KR101665939B1

KR101665939B1 - 입체 조형소재 공급장치와 쾌속 입체 조형 장치 및 이를 이용한 입체 조형 방법.

Info

Publication number: KR101665939B1
Application number: KR1020140090847A
Authority: KR
Inventors: 김승택; 조영준; 이덕근; 박문수; 김형태; 김종석
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2034-07-18
Also published as: WO2016010189A1; KR20160010776A

Abstract

본 발명은, 입체형상물이 그 위에서 적층조형되는 조형스테이지, 상기 조형스테이지를 승하강하는 기능을 구비한 조형스테이지구동부, 및 상면측에 커버플레이트를 구비하고, 내부에 상기 조형스테이지 및 상기 조형스테이지구동부를 수납하는 기능을 하는 케이싱을 포함하여 이루어지는 조형부; 상기 조형부의 내부로 조형재료를 공급하는 기능을 구비하는 공급부; 정해진 입체형상물의 형상을 조형하기 위해 사전 결정된 데이터에 따라 상기 조형스테이지구동부, 상기 공급부의 구동을 연동 제어하는 기능을 하는 컨트롤러부;를 포함하여 이루어지는 입체 조형재료 공급장치에 있어서, 상기 커버플레이트는 소정의 파장대역의 조형광선을 투과할 수 있는 투명한 재질로 되며, 상기 공급부는, 상기 조형부의 외부에 위치하며 상기 조형부의 내부로 조형재료를 공급하고, 상기 커버플레이트는, 상기 조형부의 외부에 위치하는 광원부로부터 조사된 상기 조형광선을 상기 조형부의 내부로 투과시키고, 상기 커버플레이트의 하면은 상기 조형재료가 공급되어 형성하는 조형준비레이어의 상면과 접촉 가능하며, 상기 커버플레이트의 표면은 상기 조형재료가 부착되지 않도록 표면처리 또는 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치를 제안한다.

Description

입체 조형소재 공급장치와 쾌속 입체 조형 장치 및 이를 이용한 입체 조형 방법.{A material supply apparatus for 3D manufacturing, a rapid 3D printer therewith, and 3D manufacturing method using it.}

본 발명은 3D 조형에 사용되는 조형소재 공급장치와 이를 적용한 3D프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, SLS 및 SLA 방식의 조형에 모두 적용 가능하고, 조형공간을 밀폐형으로 하여, 최소의 구성으로 조형재료의 평탄화 및 안정화를 용이하게 수행할 수 있는 조형소재 공급장치 및 입체 조형 장치 및 이를 이용한 입체 조형 방법을 제공한다.

3D 프린팅은 제품을 제작하는 방식 중 하나로, 적층 방식을 이용하므로 종래의 절삭가공에 비하여 재료의 손실이 작고, 상대적으로 저렴한 제조 비용이 소요되므로 주로 시제품 제작에 이용하여 왔다. 최근 이 분야의 기술은 시제품 제작을 넘어 차세대 생산기술로서의 가능성을 인정받고 있는데, 제작 속도의 증대, 출력물의 완성도(해상도)가 높아지고, 사용가능한 소재가 다양해지고, 장치의 소형화로 인해 개인들도 이용 접근성이 높아졌기 때문이다.

3D 프린팅의 방식은, 크게 SLA(Stereo Lithography Apparatus), SLS(Selective Laser Sintering), FDM(Fused Deposition Modeling) 등의 방식이 존재한다.

미국 등록특허 제 7690909 호(“RAPID PROTOTYPING AND MANUFACTURING SYSTEM AND METHOD”, 이하 종래기술1이라 한다.) 는 SLA 타입의 입체조형에 대응하는 것으로서, 내부에 입체조형물이 조형소재로부터 성형되는 챔버가 형성되는 하우징, 챔버에 수납되고, 조형소재를 담는 컨테이너, 컨테이너에 담긴 조형소재 상에 에너지를 공급하여 소정의 선택된 부위를 경화시키는 에너지원, 조형소재의 표면 아래에 침지되고, 경화된 레이어를 지지하는 기능을 하는 조형플랫폼, 조형플랫폼을 상하로 구동하기 위한 엘리베이터, 조형소재 표면 위에서 수직수평이동 가능한 리코터를 포함하여 구성된다.

US

7690909

B2

종래기술1은 조형소재가 수조에 담겨져 있고, 그 표면이 오픈되어 있어 조형소재의 두께가 설정되고, 조형광선이 입사되기 전 조형소재 표면의 리플(ripple)이 소멸되는 안정화단계에 이르기까지 짧지 않은 시간이 소요된다. 또한 조형소재가 점성이 있는 경우는 리코터라는 복잡한 구성을 갖는 별도의 구성요소를 통해 평탄화작업을 수행하여야 하는데, 이러한 리코터는 정밀한 제어가 필요하는 등 장비의 제작비용이 증가한다는 문제가 존재한다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 제안되는 본 발명은, 입체형상물이 그 위에서 적층조형되는 조형스테이지, 상기 조형스테이지를 승하강하는 기능을 구비한 조형스테이지구동부, 및 상면측에 커버플레이트를 구비하고, 내부에 상기 조형스테이지 및 상기 조형스테이지구동부를 수납하는 기능을 하는 케이싱을 포함하여 이루어지는 조형부; 상기 조형부의 내부로 조형재료를 공급하는 기능을 구비하는 공급부; 정해진 입체형상물의 형상을 조형하기 위해 사전 결정된 데이터에 따라 상기 조형스테이지구동부, 상기 공급부의 구동을 연동 제어하는 기능을 하는 컨트롤러부;를 포함하여 이루어지는 입체 조형재료 공급장치에 있어서, 상기 커버플레이트는 소정의 파장대역의 조형광선을 투과할 수 있는 투명한 재질로 되며, 상기 공급부는, 상기 조형부의 외부에 위치하며 상기 조형부의 내부로 조형재료를 공급하고, 상기 커버플레이트는, 상기 조형부의 외부에 위치하는 광원부로부터 조사된 상기 조형광선을 상기 조형부의 내부로 투과시키고, 상기 커버플레이트의 하면은 상기 조형재료가 공급되어 형성하는 조형준비레이어의 상면과 접촉 가능하며, 상기 커버플레이트의 표면은 상기 조형재료가 부착되지 않도록 표면처리 또는 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치를 제안한다.

