KR102012691B1 - Method for manufacturing three dimensional shapes using laser and powder - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 레이저빔을 통해 프린팅층을 형성하는 하고, 제1 레이저빔과 다른 제2 레이저빔을 통해 프린팅층의 잔여부분을 제거할 수 있도록 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 적층된 분말층에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역을 따라 제1 레이저빔을 조사하여 프린팅층을 형성하는 프린팅층 형성단계; 및 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작고, 상기 레이저빔의 강도보다 높은 제2 레이저빔을 조사하여 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 융발시켜 제거하는 잔여부분 제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder to form a printing layer through a first laser beam, and to remove the remaining portion of the printing layer through a second laser beam different from the first laser beam. It is about.
The present invention provides a printing layer forming step of forming a printing layer by irradiating a first laser beam along a printing region having a preset laminate shape on a laminated powder layer; And irradiating a second laser beam that is smaller than a focal diameter of the first laser beam and higher than the intensity of the laser beam along the outline of the printing layer so as to melt and remove the remaining portion in the outer region of the printing layer. It provides a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder comprising a; removing the remaining portion.

Figure R1020170132211
Figure R1020170132211

Description

레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법{Method for manufacturing three dimensional shapes using laser and powder}Method for manufacturing three dimensional shapes using laser and powder}

본 발명은 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 레이저빔을 통해 프린팅층을 형성하고, 제1 레이저빔과 다른 제2 레이저빔을 통해 프린팅층의 잔여부분을 제거할 수 있도록 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder, and more particularly, to form a printing layer through a first laser beam, the remaining portion of the printing layer through a second laser beam different from the first laser beam It relates to a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder to remove the.

일반적으로 3차원 프린터는 제조하고자 하는 제품의 CAD 데이터를 컴퓨터 상에서 한 방향으로 슬라이싱하고, 슬라이싱된 2차원 단면 형상을 순차적으로 프린팅하여 적층함으로써 3차원 형상을 제조하는 장치를 의미한다.In general, a three-dimensional printer refers to an apparatus for manufacturing a three-dimensional shape by slicing CAD data of a product to be manufactured in one direction on a computer, and sequentially printing and stacking the sliced two-dimensional cross-sectional shape.

3차원 프린터는 신제품을 시장에 출시하기 전에 시제품을 제작함으로써 실제 제품에 어떤 문제점이 있는지 검출 및 수정하기 위하여 주로 이용되었으나, 최근에는 3차원 프린팅 공정 및 소재 물성이 발전되어 3차원 프린터에 의해 제조된 제품의 내구성과 치수 정밀도가 향상되면서 그 이용분야가 점차 늘고 있는 실정이다.3D printers have been mainly used to detect and correct any problems with actual products by making prototypes before launching new products on the market, but recently 3D printing process and material properties have been developed and manufactured by 3D printers. As the durability and dimensional accuracy of the product is improved, its field of use is gradually increasing.

3차원 프린터는 재료를 노즐 또는 오리피스를 통해서 선택적으로 압출하여 적층하는 방법, 잉크젯 헤드를 이용하여 재료 잉크를 떨어뜨려서 적층하는 방법, 자외선광 또는 레이저빔을 액체 수지 또는 도포된 분말 형태의 소재에 조사하여 경화 또는 용융하여 적층하는 방법, 액체 상태의 접착제를 잉크젯 헤드를 이용하여 분말 소재 위에 선택적으로 뿌려서 적층하는 방법, 레이저빔 또는 전자빔을 소재 표면에 집속하여 만든 미세한 용탕풀에 분말 소재를 가스로 불어넣어 적층하는 방법 등으로 구분된다.Three-dimensional printers are a method of selectively extruding and laminating materials through a nozzle or orifice, a method of laminating material ink using an inkjet head, and irradiating ultraviolet light or a laser beam to a liquid resin or coated powder material. To harden or melt, and to laminate; by spraying a liquid adhesive onto the powder material using an inkjet head; and laminating the powder material with a gas on a fine molten metal pool made by focusing a laser beam or an electron beam on the surface of the material. It is divided into the method of putting and laminating.

이 중 레이저빔을 조사하여 도포된 분말을 용융하여 적층하는 방법으로 제품을 제조하는 방법의 경우, 적층물의 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기를 향상시키기 위해 절삭공구를 이용한 절삭가공을 수행하였다.In the case of manufacturing the product by the method of melting and laminating the applied powder by irradiating a laser beam among them, the cutting process using a cutting tool was performed to improve the size and shape precision and surface roughness of the laminate.

즉, 적층물을 제조하기 위한 프린팅층을 형성한 다음에 프린팅층의 외곽측 영역에 붙어있는 잔여분말을 밀링기반의 절삭가공에 의해 제거하여 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기를 높였다.That is, after forming the printing layer for manufacturing the laminate, the remaining powder adhering to the outer region of the printing layer was removed by milling-based cutting to increase the dimensional and shape precision and surface roughness.

