KR20190058955A - 3-dimensional printing device and method of 3-dimensional printing using the same - Google Patents

3-dimensional printing device and method of 3-dimensional printing using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20190058955A
KR20190058955A KR1020170156414A KR20170156414A KR20190058955A KR 20190058955 A KR20190058955 A KR 20190058955A KR 1020170156414 A KR1020170156414 A KR 1020170156414A KR 20170156414 A KR20170156414 A KR 20170156414A KR 20190058955 A KR20190058955 A KR 20190058955A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
powder layer
source
printing apparatus
shaped body
Prior art date
Application number
KR1020170156414A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102344846B1 (en
Inventor
양상선
김용진
유지훈
최중호
정재원
김기봉
임태수
양동열
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020170156414A priority Critical patent/KR102344846B1/en
Publication of KR20190058955A publication Critical patent/KR20190058955A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102344846B1 publication Critical patent/KR102344846B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B22F10/85—Data acquisition or data processing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B22F3/1055—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/364—Conditioning of environment
    • B29C64/371—Conditioning of environment using an environment other than air, e.g. inert gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B22F2003/1056—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

The present invention provides a three-dimensional (3D) printing apparatus and a 3D printing method using the same. When printing is performed with the 3D printing apparatus of the present invention, a defect occurring in each powder layer and a defect in an accumulated sculpture in an existing stacking 3D printing apparatus can be detected in real time, thereby providing advantages of preventing a defect of causing a crack or a pore in a final printing sculpture, and analyzing a lattice structure of the powder layer or the accumulated sculpture. Moreover, with respect to characteristics of a 3D printing apparatus, a few days or more at maximum may be required for manufacturing a sculpture and a sculpture with a defect may be manufactured by using an existing apparatus while spending time of a few days or more. On the other hand, when using the 3D printing apparatus of the present invention, a defect in a sculpture can be detected in real time, thereby providing an advantage of efficiently manufacturing a sculpture in terms of time and cost. According to the present invention, the 3D printing apparatus comprises a chamber, a forming plate, a powder storage, a laser apparatus, an inert gas supply unit, and a detection unit.

Description

3 차원 프린팅 장치 및 상기 장치를 이용한 3 차원 프린팅 방법{3-DIMENSIONAL PRINTING DEVICE AND METHOD OF 3-DIMENSIONAL PRINTING USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method using the apparatus,

본 발명은 3 차원 프린팅 장치 및 상기 장치를 이용한 3 차원 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method using the apparatus.

일반적으로, CAD 프로그램으로 설계한 컴퓨터 파일에서 입체로 된 기계 부품 등을 인쇄하듯 실물모형을 만드는 장치를 3차원 프린터라고 하며, 3차원 프린터의 발전과 확산이 제조업계의 화두로 등장하였다.Generally, a device that creates a real model, such as a three-dimensional machine part, is printed on a computer file designed by a CAD program. The device is called a 3D printer.

3차원 프린터 방식에는 광경화성 수지에 레이저 광선을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(Stereo Lithographic Apparatus)와, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속 분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 고결(固結)시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering)와, 접착제가 칠해져 있는 종이를 원하는 단면으로 레이저 광선을 이용하여 절단하여 한층씩 적층하여 성형하는 LOM(Laminated Object Manufacturing)과, 잉크젯(Ink-Jet) 프린터 기술을 이용한 BPM(Ballistic Particle Manufacturing) 등이 있다. 레이저 기반 방법들은 1980년대 초반/1990년대 초반에 미국 오스틴의 UOT(University of Texas)에서 개발되었으며, 3D 프린팅 또는 선택적 레이저 소결로서 공지되어 있다.In the three-dimensional printer method, SLA (Stereo Lithographic Apparatus) which uses the principle that a scanned portion is cured by injecting a laser beam to a photo-curable resin, and a functional polymer or metal powder instead of a photo- SLS (Selective Laser Sintering), which uses the principle of solidifying by injection, and Laminated Object Manufacturing (LOM), which cuts the paper with glue, , And BPM (Ballistic Particle Manufacturing) using Ink-Jet printer technology. Laser-based methods were developed at the University of Texas at UOT in Austin, USA in the early 1980's / early 1990's and are known as 3D printing or selective laser sintering.

SLS 기술로 종래의 중합체 분말을 비롯한 다양한 분말 물질로부터 높은 해상도 및 치수정밀도를 갖는 3차원 물품의 직접적 제조가 가능해졌다. SLS(Selective Laser Sintering)은 그 전문이 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,863,568호에 기재되어 있다. 선택적 레이저 소결법은 디티엠 코포레이션(DTM Corporation)에 의해 상용화되었다. 선택적 레이져 소결법은 얇은 분말층을 평면상에 펴는 것을 포함한다.SLS technology has enabled the direct production of three-dimensional articles with high resolution and dimensional accuracy from a variety of powder materials including conventional polymer powders. Selective Laser Sintering (SLS) is described in U.S. Patent No. 4,863,568, which is incorporated herein by reference in its entirety. Selective laser sintering was commercialized by DTM Corporation. Selective laser sintering involves spreading a thin layer of powder on a flat surface.

분말은 블레이드(blade) 메커니즘, 카운터-롤링(counter-rolling) 메카니즘 또는 카운터-롤러(counter-roller)로 당업계에 알려진, 선택적 레이저 소결법에 사용하기 위해 개발된 도구를 사용하여 작업대 위에 펼친다. 연속적인 분말층들을 블레이드를 사용하여 이미 형성된 층 상에 편 후, 레이저로 소결 또는 용융시킨다. 분말층을 표면상에 편 후, 레이저를 사용하여 레이저 에너지를 예정된 2차원 패턴으로 분말상에 가한다. 레이저는 레이저 빔 에너지가 충돌한 영역에서 분말을 함께 소결 또는 용융시킨다. 분말은 플라스틱, 금속, 중합체, 세라믹 또는 복합체일 수 있다.The powder is spread on a worktable using tools developed for use in selective laser sintering methods known in the art as a blade mechanism, a counter-rolling mechanism or a counter-roller. Continuous powder layers are kneaded on a layer that has already been formed using a blade, followed by laser sintering or melting. After the powder layer is deposited on the surface, the laser energy is applied to the powder in a predetermined two-dimensional pattern using a laser. The laser sinter or melt the powder together in the region where the laser beam energy impinges. The powder may be a plastic, a metal, a polymer, a ceramic or a composite.

다만, 종래의 적층형 3차원 프린터를 이용하여 조형체를 제조하게 되면 적층되는 각각의 분말층마다 결함이 발생할 수 있어 최종 제조되는 조형체가 크랙 또는 기공을 포함하여 불량품이 발생할 수 있다는 문제가 있었다.However, if a shaped body is manufactured by using a conventional multi-layer type three-dimensional printer, defects may be generated in each of the powder layers to be laminated, and defective products may be generated including final cracks or pores.

이에, 본 발명자들은 상기 문제를 극복하고자 연구하던 중 적층되는 각각의 분말층에 선원을 조사하여 분말층에서 발생할 수 있는 결함을 실시간으로 감지할 수 있는 감지부를 포함하는 3차원 프린팅 장치를 개발하여 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have developed a three-dimensional printing apparatus including a sensing unit that can detect defects that may occur in a powder layer by irradiating a source to each of the powder layers stacked while studying to overcome the above problem Thereby completing the invention.

본 발명의 목적은 3 차원 프린팅 장치 및 상기 장치를 이용한 3 차원 프린팅 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a three-dimensional printing apparatus and a three-dimensional printing method using the apparatus.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본원의 제 1 측면은,According to a first aspect of the present invention,

내부공간을 포함하는 챔버(110);A chamber 110 including an interior space;

상기 챔버(110) 내부에 설치되어, 상하로 이동 가능하게 설치되며, 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 조형판(120);A shaping plate 120 installed inside the chamber 110 to be movable up and down, the shaping plate 120 being deposited as a product to be manufactured while the supplied powder is sequentially stacked with a plurality of powder layers;

상기 조형판(120)에 분말을 공급하는 분말 저장고(160);A powder reservoir 160 for supplying powder to the shaping plate 120;

용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 분말에 레이저 빔을 조사하는 레이저 장치(200);A laser device (200) for irradiating the powder with a laser beam along an outline of a pattern shape to be welded;

상기 챔버(110) 내부공간의 비활성 분위기 형성을 위해 비활성 가스를 주입하는 비활성 가스 공급부(300); 및An inert gas supply unit 300 for injecting an inert gas to form an inert atmosphere in the chamber 110; And

상기 조형판(120)에 적층되는 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 감지부(400);A sensing unit 400 for sensing defects of the powder layer and the accumulated shaped body to be laminated on the molding plate 120;

