickly, and when the wavelength of light is short, the molding plane of the photocurable resin is cured in a narrow area shallowly and thinly. Therefore, if the wavelength of light is short, the curing precision increases but the curing speed is slow, and if the wavelength of light is long, the curing accuracy decreases but the curing speed increases.
  • the support module 22 supports a plurality of LED units 21 . Each support module 22 is provided to output light of different wavelengths.
  • the support module 22 is composed of a plurality of sequentially arranged with respect to the moving direction of the support module 22 . Each of the plurality of support modules 22 may be arranged such that the width of the plurality of LED groups with respect to the moving direction of the support module 22 is at least shifted.
  • the plurality of LED groups may be arranged such that the normal curing area on the molding plane, which is normally cured by the light output from the plurality of LED groups, overlaps at least with respect to the moving direction of the support module 22 and is shifted.
  • the plurality of LEDs 211, 212, and 213 are arranged with overlapping widths on the movement path of the support module 22 along the movement direction parallel to the molding plane, and include a plurality of LED groups emitting light of the same wavelength. do. Each of the plurality of LED groups is disposed at a predetermined interval along a horizontal direction with respect to the moving direction of the support module 22 .
  • each of the LED units 21 of the plurality of LED groups for outputting light of different wavelengths may be disposed to have the same width along the movement path of the support module 22, and may be disposed while shifting in the overlapping state. may be In addition, it is preferable that the plurality of LED groups supported by different support modules 22 are displaced while overlapping in width.
  • each of the LEDs 211 , 212 , 213 may be supported by the support module 22 at different distances from each other with respect to the molding plane.
  • the third LED 213 has a long wavelength, which reduces curing precision but has a fast curing speed, so the curing accuracy is increased but the curing speed is slow.
  • the support module 22 moves at the same speed. can be similarly cured.
  • the LED moving driving unit 23 drives each of the LEDs 211 , 212 , 213 of the plurality of LED units 21 to be moved closer to or farther away from the molding plane.
  • the module moving driving unit 24 has a horizontal moving driving unit 241 , a vertical moving driving unit 242 , and a position adjusting driving unit 243 .
  • the horizontal movement driving unit 241 may drive at least one support module 22 among the plurality of support modules 22 to move left and right, that is, in a horizontal direction.
  • the vertical movement driving unit 242 may drive at least one support module 22 among the plurality of support modules 22 to move up and down, that is, in a vertical direction.
  • the positioning adjustment driving unit 243 drives at least one support module 22 among the plurality of support modules 22 to overlap and shift at least with respect to the moving direction of the support module 22 with respect to the other support module 22 .
  • the position adjustment driving unit 243 may be provided integrally with the horizontal movement driving unit 241 .
  • the 3D printer 1 has a bed 10, a linear light source unit 20, a molding plate 30, a molding driving unit 40, a resin tank 50, a receiving unit 60, a power supply unit 62 and a control unit 70.
  • the bed 10 is spaced apart from the bottom surface by the support pillars supporting the bottom surface.
  • the bed 10 provides an upper surface of the base on which the molding is made.
  • the bed 10 may support the molding plate 30 , the molding driving unit 40 , the resin tank 50 , the receiving unit 60 , the power supply unit 62 , and the control unit 70 to be described later.
  • the linear light source unit 20 includes an LED unit 21 , a support module 22 , an LED moving driving unit 23 and a module moving driving unit 24 .
  • the LED unit 21 is composed of a plurality of LEDs 211 , 212 , 213 capable of outputting light toward the molding plane.
  • the plurality of LEDs 211 , 212 , and 213 may output ultraviolet light, and each LED may be provided to output light of the same wavelength.
  • the first LED 211 outputs a wavelength of 365 nm
  • the second LED 212 outputs a wavelength of 403 nm
  • the third LED 213 outputs a wavelength of 430 nm.
  • the molding plane of the photocurable resin When the wavelength of light is long, the molding plane of the photocurable resin is hardened in a wide area deeply and thickly, and when the wavelength of light is short, the molding plane of the photocurable resin is cured in a narrow area shallowly and thinly. Therefore, if the wavelength of light is short, the curing precision increases but the curing speed is slow, and if the wavelength of light is long, the curing accuracy decreases but the curing speed increases.
  • the support module 22 supports a plurality of LED units 21 .
  • the support module 22 is composed of a plurality of sequentially arranged with respect to the moving direction of the support module 22 .
  • Each of the plurality of support modules 22 may be arranged such that the width of the plurality of LED groups with respect to the moving direction of the support module 22 is at least shifted.
  • the plurality of LED groups may be arranged such that the normal curing area on the molding plane, which is normally cured by the light output from the plurality of LED groups, overlaps at least with respect to the moving direction of the support module 22 and is shifted.
  • the plurality of LEDs 211, 212, and 213 are arranged to have at least overlapping width on the movement path of the support module 22 along the movement direction parallel to the molding plane, and a plurality of LED groups emitting light of the same wavelength. include Each of the plurality of LED groups is disposed at a predetermined interval along a horizontal direction with respect to the moving direction of the support module 22 .
  • each of the LED units 21 of the plurality of LED groups for outputting light of different wavelengths may be disposed to have the same width along the movement path of the support module 22, and may be disposed while shifting in the overlapping state. may be In addition, it is preferable that the plurality of LED groups supported by different support modules 22 are displaced while overlapping in width.
  • each of the LEDs 211 , 212 , 213 may be supported by the support module 22 at different distances from each other with respect to the molding plane.
  • the third LED 213 has a long wavelength, which reduces curing precision but has a fast curing speed, so the curing accuracy is increased but the curing speed is slow.
  • the support module 22 moves at the same speed. can be similarly cured.
  • the LED moving driving unit 23 drives each of the LEDs 211 , 212 , 213 of the plurality of LED units 21 to be moved closer to or farther away from the molding plane.
  • the module moving driving unit 24 has a horizontal moving driving unit 241 , a vertical moving driving unit 242 , and a position adjusting driving unit 243 .
  • the horizontal movement driving unit 241 may drive at least one support module 22 among the plurality of support modules 22 to move left and right, that is, in a horizontal direction.
  • the vertical movement driving unit 242 may drive at least one support module 22 among the plurality of support modules 22 to move up and down, that is, in a vertical direction.