그러나, 잔여분말을 제거하기 위한 절삭공구의 직경과 형상 때문에 적층물의 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기를 향상시키는데 한계가 있고, 절삭공구가 닿을 수 없는 프린팅층의 각진 부위에 남아있는 잔여분말은 제대로 절삭되지 않는 문제점이 있었다.However, due to the diameter and shape of the cutting tool for removing the residual powder, there is a limit in improving the dimensional and shape accuracy of the laminate and the surface roughness, and the residual powder remaining in the angular portion of the printing layer which the cutting tool cannot reach is properly cut. There was a problem.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0096504호(2017.08.24. 공개, 발명의 명칭 : 기계가공을 적용한 대면적용 레이저 스캐너 기반 3차원 프린팅 장치)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0096504 (August 24, 2017. Publication, the name of the invention: large-area laser scanner-based three-dimensional printing device applying the machining)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 제1 레이저빔을 이용하여 프린팅층을 형성하고 제1 레이저빔보다 초점직경이 작고 강도가 큰 제2 레이저빔을 이용하여 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 제거할 수 있도록 하여 적층물의 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기를 향상시킬 수 있도록 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법을 제공하고자 한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve a conventional problem, and the present invention forms a printing layer using a first laser beam, and uses a second laser beam having a smaller focal diameter and greater intensity than the first laser beam. It is to provide a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder to be able to remove the remaining portion in the outer region of the to improve the dimensions and shape precision and surface roughness of the laminate.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은, 적층된 분말층에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역을 따라 제1 레이저빔을 조사하여 프린팅층을 형성하는 프린팅층 형성단계; 및 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작고, 상기 레이저빔의 강도보다 높은 제2 레이저빔을 조사하여 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 융발시켜 제거하는 잔여부분 제거단계;를 포함한다.In order to achieve the above object of the present invention, the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, the first laser beam along the printing area of the laminate shape set in the laminated powder layer Printing layer forming step of forming a printing layer by irradiating; And irradiating a second laser beam that is smaller than a focal diameter of the first laser beam and higher than the intensity of the laser beam along the outline of the printing layer so as to melt and remove the remaining portion in the outer region of the printing layer. Residual portion removal step; includes.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 제2 레이저빔의 초점직경을 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작게 형성하기 위하여, 상기 제2 레이저빔의 파장은 상기 제1 레이저빔의 파장보다 짧은 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, in order to form a focal diameter of the second laser beam smaller than the focal diameter of the first laser beam, The wavelength is shorter than the wavelength of the first laser beam.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔의 펄스폭은 상기 프린팅 영역에 조사되는 상기 제1 레이저빔의 펄스폭 보다 짧은 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, the pulse width of the second laser beam irradiated along the outline is the pulse width of the first laser beam irradiated to the printing area It is characterized by a shorter.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 제1 레이저빔의 펄스폭은 나노초 펄스폭이고, 상기 제2 레이저빔의 펄스폭은 피코초 또는 펨토초 펄스폭인 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, the pulse width of the first laser beam is nanosecond pulse width, the pulse width of the second laser beam is picosecond or femtosecond pulse width It is characterized by that.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔의 입사각도를 조정하여 연속적으로 적층되는 상기 프린팅층의 측면 형상을 각각 다른 형상으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, the side of the printing layer which is continuously laminated by adjusting the angle of incidence of the second laser beam irradiated along the outline of the printing layer It is characterized by changing the shape into a different shape.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔의 선속도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, it characterized in that the linear velocity of the second laser beam irradiated along the outline of the printing layer is kept constant.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 프린팅층 형성단계에서, 상기 프린팅 영역을 따라 상기 제1 레이저빔을 조사하여 상기 프린팅층을 복수로 적층시키고, 상기 잔여부분 제거단계에서, 복수로 적층된 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 상기 제2 레이저빔을 조사하여 복수로 적층된 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 한 번에 제거하는 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, in the printing layer forming step, by irradiating the first laser beam along the printing area, a plurality of the printing layer is laminated, In the remaining portion removing step, the second laser beam is irradiated along the outlines of the plurality of stacked printing layers to remove the remaining portions remaining in the outer region of the plurality of stacked printing layers at one time. It is done.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 프린팅 영역에 조사되는 상기 제1 레이저빔은 제1 갈바노 스캐너를 이용하여 조사될 수 있도록 하고, 상기 프린팅 영역의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔은 이송이 가능한 이송스테이지에 설치된 제2 갈바노 스캐너를 이용하여 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, the first laser beam irradiated to the printing area to be irradiated using a first galvano scanner, the printing area The second laser beam irradiated along an outline of the second laser beam may be irradiated by using a second galvano scanner installed on the transfer stage.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 상기 프린팅 영역에 조사되는 상기 제1 레이저빔은 제1 갈바노 스캐너를 이용하여 조사될 수 있도록 하고, 상기 프린팅 영역의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔은 이송이 가능한 이송스테이지에 설치된 대물렌즈를 이용하여 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, the first laser beam irradiated to the printing area to be irradiated using a first galvano scanner, the printing area The second laser beam irradiated along an outline of the second laser beam may be irradiated using an objective lens installed in the transfer stage.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 있어서, 적층된 분말층에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역을 따라 제1 레이저빔을 조사하여 프린팅층을 형성하는 프린팅층 형성단계; 상기 제1 레이저빔을 상기 프린팅층 형성단계에서 조사된 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작고, 상기 제1 레이저빔의 강도보다 높은 제2 레이저빔으로 조정하는 레이저빔 조정단계; 및 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 상기 제2 레이저빔을 조사하여, 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 융발시켜 제거하는 잔여부분 제거단계;를 포함한다.In the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to another embodiment of the present invention, a printing layer for forming a printing layer by irradiating the first laser beam along the printing area of the laminate shape to the laminated powder layer Forming step; A laser beam adjusting step of adjusting the first laser beam to a second laser beam smaller than a focal diameter of the first laser beam irradiated in the printing layer forming step and higher than an intensity of the first laser beam; And a residual portion removing step of irradiating the second laser beam along an outline of the printing layer to fusion and remove the remaining portion remaining in the outer region of the printing layer.

본 발명에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은 제1 레이저빔을 이용하여 프린팅층을 형성하고, 제1 레이저빔보다 초점직경이 작고 강도가 큰 제2 레이저빔을 이용하여 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 제거함에 따라, 적층물의 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In the method of manufacturing a three-dimensional shape using a laser and powder according to the present invention, a printing layer is formed by using a first laser beam, and a printing layer is formed by using a second laser beam having a smaller focal diameter and greater intensity than the first laser beam. By removing the remaining portions in the outer region, there is an effect that can improve the dimensional and shape precision and surface roughness of the laminate.

또한, 본 발명에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은, 종래와 달리 절삭공구를 사용하지 않기 때문에 장치의 크기 및 제조비용을 최대한 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the three-dimensional shape manufacturing method using the laser and powder according to the present invention has the effect of reducing the size and manufacturing cost of the device as much as possible because it does not use a cutting tool unlike the prior art.

또한, 본 발명에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은, 제2 레이저빔을 이용하여 잔여부분을 제거함에 따라, 프린팅층의 각진 부위에 남아있는 잔여부분을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.In addition, the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to the present invention, by removing the remaining portion using the second laser beam, the effect that can easily remove the remaining portion in the angular area of the printing layer There is.

또한, 본 발명에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은, 제2 레이저빔의 입사각도를 조정할 수 있는 것에 의해 복수로 적층된 프린팅층의 측면이 곡면을 가진 형상으로 제작할 수 있는 효과가 있다.In addition, the three-dimensional shape manufacturing method using the laser and powder according to the present invention, by adjusting the angle of incidence of the second laser beam has the effect that the side of the plurality of laminated printing layer can be produced in a shape having a curved surface have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 절삭공구의 가공 분해능과 본 발명의 제2 레이저빔의 가공 분해능의 비교를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 레이저빔의 입사각도를 조정하여 프린팅층의 측면을 변화시키는 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.1 is a view for explaining a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram exemplarily showing a comparison between the processing resolution of a conventional cutting tool and the processing resolution of a second laser beam of the present invention.
3 is a diagram illustrating a process of changing the side of the printing layer by adjusting the incident angle of the second laser beam according to an embodiment of the present invention.