를 포함하고,Lt; / RTI >

상기 감지부(400)는,The sensing unit (400)

상기 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 선원을 공급하는 선원 공급 장치(420);A source supply device 420 for supplying a source for detecting defects of the powder layer and the accumulated shaped body;

상기 분말층 및 누적된 조형체에 공급된 후 반사되는 선원을 수집하는 수광 장치(440); 및A light receiving device (440) for collecting a source of the light reflected after being supplied to the powder layer and the accumulated shaped body; And

상기 수광 장치(440)에서 수집된 선원의 정보를 분석하는 분석 장치(460);An analysis device 460 for analyzing the information of the source collected by the light receiving device 440;

를 포함하는 3 차원 프린팅 장치(101)를 제공한다.The three-dimensional printing apparatus 101 includes:

또한, 본원의 제 2 측면은,In addition, the second aspect of the present invention,

내부공간을 포함하는 챔버(110);A chamber 110 including an interior space;

상기 챔버(110) 내부에 설치되어, 상하로 이동 가능하게 설치되며, 공급된 금속 분말이 다수의 금속 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 조형판(120);A shaping plate 120 installed inside the chamber 110 to be vertically movable and to be deposited as a product to be manufactured while sequentially stacking the supplied metal powders as a plurality of metal powder layers;

상기 조형판(120)에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 저장고(160);A metal powder storage 160 for supplying metal powder to the shaping plate 120;

용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 금속 분말에 레이저 빔을 조사하는 레이저 장치(200);A laser device (200) for irradiating the metal powder with a laser beam along an outline of a pattern shape to be welded;

상기 챔버(110) 내부공간의 비활성 분위기 형성을 위해 비활성 가스를 주입하는 비활성 가스 공급부(300); 및An inert gas supply unit 300 for injecting an inert gas to form an inert atmosphere in the chamber 110; And

상기 조형판(120)에 적층되는 금속 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 감지부(400);A sensing part 400 for sensing a defect of the metal powder layer and the accumulated shaped body to be laminated on the molding plate 120;

를 포함하고,Lt; / RTI >

상기 감지부(400)는,The sensing unit (400)

상기 금속 분말층 및 누적된 조형체의 결함 감지 또는 상기 금속 분말층의 격자구조를 분석하기 위한 X선을 공급하는 X선 공급 장치;An X-ray supplying device for supplying X-rays for analyzing the defect of the metal powder layer and the accumulated shaped body or the lattice structure of the metal powder layer;

상기 금속 분말층 및 누적된 조형체에 공급된 후 반사되는 X선을 수집하는 수광 장치(440); 및A light receiving device 440 for collecting the X-rays reflected after being supplied to the metal powder layer and the cumulative shaped body; And

상기 수광 장치(440)에서 수집된 X선의 정보를 분석하는 분석 장치(460);An analyzer 460 for analyzing the X-ray information collected by the light receiving device 440;

를 포함하는 3 차원 프린팅 장치(101)를 제공한다.The three-dimensional printing apparatus 101 includes:

또한, 본원의 제 3 측면은,The third aspect of the present invention,

상기 제 1 측면 또는 제 2 측면의 3 차원 프린팅 장치(101)를 이용하여,By using the three-dimensional printing apparatus 101 of the first side or the second side,

상기 조형판(120)에 상기 분말 저장고(160) 내의 분말을 공급하여 분말층을 형성하는 단계;Supplying powder in the powder reservoir (160) to the shaping plate (120) to form a powder layer;

상기 형성된 분말층에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및Irradiating the formed powder layer with a laser beam; And

상기 분말층의 결함을 감지하기 위해 선원을 공급하는 단계;Supplying a source of water to detect defects in the powder layer;

를 포함하며, / RTI >

상기 단계가 순차적으로 2 회 이상 수행되는 것인, 3 차원 프린팅 방법을 제공한다.Wherein the step is performed two or more times in sequence.

본 발명에 따른 3 차원 프린팅 장치를 이용하여 프린팅을 수행하면 기존에 적층형 3 차원 프링팅 장치에 있어서, 각각의 분말층마다 발생할 수 있는 결함 및 누적된 조형체의 결함을 실시간으로 감지할 수 있기 때문에 최종 프린팅 조형체의 크랙 또는 기공 발생의 결함을 방지할 수 있으며, 상기 분말층 및 누적된 조형체의 격자 구조 또한 분석할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 3 차원 프린팅 장치의 특성 상 조형체의 제조를 위하여 최대 수일 이상의 시간이 소요될 수 있으며, 종래 장치를 이용하면 수일 이상의 시간을 소요하고도 결함이 발생한 조형체가 제조될 수 있는 반면, 본 발명의 3 차원 프린팅 장치를 이용하면 실시간으로 조형체의 결함을 감지할 수 있기 때문에 시간 및 비용적인 측면에서 더욱 효율적으로 조형체를 제조할 수 있다는 장점이 있다.In the case of performing printing using the three-dimensional printing apparatus according to the present invention, it is possible to detect defects that may occur in each powder layer and defects of cumulative shaped bodies in real time in a stacked three-dimensional finishing apparatus It is possible to prevent defects such as cracks or pores in the final printing formed body, and the lattice structure of the powder layer and the accumulated shaped body can be analyzed. In addition, in the characteristics of the three-dimensional printing apparatus, it may take a maximum of several days or more for the production of the shaped body, and if the conventional apparatus is used, the defective molding can be manufactured even if it takes several days or more. Since the defect of the shaped body can be detected in real time by using the 3D printing apparatus, it is possible to manufacture the shaped body more efficiently in terms of time and cost.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 3 차원 프린팅 장치의 개략도이고,
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 3 차원 프린팅 방법의 순서를 나타낸 순서도이고,
도 3a은 본원의 일 구현예에 따른 3 차원 프린팅 장치를 이용하여 제조된 조형체의 사진이고,
도 3b 및 3c는 본원의 일 비교예에 따른 3 차원 프린팅 장치를 이용하여 제조된 조형체의 사진이다.1 is a schematic diagram of a three-dimensional printing apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure of a three-dimensional printing method according to an embodiment of the present invention,
3A is a photograph of a shaped body manufactured using a three-dimensional printing apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 3B and 3C are photographs of a shaped body manufactured using a three-dimensional printing apparatus according to one comparative example of the present application. FIG.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when an element is referred to as " including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure. The word " step (or step) " or " step " used to the extent that it is used throughout the specification does not mean " step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term " combination thereof " included in the expression of the machine form means one or more combinations or combinations selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the machine form, And the like.

본원의 제 1 측면은,According to a first aspect of the present invention,

내부공간을 포함하는 챔버(110);A chamber 110 including an interior space;

상기 챔버(110) 내부에 설치되어, 상하로 이동 가능하게 설치되며, 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 조형판(120);A shaping plate 120 installed inside the chamber 110 to be movable up and down, the shaping plate 120 being deposited as a product to be manufactured while the supplied powder is sequentially stacked with a plurality of powder layers;

상기 조형판(120)에 분말을 공급하는 분말 저장고(160);A powder reservoir 160 for supplying powder to the shaping plate 120;

용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 분말에 레이저 빔을 조사하는 레이저 장치(200);A laser device (200) for irradiating the powder with a laser beam along an outline of a pattern shape to be welded;

상기 챔버(110) 내부공간의 비활성 분위기 형성을 위해 비활성 가스를 주입하는 비활성 가스 공급부(300); 및An inert gas supply unit 300 for injecting an inert gas to form an inert atmosphere in the chamber 110; And

상기 조형판(120)에 적층되는 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 감지부(400);A sensing unit 400 for sensing defects of the powder layer and the accumulated shaped body to be laminated on the molding plate 120;

를 포함하고,Lt; / RTI >

상기 감지부(400)는,The sensing unit (400)

상기 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 선원을 공급하는 선원 공급 장치(420);A source supply device 420 for supplying a source for detecting defects of the powder layer and the accumulated shaped body;

상기 분말층 및 누적된 조형체에 공급된 후 반사되는 선원을 수집하는 수광 장치(440); 및A light receiving device (440) for collecting a source of the light reflected after being supplied to the powder layer and the accumulated shaped body; And

상기 수광 장치(440)에서 수집된 선원의 정보를 분석하는 분석 장치(460);An analysis device 460 for analyzing the information of the source collected by the light receiving device 440;

를 포함하는 3 차원 프린팅 장치(101)를 제공한다.The three-dimensional printing apparatus 101 includes:

