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KR101664742B1 - Magnetorheological elastomer manufacturing system and magnetorheological elastomers manufacturing method - Google Patents

Magnetorheological elastomer manufacturing system and magnetorheological elastomers manufacturing method Download PDF

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KR101664742B1
KR101664742B1 KR1020150128947A KR20150128947A KR101664742B1 KR 101664742 B1 KR101664742 B1 KR 101664742B1 KR 1020150128947 A KR1020150128947 A KR 1020150128947A KR 20150128947 A KR20150128947 A KR 20150128947A KR 101664742 B1 KR101664742 B1 KR 101664742B1
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KR
South Korea
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water tank
magnetorheological
shaping
magnetic field
molding
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Active
Application number
KR1020150128947A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조명우
송기혁
홍광표
김병찬
윤호섭
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은 내부에 구비된 교반수단으로 자기유변폴리머를 교반하면서 선택적으로 유출하는 저장탱크와, 광(UV)이 투과되는 투명한 재질로 이루어지고, 상기 저장탱크와 유체가 유동하는 관으로 연결되어, 상기 저장탱크에서 유출된 자기유변폴리머를 제공받아 수용하는 조형수조와, 상기 조형수조의 하부에 위치한 이송수단에 의해 X축, Y축의 직교좌표계로 이송되면서, 상기 조형수조 내의 자기유변폴리머를 경화시키는 경화수단과, 판 상으로 상면에는 상기 조형수조에 자기장을 전개하는 마그네틱필드가 구비되고, 하면은 상기 조형수조의 내부에 수용된 자기유변폴리머와 면접하게 배치되어, 자기유변폴리머와 면접하는 하면을 통해 상기 경화수단에 의해 경화된 자기유변탄성체가 조형되는 조형플레이트와; 상기 조형플레이트의 상단과 연결되어, 상기 경화수단의 작업진행에 따라 선택적으로 조형플레이트를 점진적으로 상승시키는 승강수단 및 상기 저장탱크, 이송수단, 경화수단, 승강수단과 전기적으로 연결되어, 외부에서 인가받은 3차원 모델링을 레이어별로 구획한 후, 레이어별 가공경로를 산출하여, 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 상기 경화수단의 이송을 제어하고, 상기 조형플레이트의 상승 높이를 제어하는 제어부가 포함되어, 광경화성 수지와 자성입자가 혼합된 자기유변폴리머를 3차원 프린팅 방식을 프린팅하여 형상, 두께 및 크기의 영향을 받지 않고 다양한 형상의 자기유변탄성체를 제조할 수 있는 자기유변탄성체 제조시스템 및 그 시스템을 이용한 자기유변탄성체 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a storage tank, which is made of a transparent material through which light (UV) is permeable and which is connected to a pipe through which the fluid flows, A shaping water tank for receiving and containing the magnetorheic polymer flowing out of the storage tank and a magnetorheological polymer in the shaping water tank while being transferred to an orthogonal coordinate system in the X and Y axes by a conveying means located below the shaping water tank And a magnetic field for developing a magnetic field in the shaping water tank. The lower surface of the magnetic field is disposed to face the magnetorheological polymer accommodated in the shaping water tank, A molding plate on which the magnetorheological elastomer cured by the curing means is molded; A lifting means connected to the upper end of the shaping plate and selectively lifting the shaping plate gradually in accordance with progress of the work of the hardening means and a lifting means connected electrically to the storage tank, And a controller for controlling the conveyance of the curing unit based on the calculated processing route for each layer and controlling the elevation height of the shaping plate, A magnetorheological elastomer manufacturing system and a system for manufacturing magnetorheological elastomers having various shapes without being influenced by shape, thickness and size by printing a magnetorheological polymer mixed with a photocurable resin and magnetic particles in a three-dimensional printing system The present invention provides a method for manufacturing a magnetorheological elastomer using the same.

Description

자기유변탄성체 제조시스템 및 자기유변탄성체 제조방법{Magnetorheological elastomer manufacturing system and magnetorheological elastomers manufacturing method}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a magnetorheological elastomer manufacturing system and a magnetorheological elastomer manufacturing method,

본 발명은 광경화성 수지와 자성입자(자기장에 반응하는 입자)가 혼합된 자기유변폴리머를 3차원 프린팅 방식으로 프린팅함과 동시에 자기장 전개 및 경화시켜 조형되도록 하여 형상, 두께 및 크기의 영향을 받지 않고 다양한 형상의 자기유변탄성체를 제조할 수 있는 자기유변탄성체 제조시스템 및 그 시스템을 이용한 자기유변탄성체 제조방법에 관한 것에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of printing a magnetorheological polymer mixed with a photocurable resin and magnetic particles (particles responsive to a magnetic field) by a three-dimensional printing method and simultaneously developing and curing the magnetic field, The present invention relates to a magnetorheological elastomer manufacturing system capable of manufacturing magnetorheic elastomers of various shapes, and to a method of manufacturing a magnetorheological elastomer using the system.

지능 물질(Smart material)은 외부 조건을 적절히 제어함으로써 다양한 응용 분야에 적합한 특성을 나타낼 수 있기 때문에, 이들 외부조건에 의해 유변학적 성질이 변화하는 지능물질들에 대한 연구가 최근까지 활발히 수행되어 왔다.Smart materials have been actively researched until recently because intelligent materials whose rheological properties are changed by these external conditions have been actively studied since they can exhibit characteristics suitable for various applications by properly controlling external conditions.

특히, 자기장에 의해 유변학적 특성이 변화하는 물질을 자기유변물질 (Magneto-Rheological material)이라고 하며, 이는 주로 비자화 물질에 자화성이 강한 입자를 혼합한 형태를 가지고 있다.Particularly, a substance whose rheological properties are changed by a magnetic field is called a magneto-rheological material, and it is mainly composed of a mixture of non-magnetizable particles and magnetizable particles.

