KR102331715B1 - 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법 - Google Patents

단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 방향으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사부, 레이저빔 조사부와 동일평면상에 위치하여 레이저빔 조사부로부터 조사되는 레이저빔을 분할하여 제2 방향으로 반사시켜 레이저빔의 방향을 변화시키고 레이저빔을 분할하는 적어도 하나의 레이저빔 분할부, 적어도 하나의 레이저빔 분할부로부터 분할되는 적어도 하나의 레이저빔을 수신하여 적어도 하나의 레이저빔의 출력을 조절하는 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부, 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부에서 조절된 적어도 하나의 레이저빔의 출력에 따라 가공 플랫폼의 내부에 있는 3D 프린팅 소재로 적어도 하나의 레이저빔을 조사하는 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부 및 적어도 하나의 레이저빔 분할부, 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부 및 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는 적어도 하나의 레이저빔이 동일하도록 적어도 하나의 레이저빔의 출력을 교정하는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법을 제공한다.

Description

단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법{A single laser beam based multiple laser beam scanning device and method}
본 발명은 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속 대면적 레이저 가공을 위한 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법에 관한 것이다.
3차원 구조물을 형성하는 기술에는 열가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식, 액체 상태의 '광경화성 수지'가 담긴 수조(Vat) 안에 레이저 빔을 조사하고 수조 안에 있는 조형물이 한 층(Layer) 씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 하강하고 다시 레이저를 조사하여 입체 구조물을 형성하는 방식, 액체 상태의 '광경화성 수지(빛을 받으면 경화되는 수지)'에 조형하고자 하는 모양의 빛을 조사하면서 수지를 층층이 굳혀 입체 구조물을 형성하는 방식, 잉크젯 프린터 원리를 이용하여 프린터 헤드의 노즐에서 액체 상태의 컬러 잉크와 경화물질(바인더)을 파우더 원료에 압출하여 입체 구조물을 형성하는 방식, 금속 파우더를 바인더 없이 레이저로 직접 소결하는 방식 등 다양한 방식이 있다.
이 중 광경화 방식 프린터는 상당히 정교하고 표면 품질이 우수하다는 장점이 있으나, 이를 구현하기 위한 장비가 매우 고가라서 이를 산업적으로 대중화하기에는 실질적으로 어려운 측면이 있다.
이와 반대로, 소결 방식 프린터는 공극률뿐만 아니라 프린팅하는 속도도 상당히 빠르고 이를 구현하기 위한 장비도 광경화 방식 프린터에 비해 상당히 저렴하므로, 향후 기대되는 방식으로 각광을 받고 있다.
상기한 바와 관련된 3D 프린터가 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 3D 프린터는 가공 플랫폼(10), 가공 플랫폼(10)의 내부에 위치하는 3D 프린팅 소재, 가공 플랫폼(10)의 상부에 위치하여 3D 프린팅 소재로 레이저(L)를 조사하는 스캐너(20), 가공 플랫폼(10)의 상부에 위치하고 스캐너(20)와 이웃하도록 배치되며 스캐너(20)로 레이저(L)를 제공하는 레이저원(30) 및 스캐너(20)에서 조사되는 레이저(L)에 의해 국부적으로 고화되면서 형성되는 가공물(40)을 포함한다.
상기한 레이저빔 기반 3D프린팅 공정은 소재(금속, 플라스틱 분말 혹은 광경화성 수지)를 가공 플랫폼(10)의 적층 면(베드 혹은 수조) 위에 원하는 두께로 코팅 하여 일정한 두께의 층을 형성한 후, 3D CAD 데이터 기반으로 레이저가 선택적으로 조사되어 분말 소재를 열에너지로 용융, 소결하거나 광경화성 수지를 광에너지로 경화하여 한층씩 면 형상을 만들고, 이 후 다시 소재 코팅과 레이저 조사를 한층씩 반복함으로써 3차원 구조물을 제작하는 공정으로 주로 폴리머, 금속 3D프린팅 공정에 활용된다.
그러나, 상술한 종래의 소결 방식 프린터는, 레이저 빔을 조사하기 위한 갈바노 스캐너의 스캔 면적이 한정되어 있어 대면적을 갖는 3차원 구조물을 제작하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 종래기술에 따른 레이저 기반의 3D프린팅 시스템 및 레이저 가공 시스템은 조형하고자 하는 구조물의 적층 단면적이 크면서, 동시에 요구되는 조형 정밀도가 높을 경우, 한 개의 레이저-빔스캐너 세트로는 조형이 불가능하여, 복수의 레이저-스캐너 세트가 사용되어야 한다.
도 2에는 상기한 복수의 레이저-스캐너를 적용한 3D 프린터가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 레이저-스캐너를 적용한 3D 프린터는 가공 플랫폼(10), 가공 플랫폼(10)의 내부에 위치하는 3D 프린팅 소재, 가공 플랫폼(10)의 상부에 위치하여 3D 프린팅 소재로 레이저(L)를 조사하는 복수의 스캐너(20, 20'), 가공 플랫폼(10)의 상부에 위치하고 복수의 스캐너(20, 20')와 이웃하도록 배치되며 복수의 스캐너(20, 20')로 레이저(L)를 제공하는 복수의 레이저원(30, 30') 및 복수의 스캐너(20, 20')에서 조사되는 레이저(L)에 의해 국부적으로 고화되면서 형성되는 가공물(40)을 포함한다.
