제품소식다이나믹 포커스 레이저 스캐닝 기술접목으로 출력 속도가 더욱 빨라진 Qubea SLA 3D프린터!

2020년 대대적으로 업그레이드 된 'QUBEA SLA 3D프린터 라인업'을 소개합니다.


합리적인 가격의 고성능 SLA 3D프린터인 'QUBEA(큐베아) SLA 3D프린터'가 2020년을 맞아 크게 업그레이드 되었습니다. 크게 업그레이드 된 부분은 바로 레이저 스캐닝 시스템입니다. 기존보다 더욱 빠르고 정교하게 레이저를 스캐닝할 수 있는 시스템인 Dynamic Focus Scanhead System이 Qubea의 대형 라인업에 적용 됨으로써, 출력 속도가 기존 대비 약 20~30% 빨라졌습니다. 


또한 Dynamic Focus Scanhead System 덕분에 대형 빌드 프랫폼 위의 중앙 혹은 외곽 부분 어디에서도 레이저의 스팟 크기가 안정되고 빠르게 조사할 수 있게 됨으로써, 초대형 빌드 사이즈를 갖춘 QUBEA SLA1800이 출시될 수 있었습니다. 특히 QUBEA SLA1800은 초대형 빌드 사이즈를 갖춤으로써 각각의 독립된 레이저 스캐닝 시스템의 DUAL Laser System(듀얼 레이저 시스템)이 적용 되었습니다. 덕분에 초대형 파트도 한 빌드로 빠르고 정교하게 출력할 수 있게 되었죠.


이로서 QUBEA(큐베아) SLA 3D프린터는 총 5가지의 빌드 사이즈의 장비 라인업을 갖추게 되었습니다.


제품명

빌드사이즈

레이저 스캐닝 시스템 및 주요 특징

Qubea SLA300

300mm(X)*300mm(Y)*250mm(Z)

Variable Beam Spot 

Qubea SLA450

450mm(X)*450mm(Y)*350mm(Z)

Variable Beam Spot / *덴탈용 커스텀 옵션 / *빌드 리덕션 유닛 옵션

Qubea SLA600

600mm(X)*600mm(Y)*400mm(Z)

Variable Beam Spot (or) Dynamic Focus Scanhead 선택 가능

Qubea SLA800

800mm(X)*800mm(Y)*450mm(Z)

Dynamic Focus Scanhead 시스템

Qubea SLA1800

1800mm(X)*850mm(Y)*600mm(Z)

Dynamic Focus Scanhead 시스템 + Dual 레이저 시스템

  • 이제 대형 빌드사이즈에서는 Dynamic Focus Scanhead 기술로 더욱 빨라진 출력 속도를 갖추게 되었습니다.
  • Qubea SLA450은 덴탈용 커스텀 옵션이 있어, 대량의 치아모델, 수술가이드 등을 출력할 수 있는 450x450x100mm의 빌드 사이즈 옵션을 갖추고 있습니다. 
  • Qubea SLA450은 "빌드 리덕션 유닛" 옵션 기능을 통해 120x120x150mm의 빌드 사이즈 플랫폼과 이에 맞는 작은 수조(VAT)통으로 변경하여 장착이 가능합니다. 이를 통해 다양한 재료 연구를 하는 곳에서 더욱 쉽게 재료 교체 및 출력 테스트가 가능해 졌습니다. 


드디어 SLA 3D프린터에도 'Dynamic Focus Scanhead System'이 탑재었습니다! 


