WO2022145570A1

WO2022145570A1 - 3d 프린터 카트리지 및 3d 프린터

Info

Publication number: WO2022145570A1
Application number: PCT/KR2021/001777
Authority: WO
Inventors: 이성진; 김석순; 정진석
Original assignee: (주)유니젯
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-07-07
Also published as: KR102378863B1; CN116635214A; US20240075687A1; EP4269070A1

Abstract

본 발명은 액상재료가 충전된 카트리지를 이용하여 액상재료의 변질을 방지하고, 오염이 없이 3차원 구조물을 제작할 수 있도록 하는 3D 프린터 카트리지 및 3D 프린터에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 3D 프린터는, 액상재료가 상방으로 토출되도록 하는 토출구 및 상기 토출구와 연결되어 상기 토출된 액상재료가 적치되는 적치부가 구비된 액상재료 공급부; 상기 적치부에 적치된 액상재료를 조형빔의 조사 영역인 워크홀더로 이동시켜 3차원 조형을 위한 액상층을 형성하는 액상층 형성부; 및 상기 워크홀더에 형성된 액상층에 조형빔을 조사하여 3차원 조형을 수행하는 3차원 조형부;를 포함하여 구성된다.

Description

3D 프린터 카트리지 및 3D 프린터

본 발명은 3D 프린터 카트리지 및 3D 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 액상재료가 충전된 카트리지를 이용하여 액상재료의 변질을 방지하고, 오염이 없이 3차원 구조물을 제작할 수 있도록 하는 3D 프린터 카트리지 및 3D 프린터에 관한 것이다.

3D 프린팅 기술이 발전하여 많은 산업 분야에 활용되고 있으며, 특히, 광경화 방식이 적용된 3D 프린터를 이용하여 간단하게 정밀한 3차원 조형물을 제작할 수 있다.

일반적인 광경화 방식의 3D 프린터는 수조 내부에 광경화성 액상재료를 넣은 상태에서, 워크 플레이트에 광을 조사하는 과정, 워크 플레이트의 높이를 조절하는 과정을 지속적으로 반복하며 3차원 조형물을 제작하도록 이루어진다.

그러나, 상술한 바와 같은 방식의 3D 프린터는 3차원 조형물의 제작 후 수조 내부에 남아있는 액상재료를 다시 사용할 수 없고, 하나의 조형물을 제작한 후 다음 조형물을 제작하기 위해서는 수조 및 수조 내부에 남아있는 액상재료를 클리닝해야 하기 때문에 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.

특히, 종래의 광경화 방식의 3D 프린터 수조 내부에 한 종류의 액상재료만 채울 수 있기 때문에, 3차원 구조물을 이루는 각각의 층의 색감 및 질감을 조절할 수 없는 단점이 있다. 즉, 3차원 구조물을 이루는 각각의 층의 색감 및 질감을 다르게 제작하기 위해서는, 각 층을 제작할 때마다 액상을 변경하거나 수조를 변경하는 매우 번거로운 방법을 사용해야 하는 문제가 있다.

(선행기술:한국등록특허 제10-2148822호,등록일자 2020년08월21일)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 액상재료가 충전된 카트리지를 이용하여 액상재료의 변질을 방지하고, 오염이 없이 3차원 구조물을 제작할 수 있도록 하는 3D 프린터 카트리지 및 3D 프린터를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3D 프린터는, 액상재료가 상방으로 토출되도록 하는 토출구 및 상기 토출구와 연결되어 상기 토출된 액상재료가 적치되는 적치부가 구비된 액상재료 공급부; 상기 적치부에 적치된 액상재료를 조형빔의 조사 영역인 워크홀더로 이동시켜 3차원 조형을 위한 액상층을 형성하는 액상층 형성부; 및 상기 워크홀더에 형성된 액상층에 조형빔을 조사하여 3차원 조형을 수행하는 3차원 조형부;를 포함한다.

