KR20200034014A

KR20200034014A - 3d printer and method for printing three dimensional structur using the same

Info

Publication number: KR20200034014A
Application number: KR1020180108187A
Authority: KR
Inventors: 최형일; 김도현; 오진호
Original assignee: 주식회사 엠오피(M.O.P Co., Ltd.)
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2020-03-31
Also published as: KR102131402B1

Abstract

The present invention relates to a 3D printer and to a three-dimensional structure output method using the same. The 3D printer comprises: a first material supply part; a main stage; a layer forming part; a light irradiation part; and a second material supply part, wherein the first material supply part provides a first material only to an auxiliary stage, the layer forming part provides the first material on the auxiliary stage in a form of a layer to the main stage, the light irradiation part is positioned on an upper portion of the main stage and irradiates light to the first material in the form of a layer, and the second material supply part forms a pattern by providing a second material on the cured first material.

Description

3D 프린터 및 이를 이용한 입체 구조물 출력 방법 {3D PRINTER AND METHOD FOR PRINTING THREE DIMENSIONAL STRUCTUR USING THE SAME}3D printer and 3D printing method using the same {3D PRINTER AND METHOD FOR PRINTING THREE DIMENSIONAL STRUCTUR USING THE SAME}

본 발명은 3D 프린터 및 이를 이용한 입체 구조물 출력 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 미세한 채널을 갖는 입체 구조물을 효과적으로 출력할 수 있는 3D 프린터 및 이를 이용한 입체 구조물 출력 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer and a three-dimensional structure output method using the same. More specifically, the present invention relates to a 3D printer capable of effectively outputting a three-dimensional structure having a fine channel and a three-dimensional structure output method using the same.

3D 프린터는 3차원의 구조물을 제조하는 장치로서, 원재료를 조각하는 방식으로 3차원 구조물을 형성하는 절삭형 3D 프린터와 재료를 층별로 적층하여 구조물을 형성하는 적층형 3D 프린터가 있다. 적층형 3D 프린터는 재료를 적층하는 방식이므로, 절삭형 3D 프린터 대비 소재 사용 효율이 높으며, 정교한 구조물의 형성이 가능한 이점이 있어 차세대 공정 기술로 크게 주목받고 있다.A 3D printer is a device for manufacturing a three-dimensional structure, and there are a cutting-type 3D printer that forms a three-dimensional structure by engraving raw materials, and a stacked 3D printer that forms a structure by stacking materials layer by layer. Since the stacked 3D printer is a method of stacking materials, it has a higher efficiency of material use than a cut 3D printer, and has the advantage of being capable of forming a sophisticated structure, and thus has attracted great attention as a next-generation process technology.

적층형 3D 프린터는 재료의 적층 방식에 따라 재료 분사(Material jetting), 재료 압출(Material Extrusion), 접착제 분사(Binder jetting), 고에너지 직접 조사(Directed Energy Deposition), 분말 적층 용융(Powder Bed Fusion), 시트 적층(Sheet Lamination), 광경화 방식 등 다양한 방식이 존재한다.The stacked 3D printer can be used for material jetting, material extrusion, binder jetting, direct energy deposition, powder bed fusion, Various methods such as sheet lamination and photo-curing methods exist.

재료 분사 방식은 용액 형태의 재료를 분사하고, 자외선 등을 사용하여 재료를 경화하여 구조물을 형성한다. 재료 압출은 고온으로 가열하여 흐름성이 확보된 재료를 높은 압력으로 밀어내어 구조물을 형성하는 방식이다. 접착제 분사는 분말 형태의 재료 위에 액체형태의 접착제를 분사하여 분말을 접착시킴으로써 구조물을 형성하는 방식이다. 고에너지 직접 조사는 레이저 등으로 원재료를 녹여 서로 부착시킴으로써 구조물을 형성하는 방식이다. 분말 적층 용융은 분말 형태의 재료 위에 레이저 등을 주사하여 분말 재료를 용융 및 경화시켜 구조물을 형성하는 방식이다. 시트 적층은 얇은 필름 형태의 재료를 열이나 접착제 등으로 적층함으로써 구조물을 형성하는 방식이다. 광경화 방식은 광경화성 소재에 광을 조사하여 경화시킴으로써 구조물을 형성하는 방식이다. The material spraying method sprays a material in a solution form and hardens the material using ultraviolet rays to form a structure. Material extrusion is a method of forming a structure by heating a material at a high temperature to push a material having high flowability under high pressure. Adhesive spraying is a method of forming a structure by spraying a liquid adhesive on a powdered material to bond the powder. Direct irradiation with high energy is a method of forming structures by melting raw materials with a laser or the like and attaching them to each other. Powder lamination and melting is a method of forming a structure by melting and curing a powder material by injecting a laser or the like onto the material in powder form. Sheet lamination is a method of forming a structure by laminating materials in the form of thin films with heat or adhesives. The photocuring method is a method of forming a structure by irradiating light to a photocurable material and curing it.

그러나, 상술한 적측형 방식의 3D 프린터는 미세한 구조를 갖는 입체 구조물을 출력하는데 많은 한계가 있다. 예를 들어, 재료 분사, 재료 압출, 접착제 분사, 고에너지 직접 조사 등의 3D 프린터는 노즐을 사용하여 입체 구조물을 출력하므로, 정밀한 구조물을 출력하기 위해서는 노즐의 위치나 분사력을 정밀하게 제어할 수 있는 기술이 필요하다. 또한, 노즐의 위치나 분사력을 정밀하게 제어하는 경우, 구조물의 출력 속도가 감소되는 단점이 존재한다. However, the above-described 3D printer of the lateral type method has many limitations in outputting a three-dimensional structure having a fine structure. For example, 3D printers such as material spraying, material extrusion, adhesive spraying, and high energy direct irradiation output a three-dimensional structure using a nozzle, so that the position or ejection force of the nozzle can be precisely controlled to output a precise structure. Technology is required. In addition, when precisely controlling the position or injection force of the nozzle, there is a disadvantage that the output speed of the structure is reduced.

특히, 미세한 구멍을 갖거나 아치(arch) 형상을 갖는 입체 구조물의 경우, 미세한 구멍 또는 아치의 천장부분에서 재료가 경화 또는 접착되기 전에 중력에 의해 흘러내리는 문제가 많이 발생되며, 이로 인해 구조물의 형상이 찌그러지는 문제가 발생될 수 있다. In particular, in the case of a three-dimensional structure having a fine hole or an arch shape, many problems occur due to gravity before the material hardens or adheres to the fine hole or the ceiling portion of the arch. This crushing problem may occur.

이에, 미세한 구조를 갖는 구조물을 안정적이고 신속하게 출력할 수 있는3D 프린터의 개발이 요구되고 있다. Accordingly, there is a need to develop a 3D printer capable of stably and rapidly outputting a structure having a fine structure.

한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.On the other hand, the above-mentioned background technology is the technical information acquired by the inventor for the derivation of the present invention or acquired in the derivation process of the present invention, and is not necessarily a known technology disclosed to the general public before filing the present invention. .

한국등록특허 제10-0606457호Korean Registered Patent No. 10-0606457

본 발명의 일 실시예는 미세한 구조를 갖는 입체 구조물을 출력할 수 있는 3D 프린터 및 이를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 제공하는 데에 목적이 있다. One embodiment of the present invention has an object to provide a 3D printer capable of outputting a three-dimensional structure having a fine structure and a three-dimensional structure output method using the same.

또한, 본 발명의 일 실시예는 이종 소재로 구성된 입체 구조물을 출력할 수 있는 3D 프린터 및 이를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 제공하는 데에 목적이 있다. In addition, an embodiment of the present invention has an object to provide a 3D printer capable of outputting a three-dimensional structure composed of different materials and a three-dimensional structure output method using the same.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따르면 3D 프린터는 제1 재료 제공부, 메인 스테이지, 레이어 형성부, 광 조사부 및 제2 재료 제공부를 포함한다. 제1 재료 제공부는 제1 재료를 보조 스테이지에만 제공한다. 레이어 형성부는 상기 보조 스테이지 상의 상기 제1 재료를 메인 스테이지에 레이어 형태로 제공한다. 광 조사부는 상기 메인 스테이지 상부에 위치하며, 레이어 형태의 상기 제1 재료에 광을 조사한다. 제2 재료 제공부는 경화된 상기 제1 재료 상에 제2 재료를 제공함으로써, 패턴을 형성한다. As a technical means for achieving the above technical problem, according to an aspect of the present invention, a 3D printer includes a first material providing unit, a main stage, a layer forming unit, a light irradiation unit, and a second material providing unit. The first material providing unit provides the first material only to the auxiliary stage. The layer forming unit provides the first material on the auxiliary stage in the form of a layer on the main stage. The light irradiation unit is positioned on the main stage and irradiates light to the first material in the form of a layer. The second material providing portion forms a pattern by providing a second material on the cured first material.

상기 제1 재료는 세라믹 또는 금속 입자 및 상기 세라믹 또는 금속 입자가 분산된 광경화성 수지 조성물을 포함하고, 상기 제1 재료 제공부는 상기 제1 재료가 저장된 저장부, 상기 저장부의 상기 제1 재료를 배출하는 제1 배출부, 상기 제1 배출부의 상기 제1 재료를 밀링하는 밀링부, 및 밀링된 상기 제1 재료를 배출하는 제2 배출부를 포함할 수 있다. The first material includes a ceramic or metal particle and a photocurable resin composition in which the ceramic or metal particles are dispersed, and the first material providing unit discharges the storage unit in which the first material is stored, and the first material in the storage unit. It may include a first discharge portion, a milling portion for milling the first material of the first discharge portion, and a second discharge portion for discharging the milled first material.

상기 제1 재료 제공부는 5,000cp 내지 100,000cp의 점도를 갖는 상기 제1 재료를 제공하도록 구성될 수 있다. The first material providing unit may be configured to provide the first material having a viscosity of 5,000cp to 100,000cp.

상기 레이어 형성부는 상기 보조 스테이지의 제1 영역에서 상기 메인 스테이지를 가로 지르는 방향으로 상기 제1 영역과 이격된 상기 보조 스테이지의 제2 영역까지 수평이동하며, 상기 레이어 형성부가 수평이동됨에 따라 상기 제1 재료는 상기 레이어 형성부와 상기 메인 스테이지 사이의 간격에 대응되는 높이를 갖는 제1 레이어로 형성될 수 있다. The layer forming unit horizontally moves from the first area of the auxiliary stage to the second area of the auxiliary stage spaced apart from the first area in a direction transverse to the main stage, and the first as the layer forming unit moves horizontally. The material may be formed of a first layer having a height corresponding to the gap between the layer forming portion and the main stage.

상기 광 조사부에 의해 메인 스테이지 상의 상기 제1 레이어가 경화되는 경우, 상기 메인 스테이지는 상기 제1 레이어의 높이에 대응되는 길이만큼 하강하고, 상기 메인 스테이지가 하강하는 경우, 상기 레이어 형성부는 상기 보조 스테이지의 상기 제2 영역에서 상기 메인 스테이지를 가로 지르는 방향으로 상기 보조 스테이지의 제1 영역까지 수평이동하며, 상기 레이어 형성부가 수평이동됨에 따라 상기 보조 스테이지 상의 잔여 제1 재료가 제2 레이어로 상기 메인 스테이지에 더 제공될 수 있다. When the first layer on the main stage is cured by the light irradiation unit, the main stage descends by a length corresponding to the height of the first layer, and when the main stage descends, the layer forming unit is the auxiliary stage Horizontally moving from the second region to the first region of the auxiliary stage in a direction crossing the main stage, and as the layer forming portion is moved horizontally, the remaining first material on the auxiliary stage moves to the second layer as the main stage. Can be provided further.

상기 레이어 형성부는, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 코팅하도록 구성된 블레이드, 상기 블레이드의 일단을 고정시키는 블레이드 바디, 및 상기 바디를 상기 메인 스테이지의 상에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시키도록 구성된 블레이드 구동부를 포함할 수 있다. The layer forming unit, a blade configured to coat the first material on the main stage, a blade body fixing one end of the blade, and horizontally moving the body in a direction crossing the main stage on the main stage It may include a blade drive configured to.

상기 레이어 형성부는, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 코팅하도록 구성된 롤러, 상기 롤러를 고정시키는 회전축, 및 상기 회전축 및 상기 롤러를 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 이동시키도록 구성된 롤러 구동부를 포함할 수 있다. The layer forming unit includes a roller configured to coat the first material on the main stage, a rotating shaft fixing the roller, and a roller driving unit configured to move the rotating shaft and the roller in a direction transverse to the main stage. can do.

3D 프린터는 상기 보조 스테이지 및 상기 메인 스테이지 상에 배치되고, 승하강이 가능하도록 구성된 필름을 더 포함하고, 상기 레이어 형성부는, 상기 필름의 상면에 접하는 제1 블레이드, 및 상기 필름의 상면에 접하고, 상기 메인 스테이지의 상면을 가로지르는 방향으로 이동 가능하게 구성된 제2 블레이드를 포함할 수 있다. The 3D printer further includes a film disposed on the auxiliary stage and the main stage, and configured to be able to move up and down, and the layer forming unit is in contact with a first blade contacting an upper surface of the film, and an upper surface of the film, It may include a second blade configured to be movable in a direction transverse to the upper surface of the main stage.

상기 제2 재료 제공부는, 상기 제2 재료를 액체 방울 형태로 분사하는 노즐, 및 상기 노즐을 상기 메인 스테이지 상에서 이동시키는 로봇 암을 포함할 수 있다. The second material providing unit may include a nozzle that sprays the second material in the form of a liquid drop, and a robot arm that moves the nozzle on the main stage.

상기 제2 재료 제공부는, 상기 제2 재료를 액체 방울 형태로 분사하는 노즐, 상기 노즐을 고정시키고, 상기 메인 스테이지 상에서 상기 메인 스테이지의 상면과 평행한 2차원 평면상에서 이동하도록 구성된 노즐 고정부, 및 상기 노즐 고정부의 이동 경로를 가이드하는 레일을 포함할 수 있다. The second material providing unit includes a nozzle for spraying the second material in the form of a liquid droplet, a nozzle fixing unit configured to fix the nozzle and move on a two-dimensional plane parallel to an upper surface of the main stage on the main stage, and It may include a rail that guides the movement path of the nozzle fixing portion.

상기 보조 스테이지는 상기 메인 스테이지를 둘러싸고, 상기 메인 스테이지가 최고 높이로 상승된 경우, 상기 보조 스테이지의 상면은 상기 메인 스테이지의 상면과 동일면에 위치될 수 있다. The auxiliary stage surrounds the main stage, and when the main stage is raised to the highest height, the upper surface of the auxiliary stage may be located on the same surface as the upper surface of the main stage.

상기 보조 스테이지의 일 내측면은 상기 보조 스테이지의 일 내측면과 마주하는 상기 메인 스테이지의 외측면으로부터 0.1mm ~ 10mm 이격될 수 있다. One inner surface of the auxiliary stage may be spaced from 0.1 mm to 10 mm from the outer surface of the main stage facing one inner surface of the auxiliary stage.

상기 보조 스테이지는, 상기 레이어 형성부가 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지에 레이어 형태로 제공하는 경우, 상기 메인 스테이지의 외측면과 접하고, 상기 메인 스테이지가 승하강하는 경우, 상기 메인 스테이지의 상기 외측면으로부터 이격되도록 구성될 수 있다. In the auxiliary stage, when the layer forming portion provides the first material in the form of a layer on the main stage, it is in contact with the outer surface of the main stage, and when the main stage moves up and down, the outer surface of the main stage It can be configured to be spaced from.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 제1 재료 제공부를 사용하여 보조 스테이지의 제1 영역에 슬러리 형태의 제1 재료를 제공하는 단계, 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 이격된 제2 영역 사이에서 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 레이어 형태로 제공하는 단계, 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 하부 구조물을 형성하는 단계, 제2 재료 제공부를 사용하여 상기 하부 구조물 상에 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계, 상기 레이어 형성부를 사용하여 상기 제2 재료로 형성된 상기 패턴을 덮도록 상기 제1 재료를 레이어 형태로 제공하는 단계, 및 상기 광 조사부를 사용하여 상기 제2 재료를 덮는 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상부 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer includes providing a first material in a slurry form to a first region of an auxiliary stage using a first material providing unit, and a layer forming unit of the auxiliary stage. Providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving in a direction transverse to the main stage between the first region and the second region spaced from the first region, using a light irradiation unit Forming a substructure by curing the first material in the form of a layer, forming a pattern with a second material on the substructure using a second material providing portion, and using the layer forming portion to form the second material Providing the first material in a layer form to cover the pattern formed of, and the light irradiation unit Curing said first material covering said second material by using, a step of forming the upper structure.

상기 레이어 형성부를 사용하여 상기 제2 재료로 형성된 상기 패턴을 덮도록 상기 제1 재료를 레이어 형태로 제공하는 단계는, 상기 제2 재료로 이루어진 상기 패턴의 상면이 상기 보조 스테이지의 상면과 동일면에 위치하거나 또는 상기 패턴의 상면이 상기 보조 스테이지의 상면보다 낮게 위치되도록 상기 메인 스테이지를 하강시키는 단계, 및 상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이에서 수평이동 시킴으로써, 상기 패턴을 덮도록 상기 제1 재료를 레이어 형태로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. In the step of providing the first material in a layer form so as to cover the pattern formed of the second material using the layer forming unit, an upper surface of the pattern made of the second material is positioned on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage. Or lowering the main stage such that the upper surface of the pattern is positioned lower than the upper surface of the auxiliary stage, and horizontally moving the layer forming portion between the first region and the second region of the auxiliary stage, It may include the step of providing the first material in the form of a layer to cover.

상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 하부 구조물을 형성하는 단계는, (a) 상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료에 광을 조사함으로써, 상기 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시키는 단계, (b) 상기 경화된 상기 제1 재료의 상면이 상기 보조 스테이지의 상면과 동일면에 위치되도록 상기 메인 스테이지를 하강시키는 단계, (c) 상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서 수평이동 시킴으로써, 상기 메인 스테이지 상에 상기 제1 재료를 레이어 형태로 추가 제공하는 단계, (d) 상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료에 광을 조사함으로써, 추가 제공된 상기 제1 재료를 경화시키는 단계, 및 상기 제1 재료의 경화로 형성된 단면들의 총 높이가 출력하고자 하는 상기 하부 구조물의 높이가 될 때까지 상기 (b) 내지 (d)의 단계를 반복하는 단계를 포함할 수 있다. The step of forming the lower structure by curing the first material in the form of a layer using the light irradiation part may include: (a) irradiating light to the first material in the form of a layer by using the light irradiation part; Curing the first material, (b) lowering the main stage such that the top surface of the cured first material is located on the same surface as the top surface of the auxiliary stage, and (c) the layer forming portion is assisted. Further providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving between the first area and the second area of the stage, (d) using the light irradiation unit to form the first layer-like Curing the first material further provided by irradiating the material with light, and the total height of the cross-sections formed by curing of the first material To be output may include the step of repeating the steps of (b) to (d) until the height of the lower structure.

