KR102118950B1 - Resin tank being capable releasing for 3D printer with improved separation and elasticity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D 프린터용 이형 수조에 관한 것으로서, 상기 수조는, 상부 개방형 구조로 투명 재질로 형성된 바닥부 및 둘레면을 형성하는 벽면부로 구성되고, 상기 바닥부 상에 형성되는 실리콘 코팅층과, 상기 실리콘 코팅층 상에 형성되는 이형성 필름층을 포함하고, 상기 실리콘 코팅층과 접촉하는 상기 이형성 필름층의 일면을 식각액으로 에칭하여 식각홈을 형성하고, 상기 식각홈에 상기 실리콘 코팅층과 상기 이형성 필름층을 결합시키는 결합층을 형성하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a release tank for a 3D printer, wherein the tank is composed of a bottom surface formed of a transparent material and a wall surface portion forming a circumferential surface in an upper open structure, a silicone coating layer formed on the bottom portion, and the silicone A release film layer formed on the coating layer is included, and one surface of the release film layer in contact with the silicon coating layer is etched with an etching solution to form an etching groove, and the silicon coating layer and the release film layer are bonded to the etching groove. It is characterized by forming a bonding layer.

Description

이형성 및 탄성을 향상시킨 3D 프린터용 이형 수조{Resin tank being capable releasing for 3D printer with improved separation and elasticity}Resin tank being capable releasing for 3D printer with improved separation and elasticity}

본 발명은 SLA 방식, DLP 방식 등의 3D 프린터에서 광경화수지를 저장한 상태에서 성형물을 제작하는 3D 프린터용 수조에 관한 것이다.The present invention relates to a water tank for a 3D printer that manufactures a molded product in a state in which a photocurable resin is stored in a 3D printer such as an SLA method or a DLP method.

21세기 첨단기술의 총아로 손꼽히는 3D 프린터는 컴퓨터 설계 프로그램으로 만든 3차원 데이터를 바탕으로 실물의 입체 모양 그대로 성형품을 제작할 수 있는 프린터이다.The 3D printer, which is regarded as the best-in-class 21st century technology, is a printer that can produce molded products in the shape of a real object based on 3D data created by a computer design program.

3D 프린터는 열에 녹는 고체 플라스틱 소재를 실타래처럼 뽑아 이것을 조금씩 녹여가며 쌓는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식을 비롯하여, 광경화수지에 레이저 광을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(StereoLithography Apparatus) 방식, SLA 방식에서 광경화수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 고결시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Slective Laser Sintering) 방식, 광경화수지가 저장된 저장조의 하부로 광을 조사하여 부분적으로 경화되는 원리를 이용한 DLP(Digital Light Processing) 방식 등이 있다.The 3D printer uses solid-material material that melts in heat like a skein, and uses FDM (Fused Deposition Modeling) method, which deposits and melts it little by little, and laser light is injected into the photocurable resin to make the scanned part harden (StereoLithography Apparatus). In the SLA method, instead of the photocurable resin, a functional polymer or metal powder is used, and the laser beam is injected and solidified to form a molding. Therefore, there is a DLP (Digital Light Processing) method using the principle of partially curing.

이 중에서 SLA 방식 및 DLP 방식의 3D 프린터는 모두 광경화성 액상수지를 이용하는데, 광경화성 액상수지를 저장하면서 광이 투과되는 투명 수조가 이용된다.Among them, both the SLA and DLP 3D printers use a photocurable liquid resin, and a transparent water tank through which light is transmitted while storing the photocurable liquid resin is used.

투명 수조는 통상 아크릴, PC, 유리 등의 재질로 제작되어 사용되고 있다. 이러한 재질로 이루어진 투명 수조는 성형물 경화 후에 이형성이 떨어지기 때문에 실리콘, 테프론 필름 등 이형제를 코팅하여 사용하고 있다.Transparent water tanks are usually made of acrylic, PC, and glass, and used. The transparent water tank made of such a material is used by coating a mold release agent such as silicone or Teflon film because the release property is poor after curing the molded product.

이때, 투명 수조 내에 이형제를 코팅하게 되면, 3D 프린팅 후에 경화된 수지(성형물)에 의해 이형제가 뜯겨나가는 현상이 자주 발생하는데, 이로 인하여 3D 프린터로 제작되는 출력물에도 손상이 발생하는 문제점이 있다.At this time, when the release agent is coated in the transparent water tank, the phenomenon that the release agent is torn off by the cured resin (molding) after 3D printing frequently occurs, thereby causing damage to the output produced by the 3D printer.

또한, 3D 프린터를 이용하여 광경화 재료가 담긴 수조에 광원을 조사할 때 조사 횟수가 증가함에 따라 점진적으로 코팅층 표면이 뿌옇게 흐려지는 현상이 자주 발생하는데, 이로 인하여 3D 프린터로 제작되는 출력물의 품질을 떨어뜨리며 상기 출력물에 부정적인 영향을 불러 올 수 있고, 이를 해결하기 위해 수조를 교체해야 하며 수조의 교체 주기가 짧아지는 문제점이 있다.In addition, when irradiating a light source to a water tank containing a photocurable material using a 3D printer, a phenomenon in which the surface of the coating layer gradually becomes cloudy and blurs frequently as the number of irradiation increases, thereby reducing the quality of the output produced by the 3D printer. It can cause a negative effect on the output, and there is a problem in that the water tank needs to be replaced and the replacement cycle of the water tank is shortened.

