KR20190115528A - Dlp방식 3d 프린터의 구동 제어방법 - Google Patents
Dlp방식 3d 프린터의 구동 제어방법Info
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Abstract
본 발명은 출력물 성형 시 출력물을 지지하는 빌드플레이트를 일정 높이로 올렸다 내려주는 웨이브 동작을 규칙적으로 반복하여 성형 완료시 상기 출력물이 레진수조의 표면으로부터 용이하게 분리될 수 있도록 한 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법에 관한 것으로, 구동모터(150)를 정역회전 구동하는 모터구동부(210)와, DLP프로젝터(120)를 구동하는 프로젝터구동부(220)와, 상기 모터구동부(210)를 제어하여 빌드플레이트(130)의 상승 또는 하강제어를 수행하고 상기 프로젝터구동부(220)를 제어하여 DLP프로젝터(120)가 빛을 조사하여 광경화수지(111)가 경화되도록 제어 하는 제어부(230)와, 출력물(P)을 성형하기 위한 기준레이어층(P1)의 두께(a)를 설정하는 설정부(240)를 포함하되, 상기 제어부(230)는 설정된 두께(a)에 해당하는 기준레이어층(P1)으로 광경화수지(111)가 순차적으로 적층 경화되도록 상기 빌드플레이트(130)를 순차적으로 상승시켜주되, 상기 상승 동작 시 상기 설정된 기준레이어층 두께(a)에 해당하는 위치 보다 일정 높이(b:웨이브 설정값) 더 상승시킨 다음 하강하여 설정된 위치로 세팅하는 것을 반복 제어하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 DLP(Digital Light Processing) 방식 3D 프린터의 구동 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출력물 성형 시 출력물을 지지하는 빌드플레이트를 일정 높이로 올렸다 내려주는 웨이브 동작을 규칙적으로 반복하여 성형 완료시 상기 출력물이 레진수조의 표면으로부터 용이하게 분리될 수 있도록 한 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터의 프린팅 방식은 크게 FDM방식(Fused Deposition Modelling)과 DLP방식(Digital LightProcessing), SLA방식(Stereolithography Apparatus) 및 SLS방식(Selective Laser Sintering)으로 구분되어진다.
여기서, DLP 방식의 3D 프린터는 광경화수지가 저장되는 투명재질의 레진탱크와, 상기 레진수조로 광을 조사하여 출력물을 성형하는 DLP프로젝터와, 상기 레진수조에서 성형되는 출력물을 부착 지지하는 빌드플레이트를 포함하여 구성된다.
또한 작동 원리는 도 5의 (a)에서와 같이 투명재질의 레진수조(110) 하부로부터 DLP프로젝터로부터 광이 조사되면 상면에 위치한 빌드플레이트(130)에 출력물의 기본레이어층(P1)이 설정한 두께(a)로 경화되어 성형되고, 이러한 기본레이어층(P1)이 성형(경화) 완료되면 상기 빌드플레이트(130)는 상기 두께(a) 만큼 상승되고, 다시 DLP프로젝터로부터 일정시간 동안 빛이 조사되어 상기 기본레이어층(P1) 저면에 2차레이어층이 성형 및 증착된다.
상기 레이어층이 층층이 적층되면서 상기 빌드프레이트(130)는 점차 상승하게 되고, 추후 입체형상의 출력물이 조형된다.
이는 도 5의 (b)에서와 같이 빌드플레이트(130)를 설정한 두께(a) 만큼 상승시킨 뒤, 설정된 시간(T1) 동안 광을 조사하여 레이어층을 경화 및 성형 한 후, 다시 빌드플레이트(130)를 두께(a) 만큼 상승시키는 동작을 반복 수행하여 출력물을 성형하는 것이다.
그리고 출력물이 성형 완료된 후에는 상기 빌드플레이트(130)의 저면에 달라붙은 출력물을 먼저 레진수조(110)의 표면으로부터 떼어 내고, 이후 도구를 이용하여 빌드플레이트(130)로부터 분리시켜 주어 출력물을 인출하게 된다.