  • the positioning driving unit 243 may drive at least one support module 22 among the plurality of support modules 22 to overlap and shift at least with respect to the moving direction of the support module 22 with respect to the other support module 22 . have.
  • the position adjustment driving unit 243 may be provided integrally with the horizontal movement driving unit 241 .
  • the molding plate 30 supports the molding 2 formed by laminating the molding plane by hardening.
  • the molding plate 30 has a molding plane formed on its lower surface.
  • the molding driving unit 40 may move the linear light source unit 20 and the molding plate 30 to mold the molding 2 .
  • the forming driving unit 40 has a forming supporting column 41 , a forming lifting rail 42 , and a forming plate lifting and lowering driving unit 43 .
  • the forming support column 41 has a standing column supported by the bed 10 and standing upward, and a horizontal column arranged bent and extended from the standing column.
  • the modeling lifting rail 42 is fixedly coupled to the molding support column 41 and is provided as a rail or a double tube that allows the molding plate 30 to move up and down, and is provided as a molding plate lifting driving unit 43 by the molding plate 30. This lift is moved.
  • the molding driving unit 40 may include a linear light source moving driving unit capable of moving the linear light source unit 20 up, down, left and right, or a molding plate unit driving unit capable of horizontally moving the molding plate unit.
  • a discharging unit for discharging the photocurable resin is provided and when a blade for applying the photocurable resin to the molding plane is provided, the molding driving unit 40 may be provided including a discharging unit driving unit and a blade driving unit.
  • the resin tank 50 stores a photocurable resin.
  • the resin tank 50 is formed with an opening sized to allow the molding plate 30 to move upward after being immersed.
  • the receiving unit 60 is provided as a communication unit to receive 3D molding information of the 3D molding 2 from the outside.
  • the receiving unit 60 transmits the received 3D molding information to the control unit 70 to be described later.
  • the power supply unit 62 may supply and cut off power to the plurality of LEDs 211 , 212 , and 213 under the control of the control unit 70 .
  • the control unit 70 moves the plurality of support modules 22 according to the distance between the molding planes from the plurality of LED units 21 to control the module movement driving unit 24 so that the overlapping degree of the normal curing area is changed.
  • the control unit 70 supplies and cuts power to each of the LEDs 211 , 212 , 213 of the plurality of LED units 21 according to the exposure area of the molding plane according to the 3D molding information received from the receiving unit 60 . (62) is controlled.
  • the control unit 70 may control the LED driving unit 23 and the molding driving unit 40 to drive the LEDs 211 , 212 , and 213 to approach and separate from the molding plane.
  • the control unit 70 may drive the molding driving unit 40 to drive the molding plate 30 to move upward.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the arrangement of a linear light source device.
  • LEDs 21a are sequentially arranged on the first support module 22a and have at least overlapping widths on the straight movement path to form an LED group a1, and LEDs 21b on the second support module 22b. In a state in which the LEDs 21b are arranged to have at least the same overlapping width in succession on the linear movement path to form the LED group b1, the LEDs 21b are arranged to deviate from overlapping the width on the movement path of the LED 21a. do.
  • the LED 21c is the width on the movement path of the LED 21b. is nested in In this way, the LEDs 21a, 21b, and 21c are arranged so as to be shifted in a state in which their widths are overlapped on the linear movement path.
  • 21a, 21b, and 21c may be curing regions formed on the molding plane by LEDs on the support modules 22a, 22b, and 22c.
  • Each of the LEDs 21a, 21b, and 21c of the LED groups a1, b1, and c1 may be sequentially arranged with the same width on a straight moving path, or may be deviated with a slight overlap in width.
  • the edge region requiring precision curing among the curing regions can be cured with a short-wavelength LED
  • the central region that does not require precision curing can be cured using a long-wavelength LED.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a modified arrangement of the linear light source device.
  • Fig. 4 (a) shows the support module 22 in which the distance between the LED 21 and the molding plane of the molding plate 30 is different from each other.
  • Fig. 4 (b) shows that the support modules 22 are displaced from each other so that the width with respect to the moving direction of the LEDs overlaps and shifts.
  • FIG 5 is an explanatory diagram of another modified arrangement of the linear light source device.
  • the plurality of LED units 21 may be arranged in series on the linear movement path of the support module 22 along the movement direction parallel to the molding plane, and include a plurality of LED groups for outputting light of different wavelengths.
  • the LEDs in the support module 22 may be arranged with different wavelengths, and it is preferable that the LEDs outputting light having a short wavelength are arranged one after another to precisely harden the edges.
  • Fig. 5 (a) shows the support module 22 in which the distance between the LED 21 and the molding plane of the molding plate 30 is different from each other.
  • Fig. 5 (b) shows that the support modules 22 are displaced from each other so that the width of the LED groups in the direction of movement overlaps and shifts.
  • the widths between the LED groups are arranged to overlap at least in the moving direction, and the LEDs arranged in one supporting module 22 are arranged in series with the same width, more LEDs can be arranged in the supporting module and supported As there is a difference in the movement time between the modules 22, the effect of more firmly curing is expected.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram of a linear light source device.
  • the edge area (A) is cured by using the short-wavelength LED of the support module 22 disposed at the bottom.
  • the inner region (B) than the edge is cured using the LED of the intermediate wavelength of the central support module 22 .
  • the linear light source unit 20 may be provided to be disposed over the entire width of one end of the molding plane, and when the large molded product 2 is molded, the linear light source unit 20 is provided so as to be disposed over a part of the width of one end of the molding plane. may be
  • long-wavelength LED (top), medium-wavelength LED (middle), and short-wavelength LED (bottom) are molded Indicates that it is arranged to turn on in each corresponding area of the plane and turn off when moved to another area.
  • FIG. 8 shows that only the LED (lower) having a short wavelength of the third intermediate support module 22 is turned on and only the edge area among the area of the molding plane is cured.
  • FIG. 10 shows that only the LED (upper) having a long wavelength of the first and the inner support modules 22 is turned on and only the central region among the regions of the molding plane is cured.
  • the short-wavelength LED lower
  • medium-wavelength LED medium
  • the intensity of curing increases, so it can be moved with a faster movement speed.
  • the intensity of curing increases, so it can be moved by increasing the movement speed.