KR 등록특허 10-1406900호KR Patent No. 10-1406900 KR 등록특허 10-1533374호KR Patent No. 10-1533374

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수조 바닥면이 투명한 PC Plate로 이루어지며, 투명 PC Plate 위에 실리콘 코팅층, 그 위에 이형성 필름이 부착된 형태로 이루어짐으로써, 종래 수조 대비 수조면과 성형품의 분리가 용이해지고, 수조의 수명을 대폭 증가시키는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems as described above, and the bottom surface of the water tank is made of a transparent PC Plate, and is made of a silicone coating layer on the transparent PC Plate, and a release film attached thereon, thereby providing a water tank compared to a conventional water tank. The purpose of the separation of the surface and the molded product is easy and to significantly increase the life of the water tank.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 3D 프린터용 이형 수조는, 상부 개방형 구조로 투명 재질로 형성된 바닥부 및 둘레면을 형성하는 벽면부로 구성되고, 상기 바닥부 상에 형성되는 실리콘 코팅층과, 상기 실리콘 코팅층 상에 형성되는 이형성 필름층을 포함하고, 상기 실리콘 코팅층과 접촉하는 상기 이형성 필름층의 일면을 식각액으로 에칭하여 식각홈을 형성하고, 상기 식각홈에 상기 실리콘 코팅층과 상기 이형성 필름층을 결합시키는 결합층을 형성하는 것을 특징으로 한다.The release tank for a 3D printer according to the present invention for realizing the above-mentioned object is composed of a bottom surface formed of a transparent material and a wall surface portion forming a circumferential surface in an upper open structure, and a silicone coating layer formed on the bottom, It includes a release film layer formed on the silicon coating layer, and etching one surface of the release film layer in contact with the silicon coating layer with an etching solution to form an etching groove, and the silicon coating layer and the release film layer are formed in the etching groove. It is characterized by forming a bonding layer to be bonded.

또한, 상기 투명 재질은 PC이고, 상기 이형성 필름층은 테프론 필름인 것이 바람직하다.In addition, the transparent material is preferably PC, and the release film layer is preferably a Teflon film.

상기 결합층은 상기 식각홈에 액상의 접착제를 도포하거나 양면 테이프를 부착하여 형성할 수 있다.The bonding layer may be formed by applying a liquid adhesive to the etching groove or by attaching a double-sided tape.

또한, 상기 바닥부와 상기 벽면부는 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the bottom portion and the wall surface portion are integrally formed.

또한, 상기 벽면부와 상기 바닥부는 별도 분리하여 제작하고 상호 결합시킬 수 있고, 상기 벽면부와 상기 바닥부를 양면 테이프로 상호 부착하거나 초음파 융착을 통해 결합시키는 것이 바람직하다.In addition, the wall surface portion and the bottom portion can be manufactured separately and coupled to each other, and it is preferable to attach the wall surface portion and the bottom portion to each other with double-sided tape or to bond them through ultrasonic welding.

상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.The main problem solving means of the present invention as described above, will be described in more detail more specifically and clearly through the example of the'detailed contents for the implementation of the invention' or the attached'drawings' to be described below, wherein In addition to the main problem solving means as described above, various problem solving means according to the present invention will be further presented and described.

본 발명에 따른 3D 프린터용 이형 수조는, 수조 바닥면이 투명한 PC Plate로 이루어지며, 투명 PC Plate 위에 실리콘 코팅층, 그 위에 이형성 필름이 부착된 형태로 이루어짐으로써, 종래 수조 대비 수조면과 성형품의 분리가 용이해지고, 수조의 수명을 대폭 증가시키는 효과를 제공한다.Release tank for 3D printer according to the present invention, the bottom surface of the tank is made of a transparent PC Plate, by forming a silicone coating layer on the transparent PC Plate, a release film attached thereon, separation of the tank surface and the molded product compared to the conventional tank It is easy to provide the effect of significantly increasing the life of the water tank.

즉, SLA/DLP 방식의 3D 프린트는 UV 광원을 이용하여 수조에 담긴 광경화 수지를 경화시켜 출력물을 적층 제작한다. 이때, 경화된 각 층은 UV 광원 조사 후 수조면과 성형품의 이형이 이루어져야 하며, 이형시에 수조면과 성형품 간에 잡아당기는 힘에 의해 부하를 받게 된다. 여기서 발생된 부하는 성형품의 품질에 부정적인 영향을 불러올 수 있으므로, 본 발명에서는 일정 두께의 실리콘 코팅층을 형성하고 상기 실리콘 코팅층의 탄성으로 인해 이형시 발생되는 부하를 최소화하여 보다 안정적인 출력이 가능한 장점이 있다.That is, the 3D print of the SLA/DLP method uses a UV light source to cure the photocurable resin contained in the water tank to laminate the output. At this time, each cured layer must be released from the surface of the water tank and the molded product after irradiation with a UV light source, and the mold is subjected to a load by the pulling force between the water tank surface and the molded product. Since the load generated here can have a negative effect on the quality of a molded product, the present invention has the advantage of forming a silicone coating layer of a certain thickness and minimizing the load generated during mold release due to the elasticity of the silicone coating layer. .

