KR101660288B1 - Manufacturing method of shaped body using 3-D printer - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 원료인 유리 와이어를 공급하기 위한 원료공급장치와, 상기 원료공급장치로부터 공급되는 유리 와이어를 이송하기 위한 이송장치와, 상기 이송장치에 의해 이송된 유리 와이어를 용융하여 노즐을 통해 배출하기 위한 인쇄 헤드와, 상기 인쇄 헤드의 노즐을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되어 목표하는 형태로 성형되는 공간을 제공하는 작업대와, 상기 이송장치와 상기 인쇄 헤드의 동작을 독립적으로 제어하기 위한 제어장치를 포함하며, 상기 인쇄 헤드는 상기 작업대의 상부에 위치되고, 상기 인쇄 헤드의 위치가 조절되면서 목표하는 형태의 성형물이 3차원으로 제작되며, 상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 유리 와이어를 원료로 사용하여 기계적 특성(mechanical properties), 열적 내구성, 화학적 내구성 및 내산화성이 우수하고 질감이 뛰어난 성형물을 제작할 수가 있다.The present invention relates to a glass material supply apparatus for supplying a glass wire as a raw material, a feeder for feeding the glass wire fed from the raw material feeder, a glass wire conveyed by the feeder, A work table for providing a space in which a molten glass discharged through a nozzle of the print head is sequentially stacked and formed into a desired shape; and a control unit for independently controlling operations of the transfer device and the print head Wherein the printing head is positioned on the work table and the position of the print head is adjusted so that a desired shape of the molding is formed in three dimensions, and the glass wire is made of Li 2 O-Al 2 O 3 - SiO 3 -based glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 -based glass. will be. According to the present invention, it is possible to produce a molded product having excellent mechanical properties, thermal durability, chemical durability and oxidation resistance and having excellent texture by using a glass wire as a raw material.

Description

3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법{Manufacturing method of shaped body using 3-D printer}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a molded article using a 3D printer,

본 발명은 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리 와이어를 원료로 사용하여 열적 내구성, 화학적 내구성 및 내산화성이 우수하고 질감이 뛰어난 성형물을 제작할 수는 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a molded article using a 3D printer, and more particularly, to a method for producing a molded article using a 3D printer, which can produce a molded article having excellent thermal durability, chemical durability, And a method for producing the same.

최근에는 3차원(3 dimension; 3D) 데이터를 이용하여 목표하는 물건을 성형할 수 있는 3D 프린터에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 복잡한 구조의 제품을 기획한 디자인대로 손쉽게 성형하여 제작할 수 있어 앞으로 3D 프린터의 시장은 매우 커질 것으로 기대된다.In recent years, there have been many studies on 3D printers capable of forming desired objects using three-dimensional (3D) data. It is expected that the market of 3D printers will become very big in the future as it can be easily molded and manufactured according to the design of a product having a complicated structure.

일반적인 3D 프린터는 열가소성 수지로 이루어진 와이어를 인쇄 헤드에서 용융시켜 배출하여 2차원 평면 형태로 제작하고 상기 2차원 평면 형태 위에 인쇄 헤드를 통해 융융된 열가소성 수지를 적층하여 목표하는 3차원 형태로 성형하는 방식을 이용하고 있다. 열가소성 수지로 이루어진 와이어는 이송롤 등을 통해 인쇄 헤드로 공급되고, 인쇄 헤드는 X, Y, Z의 세 방향으로 위치가 조절되는 이동수단에 장착되어 이동이 가능하도록 설계된다. A typical 3D printer is a method in which a wire made of a thermoplastic resin is melted and ejected from a print head to produce a two-dimensional plane shape, and a thermoplastic resin melted through the print head is laminated on the two- . A wire made of a thermoplastic resin is supplied to a print head through a transfer roll or the like, and the print head is designed to be mounted on a moving means whose position is adjusted in three directions of X, Y,

그러나, 종래의 3D 프린터는 열가소성 수지를 원료로 사용하기 때문에 최종적으로 형성되는 물품도 플라스틱 제품일 수밖에 없다. 따라서, 플라스틱으로 만들어질 수 있는 물품에만 그 용도가 한정되어 사용되는 한계가 있다.
However, since the conventional 3D printer uses a thermoplastic resin as a raw material, the final product is also a plastic product. Therefore, there is a limitation that the use thereof is limited to an article that can be made of plastic.

대한민국 등록특허공보 10-1346704Korean Patent Publication No. 10-1346704

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유리 와이어를 원료로 사용하여 열적 내구성, 화학적 내구성 및 내산화성이 우수하고 질감이 뛰어난 성형물을 제작할 수는 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법을 제공함에 있다. The object of the present invention is to provide a method for producing a molded product using a 3D printer, which is capable of producing a molded product having excellent thermal durability, chemical durability and oxidation resistance and having excellent texture by using a glass wire as a raw material.

본 발명은, 원료인 유리 와이어를 공급하기 위한 원료공급장치와, 상기 원료공급장치로부터 공급되는 유리 와이어를 이송하기 위한 이송장치와, 상기 이송장치에 의해 이송된 유리 와이어를 용융하여 노즐을 통해 배출하기 위한 인쇄 헤드와, 상기 인쇄 헤드의 노즐을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되어 목표하는 형태로 성형되는 공간을 제공하는 작업대와, 상기 이송장치와 상기 인쇄 헤드의 동작을 독립적으로 제어하기 위한 제어장치를 포함하며, 상기 인쇄 헤드는 상기 작업대의 상부에 위치되고, 상기 인쇄 헤드의 위치가 조절되면서 목표하는 형태의 성형물이 3차원으로 제작되며, 상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어지고, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 5.0∼10.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리이고, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 2.0∼5.0중량%, MgO 3.0∼5.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리인 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 제공한다. The present invention relates to a glass material supply apparatus for supplying a glass wire as a raw material, a feeder for feeding the glass wire fed from the raw material feeder, a glass wire conveyed by the feeder, A work table for providing a space in which a molten glass discharged through a nozzle of the print head is sequentially stacked and formed into a desired shape; and a control unit for independently controlling operations of the transfer device and the print head Wherein the printing head is positioned on the work table and the position of the print head is adjusted so that a desired shape of the molding is formed in three dimensions, and the glass wire is made of Li 2 O-Al 2 O 3 - SiO 3 based glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 series is made of a glass, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass is Li 2 O 5.0~10.0 wt%, Al 2 O 3 15.0 20.0 wt%, a glass containing SiO 2 60.0~65.0 wt.%, ZnO 1.0~3.0% by weight, SnO 2, and 1.0~5.0 wt%, TiO 2 and ZrO 2 1 or more kinds of oxide selected from 1.0~10.0 wt%, the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass is Li 2 O 2.0~5.0% by weight, MgO 3.0~5.0% by weight, Al 2 O 3 15.0~20.0% by weight, SiO 2 60.0~65.0% by weight 1.0 to 3.0 wt% of ZnO, 1.0 to 5.0 wt% of SnO 2, and 1.0 to 10.0 wt% of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 .

상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 CoO 0.005∼0.5중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 파란색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다.The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 0.5 wt% of CoO, Lt; / RTI > glass wire.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Cr2O3 0.005∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 녹색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다.The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 1.0% by weight of Cr 2 O 3 , The glass wire may be a glass wire having a green color.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 MnO2 0.05∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 자색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다.In addition, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.05 to 1.0% by weight of MnO 2 , The wire may be a glass wire having a purple color.

상기 인쇄 헤드는, 원료인 유리 와이어가 유입되는 유입구와, 상기 유입구로 유입된 유리 와이어를 가열하기 위한 가열수단과, 상기 유리 와이어가 융융되는 공간을 제공하는 용융로와, 상기 용융로 하부에 연결되어 용융 유리를 일시적으로 저장하기나 목표하는 양만큼 배출하기 위한 노즐을 포함할 수 있으며, 상기 용융로는 내열재로 이루어진 외부 프레임과 도가니 모양의 내부 프레임을 포함할 수 있고, 상기 내부 프레임은 용융 유리가 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 백금(Pt) 또는 흑연으로 이루어지거나, 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)로 표면이 코팅된 물질로 이루어질 수 있다.The printing head includes an inlet for introducing a glass wire as a raw material, a heating means for heating the glass wire introduced into the inlet, a melting furnace for providing a space for melting the glass wire, The melting furnace may include a nozzle for temporarily storing or discharging the glass by a desired amount, and the melting furnace may include an outer frame made of a heat resistant material and a crucible inner frame, (Pt) or graphite having a low contact angle in order to suppress the development, or a material coated with a surface of platinum (Pt) or diamond like carbon (DLC).

상기 노즐은 내열재로 이루어진 외부 프레임과 깔때기 모양의 내부 프레임을 포함할 수 있으며, 상기 내부 프레임은 용융 유리가 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 백금(Pt) 또는 흑연으로 이루어지거나, 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)로 표면이 코팅된 물질로 이루어질 수 있다.The nozzle may include an outer frame made of a heat resistant material and a funnel-shaped inner frame. The inner frame may be made of platinum (Pt) or graphite having a low contact angle to suppress the adhesion of the molten glass, ) Or a surface coated with diamond like carbon (DLC).

