KR20160116167A - 삼차원 구조물 제조장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삼차원 구조물 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 재료의 인쇄 및 경화를 통해 삼차원 구조물을 제조할 수 있는 삼차원 구조물 제조장치에 있어서, 재료를 인쇄하는 노즐부와 제조된 삼차원 구조물을 기계가공할 수 있는 기계가공부를 구비하는 헤드부와, 상기 헤드부를 평면상에서 이동시키는 x축 이동기구부 및 y축 이동기구부와, 상기 헤드부와는 z축 방향으로 상대 운동하며, 상기 제조되는 삼차원 구조물이 위치하는 z축 이동기구부를 포함한다. 본 발명은 종래 적층형의 3D 구조물 제조장치의 구성과 함께 기계가공이 가능한 기계가공부를 추가하여, 서보장치의 성능에 부합하는 정밀도로 삼차원 구조물을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

삼차원 구조물 제조장치 및 방법{Forming device for three-dimensional structure and forming method thereof}

본 발명은 삼차원 구조물 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 더욱 높은 정밀도의 삼차원 구조물을 제조할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 구조물 생성시키는 방식은 괴상의 재료를 절삭하는 방식과 3차원 프린터로 알려진 적층방식으로 나눌 수 있다. 재료를 제거하는 방식의 경우, 내부가 비어 있는 형상과 같이 복잡한 형상을 가공하는데는 한계가 있어, 목업제조-금형제조-주물등의 여러 단계를 통해 3차원 구조물을 제조하였다.

이러한 방식은 많은 비용과 시간이 요구되어, 빠른시간 내에 복잡한 구조물을 만들기 위해 재료를 적층하는 방식의 가공법이 주목받고 있다. 이러한 적층방식의 기기는 IT 기술의 발달에 따라 저렴한 가격으로 시스템을 구현할 꾸밀 수 있게 되어, 프로토타입의 제조뿐만 아니라 실제 부품 가공으로도 활용되고 있는 추세이다. 특히, 와이어 형태의 고체재료를 용융시켜 노즐을 통해 적층하는 방식은 간단한 시스템의 구성으로 더욱 각광을 받고 있다.

이러한 3차원 구조물 제조장치의 예로, 등록특허공보 10-1346704호(2013년 12월 24일 등록, 멀티칼라 제품성형이 가능한 3D 프린터)가 있다.

위의 등록특허는 x, y 방향으로 이동하는 히터노즐, z방향으로 이동할 수 있는 z직선운동기구에 탑재되는 작업대, 복수개의 열가소성 필라멘트를 히터노즐로 각각 공급할 수 있는 필라멘트 이송부 및 콘트롤러를 포함하는 것으로,

색상이 다른 열가소성 필라멘트를 히터노즐에 공급하여, 다양한 색상의 층을 순차적층하여 3D 입체 구조의 구조물을 제조하게 된다.

상기와 같은 종래의 예에서와 같이 종래 3D 인쇄장치는 노즐을 작업대와 상대적으로 x, y 및 z축의 방향으로 이동시키면서, 공급된 고체 필라멘트를 노즐에서 용융시킨 후 이를 분사하여 인쇄가 되도록 하는 방식이다.

이때 노즐 위치의 상대적인 이동은 비교적 용이하게 제어가 가능하다. 하지만 고체형 와이어를 용융시켜 토출하는 노즐의 정밀도 및 토출량의 조절한계와 재료의 열적 변형으로 형상이나 정밀도 측면에서 앞서 설명한 기계적인 이동에 따른 정밀도에 미치지 못하게 된다. 즉, 서보장치의 성능에 부합하는 3차원 구조물을 생성할 수 없는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 삼차원 구조물의 적층과 함께 가공이 가능하여, 서보장치의 성능에 부합하는 정밀도로 삼차원 구조물을 제작할 수 있는 삼차원 구조물 제조장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명은 별도의 후처리 공정이 요구되지 않는 삼차원 구조물 제조장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 삼차원 구조물 제조장치는, 재료의 인쇄 및 경화를 통해 삼차원 구조물을 제조할 수 있는 삼차원 구조물 제조장치에 있어서, 재료를 인쇄하는 노즐부와 제조된 삼차원 구조물을 기계가공할 수 있는 기계가공부를 구비하는 헤드부와, 상기 헤드부를 평면상에서 이동시키는 x축 이동기구부 및 y축 이동기구부와, 상기 헤드부와는 z축 방향으로 상대 운동하며, 상기 제조되는 삼차원 구조물이 위치하는 z축 이동기구부를 포함할 수 있다.

