WO2018212420A1 - Sla 3d 프린터 - Google Patents

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WO2018212420A1
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김영범
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a SLA 3D printer, and more particularly, to a SLA 3D printer that improves the production capacity of the SLA 3D printer by using the UV laser of the SLA 3D printer more efficiently.
  • SLA Step Lithography Apparatus
  • UV light ultraviolet ray
  • scans it in a desired shape UV light
  • the SLA 3D printer uses a photocurable liquid resin material to cure with a laser and stack one by one.
  • the light When the light is scanned in the SLA 3D printer method, it may be scanned in units of points, but the light may be scanned in units of planes using a digital light processing (DLP) method.
  • the DLP method scans light in units of planes using a DLP projector.
  • a molding plate (Plate, Bed) is contained in a resin container containing a photocurable liquid resin, and the molding plate is cured by scanning a UV laser. After that, the molding plate is moved by one layer, and the method of curing one layer is repeated.
  • moving by one layer it is possible to simply move horizontally by the position of one layer, but in order to distribute the photocurable liquid resin with a uniform thickness to the position to be cured, the molding plate may be tilted and then changed to the original tilt.
  • Patent Document 1 Korean Patent Application Publication No. KR 10-2016-0113062 KR (Published: 2016.09.28.) ⁇ Is an example of such a SLA 3D printer.
  • the UV laser is scanned during the curing time, but does not scan the UV laser during the movement time to move the molding plate by one layer.
  • An object of the present invention is to improve the production capacity of the SLA 3D printer by using a light source for curing the liquid resin more efficiently in the SLA 3D printer.
  • SLA 3D printer a plurality of molding plate; Model plate moving means for controlling the molding plate, respectively; A resin container containing the molding plate and the photocurable liquid resin; A light source for liquid resin curing; And a light path changing means capable of changing a light path, wherein when one of the molding plates is being moved by the molding plate moving means, the light of the light source is applied to another molding plate which is not moving. The optical path is changed so that it is scanned.
  • the resin container may be attached with light path checking means for checking whether the light path changing means is aligned at the correct position.
  • the optical path checking means may include an optical sensor and the body of the optical path checking means is formed.
  • the number of resin containers is the same as the number of molding plates so that one molding plate may be contained in one resin container.
  • the light path changing means may include one rotatable reflector and a plurality of fixed reflectors.
  • SLA 3D printer a plurality of molding plate; Model plate moving means for controlling the molding plate, respectively; A resin container containing the molding plate and the photocurable liquid resin; A light source for curing the liquid resin; And a light path changing means for changing the direction of the output light according to the position of the incident light.
  • the position of the light incident on the optical path changing means is changed. It is characterized in that the light of the light source is scanned to be changed to another swatch plate that is not in motion.
  • the light path changing means includes one N path reflector (N is a natural number of 2 or more) and N fixed reflectors, the N path reflector is fixed, and the incident light is fixed to one fixed reflector direction among N fixed reflectors. By reflecting, the fixed reflector is reflected and transmitted according to the position of the incident light may be different.
  • SLA 3D printer a plurality of molding plate; Model plate moving means for controlling the molding plate, respectively; A resin container containing the molding plate and the photocurable liquid resin; LCD optical scanning device; And an LCD optical scanning device moving means capable of moving the LCD optical scanning device, wherein the LCD optical scanning device includes a light source and an LCD, and is configured by the LCD when light for curing the liquid resin is generated from the light source.
  • the LCD optical scanning device includes a light source and an LCD, and is configured by the LCD when light for curing the liquid resin is generated from the light source.
  • the resin container may be attached with optical path checking means for confirming whether the LCD optical scanning device has been moved to the correct position.
  • the optical path checking means may include an optical sensor and the body of the optical path checking means is formed.
  • the SLA 3D printer according to the present invention can improve the production capacity of the SLA 3D printer by using a light source for curing the liquid resin more efficiently.
  • FIG. 4 is a view showing a rotatable reflector rotated in FIG.
  • Example 5 is a perspective view of Example 1 of the SLA 3D printer according to the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view of a second embodiment of the SLA 3D printer according to the present invention.
  • FIG 10 illustrates an example in which an LCD optical scanning device is moved.
  • 1 is a conceptual diagram of a top-down method of an SLA 3D printer.
  • the photocurable liquid resin 200 is contained in the resin container 100, and the molding plate 300 is contained in the photocurable liquid resin 200.