또한, 상기 케이싱의 내측면은, 조형스테이지의 측면과의 사이에 전(全) 둘레에 걸쳐 틈새가 밀봉되어, 상기 조형스테이지 및 상기 커버플레이트와 함께 밀폐조형공간을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은, SLS 및 SLA 조형방식에 모두 적용 가능하다는 제1효과, 조형부와 분리되어 구성되는 공급부에서 정밀하게 조형소재를 공급함으로써 별도의 잔여소재제거요소가 불필요하다는 제2효과, 조형소재면을 형성한 이후, 평탄화 및 안정화 과정에 필요한 별도의 구성요소를 생략할 수 있다는 제3효과, 조형시간을 감축할 수 있다는 제4효과를 갖는다. 또한, 밀폐조형공간의 이용을 통해, 사용하는 조형광선의 소요에너지를 저감할 수 있다는 제5효과를 얻는다.

제1효과와 관련하여서는, 액상 포토폴리머 또는 금속/폴리머 분말을 조형재료로서 사용할 수 있어 일종의 범용의 장치로 활용될 수 있다는 것이고, 제2효과와 관련하여서는, 개별 조형레이어별 소요되는 조형소재를 부피제어하여 정밀한 양을 공급하도록 하여, 잔여분을 제거하는 구성 및 공정을 생략할 수 있으며, 제3효과와 관련하여서는 특히 밀폐된 조형공간 및 케이싱에 포함된 커버플레이트에 의해 조형소재의 공급 즉시 조형준비레이어면의 평탄화 과정을 완료할 수 있어 해당 공정을 간소화할 수 있다. 제5효과와 관련하여서는, 밀폐조형공간에 압력 또는 열을 추가로 가하는 것을 통해, 조형소재의 경화 또는 소결의 반응 과정을 촉진하여, 사용되는 레이저 광의 출력을 줄일 수 있어 유리하다.

도 1은 본 발명의 입체 조형재료 공급장치의 일실시예의 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 쾌속 입체 조형 장치의 일실시예 구성을 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 공급부의 상세 구성의 일실시예를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 공급부의 조형재료이송로의 패턴의 일실시예를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명의 광원부의 일실시예를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 조형레이어 등을 설명하는 개략도.

본 발명의 입체 조형재료 공급장치는 크게 입체조형물이 조형되는 공간을 제공하고, 실제 그 내부에서 적층조형이 이루어지는 조형부, 입체 조형재료를 저장하고 공급하는 기능을 하는 공급부 및 정해진 입체형상물의 형상을 조형하기 위해 사전 결정된 데이터에 따라 조형부 및 공급부를 연동하여 제어하는 기능을 하는 컨트롤러부를 주요 구성요소로 갖는다.

언급되는 조형레이어 중 경화/소결이 일어난 조형레이어를 조형완료레이어라 하고, 이러한 조형 과정에서 순차적으로 생성되는 조형완료레이어 중 가장 최근의 것을 직전 조형완료레이어라 한다. 또한, 직전 조형완료레이어 위에 형성되고, 경화/소결과정을 겪지 않은 조형레이어를 조형준비레이어라 한다. 조형레이어, 즉 조형완료레이어 및 조형준비레이어의 두께는 원칙적으로 같게 된다. 이에 대해서는 도 6에 도시된 설명도를 참조한다.

조형부는 조형스테이지, 조형스테이지구동부, 케이싱을 포함하여 구성된다.

조형스테이지는 그 위에서 입체조형물이 조형되기 시작하고, 조형과정 중 및 조형이 종료된 뒤에도 입체조형물이 그 위에 부착되어 있게 되는 요소이다. 따라서 조형스테이지의 상면은 그 위에 위치한 조형재료가 조형광선에 의해 경화 내지 소결되기 이전 및 이후에 일정 정도 부착을 유지할 수 있는 재질로 처리되어야 한다. 더욱이 조형스테이지가 조형과정에서 상하로 이동할 때 발생하는 진동, 충격에도 불구하고 조형물이 조형스테이지로부터 분리되지 않아야 입체조형물의 품질이 보장됨을 유의하여야 한다.

조형스테이지구동부는 전술한 조형스테이지를 상하방향으로 이동할 수 있도록 하는 기능을 하므로, 동력을 전달받아 조형스테이지까지 전달할 수 있는 요소들로 구성된다. 도 1에서의 도시된 실시예에서는 서보모터 등의 외부동력원(미도시)로부터 동력을 받고, 조형스테이지의 상하변위를 야기하는 바(bar)형의 동력전달부재를 적용하고 있는데, 이러한 실시예에 한정할 것은 아니며, 다양한 방식의 기구적 구성을 고려할 수 있다. 다만, 조형레이어 하나의 두께가 수십에서 수백 마이크로미터로 설정되는 등 고해상도 조형작업이 예정된 경우에는 조형스테이지의 상하변위의 스케일도 그러한 범위에서 결정되어야 하므로, 모터나 동력전달부재 등의 구성요소의 정밀도 또한 높은 것을 선택하여야 한다. 또한, 조형스테이지의 상하운동은 후술하는 바와 같이 조형레이어의 두께와 직결되고, 이는 다시 입체조형물의 해상도와 관련 있으므로, 조형스테이지구동부는 후술하는 바와 같이 컨트롤러부에 의해 공급부의 운용과 연동되어야 한다. 조형과정 종료 후 후처리를 위해 조형스테이지를 그 위에 입체조형물이 부착된 상태에서 조형스테이지구동부와 분리해야 할 필요가 있을 수 있으므로, 이런 경우에는 조형스테이지 및 조형스테이지구동부를 소정의 연결구조를 가지고 탈결합이 가능하도록 설계해야 한다.