상기 용융로 및 상기 노즐의 외부 프레임은 열차단을 위한 세라믹 재질인 내화물, 세라믹 섬유 보드(Ceramic Fiber Board) 또는 세라믹 블랭킷(Ceramic Blanket)으로 이루어질 수 있다.The outer frame of the melting furnace and the nozzle may be made of a refractory, a ceramic fiber board, or a ceramic blanket, which is a ceramic material for heat shielding.

상기 노즐로부터 배출되는 용융 유리의 점도는 103∼1010 포이즈(poise) 범위를 갖게 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the viscosity of the molten glass discharged from the nozzle has a range of 10 3 to 10 10 poise.

상기 가열수단은, 상기 용융로의 둘레에 구비되어 용융로 내부의 유리 와이어를 용융시키기 위한 제1 가열수단과, 상기 노즐의 둘레에 구비되어 배출되는 용융 유리의 온도와 점도를 조절하기 위한 제2 가열수단을 포함할 수 있다.The heating means includes a first heating means provided around the melting furnace for melting the glass wire in the melting furnace, a second heating means provided around the nozzle for adjusting the temperature and viscosity of the molten glass to be discharged, . ≪ / RTI >

상기 유입구에 상기 유리 와이어의 유입을 안내하기 위한 튜브관이 연결되어 있을 수 있다.And a tube pipe for guiding the inflow of the glass wire may be connected to the inlet.

상기 원료공급장치는 복수 개 구비될 수 있고, 상기 이송장치는 복수 개의 한쌍의 이송롤을 포함할 수 있으며, 상기 인쇄 헤드는 상기 한쌍의 이송롤 수, 상기 원료공급장치의 수에 따라 복수 개 구비될 수 있고, 복수 개의 인쇄 헤드는 하나의 군을 이루어 그 위치가 조절될 수 있으며, 상기 제어장치의 제어를 통해 동작시킬 적어도 하나의 인쇄 헤드를 선택하고 선택된 인쇄 헤드의 노즐로부터 융융 유리가 배출되게 설정할 수 있다.The feeding device may include a plurality of feeding rollers, and the printing head may include a plurality of feeding rollers, depending on the number of the feeding rollers, the number of the feeding devices, The plurality of print heads may be grouped into a group and the at least one print head to be operated through the control of the control unit may be selected and the molten glass may be discharged from the nozzles of the selected print head Can be set.

또한, 본 발명은, 상기 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법으로서, 원료인 유리 와이어를 원료공급장치에 설치하는 단계와, 이송장치를 이용하여 상기 원료공급장치로부터 인쇄 헤드로 상기 유리 와이어를 공급하는 단계와, 상기 인쇄 헤드로 공급된 유리 와이어를 용융시키고, 용융 유리를 노즐을 통해 배출하는 단계와, 상기 인쇄 헤드의 하부에 위치된 작업대 내에서 상기 인쇄 헤드의 노즐을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되게 하여 성형하는 단계 및 성형된 결과물을 열처리하는 단계를 포함하며, 제어장치를 통해 상기 이송장치와 상기 인쇄 헤드의 동작을 독립적으로 제어하고, 상기 성형은 상기 인쇄 헤드의 위치를 조절하면서 3차원의 성형물로 제작하며, 상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어지고, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 5.0∼10.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리이고, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 2.0∼5.0중량%, MgO 3.0∼5.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리인 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a molded product using the 3D printer, comprising the steps of: providing a glass wire as a raw material to a raw material supply device; supplying the glass wire from the raw material supply device to the printhead using a transfer device A step of melting the glass wire supplied to the print head and discharging the molten glass through a nozzle; and a step of discharging the molten glass discharged through the nozzle of the print head in a workbench positioned under the print head, And controlling the operation of the transfer device and the print head independently through a control device, and the molding is performed in a three-dimensional manner while adjusting the position of the print head, and of making a shaped article, wherein the glass wire is Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass Made and the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass is Li 2 O 5.0~10.0 wt%, Al 2 O 3 15.0~20.0 wt%, SiO 2 60.0~65.0 wt.%, ZnO 1.0~3.0 wt. 1.0 to 5.0% by weight of SnO 2, and 1.0 to 10.0% by weight of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 , and the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass Li 2 O 2.0~5.0% by weight, MgO 3.0~5.0% by weight, Al 2 O 3 15.0~20.0% by weight, SiO 2 60.0~65.0 wt%, 1.0~3.0% by weight of ZnO, SnO 2 1.0~5.0% by weight and, TiO 2 and ZrO 2 in an amount of 1.0 to 10.0% by weight based on the total weight of the composition.

상기 열처리는 결정화를 위한 핵 형성을 위해 650∼800℃의 온도에서 수행하는 제1 열처리와, 결정화를 위해 900∼1100℃의 온도에서 수행하는 제2 열처리를 포함할 수 있다.The heat treatment may include a first heat treatment performed at a temperature of 650 to 800 DEG C for nucleation for crystallization and a second heat treatment performed at a temperature of 900 to 1100 DEG C for crystallization.

상기 원료공급장치는 복수 개 구비되게 하고, 상기 이송장치는 복수 개의 한쌍의 이송롤을 포함하게 하며, 상기 인쇄 헤드는 상기 한쌍의 이송롤 수, 상기 원료공급장치의 수에 따라 복수 개 구비되게 하고, 복수 개의 인쇄 헤드는 하나의 군을 이루어 그 위치가 조절되게 하며, 상기 제어장치의 제어를 통해 동작시킬 적어도 하나의 인쇄 헤드를 선택하고 선택된 인쇄 헤드의 노즐로부터 융융 유리가 배출되게 설정할 수 있다.
A plurality of feed rollers are provided, and the feeder includes a plurality of feed rolls, and the print head is provided with a plurality of feed rollers according to the number of feed rolls and the number of feed rollers A plurality of print heads are arranged in a group to control the position of the print head, and at least one print head to be operated through the control of the controller is selected and the molten glass is discharged from the nozzles of the selected print head.

본 발명의 3D 프린터에 의하면, 유리로 이루어진 와이어를 원료로 사용할 수 있다. 유리 재질을 원료로 사용할 수 있으므로 열가소성 수지를 사용하는 경우에 비하여 성형물의 열적 내구성, 화학적 내구성, 내산화성 등이 증진될 수 있다. 유리로 이루어진 와이어를 원료로 사용하는 경우에는 열가소성 수지를 원료로 사용하는 경우에 비하여 성형물의 질감이 뛰어나다는 장점이 있다. According to the 3D printer of the present invention, a wire made of glass can be used as a raw material. Since the glass material can be used as a raw material, thermal durability, chemical durability, oxidation resistance, and the like of a molded product can be improved as compared with the case of using a thermoplastic resin. When a wire made of glass is used as a raw material, it has an advantage in that the molded article has excellent texture compared to a case of using a thermoplastic resin as a raw material.

상기 유리 와이어는 무채색의 투명한 유리뿐만 아니라 유채색의 색상을 갖는 유리로 이루어질 수 있으며, 서로 다른 색상으로 성형함으로써 원하는 다양한 색상을 갖는 성형물을 제작할 수 있다. The glass wire may be formed of not only an achromatic transparent glass but also a glass having a chromatic color. By molding the glass wire into different colors, it is possible to produce a molded product having various colors desired.

본 발명의 3D 프린터는, 서로 다른 이송장치를 통해 서로 다른 색상의 원료가 각각의 인쇄 헤드로 공급되고 제어장치의 제어에 따라 목표하는 위치별로 서로 다른 색상으로 연속적으로 성형할 수가 있으며, 원하는 다양한 색상을 갖는 성형물을 제작할 수 있는 장점이 있다. In the 3D printer of the present invention, raw materials of different colors are supplied to the respective print heads through different transporting devices and can be continuously formed in different colors according to the target positions according to the control of the control device, And the like.

본 발명의 3D 프린터를 이용하게 되면, 열적 내구성, 화학적 내구성 및 내산화성이 우수하고 질감이 뛰어난 성형물을 제작할 수가 있다.
By using the 3D printer of the present invention, it is possible to produce a molded article excellent in thermal durability, chemical durability and oxidation resistance and having excellent texture.