이하, 본원의 제 1 측면에 따른 3 차원 프린팅 장치(101)를 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the three-dimensional printing apparatus 101 according to the first aspect of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 챔버(110)는 작업공간을 형성하며, 상기 챔버(110)의 내부에 상기 조형판(120)이 설치되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chamber 110 forms a work space, and the molding plate 120 is installed inside the chamber 110.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120)은 상기 챔버(110)의 내부에 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 이를 위하여 상기 조형판(120)은 별도의 승하강기구(140)와 연결되어 있는 것일 수 있다. 상기 승하강기구(140)의 동작에 의하여 상기 조형판(120)은 상기 챔버(110)의 내부에서 상하로 승강 및 하강할 수 있으며, 상기 승하강기구(140)는 제어부(500)에 의해 제어될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the molding plate 120 may be vertically movably installed in the chamber 110. For this purpose, the molding plate 120 may have a separate lifting mechanism 140, And the like. The operation of the lifting mechanism 140 allows the molding plate 120 to move up and down in the chamber 110. The lifting mechanism 140 is controlled by the controller 500, But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120)은 하부에 조형대(130)를 더 포함하고 상기 조형대(130)는 챔버(110) 내부 및 상기 조형판(120) 상부에 정전기가 발생하는 것을 방지하는 역할을 하기 위하여 고무 재질로 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the shaping plate 120 further includes a shaping table 130 disposed below the shaping table 130. The shaping table 130 is configured to generate static electricity in the chamber 110 and on the shaping plate 120 However, it is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120)은 금속과 비금속으로 제작될 수 있으며, 상기 조형판(120)이 금속일 경우 상기 금속은 철, 니켈, 타이타늄, 알루미늄, 코발트, 탄탈륨, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴, 금, 은, 동, 주석, 납, 철, 수은, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 조형판(120)이 비금속일 경우 상기 비금속은 플라스틱, 고무, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.When the molding plate 120 is made of metal, the metal may be iron, nickel, titanium, aluminum, cobalt, tantalum, zirconium But are not limited to, materials selected from tungsten, molybdenum, gold, silver, copper, tin, lead, iron, mercury, and combinations thereof. In addition, when the molding plate 120 is a non-metal, the non-metal may include, but is not limited to, a material selected from plastic, rubber, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 장치(101)는 상기 조형판(120)에 공급되고 남은 분말을 저장하는 분말 수집고(180)를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the three-dimensional printing apparatus 101 may further include, but is not limited to, a powder collector 180 for storing powder remaining in the shaping plate 120 .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말 저장고(160)는 상기 조형판(120)과 같이 별도의 승하강기구(140)와 연결되어 있는 것일 수 있다. 상기 승하강기구(140)의 동작에 의하여 상기 분말 저장고(160)는 상기 챔버(110)의 내부에서 상하로 승강 및 하강할 수 있으며, 상기 승하강기구(140)는 제어부(500)에 의해 제어될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the powder reservoir 160 may be connected to a separate lifting mechanism 140 like the shaping plate 120. The operation of the lifting mechanism 140 allows the powder reservoir 160 to be raised and lowered vertically in the chamber 110. The lifting mechanism 140 is controlled by the controller 500, But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말 저장고(160)에 저장된 분말은 블레이드(280)에 의해 상기 조형판(120)으로 공급되는 것일 수 있다. 상기 블레이드(280)는 분말 저장고(160)에 저장된 분말이 10 μm 내지 약 150 μm 높이로 상승하면 이 분말을 밀어서 조형판(120)에 공급한 후 일정한 두께로 도포하여 조형판(120)의 상부에 분말층을 형성하는 역할을 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the powder stored in the powder reservoir 160 may be supplied to the shaping plate 120 by a blade 280. When the powder stored in the powder reservoir 160 rises to a height of about 10 μm to about 150 μm, the powder 280 is supplied to the shaping plate 120 and then applied to the shaping plate 120 to a predetermined thickness, To form a powder layer.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말 수집고(180)는 분말 저장고(160)와 더불어 상기 조형판(120)과 일렬로 배치되는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 블레이드(280)가 분말 저장고(160)에서 조형판(120)으로 이동하면서 조형판(120)에 분말층을 평탄하게 형성하게 되고, 이후 남은 분말을 분말 수집고(180)로 이동시켜 남은 분말이 저장되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the powder collector 180 is preferably, but not exclusively, arranged in line with the shaping plate 120 in addition to the powder reservoir 160. The blade 280 is moved from the powder reservoir 160 to the shaping plate 120 to form a powder layer flat on the shaping plate 120. The remaining powder is then transferred to the powder collector 180, , But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 블레이드(280)는 별도의 이동부재 및 진공부재를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 이동부재는 블레이드(280)를 조형판(120)의 상부에서 좌우로 이동시키는 역할을 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the blade 280 may include, but is not limited to, a separate moving member and a vacuum member. The moving member may serve to move the blade 280 from the upper portion of the shaping plate 120 to the left and right, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 챔버(110)의 상부에는 상기 조형판(120)에 도포된 분말층에 레이저빔을 조사하는 레이저 장치(200)가 설치되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 레이저 장치(200)는 상기 조형판(120)에 도포된 분말을 소결하는 레이저(220) 및 레이저(220)에 에너지를 인가하는 레이저 발생기(240)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 상기 레이저 장치(400)는 조형판(120)에 도포된 분말층에 용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라서 레이저빔을 조사함으로써 분말층을 원하는 형상으로 소결시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, a laser device 200 for irradiating a laser beam to the powder layer applied to the shaping plate 120 may be installed on the chamber 110, but the present invention is not limited thereto . The laser device 200 may include a laser 220 for sintering the powder coated on the shaping plate 120 and a laser generator 240 for applying energy to the laser 220. However, no. Accordingly, the laser device 400 can sinter the powder layer to a desired shape by irradiating a laser beam along a contour of a pattern shape to be fused to the powder layer applied to the shaping plate 120, no.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120), 분말 저장고(160), 분말 수집고(180), 블레이드(280), 및 레이저 장치(200)의 동작은 제어부(500)에 의하여 제어되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The operation of the molding plate 120, the powder reservoir 160, the powder collector 180, the blade 280, and the laser device 200 is controlled by the controller 500 But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 챔버(110) 내부에 렌즈(260)가 설치될 수 있으며, 상기 렌즈(260)는 조형판(120)에 적층된 분말에 레이저 빔을 수용시키는 역할을 하는 것일 수 있고, 또는 선원 공급 장치(420) 및 수광 장치(440)에서 공급되고 반사되는 선원을 수용시키는 역할을 하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, a lens 260 may be installed inside the chamber 110, and the lens 260 may be a member that serves to receive a laser beam from powder deposited on the shaping plate 120 Or may serve to receive a source of reflections supplied and reflected from the source supply device 420 and the light receiving device 440. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 비활성 가스 공급부(300)는 상기 챔버(110) 내부로 비활성 가스를 공급하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비활성 가스 공급부(300)를 통하여 비활성 가스를 공급함에 따라 챔버(110) 내부의 산화를 방지할 뿐 아니라, 산소에 의해 분말이 산화되는 것을 방지하는 것일 수 있다. 또한, 상기 챔버(110) 내부의 용존산소량을 줄여 분말에 발생될 수 있는 그을음 및 상기 분말의 날림현상에 의해 레이저(220) 초점이 흔들리는 것을 방지하는 것일 수 있다. 상기 비활성 가스 공급부(300)는 상기 챔버(110) 내부로 비활성 가스를 공급할 수 있으면 되고, 상기 공급부(300)의 위치는 크게 제한이 없을 수 있다.In an embodiment of the present invention, the inert gas supply unit 300 may supply an inert gas into the chamber 110, but the present invention is not limited thereto. The inert gas may be supplied through the inert gas supply unit 300 to prevent oxidation of the interior of the chamber 110 as well as to prevent the powder from being oxidized by oxygen. In addition, the amount of dissolved oxygen in the chamber 110 may be reduced to prevent the focus of the laser 220 from being shaken by the soot generated in the powder and the scattering of the powder. The inert gas supply unit 300 may supply the inert gas into the chamber 110, and the position of the supply unit 300 may not be limited.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말층의 결함을 감지하기 위하여 공급되는 선원은 적어도 마지막으로 적층된 분말층의 두께 이상으로 침투할 수 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 3 차원 프린팅 장치(101)는 적층형 프린팅 장치로서 분말층이 순차적으로 적층되는 바, 분말층이 적층될 때마다 상기 분말층 및 누적된 조형체에 선원을 공급할 수 있으며, 이때 상기 선원은 적어도 마지막으로 적층된 분말층의 두께 이상으로 침투할 수 있는 것일 수 있다. 따라서, 마지막으로 적층된 분말층 및 누적된 조형체의 내부 결함을 실시간으로 감지할 수 있는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the source to be fed to detect defects in the powder layer may be at least capable of penetrating the thickness of the lastly deposited powder layer. That is, the three-dimensional printing apparatus 101 is a stacking type printing apparatus in which powder layers are sequentially stacked, so that a source can be supplied to the powder layer and accumulated aggregates each time a powder layer is stacked, Or at least above the thickness of the last deposited powder layer. Therefore, it is possible to detect the internal defects of the finally stacked powder layer and the accumulated shaped body in real time.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 결함은 분말층 및 누적된 조형체에 크랙(crack) 또는 기공(pore)이 형성된 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the defects may be cracks or pores formed in the powder layer and the accumulated shaped bodies.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말은 분말 저장고(160)로부터 공급되며, 이때 상기 블레이드(280)를 이용하여 상기 분말이 운송되어 상기 조형판(120)에 공급되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the powder is supplied from the powder reservoir 160, and the powder may be transported to the shaping plate 120 using the blade 280, It is not.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 순차적으로 적층되는 분말층 각각의 두께는 약 10 μm 내지 약 150 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 분말층 각각의 두께는 약 10 μm 내지 약 150 μm, 약 30 μm 내지 약 150 μm, 약 50 μm 내지 약 150 μm, 약 70 μm 내지 약 150 μm, 약 90 μm 내지 약 150 μm, 약 100 μm 내지 약 150 μm, 약 120 μm 내지 약 150 μm, 약 140 μm 내지 약 150 μm, 약 10 μm 내지 약 140 μm, 약 10 μm 내지 약 120 μm, 약 10 μm 내지 약 100 μm, 약 10 μm 내지 약 90 μm, 약 10 μm 내지 약 70 μm, 약 10 μm 내지 약 50 μm, 또는 약 10 μm 내지 약 30 μm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 분말층의 두께가 10 μm 보다 얇을 경우 3 차원 프린팅 작업에 있어서, 작업 시간이 증가할 수 있으며, 150 μm 보다 두꺼울 경우 상기 선원이 상기 분말층의 최하부 영역까지 침투하지 못하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the thickness of each of the sequentially deposited powder layers may be from about 10 [mu] m to about 150 [mu] m, but is not limited thereto. For example, the thickness of each of the powder layers may be from about 10 [mu] m to about 150 [mu] m, from about 30 [mu] m to about 150 [mu] m, from about 50 [ , About 100 μm to about 150 μm, about 120 μm to about 150 μm, about 140 μm to about 150 μm, about 10 μm to about 140 μm, about 10 μm to about 120 μm, about 10 μm to about 100 μm, But is not limited to, from about 10 μm to about 90 μm, from about 10 μm to about 70 μm, from about 10 μm to about 50 μm, or from about 10 μm to about 30 μm. If the thickness of the powder layer is thinner than 10 탆, the working time may increase in a three-dimensional printing operation. If it is thicker than 150 탆, the source may not penetrate to the lowermost region of the powder layer. It is not.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 순차적으로 누적된 조형체의 두께는 약 1 cm 내지 약 200 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 누적된 조형체의 두께는 약 1 cm 내지 약 200 cm, 약 10 cm 내지 약 200 cm, 약 30 cm 내지 약 200 cm, 약 50 cm 내지 약 200 cm, 약 70 cm 내지 약 200 cm, 약 100 cm 내지 약 200 cm, 약 120 cm 내지 약 200 cm, 약 150 cm 내지 약 200 cm, 약 170 cm 내지 약 200 cm, 약 1 cm 내지 약 170 cm, 약 1 cm 내지 약 150 cm, 약 1 cm 내지 약 120 cm, 약 1 cm 내지 약 100 cm, 약 1 cm 내지 약 70 cm, 약 1 cm 내지 약 50 cm, 약 1 cm 내지 약 30 cm, 또는 약 1 cm 내지 약 10 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 누적된 조형체란 완성된 조형체를 의미하는 것일 수도 있고 3 차원 프린팅 과정에서 누적된 조형체를 의미하는 것일 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the thickness of the sequentially stacked shaped bodies may be from about 1 cm to about 200 cm, but is not limited thereto. For example, the thickness of the stacked shaped bodies may range from about 1 cm to about 200 cm, from about 10 cm to about 200 cm, from about 30 cm to about 200 cm, from about 50 cm to about 200 cm, from about 70 cm to about 200 cm, from about 100 cm to about 200 cm, from about 120 cm to about 200 cm, from about 150 cm to about 200 cm, from about 170 cm to about 200 cm, from about 1 cm to about 170 cm, from about 1 cm to about 150 cm, From about 1 cm to about 50 cm, from about 1 cm to about 30 cm, or from about 1 cm to about 10 cm, from about 1 cm to about 120 cm, from about 1 cm to about 100 cm, from about 1 cm to about 70 cm, But is not limited thereto. The cumulative shaped body may be a finished shaped body, or may be a cumulative shaped body in the 3D printing process, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 X선, 적외선, 자외선 또는 초음파인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the source can be, but is not limited to, X-ray, infrared, ultraviolet or ultrasound.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 상기 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지할 수도 있으나, 상기 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조 또한 감지할 수 있는 것일 수 있다. 따라서, 상기 선원을 이용하여 상기 적층되는 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조를 실시간으로 감지할 수 있는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the source may sense defects in the powder layer and the accumulated shaped body, but may also be capable of sensing the lattice structure of the powder layer and the accumulated shaped body. Therefore, it is possible to detect the lattice structure of the stacked powder layer and the accumulated shaped body in real time using the source.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수광 장치(440)는 개인휴대단말기(personal digital assistant, PDA), 전하결합소자(charge-coupled device, CCD) 또는 X-선 검출장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the light receiving device 440 may be a personal digital assistant (PDA), a charge-coupled device (CCD) or an X-ray detector, It is not.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 상기 분말층이 순차적으로 적층될 때마다 공급되는 것일 수 있다. 따라서, 상기 기술한 바와 같이 상기 분말층이 적층될 때마다 적층된 조형체 표면 및 누적된 조형체의 결함을 실시간으로 감지하는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the source may be supplied each time the powder layer is sequentially deposited. Therefore, as described above, it is possible to detect in real time the defects of the stacked shaped bodies and the accumulated shaped bodies each time the powder layer is stacked.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원에 의한 분말층의 결함 감지는 분말층에 선원을 조사 후, 반사되는 선원을 상기 수광 장치(440)에서 수집하며, 상기 수광 장치에서 수집된 선원의 정보를 분석 장치(460)에서 분석하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the detection of a defect in the powder layer by the source is performed by irradiating a source to the powder layer, collecting the reflected source at the light receiving device 440, Analyzing device 460 may be one.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분석 장치(460)는 컴퓨터 분석기 등일 수 있으며, 실시간으로 분말층의 결함을 확인할 수 있도록 디스플레이부를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the analyzer 460 may be a computer analyzer or the like, and may include a display unit so that a defect in the powder layer can be confirmed in real time.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 장치(101)는 상기 분말층의 결함이 감지되면 상기 장치의 작동을 멈추거나 또는 상기 분말층에 레이저 빔을 재조사하는 것일 수 있다. 상기 분말층에 레이저 빔을 재조사함으로써 결함(크랙 또는 기공)이 발생한 부분을 재용융하여 경화시키는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the 3D printing apparatus 101 may stop the operation of the apparatus if a defect in the powder layer is detected, or re-examine the laser beam in the powder layer. The laser beam may be re-examined on the powder layer to re-melt and cure a portion where a defect (crack or pore) has occurred.