케이싱은 조형부의 몸체기능을 하는 것으로서, 상면에는 특별한 기능을 하는 커버플레이트를 구비하는 것이 특징이다. 케이싱에 있어 측면부의 내벽면은 전술한 조형스테이지의 상하운동에 대해 직접 가이드 역할을 하거나, 별도의 가이드부재-레일(rail) 등-설치의 베이스 역할을 하므로, 높은 정밀도로 가공되어야 하고, 전술한 조형스테이지의 표면과 달리, 조형재료와의 사이에 부착성이 낮도록 표면처리되어 있어야 조형스테이지의 상하운동 시, 케이싱 내벽면이 조형레이어의 측면과 분리되지 않아 조형레이어 일부 또는 전체가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 케이싱에는 후술하는 바와 같이, 조형재료이송로가 장착되는 조형재료유입구가 한 개 이상 형성된다. 조형재료유입구의 개수 및 크기는 사용되는 조형재료의 유형-액상광경화수지, 분말, 액상비히클에 탑재된 분말 등-에 따라 적절하게 결정되어야 한다. 조형재료유입구의 형상은 대응되는 조형재료이송로의 단면 형상과 관련이 있는데, 일례로, 긴 직사각형 모양의 슬롯(slot)이거나 원형의 개구일 수 있는데, 동일한 동력으로 작동되는 조형재료이송로 조건하에서는 조형재료유입구의 단면적이 클수록 조형재료의 조형부로의 유입속도가 저하된다는 사실과 조형재료이송로의 제작비용을 감안하여, 조형재료유입구 및 후술할 조형재료이송로의 단면적을 결정하여야 한다. 조형재료유입구에는 조형공간내의 압력에 의해 조형재료가 조형재료이송로로 역류하지 않도록 하는 셔터 또는 밸브 등의 구조를 선택적으로 구비할 수 있고, 이러한 구조의 가동은 역시 후술할 컨트롤러부에 의해 다른 구성요소들과 연동 제어되어야 함은 물론이다.

커버플레이트는 케이싱 상면에 구비되며, 후술할 광원부로부터의 조형광선을 투과시켜 조형공간에 형성되는 조형준비레이어에 조사시키는 제1기능, 후술할 조형공간이 밀폐형으로 구성되는 경우, 조형준비레이어의 표면을 평탄화 내지 안정화하는 제2기능, 기타 조형시 주변의 외란(disturbance)을 차단하는 제3기능을 수행한다. 제1기능과 관련하여서는 커버플레이트의 재질이 문제되는데, 본 발명의 입체 조형재료 공급장치 및 입체 조형 장치가 SLA 방식의 조형 방식을 채택한 경우에는 포토폴리머(광경화 폴리머)를 경화시키기 위한 UV 영역의 파장을 갖는 광에 대해 바람직하게는 90% 이상 투과가능한 소재를 선택해야 하고, SLS 방식의 조형 방식을 채택한 경우에는 금속 내지 폴리머 입자를 소결(sintering)할 수 있는 파장대의 광-일례로 가공용 레이저에 사용되는 900 내지 1100나노미터 파장의 광-을 충분히 투과할 수 있는 소재로 되어야 한다. 특히 광학 소재로 널리 사용되는 실란(silane)계 수지는 주변 온도가 섭씨 수백도를 상회하는 경우에도, 투명도에 있어 변화가 적고, 녹는점도 높아 레이저광을 직접 입사받는 본 발명의 커버플레이트의 재질로 바람직하나 이에 한정될 것은 아니다. 또한 형성되는 제3기능과 관련하여서, 만약 본 발명이 액상의 광경화수지를 공급하기 위한 것인데 커버플레이트가 없다면, 주변 공기 흐름의 영향으로 조형준비레이어면의 표면에 잔물결(ripple) 등이 생길 수 있고, 이러한 상황에서 조형이 이루어진다면, 다음 조형레이어와의 접착성이 저하되어 입체조형물의 품질이 전체적으로 저하된다는 것이다.

제2기능과 관련하여서는, 커버플레이트의 하면이 조형재료가 공급되어 형성하는 조형준비레이어의 상면과 접촉하도록 하는 경우, 조형재료가 액상광경화수지인 때는, 커버플레이트가 조형준비레이어면을 구속하여 다양한 원인으로 형성되는 잔물결(ripple)등을 즉시 제거할 수 있는 것이다. 또한 조형재료가 분말을 포함하고 있는 경우에도, 커버플레이트가 즉시 평탄화를 수행하게 되는 것이므로, 평탄화를 위한 롤러 등 추가 구성요소를 생략할 수 있다는 것이다. 또한, 액체의 표면장력으로 인해 기존에 경화/소결된 부위의 윗 부분의 조형준비레이어면이 볼록 또는 오목하게 되는 현상을 커버플레이트가 보정할 수도 있는 것이다. 이렇게 되면 균일한 조형 두께를 전 면적에 대해 확보할 수 있게 되어 입체조형물의 품질이 높아지게 된다. 다만, 전술한 바와 같이 커버플레이트가 평탄화 및 표면 안정화에 사용되는 경우, 커버플레이트의 표면은 조형재료가 부착하지 않도록 표면처리 또는 코팅되는 것이 바람직한데, 커버플레이트에 조형재료가 묻게 된다면, 상기 제1기능과 관련하여 커버플레이트의 조형광선투과가 어려워지거나, 묻어있는 조형재료에 의해 조형광선이 굴절되어 정밀한 경화/소결과정이 어려워질 수 있게 되기 때문이다.

공급부는 크게 컨트롤러부의 제어에 따라 매번의 조형준비레이어를 형성하기 위한 1회분의 조형재료를 조형부측으로 공급하는 제1기능, 외부로부터 공급되는 조형재료를 일시적으로 저장하는 제2기능을 갖는다. 제1기능은 더 자세하게는 조형재료를 소정량만큼씩 분리공급하는 기능(1-1기능)과 분리공급된 조형재료를 조형부로 공급하기 위해 이송하는 기능(1-2기능)으로 나뉘어진다.