상기 제2 재료 제공부를 사용하여 경화된 상기 하부 구조물 상에 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2 재료 제공부를 사용하여 상기 패턴의 높이가 원하는 높이에 도달할 때까지 상기 제2 재료를 반복적으로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. The step of forming a pattern with a second material on the cured substructure using the second material providing part may include using the second material providing part until the height of the pattern reaches a desired height. It may include the step of providing repeatedly.

상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 레이어 형태로 제공하는 단계는, 상기 보조 스테이지의 상에 배치된 필름을 상기 제1 재료에 접촉시키는 단계, 및 상기 필름의 상면에 접하는 제1 블레이드를 고정시킨 상태에서 제2 블레이드를 상기 제1 블레이드로부터 이격시켜 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동시키는 단계를 포함하고, 상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상기 하부 구조물을 형성하는 단계는, 상기 광 조사부를 사용하여 상기 필름 상에 광을 조사하여 상기 필름 하부에 레이어 형태로 제공된 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상기 하부 구조물을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 재료 제공부를 사용하여 경화된 상기 하부 구조물 상에 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계는, 상기 필름, 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드를 상기 메인 스테이지로부터 상승시키는 단계, 상기 하부 구조물 상에 상기 제2 재료 제공부를 위치시키는 단계, 및 상기 제2 재료 제공부를 사용하여 경화된 상기 하부 구조물 상에 상기 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving the layer forming portion in a direction transverse to the main stage between the first region and the second region of the auxiliary stage comprises: Contacting the film disposed on the auxiliary stage with the first material, and while fixing the first blade in contact with the top surface of the film, separating the second blade from the first blade to traverse the main stage The step of horizontally moving in a direction, and curing the first material in the form of a layer using the light irradiation unit, thereby forming the substructure, by irradiating light on the film using the light irradiation unit. By curing the first material provided in the form of a layer under the film, the phase The step of forming a pattern with a second material on the lower structure cured using the second material providing unit includes forming the base structure, the film, the first blade and the second blade. Ascending from the main stage, positioning the second material providing portion on the lower structure, and forming a pattern of the second material on the cured lower structure using the second material providing portion. It can contain.

상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 레이어 형태로 제공하는 단계는, 상기 보조 스테이지의 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 수평 이동시킴으로써, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 상기 메인 스테이지의 외측면과 접촉시키는 단계, 및 상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 하부 구조물을 형성하는 단계는, 상기 광 조사부를 사용하여 상기 제1 재료를 경화시키는 단계, 및 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 상기 메인 스테이지의 상기 외측면으로부터 이격시키는 단계를 포함할 수 있다. Providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving the layer forming portion in a direction transverse to the main stage between the first region and the second region of the auxiliary stage comprises: By horizontally moving the first plate and the second plate of the auxiliary stage, contacting the first plate and the second plate with the outer surface of the main stage, and the layer forming portion and the first plate of the auxiliary stage And coating the first material on the main stage by horizontally moving it between the second plates in a direction transverse to the main stage, and curing the first material in a layer form using the light irradiation unit. By doing so, the step of forming the lower structure, the light The step of using the ejection curing the first material, and wherein the first plate and the main stage of the second outer plates may comprise apart from the side.

상기 광 조사부를 사용하여 상기 제2 재료를 덮는 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상부 구조물을 형성하는 단계 이후에, 출력이 완료된 입체 구조물을 1000℃이상의 온도에서 소결시킴으로써, 상기 제2 재료로 이루어진 상기 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. After the step of forming the upper structure by curing the first material covering the second material using the light irradiation part, the sintered three-dimensional structure at a temperature of 1000 ° C. or higher after the output is completed, wherein the second material is made of the The method may further include removing the pattern.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터 및 이를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 세라믹 또는 금속 재질의 구조물과 고분자 플라스틱 재질의 구조물을 한번에 출력할 수 있다. According to any one of the above-described problem solving means of the present invention, a 3D printer and a three-dimensional structure output method using the same according to an embodiment of the present invention can output a structure of a ceramic or metal material and a structure of a polymer plastic material at a time. .

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 제1 재료 및 제2 재료가 서로 섞이는 문제가 최소화되고, 재료의 사용효율이 향상될 수 있다. In addition, according to any one of the problem solving means of the present invention, the problem of mixing the first material and the second material is minimized, and the use efficiency of the material can be improved.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 메인 스테이지가 승하강하는 과정에서 보조 스테이지와 마찰되지 않을 수 있으며, 이에 메인 스테이지의 이동을 정교하고 원할하게 제어할 수 있고, 메인 스테이지가 마모되는 문제가 최소화될 수 있다. In addition, according to any one of the problem solving means of the present invention, the main stage may not friction with the auxiliary stage in the process of ascending and descending, so that the movement of the main stage can be precisely and smoothly controlled, and the main stage is worn This can be minimized.

또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 미세한 채널 또는 구멍을 갖는 구조물에서 채널 또는 구멍들이 무너지거나 채널 또는 구멍들이 하부로 쳐지는 문제들이 최소화될 수 있다. In addition, according to any one of the problem solving means of the present invention, in a structure having a fine channel or hole, problems in which the channel or hole collapses or the channel or hole is struck downward may be minimized.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 3D 프린터를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1 재료 제공부를 간략하게 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 도시한 순서도이다.
도 6a 내지 6j는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 도시한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다.
도 10a 내지 10d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 도시한 단면도들이다. 1 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of the 3D printer shown in FIG. 1.
3 is a perspective view schematically showing a first material providing unit of FIG. 1.
4 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
6A to 6J are cross-sectional views illustrating a method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to another embodiment of the present invention.
8A to 8D are cross-sectional views illustrating a three-dimensional structure output method using a 3D printer according to another embodiment of the present invention.
9 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to another embodiment of the present invention.
10A to 10D are cross-sectional views illustrating a 3D printer output method using a 3D printer according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 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 to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재 또는 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member or element in between. Includes. Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components, unless otherwise specified.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 3D 프린터를 간략하게 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of the 3D printer shown in FIG. 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터는 입체 구조물을 형성할 수 있는 장치로서, 입력된 3D 도면에 기초하여 입체 구조물의 단면들을 순서대로 출력할 수 있는 입체 구조물 출력장치이다. A 3D printer according to an embodiment of the present invention is a device capable of forming a three-dimensional structure, and is a three-dimensional structure output device capable of sequentially outputting cross-sections of a three-dimensional structure based on an input 3D drawing.

도 1 및 도 2를 참조하면, 3D 프린터(100)는 제1 재료 제공부(110), 메인 스테이지(120), 보조 스테이지(140), 레이어 형성부(130), 광 조사부(150) 및 제2 재료 제공부(160)를 포함한다. 1 and 2, the 3D printer 100 includes a first material providing unit 110, a main stage 120, an auxiliary stage 140, a layer forming unit 130, a light irradiation unit 150, and 2 includes a material providing unit 160.

메인 스테이지(120)는 입체 구조물의 출력 공간을 제공하고, 출력된 구조물을 지지하는 구성으로서, 조형 스테이지(121), 샤프트(123) 및 스테이지 구동부(125)를 포함한다. The main stage 120 provides an output space of a three-dimensional structure, and is a configuration that supports the output structure, and includes a molding stage 121, a shaft 123, and a stage driving unit 125.

조형 스테이지(121)는 구조물이 형성되는 공간을 제공하고, 구조물을 지지할 수 있는 플레이트 형태로 구성된다. 조형 스테이지(121)는 최종 출력되는 입체 구조물의 밑면의 면적보다 크거나 같은 크기의 면적을 가질 수 있다. 도 1 에는 사각형 형태의 조형 스테이지(121)가 도시되어 있으나, 조형 스테이지(121)의 형태는 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. The molding stage 121 provides a space in which the structure is formed, and is configured in the form of a plate capable of supporting the structure. The molding stage 121 may have an area that is greater than or equal to the area of the bottom surface of the three-dimensional structure that is finally output. 1, a square-shaped molding stage 121 is illustrated, but the molding stage 121 may be configured in various shapes such as a circular shape, an oval shape, and a polygonal shape.

샤프트(123)는 조형 스테이지(121)를 고정시키며, 스테이지 구동부(125)와 연결되어 조형 스테이지(121)를 상승 또는 하강시킨다. 조형 스테이지(121)가 기울어지거나 흔들리지 않도록 샤프트(123)는 충분한 강성을 가지며, 조형 스테이지(121)와 단단히 결합된다. The shaft 123 fixes the molding stage 121 and is connected to the stage driving unit 125 to raise or lower the molding stage 121. The shaft 123 has sufficient rigidity so that the molding stage 121 is not tilted or shaken, and is firmly coupled to the molding stage 121.

스테이지 구동부(125)는 샤프트(123)와 연결되어 조형 스테이지(121)가 상승 또는 하강되도록 구동력을 제공한다. 스테이지 구동부(125)는 샤프트(123)를 상승 또는 하강시키는 모터로 구성될 수 있으며, 스테이지 구동부(125)는 전원공급부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 조형 스테이지(121)가 스테이지 구동부(125) 및 샤프트(123)에 의해 승하강됨에 따라 조형 스테이지(121) 상에서 구조물의 단면들이 순차적으로 적층될 수 있으며, 입체 구조물이 출력될 수 있다. The stage driving unit 125 is connected to the shaft 123 to provide a driving force such that the molding stage 121 is raised or lowered. The stage driving unit 125 may be configured as a motor that raises or lowers the shaft 123, and the stage driving unit 125 may be electrically connected to a power supply unit (not shown). As the molding stage 121 is moved up and down by the stage driver 125 and the shaft 123, cross-sections of structures on the molding stage 121 may be sequentially stacked, and a three-dimensional structure may be output.

보조 스테이지(140)는 메인 스테이지(120)를 둘러싸는 스테이지이다. 보조 스테이지(140)는 상승 또는 하강되지 않으며, 메인 스테이지(120)가 최고 높이로 상승된 경우, 보조 스테이지(140)의 상면은 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121) 상면과 동일면에 위치되도록 고정된다. The auxiliary stage 140 is a stage surrounding the main stage 120. The auxiliary stage 140 is not raised or lowered, and when the main stage 120 is raised to the highest height, the upper surface of the auxiliary stage 140 is positioned on the same surface as the upper surface of the molding stage 121 of the main stage 120. Is fixed.

보조 스테이지(140)는 조형 스테이지(121)를 수용하는 개구부를 포함하며, 보조 스테이지(140)의 개구부의 내측면은 조형 스테이지(121)의 바닥면으로 연장되어 바스켓(170)을 형성한다. The auxiliary stage 140 includes an opening accommodating the molding stage 121, and an inner surface of the opening of the auxiliary stage 140 extends to the bottom surface of the molding stage 121 to form a basket 170.

도 2에 도시된 바와 같이, 보조 스테이지(140) 개구부의 일 내측면은 이와 마주하는 조형 스테이지(121)의 외측면으로부터 소정의 거리(d) 만큼 이격된다. 구체적으로, 보조 스테이지(140)의 일 내측면과 조형 스테이지(121)의 외측면은 0.1mm 내지 10mm 이격될 수 있다. As illustrated in FIG. 2, one inner surface of the opening of the auxiliary stage 140 is spaced by a predetermined distance d from the outer surface of the molding stage 121 facing it. Specifically, one inner surface of the auxiliary stage 140 and the outer surface of the molding stage 121 may be spaced from 0.1 mm to 10 mm.

보조 스테이지(140)는 제1 재료(M1)가 제공되는 공간을 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 재료(M1)는 제1 재료 제공부(110)로부터 보조 스테이지(140)의 제1 영역(A)에 제공된다. 여기서 제1 영역(A)은 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121)와 인접한 영역으로서, 제1 재료 제공부(110)와 조형 스테이지(121) 사이의 영역일 수 있다. 보조 스테이지(140)의 제1 영역(A)은 제1 재료(M1)가 충분히 쌓일 수 있도록 충분한 면적을 갖는다. 예를 들어, 제1 영역의 면적은 제1 재료(M1)가 바스켓(170)내로 흘러내리지 않도록 충분히 큰 면적을 가질 수 있다. 이에, 제1 재료(M1)는 조형 스테이지(121)에 직접 제공되지 않으며, 보조 스테이지(140)에만 제공될 수 있다. The auxiliary stage 140 provides a space in which the first material M1 is provided. As illustrated in FIG. 2, the first material M1 is provided from the first material providing unit 110 to the first area A of the auxiliary stage 140. Here, the first region A is an area adjacent to the molding stage 121 of the main stage 120 and may be an area between the first material providing unit 110 and the molding stage 121. The first region A of the auxiliary stage 140 has a sufficient area so that the first material M1 is sufficiently stacked. For example, the area of the first region may have a sufficiently large area so that the first material M1 does not flow into the basket 170. Accordingly, the first material M1 is not directly provided to the molding stage 121, but may be provided only to the auxiliary stage 140.

도 1에 도시된 바와 같이, 보조 스테이지(140)는 제1 재료(M1)가 보조 스테이지(140) 외부로 흘러내리지 않도록 보조 스테이지(140)의 외곽을 둘러싸는 외벽을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 보조 스테이지(140)의 면적이 충분히 넓어 제1 재료(M1)가 보조 스테이지(140)의 외부로 흘러내리는 문제가 거의 발생하지 않는 경우, 보조 스테이지(140)의 외곽을 둘러싸는 외벽은 생략될 수 있다. As shown in FIG. 1, the auxiliary stage 140 may include an outer wall surrounding the outside of the auxiliary stage 140 so that the first material M1 does not flow out of the auxiliary stage 140. However, the present invention is not limited thereto, and when the area of the auxiliary stage 140 is sufficiently large, the problem that the first material M1 flows out of the auxiliary stage 140 hardly occurs, the outside of the auxiliary stage 140 is not generated. The surrounding outer wall can be omitted.

광 조사부(150)는 조형 스테이지(121) 상에 광을 조사하여 조형 스테이지(121) 상의 제1 재료(M1)를 경화시키도록 구성된다. 광 조사부(150)는 조형 스테이지(121)의 상측에 위치되며, 적외선, 자외선 또는 가시광선의 광을 조사할 수 있다. The light irradiation unit 150 is configured to irradiate light on the molding stage 121 to cure the first material M1 on the molding stage 121. The light irradiation unit 150 is positioned above the molding stage 121 and may irradiate light of infrared rays, ultraviolet rays, or visible rays.

광 조사부(150)는 특정 영역에만 광을 조사하는 레이저 또는 빔프로젝터로 구성될 수 있다. 이때, 광이 조사된 특정 영역에서만 제1 재료(M1)가 경화되므로, 광이 조사된 특정 영역에서 제1 재료(M1)로 구성된 구조물이 형성될 수 있다. 이에 대한 세부적인 내용은 도 6a 내지 도 6j를 참조하여 후술하기로 한다. The light irradiation unit 150 may be configured as a laser or beam projector that irradiates light only in a specific area. At this time, since the first material M1 is hardened only in a specific region to which light is irradiated, a structure made of the first material M1 may be formed in a specific region to which light is irradiated. Details of this will be described later with reference to FIGS. 6A to 6J.

광 조사부(150)가 레이저로 구성된 경우, 광은 특정 지점에 집중 조사되며, 광 조사부(150)는 광의 조사 지점을 움직임으로써 제1 재료(M1)를 부분적으로 경화시킬 수 있다. 또한, 광 조사부(150)가 빔 프로젝터로 구성된 경우, 광은 면단위로 조사될 수 있다. 이 경우, 광경화 반응이 동시 다발적으로 발생되며, 조형 스테이지(121) 상에서 구조물이 빠르게 형성될 수 있다. When the light irradiation unit 150 is composed of a laser, light is intensively irradiated to a specific point, and the light irradiation unit 150 may partially cure the first material M1 by moving the light irradiation point. In addition, when the light irradiation unit 150 is configured as a beam projector, light may be irradiated on a plane basis. In this case, photocuring reactions occur simultaneously and structures can be quickly formed on the molding stage 121.

레이어 형성부(130)는 보조 스테이지(140) 상에 제공된 제1 재료(M1)를 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121) 상에 레이어 형태로 제공한다. 레이어 형성부(130)는 블레이드(133), 블레이드 바디(131) 및 블레이드 구동부(135)를 포함한다. The layer forming unit 130 provides the first material M1 provided on the auxiliary stage 140 in the form of a layer on the molding stage 121 of the main stage 120. The layer forming unit 130 includes a blade 133, a blade body 131, and a blade driving unit 135.

블레이드(133)는 보조 스테이지(140)의 상면으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 보조 스테이지(140)의 제1 영역에 위치된 제1 재료(M1)를 조형 스테이지(121) 상에 도포한다. 블레이드(133)는 조형 스테이지(121) 상에 제1 재료(M1)가 균일한 두께로 도포될 수 있도록 조형 스테이지(121)의 폭보다 크거나 같은 길이를 가지며, 조형 스테이지(121) 상에 출력된 구조물을 손상시키지 않도록 적절한 탄성력을 갖는 재질로 구성될 수 있다. The blade 133 is spaced a predetermined distance from the upper surface of the auxiliary stage 140 to apply the first material M1 located in the first area of the auxiliary stage 140 on the molding stage 121. The blade 133 has a length equal to or greater than the width of the molding stage 121 so that the first material M1 can be applied to the molding stage 121 with a uniform thickness, and output on the molding stage 121 It can be made of a material having an appropriate elastic force so as not to damage the structure.

블레이드 바디(131)는 블레이드(133)가 굴곡되거나 휘지 않도록 블레이드(133)의 일단을 고정시킨다. The blade body 131 fixes one end of the blade 133 so that the blade 133 is not bent or bent.

블레이드 구동부(135)는 블레이드 바디(131)를 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121) 상에서 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킨다. 예를 들어, 블레이드 구동부(135)는 피스톤 방식으로 블레이드 바디(131)를 메인 스테이지(120) 상에서 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킬 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 블레이드 구동부(135)는 레일상에서 이동되도록 구성되어 블레이드 바디(131)를 수평이동 시킬 수도 있다. The blade driving unit 135 horizontally moves the blade body 131 on the molding stage 121 of the main stage 120 in a direction crossing the molding stage 121. For example, the blade driving unit 135 may horizontally move the blade body 131 on the main stage 120 in a direction crossing the main stage 120 in a piston manner. However, the present invention is not limited thereto, and the blade driving unit 135 may be configured to move on the rail to move the blade body 131 horizontally.