상기한 레이저 기반의 3D프린팅 공정에서 XY 평면 정밀도를 유지하면서 단일 부품의 적층 면적을 늘리기 위해서는 도 2와 같이 필요한 개수만큼 복수의 레이저원(20, 20')와 복수의 스캐너(30, 30')을 시스템에 추가하여 다중 레이저로 구성되는 시스템을 사용함으로써 레이저 조사 영역을 늘리는 것이 종래에 사용되는 일반적인 방법이다.
이때, 빔출력 및 품질의 균일성을 위해 동일한 레이저원(20, 20')와 스캐너(30, 30')를 추가하는 것이 요구된다. 레이저는 사양이 같은 레이저라 하더라도 광원의 수명이 제각기 다를 수 있으므로 여러 레이저 중 하나의 수명이 먼저 다하게 되면 새롭게 추가되는 레이저와 다른 레이저들 사이의 빔출력 및 품질의 균일도가 떨어지는 현상이 발생하게 된다.
특히, 3D프린팅 시스템 구성품목 중 레이저는 가격이 매우 높은 편이기 때문에 레이저 추가 설치 및 균일도 이슈는 전체 시스템 비용의 상승을 가져온다. 또한, 레이저 기반의 3D프린팅 뿐만이 아니라, 대면적 가공이 필요한 레이저 기반 가공 시스템에서도 마찬가지로 발생하는 문제이다.
즉, 상기한 바와 같이 대면적의 가공을 위해 복수의 레이저가 3D 프린팅 시스템에 추가 되면 전체 시스템 구성 비용이 크게 증가할 뿐만 아니라 복수의 레이저를 사용함에 따라 각 레이저들의 출력 및 빔품질 균일도가 떨어지는 문제점이 있었다.
(특허문헌 1) 공개특허공보 제10-2016-0065437호(2016.06.09.)
(특허문헌 2) 등록특허공보 제10-1669767호(2016.10.20.)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 레이저빔 분할부가 단일 레이저원인 레이저빔 조사부에서 제공되는 레이저빔을 균등하게 분할하고, 레이저빔 출력조절부가 분할된 레이저빔을 교정 작업하여 레이저빔의 출력을 조절함으로써 레이저빔 스캐너부로 더욱 균일한 레이저빔을 제공하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 제1 방향으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사부; 상기 레이저빔 조사부와 동일평면상에 위치하여 상기 레이저빔 조사부로부터 조사되는 상기 레이저빔을 분할하고, 상기 레이저빔의 일부를 제2 방향으로 반사시켜 상기 레이저빔의 방향을 변화시키는 적어도 하나의 레이저빔 분할부; 상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부로부터 분할되는 적어도 하나의 레이저빔을 수신하여 상기 적어도 하나의 레이저빔의 출력을 조절하는 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부; 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부에서 조절된 적어도 하나의 레이저빔의 출력에 따라 가공 플랫폼의 내부에 있는 3D 프린팅 소재로 상기 적어도 하나의 레이저빔을 조사하는 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부; 및 상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부, 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부 및 상기 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는 상기 적어도 하나의 레이저빔이 동일하도록 상기 적어도 하나의 레이저의 출력을 교정하고, 상기 제어부에 의해 상기 적어도 하나의 레이저빔의 온오프, 출력 및 광량 중 적어도 어느 하나가 각각 다르게 제어되는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부는, 상기 레이저빔 조사부와 이격되면서 상기 레이저빔의 진행경로상에 배치되는 제1 레이저빔 분할부; 상기 제1 레이저빔 분할부와 이격되면서 상기 레이저빔의 진행경로상에 배치되는 제2 레이저빔 분할부; 및 상기 제2 레이저빔 분할부와 이격되면서 상기 레이저빔의 진행경로상에 배치되는 반사경;이고, 상기 레이저빔 조사부와 상기 제1 레이저빔 분할부 사이의 거리는 상기 레이저빔 조사부와 상기 제2 레이저빔 분할부 사이의 거리보다 작고, 상기 레이저빔 조사부와 상기 제2 레이저빔 분할부 사이의 거리는 상기 레이저빔 조사부와 상기 반사경 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는, 상기 제1 레이저빔 분할부의 하부에 위치하여 상기 제1 레이저빔 분할부로부터 상기 제2 방향으로 반사되는 레이저빔을 수신하는 제1 레이저빔 출력조절부; 상기 제2 레이저빔 분할부의 하부에 위치하여 상기 제2 레이저빔 분할부로부터 상기 제2 방향으로 반사되는 레이저빔을 수신하는 제2 레이저빔 출력조절부; 및 상기 반사경의 하부에 위치하여 상기 반사경으로부터 상기 제2 방향으로 반사되는 레이저빔을 수신하는 제3 레이저빔 출력조절부;인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부는 상기 레이저빔 조사부에서 상기 제1 방향으로 공급되는 레이저빔을 상기 제2 방향으로 반사시키고, 상기 제1 방향의 레이저와 상기 제2 방향의 레이저는 서로 수직한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는 음향 광학 변조기(AOM: Acousto-Optic Modulator) 및 전기 광학 변조기(EOM: electrooptic modulator) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부는, 상기 제1 레이저빔 출력조절부의 하부에 위치하여 상기 제1 레이저빔 출력조절부로부터 조절된 상기 레이저빔의 출력에 따른 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 제1 레이저빔 스캐너부; 상기 제2 레이저빔 출력조절부의 하부에 위치하여 상기 제2 레이저빔 출력조절부로부터 조절된 상기 레이저빔의 출력에 따른 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 제2 레이저빔 스캐너부; 및 상기 제3 레이저빔 출력조절부의 하부에 위치하여 상기 제3 레이저빔 출력조절부로부터 조절된 상기 