이러한 자기유변물질은 모재로 사용되는 비자성 물질의 종류에 따라 구분될 수 있는 데, 액체 형태의 자기유변유체(MR fluid, MRF)와 고무와 같은 고체 형태인 자기유변탄성체(MR Elastomer, MRE)의 두 가지로 나눌 수 있다.These magnetorheological materials can be classified according to the kind of the nonmagnetic material used as the base material, such as MR fluid (MR fluid) and solid elastomer (MR Elastomer, MRE) such as rubber, And the like.

상기 자기유변유체는 자기장에 의해 극성을 가질 수 있는 입자들이 점성유체에 섞여있는 재료로써 입자들이 점성 유체 안에 불규칙적으로 분포하고 있으나, 외부 자기장의 방향에 따라 입자들이 체인 형태로 정렬하여 기계적 성질이 변하게 된다.The magnetorheological fluid is a material in which the particles capable of having a polarity by a magnetic field are mixed with the viscous fluid. The particles are irregularly distributed in the viscous fluid, but the particles are arranged in a chain shape according to the direction of the external magnetic field, do.

이러한 성질을 이용하여 자기유변유체는 브레이크와 클러치, 댐퍼, 엔진 마운트에 활용되어 왔으며, 현재는 진동감쇠 성능이나 트라이볼로지 성질에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.Using these properties, magnetorheological fluid has been applied to brakes, clutches, dampers, and engine mounts. Currently, studies on vibration damping performance and tribological properties are actively underway.

그러나, 이러한 특성에도 불구하고, 자기유변유체는 완전한 밀폐가 되지 않아 액체가 누출되어 환경오염을 가져올 수 있으며, 자기유변유체에서 극성을 가지는 입자들의 잔류물로 인한 자기유변장비의 성능 저하라는 단점을 지니고 있다.Despite these characteristics, however, the magnetorheological fluid is not completely sealed, which may lead to environmental pollution due to leakage of the liquid, and the disadvantage of the deterioration of the performance of the magnetorheological device due to the residue of polar particles in the magnetorheological fluid .

따라서 상기한 자기유변유체의 단점을 보완하고 자기유변(MR)의 고유한 성질을 활용할 수 있는 대안으로서 개발된 것이 고체의 성질을 띄는 자기유변탄성체(MR Elastomer)이며, 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, it has been developed as an alternative to complement the disadvantages of the above-mentioned magnetorheological fluid and utilize the inherent properties of MR (MR). It is a magnet elastomer (MR Elastomer) having solid properties, .

이러한 자기유변탄성체(Magneto-Rheological Elastomer, MRE)는 자기유변유체와 유사하게 천연 고무나 실리콘 고무와 같은 폴리머 재료 안에 자기력에 의해 극성을 이를 수 있는 입자들을 첨가한 고체로써, 그 제작 시에 자기장을 주어 입자들의 체인 형성 방향을 결정할 수 있는 특성을 지니고 있다.Magneto-Rheological Elastomer (MRE) is a solid that is made by adding particles capable of polarity by magnetic force in a polymer material such as natural rubber or silicone rubber, similar to a magnetorheological fluid. And has a characteristic capable of determining the chain forming direction of the subject particles.

상기한 자기유변탄성체를 제조하기 위해 공개특허 제10-2012-0019651호(2012.03.07)에서는 탄성 변형이 가능한 폴리머(polymer) 및 자기 반응성 물질을 혼합하는 단계; 상기 혼합된 물질을 성형 몰드에 주입시키는 단계; 및 자기장 또는 전자기장이 인가된 환경에서 상기 혼합된 물질을 경화시키는 단계를 포함하는 자기 유변 탄성체(MRE: Magneto Rheology Elastomer)를 제조하는 방법을 제공하였다.In order to manufacture the above-mentioned magnetorheic elastomer, a method of mixing a polymer capable of elastically deforming and a magnetoresistive material is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-2012-0019651 (Mar. 07, 2012) Injecting the mixed material into a molding mold; And curing the mixed material in an environment in which a magnetic field or an electromagnetic field is applied to the magnetically rheological elastomer (MRE).

하지만 상기와 같이 성형 몰드를 이용한 방식은 성형 몰드를 선 제조해야하는 문제점이 있었고, 또한 도 1에 도시한 바와 같이 폴리머에 열경화성 수지가 포함될 경우, 경화 시간에 따라 자성입자가 자중에 의해 가라앉아 하부로 편중되었으며, 조형물의 두께에 따라 열 전도의 한계로 인해 제조할 수 있는 크기 및 형상이 제한적이라 복잡한 형상을 제조할 수 없었다.However, in the case of using a molding mold as described above, there is a problem in that a forming mold needs to be preformed. When the thermosetting resin is included in the polymer as shown in Fig. 1, And it was impossible to produce a complicated shape due to the limited size and shape that can be produced due to the limit of heat conduction depending on the thickness of the molding.

그리고 폴리머에 광경화성 수지가 포함될 경우, 두께에 반비례하는 광원 투과율로 인해 제작시간 및 크기의 한계를 가지고, 복잡한 형상을 제작하기 불가한 문제점을 안고 있었다.
When the photo-curing resin is included in the polymer, the light source transmittance is inversely proportional to the thickness of the polymer, which limits the production time and size.

