KR102157874B1 - Power feeding device for metal additive manufacturing process using a plasma electron beam - Google Patents
Power feeding device for metal additive manufacturing process using a plasma electron beam Download PDFInfo
- Publication number
- KR102157874B1 KR102157874B1 KR1020190031941A KR20190031941A KR102157874B1 KR 102157874 B1 KR102157874 B1 KR 102157874B1 KR 1020190031941 A KR1020190031941 A KR 1020190031941A KR 20190031941 A KR20190031941 A KR 20190031941A KR 102157874 B1 KR102157874 B1 KR 102157874B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- powder
- electron beam
- unit
- raw material
- plasma electron
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B22F3/1055—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/40—Radiation means
- B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/52—Hoppers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/60—Planarisation devices; Compression devices
- B22F12/67—Blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B22F2003/1056—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
- B22F2202/13—Use of plasma
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 전자빔으로 분말층 소결 또는 용융공정을 위해 적층판으로 원료분말 이송 및 분말층 형성이 용이하면서 공정 중 플라즈마 전자빔 모니터링이 가능한 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a powder supply device for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam, and more particularly, a plasma electron beam during the process while transferring raw material powder and forming a powder layer to a lamination plate for a powder layer sintering or melting process using a plasma electron beam. It relates to a powder supply device for a metal additive manufacturing process using a plasma electron beam capable of monitoring.
적층제조(Additive Manufacturing) 공정은 금형 산업, 건축 산업 및 항공 산업 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 이를 이용한 공학 교육 또한 이루어져 기술에 대한 수요가 나날이 증가하고 있다. 적층제조 공정은 대표적으로 압출 공정(Material Extrusion), 재료 제팅 공정(Material Jetting), 바인더 제팅 공정(Binder Jetting), 박판 공정(Sheet Lamination), 컨테이너 광경화 공정(Vat Photopolymerization), 분말 베드 융해 공정(Power Bed Fusion) 및 에너지 유도 침적공정(Directed Energy Deposition) 등을 들 수 있다.The additive manufacturing process is widely used in various fields such as the mold industry, the construction industry, and the aviation industry, and recently, engineering education using it has also been conducted, and the demand for technology is increasing day by day. The additive manufacturing process is typically an extrusion process (Material Extrusion), a material jetting process (Material Jetting), a binder jetting process (Binder Jetting), a sheet lamination process (Sheet Lamination), a container photopolymerization process (Vat Photopolymerization), a powder bed melting process ( Power Bed Fusion) and Directed Energy Deposition.
적층제조 공정 중 분말 베드 융해 공정은 하나 또는 다수의 열원을 이용하여 분말들을 융합하는 공정이다. 분말 베드 융해공정에 다양한 열원이 적용 가능하지만 레이저 빔(Laser Beam)과 전자빔(Electron Beam) 열원이 가장 널리 사용되고 있다.In the additive manufacturing process, the powder bed melting process is a process of fusing powders using one or a plurality of heat sources. Various heat sources can be applied to the powder bed melting process, but laser beam and electron beam heat sources are most widely used.
한편, 분말 공급 장치는 이른 바, "파우더 베드 시스템(Powder Bed System)"이라고 불리는 것으로서, 적층 제조공정에 분말을 공급하는 장치이다. 분말 공급 장치를 사용하는 대표적인 적층 공정으로는 선택적 레이저 소결(SLS; Selective Laser Sintering) 공정, 선택적 레이저 용융 (SLM; Selective Laser Melting) 공정, 및 전자빔 용융 (EBM;Electron Beam melting) 공정 등이 있을 수 있다.On the other hand, the powder supplying device is a so-called "powder bed system", and is a device that supplies powder to the additive manufacturing process. Representative lamination processes using a powder supply device may include a selective laser sintering (SLS) process, a selective laser melting (SLM) process, and an electron beam melting (EBM) process. have.
일반적으로 적층 제조 공정은 분말을 사용해 층단 위(layer-by-layer)로 공정을 반복 수행함으로써 양호한 기계적 특성을 가진 부품을 제조할 수 있다. 구체적으로, 금속 분말 혼합물과 같은 원료 물질을 예를 들어, 0.25 mm 정도의 얇은 층으로 이송 전개시키고, 제조하고자 하는 부품의 형상에 따라 분말의 표면에 전자빔 또는 레이저 등의 고에너지 빔을 조사함으로써 분말이 상호 결착되도록 한다. 이로써, 제조하고자 하는 부품의 단면에 해당하는 2차원적 고형 패턴이 형성되는데, 이러한 과정을 계속 반복하여 분말층을 적층하게 되면 3차원 형상의 부품을 제조할 수 있는 것이다.In general, in the additive manufacturing process, a component having good mechanical properties can be manufactured by repeating the process layer-by-layer using powder. Specifically, a raw material such as a metal powder mixture is transferred and developed in a thin layer of, for example, 0.25 mm, and a high energy beam such as an electron beam or a laser is irradiated on the surface of the powder according to the shape of the component to be manufactured. Let these be bound together. As a result, a two-dimensional solid pattern corresponding to the cross-section of the part to be manufactured is formed. If the powder layer is stacked by repeating this process, it is possible to manufacture a three-dimensional part.
이때, 최종적으로 완성되는 부품의 기계적 특성은 분말의 특성, 빔의 에너지, 그리고 분말을 공급하는 수단 등에 의해 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 원료 분말의 초기 기공은 완성된 부품에 기공을 남겨 제품의 기계적 특성을 저해할 수 있는데, 이러한 기공을 제어하기 위해 별도의 후처리 공정이 수행되기도 한다. At this time, it is known that the mechanical properties of the finally completed part are greatly affected by the properties of the powder, the energy of the beam, and the means for supplying the powder. For example, the initial pores of the raw material powder may impair the mechanical properties of the product by leaving pores in the finished part, and a separate post-treatment process may be performed to control such pores.
특히, 원료 분말의 공급 특성은 분말 공급 수단의 설계 및 구성에 크게 의존하는데, 종래에 이러한 분말 공급 수단으로서, 일반적으로 회전 롤러, 슬롯 호퍼, 및 스크래퍼 블레이드 등이 채용되고 있다. In particular, the feed characteristics of the raw material powder largely depend on the design and configuration of the powder feed means, and conventionally, as such powder feed means, a rotating roller, a slot hopper, a scraper blade, and the like are generally employed.
또한, 플라즈마 전자빔 열원을 이용한 적층제조 공정은 레이저 열원 대비 높은 출력을 빠르게 낼 수 있어 고융점 분말 재료를 빠르게 융해할 수 있으나, 전자빔 열원을 사용하기 위해서는 진공환경이 반드시 구출되어야 하며 전자빔을 사용할 때 발생하는 특성들이 고려되어야 한다.In addition, the additive manufacturing process using the plasma electron beam heat source can produce a higher output faster than the laser heat source, so it can quickly melt the high melting point powder material, but in order to use the electron beam heat source, the vacuum environment must be rescued and occurs when the electron beam is used. The characteristics to be considered must be considered.
본 출원인은 종래의 분말 도포층의 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-1894371호에 개시된 바와 같이, 원료 분말 사이에 발생하는 초기 마찰력을 분산시킬 수 있고, 도포층의 균일도, 두께 정밀도 및 밀도를 향상시킬 수 있으며, 사용 분말량을 감소시킬 수 있는 다단 스크래퍼를 갖는 블레이드가 채용된 분말공급장치를 개발한 바 있다. In order to solve the problem of the conventional powder coating layer, the applicant can disperse the initial frictional force generated between the raw material powders, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1894371, and the uniformity of the coating layer, thickness accuracy, and A powder supply apparatus in which a blade having a multi-stage scraper capable of improving the density and reducing the amount of powder used has been developed.
그리고 상술한 바와 같은 분말공급장치를 지속적으로 연구하고 개발하여 프라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정에서 원료분말 공급 및 분말층 형성 공정이 개선되면서, 전자빔의 검출전류 및 집속도 등을 공정 중에 측정하여 분말층 소결 또는 용융 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 분말공급장치를 후속 출원하기에 이르렀다.In addition, the powder supply device as described above has been continuously researched and developed to improve the supply of raw material powder and the powder layer formation process in the metal stacked manufacturing process using plasma electron beams, while measuring the detection current and focusing rate of the electron beam during the process to A subsequent application for a powder supply device that can increase the reliability of the layer sintering or melting process has been reached.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 적층판의 승강 조절, 원료분말 공급 및 분말층 형성이 용이하면서도 분말 이송 및 도포 특성이 향상된 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치를 제공하고자 한다.The present invention has been invented to solve the above problems, and provides a powder supply device for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam with improved powder transfer and coating properties while controlling the elevation of the laminate, supplying raw material powder, and forming a powder layer. I want to provide.
또한, 본 발명은 적층 제조 공정 중 플라즈마 전자빔을 모니터링하여 분말층 소결 또는 용융 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a powder supply device for a metal stack manufacturing process using a plasma electron beam that can increase the reliability of a powder layer sintering or melting process by monitoring a plasma electron beam during the additive manufacturing process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치는 원료분말이 공급되는 호퍼와; 내부공간을 가지며, 상단에 관통형성되어 상기 내부공간에서 승강하는 적층판와 함께 상기 원료분말이 적층되어 분말층이 형성되는 분말적층공간을 형성하는 분말층형성구를 갖는 프레임유닛과; 상기 호퍼에서 배출되는 원료분말이 일방향으로 이송되어 상기 적층판에 상기 분말층이 형성되게 상기 원료분말을 일방향으로 이동되는 블레이드와; 상기 프레임유닛의 상기 내부공간 일측에 장착되어 상기 적층판을 승강시키는 승강유닛과; 상기 프레임유닛에 장착되며 상기 분말층의 소결 또는 용융을 위한 플라즈마 전자빔의 조사조건 충족여부를 판단하기 위하여 상기 적층판 측으로 도달되는 상기 플라즈마 전자빔을 모니터링하는 플라즈마 전자빔 모니터링 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.A powder supply apparatus for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam for achieving the above object comprises: a hopper through which raw material powder is supplied; A frame unit having an internal space and having a powder layer forming hole formed at an upper end thereof to form a powder laminated space in which the raw material powder is laminated to form a powder layer by stacking the raw material powder together with the laminated plate that is formed through the upper and lower portions; A blade for moving the raw material powder in one direction so that the raw material powder discharged from the hopper is transferred in one direction to form the powder layer on the laminate; A lifting unit mounted on one side of the inner space of the frame unit to lift the laminated plate; And a plasma electron beam monitoring unit that is mounted on the frame unit and monitors the plasma electron beam reaching the laminated plate in order to determine whether the irradiation condition of the plasma electron beam for sintering or melting the powder layer is satisfied.
