KR20240039758A - Photocurable 3D printer with improved release film removal function - Google Patents

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KR20240039758A
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Abstract

본 발명은 투명 필름을 공급하는 필름 공급부(410); 필름 공급부에 의해 공급된 투명 필름 상에 프린팅 재료를 공급하는 재료 공급부(420); 투명 필름 상에 공급된 프린팅 재료를 기설정된 형상으로 경화하는 광 경화부(430); 및 광 경화부에 의해 프린팅 재료가 경화된 후, 사용 후 투명 필름과 잔존하는 프린팅 재료를 회수하는 필름 회수부(440);를 포함하며, 광 경화부(430)는 광 조사 유닛(431), 프린팅 재료가 공급된 투명 필름이 안치되는 제1 조형 스테이지(432), 및 투명 필름 상의 프린팅 재료와 밀착되는 제2 조형 스테이지(433)를 포함하며, 제1 조형 스테이지(432)는 일측면이 승하강 가능하여 제1 조형 스테이지(432)의 수평면이 경사지도록 구성되는, 광경화 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention includes a film supply unit 410 that supplies a transparent film; a material supply unit 420 that supplies printing material on the transparent film supplied by the film supply unit; A light curing unit 430 that cures the printing material supplied on the transparent film into a preset shape; And after the printing material is cured by the light curing unit, a film recovery unit 440 that recovers the transparent film and the remaining printing material after use, wherein the light curing unit 430 includes a light irradiation unit 431, It includes a first prototyping stage 432 on which a transparent film supplied with printing material is placed, and a second prototyping stage 433 in close contact with the printing material on the transparent film, where one side of the first prototyping stage 432 is raised. It relates to a photocuring 3D printer that is capable of being lowered so that the horizontal surface of the first modeling stage 432 is inclined.

Description

투명필름 제거 기능이 향상된 광경화 3D 프린터{Photocurable 3D printer with improved release film removal function}Photocurable 3D printer with improved release film removal function}

본 발명은 투명필름 제거 기능이 향상된 광경화 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a photocuring 3D printer with improved transparent film removal function.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Here, background information related to the present disclosure is provided, and this does not necessarily mean prior art.

광경화 방식(또는 광중합 방식) 삼차원 프린터의 한 가지 예는 액조에 광경화 액상 조성물을 넣고 광을 조사하여 경화시키는 방식으로, 예컨대 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식, DLP(Digital Light Processing) 방식, 및 LCD(Liquid Crystal Display) 방식 등이 알려져 있다. SLA 3D 프린터는 반사광을 통해 조형 이미지를 투사하는 방식이고, DLP 3D 프린터는 프로젝터를 이용하여 조형 이미지를 투사하는 방식이고, LCD 3D 프린터는 LCD 패널을 이용하여 조형 이미지를 투사하는 방식이다. 이들 각각의 방식에서 광원은 액조의 상방 또는 하방에서 광이 조사되도록 배치될 수 있다.An example of a photocuring method (or light polymerization method) three-dimensional printer is a method of putting a photocuring liquid composition in a liquid tank and curing it by irradiating light, such as the SLA (Stereo Lithography Apparatus) method, DLP (Digital Light Processing) method, and The LCD (Liquid Crystal Display) method is known. SLA 3D printers project a formative image using reflected light, DLP 3D printers project a formable image using a projector, and LCD 3D printers project a formable image using an LCD panel. In each of these methods, the light source can be arranged to emit light from above or below the liquid tank.

