KR102608819B1

KR102608819B1 - 3d 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템 및 이를 사용한 3d 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법

Info

Publication number: KR102608819B1
Application number: KR1020220083217A
Authority: KR
Inventors: 이영호; 김중현
Original assignee: 주식회사 플스팩
Priority date: 2022-07-06
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2023-12-04

Abstract

본 발명은 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템을 제공한다. 상기 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템은 성형 공간 및 후 처리 공간이 형성되는 본체부와; 상기 본체부의 성형 공간에 배치되며, 제공되는 성형재료를 사용하여 설정된 3차원 형상으로 성형물을 성형하는 성형부와; 상기 후 처리 공간에 배치되며, 세척액을 사용하여 상기 성형된 성형물을 세척하는 세척부와; 상기 세척부와 이웃하도록 상기 후 처리 공간에 배치되며, 세척된 상기 성형물을 경화시키는 경화부와; 상기 본체부에 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형된 성형물 또는 상기 성형된 성형물이 형성된 빌드 테이블을 집어 상기 세척부 및 상기 경화부로 순차적으로 이송하여 세척 후 경화를 이루도록 하는 그립부; 및, 상기 성형부, 상기 경화부 및 상기 그립부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템 및 이를 사용한 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법{3D printing and post-treatment manufacturing process automatic system and 3D printing and post-treatment manufacturing process automatic method}

본 발명은 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템 및 이를 사용한 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 형상으로 레진을 성형함과 아울러 성형 후 이를 집어 세척 및 건조를 순차적으로 진행하여 최적의 경화를 이룰 수 있는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템 및 이를 사용한 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법에 관한 것이다.

통상 3D 프린터 기술은 대표적인 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나로 소재를 붙여서 제품을 만드는 첨가형 제조(Additive manufacturing)방식의 기술이다.

이러한 3D 프린터 기술은 정형화되지 않고 비대칭적인 형상을 쉽게 제작 및 다품종소량생산을 요구하는 다양한 응용 분야에 적합한 기술이다.

현재 국내 치과 의료기업을 중심으로 임플란트, 의료용 가이드, 치아 교정기등 개인맞춤형 의료 보형물 제작을 3D 프린터로 제작하고 있다.

이러한 치과 보형물 또는 치아 교정 모델은 높은 제작해상도를 요구하며, 3D 프린터 기술 중 광경화성 수지를 이용하는 방식이 가장 적합하다.

그러나 치과 보형물을 제작하는 경우 레진을 사용하여 성형한다. 이러한 광경화성 액상 수지를 사용한 3D 프린팅 제작물은 특성상 제작물의 표면 경화도가 낮아 완전히 경화되지 않고 끈적임이 잔존하므로 후처리 경화 공정은 필수적으로 이루어져야 한다. 그러나 현재 이러한 후 처리 공정은 3D 성형이후 별도의 작업 공간에서 작업자가 수작업으로 이루어지거나 별도의 장치를 사용하여 세척 및 경화를 진행하고 있다.

이에 따라 상기와 같은 후처리 공정에 있어서 성형물 또는 제작물을 수동으로 초음파 세척, 에어 스프레이 이물질 제거, 후경화를 성형 이후 인라인 방식으로 진행하도록 하여 각각의 공정을 별도의 작업 공간에서 단계적으로 작업함으로써 발생하는 불필요한 작업시간을 단축하고, 완전 경화되지 않은 레진으로부터 오염방지에 노출되지 않도록 함과 아울러, 성형공간과 후처리 공정 공간을 분리하여 연속적인 생산을 가능하도록 할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

대한민국 등록특허 제10-2236007호(등록일자: 2021년 03월 30일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 본 발명의 목적은 아래와 같다.

본 발명의 목적은 치과용 재료인 레진을 사용하여 설정되는 3차원 형상으로 성형함과 아울러 성형 후 이를 집어 세척 및 건조를 순차적으로 진행함을 통해 최적의 경화를 이루도록 할 수 있는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템 및 이를 사용한 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 성형 재료의 종류를 성형 전에 인식하고, 인식된 성형 재료에 따른 세척 및 건조 조건을 자동으로 설정하여 줌으로써 하나의 장치에서 다양한 성형 재료로 성형되는 성형물들에 대한 후처리 공정을 실시하도록 할 수 있는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템 및 이를 사용한 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 제작물이 성형되는 공간과 후 처리 공간을 분리하되, 그립퍼를 사용하여 성형된 성형물을 집어 후처리 공간으로 이송시킬 수 있도록 하여 후처리 공정 시에도 성형이 이루어지도록 하여 연속적인 생산을 이루도록 할 수 있는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템 및 이를 사용한 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템을 제공한다.

상기 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템은 성형 공간 및 후 처리 공간이 형성되는 본체부와; 상기 본체부의 성형 공간에 배치되며, 제공되는 성형재료를 사용하여 설정된 형상으로 성형물을 성형하는 성형부와; 상기 후 처리 공간에 배치되며, 세척액을 사용하여 상기 성형된 성형물을 세척하는 세척부와; 상기 세척부와 이웃하도록 상기 후 처리 공간에 배치되며, 세척된 상기 성형물을 경화시키는 경화부와; 상기 본체부에 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형된 성형물 또는 상기 성형된 성형물이 형성된 빌드 테이블을 집어 상기 세척부 및 상기 경화부로 순차적으로 이송하여 세척 후 경화를 이루도록 하는 그립부; 및 상기 성형부, 상기 경화부 및 상기 그립부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함한다.

여기서 상기 세척부는, 다수로 구비되되,

상기 제어부는,

상기 그립부를 사용하여 상기 성형물을 다수로 구비되는 상기 세척부 각각을 통해 순차적으로 세척이 이루어지도록 제어하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 세척액은,

이소프로필 알코올을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 세척부는,

상기 세척액을 교반시키는 교반기를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 경화부는,

유브이 광을 사용하여 상기 세척된 성형물을 경화시키는 것이 바람직하다.

또한 상기 본체부에는,

상기 후 처리 공간의 내부를 환기시키는 환기팬을 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 그립부는,

상기 성형 공간과 상기 후 처리 공간을 잇는 순환 경로를 형성하는 순환 레일과,

상기 순환 레일을 따라 이동되며, 상기 성형물을 집는 그립퍼와,

상기 제어부의 제어에 따라 상기 그립퍼를 이동시키는 이동 모터를 포함하되,

상기 그립퍼는,

상기 순환 레일에 간격을 이루어 다수로 설치되고,

상기 제어부는,

다수로 설치되는 상기 그립퍼를 독립적으로 구동을 제어하는 것이 바람직하다.

또한 상기 세척부와 상기 경화부의 사이에는,

세척된 상기 성형물로 설정되는 압력의 압력 공기를 제공하는 블로워가 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 그립부는,

상기 순환 레일을 따라 이동되되, 승강기를 사용하여 성형된 상기 성형물을 집은 상기 그립퍼를 승강시켜 상기 세척부 내부에 수용된 세척액에 함침하고,

상기 경화부의 내부 공간에 하강 동작을 통해 위치시키는 것이 바람직하다.

