KR101561111B1 - 입체 조형물 연마를 수행하는 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 프린터에 의해 프린팅된 입체 조형물의 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 프린터에 의해 프린팅된 입체 조형물의 프린팅 데이터를 이용하여 입체 조형물을 연마하는 방안에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 3차원 프린터는 입체 조형물을 프린팅하는 프린팅 노즐, 상기 프린팅 노즐에 의해 프린팅된 입체 조형물의 표면을 연마하는 연마부재, 상기 프린팅 노즐과 상기 연마부재를 구동하는 구동부, 상기 입체 조형물을 프린팅하거나 연마하는데 필요한 데이터를 저장하는 저장부 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 입체 조형물을 프린팅하도록 상기 프린팅 노즐을 제어하며, 상기 입체 조형물을 프린팅할 때 사용한 데이터를 이용하여 상기 입체 조형물을 연마하도록 상기 연마부재를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

입체 조형물 연마를 수행하는 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 연마 방법{3D Printer and Method for grinding of 3D Printer}
본 발명은 3차원 프린터에 의해 프린팅된 입체 조형물의 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 프린터에 의해 프린팅된 입체 조형물의 프린팅 데이터를 이용하여 입체 조형물을 연마하는 방안에 관한 것이다.
3차원 프린팅 조형시스템(Three Dimensional Printing Prototyping System)은 잉크-젯 프린터(Ink-Jet Printer)에서 사용되는 잉크분사기술을 이용하여 입체형상물을 조형하는 시스템이다.
종래 3차원 프린팅 조형시스템(101)은 도 1에 도시된 바와 같이, 소재수용챔버(131)에 수용된 분말소재가 롤러(137) 등에 의해 조형챔버(121)의 조형테이블(123)에 소정의 단면 두께씩 공급되면, 프린팅헤드(140)가 3차원 조형물(A')에 대응하는 단면층에 접착물질을 분사하여 해당 단면들을 적층해 나감으로써, 최종적으로 3차원 조형물(A')이 조형된다.
이때, 프린팅헤드(140)로부터 분사되는 접착물질은 바인더를 사용하는데, 이 바인더 물질은 프린팅헤드(140)의 미세한 노즐을 막지 않고 마치 잉크처럼 통과할 수 있도록 액상의 저점성 바인더 물질을 사용한다.
그러나 이러한 종래의 3차원 프린팅 조형시스템에 있어서는, 프린팅헤드로부터 분사되는 접착물질인 액상의 저점성 바인더가 비교적 접착력이 약하고 경화속도가 느리기 때문에, 입체형상물의 조형이 완료된 후에도 상당한 경화시간을 필요로 하게 된다.
한국공개특허 제2000-0032328호(발명의 명칭: 액체호닝 방법을 이용한 금형 연마방법 및 자동연마기계)는 금형자동연마장치에 금형을 장착하는 단계와; 임의의 형상 및 크기의 금형을 연마하기 위하여 측정기로 금형의 형상을 3차원데이터로 도출하는 단계와; 측정된 데이터를 소프트웨어로 금형 형상에 대한 노즐 이송경로를 정하는 단계와 액체에 인공, 자연산 분말을 혼합한 절삭액을 연마하고자하는 금형의 표면에 노즐 이송경로에 따라 노즐을 이송하면서 금형의 표면에 분사하여 연마하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 액체호닝방법을 이용한 금형연마방법을 제안하고 있다.