레이저빔의 출력에 따른 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 제3 레이저빔 스캐너부;인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 (a) 레이저빔 조사부가 적어도 하나의 레이저빔 분할부로 레이저빔을 조사하는 단계; (b) 상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부가 상기 레이저빔을 분할하여 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계; (c) 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부가 상기 분할된 레이저빔을 교정 작업하여 상기 분할된 레이저빔의 출력을 조절하는 단계; (d) 상기 적어도 하나의 스캐너부가 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부로부터 제공되는 레이저빔을 3D 프린팅 소재로 조사하여 가공물을 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, (b1) 제1 레이저빔 분할부가 제1 레이저빔인 상기 레이저빔을 분할한 제2 레이저빔을 제1 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계; (b2) 제2 레이저빔 분할부가 상기 제1 레이저빔 분할부에서 분할된 제3 레이저빔을 분할한 제4 레이저빔을 제2 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계; 및 (b3) 반사경이 상기 제2 레이저빔 분할부에서 분할된 제5 레이저빔을 반사시킨 제6 레이저빔을 제3 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 제1 레이저빔 출력조절부가 상기 제2 레이저빔을 교정 작업하여 제1 스캐너부로 제공하는 단계; (c2) 상기 제2 레이저빔 출력조절부가 상기 제4 레이저빔을 교정 작업하여 제2 스캐너부로 제공하는 단계; 및 (c3) 상기 제3 레이저빔 출력조절부가 상기 제6 레이저빔을 교정 작업하여 제3 스캐너부로 제공하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 레이저빔 출력부는 제어부에 의해 상기 제2, 4, 6 레이저빔의 온오프, 출력 및 광량 중 적어도 어느 하나가 각각 다르게 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는, (d1) 제1 레이저빔 스캐너부가 상기 제1 레이저빔 출력조절부에서 출력을 조절한 제2 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계; (d2) 제2 레이저빔 스캐너부가 상기 제2 레이저빔 출력조절부에서 출력을 조절한 제4 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계; (d1) 제3 레이저빔 스캐너부가 상기 제3 레이저빔 출력조절부에서 출력을 조절한 제6 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 내지 3 레이저빔 스캐너부는 상기 3D 프린팅 소재로 상기 제2, 4, 6 레이저빔을 조사함에 따라 상기 가공을 성형하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 레이저빔 분할부가 단일 레이저원인 레이저빔 조사부에서 제공되는 레이저빔을 균등하게 분할하고, 레이저빔 출력조절부가 분할된 레이저빔을 교정 작업 및 레이저빔의 출력을 조절하여 레이저빔 스캐너부로 더욱 균일한 레이저빔을 제공함으로써 고속 대면적 레이저 가공을 할 수 있다.
또한, 상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부와 적어도 하나의 스캐너부가 하나의 세트로 구성되어 조사영역을 각각 구분하고, 그에 따라 적어도 하나의 레이저빔이 3D 프린팅 소재로 조사됨에 따라 서로 다른 형상 또는 하나의 대면적 형상으로 가공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 단일 레이저원 및 단일 스캐너로 가공물을 성형하는 스캐너 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 복수의 레이저원 및 복수의 스캐너로 가공물을 성형하는 스캐너 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치를 나타낸 개념도이다.
도 5은 도 4의 S영역에서 레이저빔 분할부 및 레이저빔의 분할 비율을 나타낸 개념도이다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치의 따른 레이저빔 출력조절부 및 레이저빔 스캐너부를 나타낸 개념도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
1. 단일 레이저 기반 다중 레이저 스캐닝 장치
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치를 나타낸 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치를 나타낸 개념도이다. 도 5은 도 4의 S영역에서 레이저빔 분할부 및 레이저빔의 분할 비율을 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치는 레이저빔 조사부(110), 레이저빔 분할부(120), 레이저빔 출력조절부(130), 레이저빔 스캐너부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
레이저빔 조사부(110)는 레이저를 생성하여 조사하는 레이저빔 발생기로서, 제1 방향으로 레이저빔(이하, 제1 레이저빔이라 함, L1)를 조사한다. 여기서, 제1 방향은 도 4를 기준으로 레이저빔 조사부(110)에서 레이저빔 분할부(120)를 향하여 레이저빔이 조사되는 방향을 의미한다.
이때, 레이저빔 조사부(110)는 하나만 구성됨에 따라 제1 레이저빔(L1)을 조사하며, 레이저빔 조사부(110), 레이저빔 분할부(120), 레이저빔 출력조절부(130) 및 레이저빔 스캐너부(140)에 의해 레이저(L1)가 분할되어 3D 프린팅 소재로 조사됨에 따라 가공물이 제조된다.