바람직하게, 상기 액상재료 공급부는, 상기 액상재료가 내부에 충전된 카트리지를 포함하여 구성되며, 상기 카트리지의 일측면이 상기 적치부로 구성되고, 상기 카트리지의 일측면에 상기 카트리지의 내부와 연통되어 상기 토출구가 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 카트리지의 내부에는 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료를 압착하기 위한 압착판이 구비되며, 상기 압착판에 의해 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료가 압착 시 상기 액상재료가 상기 토출구를 통해 토출되도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 카트리지의 내부는 복수의 공간으로 분리되어 구성되고, 각각의 공간에 상기 압착판이 각각 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 카트리지의 내부에 형성된 각각의 공간에는 특성이 서로 상이한 액상재료가 각각 충전될 수 있다.

바람직하게, 상기 카트리지의 내부에 형성된 제1 액상재료가 충전된 제1 공간부, ..., 및 제n 액상재료가 충전된 제n 공간부가 분리되어 구성되고, 상기 제1 공간부와 연결된 제1 토출구, ..., 상기 제n 공간부와 연결된 제n 토출구는 상기 적치부 상에 토출위치가 혼합되어 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 액상재료 공급부는, 상기 카트리지에 구비된 압착판을 압착하여 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료를 토출시키기 위한 압착수단이 구비될 수 있다.

바람직하게, 상기 액상층 형성부는, 상기 적치부에 적치된 액상재료를 스윕하여 상기 워크홀더 상에 일정 두께의 액상층을 형성하도록 왕복 이동하는 리코터 블레이드;를 포함하여 구성되고, 상기 3차원 조형부는, 상기 워크홀더 상에 형성된 액상층에 원하는 패턴데로 조형빔을 조사하여 3차원 조형을 수행하는 광조사기; 및 상기 워크홀더를 단계적으로 하강 또는 상승시키는 상하구동유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 3차원 조형부의 일측에는 상기 리코터 블레이드에 의해 상기 액상층을 형성하고 남은 액상재료를 수집하는 폐기함이 구비될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 3D 프린터 카트리지는, 액상재료가 상방으로 토출되도록 하는 토출구 및 상기 토출구와 연결되어 상기 토출된 액상재료가 적치되는 적치부가 구비된 액상재료 공급부; 상기 적치부에 적치된 액상재료를 조형빔의 조사 영역인 워크홀더로 이동시켜 3차원 조형을 위한 액상층을 형성하는 액상층 형성부; 및 상기 워크홀더에 형성된 액상층에 조형빔을 조사하여 3차원 조형을 수행하는 3차원 조형부;를 포함하는 3차원 프린터에 구비되는 카트리지로서, 상기 카트리지는 내부에 액상재료가 충전되도록 구성되되, 일측면이 상기 적치부로 구성되고, 상기 일측면과 연통되어 상기 토출구가 형성된다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 액상재료가 충전된 카트리지를 이용하여 액상재료의 변질을 방지하고, 오염이 없이 3차원 구조물을 제작할 수 있는 이점이 있다.

또한, 카트리지의 내부 공간을 분할하여 특성이 서로 상이한 액상재료가 각각 충전되도록 구성함에 따라 3차원 구조물을 이루는 각각의 층의 색감 및 질감을 조절할 수 있으며, 3차원 구조물의 제작 완료 후 외부 도색 및 후공정이 필요없다는 이점이 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 광경화 방식 3D 프린터를 이용한 3차원 조형물의 제조방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 종래의 광경화 방식 3D 프린터를 이용하여 3차원 조형물을 제조 시 발생한 오염상태를 보여주는 사진이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.

도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 3D 프린터 카트리지를 도시한 사시도이다.

도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 3D 프린터 카트리지를 도시한 단면도이다.

도 11은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 3D 프린터 카트리지를 도시한 사시도이다.

도 12는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 3D 프린터 카트리지를 도시한 단면도이다.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 3D 프린터 카트리지의 제1 공간부와 연결된 제1 토출로와 제1 분기로, 제2 공간부와 연결된 제2 토출로와 제2 분기로, 제3 공간부와 연결된 제3 토출로와 제3 분기로의 상세도면이다.

도 16 및 도 17은 치아를 도시한 사진이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수 항목들의 조합 또는 복수 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’있다거나 ‘접속되어’있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘직접 연결되어’있다거나 ‘직접 접속되어’있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ‘포함하다’또는 ‘구비하다’, ‘가지다’등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 액상재료 공급부(100), 액상층 형성부(200) 및 3차원 조형부(300)를 포함하여 구성된다.