레이어 형성부(130)의 블레이드(133)가 보조 스테이지(140)의 상면으로부터 소정의 거리만큼 이격되고, 메인 스테이지(120) 상에서 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 수평 이동되므로, 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121)에는 제1 재료(M1)가 특정 두께를 갖는 레이어 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 조형 스테이지(121)에 제공되는 레이어의 두께는 블레이드(133)와 보조 스테이지(140)가 이격된 거리보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들어, 블레이드(133)는 보조 스테이지(140)로부터 20μm 내지 50μm만큼 이격될 수 있으며, 제1 재료(M1)는 조형 스테이지(121) 상에 20μm 내지 50μm의 두께로 제공될 수 있다. Since the blade 133 of the layer forming unit 130 is spaced a predetermined distance from the upper surface of the auxiliary stage 140 and horizontally moved in the direction crossing the main stage 120 on the main stage 120, the main stage ( The molding material 121 of 120) may be provided with a first material M1 in the form of a layer having a specific thickness. In this case, the thickness of the layer provided to the molding stage 121 may be greater than or equal to the distance between the blade 133 and the auxiliary stage 140. For example, the blade 133 may be spaced from the auxiliary stage 140 by 20 μm to 50 μm, and the first material M1 may be provided on the molding stage 121 in a thickness of 20 μm to 50 μm.

한편, 도 1 및 도 2에는 블레이드(133), 블레이드 바디(131) 및 블레이드 구동부(135)로 구성된 레이어 형성부(130)가 도시되어 있으나, 몇몇 실시예에 따르면, 레이어 형성부(130)는 블레이드(133) 형태가 아닌 롤러 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 레이어 형성부(130)는 제1 재료(M1)를 메인 스테이지(120) 상에 코팅하도록 구성된 롤러, 롤러를 고정시키는 회전축 및 회전축 및 롤러를 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다. 레이어 형성부(130)가 롤러 형태로 구성되는 경우, 롤러가 회전축을 중심으로 회전하면서 조형 스테이지(121) 상에 제1 재료(M1)를 레이어 형태로 제공할 수 있다. Meanwhile, in FIG. 1 and FIG. 2, a layer forming unit 130 including a blade 133, a blade body 131, and a blade driving unit 135 is illustrated, but according to some embodiments, the layer forming unit 130 It may be configured in the form of a roller rather than a blade 133. In this case, the layer forming unit 130 moves the roller configured to coat the first material M1 on the main stage 120, the rotating shaft for fixing the roller, and the rotating shaft and the roller in a direction transverse to the main stage 120. It may include a driving unit. When the layer forming unit 130 is configured in the form of a roller, the first material M1 may be provided in the form of a layer on the molding stage 121 while the roller rotates around the rotation axis.

제1 재료 제공부(110)는 제1 재료(M1)를 보조 스테이지(140) 상에 제공한다. 예를 들어, 제1 재료 제공부(110)는 슬러리 형태의 제1 재료(M1)를 보조 스테이지(140)의 제1 영역에 제공하도록 구성될 수 있다. 슬러리 형태의 제1 재료(M1)는 5,000cp 내지 100,000cp의 점도를 갖으며, 바람직하게는 10,000cp 내지 50,000cp의 점도를 갖는다. The first material providing unit 110 provides the first material M1 on the auxiliary stage 140. For example, the first material providing unit 110 may be configured to provide the first material M1 in the form of a slurry to the first region of the auxiliary stage 140. The first material (M1) in the form of a slurry has a viscosity of 5,000cp to 100,000cp, and preferably a viscosity of 10,000cp to 50,000cp.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 재료(M1)는 표면처리된 세라믹 또는 금속 입자(P) 및 상기 입자들이 분산된 광경화성 수지 조성물(R)를 포함한다. 표면 처리된 세라믹 또는 금속 입자(P)는 광경화성 수지 조성물(R) 내에서 장시간 동안 서로 응집되지 않고, 분산된 상태를 유지할 수 있으며, 표면 처리된 세라믹 또는 금속 입자(P)들은 광경화성 수지 조성물(R)과 용이하게 반응하는 작용기(functional group)를 포함하므로, 광이 조사될 경우, 광경화성 수지 조성물(R)과 결합되어 입체 구조물이 안정적으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the first material (M1) includes a surface-treated ceramic or metal particle (P) and a photocurable resin composition (R) in which the particles are dispersed. The surface-treated ceramic or metal particles (P) do not aggregate with each other for a long time in the photocurable resin composition (R), and can maintain a dispersed state, and the surface-treated ceramic or metal particles (P) are photocurable resin compositions Since it includes a functional group that reacts easily with (R), when light is irradiated, it can be combined with the photocurable resin composition (R) to form a three-dimensional structure stably.

한편, 표면 처리된 세라믹 또는 금속 입자(P)들은 제1 재료(M1)의 전체 중량을 기준으로 60~90wt%의 비율로 함유될 수 있으며, 광경화성 수지 조성물(R)은 제1 재료(M1)의 전체 중량을 기준으로 10~40wt%의 비율로 함유될 수 있다. 즉, 제1 재료(M1)의 주성분은 세라믹 또는 금속 입자(P)들이며, 광경화성 수지 조성물(R)은 보조적인 바인더 형태로 함유된다. On the other hand, the surface-treated ceramic or metal particles (P) may be contained in a proportion of 60 to 90wt% based on the total weight of the first material (M1), the photocurable resin composition (R) is the first material (M1 ) Based on the total weight of 10 ~ 40wt% may be contained. That is, the main component of the first material M1 is ceramic or metal particles P, and the photocurable resin composition R is contained in the form of an auxiliary binder.

그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 재료 제공부(110)는 액체 또는 분말 상태의 제1 재료(M1)를 보조 스테이지(140)의 제1 영역에 제공하도록 구성될 수 있다. However, the present invention is not limited thereto, and the first material providing unit 110 may be configured to provide the first material M1 in the liquid or powder state to the first region of the auxiliary stage 140.

제1 재료 제공부(110)는 저장부(111), 제1 배출부(113), 밀링부(115) 및 제2 배출부(117)를 포함한다. 이에 대한 세부적인 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다. The first material providing part 110 includes a storage part 111, a first discharge part 113, a milling part 115, and a second discharge part 117. A detailed description thereof will be described later with reference to FIG. 3.

제2 재료 제공부(160)는 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121) 상에 제2 재료를 직접 제공하도록 구성된다. 제2 재료는 자연 경화 또는 광 경화되는 수지 조성물로서 고분자 물질로 구성된다. 제2 재료 제공부(160)는 노즐(163), 노즐 고정부(161) 및 로봇 암(165)을 포함한다. The second material providing unit 160 is configured to directly provide the second material on the molding stage 121 of the main stage 120. The second material is a resin composition that is naturally cured or light cured and is composed of a polymer material. The second material providing part 160 includes a nozzle 163, a nozzle fixing part 161, and a robot arm 165.

노즐(163)은 조형 스테이지(121)의 상면으로 제2 재료를 분사한다. 노즐(163)은 제2 재료를 액체 방울 형태로 분사하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 노즐(163)은 고체 상태의 제2 재료를 부분적으로 녹여 조형 스테이지(121)에 제공하도록 구성될 수 있다. The nozzle 163 sprays the second material onto the upper surface of the molding stage 121. The nozzle 163 may be configured to spray the second material in the form of a liquid drop. However, the present invention is not limited thereto, and the nozzle 163 may be configured to partially melt the second material in a solid state and provide it to the molding stage 121.

노즐 고정부(161)는 노즐(163)을 고정하며, 노즐(163)로 제2 재료를 공급한다. The nozzle fixing part 161 fixes the nozzle 163 and supplies a second material to the nozzle 163.

로봇 암(165)은 노즐 고정부(161) 및 노즐(163)을 조형 스테이지(121) 상에서 이동시킨다. 로봇 암(165)은 복수의 암들로 구성되며, 복수의 암들 각각의 일단은 회전 축에 연결된다. 복수의 암들은 각각 회전 축을 기준으로 회전이 가능하도록 되며, 상기 암들의 회전을 제어함으로써, 노즐 고정부(161) 및 노즐(163)을 조형 스테이지(121)의 상의 임의의 위치로 이동시킬 수 있다. The robot arm 165 moves the nozzle fixing portion 161 and the nozzle 163 on the molding stage 121. The robot arm 165 is composed of a plurality of arms, and one end of each of the plurality of arms is connected to an axis of rotation. Each of the plurality of arms is rotatable relative to the rotation axis, and by controlling the rotation of the arms, the nozzle fixing portion 161 and the nozzle 163 can be moved to any position on the molding stage 121. .

도 3은 도 1의 제1 재료 제공부를 간략하게 나타낸 사시도이다. 도3에 도시된 제1 재료 제공부(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 제1 재료 제공부(110)와 동일하므로, 제1 재료 제공부(110)를 설명함에 있어서 도 1 및 도 2를 함께 참조한다.3 is a perspective view schematically showing a first material providing unit of FIG. 1. Since the first material providing part 110 shown in FIG. 3 is the same as the first material providing part 110 shown in FIGS. 1 and 2, in describing the first material providing part 110, FIGS. See also 2.

도 3을 참조하면, 제1 재료 제공부(110)는 제1 재료 저장부(111), 제1 배출부(113), 밀링부(115) 및 제2 배출부(117)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the first material providing unit 110 includes a first material storage unit 111, a first discharge unit 113, a milling unit 115, and a second discharge unit 117.

제1 재료 저장부(111)는 제1 재료(M1)를 저장하며, 제1 배출부(113)는 제1 재료 저장부(111)에 저장된 제1 재료(M1)를 밀링부(115)로 배출한다. 이 경우, 제1 배출부(113)로 제1 재료(M1)가 원할하게 배출되도록 제1 재료 저장부(111)의 바닥면은 제1 배출부(113) 측으로 굴곡진 깔데기 모양일 수 있다. The first material storage unit 111 stores the first material M1, and the first discharge unit 113 converts the first material M1 stored in the first material storage unit 111 to the milling unit 115. Discharge. In this case, the bottom surface of the first material storage unit 111 may have a funnel shape curved toward the first discharge unit 113 so that the first material M1 is smoothly discharged to the first discharge unit 113.

밀링부(115)는 제1 배출부(113)를 통해 배출된 제1 재료(M1)를 밀링한다. 밀링부(115)에 의해 제1 재료(M1)에서 서로 응집된 세라믹 또는 금속 입자(P)들은 파쇄될 수 있으며, 밀링부(115)에 의해 밀링된 제1 재료(M1)는 세라믹 또는 금속 입자(P)들의 분산성은 더욱 향상될 수 있다. The milling unit 115 mills the first material M1 discharged through the first discharge unit 113. The ceramic or metal particles P aggregated together in the first material M1 by the milling unit 115 may be crushed, and the first material M1 milled by the milling unit 115 may be ceramic or metal particles. The dispersibility of (P) can be further improved.

제2 배출부(117)는 밀링부(115)를 통해 밀링된 제1 재료(M1)를 보조 스테이지(140)의 제1 영역에 배출한다. 제2 배출부(117)는 보조 스테이지(140) 상에 제1 재료(M1)가 충분히 제공될 수 있도록 적절한 유속으로 제1 재료(M1)를 제공할 수 있다. 또한, 제1 재료(M1)가 보조 스테이지(140)의 제1 영역에 균일하게 공급되도록 제2 배출부(117)의 형상은 길게 연장될 수 있다. The second discharge part 117 discharges the first material M1 milled through the milling part 115 to the first region of the auxiliary stage 140. The second discharge part 117 may provide the first material M1 at an appropriate flow rate so that the first material M1 is sufficiently provided on the auxiliary stage 140. In addition, the shape of the second discharge portion 117 may be elongated so that the first material M1 is uniformly supplied to the first region of the auxiliary stage 140.

비록, 도 1 내지 도 3에는 제1 재료 제공부(110)가 보조 스테이지(140)의 일측에 고정된 경우가 도시되어 있으나, 제1 재료 제공부(110)는 보조 스테이지(140)로부터 분리되어 이동 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 재료 제공부(110)는 슬러리 형태의 제1 재료(M1)를 보조 스테이지(140) 상에서 분사하는 노즐 형태로 구성될 수 있으며, 이 경우, 제1 재료 제공부(110)는 보조 스테이지(140)의 상에서 이동하면서 제1 재료(M1)를 제1 영역에 제공하도록 구성될 수 있다. Although the first material providing unit 110 is fixed to one side of the auxiliary stage 140 in FIGS. 1 to 3, the first material providing unit 110 is separated from the auxiliary stage 140 It can be configured to be movable. For example, the first material providing unit 110 may be configured in the form of a nozzle spraying the first material M1 in the form of a slurry on the auxiliary stage 140, in this case, the first material providing unit 110 Can be configured to provide the first material M1 to the first area while moving on the auxiliary stage 140.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)는 제1 재료(M1)를 제공하는 제1 재료 제공부(110), 제1 재료(M1)를 레이어 형태로 메인 스테이지(120)에 제공하는 레이어 형성부(120) 및 제2 재료를 제공하는 제2 재료 제공부(160)를 포함하므로, 서로 다른 이종의 재료로 구성된 구조물이 효율적으로 출력될 수 있다. 즉, 일반적인 광경화 방식의 3D 프린터는 액체 상태의 광경화성 수지 조성물이 보관된 수조에 조형 스테이지를 담그고 수조에 광을 조사하는 방식으로 입체 구조물을 형성한다. 이 경우, 수조에는 하나의 재료로 구성된 광경화성 수지 조성물만이 보관될 수 있으므로, 이종 재료로 구성된 구조물을 출력할 수 없는 단점이 있다. 한편, 이종 재료로 구성된 구조물을 출력하기 위해서 두개 이상의 수조를 사용하는 방법이 고려될 수 있으나, 이 경우, 조형 스테이지가 두개 이상의 수조에 잠김에 따라 이종 재료들이 서로 섞여 수조 내의 재료가 오염되는 문제가 발생될 수 있다. The 3D printer 100 according to an embodiment of the present invention provides the first material providing unit 110 and the first material M1 in the form of a layer to the main stage 120 providing the first material M1. Since the layer forming unit 120 and the second material providing unit 160 providing the second material are included, structures composed of different types of materials can be efficiently output. That is, a general photocurable 3D printer forms a three-dimensional structure by dipping a molding stage in a water tank in which a liquid photocurable resin composition is stored and irradiating light to the water tank. In this case, since only the photocurable resin composition composed of one material can be stored in the water tank, there is a disadvantage that a structure composed of different materials cannot be output. On the other hand, a method of using two or more water tanks to output a structure composed of different materials may be considered, but in this case, as the molding stage is immersed in two or more water tanks, there is a problem that the materials in the water tank are contaminated by mixing different materials. Can occur.

한편, 제1 재료와 제2 재료를 두개의 분리된 노즐을 사용하여 직접 입체 구조물을 출력하는 방법이 있으나, 노즐은 구조물의 단면에 해당되는 모든 영역에 대해 재료를 일일이 분사해야 하므로, 구조물 출력에 많은 시간이 걸리는 단점이 있다. On the other hand, there is a method of directly outputting a three-dimensional structure using two separate nozzles for the first material and the second material, but since the nozzle must spray the material for all areas corresponding to the cross-section of the structure individually, the structure output It has the disadvantage of taking a lot of time.

이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터에 의하면, 제1 재료 제공부(110)를 통해 제1 재료(M1)가 보조 스테이지(140)에 제공되고, 레이어 형성부(130)를 통해 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 메인 스테이지(120)에 제공되며, 제2 재료 제공부(160)에 의해 제2 재료가 제공될 수 있다. 즉, 제1 재료(M1)는 레이어 형태로 메인 스테이지(120)에 제공되어 경화되고, 제2 재료는 경화된 제1 재료(M1) 상에 제공된다. 이 경우, 제1 재료(M1)는 광경화 방식에 의해 경화되므로, 입체 구조물이 빠른 속도로 제조될 수 있다. 또한, 제2 재료는 경화된 제1 재료(M1)상에 노즐 방식으로 제공되므로, 제2 재료로 구성된 구조물을 출력하기 위해 메인 스테이지(120)를 별도의 수조에 담그는 절차가 생략될 수 있다. 이에, 이종 소재로 구성된 구조물이 효과적으로 출력될 수 있으며, 제1 재료와 제2 재료가 서로 섞이는 문제가 최소화될 수 있다. In contrast, according to the 3D printer according to an embodiment of the present invention, the first material M1 is provided to the auxiliary stage 140 through the first material providing unit 110, and through the layer forming unit 130 The first material M1 is provided to the main stage 120 in the form of a layer, and the second material may be provided by the second material providing unit 160. That is, the first material M1 is provided on the main stage 120 in the form of a layer to be cured, and the second material is provided on the cured first material M1. In this case, since the first material M1 is cured by a photocuring method, a three-dimensional structure can be manufactured at a high speed. In addition, since the second material is provided in a nozzle manner on the cured first material M1, a procedure of dipping the main stage 120 in a separate water tank to output a structure composed of the second material may be omitted. Thus, structures composed of different materials can be effectively output, and the problem of mixing the first material and the second material can be minimized.

또한, 제1 재료(M1)는 보조 스테이지(140)에 일정량 제공되고, 레이어 형성부(130)에 의해 레이어 형태로 메인 스테지이지(120)에 제공된다. 이 경우, 적은 양의 제1 재료(M1)를 사용하여 입체 구조물의 출력이 가능하므로, 재료의 사용 효율이 향상될 수 있다. In addition, a certain amount of the first material M1 is provided to the auxiliary stage 140 and is provided to the main stage 120 in the form of a layer by the layer forming unit 130. In this case, since the output of the three-dimensional structure is possible using a small amount of the first material M1, the use efficiency of the material can be improved.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 보조 스테이지(140)의 개구부의 내측면이 조형 스테이지(121)의 외측면과 이격됨에 따라 조형 스테이지(121)의 승하강시 조형 스테이지(121)의 외측면과 보조 스테이지(140) 개구부의 내측면이 마찰되는 현상이 최소화될 수 있으며, 조형 스테이지(121)가 마모되는 문제가 최소화될 수 있다. 또한, 조형 스테이지(121)가 상승 또는 하강되면서 조형 스테이지(121) 상에 출력된 입체 구조물이 보조 스테이지(140)의 개구부 내측면에 마찰되어 조형 스테이지(121)로부터 분리되는 문제도 최소화될 수 있다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, as the inner surface of the opening of the auxiliary stage 140 is spaced apart from the outer surface of the molding stage 121, the outer surface of the molding stage 121 when the lifting and lowering of the molding stage 121 And the phenomenon that the inner surface of the opening of the auxiliary stage 140 is rubbed can be minimized, and the problem that the shaping stage 121 is worn can be minimized. In addition, the problem that the three-dimensional structure output on the molding stage 121 rubs against the inner surface of the opening of the auxiliary stage 140 while the molding stage 121 is raised or lowered is separated from the molding stage 121. .

이 경우, 조형 스테이지(121)와 보조 스테이지(140) 사이의 이격 거리는 제1 재료(M1)에 포함된 금속 또는 세라믹 입자(P)의 직경과 조형 스테이지(121)와 보조 스테이지(140)의 설계상의 공차 등을 고려하여 결정될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 보조 스테이지(140)의 내측면과 조형 스테이지(121)의 외측면의 이격 거리(d)는 0.1mm 내지 10mm 일 수 있다. In this case, the separation distance between the molding stage 121 and the auxiliary stage 140 is the diameter of the metal or ceramic particles P included in the first material M1 and the design of the molding stage 121 and the auxiliary stage 140 It may be determined in consideration of the tolerance of the top. As mentioned above, the separation distance d between the inner surface of the auxiliary stage 140 and the outer surface of the molding stage 121 may be 0.1 mm to 10 mm.

