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3D 프린팅 공정 중 펨토초 레이저 빔을 이용하여 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하는 방법, 장치 및 이를 구비한 3D 프린팅 시스템

  • 기술번호 : KST2021001686
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 3D 프린팅 공정 중 펨토초 레이저 빔을 이용하여 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사할 수 있는 방법, 장치 및 이를 구비하는 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른, 3D 프린팅 공정 중 펨토초 레이저 빔를 이용하여 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하는 방법은, 프린팅 대상물의 상태를 검사하기 위해 3D 프린팅 레이저 소스와 동축 상으로 배치되는 펨토초 레이저 소스로부터 레이저 빔이 조사되는 단계, 펨토초 레이저 소스에서 생성된 레이저 빔을 펌프 레이저 빔과 프로브 레이저 빔으로 분리시키는 단계, 3D 프린팅 레이저 소스로부터 조사되는 프린팅용 레이저 빔 또는 펌프 레이저 빔을 프린팅 대상물에 조사하여 초음파를 생성시키는 단계, 초음파를 계측하기 위하여 프린팅 대상물에 프로브 레이저 빔을 조사하는 단계, 프린팅 대상물에 의해 반사된 프로브 레이저 빔을 검출하는 단계 및 반사된 프로브 레이저 빔을 분석하여 프린트 대상물의 품질을 검사하는 단계를 포함한다.
Int. CL B22F 3/105 (2006.01.01) B33Y 10/00 (2015.01.01) B33Y 30/00 (2015.01.01) B33Y 50/02 (2015.01.01) G01N 29/04 (2006.01.01)
CPC B22F 10/00(2013.01) B33Y 10/00(2013.01) B33Y 30/00(2013.01) B33Y 50/02(2013.01) G01N 29/04(2013.01) B22F 10/10(2013.01)
출원번호/일자 1020190179187 (2019.12.31)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자 10-2226094-0000 (2021.03.04)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20210311) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2019.12.31)
심사청구항수 21

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 손훈 대전광역시 유성구
2 리우 페이페이 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 박영우 대한민국 서울특별시 강남구 논현로 ***, *층 **세기특허법률사무소 (역삼동, 세일빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2019.12.31 수리 (Accepted) 1-1-2019-1360419-53
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.05.15 수리 (Accepted) 4-1-2020-5108396-12
3 [우선심사신청]심사청구서·우선심사신청서
 2020.05.22 수리 (Accepted) 1-1-2020-0519109-89
4 [우선심사신청]선행기술조사의뢰서
[Request for Preferential Examination] Request for Prior Art Search		 2020.05.25 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
5 [우선심사신청]선행기술조사보고서
[Request for Preferential Examination] Report of Prior Art Search		 2020.06.01 수리 (Accepted) 9-1-2020-0022196-71
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.06.12 수리 (Accepted) 4-1-2020-5131486-63
7 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2020.08.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2020-0581382-61