상기 액상재료 공급부(100)는 3차원 조형물을 제조하기 위한 액상재료(R)를 공급하는 부분이고, 상기 액상층 형성부(200)는 3차원 조형물을 각 층을 형성하기 위한 액상층(L)을 형성하는 부분이며, 상기 3차원 조형부(300)는 3차원 조형물의 형상에 대응하는 패턴데로 상기 액상층(L)에 조형빔(UV-L)을 조사하여 액상재료(R)를 경화시키는 부분이다.

먼저, 상기 액상재료 공급부(100)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 액상재료 공급부(100)는 3차원 조형물을 제조하기 위한 액상재료(R)를 공급하는 부분으로서, 액상재료(R)가 상방으로 토출되도록 하는 토출구(110h) 및 상기 토출구(110h)와 연결되어 상기 토출된 액상재료(R)가 적치되는 적치부(111)가 구비된다.

구체적으로, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 액상재료 공급부(100)는 상기 토출구(110h)와 적치부(111)를 구비한 카트리지(110)를 포함하여 구성되며, 상기 카트리지(110)가 본 실시예의 3D 프린터에 장착될 수 있다.

상기 카트리지(110)의 내부에는 액상재료(R)가 충전되며, 상기 카트리지(110)의 상부 표면의 평평한 면이 적치부(111)로 구성되고, 상기 카트리지(110)의 상부 표면의 평평한 면에 상기 카트리지(110)의 내부와 연통되어 충전된 액상재료(R)가 토출되는 토출구(110h)가 형성된다.

상기 액상재료(R)는 소정의 점도를 가지며, 자외선에 의해 경화가 이루어지는 특성을 갖는다.

상기 카트리지(110)의 내부에는 상기 카트리지(110)의 내부에 충전된 액상재료(R)를 압착하기 위한 압착판(113)이 구비되며, 상기 압착판(113)에 의해 상기 카트리지(110)의 내부에 충전된 액상재료(R)가 압착 시 상기 액상재료(R)가 상기 토출구(110h)를 통해 토출되도록 구성된다.

예를 들어, 상기 카트리지(110)의 상부 표면에는 상기 적치부(111)와 토출구(110h)가 형성되고, 상기 카트리지(110)의 하부는 개구된 형상으로 형성되며, 상기 카트리지(110)의 개구부에 압착판(113)이 밀착되어 삽입되는 상태로 조립될 수 있다.

따라서, 상기 카트리지(110)의 개구부에 조립된 압착판(113)이 상기 카트리지(110)의 상부를 향하여 압착되면, 상기 카트리지(110) 내부에 충전된 액상재료(R)가 상기 토출구(110h)를 통해 토출되어 상기 적치부(111)에 적치될 수 있게 된다.

상기 카트리지(110)는 본 실시예의 3D 프린터의 일 부분에 장착되어 고정될 수 있으며, 예를 들어, 본 실시예의 카트리지(110)의 측면에 돌기가 형성되고, 본 실시예의 3D 프린터를 구성하는 3차원 조형부(300)의 측부면에 홈이 형성되어 상기 돌기와 홈이 서로 체결되는 구조로 장착될 수 있으며, 이외에도 다양한 장착구조를 적용할 수도 있음은 물론이다.

상기 카트리지(110)는 상기 적치부(111)와 토출구(110h)가 상방향을 향하고, 상기 압착판(113)이 하방을 향하도록 본 실시예의 3D 프린터의 3차원 조형부(300)의 일측면 부분에 장착되어 고정된다.

한편, 상기 액상재료 공급부(100)는 상기 카트리지(110)에 구비된 압착판(113)을 압착하여 상기 카트리지(110)의 내부에 충전된 액상재료(R)를 토출시키기 위한 압착수단(120)이 구비된다.

상기 압착수단(120)은 피스톤(121)과 피스톤 로드(122)로 구성되며, 상기 피스톤 로드(122)가 상하 방향으로 작동될 수 있으며, 상기 피스톤 로드(122)의 상단부가 상기 카트리지(110)의 압착판(113)을 상부로 가압할 수 있다.