또한, 한국공개특허 제2013-0112251호(발명의 명칭: 곡면 연마기)는 휴대폰, 태블릿PC 및 각종 HPC의 전면(前面) 화면창 부분에 설치되는 글래스(Glass) 및 크리스탈, 사파이어, 규빅, 다이아몬드와 같은 보석류의 가공물(G)을 설정된 2차원적인 평면형태를 비롯해 3차원적인 곡면형태로 세공 연마가 가능한 곡면 연마기(1)에 있어서, 베이스판(5)의 상단 좌우 양측으로 이격 설치된 가이드프레임(10a,10b)과; 상기 가이드프레임(10a,10b)의 상측에 상,하로 이격 설치된 상,하부지지판(12a,12b)과; 상기 상,하부지지판(12a,12b)에 다수의 연마광팁(25)이 등간격을 형성하면서 다수의 가공물(G)과 각기 대응되게 1열 또는 2열로 배열 설치되며, 상기 각 연마광팁(25)과 개별적으로 연결된 각 스플라인축(19)과 모터(16)가 타이밍벨트(18)를 통해 상호 치합 연결되어 상기 모터(16) 구동에 의한 연마광팁(25)이 회전하면서 3축구동테이블(30) 상단에 위치된 다수의 가공물지그홀더(70)에 고정되어진 각 가공물(G)을 세공 연마하는 세공연마수단(15)과; 상기 가이드프레임(10a,10b)의 각 하단에 설치된 승강모터(32)의 구동에 따른 볼스크류(33)의 나사이송력을 통해 너트부재(34)와 함께 하단테이블(31)이 승하강하는 승강작용과, 회동링크(44)에 의해 좌우이송모터(42)와 연결된 중단테이블(41)이 상기 좌우이송모터의 구동에 의한 회동링크(44)의 링크작용을 통해 하단테이블(31)로부터 좌우로 직선이송되는 좌우이송작용과, 상호 나선 결합된 너트부재(54)와 볼스크류(53)에 의해 전후이송모터(52)와 연결된 상단테이블(51)이 상기 전후이송모터(52)의 구동에 따른 볼스크류(53)의 나사이송력을 통해 너트부재(54)와 함께 중단테이블(41)로부터 전후로 직선이송되는 전후이송작용이 복합적으로 이루어지는 3축구동테이블(30)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 곡면 연마기를 제안하고 있다.
이와 같이 종래 다양한 형상을 갖는 금형을 연마하는 방안에 대해서는 기술하고 있으나, 적층 방식으로 입체 조형물을 프린팅하는 3차원 프린터에 의해 프린팅된 입체 조형물을 연마하는 방안에 대해서는 언급하고 있지 않다.
본 발명이 해결하려는 과제는 적층 방식으로 입체 조형물을 프린팅하는 3차원 프린터에 의해 프린팅된 입체 조형물을 연마하는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 내부가 빈 통공 형상을 갖는 입체 조형물의 외부 또는 내부를 연마하는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 입체 조형물을 프린팅한 프린팅 데이터를 이용하여 입체 조형물을 연마하는 방안을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 3차원 프린터는 입체 조형물을 프린팅하는 프린팅 노즐, 상기 프린팅 노즐에 의해 프린팅된 입체 조형물의 표면을 연마하는 연마부재, 상기 프린팅 노즐과 상기 연마부재를 구동하는 구동부, 상기 입체 조형물을 프린팅하거나 연마하는데 필요한 데이터를 저장하는 저장부 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 입체 조형물을 프린팅하도록 상기 프린팅 노즐을 제어하며, 상기 입체 조형물을 프린팅할 때 사용한 데이터를 이용하여 상기 입체 조형물을 연마하도록 상기 연마부재를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 입체 조형물을 프린팅하는 프린팅 노즐과 프린팅된 입체 조형물을 연마하는 연마부재를 갖는 3차원 프린터는 입체 조형물을 프린팅할 때 사용한 데이터를 이용하여 입체 조형물의 표면을 연마함으로써 데이터를 저장할 저장공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 연마부재는 직경이 상이한 연마부를 포함하며, 이로 인해 신속한 표면 연마가 요구되는 경우에는 상대적으로 큰 직경을 갖는 연마부를 사용하며, 정밀한 연마가 요구되는 경우에는 상대적으로 작은 직경을 갖는 연마부를 사용함으로써 연마시간을 단축시키는 동시에 정밀한 연마를 수행할 수 있다.
