KR102085323B1 - 3차원 프린팅 방법 - Google Patents

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KR102085323B1
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양더 리
지아이 주앙
밍은 호
준시앙 황
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엑스와이지프린팅, 인크.
킨포 일렉트로닉스, 아이엔씨.
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Abstract

3차원 물체를 프린팅하는 3차원 프린팅 장치를 위한 3차원 프린팅 방법이 제공되는바, 상기 3차원 프린팅 방법은: 3차원 물체의 구조 정보 및 색상 정보를 제공하는 단계; 프로세서에 의하여 3차원 물체의 구조 정보에 대한 슬라이싱 프로세스(slicing process)를 수행하여 복수의 프린팅층의 정보를 획득하는 단계; 3차원 물체의 색상 정보가 프로세서에 의한 프린팅층들의 정보에 대응되게 통제함으로써 상기 프린팅층들 각각에 대응되는 색상층의 정보를 획득하는 단계; 및 상기 프린팅층들 각각과 그에 대응되는 색상층에 접착층을 배치하되, 접착층이 색상층의 적어도 일부분을 덮도록 배치하는 단계;를 포함한다.

Description

3차원 프린팅 방법{THREE-DIMENSIONAL PRINTING METHOD}
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은 2017년 7월 4일자 대만 특허출원 제106122438호에 대한 우선권 주장을 수반한다. 상기 출원의 내용 전체는 참조로서 여기에 포함되며, 본 명세서의 일부를 이룬다.
[기술분야]
본 발명은 3차원 프린팅 방법에 관한 것이다.
3차원 프린팅은 첨가 제조 또는 첨가식 제조(additive manufacturing; AM)로 호칭되는 것으로서, 이것의 작업 원리는 재료층을 층별로 적층함을 컴퓨터로 제어하여 다양한 형상 및 기하형태상 특징을 갖는 3차원 물체를 제작(프린팅)하는 것이다. 현재, 다양한 3차원 프린팅 기술이 개발되어 있다. 그 중에서 융착 모델링(fused deposition modeling; FDM)기술을 예로 들면, 가열, 용융, 및 몰딩된 이후의 프린팅 재료가 프린트 헤드를 통해 와이어로 압출되어서 프린팅층을 형성하고, 그 다음에 프린팅층이 성형 플랫폼 상에 층별로 적층됨으로써, 프린팅 재료의 냉각 및 고화 이후에 요망되는 3차원 물체가 형성된다.
또한 현재 기술에서는, 3차원 물체 또는 프린팅층들에 착색하기 위하여 잉크젯 모듈이 추가적으로 배치된다. 그러나 프린팅 재료와 잉크젯 잉크 간의 차이로 인하여, 잉크가 프린팅 재료로부터 미끄러져 벗어남이 발생하곤 한다. 한편, 3차원 물체의 프린팅 및 착색 작업들은, 잉크의 재료 특성으로 인하여 층별로 수행되는바, 잉크가 존재하는 경우에 다양하게 형성된 층들 간의 불충분한 접합 강도 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 3차원 물체의 프린팅 및 형성 이후에 3차원 물체의 구조 강도를 증기시킬 수 있고 3차원 물체 상의 색상을 보호할 수 있는 3차원 프린팅 방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 3차원 물체를 프린팅하는 3차원 프린팅 장치를 위한 3차원 프린팅 방법은: 3차원 물체의 구조 정보 및 색상 정보를 제공하는 단계; 프로세서에 의하여 3차원 물체의 구조 정보에 대한 슬라이싱 프로세스(slicing process)를 수행하여 복수의 프린팅층의 정보를 획득하는 단계; 3차원 물체의 색상 정보가 프로세서에 의한 프린팅층들의 정보에 대응되게 통제함으로써 상기 프린팅층들 각각에 대응되는 색상층의 정보를 획득하는 단계; 및 상기 프린팅층들 각각과 그에 대응되는 색상층에 접착층을 배치하되, 접착층이 색상층의 적어도 일부분을 덮도록 배치하는 단계;를 포함한다.