  • a supporter for supporting the molding 2 is first molded, and then the outside of the supporter is molded to complete the molding 2 .
  • the supporter is first formed using only the long-wavelength LED (upper), and then the molding process is completed.
  • the molding speed is very slow, so the molding time is about 4 times longer than when molding using a long-wavelength LED (top). About twice as slow molding can be achieved.
  • the short-wavelength LED (bottom) By moving the short-wavelength LED (bottom) closer to the molding plane in the edge region of the molding plane, the light intensity can be increased to increase the molding speed.
  • the short-wavelength LED (lower) is positioned at both ends in the moving direction of the support module 22, and the short-wavelength LED (lower) is located in the edge region of the molding plane to cure only the edge region of the molding plane. If the central region is cured using a long-wavelength LED (upper), the curing speed increases, so that the molding speed of the molding 2 can be increased.
  • the short-wavelength LED (bottom), medium-wavelength LED (middle), and long-wavelength LED (top) are arranged inward from the edge region of the support module 22 so that the movement direction of the support module 22 is in the y-axis direction.
  • the central region can be quickly hardened while precisely hardening the left and right edges, and when the movement direction of the support module 22 is in the x-axis direction, the central region can be quickly hardened while precisely hardening the upper and lower edges.
  • the light with a short wavelength is exposed to light to cure precisely, and in an area requiring low precision, the wavelength length It can be cured quickly by exposing it to a long light.
  • the support module 22 supports the support module 22 at different distances from the molding plane, even when the support module 22 is moved at the same speed, the area requiring high curing precision and low precision
  • the photocurable resin can be uniformly cured in a required area.
  • each of the plurality of support modules 22 is disposed such that the widths of the plurality of LED groups with respect to the moving direction of the support module 22 are at least shifted, the width of the plurality of LED groups overlapped with each other with respect to the moving direction of the support module 22 . Since it has a , it can harden the molding plane without omission while moving.
  • the plurality of LED groups are arranged so that the normal curing area on the molding plane, which is normally cured by the light output from the plurality of LED groups, overlaps and shifts at least with respect to the moving direction of the support module 22, the plurality of LED groups are moved while Since the curing area formed by the plurality of LED groups overlaps each other with respect to the moving direction of the support module 22, the molding plane can be cured without omission.
  • the support module 22 When each of the LEDs of the plurality of LED groups is supported by the support module 22 at different distances from the molding plane, even when the support module 22 is moved at the same speed, the area requiring high curing precision and low precision Since the photocurable resin can be uniformly cured in a required area, the quality of the molded article 2 can be improved.
  • each of the plurality of support modules 22 is disposed such that the widths of the plurality of LED groups with respect to the moving direction of the support module 22 are at least shifted, the width of the plurality of LED groups overlapped with each other with respect to the moving direction of the support module 22 . Since the molding plane can be cured without omission while moving, the quality of the molding 2 can be improved.
  • the plurality of LED groups When the plurality of LED groups are arranged so that the normal curing area on the molding plane, which is normally cured by the light output from the plurality of LED groups, overlaps and deviates at least with respect to the moving direction of the support module 22, the plurality of LED groups move and plural Since the curing area formed by the LED groups of the LEDs overlaps each other with respect to the moving direction of the support module 22, the molding plane can be cured without omission.
  • the plurality of LED units 21 by controlling the module moving driving unit 24 so that the overlapping degree of the normal curing area is changed by moving the plurality of support modules 22 according to the distance between the molding planes from the plurality of LED units 21
  • the degree of overlap of the curing area formed by the LED between the livers can be adjusted, so that the molding plane can be cured without omission when the support module 22 is moved.

Abstract

성형평면을 따라 성형물을 형성하는 광경화성 수지에 광을 조사하는 선형광원 장치는 성형평면을 향해 광을 출력할 수 있는 복수의 LED유니트 및 복수의 LED유니트를 지지하는 지지모듈을 포함하며, 복수의 LED유니트는 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 지지모듈의 이동경로 상에 직렬적으로 배열되며, 서로 다른 파장의 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 포함하며, 복수의 LED그룹 각각은 지지모듈의 이동방향에 대한 가로방향을 따라 소정 간격을 갖고 배치된다.

Description

선형광원 장치 및 이를 포함하는 3D프린터
본 발명은 선형광원 장치 및 이를 포함하는 3D프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀하며 광경화성 수지의 신속하고 균일한 경화로 3D성형물을 성형할 수 있는 선형광원 장치 및 이를 포함하는 3D프린터에 관한 것이다.
선형광원을 이용하는 3D프린터는 DLP(digital light processing) 방식의 3D프린터의 단점인 비싼 가격과 SLA(stereo-lithography) 방식의 단점인 느린 조형속도를 보완하고자 개발되었다. 선형광원을 이용하는 3D프린터는 광을 출력하는 LED를 Y축 방향으로 X축 방향의 선형배치와 비스듬한 각도로 배치를 하여 균일한 경화를 하도록 하였다. 이러한 선형광원을 이용하는 3D프린터는 인쇄의 정밀도는 높일 수 있었다.
여기서 광의 파장과 경화의 관계를 살펴보면, 파장의 길이가 짧은 광은 매우 협소한 영역을 경화시키며 경화되는 두께가 매우 얇고, 파장의 길이가 긴 광은 파장의 길이가 짧은 광보다 넓은 영역을 경화시키며 경화되는 두께가 깊다. 또한, 파장의 길이가 짧은 광은 경화의 정밀도가 높으나 파장의 길이가 긴 광은 정밀도가 낮다.
그러므로 높은 정밀도를 필요로 하는 영역에서는 파장의 길이가 짧은 광을 이용하여 경화를 하며 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서는 파장의 길이가 긴 광을 이용하는 것이 바람직하다.
그러나 종래의 선형광원을 이용하는 3D프린터는 파장의 길이가 짧은 광만을 이용하므로 경화의 정밀도는 좋으나 경화속도는 여전히 개선되지 못하였다.