이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention in which the above-described problem to be solved may be specifically realized. In describing the present embodiments, the same name and the same reference numerals are used for the same configuration and additional description thereof will be omitted below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 1의 (a)는 적층된 분말층(10)에 제1 레이저빔(100)을 조사하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 1의 (b)는 제1 레이저빔(100)에 프린팅층(40)이 형성된 상태에서 제2 레이저빔(200)을 이용하여 프린팅층(40)의 외곽측 잔여부분(60)을 제거하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 1의 (c)는 프린팅층(40)이 완료된 상태를 나타낸 도면이다.1 is a view for explaining a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention. In this case, Figure 1 (a) is a view showing a process of irradiating the first laser beam 100 to the laminated powder layer 10, Figure 1 (b) is a printing layer on the first laser beam 100. FIG. 1 is a view illustrating a process of removing the outer remaining portion 60 of the printing layer 40 by using the second laser beam 200 in a state in which 40 is formed, and FIG. 1C illustrates the printing layer 40. ) Is a view showing a completed state.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은 프린팅층 형성단계 및 잔여부분 제거단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention includes a printing layer forming step and a remaining portion removing step.

본 발명의 일 실시예에서는 제1 레이저 유닛(미도시)을 통해 조사되는 제1 레이저빔(100)을 이용하여 프린팅층(40)을 형성하고, 제2 레이저 유닛(미도시)을 통해 조사되는 제2 레이저빔(200)을 이용하여 잔여부분(60)을 제거할 수 있도록 한 것이 제시된다. In an embodiment of the present invention, the printing layer 40 is formed using the first laser beam 100 irradiated through a first laser unit (not shown), and is irradiated through a second laser unit (not shown). It is proposed that the remaining portion 60 can be removed using the second laser beam 200.

상기 프린팅층 형성단계에서는 적층된 분말층(10)에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역(20)을 따라 제1 레이저빔(100)을 조사하여 프린팅층(40)을 형성한다.In the printing layer forming step, the printing layer 40 is formed by irradiating the first laser beam 100 on the stacked powder layer 10 along the printing region 20 of a preset laminate shape.

더욱 구체적으로, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 작업스테이지(미도시) 위에 일정량의 분말을 공급하여 일정 두께를 가진 적층된 분말층(10)을 형성한 다음, 적층된 분말층(10)에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역(20)을 따라 제1 레이저빔(100)을 조사한다.More specifically, as shown in Figure 1 (a), by supplying a predetermined amount of powder on a work stage (not shown) to form a laminated powder layer 10 having a predetermined thickness, and then laminated powder layer ( The first laser beam 100 is irradiated along the printing area 20 of the stack shape set in step 10).

이때, 조사되는 제1 레이저빔(100)에 의해 프린팅 영역(20)의 분말층(10)이 용융되면서 프린팅층(40)이 형성된다. 이와 같은 과정에 의해 프린팅층(40)이 형성되면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 프린팅층(40)의 외곽을 따라 용융된 분말들이 불규칙하게 남아 있게 되고, 이에 따라 프린팅 영역(20)의 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기가 저하될 수밖에 없다. 따라서, 프린팅층 형성단계 이후에, 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 용융된 분말들을 제거하기 위한 공정이 수행된다.At this time, the printing layer 40 is formed while the powder layer 10 of the printing area 20 is melted by the irradiated first laser beam 100. When the printing layer 40 is formed by such a process, as shown in FIG. 1B, molten powders remain irregularly along the outside of the printing layer 40, and thus, the printing area ( 20) dimension and shape precision and surface roughness is inevitably deteriorated. Therefore, after the printing layer forming step, a process for removing the molten powder remaining in the outer region 50 of the printing layer 40 is performed.

이하에서는 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 용융된 분말들을 잔여부분(60)이라고 칭한다.Hereinafter, the molten powder remaining in the outer region 50 of the printing layer 40 is referred to as the remaining portion 60.

다시 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 잔여부분 제거단계는 프린팅층(40)의 외곽선(30)을 따라 제2 레이저빔(200)을 조사하여 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 융발시켜 제거한다.As shown in (b) of FIG. 1 again, the step of removing the remaining portion irradiates the second laser beam 200 along the outline 30 of the printing layer 40 to the outer region of the printing layer 40. Releasing the remaining portion 60 remaining in the 50 is removed.

이때, 잔여부분(60)을 제거하기 위한 제2 레이저빔(200)은 프린팅층(40)을 형성하기 위한 제1 레이저빔(100)보다 초점직경이 작고 강도가 높은 레이저빔이 사용되는 것이 바람직하다.At this time, the second laser beam 200 for removing the remaining portion 60 is preferably a laser beam having a smaller focal diameter and higher intensity than the first laser beam 100 for forming the printing layer 40. Do.

즉, 프린팅층(40)을 형성하기 위한 제1 레이저빔(100)은 프린팅 영역(20)의 분말층(10)에 조사되어 분말층(10)을 이루는 분말들을 용융시킴으로써 프린팅층(40)을 형성하기 때문에 비교적 초점직경이 크고 강도가 낮은 레이저빔이 사용될 수 있으나, 잔여부분(60)을 제거하기 위한 제2 레이저빔(200)은 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 융발시켜 제거해야만 하기 때문에 제1 레이저빔(100)의 초점직경보다 작고 강도를 높은 레이저빔이 사용되는 것이 바람직한 것이다.That is, the first laser beam 100 for forming the printing layer 40 is irradiated to the powder layer 10 of the printing area 20 to melt the powders forming the powder layer 10 to form the printing layer 40. Since the laser beam can be used because of the relatively large focal diameter and low intensity, the second laser beam 200 for removing the remaining portion 60 remains in the outer region 50 of the printing layer 40. Since the remaining portion 60 must be removed by melting, it is preferable to use a laser beam having a higher intensity and smaller than the focal diameter of the first laser beam 100.

결과적으로, 제1 레이저빔(100)보다 제2 레이저빔(200)의 초점직경이 작고 강도를 높게 형성하여 잔여부분(60)을 제거함에 따라, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 완벽하게 제거할 수 있어 프린팅층(40)이 적층되어 형성되는 적층물의 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기를 향상시킬 수 있다.As a result, as the focal diameter of the second laser beam 200 is smaller than the first laser beam 100 and the intensity is formed to be higher, the remaining portion 60 is removed, as shown in FIG. The remaining portion 60 remaining in the outer region 50 of the printing layer 40 can be completely removed, thereby improving the dimensional and shape accuracy and surface roughness of the laminate formed by stacking the printing layer 40. have.

