쾌속조형기를 이용한 마스터패턴 제작 방법

쾌속조형기를 이용한 마스터패턴 제작 방법{Method for fabricating master pattern using rapid prototyping machine}

본 발명은 폴리머 몰드를 이용한 정밀주조기술에 관한 것으로서, 구체적으로는 다품종 소량 생산되는 정밀기계부품, 주얼리 등을 가공, 제작할 수 있도록 하는 주물제조기술에 적용되는, 쾌속조형기를 이용하여 폴리머 몰드와 저융점 합금을 사용하여 마스터패턴을 제작하는 방법에 관한 것이다.

주얼리 제품은 일반적으로 귀금속과 보석을 채용한 장신구 제품을 통칭하며, 다품종 소량생산을 통하여 매우 큰 부가가치 창출이 가능한 장점이 있다. 특히 혼수 예물용 문화적 수요 때문에 매년 거대 시장을 형성하는 특징이 있어 기존 공정에 비해 원가절감 및 개발기간의 단축에 따른 신기술이 개발될 경우 더욱 큰 부가가치 창출이 가능하다. 이러한 배경에서 주얼리제품의 디자인 개발을 포함한 마스터패턴의 제작까지의 공정은 통상 최종 제품가격의 20%정도를 차지하므로 전체 주얼리시장이 커질수록 마스터패턴의 제작 기술을 개발할 가치는 충분히 인식되고 있다고 판단된다.

기존의 주얼리 제품 중 특히 귀금속 주얼리 제품의 일반 공정은 제품 설계에 따라 왁스(wax) 가공을 통하여 패턴을 제작한 후 석고 또는 모래(주물사)로 음각틀인 몰드(mold)를 만든 다음, 몰드(mold)에 용융된 금속을 부어 식힌 금속 마스터 패턴을 제조하고, 이를 다시 다량의 왁스몰드로 만들어 한번에 복수개의 최종 제품들을 제작하는 등 여러 단계의 공정을 거치는 것이 일반적이다.

종래의 마스터패턴 제작 기술을 구체적으로 살펴보면 도 1의 공정도와 같이 우선 전문 주얼리 디자이너가 2차원적으로 디자인 시안을 작성하는 단계(1), 이 디자인 시안을 정밀하게 설계하여 정밀도면에 옮기는 디자인 원본 작업 단계(2), 이 완성된 디자인 원본을 바탕으로 숙련된 기술자가 수공으로 왁스를 3차원적으로 가공하는 왁스패턴 제작 단계(3), 이 가공된 왁스 패턴을 석고플라스크를 이용하여 은 또는 은합금으로 음각틀(몰드)을 만들고(4), 이 은 또는 은합금 음각틀(몰드)에 의해 마스터패턴을 제작하는 단계(5)를 포함한다. 여기서, 은 또는 은합금으로 음각틀을 제작하는 이유는 은 또는 은합금이 후속 왁스의 대량 복제 작업 중 마모에 견딜 수 있는 견고한 기계적 물성을 가지고 있으며 경제성, 표면가공성, 내식성을 고려하여 여러 가지 이점이 있기 때문이다. 이 마스터패턴을 이용하여 고무틀(고무주형)을 만들어(6), 같은 모양새의 음각을 제작하고 이를 이용하여 용융왁스를 주입하여 대량의 왁스몰드(왁스패턴)를 제작하고(7), 이 완성된 왁스패턴으로 한번에 정밀주조법(8)으로 1배치(batch)에 통상 150~400개 정도의 최종 제품을 제작(9)하는 복잡한 공정을 거쳐 주얼리 제품이 제조된다.