즉, 상기 피스톤 로드(122)의 상단부가 상기 카트리지(110)의 압착판(113)을 가압함에 따라 상기 압착판(113)이 상기 카트리지(110)의 내부로 이동하여 내부에 충전에 액상재료(R)를 압착하는 것이다.

상술한 바와 같이, 카트리지(110)와 압착수단(120)을 포함하여 구성된 액상재료 공급부(100)의 구성에 따르면, 교체 장착이 가능한 카트리지(110)를 본 실시예의 3D 프린터에 장착한 상태에서, 상기 압착수단(120)을 이용하여 상기 카트리지(110)의 압착판(113)을 압착하게 되면, 상기 카트리지(110) 내부의 액상재료(R)가 상기 토출구(110h)를 통해 토출되며, 상기 토출구(110h)를 통해 토출된 액상재료(R)는 상기 카트리지(110)의 상부면이 적치부(111)에 적치되는 상태가 된다.

다음으로, 상기 액상층 형성부(200)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 액상층 형성부(200)는 3차원 조형물의 각 층을 형성하기 위한 액상층(L)을 형성하는 부분으로서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(110)의 적치부(111)에 적치된 액상재료(R)를 조형빔(UV-L)의 조사 영역인 워크홀더(WH)로 이동시켜 3차원 조형을 위한 액상층(L)을 형성한다.

상기 액상층 형성부(200)는 상기 적치부(111)에 적치된 액상재료(R)를 스윕하여 상기 워크홀더(WH) 상에 일정 두께의 액상층(L)을 형성하도록 왕복 이동하는 리코터 블레이드(210)를 포함하여 구성된다.

예를 들어, 상기 리코터 블레이드(210)는 도 5의 좌우 방향으로 왕복 이동이 가능하게 구성되며, 상기 리코터 블레이드(210)의 왕복 이동은 공지된 구동수단에 의해 이루어질 수 있다.

상기 리코터 블레이드(210)는 기존의 3D 프린팅 방식 중 SLS(Selective Laser Sintering) 방식에서 분말의 평탄화 작업에 사용되는 블레이드 형상의 리코터와 유사한 구조로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 리코터 블레이드(210)를 포함하여 구성된 액상층 형성부(200)의 구성에 따르면, 상기 카트리지(110)의 토출구(110h)를 통해 토출되어 상기 적치부(111)에 적치된 액상재료(R)를 스윕하여 상기 워크홀더(WH) 상에 얇은 두께로 액상층(L)을 형성할 수 있으며, 이러한 리코터 블레이드(210)의 동작은 3차원 조형물의 각 층을 형성하는 과정마다 반복될 수 있다.

다음으로, 상기 3차원 조형부(300)에 대하여 설명하도록 한다.

상기 3차원 조형부(300)는 3차원 조형물의 형상에 대응하는 패턴데로 상기 액상층(L)에 조형빔(UV-L)을 조사하여 액상재료(R)를 경화시키는 부분으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 워크홀더(WH)에 형성된 액상층(L)에 조형빔(UV-L)을 조사하여 3차원 조형을 수행한다.

상기 3차원 조형부(300)는 광조사기(310)와 상하구동유닛(320)을 포함하여 구성된다.

상기 광조사기(310)는 상기 워크홀더(WH) 상에 형성된 액상층(L)에 원하는 패턴데로 조형빔(UV-L)을 조사하여 3차원 조형을 수행하도록 구성된다.

예를 들어, 상기 광조사기(310)는 액상재료(R)를 경화시키기 위한 자외선광을 조사하도록 구성될 수 있으며, 상기 광조사기(310)의 하부면에는 복수의 광원이 개별적으로 ON/OFF되도록 구성되어 있고, 복수의 광원이 3차원 조형물의 형상에 대응하여 개별적으로 ON 또는 OFF되어 자외선광을 조사하도록 구성된다.

따라서, 상기 자외선광이 조사된 액상층(L)의 조사 영역은 경화가 이루어져서 3차원 조형물의 하나의 층을 이루게 되고, 나머지 부분은 액상재료(R)가 경화되지 않고 액상상태가 그대로 유지된다.