또한 상기 그립부는 간격을 이루어 다수로 배치되되, 상기 제어부는 다수로 배치되는 상기 그립부 각각의 구동을 순차적으로 제어하여 연속적인 성형 공정이 이루어지도록 제어할 수도 있다.

다른 실시예에 따라 본 발명은 상기의 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템을 사용하여 성형물을 세척 및 경화시키는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법을 제공한다.

상기의 과제의 해결 수단을 통해 본 발명은 치과용 재료인 레진을 사용하여 설정되는 3차원 형상으로 성형함과 아울러 성형 후 이를 집어 세척 및 건조를 순차적으로 진행함을 통해 최적의 경화를 이루도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 성형 재료의 종류를 성형 전에 인식하고, 인식된 성형 재료에 따른 세척 및 건조 조건을 자동으로 설정하여 줌으로써 하나의 장치에서 다양한 성형 재료로 성형되는 성형물들에 대한 후처리 공정을 실시하도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 제작물이 성형되는 공간과 후 처리 공간을 분리하되, 그립퍼를 사용하여 성형된 성형물을 집어 후처리 공간으로 이송시킬 수 있도록 하여 후처리 공정 시에도 성형이 이루어지도록 하여 연속적인 생산을 이루도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

상술한 효과들과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 성형부를 부여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 빌드 테이블의 승강 구조를 보여주는 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 세척부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5b는 본 발명에 따른 세척부를 보여주는 후면 사시도이다.
도 6는 본 발명에 따른 수조에 수용되는 세척액의 수위 조절을 위한 구성의 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 단위 세척부에 교반기가 구비되는 예를 보여주는 도면이다.
도 8a는 본 발명에 따른 경화부를 보여주는 도면이다.
도 8b는 본 발명에 따른 경화부의 내부를 보여주는 도면이다.
도 9a는 본 발명에 따른 그립부의 배치 상태를 보여주는 도면이다.
도 9b는 본 발명에 따른 그립퍼의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 그립부를 보여주는 사시도들이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

다음은 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템을 설명하고, 이를 참조 하여 본 발명의3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템의 외관을 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 사시도이다.

도 1을 참조 하면, 본 발명에 따른 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템은 본체부(100)를 갖는다. 상기 본체부(100)의 내부에는 공간이 형성된다. 상기 본체부(100)에는 상기 내부의 공간을 개폐하는 다수의 도어(101)가 설치된다. 상기 본체부(100)에는 하나 또는 다수의 팬(102)이 설치될 수 있다.

도 2를 참조 하면, 본 발명에 따른 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템은 상기의 본체부(100)와, 성형부(200)와, 세척부(300)와, 경화부(400)와, 그립부(500) 및 제어부(600)를 구비할 수 있다.

상기의 구성들을 설명하도록 한다.

본체부(100)

상기 본체부(100)의 내부에는 성형 공간과 후 처리 공간이 형성될 수 있다. 상기 성형 공간과 후 처리 공간은 서로 하나의 공간에 마련될 수도 있으며, 별도의 개폐도어(미도시)의 개폐 동작을 통해 개방 또는 구획될 수도 있다.

상기의 구성들을 설명하도록 한다.

성형부(200)

도 3은 본 발명에 따른 성형부를 부여주는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 빌드 테이블의 승강 구조를 보여주는 도면이다.

도 2, 도 3을 참조 하면, 상기 성형부(200)의 구동을 제어부(600)의 제어에 의해 구동된다.

상기 성형부(200)는 본체부(100)에 형성되는 성형 공간에 배치된다. 상기 성형 공간은 본체부(100)의 일측 하부에 배치된다.

상기 본체부(100)의 일측 하부에는 사각 형상의 프레임 부(110)가 배치된다. 상기 프레임 부(110)의 내부에 상기의 성형 공간이 형성될 수 있다.

상기 프레임 부(110)의 상단에는 후술되는 빌드 테이블(230)이 배치되는 통공이 형성된다.

상기 성형부(200)는 성형 재료를 공급하는 성형 재료 공급기(미도시)와, 설정된 형상으로 공급되는 성형 재료를 사용하여 성형물(10)을 형성하는 성형기(220)를 구비한다. 여기서 성형물(10)은 빌드 테이블(230)에 형성된다. 상기 성형기(220)는 통상의 3D 프린터를 사용할 수 있다.

상기 성형 재료 공급기는 레진과 같은 재료를 성형기로 공급할 수 있다.

도 4를 참조 하면, 본체부(100)에는 세워져 설치되는 지지바(210)가 설치된다. 상기 지지바(210)에는 승강 경로를 따라 승강되는 테이블 연결 블록(211)이 설치된다. 상기 테이블 연결 블록(211)은 제어부의 제어에 따라 구동되는 베드 승강 모터 장치(미도시)의 구동에 의해 승강된다.

상기 빌드 테이블(230)은 테이블 몸체(231)와 테이블 몸체(231)의 하단에 연결되는 안착 블록(232)을 갖는다. 상기 테이블 몸체(231)는 테이블 연결 블록(211)과 상하 체결 가능한 결합 구조를 갖는다. 여기서 테이블 몸체(231)를 상방으로 이동시키는 경우 테이블 연결 블록(211)과 분리 가능할 수 있다. 또한 상기 테이블 연결 블록(211)은 자석으로 형성되어 금속으로 형성되는 테이블 몸체(231)와 자력을 통해 부착될 수 있다.

상기 안착 블록(232)은 프레임 부(110)의 내부 즉 성형 공간에 노출된다.

성형기(220)는 공급되는 레진을 사용하여 설정되는 치아 또는 치아 보철물의 설정된 형상을 이루도록 안착 블록(232)에 성형물(10)을 형성한다. 이때 안착 블록(232)은 성형 공간에 뒤집힌 상태로 위치될 수 있다.

그리고 안착 블록(232)에 성형물(10)이 형성된 후, 제어부(600)는 베드 승강 모터 장치를 사용하여 빌드 테이블(230)를 일정 위치로 승강시켜 성형 공간으로부터 이탈시킬 수 있다.

이에 안착 블록(232)은 프레임 부(110)의 상부에 위치된다. 여기서 상기 안착 블록(232)을 가지는 테이블 몸체(231)는 테이블 연결 블록(211)에 부착 및 결합된 상태로 일정 이상의 힘이 상방으로 작용되는 경우 테이블 연결 블록(211)으로부터 분리 가능할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 그립부(500)는 상기의 성형 공간에서 후 처리 공간을 순환하여 이동할 수 있도록 배치된다. 상기 그립부(500)의 구성 및 작용은 후술하기로 한다.

더하여, 상기 프레임 부(110)에는 성형 공간의 내부를 환기시킬 수 있는 환기팬(120)이 설치될 수 있다.

세척부(300)

도 5a는 본 발명에 따른 세척부의 구성을 보여주는 도면이다. 도 5b는 본 발명에 따른 세척부를 보여주는 후면 사시도이다.

도 2, 도 5a 및 도 5b를 참조 하면, 본 발명에 따른 세척부(300)는 본체부(100)에 형성되는 후 처리 공간에 배치된다.