이러한 여러 공정 중에 특히 핵심가공공정은 주얼리 정밀도면을 기초로 수작업으로 왁스가공(Wax carving)하고 은 마스터패턴을 가공하는 공정으로, 숙련된 전문가라 할지라도 오랜 작업시간을 소요하여 진행하는 것으로 알려져 있고 이 분야의 전문가의 수요가 높고 임금도 높은 것으로 알려져 있다. 그러나 최근의 이러한 전문숙련기술자가 노령화되고 이 분야의 작업이 이른바 3D분야로 기피되는 현상이므로 이 공정의 작업비와 작업시간은 계속 상승하는 추세로 제품의 가격상승을 유발하기도 한다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 수작업으로 진행되던 왁스가공작업을 자동화하는 자동화 방안이 요청되고 있고, 그 한 가능성으로 쾌속조형기 이용의 논의가 미미하게 있었으나, 폴리머의 용융점이 기존의 금속에 비하여 낮아 그 현실성이 없다고 판단됨이 일반적이었다. 그럼에도 불구하고, 기타 여러 가지 방식의 쾌속조형기를 이용하여 인베스트먼트 주조법을 이용한 정밀주조물을 제작하는 방법에 대한 연구가 국내외에서 많이 진행되고 있으나, 모두 여러 번의 음각몰드와 양각패턴의 제작과정을 거쳐서 최종 제품을 만드는 번거로운 방식이며 제품의 정밀도 측면에서 주얼리 산업에 적용하기에는 어려움이 있었다.

또한 상기와 같은 주물제조방법에 따르는 경우, 왁스 원본을 금속 마스터패턴으로 제조하거나, 왁스제품을 최종 금속제품으로 정밀주조하는 과정에서 석고틀 또는 주물사를 사용하는 경우 많은 양의 부산물과 폐기물, 분진의 발생이 있고, 재활용이 불가능하며, 최종제품의 표면부의 물리화학적 가공에 쓰인 화학폐기물 등의 발생 등의 문제와 함께 특히 복잡한 공정에 따른 경제적, 재료적 손실 등의 큰 문제점이 있었다.

또한, 다품종 소량 생산을 하기 위한 금형제작방법에 대한 선행기술로서 2000년 10월 25일 공개된 한국특허공개 2000-61893이 있으나, 이에는 마스터금형으로 진공주형을 만들고, 진공주형을 이용하여 열경화성수지와 금속분말의 혼합물을 일정한 온도에서 경화시켜 인서트금형을 만드는 등, 공정이 복잡하여지며, 상술한 종래의 단점들을 해결하지 못하였다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 종래의 단점들을 해결하기 위하여, 기존 공정을 획기적으로 단순화시켜 원가를 절감하고, 마스터패턴 제작시 발생하는 부산물과 분진, 폐기물의 발생을 줄이는 마스터 패턴을 제조하는 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 수작업으로 행해졌던 왁스 가공 작업과 몰드제조작업을 3차원 CAD를 통하여 자동화할 수 있는 마스터패턴 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또다른 목적은 치수변형이 작고 주입물과의 계면반응이 작고, 금속패턴의 완성 후 선택적으로 제거가 용이하고 저렴한 비용으로 정밀한 마스터패턴을 제작할 수 있는 마스터패턴 제조방법을 제공한다.

이로써, 본 발명은 주얼리 제품과 같은 다품종 소량 제작에 알맞은 저렴하고 정밀한 마스터패턴을 제공한다.

도 1은 기존의 마스터패턴 제작 공정에 의한 주조제품을 생산하는 과정을 설명하기 위한 공정도이다.

도 2는 본 발명에 의한 마스터패턴 제조방법에 의하여 다품종 소량 생산 제품을 생산하는 과정을 설명하기 위한 공정도이다.

도 3a 내지 도 6은 3차원 CAD를 통해서 설계된 음각 몰드의 모형을 나타내는 모형도이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 적용되는 듀라폼 몰드의 예들을 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 적용되는 쾌속조형기를 나타내는 사시도이다.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 의해 제작되는 마스터패턴을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

32...주입구,34...라이저

82...분말카트리지,84...파트 빌드 챔버

85...분말 베드,86...롤러

87...레이저광학장치,88...CO ₂ 레이저

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 종래의 단점들을 해결하기 위하여, 폴리머 재료(수지류, 플라스틱류)를 몰드(mold)로 하여, 상기 폴리머 몰드에 상기 폴리머 보다 융점이 낮은 저융접합금을 액상으로 주입한 후 응고시켜서 마스터 패턴을 제조하는 방법을 제공한다.