광경화 방식(또는 광중합 방식) 삼차원 프린터의 또 다른 예는 슬러리나 패이스트 탱크에서 재료를 한번에 공급하지 않고 광조형을 위한 빛의 투과를 방해하지 않으면서 조형 후 조형물이 쉽게 분리되는 투명 필름을 프린팅 재료 공급에 사용하여 한층 조형에 필요한 그린바디 한층 씩을 매번 새로이 공급할 수 있도록 필요한 적층 두께의 슬러리 혹은 패이스트를 필름 위에서 균일하고 연속적으로 공급하여 3차원 프린팅할 수 있는 방식이 있다.Another example of a photocuring (or photopolymerization) three-dimensional printer is printing a transparent film that allows the sculpture to be easily separated after printing without interfering with the transmission of light for stereolithography without supplying materials all at once from a slurry or paste tank. There is a method for 3D printing by uniformly and continuously supplying slurry or paste of the required layer thickness on a film so that each new layer of green body required for further modeling can be supplied each time using material supply.

도 1 및 도 2는 각각 대한민국 등록특허 제10-1754771호에 제시된 종래 기술의 3차원 프린팅 장치가 도시된 도면 및 3차원 프린팅 방법이 도시된 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 3D 프린팅 장치는 필름 공급부(10), 재료 공급부(20), 광 경화부(30), 및 필름 회수부(40)를 포함한다. 한편 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 3차원 프린팅 방법은 필름 공급부(10)에서 투명 필름(411)을 공급하고, 공급된 투명 필름 상에 프린팅 재료를 공급하고, 제1 및 제2 조형 스테이지(32, 33)에서 미리 프로그래밍된 형상으로 프린팅 재료를 경화하고, 필름 회수부(40)에서 사용 후 필름 및 잔존하는 프린팅 재료를 회수한다. 이 과정에서 제1 및 제2 이동 스테이지(50, 60)가 투명 필름을 이동시키고, 투명 필름에 일정한 장력을 주기 위해 무게추(42)를 이용한다.Figures 1 and 2 are a flowchart showing a 3D printing method and a drawing showing a conventional 3D printing device presented in Republic of Korea Patent No. 10-1754771, respectively. As shown in FIG. 1, the prior art 3D printing device includes a film supply unit 10, a material supply unit 20, a light curing unit 30, and a film recovery unit 40. Meanwhile, as shown in FIG. 2, the 3D printing method of the prior art supplies a transparent film 411 from the film supply unit 10, supplies printing material on the supplied transparent film, and performs first and second modeling. The printing material is cured into a pre-programmed shape in the stages 32 and 33, and the used film and remaining printing material are recovered in the film recovery unit 40. In this process, the first and second moving stages 50 and 60 move the transparent film, and the weight 42 is used to provide a constant tension to the transparent film.

한편 종래 기술은 경화된 프린팅 재료와 투명 필름을 분리하는 단계(S50)에서, 경화된 프린팅 재료와 투명 필름의 분리 과정을 원활하게 진행하기 위해 감압홀(35)을 사용하거나 제1 조형 스테이지(32)의 일측단에 형성된 경사면 또는 경사홈(36)을 사용한다. Meanwhile, in the prior art, in the step of separating the cured printing material and the transparent film (S50), the pressure reduction hole 35 is used or the first forming stage 32 is used to smoothly proceed with the separation process of the cured printing material and the transparent film. ) Use the inclined surface or inclined groove (36) formed on one side of the.

그러나 감압홀(35) 또는 경사홈(36)을 사용하더라고 경화된 프린팅 재료와 투명 필름은 잘 분리되지 않을 뿐만 아니라 제2 조형 스테이지(33)를 높게 들어 올려야 하는 문제가 있다.However, even if the pressure reduction hole 35 or the inclined groove 36 is used, not only is the hardened printing material and the transparent film not easily separated, but there is a problem in that the second printing stage 33 must be lifted high.

대한민국 등록특허 제10-1754771호(2017.06.30.)Republic of Korea Patent No. 10-1754771 (2017.06.30.)

본 발명은 경화된 프린팅 재료와 투명 필름의 분리가 원활한 투명필름 제거 기능이 향상된 광경화 3D 프린터를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.One purpose of the present invention is to provide a photocurable 3D printer with improved transparent film removal function that allows smooth separation of the cured printing material and the transparent film.