여기서, 3D 프린팅 소재는 일정 온도를 기준으로 고체화 또는 액체화(겔(gel) 상태 포함)로 변화하는 물질과 특정 파장의 광에 의해 경화되는 물질로서, 주로 플라스틱 계열의 소재나 금속 계열의 소재가 사용된다.
예시적으로 3D 프린팅 소재는 PLA(Polyactic Acid) 필라멘트, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) 필라멘트, 금속 분말일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 레이저빔 분할부(120)는 레이저빔 조사부(110)와 동일평면상에 위치하여 레이저빔 조사부(110)로부터 조사되는 레이저인 제1 레이저빔(L1)을 분할하여 제2 방향으로 반사시켜 레이저빔(=제1 레이저빔, L1)의 방향을 변화시키고 레이저빔(=제1 레이저빔, L1)를 분할하며, 적어도 하나가 형성된다.
이에 따라 적어도 하나의 레이저빔 분할부(120)는 레이저빔 조사부(110)와 동일평면상에 위치하여 레이저빔 조사부(110)로부터 조사되는 레이저빔(L1)을 분할하고, 레이저빔(L1)의 일부를 제2 방향으로 반사시켜 레이저빔(L2, L4, L6)의 방향을 변화시킨다.
여기서, 제2 방향은 도 4를 기준으로 제1 레이저(L1)이 레이저빔 분할부(120)에 의해 분할 및 반사되는 방향으로서, 제1 방향과 수직한 방향일 수 있다.
즉, 제1 방향의 레이저빔과 제2 방향의 레이저빔은 서로 수직하게 된다.
구체적으로 도 5을 참조하면, 레이저빔 조사부(110)에서 조사되는 레이저빔은 제1 방향의 제1 레이저빔(L1)이고, 제1 레이저빔(L1) 중 분할 및 반사된 어느 하나의 레이저가 제2 레이저빔(L2)이다.
또한, 제1 레이저빔(L1) 중 분할된 다른 하나의 레이저는 제3 레이저빔(L3)이고, 제3 레이저빔(L3) 중 분할 및 반사된 어느 하나의 레이저빔이 제4 레이저빔(L4)이다.
또한, 제3 레이저빔(L3) 중 분할된 다른 하나의 레이저빔은 제5 레이저빔(L5)이고, 제5 레이저빔(L5) 중 반사된 어느 하나의 레이저빔이 제6 레이저빔(L6)이다.
상기한 제5 레이저빔(L5)와 제6 레이저빔(L6)은 레이저빔의 진행방향과 반사율에 따른 미미한 손실 이외에 동일하지만 발명의 원활한 설명을 위해 구분하였다.
이를 위한 적어도 하나의 레이저빔 분할부(120)는 제1 레이저빔 분할부(121), 제2 레이저빔 분할부(122) 및 반사경(123)이다.
제1 레이저빔 분할부(121)는 레이저빔 조사부(110)와 이격되면서 레이저빔(L1)의 진행경로상에 배치된다.
구체적으로 제1 레이저빔 분할부(121)는 레이저빔 조사부(110)와 동일평면상에 위치하면서 소정거리 이격되도록 배치되며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일방향으로 경사지도록 배치된다.
구체적으로 제1 레이저빔 분할부(121)는 제1 레이저빔(L1)과 제1 레이저빔(L1) 중 어느 하나의 레이저빔을 반사시킨 제2 레이저(L2)가 수직하게 반사되도록 경사질 수 있다.
이때, 제1 레이저빔 분할부(121)는 제1 레이저빔(L1)과 제1 레이저(L1)빔 중 다른 하나의 레이저빔의 분할 비율이 1:2가 되도록 분할시킨다.
즉, 다시 설명하면, 제1 레이저빔 분할부(121)는 제1 레이저빔(L1)와 제3 레이저빔(L3)와 제5 레이저빔(L3)이 모두 균등하게 1:1:1이 되도록 분할한다는 것이다.
제2 레이저빔 분할부(122)는 제1 레이저빔 분할부(121)와 이격되도록 배치된다.
구체적으로 제2 레이저빔 분할부(122)는 레이저빔 조사부(110)와 동일평면상에 위치하면서 소정거리 이격되도록 배치되며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 일방향으로 경사지도록 배치된다.
또한, 제2 레이저빔 분할부(122)는 제1 레이저빔 분할부(121)와 이격되면서 레이저빔(L1)의 진행경로상에 배치된다.
더욱 상세하게 도 4를 참조하면, 레이저빔 조사부(110)와 제1 레이저빔 분할부(121) 사이의 거리는 레이저빔 조사부(110)와 제2 레이저빔 분할부(122) 사이의 거리보다 작다.
이때, 제2 레이저빔 분할부(122)는 제1 레이저빔 분할부(121)와 평행하도록 배치될 수 있다.
또한, 제2 레이저빔 분할부(122)는 제3 레이저빔(L3)과 제3 레이저빔(L3) 중 어느 하나의 레이저빔을 반사시킨 제4 레이저빔(L4)이 수직하게 반사되도록 경사질 수 있다.
이때, 제2 레이저빔 분할부(122)는 제3 레이저빔(L3)과 제3 레이저빔(L3) 중 다른 하나의 레이저빔의 분할 비율이 1:1가 되도록 분할시킨다.