  • the molding plate 300 may be moved by the molding plate moving means 400.
  • the photocurable liquid resin 200 is on the forming plate 300, when the laser light 550 is scanned by the UV laser 500, the photocurable liquid resin 200 is cured on the forming plate 300. do. If the hardening of one layer is completed, the build plate 300 is moved downwards and the next layer is ready for hardening. By repeating this process, the 3D output is completed on the molding plate 300.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a bottom up method of an SLA 3D printer.
  • the photocurable liquid resin 200 is contained in the resin container 100, and the molding plate 300 is contained in the photocurable liquid resin 200.
  • the molding plate 300 may be moved by the molding plate moving means 400.
  • the difference from FIG. 1 is that the direction in which the laser light 550 is scanned by the UV laser 500 is not the upper side of the resin container 100 but the lower side.
  • the bottom of the resin container 100 In order for the laser light 550 scanned downward to reach the photocurable liquid resin 200, the bottom of the resin container 100 must be made of a transparent material.
  • the photocurable liquid resin 200 is under the molding plate 300.
  • Will harden If the hardening of one layer is completed, the build plate 300 is moved upwards and the next layer is ready for hardening. By repeating this process, the 3D output is completed under the mold 300.
  • the modeling plate 300 needs to move, and the curing by laser light cannot be performed during the movement time.
  • the UV laser 500 is inefficient when it is moving by the model plate moving means, which is inefficient.
  • the SLA 3D printer according to the present invention uses a UV laser more efficiently by including a plurality of model plates to inject laser light into the other model plate with a UV laser when the model plate is in motion.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of the SLA 3D printer according to the present invention.
  • the SLA 3D printer includes a first resin container 110, a second resin container 120, a UV laser 500, a rotatable reflector 610, a first fixed reflector 620, and a second fixed reflector ( 630).
  • the UV laser 500 of FIG. 3 When the UV laser 500 of FIG. 3 generates laser light, the laser light is reflected by the rotatable reflector 610 and the first fixed reflector 620 to be scanned into the first resin container 110.
  • FIG. 4 is a view in which the rotatable reflector is rotated in FIG. 3.
  • the laser light is reflected by the rotatable reflector 610 and the second fixed reflector 630 and scanned in the second resin container 120.
  • the laser light is scanned into the second resin container 120, and when the molding plate of the second resin container 120 is moving, the laser is directed to the first resin container 110.
  • the light can be scanned.
  • Example 5 is a perspective view of Example 1 of the SLA 3D printer according to the present invention.
  • the laser light generated by the UV laser 500 is reflected by the first fixed reflector 620 or the second fixed reflector 630. Therefore, since the laser light can be sequentially sent to the first resin container 110 and the second resin container 120, the laser light is sent only to the resin container in which the molding plate is stopped without sending the laser light to the resin container in which the molding plate is moving. Can be.
  • Embodiment 6 is a perspective view of Embodiment 2 of a SLA 3D printer according to the present invention.
  • laser light generated by the UV laser 500 is transmitted to the first fixed reflector 620, the second fixed reflector 630, the third fixed reflector 640, and the fourth fixed reflector. Reflected by a fixed reflector of one of the reflectors 650. Therefore, since the laser light can be sequentially sent to the first resin container 110, the second resin container 120, the third resin container 130, and the fourth resin container 140, the laser is applied to the resin container in which the molding plate is moving. Laser light can be sent only to the resin container in which the modeling plate is stopped without sending light.
  • the SLA 3D printer according to the present invention uses the UV laser efficiently because the laser beam is sequentially sent to the resin container in which the modeling plate is stopped.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram of a SLA 3D printer without the rotatable reflector.
  • the SLA 3D printer of FIG. 7 includes a first resin container 110, a second resin container 120, a UV laser 500, a fixed two-path reflector 660, a first fixed reflector 620, and a second. And a fixed reflector 630.
  • the laser light generated by the UV laser 500 may be classified into a first laser light 551 and a second laser light 552.
  • the first laser light 551 generated by the UV laser 500 may be reflected by the two-path reflector 660 and the first fixed reflector 620 to reach the first resin container 110.
  • the second laser light 552 generated by the UV laser 500 may be reflected by the two-path reflector 660 and the second fixed reflector 630 to reach the second resin container 120.