상기 기계가공부는, 회전구동부와, 상기 회전구동부에 의해 회전하며 상기 삼차원 구조물의 표면을 기계가공하는 공구를 포함할 수 있다.

상기 헤드부는, 삼차원 프린팅을 위한 상기 노즐부와 기계가공을 위한 기계가공부를 포함하며, 상기 노즐부와 기계가공부 각각은 y축 방향으로 회전이 가능한 제1 및 제2회전지지대에 회전가능하게 결합될 수 있다.

상기 제1회전지지대에 결합되는 상기 노즐부의 회전결합위치는, 상기 제2회전지지대에 결합되는 상기 기계가공부의 회전결합위치에 비해 더 높은 위치에 있을 수 있다.

상기 z축 이동기구부는, 수평판을 상하로 이동가능한 상태로 지지하는 가이드부와, 상기 수평판의 이동에 필요한 동력을 제공하는 구동부와, 상기 수평판의 상면에 회전 가능하게 결합되는 회전받침대와, 상기 회전받침대를 고정시키는 고정부와, 상기 회전받침대 상에 마련되어 삼차원 구조물을 고정하는 구조물 고정부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명 삼차원 구조물 제조방법은, a) 노즐부를 이용하여 삼차원 구조물을 프린팅하여 생성하는 단계와, b) 상기 a) 단계에서 생성된 삼차원 구조물이 완전히 응고된 후, 상기 고정된 삼차원 구조물의 측면을 가공할 것인지 확인하는 단계와, c) 상기 b) 단계의 판단결과 측면을 가공이 선택된 경우 기계가공부를 x축에 수평하게 제어하고, 삼차원 구조물의 측면을 기계가공하는 단계와, d) 상기 b) 단계의 판단결과 측면 가공이 요구되지 않으면 상기 기계가공부를 z축에 평행하게 되도록 제어하고, 상기 삼차원 구조물의 상면을 기계가공하는 단계와, e) 상기 c) 단계 또는 d) 단계를 수행한 후, 기계가공이 완료되었는지 확인하여 완료되었으면 종료하고, 기계가공이 완료되지 않았으면 상기 b) 단계로 회귀하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 e) 단계는 상기 삼차원 구조물의 다른 측면을 가공하기 위하여 상기 삼차원 구조물이 위치하는 회전받침대를 회전시킨 후, 상기 b) 단계로 회귀하도록 구성될 수 있다.

상기 노즐부와 상기 기계가공부는, 각각 y축 방향을 중심으로 회전이 가능하도록 하여, 상기 a) 단계에서는 노즐부의 끝단이 하향을 향하도록 하며, 상기 b) 단계 또는 c) 단계에서는 기계가공시 노즐부가 간섭되지 않도록 x축과 평행한 방향을 향하도록 할 수 있다.

본 발명 삼차원 구조물 제조장치 및 방법은, 종래 적층형의 3D 구조물 제조장치의 구성과 함께 기계가공이 가능한 기계가공부를 추가하여, 서보장치의 성능에 부합하는 정밀도로 삼차원 구조물을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 별도의 후처리 공정이 요구되지 않으며, 상대적으로 저가의 비용으로, 우수한 정밀도의 삼차원 구조물 제조장치를 제공하여, 삼차원 구조물 제조장치의 보급률을 높이고, 시장을 더 활성화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면 구성도이다.
도 3은 헤드부의 상세 사시도이다.
도 4와 도 5는 각각 헤드부의 작동상태 일실시 구성도이다.
도 6은 z축 이동기구부의 상세 구성도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 데이터 처리과정 모식도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조장치 및 방법의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면 구성도이며, 도 3은 헤드부의 상세 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조장치는, 노즐부(401)와 기계가공부(402)를 포함하여 삼차원 구조물을 생성 및 가공하는 헤드부(400)와, 상기 헤드부(400)를 x축 방향으로 이동시킬 수 있는 x축 이동기구부(300)와, 상기 헤드부(400)를 y축 방향으로 이동시킬 수 있는 y축 이동기구부(200)와, 상기 헤드부(400)에 대하여 z축 방향의 상대 운동을 제공하며, 삼차원 구조물이 생성되는 받침대를 제공하는 z축 이동기구부(500)를 포함하여 구성된다.

미설명 부호 100은 각 부를 지지하며, 장치의 외형을 이루는 메인프레임부다.