8 [지정기간연장]기간 연장신청서·기간 단축신청서·기간 경과 구제신청서·절차 계속신청서
 2020.10.23 수리 (Accepted) 1-1-2020-1127380-20
9 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견서·답변서·소명서
 2020.11.02 수리 (Accepted) 1-1-2020-1167181-78
10 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2020.11.02 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2020-1167180-22
11 최후의견제출통지서
Notification of reason for final refusal		 2021.01.11 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2021-0026841-33
12 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2021.01.13 보정승인 (Acceptance of amendment) 1-1-2021-0043471-40
13 등록결정서
Decision to grant		 2021.03.02 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2021-0175250-10
14 [명세서등 보정]보정서(심사관 직권보정)
 2021.03.09 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2021-5006629-94
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
3D 프린팅 공정 중 펨토초 레이저 빔을 이용하여 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하는 방법으로서,3D 프린팅 레이저 소스가 생성한 프린팅용 레이저 빔이 프린팅 대상물에 공급되는 모재에 조사되어 3D 프린팅 공정을 수행하는 단계;상기 3D 프린팅 공정이 수행되는 동안에, 상기 프린팅 대상물의 물성치 추정 및 결함 여부 검출을 실시간으로 수행하기 위해 펨토초 레이저 소스로부터 상기 펨토초 레이저 빔이 출력되는 단계;상기 펨토초 레이저 소스에서 생성된 상기 펨토초 레이저 빔을 펌프 레이저 빔과 프로브 레이저 빔으로 분리시키는 단계;상기 3D 프린팅 레이저 소스로부터 조사되는 프린팅용 레이저 빔에 의해, 또는 분리된 상기 펌프 레이저 빔을 상기 프린팅 대상물에 조사하는 것에 의해 상기 프린팅 대상물을 여기시킴으로써 초음파를 생성시키는 단계;상기 초음파를 계측하기 위하여 상기 프로브 레이저 빔을 상기 프린팅 대상물의 응고영역 내에 조사하는 단계; 상기 프린팅 대상물에 의해 반사된 프로브 레이저 빔을 검출하여 전기신호로 변환하는 단계; 그리고변환된 전기신호의 진폭과 위상을 분석하여 프린팅되고 있는 상기 프린팅 대상물의 물성치 추정 및 결함 여부 검출을 포함하는 상기 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하는 단계를 포함하고, 상기 프린팅용 레이저 빔과, 상기 펨토초 레이저빔으로부터 분리된 상기 펌프 레이저 및 상기 프로브 레이저 빔은 서로 동축 방향으로 정렬되어 상기 프린팅 대상물에 인가되고,3D 프린팅 공정 수행 중 펨토초 레이저 빔을 이용하여 3D 프린팅 대상물의 적층 품질을 실시간으로 검사하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 초음파를 생성시키는 단계에서는, 상기 펌프 레이저 빔이 상기 프린팅 대상물에 조사되되, 상기 프린팅용 레이저 빔으로부터 일정거리 이격된 응고 영역 내에 조사되어 초음파를 생성시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
3 3
제2항에 있어서, 상기 프로브 레이저 빔 및 상기 펌프 레이저 빔은 상기 프린팅 대상물의 동일 지점에 조사되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
4 4
제1항에 있어서, 상기 프린팅용 레이저 빔, 상기 펌프 레이저 빔, 그리고 상기 펨토초 레이저 빔은 동축으로 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
5 5
제1항에 있어서, 상기 프린팅 대상물의 물성치는, 상기 프린팅 대상물의 표면 반사파(St)에 따른 제1 출력신호와 바닥면 반사파(Sr)에 따른 제2 출력신호 간의 시간차를 이용하여 추정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