도 1은 3D 프린터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 예에 따른 인쇄 헤드를 도시한 도면이다.
도 3은 다른 예에 따른 인쇄 헤드를 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a configuration of a 3D printer.
2 is a view showing a print head according to an example.
3 is a view showing a print head according to another example.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

이하에서, X 방향과 Y 방향은 일 평면에서 서로 수직하고, Z 방향은 상기 일 평면에 수직한 방향으로서 X 방향 및 Y 방향에 수직한 방향을 의미하는 것으로 사용한다.Hereinafter, the X direction and the Y direction are perpendicular to each other in one plane, and the Z direction is a direction perpendicular to the one plane, which means a direction perpendicular to the X direction and the Y direction.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터는, 원료인 유리 와이어를 공급하기 위한 원료공급장치와, 상기 원료공급장치로부터 공급되는 유리 와이어를 이송하기 위한 이송장치와, 상기 이송장치에 의해 이송된 유리 와이어를 용융하여 노즐을 통해 배출하기 위한 인쇄 헤드와, 상기 인쇄 헤드의 노즐을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되어 목표하는 형태로 성형되는 공간을 제공하는 작업대와, 상기 이송장치와 상기 인쇄 헤드의 동작을 독립적으로 제어하기 위한 제어장치를 포함하며, 상기 인쇄 헤드는 상기 작업대의 상부에 위치되고, 상기 인쇄 헤드의 위치가 조절되면서 목표하는 형태의 성형물이 3차원으로 제작되며, 상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어지고, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 5.0∼10.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리일 수 있고, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 2.0∼5.0중량%, MgO 3.0∼5.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리일 수 있다.A 3D printer according to a preferred embodiment of the present invention includes a raw material supply device for supplying a glass wire as a raw material, a transfer device for transferring the glass wire supplied from the raw material supply device, and a glass conveyed by the transfer device A work table for providing a space in which a molten glass discharged through a nozzle of the print head is sequentially stacked to be formed into a desired shape; Wherein the print head is positioned on the work table and the position of the print head is adjusted so that a desired shape of the molding is formed in three dimensions and the glass wire is made of Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 series is made of a glass, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 series Li is Li 2 O 5.0~10.0 wt%, Al 2 O 3 15.0~20.0 wt%, SiO 2 60.0~65.0 wt%, 1.0~3.0% by weight ZnO, SnO 2 1.0~5.0% by weight and, TiO 2 and ZrO 2 , And Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may contain 2.0 to 5.0% by weight of Li 2 O, 3.0 to 5.0% by weight of MgO % Of Al 2 O 3, 15.0 to 20.0 wt% of Al 2 O 3, 60.0 to 65.0 wt% of SiO 2 , 1.0 to 3.0 wt% of ZnO, 1.0 to 5.0 wt% of SnO 2 and 1.0 to 10.0 wt% of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 % ≪ / RTI > by weight.

상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 CoO 0.005∼0.5중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 파란색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다.The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 0.5 wt% of CoO, Lt; / RTI > glass wire.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Cr2O3 0.005∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 녹색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다.The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 1.0% by weight of Cr 2 O 3 , The glass wire may be a glass wire having a green color.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 MnO2 0.05∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 자색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다.In addition, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.05 to 1.0% by weight of MnO 2 , The wire may be a glass wire having a purple color.

상기 인쇄 헤드는, 원료인 유리 와이어가 유입되는 유입구와, 상기 유입구로 유입된 유리 와이어를 가열하기 위한 가열수단과, 상기 유리 와이어가 융융되는 공간을 제공하는 용융로와, 상기 용융로 하부에 연결되어 용융 유리를 일시적으로 저장하기나 목표하는 양만큼 배출하기 위한 노즐을 포함할 수 있으며, 상기 용융로는 내열재로 이루어진 외부 프레임과 도가니 모양의 내부 프레임을 포함할 수 있고, 상기 내부 프레임은 용융 유리가 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 백금(Pt) 또는 흑연으로 이루어지거나, 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)로 표면이 코팅된 물질로 이루어질 수 있다.The printing head includes an inlet for introducing a glass wire as a raw material, a heating means for heating the glass wire introduced into the inlet, a melting furnace for providing a space for melting the glass wire, The melting furnace may include a nozzle for temporarily storing or discharging the glass by a desired amount, and the melting furnace may include an outer frame made of a heat resistant material and a crucible inner frame, (Pt) or graphite having a low contact angle in order to suppress the development, or a material coated with a surface of platinum (Pt) or diamond like carbon (DLC).

상기 노즐은 내열재로 이루어진 외부 프레임과 깔때기 모양의 내부 프레임을 포함할 수 있으며, 상기 내부 프레임은 용융 유리가 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 백금(Pt) 또는 흑연으로 이루어지거나, 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)로 표면이 코팅된 물질로 이루어질 수 있다.The nozzle may include an outer frame made of a heat resistant material and a funnel-shaped inner frame. The inner frame may be made of platinum (Pt) or graphite having a low contact angle to suppress the adhesion of the molten glass, ) Or a surface coated with diamond like carbon (DLC).

상기 용융로 및 상기 노즐의 외부 프레임은 열차단을 위한 세라믹 재질인 내화물, 세라믹 섬유 보드(Ceramic Fiber Board) 또는 세라믹 블랭킷(Ceramic Blanket)으로 이루어질 수 있다.The outer frame of the melting furnace and the nozzle may be made of a refractory, a ceramic fiber board, or a ceramic blanket, which is a ceramic material for heat shielding.

상기 노즐로부터 배출되는 용융 유리의 점도는 103∼1010 포이즈(poise) 범위를 갖게 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the viscosity of the molten glass discharged from the nozzle has a range of 10 3 to 10 10 poise.

상기 가열수단은, 상기 용융로의 둘레에 구비되어 용융로 내부의 유리 와이어를 용융시키기 위한 제1 가열수단과, 상기 노즐의 둘레에 구비되어 배출되는 용융 유리의 온도와 점도를 조절하기 위한 제2 가열수단을 포함할 수 있다.The heating means includes a first heating means provided around the melting furnace for melting the glass wire in the melting furnace, a second heating means provided around the nozzle for adjusting the temperature and viscosity of the molten glass to be discharged, . ≪ / RTI >

상기 유입구에 상기 유리 와이어의 유입을 안내하기 위한 튜브관이 연결되어 있을 수 있다.And a tube pipe for guiding the inflow of the glass wire may be connected to the inlet.

상기 원료공급장치는 복수 개 구비될 수 있고, 상기 이송장치는 복수 개의 한쌍의 이송롤을 포함할 수 있으며, 상기 인쇄 헤드는 상기 한쌍의 이송롤 수, 상기 원료공급장치의 수에 따라 복수 개 구비될 수 있고, 복수 개의 인쇄 헤드는 하나의 군을 이루어 그 위치가 조절될 수 있으며, 상기 제어장치의 제어를 통해 동작시킬 적어도 하나의 인쇄 헤드를 선택하고 선택된 인쇄 헤드의 노즐로부터 융융 유리가 배출되게 설정할 수 있다.The feeding device may include a plurality of feeding rollers, and the printing head may include a plurality of feeding rollers, depending on the number of the feeding rollers, the number of the feeding devices, The plurality of print heads may be grouped into a group and the at least one print head to be operated through the control of the control unit may be selected and the molten glass may be discharged from the nozzles of the selected print head Can be set.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법은, 원료인 유리 와이어를 원료공급장치에 설치하는 단계와, 이송장치를 이용하여 상기 원료공급장치로부터 인쇄 헤드로 상기 유리 와이어를 공급하는 단계와, 상기 인쇄 헤드로 공급된 유리 와이어를 용융시키고, 용융 유리를 노즐을 통해 배출하는 단계와, 상기 인쇄 헤드의 하부에 위치된 작업대 내에서 상기 인쇄 헤드의 노즐을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되게 하여 성형하는 단계 및 성형된 결과물을 열처리하는 단계를 포함하며, 제어장치를 통해 상기 이송장치와 상기 인쇄 헤드의 동작을 독립적으로 제어하고, 상기 성형은 상기 인쇄 헤드의 위치를 조절하면서 3차원의 성형물로 제작하며, 상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어지고, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 5.0∼10.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리이고, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 2.0∼5.0중량%, MgO 3.0∼5.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리일 수 있다. A method of manufacturing a molded product using a 3D printer according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of installing a raw glass wire as a raw material in a raw material supply device and supplying the glass wire from the raw material supply device to a printhead Melting the glass wire supplied to the print head and discharging the molten glass through the nozzle; and supplying the molten glass discharged through the nozzle of the print head in a workbench positioned under the print head And controlling the operation of the transfer device and the print head independently through a control device, and the molding is performed while controlling the position of the print head by controlling the position of the print head and making a mold of the dimensions, the glass wire is Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 Made of glass, wherein the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass is Li 2 O 5.0~10.0 wt%, Al 2 O 3 15.0~20.0% by weight, SiO 2 60.0~65.0% by weight, ZnO 1.0~ 3.0 to 1.0% by weight of SnO 2, 1.0 to 5.0% by weight of SnO 2, and 1.0 to 10.0% by weight of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 , wherein the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass is Li 2 O 2.0~5.0% by weight, MgO 3.0~5.0% by weight, Al 2 O 3 15.0~20.0% by weight, SiO 2 60.0~65.0% by weight, 1.0~3.0% by weight ZnO, SnO 2 1.0~5.0% by weight And 1.0 to 10.0% by weight of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 .