본 발명은 광경화성수지 및 자성입자가 혼합된 자기유변폴리머를 해당 지정 수위로 조형수조 내에 수용하고, 레이어별 조형 정도에 따라 상승하는 조형플레이트를 자기유변폴리머의 수면에 면접시킨 후, 상기 조형수조 내에 자기장을 전개하면서 상기 조형수조의 하부를 통해 자외선 광을 조사하여 상기 조형플레이트의 저면에서 레이어별로 자기유변탄성체가 직교좌표계로 조형되므로, 형상, 두께 및 크기의 영향을 받지 않고 다양한 형태의 자기유변탄성체를 제조할 수 있는 자기유변탄성체 제조시스템 및 자기유변탄성체 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention relates to a method of manufacturing a magnetic recording medium in which a magnetorheological polymer mixed with a photocurable resin and magnetic particles is accommodated in a molding water tank at a specified water level and an assembling plate rising according to the degree of molding by layer is interposed on the surface of the magnetorheological polymer, The magnetorheological fluid is irradiated with ultraviolet light through the lower part of the molding water tank while developing a magnetic field in the mold, so that the magnetorheological elastomer is formed into a rectangular coordinate system by layer on the bottom surface of the molding plate. Therefore, It is an object of the present invention to provide a magnetorheic elastomer manufacturing system and a magnetorheological elastomer manufacturing method capable of manufacturing an elastomer.

본 발명에 따른 자기유변탄성체 제조시스템은 내부에 구비된 교반수단으로 자기유변폴리머를 교반하면서 선택적으로 유출하는 저장탱크와, 광(UV)이 투과되는 투명한 재질로 이루어지고, 상기 저장탱크와 유체가 유동하는 관으로 연결되어, 상기 저장탱크에서 유출된 자기유변폴리머를 제공받아 수용하는 조형수조와, 상기 조형수조의 하부에 위치한 이송수단에 의해 X축, Y축의 직교좌표계로 이송되면서, 상기 조형수조 내의 자기유변폴리머를 경화시키는 경화수단과, 판 상으로 상면에는 상기 조형수조에 자기장을 전개하는 마그네틱필드가 구비되고, 하면은 상기 조형수조의 내부에 수용된 자기유변폴리머와 면접하게 배치되어, 자기유변폴리머와 면접하는 하면을 통해 상기 경화수단에 의해 경화된 자기유변탄성체가 조형되는 조형플레이트와; 상기 조형플레이트의 상단과 연결되어, 상기 경화수단의 작업진행에 따라 선택적으로 조형플레이트를 점진적으로 상승시키는 승강수단 및 상기 저장탱크, 이송수단, 경화수단, 승강수단과 전기적으로 연결되어, 외부에서 인가받은 3차원 모델링을 레이어별로 구획한 후, 레이어별 가공경로를 산출하여, 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 상기 경화수단의 이송을 제어하고, 상기 조형플레이트의 상승 높이를 제어하는 제어부가 포함된다.The magnetorheic elastomer manufacturing system according to the present invention comprises a storage tank for selectively flowing out the magnetorheic polymer by stirring with a stirring means provided therein and a transparent material through which light is transmitted, A shaping water tank for receiving and containing the magnetorheic polymer flowing out from the storage tank and a transporting means disposed below the shaping water tank for transporting the water to the Cartesian coordinate system of the X axis and the Y axis, And a magnetic field for spreading a magnetic field on the upper surface of the shaping water tank. The lower surface of the magnetic field is arranged to face the magnetorheological polymer accommodated in the shaping water tank, A molding plate on which a magnetorheological elastomer cured by the curing means is formed through a lower face of the polymer; A lifting means connected to the upper end of the shaping plate and selectively lifting the shaping plate gradually in accordance with progress of the work of the hardening means and a lifting means connected electrically to the storage tank, And a control unit for controlling the elevation of the shaping plate by controlling the conveyance of the curing unit on the basis of the calculated processing route for each layer.

이때 본 발명에 따른 상기 경화수단은 상기 조형수조의 하부에서 이송수단에 의해 해당 가공경로에 대응하여 직교좌표계로 이동하면서 상기 마그네틱필드와 상응하여 상기 조형수조에 자기장을 전개하는 마그네틱부재와, 상기 마그네틱부재의 중심에 배치되고, 상기 조형수조의 하부를 통해 부분적으로 자외선을 조사하여 상기 조형수조에 수용된 자기유변폴리머를 부분적으로 경화시키는 UV램프가 포함될 수 있다.The curing means according to the present invention includes a magnetic member for moving a magnetic field to the shaping water tank in correspondence with the magnetic field while moving in a rectangular coordinate system corresponding to the machining path by the conveying means at a lower portion of the shaping water tank, And a UV lamp disposed at the center of the member and partially curing the magnetorheological polymer contained in the molding water tank by partially irradiating ultraviolet rays through the lower portion of the molding water tank.

또한 본 발명에 따른 상기 경화수단은 중심에 관통홀을 형성하고, 상기 조형수조의 하부에 고정배치되며, 상기 마그네틱필드와 상응하여 상기 조형수조에 자기장을 전개하는 마그네틱부재와, 상기 조형수조의 하부에서 부분적으로 자외선을 조사하여, 상기 조형수조에 수용된 자기유변폴리머를 부분적으로 경화시키는 UV램프와, 상기 마그네틱부재의 관통홀 하부에 배치되어, 상기 UV램프에서 조사되는 자외선을 가공경로에 따라 조사각을 변경하여 상기 조형수조의 하부로 반사하는 반사경이 포함될 수 있다.The curing means according to the present invention may include a magnetic member which forms a through hole at the center and which is fixed to a lower portion of the molding water tank and develops a magnetic field in the molding water tank in correspondence with the magnetic field, A UV lamp which partially irradiates ultraviolet rays to partly cure the magnetorheological polymer contained in the molding water tank; and a UV lamp which is disposed under the through hole of the magnetic member and irradiates the ultraviolet light irradiated from the UV lamp, And reflects the light to the lower portion of the molding water tank.