또한 본 발명에 의하여, 3차원 물체를 프린팅하는 3차원 프린팅 장치를 위한 3차원 프린팅 방법이 제공되는바, 이 3차원 프린팅 방법은: 3차원 물체의 구조 정보 및 색상 정보를 제공하는 단계; 프로세서에 의하여 3차원 물체의 구조 정보에 대한 슬라이싱 프로세스를 수행하여 복수의 프린팅층의 정보를 획득하는 단계; 프로세서에 의하여 3차원 물체의 색상 정보가 상기 프린팅층들의 정보에 대응되게 통제하여, 상기 프린팅층들 각각에 미리 정해진 색상층 영역이 존재하는지 여부를 결정하는 단계; 상기 프린팅층 상에 상기 미리 정해진 색상층 영역이 존재하는 경우, 상기 미리 정해진 색상층 영역에 접착층을 배치하는 단계; 및 상기 미리 정해진 색상층 영역에 색상층을 배치하여, 상기 색상층이 접착층에 의하여 상기 프린팅층에 부착되게 하는 단계;를 포함한다.
상기 발명에 따르면, 3차원 프린팅 장치이 프린팅층들 각각을 프린팅하는 때에, 접착층이 상기 프린팅층들 각각 상에 배치되고, 상기 색상층들 각각이 접착층에 의하여 보호된다. 상기 색상층이 보호되고, 또한 접착층에 의하여 다음의 프린팅층과 접촉되지 않게 격리되기 때문에, 다음 프린팅층에서 온도 감소 및 특성 변화가 방지될 수 있으며, 색상층을 가진 이전의 프린팅층에 상기 다음 프린팅층이 접착층에 의해 부착되어서, 구조 강도 증가의 목적이 달성된다. 또한, 색상층을 덮는 접착층이 보호 효과를 갖는바, 이로써 주변 수증기 및 광 방사선에 의한 영향으로 인하여 색상이 흐릿해짐과 잉크가 벗겨짐과 같은 문제들이 방지된다.
본 발명의 전설된 그리고 다른 특징들 및 장점들을 이해할 수 있도록 하기 위하여 첨부도면과 함께 수개의 실시예들에 관한 상세한 설명이 아래에서 제공된다.
첨부 도면들은 본 발명의 이해를 위한 것으로서, 상세한 설명에 포함되어 상세한 설명의 일부를 이룬다. 상기 도면들에는 본 발명의 실시예들이 도시되어 있는바, 이들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 일부분을 나타내는 개략도가 도시되어 있다.
도 2 에는 도 1 에 도시된 프린팅 조립체의 일부분을 나타내는 개략도가 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.
도 4 에는 도 3 에 도시된 성형 프로세스(forming process)의 개략도가 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b 에는 각각 도 3 에 도시된 성형 프로세스를 다양한 실시예에 따라 각각 나타내는 개략도가 도시되어 있다.
도 6 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅층들의 일부분의 적층을 나타내는 개략도가 도시되어 있다.
도 7 에는 다른 실시예에 따른 프린팅층들의 적층을 나타내는 개략적인 측면도가 도시되어 있다.
도 8 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.
도 9 에는 도 8 에 도시된 성형 프로세스의 개략도가 도시되어 있다.
도 10 에는 다른 실시예에 따른 프린팅층들의 일부를 나타내는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 11 에는 다른 실시예에 따른 프린팅층들의 일부분을 나타내는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 1 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 일부분을 나타내는 개략도가 도시되어 있다. 도 2 에는 도 1 에 도시된 프린팅 조립체의 일부분을 나타내는 개략도가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2 를 함께 참조하면, 본 실시예에서는 3차원 프린팅 장치(100)가 샤시(chassis; 110), 플랫폼(120), 및 프린팅 조립체(130)를 포함한다. 여기에서, 3차원 프린팅 장치(100)는 예를 들어 융착 모델링(FDM) 장치로서, 프린팅 조립체(130)의 프린트 헤드(131)에 의하여 플랫폼(120) 상에 프린팅층들을 하나씩 프린팅하여 프린팅층들을 하나씩 적층시킴으로써 3차원 물체를 형성하도록 구성된다. 또한, 프린팅 조립체(130)는 예를 들어 잉크젯 헤드(ink-jet head)와 같은 착색 헤드(132)를 포함하는데, 이것은 3차원 물체의 표면 또는 상기 프린팅층들의 표면들을 착색하도록 구성된다. 본 실시예에서, 상기 착색 헤드(132)는 복수의 잉크 카트리지(1321)와 바인더 카트리지(1322)를 포함한다. 잉크 카트리지(1321)들에는 프린팅을 위한, 예를 들어 4가지 주 색상(시안, 마그네타, 노랑, 및 검정)이 포함될 수 있고, 바인더 카트리지(1322)는 3차원 물체의 프린팅 프로세스 동안에 구조 강도를 강화하는데 도움이 되는, 상대적 요소(relative element)들을 바인딩하기 위한 바인더 재료를 제공하기 위하여 사용된다.