상기 열처리는 결정화를 위한 핵 형성을 위해 650∼800℃의 온도에서 수행하는 제1 열처리와, 결정화를 위해 900∼1100℃의 온도에서 수행하는 제2 열처리를 포함할 수 있다.The heat treatment may include a first heat treatment performed at a temperature of 650 to 800 DEG C for nucleation for crystallization and a second heat treatment performed at a temperature of 900 to 1100 DEG C for crystallization.

상기 원료공급장치는 복수 개 구비되게 하고, 상기 이송장치는 복수 개의 한쌍의 이송롤을 포함하게 하며, 상기 인쇄 헤드는 상기 한쌍의 이송롤 수, 상기 원료공급장치의 수에 따라 복수 개 구비되게 하고, 복수 개의 인쇄 헤드는 하나의 군을 이루어 그 위치가 조절되게 하며, 상기 제어장치의 제어를 통해 동작시킬 적어도 하나의 인쇄 헤드를 선택하고 선택된 인쇄 헤드의 노즐로부터 융융 유리가 배출되게 설정할 수 있다.A plurality of feed rollers are provided, and the feeder includes a plurality of feed rolls, and the print head is provided with a plurality of feed rollers according to the number of feed rolls and the number of feed rollers A plurality of print heads are arranged in a group to control the position of the print head, and at least one print head to be operated through the control of the controller is selected and the molten glass is discharged from the nozzles of the selected print head.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터를 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a 3D printer according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 1은 3D 프린터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 일 예에 따른 인쇄 헤드를 도시한 도면이며, 도 3은 다른 예에 따른 인쇄 헤드를 도시한 도면이다. FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a 3D printer, FIG. 2 is a view showing a print head according to an example, and FIG. 3 is a view showing a print head according to another example.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 3D 프린터는 유리로 이루어진 와이어(유리 와이어)와 같은 원료를 공급하기 위한 원료공급장치(10)와, 원료공급장치(10)로부터 공급되는 원료를 이송하기 위한 이송장치(20)와, 이송장치(20)에 의해 이송된 원료를 용융하여 노즐(140)을 통해 배출하기 위한 인쇄 헤드(100)와, 인쇄 헤드(100)의 노즐(140)을 통해 배출되는 용융된 원료가 순차 적층되어 목표하는 형태로 성형되는 공간을 제공하는 작업대(30)와, 이송장치(20)와 인쇄 헤드(100)의 동작을 독립적으로 제어하기 위한 제어장치(40)를 포함한다. 1 to 3, a 3D printer includes a raw material supply device 10 for supplying a raw material such as a wire made of glass (glass wire), and a transfer device for transferring the raw material supplied from the raw material supply device 10 A print head 100 for melting a raw material transferred by the transfer device 20 and discharging the raw material through a nozzle 140; And a control device 40 for independently controlling the operations of the transfer device 20 and the print head 100. The control device 40 controls the operation of the transfer device 20 and the operation of the print head 100 independently.

상기 원료는 유리로 이루어진 와이어(유리 와이어)를 포함한다. 상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어질 수 있다. 상기 유리 와이어는 무채색의 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있으며, 또한 유채색의 색상을 갖는 유리 재질로 이루어질 수도 있다. The raw material includes a wire made of glass (glass wire). The glass wire may be made of Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass. The glass wire may be made of an achromatic transparent glass material or a glass material having a chromatic color.

상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 5.0∼10.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리일 수 있다. The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass includes 5.0 to 10.0% by weight of Li 2 O, 15.0 to 20.0% by weight of Al 2 O 3, 60.0 to 65.0% by weight of SiO 2 , 1.0 to 3.0% 2 1.0 to 5.0% by weight, and 1.0-10.0% by weight of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 .

상기 Li2O는 유리전이온도(Tg)를 낮추는 한편 용융성을 촉진하는 역할을 한다. 하지만 이러한 Li2O의 성분이 너무 많으면, 유리 와이어의 안정성을 저하시키고, 기계적 강도를 저하시킬 수 있다.The Li 2 O serves to lower the glass transition temperature (T g ) and promote the melting property. However, if the content of such Li 2 O is too large, the stability of the glass wire may be deteriorated and the mechanical strength may be lowered.

상기 Al2O3은 유리의 내실투성, 화학적 내구성을 향상시키는 역할을 한다. Al2O3의 함량이 너무 많으면 유리화(vitrification)가 곤란해지기 쉽고, 유리전이온도(Tg)가 상승할 수 있다. The Al 2 O 3 serves to improve the resistance to devitrification and chemical durability of the glass. If the content of Al 2 O 3 is too large, vitrification tends to be difficult, and the glass transition temperature (T g ) may rise.

상기 SiO2는 유리를 형성하는 산화물이며, 유리의 골격을 형성하기 위한 필수성분이다. 또한 SiO2는 그 함량을 조절하여 유리의 점도를 조절하기가 쉽고, 내실투성(resistance to devitrification)을 향상시키기 위해서 유효한 성분이다. SiO2의 함량이 너무 작으면, 내실투성이 나빠질 수 있고, 굴절률이 낮아질 수 있다. SiO2의 함량이 너무 많으면, 유리전이온도(Tg)나 유리의 점도가 높아지기 쉽다. The SiO 2 is an oxide which forms a glass and is an essential component for forming a glass framework. In addition, SiO 2 is an effective component to control the viscosity of the glass by controlling its content and to improve the resistance to devitrification. If the content of SiO 2 is too small, resistance to devitrification may be deteriorated, and the refractive index may be lowered. If the content of SiO 2 is too large, the glass transition temperature (T g ) and the glass viscosity tend to increase.

상기 ZnO는 융제 또는 화학적 안정제의 역할을 한다. The ZnO serves as a flux or a chemical stabilizer.

상기 SnO2는 청징 또는 결정화 조제의 역할을 한다. The SnO 2 serves as a refining or crystallization aid.

상기 TiO2나 상기 ZrO2는 결정화 조제로 사용되어 핵 형성을 용이하게 하는 역할을 한다. The TiO 2 or ZrO 2 serves as a crystallization aid to facilitate nucleation.

상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 CoO 0.005∼0.5중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 파란색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 CoO는 파란색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 0.5 wt% of CoO, and the glass wire may be a glass wire having a blue color. The CoO serves as a coloring agent for expressing the hue of blue.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Cr2O3 0.005∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 녹색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 Cr2O3는 녹색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. In addition, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 1.0 wt% of Cr 2 O 3 , and the glass wire may be a glass wire having a green color. The Cr 2 O 3 serves as a coloring agent for expressing a green color.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 MnO2 0.05∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 자색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 MnO2는 자색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. In addition, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.05 to 1.0 wt% of MnO 2 , and the glass wire may be a glass wire having a purple color. The MnO 2 serves as a colorant that develops a purple hue.

상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 2.0∼5.0중량%, MgO 3.0∼5.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리일 수 있다. The Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass is Li 2 O 2.0~5.0% by weight, MgO 3.0~5.0% by weight, Al 2 O 3 15.0~20.0% by weight, SiO 2 60.0~65.0% by weight 1.0 to 3.0 wt% of ZnO, 1.0 to 5.0 wt% of SnO 2, and 1.0 to 10.0 wt% of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 .

상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 CoO 0.005∼0.5중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 파란색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 CoO는 파란색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. The Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 0.5 wt% of CoO, and the glass wire may be a glass wire having a blue color. The CoO serves as a coloring agent for expressing the hue of blue.

또한, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Cr2O3 0.005∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 녹색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 Cr2O3는 녹색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. In addition, the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 1.0% by weight of Cr 2 O 3 , and the glass wire may be a glass wire having a green color. The Cr 2 O 3 serves as a coloring agent for expressing a green color.

또한, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 MnO2 0.05∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 자색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 MnO2는 자색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. Further, the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.05 to 1.0% by weight of MnO 2 , and the glass wire may be a glass wire having a purple color. The MnO 2 serves as a colorant that develops a purple hue.

3D 프린터의 원료로 유리 재질을 사용할 수 있으므로 열가소성 수지를 원료로 사용하는 경우에 비하여 성형물의 열적 내구성, 화학적 내구성, 내산화성 등이 증진될 수 있다. 유리 와이어를 원료로 사용하는 경우에는 열가소성 수지를 원료로 사용하는 경우에 비하여 성형물의 질감이 뛰어나다는 장점이 있다. Since the glass material can be used as the raw material of the 3D printer, thermal durability, chemical durability, oxidation resistance, etc. of the molded article can be improved as compared with the case of using the thermoplastic resin as the raw material. When a glass wire is used as a raw material, the molded article has an advantage in that the molded article is excellent in texture as compared with a case of using a thermoplastic resin as a raw material.

원료공급장치(10)는 유리 와이어와 같은 원료를 공급하는 역할을 하며, 복수 개 구비될 수 있다. 원료공급장치(10)는 유리 와이어와 같은 원료가 감겨질 수 있는 릴 형태로 구비될 수 있으며, 원료가 감겨져서 이송장치(20)로 공급할 수 있는 원료공급장치(10)의 릴은 복수 개 구비될 수 있다. The raw material supply device 10 serves to supply a raw material such as a glass wire, and a plurality of the raw materials can be provided. The raw material supply device 10 may be provided in the form of a reel on which a raw material such as a glass wire can be wound and a plurality of reels of the raw material supply device 10 that can be supplied to the transfer device 20 by winding the raw material, .