본원의 일 구현예에 있어서, 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 도 3a는 본원의 감지부(400)를 포함하는 3 차원 프린팅 장치(101)를 이용하여 제조된 조형체를 나타낸 사진이고, 도 3b 및 3c는 상기 감지부(400)를 포함하지 않는 3 차원 프린팅 장치를 이용하여 제조된 조형체를 나타낸 사진이다. 사진에서 확인할 수 있듯이, 본원의 일 구현예에 따른 장치(101)를 이용하여 제조된 조형체는 외면이 매끄럽게 제조된 반면, 도 3b 및 3c에 나타난 바와 같이 상기 감지부(400)를 포함하지 않는 장치를 이용하여 제조된 조형체는 크랙(도 3b) 또는 기공(도 3c)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.3A to 3C are photographs showing a formed body manufactured using the three-dimensional printing apparatus 101 including the sensing unit 400 of the present invention, and FIG. 3b and 3c are photographs showing the formed body manufactured using the three-dimensional printing apparatus that does not include the sensing unit 400. FIG. As can be seen from the photograph, the shaped body manufactured using the apparatus 101 according to one embodiment of the present invention is smoothly manufactured on the outer surface, while the outer surface is smoothly manufactured, as shown in FIGS. 3B and 3C, It can be seen that cracks (FIG. 3B) or pores (FIG. 3C) are formed in the shaped bodies manufactured using the apparatus.