그런데, 이러한 분리 동작에 있어서, 레진수조(110)의 표면에 붙어 있는 출력물의 단면적이 비교적 작을 때에는 상기 출력물이 레진수조(110)의 표면으로부터 잘 분리되지만 단면적이 큰 경우에는 레진수조(110)로부터 출력물이 잘 떨어지지 않게 되어, 분리 시 출력물이 변형되거나 손상을 입게 되는 문제점이 도출되곤 하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 출력물 성형 시 출력물을 지지하는 빌드플레이트를 일정 높이로 올렸다 내려주는 웨이브 동작을 규칙적으로 반복하여 성형 완료시 상기 출력물이 레진수조의 표면으로부터 용이하게 분리될 수 있도록 한 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법을 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광경화수지가 충전되는 레진수조와, 상기 레진수조의 저면을 향해 광을 조사하는 DLP프로젝터와, 상기 레진수조의 상방에 이송수단을 통해 상하이동 가능하게 설치되는 빌드플레이트와, 상기 빌드플레이트를 상승 또는 하강 시켜주는 이송수단과, 상기 이송수단의 일측에 연결되는 구동모터를 포함하고; 상기 구동모터를 정역회전 구동하는 모터구동부와, 상기 DLP프로젝터를 구동하는 프로젝터구동부와, 상기 모터구동부를 제어하여 빌드플레이트의 상승 또는 하강제어를 수행하고 상기 프로젝터구동부를 제어하여 DLP프로젝터가 빛을 조사하여 광경화수지가 경화되도록 제어 하는 제어부와, 출력물을 성형하기 위한 기준레이어층(P1)의 두께(a)를 설정하는 설정부를 포함하되, 상기 제어부는 설정된 두께(a)에 해당하는 기준레이어층(P1)으로 광경화수지가 순차적으로 적층 경화되도록 상기 빌드플레이트를 순차적으로 상승시켜주되, 상기 상승 동작 시 상기 설정된 기준레이어층 두께(a)에 해당하는 위치 보다 일정 높이(b:웨이브 설정값) 더 상승시킨 다음 하강하여 설정된 위치로 세팅하는 것을 반복 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 설정부는 기준레이어층(P1)의 경화 후 빌드플레이트를 상승시킬 때 기준레이어층(P1)의 두께(a) 보다 일정높이 더 상승되도록 하는 웨이브 설정값(b)을 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 제어부는 DLP프로젝터가 설정된 경화시간(T1) 동안 빛을 조사하도록 한 후, 상기 경화시간(T1)이 경과되면 빌드플레이트를 상승시켜 주되, 기준레이어층(P1)의 두께(a)와 웨이브 설정값(b)을 합친 높이(c=a+b)로 상승시킨 후 다시 웨이브 설정값(b) 만큼 하강하여 주는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 출력물 성형 시 출력물을 지지하는 빌드플레이트를 일정 높이로 올렸다 내려주는 웨이브 동작을 규칙적으로 반복하여, 성형 완료시 레진수조의 표면에 붙어 있는 출력물의 단면적이 큰 경우에도 레진수조로부터 출력물이 잘 떨어지도록 함으로써, 분리 시 출력물이 변형되거나 손상을 입는 문제점을 해결한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 DLP방식 3D 프린터의 주요 부분의 구성도,
도 2는 본 발명이 적용되는 DLP방식 3D 프린터의 제어 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법의 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법의 타이밍도,
도 5는 종래의 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법의 개념도 및 타이밍도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 DLP방식 3D 프린터의 제어 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법의 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법의 타이밍도,
도 5는 종래의 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법의 개념도 및 타이밍도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 DLP방식 3D 프린터의 주요 부분의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 DLP방식 3D 프린터는,
베이스부(161)의 상판(162)에 고정부(163)을 통해 위치 조절 가능하게 고정 설치되고 광경화수지(111)가 충전되는 레진수조(110)와, 상기 베이스부(161)의 내부에 설치되고 투명한 저면을 가지는 상기 레진수조(110)의 저면을 향해 광을 조사하는 DLP프로젝터(120)(도 2 참조)와, 상기 레진수조(110)의 상방에 이송수단(160)에 연결된 지지부(131)를 통해 상하이동 가능하게 설치되는 빌드플레이트(130)와, 상기 베이스부(161)의 일측 상단에 설치된 수직브래킷(160)을 통해 상기 빌드플레이트(130)를 상승 또는 하강 시켜주는 이송수단(140)과, 상기 이송수단(140)의 일측에 연결되는 구동모터(150)를 포함한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 DLP방식 3D 프린터의 제어 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 DLP방식 3D 프린터의 제어블록은,
모터구동부(210), 프로젝터구동부(220), 제어부(230) 및 설정부(240)를 포함한다.
상기 모터구동부(210)는 구동모터(150)를 정역 구동한다.
상기 프로젝터구동부(220)는 제어부(220)의 제어에 의해 DLP프로젝터(120)를 구동한다.