본 발명에서와 같이 단일 레이저빔을 분할한 레이저가 3개일 경우, 레이저빔 출력조절부(130)는 3개가 필요하고, 레이저빔 분할부(120)는 2개(레이저빔 분할부의 개수=분할된 레이저 개수(=레이저빔 출력 조절부의 개수) - 1)가 필요하다.
반사경(123)는 제2 레이저빔 분할부(122)와 이격되도록 배치된다.
구체적으로 반사경(123)는 레이저빔 조사부(110)와 동일평면상에 위치하면서 소정거리 이격되도록 배치되며, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일방향으로 경사지도록 배치된다.
더욱 상세하게, 레이저빔 조사부(110)와 제2 레이저빔 분할부(122) 사이의 거리는 레이저빔 조사부(110)와 반사경(123) 사이의 거리보다 작다.
이때, 반사경(123)는 제1, 2 레이저빔 분할부(121, 122)와 평행하도록 배치될 수 있다.
또한, 반사경(123)는 제5 레이저빔(L5)과 제5 레이저빔(L5) 중 어느 하나의 레이저빔을 반사시킨 제6 레이저빔(L6)이 수직하게 반사되도록 경사질 수 있다.
또한, 반사경(123)은 제2 레이저빔 분할부(122)와 이격되면서 레이저빔(L1)의 진행경로상에 배치된다.
전술한 제1, 2, 3 레이저빔 분할부(121, 122, 123)는 틸팅 구조를 지님에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전 가능하다.
도 6의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치의 따른 레이저빔 출력조절부 및 레이저빔 스캐너부를 나타낸 개념도이다.
레이저빔 출력조절부(130)는 적어도 하나의 레이저빔 분할부(120)로부터 분할되는 적어도 하나의 레이저빔(L2, L4, L6)을 수신하여 적어도 하나의 레이저의 출력을 조절한다.
구체적으로 비슷한 수준의 광출력을 갖는 적어도 하나의 레이저빔(L2, L4, L6)은 레이저빔 출력조절부(130)에서의 교정 작업(calibration)을 거쳐 세부 출력 조절이 가능하게 된다.
이에 따라 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)는 적어도 하나의 레이저빔(L2, L4, L6)이 동일하도록 상기 적어도 하나의 레이저의 출력을 교정한다. 또한, 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)는 제어부(150)에 의해 적어도 하나의 레이저빔(L2, L4, L6)의 온오프, 출력 및 광량 중 적어도 어느 하나가 각각 다르게 제어된다.
보다 상세하게, 레이저 출력조절부(130)가 적어도 하나의 스캐너부(140)와 세트로 존재하여 하나의 레이저 조사부(110)로부터 출력된 레이저빔(L1)을 분할한다.
이때, 레이저빔 출력부(130)는 제어부(150)에 의해 각각 분할된 적어도 하나의 빔(L2, L4, L6)은 동일 시간선상에서 각기 다르게 제어될 수 있다.
예를 들어, 동일 시간에 제1 레이저빔 출력조절부(131)에서는 레이저빔을 완전 차단하여 off 상태를 만들고, 제2 레이저빔 출력조절부(132)에서는 A만큼을 출력하며, 제3 레이저빔 출력조절부(133)에서는 B만큼을 출력할 수 있다.
이에 따른 레이저빔 출력부(130)는 분할된 각 레이저빔(L2, L4, L6)이 전체 가공플랫폼을 가득 채워 조형되는 대면적 가공품을 각기 조사영역으로 나눠 다른 형상으로 따로 가공할 수 있다.
3차원 구조물 적층 공정시 단일 레이저 광원의 출력은 레이저빔 출력조절부(130)와 레이저빔 분할부(120)에서의 손실 값을 고려하여 적어도 하나의 스캐너부(140)에서 필요로 하는 최대 출력 값들의 합보다 충분히 큰 값으로 고정하여 연속적으로 발진하게 하고, 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)를 사용하여 적어도 하나의 레이저의 출력을 조절한다.
이를 구현하기 위한 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는 음향 광학 변조기(AOM: Acousto-Optic Modulator) 및 전기 광학 변조기(EOM: electrooptic modulator) 중 어느 하나일 수 있다.
여기서, 음향 광학 변조기(AOM: Acousto-Optic Modulator)는 음향 진동에 의해 레이저빔을 변조시킬 수 있는 매질로 구성되어 음향 광학 변조기에 입사되는 레이저빔의 회절 비율을 조절(제로 오더빔과 1차 오더빔 등)할 수 있다.
본 발명에서는 1차 오더(1st order)의 회절빔을 레이저 출력조절부(130)에 입사시키는 레이저빔으로 사용한다.
만약, 레이저 출력조절부(130)로 보내는 레이저빔의 출력을 최대로 높이려면 음향 가진을 통해 1차 오더(1차 order)로 보내는 비율을 최대로 하고, 이 출력을 0으로 낮추려면 음향 가진을 멈춰 제로 오더로 가는 레이저빔의 출력을 최대로 한다.
전기 광학 변조기(EOM: electrooptic modulator)는 전기 광학 효과에 의한 매질의 굴절률 변화를 이용한 광변조기로서, 전압에 의한 매질의 굴절률 변화에 의해 빛의 편광면이 회전하므로 빛의 강도 변조를 할 수 있다.