도 3 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 도 4 에는 도 3 에 도시된 성형 프로세스(forming process)의 개략도가 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b 에는 각각 도 3 에 도시된 성형 프로세스를 다양한 실시예에 따라 각각 나타내는 개략도가 도시되어 있다. 여기에서, 도 5a 및 도 5b 에는 예를 들어 프린팅층들의 일부분만이 도시되어 있다.
먼저 도 3 을 참조하면, 본 실시예에서는 3차원 물체의 구조 정보 및 색상 정보가 먼저 제공된다(단계 S10). 예를 들어 상기 3차원 물체의 필요한 구조 정보 및 색상 정보는 디지털 데이터의 형태로 3차원 프린팅 장치(100)로 도입(import)되고, 3차원 물체의 구조 정보에 기초해서 프로세서에 의해 슬라이싱 프로세스가 수행되어(단계 S12), 복수의 프린팅층들의 정보가 얻어진다(단계 S14). 즉, 소프트웨어에 의하여 생성된 3차원 모델의 디자인 데이터가 연속적으로 적층될, 얇은(준 2차원의(quasi-two-dimensional)) 복수의 단면층들로 변환된다.
그 다음, 3차원 물체의 색상 정보와 프린팅층들의 정보가 프로세서에 의하여 서로 대응되도록 통제되어(단계 S16), 프린팅층들 각각에 대응되는 색상층의 정보가 얻어지고(단계 S18) 각 프린팅층에 필요한 잉크 체적과 프린팅층들 각각 상의 색상층에 대해 계획된 위치 및 면적도 얻어질 수 있다. 예를 들어 일 실시예에서는, (단계 S12)에서의 슬라이싱 프로세스에서와 유사한 방식으로 3차원 물체의 색상 정보가 프로세서에 의하여 3차원 프린팅 장치(100)로 도입되고, (단계 S14)에서 프린팅층들 각각에 색상 정보가 대응되어 프린팅층들 각각에 대응되는 색상층의 정보가 얻어진다.
그 다음, 프린팅층들 각각과 그 프린팅층의 대응되는 색상층에 접착층이 배치되되(단계 S20), 접착층이 색상층의 적어도 일부를 덮도록 배치된다(단계 S22).
단계 S22가 완료되면, 이것은 곧 3차원 물체의 구조 정보 및 색상 정보에 대한 분석 작업이 완료되었음을 의미한다. 그렇기 때문에 프린팅 작업이 시작되는바, 즉 프로세서에 의하여 보내진 데이터에 따라서 3차원 물체를 프린팅하도록 3차원 프린팅 장치(100)가 구동된다(단계 S24).
여기에서 단계 S22에서의 접착층이 색상층을 덮도록 하는 작업은 다음과 같은 과정을 포함한다.
먼저 도 4 를 참조하면, 본 실시예에서는, 단계 S12에서 슬라이싱 프로세스가 수행된 3차원 물체에 대한 복수의 프린팅층(210)들의 정보가 단계 S14 에서 얻어진다. 이 경우, 도 4 에는 예를 들어 프린팅층들(210, 240)만이 예시되어 있고, 프린팅층(240)이 프린팅층(210) 상에 적층되어 있는 것으로 도시되어 있다. 본 실시예에서, 색상층(220)이 프린팅층(210) 상에 배치되는 단계 S16 에서의 작업을 통하여, 중첩 효과(overlapping effect)가 프린팅층(240)에 의해 유발될 수 있음을 고려하여 색상층이 연결 영역(212)에 배치됨이 방지된다는 것을 알 수 있다. 대안적으로 다른 실시예에서는, 색상층이 프린팅층(210)의 전체 영역에 먼저 놓여지고, 일단 프린팅층(240)이 프린팅층(210)의 연결 영역(212) 상에 적층된다는 것을 알게 되면 연결 영역(212)에서의 색상층의 정보가 삭제된다. 전술된 수단 중 어느 수단이 채택되더라도, 색상층이 연결 영역(212)에 배치됨이 방지되는 시나리오가 얻어진다. 따라서, 단계 S20 에서는, 색상층(220)이 존재하는 영역에만 접착층(230)이 배치된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 접착층(230)은 단계 S20 에서의 작업을 통하여 색상층(220) 상에 배치되고, 접착층(230)은 예를 들어 투명한 재료로 만들어지는바, 이로써 색상층(220)이 어떠한 차폐도 없이 드러남이 가능하게 될 뿐만 아니라 접착층(230)이 색상층(220)에 보호 효과도 제공할 수 있게 되어서, 색상층(220)의 미감과 외관이 향상된다.
