KR100251336B1 - 간편한 디큐빙 작업을 위한 가변 메쉬 해칭방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정 단면 형상이 절단 형성되고 단면 형상 이외의 부분이 메쉬 형식으로 절단된 소정 두께의 적층체들을 복수개 적층하여 시제품을 제작하는 LOM(Laminated Object Manufacturing) 신속 제작 방법에 사용되는 메쉬 해칭 방법에 있어서, 각각의 적층체를 상기 단면 형상에 근접한 제1 메쉬 영역과, 제1 메쉬 영역을 둘러싸는 제2 메쉬 영역으로 구분하고, 제1 메쉬 영역의 메쉬 간격을 제2 메쉬 영역의 메쉬 간격보다 작게 하는 메쉬 해칭 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따라, 제품 단면의 경계 부분에서는 메쉬 간격을 줄여 주고, 제품 단면에서 떨어져 있어 형상이 없는 부분에서는 메쉬 간격을 크게 함으로써, 즉 적응적 메쉬 거리(adaptive mesh distance) 방식을 적용함으로써, 디큐빙 시간이 절감됨과 동시에 제품의 파손 가능성 없이 디큐빙작업이 가능하게 된다.

Description

간편한 디큐빙 작업을 위한 가변 메쉬 해칭 방법

본 발명은 신제품의 시제품(prototype)을 제작하는 신속 제작 방법(rapid prototyping)에 관한 것으로, 특히 적층(lamination) 기법을 이용한 신속 제작 방법에서 소정 형상의 시제품을 제작한 후 이를 필요없는 부분으로부터 손쉽게 분리하도록 시제품 단면 형상과 함께 생성된 육면체 형태의 큐브(cube)를 작업 완료 후에 제거하는 디큐빙(decubing) 작업을 위한 가변 메쉬 해칭 방법(variable mesh hatching method)에 관한 것이다.

신제품을 개발하는 경우에, 개발되는 제품의 디자인이나 조립성 검증이 필요하게 된다. 현재 산업체에서 신속한 시제품 제작을 위하여 여러 가지 신속 제작 방법들이 사용되고 있다. 이러한 신속 제작 방법의 특징은 소정 두께로 슬라이싱(slicing)된 3차원 CAD(computer-aided design) 모델을 사용하여 단면을 적층하여서 3차원 시제품을 제작하는 것이다.

현재에는 신속 제작 방법 중 하나인 미국 헬리시스(Helisys)사에서 개발한 LOM(laminated object manufacturing) 방식이 널리 사용되고 있다. LOM 방법에서는 각각의 적층체로서의 종이를 z축 방향으로 이동하는 플랫폼 위에 적층하고 레이저 빔으로 절단하여 종이에 소정 단면 형상을 제작하며, 그 위에 새로운 종이를 적층시키고 소정 단면 형상을 절단하는 과정을 반복하여 시제품을 제작한다. LOM 방법에서는 각 단면 형상을 절단할 때, 요구되는 단면 형상 이외의 불필요한 부분들을 제작 완료 후에 용이하게 제거하기 위하여 메쉬(mesh) 형태로 절단한다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이, 소정 단면 형상 및 메쉬가 형성된 적층체 위에 새로운 층의 적층체가 배치 접합되고 나서, 새로운 적층체 내에 다시 단면 형상 및 메쉬가 형성된다. 시제품의 소정 두께가 얻어질 때까지 이러한 과정이 반복된다. 이러한 과정이 완료된 후 완성된 시제품을 얻기 위하여 불필요한 부분을 제거하면 메쉬로 절단된 부분들이 육면체 형태의 큐브(cube)로 분리되므로, 이러한 제거 작업을 디큐빙 작업이라 한다.

도2에는 디큐빙 작업의 과정이 도시되어 있는데, (a), (b), (c) 및 (d)의 순서로 이루어진다. 우선, 장비의 엘리베이터 판(elevator plate)으로부터 적층된 LOM 제작품을 분리한다. 그리고 나서, 제품을 제외한 큐브 및 불필요한 부분을 제거하기 위하여 LOM 제작품 전체를 둘러싸고 있는 벽 부분을 분리 제거한다. 이어서, 큐브를 제작품의 표면으로부터 분리 제거하고 제품의 표면을 도장, 연마 또는 샌드블라스팅 처리한다.

통상적으로, 디큐빙 작업은 자동으로 이루어지지 않고 숙련된 작업자의 경험에 의해 수작업으로 진행되기 때문에 많은 시간이 소요된다. 특히, 복잡한 형상을 디큐빙하는 경우에, 큐브를 분리시킬 때 제품의 일부분이 파손될 위험성이 있다.

종래 기술에서는 불필요한 부분을 메쉬 형태로 절단할 때, 도3에 도시된 바와 같이 메쉬의 간격이 일정하게 형성된다. 도3의 (a)에서처럼 메쉬의 간격을 크게 하면, 제거하여야 하는 큐브의 크기가 커져서 디큐빙 시간은 절감되나 디큐빙 작업시 제품의 형상이 파손될 위험성이 증대한다. 반대로, 도3의 (b)에 도시된 바와 같이 메쉬의 간격을 줄이면, 전체 디큐빙 시간은 증대하지만 디큐빙 작업시 복잡한 형상 부위에서 형상이 파손될 위험성은 감소된다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 메쉬의 간격을 일정하게 하지 않고 필요에 따라 부분적으로 메쉬 간격을 조절할 수 있는 가변 메쉬 해칭 방법을 제공하기 위한 것이다.