그리고 본 발명에 따른 자기유변탄성체 제조방법은 a)자기유변탄성체 제조시스템을 제공하는 단계와, (b)외부에서 인가한 3차원 모델링을 제어부가 레이어별 구획한 후, 레이어별 가공경로를 산출하는 단계와, (c)저장탱크에 저장된 자기유변폴리머가 조형수조로 공급되고, 제어부에서 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 이송수단의 안내로 경화수단이 X축, Y축의 직교좌표계로 이송하면서 자기유변폴리머를 부분적으로 경화시켜 조형플레이트 하면에 자기유변탄성체의 레이어층을 프린팅하는 단계와, (d)조형플레이트 하면에 자기유변탄성체의 레이어층이 프린팅되면 승강수단으로 조형플레이트를 상승하는 단계 및 (e)상기 (c)단계와 (d)단계를 연속반복 실시하여, 레이어층을 연속 적층해 프린팅하고자 하는 대상을 3차원으로 형상하는 단계를 포함한다.
The method of manufacturing a magnetorheic elastomer according to the present invention comprises the steps of: a) providing a system for manufacturing a magnetorheic elastomer; b) dividing the externally applied three-dimensional modeling by layer by the controller, And (c) a magnetorheological polymer stored in a storage tank is supplied to the molding water tank, and guiding passage hardening means of the conveying means is transferred to the orthogonal coordinate system of the X-axis and the Y-axis based on the layer- (D) raising the molding plate by elevating means when a layer of the layer of magnetorheic elastomer is printed on the bottom side of the shaping plate, and (e) ) The step (c) and the step (d) are successively repeated to form a three-dimensional object to be printed by successively layering the layer layers All.

본 발명에 따른 자기유변탄성체 제조시스템 및 자기유변탄성체 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The magnetorheic elastomer manufacturing system and the magnetorheological elastomer manufacturing method according to the present invention have the following effects.

첫째, 광경화성수지 및 자성입자가 혼합된 자기유변폴리머를 해당 지정 수위로 조형수조 내에 수용하고, 레이어별 경화 정도에 따라 상승하는 조형플레이트를 자기유변폴리머의 수면에 면접시킨 후, 상기 조형수조 내에 자기장을 전개하면서 상기 조형수조의 하부를 통해 자외선 광을 조사하여 상기 조형플레이트의 저면에 레이어별로 자기유변탄성체가 직교좌표계로 조형되므로, 형상, 두께 및 크기의 영향을 받지 않고 다양한 형태의 자기유변탄성체를 제조할 수 있는 효과를 가진다.First, a magnetorheological polymer mixed with a photocurable resin and a magnetic particle is accommodated in a molding water tank at the designated water level, and a molding plate rising according to the degree of hardening by layer is interposed on the surface of the magnetorheological polymer, Since the magnetorheological elastomer is formed on the bottom surface of the molding plate in a rectangular coordinate system by irradiating ultraviolet light through the lower part of the molding water tank while developing the magnetic field, various types of magnetorheological elastomers Can be produced.

둘째, 자기유변폴리머가 저장된 저장탱크에 광경화성수지 및 자성입자를 항시 교반하는 교반수단이 포함되어, 자성입자의 분포가 어느 한 측으로 편중되지 않아, 제조된 자기유변탄성체가 어느 한 측으로 편중되지 않고 일률적인 기능이 발휘되는 효과를 가진다.
Second, the storage tank in which the magnetorheological polymer is stored contains agitating means for agitating the photocurable resin and the magnetic particles all the time, so that the distribution of the magnetic particles is not biased to either side, and the produced magnetorheic elastomer is not biased toward either side It has the effect that the uniform function is exercised.

도 1은 종래의 열경화성 수지를 이용한 자기유변탄성체 제조를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에 따른 자기유변탄성체 제조시스템을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시에 따른 자기유변탄성체 제조시스템을 보인 예시도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the production of a magnetorheic elastomer using a conventional thermosetting resin. FIG.
2 is a view showing an example of a magnetorheological elastomer manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing a magnetorheological elastomer manufacturing system according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, at the time of the present application, It should be understood that variations can be made.

본 발명은 광경화성 수지와 자성입자(자기장에 반응하는 입자)가 혼합된 자기유변폴리머를 3차원 프린팅 방식으로 프린팅함과 동시에 자기장 전개 및 경화시켜 조형되도록 하여 형상, 두께 및 크기의 영향을 받지 않고 다양한 형상의 자기유변탄성체를 제조할 수 있는 자기유변탄성체 제조시스템 및 그 시스템을 이용한 자기유변탄성체 제조방법에 관한 것으로, 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.The present invention relates to a method of printing a magnetorheological polymer mixed with a photocurable resin and magnetic particles (particles responsive to a magnetic field) by a three-dimensional printing method and simultaneously developing and curing the magnetic field, The present invention relates to a magnetorheological elastomer manufacturing system capable of manufacturing magnetorheic elastomers having various shapes and a method of manufacturing a magnetorheological elastomer using the system, and will be described in more detail with reference to the drawings.

먼저 자기유변탄성체(MR ELASTOMER)를 살펴보면, 상기 자기유변탄성체는 평상시 내부에 포함된 자성입자(자기장에 반응하는 입자)들이 자유도를 가지고 분포되다 자기장이 영향을 미치면 순간 체인 구조로 정렬되어, 길이방향의 변위변화를 가지는 탄성체를 말한다.Firstly, the magnetorheic elastomer is arranged in an instant chain structure when the magnetic field is influenced by the magnetic particles (particles that react to the magnetic field) normally contained in the magnetorheological elastomer, Of the elastic body.

본 발명에 따른 자기유변탄성체 제조시스템은 빛이 투과되지 않는 본체가 구비되고, 상기 본체의 내부에는 저장탱크(10), 조형수조(20), 경화수단(40), 조형플레이트(50), 제어부(60)가 포함되는데, 도 2 및 도 3을 참조하면 먼저 상기 저장탱크(10)는 광경화성수지 및 자성입자가 혼합된 자기유변폴리머를 수용하면서 선택적으로 조형수조(20)로 유출한다.A magnetorheological elastomer manufacturing system according to the present invention includes a main body in which light is not transmitted, and a storage tank 10, a molding water tank 20, a curing unit 40, a molding plate 50, Referring to FIGS. 2 and 3, the storage tank 10 selectively flows into the molding water tank 20 while receiving the magnetorheological polymer mixed with the photo-curable resin and the magnetic particles.