본 발명은 투명 필름을 공급하는 필름 공급부(410); 필름 공급부에 의해 공급된 투명 필름 상에 프린팅 재료를 공급하는 재료 공급부(420); 투명 필름 상에 공급된 프린팅 재료를 기설정된 형상으로 경화하는 광 경화부(430); 및 광 경화부에 의해 프린팅 재료가 경화된 후, 사용 후 투명 필름과 잔존하는 프린팅 재료를 회수하는 필름 회수부(440);를 포함하며, 광 경화부(430)는 광 조사 유닛(431), 프린팅 재료가 공급된 투명 필름이 안치되는 제1 조형 스테이지(432), 및 투명 필름 상의 프린팅 재료와 밀착되는 제2 조형 스테이지(433)를 포함하며, 제1 조형 스테이지(432)는 일측면이 승하강 가능하여 제1 조형 스테이지(432)의 수평면이 경사지도록 구성되는, 광경화 3D 프린터를 제공할 수 있다.The present invention includes a film supply unit 410 that supplies a transparent film; a material supply unit 420 that supplies printing material on the transparent film supplied by the film supply unit; A light curing unit 430 that cures the printing material supplied on the transparent film into a preset shape; And after the printing material is cured by the light curing unit, a film recovery unit 440 that recovers the transparent film and the remaining printing material after use, wherein the light curing unit 430 includes a light irradiation unit 431, It includes a first prototyping stage 432 on which a transparent film supplied with printing material is placed, and a second prototyping stage 433 in close contact with the printing material on the transparent film, where one side of the first prototyping stage 432 is raised. It is possible to provide a photocuring 3D printer configured to be descendable so that the horizontal surface of the first modeling stage 432 is inclined.

본 발명에 따르는 광경화 3D 프린터는 경화된 프린팅 재료와 투명 필름의 분리 기능을 향상시킬 수 있다.The photocuring 3D printer according to the present invention can improve the separation function between the cured printing material and the transparent film.

도 1 내지 도 3은 종래 기술의 광경화 3D 프린터를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 광경화 3D 프린터를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 to 3 are diagrams schematically showing a photocuring 3D printer of the prior art.
Figures 4 to 6 are diagrams schematically showing a photocuring 3D printer according to the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

도 3은 종래 기술의 광경화 3D 프린터를 개략적으로 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram schematically showing a photocuring 3D printer of the prior art.

광 경화부(330)에서 프린팅 재료가 경화된 후, 경화된 프린팅 재료와 투명 필름을 분리하기 위하여 제2 조형 스테이지(333)가 제1 조형 스테이지(332)로부터 승강될 때 투명 필름(311)이 제2 조형 스테이지(333)와 함께 승강하게 된다. 따라서 제2 조형 스테이지(333)를 소정의 높이 이상으로 높게 승강시켜야만 투명 필름(311)이 제2 조형 스테이지(333)에 부착된 프린팅 재료로부터 분리되는 문제가 있다.After the printing material is cured in the light curing unit 330, the transparent film 311 is formed when the second forming stage 333 is lifted and lowered from the first forming stage 332 in order to separate the cured printing material and the transparent film. It is raised and lowered together with the second forming stage 333. Therefore, there is a problem that the transparent film 311 is separated from the printing material attached to the second modeling stage 333 only when the second modeling stage 333 is raised or lowered above a predetermined height.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 광경화 3D 프린터를 개략적으로 나타내는 도면이다.Figures 4 to 6 are diagrams schematically showing a photocuring 3D printer according to the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따르는 광경화 3D 프린터는 필름 공급부(410), 재료 공급부(420), 광 경화부(430), 및 필름 회수부(440)를 포함한다.Referring to Figures 4 to 6, the photocuring 3D printer according to the present invention includes a film supply unit 410, a material supply unit 420, a light curing unit 430, and a film recovery unit 440.