본원의 제 2 측면은,The second aspect of the invention,

내부공간을 포함하는 챔버(110);A chamber 110 including an interior space;

상기 챔버(110) 내부에 설치되어, 상하로 이동 가능하게 설치되며, 공급된 금속 분말이 다수의 금속 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 조형판(120);A shaping plate 120 installed inside the chamber 110 to be vertically movable and to be deposited as a product to be manufactured while sequentially stacking the supplied metal powders as a plurality of metal powder layers;

상기 조형판(120)에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 저장고(160);A metal powder storage 160 for supplying metal powder to the shaping plate 120;

용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 금속 분말에 레이저 빔을 조사하는 레이저 장치(200);A laser device (200) for irradiating the metal powder with a laser beam along an outline of a pattern shape to be welded;

상기 챔버(110) 내부공간의 비활성 분위기 형성을 위해 비활성 가스를 주입하는 비활성 가스 공급부(300); 및An inert gas supply unit 300 for injecting an inert gas to form an inert atmosphere in the chamber 110; And

상기 조형판(120)에 적층되는 금속 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 감지부(400);A sensing part 400 for sensing a defect of the metal powder layer and the accumulated shaped body to be laminated on the molding plate 120;

를 포함하고,Lt; / RTI >

상기 감지부(400)는,The sensing unit (400)

상기 금속 분말층 및 누적된 조형체의 결함 감지 또는 상기 금속 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조를 분석하기 위한 X선을 공급하는 X선 공급 장치(420);An X-ray supplying device 420 for supplying X-rays for analyzing defects of the metal powder layer and the accumulated shaped bodies or the lattice structure of the metal powder layer and the accumulated shaped bodies;

상기 금속 분말층 및 누적된 조형체에 공급된 후 반사되는 X선을 수집하는 수광 장치(440); 및A light receiving device 440 for collecting the X-rays reflected after being supplied to the metal powder layer and the cumulative shaped body; And

상기 수광 장치(440)에서 수집된 X선의 정보를 분석하는 분석 장치(460);An analyzer 460 for analyzing the X-ray information collected by the light receiving device 440;

를 포함하는 3 차원 프린팅 장치(101)를 제공한다.The three-dimensional printing apparatus 101 includes:

본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Although the detailed description of the parts overlapping with the first aspect of the present application is omitted, the description of the first aspect of the present invention can be applied equally to the second aspect.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 바람직하게 본원의 제 2 측면에 따른 X선일 수 있으며, 상기 X선을 사용함으로써 상기 금속 분말층 및 누적된 조형체의 마이크로 스케일의 구조를 분석할 수 있는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the source may preferably be an X-ray according to the second aspect of the invention, wherein the X-ray can be used to analyze the structure of the microscale of the metal powder layer and the cumulative shaped body Lt; / RTI >

본원의 제 3 측면은,A third aspect of the invention,

상기 본원의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 따른 3 차원 프린팅 장치(101)를 이용하여,Using the three-dimensional printing apparatus 101 according to the first or second aspect of the present invention,

상기 조형판(120)에 상기 분말 저장고(160) 내의 분말을 공급하여 분말층을 형성하는 단계;Supplying powder in the powder reservoir (160) to the shaping plate (120) to form a powder layer;

상기 형성된 분말층에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및Irradiating the formed powder layer with a laser beam; And

상기 분말층의 결함을 감지하기 위해 선원을 공급하는 단계;Supplying a source of water to detect defects in the powder layer;

를 포함하며, / RTI >

상기 단계가 순차적으로 2 회 이상 수행되는 것인, 3 차원 프린팅 방법을 제공한다.Wherein the step is performed two or more times in sequence.

본원의 제 1 측면 및 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제 2 측면에 대해 설명한 내용은 제 3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Although the detailed description of the parts overlapping with the first aspect and the second aspect of the present application is omitted, the description of the first aspect and the second aspect of the present invention may be applied equally to the third aspect, .