이때 상기 저장탱크(10) 내부에는 교반수단(11)이 구비되어 있는데, 상기 저장탱크(10)에 저장된 자기유변폴리머를 지속적으로 교반하는데, 여기서 자기유변폴리머의 자성입자(자기장에 반응하는 입자)는 금속성 입자로 그 자중에 의해 바닥으로 가라 않게 되어 있어, 자성입자의 고른 분포를 이루기 위해서 지속적으로 교반해 주어야 하기 때문이다.In this case, the stirring tank 11 is provided in the storage tank 10 to continuously stir the magnetorheological polymer stored in the storage tank 10, wherein the magnetic particles (particles responsive to the magnetic field) Is a metallic particle that does not go to the bottom due to its own weight and must be continuously agitated to achieve even distribution of the magnetic particles.

그리고 상기 조형수조(20)는 광(UV)이 투과되는 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 저장탱크(10)와 유체가 유동하는 관으로 연결되어, 상기 저장탱크(10)에서 유출된 자기유변폴리머를 제공받아 지정수위로 수용한다. The molding water tank 20 is preferably made of a transparent material through which light is transmitted and is connected to the storage tank 10 through a pipe through which the fluid flows, Polymer is received and accepted at designated water level.

이때 자기유변폴리머의 수위는 상기 조형수조(20)와 저장탱크(10)를 연결하는 관의 높이에 의해 정해지고, 상기 조형수조(20)의 형상은 사각형을 이루나, 이에 한정하지 않고 원형 등으로 형성할 수 있다.At this time, the water level of the magnetorheological polymer is determined by the height of the pipe connecting the molding water tank 20 and the storage tank 10, and the shape of the molding water tank 20 is rectangular, but not limited thereto, .

또한 상기 조형수조(20)의 하부에는 상기 경화수단(40)이 배치되는데, 상기 경화수단(40)은 이송수단(30)에 의해 X축, Y축의 직교좌표계로 이송되면서 상기 조형수조(20) 내에 수용된 자기유변폴리머를 경화시킨다. The curing unit 40 is disposed below the molding water tank 20. The curing unit 40 is transported to the Cartesian coordinate system of the X axis and the Y axis by the transfer unit 30, To cure the magnetorheological polymer contained therein.

이때 상기 이송수단(20)은 통상의 3d프린터와 같이 다양한 방식으로 X축, Y축의 직교좌표계를 구현될 수 있는데, 일례로 상기 이송수단(20)으로 복수의 이송스크류 및 서보모터가 구비될 수 있는데, 여기서 상기 조형수조(20)와 서로 직각으로 배치된 한 쌍의 이송스크류의 양단이 고정되어 X축, Y축을 이루며, 서로 직각으로 배치된 한 쌍의 이송스크류가 중첩되는 지점에는 상기 경화수단(40)이 구비되어, 한 쌍의 이송스크류가 선택적으로 회전함에 따라 상기 경화수단(40)이 선택적으로 X축 또는 Y축으로 이동한다.At this time, the conveying means 20 can be implemented with an X-axis and Y-axis orthogonal coordinate system in various ways like a typical 3d printer. For example, the conveying means 20 may include a plurality of conveying screws and a servo motor Wherein a pair of conveying screws arranged at right angles to the molding water tank 20 are fixed at both ends thereof to form an X axis and a Y axis and at a point where a pair of conveying screws arranged at right angles to each other are superimposed, (40), and the curing means (40) selectively moves along the X axis or the Y axis as the pair of feed screws selectively rotate.

본 발명은 이에 한정하지 않고, 상기한 이송수단(20)으로 이송스크류 대신 타이밍벨트 등도 적용될 수 있다. The present invention is not limited to this, and a timing belt or the like may be applied to the conveying means 20 instead of the conveying screw.

그리고 상기 경화수단(40)에는 UV램프(41)가 포함되는데, 상기 UV램프(41)는 상기 조형수조(20)에 수용된 자기유변폴리머에 자외선을 부분적으로 조사하여, 가공경로에 대응하는 부분의 자기유변폴리머를 순차적으로 경화시켜 3차원 프린팅 방식으로 조형되도록 하고, 상기 UV램프(41)를 중심으로 UV램프(41) 주변을 따라 마그네틱부재(42)가 구비되어, 마그네틱필드(51)와 상응하여 상기 조형수조(20) 내에 자기장(또는 전기장)이 전개된다.The curing unit 40 includes a UV lamp 41. The UV lamp 41 partially irradiates ultraviolet rays to the magnetorheological polymer contained in the molding water tank 20 to generate a UV A magnetic member 42 is provided along the periphery of the UV lamp 41 around the UV lamp 41 so that the magnetic field 51 corresponds to the magnetic field 51, So that a magnetic field (or an electric field) is developed in the molding water tank 20.

이때 상기 마그네틱필드(51)는 조형플레이트(50)의 상면에 구비되는데, 상기 조형플레이트(50)는 판 상으로 상면에는 자기장을 전개하는 마그네틱필드(51)가 구비되고, 상기 조형플레이트(50)의 하면(저면)이 자기유변폴리머의 수면과 면접하게 조형수조(20)의 내부에 배치되어, 상기 조형플레이트(50)의 하면에 자기유변폴리머가 경화되어 자기유변탄성체가 조형된다. The magnetic field 51 is provided on the upper surface of the shaping plate 50. The shaping plate 50 is provided with a magnetic field 51 for spreading a magnetic field on the upper surface of the shaping plate 50, Is disposed inside the molding water tank 20 so as to be brought into contact with the water surface of the magnetorheological polymer so that the magnetorheological polymer is cured on the lower surface of the molding plate 50 to form a magnetorheological elastomer.