상기 플라즈마 전자빔 모니터링유닛은 상기 프레임 유닛의 상방에 위치한 전자건으로부터 조사된 상기 플라즈마 전자빔이 수용되어 접속된 전기회로에 전류가 형성되게, 상방으로 개방되며 상기 플라즈마 전자빔의 폭 보다 큰 내경을 갖는 내부공간이 형성되는 제1페러데이 케이지를 포함하여 상기 플라즈마전자빔의 검출전류를 측정하는 전자빔 검출전류 측정부와, 상기 플라즈마전자빔의 중심측만 통과되게 중심측이 관통되며 절연체로 형성된 상부커버부와, 상기 상부커버부를 지지하며 상방으로 개방된 내부공간을 갖는 하부커버부와, 상기 하부커버부 내에 수용되어 상기 상부커버부를 통과한 상기 플라즈마전자빔이 수용되어 접속된 전기회로에 전류가 형성되게 전도체로 형성된 빔수용부를 포함하는 제2페러데이케이지를 포함하여 상기 플라즈마전자빔의 프로파일을 측정하는 전자빔프로파일 측정부와, 집속된 상기 플라즈마전자빔의 온도를 견딜 수 있는 고용점 금속으로 형성된 고융점 시편을 구비하여 상기 플라즈마전자빔의 집속도를 측정하는 전자빔 집속도 측정부를 구비하는 것이 바람직하다.The plasma electron beam monitoring unit is an internal space having an inner diameter larger than the width of the plasma electron beam and is opened upward so that the plasma electron beam irradiated from the electron gun located above the frame unit is received and current is formed in the connected electric circuit. An electron beam detection current measuring unit that measures the detection current of the plasma electron beam including a first Faraday cage formed therein; an upper cover portion formed of an insulator through which the center side passes so that only the center side of the plasma electron beam passes; and the upper cover A lower cover part supporting the part and having an internal space open upward, and a beam receiving part formed of a conductor to form a current in the connected electric circuit by receiving the plasma electron beam received in the lower cover part and passing through the upper cover part. An electron beam profile measuring unit that measures the profile of the plasma electron beam including a second Faraday cage including, and a high melting point specimen formed of a solid solution point metal capable of withstanding the temperature of the focused plasma electron beam, and collecting the plasma electron beam It is preferable to include an electron beam focusing speed measuring unit that measures the speed.
본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치는 상기 분말적층공간에 상기 원료분말 공급을 위해 상기 프레임 유닛의 상부에 안착되는 상기 호퍼를 상기 분말적층공간에 인접하게 이동시키거나, 상기 분말층 형성 후 상기 플라즈마 전자빔에 의한 소결 또는 용융공정을 위해 상기 호퍼를 상기 분말적층공간으로부터 이격시키기 위해 상기 프레임유닛에 대해 슬라이딩 이동되는 슬라이딩이송유닛과; 상기 슬라이딩이송유닛의 상부에 장착되어 상기 호퍼의 하단에 형성된 분말공급공을 개폐하는 호퍼개폐유닛;을 더 구비하고, 상기 블레이드는 상기 분말공급공에 이격되게 상기 슬라이딩이송유닛의 상부에 장착되는 것이 바람직하다.In the powder supply apparatus for a metal stacked manufacturing process using a plasma electron beam of the present invention, the hopper mounted on the upper portion of the frame unit is moved adjacent to the powder stacked space to supply the raw material powder to the powder stacked space. A sliding transfer unit that slides with respect to the frame unit to separate the hopper from the powder stacking space for a sintering or melting process by the plasma electron beam after forming the powder layer; A hopper opening/closing unit mounted on the upper part of the sliding transfer unit to open and close the powder supply hole formed at the lower end of the hopper, wherein the blade is mounted on the upper part of the sliding transfer unit to be spaced apart from the powder supply hole. desirable.
상기 슬라이딩 이송유닛은 상기 프레임유닛의 상기 내부공간에 상기 프레임유닛의 길이방향으로 연장되며 일단에 제1모터가 연결되어 회전가능한 제1회전축과, 상기 제1회전축에 관통결합되어 상기 제1회전축의 회전방향에 따라 상기 제1회전축의 길이방향의 일측 또는 타측 방향으로 이동되는 수평이동부재와, 상기 수평이동부재와 결합되며 상기 프레임유닛의 폭 방향으로 연장된 수평연장이동판과, 각 하부가 상기 수평연장이동판의 폭 방향 양측에 결합되며 상하방향으로 연장되되 상기 프레임유닛의 상단에 형성된 상기 분말층형성구를 사이에 두고 상기 프레임유닛의 폭 방향으로 상호 이격되는 위치에 관통되며 길이방향으로 연장되는 복수의 이동가이드공을 각각 관통하게 연장된 복수의 상하연장이동판과, 대응되는 위치의 상기 이동가이드공를 각각 관통한 복수의 상기 상하연장이동판 각 상부를 연결하며 호퍼안착공간을 형성하는 호퍼안착유닛을 구비하는 것이 바람직하다.The sliding transfer unit extends in the longitudinal direction of the frame unit in the inner space of the frame unit and has a first rotation shaft which is rotatable by connecting a first motor to one end, and is penetrated to the first rotation shaft to form the first rotation shaft. A horizontal moving member that moves in one or the other direction in the longitudinal direction of the first rotation axis according to the rotation direction, a horizontal extension plate coupled with the horizontal moving member and extending in the width direction of the frame unit, and each lower part of the It is coupled to both sides in the width direction of the horizontal extension plate and extends in the vertical direction, penetrates into a position spaced apart from each other in the width direction of the frame unit with the powder layer forming hole formed on the upper end of the frame unit, and extends in the length direction A hopper that connects the top of each of the plurality of vertical extension plates extending through the plurality of moving guide holes respectively, and the plurality of upper and lower extension plates each passing through the movement guide hole at a corresponding position to form a hopper seating space. It is preferable to have a seating unit.
본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치는 적층판의 높이 조절, 원료분말 공급 및 분말층 형성이 일련 과정으로 이루어질 수 있어, 적층공정 효율을 높일 수 있으며, 분말층형성구과 적층판 사이로 떨어지는 원료분말을 포집할 수 있어, 경제적이며 관리효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In the powder supply device for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam of the present invention, the height of the lamination plate, the supply of raw material powder, and the powder layer formation can be made in a series of processes, so that lamination process efficiency can be improved, and between the powder layer forming hole and the lamination plate. It is possible to collect falling raw material powder, so it is economical and has the advantage of increasing management efficiency.
또한, 본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치는 원료분말 이송 및 분말층 형성이 용이하면서 슬라이딩이송유닛과 함께 이동되는 블레이드에 의해 원료 분말을 골고루 펼쳐서 전개 시킬 수 있으므로, 분말의 직진도가 향상될 뿐만 아니라 균일한 밀도의 분말층을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the powder supply device for the metal stacked manufacturing process using the plasma electron beam of the present invention facilitates the transfer of the raw material powder and the formation of the powder layer, and the raw material powder can be spread evenly and unfolded by the blade moving together with the sliding transfer unit. In addition to improving the straightness, there is an effect of obtaining a powder layer having a uniform density.
또한, 본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치는 분말받침부재로 유입되는 원료분말이 별도의 공정 없이 원료분말저장홈의 경사진 면을 타고 분말저장부재로 저장될 수 있어 원료분말 관리가 용이한 이점이 있다.In addition, in the powder supply device for a metal stacked manufacturing process using a plasma electron beam of the present invention, the raw material powder flowing into the powder supporting member can be stored as a powder storage member along the inclined surface of the raw material powder storage groove without a separate process. There is an advantage of easy powder management.
본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치는 분말층의 소결 또는 용융에 적합한 조건의 플라즈마 전자빔이 조사되게 금속 적층 제조 공정 중 플라즈마 빔을 모니터링할 수 있어 공정의 신뢰성을 높일 수 있다.The powder supply device for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam of the present invention can monitor the plasma beam during the metal lamination manufacturing process so that plasma electron beams in conditions suitable for sintering or melting the powder layer can be irradiated, thereby increasing the reliability of the process. .