상기 헤드부(400)는, 3차원 프린팅을 위한 노즐부(401)와 기계가공을 위한 기계가공부(402)를 포함하며, 상기 노즐부(401)와 기계가공부(402) 각각은 y축 방향으로 회전이 가능한 제1 및 제2회전지지대(403, 404)에 의해 지지 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 헤드부(400)는 프린팅을 수행하는 노즐부(401)와 함께 기계가공을 위한 기계가공부(402)를 포함하고 있으며, 상기 노즐부(401)와 기계가공부(402) 사이의 상대위치는 일정하게 유지된다. 상기 기계가공부(402)는 회전구동부와 그 회전구동부에 장착된 공구를 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성에서 노즐부(401)의 노즐 끝단부와 기계가공부(402)의 공구 끝단부의 위치 관계는 일정하게 되어, 노즐부(401)와 기계가공부(402)를 선택적으로 사용하여도 제어프로그램상에서 위치 조정을 통해 일정한 가공지점을 유지할 수 있다.

상기 헤드부(400)는 상기 y축 이동기구부(200)를 따라 y축 방향으로 이동할 수 있으며, y축 이동기구부(200)는 x축 이동기구부(300)를 따라 x축 방향으로 이동할 수 있다.

즉, y축 이동기구부(200)와 x축 이동기구부(300)에 의해 상기 헤드부(400)는 동일한 평면상에서 이동을 할 수 있게 되며, 노즐부(401)를 통해 인쇄를 수행하여 삼차원의 구조물을 생성할 수 있다.

이때 생성되는 삼차원 구조물은 z축 이동기구부(500) 상에 위치하게 되며, 인쇄가 수행될 때 z축 이동기구부(500)는 그 높이가 점차 낮아지는 방향으로 이동하게 되며, 이와 같은 z축 이동기구부(500)의 구성은 이후에 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

상기 y축 이동기구부(200)는 y축 구동부(201)와 두 개의 y축 이동 안내가이드(202)로 구성되어 있으며, y축 이동 안내가이드(202)에는 x축 이동 기구부(300)가 결합되어, y축 구동부(201)의 동력을 전달하여 이동시킬 수 있다.

상기 y축 구동부(201)의 동력은 벨트, 기어 등의 동력전달 수단을 사용할 수 있으며, 도면에서는 이를 생략하였다.

x축 이동기구부(300)는 y축 이동기구부(200)와 유사하게 구동부(301)와 안내 가이드(302)로 구성이 되며, 헤드부(400)가 안내 가이드(302)의 상단에 부착되어 최종적으로 헤드부(400)를 평면 운동(x-y)하게 할 수 있다.

도 4와 도 5는 각각 헤드부의 작동상태 일실시 구성도이다.

도 4는 상기 도 3에서와는 다르게 노즐부(401)가 x축과 평행하도록 회전된 상태이며, 기계가공부(402)는 z축방향과 평행하도록 회전된 상태를 나타낸다. 이 경우에는 노즐부(401)를 통한 적층작업은 이루어지지 않고, 기계가공부(402)의 축은 z축 방향으로 정렬되어, 생성된 삼차원 구조물의 수평면 가공이 가능한 상태가 된다.

도 5에서는 노즐부(401)는 x축과 일치하도록 회전된 상태이며, 기계가공부(402)도 x축방향과 평행하도록 회전된 상태를 나타낸다. 이 경우에는 노즐부(401)를 통한 적층작업을 이루어지지 않고, 기계가공부(402)의 축은 x축 방향으로 정렬된 상태이며 삼차원 구조물의 측면 가공이 가능한 상태이다.

즉, 기계가공부(402)는 축방향은 z축과 x축 방향에 대하여 평행하게 정렬이 가능하여, 노즐부(401)에 의해 생성된 삼차원 구조물의 수평면과 측면의 가공이 가능하게 된다.

본 실시예에서는 기계가공부(402)가 z축 방향과 x축 방향으로 90도 회전하는 상태만을 언급하였으나, 필요에 따라 z축과 x축 각각의 평행한 방향의 사이에서 회전할 수 있도록 한다. 즉, x축을 0도 z축을 90도로 할때 기계가공부(402)는 0 내지 90도의 범위에서 회전할 수 있다.