이송장치(20)는 원료공급장치(10)로부터 공급되는 원료를 인쇄 헤드(100)로 이송시키는 역할을 한다. 이송장치(20)에는 적어도 한쌍의 이송롤이 구비되며, 이송롤에 의해 원료는 인쇄 헤드(100)로 공급될 수 있다. 와이어 형태의 원료는 한쌍의 이송롤의 사이에 맞물려서 전진 이송되게 된다. 상기 한쌍의 이송롤은 복수 개 구비될 수 있다. 한쌍의 이송롤이 복수 개 구비되는 경우에 각각의 한쌍의 이송롤은 서로 독립적으로 구동될 수 있다. The transfer device 20 serves to transfer the material supplied from the material supply device 10 to the print head 100. The transfer device 20 is provided with at least one pair of transfer rolls, and the material can be supplied to the print head 100 by the transfer rolls. The wire-shaped raw material is engaged and fed forward between the pair of feed rolls. A plurality of the pair of transport rolls may be provided. When a plurality of pairs of transport rolls are provided, each pair of transport rolls can be independently driven.

작업대(30)는 인쇄 헤드(100)의 노즐을 통해 배출되는 용융된 원료(용융 유리 등)가 순차 적층되어 목표하는 형태로 성형되는 공간을 제공한다. 작업대(30)는 이동수단에 의해 Z 방향으로 승강(상승 또는 하강)될 수 있게 구비되거나, X 방향과 Y 방향으로 평면상에서 왕복 수평이동되게 구비될 수 있다. The work table 30 provides a space in which molten raw materials (such as molten glass) discharged through the nozzles of the print head 100 are sequentially stacked and molded into a desired shape. The work table 30 can be elevated (raised or lowered) in the Z direction by the moving means, or horizontally reciprocated in the X and Y directions on the plane.

인쇄 헤드(100)는 이송장치(20)에 의해 이송된 원료를 용융하여 노즐(140)을 통해 배출하여 목표하는 형태의 성형물이 제작될 수 있게 하는 역할을 한다. 인쇄 헤드(100)는 이동수단(미도시)에 연결되어 있으며, 상기 이동수단에 의해 인쇄 헤드(100)의 위치가 조절될 수 있다. 인쇄 헤드(100)는 상기 이동수단에 의해 X 방향과 Y 방향으로 평면상에서 왕복 수평이동되게 구비되거나, Z 방향으로 승강(상승 또는 하강)될 수 있게 구비될 수 있다. 예컨대, 작업대(30)가 Z 방향으로 승강될 수 있게 구비되는 경우에 인쇄 헤드(100)는 X 방향과 Y 방향으로 평면상에서 왕복 수평이동되게 구비되며, 작업대(30)가 X 방향과 Y 방향으로 평면상에서 왕복 수평이동되게 구비되는 경우에 인쇄 헤드(100)는 Z 방향으로 승강될 수 있게 구비된다. 작업대(30)가 고정되는 경우에는 인쇄 헤드(100)는 이동수단에 의해 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 왕복 이동될 수 있게 구비된다. 인쇄 헤드(100)는 작업대(30)의 상부에 위치되고, 인쇄 헤드(100)의 위치가 조절되면서 목표하는 형태의 성형물이 3차원으로 제작되게 된다. The print head 100 melts the material transferred by the transfer device 20 and discharges the material through the nozzle 140, thereby making it possible to manufacture a molded product of a desired shape. The print head 100 is connected to a moving means (not shown), and the position of the print head 100 can be adjusted by the moving means. The print head 100 may be horizontally reciprocated in the X and Y directions on the plane by the moving means or may be provided so as to move up and down (up or down) in the Z direction. For example, when the work table 30 is provided so as to be able to move up and down in the Z direction, the print head 100 is horizontally reciprocated in the X and Y directions on the plane, and the work table 30 is moved in the X and Y directions The print head 100 is provided so as to be able to move up and down in the Z direction. When the workbench 30 is fixed, the print head 100 is provided so as to be reciprocally movable in the X direction, the Y direction and the Z direction by the moving means. The print head 100 is positioned on the upper side of the work table 30 and the position of the print head 100 is adjusted so that the target shape is formed in three dimensions.

작업대(30) 또는 인쇄 헤드(100)의 위치를 조절하는 이동수단의 형태와 방식은 다양할 수 있다. 예컨대, X 방향의 안내가이드를 따라 왕복 이동되고, Y 방향의 안내가이드를 따라 왕복 이동되며, Z 방향의 안내가이드를 따라 왕복 이동되는 방식을 그 예로 들 수 있다. The shape and manner of the moving means for adjusting the position of the workbench 30 or the print head 100 may vary. For example, a reciprocating movement along the guide guide in the X direction, a reciprocating movement along the guide guide in the Y direction, and a reciprocating movement along the guide guide in the Z direction are examples.

제어장치(40)는 이송장치(20)와 인쇄 헤드(100)의 동작을 독립적으로 제어하는 역할을 한다. 제어장치(40)는 이송장치(20)의 동작을 제어하여 원료의 이송 속도 등을 조절할 수 있다. 또한, 제어장치(40)는 인쇄 헤드(100)의 위치 등을 조절할 수 있다. 또한, 제어장치(40)는 작업대(30)가 Z 방향으로 승강되게 구비되거나, X 방향과 Y 방향으로 평면상에서 수평이동되게 구비되는 경우에 작업대(30)의 위치를 제어하는 역할을 할 수도 있다. 제어장치(40)는 성형할 물체의 3D 데이터에 따라 이동수단을 제어하여 인쇄 헤드(100)나 작업대(30)의 위치를 조절한다. The controller 40 controls the operation of the transfer device 20 and the print head 100 independently. The control device 40 can control the operation of the transfer device 20 to adjust the transfer speed of the raw material and the like. In addition, the controller 40 can adjust the position of the print head 100 and the like. In addition, the control device 40 may control the position of the workbench 30 when the workbench 30 is elevated in the Z direction or horizontally moved in the X direction and the Y direction . The control device 40 controls the moving means according to the 3D data of the object to be formed to adjust the positions of the print head 100 and the work table 30. [

인쇄 헤드(100)는 원료가 유입되는 유입구(110)와, 유입구(110)로 유입된 원료를 가열하기 위한 가열수단(120a, 120b)과, 상기 원료가 용융되는 공간을 제공하는 용융로(130)와, 용융로(130) 하부에 연결되어 용융로(130)에서 용융된 원료(유리 와이어를 원료로 사용하는 경우에는 용융 유리)를 일시적으로 저장하기나 목표하는 양만큼 배출하기 위한 노즐(140)을 포함한다. 이러한 인쇄 헤드(100)는 이송장치(20)의 한쌍의 이송롤 수, 원료공급장치(10)의 수 등에 따라 복수 개 구비될 수 있다. 인쇄 헤드(100)가 복수 개 구비되는 경우에 복수 개의 인쇄 헤드(100)는 하나의 군을 이루어 그 위치가 조절되게 된다. 이와 같이 인쇄 헤드(100)가 복수 개 구비되는 경우에 제어장치(40)의 제어를 통해 동작시킬 적어도 하나의 인쇄 헤드(100)를 선택하고 선택된 인쇄 헤드(100)의 노즐(140)로부터 융융된 원료가 배출되게 설정할 수 있다. The print head 100 includes an inlet 110 through which the raw material flows, heating means 120a and 120b for heating the raw material introduced into the inlet 110, a melting furnace 130 providing a space in which the raw material is melted, And a nozzle 140 connected to the lower portion of the melting furnace 130 for temporarily storing or discharging the molten raw material (molten glass when a glass wire is used as a raw material) in a desired amount do. A plurality of such printheads 100 may be provided in accordance with the number of feed rolls of the feeding device 20, the number of the feeding devices 10, and the like. When a plurality of printheads 100 are provided, the plurality of printheads 100 are grouped into one group and their positions are adjusted. When a plurality of the printheads 100 are provided as described above, at least one printhead 100 to be operated through the control of the controller 40 is selected and the melted The raw material can be set to be discharged.

유리 와이어는 인쇄 헤드의 유입구(110)로 직접 연결될 수도 있으나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 유입구(110)에 원료의 유입을 안내하기 위한 튜브관(50)이 연결되어 있을 수 있다. 더욱 구체적으로는, 인쇄 헤드(100)의 유입구(110)와 이송장치(20) 사이에는 원료의 이송 경로를 안내하는 튜브관(50)이 구비될 수 있다. 유리 와이어와 같은 원료는 이송장치(20)의 구동에 따라 튜브관(50)의 내부를 따라 인쇄 헤드(100)의 유입구(110)로 이송된다. The glass wire may be directly connected to the inlet 110 of the print head, but a tube tube 50 may be connected to guide the flow of the raw material into the inlet 110 as shown in FIGS. More specifically, a tube tube 50 may be provided between the inlet 110 of the print head 100 and the transfer device 20 to guide the transfer path of the raw material. A raw material such as a glass wire is transferred to the inlet 110 of the print head 100 along the inside of the tube tube 50 according to the driving of the transfer device 20.