6 6
제5항에 있어서, 상기 물성치는 상기 프린팅 대상물의 적층 두께 및 탄성 계수 중 적어도 한 가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
7 7
제1항에 있어서, 상기 프린팅 대상물의 물성치는 상기 프린팅 대상물에 생성된 초음파의 전파속도 변화를 감지하여 추정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
8 8
제7항에 있어서, 상기 프린팅 대상물에 생성된 초음파의 전파속도 변화를 감지하는 것은 상기 초음파에 따른 출력신호의 위상차를 분석하는 것을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
9 9
제7항에 있어서, 상기 초음파의 전파속도 변화를 감지하여 추정하는 물성치는 탄성 계수 및/또는 잔류 응력을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
10 10
제7항에 있어서, 상기 프린팅 대상물에 생성된 초음파의 전파속도 변화를 감지하는 것은 상기 초음파의 대칭모드 및 비대칭모드의 도달시간 변화를 감지하는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
11 11
제1항에 있어서, 상기 프린팅 대상물의 결함 여부 검출은 상기 프린팅 대상물의 균열 및 상기 프린팅 대상물 내부의 공극 중 적어도 한 가지를 검출하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
12 12
제11항에 있어서, 상기 프린팅 대상물의 결함 여부는 상기 프린팅 대상물의 균열 및 공극 중 적어도 한 가지에 의해 생기는 추가적인 반사파(Sr')에 따른 출력 신호를 감지하여 검출하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
13 13
제1항에 있어서, 상기 응고영역 내에 조사되는 상기 프로브 레이저 빔은 광로 길이의 조정을 통해 상기 펌프 레이저 빔에 비해 시간이 지연되고, 상기 응고영역 내에 조사되는 상기 펌프 레이저 빔은 소정의 주파수로 변조된 신호인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
14 14
제1항에 있어서, 상기 초음파를 생성시키는 단계에서는, 상기 펌프 레이저 빔이 상기 프린팅용 레이저 빔과 동일한 위치에 조사되어 초음파를 생성시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
15 15
제1항에 있어서, 상기 초음파를 생성시키는 단계에서는, 상기 프린팅용 레이저 빔이 상기 펌프 레이저 빔으로 이용되어 상기 초음파를 생성시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
16 16
제1항에 있어서, 상기 분리시키는 단계는, 제1 빔 스플리터를 이용하여 상기 펨토초 레이저 빔을 제1 및 제2 펨토초 레이저 빔으로 분리하는 단계; 분리된 제1 펨토초 레이저 빔을 변조하여 펌프 레이저 빔으로 만드는 단계; 분리된 제2 펨토초 레이저 빔의 광로 길이를 조절하여 프로브 레이저 빔으로 만드는 단계; 그리고 상기 펌프 레이저 빔을 상기 프로브 레이저 빔 및 상기 프린팅용 레이저 빔과 동축을 이루도록 광로를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
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제11항에 있어서, 상기 프린팅 대상물의 결함 여부는 상기 초음파에 따른 출력신호의 비선형성을 감지하여 검출하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
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제21항에 있어서, 상기 초음파에 따른 출력신호의 비선형성을 감지하는 것은 상기 프린팅 대상물에 저주파수와 고주파수의 초음파를 동시에 가진하였을 때 생성되는 비선형 모듈레이션을 감지하는 것인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
23 23
제21항에 있어서, 상기 초음파에 따른 출력신호의 비선형성을 감지하여 검출하는 결함은 상기 프린팅 대상물의 표면 균열인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 대상물의 적층 품질 검사 방법
24 24