만약, 보조 스테이지(140)의 내측면과 조형 스테이지(121)의 외측면 사이의 이격 거리(d)가 0.1mm 보다 작은 경우, 제1 재료(M1) 내의 세라믹 또는 금속 입자(P)가 보조 스테이지(140)의 내측면과 조형 스테이지(121)의 외측면 사이에서 마찰을 유도할 수 있으며, 보조 스테이지(140)와 조형 스테이지(121)가 마모될 수 있다. 또한, 조형 스테이지(121)의 외측면과 보조 스테이지(140)의 내측면이 서로 마찰되므로, 조형 스테이지(121)의 상승 또는 하강이 원할하지 않을 수 있고, 조형 스테이지(121)의 위치를 정교하고 원할하게 조절하지 못할 수 있다. If the separation distance d between the inner surface of the auxiliary stage 140 and the outer surface of the molding stage 121 is less than 0.1 mm, the ceramic or metal particles P in the first material M1 are auxiliary stages. Friction may be induced between the inner surface of the 140 and the outer surface of the molding stage 121, and the auxiliary stage 140 and the molding stage 121 may be worn. In addition, since the outer surface of the molding stage 121 and the inner surface of the auxiliary stage 140 rub against each other, the rising or falling of the molding stage 121 may not be smooth, and the position of the molding stage 121 may be refined. You may not be able to adjust it smoothly.

한편, 보조 스테이지(140)의 내측면과 조형 스테이지(121)의 외측면 사이의 이격 거리(d)가 10mm 보다 큰 경우, 이격 거리(d)가 지나치게 커서 레이어 형성부(130)를 통해 조형 스테이지(121) 상에 제1 재료(M1)를 레이어 형태로 제공하는 과정에서 제1 재료(M1)가 조형 스테이지(121) 상에 재대로 공급되지 못할 수 있다. On the other hand, if the separation distance (d) between the inner surface of the auxiliary stage 140 and the outer surface of the molding stage 121 is greater than 10mm, the separation distance (d) is too large, the molding stage through the layer forming unit 130 In the process of providing the first material M1 on the layer 121 in the form of a layer, the first material M1 may not be supplied to the molding stage 121 properly.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터는 세라믹 또는 금속 입자(P)들을 포함하는 제1 재료(M1) 및 고분자로 이루어진 제2 재료를 사용하여 구조물을 형성하므로, 미세한 구조를 갖는 입체 구조물이 안정적이고 효과적으로 출력될 수 있다. 이에 대한 세부적인 내용은 도 5 내지 도 6j를 참조하여 후술하기로 한다. In addition, the 3D printer according to an embodiment of the present invention forms a structure using a first material (M1) comprising a ceramic or metal particles (P) and a second material made of a polymer, and thus a three-dimensional structure having a fine structure This can be output stably and effectively. Details of this will be described later with reference to FIGS. 5 to 6J.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터에서 제2 재료 제공부(460)를 제외한 구성들은 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구성들과 같다. 따라서, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다. 4 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to another embodiment of the present invention. Except for the second material providing unit 460 in the 3D printer according to another embodiment of the present invention, the configurations of the 3D printer according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 are the same. Therefore, redundant description thereof will be omitted.

도 4를 참조하면, 제2 재료 제공부(460)는 노즐(463), 노즐 고정부(461), 제1 레일(465) 및 제2 레일(467)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the second material providing part 460 includes a nozzle 463, a nozzle fixing part 461, a first rail 465 and a second rail 467.

노즐(463)은 조형 스테이지(121)의 상면으로 제2 재료를 분사하며, 노즐 고정부(461)는 노즐(463)을 고정한다. The nozzle 463 sprays the second material onto the upper surface of the molding stage 121, and the nozzle fixing part 461 fixes the nozzle 463.

제1 레일(465)은 보조 스테이지(140) 및 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 연장되며, 노즐 고정부(461)는 제1 레일(465)을 따라 이동되도록 구성된다. The first rail 465 extends in a direction transverse to the auxiliary stage 140 and the molding stage 121, and the nozzle fixing part 461 is configured to move along the first rail 465.

제2 레일(467)은 제1 레일(465)의 일 단과 연결되며, 제1 레일(465)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된다. 제1 레일(465)의 일 단은 제2 레일(467)을 따라 이동되도록 구성되며, 이에 노즐 고정부(461) 및 노즐(463)이 제2 레일(467)을 따라 이동될 수 있다. The second rail 467 is connected to one end of the first rail 465 and extends in a direction perpendicular to the extending direction of the first rail 465. One end of the first rail 465 is configured to move along the second rail 467, whereby the nozzle fixing part 461 and the nozzle 463 can be moved along the second rail 467.

제1 레일(465) 및 제2 레일(467)이 서로 수직한 방향으로 연장된다. 제1 레일(465)이 제2 레일(467)을 따라 이동되고, 노즐 고정부(461)가 제1 레일(465)을 따라 이동되도록 구성되므로, 노즐(463)은 조형 스테이지(121)의 상면과 평행한 2차원 평면(즉, xy 평면)상에서 자유롭게 움직일 수 있다. The first rail 465 and the second rail 467 extend in a direction perpendicular to each other. Since the first rail 465 is moved along the second rail 467, and the nozzle fixing portion 461 is configured to be moved along the first rail 465, the nozzle 463 is an upper surface of the molding stage 121 You can freely move on a two-dimensional plane (ie, xy plane) parallel to.

몇몇 실시예에 따르면, 3D 프린터(400)의 높이 방향(즉, z축 방향)으로 연장되고, 제2 레일(467)의 일 단과 연결되는 제3 레일이 더 설치될 수 있다. 이 경우, 제2 레일(471) 및 제1 레일(465)은 제3 레일을 따라 3D 프린터(400)의 높이 방향으로 움직일 수 있으며, 노즐 고정부(461)의 높이가 조절될 수 있다. According to some embodiments, a third rail extending in the height direction (ie, the z-axis direction) of the 3D printer 400 and connected to one end of the second rail 467 may be further installed. In this case, the second rail 471 and the first rail 465 may move in the height direction of the 3D printer 400 along the third rail, and the height of the nozzle fixing part 461 may be adjusted.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터(400)는 제2 레일(467), 제2 레일(467)을 따라 이동되는 제1 레일(465) 및 제1 레일(465)을 따라 이동되는 노즐 고정부(461)를 구비하는 제2 재료 제공부(460)를 포함한다. 이에, 제2 재료 제공부(460)가 레일 방식으로 움직임에 따라 노즐(463)의 움직임이 정밀하게 제어될 수 있다. 즉, 제2 재료가 공급되어야 할 3D 도면 상의 좌표에 대응되도록 제1 레일(465) 및 노즐 고정부(461)의 위치를 조절하여 노즐(463)의 위치를 정확하게 제어할 수 있다. The 3D printer 400 according to another embodiment of the present invention includes a second rail 467, a first rail 465 moved along the second rail 467, and a nozzle height moved along the first rail 465. And a second material providing unit 460 having a government portion 461. Accordingly, the movement of the nozzle 463 may be precisely controlled as the second material providing unit 460 moves in a rail manner. That is, the position of the nozzle 463 can be accurately controlled by adjusting the positions of the first rail 465 and the nozzle fixing part 461 so as to correspond to coordinates on the 3D drawing to which the second material is to be supplied.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 도시한 순서도이다. 도 6a 내지 6j는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 5 내지 도 6j에서 입체 구조물 출력 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 3D 프린터를 이용하므로, 도 5 내지 도 6j를 설명함에 있어서, 도 1 및 도 2를 함께 참조한다. 5 is a flowchart illustrating a method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer according to an embodiment of the present invention. 6A to 6J are cross-sectional views illustrating a method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer according to an embodiment of the present invention. Since the 3D printer output method in FIGS. 5 to 6J uses the 3D printers shown in FIGS. 1 and 2, in describing FIGS. 5 to 6J, FIGS. 1 and 2 are referred together.

도 5를 참조하면, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 제1 재료 제공부를 사용하여 보조 스테이지 제1 영역에 제1 재료를 제공(S510)한다. Referring to FIG. 5, in the method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer, a first material is provided to the first area of the auxiliary stage using the first material providing unit (S510).

도 6a를 참조하면, 슬러리 형태의 제1 재료(M1)는 제1 재료 제공부(110)의 저장부(111)로부터 제1 배출부(113)로 배출되며, 밀링부(115)를 통해 밀링되어 제2 배출부(117)를 통해 보조 스테이지(140)의 제1 영역(A)에 제공된다. 제1 재료 제공부(110)를 통해 제공된 제1 재료(M1)는 5,000cp 내지 100,000cp의 점도를 가지므로, 보조 스테이지(140)와 조형 스테이지(121) 사이의 이격 공간으로 흘러내리지 않으며, 보조 스테이지(140)의 제1 영역(A)에 충분히 쌓이게 된다. Referring to FIG. 6A, the first material M1 in the form of a slurry is discharged from the storage 111 of the first material providing unit 110 to the first discharge unit 113 and milled through the milling unit 115. It is provided to the first region A of the auxiliary stage 140 through the second discharge unit 117. Since the first material M1 provided through the first material providing unit 110 has a viscosity of 5,000 cp to 100,000 cp, it does not flow down to the separation space between the auxiliary stage 140 and the molding stage 121, and the auxiliary material The first area A of the stage 140 is sufficiently accumulated.

다시 도 5를 참조하면, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 레이어 형성부를 제1 영역과 제1 영역으로부터 이격된 제2 영역 사이에서 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 제1 재료를 메인 스테이지 상에 레이어 형태로 제공(S520)한다. Referring back to FIG. 5, in the method of outputting a three-dimensional structure using a 3D printer, the first material is main by horizontally moving the layer forming unit in a direction crossing the main stage between the first area and the second area spaced from the first area. It is provided in the form of a layer on the stage (S520).

도 6b를 참조하면, 레이어 형성부(130)가 제1 영역(A)에서 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 수평이동한다. 레이어 형성부(130)의 블레이드(133)는 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121)로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있으므로, 블레이드(133)와 조형 스테이지(121)의 이격 공간에 대응되는 높이를 갖는 제1 재료(M1)의 레이어가 조형 스테이지(121) 상에 형성된다. Referring to FIG. 6B, the layer forming unit 130 horizontally moves in a direction crossing the main stage 120 in the first region A. Since the blade 133 of the layer forming unit 130 is spaced by a predetermined distance from the molding stage 121 of the main stage 120, the height corresponding to the separation space between the blade 133 and the molding stage 121 is increased. A layer of the first material M1 to have is formed on the molding stage 121.

한편, 조형 스테이지(121)의 외측면과 보조 스테이지(140)의 내측면은 0,1mm 내지 10mm 이격되어 있으므로, 제1 재료(M1)의 레이어가 형성되는 과정에서 제1 재료(M1)의 일부가 보조 스테이지(140)와 조형 스테이지(121) 사이의 공간으로 흘러내릴 수 있다. 이 경우, 바스켓(170)은 흘러내리는 제1 재료(M1)를 수집하여 제1 재료(M1)가 다른 구성으로 흘러들어가는 것을 억제한다. On the other hand, since the outer surface of the shaping stage 121 and the inner surface of the auxiliary stage 140 are spaced from 0,1 mm to 10 mm, a part of the first material M1 in the process of forming a layer of the first material M1 Can flow down into the space between the auxiliary stage 140 and the molding stage 121. In this case, the basket 170 collects the flowing first material M1 to suppress the first material M1 from flowing into another configuration.

다시 도 5를 참조하면, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 제1 재료를 경화시킴으로써, 하부 구조물을 형성(S530)한다. Referring back to FIG. 5, in the method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer, a lower structure is formed by curing the first material in the form of a layer using a light irradiation unit (S530).

도 6c를 참조하면, 광 조사부(150)를 통해 조형 스테이지(121) 상의 제1 재료(M1)에 광이 조사된다. 제1 재료(M1)는 표면처리된 세라믹 또는 금속 입자(P)와 광경화성 수지 조성물(R)로 구성되며, 광 조사부(150)는 광경화성 수지 조성물(R)의 광 중합 반응을 유도함으로써, 제1 재료(M1)를 경화시킨다. Referring to FIG. 6C, light is irradiated to the first material M1 on the molding stage 121 through the light irradiation unit 150. The first material (M1) is composed of a surface-treated ceramic or metal particle (P) and a photocurable resin composition (R), and the light irradiation unit 150 induces a photopolymerization reaction of the photocurable resin composition (R), The first material M1 is cured.

광 조사부(150)는 조형 스테이지(121)의 특정 부분에만 광을 조사한다. 이 경우, 레이어 형태의 제1 재료(M1)는 특정 부분만 경화될 수 있으며, 이로써, 하부 구조물의 제1 단면이 형성된다. The light irradiation unit 150 irradiates light only to a specific portion of the molding stage 121. In this case, the first material M1 in the form of a layer can be cured only in a specific part, whereby a first cross-section of the underlying structure is formed.

한편, 레이어 형성부(130)는 광 조사부(150)로부터 조사되는 광을 반사하거나 산란시키지 않도록 조형 스테이지(121)로부터 멀리 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 레이어 형성부(130)는 광 조사부(150)의 위치보다 높은 위치로 상승되어 광 조사부(150)의 광을 방해하지 않도록 위치될 수 있다. Meanwhile, the layer forming unit 130 may be spaced apart from the molding stage 121 so as not to reflect or scatter light emitted from the light irradiation unit 150. In some embodiments, the layer forming unit 130 may be positioned to be elevated to a position higher than the position of the light irradiation unit 150 so as not to interfere with the light of the light irradiation unit 150.

도 6d를 참조하면, 제1 재료(M1)의 경화가 완료된 후, 경화된 레이어의 총 높이에 대응되는 길이만큼 조형 스테이지(121)가 하강된다. 도 6c를 참조하여 설명한 바와 같이, 조형 스테이지(121) 상에서 하나의 제1 재료(M1) 레이어가 경화되었으므로, 조형 스테이지(121)는 제1 재료(M1) 레이어의 두께에 대응되는 길이만큼 하강된다. Referring to FIG. 6D, after curing of the first material M1 is completed, the molding stage 121 is lowered by a length corresponding to the total height of the cured layer. As described with reference to FIG. 6C, since one layer of the first material M1 is cured on the molding stage 121, the molding stage 121 is lowered by a length corresponding to the thickness of the first material M1 layer. .

한편, 앞서 언급한 바와 같이, 조형 스테이지(121)의 외측면은 보조 스테이지(140)의 내측면으로부터 0.1mm 내지 10mm 만큼 이격되어 있으므로, 조형 스테이지(121)가 하강하는 과정에서 조형 스테이지(121)의 외측면과 보조 스테이지(140)의 내측면이 서로 마찰되지 않을 수 있고, 조형 스테이지(121)의 하강 위치가 정밀하고, 원할하게 조절될 수 있다. 또한, 조형 스테이지(121)에서 경화된 제1 재료(M1)의 외측면과 보조 스테이지(140)의 내측면은 충분한 거리로 이격되어 있으므로, 조형 스테이지(121)가 하강하는 과정에서 경화된 제1 재료(M1)가 보조 스테이지(140)의 내측면과 마찰되어 조형 스테이지(121)로부터 분리되는 문제가 억제될 수 있다. On the other hand, as mentioned above, the outer surface of the molding stage 121 is spaced apart by 0.1mm to 10mm from the inner surface of the auxiliary stage 140, the molding stage 121 in the process of the lowering of the molding stage 121 The outer surface of the and the inner surface of the auxiliary stage 140 may not rub against each other, and the descending position of the molding stage 121 may be precisely and smoothly adjusted. In addition, since the outer surface of the first material M1 cured in the molding stage 121 and the inner surface of the auxiliary stage 140 are separated by a sufficient distance, the first cured in the process of the molding stage 121 descending The problem that the material M1 is rubbed against the inner surface of the auxiliary stage 140 and separated from the molding stage 121 can be suppressed.

도 6e를 참조하면, 레이어 형성부(130)가 보조 스테이지(140)의 제1 영역(A)과 제2 영역(B) 사이에서 수평이동되며, 하강된 조형 스테이지(121) 상에 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 추가 제공된다. 구체적으로, 보조 스테이지(140)의 제2 영역(B)으로 이동되었던 레이어 형성부(130)가 다시 제1 영역(A)으로 이동된다. 도 6b를 참조하여 설명한 바와 같이, 레이어 형성부(130)가 보조 스테이지(140)의 제1 영역에서 제2 영역으로 이동하면서 제1 재료(M1)의 일부는 제2 영역에 축적된다. 조형 스테이지(121) 상의 제1 재료(M1)의 레이어가 경화된 이후, 조형 스테이지(121)가 하강되고, 레이어 형성부(130)는 제2 영역에서 제1 영역으로 다시 이동된다. 이 경우, 제2 영역에 축적되었던 제1 재료(M1)는 레이어 형성부(130)의 블레이드(133)에 의해 보조 스테이지(140)의 제2 영역에서 조형 스테이지(121) 상으로 도포되며, 경화된 제1 재료(M1) 상에 슬러리 형태의 제1 재료(M1)가 추가 제공된다.Referring to FIG. 6E, the layer forming unit 130 is horizontally moved between the first region A and the second region B of the auxiliary stage 140, and the first material is placed on the lowered molding stage 121. (M1) is additionally provided in the form of a layer. Specifically, the layer forming unit 130 that has been moved to the second area B of the auxiliary stage 140 is moved back to the first area A. As described with reference to FIG. 6B, a portion of the first material M1 accumulates in the second region while the layer forming unit 130 moves from the first region to the second region of the auxiliary stage 140. After the layer of the first material M1 on the molding stage 121 is cured, the molding stage 121 is lowered, and the layer forming unit 130 is moved back from the second region to the first region. In this case, the first material M1 accumulated in the second region is applied onto the molding stage 121 in the second region of the auxiliary stage 140 by the blade 133 of the layer forming unit 130 and hardened. A first material M1 in the form of a slurry is additionally provided on the first material M1.