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치에 대한 사시도이고,
도 2는 도 1의 분말공급장치에 대한 우측면도이고,
도 3은 도 1의 분말공급장치에 대한 좌측면도이고,
도 4는 도 1의 분말공급장치에 대한 일부 절재 사시도이고,
도 5는 도 1의 분말공급장치에 대한 측단면도이고,
도 6은 도 1의 분말공급장치의 분말공급부가 적층판으로 이동된 상태를 도시한 측단면도이고,
도 7은 도 5의 블레이드에 의해 원료분말이 일 방향으로 이송되어 적층판에 분말층이 형성 되는 상태를 도시한 일부 확대도이고,
도 8은 분말공급장치의 플라즈마 빔 모니터링 유닛에 대한 블록도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치에 대한 일부 측단면도이다.1 is a perspective view of a powder supply apparatus for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a right side view of the powder supply device of Figure 1,
3 is a left side view of the powder supply device of FIG. 1,
4 is a partially cut-away perspective view of the powder supply device of FIG. 1,
5 is a side cross-sectional view of the powder supply device of FIG. 1,
6 is a side cross-sectional view showing a state in which the powder supply unit of the powder supply device of FIG. 1 has been moved to the laminate,
7 is a partially enlarged view showing a state in which a powder layer is formed on a laminate by transferring raw material powder in one direction by the blade of FIG. 5,
8 is a block diagram of a plasma beam monitoring unit of a powder supply device,
9 is a partial cross-sectional side view of a powder supply apparatus for a metal additive manufacturing process using a plasma electron beam according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a powder supply apparatus for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치(1)는 파우더 베드 시스템(Powder Bed System)의 적층 공정에 금속 원료분말을 공급하여 파우더 베드 시스템의 고에너지빔 기구인 전자건(6)으로부터 플라즈마 전자빔(B)이 조사되어 형성된 빔 섹션(Beam Section)(S)으로 분말층(L)을 형성하기 위해 적용되는 것이다. 전자건(6)은 플라즈마 전자빔을 본 발명에 따른 분말공급장치(1)의 적층판(79)에 형성되는 분말층(L)에 조사하여 분말층을 소결 또는 융해한다. The
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치(1)는 원료분말(P)이 공급되는 호퍼(30)와; 내부공간을 가지며, 상단에 관통형성되어 상기 내부공간 내에서 승강하는 적층판(79)과 함께 상방이 개방되어 원료분말이 적층되어 분말층(L)이 형성되는 분말적층공간(19)을 형성하는 분말층형성구(16)를 갖는 프레임유닛(10)과; 분말적층공간(19)에 원료분말(P)을 공급을 위해 상부에 안착되는 호퍼(30)를 분말적층공간(19)으로 이동시키거나, 분말적층공간(19)에 분말층(L) 형성 후 소결 또는 용융공정을 위해 호퍼(30)를 분말적층공간(19)으로부터 이격시키위에 프레임유닛(10)에 대해 슬라이딩 이동되는 슬라이딩이송유닛(40)과; 프레임유닛(10)의 내부공간 일측에 장착되어 적층판(79)을 승강시키는 승강유닛(80)과; 슬라이딩이송유닛(40)의 상부에 장착되어 호퍼(30)의 하단에 형성된 분말공급공(31)을 개폐하는 호퍼개폐유닛(80)과; 호퍼(30)에 이격되게 슬라이딩이송유닛(40)의 상부에 장착되어 호퍼(30)에서 배출되는 원료분말을 일방향으로 이송시켜 상기 분말층이 형성될 수 있도록 일방향으로 다단 스크래퍼(36,38)를 구비한 블레이드(35);를 구비한다.Referring to FIGS. 1 to 8, a
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 분말공급장치(1)는 프레임유닛(10)에 장착되며 분말층(L)의 소결 또는 용융을 위한 플라즈마 전자빔(미도시)의 조사조건 충족여부를 판단하기 위하여 적층판(79) 측으로 도달되는 플라즈마 전자빔을 모니터링하는 플라즈마 전자빔 모니터링 유닛(150)과 제어부(180)을 구비한다.Further, the
호퍼(30)는 슬라이딩이송유닛(40)에 의해 프레임 유닛(10)의 분말적층공간(19)으로 이동되며, 분말공급공(31)을 통해 원료분말(P)을 분말적층공간(19)에 공급한다. The
프레임유닛(10)은 내부공간을 가지며, 상단에 관통형성되어 상기 내부공간 내에서 승강하는 적층판(79)과 함께 상방이 개방되어 원료분말(P)이 적층되어 분말층(L)이 형성되는 분말적층공간(19)을 형성하는 분말층형성구(16)를 갖는다.The
프레임유닛(10)은 도 1 내지 도 4를 참고하면, 사각형상의 베이스판(11)과, 베이스판(11)의 폭 방향 양측에 상단에 각각 장착되어 상호 이격되며 상하방향으로 연장되며 베이스판(11)의 길이방향으로 상호 나란한 복수의 상판지지프레임(13)과, 복수의 상판지지프레임(13)의 각 상단에 폭 방향 양측이 지지되며 베이스판(11)과 나란하게 연장되며 일측에 분말층형성구(16)가 형성된 상판(15)과, 내부공간에서 후술되는 승강유닛(80)을 지지하는 승강유닛지지판(20)과, 복수의 상판지지프레임(13)의 각 일측을 연결하며 승강유닛지지판(20)의 일측을 지지하는 제1지지판프레임(21)과, 복수의 상판지지프레임(13)의 각 타측을 연결하고 승강유닛지지판(20)의 타측을 지지하며 슬라이딩이송유닛(40)의 제1회전축(41)이 관통되는 제2지지판프레임(24)을 구비한다.1 to 4, the
상판(15)은 폭 방향 양측에 상하방향으로 관통되며 길이방향으로 상호 나란하게 각각 연장되어 분말층형성구(16)가 사이에 위치되는 복수의 이동가이드공(17)이 형성된다. 그리고,분말층형성구(16)는 하방으로 갈수록 관통된 면적이 커지도록 관통 형성된다.The
슬라이딩이송유닛(40)은 제1회전축(41)과, 제1모터(43)와, 수평이동부재(46)와, 수평연장이동판(47)과, 복수의 상하연장이동판(50), 복수의 이동지지유닛(52), 호퍼안착유닛(56)을 구비한다.The sliding
제1회전축(41)은 프레임유닛(10)의 내부공간 하부에 프레임유닛(10)의 길이방향으로 연장되며 일단이 브라켓(42)에 회전가능하게 지지되고 타단에 제1모터(43)가 연결되어 시계방향 또는 반시계방향으로 회전된다. 도 4를 참고하면, 제1회전축(41)은 제2지지판프레임(24)을 관통하여 베이스판(11)과 승강유닛지지판(20) 사이에서 베이스판(11)과 승강유닛지지판(20)에 나란하게 연장된다.The
수평이동부재(46)는 제1회전축(41)이 관통되면서 나사결합되어 베이스판(11)과 승강유닛지지판(20) 사이에 위치되며, 제1회전축(41)의 회전방향에 따라 제1회전축(41)의 길이방향의 일측 또는 타측 방향으로 이동된다.The horizontal
수평연장이동판(47)은 수평이동부재(46)와 결합되며 베이스판(11)의 폭 방향으로 연장되되 승강유닛지지판(20)보다 큰 폭으로 연장된다.The
복수의 상하연장이동판(50)은 각 하부가 수평연장이동판(47)의 폭 방향 양측 상단에 안착되어 각각 결합된다. 복수의 상하연장이동판(50)은 상판(15) 및 베이스판(11)의 길이방향에 나란한 폭을 가지며 상하방향으로 연장되되 상판(15)의 폭 방향으로 상호 이격된 이동가이드공(17)을 각각 관통한다. Each of the plurality of vertical
복수의 이동지지유닛(52)은 제1회전축(41)이 사이에 위치되게 프레임유닛(10)의 폭 방향으로 상호 이격되어 이동되는 수평연장이동판(47)의 양측을 각각 지지한다. 복수의 이동지지유닛(52)은 제1회전축(41)에 나란하게 연장되며 베이스판(11)에 장착되는 레일(53)과, 레일(52)에 안착되어 레일(53)의 길이방향으로 이동가능하며 수평연장이동판(47)의 길이방향 일측 또는 타측을 지지하는 슬라이더(54)를 구비한다.The plurality of
호퍼안착유닛(56)은 대응되는 위치의 이동가이드공(17)를 각각 관통한 복수의 상하연장이동판(50) 각 상부를 연결하며 호퍼안착공간(55)을 형성한다. 호퍼안착유닛(56)은 복수의 진퇴공간형성부재(57)와, 제1호퍼지지부재(61)와, 제2호퍼지지부재(65)를 구비한다.The hopper seating unit 56 connects the upper portions of each of the plurality of
복수의 진퇴공간형성부재(57)는 복수의 상하연장이동판(50)의 상단에 마주하도록 각각 장착되어 상호 이격된다. 복수의 진퇴공간형성부재(57)은 상호 이격되어 호퍼개폐유닛(70)이 호퍼(30)의 하방에서 프레임유닛(10)의 길이방향으로 진퇴가능한 진퇴공간(60)을 형성한다. 복수의 진퇴공간형성부재(57)은 상판(15)의 길이방향으로 연장되되 블레이드(35) 장착공간이 형성되게 호퍼(30)의 분말공급공(31)에 인접한 일측이 타측보다 큰 폭을 갖도록 단차지게 형성된다.The plurality of advance and retreat
제1호퍼지지부재(61)는 프레임유닛(10)의 폭 방향으로 연장되며 상하방향으로 폭을 갖는 판상으로서, 복수의 진퇴공간형성부재(57)의 일단부에 각각 결합되어 복수의 진퇴공간형성부재(57)를 연결한다. 그리고, 제1호퍼지지부재(61)는 호퍼(30)의 일측에 형성된 수직면과 접하면서 호퍼(30)를 지지한다. The first
제2호퍼지지부재(65)는 프레임유닛(10)의 폭 방향으로 연장되며 프레임유닛(10)의 길이방향으로 분말층형성구(16)에 멀어지는 방향으로 제1호퍼지지부재(61)에 대해 이격되게 양측이 복수의 진퇴공간형성부재(57)에 결합된다. 제2호퍼지지부재(65)는 상판의 폭 방향으로 연장되며 호퍼(30)의 경사면(33)을 지지하되 경사면(30)에 접하는 면이 경사면(30)에 나란한 접촉면(67)이 형성된 호퍼경사면지지부(66)와, 호퍼경사면지지부(66)의 양측 단부에서 각각 상하방향으로 연장되어 서로 나란하며 복수의 진퇴공간형성부재(57)와 각각 결합된 제1 및 제2수직연장부(68,69)를 구비한다.The second
그리고, 슬라이딩이송유닛(40)은 구체적으로 도시되지는 않았으나, 제1회전축(41)과 제2모터(43)의 구동축(44) 사이에 기어연결된 제1감속기(45)를 구비할 수도 있다.Further, although not specifically shown, the sliding
복수의 진퇴공간형성부재(57)사이에 장착되는 블레이드(35)는 그 단면이 칼날 형태인 적어도 둘 이상의 스크래퍼(36,38)를 포함한다.The blade 35 mounted between the plurality of advancing and retreating
복수의 스크래퍼(36,38)는 각각 복수의 진퇴공간형성부재(57)에 장착되되 칼날부분이 개폐부재(71)의 수평부(72)의 하방에 위치될 수 있도록 상부에 개폐부재가 수용되어 진퇴가능하게 인입된 홈이 형성된다.A plurality of scrapers (36, 38) are each mounted on a plurality of advance and retreat space forming member (57), the opening and closing member is accommodated in the upper so that the blade portion can be located below the horizontal portion (72) of the opening member (71). A groove that is retractably retracted is formed.
복수의 스크래퍼(36,38)는 슬라이딩이송유닛(40)에 의해 호퍼(30)에서 공급된 원료분말(P)과 직접적으로 접촉하여 분말층형성구(16)로 이송시키는 동시에, 원료분말(P)을 전개시켜 균일한 분말층(L)을 형성할 수 있도록 구성된다.The plurality of scrapers (36, 38) directly contact the raw material powder (P) supplied from the hopper (30) by the sliding transfer unit (40) and transfer to the powder layer forming port (16), and at the same time, the raw material powder (P) ) To form a uniform powder layer (L).