제어장치(40)의 제어에 따라 이송장치(20)를 제어함으로써 인쇄 헤드(100)의 유입구(110)를 통해 유입되는 원료의 함량, 유입 속도 등을 조절할 수 있다. 이송장치(20)에서 한쌍의 이송롤이 복수 개 구비되고 이에 대응하여 인쇄 헤드(100)가 복수 개 구비되는 경우에, 제어장치(40)의 제어에 따라 이송장치(20)를 선택적으로 제어함으로써 인쇄 헤드(100)의 유입구(110)로 유입되는 원료를 선택적으로 공급할 수도 있다. 서로 다른 이송장치(20)를 통해 서로 다른 색상의 원료가 각각의 인쇄 헤드(100)로 공급되는 경우에 제어장치(40)의 제어에 따라 목표하는 위치별로 서로 다른 색상으로 연속적으로 성형할 수가 있다. 서로 다른 색상으로 성형함으로써 원하는 다양한 색상을 갖는 성형물을 제작할 수 있다. The control of the controller 40 controls the transfer device 20 so that the amount of the raw material flowing through the inlet 110 of the print head 100 and the inflow speed thereof can be adjusted. When a plurality of conveying rolls are provided in the conveying device 20 and a plurality of the printing heads 100 are provided corresponding thereto, the conveying device 20 is selectively controlled under the control of the control device 40 The raw material flowing into the inlet 110 of the print head 100 may be selectively supplied. When raw materials of different colors are supplied to the respective print heads 100 through different transport devices 20, they can be continuously formed in different colors for respective target positions under the control of the controller 40 . By molding them into different colors, it is possible to produce a molded article having various colors desired.

인쇄 헤드(100)의 가열수단(120a)은 용융로(130)의 둘레에 배치되며, 유입구(110)로 유입된 원료를 가열하여 용융시키는 역할을 한다. 가열수단(120a)에 의한 가열온도는 원료의 물성이나 성형물의 특성 등을 고려하여 적절하게 선택하여 설정한다. 용융로(130)에서 원료는 적절한 온도로 가열되어 용융되게 된다. 가열수단(120a, 120b)은 복수 개로 구성될 수도 있다. 예컨대, 용융로 내부(130a)의 원료를 용융시키기 위하여 용융로(130)의 둘레에 제1 가열수단(120a)이 구비되고, 배출되는 용융 유리의 온도와 점도를 조절하기 위하여 노즐(140)의 둘레에 제2 가열수단(120b)이 구비될 수 있다. The heating means 120a of the print head 100 is disposed around the melting furnace 130 and serves to heat and melt the raw material introduced into the inlet 110. [ The heating temperature by the heating means 120a is appropriately selected and set in consideration of the physical properties of the raw material and the characteristics of the molding. In the melting furnace 130, the raw material is heated to an appropriate temperature and melted. The heating means 120a and 120b may be constituted by a plurality of heating means. For example, a first heating means 120a is provided around the melting furnace 130 in order to melt the raw material in the melting furnace interior 130a, and the first heating means 120a is provided around the nozzle 140 to adjust the temperature and viscosity of the discharged molten glass. And a second heating means 120b may be provided.

유리 와이어를 원료로 사용하는 경우에, 가열수단에 의해 가열되는 용융로 내부(130a)의 온도는 원료인 유리 와이어의 딜라토메트릭 연화점(dilatometric softening point; Tdsp) 보다 높은 온도로서 유리 와이어가 충분히 용융될 수 있는 온도인 것이 바람직하다. 유리의 딜라토메트릭 연화점(Tdsp)은 유리의 종류 또는 성분 등에 따라 고유값을 가진다. 용융로 내부(130a) 온도는 용융되는 원료의 종류에 따라 온도를 적절하게 조절하며, 가열수단(120a)은 원료의 특성에 따라 온도를 제어할 수 있는 특징을 가진다. The temperature of the case of using a glass wire as a raw material melting furnace interior (130a) that is heated by the heating means is Dilatometer metric softening point of the glass wire raw material; glass wire is fully melted as a temperature above (dilatometric softening point T dsp) Is preferable. The dilatometric softening point (T dsp ) of the glass has an inherent value depending on the kind or the composition of the glass. The temperature inside the melting furnace 130a appropriately controls the temperature according to the type of the raw material to be melted, and the heating means 120a has a feature that the temperature can be controlled according to the characteristics of the raw material.

유입구(110)를 통해 원료가 용융로(130)에 투입되고, 용융로(130)는 가열수단(120a)에 의한 가열에 의해 원료를 용융시키는 공간을 제공하는 역할을 하며, 용융로 내부(130a)는 도가니 모양의 형상으로 이루어질 수 있다. 용융로(130)는 내열재로 이루어진 외부 프레임(134)과 그 내부에 도가니 모양의 내부 프레임(132)을 포함할 수 있다. 용융로(130)의 내부 프레임(132)은 표면 강도가 높고 유리 와이어의 용융 온도에서도 견딜 수 있으며 용융 유리가 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 물질로 이루어진 것이 바람직하며, 이를 위해 백금(Pt), 흑연과 같은 물질로 이루어지거나, 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)와 같은 물질로 표면이 코팅된 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 철(Fe), 티타늄(Ti)과 같은 금속 또는 이들의 합금이나 텅스텐 카바이드(WC)와 같은 초경소재 표면에 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)와 같은 물질이 코팅된 것을 내부 프레임(132)으로 사용할 수 있다. 용융로(130)의 외부 프레임(134)은 가열수단(120a)에서 가열된 열을 단열하여 최대한 열 손실을 억제하는 작용을 하는 것으로, 내화물, 세라믹 섬유 보드(Ceramic Fiber Board), 세라믹 블랭킷(Ceramic Blanket) 등의 세라믹 재질의 열 차단 효과가 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 용융로(130)의 바닥면은 경사형으로 이루어지는 것이 노즐(140)로의 흐름을 원활하게 하는 측면에서 바람직하다. 상기 노즐(140)로부터 배출되는 용융 유리의 점도는 유리의 딜라토메트릭 연화점(Tdsp)에 해당하는 점도보다 높은 점도로서 103∼1010 포이즈(poise) 범위를 갖게 하는 것이 바람직하다. The raw material is introduced into the melting furnace 130 through the inlet 110 and the furnace 130 serves to provide a space for melting the raw material by heating by the heating means 120a, Shaped shape. The melting furnace 130 may include an outer frame 134 made of a heat resistant material and a crucible inner frame 132 in the outer frame 134. The inner frame 132 of the melting furnace 130 is preferably made of a material having a low contact angle in order to have high surface strength and withstand the melting temperature of the glass wire and to suppress the adhesion of the molten glass. Graphite, or a material coated with a material such as platinum (Pt) or diamond like carbon (DLC). For example, a material such as platinum (Pt) or DLC (diamond like carbon) is coated on the surface of a hard material such as a metal such as iron (Fe) or titanium (Ti) or an alloy thereof or tungsten carbide (132). The outer frame 134 of the melting furnace 130 acts to heat the heat heated by the heating means 120a to suppress heat loss as much as possible. The outer frame 134 includes a refractory material, a ceramic fiber board, a ceramic blanket ), And the like. It is preferable that the bottom surface of the melting furnace 130 is formed in an inclined shape in terms of facilitating the flow to the nozzle 140. The viscosity of the molten glass discharged from the nozzle 140 is higher than the viscosity corresponding to the dilatometric softening point (T dsp ) of the glass, and is preferably in the range of 10 3 to 10 10 poise.