  • the second laser light 552 is injected into the second resin container 120, and when the molding plate of the second resin container 120 is moving, the first resin container is moved.
  • the first laser light 551 may be scanned at 110.
  • the laser light can be sequentially sent to the first resin container 110 and the second resin container 120, the laser light is only sent to the resin container in which the molding plate is stopped without sending the laser light to the resin container in which the molding plate is moving. Can be.
  • the two-path reflecting mirror 660 has a different direction of output light depending on the position of incident light. That is, in FIG. 7, when the position of incident light is 551, the light is output to the first fixed reflector 620, and when the position of incident light is 552, it is output to the second fixed reflector 630. That is, the two-path reflector 660 is fixed, and reflects the incident light in the direction of the fixed reflector of one of the two fixed reflectors, and the fixed reflector that is reflected and transmitted varies depending on the position of the incident light.
  • N is a natural number of 3 or more
  • laser light can be sequentially sent to the N resin containers.
  • laser light can be sequentially sent to a plurality of resin containers using only a fixed reflector, thereby solving various problems that occur when using a rotatable reflector.
  • the position of the output may not be accurate if the position of the rotatable reflector is not precisely controlled.
  • the optical path confirmation means 700 is attached to the resin container.
  • the optical path confirmation means 700 is generated.
  • the optical path confirmation laser light will arrive only when the optical path changing means (rotatable reflector) according to the present invention is precisely controlled, Since the position of the rotatable reflector is wrong, the optical path confirmation laser light will not arrive at the optical path confirmation means 700.
  • optical path checking means 700 it is possible to confirm whether the optical path changing means (rotatable reflecting mirror) is accurately controlled.
  • FIG 9 is an example of a sectional view of an optical path checking means.
  • the optical path checking means 700 has an optical sensor 710 in the optical path checking means body 720, so that the optical path checking laser light may be present.
  • the optical path checking means body 720 has a hole 730 formed in the entry direction of the laser light. If the arrow direction in FIG. 9 is the optical path confirmation laser light, the hole is formed in a direction through which the optical path confirmation laser light in the arrow direction can pass as shown in FIG. 9.
  • the LCD optical scanning device 800 of FIG. 10 includes a light source 810 and an LCD 820.
  • the light source 810 generates light for passing the resin, only light having a shape set by the LCD 820 passes, and thus, light having a desired shape may be scanned into the resin container.
  • the LCD optical scanning device 800 further includes an LCD optical scanning device moving means (not shown) for moving the arrow in the arrow direction (AB direction) of FIG. 10, the ultraviolet light is transmitted to the first resin container 110 and the second resin container. Injection may be performed sequentially at 120.
  • the laser light is scanned into the second resin container 120, and when the molding plate of the second resin container 120 is moving, the laser is directed to the first resin container 110.
  • the light can be scanned.
  • the optical path checking means 700 may be installed in the resin container as shown in FIG. 10.
  • the reflecting mirrors are only the embodiment, and may be replaced by other optical means (for example, a prism, a lens, etc.). Therefore, the light path changing means may be implemented by means other than the rotatable reflector.
  • the number of resin containers is the same as the number of molding plates, but one molding plate may be contained in one resin container, but a plurality of molding plates may be implemented in one resin container. Therefore, the SLA 3D printer of the present invention may be implemented to be one resin container.
  • the light source for curing the liquid resin may be a UV laser, but may also be a light source used in the DLP method.

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Abstract

본 발명에 의한 SLA 3D프린터는, 다수의 조형판; 상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단; 상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기; 액상 수지 경화를 위한 광원; 광경로를 변경할 수 있는 광경로 변경수단;을 포함하고, 상기 조형판 중 하나의 조형판이 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 상기 광경로 변경수단이 이동 중이 아닌 다른 조형판에 상기 광원의 광이 주사되도록 광경로를 변경하는 것을 특징으로 한다.

Description

SLA 3D 프린터
본 발명은 SLA 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, SLA 3D프린터의 UV 레이저를 좀 더 효율적으로 사용하여 SLA 3D프린터의 생산 능력을 향상시키는 SLA 3D 프린터에 관한 것이다.
SLA((Stereo Lithography Apparatus)는 3D 프린팅 기술중 하나로서, UV광(자외선, ultraviolet ray)에 경화되는 특성을 갖는 광경화성 액상 재료를 사용하여 UV 레이저를 거울(mirror)로 반사시켜 원하는 형태로 주사(irradiate)하면서 액체를 경화시켜 3D 출력물을 제작하는 기술을 말한다.