이 경우, 레이어 형성부(130)의 블레이드(133)의 우측에 축적되어 있는 제1 재료(M1)를 블레이드(133) 좌측으로 이동시키기 위해, 레이어 형성부(130)는 상승되었다 다시 하강될 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(B)으로 이동된 레이어 형성부(130)가 상승되고, 블레이드(133) 우측에 축적된 제1 재료(M1)는 자연스럽게 흘러내릴 수 있다. 이후, 레이어 형성부(130)가 보조 스테이지(140)의 외벽에 밀착하여 하강되며, 자연스럽게 흘러내린 제1 재료(M1)는 블레이드(133)의 좌측으로 수집될 수 있다. 이후, 레이어 형성부(130)가 제2 영역(B)에서 제1 영역(A)으로 이동됨에 따라 블레이드(133)의 좌측에 수집되었던 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 조형 스테이지(121)에 추가 제공될 수 있다. In this case, in order to move the first material M1 accumulated on the right side of the blade 133 of the layer forming portion 130 to the left side of the blade 133, the layer forming portion 130 may be raised and lowered again. have. For example, the layer forming unit 130 moved to the second region B is raised, and the first material M1 accumulated on the right side of the blade 133 may naturally flow down. Thereafter, the layer forming unit 130 descends in close contact with the outer wall of the auxiliary stage 140, and the first material M1 that flows down naturally may be collected to the left side of the blade 133. Subsequently, as the layer forming unit 130 is moved from the second region B to the first region A, the first material M1 collected on the left side of the blade 133 is formed in the form of a layer to form the molding stage 121. Can be provided in addition to.

몇몇 실시예에서, 레이어 형성부(130)는 보조 스테이지(140)의 외벽에 밀착되도록 최대한 이동될 수 있고, 레이어 형성부(130)가 외벽에 밀착됨에 따라 블레이드(133) 우측에 축적되어 있던 제1 재료(M1)는 블레이드(133)와 보조 스테이지(140) 사이의 이격 공간으로 흘러나와 블레이드(133)의 좌측에 수집될 수 있다. 이후, 레이어 형성부(130)가 제2 영역(B)에서 제1 영역(A)으로 이동됨에 따라 블레이드(133)의 좌측에 수집된 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 조형 스테이지(121)에 추가 제공될 수 있다. In some embodiments, the layer forming unit 130 may be moved as much as possible to be in close contact with the outer wall of the auxiliary stage 140, and the layer forming unit 130 may accumulate on the right side of the blade 133 as it is in close contact with the outer wall. One material (M1) flows into the space between the blade 133 and the auxiliary stage 140 may be collected on the left side of the blade (133). Subsequently, as the layer forming unit 130 is moved from the second region B to the first region A, the first material M1 collected on the left side of the blade 133 is formed in the form of a layer to form the molding stage 121. Can be provided in addition to.

한편, 조형 스테이지(121)의 외측면은 보조 스테이지(140)의 내측면과 소정의 거리만큼 이격되어 있으므로, 제1 재료(M1)가 추가 제공되는 과정에서 제1 재료(M1)의 일부는 조형 스테이지(121)의 외측면과 보조 스테이지(140)의 내측면 사이의 공간으로 흘러내릴 수 있다. 이 경우, 바스켓(170)은 흘러내린 제1 재료(M1)가 다른 구성으로 흘러들어가지 않도록 흘러내린 제1 재료(M1)를 수집한다. On the other hand, since the outer surface of the molding stage 121 is spaced a predetermined distance from the inner surface of the auxiliary stage 140, a part of the first material M1 is molded while the first material M1 is additionally provided. It may flow down into the space between the outer surface of the stage 121 and the inner surface of the auxiliary stage 140. In this case, the basket 170 collects the flowed first material M1 so that the flowed first material M1 does not flow into another configuration.

도 6f를 참조하면, 광 조사부(150)를 통해 조형 스테이지(121) 상에 광이 조사되며, 추가로 제공된 제1 재료(M1)가 경화된다. 추가로 제공된 제1 재료(M1)의 경화 과정은 도 6c를 참조하여 설명한 제1 재료(M1)의 경화 과정과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 이로써, 하부 구조물의 제2 단면이 형성된다. Referring to FIG. 6F, light is irradiated on the molding stage 121 through the light irradiation unit 150, and the first material M1 additionally provided is cured. Since the curing process of the first material M1 additionally provided is the same as the curing process of the first material M1 described with reference to FIG. 6C, a detailed description thereof will be omitted. Thereby, a second cross-section of the underlying structure is formed.

조형 스테이지(121)를 하강시키고, 슬러리 형태의 제1 재료(M1)를 제공하고, 광 조사부(150)를 통해 제공된 제1 재료(M1)를 경화시키는 과정들은 최종 출력하고자 하는 하부 구조물이 완성될 때까지 반복될 수 있다. 이 경우, 조형 스테이지(121)는 경화된 단면들의 최상면이 보조 스테이지(140)의 상면과 동일면에 위치되도록 하강된다. The processes of lowering the molding stage 121, providing the first material M1 in the form of a slurry, and curing the first material M1 provided through the light irradiation unit 150 are completed in the substructure to be finally output. Can be repeated until In this case, the molding stage 121 is lowered such that the top surface of the cured sections is located on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage 140.

다시 도 5를 참조하면, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 제1 재료 제공부를 사용하여 경화된 하부 구조물 상에 제2 재료로 패턴을 형성(S540)한다. Referring to FIG. 5 again, in the method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer, a pattern is formed of a second material on a cured lower structure using a first material providing unit (S540).

도 6g를 참조하면, 상술한 과정들을 통해 하부 구조물(BS)이 형성되고, 제2 재료 제공부(160)를 사용하여 하부 구조물(BS) 상에 제2 재료가 패턴(PT) 형태로 제공된다. 제2 재료는 자연 경화 또는 광 경화되는 고분자 물질로 구성된다. 이에, 제2 재료 제공부(160)의 노즐(163)을 통해 배출된 제2 재료의 패턴(PT)은 경화되어 패턴(PT) 구조물을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 6G, the lower structure BS is formed through the above-described processes, and the second material is provided on the lower structure BS in the form of a pattern PT using the second material providing unit 160. . The second material is composed of a polymer material that is naturally cured or photocured. Accordingly, the pattern PT of the second material discharged through the nozzle 163 of the second material providing unit 160 may be cured to form a pattern PT structure.

다시 도 5를 참조하면, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 레이어 형성부를 사용하여 제2 재료로 형성된 패턴을 덮도록 제1 재료를 레이어 형태로 제공(S550)한다. Referring back to FIG. 5, the 3D printer output method using a 3D printer provides a first material in a layer form so as to cover a pattern formed of a second material using a layer forming unit (S550).

도 6h를 참조하면, 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 제공될 수 있도록 조형 스테이지(121)가 하강된다. 이 경우, 조형 스테이지(121)는 패턴(PT)의 상면이 보조 스테이지(140)의 상면과 동일면에 위치되거나 패턴(PT)의 상면이 보조 스테이지(140)의 상면보다 낮게 위치되도록 하강될 수 있다. Referring to FIG. 6H, the molding stage 121 is lowered so that the first material M1 may be provided in a layer form. In this case, the molding stage 121 may be lowered such that the upper surface of the pattern PT is positioned on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage 140 or the upper surface of the pattern PT is positioned lower than the upper surface of the auxiliary stage 140. .

조형 스테이지(121)가 하강되면, 레이어 형성부(130)가 보조 스테이지(140)의 제1 영역에서 제2 영역 사이에서 수평이동된다. 레이어 형성부(130)가 수평이동됨에 따라 레이어 형성부(130)의 블레이드(133)는 제1 재료(M1)를 조형 스테이지(121) 상에 레이어 형태로 제공할 수 있다. When the molding stage 121 is lowered, the layer forming unit 130 is horizontally moved between the first region and the second region of the auxiliary stage 140. As the layer forming unit 130 moves horizontally, the blade 133 of the layer forming unit 130 may provide the first material M1 in the form of a layer on the molding stage 121.

한편, 조형 스테이지(121)는 패턴(PT)의 상면이 보조 스테이지(140)의 상면보다 낮거나 같게 위치되도록 하강되므로, 블레이드(133)에 의한 패턴(PT)의 손상은 최소화될 수 있다. 만약, 패턴(PT)의 상면이 보조 스테이지(140)의 상면보다 높게 위치되는 경우, 레이어 형성부(130)에 의해 제1 재료(M1)가 제공되는 과정에서 패턴(PT)과 레이어 형성부(130)의 블레이드(133)가 마찰되어 패턴(PT)이 손상되는 문제가 발생될 수 있다. 그러나, 조형 스테이지(121)는 패턴(PT)의 상면이 보조 스테이지(140)의 상면보다 낮게 위치되도록 하강되므로, 블레이드(133)에 의해 패턴(PT)이 손상되는 문제가 최소화될 수 있다.On the other hand, since the molding stage 121 is lowered so that the upper surface of the pattern PT is lower than or equal to the upper surface of the auxiliary stage 140, damage to the pattern PT by the blade 133 can be minimized. If the upper surface of the pattern PT is positioned higher than the upper surface of the auxiliary stage 140, the pattern PT and the layer forming unit (in the process of providing the first material M1 by the layer forming unit 130) The blade 133 of the 130 may be rubbed to cause a problem that the pattern PT is damaged. However, since the molding stage 121 is lowered so that the upper surface of the pattern PT is positioned lower than the upper surface of the auxiliary stage 140, a problem that the pattern PT is damaged by the blade 133 can be minimized.

다시 도 5를 참조하면, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 광 조사부를 사용하여 제2 재료를 덮는 제1 재료를 경화시킴으로써, 상부 구조물을 형성(S560)한다. Referring back to FIG. 5, in the method for outputting a three-dimensional structure using a 3D printer, an upper structure is formed by curing the first material covering the second material using the light irradiation unit (S560).

도 6i를 참조하면, 제2 재료로 형성된 패턴(PT)을 덮도록 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 제공되고, 광 조사부(150)는 조형 스테이지(121) 상의 제1 재료(M1)에 조사되어 제1 재료(M1)를 경화시킨다. 이를 통해 패턴(PT)을 덮는 상부 구조물의 제1 단면이 형성된다. Referring to FIG. 6I, the first material M1 is provided in a layer form to cover the pattern PT formed of the second material, and the light irradiation unit 150 is applied to the first material M1 on the molding stage 121. Irradiated to cure the first material M1. Through this, a first cross-section of the upper structure covering the pattern PT is formed.

하부 구조물이 형성되는 과정과 마찬가지로, 조형 스테이지(121)가 소정의 거리만큼 하강되고, 하강된 조형 스테이지(121) 상에 슬러리 형태의 제1 재료(M1)가 추가로 제공된다. 즉, 레이어 형성부(130)가 보조 스테이지(140)의 제1 영역과 제2 영역 사이에서 수평이동함으로써, 보조 스테이지(140) 상의 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 조형 스테이지(121)에 제공된다. 이후, 광 조사부(150)를 통해 제1 재료(M1)가 경화되며, 상부 구조물의 제2 단면이 형성된다. 상술한 과정은 반복적으로 수행되며, 이로써 상부 구조물이 완성된다. Similar to the process in which the lower structure is formed, the molding stage 121 is lowered by a predetermined distance, and the first material M1 in the form of a slurry is additionally provided on the lowered molding stage 121. That is, since the layer forming unit 130 is horizontally moved between the first region and the second region of the auxiliary stage 140, the first material M1 on the auxiliary stage 140 is transferred to the molding stage 121 in the form of a layer. Is provided. Thereafter, the first material M1 is cured through the light irradiation unit 150, and a second cross-section of the upper structure is formed. The above-described process is repeatedly performed, whereby the upper structure is completed.

도 6j를 참조하면, 3D 프린터에 의해 출력된 입체 구조물은 소결로(680)에 삽입되어 후처리 공정이 수행될 수 있다. 구체적으로, 출력이 완료된 입체 구조물은 1000℃ 이상의 온도에 노출되어 소결될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 하부 구조물(BS)과 상부 구조물(TS)은 세라믹 또는 금속 입자들 및 광경화성 수지 조성물을 포함하는 제1 재료(M1)로 형성되었다, 소결 공정에서 수지 조성물은 모두 제거되며, 세라믹 또는 금속 입자들은 소결되어 단단한 구조물을 형성한다. 한편, 패턴(PT)은 고분자로 이루어진 제2 재료로 형성되었으므로, 패턴(PT)은 1000℃ 온도에서 모두 제거될 수 있다. 따라서, 후처리 공정이 후 상부 구조물(TS)과 하부 구조물(BS) 사이에는 패턴(PT)의 형상에 대응되는 채널(channel)이 형성된다. 만약, 패턴(PT)이 수 마이크로 단위의 크기를 갖는 경우, 최종 구조물은 마이크로 단위의 미세 채널들을 포함하는 구조물이될 수 있다. Referring to FIG. 6J, the three-dimensional structure output by the 3D printer may be inserted into the sintering furnace 680 to perform a post-treatment process. Specifically, the three-dimensional structure having the output completed may be sintered by being exposed to a temperature of 1000 ° C or higher. As previously mentioned, the lower structure (BS) and the upper structure (TS) were formed of a first material (M1) comprising ceramic or metal particles and a photocurable resin composition. In the sintering process, the resin composition is all removed. , Ceramic or metal particles are sintered to form a rigid structure. Meanwhile, since the pattern PT is formed of a second material made of a polymer, the pattern PT can be removed at a temperature of 1000 ° C. Therefore, a channel corresponding to the shape of the pattern PT is formed between the upper structure TS and the lower structure BS after the post-treatment process. If the pattern PT has a size of several micro-units, the final structure may be a structure including micro-channel microchannels.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 제1 재료(M1)를 사용하여 하부 구조물(BS)을 형성하고, 제2 재료를 사용하여 패턴(PT)을 형성하고, 다시 제1 재료(M1)를 사용하여 상부 구조물(TS)을 형성하며, 후처리 공정을 통해 패턴(PT)을 모두 제거한다. 이에, 패턴(PT) 형상에 대응되는 채널이 안정적으로 형성될 수 있고, 입체 구조물의 출력 해상도가 더욱 향상될 수 있다. The 3D printer output method using a 3D printer according to an embodiment of the present invention forms a lower structure BS using a first material M1, forms a pattern PT using a second material, and again The upper structure TS is formed using the first material M1, and all patterns PT are removed through a post-treatment process. Accordingly, a channel corresponding to the pattern PT may be stably formed, and the output resolution of the three-dimensional structure may be further improved.

일반적인 3D 프린터는 채널을 갖는 구조물을 출력할 때, 채널에 대응되는 영역에는 구조물을 형성하지 않으며, 채널에 대응되는 영역은 빈 공간이 되도록 하부 구조물과 상부 구조물을 출력한다. 이 경우, 채널의 상부에 대응되는 구조물은 그 하부에 지지 구조물이 없으므로, 출력과정에서 무너지거나 하부로 쳐지는 문제들이 발생될 수 있다. 특히, 광경화 방식의 3D 프린터의 경우, 액체 상태의 재료를 사용하여 입체 구조물을 출력하므로, 상술한 문제들이 더욱 빈번하게 발생될 수 있다. 따라서, 미세한 채널, 구멍, 아치 형태의 구조를 갖는 입체 구조물이 3D 프린터에 의해 정교하게 출력되지 못할 수 있다. When a general 3D printer outputs a structure having a channel, the structure corresponding to the channel does not form a structure, and the area corresponding to the channel outputs the lower structure and the upper structure so as to be an empty space. In this case, since the structure corresponding to the upper portion of the channel does not have a supporting structure at the lower portion, problems that may collapse or smash in the output process may occur. In particular, in the case of a photocurable 3D printer, since the three-dimensional structure is output using a liquid material, the above-described problems may occur more frequently. Therefore, a three-dimensional structure having a fine channel, hole, or arch-shaped structure may not be accurately output by a 3D printer.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 상부 구조물(TS)이 형성되기 이전에 제2 재료를 사용하여 패턴(PT)을 형성하고, 상부 구조물(TS)을 형성하는 특징을 가진다. 즉, 채널에 대응되는 영역에는 패턴(PT)이 형성되고, 슬러리 형태의 제1 재료(M1)는 패턴(PT)상에 도포된다. 이에, 채널의 상부영역이 무너지거나 채널의 상부영역이 쳐지는 문제가 최소화될 수 있다. 한편, 패턴(PT)은 고온의 후처리공정에서 완전하게 제거될 수 있으므로, 패턴(PT)에 대응되는 공간에 채널이 안정적으로 제공될 수 있다. 따라서, 설계도와 일치하는 크기를 갖는 미세 채널들이 안정적으로 형성될 수 있다. However, in the 3D printer output method using a 3D printer according to an embodiment of the present invention, a pattern PT is formed using a second material before the upper structure TS is formed, and the upper structure TS is formed. It has a characteristic. That is, a pattern PT is formed in a region corresponding to the channel, and the first material M1 in the form of a slurry is applied on the pattern PT. Accordingly, the problem that the upper region of the channel collapses or the upper region of the channel is struck can be minimized. Meanwhile, since the pattern PT can be completely removed in a high temperature post-treatment process, a channel can be stably provided in a space corresponding to the pattern PT. Therefore, fine channels having a size consistent with the design can be stably formed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법은 레이어 형성부(130)를 사용하여 조형 스테이지(121) 상에 제1 재료(M1)를 레이어 형태로 제공한다. 이 경우, 레이어 형성부(130)에 의해 적정량의 제1 재료(M1)가 조형 스테이지(121)에 제공되므로, 제1 재료(M1)의 사용 효율이 향상될 수 있으며, 경화된 제1 재료(M1)상에 제2 재료 제공부(160)를 통해 제2 재료가 바로 제공될 수 있으므로, 이종 재료로 구성된 구조물이 용이하게 출력될 수 있는 이점이 있다. In addition, the 3D printer output method using a 3D printer according to an embodiment of the present invention provides a first material M1 in a layer form on the molding stage 121 using the layer forming unit 130. In this case, since the appropriate amount of the first material M1 is provided to the molding stage 121 by the layer forming unit 130, the use efficiency of the first material M1 may be improved, and the cured first material ( Since the second material can be directly provided on the M1) through the second material providing unit 160, there is an advantage that a structure composed of different materials can be easily output.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터는 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)을 포함하는 것을 제외하고는 도 1및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터와 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 7 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to another embodiment of the present invention. 3D printer according to another embodiment of the present invention, except for including the first layer forming unit 730A, the second layer forming unit 730B and the film 780, the pattern shown in Figures 1 and 2 Since it is the same as the 3D printer according to an embodiment of the present invention, a duplicate description thereof will be omitted.

도 7을 참조하면, 필름(780)은 보조 스테이지(140) 상에 배치되며, 제1 레이어 형성부(730A) 및 제2 레이어 형성부(730B)를 둘러싸도록 배치된다. 예를 들어, 필름(780)은 제1 레이어 형성부(730A)의 제1 블레이드 및 제2 레이어 형성부(730B)의 제2 블레이드와 접하도록 구성되며, 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 평면을 형성하도록 구성된다. 필름(780)은 보조 스테이지(140)의 상면으로부터 이격되어 있으며, 제1 재료 제공부(110)는 필름(780)의 하면과 보조 스테이지(140)의 상면 사이에 제1 재료를 제공한다. Referring to FIG. 7, the film 780 is disposed on the auxiliary stage 140 and is disposed to surround the first layer forming portion 730A and the second layer forming portion 730B. For example, the film 780 is configured to contact the first blade of the first layer forming portion 730A and the second blade of the second layer forming portion 730B, and is flat between the first blade and the second blade. It is configured to form. The film 780 is spaced from the upper surface of the auxiliary stage 140, and the first material providing unit 110 provides a first material between the lower surface of the film 780 and the upper surface of the auxiliary stage 140.