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형 수조(10)를 도시한 사시도 및 분해사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 이형 수조(10A)를 도시한 사시도 및 분해사시도이다.
도 3은 DLP 방식의 3D 프린터에 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 수조가 적용된 상태가 도시된 구성도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 수조를 이용한 성형물 형성 과정 및 성형물 분리 과정이 도시된 참고도이다.
도 7는 일반 수조를 이용할 경우에 나타나는 문제를 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 SLA 방식의 3D 프린터에 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 수조가 적용된 상태가 도시된 구성도이다.1A and 1B are perspective and exploded perspective views, respectively, showing a release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are perspective and exploded perspective views respectively showing a release tank 10A for a 3D printer according to another embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram showing a state in which a release tank according to an embodiment of the present invention is applied to a DLP 3D printer.
4 to 6 is a reference diagram showing a molded product forming process and molded product separation process using a release tank according to an embodiment of the present invention.
7 is a reference diagram for explaining a problem that appears when using a general water tank.
8 is a configuration diagram showing a state in which a release tank according to an embodiment of the present invention is applied to an SLA type 3D printer.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.When explaining a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형 수조(10)를 도시한 사시도 및 분해사시도이다.1A and 1B are perspective and exploded perspective views respectively showing a release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형 수조(10)는, 광경화성 수지(R)를 담을 수 있도록 용기형 구조로 이루어지는데, 상부 개방형의 수조로서 수조의 바닥부(11)와, 수조의 둘레면을 구성하는 벽면부(15)로 구성될 수 있다. 이때, 용기형 구조의 형상으로 상부가 개방된 육면체형을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원통형 등 실시 조건에 따라 다양하게 구성할 수 있다.1A and 1B, the release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention is made of a container-like structure to contain a photocurable resin (R), an upper open type water tank As may be composed of a bottom portion 11 of the tank, and a wall surface portion 15 constituting the circumferential surface of the tank. At this time, the shape of the container-like structure has been described, but the hexahedral shape with an open top is not limited thereto, and can be variously configured according to the implementation conditions such as a cylindrical shape.

이러한 이형 수조(10)는 수조의 바닥부(11)와 수조의 둘레면을 구성하는 벽면부(15)가, 유리(Glass)와, 아크릴 수지(PMMA, Poly-methylmethacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethyleneterephthalate) 등의 투명 플라스틱 재질로 일체로 사출 성형되어 제작된다. 이때, 이형 수조(10)의 투명 재질 판(plate) 형태로는 PC(폴리카보네이트) 재질이 바람직한데, 이는 광투과율이 90% 정도이고, 내충격성이 높으며, 굴절률이 1.58로 높아, 다른 투명 재질보다 충격강도가 우수하여 깨짐이 적고 가벼워 광이 투과되는 투명 수조의 용도에 적합한 장점이 있다.The molded water tank 10 includes a bottom part 11 of the water tank and a wall surface part 15 constituting the circumferential surface of the water tank, glass, glass resin, PMMA (Poly-methylmethacrylate), PC (Polycarbonate), It is manufactured by injection molding integrally with a transparent plastic material such as PET (Polyethyleneterephthalate). At this time, PC (polycarbonate) material is preferable as the transparent material plate form of the release tank 10, which has a light transmittance of about 90%, high impact resistance, and a high refractive index of 1.58, which is another transparent material. It has the advantage of being suitable for the use of a transparent water tank through which light is transmitted due to less impact and lightness due to more excellent impact strength.

이처럼, 이형 수조(10)를 구성하는 벽면부(15)와 바닥부(11)를 일체형으로 사출 성형하므로 제작 비용 등을 절감하는 장점이 있다.As described above, the wall surface portion 15 and the bottom portion 11 constituting the release tank 10 are integrally injection molded, thereby reducing manufacturing cost and the like.

이어, 판(plate) 형태의 바닥부(11) 상에 실리콘 코팅층(12)을 형성한다. 이때, 실리콘(silicone)은 규소와 산소의 결합(...-Si-O-Si-O-...)을 주축으로 하는 중합체를 의미하며, 실리콘 코팅층(12)은 졸-겔법을 이용해 실리콘계 무기물에 경화제를 반응시켜 얻어진 유-무기 하이브리드형 코팅 용액을 상기 PC 바닥부(11) 상에 도포하여 경도가 높은 피막을 형성하게 된다. 이러한 피막 형성은 상온에서 가능하나 60~80℃ 범위에서 20 ~30분 정도 가열하면 피막 형성을 속도를 향상시킬 수 있다.Subsequently, a silicon coating layer 12 is formed on the bottom 11 in the form of a plate. At this time, silicon (silicone) refers to a polymer having a silicon-oxygen bond (...-Si-O-Si-O-...) as the main axis, and the silicone coating layer 12 is a silicon-based coating using a sol-gel method. An organic-inorganic hybrid coating solution obtained by reacting a curing agent with an inorganic material is applied on the PC bottom 11 to form a high hardness film. Such film formation is possible at room temperature, but heating at 20 to 30 minutes in the range of 60 to 80° C. can speed up film formation.

또한, 실리콘 코팅층은 결정 형태의 실리콘에 염화메틸(CH3Cl)을 반응시켜 디메틸디클로로실란(dichlorodimethylsilane)을 합성한 후 가수분해시키면 실록산 결합(...-Si-O-Si-O-...)이 형성된다. 이때, 여러 종류의 중합체, 즉 폴리실록산(Polysioxane) 중에서 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)의 실리콘계 무기물을 이용하는 것이 바람직하며, 경화(촉진제)로는 나노물질로서 탄소나노튜브(CNT), 메조포러스 실리카 나노 입자, 그래핀 등이 사용된다.In addition, the silicon coating layer synthesizes dimethyldichlorosilane by reacting methyl chloride (CH 3 Cl) with crystalline silicon and then hydrolyzes it to form a siloxane bond (...-Si-O-Si-O-.. .) is formed. At this time, it is preferable to use a silicone-based inorganic material of polydimethylsiloxane (PDMS) among various types of polymers, that is, polysiloxane (Polysioxane), and as a curing (accelerator), carbon nanotubes (CNT) and mesoporous silica nanoparticles as nanomaterials , Graphene, etc. are used.