따라서 본 발명의 목적은 광경화성 수지의 경화의 정밀도와 경화의 신속성이 향상된 선형광원 장치 및 이를 포함하는 3D프린터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 성형평면을 따라 성형물을 형성하는 광경화성 수지에 광을 조사하는 선형광원 장치는, 상기 성형평면을 향해 광을 출력할 수 있는 복수의 LED유니트; 및 상기 복수의 LED유니트를 지지하며, 서로 다른 파장의 광을 출력하도록 마련되는 복수의 지지모듈을 포함하며, 상기 복수의 LED유니트는, 상기 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 상기 지지모듈의 이동경로 상에 적어도 중첩된 폭을 갖고 배열되는 복수의 LED그룹 포함하며, 상기 복수의 LED그룹 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 가로방향을 따라 소정 간격을 갖고 배치된다. 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역에서는 파장의 길이가 짧은 광을 노광하여 정밀하게 경화시키며 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서는 파장의 길이가 긴 광을 노광하여 신속하게 경화할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 LED그룹의 LED각각은 상기 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 상기 지지모듈에 지지되면 동일한 속도로 지지모듈이 이동되는 경우에도 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역과 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서 광경화성 수지를 균일하게 경화할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며, 상기 복수의 지지모듈 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 상기 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치되면 지지모듈의 이동방향에 대하여 복수의 LED그룹들이 상호 중첩된 폭을 가지므로 이동하면서 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며, 상기 복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 상기 성형평면 상의 정상경화영역이 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 상기 복수의 LED그룹이 배치되면 복수의 LED그룹이 이동하면서 복수의 LED그룹들에 의해 형성된 경화영역이 지지모듈의 이동방향에 대하여 상호 중첩되므로 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있어 바람직하다.
한편, 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 성형평면을 따라 경화 적층되어 형성되는 성형물이 지지되는 조형판을 갖는 3D프린터는, 상기 성형평면을 향해 광을 출력할 수 있는 복수의 LED유니트; 및 상기 복수의 LED유니트를 지지하며, 서로 다른 파장의 광을 출력하도록 마련되는 복수의 지지모듈을 갖는 선형광원부를 포함하며, 상기 복수의 LED유니트는, 상기 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 상기 지지모듈의 이동경로 상에 적어도 중첩된 폭을 갖고 배열되는 복수의 LED그룹 포함하며, 상기 복수의 LED그룹 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 가로방향을 따라 소정 간격을 갖고 배치되면 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역에서는 파장의 길이가 짧은 광을 노광하여 정밀하게 경화시키며 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서는 파장의 길이가 긴 광을 노광하여 신속하게 경화할 수 있으므로 성형물의 품질과 성형물 제조의 신속성이 향상될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 LED그룹의 LED각각은 상기 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 상기 지지모듈에 지지되면 동일한 속도로 지지모듈이 이동되는 경우에도 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역과 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서 광경화성 수지를 균일하게 경화할 수 있으므로 성형물의 품질을 향상시킬 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며, 상기 복수의 지지모듈 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 상기 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치되면 지지모듈의 이동방향에 대하여 복수의 LED그룹들이 상호 중첩된 폭을 가지므로 이동하면서 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있으므로 성형물의 품질을 향상시킬 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며, 상기 복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 상기 성형평면 상의 정상경화영역이 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 상기 복수의 LED그룹을 배치하면 복수의 LED그룹이 이동하면서 복수의 LED그룹들에 의해 형성된 경화영역이 지지모듈의 이동방향에 대하여 상호 중첩되므로 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있으므로 성형물의 품질을 향상시킬 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 복수의 지지모듈을 이동 구동하는 모듈이동구동부; 및 상기 복수의 LED유니트로부터 상기 성형평면 간의 거리에 따라 상기 복수의 지지모듈을 이동시켜 상기 정상경화영역의 중첩정도가 변경되도록 상기 모듈이동구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하면 복수의 LED유니트 간의 LED에 의해 형성되는 경화영역의 중첩정도를 조절할 수 있어 지지모듈의 이동 시 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있어 바람직하다.
여기서, 3D성형물의 3D성형정보를 수신하는 수신부; 상기 복수의 LED유니트로 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 수신부에서 수신한 3D성형정보에 따른 상기 성형평면의 노광영역에 따라 상기 복수의 LED유니트의 LED 각각으로 전원의 공급 및 차단하도록 상기 전원공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하면 성형평면의 노광영역에서 해당 영역을 경화할 수 있도록 해당 LED를 켜고 꺼서 정확한 경화를 할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따르면 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역에서는 파장의 길이가 짧은 광을 노광하여 정밀하게 경화시키며 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서는 파장의 길이가 긴 광을 노광하여 신속하게 경화할 수 있어 성형품질이 향상될 수 있으며 성형속도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3D프린터의 사시도.
도 2는 선형광원 장치의 사시도.
도 3은 선형광원 장치의 배치 설명도.
도 4는 선형광원 장치의 변형 배치 설명도.
도 5 는 선형광원 장치의 다른 변형 배치 설명도.
도 6는 선형광원 장치의 실시 예시도.
도 7은 선형광원 장치의 위치 별 동작도.
도 8 내지 10는 선형광원 장치의 경화 동작도.
도 11은 제어블록도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선형광원 장치(20)를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 3D프린터(1)의 사시도이고, 도 2는 선형광원 장치의 사시도이며, 도 3은 선형광원 장치의 배치 설명도이고, 도 4는 선형광원 장치의 변형 배치 설명도이며, 도 5는 선형광원 장치의 실시 예시도이고, 도 6은 선형광원 장치의 위치 별 동작도이며, 도 7 내지 9는 선형광원 장치의 경화 동작도이고, 도 10은 제어블록도이다.
선형광원 장치(20)는 LED유니트(21), 지지모듈(22), LED이동구동부(23) 및 모듈이동구동부(24)를 포함한다.
LED유니트(21)는 성형평면을 향해 광을 출력할 수 있는 복수의 LED(211, 212, 213)로 구성된다. 후술할 하나의 지지모듈(22)에 지지되는 LED(211, 212, 213) 각각은 동일한 파장의 광을 출력한다. 복수의 LED(211, 212, 213)는 자외선을 출력할 수 있으며, 각각의 LED는 동일한 파장의 광을 출력할 수도 있고, 서로 다른 파장의 광을 출력할 수 있도록 마련될 수 있다. 서로 다른 지지모듈(22)에 지지된 제1LED(211)는 365nm의 파장을 출력하며, 제2LED(212)는 403nm의 파장을 출력하고, 제3LED(213)는 430nm의 파장을 출력할 수 있다.