상기 제어부(230)는 모터구동부(210)를 제어하여 빌드플레이트(130)의 상승 또는 하강제어를 수행하고, 상기 프로젝터구동부(220)를 제어하여 DLP프로젝터(120)가 빛을 조사하여 광경화수지(111)가 경화되도록 제어 하여준다.
또한 상기 제어부(230)는 설정된 두께에 해당하는 기준레이어층으로 광경화수지(111)가 순차적으로 적층 경화되도록 상기 빌드플레이트(130)를 순차적으로 상승시켜주되, 상기 상승 동작 시 상기 설정된 기준레이어층 두께에 해당하는 위치 보다 일정 높이(웨이브 설정값) 더 상승시킨 다음 하강하여 설정된 위치로 세팅하는 것을 반복 제어한다.
즉 상기 제어부(230)는 빌드플레이트(130)과 레진수조(110) 사이에서 성형되는 출력물(P)의 조형 제어 시, 설정된 출력물(P)의 기준레이어층이 경화되어 빌드플레이트(130)의 저면에 흡착된 상태로 상승될 때, 기준레이어층의 두께 보다 더 높이 빌드플레이트(130)를 상승시켜주어 상기 경화된 출력물(레이어층)의 단면이 레진수조(110)의 표면으로부터 분리 이탈되는 동작을 반복하도록 하여준다.
이러한 동작을 편의 상 웨이브 동작이라고 칭하며, 이러한 웨이브 동작을 통해 레진수조(110)의 표면에 성형 부착되는 출력물(P)이 레진수조(110)의 표면에 견고하게 부착되지 않게 되어, 출력물(P)의 단면적이 크더라도 추후 출력물 완성 시 상기 출력물(P)이 레진수조(110)의 표면으로부터 용이하게 떨어지게 된다.
상기 설정부(240)는 도 3의 (a)에서와 같이 출력물(P)을 성형하기 위한 기준레이어층(P1)의 두께(a)를 설정하여 상기 제어부(230)로 입력하여 준다.
또한 상기 설정부(240)는 상기 기준레이어층(P1)에 DLP프로젝터(120)로부터 빛이 조사되어 광경화수지(111)가 경화되는 시간(T1)을 설정하여 상기 제어부(230)로 입력하여 준다.
또한 상기 설정부(240)는 기준레이어층(P1)의 경화 후 빌드플레이트(130)를 상승시킬 때 도 3의 (b)와 같이 기준레이어층(P1)의 두께(a) 보다 일정높이 더 상승되도록 하는 웨이브 설정값(b)을 설정할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명 제어방법을 이하 설명한다.
먼저, 레진수조(110)에 광경화수지(111)를 충전하고, 설정부(240)를 통해 출력물(P)의 기준레이어층 두께(a)와, 웨이브 설정값(b)을 설정하고 운전을 개시한다.
상기 운전이 개시되면, 제어부(230)는 모터구동부(210)를 통해 구동모터(150)를 구동하고, 이에 따라 이송수단(140)의 구동으로 빌드플레이트(130)는 하강하여 도 3에서와 같이 레진수조(110)의 표면에 근접하되, 설정된 기준레어이층(a)의 간격을 유지하도록 위치한다.
이때 상기 빌드플레이트(130)의 선단부는 레진수조(110)에 충전된 액상의 광경화수지에 침수된다.
여기서 상기 빌드플레이트(130)의 초기 높이(위치)는 도 4에서와 같이 d1이 된다.
그런 다음, 제어부(230)는 프로젝터구동부(220)를 제어하여, DLP프로젝터(120)는 설정된 출력물의 레이어층 단면 형상으로 빛(L)을 상기 레진수조(110)의 저면으로 조사한다.
이때 상기 DLP프로젝터(120)는 도 4에서와 같이 설정된 경화시간(T1) 동안 빛(L)을 조사하게 된다.
상기 경화시간(T1)이 경과되면 상기 빌드플레이트(130)의 저면에는 제1기준레이어층(P1)이 경화되어 흡착되어 진다. 그런 다음 상기 제어부(230)는 다시 상기 빌드플레이트(130)를 상승시켜 준다.
이때 상기 빌드플레이트(130)는 도 3의 (b)와 같이 기준레이어층(P1)의 두께(a)와 웨이브 설정값(b)을 합친 높이(c=a+b)로 상승한다.
그런 다음, 도 4와 같이 다시 웨이브 설정값(b) 만큼 하강하여 d2위치에 이르게 된다.
상기 제어부(230)는 다시 프로젝터구동부(220)를 제어하여, DLP프로젝터(120)는 설정된 출력물의 레이어층 단면 형상으로 빛(L)을 상기 레진수조(110)의 저면으로 조사한다.