필름(780)은 승하강이 가능하도록 구성된다. 예를 들어, 필름(780)은 제2 재료 제공부(160)의 높이보다 높은 위치로 상승하고, 조형 스테이지(121)의 상면에 접하도록 하강할 수 있다. 필름(780)이 제2 재료 제공부(160)의 높이보다 높은 위치로 상승되는 경우, 제2 재료 제공부(160)는 필름(780)과 조형 스테이지(121) 사이에 삽입되어 조형 스테이지(121) 상에 제2 재료를 제공할 수 있으며, 필름(780)이 하강되는 경우, 제2 레이어 형성부(730B)가 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 수평이동하고, 조형 스테이지(121) 상에 제1 재료가 레이어 형태로 제공된다. The film 780 is configured to allow elevation. For example, the film 780 may rise to a position higher than the height of the second material providing unit 160 and descend to contact the upper surface of the molding stage 121. When the film 780 is raised to a position higher than the height of the second material providing unit 160, the second material providing unit 160 is inserted between the film 780 and the molding stage 121 to form the molding stage 121 ) May be provided with a second material, and when the film 780 is lowered, the second layer forming unit 730B moves horizontally in a direction crossing the main stage 120, and on the molding stage 121 In the first material is provided in the form of a layer.

필름(780)은 투명하고, 탄성력을 갖는 재질로 형성되고, 필름(780)의 일단 또는 양단은 롤에 감겨질 수 있다. 필름(780)이 투명한 재질로 형성되므로, 광 조사부(150)에서 조사된 광은 필름(780)을 투과하여 필름(780) 하부에 위치하는 제1 재료에 도달될 수 있으며, 제1 재료를 경화시킬 수 있다. The film 780 is formed of a transparent, elastic material, and one or both ends of the film 780 may be wound on a roll. Since the film 780 is formed of a transparent material, light irradiated from the light irradiation unit 150 may pass through the film 780 to reach the first material located under the film 780 and harden the first material. I can do it.

또한, 필름(780)이 롤에 감겨져있는 상태이므로, 제1 레이어 형성부(730A) 또는 제2 레이어 형성부(730B)가 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 이동되는 경우, 필름(780)은 롤에서 풀려 제1 레이어 형성부(730A)와 제2 레이어 형성부(730B) 사이에서 확장될 수 있다. 구체적으로, 제2 레이어 형성부(730B)는 제1 레이어 형성부(730A)로부터 멀어지도록 이동될 수 있고, 이 경우, 필름(780)은 제2 레이어 형성부(730B)를 따라 롤에서 풀려질 수 있으며, 제1 레이어 형성부(730A)와 제2 레이어 형성부(730B) 사이에서 필름(780)이 형성하는 평면은 확장될 수 있다. 또한, 제1 레이어 형성부(730A) 가 제2 레이어 형성부(730B)로부터 멀어지도록 이동될 수 있고, 이 경우, 필름(780)은 제1 레이어 형성부(730B)를 따라 롤에서 풀려질 수 있으며, 제1 레이어 형성부(730A)와 제2 레이어 형성부(730B) 사이에서 필름(780)이 형성하는 평면은 확장될 수 있다. 한편, 제1 레이어 형성부(730A)와 제2 레이어 형성부(730B) 사이의 간격이 좁아지는 경우, 필름(780)은 다시 롤에 감겨지도록 구성될 수 있고, 제1 레이어 형성부(730A)와 제2 레이어 형성부(730B) 사이에서 필름이 형성하는 평면은 축소될 수 있다. In addition, since the film 780 is wound on a roll, when the first layer forming portion 730A or the second layer forming portion 730B is moved in a direction crossing the main stage 120, the film 780 It can be released from the silver roll and expanded between the first layer forming portion 730A and the second layer forming portion 730B. Specifically, the second layer forming portion 730B may be moved away from the first layer forming portion 730A, and in this case, the film 780 may be released from the roll along the second layer forming portion 730B. The plane formed by the film 780 between the first layer forming portion 730A and the second layer forming portion 730B may be extended. In addition, the first layer forming portion 730A may be moved away from the second layer forming portion 730B, in which case the film 780 may be released from the roll along the first layer forming portion 730B. The plane formed by the film 780 between the first layer forming portion 730A and the second layer forming portion 730B may be extended. On the other hand, when the gap between the first layer forming portion 730A and the second layer forming portion 730B becomes narrow, the film 780 may be configured to be wound again on a roll, and the first layer forming portion 730A Between the and the second layer forming portion 730B, the plane formed by the film may be reduced.

몇몇 실시예에서, 필름(780)은 탄성력이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 레이어 형성부(730B)와 제1 레이어 형성부(730A) 사이의 간격이 벌어짐에 따라 필름(780)은 탄성력에 기해 늘어날 수 있으며, 제2 레이어 형성부(730B)와 제1 레이어 형성부(730A) 사이에서 필름(780)이 형성하는 평면은 확장될 수 있다. In some embodiments, the film 780 may be formed of a material having excellent elasticity. In this case, as the gap between the second layer forming portion 730B and the first layer forming portion 730A increases, the film 780 may increase due to elastic force, and the second layer forming portion 730B and the first The plane formed by the film 780 between the layer forming portions 730A may be extended.

제1 레이어 형성부(730A)는 승하강이 가능하도록 구성되며, 제1 블레이드를 포함한다. 제1 레이어 형성부(730A)는 필름(780)이 상승되는 경우, 필름(780)과 함께 상승되며, 필름(780)이 하강되는 경우, 필름(780)과 함께 하강한다. 제1 블레이드는 필름(780)의 상면과 접하며, 필름(780)의 일단을 고정시킨다. 제1 블레이드는 필름(780)이 구겨지거나 말리는 것을 억제하도록 충분한 길이를 갖는다. 예를 들어, 제1 블레이드는 조형 스테이지(121)의 폭보다 큰 길이를 가지며, 필름(780)의 폭보다는 작은 길이를 가질 수 있다. The first layer forming unit 730A is configured to be able to move up and down, and includes a first blade. The first layer forming portion 730A is raised together with the film 780 when the film 780 is raised, and descended together with the film 780 when the film 780 is lowered. The first blade contacts the top surface of the film 780 and fixes one end of the film 780. The first blade has a length sufficient to prevent the film 780 from being wrinkled or curled. For example, the first blade may have a length greater than the width of the molding stage 121 and may have a length less than the width of the film 780.

제2 레이어 형성부(730B)와 제1 레이어 형성부(730A)는 서로에 대해 근접 또는 이격될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 형성부(730B)는 제1 레이어 형성부(730A)로부터 멀어지거나 가까워지도록 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 수평이동할 수 있으며, 제1 레이어 형성부(730A)도 제2 레이어 형성부(730B)로부터 멀어지거나 가까워지도록 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 수평이동할 수 있다. The second layer forming unit 730B and the first layer forming unit 730A may be close to or spaced apart from each other. For example, the second layer forming unit 730B may be horizontally moved in a direction crossing the molding stage 121 so as to move away from or closer to the first layer forming unit 730A, and the first layer forming unit 730A may also be The molding layer 121 may be horizontally moved to move away from or close to the second layer forming unit 730B.

제2 레이어 형성부(730B)는 제2 블레이드를 포함하며, 제1 블레이드와 제2 블레이드는 보조 스테이지(140)의 상면으로부터 동일한 길이만큼 이격된다. 보조 스테이지(140)의 상면으로부터 제1 블레이드의 높이 및 제2 블레이드의 높이가 동일하며, 필름(780)은 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 팽창되어 평면을 형성할 수 있다. 제2 블레이드는 조형 스테이지(121)의 폭보다 큰 길이를 가지며, 필름(780)의 폭보다는 작은 길이를 가질 수 있다. 이 경우, 제2 블레이드의 길이가 조형 스테이지(121)의 폭보다 크므로, 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 필름(780)이 형성하는 평면은 조형 스테이지(121)의 상면보다 큰 넓이를 갖는다. The second layer forming unit 730B includes a second blade, and the first blade and the second blade are spaced apart by the same length from the upper surface of the auxiliary stage 140. The height of the first blade and the height of the second blade from the upper surface of the auxiliary stage 140 are the same, and the film 780 may expand between the first blade and the second blade to form a plane. The second blade has a length greater than the width of the molding stage 121 and may have a length smaller than the width of the film 780. In this case, since the length of the second blade is larger than the width of the molding stage 121, the plane formed by the film 780 between the first blade and the second blade has a larger area than the upper surface of the molding stage 121. .

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터는 필름(780), 제1 레이어 형성부(730A) 및 제2 레이어 형성부(730B)를 사용하여 제1 재료를 제공하므로, 제1 재료가 균일한 상면을 갖는 레이어 형태로 제공될 수 있다. 이에 대한 세부적인 설명을 위해 도8a 내지 도 8d를 함께 참조한다. The 3D printer according to another embodiment of the present invention provides the first material using the film 780, the first layer forming unit 730A, and the second layer forming unit 730B, so that the first material is uniform. It may be provided in the form of a layer having a top surface. 8A to 8D are referred together for a detailed description.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 도시한 단면도들이다. 8A to 8D are cross-sectional views illustrating a three-dimensional structure output method using a 3D printer according to another embodiment of the present invention.

도 8a를 참조하면, 제1 재료 제공부(110)는 보조 스테이지(140)의 제1 영역 상에 제1 재료(M1)를 제공하고, 보조 스테이지(140)의 제1 영역 상에 배치된 필름(780)은 제1 재료(M1)에 접촉된다. 구체적으로 보조 스테이지(140)의 제1 영역에 제1 재료(M1)가 제공되면, 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)이 하강되며, 필름(780)의 하면이 제1 재료(M1)와 접촉된다. Referring to FIG. 8A, the first material providing unit 110 provides the first material M1 on the first area of the auxiliary stage 140, and the film disposed on the first area of the auxiliary stage 140 780 is in contact with the first material (M1). Specifically, when the first material M1 is provided in the first region of the auxiliary stage 140, the first layer forming portion 730A, the second layer forming portion 730B, and the film 780 descend, and the film ( The lower surface of 780) is in contact with the first material M1.

도 8b를 참조하면, 제1 레이어 형성부(730A)의 제1 블레이드는 고정된 상태에서 제2 레이어 형성부(730B)의 제2 블레이드가 제1 블레이드로부터 이격되며, 제2 블레이드는 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 수평이동된다. 제2 블레이드가 수평이동됨에 따라 필름(780)은 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 확장되고, 필름(780)의 하면에 접촉된 제1 재료(M1)는 제2 블레이드를 따라 조형 스테이지(121) 상에 레이어 형태로 제공된다. 즉, 제1 재료(M1)는 필름(780)의 하면으로부터 조형 스테이지(121)의 상면 상으로 코팅되며, 필름(780)은 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 평면을 형성한 채 확장되므로, 조형 스테이지(121) 상면에 코팅된 제1 재료(M1)의 상면은 굴곡이 거의 없는 균일한 평면일 수 있다. 8B, the first blade of the first layer forming portion 730A is fixed, and the second blade of the second layer forming portion 730B is spaced apart from the first blade, and the second blade is the main stage ( 120). As the second blade moves horizontally, the film 780 expands between the first blade and the second blade, and the first material M1 in contact with the lower surface of the film 780 is a molding stage 121 along the second blade ) In the form of a layer. That is, the first material M1 is coated from the lower surface of the film 780 onto the upper surface of the molding stage 121, and the film 780 is expanded while forming a plane between the first blade and the second blade, The upper surface of the first material M1 coated on the upper surface of the molding stage 121 may be a uniform plane with almost no bending.

한편, 조형 스테이지(121)의 외측면은 이에 마주하는 보조 스테이지(140)의 일 내측면과 소정의 거리만큼 이격되어 있으나, 슬러리 형태의 제1 재료(M1)와 필름(780) 사이의 표면 장력에 의해 제1 재료(M1)는 필름(780)의 하면에 접촉된 상태를 유지할 수 있고, 제1 재료(M1)는 보조 스테이지(140)와 조형 스테이지(121) 사이의 이격 공간으로 흘러내리지 않을 수 있다. 이에, 조형 스테이지(121)의 상면 전체에 제1 재료(M1)가 고르게 제공될 수 있다. On the other hand, the outer surface of the molding stage 121 is spaced apart by a predetermined distance from one inner surface of the auxiliary stage 140 facing it, but the surface tension between the first material (M1) and the film (780) in the form of a slurry By the first material (M1) can be maintained in contact with the lower surface of the film 780, the first material (M1) is not flowing down the separation space between the auxiliary stage 140 and the molding stage 121 You can. Accordingly, the first material M1 may be uniformly provided on the entire upper surface of the molding stage 121.

도 8c를 참조하면, 광 조사부(150)가 필름(780) 상면에 광을 조사한다. 광 조사부(150)에서 조사된 광은 투명한 재질로 이루어진 필름(780)을 투과하여 필름(780) 하부에 제공된 레이어 형태의 제1 재료(M1)에 조사되며, 제1 재료(M1)를 경화시킨다. 제1 재료(M1)가 경화됨에 따라 하부 구조물의 제1 단면이 형성된다. Referring to FIG. 8C, the light irradiation unit 150 irradiates light on the top surface of the film 780. The light irradiated from the light irradiation unit 150 passes through the film 780 made of a transparent material and is irradiated to the first material M1 in the form of a layer provided under the film 780, and cures the first material M1. . As the first material M1 is cured, a first cross-section of the underlying structure is formed.

도 8d를 참조하면, 제1 재료(M1)의 경화가 완료된 후, 제1 레이어 형성부(730A)는 제2 레이어 형성부(730B)와 가까워지도록 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 수평이동된다. 제1 레이어 형성부(730A)가 제2 레이어 형성부(730B) 측으로 이동됨에 따라 필름(780)은 롤에 말리게되며, 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 필름(780)이 형성한 평면은 축소된다. 한편, 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 필름(780)이 형성한 평면이 축소됨에 따라 필름(780)은 경화된 제1 재료(M1)의 표면으로부터 순차적으로 떨어진다. 즉, 제1 레이어 형성부(730A)가 제2 레이어 형성부(730B) 측으로 이동됨에 따라 필름(780)의 하면은 경화된 제1 재료(M1)의 일측에서부터 타측으로 순차적으로 분리될 수 있으며, 경화된 제1 재료(M1)는 조형 스테이지(121)와 분리되지 않고, 안정적으로 조형 스테이지(121) 상에 남아있을 수 있다. Referring to FIG. 8D, after curing of the first material M1 is completed, the first layer forming portion 730A moves horizontally in the direction crossing the molding stage 121 so as to be closer to the second layer forming portion 730B. do. As the first layer forming portion 730A is moved toward the second layer forming portion 730B, the film 780 is dried on the roll, and the plane formed by the film 780 between the first blade and the second blade is Is reduced. On the other hand, as the plane formed by the film 780 shrinks between the first blade and the second blade, the film 780 sequentially falls from the surface of the cured first material M1. That is, as the first layer forming portion 730A is moved toward the second layer forming portion 730B, the lower surface of the film 780 may be sequentially separated from one side to the other side of the cured first material M1, The cured first material M1 is not separated from the molding stage 121 and may remain stably on the molding stage 121.

이후, 조형 스테이지(121)가 하강된다. 조형 스테이지(121)는 경화된 제1 재료(M1)의 레이어가 보조 스테이지(140)의 상면과 동일면 상에 위치되도록 하강될 수 있다. 즉, 조형 스테이지(121)는 경화된 제1 재료(M1)의 레이어 두께에 대응되는 거리만큼 하강될 수 있다. Thereafter, the molding stage 121 is lowered. The molding stage 121 may be lowered so that the layer of the cured first material M1 is located on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage 140. That is, the molding stage 121 may be lowered by a distance corresponding to the layer thickness of the cured first material M1.

조형 스테이지(121)가 하강된 이후, 제2 영역에 위치된 제2 레이어 형성부(730B)는 고정된 채로 제1 레이어 형성부(730A)가 제2 레이어 형성부(730B)로부터 멀어지도록 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 수평이동될 수 있다. 이 경우, 제1 블레이드와 제2 블레이드 사이에서 형성된 필름(780)의 평면은 확장되며, 필름(780)을 따라 제1 재료(M1)가 조형 스테이지(121) 상에 레이어 형태로 제공될 수 있다. After the shaping stage 121 is lowered, the shaping stage is such that the first layer forming portion 730A moves away from the second layer forming portion 730B while the second layer forming portion 730B positioned in the second region is fixed. It may be horizontally moved in a direction transverse to (121). In this case, the plane of the film 780 formed between the first blade and the second blade is expanded, and the first material M1 along the film 780 may be provided in the form of a layer on the molding stage 121. .

한편, 이 경우, 제2 레이어 형성부(730B)의 우측에 축적된 제1 재료(M1)가 제1 레이어 형성부(730A)의 좌측에 축적되도록 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)이 상승되었다 다시 하강될 수 있다. 구체적으로, 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)이 상승되는 경우, 제2 레이어 형성부(730B)의 우측에 축적된 제1 재료(M1)가 좌측으로 흘러내릴 수 있으며, 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)이 흘러내려진 제1 재료(M1)의 우측에서 하강되어 제1 재료(M1)가 제1 레이어 형성부(730A)의 좌측에 축적될 수 있다. 이후, 제1 레이어 형성부(730A)가 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 제2 레이어 형성부(730B)로부터 멀어지게 이동됨으로써, 필름(780)이 다시 확장될 수 있으며, 제1 재료(M1)는 필름(780)의 하면을 따라 조형 스테이지(121)에 레이어 형태로 제공될 수 있다. Meanwhile, in this case, the first layer forming portion 730A and the second layer are formed such that the first material M1 accumulated on the right side of the second layer forming portion 730B is accumulated on the left side of the first layer forming portion 730A. The forming portion 730B and the film 780 may be raised and lowered again. Specifically, when the first layer forming portion 730A, the second layer forming portion 730B, and the film 780 are raised, the first material M1 accumulated on the right side of the second layer forming portion 730B is It can flow to the left, and the first layer (730A), the second layer (730B) and the film 780 are lowered from the right side of the flowed down first material (M1), the first material (M1) It may accumulate on the left side of the first layer forming portion 730A. Then, the first layer forming portion 730A is moved away from the second layer forming portion 730B in a direction transverse to the molding stage 121, so that the film 780 can be expanded again, and the first material ( M1) may be provided in the form of a layer on the molding stage 121 along the lower surface of the film 780.

이후, 도 8c를 참조하여 설명한 바와 같이, 광 조사부(150)를 통해 광이 필름(780) 상으로 조사되며, 필름(780) 하부에 제공된 제1 재료(M1)의 레이어가 경화될 수 있다. Thereafter, as described with reference to FIG. 8C, light is irradiated onto the film 780 through the light irradiation unit 150, and a layer of the first material M1 provided under the film 780 may be cured.