용융로(130)에서 용융된 원료는 노즐(140)로 유입되게 된다. 노즐(140)은 용융로(130) 하부에 연결되어 용융된 원료를 일시적으로 저장하거나 배출하는 역할을 한다. 인쇄 헤드(100)의 노즐(140)은 작업대(30) 내의 목표하는 위치로 용융된 원료를 배출하는 부분으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 원료가 배출되는 방향을 따라 직경이 동일한 형태로 구비될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 깔때기 형상으로 이루어지거나 원료가 배출되는 방향을 따라 직경이 점점 작아지는 형태로 구비될 수도 있다. 노즐(140)의 직경은 원료의 물성이나 성형물의 특성 등을 고려하여 적절하게 선택하여 결정한다. 노즐(140)은 내열재로 이루어진 외부 프레임(144)과 그 내부에 깔때기 모양의 내부 프레임(142)을 포함할 수 있다. 노즐(140)의 내부 프레임(142)은 표면 강도가 높고 유리 와이어의 용융 온도에서도 견딜 수 있으며 용융 유리가 붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 물질로 이루어진 것이 바람직하며, 이를 위해 백금(Pt), 흑연과 같은 물질로 이루어지거나, 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)와 같은 물질로 표면이 코팅된 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 철(Fe), 티타늄(Ti)과 같은 금속 또는 이들의 합금이나 텅스텐 카바이드(WC)와 같은 초경소재 표면에 백금(Pt) 또는 DLC(diamond like carbon)와 같은 물질이 코팅된 것을 내부 프레임(142)으로 사용할 수 있다. 노즐(140)의 외부 프레임(144)은 가열수단(120b)에서 가열된 열을 단열하여 최대한 열 손실을 억제하는 작용을 하는 것으로, 내화물, 세라믹 섬유 보드(Ceramic Fiber Board), 세라믹 블랭킷(Ceramic Blanket) 등의 세라믹 재질의 열 차단 효과가 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 용융로(130)와 노즐(140)은 서로 구분되어 있는 것이 아니라 일체형으로 형성되어 있을 수도 있다. The molten raw material in the melting furnace 130 flows into the nozzle 140. The nozzle 140 is connected to the lower portion of the melting furnace 130 to temporarily store or discharge the molten raw material. The nozzle 140 of the print head 100 is a part for discharging the molten raw material to a target position in the work table 30 and has a diameter equal to a direction along which the raw material is discharged as shown in FIG. And may be formed in a funnel shape as shown in FIG. 3 or may be provided in a shape in which the diameter gradually decreases along the direction in which the raw material is discharged. The diameter of the nozzle 140 is appropriately selected in consideration of the physical properties of the raw material, the characteristics of the molding, and the like. The nozzle 140 may include an outer frame 144 made of a heat-resistant material and a funnel-shaped inner frame 142 therein. The inner frame 142 of the nozzle 140 is preferably made of a material having a low contact angle in order to suppress the phenomenon that the molten glass adheres to the inner surface of the inner frame 142 having high surface strength and can withstand the melting temperature of the glass wire. Graphite, or a material coated with a material such as platinum (Pt) or diamond like carbon (DLC). For example, a material such as platinum (Pt) or DLC (diamond like carbon) is coated on the surface of a hard material such as a metal such as iron (Fe) or titanium (Ti) or an alloy thereof or tungsten carbide (142). The outer frame 144 of the nozzle 140 acts to heat the heat heated by the heating means 120b to suppress heat loss as much as possible. The outer frame 144 includes a refractory material, a ceramic fiber board, a ceramic blanket ), And the like. The melting furnace 130 and the nozzle 140 may be integrally formed instead of being separated from each other.

융융된 원료가 노즐(140)을 통해 분사되어 목표하는 형태의 성형물이 3차원으로 제작되게 된다. The molten raw material is injected through the nozzle 140 to produce a desired shape of the molding in three dimensions.

이하에서, 이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a molded product using a 3D printer according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

원료인 유리 와이어를 원료공급장치(10)에 설치한다. 상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어진다. 상기 유리 와이어는 무채색의 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있으며, 또한 유채색의 색상을 갖는 유리 재질로 이루어질 수도 있다. A glass wire as a raw material is installed in the raw material feeder (10). The glass wire is made of Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass. The glass wire may be made of an achromatic transparent glass material or a glass material having a chromatic color.

상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 5.0∼10.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리일 수 있다. The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass includes 5.0 to 10.0% by weight of Li 2 O, 15.0 to 20.0% by weight of Al 2 O 3, 60.0 to 65.0% by weight of SiO 2 , 1.0 to 3.0% 2 1.0 to 5.0% by weight, and 1.0-10.0% by weight of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 .

상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 CoO 0.005∼0.5중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 파란색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 CoO는 파란색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 0.5 wt% of CoO, and the glass wire may be a glass wire having a blue color. The CoO serves as a coloring agent for expressing the hue of blue.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Cr2O3 0.005∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 녹색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 Cr2O3는 녹색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. In addition, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 1.0 wt% of Cr 2 O 3 , and the glass wire may be a glass wire having a green color. The Cr 2 O 3 serves as a coloring agent for expressing a green color.

또한, 상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 MnO2 0.05∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 자색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 MnO2는 자색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. In addition, the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.05 to 1.0 wt% of MnO 2 , and the glass wire may be a glass wire having a purple color. The MnO 2 serves as a colorant that develops a purple hue.

상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 2.0∼5.0중량%, MgO 3.0∼5.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리일 수 있다. The Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass is Li 2 O 2.0~5.0% by weight, MgO 3.0~5.0% by weight, Al 2 O 3 15.0~20.0% by weight, SiO 2 60.0~65.0% by weight 1.0 to 3.0 wt% of ZnO, 1.0 to 5.0 wt% of SnO 2, and 1.0 to 10.0 wt% of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 .

상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 CoO 0.005∼0.5중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 파란색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 CoO는 파란색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. The Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 0.5 wt% of CoO, and the glass wire may be a glass wire having a blue color. The CoO serves as a coloring agent for expressing the hue of blue.

또한, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Cr2O3 0.005∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 녹색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 Cr2O3는 녹색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. In addition, the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.005 to 1.0% by weight of Cr 2 O 3 , and the glass wire may be a glass wire having a green color. The Cr 2 O 3 serves as a coloring agent for expressing a green color.

또한, 상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 MnO2 0.05∼1.0중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 유리 와이어는 자색의 색상을 갖는 유리 와이어일 수 있다. 상기 MnO2는 자색의 색상을 발현하는 착색제의 역할을 한다. Further, the Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass may further contain 0.05 to 1.0% by weight of MnO 2 , and the glass wire may be a glass wire having a purple color. The MnO 2 serves as a colorant that develops a purple hue.

이송장치(20)를 이용하여 원료공급장치(10)로부터 인쇄 헤드(100)로 상기 유리 와이어를 공급한다. The glass wire is supplied from the material supply device 10 to the print head 100 by using the transfer device 20. [

인쇄 헤드(100)로 공급된 유리 와이어를 용융시키고, 용융 유리를 노즐(140)을 통해 배출한다. 노즐(140)을 통한 토출 온도는 1,000∼1,600℃ 정도인 것이 바람직하다. 노즐(140)로부터 배출되는 용융 유리의 점도는 103∼1010 포이즈(poise) 범위를 갖게 하는 것이 바람직하다.The glass wire supplied to the print head 100 is melted and the molten glass is discharged through the nozzle 140. [ The discharge temperature through the nozzle 140 is preferably about 1,000 to 1,600 ° C. The viscosity of the molten glass discharged from the nozzle 140 is preferably in the range of 10 3 to 10 10 poise.

원료공급장치(10)는 복수 개 구비되게 하고, 이송장치(20)는 복수 개의 한쌍의 이송롤을 포함하게 하며, 인쇄 헤드(100)는 상기 한쌍의 이송롤 수, 원료공급장치(10)의 수에 따라 복수 개 구비되게 하고, 복수 개의 인쇄 헤드(100)는 하나의 군을 이루어 그 위치가 조절되게 하며, 제어장치(40)의 제어를 통해 동작시킬 적어도 하나의 인쇄 헤드(100)를 선택하고 선택된 인쇄 헤드의 노즐(140)로부터 융융 유리가 배출되게 설정할 수 있다.A plurality of feedstock feeding devices 10 are provided and the feeding device 20 includes a plurality of feeding rolls. The printing head 100 feeds the pair of feeding rolls, A plurality of print heads 100 are arranged in a group to control the positions thereof and at least one print head 100 to be operated under the control of the controller 40 is selected And the molten glass is discharged from the nozzles 140 of the selected print head.

인쇄 헤드(100)의 하부에 위치된 작업대(30) 내에서 인쇄 헤드의 노즐(140)을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되게 하여 성형한다. 제어장치(40)를 통해 이송장치(20)와 인쇄 헤드(100)의 동작을 독립적으로 제어한다. 상기 성형은 인쇄 헤드(100)의 위치를 조절하면서 3차원의 성형물로 제작한다. The molten glass discharged through the nozzles 140 of the print head in the work table 30 located at the lower portion of the print head 100 is sequentially laminated. And independently controls the operation of the transfer device 20 and the print head 100 through the control device 40. [ The molding is made of a three-dimensional molding while adjusting the position of the print head 100.

노즐(140)을 통해 3차원 형태로 제작된 성형물(성형체)에 열처리를 수행할 수 있다. 상기 성형물은 열처리 공정을 통해 결정화될 수 있다. 상기 열처리는 결정화의 핵 형성을 위한 제1 열처리와, 결정화를 위한 수행하는 제2 열처리를 포함할 수 있다.A heat treatment can be performed on a molded product (molded product) manufactured in a three-dimensional form through the nozzle 140. The shaped material can be crystallized through a heat treatment process. The heat treatment may include a first heat treatment for nucleation of crystallization and a second heat treatment for crystallization.

이하에서, 상기 열처리 공정을 설명한다. Hereinafter, the heat treatment process will be described.