가령, 톨루엔 등의 일반 용매에 실리콘계 무기물 PDMS와 경화제 탄소나노튜브, 메조포러스 실리카 나노입자, 그래핀 등을 소정비로 혼합하여 교반하여 혼합된 나노물질을 고르게 분산시켜 실리콘 코팅액을 형성한다. 이때, 폴리실록산으로 PDMS와 경화제 나노물질의 혼합비는 중량%(wt%)로 100:10~20% 범위에서 혼합하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 탄성계수와 열팽창 계수를 증가시키고, 주름이나 균열 등의 PDMS 기계적 안정성을 향상시킨다.For example, silicon-based inorganic PDMS and hardener carbon nanotubes, mesoporous silica nanoparticles, graphene, and the like are mixed in a predetermined ratio in a common solvent such as toluene and stirred to uniformly disperse the mixed nanomaterial to form a silicone coating solution. At this time, the mixing ratio of the PDMS and the curing agent nanomaterial with polysiloxane is preferably mixed in the range of 100:10 to 20% by weight (wt%). Through this, the elastic modulus and thermal expansion coefficient are increased, and PDMS mechanical stability such as wrinkles and cracks is improved.

또한, 실리콘 코팅액을 도포하여 경화시켜 형성된 실리콘 고무 코팅층을 200℃까기 내열성이 있으나, 광경화성에 따른 내열성 향상을 위해 열안정제를 도입할 수 있다. 가령, PDMS와 경화제 실리카 나노물질 등이 혼합된 혼합 실리콘 코팅액의 전체 중량(wt%) 대비 0.5~1% 범위에서 열안정제로서 무기질 Ca과 Zn 나노 입자를 혼합하여 잘 분산시킨다.In addition, the silicone rubber coating layer formed by coating and curing the silicone coating solution has heat resistance up to 200° C., but a heat stabilizer may be introduced to improve heat resistance according to photocurability. For example, inorganic Ca and Zn nanoparticles are mixed and dispersed as a heat stabilizer in a range of 0.5 to 1% compared to the total weight (wt%) of a mixed silicone coating solution containing PDMS and a curing agent silica nanomaterial.

또한, 소수성을 강화시키기 위해, PDMS와 경화제 실리카 나노물질 등이 혼합된 혼합 실리콘 코팅액의 전체 중량(wt%) 대비 0.3~0.5% 범위에서 불화 실리콘오일(boron alkoxide와 플루오로알킬실란)을 첨가하여 장시간 열경화성 수지를 침지하더라도 흡수율 1% 범위 이하로 유지하고, 투명 수조의 안개 서림을 방지할 수 있다.In addition, in order to enhance hydrophobicity, silicon fluoride oil (boron alkoxide and fluoroalkylsilane) is added in a range of 0.3 to 0.5% compared to the total weight (wt%) of the mixed silicone coating solution containing PDMS and a curing agent silica nanomaterial. Even if the thermosetting resin is immersed for a long time, the water absorption rate is maintained at 1% or less, and fog fogging of the transparent water tank can be prevented.

이어, 상기 실리콘 코팅층(12) 상에 이형성 필름층(13)을 형성한다. 이때, 이형성 필름층(13)으로는 이형성이 우수한 테프론(Teflon) 필름이 바람직하다.Subsequently, a release film layer 13 is formed on the silicon coating layer 12. At this time, as the releasable film layer 13, a Teflon film having excellent releasability is preferable.

일반적으로, 실리콘 코팅층(12)과 이형성 필름층(13)은 모두 이형성이 뛰어나므로 양면과의 부착이 어려운 문제점이 있다.In general, both the silicone coating layer 12 and the releasable film layer 13 have excellent releasability, and thus, there is a problem in that adhesion to both surfaces is difficult.

이에, 본 발명에서는 상기 이형성 필름층(13)의 일면을 식각액으로 에칭하여 식각홈(미도시)을 형성하고 상기 식각홈에 결합층(미도시)을 형성한다. 이에 따라, 상기 결합층을 통해 모두 이형성이 있는 실리콘 코팅층(12)과 이형성 필름층(13)이 결합되게 된다. 상기 결합층은 상기 식각홈에 액상의 접착제를 도포하여 상기 실리콘 코팅층(12)과 이형성 필름층(13)을 접착 또는 점착하여 결합시키는 역할을 한다. 이때, 상기 접착제로는 상기 실리콘 코팅층과 이형성 필름층의 결합에 용이한 다양한 형태의 액상 접착제가 사용될 수 있다. 가령, 실리콘 접착제로서 PSA 저점착제 등의 고성능 실리콘 코팅 용액이 사용될 수 있으며, 상기 실리콘 코팅 용액은 점착제와 같이 실리콘 코팅층(12)과 이형성 필름층(13)을 서로 붙인듯이 밀착시켜주어 상부층(이형성 필름층) 및 하부층(실리콘 코팅층)을 결합시키는 역할을 한다.Thus, in the present invention, an etching groove (not shown) is formed by etching one surface of the release film layer 13 with an etching solution, and a bonding layer (not shown) is formed in the etching groove. Accordingly, the silicone coating layer 12 and the releasable film layer 13 having both releasability are combined through the bonding layer. The bonding layer serves to bond or bond the silicone coating layer 12 and the release film layer 13 by applying a liquid adhesive to the etching groove. At this time, as the adhesive, various types of liquid adhesives that are easy to bond to the silicone coating layer and the releasable film layer may be used. For example, as a silicone adhesive, a high-performance silicone coating solution such as PSA low adhesive may be used, and the silicone coating solution adheres the silicone coating layer 12 and the release film layer 13 like adhesives to each other as if they are adhered to each other, thereby forming an upper layer (release film). Layer) and a lower layer (silicon coating layer).