3D 프린팅용 레이저 빔을 생성하여 모재에 조사되도록 하여 3D 프린팅 공정을 수행하도록 구성된 3D 프린팅용 레이저 소스; 상기 3D 프린팅용 레이저 소스와 동축 상으로 배치되고, 펨토초 레이저 빔을 생성하도록 구성된 펨토초 레이저 소스; 상기 펨토초 레이저 소스에서 생성된 상기 펨토초 레이저 빔을 제1 펨토초 레이저 빔과 제2 펨토초 레이저 빔으로 분리하도록 구성된 제1 빔 스플리터;상기 제1 빔 스플리터에 의해 분리된 제1 펨토초 레이저 빔을 프린팅 대상물을 여기시키기 위한 펌프 레이저 빔으로 변조하는 전기/음향 광학변조기; 상기 제1 빔 스플리터에서 분리된 상기 제1 펨토초 레이저 빔의 광로의 길이를 조정하여 지연시켜 상기 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하기 위한 프로브 레이저 빔으로 출력하는 시간 지연부;상기 3D 프린팅 레이저 소스로부터 조사되는 프린팅용 레이저 빔 또는 상기 전기/음향 광학변조기로부터 출력되는 상기 펌프 레이저 빔의 진행방향을 조절하여 상기 프린팅 대상물에 조사되도록 하는 제1 광학부; 상기 프린팅용 레이저 빔 또는 상기 펌프 레이저 빔이 인가될 때 상기 프린팅 대상물에서 발생하는 초음파를 계측하기 위하여, 상기 시간지연부에서 출력되는 상기 프로브 레이저 빔의 진행방향을 조절하여 상기 프린팅 대상물의 응고영역 내에 조사되도록 하는 제2 광학부; 상기 프린팅 대상물에 의해 반사된 상기 프로브 레이저 빔을 검출하여 전기신호로 변환하는 광 검출기; 상기 광 검출기의 출력신호의 진폭과 위상을 검출하는 락인 증폭기; 및상기 검출된 진폭과 위상을 분석하여 프린팅되고 있는 상기 프린팅 대상물의 물성치 추정 및 결함 여부 검출을 포함하는 상기 프린팅 대상물의 적층 품질 검사를 실시간으로 수행하도록 구성된 제어부를 포함하고,상기 프린팅용 레이저 빔과, 상기 펨토초 레이저빔으로부터 분리된 상기 펌프 레이저 및 상기 프로브 레이저 빔은 서로 동축 방향으로 정렬되어 상기 프린팅 대상물에 인가되는 것을 특징으로 하는,3D 프린팅 공정 수행 중 펨토초 레이저 빔을 이용하여 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하는 장치
25 25
3D 프린팅용 레이저 빔을 3D 프린팅 대상물에 공급되는 모재에 조사하여 그 모재를 녹임으로써 상기 프린팅 대상물에 용융풀이 형성되도록 하는 3D 프린팅용 레이저 소스;상기 프린팅 대상물로 모재를 공급하는 모재 공급원;상기 3D 프린팅용 레이저 소스와 동축 상으로 배치되고, 펨토초 레이저 빔을 생성하도록 구성된 펨토초 레이저 소스; 상기 펨토초 레이저 소스에서 생성된 상기 펨토초 레이저 빔을 제1 펨토초 레이저 빔과 제2 펨토초 레이저 빔으로 분리하도록 구성된 제1 빔 스플리터; 상기 제1 빔 스플리터에 의해 분리된 제1 펨토초 레이저 빔을 상기 프린팅 대상물을 여기시키기 위한 펌프 레이저 빔으로 변조하는 전기/음향 광학변조기; 상기 제1 빔 스플리터에서 분리된 상기 제1 펨토초 레이저 빔의 광로의 길이를 조정하여 지연시켜 상기 프린팅 대상물의 적층 품질을 검사하기 위한 프로브 레이저 빔으로 출력하는 시간 지연부; 상기 3D 프린팅 레이저 소스로부터 조사되는 프린팅용 레이저 빔, 또는 상기 전기/음향 광학변조기로부터 출력되는 상기 펌프 레이저 빔의 진행방향을 조절하여 상기 프린팅 대상물에 조사되도록 하는 제1 광학;상기 프린팅용 레이저 빔 또는 상기 펌프 레이저 빔이 인가될 때 상기 프린팅 대상물에서 발생하는 초음파를 계측하기 위하여, 상기 시간지연부에서 출력되는 상기 프로브 레이저 빔의 진행방향을 조절하여 상기 프린팅 대상물의 응고영역 내에 조사되도록 하는 제2 광학부; 상기 프린팅 대상물에 의해 반사된 상기 프로브 레이저 빔을 검출하여 전기신호로 변환하는 광 검출기;상기 광 검출기의 출력신호의 진폭과 위상을 검출하는 락인 증폭기; 및상기 검출된 진폭과 위상을 분석하여 프린팅되고 있는 상기 프린팅 대상물의 물성치 추정 및 결함 검출을 포함하는 상기 프린팅 대상물의 적층 품질 검사를 실시간으로 수행하도록 구성된 제어부를 포함하고, 상기 프린팅용 레이저 빔과, 상기 펨토초 레이저빔으로부터 분리된 상기 펌프 레이저 및 상기 프로브 레이저 빔은 서로 동축 방향으로 정렬되어 상기 프린팅 대상물에 인가되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 시스템
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 과학기술정보통신부 한국과학기술원 이공분야기초연구사업 (EZBARO)온라인 비파괴 검사 및 실시간 3D 프린팅 공정관리(2019)