도 2는 종래의 절삭공구의 가공 분해능과 본 발명의 제2 레이저빔의 가공 분해능의 비교를 예시적으로 나타낸 도면이다. 이때, 도 2의 (a)는 프린팅층의 각진 부위에 남아있는 잔여부분을 절삭공구에 의해 제거하는 과정을 나타낸 것이고, 도 2의 (b)는 프린팅층의 각진 부위에 남아있는 잔여부분을 제2 레이저빔에 의해 제거하는 과정을 나타낸 것이다. FIG. 2 is a diagram exemplarily showing a comparison between the processing resolution of a conventional cutting tool and the processing resolution of a second laser beam of the present invention. At this time, (a) of FIG. 2 shows a process of removing the remaining portion of the angular portion of the printing layer by the cutting tool, and (b) of FIG. 2 shows the remaining portion of the angular portion of the printing layer. 2 shows the process of removal by the laser beam.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 절삭공구(1)를 이용하여 프린팅층(40)의 각진 부위에 남아있는 잔여부분(60)을 제거하는 경우, 절삭공구(1)의 큰 직경에 의해 가공 분해능이 제한되어 각진 부위에 남아있는 잔여부분(60)을 정밀하게 제거할 수 없게 된다.As shown in (a) of FIG. 2, when the residual portion 60 remaining at the angular portion of the printing layer 40 is removed using the conventional cutting tool 1, the large cutting tool 1 is removed. The processing resolution is limited by the diameter, so that the remaining portion 60 remaining in the angular portion cannot be removed precisely.

그러나, 도 2의 (b)에 도시되 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제2 레이저빔(200)을 이용하여 프린팅층(40)의 각진 부위에 남아있는 잔여부분(60)을 제거하는 경우, 제2 레이저빔(200)의 초점직경이 작기 때문에 가공 분해능의 제한을 받지 않아 각진 부위를 정밀하게 제거할 수 있다.However, as shown in FIG. 2 (b), the remaining portion 60 remaining in the angular portion of the printing layer 40 is removed using the second laser beam 200 according to the embodiment of the present invention. In this case, since the focal diameter of the second laser beam 200 is small, the processing resolution is not limited, so that the angular portion can be removed precisely.

한편, 제2 레이저빔(200)의 초점직경을 제1 레이저빔(100)의 초점직경보다 작게 형성하기 위해서는, 제2 레이저빔(200)의 파장을 제1 레이저빔(100)의 파장보다 짧게 형성할 수 있다.In order to form the focal diameter of the second laser beam 200 smaller than the focal diameter of the first laser beam 100, the wavelength of the second laser beam 200 is shorter than the wavelength of the first laser beam 100. Can be formed.

예를 들면, 제2 레이저빔(200)은 녹색 파장대(예를 들어, 약532nm)로 형성하고, 제1 레이저빔(100)은 적외선 파장대(예를 들어, 약 1,064nm)의 형성할 수 있다. 즉, 제2 레이저빔(200)을 녹색 파장대로 형성하게 되면 적외선 파장대에 비해 파장이 짧기 때문에 레이저빔의 초점직경을 줄일 수 있다.For example, the second laser beam 200 may be formed in the green wavelength band (eg, about 532 nm), and the first laser beam 100 may be formed in the infrared wavelength band (eg, about 1,064 nm). . That is, when the second laser beam 200 is formed in the green wavelength range, the focal diameter of the laser beam can be reduced because the wavelength is shorter than that of the infrared wavelength band.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 외곽선(30)을 따라 조사되는 제2 레이저빔(200)의 펄스폭이 프린팅 영역(20)에 조사되는 제1 레이저빔(100)의 펄스폭 보다 짧게 형성된 것이 제시된다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the pulse width of the second laser beam 200 irradiated along the outline 30 is shorter than the pulse width of the first laser beam 100 irradiated to the printing area 20. Is presented.

이때, 제1 레이저빔(100)의 펄스폭은 나노초 펄스폭이 사용되고, 제2 레이저빔(200)의 펄스폭은 피코초 또는 펨토초 펄스폭인 극초단 펄스폭이 사용되는 것이 바람직하다.In this case, the pulse width of the first laser beam 100 is nanosecond pulse width is used, the pulse width of the second laser beam 200 is preferably a very short pulse width of picosecond or femtosecond pulse width.

예를 들면, 제2 레이저빔(200)이 나노초 펄스폭일 경우, 제2 레이저빔(200)이 잔여부분과 반응하는 시간이 길어서 열 영향부가 넓어지게 됨에 따라, 프린팅층(40)이 열에 의해 영향을 받아 용융되어 변형이 발생될 수 있다.For example, when the second laser beam 200 has a nanosecond pulse width, as the time for the second laser beam 200 to react with the remaining portion is extended, the thermal influence portion is widened, so that the printing layer 40 is affected by heat. Receiving and melting may cause deformation.

반면, 제2 레이저빔(200)이 극초단 펄스폭인 피코초 또는 펨토초 펄스폭일 경우, 이러한 열적 손상 문제가 거의 발생되지 않는다. 제2 레이저빔(200)이 피코초 또는 펨토초 펄스폭일 경우에는 레이저가 조사되는 부위에서 열이 발생되는 대신 플라즈마가 생성되어 가공이 이루어지게 되기 때문에 제2 레이저빔(200)이 조사되는 부분만 제거될 수 있다.On the other hand, when the second laser beam 200 is a picosecond or femtosecond pulse width, which is an extremely short pulse width, such thermal damage problem is hardly generated. When the second laser beam 200 has a picosecond or femtosecond pulse width, since the plasma is generated and processed instead of generating heat at a portion where the laser is irradiated, only the portion where the second laser beam 200 is irradiated is removed. Can be.

따라서, 제2 레이저빔(200)이 피코초 또는 펨토초 펄스폭일 경우, 열 및 충격파가 전혀 발생되지 않으므로, 프린팅층(40)이 열에 의한 영향을 받아 용융되어 변형이 발생하지 않게 된다.Therefore, when the second laser beam 200 has a picosecond or femtosecond pulse width, heat and shock waves are not generated at all, so that the printing layer 40 is melted under the influence of heat and no deformation occurs.