도1은 종래의 LOM 방법에 따른 시제품 제작 방법에 있어서 제품 단면과 디큐빙에 필요한 메쉬를 형성하는 과정을 도시하는 개략도.

도2는 디큐빙 과정을 도시하는 사진.

도3은 종래의 메쉬 해칭 방법에 의해 형성된 일정 간격의 메쉬를 도시하는 적층체의 평면도로서, (a)는 큰 간격을 갖는 메쉬를 도시하는 평면도이고 (b)는 작은 간격을 갖는 메쉬를 도시하는 평면도.

도4는 본 발명에 따른 메쉬 해칭 방법에 따라 형성된 가변 간격 메쉬의 일 실시예를 도시하는 적층체의 평면도.

도5는 본 발명에 따른 메쉬 해칭 방법에 따라 형성된 가변 간격 메쉬의 다른 실시예를 도시하는 적층체의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 적층체

15 : 단면 형상

18 : 메쉬

20 : 사각형 경계선

28 : 메쉬

본 발명에 따르면, 소정 단면 형상이 절단 형성되고 단면 형상 이외의 부분이 메쉬 형식으로 절단된 소정 두께의 적층체들을 복수개 적층하여 시제품을 제작하는 신속 제작 방법에 사용되는 메쉬 해칭 방법에 있어서, 각각의 적층체를 상기 단면 형상에 근접한 제1 메쉬 영역과, 제1 메쉬 영역을 둘러싸는 제2 메쉬 영역으로 구분하고, 제1 메쉬 영역의 메쉬 간격을 제2 메쉬 영역의 메쉬 간격보다 작게 하는 메쉬 해칭 방법이 제공된다.

이하, 첨부 도면 중 도4를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도4에는 본 발명의 가변 메쉬 해칭 방법의 일 실시예에 따라 메쉬(18, 28)가 형성된 적층체(10)의 평면도가 도시되어 있다.

도4에서 알 수 있는 바와 같이, 적층체(10) 내에 형성된 단면 형상(15) 부근에서는 메쉬(18)의 간격이 작게 해칭되고 단면 형상(15)으로부터 먼 지점에서는 메쉬(28)의 간격이 크게 해칭되어 있다. 이를 수행하기 위하여, 먼저 단면 형상(15)을 중심으로 사각형 경계선(20)을 형성한다. 그리고 나서, 사각형 경계선(20) 내부에서는 메쉬(18) 간격을 작게 하고 사각형 경계선(20) 외부에서는 메쉬(28) 간격을 크게 하여 절단 작업을 실행한다.

사각형 경계선(20)의 크기는 CAD 모델의 슬라이싱된 단면 정보를 입수하여 그 단면의 크기에 적합하도록 결정된다. 이때, 사각형 경계선(20) 내부의 메쉬(18) 간격은 상면과 하면의 메쉬 라인들이 서로 연결되어 전체적으로 정육면체가 생성되게 하여야 한다. 사각형 경계선(20) 외부에서는 메쉬(28) 간격을 되도록 크게 설정하여서 디큐빙 작업시 큐브를 용이하게 분리할 수 있게 한다.

도5를 참조하면, 본 발명의 가변 메쉬 해칭 방법의 다른 실시예에 따라 메쉬가 형성된 적층체의 평면도가 도시되어 있다. 도5에서는 제품의 원형 단면 형상에 따라 경계선이 원형으로 되어 있으며, 기타 다른 구성은 도4의 실시예와 유사하다. 따라서, 본원 발명에 따르면, 제품의 단면 형상에 따라 경계선 형상을 사각형, 원형 이외의 다른 형상으로 할 수 있다.

이와 같이, 제품 단면 형상의 경계 부분에서는 메쉬 간격을 줄여 주고, 제품 단면 형상에서 떨어져 있어 단면 형상이 없는 부분에서는 메쉬 간격을 크게 함으로써, 즉 적응적 메쉬 거리(adaptive mesh distance) 방식을 적용함으로써, 디큐빙 시간이 절감됨과 동시에 제품의 파손 가능성 없이 디큐빙 작업이 가능하게 된다.

종래의 LOM 장비에서는 디큐빙 라인(메쉬) 간격이 일정하여 디큐빙 작업시 많은 어려움이 수반되지만, 본 발명에 따른 적응적 메쉬 거리 방식을 사용하는 가변 메쉬 해칭 방법을 이용하면 시제품 제작 시간은 물론 후처리 시간도 대폭 감소된다. 본원 발명은 기존의 LOM 공정외에도 본 출원인인 개발한 "적층 기법을 이용한 3차원 프린터"에서도 사용될 수 있다.

Claims (1)

1. 소정 단면 형상이 절단 형성되고 단면 형상 이외의 부분이 메쉬 형식으로 절단된 소정 두께의 적층체들을 복수개 적층하여 시제품을 제작하는 신속 제작 방법에 사용되는 메쉬 해칭 방법에 있어서,

   각각의 적층체를 상기 단면 형상에 근접한 제1 메쉬 영역과, 제1 메쉬 영역을 둘러싸는 제2 메쉬 영역으로 구분하고, 제1 메쉬 영역의 메쉬 간격을 제2 메쉬 영역의 메쉬 간격보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 메쉬 해칭 방법.