원료 분말(P)과 접촉하는 스크래퍼(36 및 38)의 전면은 경사지게 형성되는 것이 바람직하며, 이때 경사도는 필요에 따라 적절히 조절될 수 있다.It is preferable that the front surfaces of the
본 발명에 따르면, 적어도 둘 이상의 스크래퍼(36,38)에 있어서, 전방에 위치한 제1 스크래퍼(36)의 하단은 그 후방에 위치한 제2 스크래퍼(38)의 하단보다 더 높게 위치하도록 설치된다. 다시 말해, 제1 스크래퍼(36)의 하단과 제2 스크래퍼(38)의 하단 사이에 소정의 높이차가 형성되도록 진퇴공간형성부재(57)에 장착된다. According to the present invention, in at least two or
다단 스크래퍼를 갖는 블레이드(35)가 원료 분말(P)을 밀어서 이송할 경우, 원료 분말(P)은 제1 및 제2스크래퍼(36, 38)와 순차적으로 접촉하게 되고, 이 과정에 따라서 종래의 단일 스크레퍼 블레이드에 비해 마찰력을 분산시킬 수 있는 효과를 가져올 수 있다. 특히, 원료 분말(P)과 가장 먼저 접촉하는 제1 스크래퍼(36)가 상대적으로 상층부에 위치한 분말(P)을 이송하고, 이어서 뒤따라오는 제2 스크래퍼(38)가 상대적으로 하층부에 남아있는 분말(P)을 접촉하여 이송하므로, 분말 더미(heap) 전체와 직접 접촉하는 종래의 단일 스크래퍼 블레이드에 비해 마찰력을 상당히 분산 및 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 제1 스크래퍼(36)와 제2 스크래퍼(38) 사이의 이격거리는 바람직하게, 1 mm 내지 5 mm 범위에서 설정되지만, 이러한 범위에 의해 특별히 한정되는 것은 아니다.When the blade 35 having a multi-stage scraper pushes and transports the raw material powder P, the raw material powder P sequentially contacts the first and
호퍼개폐유닛(70)은 진퇴공간(60)사이로 연장된 개폐부재(71)와, 개폐부재(71)와 결합되어 개폐부재를 이동시키는 제3회전축(74)과, 제3회전축(74)을 회전시키는 제3모터(75)를 구비한다.The hopper opening/
개폐부재(71)는 상호 이격된 진퇴공간형성부재 사이로 연장된 수평부(72)와, 수평부(72)의 단부에서 상하방향으로 연장되어 제2호퍼지지부재(65)에 대해 상기 분말층형성구(16)에 멀어지는 방향으로 이격되는 수직부(73)를 구비한다.The opening and closing
제3회전축(74)은 수직부(73)에 나사결합되어 회전방향에 따라 개폐부재(71)를 분말공급공(31)의 하방에 위치되거나 하방에서 벗어나도록 이동시킨다.The
제3모터(75)는 양측이 복수의 상하연장이동판(50)의 각 상단에 결합되며 제3회전축(74)이 관통되는 모터지지프레임(77)에 결합된다.The
호퍼개폐유닛(70)은 개폐부재(71)의 수직부(73)에서 제3회전축(74)과 나란하게 연장되어 모터지지프레임(77)을 관통하며 상호 이격되는 복수의 개폐부재이동가이드바(76)와, 내측으로 개폐부재이동가이드(76)가 관통되며 양측이 모터지지프레임(77)과 수직부(73)에 지지되는 복수의 위치복원스프링(78)을 더 구비할 수도 있다. 복수의 위치복원스프링(78)은 호퍼(30)의 분말공급공(31)이 열리도록 제3회전축(74)의 회전에 의해 개폐부재(71)가 호퍼(30)에 멀어지는 방향으로 후퇴 후, 제3모터(75)의 구동이 멈추면 호퍼(30)의 분말공급공(31)이 닫히도록 개폐부재(71)가 위치복원되게 개폐부재(71)를 탄성지지한다.The hopper opening/
승강유닛(80)은 프레임유닛(10)의 내부공간에서 상하방향으로 연장되며 상판(11)에 회전가능하게 지지되는 제2회전축(81)과, 승강유닛지지판(20)에 장착되어 제2회전축(81)과 연결되는 제2모터(84)와, 제2회전축(81)에 관통장착되어 제2회전축(81)의 회전방향에 따라 승강하는 상하이동부재(87)와, 분말층형성구의 하방에 위치되게 상기 상하이동부재에 지지되어 분말층형성구 사이로 떨어지는 원료분말이 저장되는 원료분말퇴적홈(95)이 형성된 분말받침부재(94)와, 원료분말퇴적홈(95) 중심측에서 상하방향으로 연장되며 상단에 적층판(79)이 장착되는 적층판지지부재(97)를 구비한다. 그리고, 승강유닛(80)은 구체적으로 도시되지는 않았으나, 제2회전축(81)과 제2모터(84)의 구동축(85) 사이에 기어연결된 제2감속기(86)를 구비할 수도 있다.The elevating
분말받침부재(94)는 분말층형성구(16)와 적층판(79) 사이로 떨어지는 원료분말(P)을 잘 받을 수 있도록 원료분말퇴적홈(95)이 분말층형성구(16)의 단면적보다 크게 하방으로 인입형성된다.In the
상하이동부재(87)는 제2회전축(81)이 관통되는 메인상하이동부(88)와, 메인상하이동부(88)의 측부와 결합되어 분말받침부재(94)를 지지하는 분말받침부재결합부(89)를 구비한다. The vertical moving
메인상하이동부(88)는 도 5를 참고하면, 제2회전축(81)이 나사결합되어 관통되는 제1부재(88a)와, 내측으로 제1부재(88a)가 관통되며 제1부재(88a)의 외경이 확장된 하부에 지지되며 분말받침부재결합부(89)가 결합되는 제2부재(88b)를 구비한다. 도시된 바와 다르게, 메인상하이동부(88)는 제1부재와 제2부재가 구분없이 일체로 형성될 수도 있을 것이다.Referring to FIG. 5, the main upper
적층판지지부재(97)는 적층판(79)의 폭보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하며 원형상으로 형성된다.The laminated
그리고, 승강유닛(80)은 제2회전축(81)과 나란하게 상하로 연장되어 상단이 상판(15)에 지지되고 하단이 제2감속기(86)를 수용 및 지지하기 위해 승강유닛지지판(20)의 상단에 장착되는 감속기하우징(25)에 지지되며 메인상하이동부(88)를 관통하는 복수의 승강가이드바(91)를 구비할 수 있다.And, the lifting
복수의 승강가이드바(91)는 프레임유닛(10)의 폭 방향으로 이격되어 제2회전축에 대해 상하이동부재(87)가 승강시 동일 수직선상으로 승강할 수 있도록 안내한다.The plurality of elevating guide bars 91 are spaced apart in the width direction of the
적층판(79)은 앞에서 상술한 승강유닛(80)에 의해 분말층형성구(16)에 상하로 승강될 수 있다. 이에 따라, 적층판(79)의 상면으로 형성된 분말층(L)이 조사되는 플라즈마 전자빔에 의해 소결됨으로써 원하는 대상제품(미도시)을 3차원적으로 제조 할 수 있다.The
한편, 플라즈마 전자빔 모니터링유닛(150)은 프레임유닛(10)의 좌측부에 장착된다. 플라즈마 전자빔 모니터링유닛(150)에 플라즈마전자빔을 조사하기 위하여 프레임유닛(10)이 X, Y축으로 위치 이동되게 적용될 수 있으며, 또는 프레임유닛(10)이 고정된 상태에서 전자건(6)이 플라즈마 전자빔 모니터링유닛(150)측으로 위치 이동되게 적용될 수도 있을 것이다. Meanwhile, the plasma electron
플라즈마 전자빔 모니터링유닛(150)은 도 2 및 도 8을 참고하면, 전자빔 검출전류 측정부(151)와, 전자빔프로파일 측정부(161)와, 전자빔 집속도 측정부(171)을 구비하며, 제어부(180)와 연결된다.2 and 8, the plasma electron
그리고, 플라즈마 전자빔 모니터링유닛(150)은 상하방향으로 연장되어 프레임유닛(10)의 상판지지프레임(13)에 결합되는 수직연장판(181)과, 수직연장판(181)의 상부에 상판지지프레임(13)에 멀어지는 방향으로 수평하게 연장되어 전자빔검출전류측정부(151)가 장착되는 제1수평연장판(183)과, 상판지지프레임(13)과 수직연장판(181)에 연결되며 제1수평연장판(183)과 나란하게 수평방향으로 연장되어 전자빔프로파일측정부(161)와, 전자빔 집속도 측정부(171)가 장착되는 제2수평연장판(186)을 구비한다.In addition, the plasma electron
전자빔 검출전류 측정부(151)는 프레임 유닛(10)의 상방에 위치한 전자건으로부터 조사된 플라즈마 전자빔이 내부로 수용되어 접속된 제1전기회로(미도시)에 전류가 형성되게, 상방으로 개방되며 플라즈마 전자빔의 폭 보다 큰 내경을 갖는 내부공간(154)이 형성되는 제1페러데이 케이지(152)를 포함한다.The electron beam detection
제1페러데이케이지(152)는 플라즈마 전자빔을 수신하기 위한 내부공간(154)를 형성하며 제1전기회로와 전기적으로 연결된 제1빔수용컵(153)과, 절연체로 형성되어 제1빔수용컵(153)의 외측을 감싸며 상방으로 개방된 하우징(156)을 구비한다. 제1빔수용컵(153)은 구리와 같은 도전성 소재로 형성되어 플라즈마전자빔이 부딪히면서 전류가 유도된다. 전자빔 검출전류 측정부(151)는 제1페러데이케이지(152)의 제1빔수용컵(153)에 유도된 전류를 측정하여 측정된 전류를 제어부(180)에 전달하는 제1전류계(미도시)를 구비한다. The first Faraday cage 152 forms an
전자빔 프로파일 측정부(161)는 플라즈마전자빔 프로파일츨 측정하기 위해 플라즈마전자빔의 중심측만 통과되게 중심측에 관통된 빔관통공(164)이 형성되고 절연체로 형성된 상부커버부(163)와, 상부커버부(163)를 지지하며 상방으로 개방된 내부공간을 갖는 하부커버부(166)와, 하부커버부(166) 내에 수용되어 상부커버부(163)를 통과한 플라즈마전자빔이 수용되어 접속된 제2전기회로에 전류가 형성되게 전도체로 형성된 제2빔수용컵(169)을 포함하는 제2페러데이케이지(162)를 포함한다. 상부커버부(163)와, 하부커버부(166)는 절연체로 형성되며, 제2빔수용컵(169)은 구리와 같은 도전성 소재로 형성되어 수신된 플라즈마전자빔에 의해 전류가 유도된다. 그리고, 상부커버부(163)의 빔관통공(164)은 제2빔수용컵(169) 방향으로 내경이 확장되게 단턱지게 형성되고 내경이 확장된 단부에서 하방으로 갈수록 내경이 점진적으로 커지도록 관통형성되어 있다. In order to measure the plasma electron beam profile, the electron beam