이에 따라, 잔여부분(60)을 제거하기 위한 제2 레이저빔(200)은 피코초 및 펨토초 펄스폭이 사용되는 것이 바람직한 것이다.Accordingly, the second laser beam 200 for removing the remaining portion 60 is preferably used in the picosecond and femtosecond pulse width.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 프린팅층(40)의 외곽선(30)을 따라 조사되는 제2 레이저빔(200)의 선속도를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, it is preferable to keep the linear velocity of the second laser beam 200 irradiated along the outline 30 of the printing layer 40 constant.

즉, 제2 레이저빔(200)이 프린팅층(40)의 외곽선(30)을 따라 조사될 경우, 제2 레이저빔(200)의 이동 경로에 따라 선속도가 일정하지 않으면, 제2 레이저빔(200)이 이동되면서 조사되는 부분에 유입되는 에너지양이 변경된다. 이에 따라, 프린팅층(40)의 외곽층 영역에 남아있는 잔여부분(60)의 일부는 제거되고 일부는 제거가 되지 않을 수 있게 된다.That is, when the second laser beam 200 is irradiated along the outline 30 of the printing layer 40, if the linear velocity is not constant according to the movement path of the second laser beam 200, the second laser beam ( As the 200 is moved, the amount of energy introduced into the irradiated portion is changed. Accordingly, some of the remaining portions 60 remaining in the outer layer region of the printing layer 40 may be removed and some may not be removed.

따라서, 프린팅층(40)의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분(60)을 균일하게 제거하기 위해서는 프린팅층(40)의 외곽선(30)을 따라 조사되는 제2 레이저빔(200)의 에너지 유입량이 일정하도록 제2 레이저빔(200)의 선속도를 일정하게 유지하는 것이 바람직한 것이다.Therefore, in order to uniformly remove the remaining portion 60 remaining in the outer region of the printing layer 40, the energy inflow amount of the second laser beam 200 irradiated along the outline 30 of the printing layer 40 is increased. It is desirable to keep the linear velocity of the second laser beam 200 constant.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 예로, 프린팅층(40)을 복수로 적층시키고, 복수로 적층된 프린팅의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 한 번에 제거하는 제조방법이 제시된다.On the other hand, as another example according to an embodiment of the present invention, the plurality of printing layer 40 is stacked, and removing the remaining portion 60 remaining in the outer region 50 of the plurality of stacked printing at once The preparation method is presented.

더욱 구체적으로, 먼저 프린팅층 형성단계에서 프린팅 영역(20)을 따라 제1 레이저빔(100)을 조사하여 프린팅층(40)을 복수로 적층시킨다.More specifically, first, in the printing layer forming step, the first laser beam 100 is irradiated along the printing area 20 to stack the plurality of printing layers 40.

다음, 잔여부분 제거단계에서 복수로 적층된 프린팅층(40)의 외곽선(30)을 따라 제2 레이저빔(200)을 조사하여 복수로 적층된 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 한 번에 제거한다.Next, in the remaining portion removing step, the second laser beam 200 is irradiated along the outline 30 of the plurality of stacked printing layers 40 to the outer region 50 of the plurality of stacked printing layers 40. Remove the remaining residue 60 at once.

즉, 프린팅층(40)을 연속적으로 형성하여 복수로 적층시키고, 복수로 적층된 각 프린팅층(40)의 잔여부분(60)을 한 번에 제거함에 따라 적층물을 제조하기 위한 제조시간을 절약할 수 있는 이점이 있다. That is, the printing layer 40 is continuously formed and stacked in plurality, and the remaining portion 60 of each of the plurality of stacked printing layers 40 is removed at a time, thereby saving manufacturing time for manufacturing the laminate. There is an advantage to this.

물론, 프린팅층(40)을 형성하는 제1 레이저빔(100) 및 외곽선(30)을 따라 조사되어 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 제거하는 제2 레이저빔(200)을 복수개가 사용될 수도 있다.Of course, the first laser beam 100 forming the printing layer 40 and the agent along the outline 30 to remove the remaining portion 60 remaining in the outer region 50 of the printing layer 40 A plurality of two laser beams 200 may be used.

이때, 복수개가 사용된 제2 레이저빔(200)은 각각의 제2 레이저빔(200)에 대해 파장, 펄스 폭, 초점직경 및 강도를 다르게 하여 사용될 수 있다.In this case, the plurality of second laser beams 200 may be used in different wavelengths, pulse widths, focal diameters, and intensities for the respective second laser beams 200.

또한, 프린팅층(40)을 형성하는 제1 레이저빔(100)의 복수개가 사용될 수 있고, 외곽선(30)을 따라 조사되어 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 제거하는 제2 레이저빔(200)은 단일개가 사용될 수 있다.In addition, a plurality of first laser beams 100 forming the printing layer 40 may be used, and the remaining portions (remaining in the outer region 50 of the printing layer 40 irradiated along the outline 30) A single second laser beam 200 to remove 60 may be used.

즉, 프린팅층(40)의 크기 및 형상에 적합하게 제1 레이저빔(100) 및 제2 레이저빔(200)의 개수를 정하여 사용될 수 있는 것이다.That is, the number of the first laser beam 100 and the second laser beam 200 may be determined and used to suit the size and shape of the printing layer 40.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 레이저빔의 입사각도를 조정하여 프린팅층의 측면을 변화시키는 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다. 이때, 도 3의 (a)는 제2 레이저빔의 입사각도를 조정하여 프린팅층의 측면을 가공하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 3의 (b)는 제2 레이저빔의 가공으로 프린팅층의 측면이 변화된 상태를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a process of changing the side of the printing layer by adjusting the incident angle of the second laser beam according to an embodiment of the present invention. At this time, (a) of Figure 3 is a view showing a state of processing the side of the printing layer by adjusting the incident angle of the second laser beam, Figure 3 (b) is a side of the printing layer by processing the second laser beam. It is a figure which shows this changed state.

도 3을 참조하면, 프린팅층(40)의 외곽선(30)을 따라 조사되는 제2 레이저빔(200)의 입사각도(θ)를 조정하여 연속적으로 적층되는 프린팅층(40)의 측면 형상을 각각 다른 형상으로 변화시킬 수 있다. Referring to FIG. 3, the side shapes of the printing layers 40 continuously stacked by adjusting the incident angle θ of the second laser beam 200 irradiated along the outline 30 of the printing layer 40 are adjusted. Can be changed to other shapes.