바람직하기로는 상기 폴리머 몰드는 목적하는 금형 제품을 3차원 CAD로 음각의 몰드로 설계한 후 쾌속조형기를 이용하여 제작하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 폴리머는 통상 150-400℃ 온도에서 분해가 일어나는 폴리머임을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 폴리머는 SLS 쾌속조형기에 의해 소결될 수 있는 폴리아미드(polyamide)계, 폴리에틸렌(polyethylene)계, 폴리이미드(polyimide)계, ABS계, 폴리스티렌계(polystylene)의 수지를 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 저융점 합금은 150℃ 이하에서 녹는 합금재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 저융점 합금은 Pb-Sn-Cd-Bi계의 4원계 저융점 합금 또는 Pb-Sn-Cd-Bi계에 In이 첨가되는 5원계 저융점 합금임을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따라 쾌속조형기를 이용한 마스터패턴 제작 방법의 바람직한 실시예에 의한 구성 및 동작에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 쾌속조형기를 이용한 마스터패턴 제작 방법은 통상 150∼400℃ 온도에서 분해가 일어나는 폴리머 재료(수지류, 플라스틱류)를 몰드(mold)로 하여 상기 몰드에 상기 폴리머보다 융점이 낮은 (바람직하기로는 150℃이하) 저융접합금을 액상으로 주입한 후 응고시켜서 이를 마스터 패턴으로 제작한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명은 3차원 CAD로 음각 몰드를 설계하고(10), 쾌속조형기를 이용하여 폴리머로 몰드(mold)를 제작하고(20), 폴리머보다 융점이 낮은 저융점 합금을 녹여 주입하여 마스터패턴을 만든다(30).

이하 도 2 내지 도 9d를 참조하여, 본 발명의 쾌속조형기를 이용한 폴리머 마스터패턴 제조방법을 통한 주물제조방법을 기술한다.

본 발명은 다음과 같이 복수의 단계에 의하여 행하여 질 수 있다.

제1 단계로서, 상용프로그램인 CATIA와 같은 3차원 CAD를 이용하여 원하는 최종 제품의 주입구(32)와 라이저(34)가 배치된 형상의 음각을 지닌 몰드를 설계한다(10). 도 3a 내지 도 6은 3차원 CAD를 통해서 설계된 음각 몰드의 모형을 나타내고 있다. 도 3a와 도 3b는 구형 제품을 제작하기 위한 투피스 몰드의 설계 모형이고, 도 4는 구형 원피스 몰드의 설계 모형이다. 도 5a와 도 5b는 링형 제품을 제작하기 위한 투피스 몰드의 설계 모형이고, 도 6은 링형 원피스 몰드의 설계 모형이다. 여기서 32는 깔때기 모양의 주입구를 도시하고 34는 개스배출과 응고시 잉여 금속 보충을 위한 라이저를 도시한다.

제2 단계에서는 상기 제1 단계에서 설계된 음각 몰드 모형에 따라 SLS 쾌속조형기를 이용하여 듀라폼 분말을 가지고 몰드(mold)를 제작한다(20). 본 발명의 실시예에서 듀라폼 분말을 이용하여 폴리머 몰드를 제작하는 이유는, 마스터패턴 제작을 위한 몰드의 물성으로는 치수변형이 작아야 하며, 주입물과의 계면반응이 적어야하며, 최종적인 금속패턴이 제작되면 선택적으로 제거가 용이하여야 하며, 또한 저렴한 비용으로 제작이 가능하여야 하는 데, 듀라폼을 사용한 몰드가 이러한 요건을 만족하기 때문이다.

본 실시예에서, 듀라폼 분말은 폴리아미드로 이루어진 직경 54㎛의 구형 분말로 분해 온도가 150℃ 내지 400℃ 이하인 폴리머 재료로서, 이를 사용함으로써 기계적 강도가 우수하고 컴퓨터에 의해 제어된 정밀한 표면형상을 얻을 수 있고, 이 때 몰드는 잉여분말을 제거하기 쉬운 상하 합체형 또는 일체형으로 제작가능하다. 일반적으로 폴리머는 400℃이상이 되면 탄소사슬이 끊어지면서 기화되므로 분해온도가 400℃를 넘지 않는 폴리머 재료를 사용하는 것이 유리하다.