두 번째로 도 5a 를 참조하면, 본 실시예는 도 4 에 도시된 실시예와 유사하되 본 실시예에서는 색상층(220A)이 단계 S16 에서의 작업을 통하여 프린팅층(210)의 표면 전체에 배분되고, 단계 S20 에서의 작업을 통하여 색상층(220A)과 다음 프린팅층(240) 사이의 연결 범위가 접착층(230A)에 의해 덮인다는 점에서 차이가 있다. 다시 말하면, 도 5a 에 도시된 실시예에서는 프린팅층(210)과 프린팅층(240) 사이의 적층 관계의 결정이 수행될 필요가 없고, 그 대신에 색상층(220A)이 존재하는 곳마다 프린팅층(210) 상에 접착층(230A)이 제공된다. 이로써, 접착층(230A)이 존재하는 상태에서 프린팅층(240)이 프린팅층(210)에 적층된 때에, 프린팅층(240)과 색상층(220A)이 상이한 재료로 만들어짐으로 인하여 접합이 곤란하다는 문제뿐만 아니라 색상층(220A)과 직접 접촉하는 프린팅층(240)이 쉽게 미끄러져 이동한다는 문제도 해소될 수 있다. 또한, 색상층(220A)은 접착층(230A)에 의하여 접착층(230A)과 프린팅층(210) 사이에 고정되게 유지될 수 있다. 프린팅층(240) 상에 프린팅층(210)이 적층되지 않은 영역에서도, 접착층(230A)의 존재로 인하여 색상층(220A)에 대한 보호와 미관 향상 효과가 제공될 수 있다.
세 번째로 도 5b 를 참조하면, 본 실시예는 도 4 의 실시예와 유사하되, 본 실시예의 경우에는 색상층(220B)이 단계 S16 에서의 작업을 통하여 프린팅층(210)의 표면 전체에 배분되고, 접착층(230B)이 단계 S20 에서의 작업을 통하여 색상층(220B)의 부분적 범위를 덮으며, 상기 부분적 범위는 프린팅층(210) 상에 프린팅층(240)이 적층되는 영역(도 4 에 도시된 실시예의 연결 영역(212)과 동등)을 지칭한다는 점에서 차이가 있다. 이 경우에는 도 4 에 도시된 실시예에서 필요한 프린팅층(210)과 프린팅층(240) 사이의 관계 결정도 수행된다. 그러나, 그 결정 이후에는 접착층(230B)이 프린팅층들(210, 250)이 적층되어 있는 영역에만 배치되어, 프린팅층들(210, 250)이 접착층(230B)에 의하여 서로 부착된다. 접착층(230B)의 존재 하에서, 프린팅층(240)이 색상층(220B)과 접촉함이 방지될 수 있다.