구체적으로 도 6의 (a)를 참조하면, 하나의 예시로서 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)는 음향광학변조기, 믹서, 오실레이터 및 빔덤프를 포함할 수 있다.
이때, 음향광학변조기는 빔 진행방향인 제2 방향으로 반사되는 분할 빔인 제2, 4, 6 레이저빔(L2, L4, L6)을 변조시킨 후 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부(140)로 전송한다.
한편, 도 6의 (b)를 참조하면, 다른 하나의 예시로서 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)는 전기광학변조기일 수 있다.
전기광학변조기는 제2 방향으로 반사되는 제2, 4, 6 레이저빔(L2, L4, L6)을 변조시킨 후 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부(140)로 전송한다.
상기한 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)는 제1 레이저빔 출력조절부(131), 제2 레이저빔 출력조절부(132) 및 제3 레이저빔 출력조절부(133)이다.
제1 레이저빔 출력조절부(131)는 제1 레이저빔 분할부(121)의 하부에 위치하여 제1 레이저빔 분할부(121)로부터 제2 방향으로 반사되는 레이저인 제2 레이저빔(L2)을 수신하여 교정 작업을 거친 후 세부 출력을 조절한다.
제2 레이저빔 출력조절부(132)는 제2 레이저빔 분할부(122)의 하부에 위치하여 제2 레이저빔 분할부(122)로부터 제2 방향으로 반사되는 레이저빔인 제4 레이저빔(L4)을 수신하여 교정 작업을 거친 후 세부 출력을 조절한다.
제3 레이저빔 출력조절부(133)는 반사경(123)의 하부에 위치하여 반사경(123)로부터 제2 방향으로 반사되는 레이저빔인 제6 레이저빔(L6)을 수신하여 교정 작업을 거친 후 세부 출력을 조절한다.
레이저빔 스캐너부(140)는 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부((130)에서 조절된 적어도 하나의 레이저빔(L2, L4, L6)의 출력에 따라 가공 플랫폼의 내부에 있는 3D 프린팅 소재로 적어도 하나의 레이저빔(L2, L4, L6)을 조사하며, 적어도 하나가 형성된다.
예시적으로 레이저빔 스캐너부(140)는 갈비노 스캐너일 수 있다.
상기한 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부(140)는 제1 레이저빔 스캐너부(141), 제2 레이저빔 스캐너부(142) 및 제3 레이저빔 스캐너부(143)이다.
제1 레이저빔 스캐너부(141)는 제1 레이저빔 출력조절부(131)의 하부에 위치하여 제1 레이저빔 출력조절부(131)로부터 조절된 레이저빔(L2)의 출력에 따라 레이저빔인 제2 레이저빔(L2)을 상기 3D 프린팅 소재로 조사한다.
제2 레이저빔 스캐너부(142)는 제2 레이저빔 출력조절부(132)의 하부에 위치하여 제2 레이저빔 출력조절부(132)로부터 조절된 레이저빔(L4)의 출력에 따라 레이저빔인 제4 레이저빔(L4)를 3D 프린팅 소재로 조사한다.
제3 레이저빔 스캐너부(143)는 제3 레이저빔 출력조절부(133)의 하부에 위치하여 제3 레이저빔 출력조절부(133)로부터 조절된 레이저빔(L6)의 출력에 따라 레이저인 제6 레이저빔(L6)를 3D 프린팅 소재로 조사한다.
제어부(150)는 적어도 하나의 레이저빔 분할부(120), 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130) 및 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부(140)의 동작을 제어한다.
2. 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법을 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법은 (a) 레이저빔 조사부(110)가 적어도 하나의 레이저빔 분할부(120)로 레이저빔(L1)을 조사하는 단계, (b) 적어도 하나의 레이저빔 분할부(120)가 레이저빔(L1)을 분할하여 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)로 반사시키는 단계 (c) 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)가 분할된 레이저빔(L2, L4, L6)을 교정 작업하여 분할된 레이저의 출력을 조절하는 단계 (d) 적어도 하나의 스캐너부(140)가 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부(130)로부터 제공되는 레이저빔(L2, L4, L6)을 3D 프린팅 소재로 조사하여 가공물을 성형하는 단계를 포함한다.
다음, 상기 (b) 단계는, (b1) 제1 레이저빔 분할부(121)가 제1 레이저빔(L1)인 레이저빔을 분할한 제2 레이저빔(L2)을 제1 레이저빔 출력조절부(131)로 반사시키는 단계, (b2) 제2 레이저빔 분할부(122)가 제1 레이저빔 분할부(121)에서 분할된 제3 레이저빔(L3)을 분할한 제4 레이저빔(L4)을 제2 레이저빔 출력조절부(132)로 반사시키는 단계 및 (b3) 반사경(123)가 제2 레이저빔 분할부(122)에서 분할된 제5 레이저빔(L5)을 반사시킨 제6 레이저빔(L6)을 제3 레이저빔 출력조절부(133)로 반사시키는 단계를 포함한다.
다음, 상기 (c) 단계는, (c1) 제1 레이저빔 출력조절부(131)가 제2 레이저빔(L2)을 교정 작업하여 제1 스캐너부(141)로 제공하는 단계, (c2) 제2 레이저빔 출력조절부(132)가 제4 레이저빔(L4)을 교정 작업하여 제2 스캐너부(142)로 제공하는 단계 및 (c3) 제3 레이저빔 출력조절부(133)가 제6 레이저빔(L6)을 교정 작업하여 제3 스캐너부(143)로 제공하는 단계를 포함한다.