듀라품 몰드의 제작은 상용 3D CAD 프로그램인 CATIA를 사용하여 도 3a, 도 3b, 및 도 4와 같은 몰드 모형에 의해 직경 20mm의 구를 위한 몰드를 제작하였다. 몰드에는 깔때기 모양의 주입구(32)와 개스배출과 응고시 잉여 금속보충을 위한 라이저(riser)(34)를 설계하였다. 몰드는 상형과 하형으로 나누어지는 각 30×30×15 mm ³ 크기의 분리형 몰드(도 3a와 도 3b)와 30×30×30 mm ³ 크기의 일체형 몰드(도 4)로 각각 제작하였다. 몰드의 상부에는 깔때기 모양의 주입구(32)와 바로 옆에 원통형의 라이저(34)를 형성하였다. 분리형인 경우 각 3개씩 양각 가이드(35)와 음각가이드(36)를 넣어 분리형 몰드의 정렬 및 결합을 담당하게 하였다. 같은 방법으로 도 5a, 도 5b, 도 6과 같이 직경 20 mm, 내경 14 mm의 링모양 몰드도 분리형(도 5a, 도 5b)과 일체형(도 6)으로 준비하였다.

한편, SLS 쾌속조형기란 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering) 방식의 쾌속조형기로서 균일한 듀라폼 분말에 원하는 위치에 레이저를 조사시켜 조사받은 부분만 서로 분말이 결합되게 하고, 이를 3차원적으로 반복하여 최종 3차원 성형체를 얻는 기자재이다.

이렇게 준비된 3차원 CAD 데이터는 stl 양식으로 변환시켜 쾌속조형기(Sinterstation 2500 ^plus ; DTM)를 사용하여 적층스텝 0.1mm, 배치각 0°의 조건으로 제작하였다. 제작에 사용된 SLS 방식의 쾌속조형기 개략도를 도 8에 나타내었다. 먼저 제작에 사용되는 분말을 분말 카트리지(82)에 넣고 제작공간 내부를 질소로 충진시키면서 152℃∼158℃의 분위기를 만든다. 원하는 제품을 적층시킬 빌드쳄버(84) 위에서 25W CO2레이저(88)가 레이저 광학 스캐닝 미러(87)를 통해 제품의 단면정보에 따라 빌드챔버(84)의 분말에 지름 50㎛의 레이저빔을 조사하면 분말은 레이저에 광반응을 해 딱딱하게 소결된다. 한 층이 소결된 후 빌드챔버(84)가 일정한 높이만큼 내려가면 롤러(86)가 분말 카트리지(82)에서 분말을 밀고 지나가면서 빌드챔버(84) 위에 새로운 분말의 층을 형성한다. 이 층에 다시 레이저가 다음 단면의 형상을 조사하여 소결하는 방식으로 한층씩 쌓아 나가면서 원하는 형상을 적층하여 제작한다. 제작이 끝난 후 열변형을 막기 위해 제품이 상온으로 식을 때까지 기다린 후에 레이저 조사를 받아 소결된 부분에서 주변의 분말을 털어내는 후처리를 하면 원하는 제품을 얻을 수 있다. 털어낸 분말은 다시 사용이 가능하다.

적층두께는 성형체의 제작비와 직접적인 연관을 갖는 중요한 변수로서, 적층두께가 클수록 층수가 작아져서 제작시간과 제작비가 줄어들지만 정밀한 형상을 얻지 못한다. 일반적으로는 0.1mm의 적층두께가 널리 사용되고 있으므로 본 실시예에서도 0.1mm의 적층두께를 채택하였다.

SLS 방식의 쾌속조형기는 다양한 재질을 지원하지만 특히 듀라폼이 국내에서 소모되는 SLS 분말의 주종을 이룬다. 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 폴리아미드계의 폴리머분말인 듀라폼은 분말체의 기계적 특성이 우수하며 190℃ 이하의 저온 융점을 가지고 있다. 특히 평균 구형분말의 입경이 54㎛로서 섬세한 표면처리가요구되는 주얼리 제품의 마스터패턴 작업에 표면정밀도를 우수하게 구현할 수 있는 장점이 있다.