즉, SLA 3D 프린터는 광경화성 액상 수지(Photocurable Liquid Resin) 재료를 사용하여 레이저로 경화시키며 한 층 한 층 쌓는 방식을 사용한다.
SLA 3D프린터 방식에서 광을 주사할 때, 점 단위로 주사할 수도 있지만, DLP(Digital Light Processing)방식을 이용하여 면 단위로 광을 주사할 수도 있다. DLP 방식은 DLP 프로젝터를 이용하여 면 단위로 광을 주사하는 방식이다.
SLA 3D프린터 방식에서는, 광경화성 액상 수지(Photocurable Liquid Resin) 가 담긴 수지 용기(Resin Container) 안에 조형판(Plate, Bed)가 담겨있고, 조형판에 UV 레이저를 주사하여 1층을 경화시킨다. 그 후 조형판을 1층 만큼 이동시킨 후 1층을 경화시키는 방식을 반복한다. 1층 만큼 이동시킬 때 단순히 1층의 위치만큼 수평 이동할 수도 있지만, 광경화성 액상 수지가 경화될 위치에 균일한 두께로 분배되도록 하기 위해 조형판을 기울인 후 원래의 기울기로 변경하는 동작을 하기도 한다.
특허문헌 1{한국 공개특허공보 KR 10-2016-0113062 KR(공개일:2016.09.28.) }은 이러한 SLA 3D프린터의 예이다.
종래의 SLA 3D프린터 방식에서는 경화시간 동안에는 UV 레이저를 주사하지만, 조형판을 1층 만큼 이동하는 이동시간 동안에는 UV 레이저를 주사하지 않는다.
이것은 SLA 3D프린터의 장치 중에서 중요 부분인 UV 레이저(액상 수지 경화를 위한 광원)를 100% 활용하지 못하기 때문에 비효율적이다.
본 발명의 목적은, SLA 3D프린터에 있어서, 액상 수지 경화를 위한 광원을 좀 더 효율적으로 사용하여 SLA 3D프린터의 생산 능력을 향상시키는 것이다.
본 발명에 따른 SLA 3D프린터는, 다수의 조형판; 상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단; 상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기; 액상 수지 경화를 위한 광원; 광경로를 변경할 수 있는 광경로 변경수단;을 포함하고, 상기 조형판 중 하나의 조형판이 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 상기 광경로 변경수단이 이동 중이 아닌 다른 조형판에 상기 광원의 광이 주사되도록 광경로를 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 수지 용기에는 광경로 변경수단이 정확한 위치로 정렬되었는지를 확인하기 위한 광경로 확인 수단이 부착될 수 있다.
상기 광경로 확인 수단은 광센서와 구멍이 형성된 광경로 확인수단 몸체를 포함할 수 있다.
상기 수지 용기의 수는 상기 조형판의 수와 동일하여 하나의 수지 용기에 하나의 조형판이 담겨질 수 있다.
상기 광경로 변경수단은 하나의 회전 가능 반사경과 다수의 고정 반사경을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 다른 실시예에 의한 SLA 3D프린터는, 다수의 조형판; 상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단; 상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기; 액상 수지의 경화를 위한 광원; 입사되는 광의 위치에 따라 출력되는 광의 방향이 달라지는 광경로 변경수단;을 포함하고, 상기 조형판 중 하나의 조형판이 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 상기 광경로 변경수단에 입사되는 광의 위치가 변경되어 이동 중이 아닌 다른 조형판에 상기 광원의 광이 주사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 광경로 변경수단은 하나의 N경로 반사경(N 은 2 이상의 자연수)과 N개의 고정 반사경을 포함하고, 상기 N경로 반사경은 고정되어 있고, 입사되는 광을 N개의 고정 반사경 중 하나의 고정 반사경 방향으로 반사하고, 입사되는 광의 위치에 따라 반사되어 전달되는 고정 반사경이 달라지는 것일 수 있다.