광의 파장이 길면 광경화성 수지의 성형평면을 넓은 영역을 깊고 두껍게 경화시키며, 광의 파장이 짧으면 광경화성 수지의 성형평면을 좁은 영역을 얕고 얇게 경화시킨다. 그러므로 광의 파장이 짧으면 경화 정밀도는 증가하지만 경화속도는 느려지며, 광의 파장이 길면 경화 정밀도는 감소하지만 경화속도는 빨라진다.
지지모듈(22)은 복수의 LED유니트(21)를 지지한다. 지지모듈(22) 별로는 서로 다른 파장의 광을 출력하도록 마련된다. 지지모듈(22)은 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성된다. 복수의 지지모듈(22) 각각은 지지모듈(22)의 이동방향에 대한 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치될 수 있다. 복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 성형평면 상의 정상경화영역이 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 복수의 LED그룹으로 배치될 수 있다.
복수의 LED(211, 212, 213)는 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 지지모듈(22)의 이동경로 상에 중첩된 폭을 갖고 배열되며, 동일한 파장의 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 포함한다. 복수의 LED그룹 각각은 지지모듈(22)의 이동방향에 대한 가로방향을 따라 소정 간격을 갖고 배치된다.
여기서, 서로 다른 파장의 광을 출력하는 복수의 LED그룹의 LED유니트(21) 각각은 지지모듈(22)의 이동경로를 따라 동일한 폭을 가지고 배치될 수도 있으며, 폭이 중첩된 상태에서 어긋나며 배치될 수도 있다. 또한, 서로 다른 지지모듈(22)에 지지된 복수의 LED그룹은 폭이 중첩된 상태에서 어긋나며 배치되는 것이 바람직하다.
복수의 LED유니트(21) 중 LED(211, 212, 213) 각각은 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 지지모듈(22)에 지지될 수도 있다. 제3LED(213)는 파장이 길어 경화 정밀도는 감소하지만 경화속도는 빠르므로 경화 정밀도는 증가하지만 경화속도는 느린 제1LED(211) 보다 성형평면에 대하여 멀게 배치시키면 지지모듈(22)의 동일한 이동속도에서도 유사하게 경화시킬 수 있다.
LED이동구동부(23)는 복수의 LED유니트(21) 중 LED(211, 212, 213) 각각을 성형평면에 대하여 가깝거나 멀게 이동시킬 수 있도록 구동한다.
모듈이동구동부(24)는 수평이동구동부(241), 수직이동구동부(242) 및 위치조정구동부(243)를 갖는다.
수평이동구동부(241)는 복수의 지지모듈(22) 중 적어도 하나의 지지모듈(22)을 좌우 즉, 수평방향으로 이동되도록 구동할 수 있다.
수직이동구동부(242)는 복수의 지지모듈(22) 중 적어도 하나의 지지모듈(22)을 상하 즉, 수직방향으로 이동되도록 구동할 수 있다.
위치조정정구동부(243)는 복수의 지지모듈(22) 중 적어도 하나의 지지모듈(22)을 다른 지지모듈(22)에 대하여 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 구동할 수 있다. 위치조정구동부(243)는 수평이동구동부(241)와 일체로 마련될 수도 있다.
3D프린터(1)는 베드(10), 선형광원부(20), 조형판(30), 성형구동부(40), 수지조(50), 수신부(60), 전원공급부(62) 및 제어부(70)를 포함한다.
베드(10)는 바닥면을 지지하고 있는 지지기둥에 의해 바닥면으로부터 이격 배치된다. 베드(10)는 성형이 이루어지는 베이스상면을 제공한다. 베드(10)는 후술할 조형판(30), 성형구동부(40), 수지조(50), 수신부(60), 전원공급부(62) 및 제어부(70)를 지지할 수 있다.
선형광원부(20)는 LED유니트(21), 지지모듈(22), LED이동구동부(23) 및 모듈이동구동부(24)를 포함한다.
LED유니트(21)는 성형평면을 향해 광을 출력할 수 있는 복수의 LED(211, 212, 213)로 구성된다. 복수의 LED(211, 212, 213)는 자외선을 출력할 수 있으며, 각각의 LED는 동일한 파장의 광을 출력할 수 있도록 마련될 수 있다. 제1LED(211)는 365nm의 파장을 출력하며, 제2LED(212)는 403nm의 파장을 출력하고, 제3LED(213)는 430nm의 파장을 출력한다.
광의 파장이 길면 광경화성 수지의 성형평면을 넓은 영역을 깊고 두껍게 경화시키며, 광의 파장이 짧으면 광경화성 수지의 성형평면을 좁은 영역을 얕고 얇게 경화시킨다. 그러므로 광의 파장이 짧으면 경화 정밀도는 증가하지만 경화속도는 느려지며, 광의 파장이 길면 경화 정밀도는 감소하지만 경화속도는 빨라진다.
지지모듈(22)은 복수의 LED유니트(21)를 지지한다. 지지모듈(22)은 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성된다. 복수의 지지모듈(22) 각각은 지지모듈(22)의 이동방향에 대한 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치될 수 있다. 복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 성형평면 상의 정상경화영역이 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 복수의 LED그룹으로 배치될 수 있다.
복수의 LED(211, 212, 213)는 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 지지모듈(22)의 이동경로 상에 적어도 중첩된 폭을 갖고 배열되며, 동일한 파장의 광을 출력하는 복수의 LED그룹을 포함한다. 복수의 LED그룹 각각은 지지모듈(22)의 이동방향에 대한 가로방향을 따라 소정 간격을 갖고 배치된다.
여기서, 서로 다른 파장의 광을 출력하는 복수의 LED그룹의 LED유니트(21) 각각은 지지모듈(22)의 이동경로를 따라 동일한 폭을 가지고 배치될 수도 있으며, 폭이 중첩된 상태에서 어긋나며 배치될 수도 있다. 또한, 서로 다른 지지모듈(22)에 지지된 복수의 LED그룹은 폭이 중첩된 상태에서 어긋나며 배치되는 것이 바람직하다.