이하, 본원의 제 3 측면에 따른 3 차원 프린팅 방법을 도 2를 참조하여 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the three-dimensional printing method according to the third aspect of the present invention will be described step by step with reference to FIG.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 방법은 우선 상기 조형판(120)에 상기 분말 저장고(160) 내의 분말을 공급하여 분말층을 형성하는 단계(S100)를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the 3D printing method may include a step S100 of supplying a powder in the powder reservoir 160 to the shaping plate 120 to form a powder layer.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 챔버(110)는 작업공간을 형성하며, 상기 챔버(110)의 내부에 상기 조형판(120)이 설치되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chamber 110 forms a work space, and the molding plate 120 is installed inside the chamber 110.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120)은 상기 챔버(110)의 내부에 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 이를 위하여 상기 조형판(120)은 별도의 승하강기구(140)와 연결되어 있는 것일 수 있다. 상기 승하강기구(140)의 동작에 의하여 상기 조형판(120)은 상기 챔버(110)의 내부에서 상하로 승강 및 하강할 수 있으며, 상기 승하강기구(140)는 제어부(500)에 의해 제어될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the molding plate 120 may be vertically movably installed in the chamber 110. For this purpose, the molding plate 120 may be provided with a separate lifting mechanism 140, And the like. The operation of the lifting mechanism 140 allows the molding plate 120 to move up and down in the chamber 110. The lifting mechanism 140 is controlled by the controller 500, But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120)은 하부에 조형대(130)를 더 포함하고 상기 조형대(130)는 챔버(110) 내부 및 상기 조형판(120) 상부에 정전기가 발생하는 것을 방지하는 역할을 하기 위하여 고무 재질로 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the shaping plate 120 further includes a shaping table 130 disposed below the shaping table 130. The shaping table 130 is configured to generate static electricity in the chamber 110 and on the shaping plate 120 However, it is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120)은 금속과 비금속으로 제작될 수 있으며, 상기 조형판(120)이 금속일 경우 상기 금속은 철, 니켈, 타이타늄, 알루니늄, 코발트, 탄탈륨, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴, 금, 은, 동, 주석, 납, 철, 수은, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 조형판(120)이 비금속일 경우 상기 비금속은 플라스틱, 고무, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the molding plate 120 may be made of a metal and a non-metal. If the molding plate 120 is a metal, the metal may be iron, nickel, titanium, aluminum, cobalt, tantalum But are not limited to, materials selected from zirconium, tungsten, molybdenum, gold, silver, copper, tin, lead, iron, mercury, and combinations thereof. In addition, when the molding plate 120 is a non-metal, the non-metal may include, but is not limited to, a material selected from plastic, rubber, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 장치(101)는 상기 조형판(120)에 공급되고 남은 분말을 저장하는 분말 수집고(180)를 더 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the three-dimensional printing apparatus 101 may further include, but is not limited to, a powder collector 180 for storing powder remaining in the shaping plate 120 .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말 저장고(160)는 상기 조형판(120)과 같이 별도의 승하강기구(140)와 연결되어 있는 것일 수 있다. 상기 승하강기구(140)의 동작에 의하여 상기 분말 저장고(160)는 상기 챔버(110)의 내부에서 상하로 승강 및 하강할 수 있으며, 상기 승하강기구(140)는 제어부(500)에 의해 제어될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the powder reservoir 160 may be connected to a separate lifting mechanism 140 like the shaping plate 120. The operation of the lifting mechanism 140 allows the powder reservoir 160 to be raised and lowered vertically in the chamber 110. The lifting mechanism 140 is controlled by the controller 500, But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말 저장고(160)에 저장된 분말은 블레이드(280)에 의해 상기 조형판(120)으로 공급되는 것일 수 있다. 상기 블레이드(280)는 분말 저장고(160)에 저장된 분말이 10 μm 내지 약 150 μm 높이로 상승하면 이 분말을 밀어서 조형판(120)에 공급한 후 일정한 두께로 도포하여 조형판(120)의 상부에 분말층을 형성하는 역할을 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the powder stored in the powder reservoir 160 may be supplied to the shaping plate 120 by a blade 280. When the powder stored in the powder reservoir 160 rises to a height of about 10 μm to about 150 μm, the powder 280 is supplied to the shaping plate 120 and then applied to the shaping plate 120 to a predetermined thickness, To form a powder layer.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말 수집고(180)는 분말 저장고(160)와 더불어 상기 조형판(120)과 일렬로 배치되는 것이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 블레이드(280)가 분말 저장고(160)에서 조형판(120)으로 이동하면서 조형판(120)에 분말층을 평탄하게 형성하게 되고, 이후 남은 분말을 분말 수집고(180)로 이동시켜 남은 분말이 저장되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the powder collector 180 is preferably, but not exclusively, arranged in line with the shaping plate 120 in addition to the powder reservoir 160. The blade 280 is moved from the powder reservoir 160 to the shaping plate 120 to form a powder layer flat on the shaping plate 120. The remaining powder is then transferred to the powder collector 180, , But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 블레이드(280)는 별도의 이동부재 및 진공부재를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 이동부재는 블레이드(280)를 조형판(120)의 상부에서 좌우로 이동시키는 역할을 할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the blade 280 may include, but is not limited to, a separate moving member and a vacuum member. The moving member may serve to move the blade 280 from the upper portion of the shaping plate 120 to the left and right, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 방법은 다음으로 상기 형성된 분말층 및 상기 방법이 2 회 이상 진행된 경우 누적된 조형체에 레이저 빔을 조사하는 단계(S200)를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the 3D printing method may include a step S200 of irradiating a laser beam to the formed powder layer and the cumulative formed body when the method is performed more than two times.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 챔버(110)의 상부에는 상기 조형판(120)에 도포된 분말층에 레이저빔을 조사하는 레이저 장치(200)가 설치되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 레이저 장치(200)는 상기 조형판(120)에 도포된 분말을 소결하는 레이저(220) 및 레이저(220)에 에너지를 인가하는 레이저 발생기(240)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 상기 레이저 장치(400)는 조형판(120)에 도포된 분말층에 용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라서 레이저빔을 조사함으로써 분말층을 원하는 형상으로 소결시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, a laser device 200 for irradiating a laser beam to the powder layer applied to the shaping plate 120 may be installed on the chamber 110, but the present invention is not limited thereto . The laser device 200 may include a laser 220 for sintering the powder coated on the shaping plate 120 and a laser generator 240 for applying energy to the laser 220. However, no. Accordingly, the laser device 400 can sinter the powder layer to a desired shape by irradiating a laser beam along a contour of a pattern shape to be fused to the powder layer applied to the shaping plate 120, no.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 조형판(120), 분말 저장고(160), 분말 수집고(180), 블레이드(280), 및 레이저 장치(200)의 동작은 제어부(500)에 의하여 제어되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The operation of the molding plate 120, the powder reservoir 160, the powder collector 180, the blade 280, and the laser device 200 is controlled by the controller 500 But is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 챔버(110) 내부에 렌즈(260)가 설치될 수 있으며, 상기 렌즈(260)는 조형판(120)에 적층된 분말에 레이저 빔을 수용시키는 역할을 하는 것일 수 있고, 또는 선원 공급 장치(420) 및 수광 장치(440)에서 공급되고 반사되는 선원을 수용시키는 역할을 하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, a lens 260 may be installed inside the chamber 110, and the lens 260 may be a member that serves to receive a laser beam from powder deposited on the shaping plate 120 Or may serve to receive a source of reflections supplied and reflected from the source supply device 420 and the light receiving device 440. However, the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 방법은 다음으로 상기 분말층 및 상기 방법이 2 회 이상 진행된 경우 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위해 선원을 공급하는 단계(S300)를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the 3D printing method further comprises a step (S300) of supplying a source to detect a defect in the cumulative formed body when the powder layer and the method proceed twice or more .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말층의 결함을 감지하기 위하여 공급되는 선원은 적어도 마지막으로 적층된 분말층의 두께 이상으로 침투할 수 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 3 차원 프린팅 장치(101)는 적층형 프린팅 장치로서 분말층이 순차적으로 적층되는 바, 분말층이 적층될 때마다 상기 분말층에 선원을 공급할 수 있으며, 이때 상기 선원은 적어도 마지막으로 적층된 분말층의 두께 이상으로 침투할 수 있는 것일 수 있다. 따라서, 마지막으로 적층된 분말층의 내부 결함을 실시간으로 감지할 수 있는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the source to be fed to detect defects in the powder layer may be at least capable of penetrating the thickness of the lastly deposited powder layer. That is, the three-dimensional printing apparatus 101 is a stacking type printing apparatus in which powder layers are sequentially laminated, so that a source can be supplied to the powder layer each time a powder layer is stacked, Or may penetrate more than the thickness of the powder layer. Therefore, it is possible to detect the internal defect of the finally deposited powder layer in real time.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 결함은 분말층 및 누적된 조형체에 크랙(crack) 또는 기공(pore)이 형성된 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the defects may be cracks or pores formed in the powder layer and the accumulated shaped bodies.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말은 분말 저장고(160)로부터 공급되며, 이때 상기 블레이드(280)를 이용하여 상기 분말이 운송되어 상기 조형판(120)에 공급되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the powder is supplied from the powder reservoir 160, and the powder may be transported to the shaping plate 120 using the blade 280, It is not.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 순차적으로 적층되는 분말층 각각의 두께는 약 10 μm 내지 약 150 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 분말층 각각의 두께는 약 10 μm 내지 약 150 μm, 약 30 μm 내지 약 150 μm, 약 50 μm 내지 약 150 μm, 약 70 μm 내지 약 150 μm, 약 90 μm 내지 약 150 μm, 약 100 μm 내지 약 150 μm, 약 120 μm 내지 약 150 μm, 약 140 μm 내지 약 150 μm, 약 10 μm 내지 약 140 μm, 약 10 μm 내지 약 120 μm, 약 10 μm 내지 약 100 μm, 약 10 μm 내지 약 90 μm, 약 10 μm 내지 약 70 μm, 약 10 μm 내지 약 50 μm, 또는 약 10 μm 내지 약 30 μm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 분말층의 두께가 10 μm 보다 얇을 경우 3 차원 프린팅 작업에 있어서, 작업 시간이 증가할 수 있으며, 150 μm 보다 두꺼울 경우 상기 선원이 상기 분말층의 최하부 영역까지 침투하지 못하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the thickness of each of the sequentially deposited powder layers may be from about 10 [mu] m to about 150 [mu] m, but is not limited thereto. For example, the thickness of each of the powder layers may be from about 10 [mu] m to about 150 [mu] m, from about 30 [mu] m to about 150 [mu] m, from about 50 [ , About 100 μm to about 150 μm, about 120 μm to about 150 μm, about 140 μm to about 150 μm, about 10 μm to about 140 μm, about 10 μm to about 120 μm, about 10 μm to about 100 μm, But is not limited to, from about 10 μm to about 90 μm, from about 10 μm to about 70 μm, from about 10 μm to about 50 μm, or from about 10 μm to about 30 μm. If the thickness of the powder layer is thinner than 10 탆, the working time may increase in a three-dimensional printing operation. If it is thicker than 150 탆, the source may not penetrate to the lowermost region of the powder layer. It is not.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 순차적으로 누적된 조형체의 두께는 약 1 cm 내지 약 200 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 누적된 조형체의 두께는 약 1 cm 내지 약 200 cm, 약 10 cm 내지 약 200 cm, 약 30 cm 내지 약 200 cm, 약 50 cm 내지 약 200 cm, 약 70 cm 내지 약 200 cm, 약 100 cm 내지 약 200 cm, 약 120 cm 내지 약 200 cm, 약 150 cm 내지 약 200 cm, 약 170 cm 내지 약 200 cm, 약 1 cm 내지 약 170 cm, 약 1 cm 내지 약 150 cm, 약 1 cm 내지 약 120 cm, 약 1 cm 내지 약 100 cm, 약 1 cm 내지 약 70 cm, 약 1 cm 내지 약 50 cm, 약 1 cm 내지 약 30 cm, 또는 약 1 cm 내지 약 10 cm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 누적된 조형체란 완성된 조형체를 의미하는 것일 수도 있고 3 차원 프린팅 과정에서 누적된 조형체를 의미하는 것일 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the thickness of the sequentially stacked shaped bodies may be from about 1 cm to about 200 cm, but is not limited thereto. For example, the thickness of the stacked shaped bodies may range from about 1 cm to about 200 cm, from about 10 cm to about 200 cm, from about 30 cm to about 200 cm, from about 50 cm to about 200 cm, from about 70 cm to about 200 cm, from about 100 cm to about 200 cm, from about 120 cm to about 200 cm, from about 150 cm to about 200 cm, from about 170 cm to about 200 cm, from about 1 cm to about 170 cm, from about 1 cm to about 150 cm, From about 1 cm to about 50 cm, from about 1 cm to about 30 cm, or from about 1 cm to about 10 cm, from about 1 cm to about 120 cm, from about 1 cm to about 100 cm, from about 1 cm to about 70 cm, But is not limited thereto. The cumulative shaped body may be a finished shaped body, or may be a cumulative shaped body in the 3D printing process, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 X선, 적외선, 자외선 또는 초음파인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the invention, the source can be, but is not limited to, X-ray, infrared, ultraviolet or ultrasound.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 상기 분말층의 결함을 감지할 수도 있으나, 상기 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조 또한 감지할 수 있는 것일 수 있다. 따라서, 상기 선원을 이용하여 상기 적층되는 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조를 실시간으로 감지할 수 있는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the source may sense a defect in the powder layer, but it may also be such that the grating structure of the powder layer and the accumulated shaped body is also detectable. Therefore, it is possible to detect the lattice structure of the stacked powder layer and the accumulated shaped body in real time using the source.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 수광 장치(440)는 개인휴대단말기(personal digital assistant, PDA), 전하결합소자(charge-coupled device, CCD) 또는 X-선 검출장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the light receiving device 440 may be a personal digital assistant (PDA), a charge-coupled device (CCD) or an X-ray detector, It is not.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 상기 분말층이 순차적으로 적층될 때마다 공급되는 것일 수 있다. 따라서, 상기 기술한 바와 같이 상기 분말층이 적층될 때마다 적층된 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 실시간으로 감지하는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the source may be supplied each time the powder layer is sequentially deposited. Therefore, as described above, it is possible to detect the defects of the stacked powder layer and the accumulated shaped body in real time whenever the powder layer is stacked.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원에 의한 분말층의 결함 감지는 분말층에 선원을 조사 후, 반사되는 선원을 상기 수광 장치(440)에서 수집하며, 사익 수광 장치에서 수집된 선원의 정보를 분석 장치(460)에서 분석하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the detection of a defect in the powder layer by the source is performed by irradiating a source to the powder layer, collecting the reflected source at the light receiving device 440, Analyzing device 460 may be one.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분석 장치(460)는 컴퓨터 분석기 등일 수 있으며, 실시간으로 분말층의 결함을 확인할 수 있도록 디스플레이부를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the analyzer 460 may be a computer analyzer or the like, and may include a display unit so that a defect in the powder layer can be confirmed in real time.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 장치(101)는 상기 분말층의 결함이 감지되면 상기 장치의 작동을 멈추거나 또는 상기 분말층에 레이저 빔을 재조사하는 것일 수 있다. 상기 분말층에 레이저 빔을 재조사함으로써 결함(크랙 또는 기공)이 발생한 부분을 재용융하여 경화시키는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the 3D printing apparatus 101 may stop the operation of the apparatus if a defect in the powder layer is detected, or re-examine the laser beam in the powder layer. The laser beam may be re-examined on the powder layer to re-melt and cure a portion where a defect (crack or pore) has occurred.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 3 차원 프린팅 방법은 상기 S100 내지 S300의 단계가 순차적으로 2 회 이상 수행되는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the three-dimensional printing method may be one in which the steps S100 to S300 are performed two or more times in order.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분말층의 결함이 감지되면 상기 3 차원 프린팅 장치(101)의 작동을 멈추거나 또는 상기 분말층에 레이저 빔을 재조사하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, when a defect in the powder layer is detected, the operation of the three-dimensional printing apparatus 101 may be stopped or the laser beam may be re-scanned into the powder layer.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 선원은 상기 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지할 수도 있으나, 상기 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조 또한 감지할 수 있는 것일 수 있다.In one embodiment of the invention, the source may sense defects in the powder layer and the accumulated shaped body, but may also be capable of sensing the lattice structure of the powder layer and the accumulated shaped body.