최종적으로 완성된 일체형의 듀라폼 몰드는 도 7a와 도 7b에 도시되어 있다. 도 7a는 구형 몰드를 도시하고 도 7b는 링형 몰드를 도시한다. 상술한 바와 같이, 외부에는 주입구(32)와 라이저(34)가 형성되어 있다. 듀라폼 몰드의 완성 후, 일체형의 몰드는 압축공기를 주입구(32)에 넣어 미소결 분말을 제거하였다. 도면에는 도시하지 않았지만 분리형의 경우에는 솔과 압축공기를 사용하여 쉽게 미소결 분말을 제거할 수 있다.

제3단계로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 완성된 듀라폼 몰드, 즉 폴리머 몰드에 그 폴리머 몰드의 분해온도보다 낮은 70℃ 융점을 가진 저융점 합금을녹여 주입하여, 마스터패턴을 제작한다(30). 150℃ 이하의 융점을 갖는 저융점 합금에는 현재 여러 종류의 합금이 알려져 있으며, 예를 들어 27Pb-13Sn-10Cd-50Bi계의 4원계 합금이 사용되나, Pb-Sn-Cd-Bi계에 In을 10:2 로 섞은 5원계 합금도 사용가능하다. 도 9a 내지 도 9d는 폴리머 몰드에 저융점 합금이 주입된 형태를 나타내는 공정도이다. 도 9a는 원피스 몰드의 구형 마스터패턴, 도 9b는 투피스 몰드의 구형 마스터패턴, 도 9c는 원피스 몰드의 링형 마스터패턴, 도 9d는 투피스 몰드의 링형 마스터패턴을 도시한다. 제3단계는 저융점 합금을 이용한 정밀주조단계로서, 27Pb-13Sn-10Cd-50Bi계의 70℃ 융점을 가진 저융점합금(우드메탈)을 400g을 칭량하여 스테인리스 도가니에 장입하고 산소-부탄개스 토치와 전기발열체를 이용하여 후드 안에서 Bi, Cd의 증기를 제거하여 용융시켰다. 완성된 용탕은 곧 준비된 실온상태의 듀라폼 몰드에 주입하였다. 2개의 상하형틀로 이루어진 분리형몰드의 경우는 탄성이 있는 테프론 테이프를 이용하여 감아 이음매가 밀착 되도록 하고 4개의 몰드를 한번의 용탕에 주입 가능하도록 밀착시켜 배치하였다. 이 때 듀라폼의 형상 강도를 고려하여 용탕을 중력에 의해서만 장입되고 라이저(riser)에 충분히 용탕이 올라오도록 장입하였다. 10분 후에 몰드를 이형시키고 일체형 몰드로 된 경우는 실톱을 사용하여 몰드를 파괴하여 제거하고 완성된 금속패턴의 주요치수를 버니어캘리퍼스로 측정하였다.

제4단계로서, 주입된 액상의 저융점 합금재료는 응고 수축에 의하여 폴리머 몰드와 반응하지 않고 자연스럽게 이탈되어 완성된다. 응고된 합금재료는 상하 합체형의 경우 몰드의 상단부와 하단부를 분리하여 꺼내며, 일체형 몰드의 경우에는표면에 실톱으로 크랙을 낸 후 충격을 주어 파괴하여 꺼내거나, 폴리머 몰드를 유기용매로 녹여낼 수 있다. 이후 내부의 금속 마스터패턴은 표면광택 작업후 왁스패턴을 대량생산하는 마스터패턴으로 사용된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 이렇게 제작된 마스터패턴을 이용하여 고무주형을 제작하고(40), 그 다음 왁스 패턴을 대량 제작한다(50). 그 다음 원하는 주물을 부어 정밀주조하여(60) 최종 제품을 만든다(70). 본 발명에서는 마스터패턴 재료로 융점이 낮아 취급이 용이한 저융점합금(상용명: 우드메탈)을 사용하여, 기존의 공정을 더욱 단순화 시키기 위해서, 표면가공이 용이하면서 고무틀의 응력을 극복하여 쉽게 왁스패턴을 대량생산할 수 있어, 새로운 주얼리용 마스터패턴으로 사용할 수 있었다. 본 발명에서 저융점합금은 27Pb-13Sn-10Cd-50Bi 계의 70℃융점을 가진 저융점합금을 사용하며, 이러한 저융점합금은 이미 화재진화용 스프링클러의 밀봉장치로 강도와 내구성을 확인받은 재료이고, 얼마전까지만 해도 인쇄용 식자제조용 재료로서 신뢰성있는 재료라는 점, 가격이 기존 은재료 보다 매우 저렴하다는 점을 고려하여 채택하였다. 특히 융점이 70℃로 용해와 주입공정이 모두 100℃ 이하에서 진행되므로 Bi, Cd등의 흡입을 방지하는 환기장치 내에서 진행된다면 화상 방지면에서 매우 안전한 재료라는 특징도 고려하였다. 이러한 배경에서 3차원 CAD로 디자인된 주얼리용 요소를 쾌속조형기를 활용하여 듀라폼 분말자체로 몰드를 만들고, 여기에 저융점합금을 주입하여 비교적 간단히 주얼리제품용 마스터패턴으로 활용할 수 있다.