또한, 상기 결합층에 양면 테이프을 부착하여 실리콘 코팅층(12)과 이형성 필름층(13)을 상호 부착하거나 초음파 융착을 통해 결합력을 강화시킬 수 있다.In addition, by attaching a double-sided tape to the bonding layer, the silicone coating layer 12 and the releasable film layer 13 may be attached to each other or the bonding strength may be enhanced through ultrasonic welding.

또한, 상기 결합층에 전술한 실리콘 코팅층(12) 형성에 사용된 동일한 실리콘 코팅 용액을 도포하여 결합할 수도 있다. 이때에는 다소 결합력이 약하므로, 실리콘 코팅층(12)과 이형성 필름층(13)에 손상을 주지 않을 정도의 고온에서(최대는 200℃ 이하의 범위에서) 열처리 공정을 통해 결합력을 강화시킬 수 있다. 즉, 수분 이내(5분 이내의)의 고온(150~200℃)에서 급속 열가공을 하거나 압력 등의 공정조건을 더 부가하여 결합력을 강화시킨다. 다른 방법으로는 초음파 융착이나 레이저 가공 등 다양한 가공 공정을 통해 결합력 강화가 필요하다.Further, the same silicone coating solution used for forming the above-described silicone coating layer 12 may be applied to the bonding layer to be combined. At this time, since the bonding strength is somewhat weak, the bonding strength may be enhanced through a heat treatment process at a high temperature (up to 200°C or less) at a high temperature that does not damage the silicon coating layer 12 and the release film layer 13. That is, the bonding strength is strengthened by performing rapid thermal processing at a high temperature within 150 minutes (within 5 minutes) or by adding process conditions such as pressure. As another method, it is necessary to strengthen the bonding force through various processing processes such as ultrasonic welding or laser processing.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 이형수조(10A)를 도시한 사시도 및 분해사시도이다.2A and 2B are perspective and exploded perspective views respectively showing a release tank 10A for a 3D printer according to another embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 이형 수조(10A)는 도 1a 및 도 1b에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형수조(10)와 유사한 형태로서 동일한 구성요소에 대해서는 동일 도면 부호를 부여하여 자세한 설명을 생략하며, 차이점 위주로 설명한다.2A and 2B show a release tank 10A for a 3D printer according to another embodiment of the present invention in a form similar to the release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1A and 1B. The same reference numerals are assigned to the same components, and detailed description is omitted, and differences are mainly described.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 이형 수조(10A)에서도, PC 재질의 바닥부(11A)(11B) 상에 형성되는 실리콘 코팅층(12)과, 상기 실리콘 코팅층(12) 상에 형성되는 이형성 필름층(13)을 포함하고, 상기 실리콘 코팅층(12)과 접촉하는 상기 이형성 필름층(13)의 일면을 식각액으로 에칭하여 식각홈을 형성하고, 상기 식각홈에 상기 실리콘 코팅층과 상기 이형성 필름층을 결합시키는 결합층을 형성하고, 결합층을 통해 이형성 필름층(13)과 상기 실리콘 코팅층(12)이 부착되게 한다.That is, in the release tank 10A for a 3D printer according to another embodiment of the present invention, the silicone coating layer 12 and the silicone coating layer 12 formed on the bottom 11A and 11B made of PC material Etching grooves are formed by etching one surface of the release film layer 13 contacting the silicon coating layer 12 with an etchant, and the silicon coating layer and the etching groove are formed. A bonding layer for bonding the release film layer is formed, and the release film layer 13 and the silicone coating layer 12 are attached through the bonding layer.

다만, 도 1a 및 도 1b의 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형 수조(10)와 같이 이형 수조(10)를 구성하는 벽면부(15)와 바닥부(11)를 일체형으로 사출 성형하는 것이 아니라, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 벽면부(15A)와 상하부 2개의 바닥부(11A)(11B)로 별도 분리하여 제작하고 상호 결합시키는 구조라는 점에서 차이가 있다.However, the wall surface portion 15 and the bottom portion 11 constituting the release tank 10 such as the release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention of FIGS. 1A and 1B are integrally injection molded. 2A and 2B, there is a difference in that it is a structure for separately fabricating and interconnecting the wall surface portion 15A and the upper and lower two bottom portions 11A and 11B.

즉, 광이 투과되는 바닥부(11A)(11B)는 2개의 복수로 구성하며 PC 재질로 제작하고, 벽면부(15A)는 PC 재질 이외에 기타 투명 재질로서 아크릴 수지 등의 투명 소재로 제작하고, 벽면부(15A)와 2개의 바닥부(11A)(11B)를 양면 테이프(16)로 상호 부착하거나 초음파 융착을 통해 결합시키는 구조이다. 여기서, 상기 벽면부(15A)는 필요에 따라서는 투명 소재가 아닌 불투명 소재(플라스틱, 금속재 등)를 이용하여 구성하는 것도 가능하게 하는 장점이 있다. That is, the bottom portion 11A and 11B through which light is transmitted is composed of two or more PC materials, and the wall surface portion 15A is made of transparent materials such as acrylic resin as other transparent materials in addition to the PC material. It is a structure in which the wall surface portion 15A and the two bottom portions 11A and 11B are mutually attached with a double-sided tape 16 or coupled through ultrasonic welding. Here, the wall surface portion 15A has an advantage that it can be configured using an opaque material (plastic, metal, etc.) rather than a transparent material, if necessary.