본 발명에 다른 실시예에 의한 SLA 3D프린터는, 다수의 조형판; 상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단; 상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기; LCD 광 주사장치; 상기 LCD 광 주사장치를 이동시킬 수 있는 LCD 광 주사장치 이동수단;을 포함하고, 상기 LCD 광 주사장치는 광원과 LCD를 포함하여, 광원에서 액상 수지 경화를 위한 광을 발생시키면 LCD에 의해 설정된 모양의 광을 주사할 수 있고, 상기 조형판 중 하나의 조형판이 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 상기 LCD 광 주사장치 이동수단에 의해 LCD 광 주사장치의 위치가 변경되어 이동 중이 아닌 다른 조형판에 광 주사장치의 광이 주사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 수지 용기에는 상기 LCD 광 주사장치가 정확한 위치로 이동되었는지를 확인하기 위한 광경로 확인 수단이 부착될 수 있다.
상기 광경로 확인 수단은 광센서와 구멍이 형성된 광경로 확인수단 몸체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 SLA 3D프린터는, 액상 수지 경화를 위한 광원을 좀 더 효율적으로 사용하여 SLA 3D프린터의 생산 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 SLA 3D프린터의 탑 다운 방식의 개념도
도 2는 SLA 3D프린터의 바텀 업 방식의 개념도
도 3은 본 발명에 의한 SLA 3D프린터의 개념도
도 4는 도 3에서 회전 가능 반사경이 회전한 모습
도 5는 본 발명에 의한 SLA 3D프린터의 실시예 1의 사시도
도 6은 본 발명에 의한 SLA 3D프린터의 실시예 2의 사시도
도 7은 회전 가능 반사경을 생략한 SLA 3D프린터의 개념도
도 8은 수지 용기에 광 경로 확인 수단이 부착된 예
도 9는 광 경로 확인 수단의 단면도의 예
도 10은 LCD 광 주사장치가 이동하도록 구현된 예
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
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.
도 1은 SLA 3D프린터의 탑 다운 방식의 개념도이다.
도 1의 SLA 3D프린터에서는, 수지 용기(100) 안에 광경화성 액상 수지(200)가 담겨 있고, 조형판(300)이 광경화성 액상 수지(200) 안에 들어있다. 조형판(300)은 조형판 이동수단(400)에 의해 이동할 수 있다.
조형판(300) 위에 광경화성 액상 수지(200)가 있는 상태에서, UV 레이저(500)로 레이저 광(550)을 주사하게 되면, 조형판(300) 위에 광경화성 액상 수지(200)가 경화되게 된다. 만일 1개층의 경화가 완성되게 되면, 조형판(300)이 아래로 이동하게 되어 그 다음 층이 경화될 준비가 된다. 이런 과정을 반복하여 조형판(300) 위에 3D 출력물이 완성된다.
도 2는 SLA 3D프린터의 바텀 업 방식의 개념도이다.
도 2의 SLA 3D프린터에서도, 수지 용기(100) 안에 광경화성 액상 수지(200)가 담겨 있고, 조형판(300)이 광경화성 액상 수지(200) 안에 들어있다. 조형판(300)은 조형판 이동수단(400)에 의해 이동할 수 있다.
도 1과의 차이점은, UV 레이저(500)에서 레이저 광(550)을 주사하는 방향이 수지 용기(100)의 위쪽이 아니라, 아래쪽이라는 것이다.
아래쪽으로 주사된 레이저 광(550)이 광경화성 액상 수지(200)에 도달하기 위해서는 수지 용기(100)의 아래쪽이 투명한 재질로 되어 있어야 한다.
조형판(300)의 아래에 광경화성 액상 수지(200)가 있는 상태에서, UV 레이저(500)로 레이저 광(550)을 주사하게 되면, 조형판(300)의 아래에 광경화성 액상 수지(200)가 경화되게 된다. 만일 1개층의 경화가 완성되게 되면, 조형판(300)이 위로 이동하게 되어 그 다음 층이 경화될 준비가 된다. 이런 과정을 반복하여 조형판(300)의 아래에 3D 출력물이 완성된다.
도 1과 도 2의 SLA 3D프린터에서 1개층의 경화가 완성되면, 조형판(300)이 이동해야 하고 그 이동시간 동안에는 레이저 광에 의한 경화를 할 수 없다. 즉 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 UV 레이저(500)가 아무런 작업을 않고 있으므로 비효율적이다.
본 발명에 의한 SLA 3D프린터는 다수의 조형판을 포함하여 하나의 조형판이 이동 중일 때 다른 조형판에 UV 레이저로 레이저 광을 주사하도록 하여 UV 레이저를 더 효율적으로 사용한다.