전자빔 프로파일 측정부(161)는 빔관통공(164)을 통과한 플라즈마전자빔에 의해 유도된 전류값을 측정하여 측정된 전류를 제어부(180)에 전달하는 제2전류계(미도시)를 구비한다. The electron beam
제어부(180)는 제2전류계에 전달된 전류값을 후술되는 디스플레이부(185)에 전달하거나, 전달된 전류값을 통해 플라즈마전자빔 프로파일을 설정된 크기 값으로 산출할 수 있도록 적용되어 후술되는 디스플레이부(185)에 산출된 값을 전달하도록 적용될 수 있다. The
전자빔 집속도 측정부(171)는 집속된 플라즈마전자빔을 견딜 수 있는 텅스텐과 같은 고용점 금속으로된 고융점 시편(172)과, 고융점시편(172)과 연결되어 고융점시편(172)에 집속된 플라즈마전자빔 조사 시 고융점시편(172)의 온도변화를 측정하여 제어부(180)에 전달하는 온도측정부(미도시)를 구비한다.The electron beam focusing
한편, 분말공급장치(1)는 제어부(180)와 연결되어 플라즈마 전자빔 모니터링유닛(150)으로부터 측정된 플라즈마 전자빔의 검출전류, 집속도 및 프로파일 정보를 표시하는 디스플레이부(185)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the
디스플레이부(185)는 제어부(180)로터 전달받은 제1전류계에서 전달된 전류값과, 제2전류계로부터 전달된 전류값 또는 제어부에서 전달된 프로파일 산출값과, 온도측정부에서 전달된 고융점 시편(172)의 온도정보를 표시한다.The
이와 같이, 사용자는 플라즈마 전자빔 모니터링유닛(150)에서 획득한 정보를 통해 플라즈마전자빔을 모니터링 할 수 있어, 분말공급장치(1)는 금속 적측제조공정 중 소결 및 용융 공정의 신뢰성을 높일 수 있으며, 넓은 광폭의 플라즈마전자빔과 집속된 플라즈마전자빔을 선택적으로 조절하는 공정 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. In this way, the user can monitor the plasma electron beam through the information obtained from the plasma electron
한편, 프레임유닛(10)의 상판(15)은 적층판(79)에 분말층 형성 후, 분말층형성구(16) 둘레 또는 상판(15)의 상면에 위치된 원료분말(P)이 블레이드(35) 또는 슬라이딩이송유닛(40)의 상부에 의해 상판(15)의 하방으로 배출되게 분말층형성구(16)에 대해 일측 방향으로 이격된 위치에 상하방향으로 관통된 제1분말배출공(18)이 형성된다. On the other hand, the
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치(1)은 상방으로 개방된 저장공간(110)이 형성되며 복수의 상하연장이동판(50) 사이에 위치되게 상부가 상판(15)의 일측에 장착되어 제1분말배출공(18)으로 배출되는 원료분말을 저장하는 분말저장부재(100)를 구비한다.In addition, the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치(1)는 도시되지는 않았으나, 제1모터(41), 제2모터(84), 제3모터(75)의 구동을 위한 조작부(미도시)와, 사용자의 조작부 제어에 따라, 제1모터(41), 제2모터(84), 제3모터(75)의 구동을 제어하는 제어부(180)와, 제어부와 연결되며 제1모터, 제2모터, 제3모터의 구동에 필요한 전원을 공급과, 제1 및 제2전류계와 온도측정부 작동에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)가 구비된다. In addition, the
조작부는 프레임유닛(10)의 일측에 장착될 수 있을 것이며, 제1모터(41), 제2모터(84), 제3모터(75)를 개별조작할 수 있도록 다수의 버튼이 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 전원공급부는 프레임유닛(10)에 탈부착 가능한 베터리가 적용될 수도 있으나, 상용전원 연결을 위한 플러그가 구비되는 것이 바람직하다.The operation unit may be mounted on one side of the
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 분말공급장치(1)는 도시되지는 않았으나, 제1호퍼지지부재(61)의 하단부에 분말층(L) 형성 후 상판(15)의 상면에 잔여된 원료분말을 제1분말배출공(18)으로 배출하기 위해 상판(15)의 상면과 접촉되는 브러쉬(미도시)가 구비될 수 있다.Meanwhile, the
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치(1)는 적층판(79)의 높이 조절, 원료분말(P) 공급 및 분말층(L) 형성이 일련 과정을 통해 이루어질 수 있어, 적층공정 효율을 높일 수 있다.As described above, the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치(1)는 분말층형성구(16)과 적층판(79) 사이로 떨어지는 원료분말(P)을 포집할 수 있어, 경제적이며 관리효율을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, the
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치(1)는 원료분말 이송 및 분말층 형성이 용이하면서 다단 스크래퍼를 구비한 블레이드(35)에 의해 원료 분말을 골고루 펼쳐서 전개 시킬 수 있으므로, 분말의 직진도가 향상될 뿐만 아니라 균일한 밀도의 분말층을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 빔을 이용한 금속 적층 제조공정용 분말공급장치(1)는 분말층(L)의 소결 또는 용융에 적합한 조건의 플라즈마 빔이 조사되게 금속 적층 제조 공정 중 플라즈마 빔을 모니터링할 수 있어 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.The
한편, 도 9에는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치가 도시되어 있다. 앞서 도시한 도면에서와 동일기능을 갖는 구성요소는 동일부호로 표기한다.Meanwhile, FIG. 9 shows a powder supply apparatus for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam according to another embodiment of the present invention. Components having the same function as in the drawings shown above are denoted by the same reference numerals.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 분말공급장치(2)는 분말받침부재(194)와, 분말저장부재(200), 분말받침부재결합부(189)를 제외하고 본 발명의 일 실시 예에 따른 분말공급장치(1)와 동일한 구조를 갖는다.
분말받침부재(194)는 하방으로 인입된 원료분말퇴적홈(195)의 저면이 분발저장부재(200) 방향으로 갈수록 하향 경사지게 인입 형성되며, 분말저장부재(200)와 밀착되는 일측부에 원료분말퇴적홈(195)과 연통되게 관통형성되는 제2분말배출공(197)을 더 구비한다.The
제2분말배출공(197)은 원료분발퇴적홈(195)의 저면의 연장선상을 따라 하향경사지게 관통형성되며 원료분말퇴적홈(195)의 폭에 대응되게 분말받침부재(194)의 폭 방향으로 연장된다.The second
분말저장부재(200)는 상방으로 개방된 저장공간(210)이 형성되며 복수의 상하연장이동판(50) 사이에 위치되게 상판(15)에 장착되어 제1분말배출공(18)으로 배출되는 원료분말(P)을 저장하거나, 분말받침부재(194)에 마주하는 측부에 제2분말배출공(197)과 연통 가능한 분말유입공(205)이 형성되어 제2분말배출공(197)에서 배출되는 원료분말(P)을 저장한다.The
분말유입공(205)은 분말받침부재(194)의 높이에 상관없이 제2분말배출공(197)과 연통될 수 있도록 상하방향으로 분말받침부재(194)의 두께보다 큰 길이로 관통형성된다.The
분말받침부재결합부(189)는 메인상하이동부(88)와 결하되어 분말받치부재(194)를 지지하는데, 분말받침부재(194)의 두께보다 크게 상하방향으로 관통형성된 분말유입공(205)으로 유입된 원료분말(P)이 분말저장부재(200)에서 분말받침부재결합부(189)의 하방으로 재배출되는 것을 방지할 수 있도록 분말저장부재(200)와 마주하는 측에 분말유입공(205)을 덮는 차단부(198)를 구비한다. The powder support
본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치(2)는 분말받침부재(194)로 유입되는 원료분말이 별도의 공정 없이 원료분말저장홈(195)의 경사진 면을 타고 분말저장부재(200)로 저장될 수 있어 원료분말 관리가 용이한 이점이 있다.In the
이상에서 본 발명에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치는 도면에 도시된 일 예를 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 청부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, the powder supply apparatus for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam according to the present invention has been described with reference to an example shown in the drawings, but this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art It will be appreciated that various modifications and other equivalent embodiments are possible. Therefore, the scope of the true technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.