1-1기능을 수행하기 위한 실시예의 구성이 도3에 도시되어 있는데, 피스톤구동부는 컨트롤러부로부터의 제어신호를 받아 내장된 서보모터(미도시) 등을 구동하기 위한 전기신호로 변환한다. 이렇게 운전되는 서보모터의 회전각변위는 정밀하게 제어할 수 있으므로, 일례로 랙(rack)과 피니언(pinion) 등의 기계요소를 적절하게 사용한다면, 피스톤플레이트의 이동변위를 정밀하게 제어할 수 있는 것이 되고, 결과적으로 조형재료를 정확한 부피만큼 공급할 수 있다는 것이다. 또한, 사용되는 조형재료의 점도(viscousity)에 따라 조형재료를 조형부로 압출하는데 소요되는 힘이 커지므로, 이를 고려하여 피스톤구동부를 설계하여야 한다. 특히, SLS 방식의 입체 조형의 경우에 사용되는 금속 또는 폴리머 분말을 공급하고자 하는 경우, 분말상(phase) 자체는 유동성이 없어 전술한 바와 같은 구성을 갖는 공급부를 통해 공급하는 것이 어려울 수 있는데, 이에, 후술하는 바와 같은 액상비히클에 분말을 혼합조성하여 조형재료에 유동성을 부여하는 방법 등을 고려할 수 있다.

1-2기능을 수행하기 위해 조형재료이송로가 구비되어야 하며, 이러한 조형재료이송로 패턴의 일실시예가 도 4에 도시되어 있다. 조형재료이송로는 조형부의 케이싱에 형성되는 조형재료유입구의 개수와 위치에 대응하여 형성되며,사용되는 조형재료의 점도 등 특성에 따라 그 직경이나 재질 등을 결정하여야 한다. 조형재료이송로의 직경 내지 단면적이 커지면, 모세관 현상 등을 활용하기 어려워지므로 이송을 위해 상당히 높은 압력을 관내부로 가해야 함을 감안한다. 도 4(c)의 일실시예에서처럼 복수개의 조형재료유입구에 대응하여 복수개의 조형재료이송로를 구비하는 경우, 조형공간에 여러 방향으로부터 조형재료가 유입되어 조형준비레이어를 형성할 수 있으므로, 조형속도를 증대시킬 수 있음은 자명하다. 또한, 제2기능과 관련하여 공급부는 내부에 조형재료가 소진되기 전에 별도의 저장소로부터 조형재료를 충전받을 수 있는 인터페이스를 선택적으로 더 구비할 수도 있다. 조형재료이송로에는 조형공간내의 압력에 의해 조형재료가 역류하지 않도록 하는 셔터 또는 밸브 등의 구조를 선택적으로 구비할 수 있고, 이러한 구조의 가동은 역시 후술할 컨트롤러부에 의해 다른 구성요소들과 연동 제어되어야 함은 물론이다.

컨트롤러부는, 정해진 입체형상물의 형상을 조형하기 위해 사전 결정된 데이터에 따라 조형스테이지구동부, 공급부의 구동을 연동하여 제어하는 기능을 하는데, 구체적으로는 각 조형레이어의 조형완료 후, 조형스테이지를 조형레이어의 두께만큼 하방이동시키고, 그 부피만큼의 조형재료를 공급부로 하여금 조형부측으로 공급하게 한다는 것이다. 이 때, 조형스테이지 및 공급부를 구동하기 위한 구동신호 생성에 있어서는 그 생성된 신호의 선후 순서도 의미가 있는데, 일례로 조형스테이지를 하방이동하기 전에 공급부에서 조형재료를 공급하면 조형공간에 공급된 조형재료를 주입할 공간이 없거나 부족하여 조형재료가 역류하거나 누출되는 등의 문제가 생길 수 있기 때문이다. 이와 관련한 더 자세한 내용은 후술하기로 한다. 컨트롤러부는 입체조형물의 희망해상도 또는 해상도를 좌우하는 조형레이어의 희망두께 또는 사용되는 조형재료의 종류 및 점도 등의 정보를 입력받는 입력부, 입력받은 정보를 저장된 매핑데이터 등을 이용하여 제어 패턴을 결정하는 처리부, 결정된 제어 패턴에 따라 조형재료 공급장치의 각 요소를 구동하기 위한 전기제어신호를 생성하는 신호생성부 등을 포함하여 구성할 수 있다. 이러한 컨트롤러부는 회로적으로 또는 회로와 소프트웨어의 조합으로 구현할 수 있다.

조형재료로는 본 발명의 입체 조형재료 공급장치 및 쾌속 입체 조형 장치가 SLA 및 SLS 방식의 3D 프린팅 방식 모두에 적용될 수 있다는 것을 감안할 때, SLA방식에 사용되는 액상 광경화수지(포토폴리머), SLS 방식에 사용되는 분말상 금속 또는 폴리머 등을 모두 적용할 수 있다.

액상 광경화수지는, 주로 UV 영역의 광을 조사받으면 가교반응 등을 통해 모노머(monomer)에서 폴리머(polymer)구조로 변화하는 고분자 화합물이다. 다이아조계, 아자이드계, 아크릴산계, 폴리에스터계, 에폭시계 등이 있으며, 입체조형물의 요구강도 등을 감안하여 그에 맞는 물성을 가진 것을 선택하여야 한다. 액상 광경화수지를 이용하여 조형재료를 조성하는 경우, 광경화의 속도를 증진시키기 위해 별도의 증감제, 광개시제 등을 첨가하는 것을 고려할 수 있다.

분말상의 폴리머 또는 분말상의 금속은, 조형준비레이어가 상기 조형스테이지 위 또는 직전조형완료레이어면 위에서 균일한 두께로 형성 및 고정되게 하는 기능을 하는 액상비히클(vehicle)에 탑재된 상태에서 조형재료로서 사용할 수 있다. 액상비히클은 소정의 폴리머수지(polymer resin)에 유기용제(solvent)를 혼합하여 제조되며, 이러한 고분자 용액으로서의 액상비히클은 분말 금속 등에 유동성 및 접착성을 부여한다. 액상비히클 내의 유기용제와 폴리머수지의 배합비율은 액상비히클과 금속분말의 배합비율과 함께, 조형재료의 최종적인 점도 등의 물성을 결정하게 된다. 액상비히클과 분말재료의 혼합을 통해 최종적으로 조성되는 조형재료에 있어 그 점도가 너무 높으면, 유동성이 떨어져 공급부에서 조형부로의 이송, 공급이 어려워질 뿐만 아니라, 조형이 종료된 후 경화/소결되지 않은 재료를 제거하는 과정이 원활하지 않을 수 있는 반면, 점도가 너무 낮으면, 분말재료의 함유량이 낮다는 것인데, 이렇게 되면 최종 조형물의 강도가 낮을 수 있다는 점을 감안하여 조성비를 결정한다.