더욱 구체적으로, 도 3의 (a)에 도시되 바와 같이, 프린팅층(40)을 형성하는 단계에서, 적층된 분말층(10)에 제1 레이저빔(100)을 조사하여 프린팅층(40)을 형성하는 과정을 반복하게 되면, 일정한 형태의 측면을 가지는 프린팅층(40)이 복수로 적층된다.More specifically, as shown in FIG. 3A, in the forming of the printing layer 40, the first laser beam 100 is irradiated onto the laminated powder layer 10 to print the layer 40. When the process of forming the pattern is repeated, a plurality of printing layers 40 having a predetermined side surface are stacked.

이때, 제2 레이저빔(200)의 입사각도(θ)를 조정하여 프린팅층(40)의 측면을 조사하게 되면, 프린팅층(40)의 측면이 일정 각도를 가지고 제거될 수 있다.In this case, when the side of the printing layer 40 is irradiated by adjusting the incident angle θ of the second laser beam 200, the side of the printing layer 40 may be removed at a predetermined angle.

따라서, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 레이저빔(200)의 입사각도(θ)를 조정하여 프린팅층(40)의 측면에 각도를 가지게 조사하게 되면, 복수로 적층된 프린팅층(40)의 측면이 곡면을 가진 형상으로 제작할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 3B, when the incident angle θ of the second laser beam 200 is adjusted to irradiate the side of the printing layer 40 with an angle, the plurality of printings are stacked. The side surface of the layer 40 can be produced in a shape having a curved surface.

결과적으로, 제2 레이저빔(200)의 입사각도(θ)를 조정함에 따라, 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 제거할 수 있는 것과 동시에 적층된 프린팅층(40)의 측면 형상을 변화시킬 수 있는 장점을 가지게 된다.As a result, as the incident angle θ of the second laser beam 200 is adjusted, the remaining portion 60 remaining in the outer region 50 of the printing layer 40 can be removed, and at the same time, It has the advantage of changing the side shape of the printing layer (40).

본 발명의 일 실시예에서는 프린팅 영역(20)에 조사되는 제1 레이저빔(100)은 제1 갈바노 스캐너(미도시)를 이용하여 조사될 수 있도록 하고, 프린팅 영역(20)의 외곽선(30)을 따라 조사되는 제2 레이저빔(200)은 이송이 가능한 이송스테이지(미도시)에 설치된 제2 갈바노 스캐너(미도시)를 이용하여 조사될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first laser beam 100 irradiated to the printing area 20 may be irradiated using a first galvano scanner (not shown), and the outline 30 of the printing area 20 may be irradiated. The second laser beam 200 irradiated along) may be irradiated using a second galvano scanner (not shown) installed in the transfer stage (not shown).

갈바노 스캐너는 평면 형상의 반사 미러와, 반사 미러를 회전시키는 모터로 구성된 것으로서, 구성 자체는 통상의 기술자에게 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략한다.The galvano scanner is composed of a planar reflecting mirror and a motor for rotating the reflecting mirror, and since the configuration itself is known to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted.

더욱 구체적으로, 프린팅 영역(20)의 상측에 배치되는 제1 갈바노 스캐너를 통해 제1 레이저빔(100)이 조사될 수 있도록 하여 프린팅층(40)을 형성한 다음, 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)의 상측에 배치되는 제2 갈바노 스캐너를 통해 제2 레이저빔(200)이 조사될 수 있도록 하여 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)의 남아있는 잔여부분(60)을 제거한다.More specifically, the first laser beam 100 may be irradiated through the first galvano scanner disposed above the printing area 20 to form the printing layer 40, and then the printing layer 40 may be Remaining remaining portion 60 of the outer region 50 of the printing layer 40 by allowing the second laser beam 200 to be irradiated through a second galvano scanner disposed above the outer region 50. ).

이때, 제1 갈바노 스캐너를 통해 조사되는 제1 레이저빔(100)의 조사 영역은 프린팅 영역(20)을 포함하고 있기 때문에 별도의 이송스테이지가 필요하지 않는다.In this case, since the irradiation area of the first laser beam 100 irradiated through the first galvano scanner includes the printing area 20, a separate transfer stage is not required.

그러나, 제2 갈바노 스캐너를 통해 조사되는 제2 레이저빔(200)의 영역은 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)을 포함하고 있지 않기 때문에 제2 갈바노 스캐너를 이송스테이지에 설치한 후, 이송스테이지를 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)을 따라 이송시키면서 제2 갈바노 스캐너를 통해 제2 레이저빔(200)이 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)을 조사할 수 있도록 한다. However, since the region of the second laser beam 200 irradiated through the second galvano scanner does not include the outer region 50 of the printing layer 40, the second galvano scanner is installed on the transfer stage. Thereafter, the second laser beam 200 irradiates the outer region 50 of the printing layer 40 through the second galvano scanner while transferring the transfer stage along the outer region 50 of the printing layer 40. Do it.

한편, 제2 레이저빔(200)의 조사는 상술한 제2 갈바노 스캐너 대신 대물렌즈(미도시)를 이송스테이지에 설치한 후, 이송스테이지로 이송시키면서 제2 레이저빔(200)을 대물렌즈를 통해 조사될 수 있도록 할 수 있다. On the other hand, the irradiation of the second laser beam 200 is installed in place of the above-described second galvano scanner objective lens (not shown) in the transfer stage, and then transfer the second laser beam 200 to the objective lens while transferring to the transfer stage. Can be investigated.

이상 상술한 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은 제1 레이저빔(100)을 이용하여 프린팅층(40)을 형성하고, 제1 레이저빔(100)보다 초점직경이 작고 강도가 큰 제2 레이저빔(200)을 이용하여 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 제거함에 따라, 적층물의 치수 및 형상 정밀도와 표면거칠기를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the three-dimensional shape manufacturing method using the laser and the powder according to an embodiment of the present invention to form the printing layer 40 using the first laser beam 100, the first laser beam 100 By removing the remaining portion 60 remaining in the outer region 50 of the printing layer 40 using the second laser beam 200 having a smaller focal diameter and greater intensity, the size and shape precision of the laminate And it has the effect of improving the surface roughness.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은, 종래와 달리 절삭공구(1)를 사용하지 않기 때문에 장치의 크기 및 제조비용을 최대한 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, there is an effect that can reduce the size and manufacturing cost of the device as much as possible because it does not use the cutting tool (1).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은, 제2 레이저빔(200)을 이용하여 잔여부분(60)을 제거함에 따라, 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50) 중 각도를 가진 부위의 잔여부분(60)을 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.In addition, the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, by removing the remaining portion 60 using the second laser beam 200, the outer side of the printing layer 40 There is an effect that the remaining portion 60 of the angled portion of the region 50 can be easily removed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은, 제2 레이저빔(200)의 입사각도(θ)를 조정할 수 있는 것에 의해 복수로 적층된 프린팅층의 측면이 곡면을 가진 형상으로 제작할 수 있는 효과가 있다.In addition, the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to an embodiment of the present invention, the side of the plurality of laminated printing layers by adjusting the incident angle (θ) of the second laser beam 200 There is an effect that can be produced in a shape having a curved surface.