복수의 LED유니트(21) 중 LED(211, 212, 213) 각각은 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 지지모듈(22)에 지지될 수도 있다. 제3LED(213)는 파장이 길어 경화 정밀도는 감소하지만 경화속도는 빠르므로 경화 정밀도는 증가하지만 경화속도는 느린 제1LED(211) 보다 성형평면에 대하여 멀게 배치시키면 지지모듈(22)의 동일한 이동속도에서도 유사하게 경화시킬 수 있다.
LED이동구동부(23)는 복수의 LED유니트(21) 중 LED(211, 212, 213) 각각을 성형평면에 대하여 가깝거나 멀게 이동시킬 수 있도록 구동한다.
모듈이동구동부(24)는 수평이동구동부(241), 수직이동구동부(242) 및 위치조정구동부(243)를 갖는다.
수평이동구동부(241)는 복수의 지지모듈(22) 중 적어도 하나의 지지모듈(22)을 좌우 즉, 수평방향으로 이동되도록 구동할 수 있다.
수직이동구동부(242)는 복수의 지지모듈(22) 중 적어도 하나의 지지모듈(22)을 상하 즉, 수직방향으로 이동되도록 구동할 수 있다.
위치조정구동부(243)는 복수의 지지모듈(22) 중 적어도 하나의 지지모듈(22)을 다른 지지모듈(22)에 대하여 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 구동할 수 있다. 위치조정구동부(243)는 수평이동구동부(241)와 일체로 마련될 수도 있다.
조형판(30)은 성형평면이 경화 적층되어 형성되는 성형물(2)을 지지한다. 조형판(30)은 하면에 성형평면이 형성된다.
성형구동부(40)는 성형물(2)을 성형하기 위하여 선형광원부(20)와 조형판(30)을 이동시킬 수 있다. 성형구동부(40)는 성형지지기둥(41), 조형승강레일(42)과 조형판승강구동부(43)를 갖는다. 성형지지기둥(41)은 베드(10)에 지지되어 상방으로 기립한 기립기둥과 기립기둥으로부터 절곡 연장되어 배치된 수평기둥을 갖는다.
조형승강레일(42)은 성형지지기둥(41)에 고정 결합되어 조형판(30)을 상하로 이동시킬 수 있도록 하는 레일 또는 이중관 등으로 마련되어 조형판승강구동부(43)에 의해 조형판(30)이 승강이동된다.
경우에 따라서는 성형구동부(40)는 선형광원부(20)를 상하좌우로 이동시킬 수 있는 선형광원이동구동부 또는 조형판유니트를 수평이동시킬 수 있는 조형판유니트구동부를 포함하여 마련될 수 있다. 광경화성 수지를 토출하는 토출유니트가 마련되는 경우와 광경화성 수지를 성형평면에 도포하는 블레이드가 마련되는 경우에 성형구동부(40)는 토출유니트구동부와 블레이드구동부를 포함하여 마련될 수도 있다.
수지조(50)는 광경화성 수지를 저장한다. 수지조(50)는 조형판(30)이 침지되었다가 상방으로 이동 가능하도록 하는 크기의 개구가 형성된다.
수신부(60)는 통신부로 마련되어 외부로부터 3D성형물(2)의 3D성형정보를 수신한다. 수신부(60)는 수신한 3D성형정보를 후술할 제어부(70)로 전달한다.
전원공급부(62)는 제어부(70)의 제어에 의해 복수의 LED(211, 212, 213)으로 전원을 공급 및 차단할 수 있다.
제어부(70)는 복수의 LED유니트(21)로부터 성형평면 간의 거리에 따라 복수의 지지모듈(22)을 이동시켜 정상경화영역의 중첩정도가 변경되도록 모듈이동구동부(24)를 제어한다.
제어부(70)는 수신부(60)에서 수신한 3D성형정보에 따른 성형평면의 노광영역에 따라 복수의 LED유니트(21)의 LED(211, 212, 213) 각각으로 전원의 공급 및 차단하도록 전원공급부(62)를 제어한다.
제어부(70)는 LED구동부(23), 성형구동부(40)를 제어하여 LED(211, 212, 213)가 성형평면에 대하여 접근 및 이격되도록 구동할 수 있다. 제어부(70)는 성형구동부(40)를 구동하여 조형판(30)이 상방으로 이동되도록 구동할 수도 있다.
도 3은 선형광원 장치의 배치 설명도이다.
제1지지모듈(22a)에 LED(21a)가 직선의 이동경로 상에 연달아 적어도 중첩된 폭을 갖고 배치되어 LED그룹(a1)을 형성하고 있으며, 제2지지모듈(22b)에 LED(21b)가 직선의 이동경로 상에 연달아 같은 적어도 중첩된 폭을 갖고 배치되어 LED그룹(b1)을 형성하고 있는 상태에서 LED(21b)는 LED(21a)의 이동경로 상의 폭에 중첩된 상태에서 어긋나도록 배치된다.
제3지지모듈(22c)에 LED(21c)가 직선의 이동경로 상에 연달아 같은 폭으로 배치되어 LED그룹(c1)을 형성하고 있는 상태에서 LED(21c)는 LED(21b)의 이동경로 상의 폭에 중첩된 상태이다. 이렇게 LED(21a), LED(21b) 및 LED(21c)는 직선의 이동경로 상에 폭이 중첩되어 있는 상태에서 어긋나도록 배치된다.
또는 21a, 21b 및 21c는 지지모듈(22a, 22b, 22c)에 LED에 의해 성형평면에 형성된 경화영역일 수 있다.
LED그룹(a1, b1, c1)의 LED(21a, 21b, 21c) 각각은 직선의 이동경로 상에 연달아 같은 폭으로 배치될 수도 있으나, 폭이 조금 중첩된 상태에서 어긋나게 배치될 수도 있다. 이러한 배치에 의해 경화영역 중 정밀경화를 요하는 테두리 영역은 파장이 짧은 LED로 경화시킬 수 있고, 정밀경화를 요하지 않는 중앙영역은 파장이 긴 LED를 이용하여 경화시킬 수 있다.
도 4는 선형광원 장치의 변형 배치 설명도이다.
도 4 (a) LED(21)와 조형판(30)의 성형평면 사이의 거리가 서로 다르게 배치된 지지모듈(22)를 나타낸다.