폴리머수지(polymer resin)는 첨가되는 분말에 대하여 바인더(binder)역할을 하는데, 이 요소를 통해 균일한 두께의 조형레이어를 생성할 수 있게 되고, 조형스테이지 및 각 조형레이어간의 접착력 등이 확보된다. 폴리머수지로는 에틸셀룰로오스(Ethyl cellulose, EC), 니트로셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 카르복시셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르 및 폴리비닐부티랄에틸셀룰로오스로 이루어지는 군에서 하나 이상을 포함하도록 선택할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 유기용제(organic solvent)는, 분말상태의 폴리머수지를 용해하는 제1기능과 폴리머수지가 가지고 있는 기본적인 점도, 등을 조형재료에 부여하는 제2기능을 가진다.

폴리머 분말 또는 금속 분말과 액상비히클은 외부에서 균일하게 교반혼합된 후, 공급부 내부로 공급되어 사용될 수도 있고, 공급부 내부에 별도의 교반수단을 두고 액상비히클과 금속분말 등을 교반한 뒤 조형부로 공급하는 구성을 고려할 수도 있다. 반면, 공급부에서는 분말 상태의 조형재료를 조형부 내부로 공급하고, 조형부는, 액상비히클을 조형공간 내부로 공급하는 액상비히클공급부를 더 포함하고, 액상비히클공급부는, 폴리머 분말 또는 상기 금속 분말이 조형부 내부로 유입되기 이전에 조형스테이지면 위 또는 직전 조형완료레이어면 위에 액상비히클을 소정의 두께로 도포하도록 하여, 그 이후 공급되는 상기 폴리머 분말 또는 상기 금속 분말이 균일하게 분산하도록 하여 조형준비레이어를 만든다. 이 때, 액상비히클에는 분말의 확산 내지 분산을 촉진하기 위한 분산제 또는 확산제를 더 첨가하는 것을 고려할 수 있지만, 전술한 교반기를 사용한 경우보다는 분산 내지 확산에 시간이 상대적으로 많이 소요될 것이므로, 전체적인 입체조형물 조형시간이 길어지게 됨을 감안한다.

다음으로는 케이싱 측면부 내벽면과 조형스테이지 및 커버플레이트로 구성되는 조형공간을 밀폐조형공간으로 구성하는 것에 대해 상술하기로 한다. 이렇게 밀폐조형공간으로 구성하는 경우, 상기 조형공간의 구성 중 케이싱 측면부와 커버플레이트간 틈새 및 케이싱 측면부 내벽면과 조형스테이지 측면간 틈새의 밀봉이 문제된다. 밀폐조형공간의 구성은 특히 전술한 커버플레이트를 조형준비레이어면의 평탄화 및 안정화에 사용하는 경우에 특히 필요한데, 조형준비레이어의 부피는 조형공간의 부피 이상이 되어야 조형준비레이어면이 커버플레이트 하면에 밀착되어 상기 평탄화 및 안정화의 효과-이 점이 전술한 커버플레이트의 제2기능이다-를 얻을 수 있으나, 이 경우 조형재료가 조형공간을 이루는 면들에 대해 작용하는 압력으로 인해 상기 언급한 틈새로 조형재료가 누출될 가능성이 있기 때문이다. 이를 방지하기 위해 특히, 케이싱의 내측면은, 조형스테이지의 측면과의 사이에 전(全) 둘레에 걸쳐 틈새가 밀봉되어, 조형스테이지 및 상기 커버플레이트와 함께 밀폐조형공간을 형성하도록 한다는 것이다. 이러한 밀봉은 개스킷을 이용하여 구현할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이러한 개스킷은 후술하는 바와 같이 밀폐조형공간에 가압/가열되는 경우가 있을 것을 감안하여 이러한 압력 및 온도조건을 견딜 수 있는 내압/내열성을 충족하여야 한다. 또한, 커버플레이트와 케이싱의 측면부도 조형공간 밀폐성을 유지할 수 있도록 조립되어야 한다. 또한, 커버플레이트와 케이싱과의 밀봉조립에 있어서도 작동 압력 및 온도에 대응할 수 있도록 다양한 방법으로 밀봉성을 확보하여야 한다.

또한, 이러한 밀폐조형공간에 소정의 압력 또는 열을 가하게 되면, 조형광선에 소요되는 출력값을 현저히 낮출 수 있다. 이는 광경화 및 소결 반응에 있어 주위 온도 내지 압력이 높은 환경에서 이루어지는 경우, 상대적으로 낮은 에너지를 사용하여 상기 반응을 수행할 수 있다는 점에 기인한다. 이러한 가열 및 가압을 위한 장치는 일반적으로 널리 사용되는 가열가압장치를 이용할 수 있으나, 사용되는 조형재료에 따라, 가하여야 하는 압력과 온도가 차이가 있게 되므로, 이들 값을 조절할 수 있는 기능을 가진 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 쾌속 입체 조형 장치에 대해 설명하기로 한다. 이는 전술한 입체 조형재료 공급장치에 대하여, 그 상방에 위치하고, 조형스테이지 위에 형성된 조형준비레이어의 소정의 부위에 소정의 패턴으로 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어를 성형하는 기능을 하는 광원부를 포함하여 구성되는 것이다.