필름 공급부(410)는 투명 필름(411)이 권취되는 적어도 하나 이상의 롤 부재, 및 롤 부재를 구동시키는 모터를 포함할 수 있다.The film supply unit 410 may include at least one roll member on which the transparent film 411 is wound, and a motor that drives the roll member.

재료 공급부(420)는 필름 공급부(410)에 의해 공급된 투명 필름(411) 상에 프린팅 재료를 공급한다.The material supply unit 420 supplies printing material on the transparent film 411 supplied by the film supply unit 410.

광 경화부(430)는 투명 필름(411) 상에 공급된 프린팅 재료를 기설정된 형상으로 경화시킨다. 광 경화부(430)는 광 조사 유닛(431), 제1 조형 스테이지(432), 및 제2 조형 스테이지(433)를 포함한다.The light curing unit 430 cures the printing material supplied on the transparent film 411 into a preset shape. The light curing unit 430 includes a light irradiation unit 431, a first modeling stage 432, and a second modeling stage 433.

제1 조형 스테이지(432)에는 온도 조절 플레이트를 통해 프린팅 재료가 일정한 온도로 유지된 투명 필름(411)이 안치된다.A transparent film 411 in which the printing material is maintained at a constant temperature through a temperature control plate is placed on the first modeling stage 432.

광 조사 유닛(431)은 제1 조형 스테이지(432) 상에 안치된 투명 필름(411)에 광을 조사한다. 광 조사 유닛(431)에서의 광이 투명 필름(411)에 조사되도록 제1 조형 스테이지(432)는 투명한 재질로 이루어진다.The light irradiation unit 431 irradiates light to the transparent film 411 placed on the first modeling stage 432. The first modeling stage 432 is made of a transparent material so that the light from the light irradiation unit 431 irradiates the transparent film 411.

제2 조형 스테이지(433)는 스테이지 구동부에 의해 하강하여 제1 조형 스테이지(432) 상에 안치된 투명 필름(411) 상의 프린팅 재료와 밀착되도록 거리가 조절되며, 광 조형 원리를 이용하여 시간과 광파장, 광세기 등의 조건을 제어하여 미리 프로그램한 형상으로 한층씩 형상 제어하면서 프린팅 재료를 경화시킨다.The second modeling stage 433 is lowered by the stage driver and the distance is adjusted to come into close contact with the printing material on the transparent film 411 placed on the first modeling stage 432. Using the principle of stereolithography, time and light wavelength are adjusted. The printing material is cured while controlling the shape layer by layer into a pre-programmed shape by controlling conditions such as light intensity.

필름 회수부(440)는 프린팅 작업이 완료된 투명 필름(411)이 권취되는 적어도 하나 이상의 회수용 롤 부재, 및 회수용 롤 부재를 구동시키는 모터를 포함할 수 있다.The film recovery unit 440 may include at least one recovery roll member on which the transparent film 411 on which printing work is completed is wound, and a motor that drives the recovery roll member.

본 발명의 하나의 구체예에 따르면, 제1 조형 스테이지(432)는 일측면(432a)이 승하강하여 제1 조형 스테이지(432)의 수평면이 경사지도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first modeling stage 432 may be configured so that one side 432a is raised and lowered so that the horizontal surface of the first modeling stage 432 is inclined.

도 4(b)는 제1 조형 스테이지(432)가 수평 상태에서 프린팅 재료가 경화되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5(b)는 프린팅 재료가 경화된 후, 경화된 프린팅 재료와 투명 필름을 분리하기 위하여 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)을 하강시켜 제1 조형 스테이지(432)의 수평면이 경사진 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 4(b) is a diagram schematically showing the process of curing the printing material with the first forming stage 432 in a horizontal state, and Figure 5(b) shows the cured printing material and the transparent film after the printing material has been cured. This is a diagram schematically showing a state in which one side 432a of the first modeling stage 432 is lowered to separate the horizontal surface of the first modeling stage 432 from being tilted.