또한 상기 마그네틱필드(51)는 상기와 같이 인가되는 전원에 의해 자성을 띄는 전자석으로 구성할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 항시 자극성을 띄는 영구자석으로 구성할 수도 있다.In addition, the magnetic field 51 may be composed of an electromagnet magnetized by a power source as described above, but it is not limited to this, and it may be constituted by a permanent magnet having a constant irritancy.

따라서, 상기 경화수단(40)의 마그네틱부재(42)와 조형플레이트(50)의 마그네틱필드(51)가 서로 상응하여 상기 조형수조(20)에 자기장이 전개되면, 상기 조형수조(20) 내에 수용된 자기유변폴리머에 포함된 자성입자들이 체인구조로 정렬되고, 상기 자성입자들이 체인구조로 정렬된 상태에서 상기 경화수단(40)은 상기 조형수조(20)의 하부에서 직교좌표계로 이동하면서 상기 경화수단(40)의 UV램프(41)가 가공경로에 대응하게 자기유변폴리머에 자외선을 조사하면 자기유변폴리머가 가공경로를 따라 부분적으로 경화되어 자기유변탄성체가 3차원으로 조형된다.When the magnetic field of the curing means 40 and the magnetic field 51 of the shaping plate 50 correspond to each other and a magnetic field develops in the molding water tank 20, The magnetic particles contained in the magnetorheological polymer are aligned in a chain structure and the magnetic particles are aligned in a chain structure, the curing unit 40 moves from the lower part of the molding water tank 20 to the orthogonal coordinate system, When the UV lamp 41 of the mold 40 irradiates ultraviolet rays to the magnetorheological polymer corresponding to the working path, the magnetorheological polymer is partially cured along the working path so that the magnetorheological elastomer is formed in three dimensions.

여기서 상기 조형플레이트(50)의 상단은 승강수단(52)과 연결되는데, 레이어별 조형 진행 정도에 따라 상기 승강수단(52)이 선택적으로 구동하여 상기 조형플레이트(50)를 점진적으로 상승한다. The upper end of the shaping plate 50 is connected to the elevating means 52. The elevating means 52 selectively drives the shaping plate 50 according to the progress of the shaping process for each layer.

그러므로 상기 조형플레이트(50)가 상기 조형수조(20) 내에 위치한 상태에서 경화수단(40)이 레이어별 조형을 완료하면, 상기 조형플레이트(50)가 승강수단(52)의 구동에 의해 해당높이로 상승하고, 상기 조형플레이트(50)가 상승된 위치에서 다시 자기유변폴리머의 부분 경화가 이루어져 다수의 레이어가 적층된 구조로 서로 이어져 자기유변탄성체가 조형된다.Therefore, when the hardening means 40 completes the molding for each layer in a state where the molding plate 50 is located in the molding water tank 20, the molding plate 50 is moved to the corresponding height And the molding plate 50 is partially cured at a position where the shaping plate 50 is raised again, so that a plurality of layers are laminated to each other to form a magnetorheological elastomer.

이때 상기 조형플레이트(50)의 일회 상승하는 높이는 상기 조형플레이트(50)의 저면에 조형된 레이어 높이와 같다.At this time, the rising height of the shaping plate 50 is equal to the height of the layer formed on the bottom surface of the shaping plate 50.

또한 본 발명에 따른 경화수단(40)은 다른 실시예로 구현될 수 있는데, 이를 더욱 상세하게 살펴보면, 상기 조형수조(20)의 하부에 마그네틱부재(42)가 고정배치되어 상기 마그네틱필드(51)와 상응하여 상기 조형수조(20) 내에 자기장이 전개된다.The hardening means 40 according to the present invention may be embodied as another embodiment of the present invention. More specifically, a magnetic member 42 is fixedly disposed on a lower portion of the molding water tank 20, A magnetic field is developed in the molding water tank 20.

이때 상기 마그네틱부재(42)의 중심에는 관통홀이 형성되고, 상기 마그네틱부재(42)의 관통홀의 하측에는 경사진 반사경(43)이 구비되어 , 상기 조형수조(20)의 하부 일측에 배치된 UV램프(41)에서 조사되는 자외선이 상기 반사경(43)에 의해 반사되어, 상기 마그네틱부재(42)의 관통홀을 통해 상기 조형수조(20) 내의 자기유변폴리머에 부분 조사되어, 자기유변폴리머가 부분적으로 경화되도록 한다.At this time, a through hole is formed in the center of the magnetic member 42, and a slanting mirror 43 is provided below the through hole of the magnetic member 42, and a UV The ultraviolet light irradiated from the lamp 41 is reflected by the reflecting mirror 43 and is partially irradiated to the magnetorheological polymer in the molding water tank 20 through the through hole of the magnetic member 42 so that the magnetorheological polymer is partially .

여기서 상기 반사경(43)은 제어부(60)에 의해 가공경로에 따라 선택적으로 각도가 조절되어, 상기 마그네틱부재(42)의 관통홀의 반경 내에서 자외선의 반사각을 변경할 수 있다.Here, the angle of the reflector 43 is selectively adjusted by the controller 60 according to the machining path so that the reflection angle of the ultraviolet ray can be changed within the radius of the through hole of the magnetic member 42.

그리고 상기 저장탱크(10), 이송수단(30), 경화수단(40), 승강수단(52)은 제어부(60)와 전원 및 제어신호를 주고 받을 수 있도록 전기적으로 연결되는데, 상기 제어부(60)는 외부에서 인가받은 3차원 모델링을 레이어별로 구획한 후, 레이어별 가공경로를 산출하여, 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 상기 경화수단(40)의 이송을 제어하고, 상기 조형플레이트(50)의 상승 높이를 제어한다.
The storage tank 10, the conveying means 30, the curing means 40 and the elevating means 52 are electrically connected to the controller 60 so as to exchange power and control signals. Dimensional modeling that is applied from the outside is divided into layers and then the processing routes for each layer are calculated to control the feeding of the curing means 40 on the basis of the calculated processing route for each layer, Thereby controlling the elevation height.