1 : 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 적층 제조 공정용 분말공급장치
10 : 프레임유닛
11 : 베이스판 13 : 상판지지프레임
15 : 상판 16 : 분말층형성구
17 : 이동가이드공 18 : 제1분말배출공
20 : 승강유닛지지판 21 : 제1지지판프레임
24 : 제2지지판프레임
30 : 호퍼
31 : 분말공급공 33 : 경사면
40 : 슬라이딩이송유닛
41 : 제1회전축 43 : 제1모터
46 : 수평이동부재 47 : 수평연장이동판
50 : 상하연장이동판 51 : 이동지지유닛
53 : 레일 54 : 슬라이더
56 : 호퍼안착유닛 57 : 진퇴공간형성부재
61 : 제1호퍼지지부재 65 : 제2호퍼지지부재
70 : 호퍼개폐유닛
71 : 개폐부재 74 : 제3회전축
75 : 제3모터 76 : 개폐부재이동가이드바
78 : 스프링
79 : 적층판
80 : 승강유닛
81 : 제2회전축 84 : 제2모터
87 : 상하이동부재 91 : 승강가이드바
94 : 분말받침부재 95 : 원료분말퇴적홈
97 : 적층판지지부재
100 : 분말저장부재
110 : 저장공간
150 : 플라즈마전자빔 모니터링 유닛
151 : 전자빔 검출전류 측정부 152 : 제1페러데이 케이지
161 : 전자빔 프로파일 측정부 162 : 제2페러데이 케이지
171 : 전자빔 집속도 측정부 172 : 고융점 시편1: Powder supply device for metal lamination manufacturing process using plasma electron beam
10: frame unit
11: base plate 13: upper plate support frame
15: upper plate 16: powder layer forming sphere
17: moving guide hole 18: first powder discharge hole
20: lifting unit support plate 21: first support plate frame
24: second support plate frame
30: hopper
31: powder supply hole 33: slope
40: sliding transfer unit
41: first rotating shaft 43: first motor
46: horizontal moving member 47: horizontal extension moving plate
50: vertical extension moving plate 51: moving support unit
53: rail 54: slider
56: hopper seating unit 57: advancing and retreating space forming member
61: first hopper support member 65: second hopper support member
70: Hopper opening and closing unit
71: opening and closing member 74: third rotating shaft
75: third motor 76: opening and closing member moving guide bar
78: spring
79: laminated plate
80: lifting unit
81: second rotation shaft 84: second motor
87: upright member 91: elevating guide bar
94: powder support member 95: raw material powder deposition groove
97: laminated plate support member
100: powder storage member
110: storage space
150: plasma electron beam monitoring unit
151: electron beam detection current measuring unit 152: first Faraday cage
161: electron beam profile measurement unit 162: second Faraday cage
171: electron beam focusing speed measurement unit 172: high melting point specimen
Claims (10)
내부공간을 가지며, 상단에 관통형성되어 상기 내부공간에서 승강하는 적층판와 함께 상기 원료분말이 적층되어 분말층이 형성되는 분말적층공간을 형성하는 분말층형성구를 갖는 프레임유닛과;
상기 호퍼에서 배출되는 원료분말이 일방향으로 이송되어 상기 적층판에 상기 분말층이 형성되게 상기 원료분말을 일방향으로 이동되는 블레이드와;
상기 프레임유닛의 상기 내부공간 일측에 장착되어 상기 적층판을 승강시키는 승강유닛과;
상기 프레임유닛에 장착되며 상기 분말층의 소결 또는 용융을 위한 플라즈마 전자빔의 조사조건 충족여부를 판단하기 위하여 상기 적층판 측으로 도달되는 상기 플라즈마 전자빔을 모니터링하는 플라즈마 전자빔 모니터링 유닛을 구비하고,
상기 플라즈마 전자빔 모니터링유닛은
상기 프레임 유닛의 상방에 위치한 전자건으로부터 조사된 상기 플라즈마 전자빔이 수용되어 접속된 전기회로에 전류가 형성되게, 상방으로 개방되며 상기 플라즈마 전자빔의 폭 보다 큰 내경을 갖는 내부공간이 형성되는 제1페러데이 케이지를 포함하여 상기 플라즈마전자빔의 검출전류를 측정하는 전자빔 검출전류 측정부와,
상기 플라즈마전자빔의 중심측만 통과되게 중심측이 관통되며 절연체로 형성된 상부커버부와, 상기 상부커버부를 지지하며 상방으로 개방된 내부공간을 갖는 하부커버부와, 상기 하부커버부 내에 수용되어 상기 상부커버부를 통과한 상기 플라즈마전자빔이 수용되어 접속된 전기회로에 전류가 형성되게 전도체로 형성된 빔수용부를 포함하는 제2페러데이케이지를 포함하여 상기 플라즈마전자빔의 프로파일을 측정하는 전자빔프로파일 측정부와,
집속된 상기 플라즈마전자빔의 온도를 견딜 수 있는 고용점 금속으로 형성된 고융점 시편을 구비하여 상기 플라즈마전자빔의 집속도를 측정하는 전자빔 집속도 측정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.A hopper through which raw material powder is supplied;
A frame unit having an internal space and having a powder layer forming hole formed at an upper end thereof to form a powder laminated space in which the raw material powder is laminated to form a powder layer by stacking the raw material powder together with the laminated plate that is formed through the upper and lower portions;
A blade for moving the raw material powder in one direction so that the raw material powder discharged from the hopper is transferred in one direction to form the powder layer on the laminate;
A lifting unit mounted on one side of the inner space of the frame unit to lift the laminated plate;
And a plasma electron beam monitoring unit mounted on the frame unit and monitoring the plasma electron beam reaching the laminated plate in order to determine whether the irradiation condition of the plasma electron beam for sintering or melting the powder layer is satisfied,
The plasma electron beam monitoring unit
The first Faraday in which the plasma electron beam irradiated from the electron gun located above the frame unit is received and opened upward so that a current is formed in the connected electric circuit and an inner space having an inner diameter larger than the width of the plasma electron beam is formed. An electron beam detection current measuring unit that measures a detection current of the plasma electron beam including a cage,
An upper cover portion formed of an insulator through which the center side passes so that only the center side of the plasma electron beam passes, a lower cover portion supporting the upper cover portion and having an inner space opened upward, and the upper cover being accommodated in the lower cover portion An electron beam profile measuring unit that measures the profile of the plasma electron beam, including a second Faraday cage including a beam receiving unit formed of a conductor such that a current is formed in an electric circuit connected by receiving the plasma electron beam passing through the unit,
A metal layer manufacturing process using a plasma electron beam, comprising a high melting point specimen formed of a solid solution point metal capable of withstanding the temperature of the focused plasma electron beam, and an electron beam focusing speed measuring unit measuring the focusing speed of the plasma electron beam. Powder supply device.
상기 분말적층공간에 상기 원료분말 공급을 위해 상기 프레임 유닛의 상부에 안착되는 상기 호퍼를 상기 분말적층공간에 인접하게 이동시키거나, 상기 분말층 형성 후 상기 플라즈마 전자빔에 의한 소결 또는 용융공정을 위해 상기 호퍼를 상기 분말적층공간으로부터 이격시키기 위해 상기 프레임유닛에 대해 슬라이딩 이동되는 슬라이딩이송유닛과;
상기 슬라이딩이송유닛의 상부에 장착되어 상기 호퍼의 하단에 형성된 분말공급공을 개폐하는 호퍼개폐유닛;을 더 구비하고,
상기 블레이드는
상기 분말공급공에 이격되게 상기 슬라이딩이송유닛의 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치. The method of claim 1,
In order to supply the raw material powder to the powder stacking space, the hopper mounted on the upper portion of the frame unit is moved adjacent to the powder stacking space, or the sintering or melting process by the plasma electron beam after the powder layer is formed. A sliding transfer unit sliding with respect to the frame unit to separate the hopper from the powder stacking space;
A hopper opening/closing unit mounted on the upper part of the sliding transfer unit to open and close the powder supply hole formed at the lower end of the hopper; further comprising,
The blade is
A powder supply device for a metal laminate manufacturing process using a plasma electron beam, characterized in that it is mounted on the upper portion of the sliding transfer unit to be spaced apart from the powder supply hole.
내부공간을 가지며, 상단에 관통형성되어 상기 내부공간에서 승강하는 적층판와 함께 상기 원료분말이 적층되어 분말층이 형성되는 분말적층공간을 형성하는 분말층형성구를 갖는 프레임유닛과;
상기 호퍼에서 배출되는 원료분말이 일방향으로 이송되어 상기 적층판에 상기 분말층이 형성되게 상기 원료분말을 일방향으로 이동되는 블레이드와;
상기 프레임유닛의 상기 내부공간 일측에 장착되어 상기 적층판을 승강시키는 승강유닛과;
상기 프레임유닛에 장착되며 상기 분말층의 소결 또는 용융을 위한 플라즈마 전자빔의 조사조건 충족여부를 판단하기 위하여 상기 적층판 측으로 도달되는 상기 플라즈마 전자빔을 모니터링하는 플라즈마 전자빔 모니터링 유닛과;
상기 분말적층공간에 상기 원료분말 공급을 위해 상기 프레임 유닛의 상부에 안착되는 상기 호퍼를 상기 분말적층공간에 인접하게 이동시키거나, 상기 분말층 형성 후 상기 플라즈마 전자빔에 의한 소결 또는 용융공정을 위해 상기 호퍼를 상기 분말적층공간으로부터 이격시키기 위해 상기 프레임유닛에 대해 슬라이딩 이동되는 슬라이딩이송유닛과;
상기 슬라이딩이송유닛의 상부에 장착되어 상기 호퍼의 하단에 형성된 분말공급공을 개폐하는 호퍼개폐유닛;을 구비하고,
상기 블레이드는
상기 분말공급공에 이격되게 상기 슬라이딩이송유닛의 상부에 장착되며,
상기 슬라이딩 이송유닛은
상기 프레임유닛의 상기 내부공간에 상기 프레임유닛의 길이방향으로 연장되며 일단에 제1모터가 연결되어 회전가능한 제1회전축과,
상기 제1회전축에 관통결합되어 상기 제1회전축의 회전방향에 따라 상기 제1회전축의 길이방향의 일측 또는 타측 방향으로 이동되는 수평이동부재와,
상기 수평이동부재와 결합되며 상기 프레임유닛의 폭 방향으로 연장된 수평연장이동판과,
각 하부가 상기 수평연장이동판의 폭 방향 양측에 결합되며 상하방향으로 연장되되 상기 프레임유닛의 상단에 형성된 상기 분말층형성구를 사이에 두고 상기 프레임유닛의 폭 방향으로 상호 이격되는 위치에 관통되며 길이방향으로 연장되는 복수의 이동가이드공을 각각 관통하게 연장된 복수의 상하연장이동판과,
대응되는 위치의 상기 이동가이드공를 각각 관통한 복수의 상기 상하연장이동판 각 상부를 연결하며 호퍼안착공간을 형성하는 호퍼안착유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.A hopper through which raw material powder is supplied;
A frame unit having an internal space and having a powder layer forming hole formed at an upper end thereof to form a powder laminated space in which the raw material powder is laminated to form a powder layer by stacking the raw material powder together with the laminated plate that is formed through the upper and lower portions;
A blade for moving the raw material powder in one direction so that the raw material powder discharged from the hopper is transferred in one direction to form the powder layer on the laminate;
A lifting unit mounted on one side of the inner space of the frame unit to lift the laminated plate;
A plasma electron beam monitoring unit mounted on the frame unit and monitoring the plasma electron beam reaching the laminated plate to determine whether an irradiation condition of the plasma electron beam for sintering or melting the powder layer is satisfied;
In order to supply the raw material powder to the powder stacking space, the hopper mounted on the upper portion of the frame unit is moved adjacent to the powder stacking space, or the sintering or melting process by the plasma electron beam after the powder layer is formed. A sliding transfer unit sliding with respect to the frame unit to separate the hopper from the powder stacking space;
A hopper opening and closing unit mounted on the upper portion of the sliding transfer unit to open and close the powder supply hole formed at the lower end of the hopper;
The blade is
It is mounted on the upper portion of the sliding transfer unit spaced apart from the powder supply hole,
The sliding transfer unit
A first rotating shaft extending in the longitudinal direction of the frame unit in the inner space of the frame unit and rotatable by connecting a first motor to one end thereof;
A horizontal moving member that is penetratingly coupled to the first rotating shaft and moving in one or the other direction in the longitudinal direction of the first rotating shaft according to the rotating direction of the first rotating shaft;
A horizontal extension plate coupled to the horizontal moving member and extending in the width direction of the frame unit,
Each lower part is coupled to both sides in the width direction of the horizontal extension copper plate and extends in the vertical direction, but penetrates into a position spaced apart from each other in the width direction of the frame unit with the powder layer forming hole formed on the upper end of the frame unit therebetween. A plurality of vertically extending moving plates extending through each of a plurality of movement guide holes extending in the longitudinal direction;
Powder supply for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam, characterized in that it has a hopper seating unit that connects each upper portion of the upper and lower extension copper plates each passing through the movement guide hole at a corresponding position and forms a hopper seating space. Device.