도 5(b)를 참조하면, 프린팅 재료가 경화된 후, 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)을 하강시켜 제1 조형 스테이지(432)의 수평면을 경사지게 하면, 경사진 일측면(432a)으로부터 투명 필름이 제2 조형 스테이지(433)의 하면에 경화되어 부착된 프린팅 재료에서 분리된다. 이때 제2 조형 스테이지(433)를 승강시키면 경화된 프린팅 재료와 투명 필름이 더욱 효과적으로 분리하게 된다.Referring to FIG. 5(b), after the printing material is cured, one side 432a of the first forming stage 432 is lowered to tilt the horizontal surface of the first forming stage 432, and the inclined one side ( From 432a), the transparent film is cured on the lower surface of the second modeling stage 433 and separated from the attached printing material. At this time, when the second forming stage 433 is raised and lowered, the cured printing material and the transparent film are more effectively separated.

또 다른 구체예에서, 도 6을 참조하면 제1 조형 스테이지(432)는 승하강 가능한 일측면(432a)에 투명 필름 고정부(434)를 포함할 수 있다. 투명 필름 고정부(434)는 양단에 구비된 돌출부(435), 및 돌출부(435)에 고정된 투명필름 누름부(436)를 포함할 수 있다.In another specific example, referring to FIG. 6 , the first modeling stage 432 may include a transparent film fixing part 434 on one side 432a that can be raised and lowered. The transparent film fixing part 434 may include protrusions 435 provided at both ends, and a transparent film pressing part 436 fixed to the protrusions 435.

프린팅 재료가 공급된 투명 필름(411)이 투명 필름 고정부(434)를 관통하도록 구성되며, 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)이 하강할 때 프린팅 재료가 공급된 투명 필름(411)이 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)과 함께 하강하게 된다. The transparent film 411 supplied with the printing material is configured to penetrate the transparent film fixing part 434, and when one side 432a of the first forming stage 432 descends, the transparent film 411 supplied with the printing material ) descends together with one side 432a of the first modeling stage 432.

더욱 구체적으로 설명하면, 프린팅 재료가 공급된 투명 필름(411)은 투명필름 누름부(436) 아래로 지나가도록 배치된다. 따라서 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)이 하강할 때 프린팅 재료가 공급된 투명 필름(411)이 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)과 함께 하강하게 된다. To be more specific, the transparent film 411 supplied with the printing material is arranged to pass under the transparent film pressing portion 436. Therefore, when one side 432a of the first modeling stage 432 descends, the transparent film 411 supplied with the printing material descends together with one side 432a of the first modeling stage 432.

이러한 구성으로 인하여, 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)을 하강시켜 제1 조형 스테이지(432)의 수평면을 경사지게 하면, 프린팅 재료가 공급된 투명 필름(411)이 투명 필름 고정부(434)를 관통하여 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)에 고정되므로, 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)과 함께 하강하게 된다. Due to this configuration, when one side 432a of the first forming stage 432 is lowered to tilt the horizontal surface of the first forming stage 432, the transparent film 411 supplied with the printing material is attached to the transparent film fixing unit ( Since it penetrates through 434 and is fixed to one side 432a of the first modeling stage 432, it descends together with one side 432a of the first modeling stage 432.

이때 제2 조형 스테이지(433)를 승강시키면 경화된 프린팅 재료와 투명 필름이 더욱 효과적으로 분리하게 된다.At this time, when the second forming stage 433 is raised and lowered, the cured printing material and the transparent film are more effectively separated.

또 다른 구체예에서, 제1 조형 스테이지(432)의 일측면(432a)을 승하강시키기 위한 틸팅 구동부(450)가 구비될 수 있다. In another specific example, a tilting driver 450 may be provided to raise and lower one side 432a of the first modeling stage 432.