도 4 (b) LED의 이동방향에 대한 폭이 중첩되면서 어긋나도록 지지모듈(22)이 상호 어긋나게 배치된 것을 나타낸다.
도 5는 선형광원 장치의 다른 변형 배치 설명도이다.
복수의 LED유니트(21)는 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 지지모듈(22)의 직선 이동경로 상에 직렬적으로 배열될 수 있으며, 서로 다른 파장의 광을 출력하는 복수의 LED 그룹을 포함할 수 있다.
지지모듈(22)에 LED는 서로 다른 파장을 가지고 배열될 수 있으며, 파장이 짧은 광을 출력하는 LED는 연달아 배치되어 테두리를 정밀하게 경화시키도록 하는 것이 바람직하다.
도 5 (a) LED(21)와 조형판(30)의 성형평면 사이의 거리가 서로 다르게 배치된 지지모듈(22)를 나타낸다.
도 5 (b) LED그룹 간의 이동방향에 대한 폭이 중첩되면서 어긋나도록 지지모듈(22)이 상호 어긋나게 배치된 것을 나타낸다.
LED그룹들 간의 폭이 이동방향에 대하여 적어도 중첩되도록 배치되며 하나의 지지모듈(22)에 배치된 LED들 간은 동일한 폭으로 직렬적으로 배치됨으로 인하여 보다 많은 LED를 지지모듈에 배치할 수 있으며 지지모듈(22) 간의 이동시간 차가 있는 만큼 더욱 견고하게 경화할 수 있는 효과가 기대된다.
도 6는 선형광원 장치의 실시 예시도이다.
도 6 (a) 성형평면의 경화영역 중 테두리 영역(A)은 가장 하부에 배치된 지지모듈(22)의 파장이 짧은 LED를 이용하여 경화한다.
도 6 (b) 성형평면의 경화영역 중 테두리보다 내측영역(B)은 중앙의 지지모듈(22)의 중간 파장의 LED를 이용하여 경화한다.
도 6 (c) 성형평면의 경화영역 중 가장 내측영역(C)은 가장 상부의 지지모듈(22)의 파장이 긴 LED를 이용하여 경화한다.
도 7은 선형광원 장치의 위치 별 동작도이다.
선형광원부(20)가 성형평면의 일측 단부 폭 전체에 걸쳐 배치되도록 마련될 수도 있으며, 대형 성형물(2)을 성형하는 경우 선형광원부(20)가 성형평면의 일측 단부 폭 일부에 걸쳐 배치되도록 마련될 수도 있다.
도 7 (a)와 (b) 선형광원부(20)의 영역이 성형평면의 영역을 이동하는 경우 파장이 긴 LED(상), 중간 파장의 LED(중), 파장이 짧은 LED(하)는 성형평면의 각각의 해당 영역에서 켜지고 다른 영역으로 이동되는 경우 꺼지도록 마련되는 것을 나타낸다.
도 8 내지 10는 선형광원 장치의 경화 동작도이다.
도 8는 세번째 중간의 지지모듈(22)의 파장이 짧은 LED(하)만을 켜고 성형평면의 영역 중 테두리 영역만을 경화시키는 것을 나타낸다.
도 9은 두번째와 다섯번째 지지모듈(22)의 중간 파장의 LED(중)만을 켜고 성형평면의 영역 중 중간영역만을 경화시키는 것을 나타낸다.
도 10는 첫번째와 내번째 지지모듈(22)의 파장이 긴 LED(상)만을 켜고 성형평면의 영역 중 중앙영역만을 경화시키는 것을 나타낸다.
다만, 이러한 경우를 한번의 이동을 통하여 경화를 하는 경우 파장이 짧은 LED(하)는 켜지 않고 중간 파장의 LED(중)을 켜는 경우 경화의 세기가 커지므로 이동속도를 더 빨리 하여 이동시킬 수 있고, 파장이 긴 LED(상)만을 켜는 경우 경화의 세기가 커지므로 이동속도를 더 빨리 하여 이동시킬 수 있다. 이에 의해 경화의 정밀도는 유지하면서 경화의 속도는 현저하게 향상시킬 수 있다.
여기서, 일반적인 3D프린팅 과정에서는 성형물(2)을 지지하기 위한 지지물(surporter)을 먼저 성형한 후 지지물(surporter)의 외부를 성형하여 성형물(2)을 완성한다.
이러한 과정으로 성형물(2)을 성형하는 경우에는 정밀한 경화가 필요하지 않으므로 파장이 긴 LED(상)만을 이용하여 지지물(surporter)을 먼저 성형한 후 성형과정을 완료한다. 이러한 경우 한가지 파장 특히, 정밀을 요하는 파장이 짧은 LED(하)을 이용하여 성형을 하는 경우 성형의 속도가 매우 느리므로 성형시간이 파장이 긴 LED(상)를 이용하여 성형하는 경우보다 약 4배 정도 느린 성형이 이루어질 수 있다.
상기의 실시 예 이외의 변형 가능한 실시 예를 설명한다.
성형평면의 테두리영역에서 파장이 짧은 LED(하)를 성형평면에 가깝게 이동시켜 광세기가 커지게 하여 성형속도가 증가되도록 할 수 있다.
파장이 짧은 LED(하)를 지지모듈(22)의 이동방향의 양측단부에 위치시키고 파장이 짧은 LED(하)가 성형평면의 테두리 영역에 위치하여 성형평면의 테두리 영역만을 경화한 후 성형평면의 중앙영역은 파장이 긴 LED(상)를 이용하여 경화를 하면 경화속도는 증가하므로 성형물(2)의 성형속도가 증가하게 할 수 있다.
파장이 짧은 LED(하), 중간 파장의 LED(중), 파장이 긴 LED(상)이 지지모듈(22)의 테두리영역으로부터 내측으로 배치되도록 하여 지지모듈(22)의 이동방향을 y축방향으로 하는 경우 좌우측의 테두리를 정밀하게 경화하면서 빠르게 중앙영역을 경화시킬 수 있고, 지지모듈(22)의 이동방향을 x축방향으로 하는 경우 상하측의 테두리를 정밀하게 경화하면서 빠르게 중앙영역을 경화시킬 수 있다.