상기 상하구동유닛(320)은 상기 워크홀더(WH)를 단계적으로 하강 또는 상승시키는 유닛으로서, 상기 광조사기(310)에 의해 상기 액상층(L)에 원하는 패턴의 경화가 이루어진 후, 다음 번 액상층(L)의 형성을 위하여 상기 상하구동유닛(320)은 상기 워크홀더(WH)를 한단계 하강시키게 된다.

상술한 바와 같이, 광조사기(310)와 상하구동유닛(320)을 포함하여 구성된 3차원 조형부(300)의 구성에 따르면, 상기 액상층(L)에 원하는 패턴 부분을 경화시키는 과정을 반복하여 3차원 조형물을 만들 수 있게 된다.

한편, 상기 3차원 조형부(300)의 일측에는 상기 리코터 블레이드(210)에 의해 상기 액상층(L)을 형성하고 남은 액상재료(R)를 수집하는 폐기함(400)이 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이, 도 5 내지 도 8을 참조하여 액상재료 공급부(100), 액상층 형성부(200) 및 3차원 조형부(300)를 포함하여 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터의 작동을 설명하도록 한다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(110)를 3D 프린터에 장착한 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 압착수단(120)을 통해 카트리지(110)의 압착판(113)을 압착하여 카트리지(110) 내부의 액상재료(R)를 토출구(110h)로 토출하여 적치부(111)에 적치되도록 한다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 리코터 블레이드(210)를 도면의 우측 방향으로 이동시켜서 상기 워크홀더(WH) 상에 액상층(L)이 형성되도록한다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 워크 홀더 상의 액상층(L)에 원하는 패턴데로 광조사기(310)로 자외선광을 조사하여 원하는 패턴의 경화가 이루어지도록 한다.

다음으로, 상기 상하구동유닛(320)을 작동시켜 상기 워크홀더(WH)를 한 단계 아래로 하강시킨 후, 도 6 내지 도 8의 과정을 반복하면서 3차원 조형물을 형성한다.

한편, 3차원 조형물을 형성하기 이전에, 상기 워크홀더(WH)의 상부면에는 이형 필름이 장착될 수 있으며, 이러한 이형 필름에 의해 3차원 조형물의 성형이 완료된 후 3차원 조형물의 분리가 용이할 수 있다.

이러한 이형 필름은 음압에 의해 상기 워크홀더(WH)의 상부면에 고정될 수 있으며, 이를 위하여, 상기 워크홀더(WH)의 상부면은 다수의 구멍이 형성되어 음압이 제공되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터에 적용되는 다른 실시예의 카트리지(110') 구조에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예의 카트리지(110')는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(110')의 내부는 복수의 공간(S1, S2, S3)으로 분리되어 구성되고, 각각의 공간(S1, S2, S3)에 압착판(113-1. 113-2, 113-3)이 각각 구비되도록 구성된다.

구체적으로, 상기 카트리지(110')의 내부는 제1 액상재료(R1)가 충전된 제1 공간부(S1), 제2 액상재료(R2)가 충전된 제2 공간부(S2), 제3 액상재료(R3)가 충전된 제3 공간부(S3)로 분리되어 구성될 수 있으며, 제1 액상재료(R1), 제2 액상재료(R2), 제3 액상재료(R3)는 동일한 재료이거나 서로 상이한 특성을 갖는 재료가 각각 충전될 수 있다.

따라서, 제1 공간부(S1)에 충전된 제1 액상재료(R1)는 제1 공간부(S1)와 연통된 제1 토출구(110h1')를 통해 토출되고, 제2 공간부(S2)에 충전된 제2 액상재료(R2)는 제2 공간부(S2)와 연통된 제2 토출구(110h2')를 통해 토출되며, 제3 공간부(S3)에 충전된 제3 액상재료(R3)는 제3 공간부(S3)와 연통된 제3 토출구(110h3')를 통해 토출될 수 있다.

제1 액상재료(R1), 제2 액상재료(R2), 제3 액상재료(R3)는 서로 상이한 특성을 갖는 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 색상, 입자크기 등이 서로 상이한 재료가 충전될 수 있다.