본원의 일 구현예에 있어서, 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 도 3a는 본원의 감지부(400)를 포함하는 3 차원 프린팅 장치(101)를 이용하여 제조된 조형체를 나타낸 사진이고, 도 3b 및 3c는 상기 감지부(400)를 포함하지 않는 3 차원 프린팅 장치를 이용하여 제조된 조형체를 나타낸 사진다. 사진에서 확인할 수 있듯이, 본원의 일 구현예에 따른 장치(101)를 이용하여 제조된 조형체는 외면이 매끄럽게 제조된 반면, 도 3b 및 3c에 나타난 바와 같이 상기 감지부(400)를 포함하지 않는 장치를 이용하여 제조된 조형체는 크랙(도 3b) 또는 기공(도 3c)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.3A to 3C are photographs showing a formed body manufactured using the three-dimensional printing apparatus 101 including the sensing unit 400 of the present invention, and FIG. 3b and 3c are photographs showing the shaped bodies manufactured using the three-dimensional printing apparatus that does not include the sensing unit 400. FIG. As can be seen from the photograph, the shaped body manufactured using the apparatus 101 according to one embodiment of the present invention is smoothly manufactured on the outer surface, while the outer surface is smoothly manufactured, as shown in FIGS. 3B and 3C, It can be seen that cracks (FIG. 3B) or pores (FIG. 3C) are formed in the shaped bodies manufactured using the apparatus.

101: 3 차원 프린팅 장치
110: 챔버
120: 조형판
130: 조형대
140: 승하강기구
160: 분말 저장고
180: 분말 수집고
200: 레이저 장치
220: 레이저
240: 레이저 발생기
260: 렌즈
280: 블레이드
300: 비활성 가스 공급부
400: 감지부
420: 선원 공급 장치
440: 수광 장치
460: 분석 장치
500: 제어부101: 3D printing device
110: chamber
120: plastic plate
130: Plastic model
140: lifting mechanism
160: Powder reservoir
180: Powder collector
200: laser device
220: Laser
240: laser generator
260: Lens
280: blade
300: inert gas supply unit
400:
420: Crew feeder
440: Light receiving device
460: Analyzer
500:

Claims (13)