또한 본 발명에 따른 자기유변탄성체 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, a method for manufacturing a magnetorheic elastomer according to the present invention will be described.

먼저 (a)단계로, 자기유변탄성체 제조시스템을 제공한다.First, in step (a), a magnetorheological elastomer manufacturing system is provided.

이때 제공되는 자기유변탄성체 제조시스템은 앞에서 설명한 자기유변탄성체 제조시스템이므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.The magnetorheological elastomer manufacturing system provided at this time is the magnetorheological elastomer manufacturing system described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.

그리고 다음은 (b)단계로, 외부에서 인가한 3차원 모델링을 제어부(60)가 레이어별 구획한 후, 레이어별 가공경로를 산출한다.Then, in step (b), the control unit 60 divides the 3D-modeling applied by the outside into layers, and then calculates a processing route for each layer.

이때 상기 제어부(60)는 3차원 모델링에 대한 정보를 3차원 모델링 관련 프로그램 파일로 인가받은 후, 인가받은 3차원 모델링을 레이어별로 구획한 후, 구획된 레이어별 가공경로를 각각 산출한다. At this time, the controller 60 receives the information about the three-dimensional modeling as a three-dimensional modeling-related program file, divides the applied three-dimensional modeling into layers, and calculates the processing paths for each of the divided layers.

다음은 (c)단계로, 제어부(60)에서 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 자기유변탄성체의 레이어층을 프린팅한다.Next, in step (c), the layer layer of the magnetorheic elastomer is printed on the basis of the processing route for each layer calculated by the controller 60.

이때 저장탱크(10)에 저장된 자기유변폴리머가 조형수조(20)로 공급되고, 제어부(60)에서 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 이송수단(30)의 안내로 경화수단(40)이 X축, Y축의 직교좌표계로 이송하면서 자기유변폴리머를 부분적으로 경화시켜 조형플레이트(50)의 하면에 레이어층을 프린팅 한다.At this time, the magnetorheological polymer stored in the storage tank 10 is supplied to the molding water tank 20, and the guide path hardening means 40 of the conveying means 30 is guided to the X axis , And the layer of the layer is printed on the bottom surface of the shaping plate 50 by partially curing the magnetorheological polymer as it is transferred to the Cartesian coordinate system of the Y axis.

다음은 (d)단계로, 조형플레이트(50) 하면에 자기유변탄성체의 레이어층이 프린팅되면 조형플레이트(50)를 승강수단(52)으로 상승시킨다.Next, in step (d), when the layer layer of the magnetorheic elastomer is printed on the lower surface of the shaping plate 50, the shaping plate 50 is raised to the lifting unit 52.

이때 레이어별 조형 진행 정도에 따라 상기 조형플레이트(50)가 점진적으로 상승되는데, 레이어 조형을 완료하면, 상기 조형플레이트(50)가 승강수단(52)의 구동에 의해 해당높이로 상승하고, 상기 조형플레이트(50)가 상승된 위치에서 다시 자기유변폴리머를의 부분 경화가 이루어져 다수의 레이어가 적층된 구조로 서로 이어져 자기유변탄성체가 조형된다.At this time, the shaping plate 50 is gradually raised according to the progress of the shaping by each layer. When the shaping plate 50 is completed, the shaping plate 50 is raised to a corresponding height by driving the elevating means 52, At the position where the plate 50 is raised, the magnetorheological polymer is partially cured, and the magnetorheological elastomer is formed by connecting the plurality of layers to each other.

이때 상기 조형플레이트(50)의 일회 상승하는 높이는 상기 조형플레이트(50)의 저면에 조형된 자기유변탄성체의 레이어별 높이와 같다.The rising height of the shaping plate 50 is equal to the height of the layer of the magnetorheological elastomer formed on the bottom surface of the shaping plate 50.

다음은 (e)단계로, 상기 (c)단계와 (d)단계를 연속반복 실시하여, 레이어층을 연속 적층해 프린팅하고자 하는 대상(프린팅되는 자기유변탄성체)을 3차원으로 형상한다.Next, in step (e), the step (c) and the step (d) are repeatedly performed to form a three-dimensional object to be printed (magnetrubular elastomer to be printed)

또한 최종 레이어 조형 완료 시, 상기 승강수단은 조형플레이트를 최상단까지 상승시켜, 조형플레이트에서 조형된 자기유변탄성체의 취출을 가능하도록 한다.When the final layer molding is completed, the elevating means raises the molding plate to the uppermost position, and allows the magnetorheic elastomer molded in the molding plate to be taken out.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 저장탱크
11: 교반수단
20: 조형수조
30: 이송수단
40: 경화수단
41: UV램프
42: 마그네틱부재
43: 반사경
50: 조형플레이트
51: 마그네틱필드
52: 승강수단
60: 제어부
10: Storage tank
11: stirring means
20: Plastic water tank
30: conveying means
40: Curing means
41: UV lamp
42: Magnetic member
43: reflector
50: plastic plate
51: Magnetic field
52:
60:

Claims (4)