도 3은 본 발명에 의한 SLA 3D프린터의 개념도이다.
도 3의 SLA 3D프린터는, 제1 수지 용기(110), 제2 수지 용기(120), UV 레이저(500), 회전 가능 반사경(610), 제1 고정 반사경(620), 제2 고정 반사경(630)을 포함한다.
도 3의 UV 레이저(500)가 레이저 광을 발생시키면, 레이저 광이 회전 가능 반사경(610)과 제1 고정 반사경(620)에 반사되어 제1 수지 용기(110)에 주사된다.
도 4는 도 3에서 회전 가능 반사경이 회전한 모습이다.
회전 가능 반사경(610)을 기계적인 힘에 의해 회전시키는 것은 용이하게 구현할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
도 3의 회전 가능 반사경(610)이 도 4와 같이 회전하면, 레이저 광이 회전 가능 반사경(610)과 제2 고정 반사경(630)에 반사되어 제2 수지 용기(120)에 주사된다.
따라서 제1 수지 용기(110)의 조형판이 이동 중일 때에는 제2 수지 용기(120)에 레이저 광을 주사하고, 제2 수지 용기(120)의 조형판이 이동 중일 때에는 제1 수지 용기(110)에 레이저 광을 주사할 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 SLA 3D프린터의 실시예 1의 사시도이다.
도 5의 회전 가능 반사경(610)이 회전함에 따라 UV 레이저(500)에서 발생한 레이저 광이 제1 고정 반사경(620) 또는 제2 고정 반사경(630)에 반사된다. 따라서 제1 수지 용기(110), 제2 수지 용기(120)에 순차적으로 레이저 광을 보낼 수 있으므로, 조형판이 이동 중인 수지 용기에는 레이저 광을 보내지 않고 조형판이 정지되어 있는 수지 용기에만 레이저 광을 보낼 수 있다.
도 6은 본 발명에 의한 SLA 3D프린터의 실시예 2의 사시도이다.
도 6의 회전 가능 반사경(610)이 회전함에 따라 UV 레이저(500)에서 발생한 레이저 광이 제1 고정 반사경(620), 제2 고정 반사경(630), 제3 고정 반사경(640), 제4 고정 반사경(650) 중 하나의 고정 반사경에 반사된다. 따라서 제1 수지 용기(110), 제2 수지 용기(120), 제3 수지 용기(130), 제4 수지 용기(140)에 순차적으로 레이저 광을 보낼 수 있으므로, 조형판이 이동 중인 수지 용기에는 레이저 광을 보내지 않고 조형판이 정지되어 있는 수지 용기에만 레이저 광을 보낼 수 있다.
그러므로 본 발명에 의한 SLA 3D프린터는 조형판이 정지되어 있는 수지 용기로 레이저 광을 순차적으로 보내기 때문에 UV 레이저를 효율적으로 이용한다.
그런데 도 4 내지 도 7의 실시예에서는 회전 가능 반사경이 회전을 하여야 하므로, 여러 문제가 있을 수 있다. 예를 들어 모터에 의해 회전할 경우, 정밀도가 높지 않을 수 있고, 기계적 진동이 있을 수 있다. 또 회전시 진동이 완전히 없어질 때까지 기다린다면 시간이 낭비될 수도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 회전 가능 반사경이 필요 없는 구조로 구현할 수도 있다.
도 7은 회전 가능 반사경을 생략한 SLA 3D프린터의 개념도이다.
도 7의 SLA 3D프린터는, 제1 수지 용기(110), 제2 수지 용기(120), UV 레이저(500), 고정되어 있는 2경로 반사경(660), 제1 고정 반사경(620), 제2 고정 반사경(630)을 포함한다.
UV 레이저(500)에서 발생시키는 레이저 광은 제1 레이저 광(551)과 제2 레이저 광(552)으로 구분할 수 있다.
UV 레이저(500)에서 발생시키는 제1 레이저 광(551)은 2경로 반사경(660), 제1 고정 반사경(620)에 반사되어 제1 수지 용기(110)에 도달할 수 있다. 또한 UV 레이저(500)에서 발생시키는 제2 레이저 광(552)은 2경로 반사경(660), 제2 고정 반사경(630)에 반사되어 제2 수지 용기(120)에 도달할 수 있다.