따라서, 상기 제1 액상재료(R1), 제2 액상재료(R2), 제3 액상재료(R3) 중 어느 하나의 재료만을 토출하여 사용하거나, 제1 액상재료(R1), 제2 액상재료(R2), 제3 액상재료(R3)를 적절하게 혼합하여 사용함에 따라 3차원 조형물의 색감 및 질감을 적층하는 단계에 따라 변화를 줄 수 있게 된다.

예를 들어, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 치아의 끝 부분은 표면이 매끄럽고 백색에 가까운 색상을 가지는데 반해, 치아의 뿌리 부분은 표면이 거칠고 노란색의 색상을 가지는데, 상기 제1 액상재료(R1), 제2 액상재료(R2), 제3 액상재료(R3)를 적절히 조절하여 사용함에 따라 치아의 색감 및 질감과 매우 흡사한 색감 및 질감을 갖는 인공치아를 제작할 수 있는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터에 적용되는 또다른 실시예의 카트리지(110'') 구조에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 또다른 실시예의 카트리지(110'')는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(110'')의 내부는 제1 액상재료(R1)가 충전된 제1 공간부(S1), 제2 액상재료(R2)가 충전된 제2 공간부(S2), 제3 액상재료(R3)가 충전된 제3 공간부(S3)로 분리되어 구성되고, 상기 제1 공간부(S1)와 연결된 제1 토출구(110h1''), 상기 제2 공간부(S2)와 연결된 제2 토출구(110h2''), 상기 제3 공간부(S3)와 연결된 제3 토출구(110h3'')는 상기 적치부(111) 상에 토출위치가 혼합되어 배치되며, 각각의 공간에 압착판(113-1, 113-2, 113-3)이 각각 구비되도록 구성될 수 있다.

도 13 내지 도 15는 상기 제1 공간부(S1)와 연결된 제1 토출로(r1a)와 제1 분기로(r1b), 제2 공간부(S2)와 연결된 제2 토출로(r2a)와 제2 분기로(r2b), 제3 공간부(S3)와 연결된 제3 토출로(r3a)와 제3 분기로(r3b)의 상세도면으로서, 예를 들어, 제1 공간부(S1)의 제1 액상재료(R1)는 제1 토출로(r1a)를 통해 배출된 후 3개의 제1 분기로(r1b)를 통해 분기된 후 3개의 제1 토출구(110h1)를 통해 토출될 수 있다. 상기 제1 공간부(S1)에는 3개의 제1 토출로(r1a)와 9개의 제1 분기로(r1b)가 구성될 수 있다.

또한, 예를 들어, 제2 공간부(S2)의 제2 액상재료(R2)는 제2 토출로(r2a)를 통해 배출된 후 3개의 제2 분기로(r2b)를 통해 분기된 후 3개의 제2 토출구(110h2)를 통해 토출될 수 있다. 상기 제2 공간부(S2)에는 3개의 제2 토출로(r2a)와 9개의 제2 분기로(r2b)가 구성될 수 있다.

또한, 예를 들어, 제3 공간부(S3)의 제3 액상재료(R3)는 제3 토출로(r3a)를 통해 배출된 후 3개의 제3 분기로(r3b)를 통해 분기된 후 3개의 제3 토출구(110h3)를 통해 토출될 수 있다. 상기 제3 공간부(S3)에는 3개의 제3 토출로(r3a)와 9개의 제3 분기로(r3b)가 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 공간부(S1)와 연결된 제1 토출로(r1a)와 제1 분기로(r1b), 제2 공간부(S2)와 연결된 제2 토출로(r2a)와 제2 분기로(r2b), 제3 공간부(S3)와 연결된 제3 토출로(r3a)와 제3 분기로(r3b)의 구성에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 토출구(110h1), 제2 토출구(110h2), 제3 토출구(110h3)가 상기 적치부(111) 상에 토출위치가 혼합되어 배치될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

Claims

액상재료가 상방으로 토출되도록 하는 토출구 및 상기 토출구와 연결되어 상기 토출된 액상재료가 적치되는 적치부가 구비된 액상재료 공급부;