수조(VAT)에 담긴 광경화성 레진을 UV 레이저로 조사하여 한층 한층 출력하는 산업용 SLA 방식에서는, 3D프린터의 빌드 사이즈가 커질 수록 탑재된 레이저가 조사하는 거리에 상관없이, 매우 정확하게 레이저 빔 스팟이 유지되어야 합니다. 대부분의 SLA 3D프린터는 Variable Beam Spot의 레이저 스캐닝 방식으로 레이저를 조사합니다. 하지만, 빌드 사이즈가 커질 시에는 이 스캐닝 방식으로는 한계가 있어, 더 나은 기술이 필요했답니다. 또한 큰 빌드 사이즈에 큰 출력물을 더욱 빠르게 출력해야만 경쟁력이 있어, 더욱 빠른 레이저 스캐닝 속도를 갖춘 기술이 필요했답니다.


이런 모든 요구사항을 해결할 수 있는 레이저 조사 방식이 바로 Dynamic Focus Scanhead System입니다. 산업용 금속 3D프린터에 탑재되어 활용되고 있는 이 스캐닝 방식이 Qubea(큐베아) SLA 3D프린터에도 적용되어 기존 라인업의 제품들이 더욱 빠른 출력 속도와 정확도를 갖추게 되었으며, Qubea(큐베아) SLA1800이라는 대형 빌드 사이즈의 제품이 출시 될 수 있었습니다.


'Dynamic Focus Scanhead System' 이란?  


▲ Dynamic Focus Scanhead system 과 Variable Beam Spot System 가상도


2019년까지 Qubea SLA 3D프린터는 독일 SCANLAB사의 Variable Beam Spot System을 갖춘 레이저 스캐닝 시스템으로 평면의 빌드 플랫폼 위의 광경화성 레진을 레이저 조사하여 출력하였습니다. 기본적으로 대부분의 산업용 SLA 3D프린터는 Variable Beam Spot System 방식 혹은 Single Spot System을 채택하고 있습니다. 


Variable Beam Spot System 기술은 레이저가 초기 조사될 시 스텝 모터가 움직이는 Beam Expander를 거쳐 레이저의 직경을 조정해 주고 Scanhead를 거쳐 조사방향이 결정된 후 최종적으로 F-Theta Lens를 통해 최종 레이저 초점을 맞추어 주는 시스템을 사용하였습니다. 이 시스템은 레이저를 스캐닝 할 시 평면으로 된 최종 빌드 플랫폼의 범위(사이즈)가 작다면 높은 정확도를 유지할 수 있지만, 조사해야 할 빌드 플랫폼이 커질 수록 F-Theta Lens의 초점을 벗어나 버려 오차가 발생하여 레이저 스팟 사이즈의 정확도가 떨어질 수 있었습니다.  


Dynamic Focus Scanhead System은 2D스캔헤드(XY)와 함께 Voice coil 모터를 활용하여, Z축으로 조사하는 레이저 빔이 플랫폼 바닥 평면의 어느 지점에 도달하던지, 계속적으로 빔 포커싱이 변경되어, 정확한 사이즈로 빠르게 레이저를 조사하는 시스템입니다. 특히 빔 포커스를 계속적으로 변경해 주는 Voice coil 모터는 매우 빠르게 반응하여 움직이는 피드백 반응형 출력 제어를 통해 레이저가 어느 위치를 조사하던지 빠르고 안정적으로 빔 포커스를 유지해 줍니다. (Variable Beam Spot에 활용되는 Electronic Beam Expander와 느리고 수동형 출력 제어와 달리, Voice Coil 모터는 모든 레이저의 마킹 포인트 변화에 따라 항시 작동하는 시스템으로서 빠른 방응형 시스템입니다)


이로서 QUBEA SLA 3D프린터는 기존보다 더욱 빠른 출력 속도와 안정적인 빔 포커스의 운영을 통해 고품질의 대형 파트를 효율적으로 출력할 수 있게 되었습니다.


Dynamic Focus Scanhead System의 추가적인 이점으로는 0.1 ~ 0.8mm까지 변화가 가능한 레이저 스팟 덕분에 출력 중 콘투어(Contour)부분에는 얇은 빔 스팟을 사용하며, 인필(Infill)부분에는 넓은 빔 스팟을 사용하여 출력 시간을 효율적으로 단축시킬 수 있게 되었습니다.