성형물을 가열하여 제1 온도(예컨대, 650∼800℃)로 승온시키고 소정시간(예컨대, 10분∼12시간) 동안 유지하여 결정화를 위한 핵이 형성되도록 한다(제1 열처리 공정). 유리 와이어에 함유된 TiO2나 ZrO2 성분은 결정화 조제로 사용되어 핵 형성을 용이하게 하는 역할을 한다. 제1 열처리 공정은 산소(O2), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. The molded product is heated to a first temperature (for example, 650 to 800 ° C) and maintained for a predetermined time (for example, 10 minutes to 12 hours) to form nuclei for crystallization (first heat treatment step). The TiO 2 and ZrO 2 components contained in the glass wire are used as crystallization aids to facilitate nucleation. The first heat treatment process is preferably performed in an oxidizing atmosphere such as oxygen (O 2 ) and air.

성형물을 가열하여 제1 온도보다 높은 제2 온도(예컨대, 900∼1100℃)로 승온하고 소정시간(예컨대, 10분∼24시간) 동안 유지하여 결정화되게 한다(제2 열처리 공정). 제2 열처리 공정은 산소(O2), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. The molded product is heated to a second temperature (for example, 900 to 1100 ° C) higher than the first temperature and held for a predetermined time (for example, 10 minutes to 24 hours) to be crystallized (second heat treatment step). The second heat treatment process is preferably performed in an oxidizing atmosphere such as oxygen (O 2 ) and air.

열처리된 결과물을 서냉시키는 냉각 공정을 진행한다. 서냉시키는 이유는 잔류 응력을 제거하고, 냉각 과정 중 원자구조의 안정적 위치를 확보하기 위한 것이다. And a cooling step for slowly cooling the heat-treated product is performed. The reason for the slow cooling is to remove the residual stress and secure the stable position of the atomic structure during the cooling process.

사용되는 유리 와이어의 조성 성분, 함량, 열처리 등에 따라 생성되는 결정이 달라질 수 있는데, 베타 쿼츠(beta-quartz), 스포듀민(spodumene)(LiAlSi2O6), 코디어라이트(cordierite)와 같은 결정상이 생성되게 된다. Crystals produced by the composition, content, heat treatment and the like of the glass wire to be used can be changed. Crystalline phases such as beta-quartz, spodumene (LiAlSi 2 O 6 ), cordierite Is generated.

상기와 같이 제작된 성형물은 800∼1,000℃의 딜라토메트릭 연화점을 갖고, 0.1×10-6/℃∼3×10-6/℃의 열팽창계수를 갖게 된다.The molded article produced as described above has a Dilatometer softening point of the metric 800~1,000 ℃, will have a coefficient of thermal expansion of 0.1 × 10 -6 / ℃ ~3 × 10 -6 / ℃.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린터를 이용하게 되면, 열적 내구성, 화학적 내구성 및 내산화성이 우수하고 질감이 뛰어난 성형물을 제작할 수가 있다.By using the 3D printer according to the preferred embodiment of the present invention, it is possible to produce a molded article having excellent thermal durability, chemical durability, oxidation resistance and excellent texture.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, This is possible.

10: 원료공급장치
20: 이송장치
30: 작업대
40: 제어장치
50: 튜브관
100: 인쇄 헤드
110: 유입구
120a, 120b: 가열수단
130: 용융로
140: 노즐10: Feeding device
20: Feeding device
30: Workbench
40: Control device
50: tube tube
100: print head
110: inlet
120a, 120b: heating means
130: melting furnace
140: nozzle

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 원료인 유리 와이어를 공급하기 위한 원료공급장치;
상기 원료공급장치로부터 공급되는 유리 와이어를 이송하기 위한 이송장치;
상기 이송장치에 의해 이송된 유리 와이어를 용융하여 노즐을 통해 배출하기 위한 인쇄 헤드;
상기 인쇄 헤드의 노즐을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되어 목표하는 형태로 성형되는 공간을 제공하는 작업대; 및
상기 이송장치와 상기 인쇄 헤드의 동작을 독립적으로 제어하기 위한 제어장치를 포함하며,
상기 인쇄 헤드는 상기 작업대의 상부에 위치되고,
상기 인쇄 헤드의 위치가 조절되면서 목표하는 형태의 성형물이 3차원으로 제작되는
3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법으로서,
원료인 유리 와이어를 원료공급장치에 설치하는 단계;
이송장치를 이용하여 상기 원료공급장치로부터 인쇄 헤드로 상기 유리 와이어를 공급하는 단계;
상기 인쇄 헤드로 공급된 유리 와이어를 용융시키고, 용융 유리를 노즐을 통해 배출하는 단계;
상기 인쇄 헤드의 하부에 위치된 작업대 내에서 상기 인쇄 헤드의 노즐을 통해 배출되는 용융 유리가 순차 적층되게 하여 성형하는 단계; 및
성형된 결과물을 열처리하는 단계를 포함하며,
제어장치를 통해 상기 이송장치와 상기 인쇄 헤드의 동작을 독립적으로 제어하고,
상기 성형은 상기 인쇄 헤드의 위치를 조절하면서 3차원의 성형물로 제작하며,
상기 유리 와이어는 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리 또는 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리로 이루어지고,
상기 Li2O-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 5.0∼10.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리이고,
상기 Li2O-MgO-Al2O3-SiO3계 유리는 Li2O 2.0∼5.0중량%, MgO 3.0∼5.0중량%, Al2O3 15.0∼20.0중량%, SiO2 60.0∼65.0중량%, ZnO 1.0∼3.0중량%, SnO2 1.0∼5.0중량% 및, TiO2 및 ZrO2 중에서 선택된 1종 이상의 산화물 1.0∼10.0중량%를 포함하는 유리인 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법.
A raw material supply device for supplying a raw glass wire;
A transfer device for transferring the glass wire supplied from the material supply device;
A print head for melting the glass wire transferred by the transfer device and discharging the glass wire through the nozzle;
A work table for providing a space in which the molten glass discharged through the nozzles of the print head are sequentially stacked and molded into a desired shape; And
And a control device for independently controlling operations of the transfer device and the print head,
Wherein the print head is positioned at an upper portion of the work table,
The position of the print head is adjusted so that the target shaped molding is formed in three dimensions
A method of manufacturing a molded product using a 3D printer,
Installing a glass wire as a raw material in a raw material supply device;
Feeding the glass wire from the raw material supply device to the printhead using a transfer device;
Melting the glass wire supplied to the print head and discharging the molten glass through the nozzle;
Forming a molten glass discharged through a nozzle of the print head in a workbench positioned below the print head in order; And
Heat treating the molded product,
The control unit controls the operation of the transfer device and the print head independently,
Wherein the forming is performed using a three-dimensional molding while adjusting the position of the print head,
The glass wire is made of Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass or Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 glass,
The Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 3 glass includes 5.0 to 10.0% by weight of Li 2 O, 15.0 to 20.0% by weight of Al 2 O 3, 60.0 to 65.0% by weight of SiO 2 , 1.0 to 3.0% 2 1.0 to 5.0% by weight and 1.0-10.0% by weight of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 ,
The Li 2 O-MgO-Al 2 O 3 -SiO 3 based glass is Li 2 O 2.0~5.0% by weight, MgO 3.0~5.0% by weight, Al 2 O 3 15.0~20.0% by weight, SiO 2 60.0~65.0% by weight 1.0 to 3.0 wt% of ZnO, 1.0 to 5.0 wt% of SnO 2, and 1.0 to 10.0 wt% of at least one oxide selected from TiO 2 and ZrO 2 . .
제12항에 있어서, 상기 열처리는 결정화를 위한 핵 형성을 위해 650∼800℃의 온도에서 수행하는 제1 열처리와, 결정화를 위해 900∼1100℃의 온도에서 수행하는 제2 열처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법.
13. The method according to claim 12, wherein the heat treatment includes a first heat treatment performed at a temperature of 650 to 800 DEG C for nucleation for crystallization and a second heat treatment performed at a temperature of 900 to 1100 DEG C for crystallization Wherein the method comprises the steps of:
제12항에 있어서, 상기 원료공급장치는 복수 개 구비되게 하고,
상기 이송장치는 복수 개의 한쌍의 이송롤을 포함하게 하며,
상기 인쇄 헤드는 상기 한쌍의 이송롤 수, 상기 원료공급장치의 수에 따라 복수 개 구비되게 하고,
복수 개의 인쇄 헤드는 하나의 군을 이루어 그 위치가 조절되게 하며,
상기 제어장치의 제어를 통해 동작시킬 적어도 하나의 인쇄 헤드를 선택하고 선택된 인쇄 헤드의 노즐로부터 융융 유리가 배출되게 설정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 이용한 성형물의 제조방법.13. The apparatus according to claim 12, wherein a plurality of the raw material supply devices are provided,
Wherein the conveying device includes a plurality of pairs of conveying rolls,
A plurality of the print heads are provided according to the number of the feed rolls and the number of the raw material feed devices,
The plurality of print heads are grouped into a group so that their positions are adjusted,
Wherein at least one printhead to be operated is selected through control of the control device, and the molten glass is discharged from the nozzles of the selected printhead.
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