도 6 에는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅층들의 일부분의 적층된 상태를 나타내는 개략도가 도시되어 있다. 도 3 과 비교하여 도 6 을 참조하면, 본 실시예에서는 단계들 S10 내지 S24 가 수행됨에 따라서 3차원 물체의 프린팅층들 각각이 분석되고, 이로써 색상층들 및 접착층들의 배치가 결정될 수 있다. 이 경우에서는, 복수의 프린팅층(210)들, 복수의 색상층(220)들, 및 복수의 접착층(230)들이 하나씩 적층되는 시나리오가 예시되어 있다. 색상층(220)들은 프린팅층(210)들의 표면 전체에 개별적으로 배분되고, 접착층(230)들이 개별적으로 색상층(220)들과 겹쳐진다. 즉, 프린팅층(210)들 각각 상에서의 접착층(230)들 각각의 정투사 면적은 프린팅층(210)들 각각 상에서의 색상층(220)들 각각의 정투사 면적과 동일하다. 따라서, 접착층(230)들 각각이 색상층(220)들 각각을 덮어, 보호 효과가 얻어진다. 두 개의 인접한 프린팅층(210)들 사이에 간극(S)이 존재한다는 점에도 유의해야 하는바, 만일 프린팅층들과 색상층들이 전술된 시나리오대로만 제공된다면, 불충분한 접합 강도의 문제 또는 색상층들이 쉽게 분리된다는 문제뿐만이 아니라, 간극(S)까지 연장되는 색상층(220)의 일부분이 불균일하게 배분되어 다른 프린팅층에 대한 영향을 가할 수도 있게 된다. 따라서, 본 실시예에서는, 색상층(220) 상에 배치된 추가적 접착층(230)이 접착층(230)의 특성을 가지고 상기 간극을 채우는 효과을 효과적으로 달성할 수 있으며, 이로써 간극(S)에서 색상층(220)의 고정 효과(색상 고정 효과라고 호칭되기도 함)를 제공한다. 이와 같은 여건 하에서, 접착층(230)의 유동성은 색상층(220)의 유동성보다 더 크고, 접착층(230)의 표면장력은 색상층(220)의 표면장력보다 작으며, 프린팅층(210)에 대한 색상층(220)의 접착력은 프린팅층(210)에 대한 접착층(230)의 접착력보다 작다. 따라서, 본 실시예에서는 색상층(220)의 고정뿐만이 아니라 간극(S)을 채우는 효과를 달성하기 위해서도 접착층(230)이 사용된다.
도 7 에는 다른 실시예에 따라 프린팅층들이 적층되어 있는 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 도 7 을 참조하면, 전술된 실시예의 경우와 상이하게 본 실시예에서는, 각 색상층(220B)이 프린팅층(210)의 수평 표면(214) 상에 배분되고, 프린팅층(210)의 원호 표면(216) 상에 배분되지 않는다 (전술된 바와 같이, FDM 성형 프로세스 동안에는, 프린팅 재료를 와이어로 압출함으로써 프린팅층들이 형성되기 때문에, 각 프린팅층의 가장자리는 여전히 부분적으로 와이어와 유사한 프린팅 재료의 윤곽을 갖는데, 이것이 원호 표면(216)이다). 그러나, 각 접착층(230B)이 각 색상층(220B)을 완전히 덮을 뿐만이 아니고, 이것이 각 프린팅층(210)의 원호 표면(216) 상에도 배분된다. 즉, 각 프린팅층(210) 상에서의 접착층(230B)의 정투사 면적이 각 프린팅층에서의 색상층(220B)의 정투사 면적보다 더 크게 되어, 색상층(220B)이 접착층(230B) 내에 완전히 덮이게 된다.
다시 도 6 을 참조하면, 접착층(230) 상에 다른 프린팅층이 배치된 때에는 프린팅층이 여전히 고온의 용융 상태에 있기 때문에 접착층(230)의 접착력이 높은 온도에 의하여 활성화될 수 있고, 프린트 헤드의 압출 프로세스에 의하여 프린팅층이 접착층(230)을 향하는 압출 효과가 제공되어 접착층(230)이 간극(S)을 채우게 되고 수평 표면과 프린팅층들 사이의 원호 표면에 배분된다는 점에 유의해야 할 것이다. 또한 도 7 에는 도 6 에 도시된 구성요소들이 도시되어 있으므로, 반복적인 설명은 생략한다.
