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The stereolithography(SL) process is a type of fabrication technology which relies on photopolymerization. It has a relatively simple fabrication process and a resolution of several tens of ${\mu}m$. Recently, SL technology has been applied to various areas, such as bioengineering and MEM...

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문제 정의

  • 충격에 강하고, 친환경, 고효율, 소형화를 가능케 함으로써 기존 광조형 장비보다 저렴하게 제작 및 유지 할 수 있다. 본 연구에서는 기존의 UV 레이저와 UV램프를 이용한 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 광조형 기법 대신하여 UV LED 광원을 이용한 3차원 형상 가공 기술을 제안하였다.
  • 본 연구에서는 주사방식의 SLA방식을 채택하여 시스템을 설계 및 개발하였다. 제작된 시스템은 제어부, 구동부 그리고 광학부로 이루어져 있다.
  • 이렇게 순차적으로 Layer by Layer 방식으로 적층을 하고 더 이상 적층할 과정이 없다면 작업이 종료된다. 본 연구를 위하여 제어프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 간단한 Jog motion, Interpolated motion 제어와 설정기능을 추가 하였고 또한 스테이지의 제어 UV LED 의 제어 등을 기본 기능으로 개발 하였고, G-code 파일을 입력하여 3차원 구조물 제작이 가능하도록 개발하였다.
  • 4와 같다. 본 프로그램은 STL파일로부터 G코드를 추출하여 G코드에 따라 구조물을 제작하는 시스템이다. 본 시스템은 구조물 제작의 선폭, 적층높이, 경화장치의 이송 스피드 등을 조절하여 구조물을 제작할 수 있는 시스템이다.
  • 본 프로그램은 STL파일로부터 G코드를 추출하여 G코드에 따라 구조물을 제작하는 시스템이다. 본 시스템은 구조물 제작의 선폭, 적층높이, 경화장치의 이송 스피드 등을 조절하여 구조물을 제작할 수 있는 시스템이다.
  • Miramer M200 의 과경화 현상을 억제하기 위하여 Miramer M235을 일정량 혼합하여 사용하였다. 그리고 두 재료를 일정 비율로 혼합하여 UV LED 광조형 장치에 최적의 경화특성을 가지는 재료를 찾기 위해 실험을 진행하였다. 그리고 UV광에 맞는 광개시제인 DMPAb(2,2-dimethoxy-2-phenylacet ophenone)를 5wt%를 혼합하여 사용하였다.
  • 본 연구는 기존의 방식과는 다르게 UV-LED를 이용하여 SLA 방식의 3차원 프린터를 설계 및 개발하였다. 개발된 장치를 토대로 경화 재료에 따른 경화 특성과 경화 특성에 따른 광경화성 수지의 노출시간 등을 실험하였다.
  • 개발된 장치를 토대로 경화 재료에 따른 경화 특성과 경화 특성에 따른 광경화성 수지의 노출시간 등을 실험하였다. 그리고 또한 광경화성 수지에 따른 경화특성을 연구하여 3차원 구조물을 제작할 때 스테이지의 이송 속도와 높이를 조절하여 정밀한 구조물을 얻기 위해 실험을 진행하였다. 본 연구를 통하여 파워가 강한 레이져 및 UV-lamt 광원만이 아닌 LED 소자와 같이 파워가 약한 단점과 수명이 긴 장점을 가진 광원을 통해서 3차원 프린터의 제작의 가능성을 제기 하였다.
  •  그리고 또한 광경화성 수지에 따른 경화특성을 연구하여 3차원 구조물을 제작할 때 스테이지의 이송 속도와 높이를 조절하여 정밀한 구조물을 얻기 위해 실험을 진행하였다. 본 연구를 통하여 파워가 강한 레이져 및 UV-lamt 광원만이 아닌 LED 소자와 같이 파워가 약한 단점과 수명이 긴 장점을 가진 광원을 통해서 3차원 프린터의 제작의 가능성을 제기 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
광조형 기술에서 광경화성 수지를 경화시키기 위해 광원으로 UV 램프와 UV 레이저를 사용하는 이유는 무엇인가? 일반적으로 광조형 기술에서 광경화성 수지를 경화시키기 위해 사용되는 대부분의 광원은 UV 램프와 UV 레이저이다. 그 이유는 높은 파워와 빛의 평준화가 광경화성 수지를 경화하기 위한 적합한 시스템이기 때문이다. 그러나 친환경, 고효율에 관심이 커짐에 따라 LED분야에 대한 관심도 커지고 있다.
쾌속조형기술은 무엇인가? 제품의 CAD(Computer Aided Design) 데이터로부터 각종 재료 등을 이용하여 3차원 형상을 제작하는 쾌속조형기술(Rapid Prototyping)은 꾸준히 발전되고 있다. 쾌속조형기술은 CAD)을 사용하여 툴링 이나 치구(fixturing) 없이 직 가공으로 신속하게 복잡한 구조물을 제작 할 수 있는 기술이다. 쾌속조형기술에는 Plastic 용착을 이용한 FDM(Fused Deposition Modeling), 광경화성 수지의 경화를 이용한 SLA(Stereo Lithography Apparatus), 레이저로 금속이나 플라스틱의 파티클 소재를 선택적으로 융해시켜 제작하는 닌(Selective Laser Sintering) 등이 있다.
쾌속조형기술로 무엇이 있는가? 쾌속조형기술은 CAD)을 사용하여 툴링 이나 치구(fixturing) 없이 직 가공으로 신속하게 복잡한 구조물을 제작 할 수 있는 기술이다. 쾌속조형기술에는 Plastic 용착을 이용한 FDM(Fused Deposition Modeling), 광경화성 수지의 경화를 이용한 SLA(Stereo Lithography Apparatus), 레이저로 금속이나 플라스틱의 파티클 소재를 선택적으로 융해시켜 제작하는 닌(Selective Laser Sintering) 등이 있다. 여러 쾌속조형기술 중에서 복잡한 3차원 형상 제작 함에 있어 정밀한 구조물의 제작에 적합한 광조형기술이다.
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참고문헌 (8)

  1. Jacobs, P. F., Rapid Prototyping & Manufacturing, Society of Manufacturing Engineers, pp. 26-29, 1992. 

  2. Maruo, S., and Ikuta, K., Submicron stereolithography for the production of freely movable mechanisms by using single-photon polymerization, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 100, Issue 1, pp. 70-76, 2002. 

  3. Lee, I. H., and Cho, D. W., Micro-stereo-lithography photopolymer solidification patterns for various laser beam exposure conditions, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 22, Issue 5-6, pp. 410-416, 2003. 

  4. Park, I. B., Ha, Y. M., and Lee, S. H., Fabrication of a micro-lens array with a non-layered method in projection microstereolithography, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 11, pp. 483-490, 2010. 

  5. Sun, C., Fang, N., Wu, D. M., and Zhang, X., Projection micro-stereolithography using digital micro-mirror dynamic mask, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 121, Issue 1, pp. 113-120, 2005. 

  6. Hornbeck, L. J., Digital Light Processing and MEMS: Timely Convergence for a Bright Future, SPIE Micromachining and Microfabrication, Austin, Texas, 1995. 

  7. Lee, S. H., Kim, H. C., Hur, S. M., and Yang, D. Y., STL file generation from measured point data by segmentation and Delaunay triangulation, Computer-Aided Design, Vol. 34, Issue 10, pp. 691-704, 2002. 

  8. Kim, H. C., and Lee, S. H., Reduction of post-processing for stereolithography systems by fabrication-direction optimization, Computer-Aided Design, Vol. 37, Issue 7, pp. 711-725, 2005. 

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