특히, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 노즐부(401)와 기계가공부(402)가 동일한 방향으로 정렬되어 있을 때, 기계가공부(402)가 노즐부(401)의 간섭없이 삼차원 구조물을 가공할 수 있도록 하기 위하여, 제1회전지지대(403)에 회전가가능하게 결합되는 노즐부(401)의 결합위치가 상기 제2회전지지대(404)에 회전 가능하게 결합되는 기계가공부(402)의 결합위치에 비하여 더 높은 위치가 되도록 한다.

도 6은 상기 z축 이동기구부(500)의 상세 구성도이다.

도 6을 참조하면 z축 이동기구부(500)는, 수평판(503)을 상하로 이동가능한 상태로 지지하는 가이드부(502)와, 상기 수평판(503)의 이동에 필요한 동력을 제공하는 구동부(501)와, 상기 수평판(503)의 상면에 회전 가능하게 결합되는 회전받침대(504)와, 상기 회전받침대(504)를 고정시키는 고정부(505)와, 상기 회전받침대(504) 상에 마련되어 삼차원 구조물을 고정하는 구조물 고정부(506)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구조에서 상기 노즐부(401)를 이용하여 삼차원 구조물을 형성할 때에는 상기 구동부(501)에 의해 상기 수평판(503)이 가이드부(502)를 따라 하향으로 이동하게 되며, 상기 노즐부(401)는 삼차원 구조물의 하부부터 상부까지 순차 인쇄가 가능하게 된다.

이때 생성되는 삼차원 구조물은 회전받침대(504)의 상면에 위치하게 된다.

이처럼 노즐부(401)로 삼차원 구조물을 생성할 때에는 상기 회전받침대(504)는 회전하지 않도록 고정부(505)로 고정된 상태가 된다.

상기의 과정을 통해 삼차원 구조물을 모두 인쇄한 후에는 재료를 경화시키고, 상기 기계가공부(402)를 사용하여 삼차원 구조물의 상면과 측면을 가공한다.

이때 삼차원 구조물의 이동을 방지하기 위하여 구조물 고정부(506)로 고정하고, 측면 가공을 위하여 상기 회전받침대(504)를 필요에 따라 회전시킬 수 있다.

이처럼 본 발명은 삼차원 구조물을 생성한 후, 더 정밀한 형상이 되도록 기계적인 가공을 수행한다.

이하에서는 본 발명 삼차원 구조물 제조방법을 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조방법의 순서도이다.

도 7을 참조하면 추가가공모드의 사용 여부를 확인하는 단계(S11)와, 상기 추가가공모드를 사용하지 않는 경우 노즐부(401)를 이용하여 삼차원 구조물을 생성하고 종료하는 단계(S12)와, 상기 추가가공모드를 사용하는 경우 가공치수를 조정하는 단계(S13)와, 상기 노즐부(401)를 이용하여 삼차원 구조물을 생성하는 단계(S14)와, 상기 S14단계에서 생성된 삼차원 구조물이 완전히 응고된 상태인지 확인하는 단계(S15)와, 상기 삼차원 구조물이 완전히 응고된 상태이면 상기 삼차원 구조물을 고정하는 단계(S16)와, 상기 고정된 삼차원 구조물의 측면을 가공할 것인지 확인하는 단계(S17)와, S17단계의 판단결과 측면을 가공이 선택된 경우 기계가공부(402)를 x축에 수평하게 제어하는 단계(S18)와, 상기 S18단계를 수행한 후 상기 기계가공부(402)로 삼차원 구조물의 측면을 기계가공하는 단계(S19)와, 상기 S17단계의 판단결과 측면 가공이 요구되지 않으면 기계가공부(402)가 z축에 평행하게 되도록 제어하는 단계(S20)와, 상기 S20단계를 수행한 후 삼차원 구조물의 상면을 기계가공하는 단계(S21)와, 상기 S19단계 또는 S20단계를 수행한 후, 기계가공이 완료되었는지 확인하여 완료되었으면 종료하는 단계(S22)와, 상기 S22단계의 판단결과 완료되지 않았으면 회전받침대(504)를 회전시킨 후 상기 S17단계로 회귀하는 단계(S23)를 포함한다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삼차원 구조물 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, S11단계에서는 추가가공모드의 사용여부를 확인한다. 이때 추가가공모드라 함은 노즐부(401)를 이용하여 삼차원 구조물을 생성한 후, 기계가공부(402)를 이용하여 생성된 삼차원 구조물을 가공하는 것을 의미한다.