이때, 제1 내지 제3 레이저빔 출력부(131, 132, 133)는 제어부(150)에 의해 제2, 4, 6 레이저빔(L2, L4, L6)의 온오프, 출력 및 광량 중 적어도 어느 하나가 각각 다르게 제어될 수 있다.
마지막으로 상기 (d) 단계는, (d1) 제1 레이저빔 스캐너부(141)가 제1 레이저빔 출력조절부(131)에서 출력을 조절한 제2 레이저빔(L2)을 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계, (d2) 제2 레이저빔 스캐너부(142)가 제2 레이저빔 출력조절부(132)에서 출력을 조절한 제4 레이저빔(L4)을 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계, (d1) 제3 레이저빔 스캐너부(143)가 제3 레이저빔 출력조절부(133)에서 출력을 조절한 제6 레이저빔(L6)을 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계를 포함하고, 상기 제1 내지 3 레이저빔 스캐너부(141, 142, 143)는 3D 프린팅 소재로 제2, 4, 6 레이저빔(L2, L4, L6)을 조사함에 따라 가공물을 성형한다.
상기한 바에 따른 본 발명은 각기 분할된 적어도 하나의 레이저빔(L2, L4, L6)이 음향 광학 변조기(AOM: Acousto-Optic Modulator), 전기 광학 변조기(EOM: electrooptic modulator) 등의 광 출력 조절 장치를 포함하는 레이저빔 출력조절부(130)에 입사되어 개별 광량을 조절하고 스위칭할 수 있다
즉, 본 발명에서 단일 레이저 광원인 레이저빔 조사부(110)는 전체 시스템의 최소 요구 출력값으로 고정되어 연속적으로 레이저빔을 발진하고 있고, 개별 분할된 레이저빔(L2, L4, L6)은 미리 입력된 구조물 조형을 위한 레이저빔 경로 및 필요 출력 값에 맞게 각기 조절된다.
이에 따른 본 발명은 대면적 가공물을 여러 개의 레이저빔으로 분할하여 각각의 레이저빔이 동시에 조형함으로써 고속으로 빠르게 가공물을 성형할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 가공 플랫폼
20: 스캐너
30: 레이저원
40: 가공물
100: 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치
110: 레이저빔 조사부
120: 레이저빔 분할부
121: 제1 레이저빔 분할부
122: 제2 레이저빔 분할부
123: 반사경
130: 레이저빔 출력조절부
131: 제1 레이저빔 출력조절부
132: 제2 레이저빔 출력조절부
133: 제3 레이저빔 출력조절부
140: 레이저빔 스캐너부
141: 제1 레이저빔 스캐너부
142: 제2 레이저빔 스캐너부
143: 제3 레이저빔 스캐너부
150: 제어부

Claims (10)

  1. 제1 방향으로 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사부;
    상기 레이저빔 조사부와 동일평면상에 위치하여 상기 레이저빔 조사부로부터 조사되는 상기 레이저빔을 분할하고, 상기 레이저빔의 일부를 제2 방향으로 반사시켜 상기 분할된 레이저빔의 방향을 변화시키는 적어도 하나의 레이저빔 분할부;
    상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부로부터 분할되는 적어도 하나의 레이저빔을 수신하여 상기 적어도 하나의 레이저빔의 출력을 조절하는 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부;
    상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부에서 조절된 적어도 하나의 레이저빔의 출력에 따라 가공 플랫폼의 내부에 있는 3D 프린팅 소재로 상기 적어도 하나의 레이저빔을 조사하는 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부; 및
    상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부, 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부 및 상기 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부는,
    상기 레이저빔 조사부와 이격되면서 상기 레이저빔의 진행경로상에 배치되고 상기 레이저빔 조사부로부터 조사되는 상기 레이저빔인 제1 레이저빔(L1)을 제2 레이저빔(L2) 및 제3 레이저빔(L3)으로 분할하는 제1 레이저빔 분할부;
    상기 제1 레이저빔 분할부와 이격되면서 상기 레이저빔의 진행경로상에 배치되고 상기 제1 레이저빔 분할부에서 분할된 상기 제3 레이저빔(L3)을 제4 레이저빔(L4) 및 제5 레이저빔(L5)으로 분할하는 제2 레이저빔 분할부; 및
    상기 제2 레이저빔 분할부와 이격되면서 상기 레이저빔의 진행경로상에 배치되고 상기 제2 레이저빔 분할부에서 분할된 상기 제5 레이저빔(L5)을 상기 제2 방향으로 반사시킨 제6 레이저빔(L6)을 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부로 조사하는 반사경;이고,
    상기 제1 레이저빔 분할부는 상기 제2 레이저빔(L2)과 상기 제3 레이저빔(L3)이 1:2의 분할 비율을 가지도록 상기 제1 레이저빔(L1)을 분할하고,
    상기 제2 레이저빔 분할부는 상기 제4 레이저빔(L4)과 상기 제5 레이저빔(L5)이 1:1의 분할비율을 가지도록 상기 제3 레이저빔(L3)을 분할하며,
    상기 제2 레이저빔(L2), 상기 제4 레이저빔(L4) 및 상기 제6 레이저빔(L6)의 분할비율은 1:1:1이고,
    상기 레이저빔 조사부와 상기 제1 레이저빔 분할부 사이의 거리는 상기 레이저빔 조사부와 상기 제2 레이저빔 분할부 사이의 거리보다 작고,
    상기 레이저빔 조사부와 상기 제2 레이저빔 분할부 사이의 거리는 상기 레이저빔 조사부와 상기 반사경 사이의 거리보다 작으며,