상기 세척부(300)는 세척액을 사용하여 상기 성형된 성형물(10)을 세척하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 세척부(300)는 하나 또는 다수의 단위 세척부(301)로 구성될 수 있다.

상기 단위 세척부(301)는 내부에 수용공간이 형성되는 수조(310)를 갖는다. 상기 수조(310)에는 일정량의 세척액이 저장된다. 상기 세척액은 이소프로필 알코올이 사용될 수 있다.

상기 단위 세척부(301)가 다수로 구비되는 경우, 다수를 이루는 단위 세척부들(301)은 후 처리 공간에서 간격을 이루어 나란하게 배치될 수 있다.

또한 수조(310)에는 커버(미도시)가 개폐 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 커버는 상기 수조(310)의 상단에 힌지를 통해 회전 개방 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 힌지는 개폐 모터(330)의 축과 연결될 수 있다. 제어부(600)는 개폐 모터(330)의 구동을 제어하여 커버를 개폐하여 수조(310)의 수용공간을 개폐할 수 있다.

또한 도면에 도시되지는 않았지만 수조(310)에는 수위 센서가 더 설치될 수 있다. 상기 수위 센서는 수조(310)의 수용공간에 수용된 세척액의 수위를 측정하여 제어부(600)로 전송한다. 이를 통해 수조 내 수용된 IPA 세척액은 항상 일정한 수위를 이룰 수 있다.

도 6는 본 발명에 따른 수조에 수용되는 세척액의 수위 조절을 위한 구성의 예를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조 하면, 상기 수조(310)는 세척액 공급기(340)와 공급관(341)을 통해 연결될 수 있다.

상기 제어부(600)는 측정된 수위가 기설정되는 기준 수위를 유지하도록 세척액 공급기(340)를 사용하여 세척액을 수조(310)로 실시간으로 공급하도록 할 수 있다. 이에 수조(310)에 수용된 IPA 세척액이 일부 증발 및 성형물 세척시 줄어든 일부는 상기와 같이 연속적으로 공급되어 세척액이 항상 일정한 수위를 이룰 수 있다.

또한 상기 수조(310)는 배출관(350)과 연결된다. 상기 배출관(350) 상에는 배출 펌프(351)가 설치될 수 있다. 상기 제어부(600)는 일정 주기에 이르면 배출 펌프(351)를 사용하여 일정 기간 사용된 세척액을 배출관(350)을 통해 외부로 배출할 수 있다.

이에 일정 주기에 따라 세척액을 항상 클린하게 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 단위 세척부에 교반기가 구비되는 예를 보여주는 도면이다.

도 7을 참조 하면, 본 발명에 따른 단위 세척부(301) 각각에는 교반기(360)가 각각 구비된다.

상기 교반기(360)는 교반축(361a)을 갖는 교반 모터(361)와, 교반축의 상단에 설치되는 자석(362)을 갖는다. 또한 수조(310)의 내부에는 교반 스틱(363)이 배치된다. 상기 교반 스틱(363)은 금속으로 형성될 수 있다.

여기서 상기 교반기(360)는 수조(310)의 하부에 배치되도록 본체부(100)에 설치된다.

상기 교반 모터(361)의 교반축(361a)은 수조(310)의 하부 중앙에 배치된다. 이에 교반축(361a)의 상단에 설치된 자석(363)은 수조(310)의 하부 중앙에 배치된다. 수조(310)는 자석(362)에 자력을 통해 부착되지 않는 비자성 재질로 형성될 수 있다.

따라서 교반 스틱(363)은 수조(310)의 수용 공간 바닥에 위치된 상태에서 수조(310)의 하부 중앙에 배치된 자석(363)에 자력을 통해 부착된다.

그리고 교반 모터(361)의 교반축(361a)이 회전되면, 교반 스틱(363)은 수조(310)의 수용 공간의 바닥에서 회전되는 자석(363)의 자력에 의해 동시에 회전된다.

이에 수조(310)에 수용된 세척액은 회전되는 교반 스틱(363)에 의해 교반되어 질 수 있다.

여기서 수조(310)에 저장된 세척액에는 성형물(10)이 후술되는 그립부(500)에 의해 이동되어 함침된다. 따라서 교반 스틱(363)의 둘레면 및 모서리는 각진 형상이 아닌 둥근 형상으로 형성하여 회전되는 교반 스틱(363)과 성형물(10)이 충돌되더라도 성형물(10)의 외면이 파손되는 것을 방지하도록 하는 것이 좋다.

경화부(400)

도 8a는 본 발명에 따른 경화부를 보여주는 도면이다. 도 8b는 본 발명에 따른 경화부의 내부를 보여주는 도면이다.

도 8a 및 도 8b를 참조 하면, 본 발명에 따른 경화부(400)는 세척부(300)와 이웃하도록 본체부의 후 처리 공간에 배치된다.

상기 경화부(400)는 내부공간이 형성되는 경화조(410)를 갖는다.

상기 경화조(410)의 내부공간 내주벽에는 경화를 위한 살균광을 발산하는 광 출사 모듈(420)이 배치된다.

상기 광 출사 모듈(420)은 제어부(600)의 제어에 따라 구동되되, 출사되는 광의 파워는 제어부(600)에 설정되는 파워 범위에서 가변적으로 제어될 수 있다.

여기서 상기 광 출사 모듈(420)은 UV광을 출사할 수 있다.

따라서 세척이 이루어진 레진으로 이루어진 성형물(10)은 경화조(410)의 내부에 위치되고, 광 출사 모듈(420)로부터 출사되는 UV광에 일정 시간 노출됨을 통해 경화가 이루어질 수 있다.

더하여 도시되지는 않았지만 상기 경화조(410)의 내부에는 PTC히터, 팬이 일체를 이루어 구비되며, 상기 PTC히터 및 팬은 제어부(600)의 제어에 의해 구동된다. 또한 제어부(600)는 온도 조절기를 사용하여 상기 PTC히터의 가열온도를 제어하여 경화조(410) 내부의 온도를 가변적으로 조절할 수 있다.

그립부(500)

도 9a는 본 발명에 따른 그립부의 배치 상태를 보여주는 도면이다. 도 9b는 본 발명에 따른 그립퍼의 구성을 보여주는 도면이다. 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 그립부를 보여주는 사시도들이다.

도 2, 도 9a 및 도 9b, 도 10, 도 11을 참조 하면, 본 발명에 따른 그립부(500)는 본체부(100)에 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형된 성형물을 집어 상기 세척부(300) 및 상기 경화부(400)로 순차적으로 이송하여 세척 후 경화를 이루도록 하는 역할을 한다.

상기 그립부(500)는 본체부(100)의 일측 상부에 배치되되, 프레임 부(110)의 상부에 배치된다.

상기 그립부(500)는 성형 공간에서 성형이 이루어진 성형물 또는 상기 성형물이 형성된 빌드 테이블을 집어 후 처리 공간으로 이동시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 그립부(500)의 일 예를 설명한다.