그 다음, S12단계에서는 상기 S11단계에서 추가가공모드를 사용하지 않는 것으로 판단된 경우, 헤드부(400)의 노즐부(401)를 이용하여 삼차원 구조물을 생성한다. 이때는 추가가공모드를 사용하지 않기 때문에 일반적인 방식으로 인쇄를 통해 삼차원 구조물을 생성하고 종료하게 된다.

그 다음, S13단계에서는 상기 S11단계에서 추가가공모드를 사용하는 것으로 판단된 경우, 가공치수를 조정한다. 여기서 가공치수라 함은 삼차원 구조물의 측면 또는 수평면을 기계적으로 정치수로 절삭 가공할 경우, 상기 노즐부(401)를 이용하여 생성된 삼차원 구조물은 정치수보다 커야 하기 때문에 이를 위한 인쇄 가공할 치수를 정하는 것으로, 좀더 정밀한 가공이 가능하도록 하기 위한 것이다.

그 다음, S14단계에서는 상기 노즐부(401)를 이용하여 삼차원 구조물을 생성한다. 이때 생성된 삼차원 구조물은 상기 S12단계에서 생성된 삼차원 구조물보다 치수가 큰 것이 된다.

상기 삼차원 구조물은 앞서 설명한 회전받침대 상에 생성된다.

그 다음, S15단계에서는 상기 S14단계에서 생성된 삼차원 구조물이 완전히 응고된 상태인지 확인한다. 이와 같은 과정은 대기시간을 두어 통상 응고가 완료된 시간이 경과하면 자동으로 다음 단계를 수행하도록 설정할 수 있으며, 육안 또는 기타 다른 검출수단을 사용하여 완전히 경화된 것인지 확인할 수 있다.

그 다음, S16단계에서는 상기 삼차원 구조물이 완전히 응고된 상태이면 구조물 고정부(506)를 사용하여 삼차원 구조물을 고정한다.

이때 회전받침대(504)는 회전하지 않고 고정된 상태를 유지한다.

그 다음, S17단계에서는 상기 고정된 삼차원 구조물의 측면을 가공할 것인지 확인한다. 이와 같은 확인은 상기 기계가공부(402)의 자세를 변환하기 위한 것이다.

그 다음, S18단계에서는 상기 S17단계의 판단결과 측면을 가공이 선택된 경우 기계가공부(402)를 x축에 수평하게 되도록 자세를 제어한다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 기계가공부(402)를 이용하여 삼차원 구조물을 가공하기 위해서 노즐부(401)가 간섭되지 않도록 노즐부(401)는 x축에 수평하게 되도록 자세를 변환한다.

그 다음, S19단계에서는 상기 S18단계를 수행한 후 상기 기계가공부(402)로 삼차원 구조물의 측면을 기계 가공한다. 이때의 가공은 3차원 정보로 주어지는 정치수에 따라 가공을 하게 된다.

그 다음, S20단계에서는 상기 S17단계의 판단결과 측면 가공이 요구되지 않으면 기계가공부(402)가 z축에 평행하게 되도록 자세를 변환한다.

그 다음, S21단계에서는 상기 S20단계를 수행한 후 삼차원 구조물의 상면을 기계 가공한다.

그 다음, S22단계에서는 상기 S19단계 또는 S20단계를 수행한 후, 기계가공이 완료되었는지 확인하여 완료되었으면 제조 공정을 종료한다.

이와 다르게 S23단계에서는 상기 S22단계의 판단결과 더 가공할 면이 남아있으면, 회전받침대(504)를 회전시킨 후 상기 S17단계로 회귀하여, 가공을 계속 진행하게 된다.

이와 같은 과정은 인쇄 프로그램과 병행하여 컴퓨터 제어 프로그램으로 만들어 자동으로 가공이 이루어질 수 있도록 한다.

도 8은 본 발명의 데이터 처리과정 모식도이다.

도 8을 참조하면 기존의 적층 방식의 삼차원 형상가공은 3D 모델로부터 STL파일을 변환하여, 높이 방향으로 슬라이싱을 거쳐 각 단면의 정보로부터 노즐이 지나가는 경로정보를 삼차원 프린터로 전송하여 삼차원 형상이 만들어진다.

여기 정밀도 향상을 위한 추가가공이 필요한 경우, 상기 3D 모델로부터 추가가공을 위해서 제거될 부분을 포함한 노즐부(401)가 지나가는 경로를 생성한다

이러한 경로를 프로그래밍하여 x축 이동기구부(300), y축 이동기구부(200) 및 z축 이동기구부(500)를 선택적으로 사용하여 기계가공부(402)를 포함하는 헤드부(400)를 이동시키면서 가공을 하게 된다.