부연하여 내부가 빈 통공을 갖는 입체 조형물 역시 설정된 각도로 이동 가능한 연마부를 사용하여 효율적으로 입체 조형물을 연마할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 3차원 프린터의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 3차원 프린터의 FDM 방식을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구조를 도시한 다른 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 연마부재의 형상을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 연마부재를 이용하여 입체 조형물을 연마하는 과정을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 분리형 구조를 갖는 배드를 도시하고 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다. 특히 도 2는 3차원 프린터의 배드 구조를 중심으로 설명하기로 한다.
도 2에 의하면, 3D 프린터는 베이스 부재, 배드, 지지부재, 프린팅 노즐, 실린더를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 3D 프린터에 포함될 수 있음은 자명하다.
베이스 부재(210)는 3D 프린터의 바닥면에 고정하는 기능을 수행한다. 물론 3D 프린터가 박스 타입으로 구성된 경우에는 베이스 부재(210)는 박스 형태일 수 있다.
배드(220)는 베이스 부재(210)의 상단에 위치하며, 베이스 부재(210)를 기준으로 전후 또는 좌우로 이동이 가능하다. 배드(220)와 베이스 부재(210)는 실린더로 연결되며, 실린더의 움직임에 의해 배드(220)는 베이스 부재(210)를 기준으로 전후 또는 좌우로 이동한다.
본 발명과 관련하여 배드(220)는 일정 두께를 갖는 평면 형태로 구성되며, 특히 배드(220)는 적어도 두 개의 분리된 구조를 갖거나, 딱딱한 재질로 구성되는 것이 아니라 탄성을 갖는 재질로 구성된다. 본 발명에서 제안하는 배드의 구조 및 재질에 대해서는 후술하기로 한다.
지지부재(230)는 일측은 베이스 부재(220)와 연결되며, 타측은 프린팅 노즐(240)과 연결된다. 본 발명과 관련하여 지지부재(230)는 막대 타입으로 구성된다.
프린팅 노즐(240)은 지지부재(230)와 연결되며, 지지부재(230)의 내측에 형성된 실린더에 의해 전후 또는 좌우로 이동하며, 특히 상하 이동이 가능하다. 프린팅 노즐(240)은 제어수단의 제어 명령에 따라 노즐을 통해 인쇄액을 분사한다. 즉, 프린팅 노즐에 의해 분사된 인쇄액은 배드의 상단에 적층되며, 이로 인해 배드 상단에 입체 조형물이 인쇄된다.
물론 지지부재(230)는 베이스 부재(210)와 연결되며, 지지부재(230)가 실린더(250)에 의해 베이스 부재 상에서 전후, 좌우, 상하로 이동할 수 있다.
또한, 배드(220)가 베이스 부재 상에서 전후, 좌우로 이동하는 경우, 프린팅 노즐(250)은 베이스 부재를 기준으로 상하로만 이동할 수 있다. 또한, 배드(220)는 베이스 부재를 기준으로 전후 또는 좌우로 이동하며, 프린팅 노즐은 베이스 부재를 기준으로 전후 또는 좌우, 상하로 이동할 수 있다. 이 경우 배드(220)는 프린팅 노즐에 의해 입체 조형물을 인쇄하기 이전에 베이스 부재를 기준으로 전후, 좌우로 이동하며, 프린팅 노즐(240)은 입체 조형물을 인쇄하는 과정에서 상하, 좌우 및 전후로 이동할 수 있다.
물론 배드와 프린팅 노즐의 이동은 제어수단의 제어 명령에 의해 수행된다. 제어수단은 3D 프린터와 일체로 형성되거나, 외부에 형성될 수 있다. 제어수단이 3D 프린터의 외부에 형성되는 경우에는 3D 프린터는 제어 명령을 수신하기 위한 통신수단을 포함한다.
이와 같이 본 발명의 3차원 프린터는 저장된 또는 입력받은 데이터를 이용하여 입체 조형물을 프린팅한다. 본 발명과 관련하여 3차원 프린터는 FDM(Fused deposition modeling; 용융적층방식)방식으로 3D 프린팅한다. FDM 방식은 필라멘트를 녹여 층층이 쌓아올려 조형하는 방식이다. 이에 대해서는 도 3에 도시되어 있는 바와 같다.
이와 같이 FDM 방식은 제작된 입체 조형물의 표면이 매끄럽지 못하다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 발명은 제작된 입체 조형물의 표면을 연마하는 방안을 제안한다. 특히 본 발명은 제작된 입체 조형물의 표면 연마를 입체 조형물 제작을 위한 데이터를 이용하여 연마하는 방안을 제안한다. 물론 상술한 FDM 방식을 채용하는 3D 프린터뿐만 아니라 표면 연마가 필요한 SLA(Stereolithography Apparatus; 광경화 방식), SLS(Selective Laser sintering; 소결 방식) 방식을 채용하는 3D 프린터에 의해 제조된 입체 조형물의 표면 역시 연마할 수 있다.
또한, SLA(Stereolithography Apparatus; 광경화 방식), SLS(Selective Laser sintering; 소결 방식) 방식으로 제조된 입체 조형물에 비드 방식으로 후가공 처리하는 3D 프린터에도 적용할 수 있다. 즉, 입체 조형물에 비드 방식으로 후가공 처리한 후 본원 발명에서 제안하는 연마 방식을 통해 입체 조형물을 연마한다. 이에 대해 구체적으로 알아보면, 3D 프린터를 이용하여 입체 조형물을 제작한 후 3D 프린터 내에서 후가공 처리를 한 이후 연마부재를 이용하여 입체 조형물의 표면을 연마한다. 또는, 3D 프린터를 이용하여 입체 조형물을 제작한 후 입체 조형물이 배드에 부착된 상태에서 3D 프린터의 외부에서 후가공 처리를 한다. 이후 후가공 처리를 한 입체 조형물을 3D프린터 내부로 이동시킨 후 입체 조형물의 표면을 연마한다. 이와 같이 함으로써 입체 조형물은 배드 상에서 위치가 변동되지 않으므로 프린팅 공정에서 사용한 치수 데이터를 이용하여 연마 공정을 수행할 수 있다.
이하에서는 제작된 입체 조형물의 표면을 연마하는 방안에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구성을 도시한 블록도이다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명에 따른 3차원 프린터의 구성에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 4에 의하면, 3차원 프린터는 프린팅 노즐, 연마부재, 제어부, 저장부, 구동부를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 3차원 프린터에 포함될 수 있다.
저장부(430)는 본 발명에서 제안하는 3차원 프린터를 구동하기 위한 구동 프로그램을 저장한다. 또한, 저장부(430)는 3차원 프린터에 의해 프린팅될 입체 조형물에 대한 정보를 저장한다. 즉, 3차원 프린터는 적어도 하나의 입체 조형물에 대한 치수 데이터를 저장하며, 저장된 치수 데이터를 이용하여 입체 조형물을 프린팅한다.
프린팅 노즐(240)은 저장부(430)에 저장된 수치 데이터를 이용하여 제어부(410)의 제어 명령에 따라 입체 조형물을 프린팅한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 3차원 프린터는 FDM 방식으로 입체 조형물을 프린팅한다.
연마부재(420)는 프린팅 노즐에 의해 프린팅 입체 조형물을 저장부(430)에 저장된 수치 데이터를 이용하여 제어부(410)의 제어 명령에 따라 연마한다. 특히 본 발명은 입체 조형물을 프린팅할 때 사용한 수치 데이터를 이용하여 입체 조형물을 연마한다. 즉, 저장부(430)는 입체 조형물을 프린팅할 때 사용하는 수치 데이터와 프린팅된 입체 조형물을 연마할 때 사용하는 수치 데이터를 구별하여 저장하는 것이 아니라 하나의 데이터만을 저장한다. 이와 같이 하나의 데이터만을 저장함으로써 저정부는 저장 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
구동부(440)는 제어부(410)의 제어 명령에 따라 프린팅 노즐(240) 또는 연마부재(420)를 구동한다. 또한 구동부(440)는 제어부(410)의 제어 명령에 따라 필요한 경우 배드를 구동한다.
제어부(410)는 3차원 프린터의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(410)는 프린팅 노즐(240)을 제어하여 입체 조형물을 프린팅하며, 연마부재(420)를 제어하여 프린팅된 입체 조형물을 연마한다. 특히 본 발명의 제어부(410)는 저장부(430)에 저장된 하나의 수치 데이터를 이용하여 프린팅 공정과 연마 공정을 수행한다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구조를 도시한 다른 도면이다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린터의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 5에 의하면, 3차원 프린터는 프린팅 노즐과 적어도 하나 이상의 연마부재를 포함한다. 또한, 본 발명의 3차원 프린터는 상부에 프린팅 노즐이 위치하며, 측면에 연마부재가 위치한다. 이하 도 5를 이용하여 3차원 프린터를 구성하고 있는 프린팅 노즐과 연마부재의 동작에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
상술한 바와 같이 프린팅 노즐(240)은 제어부(410)의 제어 명령에 따라 저장부(430)에 저장된 수치 데이터 또는 외부로부터 전송받은 수치 데이터를 이용하여 입체 조형물을 프린팅한다. 특히 프린팅 노즐(240)은 배드의 상단에 위치하며, 적층 형태로 입체 조형물을 프린팅하며, 프린팅 노즐(240)에 의해 프린팅된 입체 조형물의 표면은 연마가 필요하다. 즉, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 프린팅 노즐에 의해 프린팅된 입체 조형물의 표면은 매끄럽지 않으며, 이로 인해 연마 과정이 필수적으로 요구된다.
연마부재(420)는 프린팅 노즐(240)에 비해 상대적으로 낮은 지점에 위치하며, 상하로 이동 가능하다. 연마부재(420)는 프린팅 노즐(240)에 의해 입체 조형물이 완성된 경우뿐만 아니라 완성되기 이전에도 제어부(410)의 제어 명령에 따라 연마 동작을 수행한다. 이와 같이 프린팅 노즐(240)에 의해 입체 조형물이 완성되기 이전에도 제어부의 제어 명령에 따라 연마 동작을 수행함으로써 입체 조형물을 제작하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
즉, 프린팅 노즐에 의해 입체 조형물이 제작되면, 이후 연마부재(420)를 이용하여 제작된 입체 조형물의 표면을 연마한다. 물론 이 경우, 연마부재(420)는 프리팅 노즐에 의해 입체 조형물을 제작할 때 이용했던 수치 데이터를 이용하여 입체 조형물의 표면을 연마한다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 연마부재의 형상을 도시한 도면이다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 연마부재의 형상에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 6에 의하면, 연마부재는 하나의 연마부로 구성되는 것이 아니라 적어도 2개의 연마부로 구성된다. 즉, 연마부재는 입체 조형물과 접촉하는 부분의 직경의 크기가 상이한 적어도 2개의 연마부(620, 630)를 포함한다. 구체적으로 알아보면, 입체 조형물의 표면 중 평탄한 영역이 상대적으로 많은 경우에는 직경이 상대적으로 큰 연마부(630)를 사용하며, 입체 조형물의 표면 중 평탄한 영역이 상대적으로 작은 경우에는 직경이 상대적으로 작은 연마부(620)를 사용하여 연마를 수행한다. 이와 같이 직경이 상이한 연마부를 이용하여 입체 조형물을 연마함으로써 연마 시간을 단축시키는 동시에 정밀한 연마를 수행할 수 있다. 즉, 직경이 상대적으로 큰 연마부를 이용하여 입체 조형물의 표면을 연마함으로써 연마 시간을 단축시킬 수 있으며, 직경이 상대적으로 작은 연마부를 이용하여 입체 조형물의 표면을 연마함으로써 정밀한 연마를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 연마부(620, 630)의 종단은 몸체(610)를 기준으로 고정되어 있는 것이 아니라 일정 각도 이동한다. 즉, 연마부(620, 630)의 종단은 몸체(610)의 축을 기준으로 설정된 각도만큼 자유롭게 이동할 수 있다. 이 경우 연마부의 직경에 따라 이동할 수 있는 각도를 달리 설정한다. 즉, 직경이 상대적으로 작은 연마부는 직경이 상대적으로 큰 연마부보다 이동할 수 있는 각도를 크게 한다. 부연하여 설명하면, 직경이 상대적으로 작은 연마부는 정밀한 연마가 요구되는 부분에 사용하므로 이동 각도를 크게 설정하며, 직경이 상대적으로 작은 연마부는 정밀한 연마가 요구되는 부분에 사용하지 않으므로 고정하거나 이동 각도를 작게 설정한다.
이와 같이 본 발명의 연마부와 몸체로 구성되는 연마부재는 직경이 상이한 적어도 두 개의 연마부를 포함하며, 직경이 상이한 연마부의 종단(연마휠)은 기준 축을 기준으로 이동할 수 있는 각도를 달리한다.
또한, 연마부가 일정 거리 이격되어 있는 경우에는 적어도 두 개의 연마부를 동시에 사용하여 입체 조형물을 연마할 수 있다. 물론 두 개의 연마부의 거리가 설정된 거리 이내인 경우에는 하나의 연마부를 사용하여 연마를 수행한다. 즉, 연마부는 몸체 내부로 자유롭게 이동할 수 있으며, 적어도 두 개의 연마부 중 하나의 연마부가 연마를 수행하는 경우, 다른 나머지 연마부는 몸체 내부로 인입된다. 이와 같이 함으로써 연마를 수행하는 연마부를 다른 연마부에 의해 방해를 받지 않고 연마를 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 연마부재를 이용하여 입체 조형물을 연마하는 과정을 도시하고 있다. 이하 도 7을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 연마부재를 이용하여 입체 조형물을 연마하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 7에 의하면, 입체 조형물은 내부가 빈 통공 형태를 가지며, 연마 부재는 내부가 빈 통공 형태의 입체 조형물을 연마한다. 통공은 입체 조형물의 측면에 위치하거나, 하단에 위치할 수 있다.
이하 먼저 통공이 측면에 위치하고 있는 입체 조형물의 표면을 연마하는 방안에 대해 알아보기로 한다. 통공이 측면에 위치하고 있는 입체 조형물은 상술한 바와 같이 프린팅 노즐을 이용하여 입체 조형물을 프린팅하는 동시에 연마부를 이용하여 입체 조형물의 표면을 연마한다. 즉, 통공이 측면에 위치하고 있는 입체 조형물은 입체 조형물을 배드에 고정시킨 상태에서 입체 조형물을 연마할 수 있다.
하지만, 통공이 하단에 위치하고 있는 입체 조형물은 프린팅 노즐에 의해 입체 조형물의 프린팅이 완료된 이후에 표면에 대한 연마 공정을 수행한다. 또한, 저장부에 저장된 수치 데이터를 이용하여 입체 조형물을 프린팅하며, 프린팅된 입체 조형물을 연마하기 때문에 배드를 기준으로 입체 조형물을 프린팅할 때의 위치 정보와 연마할 때의 위치 정보가 동일해야 한다. 즉, 입체 조형물을 프린팅할 때 위치 정보와 연마할 때 위치 정보가 상이한 경우에는 하나의 수치 데이터를 이용하여 입체 조형물을 프린팅하거나 연마할 수 없게 된다.
따라서 본 발명은 배드를 기준으로 입체 조형물을 프린팅할 때의 위치 정보와 연마할 때의 위치 정보가 동일해야 한다. 이를 위해 배드 상단에 프린팅 노즐을 이용하여 입체 조형물을 프린팅하며, 이후 입체 조형물이 배드 상에 위치 정보가 변경되지 않는 상태에서 입체 조형물을 연마한다.
따라서 본 발명은 두 개의 분리된 구조를 갖는 배드를 제안한다. 즉, 배드는 도 8과 같이 세로 또는 가로 중 어느 하나의 방향으로 분리되어 있다. 이를 위해 본 발명은 배드를 적어도 3개의 영역으로 분할하며, 분할된 영역 중 일부 영역은 다른 영역과 구분하여 제어할 수 있다. 즉, 분할된 영역 중 일부 영역은 고정된 상태에서 나머지 일부 영역만 하단으로 이동하도록 제어한다. 배드의 일부가 하단으로 이동한 이후 연마부재를 입체 조형물 하단에 형성된 통공 내부로 인입하며, 인입된 상태에서 연마부재는 입체 조형물 내부 표면을 연마한다.
이와 같이 본 발명은 배드가 고정된 상태를 유지하는 것이 아니라 연마부재가 입체 조형물 내부 표면을 연마할 수 있도록 배드의 일부가 나머지 일부로부터 분리된다. 배드의 일부가 분리된 상태에서 연마부재는 입체 조형물 내부 표면을 연마한다. 물론 상술한 바와 같이 연마부재는 직경이 상이한 적어도 두 개의 연마부를 포함하며, 연마부는 입체 조형물 내부 표면을 연마하기 위해 일정 각도로 이동한다. 즉, 본 발명은 분리되는 구조를 갖는 배드를 제안한다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
210: 베이스 부재 220: 배드
230: 지지부재 240: 프린팅 노즐
250: 실린더 410: 제어부
420: 연마부재 430: 저장부
440: 구동부

Claims (5)

  1. 입체 조형물을 프린팅하는 프린팅 노즐;
    상기 프린팅 노즐에 의해 프린팅된 입체 조형물의 표면을 연마하는 연마부재;
    상기 프린팅 노즐과 상기 연마부재를 구동하는 구동부;
    상기 입체 조형물을 프린팅하거나 연마하는데 필요한 데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 입체 조형물을 프린팅하도록 상기 프린팅 노즐을 제어하며, 상기 입체 조형물을 프린팅할 때 사용한 데이터를 이용하여 상기 입체 조형물을 연마하도록 상기 연마부재를 제어하는 제어부; 및
    상기 입체 조형물이 프린팅되는 배드를 포함하며,
    상기 배드는 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 적어도 2 개의 영역으로 구분되며, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역을 기준으로 상대적으로 이동함을 특징으로 하는 3차원 프린터
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연마부재는,
    몸체;
    상기 몸체로부터 인입되거나 인출되는 직경이 상이한 적어도 두 개의 연마부를 포함하며,
    상기 연마부는 기준축을 중심으로 설정된 각도만큼 이동함을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  3. 제 2항에 있어서,
    직경이 상대적으로 작은 연마부는 직경이 상대적으로 큰 연마부에 비해 이동하는 상기 각도가 큼을 특징으로 하는 3차원 프린터.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서, 상기 입체 조형물은 하단에 통공을 형성하며,
    상기 입체 조형물이 상기 제2 영역에 고정된 상태에서 상기 제1 영역은 상기 제2 영역으로부터 분리되며, 상기 제1 영역이 분리되어 형성된 공간을 경유하여 상기 입체 조형물의 하단에 형성된 통공 내부로 인입되는 상기 연마부재를 포함함을 특징으로 하는 3차원 프린터.
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