본체부에는 한 쌍의 직립 프레임(101)이 세워져 설치된다. 상기 한 쌍의 직립 프레임(101)의 간격은 성형 공간과 후 처리 공간을 잇는 일정의 간격을 이룬다.

본 발명에 따른 그립부(500)는 크게 순환 레일(510)과, 이동 구조체(520)와, 승강기(560)와, 그립퍼 고정체(530)와, 그립퍼(540) 및 엑츄에이터(530)를 포함할 수 있다.

상기 순환 레일(510)은 직선 형상의 프레임으로 형성되며, 그 양단은 상기 한 쌍의 직립 프레임(101)의 상단에 고정될 수 있다. 이에 따라 순환 레일(510)은 성형 공간과 후 처리 공간의 상부를 이을 수 있다. 즉 상기 순환 레일(510)은 그립퍼(540)의 직선 왕복 이동을 안내할 수 있다.

상기 이동 구조체(520)는 상기 순환 레일(510)을 따라 직선 이동 가능하게 결합되는 구성이다.

상기 이동 구조체(520)는 이동 브라켓(521)과, 승강축 그립퍼 브라켓(550)에 연결된 그립퍼 액츄에이터(530), 그립퍼 모터(522), 그립퍼(540)로 구성될 수 있다. 이송 모터(590)는 순환 레일(510)의 일익에 위치하여 고정될 수 있으며, 이동 브라켓(521)은 순환 레일(510)의 내부 슬라이드와 연결될 수 있으며, 또한 이송 모터(590)는 순환 레일(510) 내부의 벨트를 구동시켜 순환 레일(510) 내부 슬라이드를 움직일 수 있으며, 이로써 상기 이동 브라켓(521)은 순환 레일(510)을 따라 직선 이동이 가능하다.

상기 그립퍼 모터(522)의 하단에는 그립퍼 액추에이터(530)가 결합될 수 있다. 상기 그립퍼 액추에이터(530)는 그립퍼 모터(522)의 하단에 결합된 모터 결합부(531)와, 상기 모터 결합부(531)의 하단에 그립퍼(540)를 움직이게 하는 집게부 (532)를 포함한다.

그리고 상기 집게부(532)의 하단에는 그립퍼(540)가 배치된다. 상기 그립퍼는 한 쌍의 그립 부재(541)를 갖는다. 상기 한 쌍의 그립 부재(541)는 엑츄에이터(530)의 구동에 의해 오므려지거나 벌어지는 동작을 통해 그립 동작을 이룰 수 있다.

또한 상기 승강기(560)는 승강축(561)과 그립퍼 승강 모터(562)를 갖는다. 상기 승강축(561)은 세워져 배치되며, 그립퍼 승강 모터(562)는 승강축(561)의 하단에 배치된다.

상기 승강축(561)에는 그립퍼 브라켓(550)의 일단이 고정되고, 상기 그립퍼 브라켓(550)은 승강축(561)의 승강 동작에 따라 승강된다. 상기 그립퍼 브라켓(550)의 타단은 상술한 그립퍼 액츄에이터(530)에 고정된다.

이를 통해 승강축(561)의 승강에 따라 그립퍼 브라켓(550)이 승강됨에 따라 이에 고정된 그립퍼 액츄에이터(530) 역시 동시에 승강된다. 이에 그립퍼 액츄에이터(530)의 하단에 고정된 그립퍼(540)의 승강 위치는 가변될 수 있다.

본 발명에서 상기 승강기(560)를 승강축(561)을 대표적인 예로 하여 설명하였지만 볼스크루 축을 갖는 모터를 사용할 수도 있고, 이러한 경우 그립퍼 브라켓의 일단은 볼 스크루의 정역회전에 따라 승강될 수 있다.

상기의 구성에 따라 그립부(500)는 승강기(560)의 구동에 의해 승강 가능하고, 이송 모터(590)의 구동에 의하여 순환 레일(510)을 따라 성형 공간에서 후 처리 공간으로 이동 가능할 수 있는 구조를 가진다.

특히 본 발명에서는 성형 재료의 종류를 성형 전에 인식하고, 인식된 성형 재료에 따른 세척 및 건조 조건을 자동으로 설정하여 줌으로써 하나의 장치에서 다양한 성형 재료로 성형되는 성형물들에 대한 후처리 공정을 실시하도록 할 수도 있다.

이러한 경우, 제어부에는 서로 다른 종류의 성형 재료들에 대한 정보가 미리 설정된다. 상기 제어부는 선택기를 통해 성형 재료들 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

상기 제어부에는 선택되는 성형 재료 별 공정조건이 미리설정된다. 상기 공정조건은 성형 재료별 각 단위 세척조에 성형물이 함침되는 회수 및 함침 유지 시간과, 경화부에서 세척이 완료된 성형물이 경화되는 경화시간 및 광의 세기를 포함할 수 있다.

이를 통해 선택기를 사용하여 성형하고자하는 성형 재료가 선택되면, 선택된 성형 재료에 따른 공정 조건으로 성형물을 성형 및 세척, 경화 또는 건조를 순차적으로 진행할 수 있다.

더하여 세척부와 경화부의 사이에는 비젼장치가 더 설치될 수도 있다. 상기 비젼 장치는 세척이 완료된 성형물의 외면에 대한 영상을 취득하고 이를 제어부로 전송한다. 상기 제어부는 취득된 영상에서 이물질이 존재하는 지의 여부를 판단한더. 상기 영상에서 이물질이 존재함으로 판단되는 경우, 제어부는 상기에 언급된 세척부를 사용하여 재차 세척을 이루되, 비젼 장치를 통해 취득되는 영상에서 이물질이 제거될 때까지 세척이 반복적으로 진행되도록 제어할 수도 있다.

다음은 상기와 같은 구성을 갖는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템의 작용 및 자동화 방법을 설명한다.

도 1 내지 도 8을 참조 하면, 제어부(600)에는 성형 재료의 종류에 대한 정보 설정된다. 여기서 성형 재료의 종류에 따라 세척 시간 및 경화 시간이 서로 다르게 미리 설정된다. 또한 제어부(600)에는 성형될 성형물(10)에 대한 형상이 미리 설정될 수 있다.

먼저 제어부(600)를 통해 성형 재료와 성형물(10)에 대한 형상이 선택되면, 제어부(600)는 성형부(200)의 구동을 제어하여 성형물(10)을 제작하도록 한다.

여기서 빌드 테이블(230)에 구비되는 안착 블록(232)은 하방을 향해 회전된 상태를 이룰 수 있고, 상기 안착 블록(232)에 상기 성형물(10)이 성형될 수 있다.

상기와 같이 성형물(10)의 성형이 완료되면, 제어부(600)는 베드 승강 모터 장치(미도시)를 사용하여 빌드 테이블(230)을 상승시킨다. 이에 따라 성형물(10)이 안착된 안착 블록(232)을 포함한 빌드 테이블(230)은 프레임 부(110)의 상부에 위치된다.

그리고 그립부(500)는 상기 안착 블록(232)을 그립한다.

상세하게 제어부(600)는 이송 모터(590)를 사용하여 그립퍼(540)가 상기 안착 블록의 상부에 위치되도록 승강기(560)를 순환 레일(510)을 따라 이동시킨다.