또한, 본 실시예에서는 바닥부(11A)(11B)의 전체가 투명 PC 재질로 제작된 것을 설명하였으나, 실시 조건에 따라서는 광이 투과되는 부분과 출력물이 지지되는 부분만을 투명 PC 재질로 제작하여, 다른 소재로 이루어진 부분과 결합시켜 구성하는 것도 가능하다. In addition, in the present embodiment, it has been described that the whole of the bottom portions 11A and 11B are made of a transparent PC material, but according to the implementation conditions, only the portion through which light is transmitted and the output is supported are made of transparent PC material. , It is also possible to combine with parts made of different materials.

이처럼, 본 발명에서는 수조 바닥면이 투명한 PC Plate로 이루어지며, 투명 PC Plate 위에 실리콘 코팅층, 그 위에 이형성 필름이 부착된 형태로 이루어짐으로써, 종래 수조 대비 수조면과 성형품의 분리가 용이해지고, 수조의 수명을 대폭 증가시키는 효과를 제공한다.As described above, in the present invention, the bottom surface of the water tank is made of a transparent PC Plate, and by forming a silicone coating layer on the transparent PC Plate and a release film attached thereon, the separation of the water surface and the molded product is easier than that of the conventional water tank. It provides the effect of significantly increasing the life.

즉, SLA/DLP 방식의 3D 프린트는 UV 광원을 이용하여 수조에 담긴 광경화 수지를 경화시켜 출력물을 적층 제작한다. 이때, 경화된 각 층은 UV 광원 조사 후 수조면과 성형품의 이형이 이루어져야 하며, 이형시에 수조면과 성형품 간에 잡아당기는 힘에 의해 부하를 받게 된다. 여기서 발생된 부하는 성형품의 품질에 부정적인 영향을 불러올 수 있으므로, 본 발명에서는 일정 두께의 실리콘 코팅층을 형성하고 상기 실리콘 코팅층의 탄성으로 인해 이형시 발생되는 부하를 최소화하여 보다 안정적인 출력이 가능하다.That is, the 3D print of the SLA/DLP method uses a UV light source to cure the photocurable resin contained in the water tank to laminate the output. At this time, each cured layer must be released from the surface of the water tank and the molded product after irradiation with a UV light source, and is subjected to a load by the pulling force between the water tank surface and the molded product upon release. Since the load generated here can have a negative effect on the quality of a molded product, in the present invention, a more stable output is possible by forming a silicone coating layer of a certain thickness and minimizing the load generated during release due to the elasticity of the silicone coating layer.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형수조(10)를 DLP 방식의 3D 프린터에 적용하여 이용할 경우에 대해, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형수조(10)만을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 이형수조(10A)에도 당연히 적용될 수 있다.Hereinafter, a case in which the release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention is applied to a 3D printer of a DLP method is described with reference to FIGS. 3 to 7. At this time, for convenience of explanation, only the release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and of course the release tank 10A for a 3D printer according to another embodiment of the present invention Can be applied.

도 3은 DLP 방식의 3D 프린터에 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 수조(10)가 적용된 상태가 도시된 구성도이다.3 is a configuration diagram showing a state in which a release tank 10 according to an embodiment of the present invention is applied to a DLP 3D printer.

DLP 방식의 3D 프린터는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광경화성 수지(R)가 저장되는 이형 수조(10)와, 이 이형 수조(10)의 상부에 위치되어 성형물(F)을 지지하는 프린팅 베드(20)와, 이형 수조(10)의 하부에서 수지를 경화시키는 광을 조사하는 광원(30)으로 이루어진다.3D printer of the DLP method, as shown schematically in Figure 3, the photo-curable resin (R) is stored in the release tank 10 and the release tank 10 is located on top of the mold (F) to support It consists of a printing bed (20) and a light source (30) that irradiates light curing the resin under the release tank (10).

여기서, 상기 프린팅 베드(20)는 이형 수조(10)의 상부에서 성형물(F)을 지지할 수 있도록 주변 구조물에 고정되어 설치된다.Here, the printing bed 20 is fixed to the surrounding structure so as to support the molded article (F) at the top of the release tank 10 is installed.

또한, 광원(30)은 광경화성 수지(R)를 경화시키는 레이저를 조사하는 DLP 프로젝터로 구성될 수 있다.Further, the light source 30 may be configured as a DLP projector that irradiates a laser curing the photocurable resin (R).

이러한 프린팅 베드(20) 및 광원(30)은 DLP 방식의 3D 프린터의 공지된 구성이므로 구체적인 설명은 생략한다. 또한 광원(30)과 이형 수조(10) 사이에는 광 조사 방향을 조절하는 미러가 설치될 수 있으며, 이와 같은 구성 요소 외에 DLP 방식의 3D 프린터에 필요한 공지의 구성이 포함되어 구성될 수 있다.Since the printing bed 20 and the light source 30 are well-known configurations of the DLP 3D printer, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, a mirror for adjusting the light irradiation direction may be installed between the light source 30 and the release tank 10, and in addition to these components, a known configuration required for a 3D printer of the DLP method may be included.