이처럼 본 발명은 프린트법으로 삼차원 구조물을 생성한 후, 동일 장치 내에서 기계적인 가공을 수행할 수 있게 되어, 더 정밀도가 높은 구조물을 제조할 수 있으며, 추가적인 가공이 요구되지 않는 특징이 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100:메인프레임 200:y축 이동기구부
201:y축 구동부 202:y축 이동 안내가이드
300:x축 이동기구부 301:x축 구동부
302:x축 이동 안내가이드 400:헤드부
401:노즐부 402:기계가공부
403:제1회전지지대 404:제2회전지지대
500:z축 이동기구부 501:구동부
502:가이드부 503:수평판
504:회전받침대 505:고정부
506:구조물 고정부

Claims (8)

1. 재료의 인쇄 및 경화를 통해 삼차원 구조물을 제조할 수 있는 삼차원 구조물 제조장치에 있어서,
   재료를 인쇄하는 노즐부와 제조된 삼차원 구조물을 기계가공할 수 있는 기계가공부를 구비하는 헤드부;
   상기 헤드부를 평면상에서 이동시키는 x축 이동기구부 및 y축 이동기구부; 및
   상기 헤드부와는 z축 방향으로 상대 운동하며, 상기 제조되는 삼차원 구조물이 위치하는 z축 이동기구부를 포함하는 삼차원 구조물 제조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기계가공부는,
   회전구동부와, 상기 회전구동부에 의해 회전하며 상기 삼차원 구조물의 표면을 기계가공하는 공구를 포함하는 삼차원 구조물 제조장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 헤드부는,
   삼차원 프린팅을 위한 상기 노즐부와 기계가공을 위한 기계가공부를 포함하며, 상기 노즐부와 기계가공부 각각은 y축 방향으로 회전이 가능한 제1 및 제2회전지지대에 회전가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 삼차원 구조물 제조장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1회전지지대에 결합되는 상기 노즐부의 회전결합위치는, 상기 제2회전지지대에 결합되는 상기 기계가공부의 회전결합위치에 비해 더 높은 위치에 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 구조물 제조장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 z축 이동기구부는,
   수평판을 상하로 이동가능한 상태로 지지하는 가이드부;
   상기 수평판의 이동에 필요한 동력을 제공하는 구동부;
   상기 수평판의 상면에 회전 가능하게 결합되는 회전받침대;
   상기 회전받침대를 고정시키는 고정부; 및
   상기 회전받침대 상에 마련되어 삼차원 구조물을 고정하는 구조물 고정부를 포함하는 삼차원 구조물 제조장치.
   
6. a) 노즐부를 이용하여 삼차원 구조물을 프린팅하여 생성하는 단계;
   b) 상기 a) 단계에서 생성된 삼차원 구조물이 완전히 응고된 후, 상기 고정된 삼차원 구조물의 측면을 가공할 것인지 확인하는 단계;
   c) 상기 b) 단계의 판단결과 측면을 가공이 선택된 경우 기계가공부를 x축에 수평하게 제어하고, 삼차원 구조물의 측면을 기계가공하는 단계;
   d) 상기 b) 단계의 판단결과 측면 가공이 요구되지 않으면 상기 기계가공부를 z축에 평행하게 되도록 제어하고, 상기 삼차원 구조물의 상면을 기계가공하는 단계;
   e) 상기 c) 단계 또는 d) 단계를 수행한 후, 기계가공이 완료되었는지 확인하여 완료되었으면 종료하고, 기계가공이 완료되지 않았으면 상기 b) 단계로 회귀하는 단계를 포함하는 삼차원 구조물 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 e) 단계는 상기 삼차원 구조물의 다른 측면을 가공하기 위하여 상기 삼차원 구조물이 위치하는 회전받침대를 회전시킨 후, 상기 b) 단계로 회귀하는 것을 특징으로 하는 삼차원 구조물 제조방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 노즐부와 상기 기계가공부는,
   각각 y축 방향을 중심으로 회전이 가능하도록 하여,
   상기 a) 단계에서는 노즐부의 끝단이 하향을 향하도록 하며,
   상기 b) 단계 또는 c) 단계에서는 기계가공시 노즐부가 간섭되지 않도록 x축과 평행한 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 삼차원 구조물 제조방법.
   
   

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