상기 적치부에 적치된 액상재료를 조형빔의 조사 영역인 워크홀더로 이동시켜 3차원 조형을 위한 액상층을 형성하는 액상층 형성부; 및

상기 워크홀더에 형성된 액상층에 조형빔을 조사하여 3차원 조형을 수행하는 3차원 조형부;를 포함하는 3D 프린터.
제1항에 있어서,

상기 액상재료 공급부는,

상기 액상재료가 내부에 충전된 카트리지를 포함하여 구성되며,

상기 카트리지의 일측면이 상기 적치부로 구성되고, 상기 카트리지의 일측면에 상기 카트리지의 내부와 연통되어 상기 토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제2항에 있어서,

상기 카트리지의 내부에는 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료를 압착하기 위한 압착판이 구비되며, 상기 압착판에 의해 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료가 압착 시 상기 액상재료가 상기 토출구를 통해 토출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제3항에 있어서,

상기 카트리지의 내부는 복수의 공간으로 분리되어 구성되고, 각각의 공간에 상기 압착판이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제4항에 있어서,

상기 카트리지의 내부에 형성된 각각의 공간에는 특성이 서로 상이한 액상재료가 각각 충전된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제4항에 있어서,

상기 카트리지의 내부에 형성된 제1 액상재료가 충전된 제1 공간부, ..., 및 제n 액상재료가 충전된 제n 공간부가 분리되어 구성되고,

상기 제1 공간부와 연결된 제1 토출구, ..., 상기 제n 공간부와 연결된 제n 토출구는 상기 적치부 상에 토출위치가 혼합되어 배치된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제3항에 있어서,

상기 액상재료 공급부는,

상기 카트리지에 구비된 압착판을 압착하여 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료를 토출시키기 위한 압착수단이 구비된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제1항에 있어서,

상기 액상층 형성부는,

상기 적치부에 적치된 액상재료를 스윕하여 상기 워크홀더 상에 일정 두께의 액상층을 형성하도록 왕복 이동하는 리코터 블레이드;를 포함하여 구성되고,

상기 3차원 조형부는,

상기 워크홀더 상에 형성된 액상층에 원하는 패턴데로 조형빔을 조사하여 3차원 조형을 수행하는 광조사기; 및 상기 워크홀더를 단계적으로 하강 또는 상승시키는 상하구동유닛;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제8항에 있어서,

상기 3차원 조형부의 일측에는 상기 리코터 블레이드에 의해 상기 액상층을 형성하고 남은 액상재료를 수집하는 폐기함이 구비된 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
액상재료가 상방으로 토출되도록 하는 토출구 및 상기 토출구와 연결되어 상기 토출된 액상재료가 적치되는 적치부가 구비된 액상재료 공급부; 상기 적치부에 적치된 액상재료를 조형빔의 조사 영역인 워크홀더로 이동시켜 3차원 조형을 위한 액상층을 형성하는 액상층 형성부; 및 상기 워크홀더에 형성된 액상층에 조형빔을 조사하여 3차원 조형을 수행하는 3차원 조형부;를 포함하는 3차원 프린터에 구비되는 카트리지로서,

상기 카트리지는 내부에 액상재료가 충전되도록 구성되되, 일측면이 상기 적치부로 구성되고, 상기 일측면과 연통되어 상기 토출구가 형성된 3D 프린터 카트리지.
제10항에 있어서,

상기 카트리지의 내부에는 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료를 압착하기 위한 압착판이 구비되며, 상기 압착판에 의해 상기 카트리지의 내부에 충전된 액상재료가 압착 시 상기 액상재료가 상기 토출구를 통해 토출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터 카트리지.
제11항에 있어서,

상기 카트리지의 내부는 복수의 공간으로 분리되어 구성되고, 각각의 공간에 상기 압착판이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 3D 프린터 카트리지.
제12항에 있어서,

상기 카트리지의 내부에 형성된 각각의 공간에는 특성이 서로 상이한 액상재료가 각각 충전된 것을 특징으로 하는 3D 프린터 카트리지.
제12항에 있어서,

상기 카트리지의 내부에 형성된 제1 액상재료가 충전된 제1 공간부, ..., 및 제n 액상재료가 충전된 제n 공간부가 분리되어 구성되고,

상기 제1 공간부와 연결된 제1 토출구, ..., 상기 제n 공간부와 연결된 제n 토출구는 상기 적치부 상에 토출위치가 혼합되어 배치된 것을 특징으로 하는 3D 프린터 카트리지.