이어 제어부(500)의 제어에 따라 승강기(560)는 그립퍼(540)를 일정 위치로 하강시킨다. 이때 그립퍼(540)의 한 쌍의 그립 부재(541)는 벌어진 상태로 안착 블록(232)의 양측방에 위치된다.

제어부(600)는 그립퍼 모터(522)를 사용하여 한 쌍의 그립 부재(541)를 서로 마주 보는 방향을 따라 폭을 좁힌다. 이에 한 쌍의 그립 부재(541)는 상술한 빌드 테이블(230)의 테이블 몸체(231)를 집는다. 이를 통해 빌드 테이블 (230) 은 한 쌍의 그립 부재(531)에 의해 그립될 수 있다.

다음 제어부(600)는 세척 단계를 이루도록 제어한다.

제어부(600)는 이송 모터(590)를 사용하여 승강기(560)를 이동시켜 상기와 같이 그립된 빌드 테이블 (230)을 첫번째 단위 세척부(301)의 상부에 위치시킨다.

그리고 제어부(600)는 개폐 모터(330)를 사용하여 단위 세척부(301)의 커버(미도시)를 개방한다. 여기서 상기 커버(미도시)가 수조(310)의 측부에서 회전 방식으로 개폐되는 경우 개폐 모터(330)는 상기 커버(미도시)를 회전 방식으로 개폐할 수 있다.

이어 제어부(600)는 승강기(560)를 사용하여 안착 블록(232)을 해당 단위 세척부(301)의 수조(310) 내부에 수용된 세척액에 함침시킨다. 상기 함침 회수는 1회 또는 다수를 이루도록 제어부(600)를 통해 선택적으로 제어될 수 있다.

따라서 안착 블록(232) 상에 안착된 성형물(10)은 이소프로필 알코올과 같은 세척액에 노출되어 1차 세척이 이루어질 수 있다.

이어 제어부(600)는 이송 모터(590)를 사용하여 이동 구조체(520)를 이동시켜 상기와 같이 그립된 빌드 테이블 (230)을 첫번째 단위 세척부(301)의 수조(310)로부터 꺼내 두번째 단위 세척부(302)의 상부에 위치시킨다.

그리고 제어부(600)는 개폐 모터(330)를 사용하여 두번째 단위 세척부(302)의 커버(미도시)를 개방한다.

따라서 안착 블록(232) 상에 안착된 성형물(10)은 이소프로필 알코올과 같은 세척액에 노출되어 2차 세척이 이루어질 수 있다.

다음 제어부(600)는 2회의 세척이 이루어진 성형물(10)을 경화시킨다.

제어부(600)는 이송 모터(590)를 사용하여 승강기(560)를 이동시킴을 통해 빌드 테이블 (230)을 경화부(400)의 상부에 위치시킨다.

제어부(600)는 승강기(560)를 사용하여 안착 블록(232)을 경화조(410)의 내부공간에 하강시켜 위치시킨다.

그리고 제어부(600)는 설정된 파워를 이루어 일정 시간 UV광을 출사하도록 광 출사 모듈(420)을 구동시킨다.

이에 안착 블록(232) 상에 안착된 레진으로 형성된 성형물(10)은 UV광에 노출되어 경화가 이루어지게 된다.

도면에 도시되지는 않았지만 상기 광 출사 모듈(420)은 경화조(410)의 내주벽에 설치되되, 회전장치(미도시)를 통해 회전이 가능한 구조를 이루어 광이 성형물(10) 외주 전체로 제공될 수 있도록 할 수 있다.

또한 경화조(410)에는 별도의 커버가 구비될 수 있고, 이 별도의 커버에 역시 광 출사 모듈이 구비되어 성형물의 상부에서 UV광을 추가로 제공할 수도 있다.

이와 같이 2회의 세척 후 경화가 이루어진 성형물은 별도의 인출 장치를 통해 본체부의 외부로 인출될 수 있다.

예컨대, 도면에 도시되지는 않았지만 본체부의 타측부에 출구가 형성되고, 상기 출구에 인출 컨베이어가 구비될 수도 있다. 상기 인출 컨베이어는 인출 방향을 따라 이동되는 컨베이어이다. 이에 제어부는 경화를 이룬 후, 승강기를 사용하여 안착 블록을 상기 인출 컨베이어 상에 위치 후, 한 쌍의 그립 부재의 그립 상태를 해제하여 안착 블록을 인출 컨베이어 상에 안착시킬 수 있다.

따라서 성형물이 안착된 안착 블록은 인출 컨베이어를 통해 외부로 인출되고, 성형물이 안착 블록에서 탈거되는 경우 이 안착 블록은 별도의 회수 컨베이어를 통해 본체부의 내부로 재공급되고, 이 재공급되는 안착 블록은 별도의 그립 장치를 통해 테이블 몸체의 상단 원위치에 자력을 통하여 재부착될 수도 있다.

상기의 예에서는 세척부를 통해 2회 세척을 이루고, 경화를 이루는 것을 대표적인 예로 설명하였다.

한편, 본 발명에 따른 세척부와 상기 경화부의 사이에는 세척된 상기 성형물로 설정되는 압력의 압력 공기를 제공하는 블로워가 배치될 수도 있다.

상기 블로워는 제어부의 제어에 따라 구동되며, 압력 공기를 제공하는 노즐을 포함한다.

상기 노즐은 하나 또는 하나 이상으로 형성될 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만, 블로워는 노즐관이 형성되고, 상기 노즐관의 단부에는 상기 노즐이 설치된다. 상기 노즐은 세정 위치를 향하도록 배치될 수 있다.

이를 통해 세척이 이루어진 후, 제어부는 이동 모터 및 승강기를 사용하여 안착 블록 상에 안착된 성형물을 설정된 세정 위치에 위치시킨다.

그리고 제어부는 블로워를 사용하여 일정의 압력 공기를 하나 또는 다수의 노즐을 통해 상기 세정 위치로 분출시킨다.

이에 따라 성형물은 분출되는 압력 공기의 압력에 의하여 그 외면이 추가적으로 세정될 수 있다. 즉 성형물의 외면에 잔존하는 세척액을 제거할 수 있다. 더하여 공기를 사용하여 경화를 일정 수준으로 이루도록 할 수도 있다

따라서 블로워를 사용함에 따라 성형물은 세척 후 UV광을 통해 경화를 이루기 이전에 전 경화 단계를 거칠 수도 있다.

또 한편 본 발명에 따른 제어부는 다수로 설치되는 상기 그립퍼를 독립적으로 구동을 제어할 수도 있다.

이를 통해 하나의 그립퍼를 사용하여 상기와 같이 성형된 성형물을 2회 세척 및 경화를 함에 있어서, 이를 한 사이클라 한다면, 다른 그립퍼는 상기 하나의 그립퍼를 통해 공정이 이루어지는 동안에 일정의 시차를 이루어 새로운 성형물을 집어 사이클을 연속적으로 이룰 수 있다.