한편, 제2 레이저빔(200)을 이용하여 프린팅층(40) 표면에 특정한 형태의 패턴, 홀 및 마킹 등의 부가적인 가공을 수행할 수 있다.Meanwhile, the second laser beam 200 may be used to perform additional processing such as patterns, holes, and markings on the surface of the printing layer 40.

지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법에 대해 설명한다.Now, a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to another embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은 프린팅층 형성단계와, 레이저빔 조정단계 및 잔여부분 제거단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, a three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder includes a printing layer forming step, a laser beam adjusting step, and a residual portion removing step.

본 발명의 일 실시예에서는 두개의 레이저유닛으로부터 각각 조사되는 제1 레이저빔(100) 및 제2 레이저빔(200)을 조사시켜 3차원 형상을 제조하는 방법을 제시하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 하나의 레이저유닛으로부터 제1 레이저빔(100) 및 제2 레이저빔(200)을 조사시켜 3차원 형상을 제조하는 방법이 제시된다.In an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a three-dimensional shape by irradiating the first laser beam 100 and the second laser beam 200 irradiated from two laser units, respectively, is provided. In the present invention, a method of manufacturing a three-dimensional shape by irradiating the first laser beam 100 and the second laser beam 200 from one laser unit is presented.

상기 프린팅층 형성단계에서는 적층된 분말층(10)에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역(20)을 따라 제1 레이저빔(100)을 조사하여 프린팅층(40)을 형성한다.In the printing layer forming step, the printing layer 40 is formed by irradiating the first laser beam 100 on the stacked powder layer 10 along the printing region 20 of a preset laminate shape.

프린팅층 형성단계에서 적층된 분말층(10)의 프린팅층(40) 영역에 제1 레이저빔(100)을 조사할 경우, 결상 렌즈와 같은 광학계를 통해 프린팅층(40) 영역으로 조사되는 제1 레이저빔(100)이 디포커싱 되도록 조정하여 제1 레이저빔(100)의 초점직경이 크고 강도가 낮게 형성되도록 한 후에, 프린팅층(40)을 형성한다.When irradiating the first laser beam 100 to the printing layer 40 region of the powder layer 10 laminated in the printing layer forming step, the first irradiated to the printing layer 40 region through an optical system such as an imaging lens After adjusting the laser beam 100 to defocus, the focal diameter of the first laser beam 100 is large and the intensity is low, and then the printing layer 40 is formed.

상기 레이저빔 조정단계에서는 제1 레이저빔(100)을 제2 레이저빔(200)으로 조정한다. 이때, 제2 레이저빔(200)은 프린팅층 형성단계에서 조사된 제1 레이저빔(100)의 초점직경보다 작고 제1 레이저빔(100)의 강도보다 높게 조정하는 것이 바람직하다.In the laser beam adjusting step, the first laser beam 100 is adjusted to the second laser beam 200. In this case, the second laser beam 200 is preferably adjusted to be smaller than the focal diameter of the first laser beam 100 irradiated in the printing layer forming step and higher than the intensity of the first laser beam 100.

즉, 레이저빔 조정단계에서는 프린팅층 형성단계에서 디포커싱 된 제1 레이저빔(100)을 포커싱 되도록 조정하여 제1 레이저빔(100)의 초점직경보다 작고 강도가 큰 제2 레이저빔(200)으로 조정한다.That is, in the laser beam adjusting step, the defocused first laser beam 100 in the printing layer forming step is adjusted to be focused to the second laser beam 200 having a smaller intensity than the focal diameter of the first laser beam 100. Adjust

상기 잔여부분 제거단계는 프린팅층(40)의 외곽선(30)을 따라 초짐직경 및 강도가 조정된 제2 레이저빔(200)을 조사하여, 프린팅층(40)의 외곽측 영역(50)에 남아있는 잔여부분(60)을 융발시켜 제거하는 잔여부분(60) 제거한다.The remaining portion removing step irradiates the second laser beam 200 whose initial diameter and intensity are adjusted along the outline 30 of the printing layer 40, and remains in the outer region 50 of the printing layer 40. The remaining portion 60 is removed by melting and removing the remaining portion 60.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법은 하나의 레이저 유닛으로 제1 레이저빔(100) 및 제2 레이저빔(200)을 조사할 수 있도록 함으로서, 장비 전체의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.As described above, the three-dimensional shape manufacturing method using a laser and powder according to another embodiment of the present invention to irradiate the first laser beam 100 and the second laser beam 200 with one laser unit. By doing so, there is an advantage that can reduce the size of the entire equipment.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings as described above, those skilled in the art can variously change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Can be modified or changed.

10: 분말층 20: 프린팅 영역
30: 외곽선 40: 프린팅층
50: 외곽측 영역 60: 잔여부분
100: 제1 레이저빔 200: 제2 레이저빔10: powder layer 20: printing area
30: outline 40: printing layer
50: outer region 60: remainder
100: first laser beam 200: second laser beam

Claims (10)