따라서 제1 수지 용기(110)의 조형판이 이동 중일 때에는 제2 수지 용기(120)에 제2 레이저 광(552)을 주사하고, 제2 수지 용기(120)의 조형판이 이동 중일 때에는 제1 수지 용기(110)에 제1 레이저 광(551)을 주사할 수 있다.
즉 제1 수지 용기(110), 제2 수지 용기(120)에 순차적으로 레이저 광을 보낼 수 있으므로, 조형판이 이동 중인 수지 용기에는 레이저 광을 보내지 않고 조형판이 정지되어 있는 수지 용기에만 레이저 광을 보낼 수 있다.
상기 2경로 반사경(660)은 입사되는 광의 위치에 따라 출력되는 광의 방향이 달라진다. 즉 도 7에서, 입사되는 광의 위치가 551이면 제1 고정 반사경(620)으로 출력되고, 입사되는 광의 위치가 552이면 제2 고정 반사경(630)으로 출력된다. 즉 상기 2경로 반사경(660)은 고정되어 있고, 입사되는 광을 2개의 고정 반사경 중 하나의 고정 반사경 방향으로 반사하고, 입사되는 광의 위치에 따라 반사되어 전달되는 고정 반사경이 달라진다.
만일 2경로 반사경(660)을 N경로 반사경으로 바꾸면(N은 3 이상의 자연수), N개의 수지 용기에 순차적으로 레이저 광을 보낼 수 있다.
도 7의 실시예에서는 고정된 반사경만을 이용하여 다수의 수지 용기에 순차적으로 레이저 광을 보낼 수 있으므로, 회전 가능 반사경을 사용할 때 발생하는 여러 문제점이 해결된다.
본 발명에 의한 SLA 3D프린터에서 회전 가능 반사경이 회전하면서 레이저 광을 보낼 때, 회전 가능 반사경의 위치가 정밀하게 제어되지 않으면, 출력물의 위치가 정확하지 않을 수 있다.
따라서 회전 가능 반사경의 위치가 정밀하게 제어되고 있는지를 확인하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
도 8은 수지 용기에 광 경로 확인 수단이 부착된 예이다.
도 8에서는 수지 용기에 광경로 확인수단(700)이 부착되어 있다.
만일 도 8의 UV 레이저(500)에서 매우 가는 레이저 광(이 레이저 광은 광경로 확인을 위해 사용되는 레이저 광이므로 광경로 확인 레이저 광이라 할 수 있다)을 발생시킨 후 광경로 확인수단(700)에서 광경로 확인 레이저 광이 도착했는지를 확인하도록 하면, 본 발명에 의한 광경로 변경수단(회전 가능 반사경)이 정밀하게 제어된 경우에만 그 광경로 확인 레이저 광이 도착할 것이고, 조금이라도 광경로 변경수단(회전 가능 반사경)의 위치가 잘못되어 있으므로, 광경로 확인수단(700)에 그 광경로 확인 레이저 광이 도착하지 않을 것이다.
이러한 광경로 확인수단(700)을 이용하여 광경로 변경수단(회전 가능 반사경)이 정확하게 제어되었는지를 확인할 수 있다.
도 9는 광 경로 확인 수단의 단면도의 예이다.
광경로 확인수단(700)은 광경로 확인수단 몸체(720) 안에 광센서(710)이 있어서, 광경로 확인 레이저 광의 존재 여부를 확인할 수 있다. 광경로 확인수단 몸체(720)에는 레이저 광의 진입 방향으로 형성된 구멍(730)이 있다. 도 9의 화살표 방향이 광경로 확인 레이저 광이라면, 구멍은 도 9와 같이 화살표 방향의 광경로 확인 레이저 광이 통과할 수 있는 방향으로 형성된다.
현재 LCD를 이용한 SLA 3D프린터도 개발되어 있으므로, 도 10과 같은 실시예도 가능하다.
도 10은 LCD 광 주사장치가 이동하도록 구현된 예이다.
도 10의 LCD 광 주사장치(800)는 광원(810)과 LCD(820)을 포함한다. 광원(810)에서 수지 경과를 위한 광을 발생시키면 LCD(820)에 의해 설정된 모양의 광만 통과하므로, 수지용기에 원하는 모양의 광을 주사할 수 있다.
만일 LCD 광 주사장치(800)를 도 10의 화살표 방향(AB 방향)으로 이동시키는 LCD 광 주사장치 이동수단(미도시)을 추가적으로 포함한다면, 자외선을 제1 수지 용기(110)와 제2 수지 용기(120)에 순차적으로 주사할 수 있다.