따라서 본 발명에서는 다수의 그립퍼를 시차를 두어 작동하게 함으로써 단위 시간 동안에 공정 효율을 상승시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따른 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템은 다수의 빌드 테이블을 구비함으로써 하나의 성형물이 성형 완료된 빌드 테이블과 그 성형물을 후처리공간으로 이송하여 후처리공정을 진행하는 동안에 성형물이 성형되지 않은 다른 빌드 테이블을 성형공간에 위치시켜 성형 공정을 진행할 수 있다. 이에 본 발명은 성형물의 성형 및 후처리 공정이 진행되는 동안 다른 성형물의 성형 및 후처리 공정을 이어 진행함으로써 성형물의 연속 생산을 가능하게 할 수 있다.

상기의 구성 및 작용을 통해 본 발명은 치과용 재료인 레진을 사용하여 설정되는 3차원 형상으로 성형함과 아울러 성형 후 이를 집어 세척 및 건조를 순차적으로 진행함을 통해 최적의 경화를 이루도록 할 수 있다.

또한 본 발명은 성형 재료의 종류를 성형 전에 인식하고, 인식된 성형 재료에 따른 세척 및 건조 조건을 자동으로 설정하여 줌으로써 하나의 장치에서 다양한 성형 재료로 성형되는 성형물들에 대한 후처리 공정을 실시하도록 할 수 있다.

또한 본 발명은 제작물이 성형되는 공간과 후 처리 공간을 분리하되, 그립퍼를 사용하여 성형된 성형물을 집어 후처리 공간으로 이송시킬 수 있도록 하여 후처리 공정 시에도 성형이 이루어지도록 하여 연속적인 생산을 이루도록 할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 본체부 101 : 도어
110 : 프레임 부
200 : 성형부 210 : 지지바
220 : 성형기 230 : 빌드 테이블
231 : 테이블 몸체 232 : 안착블록
300 : 세척부
310 : 수조 330 : 개폐 모터
340 : 세척액 공급기 341 : 공급관
350 : 배출관
351 : 배출 펌프 360 : 교반기
361 : 교반 모터 361a : 교반축
362 : 자석 363 : 교반 스틱
400 : 경화부 410 : 경화조
420 : 광 출사 모듈
500 : 그립부 600 : 제어부