이후, 제2 레이어 형성부(730B)가 조형 스테이지(121)를 가로지르는 방향으로 제1 레이어 형성부(730A)와 근접하게 이동함으로써, 확장되었던 필름(780)이 다시 축소될 수 있다. 필름(780)이 축소됨에 따라 필름(780)이 경화된 제1 재료(M1)로부터 순차적으로 분리되며, 하부 구조물의 제2 단면이 형성된다. Thereafter, the expanded film 780 may be reduced again by moving the second layer forming portion 730B close to the first layer forming portion 730A in a direction crossing the molding stage 121. As the film 780 shrinks, the film 780 is sequentially separated from the cured first material M1, and a second cross-section of the underlying structure is formed.

이후, 조형 스테이지(121)가 제2 단면의 두께만큼 더 하강되고, 상술한 과정을 반복적으로 수행함으로써, 원하는 두께를 갖는 하부 구조물이 출력될 때까지 하부 구조물의 단면들이 형성된다. Thereafter, the shaping stage 121 is further lowered by the thickness of the second cross-section, and by repeatedly performing the above-described process, cross-sections of the sub-structure are formed until a sub-structure having a desired thickness is output.

도 8e를 참조하면, 하부 구조물(BS)의 출력이 완료된 후, 제2 재료 제공부(160)를 통해 경화된 하부 구조물(BS) 상에 제2 재료의 패턴(PT)이 형성된다. 구체적으로, 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)이 메인 스테이지(120)로부터 상승된다. 이 경우, 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)은 제2 재료 제공부(160)의 높이보다 높은 위치로 상승될 수 있다. Referring to FIG. 8E, after the output of the lower structure BS is completed, the pattern PT of the second material is formed on the lower structure BS cured through the second material providing unit 160. Specifically, the first layer forming portion 730A, the second layer forming portion 730B, and the film 780 are raised from the main stage 120. In this case, the first layer forming unit 730A, the second layer forming unit 730B, and the film 780 may be raised to a position higher than the height of the second material providing unit 160.

이 후, 메인 스테이지(120)의 조형 스테이지(121) 상에 제2 재료 제공부(160)가 위치된다. 제2 재료 제공부(160)의 노즐(163)을 통해 하부 구조물(BS)의 상면 상에 제2 재료가 분사되며, 하부 구조물(BS) 상에 제2 재료의 패턴(PT)이 형성된다. Thereafter, the second material providing unit 160 is positioned on the molding stage 121 of the main stage 120. The second material is sprayed on the upper surface of the lower structure BS through the nozzle 163 of the second material providing unit 160, and the pattern PT of the second material is formed on the lower structure BS.

패턴(PT) 형성이 완료되면, 조형 스테이지(121)는 패턴(PT)의 상면이 보조 스테이지(140)의 상면과 동일면에 위치되거나 보조 스테이지(140)의 상면보다 낮게 위치되도록 하강된다. 이후 제1 레이어 형성부(730A), 제2 레이어 형성부(730B) 및 필름(780)이 하강되고, 패턴(PT)을 덮도록 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 제공된다. 제1 재료(M1)의 제공은 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한 방법과 동일한 방법에 의해 이루어질 수 있다. When the pattern PT is formed, the molding stage 121 is lowered such that the upper surface of the pattern PT is positioned on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage 140 or lower than the upper surface of the auxiliary stage 140. Thereafter, the first layer forming portion 730A, the second layer forming portion 730B, and the film 780 are lowered, and the first material M1 is provided in a layer form to cover the pattern PT. The provision of the first material M1 can be made by the same method as described with reference to FIGS. 8A and 8B.

도 8c를 참조하여 설명한 바와 같이, 필름(780) 상에 광이 조사되고, 필름(780) 하부의 제1 재료(M1)가 경화됨으로써, 상부 구조물의 제1 단면이 형성된다. As described with reference to FIG. 8C, light is irradiated on the film 780 and the first material M1 under the film 780 is cured, thereby forming a first cross-section of the upper structure.

이후, 도 8d를 참조하여 설명한 바와 같이, 필름(780)이 제1 단면으로부터 순차적으로 분리되고, 상부 구조물의 제1 단면의 상면이 보조 스테이지(140)의 상면과 동일면 상에 위치되도록 조형 스테이지(121)가 하강된다. 이후, 상술한 단계들을 반복 수행함으로써, 상부 구조물이 형성된다. Subsequently, as described with reference to FIG. 8D, the molding stage (such that the film 780 is sequentially separated from the first section, and the upper surface of the first section of the upper structure is located on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage 140. 121) descends. Then, by repeatedly performing the above-described steps, an upper structure is formed.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터 및 이를 이용한 입체 구조물 출력 방법에 의하면, 제1 재료(M1)가 필름(780), 제1 레이어 형성부(730A) 및 제2 레이어 형성부(730B)에 의해 제공되므로, 제1 재료(M1)가 균일한 평면을 갖는 레이어로 제공될 수 있다. 즉, 제1 레이어 형성부(730A)의 제1 블레이드 및 제2 레이어 형성부(730B)의 제2 블레이드 사이에서 필름(780)은 확장되며, 제1 블레이드 및 제2 블레이드 사이에서 필름(780)은 균일한 평면을 형성한다. 이에, 필름(780)의 하면에 접하는 제1 재료(M1)는 균일한 평면을 갖는 레이어로 제공된다. According to a 3D printer and a method for outputting a three-dimensional structure using the same according to another embodiment of the present invention, the first material M1 is the film 780, the first layer forming unit 730A, and the second layer forming unit 730B Since it is provided by, the first material M1 may be provided as a layer having a uniform plane. That is, the film 780 is expanded between the first blade of the first layer forming portion 730A and the second blade of the second layer forming portion 730B, and the film 780 is interposed between the first blade and the second blade. Form a uniform plane. Accordingly, the first material M1 in contact with the lower surface of the film 780 is provided as a layer having a uniform plane.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 슬러리 형태의 제1 재료(M1)가 조형 스테이지(121)와 보조 스테이지(140) 사이의 이격 공간을 통해 흘러내리는 것이 최소화될 수 있다. 구체적으로, 제1 재료(M1)는 조형 스테이지(121) 상에 슬러리 형태로 제공되므로, 조형 스테이지(121)와 보조 스테이지(140) 사이의 이격 공간으로 제1 재료(M1)가 흘러내릴 수 있다. 이 경우, 조형 스테이지(121)의 모서리에 대응되는 영역에서 제1 재료(M1)가 흘러내려 레이어 형태로 제공된 제1 재료(M1)의 두께가 균일하지 못할 수 있다. 또한, 하부 구조물(BS) 상에 제2 재료의 패턴(PT)이 형성된 후, 상부 구조물을 형성하기 위해 제1 재료(M1)가 추가로 제공되는 경우, 슬러리 형태의 제1 재료(M1)가 패턴(PT)의 모서리 부분에서 흘러내려 패턴(PT)의 상면에서 균일한 두께를 형성하지 못할 수도 있다. 그러나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터는 제1 재료(M1)가 필름(780)을 통해 제공되고, 필름(780)의 하면과 제1 재료(M1) 사이의 표면 장력에 의해 제1 재료(M1)는 필름(780)의 하면에 접촉된 상태를 유지할 수 있다. 이에, 조형 스테이지(121)와 보조 스테이지(140) 사이의 이격 공간으로 제1 재료(M1)가 흘러내리는 것이 억제될 수 있으며, 제2 재료의 패터(PT)의 모서리 부분에서 제1 재료(M1)가 흘러내리는 것이 억제될 수 있다 이에, 하부 구조물(BS) 및 상부 구조물의 전체적인 두께 또는 형상이 균일해질 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the first material M1 in the form of a slurry can be minimized to flow through the separation space between the molding stage 121 and the auxiliary stage 140. Specifically, since the first material M1 is provided in the form of a slurry on the molding stage 121, the first material M1 may flow down into the space between the molding stage 121 and the auxiliary stage 140. . In this case, the thickness of the first material M1 provided in the form of a layer may not be uniform because the first material M1 flows in an area corresponding to the edge of the molding stage 121. In addition, after the pattern PT of the second material is formed on the lower structure BS, when the first material M1 is additionally provided to form the upper structure, the first material M1 in the form of a slurry is Flowing from the edge of the pattern PT may not form a uniform thickness on the upper surface of the pattern PT. However, in the 3D printer according to another embodiment of the present invention, the first material M1 is provided through the film 780 and is produced by the surface tension between the lower surface of the film 780 and the first material M1. One material (M1) can maintain a state in contact with the lower surface of the film (780). Accordingly, the first material M1 may be prevented from flowing into the space between the molding stage 121 and the auxiliary stage 140, and the first material M1 may be disposed at the edge of the pattern PT of the second material. ) Can be suppressed from flowing down. Accordingly, the overall thickness or shape of the lower structure BS and the upper structure may be uniform.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 간략하게 도시한 사시도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터는 보조 스테이지(940)가 제1 플레이트(941), 제2 플레이트(943) 및 제3 플레이트(945)로 구성되고, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)가 수평이동이 가능하도록 구성된 것을 제외하고는 도 1및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터와 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 9 is a perspective view schematically showing a 3D printer according to another embodiment of the present invention. In the 3D printer according to another embodiment of the present invention, the auxiliary stage 940 is composed of a first plate 941, a second plate 943 and a third plate 945, and the first plate 941 and the first 2, the plate 943 is the same as the 3D printer according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, except that it is configured to be horizontally moved, so a duplicate description thereof will be omitted.

도 9를 참조하면, 보조 스테이지(940)는 제1 플레이트(941), 제2 플레이트(943) 및 제3 플레이트(945)를 포함한다. 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 조형 스테이지(121)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된다. 제3 플레이트(945)는 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)와 접하도록 배치된다. Referring to FIG. 9, the auxiliary stage 940 includes a first plate 941, a second plate 943, and a third plate 945. The first plate 941 and the second plate 943 are disposed to face each other with the molding stage 121 interposed therebetween. The third plate 945 is disposed to contact the first plate 941 and the second plate 943.

제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 수평이동이 가능하도록 구성된다. 구체적으로, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 조형 스테이지(121)의 외측면에 접하거나 조형 스테이지(121)의 외측면으로부터 멀어지도록 수평이동된다. The first plate 941 and the second plate 943 are configured to be horizontally movable. Specifically, the first plate 941 and the second plate 943 are horizontally moved so as to contact the outer surface of the molding stage 121 or to move away from the outer surface of the molding stage 121.

이 경우, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)의 수평이동이 가능하도록 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 각각 플레이트 구동부와 연결될 수 있다. In this case, the first plate 941 and the second plate 943 may be connected to the plate driving unit, respectively, to enable horizontal movement of the first plate 941 and the second plate 943.

제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 보조 스테이지(940) 상의 제1 재료가 조형 스테이지(121)로 제공되는 경우, 조형 스테이지(121)의 외측면과 접하도록 이동되고, 제1 재료의 경화가 완료된 이후, 조형 스테이지(121)의 외측면으로부터 멀어지도록 이동될 수 있다. The first plate 941 and the second plate 943 are moved to contact the outer surface of the molding stage 121 when the first material on the auxiliary stage 940 is provided to the molding stage 121, and the first plate 941 After curing of the material is completed, it can be moved away from the outer surface of the molding stage 121.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터는 보조 스테이지(940)의 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)가 각각 수평이동 가능하도록 구성되므로, 제1 재료가 조형 스테이지(121) 상에 제공되는 과정에서 제1 플레이트(941)와 조형 스테이지(121) 사이의 공간 및 제2 플레이트(943)와 조형 스테이지(121) 사이의 공간으로 흘러내리는 것이 억제될 수 있다. 이에 대한 세부적인 설명을 위해 도 10a 내지 도 10d를 함께 참조한다. In the 3D printer according to another embodiment of the present invention, since the first plate 941 and the second plate 943 of the auxiliary stage 940 are configured to be horizontally movable, the first material is formed on the molding stage 121. In the course of being provided in the flow between the first plate 941 and the molding stage 121 and the space between the second plate 943 and the molding stage 121 can be suppressed. 10A to 10D are referred together for detailed description.

도 10a 내지 10d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법을 도시한 단면도들이다. 10A to 10D are cross-sectional views illustrating a 3D printer output method using a 3D printer according to another embodiment of the present invention.

도 10a를 참조하면, 제1 재료 제공부(110)를 통해 보조 스테이지(940)의 제1 플레이트(941) 상에 슬러리 형태의 제1 재료(M1)가 제공된다. Referring to FIG. 10A, a first material M1 in the form of a slurry is provided on the first plate 941 of the auxiliary stage 940 through the first material providing unit 110.

도 10b를 참조하면, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)가 조형 스테이지(121)의 외측면에 접하도록 수평이동된다. 제1 플레이트 구동부(990A)는 제1 플레이트(941)를 수평이동시키며, 제2 플레이트 구동부(990B)는 제2 플레이트(943)를 수평이동시킨다. Referring to FIG. 10B, the first plate 941 and the second plate 943 are horizontally moved to contact the outer surface of the molding stage 121. The first plate driver 990A horizontally moves the first plate 941, and the second plate driver 990B horizontally moves the second plate 943.

제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)가 조형 스테이지(121)의 외측면에 접하는 경우, 레이어 형성부(130)를 통해 제1 재료(M1)가 레이어 형태로 조형 스테이지(121)에 제공된다. 이 경우, 제1 플레이트(941)와 조형 스테이지(121) 사이에는 이격 공간이 없으므로, 제1 재료(M1)는 제1 플레이트(941)와 조형 스테이지(121) 사이로 흘러내리지 않을 수 있다. When the first plate 941 and the second plate 943 contact the outer surface of the molding stage 121, the first material M1 is transferred to the molding stage 121 in the form of a layer through the layer forming unit 130. Is provided. In this case, since there is no space between the first plate 941 and the molding stage 121, the first material M1 may not flow down between the first plate 941 and the molding stage 121.

도 10c를 참조하면, 광 조사부(150)는 조형 스테이지(121) 상에 광을 조사하고, 조형 스테이지(121) 상의 제1 재료(M1)는 경화되어 하부 구조물의 제1 단면을 형성한다. Referring to FIG. 10C, the light irradiation unit 150 irradiates light on the molding stage 121, and the first material M1 on the molding stage 121 is cured to form a first cross-section of the lower structure.

도 10d를 참조하면, 제1 재료(M1)의 경화가 완료된 후, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 조형 스테이지(121)의 외측면으로부터 멀어지도록 수평이동된다. 이에, 조형 스테이지(121)와 제1 플레이트(941) 사이 및 조형 스테이지(121)와 제2 플레이트(943) 사이에는 이격 공간이 형성된다. Referring to FIG. 10D, after curing of the first material M1 is completed, the first plate 941 and the second plate 943 are horizontally moved away from the outer surface of the molding stage 121. Accordingly, a space is formed between the molding stage 121 and the first plate 941 and between the molding stage 121 and the second plate 943.

제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)가 수평이동된 후, 조형 스테이지(121)가 하강된다. 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 조형 스테이지(121)의 외측면으로부터 이격되어 있으므로, 조형 스테이지(121)가 하강하는 과정에서 조형 스테이지(121)의 외측면이 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)와 마찰되는 것이 억제될 수 있다. After the first plate 941 and the second plate 943 are horizontally moved, the molding stage 121 is lowered. Since the first plate 941 and the second plate 943 are spaced apart from the outer surface of the molding stage 121, the outer surface of the molding stage 121 is the first plate ( 941) and the friction with the second plate 943 can be suppressed.

조형 스테이지(121)의 하강이 완료되면, 도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)가 조형 스테이지(121)의 외측면과 접하도록 다시 수평이동된다. When the descending of the molding stage 121 is completed, as shown in FIG. 10B, the first plate 941 and the second plate 943 are horizontally moved again to contact the outer surface of the molding stage 121.

이 후, 레이어 형성부(130)가 메인 스테이지(120)를 가로지르는 방향으로 수평이동함으로써, 제1 재료(M1)를 조형 스테이지(121) 상에 레이어 형태로 제공한다. Thereafter, the layer forming unit 130 horizontally moves in a direction transverse to the main stage 120 to provide the first material M1 in the form of a layer on the molding stage 121.

도 10c 내지 도 10d를 참조하여 설명한 바와 같이, 조형 스테이지(121) 상에 제1 재료(M1)가 경화되어, 하부 구조물의 제2 단면이 형성되고, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)가 조형 스테이지(121)의 외측면으로부터 이격된다.As described with reference to FIGS. 10C to 10D, the first material M1 is cured on the molding stage 121 to form a second cross-section of the lower structure, and the first plate 941 and the second plate ( 943) is spaced from the outer surface of the molding stage 121.

출력하고자 하는 두께의 하부 구조물이 형성될 때까지 상술한 단계들이 반복 수행된다. The above-described steps are repeatedly performed until a substructure having a thickness to be output is formed.

하부 구조물이 출력된 이후, 도 6g를 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 재료 제공부(160)를 통해 하부 구조물(BS) 상에 제2 재료의 패턴(PT)이 형성된다. 그리고, 도 6h 내지 도 6i를 참조하여 설명한 바와 같이, 패턴(PT)을 덮도록 제1 재료(M1)가 추가로 제공되며, 제1 재료(M1)가 경화되어 상부 구조물이 출력된다. After the lower structure is output, a pattern PT of the second material is formed on the lower structure BS through the second material providing unit 160 as described with reference to FIG. 6G. Then, as described with reference to FIGS. 6H to 6I, the first material M1 is additionally provided to cover the pattern PT, and the first material M1 is cured to output the upper structure.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 보조 스테이지(940)는 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)를 포함하며, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 제1 재료(M1)가 제공되는 동안 조형 스테이지(121)의 외측면과 접하게된다. 이에, 조형 스테이지(121)의 외측면과 제1 플레이트(941) 사이 및 조형 스테이지(121)의 외측면과 제2 플레이트(943) 사이로 제1 재료(M1)가 흘러내리는 것이 억제될 수 있다. 이에, 하부 구조물의 두께가 균일하게 형성될 수 있으며, 입체 구조물이 정교하게 출력될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the auxiliary stage 940 includes a first plate 941 and a second plate 943, and the first plate 941 and the second plate 943 are the first material While the (M1) is provided, it comes into contact with the outer surface of the molding stage 121. Accordingly, the first material M1 flowing down between the outer surface of the molding stage 121 and the first plate 941 and between the outer surface of the molding stage 121 and the second plate 943 can be suppressed. Accordingly, the thickness of the lower structure can be uniformly formed, and the three-dimensional structure can be output precisely.