따라서 제1 수지 용기(110)의 조형판이 이동 중일 때에는 제2 수지 용기(120)에 레이저 광을 주사하고, 제2 수지 용기(120)의 조형판이 이동 중일 때에는 제1 수지 용기(110)에 레이저 광을 주사할 수 있다.
LCD 광 주사장치 이동수단이 LCD 광 주사장치(800)을 정확한 위치로 이동시켰는지를 확인하기 위해 도 10과 같이 광경로 확인수단(700)이 수지 용기에 설치될 수 있다.
상기 실시예에서 반사경들은 실시예에 불과하며, 다른 광학수단(예를 들면, 프리즘, 렌즈 등)으로 대체될 수 있다. 따라서 광경로 변경수단은 회전 가능 반사경 외의 다른 수단에 의해 구현할 수도 있다.
도 3과 같이, 수지 용기의 수는 상기 조형판의 수와 동일하여 하나의 수지 용기에 하나의 조형판이 담겨질 수도 있지만, 다수의 조형판이 하나의 수지 용기에 담겨지도록 구현할 수도 있다. 따라서 본 발명의 SLA 3D프린터는 수지 용기가 하나가 되도록 구현할 수도 있다.
액상 수지의 경화를 위한 광원은 UV 레이저일수도 있지만, DLP 방식에서 사용하는 광원일 수도 있다.

Claims (10)

  1. 다수의 조형판;
    상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단;
    상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기;
    액상 수지 경화를 위한 광원;
    광경로를 변경할 수 있는 광경로 변경수단;
    을 포함하고,
    상기 조형판 중 하나의 조형판이 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 상기 광경로 변경수단이 이동 중이 아닌 다른 조형판에 상기 광원의 광이 주사되도록 광경로를 변경하는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 용기에는 광경로 변경수단이 정확한 위치로 정렬되었는지를 확인하기 위한 광경로 확인 수단이 부착된 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 광경로 확인 수단은 광센서와 구멍이 형성된 광경로 확인수단 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 용기의 수는 상기 조형판의 수와 동일하여 하나의 수지 용기에 하나의 조형판이 담겨지는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광경로 변경수단은 하나의 회전 가능 반사경과 다수의 고정 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  6. 다수의 조형판;
    상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단;
    상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기;
    액상 수지의 경화를 위한 광원;
    입사되는 광의 위치에 따라 출력되는 광의 방향이 달라지는 광경로 변경수단;
    을 포함하고,
    상기 조형판 중 하나의 조형판이 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 상기 광경로 변경수단에 입사되는 광의 위치가 변경되어 이동 중이 아닌 다른 조형판에 상기 광원의 광이 주사되도록 하는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 광경로 변경수단은 하나의 N경로 반사경(N 은 2 이상의 자연수)과 N개의 고정 반사경을 포함하고,
    상기 N경로 반사경은 고정되어 있고, 입사되는 광을 N개의 고정 반사경 중 하나의 고정 반사경 방향으로 반사하고, 입사되는 광의 위치에 따라 반사되어 전달되는 고정 반사경이 달라지는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  8. 다수의 조형판;
    상기 조형판을 각각 제어할 수 있는 조형판 이동수단;
    상기 조형판과 광경화성 액상 수지가 담겨진 수지 용기;
    LCD 광 주사장치;
    상기 LCD 광 주사장치를 이동시킬 수 있는 LCD 광 주사장치 이동수단;
    을 포함하고,
    상기 LCD 광 주사장치는 광원과 LCD를 포함하여, 광원에서 액상 수지 경화를 위한 광을 발생시키면 LCD에 의해 설정된 모양의 광을 주사할 수 있고,
    상기 조형판 중 하나의 조형판이 상기 조형판 이동수단에 의해 이동 중일 때는 상기 LCD 광 주사장치 이동수단에 의해 LCD 광 주사장치의 위치가 변경되어 이동 중이 아닌 다른 조형판에 광 주사장치의 광이 주사되도록 하는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 수지 용기에는 상기 LCD 광 주사장치가 정확한 위치로 이동되었는지를 확인하기 위한 광경로 확인 수단이 부착된 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 광경로 확인 수단은 광센서와 구멍이 형성된 광경로 확인수단 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 SLA 3D프린터.
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