이때 상기 DLP프로젝터(120)는 도 4에서와 같이 설정된 경화시간(T1) 동안 빛(L)을 조사하게 되고, 도 3의 (c)에서와 같이 제2기준레이어층(P2)이 상기 빌드플레이트(130)의 제1기준레이어층(P1)의 저면에 경화되어 흡착되어 진다.
이러한 과정을 반복하여 출력물(P)은 빌드플레이트(130)와 레진수조(110) 사이에서 성형되되, 상기 빌드플레이트(130)의 상승 시, 웨이브 동작에 의해 상기 빌드플레이트(130)에 부착된 출력물(P)의 저면 단면층이 상기 레진수조(110)의 표면으로 크게 분리되는 동작을 반복하게 되어, 추후 출력물(P) 성형 완료 시 레진수조(110)의 표면에 부착되는 단면적이 큰 출력물(P)도 상기 레진수조(110)로부터 용이하게 분리될 수 있게 되는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명은 출력물 성형 시 출력물을 지지하는 빌드플레이트를 일정 높이로 올렸다 내려주는 웨이브 동작을 규칙적으로 반복하여, 성형 완료시 레진수조의 표면에 붙어 있는 출력물의 단면적이 큰 경우에도 레진수조로부터 출력물이 잘 떨어지도록 함으로써, 분리 시 출력물이 변형되거나 손상을 입는 문제점을 해결하게 되는 것이다.
110: 레진수조
111: 광경화수지
120: DLP프로젝터 130: 빌드플레이트
131: 지지부 140: 이송수단
150: 구동모터 160: 수직브래킷
210: 모터구동부 220: 프로젝터구동부
230: 제어부 240: 설정부
P1: 기준레이어층 P: 출력물
120: DLP프로젝터 130: 빌드플레이트
131: 지지부 140: 이송수단
150: 구동모터 160: 수직브래킷
210: 모터구동부 220: 프로젝터구동부
230: 제어부 240: 설정부
P1: 기준레이어층 P: 출력물
Claims (3)
- 광경화수지(111)가 충전되는 레진수조(110)와, 상기 레진수조(110)의 저면을 향해 광을 조사하는 DLP프로젝터(120)와, 상기 레진수조(110)의 상방에 이송수단(160)을 통해 상하이동 가능하게 설치되는 빌드플레이트(130)와, 상기 빌드플레이트(130)를 상승 또는 하강 시켜주는 이송수단(140)과, 상기 이송수단(140)의 일측에 연결되는 구동모터(150)를 포함하고;
상기 구동모터(150)를 정역회전 구동하는 모터구동부(210)와, 상기 DLP프로젝터(120)를 구동하는 프로젝터구동부(220)와, 상기 모터구동부(210)를 제어하여 빌드플레이트(130)의 상승 또는 하강제어를 수행하고 상기 프로젝터구동부(220)를 제어하여 DLP프로젝터(120)가 빛을 조사하여 광경화수지(111)가 경화되도록 제어 하는 제어부(230)와, 출력물(P)을 성형하기 위한 기준레이어층(P1)의 두께(a)를 설정하는 설정부(240)를 포함하되,
상기 제어부(230)는 설정된 두께(a)에 해당하는 기준레이어층(P1)으로 광경화수지(111)가 순차적으로 적층 경화되도록 상기 빌드플레이트(130)를 순차적으로 상승시켜주되, 상기 상승 동작 시 상기 설정된 기준레이어층 두께(a)에 해당하는 위치 보다 일정 높이(b:웨이브 설정값) 더 상승시킨 다음 하강하여 설정된 위치로 세팅하는 것을 반복 제어하는 것을 특징으로 하는 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 설정부(240)는 기준레이어층(P1)의 경화 후 빌드플레이트(130)를 상승시킬 때 기준레이어층(P1)의 두께(a) 보다 일정높이 더 상승되도록 하는 웨이브 설정값(b)을 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제어부(230)는 DLP프로젝터(120)가 설정된 경화시간(T1) 동안 빛(L)을 조사하도록 한 후, 상기 경화시간(T1)이 경과되면 빌드플레이트(130)를 상승시켜 주되, 기준레이어층(P1)의 두께(a)와 웨이브 설정값(b)을 합친 높이(c=a+b)로 상승시킨 후 다시 웨이브 설정값(b) 만큼 하강하여 주는 것을 특징으로 하는 DLP방식 3D 프린터의 구동 제어방법.
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