Claims

치과용 성형재료를 선택적으로 사용하여, 설정되는 치아 또는 치아 보철물을 성형하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템에 있어서,
상기 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템은,
성형 공간 및 후 처리 공간이 분리되어 형성되는 본체부;
상기 본체부의 성형 공간에 배치되며, 제공되는 성형재료를 사용하여 설정된 3차원 형상으로 성형물을 성형하는 성형부;
상기 후 처리 공간에 배치되며, 이소프로필알코올 세척액을 사용하여 상기 성형된 성형물을 세척하되, 상기 후 처리 공간에서 간격을 이루어 나란하게 배치되는 다수의 단위 세척부로 구성되고, 그립부를 사용하여 상기 성형물을 상기 다수의 단위 세척부 각각을 통해 순차적으로 세척하는 세척부;
상기 세척부와 이웃하도록 상기 후 처리 공간에 배치되며, 세척된 상기 성형물을 경화시키는 경화부;
상기 본체부에 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형된 성형물 또는 상기 성형된 성형물이 형성된 빌드 테이블을 집어 상기 세척부 및 상기 경화부로 순차적으로 이송하여 세척 후 경화를 이루도록 하는 그립부; 및,
상기 성형부, 상기 경화부 및 상기 그립부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 성형부는 상기 성형 재료를 제공하는 성형 재료 공급기와, 설정된 형상으로 공급되는 상기 성형 재료를 사용하여 상기 성형물을 형성하는 성형기를 구비하되,
상기 제어부에는 레진과 상기 레진과 서로 다른 종류의 성형 재료들에 대한 정보가 미리 설정되고,
상기 제어부는 선택기를 통해 상기 성형 재료들 중 어느 하나를 선택하고,
상기 제어부에는 선택되는 성형 재료 별 공정조건이 미리설정되고,
상기 공정조건은 성형 재료별 상기 다수의 단위 세척부에 상기 성형물이 함침되는 회수 및 함침 유지 시간과, 상기 경화부에서 세척이 완료된 성형물이 경화되는 경화시간 및 광의 세기를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 선택기를 사용하여 성형하고자하는 성형 재료가 선택되면, 선택된 상기 성형 재료에 따른 공정 조건으로 성형물을 성형 및 세척, 경화 또는 건조를 순차적으로 진행하고,
상기 그립부는, 상기 성형 공간과 상기 후 처리 공간을 잇는 순환 경로를 형성하는 순환 레일과, 상기 순환 레일을 따라 이동되며, 상기 성형물을 집는 그립퍼와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 그립퍼를 이동시키는 이동 모터를 포함하되,
상기 그립퍼는, 상기 순환 레일에 간격을 이루어 다수로 설치되고,
상기 제어부는, 다수로 설치되는 상기 그립퍼 각각의 구동을 순차적으로 제어하여 연속적인 성형 공정이 이루어지도록 제어하되,
상기 단위 세척부 각각은 내부에 수용공간이 형성되는 수조를 갖고,
상기 수조에는 상기 수조의 수용공간에 수용된 이소프로필알코올 세척액의 수위를 측정하여 상기 제어부로 전송하는 수위 센서가 설치되고,
상기 수조는 세척액 공급기와 공급관을 통해 연결되고,
상기 제어부는 측정된 수위가 기설정되는 기준 수위를 유지하도록 상기 세척액 공급기를 사용하여 상기 이소프로필알코올 세척액을 상기 수조로 실시간으로 공급하고,
상기 수조에는 커버 개폐 가능하도록 설치되고, 상기 커버는 상기 수조의 상단에 힌지를 통해 회전 개방 가능하도록 설치되고, 상기 힌지는 개폐 모터의 축과 연결되고, 상기 제어부는 상기 개폐 모터의 구동을 제어하여 상기 커버를 개폐하여 상기 수조의 수용공간을 개폐하되,
상기 제어부는, 상기 빌드 테이블이 상기 수조의 상부에 위치되면, 상기 상기 개폐 모터의 구동을 제어하여 상기 커버를 개방시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 세척부와 상기 경화부의 사이에는 비젼장치가 더 설치되되,
상기 비젼 장치는 세척이 완료된 성형물의 외면에 대한 영상을 취득하고, 취득된 상기 영상을 상기 제어부로 전송하고,
상기 제어부는 취득된 상기 영상에서 이물질이 존재하는 지의 여부를 판단하되, 취득된 상기 영상에서 이물질이 존재함으로 판단되는 경우, 상기 세척부를 사용하여 상기 성형물을 재차 세척을 이루되, 상기 비젼장치를 통해 취득되는 상기 영상에서 이물질이 존재하지 않을 때까지 상기 성형물을 반복적으로 세척하도록 사기 세척부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 단위 세척부 각각에는,
상기 이소프로필알코올 세척액을 교반시키는 교반기가 각각 구비되되,
각각의 상기 교반기는 교반축을 갖는 교반 모터와, 상기 교반축의 상단에 설치되는 자석을 갖고,
상기 수조의 수용 공간의 바닥은 평평한 면을 이루고,
상기 수조의 수용 공간의 바닥에 금속으로 형성되는 교반 스틱이 배치되고,
상기 교반기는 상기 수조의 하부에 배치되도록 상기 본체부에 설치되고,
상기 교반 모터의 상기 교반축은 상기 수조의 하부 중앙에 배치되고,
상기 교반축의 상단에 설치된 상기 자석은 상기 수조의 하부 중앙에 배치되고,
상기 수조는 상기 자석에 자력을 통해 부착되지 않는 비자성 재질로 형성되고,
상기 교반 스틱은 상기 수조의 수용 공간의 바닥에 위치된 상태에서 상기 수조의 하부 중앙에 배치된 상기 자석에 자력을 통해 부착되되, 상기 수조의 수용 공간의 평평한 바닥의 일정 위치에 대기되는 상태에서 상기 자력이 형성됨에 따라 상기 수조의 수용 공간의 평평한 바닥에서 슬립되는 상태로 자력이 형성되는 위치로 이동되어 부착되고,
상기 교반 모터의 상기 교반축이 회전되면, 상기 교반 스틱은 상기 수조의 수용 공간의 바닥에서 회전되는 상기 자석의 자력에 의해 동시에 회전되고,
상기 수조에 수용된 이소프로필알코올 세척액은 회전되는 상기 교반 스틱에 의해 교반되어지고,
상기 수조에 저장된 이소프로필알코올 세척액에는 상기 성형물이 상기 그립부에 의해 이동되어 함침되되,
회전되는 상기 교반 스틱과 상기 성형물과의 충돌로 인해 상기 성형물의 외면이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 상기 교반 스틱의 둘레면 및 모서리는 둥근 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 경화부는,
유브이 광을 사용하여 상기 세척된 성형물을 경화시키되,
상기 경화부는 경화조를 갖고,
상기 경화조의 내부에는 PTC히터, 팬이 일체를 이루어 구비되며, 상기 PTC히터 및 팬은 상기 제어부의 제어에 의해 구동되고,
상기 제어부는 온도 조절기를 사용하여 상기 PTC히터의 가열온도를 제어하여 상기 경화조 내부의 온도를 가변적으로 조절하고,
상기 경화조는, 상기 유브이 광을 출사하는 광 출사 모듈을 포함하고,
상기 광 출사 모듈은, 상기 경화조의 내주벽에 설치되되, 회전장치를 통해 회전이 가능한 구조를 이루어 상기 유브이 광이 상기 성형물 외주 전체로 제공되도록 하고,
상기 경화조에는 별도의 커버가 구비되고, 상기 별도의 커버에 별도의 광 출사 모듈이 구비되어 상기 성형물의 상부에서 다른 유브이 광을 추가로 제공하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 본체부에는,
상기 후 처리 공간의 내부를 환기시키는 환기팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 세척부와 상기 경화부의 사이에는, 블로워가 배치되되,
상기 블로워는,
다수의 노즐을 사용하여 상기 세척된 성형물로 설정되는 압력의 압력 공기를 제공하여, 상기 세척된 성형물을 추가 세정 및 상기 경화부를 통해 경화를 이루기 이전에 경화를 이루는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
제 7항에 있어서,
상기 그립부는,
상기 순환 레일을 따라 이동되되, 승강기를 사용하여 성형된 상기 성형물 또는 상기 성형물이 형성된 빌드 테이블을 집은 상기 그립퍼를 일정 위치로 승강 및 이송시키고,
일정의 이송 위치에서 상기 그립퍼를 하강시켜 상기 성형물 또는 상기 성형물이 형성된 빌드 테이블을 하강시켜 상기 세척부의 내부에 수용된 이소프로필알코올 세척액에 하강하여 함침하고,
상기 경화부의 상부로 이송시켜 이소프로필알코올 세척액에 함침된 상기 성형물 또는 상기 성형물이 형성된 빌드 테이블을 하강시켜 상기 경화부의 내부 공간에 위치시킴을 통해 경화를 이루되,
상기 그립부는 간격을 이루어 다수로 배치되되, 상기 제어부는 다수로 배치되는 상기 그립부 각각의 구동을 순차적으로 제어하여 연속적인 성형 공정이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