전술된 실시예들에 따르면, 색상층을 덮는 때에, 접착층은 예를 들어 산란 및/또는 반사와 같은 광학 작용으로 색상층의 밝기를 증가시키기 위하여 사용될 수 있으며, 3차원 물체에 반투명성을 제공할 뿐만 아니라 색상층이 다음 프린팅층과 직접 접촉함으로부터 격리시킬 수 있다. 다른 프린팅층이 이전의 프린팅층 또는 색상층 상에 다시 적층되도록 프린팅되는 때에, 접착층의 존재가 상기 다른 프린팅층에 온도 감소로 인한 원래 접착력의 감소 및 특성 변화가 발생함을 방지하는데 기여할 수 있다. 또한, 상기 다음 프린팅층이 색상층 또는 프린팅층에 적층되고 접착층에 의하여 접착됨으로써, 구조 강도 증가의 목적이 달성된다. 또한, 상기 색상층을 덮는 접착층은 보호 효과를 제공할 수 있고, 이로써 주변 증기와 광 방사선 또는 물리적 마모와 파열로부터의 영향으로 인한 변색 및 잉크 벗겨짐과 같은 문제들을 해결하는 보호 효과가 제공될 수 있다. 또한, 프린팅층들은 소수성을 갖기 때문에, 각 프린팅층 상에 배분되고 있는 때에 색상층의 잉크는 프린팅층 상에서 쉽게 유동하지 않는다. 한편, 본 실시예에서는 접착층의 유동성이 색상층(잉크)의 유동성보다 더 크고, 따라서 접착층이 프린팅층들의 간극(S)을 채우는 앞서 설명된 효과를 제공함으로써 간극(S)까지 확장된 색상층의 일부분이 고정된다.
도 8 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프린팅 방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 도 9 는 도 8 에 도시된 성형 프로세스의 개략도이다.
도 8 을 참조하면, 본 실시예의 3차원 프린팅 방법은 도 3 에 도시된 실시예의 3차원 프린팅 방법과 유사하며, 단계들 S30 내지 S34 는 전술된 단계 S10 내지 S14와 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
본 실시예의 차이점은 단계 S36 에 있는데, 여기에서 3차원 물체의 색상 정보와 복수의 프린팅층의 정보는 프로세서에 의하여 서로 대응되도록 통제되어서, 단계 S38 에서 프린팅층들 각각에 미리 정해진 색상층 영역이 존재하는지의 여부가 결정되고(단계 S38), 이와 동시에 각 프린팅층 상의 미리 정해진 색상층의 면적이 산출될 수 있다.
그 다음 단계 S40 에서는 각 프린팅층의 미리 정해진 색상층 영역에 접착층이 배치되고, 그 다음에 단계 S42 에서는 상기 미리 정해진 색상층 영역에 색상층이 배치되어, 색상층이 접착층에 의해 프린팅층에 부착된다. 이로써, 상기 미리 정해진 색상층 영역은 프린팅층의 전체 범위 또는 특정 범위 내에 존재할 수 있고, 접착층은 상기 미리 정해진 색상층 영역에 완전히 배분될 수 있는바, 상기 색상층의 배분 면적은 접착층의 배분 면적보다 크지 않다.
단계 S42 이후, 단계 S44 에서 프로세서에 의하여 보내진 데이터에 따라서, 3차원 프린팅 장치(100)에 의해 3차원 물체의 프린팅 작업이 수행된다.
도 9 를 도 8 과 비교하여 참조하면, 단계 S38 에서 상기 미리 정해진 색상층 영역(312)가 프린팅층(310) 상에 존재하는지가 결정된 다음에, 접착층(330)이 미리 정해진 색상층 영역(312) 상에 배치되고, 그 후 색상층(320)이 접착층(330) 상에 배치된다. 다시 말하면, 본 실시예에서는 프린팅층(310)과 색상층(320)이 접착층(330)에 의하여 서로 확실히 부착된다.
도 10 에는 다른 실시예에 따른 프린팅층들의 일부분을 타나내는 개략적 단면도가 도시되어 있다.
도 10 을 참조하면, 여기에서 도시된 실시예는 도 9 와 도 6 에 도시된 실시예들을 조합한 것이다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 프린팅층(310) 상의 상기 미리 정해진 색상층 영역이 알려진 이후, 접착층(330)이 미리 정해진 색상층 영역 상에 배치되고, 그 다음에 미리 정해진 색상층 영역에 색상층(320)이 배치되어서, 접착층(330)이 프린팅층(310)에 부착된다. 그 다음에 도 6 에 도시된 바와 같이, 다른 접착층(430)이 색상층(320) 상에 배치되어, 접착층(430)이 색상층(320)을 덮고 보호를 제공한다. 한편, 다음의 프린팅층도 접착층(430)에 의하여 색상층(320)에 접합될 수 있는데, 이로써 접합 강도와 보호 효과가 증가된다. 본 실시예에서는, 프린팅층(310)들 각각 상의 접착층(430) 및 접착층(330) 각각의 정투사 면적이 프린팅층(310)들 각각 상의 색상층(320)의 정투사 면적과 같다.