이 때의 광원부는 컨트롤러부에 의해 입체 조형재료 공급장치 중 조형스테이지와 공급부의 구동과 연동되어 구동되어야 한다. 일례로 광원부에서의 조형광선의 조사는 조형스테이지의 하방 운동과 공급부에서의 조형재료가 공급되고, 평탄화 또는 안정화의 과정이 종료된 후에 이루어져야 한다는 것이다. 쾌속 입체 조형 장치의 컨트롤러부는, 입체 조형재료 공급장치에서의 컨트롤러부의 제어 대상에 대하여 추가로 입체 조형물의 형상까지를 반영하여야 하므로, 입체조형물 형상과 관련하여 사전결정된 데이터, 즉 3D CAD 정보-STL, AMF, OBJ 등-을 입력받는 입력부, 입력된 3D 모델링 정보를 2차원 단면정보로 재구성하고, 툴패스(Tool Path)정보 등을 추출하는 처리부 등을 더 포함하여 구성될 필요가 있다. 이의 구체적인 구현은 회로 또는 소프트웨어와 회로의 조합으로 수행할 수 있다.

또한, 이 때의 컨트롤러부는 조형광원의 구동 및 조형광선을 조형준비레이어의 희망위치로 조사하기 위한 내부구성요소의 구동 등에 있어서도 추가로 제어를 행하여야 한다. 도 5에 도시된 일실시예에서의 광원부는 조형광원, 조형광선의 조사 패턴을 결정짓는 제1반사체 및 제2반사체를 포함하여 이루어져 있다. 제1반사체 및 제2반사체는 각각 서로 다른 크기 및 종류의 각기둥 형상으로 되고, 중심축을 중심으로 회전가능하도록 되어 있으며, 조형광선은 제1반사체와 제2반사체에 차례로 입사 및 반사된 후 조형준비레이어의 소정의 위치에 조사되는 메커니즘으로 되어 있으며, 조형광선의 조사(scanning) 패턴은 제1반사체 및 제2반사체 각각의 회전각변위에 의해 결정된다. 도 5에서의 제1반사체는 일정방향으로 회전하는데, 입사되는 조형광선의 방향은 고정되어 있으므로, 결과적으로 조형광선의 제1반사체에 대한 입사각이 달라지는 것이 되고, 이에 따라 반사각도 변화하는데, 이는 조형광선이 하나의 주사선을 형성하는 것을 의미한다. 하나의 주사선이 완성되고 나면, 짧은 시간동안 조형광선을 단속하면서, 제2반사체를 소정의 각도만큼 중심축을 중심으로 회전시키는 것을 통해 새로운 주사선이 직전 주사선에 대해 소정의 간격을 갖도록 할 수 있고, 다시 조형광선을 회전하는 제1반사체에 입사하면 새로운 주사선을 형성할 수 있게 된다. 실제의 조형시에는 국부적으로 조형광선을 온-오프하면서 경화/소결시킬 부분과 그렇지 않을 부분을 구별하여 조형할 수 있다. 제1반사체와 제2반사체의 회전속도는 경화/소결과정의 속도와 관련이 있고, 이에 전체 입체형상물의 조형속도와 비례하지만, 충분하지 않은 시간동안 조형광이 조사되는 경우, 경화/소결이 완전히 일어나지 않을 수 있고, 이 결과, 조형물의 강도가 저하될 수 있음을 고려하여야 한다. 또한, 제1반사체, 제2반사체의 회전축의 설치각도 및 이들의 크기는 결과적으로 주사 가능 면적과 관련이 있으므로, 요구되는 조건에 맞게 이러한 파라미터들을 설정하여야 한다. 조형광원은 조형재료에 따라 맞는 것을 선택하여야 하는데, 조형재료가 액상 광경화수지인 경우에는 일반적으로 자외선 파장대의 광을 조사할 수 있는 LED, 레이저 또는 bulb 등이 사용되고, 조형재료가 금속 및 폴리머 분말을 포함하는 경우에는 이를 용융 내지 소결(sintering)- 이 때, 조형재료에 포함된 액상비히클은 증발된다- 할 수 있도록 소정의 파장대역을 갖는 레이저를 사용할 수 있다. 단, 조형광선이 이미 소결된 아래층의 조형완료레이어에 영향을 주지 않도록 레이저의 에너지 밀도를 사려깊게 조절하여야 한다.

다음으로는 전술한 본 발명의 쾌속 입체 조형 장치를 이용한 입체 조형 방법에 대해 설명한다.

이에 대한 제 1실시예는, 밀폐형으로 조형공간을 구성하지 아니하고, 커버플레이트를 조형준비레이어의 평탄화 및 안정화에 사용하지 않는 경우와 관련한 것이다. 첫째, 입체형상물의 수직해상도를 고려하여 조형레이어 하나의 두께를 결정하고, 조형레이어 하나의 두께에 따라 공급부가 상기 조형부에 공급할 1회분의 조형재료의 부피를 결정한다. 둘째, 조형스테이지의 상면과 커버플레이트의 하면 사이의 거리가 기결정된 조형레이어 하나의 두께보다 크도록 하는 소정의 위치에 조형스테이지가 위치하여 준비한다. 이는 커버플레이트가 조형준비레이어에 접촉하지 않는다는 것을 의미한다. 셋째, 공급부가 상기 첫번째 단계에서 결정된 1회분의 부피만큼의 조형재료를 조형부에 공급한다. 넷째, 전단계에서 형성된 조형준비레이어의 표면의 리플(ripple) 등이 소멸되어 안정해질 때까지 소정의 시간동안 대기한다. 다섯째, 광원부가 조형준비레이어의 소정의 부위에 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어 하나를 더 성형한다. 여섯째, 조형스테이지구동부가 조형스테이지를 첫번째 단계에서 결정된 조형레이어 하나의 두께만큼 하방 이동시킨다. 이러한 단계 중 세번째 내지 여섯번째 단계를 소정 형상의 입체형상물이 완성될 때까지 반복한다.