도 4를 참조하여 동작 과정을 살펴보면, 이형 수조(10) 내에 열경화성 수지(R)를 넣고, 광원(30)을 통해 광을 조사하여 수지를 차례로 경화시켜 원하는 성형물(F)을 출력하여 제작한다. 이때 이형 수조(10)는 분리장치를 구성하는 베이스 플레이트(41)의 상부에 위치된다.Looking at the operation process with reference to FIG. 4, the thermosetting resin (R) is put into the release tank (10), and light is irradiated through the light source (30) to sequentially cure the resin to produce the desired molded product (F). At this time, the release tank 10 is located above the base plate 41 constituting the separation device.

이후, 성형물(F)을 이형 수조(10)에서 분리하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 분리장치의 모터(43)를 구동하여 베이스 플레이트(41)의 한쪽 높이를 달리하면, 베이스 플레이트(41)가 힌지(45)를 중심으로 회전하면서 경사지게 위치되고, 이때 도 5 및 도 6에서와 같이 이형 수조(10)도 함께 경사지게 위치되면서 프린팅 베드(20)에 지지된 성형물(F)이 떨어지게 된다.Subsequently, in order to separate the molded article F from the release tank 10, as shown in FIG. 3, by driving the motor 43 of the separating device to change the height of one side of the base plate 41, the base plate 41 ) Is rotated around the hinge 45 and is inclined, and as shown in FIGS. 5 and 6, the release tank 10 is also inclined together, so that the molded article F supported on the printing bed 20 falls.

여기서, 도 7을 참조하면, 기존 이형 필름 등 이형제(5)가 코팅된 수조(1)의 경우에는 성형물(F)을 분리하는 과정에서 이형제(5)가 뜯기는 현상이 발생한다.Here, referring to FIG. 7, in the case of the water tank 1 coated with the release agent 5 such as an existing release film, a phenomenon in which the release agent 5 is torn during the process of separating the molded product F occurs.

하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 이형 수조(10)는 상부가 개방된 직육면체 형태의 투명 PC 판(11)에 하부 바닥 PC 판(11) 상에 형성된 이형성이 우수한 실리콘 코팅층(12)과, 상기 실리콘 코팅층(12)의 상부에 형성된 이형 필름층(13)으로 구성되므로, 도 6에서와 같이, 성형물(F)이 이형 수조(10)에 붙어서 뜯기는 현상이 발생하지 않고, 이형 수조(10)로부터 원활하게 분리될 수 있게 된다.However, the release tank 10 according to an embodiment of the present invention has a silicone coating layer 12 having excellent releasability formed on the bottom PC plate 11 on the transparent PC plate 11 in the form of a rectangular parallelepiped with an open top, Since it consists of a release film layer 13 formed on top of the silicon coating layer 12, as shown in FIG. 6, a phenomenon in which the molded product F adheres to the release tank 10 does not occur and the release tank 10 ).

다음, SLA 방식의 3D 프린터에 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 수조(10)가 적용된 상태를 도 8을 참조하여 설명한다. 이때, 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 이형수조(10)만을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 이형수조(10A)에도 당연히 적용될 수 있다.Next, a state in which a release tank 10 according to an embodiment of the present invention is applied to an SLA type 3D printer will be described with reference to FIG. 8. At this time, for convenience of explanation, only the release tank 10 for a 3D printer according to an embodiment of the present invention is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and of course the release tank 10A for a 3D printer according to another embodiment of the present invention Can be applied.

도 8을 참조하면, SLA 방식의 3D 프린터는 이형 수조(10) 내에 광경화성 수지(R)를 저장하고, 이형 수조(10) 하부에서 레이저 조사기(51)를 통해 조사된 레이저를 다이내믹 미러(55)를 통해 조절하면서 광경화성 수지(R)를 경화시켜 원하는 성형물(F)을 제작하도록 구성된다.Referring to FIG. 8, the 3D printer of the SLA method stores the photocurable resin (R) in the release tank 10, and the laser irradiated through the laser irradiator 51 under the release tank 10 is a dynamic mirror 55 It is configured to cure the photocurable resin (R) while controlling through) to produce a desired molded product (F).

이형 수조(10)는 앞서 설명한 DLP 방식의 3D 프린터에서와 같이 상부가 개방된 직육면체 형태로서, 수조의 바닥부(11)로서 투명 PC 판과, 상기 투명 PC 판 상에 형성된 이형성이 우수한 실리콘 코팅층(12)과, 상기 실리콘 코팅층(12)의 상부에 형성된 이형성 필름층(13)으로 제작되어 구성된다.The release tank 10 has a rectangular parallelepiped shape with an open top, as in the DLP 3D printer described above, a transparent PC plate as the bottom portion 11 of the tank, and a silicone coating layer having excellent releasability formed on the transparent PC plate ( 12), and is made of a release film layer 13 formed on top of the silicon coating layer 12.