도 11 에는 다른 실시예에 따른 프린팅층들의 일부분을 나타내는 개략적 단면도가 도시되어 있다. 도 11 을 참조하면, 본 실시예는 (도 7 및 도 9 에 도시된 실시예들의 조합에 해당되고, 접착층(530)이 임의의 인접한 프린트층(310)과 색상층(330) 사이에 배치되어 있음) 도 10 에 도시된 실시예와 유사하다. 본 실시예에서는, 프린팅층(310)들 각각 상의 접착층(530)의 정투사 면적이 프린팅층(310)들 각각 상의 색상층(320)의 정투사 면적보다 더 크다. 즉, 색상층(320)이 접착층(530) 내에 완전히 덮여진다. 또한, 도 10 및 도 11 에 도시된 실시예들에서, 접착층(330, 430, 또는 530)은 두 개의 인접한 프린팅층(310)들 사이의 간극(S)을 채울 수 있고, 이로써 전술된 실시예들에서와 마찬가지로 색상층(320)의 보호를 제공하거나, 또는 다른 프린팅층들에 색상층의 잉크가 영향을 줌이 방지된다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 도 3 및 도 8 에 도시된 단계들은 3차원 프린팅 장치(100) 외의 임의의 전자 장치에 의하여 수행될 수도 있으며, 관련 분석 작업이 완료되어 대응되는 지시가 생성되면, 그 지시는 실제의 프린팅 작업을 위하여 3차원 프린팅 장치(100)로 도입된다는 점에 유의한다.
상기 설명을 볼 때, 본 발명의 실시예들에서는, 프린팅층과 색상층이 접착층의 배치에 의하여 또는 착색된 프린팅층 상에 접착층을 배치함으로써 서로 부착되고, 이로써 두 가지 방식 모두에서 접합 강도 및 구조 보강이 향상될 수 있다. 한편, 색상층을 덮는 접착층은 보호 효과를 갖는바, 예를 들어 주변 수증기와 광 방사선 또는 물리적 마모와 파손에 의한 영향에 의하여 색상이 바래고 잉크가 벗겨지는 등의 문제들이 방지될 수 있다. 또한 일부 실시예들에서는, 접착층의 유동성이 색상층(잉크)의 유동성보다 더 우수하기 때문에, 접착층이 색상층을 고정시킬 뿐만 아니라, 프린팅층들 사이의 간극도 채운다. 이로써, 색상층의 균일도가 증가되고 다른 프린팅층에 영향을 줌이 방지될 뿐만 아니라, 상기 접착층이 투명한 재료로 만들어지기 때문에 3차원 물체의 반투명성(translucency)과 미관이 더 향상될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들을 참조로 하여 설명되었으나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 취지를 벗어나지 않고서 전술된 실시예에 대한 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라 첨부된 청구범위에 의하여 정해진다.

Claims (20)

  1. 3차원 물체를 프린팅하는 융착 모델링(fused deposition modeling; FDM) 유형의 3차원 프린팅 장치를 위한 3차원 프린팅 방법으로서,
    3차원 물체의 구조 정보 및 색상 정보를 제공하는 단계;
    프로세서에 의하여 3차원 물체의 구조 정보에 대한 슬라이싱 프로세스(slicing process)를 수행하여 복수의 프린팅층의 정보를 획득하는 단계;
    3차원 물체의 색상 정보가 프로세서에 의한 프린팅층들의 정보에 대응되게 통제함으로써 상기 프린팅층들 각각에 대응되는 색상층의 정보를 획득하는 단계; 및
    고온의 용융된 상태에 있는 프린팅층들 및 대응되는 색상층들 각각을 순차적으로 형성하고, 상기 프린팅층들 각각과 그에 대응되는 색상층에 접착층을 배치하되, 접착층이 색상층의 적어도 일부분을 덮도록 배치하는 단계;를 포함하는, 3차원 프린팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린팅층 상에서의 접착층의 정투사 면적(orthographic projection area)은 상기 프린팅층 상에서의 색상층의 정투사 면적보다 크거나 또는 상기 프린팅층 상에서의 색상층의 정투사 면적과 같은, 3차원 프린팅 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    임의의 두 개의 인접한 프린팅층 사이에 간극이 존재하고, 상기 접착층이 상기 간극을 채우는, 3차원 프린팅 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 프린팅층은 제1 프린팅층 및 제2 프린팅층을 포함하고, 상기 접착층은 제1 프린팅층과 제2 프린팅층 사이에 배치되며, 상기 색상층은 제1 프린팅층과 접착층 사이에 배치되고, 상기 간극은 제1 프린팅층과 제2 프린팅층 사이에 존재하며,
    상기 3차원 프린팅 방법은, 상기 제2 프린팅층이 상기 접착층 상에 배치됨과 동시에 접착층을 밀어서 상기 간극을 채움을 더 포함하는, 3차원 프린팅 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 프린팅층은 상기 접착층의 접착을 활성화시키는, 3차원 프린팅 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 프린팅 방법이 상기 프린팅층들 각각과 그것의 대응되는 색상층 사이에 다른 접착층을 배치하는 단계를 더 포함하여, 상기 색상층이 상기 다른 접착층에 의하여 상기 프린팅층에 부착되는, 3차원 프린팅 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 투명한, 3차원 프린팅 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프린팅층은 소수성(hydrophobic)을 갖는, 3차원 프린팅 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 유동성(fluidity)은 상기 색상층의 유동성보다 크고, 상기 접착층의 표면장력은 상기 색상층의 표면장력보다 작은, 3차원 프린팅 방법.