본 발명의 쾌속 입체 조형 장치를 이용한 입체 조형 방법에 대한 제 2실시예는,

밀폐형으로 조형공간을 구성하고, 커버플레이트를 조형준비레이어의 평탄화 및 안정화에 사용하는 경우와 관련한 것이다. 첫째, 입체형상물의 수직해상도를 고려하여 조형레이어 하나의 두께를 결정하고, 조형레이어 하나의 두께에 따라 공급부가 조형부에 공급할 1회분의 조형재료의 총부피를 결정한다. 둘째, 조형스테이지의 상면 또는 직전 조형완료레이어와 커버플레이트의 하면 사이의 거리가 전단계에서 결정된 조형레이어 하나의 두께보다 크도록 하는 소정의 위치에 상기 조형스테이지가 위치하여 준비한다. 셋째, 공급부가 첫번째 단계에서 결정된 1회분 부피만큼의 조형재료를 조형부에 공급한다. 넷째, 조형스테이지의 상면 또는 직전 조형완료레이어와 커버플레이트의 하면 사이의 거리가 조형레이어 하나의 두께만큼이 되도록 조형스테이지구동부가 상기 조형스테이지를 상방 이동시킨다. 바로 이 단계에서, 커버플레이트의 하면과 조형준비레이어면과의 접촉이 이루어지고, 결과적으로 조형준비레이어면의 평탄화 또는 안정화가 이루어진다. 다섯째, 광원부가 조형준비레이어의 소정의 부위에 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어 하나를 더 성형한다. 이후, 소정 형상의 입체형상물이 완성될 때까지 상기 두번 째 단계 내지 다섯 번째 단계를 순서대로 반복한다. 특히, 전술한 바와 같이 밀폐조형공간에 부가적으로 가압/가열하여 광경화 내지 소결 반응에 사용되는 에너지를 저감하려고 하는 경우에는 본격적인 조형과정을 시작하기 전에, 밀폐조형공간을 가압/가열하는 단계를 두어 수행할 수 있다.

본 발명의 쾌속 입체 조형 장치를 이용한 입체 조형 방법에 대한 제 3실시예는,

밀폐형으로 조형공간을 구성하고, 커버플레이트를 조형준비레이어의 평탄화 및 안정화에 사용하는 경우와 관련한 것이라는 점에서는 제2실시예의 경우와 동일하지만, 커버플레이트를 평탄화 내지 안정화와 관련하여 사용하기 위한 전후 프로세스에 있어 차이가 있다. 첫째, 입체형상물의 수직해상도를 고려하여 조형레이어 하나의 두께를 결정한다. 둘째, 조형스테이지의 상면 또는 직전 조형완료레이어면과 커버플레이트의 하면 사이의 거리가 결정된 조형레이어 하나의 두께만큼이 되도록 하는 소정의 위치에 조형스테이지가 위치하여 준비한다. 셋째, 공급부가 밀폐된 조형공간을 완전히 충전할 때까지 조형재료를 공급한다. 넷째, 광원부가 조형준비레이어의 소정의 부위에 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어 하나를 더 성형한다. 마지막으로, 소정 형상의 입체형상물이 완성될 때까지 상기 두번째 단계 내지 네 번째 단계를 순서대로 반복한다.

특히, 전술한 바와 같이 밀폐조형공간에 부가적으로 가압/가열하여 광경화 내지 소결 반응에 사용되는 에너지를 저감하려고 하는 경우에는 본격적인 조형과정을 시작하기 전에, 밀폐조형공간을 가압/가열하는 단계를 두어 수행할 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

100 : 입체 조형재료 공급장치
110 : 조형부
111 : 조형공간
112 : 조형스테이지
113 : 조형스테이지구동부
114 : 케이싱
115 : 케이싱내측면
116 : 커버플레이트
117 : 조형재료유입구
118 : 조형재료이송로
120 : 공급부
121 : 피스톤로드
122 : 피스톤플레이트
123 : 조형재료
124 : 공급부하우징
125 : 피스톤구동부
129 : 액상비히클공급부
130 : 컨트롤러부
200 : 광원부
210 : 조형광선
220 : 조형광원
230 : 제1반사체
240 : 제2반사체
조형레이어
510 : 조형완료레이어
510a : 경화/소결부위
510b : 비경화/소결부위
511 : 직전 조형완료레이어
520 : 조형준비레이어