상기 제1회전축이 사이에 위치되게 상기 프레임유닛의 폭 방향으로 상호 이격되어 상기 수평연장이동판을 지지하는 복수의 이동지지유닛을 더 구비하고,
복수의 이동지지유닛은
상기 제1회전축에 나란하게 연장된 레일과, 상기 레일에 안착되어 상기 레일의 길이방향으로 이동가능하며 상기 수평연장이동판의 길이방향 일측 또는 타측을 지지하는 슬라이더를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.The method of claim 4, wherein the sliding transfer unit
Further comprising a plurality of movement support units spaced apart from each other in the width direction of the frame unit to support the horizontal extension copper plate so that the first rotation shaft is positioned therebetween,
The plurality of moving support units
Plasma comprising: a rail extending parallel to the first rotation axis; a slider seated on the rail and movable in the longitudinal direction of the rail and supporting one side or the other side in the longitudinal direction of the horizontal extension plate. Powder supply device for metal lamination manufacturing process using electron beam.
복수의 상기 상하연장이동판의 상단에 각각 장착되어 상호 이격되어 상기 호퍼개폐유닛이 상기 호퍼의 하방에서 상기 프레임유닛의 길이방향으로 진퇴가능한 진퇴공간을 형성하며 상기 프레임유닛의 폭 방향으로 연장된 상기 블레이드의 일측 또는 타측이 각각 장착되는 복수의 진퇴공간형성부재와,
상기 프레임유닛의 폭 방향으로 연장되어 양측이 복수의 상기 진퇴공간형성부재의 일단부에 각각 결합되어 복수의 상기 진퇴공간형성부재를 연결하며 상기 호퍼의 일측을 지지하는 제1호퍼지지부재와,
상기 프레임유닛의 폭 방향으로 연장되며 상기 프레임유닛의 길이방향으로 상기 제1호퍼지지부재에 대해 이격되되 상기 분말층형성구에 멀어지는 방향으로 이격되도록 상기 양측이 복수의 상기 진퇴공간형성부재에 결합되어 상기 호퍼의 경사면을 지지하되 상기 경사면에 나란하여 상기 경사면에 접하는 접촉면이 형성된 제2호퍼지지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.The method of claim 4, wherein the hopper seating unit
The hopper opening/closing unit is mounted on the upper end of the plurality of vertical extension plates and is spaced apart from each other, so that the hopper opening/closing unit forms an advancing and retreating space in the longitudinal direction of the frame unit under the hopper, and extending in the width direction of the frame unit. A plurality of advancing and retreating space forming members to which one side or the other side of the blade is respectively mounted,
A first hopper support member extending in the width direction of the frame unit and having both sides coupled to one end of the plurality of advancing and retreating space forming members, connecting the plurality of advancing and retreating space forming members, and supporting one side of the hopper,
It extends in the width direction of the frame unit and is spaced apart from the first hopper support member in the longitudinal direction of the frame unit, and the both sides are coupled to the plurality of advancing and retreating space forming members so as to be spaced apart from the powder layer forming hole. A powder supply device for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam, comprising: a second hopper supporting member supporting the inclined surface of the hopper, and having a contact surface in contact with the inclined surface.
사각형상의 베이스판과,
상기 베이스판의 폭 방향 양측에 각각 장착되어 상호 이격되며 상기 베이스판의 길이방향으로 연장된 복수의 상판지지프레임과,
복수의 상기 상판지지프레임에 양측이 지지되며 상기 베이스판과 나란하게 연장되며 일측에 상기 분말층형성구가 형성되고 상기 분말층형성구를 사이에 두고 폭 방향으로 상호 이격되는 위치에 관통되며 길이방향으로 연장되는 복수의 이동가이드공이 형성된 상판과,
상기 승강유닛을 지지하는 승강유닛지지판과,
복수의 상기 상판지지프레임의 각 일측을 연결하며 상기 승강유닛지지판의 일측을 지지하는 제1지지판프레임과,
복수의 상기 상판지지프레임의 각 타측을 연결하고 상기 승강유닛지지판의 타측을 지지하며 상기 슬라이딩이송유닛의 제1회전축이 관통되는 제2지지판프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.The method of claim 1, wherein the frame unit
A square base plate,
A plurality of upper plate support frames mounted on both sides of the base plate in the width direction and spaced apart from each other and extending in the length direction of the base plate,
Both sides are supported by the plurality of upper plate support frames and extend in parallel with the base plate, the powder layer forming hole is formed on one side, and penetrates at a position spaced apart from each other in the width direction with the powder layer forming hole interposed therebetween, and the length direction A top plate having a plurality of movement guide holes extending to the top,
A lifting unit support plate supporting the lifting unit,
A first support plate frame connecting each side of the plurality of upper plate support frames and supporting one side of the lifting unit support plate,
Metal lamination manufacturing using plasma electron beams, comprising: a second support plate frame connecting each other side of the plurality of upper plate support frames, supporting the other side of the lifting unit support plate, and passing the first rotation axis of the sliding transfer unit Process powder supply device.
내부공간을 가지며, 상단에 관통형성되어 상기 내부공간에서 승강하는 적층판와 함께 상기 원료분말이 적층되어 분말층이 형성되는 분말적층공간을 형성하는 분말층형성구를 갖는 프레임유닛과;
상기 호퍼에서 배출되는 원료분말이 일방향으로 이송되어 상기 적층판에 상기 분말층이 형성되게 상기 원료분말을 일방향으로 이동되는 블레이드와;
상기 프레임유닛의 상기 내부공간 일측에 장착되어 상기 적층판을 승강시키는 승강유닛과;
상기 프레임유닛에 장착되며 상기 분말층의 소결 또는 용융을 위한 플라즈마 전자빔의 조사조건 충족여부를 판단하기 위하여 상기 적층판 측으로 도달되는 상기 플라즈마 전자빔을 모니터링하는 플라즈마 전자빔 모니터링 유닛을 구비하고,
상기 프레임유닛은
사각형상의 베이스판과,
상기 베이스판의 폭 방향 양측에 각각 장착되어 상호 이격되며 상기 베이스판의 길이방향으로 연장된 복수의 상판지지프레임과,
복수의 상기 상판지지프레임에 양측이 지지되며 상기 베이스판과 나란하게 연장되며 일측에 상기 분말층형성구가 형성되고 상기 분말층형성구를 사이에 두고 폭 방향으로 상호 이격되는 위치에 관통되며 길이방향으로 연장되는 복수의 이동가이드공이 형성된 상판과,
상기 승강유닛을 지지하는 승강유닛지지판과,
복수의 상기 상판지지프레임의 각 일측을 연결하며 상기 승강유닛지지판의 일측을 지지하는 제1지지판프레임과,
복수의 상기 상판지지프레임의 각 타측을 연결하고 상기 승강유닛지지판의 타측을 지지하며 상기 슬라이딩이송유닛의 제1회전축이 관통되는 제2지지판프레임을 구비하고,
상기 승강유닛은
상하방향으로 연장되며 상단이 상기 상판에 회전가능하게 지지되는 제2회전축과,
상기 승강유닛지지판에 장착되어 상기 제2회전축과 연결되는 제2모터와,
상기 제2회전축에 관통장착되어 상기 제2회전축의 회전방향에 따라 승강하는 상하이동부재와,
상기 분말층형성구의 하방에 위치되게 상기 상하이동부재에 지지되며 상기 분말층형성구의 단면적보다 크게 하방으로 인입되어 상기 적층판과 상기 분말층형성구 사이로 떨어지는 상기 원료분말이 저장되는 원료분말퇴적홈이 형성된 분말받침부재와,
상기 분말받침부재의 상기 원료분말퇴적홈 중심측에서 상하방향으로 연장되며 상단에 상기 적층판이 장착되는 적층판지지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.A hopper through which raw material powder is supplied;
A frame unit having an internal space and having a powder layer forming hole formed at an upper end thereof to form a powder laminated space in which the raw material powder is laminated to form a powder layer by stacking the raw material powder together with the laminated plate that is formed through the upper and lower portions;
A blade for moving the raw material powder in one direction so that the raw material powder discharged from the hopper is transferred in one direction to form the powder layer on the laminate;
A lifting unit mounted on one side of the inner space of the frame unit to lift the laminated plate;
And a plasma electron beam monitoring unit mounted on the frame unit and monitoring the plasma electron beam reaching the laminated plate in order to determine whether the irradiation condition of the plasma electron beam for sintering or melting the powder layer is satisfied,
The frame unit
A square base plate,
A plurality of upper plate support frames mounted on both sides of the base plate in the width direction and spaced apart from each other and extending in the length direction of the base plate,
Both sides are supported by the plurality of upper plate support frames and extend in parallel with the base plate, the powder layer forming hole is formed on one side, and penetrates at a position spaced apart from each other in the width direction with the powder layer forming hole interposed therebetween, and the length direction A top plate having a plurality of movement guide holes extending to the top,
A lifting unit support plate supporting the lifting unit,
A first support plate frame connecting each side of the plurality of upper plate support frames and supporting one side of the lifting unit support plate,
And a second support plate frame connecting each other side of the plurality of upper plate support frames, supporting the other side of the lifting unit support plate, and passing the first rotation axis of the sliding transfer unit,
The lifting unit
A second rotation shaft extending in the vertical direction and having an upper end rotatably supported on the upper plate,
A second motor mounted on the lifting unit support plate and connected to the second rotation shaft,
An up-and-down member mounted through the second rotation shaft and elevating in accordance with the rotation direction of the second rotation shaft;
A raw material powder deposition groove is formed which is supported by the moving member so as to be located below the powder layer forming hole, and is drawn in a downward direction larger than the cross-sectional area of the powder layer forming hole to store the raw material powder falling between the laminate and the powder layer forming hole. A powder support member,
A powder supply device for a metal laminate manufacturing process using a plasma electron beam, comprising: a laminated plate support member extending vertically from the center of the raw material powder deposition groove of the powder support member and on which the laminated plate is mounted.