  10. 3차원 물체를 프린팅하는 융착 모델링(fused deposition modeling; FDM) 유형의 3차원 프린팅 장치를 위한 3차원 프린팅 방법으로서,
    3차원 물체의 구조 정보 및 색상 정보를 제공하는 단계;
    프로세서에 의하여 3차원 물체의 구조 정보에 대한 슬라이싱 프로세스를 수행하여 복수의 프린팅층의 정보를 획득하는 단계;
    프로세서에 의하여 3차원 물체의 색상 정보가 상기 프린팅층들의 정보에 대응되게 통제하여, 상기 프린팅층들 각각에 미리 정해진 색상층 영역이 존재하는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 프린팅층 상에 상기 미리 정해진 색상층 영역이 존재하는 경우, 상기 미리 정해진 색상층 영역에 접착층을 배치하는 단계; 및
    고온의 용융된 상태에 있는 프린팅층들 각각을 순차적으로 형성하고, 상기 미리 정해진 색상층 영역에 색상층을 배치하여, 상기 색상층이 접착층에 의하여 상기 프린팅층에 부착되게 하는 단계;를 포함하는, 3차원 프린팅 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 3차원 프린팅 방법은 색상층 상에 다른 접착층을 배치하여 상기 다른 접착층이 상기 색상층을 덮게 함을 더 포함하는, 3차원 프린팅 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프린팅층 상에서의 상기 다른 접착층의 정투사 면적은 상기 프린팅층 상에서의 상기 색상층의 정투사 면적보다 크거나 또는 상기 프린팅층 상에서의 상기 색상층의 정투사 면적과 같은, 3차원 프린팅 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 프린팅층은 제1 프린팅층 및 제2 프린팅층을 포함하고, 상기 색상층은 접착층에 의하여 상기 제1 프린팅층에 부착되며,
    상기 3차원 프린팅 방법은, 상기 다른 접착층에 의하여 상기 색상층에 부착되도록 제2 프린팅층을 배치함을 더 포함하는, 3차원 프린팅 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 프린팅층과 제2 프린팅층 사이에 간극이 존재하고,
    상기 3차원 프린팅 방법은, 상기 제2 프린팅층이 상기 다른 접착층 상에 배치됨과 동시에 상기 다른 접착층을 밀어서 상기 간극을 채움을 더 포함하는, 3차원 프린팅 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 프린팅층이 상기 접착층의 접착을 활성화시키는, 3차원 프린팅 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 접착층은 투명한, 3차원 프린팅 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 프린팅층은 소수성을 갖는, 3차원 프린팅 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 접착층의 유동성은 상기 색상층의 유동성보다 크고, 상기 접착층의 표면장력은 상기 색상층의 표면장력보다 작은, 3차원 프린팅 방법.
  19. 제10항에 있어서,
    임의의 두 개의 인접한 프린팅층 사이에 간극이 존재하고, 상기 접착층이 상기 간극을 채우는, 3차원 프린팅 방법.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 프린팅층에 대한 상기 색상층의 접착력은 상기 프린팅층에 대한 상기 접착층의 접착력보다 작은, 3차원 프린팅 방법.
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