상술한 바와 같이 완성된 마스터패턴은, 분리형의 경우 이형재의 도포없이매우 쉽게 마스터패턴의 분리가 가능하였고, 일체형인 경우도 몰드파괴 후 쉽게 분리가 가능하였다. 따라서 모두 듀라폼몰드와 계면반응 없이 용이하게 분리가 가능하였다. 특히 분리형 몰드인 경우 사출금형과 비슷하게 복수횟수 동안 마스터패턴의 주조가 가능한 특징이 있었다.

하기 표 2에 기재된 바와 같이, 몰드를 이용하여 제작된 마스터패턴의 주요치수를 버니어캘리퍼스로 측정한 값을 설계목표치수와 함께 나타내었다. 설계목표대비 외경은 1.3% 이내이고, 가장 오차가 큰 링 내경도 3% 이내로 장신구로 사용하기에는 정밀도에 큰 문제가 없다고 판단되었다.

이상의 실시예는 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 위의 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 공정에 따라 위의 실시예 이외의 다양한 실시예를 가질 수 있을 것이다. 예를 들어 상기 제1단계와 제2단계는 플라스틱 덩어리를 손으로 세공하는 방법으로 대체될 수 있을 것이며, 저융점 합금원소 대신에 몰드에 쓰인 폴리머와 용해되는 용매가 다른, 경도가 큰 플라스틱을 녹여 주입하여 응고시킨 후 몰드에 쓰인 폴리머만 녹여 마스터패턴을 제작할 수도 있을 것이다.

본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 이용한 실시예와 변형은 모두 본 발명의 청구 범위에 모두 귀속됨은 명백하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 최초로 쾌속조형기로 듀라폼을 직접 몰드로 성형하고, 저융점합금을 주얼리용 마스터패턴으로 사용하였다. 따라서, 기존의 쾌속조형기가 직접 마스터패턴을 성형하는데 응용되었지만, 본 발명에서는 쾌속조형기를 최초로 직접 몰드로 제작함으로써, 기존 공정을 대폭 감소시켜, 다품종 소량 생산 제품인 주얼리제품을 만드는데 잘 적응된다. 특히, 본 발명에 의하면 기존 주얼리 제조공정에 비해서 왁스를 이용하여 패턴을 만드는 공정없이 직접 폴리머로 몰드를 제조할 수 있기 때문에, 기존 공정을 획기적으로 단순화시킬 수 있고, 또한 쾌속조형기를 이용할 수 있는 공정적 기반을 다짐에 따라 마스터 패턴 제조의 자동화를 이룰 수 있어, 공정시간의 단축과 인력의 절감을 이룰 수 있고, 아울러 상기한 부산물과 분진, 폐기물의 발생도 줄일 수 있어, 환경친화적인 공정이 가능한 특징을 가진다. 또한 수작업으로 행해졌던 왁스 가공 작업과 몰드제조작업을 3차원 CAD와 쾌속조형기를 통하여 자동화할 수 있다. 즉, 본 발명은 기존 전통산업에 첨단 정보기술 및 정밀가공기술이 합쳐져서 기존의 주조공정이 개선되고 공정시간 단축 및 마스터패턴의 생산비를 대폭 낮출 수 있다는 장점이 있다.