상기의 선형광원 장치 및 이를 포함하는 3D프린터(1)로 인하여, 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역에서는 파장의 길이가 짧은 광을 노광하여 정밀하게 경화시키며 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서는 파장의 길이가 긴 광을 노광하여 신속하게 경화할 수 있다. 복수의 LED그룹의 LED각각은 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 지지모듈(22)에 지지되면 동일한 속도로 지지모듈(22)이 이동되는 경우에도 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역과 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서 광경화성 수지를 균일하게 경화할 수 있다.
복수의 지지모듈(22) 각각은 지지모듈(22)의 이동방향에 대한 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치되면 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 복수의 LED그룹들이 상호 중첩된 폭을 가지므로 이동하면서 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있다. 복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 성형평면 상의 정상경화영역이 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 상기 복수의 LED그룹이 배치되면 복수의 LED그룹이 이동하면서 복수의 LED그룹들에 의해 형성된 경화영역이 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 상호 중첩되므로 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있다.
높은 경화의 정밀도를 요하는 영역에서는 파장의 길이가 짧은 광을 노광하여 정밀하게 경화시키며 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서는 파장의 길이가 긴 광을 노광하여 신속하게 경화할 수 있으므로 성형물(2)의 품질과 성형물(2) 제조의 신속성이 향상될 수 있다.
복수의 LED그룹의 LED각각은 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 지지모듈(22)에 지지되면 동일한 속도로 지지모듈(22)이 이동되는 경우에도 높은 경화의 정밀도를 요하는 영역과 낮은 정밀도를 필요로 하는 영역에서 광경화성 수지를 균일하게 경화할 수 있으므로 성형물(2)의 품질을 향상시킬 수 있다.
복수의 지지모듈(22) 각각은 지지모듈(22)의 이동방향에 대한 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치되면 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 복수의 LED그룹들이 상호 중첩된 폭을 가지므로 이동하면서 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있으므로 성형물(2)의 품질을 향상시킬 수 있다.
복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 성형평면 상의 정상경화영역이 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 복수의 LED그룹을 배치하면 복수의 LED그룹이 이동하면서 복수의 LED그룹들에 의해 형성된 경화영역이 지지모듈(22)의 이동방향에 대하여 상호 중첩되므로 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있다.
복수의 LED유니트(21)로부터 성형평면 간의 거리에 따라 복수의 지지모듈(22)을 이동시켜 상기 정상경화영역의 중첩정도가 변경되도록 모듈이동구동부(24)를 제어하여 복수의 LED유니트(21) 간의 LED에 의해 형성되는 경화영역의 중첩정도를 조절할 수 있어 지지모듈(22)의 이동 시 성형평면을 빠짐 없이 경화할 수 있다.
3D성형정보에 따른 성형평면의 노광영역에 따라 복수의 LED유니트(21)의 LED 각각으로 전원의 공급 및 차단하도록 하여 성형평면의 노광영역에서 해당 영역을 경화할 수 있도록 해당 LED를 켜고 꺼서 정확한 경화를 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 성형평면을 따라 성형물을 형성하는 광경화성 수지에 광을 조사하는 선형광원 장치에 있어서,
    상기 성형평면을 향해 광을 출력할 수 있는 복수의 LED유니트; 및
    상기 복수의 LED유니트를 지지하며, 서로 다른 파장의 광을 출력하도록 마련되는 복수의 지지모듈을 포함하며,
    상기 복수의 LED유니트는,
    상기 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 상기 지지모듈의 이동경로 상에 적어도 중첩된 폭을 갖고 배열되는 복수의 LED그룹 포함하며,
    상기 복수의 LED그룹 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 가로방향을 따라 소정 간격을 갖고 배치되는 것을 특징으로 하는 선형광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 LED그룹의 LED각각은 상기 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 상기 지지모듈에 지지되는 것을 특징으로 하는 선형광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며,
    상기 복수의 지지모듈 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 상기 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치되는 것을 것을 특징으로 하는 선형광원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며,
    상기 복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 상기 성형평면 상의 정상경화영역이 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 상기 복수의 LED그룹이 배치되는 것을 특징으로 하는 선형광원 장치.
  5. 성형평면을 따라 경화 적층되어 형성되는 성형물이 지지되는 조형판을 갖는 3D프린터에 있어서,
    상기 성형평면을 향해 광을 출력할 수 있는 복수의 LED유니트; 및
    상기 복수의 LED유니트를 지지하며, 서로 다른 파장의 광을 출력하도록 마련되는 복수의 지지모듈을 갖는 선형광원부를 포함하며,
    상기 복수의 LED유니트는,
    상기 성형평면과 나란한 이동방향을 따른 상기 지지모듈의 이동경로 상에 적어도 중첩된 폭을 갖고 배열되는 복수의 LED그룹 포함하며,
    상기 복수의 LED그룹 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 가로방향을 따라 소정 간격을 갖고 배치되는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 LED그룹의 LED각각은 상기 성형평면에 대하여 서로 다른 거리를 두고 상기 지지모듈에 지지되는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며,
    상기 복수의 지지모듈 각각은 상기 지지모듈의 이동방향에 대한 상기 복수의 LED그룹의 폭이 적어도 어긋나도록 배치되는 것을 것을 특징으로 하는 3D프린터.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지모듈은 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 순차적으로 배치된 복수로 구성되며,
    상기 복수의 LED그룹에서 출력된 광에 의해 정상 경화되는 상기 성형평면 상의 정상경화영역이 상기 지지모듈의 이동방향에 대하여 적어도 중첩되며 어긋나도록 상기 복수의 LED그룹을 배치하는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 지지모듈을 이동 구동하는 모듈이동구동부; 및
    상기 복수의 LED유니트로부터 상기 성형평면 간의 거리에 따라 상기 복수의 지지모듈을 이동시켜 상기 정상경화영역의 중첩정도가 변경되도록 상기 모듈이동구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
  10. 제 5 항에 있어서,
    3D성형물의 3D성형정보를 수신하는 수신부;
    상기 복수의 LED유니트로 전원을 공급하는 전원공급부; 및
    상기 수신부에서 수신한 3D성형정보에 따른 상기 성형평면의 노광영역에 따라 상기 복수의 LED유니트의 LED 각각으로 전원의 공급 및 차단하도록 상기 전원공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터.
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