출력 속도 비교 테스트 (Dynamic Focus VS Variable Beam Spot)


실제로 기존 QUBEA SLA600 모델과 Dynamic Focus Scanhead System을 갖춘 QUBEA SLA600 모델의 출력 속도를 비교 테스트한 결과 출력 속도가 확연히 단축된 것을 확인할 수 있었으며 출력 파트의 품질도 매우 정교하였답니다.


  • 실험 장비(1) : Qubea SLA 600 (Variable Beam Spot System)
  • 실험 장비(2) : Qubea SLA 600 (Dynamic Focus Scanning System)
  • 출력 데이터 : Tire Mold (타이어 몰드)


▲ 출력 속도 테스트에 활용된 출력 데이터인 Tire Mold

  • 출력 사이즈 : 293 x 316 x 296 mm (서포트 포함)
  • 적용 적층 두께 : 0.05mm
  • 총 출력해야 하는 레이어 수 : 4,104 레이어


▲ 출력 테스트 결과

  • Variable Beam Spot을 장착한 QUBEA SLA600 출력 소요 시간 : 29시간 19분
  • Dynamic Focus Scanning System을 장착한 QUBEA SLA600 출력 소요 시간 : 18시간 30분


출력 장비

레이저 스캐닝 시스템

동일한 출력 조건

예상 출력 시간

실제 출력 시간

Qubea

SLA 600

Dynamic Focus Scanning System

출력물 : 타이어 몰드

출력물 개수 : 1개

출력물 사이즈 : 293 x 316 x 296 mm 

적용 레이어 두께 : 0.05mm

총 레이어 수 : 4,104 개

21 시간

18.5 시간

Qubea

SLA 600

Variable Beam 

Spot System

32 시간

29 시간

Qubea

SLA 600

Single Spot System

56 시간

57 시간

▶ Dynamic Focus Scanning System을 적용한 장비에서 동일한 출력물을 출력할 시 다른 스캐닝 시스템보다 매우 빠른 출력시간을 보여 줍니다. 실제 테스트 결과 대형 출력물인 타이어 몰드를 동일 조건으로 출력할 시 Variable Beam Spot System보다 약 10시간 이상 시간을 단축하여 출력할 수 있습니다. 가장 단순한 레이저 조사 방식인 Single Spot System에 비해서는 약 39시간 빠른 속도를 자랑합니다. 

▶ Dynamic Focus Scanhead 시스템 장착으로, 더욱 빠른 레이저 스캐닝 속도로 인해 3D프린터 출력속도를 높일 수 있었으며, 더 큰 빌드 사이즈에서도 높은 정확도를 유지하여 ±0.1mm 오차 내에 들어오는 출력물이 안정적으로 출력됩니다.


Dynamic Focus Scanhead 시스템 장착으로, 더 큰 빌드 사이즈에서도 높은 정확도를 유지하고, 더욱 빠른 레이저 스캐닝 속도로 인해 3D프린터 출력속도를 50% 이상 높일 수 있습니다. - (주)퓨전테크놀로지 -


▲ Qubea SLA800의 경우 800mm(X)*800mm(Y)*450mm(Z)의 대형 빌드 사이즈를 갖추었습니다. Dynamic Focus Scanhead 시스템 덕분에 위 두 사진과 같이, 작은 부품을 대량으로 출력할 경우 이전보다 50% 빠른 속도로 출력해 낼 수 있습니다. 1,484개의 헤드셋 부품을 모두 출력하는데 총 21시간이 소요되었습니다.  

▲ QUBEA SLA800 / 높은 정확도를 갖춘 레이저 스팟 운영으로 인해 대형 출력물과 소형 출력물을 동시에 출력하더라도 높은 정확도를 유지하면서도 아주 디테일한 출력물을 얻어낼 수 있습니다.  


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