상기 분말층 형성 후 상기 상판에 위치된 상기 원료분말이 상기 블레이드 또는 상기 슬라이딩이송유닛의 상부에 의해 상기 상판의 하방으로 배출되게 관통형성된 제1분말배출공이 형성되며,
상방으로 개방된 저장공간이 형성되며 상기 상판에 장착되어 상기 제1분말배출공으로 배출되는 상기 원료분말을 저장하는 분말저장부재를 더 구비하며,
상기 원료분말퇴적홈은 저면이 상기 분말저장부재 방향으로 갈수록 하향경사지게 인입 형성되며,
상기 분말받침부재는 상기 분말저장부재와 밀착되는 일측부에 상기 원료분말퇴적홈과 연통되게 관통형성된 제2분말배출공이 형성되며,
상기 분말저장부재는 상기 분말받침부재에 마주하는 측부에 상기 제2분말배출공에서 배출되는 상기 원료분말이 상기 저장공간으로 유입되게 상기 제2분말배출공과 연통 가능한 분말유입공이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.The method of claim 8, wherein the top plate
After the powder layer is formed, a first powder discharge hole is formed through which the raw material powder located on the upper plate is discharged downward from the upper plate by the blade or the upper portion of the sliding transfer unit,
A storage space opened upward is formed, and further comprising a powder storage member mounted on the upper plate to store the raw material powder discharged through the first powder discharge hole,
The raw material powder deposition groove is formed to be inclined downwardly with a bottom surface toward the powder storage member,
The powder support member is formed with a second powder discharge hole formed through communication with the raw material powder deposition groove at one side in close contact with the powder storage member,
The powder storage member is characterized in that a powder inlet hole capable of communicating with the second powder discharge hole is formed on a side facing the powder support member so that the raw material powder discharged from the second powder discharge hole flows into the storage space. Powder supply device for metal lamination manufacturing process using plasma electron beam.
상호 이격된 복수의 상기 진퇴공간형성부재 사이로 연장된 수평부와, 상기 수평부의 단부에서 상하방향으로 연장되어 상기 제2호퍼지지부재에 대해 상기 분말층형성구에 멀어지는 방향으로 이격되는 수직부를 갖는 개폐부재와,
회전방향에 따라 상기 개폐부재가 상기 분말공급공의 하방에 위치되거나 하방에서 벗어나도록 이동되게 상기 개폐부재와 나사결합되는 제3회전축과,
상기 제3회전축과 연결되며 양측이 복수의 상기 상하연장이동판의 각 상단에 결합된 모터지지프레임에 지지되는 제3모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속적층제조공정용 분말공급장치.The method of claim 6, wherein the hopper opening and closing unit
Opening and closing having a horizontal portion extending between the plurality of advancing and retreating space forming members spaced apart from each other, and a vertical portion extending vertically from an end of the horizontal portion and spaced apart from the powder layer forming hole with respect to the second hopper support member Absence and,
A third rotation shaft screwed with the opening and closing member so that the opening and closing member is positioned under the powder supply hole or moved away from the lower side according to the rotation direction;
Powder supply device for a metal lamination manufacturing process using a plasma electron beam, characterized in that it has a third motor connected to the third rotating shaft and supported on a motor support frame coupled to each upper end of the plurality of vertical extension plates .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190031941A KR102157874B1 (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Power feeding device for metal additive manufacturing process using a plasma electron beam |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190031941A KR102157874B1 (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Power feeding device for metal additive manufacturing process using a plasma electron beam |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102157874B1 true KR102157874B1 (en) | 2020-09-18 |
Family
ID=72670273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190031941A KR102157874B1 (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Power feeding device for metal additive manufacturing process using a plasma electron beam |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102157874B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210170518A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Identifying Smoke Events And Electron Beam Melting Installation |
CN115415553A (en) * | 2022-09-16 | 2022-12-02 | 北京科技大学 | Three-dimensional multi-material gradient powder layer laying device and method |
CN116946652A (en) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 常州阿可德新材料科技有限公司 | Powder feeding device for processing antirust material for preventing powder adhesion |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100796465B1 (en) | 2000-04-27 | 2008-01-23 | 아켐 에이비 | Device and arrangement for producing a three-dimensional object |
KR20110005188A (en) * | 2009-07-09 | 2011-01-17 | 위순임 | Reactive gas generator and plasma processing system having the same |
KR20130023732A (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-08 | 한국과학기술원 | Apparatus and method for nanoscale laser sintering of metal nanoparticles |
KR101498679B1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-03-11 | 정재석 | 3-D printing head using an electron gun and the resulting 3-D printer |
JP5786562B2 (en) | 2011-08-29 | 2015-09-30 | 富士通株式会社 | Device / Outlet Association Method, Program, and Information Processing Device |
JP2015174423A (en) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 日本電子株式会社 | Three-dimensional laminate molding apparatus and three-dimensional laminate molding method |
JP2016056417A (en) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 本田技研工業株式会社 | Metal powder recovering/supplying system and producing method of metal powder sintered product |
KR20160113985A (en) * | 2015-03-23 | 2016-10-04 | 링컨 글로벌, 인크. | Method and system for additive manufacturing using high energy source and hot-wire |
KR101726833B1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-04-14 | 조선대학교산학협력단 | Rapid manufacturing process of ferrous and non-ferrous parts using plasma electron beam |
JP2017214627A (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 株式会社ソディック | Lamination molding apparatus and recycle method of material powder of lamination molding apparatus |
KR101855184B1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-05-11 | 원광이엔텍 주식회사 | 3-dimensional printer having variable laser irradiation device |
KR101872210B1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-06-28 | (주)센트롤 | 3D printer |
KR101872212B1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-06-28 | (주)센트롤 | Three-dimensional printer |
KR20180074685A (en) | 2015-09-23 | 2018-07-03 | 마누테크-유에스디 | Lamination processing system and method by laser melting of powder bed |
KR20180077201A (en) * | 2015-10-30 | 2018-07-06 | 쇠라 테크널러지스 인코포레이티드 | Laminated Manufacturing System and Method |
JP2018196904A (en) * | 2017-05-22 | 2018-12-13 | エヌライト,インコーポレーテッド | Time-variant control for laser processing in fine scale |
-
2019
- 2019-03-20 KR KR1020190031941A patent/KR102157874B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100796465B1 (en) | 2000-04-27 | 2008-01-23 | 아켐 에이비 | Device and arrangement for producing a three-dimensional object |
KR20110005188A (en) * | 2009-07-09 | 2011-01-17 | 위순임 | Reactive gas generator and plasma processing system having the same |
KR20130023732A (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-08 | 한국과학기술원 | Apparatus and method for nanoscale laser sintering of metal nanoparticles |
JP5786562B2 (en) | 2011-08-29 | 2015-09-30 | 富士通株式会社 | Device / Outlet Association Method, Program, and Information Processing Device |
KR101498679B1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-03-11 | 정재석 | 3-D printing head using an electron gun and the resulting 3-D printer |
JP2015174423A (en) * | 2014-03-18 | 2015-10-05 | 日本電子株式会社 | Three-dimensional laminate molding apparatus and three-dimensional laminate molding method |
JP2016056417A (en) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 本田技研工業株式会社 | Metal powder recovering/supplying system and producing method of metal powder sintered product |
KR20160113985A (en) * | 2015-03-23 | 2016-10-04 | 링컨 글로벌, 인크. | Method and system for additive manufacturing using high energy source and hot-wire |
KR20180074685A (en) | 2015-09-23 | 2018-07-03 | 마누테크-유에스디 | Lamination processing system and method by laser melting of powder bed |
KR101726833B1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-04-14 | 조선대학교산학협력단 | Rapid manufacturing process of ferrous and non-ferrous parts using plasma electron beam |
KR20180077201A (en) * | 2015-10-30 | 2018-07-06 | 쇠라 테크널러지스 인코포레이티드 | Laminated Manufacturing System and Method |
JP2017214627A (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 株式会社ソディック | Lamination molding apparatus and recycle method of material powder of lamination molding apparatus |
KR101872210B1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-06-28 | (주)센트롤 | 3D printer |
KR101872212B1 (en) * | 2017-02-24 | 2018-06-28 | (주)센트롤 | Three-dimensional printer |
JP2018196904A (en) * | 2017-05-22 | 2018-12-13 | エヌライト,インコーポレーテッド | Time-variant control for laser processing in fine scale |
KR101855184B1 (en) * | 2017-11-24 | 2018-05-11 | 원광이엔텍 주식회사 | 3-dimensional printer having variable laser irradiation device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210170518A1 (en) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Identifying Smoke Events And Electron Beam Melting Installation |
US11642740B2 (en) * | 2019-12-04 | 2023-05-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Identifying smoke events and electron beam melting installation |
CN115415553A (en) * | 2022-09-16 | 2022-12-02 | 北京科技大学 | Three-dimensional multi-material gradient powder layer laying device and method |
CN116946652A (en) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 常州阿可德新材料科技有限公司 | Powder feeding device for processing antirust material for preventing powder adhesion |
CN116946652B (en) * | 2023-09-21 | 2023-11-24 | 常州阿可德新材料科技有限公司 | Powder feeding device for processing antirust material for preventing powder adhesion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102157874B1 (en) | Power feeding device for metal additive manufacturing process using a plasma electron beam | |
CN111225758B (en) | Powder supply device and three-dimensional lamination molding device | |
US11213891B2 (en) | Semiconductor manufacturing device with embedded fluid conduits | |
CN100589901C (en) | Arrangement for the production of a three-dimensional product | |
US10926336B2 (en) | Machine and method for powder-based additive manufacturing | |
US5786562A (en) | Method and device for producing three-dimensional bodies | |
CN106168518B (en) | Selective laser melting molded article residual stress real-time detection apparatus | |
CN107900329B (en) | Control system of 3D printing equipment | |
CN110153411B (en) | Dot matrix type powder paving 3D printing device and printing method based on resistance heating | |
JP2015193883A (en) | Three-dimensional laminate molding apparatus and three-dimensional laminate molding method | |
US9502721B2 (en) | Pre-formed powder delivery to powder press machine | |
JP2015175012A (en) | Three-dimensional lamination molding device and method | |
WO2017111225A1 (en) | Powder supply device for three-dimensional printer | |
CN105728721A (en) | Double-powder quick molding and uniform spreading device | |
EP3360636A1 (en) | Wire cutting apparatus and method for separating parts from a base plate by means of a wire cutting apparatus | |
KR20180103333A (en) | 3D printing apparatus using rotating roller inside powder supplyng hopper | |
US10894299B2 (en) | Fixed bed large scale additive manufacturing using foil-based build materials | |
EP4344805A2 (en) | Method for operating an apparatus for additively manufacturing of three-dimensional objects | |
KR20210013562A (en) | Method for preparing the top surface of an additive manufacturing platen by depositing a powder bed | |
KR101894371B1 (en) | Blade with multi-steps scrapper and powder feeding device blade using the blade | |
CN108526653A (en) | A kind of metal 3 D-printing forming method based on parallel pulse arc-melting | |
KR102115258B1 (en) | Apparatus for 3d printing capable to adjust powder dispersion and method for 3d printing using the same | |
CN113231652A (en) | Near-net forming device for semisolid metal fuse wire additive manufacturing and printing method | |
CN107790718B (en) | Control system of 3D printing equipment | |
CN105945279A (en) | Selective plasma melting rapid prototyping device and prototyping method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |