KR101957981B1 - 구면 적층 모델을 이용한 3차원 프린팅 장치 및 3차원 프린팅 방법 - Google Patents

구면 적층 모델을 이용한 3차원 프린팅 장치 및 3차원 프린팅 방법 Download PDF

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Abstract

3차원 프린팅 장치는, 프린팅 재료를 분사하도록 구성된 노즐(nozzle); 상기 노즐에 의하여 상기 프린팅 재료가 주입되는 작업 테이블; 상기 작업 테이블을 하나 이상의 축 방향으로 회전시키도록 구성된 회전 구동부; 상기 작업 테이블의 표면과 평행한 하나 이상의 축 및 상기 작업 테이블의 표면과 직교하는 축 방향으로 상기 노즐을 이동시키도록 구성된 병진 구동부; 및 프린팅하고자 하는 형상에 대응되며 복수 개의 동심구형(同心球形)상의 곡면층(spherically curved layer)으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하고, 상기 회전 구동부 및 상기 병진 구동부를 제어함으로써, 상기 노즐 및 상기 작업 테이블 사이의 계면이 상기 동심구형 곡면층의 일부에 상응하도록 상기 작업 테이블의 회전 및 상기 노즐의 이동을 제어하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다. 상기 3차원 프린팅 장치를 이용하면, 노즐과 작업 대상물 사이의 연속적이고 동기화된 상호 작용을 통하여 구형 곡면층의 형상으로 프린팅 재료를 적층함으로써, 오버행(overhang) 및/또는 언더컷(undercut) 구조를 갖는 정확한 형상의 3차원 물체를 지지구조물 없이 기존의 방법보다 효율적이고 빠른 속도로 프린팅할 수 있다.

Description

구면 적층 모델을 이용한 3차원 프린팅 장치 및 3차원 프린팅 방법{3-DIMENSIONAL PRINTING APPARATUS AND 3-DIMENSIONAL PRINTING METHOD USING SPHERICAL DEPOSITION MODEL}
실시 예들은 구면 적층 모델을 이용한 3차원 프린팅 장치 및 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 프린팅 재료를 주입하는 노즐(nozzle)과 작업 테이블 사이의 계면이 3차원 구형 곡면층(spherically curved layer)을 형성하도록 작업 테이블의 회전과 노즐의 이동을 제어하면서 3차원 프린팅을 수행하는 기술에 대한 것이다.
3차원 프린팅이란, 3차원 캐드(CAD) 데이터를 이용하여 재료를 한 층씩 쌓아서 적층하여 3차원 물체를 만들어내는 기술을 지칭하고, 통상 3차원 프린팅 장치를 3D 프린터(3-dimensional printer)라고 지칭한다. 3차원 프린팅 장치는 프린팅 재료를 적층하는 방식에 따라 직접 에너지 증착(Directed Energy Deposition; DED) 방식, 광경화 적층 방식, 레이저 소결 적층 방식, 수지 압출 적층 방식, 잉크젯 적층 방식, 폴리젯 적층 방식, 박막 적층 방식 등 7가지로 국제표준기구에서 구분하였다.
이 중 DED 방식을 이용한 3차원 프린팅 장치는, 프린팅 재료, 예컨대, 금속선 또는 금속 파우더(powder)를 노즐(nozzle)을 통하여 공급하는 동시에 레이저의 열 에너지를 프린팅 재료에 집중하여 용융시키고 이를 모재에 융착시켜서 적층을 수행한다. 최근에는, DED 방식의 3차원 프린팅 장치에 있어서, 5축 이동 메커니즘을 구비하여 오버행(overhang) 및/또는 언더컷(undercut) 구조를 지지구조물 없이 형성하는 기술이 등장하였다.
도 1a 및 1b는 각각 3축 및5축 이동 메커니즘을 이용한 DED 방식에서의 오버행 및/또는 언더컷 구조를 적층하여 프린팅하는 기존 방식의 한 예를 나타내는 개념도이다.
종래에는 프린팅하고자 하는 3차원 형상의 정보를 삼각형(Triangular facets)들의 집합으로 이루어진 디지털 모델로 구조화하였으며, 이를 통상 스테레오리소그래프(stereolithograph) 모델이라고 호칭하며 STL(STereoLithography) 이라는 확장자를 가지는 파일의 형태로 정의하여 사용하였다. 도 1a를 참조하면, 이는 3축 이동 메커니즘을 이용한 DED 방식의 전형적인 예로서 3차원 작업물이 놓여질 판형 플랫폼(100)이 고정되어 있고, 판형 플랫폼(100)상에 이와 평행한 층(110)들을 순차적으로 적층하는 방식으로 3차원 프린팅을 수행한다. 이때, 프린팅할 형상이 그림과 같이 오버행이나 언더컷 등 하단의 지지부와 연속적이지 않은 구조를 포함하는 경우에는, 판형 플랫폼(100)상에 지지 구조물(120)을 두고 그 위에 층(110)들을 적층해나가야 했다.
한편, 도 1b를 참조하면, 이는 5축 이동 메커니즘을 이용한 DED 방식의 전형적인 예로서 판형 플랫폼(100)의 회전을 제어하는 기술이 등장하면서, 도 1a에 도시된 지지 구조물(120)을 사용하지 않고도 판형 플랫폼(100)을 회전시켜 가면서 오버행이나 언더컷 구조를 적층할 수 있게 되었다. 예를 들어, 판형 플랫폼(100)을 회전시키지 않은 상태에서 I 방향으로 층(111)들을 적층하고, 그 후 판형 플랫폼(100)을 90도 회전시켜 II 방향으로 층(112)들을 적층하며, 다시 판형 플랫폼(100)을 초기 위치로 -90도 회전시킨 후 III 방향으로 층(113)들을 적층할 수 있다. 이때, 노즐(130)은 항상 동일한 방향을 향하고 있으나, 판형 플랫폼(100)의 회전에 의하여 작업물의 방향을 원하는 방향으로 제어하여 작업물과 노즐(130) 사이의 각도가 변화하면서 프린팅이 이루어진다.
그러나, 도 1b를 참조하여 설명한 것과 같이 판형 플랫폼(100)을 90도씩 순차적으로 회전시키는 공정이 작업 지연을 발생시키는 문제점이 있고, 또한 노즐(130)과 판형 플랫폼(100)의 각도에 따라 노즐(130)이 판형 플랫폼(100) 또는 판형 플랫폼(100)상에 프린팅된 작업물과 물리적인 간섭(interference)을 일으킬 수 있는 문제점이 있다.
도 2는 종래의 5축 메커니즘을 이용한 3차원 프린팅 장치를 이용한 프린팅 재료의 적층 방식에서 발생하는 노즐과 작업물의 간섭을 설명하기 위한 개념도이다.
다양한 방향으로 연장되는 3차원 물체를 적층하기 위하여, 도 2의 (a)에 도시된 것과 같이 초기 상태에서 노즐(130)을 이용하여 연직 방향으로 프린팅 재료를 적층하고, 이후 도 2의 (b) 및 (c)에 도시된 것과 같이 판형 플랫폼(100)을 -90도 회전시켜 도 2의 (a)에서 적층된 부분과 90도의 각도를 이루도록 연장되는 부분을 형성하도록 프린팅 재료를 형성하고, 이후 다시 도 2의 (d)에 도시된 것과 같이 판형 플랫폼(100)을 90도 회전시켜 초기 상태의 연직 방향으로 프린팅 재료를 적층할 수 있다.
이때, 도 2의 (b) 및 (c)에 도시된 것과 같이 판형 플랫폼(100)이 회전된 상태에서, 프린팅 재료를 적층할 작업 위치에 따라서는 일정 영역(200)에서 노즐(120)의 이동 영역이 판형 플랫폼(100) 또는 판형 플랫폼(100)상의 작업물과 중첩되는 간섭이 발생할 수 있고, 따라서 이러한 간섭이 있을 경우 원하는 정확한 형상으로 3차원 물체를 프린팅 할 수 없게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
공개특허공보 제10-2017-0015442호
본 발명의 일 측면에 따르면, 전술한 것과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고, 프린팅 재료를 주입하는 노즐(nozzle)과 작업 테이블 사이의 계면이 구형 곡면층(spherically curved layer)을 형성하도록 작업 테이블의 회전과 노즐의 이동을 제어하면서 프린팅을 수행하는 3차원 프린팅 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따른 3차원 프린팅 장치는, 프린팅 재료를 분사하도록 구성된 노즐(nozzle); 상기 노즐에 의하여 상기 프린팅 재료가 주입되는 작업 테이블; 상기 작업 테이블을 하나 이상의 축 방향으로 회전시키도록 구성된 회전 구동부; 상기 작업 테이블의 표면과 평행한 하나 이상의 축 및 상기 작업 테이블의 표면과 직교하는 축 방향으로 상기 노즐을 이동시키도록 구성된 병진 구동부; 및 프린팅하고자 하는 형상에 대응되며 복수 개의 동심구형(同心球形)상의 곡면 층(spherically curved layer)으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하고, 상기 회전 구동부 및 상기 병진 구동부를 제어함으로써, 상기 노즐 및 상기 작업 테이블 사이의 계면이 상기 동심구형 곡면 층의 일부에 상응하도록 상기 작업 테이블의 회전 및 상기 노즐의 이동을 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 구성하는 복수 개의 동심구형상의 곡면 층 각각은 서로 상이한 반지름을 가지는 동심구(同心球)들의 일부의 형상을 가지며, 상기 복수 개의 동심구형 곡면층은 고정된 동심점을 중심으로 구의 반지름이 증가하는 방향으로 연속적으로 배열된다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 동심구의 반지름이 증가하는 방향으로 상기 노즐을 일정한 거리만큼 이동시켜 상기 노즐 및 상기 작업 테이블 사이의 계면이 상기 복수 개의 동심구형 곡면 층에 순차적으로 위치하도록 상기 병진 구동부를 제어한다.
일 실시 예에서, 상기 복수 개의 동심구형 곡면 층 사이의 반지름 차이는 재료의 적층두께라는 공정변수에 의해 결정되며 상기 노즐을 통한 상기 프린팅 재료의 주입량에 기초하여 제어된다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 프린팅하고자 하는 형상의 스테레오리소그래프(stereolithograph) 모델과 상기 서로 상이한 반지름을 가지는 복수의 동심구면들 사이의 교점으로부터 각각의 구면상에 상기 동심구형 곡면층 상의 적층 정보를 생성하되, 상기 동심구들의 상이한 반지름에 따라 형성되는 각각의 상기 동심구형(同心球形) 곡면층을 생성하는 단계를 반복 수행하여 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 생성하도록 구성된 모델링부를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 모델링부는, 상기 스테레오리소그래프 모델과 상기 상기 서로 상이한 반지름을 가지는 동심구들 각각의 사이에 생성된 교점들을 연결하여 형성되는 3차원 폐곡선 루프(loop) 들을 상기 동심구들 전체에 대해 합하여 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 생성하도록 구성된다.
일 실시 예에서, 상기 작업 테이블은, 기초 테이블 및 상기 기초 테이블상에 회전 가능하게 결합된 판형 플랫폼을 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 회전 구동부는, 상기 작업 테이블의 표면에 대해 직교하는 방향을 회전 축으로 하여 상기 판형 플랫폼을 회전시키며(rotating), 상기 판형 플랫폼의 회전 축과 직교하는 방향을 회전 축으로 하여 상기 기초 테이블을 회전시키도록(tilting) 더 구성된다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 3차원 프린팅 장치의 모델사양에 기초하여, 상기 노즐이 상기 판형 플랫폼과 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위하여 프린팅 최초작업 시 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 결정하도록 구성된 간섭 방지부를 포함한다.
일 실시 예에 따른 3차원 프린팅 장치는, 상기 노즐에 금속 파우더를 공급하도록 구성된 파우더 공급부; 및 상기 노즐에 공급되는 상기 파우더에 레이저를 조사함으로써 상기 파우더가 소결된 상기 프린팅 재료를 생성하도록 구성된 레이저 공급부를 더 포함한다.
일 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법은, 3차원 프린팅 장치의 제어부가, 프린팅하고자 하는 형상에 대응하여 복수 개의 동심구형 곡면층으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하는 단계; 및 프린팅 재료가 주입되는 노즐 및 작업 테이블 사이의 계면이 3차원 모델의 상기 동심구형 곡면층의 일부에 상응하도록 상기 작업 테이블의 회전 및 상기 노즐의 이동을 제어하면서, 상기 노즐을 통해 상기 작업 테이블상에 상기 프린팅 재료를 주입하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따른 3차원 프린팅 방법에서, 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 구성하는 복수 개의 동심구형 곡면층 각각은 서로 상이한 반지름을 가지는 동심구들의 일부의 형상을 가지며, 상기 복수 개의 동심구형 곡면층은 고정된 동심점을 중심으로 구의 반지름이 증가하는 방향으로 연속적으로 배열된다.
일 실시 예에서, 상기 프린팅 재료를 주입하는 단계는, 상기 노즐 및 상기 작업 테이블 사이의 계면이 상기 복수 개의 동심구형 곡면층에 순차적으로 위치하도록 상기 구의 반지름이 고정된 동심점을 중심으로 증가하는 방향으로 상기 노즐을 이동시키는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하는 단계는, 재료의 적층두께라는 공정변수에 의해 결정되고 상기 노즐을 통한 상기 프린팅 재료의 주입량에 기초하여 제어되는 상기 복수 개의 동심구형 곡면 층 사이의 반지름 차이를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하는 단계는, 프린팅하고자 하는 형상의 스테레오리소그래프 모델과 미리 설정된 반지름을 가지는 복수의 동심구면 사이의 교점으로부터 상기 동심구형 곡면층을 생성하는 단계; 및 상기 구면의 반지름을 변화시키면서 상기 동심구형 곡면층을 생성하는 단계를 반복 수행하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 동심구형 곡면층을 생성하는 단계는, 상기 스테레오리소그래프 모델과 상기 서로 상이한 반지름을 가지는 복수의 동심구면들 각각의 사이에 생성된 교점들을 연결하여 각각의 동심구면상에 형성되는 3차원 폐곡선 루프 들을 상기 동심구들 전체에 대해 합하여 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 모델링하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법은, 상기 제어부가, 상기 3차원 프린팅 장치의 모델사양에 기초하여, 상기 노즐이 상기 작업 테이블의 판형 플랫폼과 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위하여 프린팅 최초작업 시 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 3차원 프린팅 장치 및 방법은, 프린팅하고자 하는 형상에 대응되며 복수 개의 동심구형(同心球形) 곡면층(spherically curved layer)으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하고, 프린팅 재료를 주입하는 노즐(nozzle)과 작업 테이블 사이의 계면이 동심구형 곡면층을 형성하도록 작업 테이블의 회전과 노즐의 이동을 제어하면서 프린팅을 수행하도록 구성된다.
본 발명의 일 측면에 따른 3차원 프린팅 장치 및 방법에 의하면, 노즐과 작업 대상물 사이의 연속적이고 동기화된 상호 작용을 통하여 동심구형 곡면층의 형상으로 프린팅 재료를 적층함으로써, 오버행(overhang) 및/또는 언더컷(undercut) 구조를 지지구조물 없이 적층할 경우에 종래와 같이 작업 대상물의 회전으로 인한 작업 지연의 발생을 방지하고 정확한 형상의 3차원 물체를 빠른 속도로 프린팅할 수 있는 이점이 있다.
나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 3차원 프린팅 장치 및 방법에 의하면, 노즐이 작업 테이블 또는 작업 테이블상의 적층체와 물리적인 간섭을 일으키는 것을 원천적으로 방지하는 동심구형 곡면기반 적층 기술을 기반으로 프린팅을 수행함으로써, 종래의 일반적 간섭 문제를 방지할 수 있는 이점이 있다.
나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 3차원 프린팅 장치 및 방법에 의하면, 상기 3차원 프린팅 장치의 모델사양에 기초하여, 상기 노즐이 상기 판형 플랫폼과 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위하여 프린팅 최초작업 시 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 산출하고 이를 기반으로 프린팅을 수행함으로써 본 방법 고유의 문제에 의해 초래되는 간섭 문제 또한 미리 방지할 수 있도록 대비하였다.
도 1a 및 1b는 종래의 3차원 프린팅 장치를 이용한 프린팅 재료의 적층 방식을 나타내는 개념도이다.
도 2는 종래의 3차원 프린팅 장치를 이용한 프린팅 재료의 적층 방식에서 발생하는 노즐(nozzle)과 작업물의 간섭을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치를 이용한 적층 방식을 나타내는 개념도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 작업 테이블을 나타내는 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치에서 동심구형 곡면층(spherically curved layer)으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 생성하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치를 이용한 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 종래의 평면적층모델과 비교하여 나타내는 이미지이다.
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치에서 프린팅 최초작업 시 노즐과 작업물의 간섭이 방지되도록 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9 내지 도 11은 다양한 형상에 대하여 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치를 이용한 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 종래의 평면적층모델과 비교하여 나타내는 이미지이다.
도 12는 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법의 순서도이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
본 명세서에서 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
본 명세서에서 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션(section)들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 "아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90° 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 본 명세서에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치는 프린팅 재료가 주입되어 3차원 물체로 형성되는 작업 공간인 작업 테이블(10)과, 작업 테이블(10)상에 프린팅 재료를 주입하기 위한 노즐(nozzle)(20)과, 작업 테이블(10)을 하나 이상의 축 방향으로 회전시키도록 구성된 회전 구동부(40)와, 노즐(20)을 복수 개의 축 방향으로 이동시키도록 구성된 병진(translation) 구동부(30)와, 회전 구동부(40) 및 병진 구동부(30)의 제어를 통하여 노즐(20)과 작업 테이블(10) 사이의 상대적인 이동을 조절하는 제어부(50)를 포함한다.
병진 구동부(30)는 작업 테이블(10)의 표면과 평행한 하나 이상의 축 및 작업 테이블(10)의 표면과 직교하는 축 방향으로 노즐(20)을 이동시키도록 구성된다. 예를 들어, 병진 구동부(30)는 노즐(20)을 작업 테이블(10)의 표면에 평행한 평면상의 x축과 y축, 및 작업 테이블(10)의 표면과 직교하는 z축 중 임의의 축 방향으로 노즐(20)을 이동시킬 수 있는 3축 구동 메커니즘을 포함할 수 있다.
회전 구동부(40)는, 작업 테이블(10)을 작업 테이블(10)의 표면과 직교하는 방향의 회전 축(예컨대, Ω축) 및 작업 테이블(10)의 표면과 평행한 일 방향의 회전 축(예컨대, Φ축) 중 임의의 축을 중심으로 회전시키기 위한 회전 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 따라서, 실시예들에 따른 3차원 프린팅 장치는 노즐(20)의 3개의 축 방향의 이동 및 작업 테이블(10)의 2개의 축을 중심으로 한 회전이 가능한 점에서 5개의 축 방향의 자유도를 갖는다.
제어부(50)는, 병진 구동부(30)와 회전 구동부(40)를 통하여 노즐(20)의 이동 및/또는 작업 테이블(10)의 회전을 제어함으로써, 종래와 같이 일 방향으로의 증착 또는 작업 테이블(10)의 90도 회전을 통해 결정되는 방향으로의 증착 방식을 이용하는 대신, 노즐(20)과 작업 테이블(10) 사이의 계면이 구면의 일부가 되도록 하는 구면 적층 모델을 적용하여 3차원 물체를 프린팅한다. 이를 위하여, 일 실시예에서 제어부(50)는 프린팅하고자 하는 3차원 형상에 상응하는 구면 기반의 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 생성하는 모델링부(510)를 포함한다.
도 4는 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치를 이용한 적층 방식을 나타내는 개념도이다.
도 1a 및 1b를 참조하여 전술한 것과 같이 종래 기술에 따른 프린팅 물질의 적층은 연직 방향으로만 이루어지며 단지 작업 대상물의 90도 회전에 의하여 대상물의 연장 방향을 변화시켰던 것과 다르게, 도 4에 도시된 것과 같이 본 발명의 실시예들에서는 작업 테이블(10)의 중심 부분을 기점으로 하여 이로부터 일정한 반지름을 가지는 구의 일부에 해당하는 동심구형(同心球形) 곡면층(spherically curved layer)(400)을 형성하도록 프린팅 재료를 적층한다.
도면에서는 작업 테이블(10)의 위치를 고정한 상태에서 동심구형 곡면층(400)의 형상을 도시하였으나, 실제 적층에 있어서는 작업 테이블(10)과 노즐 사이의 계면이 동심구형 곡면층(400)의 표면을 따라 이동하도록 작업 테이블(10)을 하나 이상의 축 방향으로 회전시키는 것에 의하여 동심구형 곡면층(400)의 형상에 따라 프린팅 재료가 적층된다는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. 본 실시예에 따른 구형 적층 모델을 이용하면, 프린팅 재료가 주입되는 지점이 직전 적층 위치와 인접하면서 연속적인 곡면을 형성하므로, 종래와 같이 불연속적인 작업 테이블의 회전으로 인하여 공정에 지연이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 작업 테이블을 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에서 작업 테이블(10)은 기초 테이블(105) 및 상기 기초 테이블(105)상에서 회전 가능하게 배치되는 판형 플랫폼(100)을 포함한다. 예를 들어, 기초 테이블(105) 및 판형 플랫폼(100) 각각은 금속으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 판형 플랫폼(100)은 노즐을 통한 프린팅 재료의 주입 방향을 회전 축(즉, Φ축)으로 하여 회전할 수 있고, 본 명세서에서 이는 로테이션(rotation)이라고 지칭된다. 또한, 기초 테이블(105)은 노즐을 통한 프린팅 재료의 주입 방향과 직교하는 일 방향을 회전 축(즉, Ω축)으로 하여 회전할 수 있고, 본 명세서에서 이는 틸팅(tilting)이라고 지칭된다. 즉, 회전 구동부(40; 도 1)는 판형 플랫폼(100)의 로테이션 및/또는 기초 테이블(105)의 틸팅을 발생시키는 것에 의하여 작업 테이블(10)의 2축 방향의 회전 자유도를 달성한다.
이때, 노즐(20)과 작업 테이블(10) 사이의 계면은 작업 테이블(10)의 회전 중심을 그 중심으로 하며 일정한 반지름을 가지는 구면 상에 위치한다. 따라서, 프린팅 재료를 증착하고자 하는 상기 구면상의 특정 위치(P)가 노즐(20) 아래에 위치하도록 작업 테이블(10)의 회전 및 노즐(20)의 이동을 제어하면서, 노즐(20)을 통하여 프린팅 재료를 주입하여 상기 구면의 일부인 동심구형 곡면층에 상응하는 형상으로 프린팅 재료를 증착할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치에서 동심구형 곡면층으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 생성하는 과정을 나타내는 개념도이다.
본 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치에서, 제어부의 모델링부는 프린팅하고자 하는 형상에 대응되며 복수 개의 동심구형 곡면층으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정한다. 예를 들어, 모델링부는 STL 파일 등을 이용하여 프린팅할 3차원 물체의 스테레오리소그래프(stereolithograph) 모델 정보를 미리 저장하고 있거나 이러한 정보를 수신하고, 상기 스테레오리소그래프 모델로부터 동심구형 곡면층들 상의 3차원 폐곡선(loop)들로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 생성할 수 있다.
구체적으로, 도 6의 (a)를 참조하면, 생성할 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 구성하는 동심구형 곡면층상의 좌표 (x, y, z)는 작업 테이블이 위치하는 공간 상에서 구면의 반지름(r), 작업 테이블의 로테이션 각도(θ) 및 틸팅 각도(
Figure 112017063829190-pat00001
)에 의하여 하기 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112017063829190-pat00002
이때, 모델링부는 도 6의 (b)에 도시된 것과 같이 스테레오리소그래프 모델을 임의의 구면상에 투영하여, 스테레오리소그래프 모델과 구면의 교점으로부터 형성된 동심구형 곡면 적층 정보인 3차원 폐곡선 루프(600)를 정의한다. 도 6에 도시된 실시예에서는, 스테레오리소그래프 모델과 구면의 교점들을 연결하여 형성되는 3차원 폐곡선 루프(600)를 정의하였다.
다음으로, 도 6의 (c)를 참조하면, 스테레오리소그래프 모델을 투영할 구면의 반지름(r)을 증가시키면서 각각의 동심구(同心球)의 구면과 스테레오리소그래프 모델의 교점을 동심구형 곡면 적층 정보인 3차원 폐곡선 루프(600)로 정의한다. 상기 과정을 반복 수행함으로써, 구면의 반지름(r)이 증가하는 방향으로 연속적으로 배열된 복수 개의 동심구형 곡면 적층정보인 3차원 폐곡선 루프(600)를 얻을 수 있다. 즉, 삼각형정보로 이루어진 스테레오리소그래프 모델이 이상의 과정에 의하여 복수 개의 구형 곡면 적층정보인 3차원 폐곡선 루프(600)들로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델로 변환된다. 그러나, 프린팅할 형상에 대응되는 3차원 모델의 동심구형 곡면층을 정의하는 방식은 이와 상이할 수도 있고, 도 6에 도시된 형태로 한정되지 않는다.
도 7은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치를 이용한 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 종래의 평면적층 모델과 비교하여 나타내는 이미지이다.
도 7의 (a)는 도 1a를 참조하여 전술한 것과 같이 하나의 방향으로만 배열되는 평면적층들로 3차원 모델을 구성한 것을 나타내고, 도 7의 (b)는 도 1b를 참조하여 전술한 것과 같이 작업 테이블의 회전에 의하여 구현되는 적층 방향이 상이한 평면적층들을 포함하도록 3차원 모델을 구성한 것을 나타낸다. 한편, 도 7의 (c)는 본 발명의 실시예에 따라 회전 중심점으로부터 반지름이 순차적으로 증가하는 복수 개의 구형 곡면층으로 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 구성한 것을 나타낸다.
다시 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치는 노즐(20)에 프린팅 재료를 공급하기 위한 하나 이상의 부재를 더 포함한다. 예를 들어, 3차원 프린팅 장치가 직접 에너지 증착(Directed Energy Deposition; DED) 방식을 이용하는 경우, 3차원 프린팅 장치는 노즐(20)에 금속 파우더를 공급하도록 구성된 파우더 공급부(70) 및 노즐(20)에 공급되는 파우더에 레이저를 조사하도록 구성된 레이저 공급부(60)를 더 포함한다. 파우더 공급부(70)에 의해 공급된 파우더가 레이저에 의하여 가열됨으로써, 소결된 파우더가 노즐(20)로부터 작업 테이블(10)에 주입되어 물체를 형성한다. 일 실시예에서, 3차원 프린팅 장치는 레이저 공급부(60)에 의해 조사된 레이저를 노즐(20)에 집속시키기 위한 렌즈부(80)를 더 포함한다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 3차원 프린팅 장치는 금속 파우더를 재료로 하는 것으로 한정되는 것은 아니며, 실시예들에 따른 3차원 프린팅 장치는 열가소성 고체 필라멘트를 핫 엔드(hot-end) 노즐에서 녹여서 분사하는 용융 적층 조형(Fused Deposition Modeling; FDM) 방식 또는 다른 상이한 방식으로 프린팅 재료를 적층시키는 장치일 수도 있다.
일 실시예에서, 작업 테이블(10) 및 노즐(20)은 챔버(1) 내에 수용되며, 챔버(1) 내의 분위기는 기체 정화부(90)에 의하여 제어된다. 예를 들어, 챔버(1) 내를 진공에 가까운 상태로 유지하거나 또는 챔버(1) 내에서 프린팅 재료의 적층에 영향을 미칠 수 있는 불순물을 제거하도록 기체 정화부(90)가 동작할 수 있다.
일 실시예에서, 3차원 프린팅 장치의 제어부(50)는 간섭 방지부(520)를 포함한다. 간섭 방지부(520)는, 모델링부(510)에 의해 결정된 3차원 모델을 기초로 하여, 노즐(20)이 작업 테이블(10) 또는 작업 테이블(10)상에 적층된 프린팅 재료의 적층체와 물리적인 간섭(interference)을 일으키는 것을 방지하도록 프린팅 최초작업 시 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 결정하는 역할을 한다.
도 8은 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치에서 프린팅 최초작업 시 노즐과 작업물의 간섭이 방지되도록 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8에서 a 및 b는 각각 노즐과 작업물의 간섭을 방지하기 위한 부착물의 최소 두께 및 길이를 나타내며, R은 작업 테이블의 구형 회전 반지름을 나타내고, r은 노즐이 차지하는 공간의 반지름을 나타내며, d는 작업 테이블의 두께를 나타내고, h는 노즐이 차지하는 공간의 중심과 작업 테이블의 회전 중심 사이의 거리를 나타내며, Ω는 작업 테이블의 틸팅 각도를 나타낸다. 이때, h ≥ d+r 이며, R ≥ d 이고, cosΩ = R/h 로 정의된다.
본 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 부착물은, 프린팅 최초작업 시 모재에 부착하도록 조치되며, 전술한 파라미터들에 의하여 정의되는 작업 테이블 및 판형플랫폼의 3차원 동작이 만들어내는 구형 공간과 노즐이 차지하는 구형 공간이 서로 중첩하거나 간섭되지 않도록 그 최소 크기가 결정된다. 일 실시예에서, 상기 부착물의 최소 두께 a 및 길이 b는 각각 하기 수학식 2 및 수학식 3에 의하여 정의된다.
Figure 112017063829190-pat00003
Figure 112017063829190-pat00004
도 9 내지 도 11은 다양한 형상에 대하여 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치를 이용한 3차원 구면적층(球面積層) 모델(c)을 종래의 평면적층정보모델(a, b)과 비교하여 나타내는 이미지이다.
도 7과 마찬가지로, 도 9의 (a), 도 10의 (a) 및 도 11의 (a) 각각은 하나의 방향으로만 배열되는 층들로 3차원 모델을 구성한 것을 나타내고, 도 9의 (b), 도 10의 (b) 및 도 11의 (b) 각각은 작업 테이블의 회전에 의하여 구현되는 적층 방향이 상이한 층들을 포함하도록 3차원 모델을 구성한 것을 나타낸다. 한편, 도 9의 (c), 도 10의 (c) 및 도 11의 (c)는 본 발명의 실시예에 따라 회전 중심점으로부터 반지름이 순차적으로 증가하는 복수 개의 동심구형 곡면층에 생성된 폐곡선들로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 구성한 것을 나타낸다.
아래의 표 1은, 도 9 내지 도 11에 도시된 것과 같이 오버행 구조를 포함하는 형상을 프린팅하는 데 소요되는 시간을, 도 9의 (b), 도 10의 (b) 및 도 11의 (b)에 도시된 종래 기술의 경우와, 도 9의 (c), 도 10의 (c) 및 도 11의 (c)에 도시된 본 발명의 실시예의 경우를 비교하여 정리한 것이다. 종래 기술과 실시예의 경우 모두 프린팅 재료의 적층 속도는 20mm/초(s)로 하였으며 각 층 두께는 400㎛로 하였다.
공정 소요 시간(초) 종래 기술 실시예 시간 증가율
(%)
도 9
형상 크기(mm)
108×118×330		 적층 시간 1,332.3 1,368.8 2.7
회전 시간 8.6 N/A
도 10
형상 크기(mm)
100×100×78		 적층 시간 970.5 984.1 1.4
회전 시간 25.3 N/A
도 11
형상 크기(mm)
261×135×270		 적층 시간 1,500.2 825.1 -46.8
회전 시간 6.3 N/A
표에 기재된 것과 같이, 도 9와 같이 단순한 형상의 경우에는 본 발명의 실시예의 경우가 종래 기술에 비해 오히려 프린팅 시간을 다소 증가시켰으나, 도 10과 같이 형상이 복잡해짐에 따라 증가되는 시간은 감소하였고, 도 11에 도시된 것과 같이 불규칙한 오버행 구조를 가지는 형상의 경우에는 본 발명의 실시예를 이용함으로써 프린팅 시간을 큰 폭으로 감소시킬 수 있었다.
도 12는 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법의 순서도이다.
도 12를 참조하면, 3차원 프린팅 장치의 제어부는 프린팅하고자 하는 3차원 물체의 형상 정보를 수신하고(S1), 수신된 형상을, 수신된 형상과 미리 설정된 반지름을 가지는 동심구들의 구면의 교점들을 연결하여 형성되는 폐곡선들로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델로 모델링할 수 있다(S2). 예를 들어, 제어부에 수신되는 형상 정보는 STL 확장자를 가지는 파일 형태의 스테레오리소그래프 모델일 수 있다. 제어부는, 형상을 투영하기 위한 구면의 반지름을 증가시키면서 각 동심구와 스테레오리소그래프 모델의 교점으로부터 동심구형 곡면층을 생성함으로써, 연속적으로 적층된 복수의 동심구형 곡면층상에서 만들어진 폐곡선들로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정한다(S3). 그러나, 3차원 프린팅 장치에 미리 적층정보가 저장되어 있을 경우, 상기 단계(S1 내지 S3) 중 일부 또는 전부는 생략될 수 있다.
다음으로, 3차원 프린팅 장치의 제어부는 프린팅 재료가 공급되는 노즐과 작업 테이블의 계면이 3차원 모델의 구형 곡면층에 상응하도록 작업 테이블의 하나 이상의 축(예컨대, Φ축 및/또는 Ω축)을 중심으로 한 회전 및/또는 노즐의 하나 이상의 축(예컨대, x축 및/또는 y축) 방향의 이동을 제어한다(S4). 이상의 제어 과정은 제어부가 노즐에 결합된 병진 구동부 및 작업 테이블에 결합된 회전 구동부를 제어하는 것에 의하여 수행될 수 있다. 이와 같이 작업 테이블의 회전과 노즐의 이동을 제어하면서 노즐에 파우더 및 레이저를 공급함으로써, 소결된 파우더가 작업 테이블상에 프린팅되도록 한다(S5).
이상의 증착 과정은, 적층된 재료가 최종 두께에 도달할 때까지 반복된다. 즉, 최종 두께에 도달하기 전까지는, 제어부는 회전되지 않은 상태의 작업 테이블의 표면과 직교하는 z축 방향으로 노즐을 들어올림으로써 동심구형 곡면층에 상응하는 구면의 반지름을 증가시키고(S7), 증가된 반지름을 가지는 동심구형 곡면층상에서 전술한 회전과 이동의 제어 및 프린팅 과정(S4 내지 S5)을 반복 수행한다. 최종 두께에 도달하면 프린팅 과정은 종료된다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 프린팅 재료를 주입하도록 구성된 노즐;
    상기 노즐에 의하여 상기 프린팅 재료가 주입되는 작업 테이블;
    상기 작업 테이블을 하나 이상의 축 방향으로 회전시키도록 구성된 회전 구동부;
    상기 작업 테이블의 표면과 평행한 하나 이상의 축 및 상기 작업 테이블의 표면과 직교하는 축 방향으로 상기 노즐을 이동시키도록 구성된 병진 구동부; 및
    프린팅하고자 하는 형상에 대응되며 복수 개의 동심구형 곡면층으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하고, 상기 회전 구동부 및 상기 병진 구동부를 제어함으로써, 상기 노즐 및 상기 작업 테이블 사이의 계면이 상기 동심구형 곡면층의 일부에 상응하도록 상기 작업 테이블의 회전 및 상기 노즐의 이동을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하되,
    상기 복수 개의 동심구형 곡면층 각각은 서로 상이한 반지름을 가지는 동심구들의 일부의 형상을 가지며, 상기 복수 개의 동심구형 곡면층은 고정된 동심점을 중심으로 구의 반지름이 증가하는 방향으로 연속적으로 배열되고,
    상기 제어부는, 프린팅하고자 하는 형상의 스테레오리소그래프 모델과 상기 동심구의 교점들을 연결하여 3차원 폐곡선 루프를 정의하고, 상기 동심구들로부터 생성된 3차원 폐곡선 루프들을 이용하여 상기 3차원 구면적층 모델을 생성하도록 구성된 모델링부를 포함하는 3차원 프린팅 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 동심구의 반지름이 증가하는 방향으로 상기 노즐을 일정한 거리만큼 이동시켜 상기 노즐 및 상기 작업 테이블 사이의 계면이 상기 복수 개의 동심구형 곡면층에 순차적으로 위치하도록 상기 병진 구동부를 제어하도록 더 구성된 3차원 프린팅 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 동심구형 곡면층 사이의 반지름 차이는 재료의 적층두께라는 공정변수에 의해 결정되며 상기 노즐을 통한 상기 프린팅 재료의 주입량에 기초하여 제어되는 3차원 프린팅 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모델링부는, 상기 스테레오리소그래프 모델과 상기 서로 상이한 반지름을 가지는 복수의 동심구면들 사이의 교점들을 연결하여 형성되는 3차원 폐곡선 루프들을 상기 동심구들 전체에 대해 합하여 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 생성하도록 더 구성된 3차원 프린팅 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 작업 테이블은, 기초 테이블 및 상기 기초 테이블상에 회전 가능하게 결합된 판형 플랫폼을 포함하는 3차원 프린팅 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 구동부는,
    상기 작업 테이블의 표면에 대해 직교하는 방향을 회전 축으로 하여 상기 판형 플랫폼을 회전시키며,
    상기 판형 플랫폼의 회전 축과 직교하는 방향을 회전 축으로 하여 상기 기초 테이블을 회전시키도록 더 구성된 3차원 프린팅 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 3차원 프린팅 장치의 모델사양에 기초하여, 프린팅 최초작업 시 상기 노즐이 상기 판형 플랫폼과 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위하여 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 결정하도록 구성된 간섭 방지부를 포함하는 3차원 프린팅 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 노즐에 금속 파우더를 공급하도록 구성된 파우더 공급부; 및
    상기 노즐에 공급되는 상기 파우더에 레이저를 조사함으로써 상기 파우더가 소결된 상기 프린팅 재료를 생성하도록 구성된 레이저 공급부를 더 포함하는 3차원 프린팅 장치.
  11. 3차원 프린팅 장치의 제어부가, 프린팅하고자 하는 형상에 대응하여 복수 개의 동심구형 곡면층으로 이루어진 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하는 단계; 및
    프린팅 재료가 주입되는 노즐 및 작업 테이블 사이의 계면이 3차원 모델의 상기 동심구형 곡면층의 일부에 상응하도록 상기 작업 테이블의 회전 및 상기 노즐의 이동을 제어하면서, 상기 노즐을 통해 상기 작업 테이블상에 상기 프린팅 재료를 주입하는 단계를 포함하되,
    상기 3차원 구면적층 모델을 구성하는 상기 복수 개의 동심구형 곡면층 각각은 서로 상이한 반지름을 가지는 동심구들의 일부의 형상을 가지며, 상기 복수 개의 동심구형 곡면층은 고정된 동심점을 중심으로 구의 반지름이 증가하는 방향으로 연속적으로 배열되고,
    상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하는 단계는,
    프린팅하고자 하는 형상의 스테레오리소그래프 모델과 상기 동심구의 교점들을 연결하여 3차원 폐곡선 루프를 정의하는 단계; 및
    상기 동심구들로부터 생성된 3차원 폐곡선 루프들을 이용하여 상기 3차원 구면적층 모델을 생성하는 단계를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프린팅 재료를 주입하는 단계는, 상기 노즐 및 상기 작업 테이블 사이의 계면이 상기 복수 개의 동심구형 곡면층에 순차적으로 위치하도록 상기 구의 반지름이 증가하는 방향으로 상기 노즐을 이동시키는 단계를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 결정하는 단계는, 재료의 적층두께라는 공정변수에 의해 결정되고 상기 노즐을 통한 상기 프린팅 재료의 주입량에 기초하여 제어되는 상기 복수 개의 동심구형 곡면층 사이의 반지름 차이를 결정하는 단계를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 동심구형 곡면층상의 적층 정보를 생성하는 단계는, 상기 스테레오리소그래프 모델과 서로 상이한 반지름을 가지는 복수의 동심구면들 사이의 교점들을 연결하여 형성되는 3차원 폐곡선 루프들을 상기 동심구들 전체에 대해 합하여 상기 3차원 구면적층(球面積層) 모델을 모델링하는 단계를 포함하는 3차원 프린팅 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 3차원 프린팅 장치의 모델사양에 기초하여, 프린팅 최초작업 시 상기 노즐이 상기 작업 테이블의 판형 플랫폼과 간섭을 일으키는 것을 방지하기 위하여 모재에 부착하도록 조치된 부착물의 최소 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는 3차원 프린팅 방법.
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