적층된 분말층에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역을 따라 제1 레이저빔을 조사하여 프린팅층을 형성하는 프린팅층 형성단계; 및
상기 프린팅층의 외곽선을 따라 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작고, 상기 레이저빔의 강도보다 높은 제2 레이저빔을 조사하여 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 융발시켜 제거하는 잔여부분 제거단계;를 포함하고,
상기 프린팅층에 대해 상기 제2 레이저빔이 입사각도를 가지도록 조정하여, 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 제거하는 동시에 상기 프린팅층의 외곽 측면이 일정 각도를 가지도록 형성되며,
상기 제2 레이저빔의 초점직경을 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작게 형성하기 위하여, 상기 제2 레이저빔의 파장은 상기 제1 레이저빔의 파장보다 짧고,
상기 프린팅층의 외곽선을 따라 조사되는 제2 레이저빔에 의해 유입되는 에너지량이 일정하도록, 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔의 선속도를 일정하게 유지하며,
초점직경 및 강도가 서로 다른 복수 개의 제2 레이저빔이 사용되고,
상기 제2 레이저빔을 이용하여 상기 프린팅층 표면에 부가적인 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법.A printing layer forming step of forming a printing layer by irradiating a first laser beam along a printing region having a preset laminate shape on the laminated powder layer; And
Residual to blast and remove the remaining portion in the outer region of the printing layer by irradiating a second laser beam smaller than the focal diameter of the first laser beam and higher than the intensity of the laser beam along the outline of the printing layer Partial removal step;
The second laser beam is adjusted to have an angle of incidence with respect to the printing layer, so that the remaining portion remaining in the outer region of the printing layer is removed, and the outer side surface of the printing layer has a predetermined angle.
In order to form the focal diameter of the second laser beam smaller than the focal diameter of the first laser beam, the wavelength of the second laser beam is shorter than the wavelength of the first laser beam,
The linear velocity of the second laser beam irradiated along the outline of the printing layer is kept constant so that the amount of energy introduced by the second laser beam irradiated along the outline of the printing layer is constant,
A plurality of second laser beams having different focal diameters and intensities are used,
3D shape manufacturing method using a laser and powder, characterized in that for performing additional processing on the surface of the printing layer using the second laser beam. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔의 펄스폭은 상기 프린팅 영역에 조사되는 상기 제1 레이저빔의 펄스폭 보다 짧은 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법.The method of claim 1,
The pulse width of the second laser beam irradiated along the outline is shorter than the pulse width of the first laser beam irradiated to the printing area. 제3항에 있어서,
상기 제1 레이저빔의 펄스폭은 나노초 펄스폭이고, 상기 제2 레이저빔의 펄스폭은 피코초 또는 펨토초 펄스폭인 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법.The method of claim 3,
The pulse width of the first laser beam is a nanosecond pulse width, the pulse width of the second laser beam is a picosecond or femtosecond pulse width, characterized in that the laser and powder manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 프린팅층의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔의 입사각도를 조정하여 연속적으로 적층되는 상기 프린팅층의 측면 형상을 각각 다른 형상으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법.The method of claim 1,
Manufacturing a three-dimensional shape using a laser and powder, characterized in that the side shape of the printing layer is continuously changed to different shapes by adjusting the incident angle of the second laser beam irradiated along the outline of the printing layer Way. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프린팅층 형성단계에서,
상기 프린팅 영역을 따라 상기 제1 레이저빔을 조사하여 상기 프린팅층을 복수로 적층시키고,
상기 잔여부분 제거단계에서,
복수로 적층된 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 상기 제2 레이저빔을 조사하여 복수로 적층된 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 한 번에 제거하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상제조방법.The method of claim 1,
In the printing layer forming step,
Stacking the plurality of printing layers by irradiating the first laser beam along the printing area,
In the remaining part removal step,
By irradiating the second laser beam along the outline of the plurality of stacked printing layers, the remaining portions remaining in the outer region of the plurality of stacked printing layers are removed at a time. 3D shape manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 프린팅 영역에 조사되는 상기 제1 레이저빔은 제1 갈바노 스캐너를 이용하여 조사될 수 있도록 하고, 상기 프린팅 영역의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔은 이송이 가능한 이송스테이지에 설치된 제2 갈바노 스캐너를 이용하여 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법.The method of claim 1,
The first laser beam irradiated to the printing area can be irradiated using a first galvano scanner, and the second laser beam irradiated along the outline of the printing area is installed on a transfer stage capable of transferring. 3D shape manufacturing method using a laser and powder, characterized in that to be irradiated using a galvano scanner. 제1항에 있어서,
상기 프린팅 영역에 조사되는 상기 제1 레이저빔은 제1 갈바노 스캐너를 이용하여 조사될 수 있도록 하고, 상기 프린팅 영역의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔은 이송이 가능한 이송스테이지에 설치된 대물렌즈를 이용하여 조사될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법.The method of claim 1,
The first laser beam irradiated to the printing area may be irradiated using a first galvano scanner, and the second laser beam irradiated along the outline of the printing area may be installed on a transfer stage capable of being transported. 3D shape manufacturing method using a laser and powder, characterized in that to be irradiated using. 적층된 분말층에 기 설정된 적층물 형상의 프린팅 영역을 따라 제1 레이저빔을 조사하여 프린팅층을 형성하는 프린팅층 형성단계;
상기 제1 레이저빔을 상기 프린팅층 형성단계에서 조사된 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작고, 상기 제1 레이저빔의 강도보다 높은 제2 레이저빔으로 조정하는 레이저빔 조정단계; 및
상기 프린팅층의 외곽선을 따라 상기 제2 레이저빔을 조사하여, 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 융발시켜 제거하는 잔여부분 제거단계;를 포함하고,
상기 프린팅층에 대해 상기 제2 레이저빔이 입사각도를 가지도록 조정하여, 상기 프린팅층의 외곽측 영역에 남아있는 잔여부분을 제거하는 동시에 상기 프린팅층의 외곽 측면이 일정 각도를 가지도록 형성되며,
상기 제2 레이저빔의 초점직경을 상기 제1 레이저빔의 초점직경보다 작게 형성하기 위하여, 상기 제2 레이저빔의 파장은 상기 제1 레이저빔의 파장보다 짧고,
상기 프린팅층의 외곽선을 따라 조사되는 제2 레이저빔에 의해 유입되는 에너지량이 일정하도록, 상기 프린팅층의 외곽선을 따라 조사되는 상기 제2 레이저빔의 선속도를 일정하게 유지하며,
초점직경 및 강도가 서로 다른 복수 개의 제2 레이저빔이 사용되고,
상기 제2 레이저빔을 이용하여 상기 프린팅층 표면에 부가적인 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저와 분말을 이용한 3차원 형상 제조방법.A printing layer forming step of forming a printing layer by irradiating a first laser beam along a printing region having a preset laminate shape on the laminated powder layer;
A laser beam adjusting step of adjusting the first laser beam to a second laser beam smaller than a focal diameter of the first laser beam irradiated in the printing layer forming step and higher than an intensity of the first laser beam; And
And a residual portion removing step of irradiating the second laser beam along the outline of the printing layer to fusion and remove the remaining portion remaining in the outer region of the printing layer.
The second laser beam is adjusted to have an angle of incidence with respect to the printing layer, so that the remaining portion remaining in the outer region of the printing layer is removed, and the outer side surface of the printing layer has a predetermined angle.
In order to form the focal diameter of the second laser beam smaller than the focal diameter of the first laser beam, the wavelength of the second laser beam is shorter than the wavelength of the first laser beam,
The linear velocity of the second laser beam irradiated along the outline of the printing layer is kept constant so that the amount of energy introduced by the second laser beam irradiated along the outline of the printing layer is constant,
A plurality of second laser beams having different focal diameters and intensities are used,
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