내부에 구비된 교반수단으로 자기유변폴리머를 교반하면서 선택적으로 유출하는 저장탱크;
광(UV)이 투과되는 투명한 재질로 이루어지고, 상기 저장탱크와 유체가 유동하는 관으로 연결되어, 상기 저장탱크에서 유출된 자기유변폴리머를 제공받아 수용하는 조형수조;
상기 조형수조의 하부에 위치한 이송수단에 의해 X축, Y축의 직교좌표계로 이송되면서, 상기 조형수조 내의 자기유변폴리머를 경화시키는 경화수단;
판 상으로 상면에는 상기 조형수조에 자기장을 전개하는 마그네틱필드가 구비되고, 하면은 상기 조형수조의 내부에 수용된 자기유변폴리머와 면접하게 배치되어, 자기유변폴리머와 면접하는 하면을 통해 상기 경화수단에 의해 경화된 자기유변탄성체가 조형되는 조형플레이트;
상기 조형플레이트의 상단과 연결되어, 상기 경화수단의 작업진행에 따라 선택적으로 조형플레이트를 점진적으로 상승시키는 승강수단;
상기 저장탱크, 이송수단, 경화수단, 승강수단과 전기적으로 연결되어, 외부에서 인가받은 3차원 모델링을 레이어별로 구획한 후, 레이어별 가공경로를 산출하여, 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 상기 경화수단의 이송을 제어하고, 상기 조형플레이트의 상승 높이를 제어하는 제어부가 포함되는 자기유변탄성체 제조시스템.
A storage tank for selectively discharging the magnetorheological polymer while agitating by means of stirring means provided therein;
A molding water tank which is made of a transparent material through which light is transmitted and which is connected to the storage tank through a pipe through which the fluid flows to receive and receive the magnetorheological polymer discharged from the storage tank;
Curing means for curing the magnetorheological polymer in the shaping water tank while being transferred to an orthogonal coordinate system of X-axis and Y-axis by a transfer means located below the shaping water tank;
And a magnetic field for developing a magnetic field in the shaping water tank is provided on the upper surface of the molding water tank. The lower surface of the magnetic field is arranged to face the magnetorheological polymer accommodated in the molding water tank, A molding plate on which a magnetorheological elastomer cured by molding is formed;
Elevating means connected to the upper end of the shaping plate to selectively raise the shaping plate in accordance with progress of the work of the curing means;
Dimensional modeling, which is electrically connected to the storage tank, the conveying means, the curing means, and the elevating means, and divides the three-dimensional modeling applied by the outside into layers, calculates a processing route for each layer, And a control unit for controlling the conveyance of the means and the elevation height of the shaping plate.
청구항 1에 있어서,
상기 경화수단은
상기 조형수조의 하부에서 이송수단에 의해 해당 가공경로에 대응하여 직교좌표계로 이동하면서 상기 마그네틱필드와 상응하여 상기 조형수조에 자기장을 전개하는 마그네틱부재와;
상기 마그네틱부재의 중심에 배치되고, 상기 조형수조의 하부를 통해 부분적으로 자외선을 조사하여 상기 조형수조에 수용된 자기유변폴리머를 부분적으로 경화시키는 UV램프가 포함되는 자기유변탄성체 제조시스템.
The method according to claim 1,
The curing means
A magnetic member for moving a magnetic field in the shaping water tank in correspondence with the magnetic field while moving to a rectangular coordinate system corresponding to the machining path by a conveying means at a lower portion of the shaping water tank;
And a UV lamp disposed at the center of the magnetic member and partially curing the magnetorheological polymer contained in the molding water tank by partially irradiating ultraviolet rays through the lower portion of the molding water tank.
청구항 1에 있어서,
상기 경화수단은
중심에 관통홀을 형성하고, 상기 조형수조의 하부에 고정배치되며, 상기 마그네틱필드와 상응하여 상기 조형수조에 자기장을 전개하는 마그네틱부재와;
상기 조형수조의 하부에서 부분적으로 자외선을 조사하여, 상기 조형수조에 수용된 자기유변폴리머를 부분적으로 경화시키는 UV램프와;
상기 마그네틱부재의 관통홀 하부에 배치되어, 상기 UV램프에서 조사되는 자외선을 가공경로에 따라 조사각을 변경하여 상기 조형수조의 하부로 반사하는 반사경이 포함되는 자기유변탄성체 제조시스템.
The method according to claim 1,
The curing means
A magnetic member which forms a through hole at the center and which is fixed to a lower portion of the molding water tank and develops a magnetic field in the molding water tank in correspondence with the magnetic field;
A UV lamp partially irradiating ultraviolet rays from the lower part of the molding water tank to partially cure the magnetorheological polymer contained in the molding water bath;
And a reflector disposed under the through hole of the magnetic member and reflecting an ultraviolet ray irradiated from the UV lamp to a lower portion of the molding water tank by changing an irradiation angle along a processing path.
a)청구항 1에 따른 자기유변탄성체 제조시스템을 제공하는 단계;
(b)외부에서 인가한 3차원 모델링을 제어부가 레이어별 구획한 후, 레이어별 가공경로를 산출하는 단계;
(c)저장탱크에 저장된 자기유변폴리머가 조형수조로 공급되고, 제어부에서 산출된 레이어별 가공경로를 토대로 이송수단의 안내로 경화수단이 X축, Y축의 직교좌표계로 이송하면서 자기유변폴리머를 부분적으로 경화시켜 조형플레이트 하면에 자기유변탄성체의 레이어층을 프린팅하는 단계;
(d)조형플레이트 하면에 자기유변탄성체의 레이어층이 프린팅되면 승강수단으로 조형플레이트를 상승하는 단계; 및
(e)상기 (c)단계와 (d)단계를 연속반복 실시하여, 레이어층을 연속 적층해 프린팅하고자 하는 대상을 3차원으로 형상하는 단계를 포함하는 자기유변탄성체 제조방법.
a) providing a magnetorheic elastomer manufacturing system according to claim 1;
(b) dividing the externally applied three-dimensional modeling by layer by the control unit, and then calculating a processing route for each layer;
(c) a magnetorheological polymer stored in the storage tank is supplied to the molding water tank, and the guiding path hardening means of the conveying means is transferred to the orthogonal coordinate system of the X axis and the Y axis on the basis of the layer- And printing the layer of the magnetorheic elastomer on the bottom side of the shaping plate;
(d) when the layer of the magnetorheic elastomer is printed on the bottom surface of the shaping plate, the shaping plate is lifted by the lifting means; And
(e) continuously repeating the steps (c) and (d) to continuously layer the layer layers to form a three-dimensional object to be printed.
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