    상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는 상기 적어도 하나의 레이저빔이 동일하도록 상기 적어도 하나의 레이저의 출력을 교정하고, 상기 제어부에 의해 상기 적어도 하나의 레이저빔의 온오프, 출력 및 광량 중 적어도 어느 하나가 각각 다르게 제어되는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는,
    상기 제1 레이저빔 분할부의 하부에 위치하여 상기 제1 레이저빔 분할부로부터 상기 제2 방향으로 반사되는 레이저빔을 수신하는 제1 레이저빔 출력조절부;
    상기 제2 레이저빔 분할부의 하부에 위치하여 상기 제2 레이저빔 분할부로부터 상기 제2 방향으로 반사되는 레이저빔을 수신하는 제2 레이저빔 출력조절부; 및
    상기 반사경의 하부에 위치하여 상기 반사경으로부터 상기 제2 방향으로 반사되는 레이저빔을 수신하는 제3 레이저빔 출력조절부;인 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부는 상기 레이저빔 조사부에서 상기 제1 방향으로 공급되는 레이저빔을 상기 제2 방향으로 반사시키고,
    상기 제1 방향의 레이저와 상기 제2 방향의 레이저는 서로 수직한 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부는 음향 광학 변조기(AOM: Acousto-Optic Modulator) 및 전기 광학 변조기(EOM: electrooptic modulator) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 레이저빔 스캐너부는,
    상기 제1 레이저빔 출력조절부의 하부에 위치하여 상기 제1 레이저빔 출력조절부로부터 조절된 상기 레이저빔의 출력에 따른 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 제1 레이저빔 스캐너부;
    상기 제2 레이저빔 출력조절부의 하부에 위치하여 상기 제2 레이저빔 출력조절부로부터 조절된 상기 레이저빔의 출력에 따른 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 제2 레이저빔 스캐너부; 및
    상기 제3 레이저빔 출력조절부의 하부에 위치하여 상기 제3 레이저빔 출력조절부로부터 조절된 상기 레이저빔의 출력에 따른 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 제3 레이저빔 스캐너부;인 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치.
  7. 제1 항에 따른 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 장치를 이용한 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법에 있어서,
    (a) 상기 레이저빔 조사부가 상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부로 레이저빔을 조사하는 단계;
    (b) 상기 적어도 하나의 레이저빔 분할부가 상기 레이저빔을 분할하여 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계;
    (c) 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부가 상기 분할된 레이저빔을 교정 작업하여 상기 분할된 레이저빔의 출력을 조절하는 단계;
    (d) 상기 적어도 하나의 스캐너부가 상기 적어도 하나의 레이저빔 출력조절부로부터 제공되는 레이저빔을 3D 프린팅 소재로 조사하여 가공물을 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 제1 레이저빔 분할부가 제1 레이저빔인 상기 레이저빔을 분할한 제2 레이저빔을 제1 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계;
    (b2) 제2 레이저빔 분할부가 상기 제1 레이저빔 분할부에서 분할된 제3 레이저빔을 분할한 제4 레이저빔을 제2 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계; 및
    (b3) 반사경이 상기 제2 레이저빔 분할부에서 분할된 제5 레이저빔을 반사시킨 제6 레이저빔을 제3 레이저빔 출력조절부로 반사시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 제1 레이저빔 출력조절부가 상기 제2 레이저빔을 교정 작업하여 제1 스캐너부로 제공하는 단계;
    (c2) 상기 제2 레이저빔 출력조절부가 상기 제4 레이저빔을 교정 작업하여 제2 스캐너부로 제공하는 단계; 및
    (c3) 상기 제3 레이저빔 출력조절부가 상기 제6 레이저빔을 교정 작업하여 제3 스캐너부로 제공하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 레이저빔 출력부는 제어부에 의해 상기 제2, 4, 6 레이저빔의 온오프, 출력 및 광량 중 적어도 어느 하나가 각각 다르게 제어되는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d1) 제1 레이저빔 스캐너부가 상기 제1 레이저빔 출력조절부에서 출력을 조절한 제2 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계;
    (d2) 제2 레이저빔 스캐너부가 상기 제2 레이저빔 출력조절부에서 출력을 조절한 제4 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계;
    (d1) 제3 레이저빔 스캐너부가 상기 제3 레이저빔 출력조절부에서 출력을 조절한 제6 레이저빔을 상기 3D 프린팅 소재로 조사하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 내지 3 레이저빔 스캐너부는 상기 3D 프린팅 소재로 상기 제2, 4, 6 레이저빔을 조사함에 따라 상기 가공을 성형하는 것을 특징으로 하는 단일 레이저빔 기반 다중 레이저빔 스캐닝 방법.

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