내부공간을 포함하는 챔버;
상기 챔버 내부에 설치되어, 상하로 이동 가능하게 설치되며, 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 조형판;
상기 조형판에 분말을 공급하는 분말 저장고;
용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 분말에 레이저 빔을 조사하는 레이저 장치;
상기 챔버 내부공간의 비활성 분위기 형성을 위해 비활성 가스를 주입하는 비활성 가스 공급부; 및
상기 조형판에 적층되는 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 감지부;
를 포함하고,
상기 감지부는,
상기 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 선원을 공급하는 선원 공급 장치;
상기 분말층 및 누적된 조형체에 공급된 후 반사되는 선원을 수집하는 수광 장치; 및
상기 수광 장치에서 수집된 선원의 정보를 분석하는 분석 장치;
를 포함하는 3 차원 프린팅 장치.
A chamber comprising an interior space;
A shaping plate installed inside the chamber and vertically movably installed to deposit the supplied powders in a plurality of powder layers sequentially and to be welded to a product to be manufactured;
A powder reservoir for supplying powder to the shaping plate;
A laser device for irradiating the powder with a laser beam along an outline of a pattern shape to be welded;
An inert gas supply unit for injecting an inert gas to form an inert atmosphere in the chamber interior space; And
A powder layer stacked on the shaping plate, and a sensing unit for sensing defects of the accumulated shaped body;
Lt; / RTI >
The sensing unit includes:
A source supply device for supplying a source for detecting defects of the powder layer and the cumulative shaped body;
A light receiving device for collecting a source of the light reflected after being supplied to the powder layer and the cumulative shaped body; And
An analysis device for analyzing information of a source collected by the light receiving device;
Dimensional printing apparatus.
제1항에 있어서,
상기 분말층의 결함을 감지하기 위하여 공급되는 선원은 적어도 마지막으로 적층된 분말층의 두께 이상으로 침투할 수 있는 것인, 3 차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the source of radiation supplied to detect defects in the powder layer is capable of penetrating at least over the thickness of the last deposited powder layer.
제1항에 있어서,
상기 순차적으로 적층되는 분말층 각각의 두께는 10 μm 내지 150 μm인, 3 차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of each of the successively stacked powder layers is 10 占 퐉 to 150 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 순차적으로 누적된 조형체의 두께는 1 cm 내지 200 cm인, 3 차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the sequentially stacked shaped bodies is 1 cm to 200 cm.
제1항에 있어서,
상기 선원은 X선, 적외선, 자외선 또는 초음파인 것인, 3 차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the source is an X-ray, an infrared ray, an ultraviolet ray, or an ultrasonic wave.
제1항에 있어서,
상기 선원은 상기 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조를 감지할 수 있는 것인, 3 차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the source is capable of sensing a grating structure of the powder layer and the cumulative shaped body.
제1항에 있어서,
상기 수광 장치는 개인휴대단말기(personal digital assistant, PDA), 전하결합소자(charge-coupled device, CCD) 또는 X-선 검출장치인 것인, 3 차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the light receiving device is a personal digital assistant (PDA), a charge-coupled device (CCD) or an X-ray detecting device.
제1항에 있어서,
상기 선원은 상기 분말층이 순차적으로 적층될 때마다 공급되는 것인, 3 차원 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the source is fed every time the powder layer is sequentially stacked.
제8항에 있어서,
상기 3 차원 프린팅 장치는 상기 분말층 및 누적된 조형체의 결함이 감지되면 상기 장치의 작동을 멈추거나 또는 상기 분말층에 레이저 빔을 재조사하는 것인, 3 차원 프린팅 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the three-dimensional printing apparatus stops the operation of the apparatus or re-examines the laser beam on the powder layer when a defect in the powder layer and the accumulated shaped body is detected.
내부공간을 포함하는 챔버;
상기 챔버 내부에 설치되어, 상하로 이동 가능하게 설치되며, 공급된 금속 분말이 다수의 금속 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 조형판;
상기 조형판에 금속 분말을 공급하는 금속 분말 저장고;
용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 금속 분말에 레이저 빔을 조사하는 레이저 장치;
상기 챔버 내부공간의 비활성 분위기 형성을 위해 비활성 가스를 주입하는 비활성 가스 공급부; 및
상기 조형판에 적층되는 금속 분말층 및 누적된 조형체의 결함을 감지하기 위한 감지부;
를 포함하고,
상기 감지부는,
상기 금속 분말층 및 누적된 조형체의 결함 감지 또는 상기 금속 분말층 및 누적된 조형체의 격자구조를 분석하기 위한 X선을 공급하는 X선 공급 장치;
상기 금속 분말층 및 누적된 조형체에 공급된 후 반사되는 X선을 수집하는 수광 장치; 및
상기 수광 장치(440)에서 수집된 X선의 정보를 분석하는 분석 장치;
를 포함하는 3 차원 프린팅 장치.
A chamber comprising an interior space;
A shaping plate installed inside the chamber and vertically movably installed to deposit the supplied metal powder into a plurality of metal powder layers sequentially and to be welded to a product to be manufactured;
A metal powder reservoir for supplying metal powder to the shaping plate;
A laser device for irradiating the metal powder with a laser beam along an outline of a pattern shape to be welded;
An inert gas supply unit for injecting an inert gas to form an inert atmosphere in the chamber interior space; And
A sensing part for sensing a defect of the metal powder layer and the accumulated shaped body to be laminated on the molding plate;
Lt; / RTI >
The sensing unit includes:
An X-ray supplying device for supplying X-rays for analyzing the defect of the metal powder layer and the accumulated shaped body or the lattice structure of the metal powder layer and the accumulated shaped body;
A light receiving device for collecting X-rays reflected on the metal powder layer and the accumulated formed body after being reflected; And
An analyzer for analyzing the X-ray information collected by the light receiving device 440;
Dimensional printing apparatus.
제1항의 3 차원 프린팅 장치를 이용하여,
상기 조형판에 상기 분말 저장고 내의 분말을 공급하여 분말층을 형성하는 단계;
상기 형성된 분말층에 레이저 빔을 조사하는 단계; 및
상기 분말층의 결함을 감지하기 위해 선원을 공급하는 단계;
를 포함하며,
상기 단계가 순차적으로 2 회 이상 수행되는 것인, 3 차원 프린팅 방법.
Using the three-dimensional printing apparatus of claim 1,
Supplying a powder in the powder reservoir to the shaping plate to form a powder layer;
Irradiating the formed powder layer with a laser beam; And
Supplying a source of water to detect defects in the powder layer;
/ RTI >
Wherein the step is performed two or more times in sequence.
제11항에 있어서,
상기 분말층의 결함이 감지되면 상기 3 차원 프린팅 장치의 작동을 멈추거나 또는 상기 분말층에 레이저 빔을 재조사하는 것인, 3 차원 프린팅 방법.
12. The method of claim 11,
And stopping the operation of the three-dimensional printing apparatus when the defect of the powder layer is detected, or re-examining the laser beam on the powder layer.
제11항에 있어서,
상기 선원은 상기 분말층의 격자구조를 감지할 수 있는 것인, 3 차원 프린팅 방법.12. The method of claim 11,
Wherein said source is capable of sensing a grating structure of said powder layer.
KR1020170156414A 2017-11-22 2017-11-22 3-dimensional printing device and method of 3-dimensional printing using the same KR102344846B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170156414A KR102344846B1 (en) 2017-11-22 2017-11-22 3-dimensional printing device and method of 3-dimensional printing using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170156414A KR102344846B1 (en) 2017-11-22 2017-11-22 3-dimensional printing device and method of 3-dimensional printing using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190058955A true KR20190058955A (en) 2019-05-30
KR102344846B1 KR102344846B1 (en) 2021-12-29

Family

ID=66675895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170156414A KR102344846B1 (en) 2017-11-22 2017-11-22 3-dimensional printing device and method of 3-dimensional printing using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102344846B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210023057A (en) 2019-08-21 2021-03-04 한국조선해양 주식회사 Method for setting of process optimazation of three-dimensional printer
WO2022239344A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 三菱重工業株式会社 Additive manufacturing device
CN117841365A (en) * 2024-03-06 2024-04-09 云耀深维(江苏)科技有限公司 System for synchronously monitoring coating quality of material in additive manufacturing and additive manufacturing equipment
CN117841365B (en) * 2024-03-06 2024-05-10 云耀深维(江苏)科技有限公司 System for synchronously monitoring coating quality of material in additive manufacturing and additive manufacturing equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010520091A (en) * 2007-11-27 2010-06-10 イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ Method for producing a three-dimensional object by laser sintering
WO2015026540A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 United Technologies Corporation Method for in-situ markers for thermal mechanical structural health monitoring
US20160339519A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Lockheed Martin Corporation In-process monitoring of powder bed additive manufacturing
KR20170088395A (en) * 2014-12-26 2017-08-01 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 Method for manufacturing three-dimensional molding
KR101773062B1 (en) * 2017-01-17 2017-08-31 (주)센트롤 Three-dimensional object

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010520091A (en) * 2007-11-27 2010-06-10 イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ Method for producing a three-dimensional object by laser sintering
WO2015026540A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 United Technologies Corporation Method for in-situ markers for thermal mechanical structural health monitoring
JP2016530523A (en) * 2013-08-21 2016-09-29 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションＵｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Method for in-situ markers for condition monitoring of thermomechanical structures
KR20170088395A (en) * 2014-12-26 2017-08-01 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 Method for manufacturing three-dimensional molding
US20160339519A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Lockheed Martin Corporation In-process monitoring of powder bed additive manufacturing
KR101773062B1 (en) * 2017-01-17 2017-08-31 (주)센트롤 Three-dimensional object

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210023057A (en) 2019-08-21 2021-03-04 한국조선해양 주식회사 Method for setting of process optimazation of three-dimensional printer
WO2022239344A1 (en) * 2021-05-12 2022-11-17 三菱重工業株式会社 Additive manufacturing device
CN117841365A (en) * 2024-03-06 2024-04-09 云耀深维(江苏)科技有限公司 System for synchronously monitoring coating quality of material in additive manufacturing and additive manufacturing equipment
CN117841365B (en) * 2024-03-06 2024-05-10 云耀深维(江苏)科技有限公司 System for synchronously monitoring coating quality of material in additive manufacturing and additive manufacturing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
KR102344846B1 (en) 2021-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Leach et al. Geometrical metrology for metal additive manufacturing
CN109108282B (en) Apparatus for forming an article using additive manufacturing and method of manufacturing an article
Kim et al. A review on quality control in additive manufacturing
JP6733654B2 (en) Three-dimensional structure manufacturing apparatus and structure manufacturing method
CN104226996B (en) A kind of laser 3D prints the device and method of impeller of pump
JP3724437B2 (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus for three-dimensional shaped object
US5354414A (en) Apparatus and method for forming an integral object from laminations
EP3170590A1 (en) Non-contact acoustic inspection method for additive manufacturing processes
US20180200964A1 (en) Method and apparatus for continuously refreshing a recoater blade for additive manufacturing
US10821519B2 (en) Laser shock peening within an additive manufacturing process
CN103143706A (en) 3D (three dimensional) printing manufacturing method of seal
WO2015009397A1 (en) Quality control of additive manufactured parts
US20190134911A1 (en) Apparatus and methods for build surface mapping
US20190009332A1 (en) Dmlm build release layer and method of use thereof
US20190134891A1 (en) Dmlm build platform and surface flattening
KR101872212B1 (en) Three-dimensional printer
CN110430991A (en) Layered material applying method and equipment for increasing material manufacturing
KR20190058955A (en) 3-dimensional printing device and method of 3-dimensional printing using the same
JP7103379B2 (en) Three-dimensional model manufacturing equipment
CN114450584A (en) Stack molding system
DE102016201086A1 (en) ADDITIVE MANUFACTURING SYSTEM AND TEST METHODS FOR ADDITIVELY MANUFACTURED COMPONENTS
KR101922793B1 (en) Three-dimensional printer
KR101872213B1 (en) Three-dimensional printer
KR101990304B1 (en) Three-dimensional object
KR101876799B1 (en) Three-dimensional printer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right