치과용 성형재료를 선택적으로 사용하여, 설정되는 치아 또는 치아 보철물을 성형하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템에 있어서,
상기 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템은,
성형 공간 및 후 처리 공간이 형성되는 본체부;
상기 본체부의 성형 공간에 배치되며, 제공되는 성형재료를 사용하여 설정된 3차원 형상으로 성형물을 성형하는 성형부;
상기 후 처리 공간에 배치되며, 이소프로필알코올 세척액을 사용하여 상기 성형된 성형물을 세척하되, 상기 후 처리 공간에서 간격을 이루어 나란하게 배치되는 다수의 단위 세척부로 구성되고, 그립부를 사용하여 상기 성형물을 상기 다수의 단위 세척부 각각을 통해 순차적으로 세척하는 세척부;
상기 세척부와 이웃하도록 상기 후 처리 공간에 배치되며, 세척된 상기 성형물을 경화시키는 경화부;
상기 본체부에 이동 가능하게 설치되며, 상기 성형된 성형물 또는 상기 성형된 성형물이 형성된 빌드 테이블을 집어 상기 세척부 및 상기 경화부로 순차적으로 이송하여 세척 후 경화를 이루도록 하는 그립부; 및,
상기 성형부, 상기 경화부 및 상기 그립부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 세척부는, 다수로 구비되되,
상기 제어부는, 상기 그립부를 사용하여 상기 성형물을 다수로 구비되는 상기 세척부 각각을 통해 순차적으로 세척이 이루어지도록 제어하고,
상기 세척부는, 상기 이소프로필알코올 세척액을 교반시키는 교반기를 더 구비하고,
상기 경화부는, 유브이 광을 사용하여 상기 세척된 성형물을 경화시키고,
상기 본체부에는, 상기 후 처리 공간의 내부를 환기시키는 환기팬을 구비하고,
상기 그립부는, 상기 성형 공간과 상기 후 처리 공간을 잇는 순환 경로를 형성하는 순환 레일과, 상기 순환 레일을 따라 이동되며, 상기 성형물을 집는 그립퍼와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 그립퍼를 이동시키는 이동 모터를 포함하되,
상기 그립퍼는, 상기 순환 레일에 간격을 이루어 다수로 설치되고,
상기 제어부는, 다수로 설치되는 상기 그립퍼 각각의 구동을 순차적으로 제어하여 연속적인 성형 공정이 이루어지도록 제어하고,
상기 세척부와 상기 경화부의 사이에는, 블로워가 배치되되,
상기 블로워는, 다수의 노즐을 사용하여 상기 세척된 성형물로 설정되는 압력의 압력 공기를 제공하여, 상기 세척된 성형물을 추가 세정 및 상기 경화부를 통해 경화를 이루기 이전에 경화를 이루고,
상기 그립부는, 상기 순환 레일을 따라 이동되되, 승강기를 사용하여 성형된 상기 성형물 또는 상기 성형물이 형성된 빌드 테이블을 집은 상기 그립퍼를 일정 위치로 승강 및 이송시키고, 일정의 이송 위치에서 상기 그립퍼를 하강시켜 상기 성형물 또는 상기 성형물이 형성된 빌드 테이블을 하강시켜 상기 세척부의 내부에 수용된 이소프로필알코올 세척액에 하강하여 함침하고, 상기 경화부의 상부로 이송시켜 이소프로필알코올 세척액에 함침된 상기 성형물 또는 상기 성형물이 형성된 빌드 테이블을 하강시켜 상기 경화부의 내부 공간에 위치시킴을 통해 경화를 이루되,
상기 그립부는 간격을 이루어 다수로 배치되되, 상기 제어부는 다수로 배치되는 상기 그립부 각각의 구동을 순차적으로 제어하여 연속적인 성형 공정이 이루어지도록 제어하되,
상기 성형부는 상기 성형 재료를 제공하는 성형 재료 공급기와, 설정된 형상으로 공급되는 상기 성형 재료를 사용하여 상기 성형물을 형성하는 성형기를 구비하되,
상기 제어부에는 서로 다른 종류의 성형 재료들에 대한 정보가 미리 설정되고,
상기 제어부는 선택기를 통해 상기 성형 재료들 중 어느 하나를 선택하고,
상기 제어부에는 선택되는 성형 재료 별 공정조건이 미리설정되고,
상기 공정조건은 성형 재료별 상기 다수의 단위 세척부에 상기 성형물이 함침되는 회수 및 함침 유지 시간과, 상기 경화부에서 세척이 완료된 성형물이 경화되는 경화시간 및 광의 세기를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 선택기를 사용하여 성형하고자하는 성형 재료가 선택되면, 선택된 상기 성형 재료에 따른 공정 조건으로 성형물을 성형 및 세척, 경화 또는 건조를 순차적으로 진행하고,
상기 세척부와 상기 경화부의 사이에는 비젼장치가 더 설치되되,
상기 비젼 장치는 세척이 완료된 성형물의 외면에 대한 영상을 취득하고, 취득된 상기 영상을 상기 제어부로 전송하고,
상기 제어부는 취득된 상기 영상에서 이물질이 존재하는 지의 여부를 판단하되, 취득된 상기 영상에서 이물질이 존재함으로 판단되는 경우, 상기 세척부를 사용하여 상기 성형물을 재차 세척을 이루되, 상기 비젼장치를 통해 취득되는 상기 영상에서 이물질이 존재하지 않을 때까지 상기 성형물을 반복적으로 세척하도록 사기 세척부의 구동을 제어하고,
상기 단위 세척부 각각은 내부에 수용공간이 형성되는 수조를 갖고,
상기 단위 세척부 각각에는,
상기 이소프로필알코올 세척액을 교반시키는 교반기가 각각 구비되되,
각각의 상기 교반기는 교반축을 갖는 교반 모터와, 상기 교반축의 상단에 설치되는 자석을 갖고,
상기 수조의 수용 공간의 바닥은 평평한 면을 이루고,
상기 수조의 수용 공간의 바닥에 금속으로 형성되는 교반 스틱이 배치되고,
상기 교반기는 상기 수조의 하부에 배치되도록 상기 본체부에 설치되고,
상기 교반 모터의 상기 교반축은 상기 수조의 하부 중앙에 배치되고,
상기 교반축의 상단에 설치된 상기 자석은 상기 수조의 하부 중앙에 배치되고,
상기 수조는 상기 자석에 자력을 통해 부착되지 않는 비자성 재질로 형성되고,
상기 교반 스틱은 상기 수조의 수용 공간의 바닥에 위치된 상태에서 상기 수조의 하부 중앙에 배치된 상기 자석에 자력을 통해 부착되되, 상기 수조의 수용 공간의 평평한 바닥의 일정 위치에 대기되는 상태에서 상기 자력이 형성됨에 따라 상기 수조의 수용 공간의 평평한 바닥에서 슬립되는 상태로 자력이 형성되는 위치로 이동되어 부착되고,
상기 교반 모터의 상기 교반축이 회전되면, 상기 교반 스틱은 상기 수조의 수용 공간의 바닥에서 회전되는 상기 자석의 자력에 의해 동시에 회전되고,
상기 수조에 수용된 이소프로필알코올 세척액은 회전되는 상기 교반 스틱에 의해 교반되어지고,
상기 수조에 저장된 이소프로필알코올 세척액에는 상기 성형물이 상기 그립부에 의해 이동되어 함침되되,
회전되는 상기 교반 스틱과 상기 성형물과의 충돌로 인해 상기 성형물의 외면이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 상기 교반 스틱의 둘레면 및 모서리는 둥근 형상으로 형성되고,
상기 경화부는,
유브이 광을 사용하여 상기 세척된 성형물을 경화시키되,
상기 경화부는 경화조를 갖고,
상기 경화조의 내부에는 PTC히터, 팬이 일체를 이루어 구비되며, 상기 PTC히터 및 팬은 상기 제어부의 제어에 의해 구동되고,
상기 제어부는 온도 조절기를 사용하여 상기 PTC히터의 가열온도를 제어하여 상기 경화조 내부의 온도를 가변적으로 조절하고,
상기 경화조는, 상기 유브이 광을 출사하는 광 출사 모듈을 포함하고,
상기 광 출사 모듈은, 상기 경화조의 내주벽에 설치되되, 회전장치를 통해 회전이 가능한 구조를 이루어 상기 유브이 광이 상기 성형물 외주 전체로 제공되도로 하고,
상기 경화조에는 별도의 커버가 구비되고, 상기 별도의 커버에 별도의 광 출사 모듈이 구비되어 상기 성형물의 상부에서 다른 유브이 광을 추가로 제공하고,
상기 수조에는 상기 수조의 수용공간에 수용된 상기 이소프로필알코올 세척액의 수위를 측정하여 상기 제어부로 전송하는 수위 센서가 설치되고,
상기 수조는 세척액 공급기와 공급관을 통해 연결되고,
상기 제어부는 측정된 수위가 기설정되는 기준 수위를 유지하도록 상기 세척액 공급기를 사용하여 상기 이소프로필알코올 세척액을 상기 수조로 실시간으로 공급하고,
상기 수조에는 커버 개폐 가능하도록 설치되고, 상기 커버는 상기 수조의 상단에 힌지를 통해 회전 개방 가능하도록 설치되고, 상기 힌지는 개폐 모터의 축과 연결되고, 상기 제어부는 상기 개폐 모터의 구동을 제어하여 상기 커버를 개폐하여 상기 수조의 수용공간을 개폐하되,
상기 제어부는, 상기 빌드 테이블이 상기 수조의 상부에 위치되면, 상기 상기 개폐 모터의 구동을 제어하여 상기 커버를 개방시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템.
제 1항 내지 제 5항, 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 시스템을 사용하여 성형물을 세척 및 경화시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 및 후처리 공정 자동화 방법.