Claims

입체형상물이 그 위에서 적층조형되는 조형스테이지,
상기 조형스테이지를 승하강하는 기능을 구비한 조형스테이지구동부, 및
상면측에 커버플레이트를 구비하고, 내부에 상기 조형스테이지 및 상기 조형스테이지구동부를 수납하는 기능을 하는 케이싱,
을 포함하여 이루어지는 조형부;
상기 조형부의 내부로 조형재료를 공급하는 기능을 구비하는 공급부;
정해진 입체형상물의 형상을 조형하기 위해 사전 결정된 데이터에 따라 상기 조형스테이지구동부, 상기 공급부의 구동을 연동 제어하는 기능을 하는 컨트롤러부;
를 포함하여 이루어지는 입체 조형재료 공급장치에 있어서,
상기 커버플레이트는 소정의 파장대역의 조형광선을 투과할 수 있는 투명한 재질로 되며,
상기 공급부는, 상기 조형부의 외부에 위치하며 상기 조형부의 내부로 조형재료를 공급하고,
상기 커버플레이트는, 상기 조형부의 외부에 위치하는 광원부로부터 조사된 상기 조형광선을 상기 조형부의 내부로 투과시키고,
상기 커버플레이트의 하면은 상기 조형재료가 공급되어 형성하는 조형준비레이어의 상면과 접촉 가능하며, 상기 커버플레이트의 표면은 상기 조형재료가 부착되지 않도록 표면처리 또는 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 케이싱은, 상기 공급부로부터 조형재료를 유입받는 조형재료유입구를 한 개 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조형재료는 액상의 광경화폴리머를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조형재료가 분말상의 폴리머 또는 분말상의 금속을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 4에 있어서,
상기 분말상의 폴리머 또는 분말상의 금속은, 조형준비레이어가 상기 조형스테이지 위 또는 직전조형완료레이어면 위에서 균일한 두께로 형성 및 고정되게 하는 기능을 하는 액상비히클(vehicle)에 포함되는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 5에 있어서,
상기 폴리머 분말 또는 금속 분말과 상기 액상비히클은 균일하게 교반혼합된 후, 상기 조형부로 공급되는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 5에 있어서,
상기 조형부는, 상기 액상비히클을 상기 조형스테이지 상에 공급하는 액상비히클공급부를 더 포함하고,
상기 액상비히클공급부는, 상기 폴리머 분말 또는 상기 금속 분말이 상기 조형부 내부로 유입되기 이전에 상기 조형스테이지면 위 또는 상기 직전 조형완료레이어면 위에 상기 액상비히클을 소정의 두께로 도포하여, 이후 공급되는 상기 폴리머 분말 또는 상기 금속 분말이 균일하게 분산하도록 하는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 입체 조형재료 공급장치;
상기 입체 조형재료 공급장치의 상방에 위치하고, 상기 조형스테이지 위에 형성된 조형준비레이어의 소정의 부위에 소정의 패턴으로 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어를 성형하는 광원부;
를 포함하여 이루어지고,
상기 광원부는 상기 컨트롤러부에 의해 상기 조형스테이지와 상기 공급부의 구동과 연동되어 구동되는 것을 특징으로 하는 쾌속 입체 조형 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 광원부는, 각기둥 형상을 갖고, 중심축을 중심으로 회전가능한 제1반사체 및 제2반사체를 포함하여 구성되어, 상기 조형광선은 상기 제1반사체와 상기 제2반사체에 차례로 입사 및 반사된 후 상기 조형준비레이어의 소정의 위치에 조사되며,
상기 조형광선의 조사(scanning) 패턴은 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체 각각의 회전각변위에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 쾌속 입체 조형 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 케이싱의 내측면은, 상기 조형스테이지의 측면과의 사이에 전(全) 둘레에 걸쳐 틈새가 밀봉되어, 상기 조형스테이지 및 상기 커버플레이트와 함께 밀폐조형공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 11에 있어서,
상기 케이싱의 내측면과 상기 조형스테이지의 측면의 틈새는, 개스킷으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 11에 있어서,
상기 커버플레이트의 표면은 상기 조형재료가 부착하지 않도록 표면처리 또는 코팅되는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 11에 있어서,
상기 입체 조형재료 공급장치는, 상기 밀폐조형공간에 압력 또는 열을 부가할 수 있는 가열가압장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 조형재료 공급장치.
청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 입체 조형재료 공급장치;
상기 입체 조형재료 공급장치의 상방에 위치하고, 상기 조형스테이지 위에 형성된 조형준비레이어의 소정의 부위에 소정의 패턴으로 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어를 성형하는 광원부;
를 포함하여 이루어지고,
상기 광원부는 상기 컨트롤러부에 의해 상기 조형스테이지와 상기 공급부의 구동과 연동되어 구동되는 것을 특징으로 하는 쾌속 입체 조형 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 광원부는, 각기둥 형상을 갖고, 중심축을 중심으로 회전가능한 제1반사체 및 제2반사체를 포함하여 구성되어, 상기 조형광선은 상기 제1반사체와 상기 제2반사체에 차례로 입사 및 반사된 후 상기 조형준비레이어의 소정의 위치에 조사되며,
상기 조형광선의 조사(scanning) 패턴은 상기 제1반사체 및 상기 제2반사체 각각의 회전각변위에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 쾌속 입체 조형 장치.
청구항 15의 쾌속 입체 조형 장치를 이용한 입체 조형 방법에 있어서,
(ㄱ) 입체형상물의 수직해상도를 고려하여 조형레이어 하나의 두께를 결정하고, 상기 조형레이어 하나의 두께에 따라 상기 공급부가 상기 조형부에 공급할 1회분의 조형재료의 총부피를 결정하는 단계(s100);
(ㄴ) 상기 조형스테이지의 상면 또는 직전의 조형완료레이어와 상기 커버플레이트의 하면 사이의 거리가 상기 (ㄱ)단계에서 결정된 상기 조형완료레이어 하나의 두께보다 크도록 하는 소정의 위치에 상기 조형스테이지가 위치하여 준비하는 단계(s200);
(ㄷ) 상기 공급부가 상기 (ㄱ)단계에서 결정된 1회분 부피만큼의 조형재료를 상기 조형부에 공급하는 단계(s300);
(ㄹ) 상기 조형스테이지의 상면 또는 상기 직전 조형완료레이어와 상기 커버플레이트의 하면 사이의 거리가 상기 (ㄱ)단계에서 결정된 상기 조형레이어 하나의 두께만큼이 되도록 상기 조형스테이지구동부가 상기 조형스테이지를 상방 이동시키는 단계(s400);
(ㅁ) 상기 광원부가 상기 조형준비레이어의 소정의 부위에 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어 하나를 더 성형하는 단계(s500);
(ㅂ) 소정 형상의 입체형상물이 완성될 때까지 상기 (ㄴ)단계 내지 상기 (ㅁ)단계 를 순서대로 반복하는 단계(s600);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 조형 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 (ㄱ)단계와 상기 (ㄴ)단계의 사이에, 상기 조형광선의 사용출력을 저감하기 위해 상기 밀폐조형공간에 압력 또는 열을 가하는 단계(s150)를 추가하는 것을 특징으로 하는 입체 조형 방법.
청구항 15의 쾌속 입체 조형 장치를 이용한 입체 조형 방법에 있어서,
(a) 입체형상물의 수직해상도를 고려하여 조형레이어 하나의 두께를 결정하는 단계(s1000);
(b) 상기 조형스테이지의 상면 또는 직전 조형완료레이어면과 상기 커버플레이트의 하면 사이의 거리가 상기 (a)단계에서 결정된 상기 조형레이어 하나의 두께만큼이 되도록 하는 소정의 위치에 상기 조형스테이지가 위치하여 준비하는 단계(s2000);
(c) 상기 공급부가 상기 밀폐조형공간을 완전히 충전할 때까지 상기 조형재료를 공급하는 단계(s3000);
(d) 상기 광원부가 상기 조형준비레이어의 소정의 부위에 조형광선을 조사하여 소결 또는 경화시켜 조형완료레이어 하나를 더 성형하는 단계(s4000);
(e) 소정 형상의 입체형상물이 완성될 때까지 상기 (b)단계 내지 상기 (d)단계를 순서대로 반복하는 단계(s5000);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 조형 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 (a)단계와 상기 (b)단계의 사이에, 상기 조형광선의 사용출력을 저감하기 위해 상기 밀폐조형공간에 압력 또는 열을 가하는 단계(s1500)를 추가하는 것을 특징으로 하는 입체 조형 방법.