이러한 SLA 방식의 3D 프린터에서도, 도 5에서와 같은 모터(43), 베이스 플레이트(41) 등으로 이루어진 분리장치를 통해 이형 수조(10)에서 성형물(F)을 분리할 때, 성형물(F)이 이형 수조(10)에 붙어서 뜯기는 현상이 발생하지 않고, 이형 수조(10)로부터 원활하게 분리될 수 있게 된다.Even in this SLA-type 3D printer, when separating the molded article F from the release tank 10 through a separation device made of a motor 43, a base plate 41, etc. as shown in FIG. 5, the molded article F It does not occur to be detached from being attached to the release tank 10, and can be smoothly separated from the release tank 10.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the technical ideas described in the embodiments of the present invention may be implemented independently of each other, or may be implemented in combination with each other. In addition, the present invention has been described through the embodiments described in the drawings and detailed description of the invention, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have various modifications and other equivalent embodiments It is possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

10, 10A : 이형 수조
11, 11A, 11B : 바닥부 12 : 실리콘 코팅층
13 : 이형성 필름층 15, 15A : 벽면부
20 : 프린팅 베드 30 : 광원
41 : 베이스 플레이트 43 : 모터
45 : 힌지 51 : 레이저 조사기
55 : 다이내믹 미러 60 : 프린팅 베드
R : 광경화성 수지 F : 성형물10, 10A: Release tank
11, 11A, 11B: bottom 12: silicone coating layer
13: release film layer 15, 15A: wall surface portion
20: printing bed 30: light source
41: base plate 43: motor
45: hinge 51: laser irradiation
55: dynamic mirror 60: printing bed
R: Photocurable resin F: Molded product

Claims (7)

광경화성 수지를 담는 용기형 구조로 이루어진 3D 프린터용 수조에 있어서,
상기 수조는,
상부 개방형 구조로 투명 재질로 형성된 바닥부 및 둘레면을 형성하는 벽면부로 구성되고,
졸-겔법을 이용해 실리콘계 무기물에 경화제와 열안정제를 반응시켜 얻어진 유-무기 하이브리드형 코팅 용액을 상기 바닥부 상에 도포하여 형성되는 실리콘 코팅층과, 상기 실리콘 코팅층 상에 형성되는 이형성 필름층을 포함하고,
상기 실리콘 코팅층과 접촉하는 상기 이형성 필름층의 일면을 식각액으로 에칭하여 식각홈을 형성하고, 상기 식각홈에 액상의 접착제를 도포하거나 양면 테이프를 부착하여 상기 실리콘 코팅층과 상기 이형성 필름층을 결합시키는 결합층을 형성하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 이형 수조.In the water tank for a 3D printer having a container-like structure containing a photo-curable resin,
The tank,
It consists of a bottom part formed of a transparent material and a wall surface part forming a circumferential surface with an upper open structure,
It comprises a silicone coating layer formed by applying an organic-inorganic hybrid coating solution obtained by reacting a curing agent and a heat stabilizer on a silicone-based inorganic material using a sol-gel method on the bottom portion, and a release film layer formed on the silicone coating layer. ,
An etching groove is formed by etching one surface of the release film layer in contact with the silicon coating layer with an etching solution, and a liquid adhesive is applied to the etching groove or a double-sided tape is attached to bond the silicone coating layer and the release film layer Release tank for a 3D printer, characterized by forming a layer. 청구항 1에 있어서,
상기 투명 재질은 PC이고, 상기 이형성 필름층은 테프론 필름인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 이형 수조.The method according to claim 1,
The transparent material is a PC, and the release film layer is a release tank for a 3D printer, characterized in that a Teflon film. 청구항 1에 있어서,
상기 벽면부와 상기 바닥부는 별도 분리하여 제작하고 상호 결합시키고,
상기 벽면부와 상기 바닥부를 양면 테이프로 상호 부착하거나 초음파 융착을 통해 결합시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 이형 수조.The method according to claim 1,
The wall surface portion and the bottom portion are manufactured separately and combined with each other,
A release tank for a 3D printer, characterized in that the wall surface portion and the bottom portion are attached to each other with double-sided tape or combined through ultrasonic welding. 청구항 1에 있어서,
상기 바닥부와 상기 벽면부는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 이형 수조.The method according to claim 1,
A release tank for a 3D printer, characterized in that the bottom portion and the wall portion are integrally formed. 청구항 1에 있어서,
상기 실리콘계 무기물로는 PDMS를 사용하고,
상기 경화제로는 나노물질로서 CNT, 메조포러스 실리카, 그래핀 중의 어느하나를 사용하여,
상기 PDMS와 상기 경화제의 혼합비는 중량%로 각각 100: 10 ~ 20 범위에서 혼합하여 분산시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 이형 수조.The method according to claim 1,
PDMS is used as the silicon-based inorganic material,
As the curing agent, any one of CNT, mesoporous silica, and graphene is used as a nanomaterial,
The mixing ratio of the PDMS and the curing agent is a release tank for a 3D printer, characterized in that they are mixed and dispersed in a range of 100: 10 to 20, respectively, by weight. 청구항 5에 있어서,
열안정제로는 Ca 또는 Zn 나노 입자를 사용하고,
상기 PDMS와 상기 경화제가 혼합된 혼합 실리콘 코팅액의 전체 중량 대비 0.5 ~ 1% 범위에서 상기 열안정제를 혼합하여 분산시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 이형 수조.The method according to claim 5,
Ca or Zn nanoparticles are used as thermal stabilizers,
A release tank for a 3D printer, characterized by mixing and dispersing the thermal stabilizer in a range of 0.5 to 1% of the total weight of the mixed silicone coating solution in which the PDMS and the curing agent are mixed. 청구항 5에 있어서,
상기 PDMS와 상기 경화제가 혼합된 혼합 실리콘 코팅액의 전체 중량 대비 0.3~0.5% 범위에서 불화 실리콘오일을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 이형 수조.The method according to claim 5,
The release tank for a 3D printer, characterized in that the fluorinated silicone oil is further added in a range of 0.3 to 0.5% based on the total weight of the mixed silicone coating solution in which the PDMS and the curing agent are mixed.
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