또한, 제1 재료(M1)의 경화가 완료된 이후, 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)는 조형 스테이지(121)의 외측면으로부터 이격된다. 이에, 조형 스테이지(121)가 하강하는 과정에서 조형 스테이지(121)의 외측면이 제1 플레이트(941) 및 제2 플레이트(943)와 마찰되는 것이 억제될 수 있으며, 조형 스테이지(121)의 하강이 정밀하고, 원할게 조절될 수 있고, 조형 스테이지(121)의 마모 또는 불량이 최소화될 수 있다.In addition, after curing of the first material M1 is completed, the first plate 941 and the second plate 943 are spaced apart from the outer surface of the molding stage 121. Accordingly, in the process of the molding stage 121 descending, the outer surface of the molding stage 121 may be suppressed from rubbing with the first plate 941 and the second plate 943, and the descending of the molding stage 121 This can be precisely and smoothly adjusted, and wear or defects of the molding stage 121 can be minimized.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.

100, 400, 700, 900: 3D 프린터 110: 제1 재료 제공부
111: 저장부 113: 제1 배출부
115: 밀링부 117: 제2 배출부
120: 메인 스테이지 121: 조형 스테이지
123: 샤프트 125: 스테이지 구동부
130: 레이어 형성부 131: 블레이드 바디
133: 블레이드 135: 블레이드 구동부
140, 940: 보조 스테이지 150: 광 조사부
160, 460: 제2 재료 제공부 161, 461: 노즐 고정부
163, 463: 노즐 165: 로봇 암
465: 제1 레일 467: 제2 레일
730A: 제1 레이어 형성부 730B: 제2 레이어 형성부
780: 필름 941: 제1 플레이트
943: 제2 플레이트 945: 제3 플레이트
990A: 제1 플레이트 구동부 990B: 제2 플레이트 구동부100, 400, 700, 900: 3D printer 110: first material providing unit
111: storage unit 113: first discharge unit
115: milling unit 117: second discharge unit
120: main stage 121: molding stage
123: shaft 125: stage driving unit
130: layer forming portion 131: blade body
133: blade 135: blade drive
140, 940: auxiliary stage 150: light irradiation unit
160, 460: Second material providing unit 161, 461: Nozzle fixing unit
163, 463: nozzle 165: robot arm
465: first rail 467: second rail
730A: first layer forming unit 730B: second layer forming unit
780: film 941: first plate
943: second plate 945: third plate
990A: first plate drive 990B: second plate drive

Claims

제1 재료를 보조 스테이지에만 제공하는 제1 재료 제공부;
상기 보조 스테이지와 인접하여 배치되고 승하강이 가능하도록 구성된 메인 스테이지;
상기 보조 스테이지 상의 상기 제1 재료를 메인 스테이지에 레이어 형태로 제공하는 레이어 형성부;
상기 메인 스테이지 상부에 위치하며, 레이어 형태의 상기 제1 재료에 광을 조사하는 광 조사부; 및
경화된 상기 제1 재료 상에 제2 재료를 제공함으로써, 패턴을 형성하는 제2 재료 제공부를 포함하는, 3D 프린터. A first material providing unit that provides the first material only to the auxiliary stage;
A main stage disposed adjacent to the auxiliary stage and configured to be able to move up and down;
A layer forming unit providing the first material on the auxiliary stage in a layer form on a main stage;
A light irradiation unit positioned on the main stage and irradiating light to the first material in the form of a layer; And
And a second material providing portion for forming a pattern by providing a second material on the cured first material.

제1항에 있어서,
상기 제1 재료는 세라믹 또는 금속 입자 및 상기 세라믹 또는 금속 입자가 분산된 광경화성 수지 조성물을 포함하고,
상기 제1 재료 제공부는 상기 제1 재료가 저장된 저장부;
상기 저장부의 상기 제1 재료를 배출하는 제1 배출부;
상기 제1 배출부의 상기 제1 재료를 밀링하는 밀링부; 및
밀링된 상기 제1 재료를 배출하는 제2 배출부를 포함하는, 3D 프린터.According to claim 1,
The first material includes a ceramic or metal particles and a photocurable resin composition in which the ceramic or metal particles are dispersed,
The first material providing unit may include a storage unit in which the first material is stored;
A first discharge portion for discharging the first material of the storage portion;
A milling unit milling the first material of the first discharge unit; And
And a second outlet for discharging the milled first material.

제1 항에 있어서,
상기 제1 재료 제공부는 5,000cp 내지 100,000cp의 점도를 갖는 상기 제1 재료를 제공하도록 구성된, 3D 프린터.According to claim 1,
The first material providing unit is configured to provide the first material having a viscosity of 5,000cp to 100,000cp, a 3D printer.

제1항에 있어서,
상기 레이어 형성부는 상기 보조 스테이지의 제1 영역에서 상기 메인 스테이지를 가로 지르는 방향으로 상기 제1 영역과 이격된 상기 보조 스테이지의 제2 영역까지 수평이동하며, 상기 레이어 형성부가 수평이동됨에 따라 상기 제1 재료는 상기 레이어 형성부와 상기 메인 스테이지 사이의 간격에 대응되는 높이를 갖는 제1 레이어로 형성되는, 3D 프린터. According to claim 1,
The layer forming unit horizontally moves from the first area of the auxiliary stage to the second area of the auxiliary stage spaced apart from the first area in a direction transverse to the main stage, and the first as the layer forming unit moves horizontally. The material is formed of a first layer having a height corresponding to the gap between the layer forming portion and the main stage, 3D printer.

제4항에 있어서,
상기 광 조사부에 의해 메인 스테이지 상의 상기 제1 레이어가 경화되는 경우, 상기 메인 스테이지는 상기 제1 레이어의 높이에 대응되는 길이만큼 하강하고,
상기 메인 스테이지가 하강하는 경우, 상기 레이어 형성부는 상기 보조 스테이지의 상기 제2 영역에서 상기 메인 스테이지를 가로 지르는 방향으로 상기 보조 스테이지의 제1 영역까지 수평이동하며, 상기 레이어 형성부가 수평이동됨에 따라 상기 보조 스테이지 상의 잔여 제1 재료가 제2 레이어로 상기 메인 스테이지에 더 제공되는, 3D 프린터. According to claim 4,
When the first layer on the main stage is cured by the light irradiation unit, the main stage descends by a length corresponding to the height of the first layer,
When the main stage descends, the layer forming unit horizontally moves from the second region of the auxiliary stage to the first region of the auxiliary stage in a direction transverse to the main stage, and as the layer forming portion moves horizontally, 3D printer, wherein the remaining first material on the auxiliary stage is further provided to the main stage in a second layer.

제1항에 있어서,
상기 레이어 형성부는,
상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 코팅하도록 구성된 블레이드;
상기 블레이드의 일단을 고정시키는 블레이드 바디; 및
상기 바디를 상기 메인 스테이지의 상에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시키도록 구성된 블레이드 구동부를 포함하는, 3D 프린터. According to claim 1,
The layer forming unit,
A blade configured to coat the first material on the main stage;
A blade body fixing one end of the blade; And
And a blade driver configured to move the body on the main stage in a direction transverse to the main stage.

제1항에 있어서,
상기 레이어 형성부는,
상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 코팅하도록 구성된 롤러;
상기 롤러를 고정시키는 회전축; 및
상기 회전축 및 상기 롤러를 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 이동시키도록 구성된 롤러 구동부를 포함하는, 3D 프린터. According to claim 1,
The layer forming unit,
A roller configured to coat the first material on the main stage;
A rotating shaft fixing the roller; And
And a roller driver configured to move the rotating shaft and the roller in a direction transverse to the main stage.

제1항에 있어서,
상기 보조 스테이지 및 상기 메인 스테이지 상에 배치되고, 승하강이 가능하도록 구성된 필름을 더 포함하고,
상기 레이어 형성부는,
상기 필름의 상면에 접하는 제1 블레이드; 및
상기 필름의 상면에 접하고, 상기 메인 스테이지의 상면을 가로지르는 방향으로 이동 가능하게 구성된 제2 블레이드를 포함하는, 3D 프린터. According to claim 1,
Further comprising a film disposed on the auxiliary stage and the main stage, and configured to be able to move up and down,
The layer forming unit,
A first blade contacting the top surface of the film; And
A 3D printer comprising a second blade that is configured to move in a direction transverse to the top surface of the main stage, in contact with the top surface of the film.

제1항에 있어서,
상기 제2 재료 제공부는,
상기 제2 재료를 액체 방울 형태로 분사하는 노즐; 및
상기 노즐을 상기 메인 스테이지 상에서 이동시키는 로봇 암을 포함하는, 3D 프린터. According to claim 1,
The second material providing unit,
A nozzle for spraying the second material in the form of a liquid droplet; And
And a robot arm that moves the nozzle on the main stage.

제1항에 있어서,
상기 제2 재료 제공부는,
상기 제2 재료를 액체 방울 형태로 분사하는 노즐;
상기 노즐을 고정시키고, 상기 메인 스테이지 상에서 상기 메인 스테이지의 상면과 평행한 2차원 평면상에서 이동하도록 구성된 노즐 고정부; 및
상기 노즐 고정부의 이동 경로를 가이드하는 레일을 포함하는, 3D 프린터. According to claim 1,
The second material providing unit,
A nozzle for spraying the second material in the form of a liquid droplet;
A nozzle fixing unit configured to fix the nozzle and move on a two-dimensional plane parallel to an upper surface of the main stage on the main stage; And
3D printer, including a rail for guiding the movement path of the nozzle fixing portion.

제1항에 있어서,
상기 보조 스테이지는 상기 메인 스테이지를 둘러싸고, 상기 메인 스테이지가 최고 높이로 상승된 경우, 상기 보조 스테이지의 상면은 상기 메인 스테이지의 상면과 동일면에 위치되는, 3D 프린터.According to claim 1,
The 3D printer, wherein the auxiliary stage surrounds the main stage, and when the main stage is raised to the highest height, the upper surface of the auxiliary stage is located on the same surface as the upper surface of the main stage.

제1항에 있어서,
상기 보조 스테이지의 일 내측면은 상기 보조 스테이지의 일 내측면과 마주하는 상기 메인 스테이지의 외측면으로부터 0.1mm ~ 10mm 이격된, 3D 프린터. According to claim 1,
3D printer, one inner surface of the auxiliary stage is spaced 0.1mm ~ 10mm from the outer surface of the main stage facing one inner surface of the auxiliary stage.

제12항에 있어서,
상기 보조 스테이지는, 상기 레이어 형성부가 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지에 레이어 형태로 제공하는 경우, 상기 메인 스테이지의 외측면과 접하고, 상기 메인 스테이지가 승하강하는 경우, 상기 메인 스테이지의 상기 외측면으로부터 이격되도록 구성된, 3D 프린터. The method of claim 12,
In the auxiliary stage, when the layer forming portion provides the first material in the form of a layer on the main stage, it is in contact with the outer surface of the main stage, and when the main stage moves up and down, the outer surface of the main stage 3D printer, configured to be spaced from.

제1 재료 제공부를 사용하여 보조 스테이지의 제1 영역에 슬러리 형태의 제1 재료를 제공하는 단계;
레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제1 영역으로부터 이격된 제2 영역 사이에서 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 레이어 형태로 제공하는 단계;
광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 하부 구조물을 형성하는 단계;
제2 재료 제공부를 사용하여 상기 하부 구조물 상에 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계;
상기 레이어 형성부를 사용하여 상기 제2 재료로 형성된 상기 패턴을 덮도록 상기 제1 재료를 레이어 형태로 제공하는 단계; 및
상기 광 조사부를 사용하여 상기 제2 재료를 덮는 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상부 구조물을 형성하는 단계를 포함하는, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법. Providing a first material in the form of a slurry to a first region of the auxiliary stage using the first material providing unit;
Providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving the layer forming portion in a direction transverse to the main stage between the first region of the auxiliary stage and the second region spaced from the first region. step;
Curing the first material in the form of a layer using a light irradiation unit, thereby forming a lower structure;
Forming a pattern with a second material on the lower structure using a second material providing unit;
Providing the first material in a layer form to cover the pattern formed of the second material using the layer forming unit; And
And curing the first material covering the second material using the light irradiation unit, thereby forming an upper structure.

제14항에 있어서,
상기 레이어 형성부를 사용하여 상기 제2 재료로 형성된 상기 패턴을 덮도록 상기 제1 재료를 레이어 형태로 제공하는 단계는,
상기 제2 재료로 이루어진 상기 패턴의 상면이 상기 보조 스테이지의 상면과 동일면에 위치하거나 또는 상기 패턴의 상면이 상기 보조 스테이지의 상면보다 낮게 위치되도록 상기 메인 스테이지를 하강시키는 단계; 및
상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이에서 수평이동 시킴으로써, 상기 패턴을 덮도록 상기 제1 재료를 레이어 형태로 제공하는 단계를 포함하는, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법. The method of claim 14,
The step of providing the first material in a layer form so as to cover the pattern formed of the second material using the layer forming unit,
Lowering the main stage such that the upper surface of the pattern made of the second material is located on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage, or the upper surface of the pattern is positioned lower than the upper surface of the auxiliary stage; And
And providing the first material in a layer form to cover the pattern by horizontally moving the layer forming unit between the first area and the second area of the auxiliary stage, and outputting a three-dimensional structure using a 3D printer. Way.

제14항에 있어서,
상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 하부 구조물을 형성하는 단계는,
(a) 상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료에 광을 조사함으로써, 상기 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시키는 단계;
(b) 경화된 상기 제1 재료의 상면이 상기 보조 스테이지의 상면과 동일면에 위치되도록 상기 메인 스테이지를 하강시키는 단계;
(c) 상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서 수평이동 시킴으로써, 상기 메인 스테이지 상에 상기 제1 재료를 레이어 형태로 추가 제공하는 단계;
(d) 상기 광 조사부를 사용하여 추가 제공된 상기 제1 재료에 광을 조사함으로써, 추가 제공된 상기 제1 재료를 경화시키는 단계; 및
상기 제1 재료의 경화로 형성된 단면들의 총 높이가 출력하고자 하는 상기 하부 구조물의 높이가 될 때까지 상기 (b) 내지 (d)의 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법.The method of claim 14,
The step of forming the lower structure by curing the first material in the form of a layer using the light irradiation unit,
(a) curing the first material in the form of a layer by irradiating light to the first material in a form of a layer using the light irradiation part;
(b) lowering the main stage such that the upper surface of the cured first material is located on the same surface as the upper surface of the auxiliary stage;
(c) providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving the layer forming portion between the first region and the second region of the auxiliary stage;
(d) curing the first material provided further by irradiating light to the first material provided further using the light irradiation unit; And
And repeating the steps of (b) to (d) until the total height of the cross-sections formed by curing the first material becomes the height of the substructure to be output, and outputting a three-dimensional structure using a 3D printer. Way.

제14항에 있어서,
상기 제2 재료 제공부를 사용하여 경화된 상기 하부 구조물 상에 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계는,
상기 제2 재료 제공부를 사용하여 상기 패턴의 높이가 원하는 높이에 도달할 때까지 상기 제2 재료를 반복적으로 제공하는 단계를 포함하는, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법. The method of claim 14,
Forming a pattern with a second material on the lower structure cured using the second material providing unit,
And repeatedly providing the second material until the height of the pattern reaches a desired height using the second material providing unit.

제14항에 있어서,
상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 레이어 형태로 제공하는 단계는,
상기 보조 스테이지의 상에 배치된 필름을 상기 제1 재료에 접촉시키는 단계; 및
상기 필름의 상면에 접하는 제1 블레이드를 고정시킨 상태에서 제2 블레이드를 상기 제1 블레이드로부터 이격시켜 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동시키는 단계를 포함하고,
상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상기 하부 구조물을 형성하는 단계는,
상기 광 조사부를 사용하여 상기 필름 상에 광을 조사하여 상기 필름 하부에 레이어 형태로 제공된 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상기 하부 구조물을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제2 재료 제공부를 사용하여 경화된 상기 하부 구조물 상에 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계는,
상기 필름, 상기 제1 블레이드 및 상기 제2 블레이드를 상기 메인 스테이지로부터 상승시키는 단계;
상기 하부 구조물 상에 상기 제2 재료 제공부를 위치시키는 단계; 및
상기 제2 재료 제공부를 사용하여 경화된 상기 하부 구조물 상에 상기 제2 재료로 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법.The method of claim 14,
Providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving the layer forming unit in a direction transverse to the main stage between the first region and the second region of the auxiliary stage,
Contacting the film disposed on the auxiliary stage to the first material; And
The step of moving the second blade away from the first blade in a state in which the first blade in contact with the upper surface of the film is fixed and horizontally moved in a direction crossing the main stage,
The step of forming the lower structure by curing the first material in the form of a layer using the light irradiation unit,
And forming a lower structure by irradiating light on the film using the light irradiation unit to cure the first material provided in a layer form under the film,
Forming a pattern with a second material on the lower structure cured using the second material providing unit,
Raising the film, the first blade, and the second blade from the main stage;
Positioning the second material providing portion on the lower structure; And
And forming a pattern with the second material on the lower structure cured using the second material providing unit.

제14항에 있어서,
상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 레이어 형태로 제공하는 단계는,
상기 보조 스테이지의 제1 플레이트 및 제2 플레이트를 수평 이동시킴으로써, 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 상기 메인 스테이지의 외측면과 접촉시키는 단계; 및
상기 레이어 형성부를 상기 보조 스테이지의 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에서 상기 메인 스테이지를 가로지르는 방향으로 수평이동 시킴으로써, 상기 제1 재료를 상기 메인 스테이지 상에 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 광 조사부를 사용하여 레이어 형태의 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 하부 구조물을 형성하는 단계는,
상기 광 조사부를 사용하여 상기 제1 재료를 경화시키는 단계; 및
상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 상기 메인 스테이지의 상기 외측면으로부터 이격시키는 단계를 포함하는, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법. The method of claim 14,
Providing the first material in the form of a layer on the main stage by horizontally moving the layer forming unit in a direction transverse to the main stage between the first region and the second region of the auxiliary stage,
Contacting the first plate and the second plate with the outer surface of the main stage by horizontally moving the first plate and the second plate of the auxiliary stage; And
Coating the first material on the main stage by horizontally moving the layer forming portion in a direction transverse to the main stage between the first plate and the second plate of the auxiliary stage,
The step of forming the lower structure by curing the first material in the form of a layer using the light irradiation unit,
Curing the first material using the light irradiation portion; And
And separating the first plate and the second plate from the outer surface of the main stage.

제14항에 있어서,
상기 광 조사부를 사용하여 상기 제2 재료를 덮는 상기 제1 재료를 경화시킴으로써, 상부 구조물을 형성하는 단계 이후에,
출력이 완료된 입체 구조물을 1000℃이상의 온도에서 소결시킴으로써, 상기 제2 재료로 이루어진 상기 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는, 3D 프린터를 이용한 입체 구조물 출력 방법.
The method of claim 14,
After curing the first material covering the second material using the light irradiation unit, after forming the superstructure,
A method of outputting a three-dimensional structure using a 3D printer, further comprising removing the pattern made of the second material by sintering the three-dimensional structure in which the output is completed at a temperature of 1000 ° C or higher.