틸팅 구동부(450)는 제1 조형 스테이지(432)의 하부 일측면에 형성된 캠 형상의 높이조절부(451), 및 제1 조형 스테이지(432)의 하부 타측면에 형성된 고정부(452)를 포함할 수 있다. 높이조절부(451)는 스텝모터와 캠(cam)을 포함할 수 있다. 통상 캠(cam)은 특수한 모양을 가진 원동절에 회전 운동 또는 직선 운동을 주어서 연결된 부품을 복잡한 왕복 직선 운동이나 왕복 각운동 등을 하게 하는 기구를 일컫는다.The tilting drive unit 450 includes a cam-shaped height adjustment unit 451 formed on one lower side of the first modeling stage 432, and a fixing part 452 formed on the other lower side of the first modeling stage 432. can do. The height adjustment unit 451 may include a step motor and a cam. In general, a cam refers to a device that provides rotational or linear motion to a specially shaped motor joint, causing the connected parts to perform complex reciprocating linear motion or reciprocating angular motion.

틸팅 구동부(450)에서 높이조절부(451)의 캠의 회전 운동에 의해 제1 조형 스테이지(432)의 하부 일측면이 상하로 이동되어 제1 조형 스테이지(432)가 틸딩될 수 있다. The lower side of the first modeling stage 432 may be moved up and down by the rotational movement of the cam of the height adjusting part 451 in the tilting driving unit 450, thereby tilting the first modeling stage 432.

Claims (2)

투명 필름을 공급하는 필름 공급부(410);
필름 공급부에 의해 공급된 투명 필름 상에 프린팅 재료를 공급하는 재료 공급부(420);
투명 필름 상에 공급된 프린팅 재료를 기설정된 형상으로 경화하는 광 경화부(430); 및
광 경화부에 의해 프린팅 재료가 경화된 후, 사용 후 투명 필름과 잔존하는 프린팅 재료를 회수하는 필름 회수부(440);
를 포함하며,
광 경화부(430)는 광 조사 유닛(431), 프린팅 재료가 공급된 투명 필름이 안치되는 제1 조형 스테이지(432), 및 투명 필름 상의 프린팅 재료와 밀착되는 제2 조형 스테이지(433)를 포함하며,
제1 조형 스테이지(432)는 일측면(432a)이 승하강 가능하여 제1 조형 스테이지(432)의 수평면이 경사지도록 구성되는, 광경화 3D 프린터.A film supply unit 410 that supplies a transparent film;
a material supply unit 420 that supplies printing material on the transparent film supplied by the film supply unit;
A light curing unit 430 that cures the printing material supplied on the transparent film into a preset shape; and
A film recovery unit 440 that recovers the used transparent film and the remaining printing material after the printing material is cured by the light curing unit;
Includes,
The light curing unit 430 includes a light irradiation unit 431, a first modeling stage 432 on which a transparent film supplied with printing material is placed, and a second modeling stage 433 in close contact with the printing material on the transparent film. And
A photocuring 3D printer in which one side (432a) of the first modeling stage 432 can be raised and lowered so that the horizontal surface of the first modeling stage 432 is inclined. 청구항 1에 있어서,
제1 조형 스테이지(432)는 승하강 가능한 일측면에 투명 필름 고정부(434)를 포함하며,
프린팅 재료가 공급된 투명 필름이 투명 필름 고정부를 관통하도록 구성되며,
제1 조형 스테이지(432)의 일측면이 하강할 때 프린팅 재료가 공급된 투명 필름이 제1 조형 스테이지(432)의 일측면과 함께 하강하도록 구성된, 광경화 3D 프린터.In claim 1,
The first modeling stage 432 includes a transparent film fixing part 434 on one side that can be raised and lowered,
The transparent film supplied with the printing material is configured to penetrate the transparent film fixing part,
A photocuring 3D printer configured so that when one side of the first modeling stage 432 descends, the transparent film supplied with the printing material descends together with one side of the first modeling stage 432.
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