KR102338484B1 - Apparatus and method for quantitative analyzing metal powder - Google Patents

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Abstract

금속분말의 실시간 정량 모니터링이 가능하여 균일한 함량을 갖는 금속분말을 이용한 3D성형체 제조가 가능한 금속분말 정량 모니터링장치 및 정량 모니터링방법이 제안된다. 본 발명에 따른 금속분말 정량 모니터링장치는 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 발광부; 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부; 및 발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는 제어부;를 포함한다. A metal powder quantitative monitoring device and quantitative monitoring method are proposed that enable real-time quantitative monitoring of metal powder and thus can manufacture 3D molded articles using metal powder having a uniform content. A metal powder quantitative monitoring apparatus according to the present invention includes: a light emitting unit for irradiating light to the metal powder supplied to be included in a flowing gas; a light receiving unit for receiving light reflected by the metal powder; and a control unit for monitoring the content of the metal powder based on the difference in the amount of light between emitted light and reflected light.

Description

금속분말 정량 모니터링장치 및 정량 모니터링방법{APPARATUS AND METHOD FOR QUANTITATIVE ANALYZING METAL POWDER}Metal powder quantitative monitoring device and quantitative monitoring method {APPARATUS AND METHOD FOR QUANTITATIVE ANALYZING METAL POWDER}

본 발명은 금속분말 정량 모니터링장치 및 정량 모니터링방법에 관한 것으로, 상세하게는 금속분말의 실시간 정량 모니터링이 가능하여 균일한 함량을 갖는 금속분말을 통해 3D성형체 제조가 가능한 금속분말 정량 모니터링장치 및 정량 모니터링방법에 관한 것이다.The present invention relates to a quantitative monitoring device and a quantitative monitoring method for metal powder, and more particularly, to a quantitative monitoring device and quantitative monitoring of metal powder capable of manufacturing a 3D molded body through metal powder having a uniform content by enabling quantitative monitoring of metal powder in real time it's about how

산업, 생활 또는 의학 등 매우 다양한 분야에서 활용되고 있는 3D 프린터의 기본적인 원리는 얇은 2D 레이어를 쌓아서 3D 물체를 만드는 것이다. 3D 프린터는 광경화 수지 또는 금속을 이용하여 3D성형체를 형성할 수 있는데, 이 중, 금속 3D 프린터는 크게 PBF(Powder Bed Fusion) 방식과 DED(Directed Energy Deposition) 방식으로 나뉜다. The basic principle of a 3D printer, which is being used in a wide variety of fields such as industry, life, or medicine, is to create 3D objects by stacking thin 2D layers. A 3D printer can form a 3D molded body using a photocurable resin or metal. Among them, a metal 3D printer is largely divided into a PBF (Powder Bed Fusion) method and a DED (Directed Energy Deposition) method.

DED방식의 3D 프린터는 DED헤드 중앙에서 고출력 레이저 빔을 금속 표면에 조사하면 순간적으로 용융지가 생성되는 동시에 금속분말도 공급되어 프린터 헤드가 이동하면서 실시간으로 적층하여 3D성형체를 형성한다. 금속분말은 질소나 아르곤 가스와 같은 캐리어 가스를 사용하여 금속분말을 유동시켜 3D 프린터 내에 공급된다. In the DED-type 3D printer, when a high-power laser beam is irradiated onto the metal surface from the center of the DED head, a molten pool is instantaneously generated and metal powder is also supplied, and the printer head moves and stacks them in real time to form a 3D molded body. The metal powder is supplied into the 3D printer by flowing the metal powder using a carrier gas such as nitrogen or argon gas.

금속3D성형체의 품질을 높이기 위해서는 균일한 양으로 금속분말이 공급되어야 하는데, 이러한 금속분말의 공급량은 캐리어 가스의 유량을 조절하는 방법으로 조절되었고, 조절된 유량으로부터 금속분말의 공급량이 추정될 수 있었다. 그러나, 캐리어 가스의 유량을 조절하는 기술에서는 실제적으로 공급되는 금속분말 양을 정확히 모니터링하는 것이 아니라 캐리어 가스 유량으로부터 유추하였으므로 정확한 금속분말양을 모니터링할 수가 없었다. 이에 따라, 정확한 금속분말 공급 및 공급속도를 제어할 수 없어 금속3D성형체의 품질이 악화되는 문제가 발생하였다. In order to improve the quality of the metal 3D molded body, metal powder should be supplied in a uniform amount. The supply amount of this metal powder was controlled by adjusting the flow rate of the carrier gas, and the supply amount of the metal powder could be estimated from the adjusted flow rate. . However, in the technique of controlling the flow rate of the carrier gas, it was not possible to accurately monitor the amount of metal powder because it was inferred from the flow rate of the carrier gas rather than accurately monitoring the amount of metal powder actually supplied. Accordingly, there was a problem that the quality of the metal 3D molded body deteriorated because it was not possible to control the accurate metal powder supply and supply speed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 금속분말의 실시간 정량 모니터링이 가능하여 균일한 함량을 갖는 금속분말을 이용한 3D성형체제조가 가능한 금속분말 정량 모니터링장치 및 정량 모니터링방법을 제공함에 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a quantitative monitoring device for metal powder capable of 3D molding manufacturing using metal powder having a uniform content by enabling real-time quantitative monitoring of metal powder, and To provide a quantitative monitoring method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치는 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 발광부; 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부; 및 발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는 제어부;를 포함한다. Metal powder quantitative monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: a light emitting unit for irradiating light to the metal powder to be supplied included in a flowing gas; a light receiving unit for receiving light reflected by the metal powder; and a control unit for monitoring the content of the metal powder based on the difference in the amount of light between emitted light and reflected light.

본 발명에 따른 금속분말 정량 모니터링장치는 발광부로부터 발광된 발광광을 금속분말로 반사시키고, 금속분말에서 반사된 반사광을 수광부로 반사시키는 반사부;를 더 포함할 수 있다. The metal powder quantitative monitoring apparatus according to the present invention may further include a reflection unit for reflecting the light emitted from the light emitting unit to the metal powder and reflecting the reflected light from the metal powder to the light receiving unit.

본 발명에 따른 금속분말 정량 모니터링장치는 발광부와 반사부, 및 반사부와 수광부 사이에서 광을 가이드하는 광경로부;를 더 포함할 수 있다.The metal powder quantitative monitoring apparatus according to the present invention may further include a light emitting unit and a reflecting unit, and an optical path unit for guiding light between the reflecting unit and the light receiving unit.

광경로부는 광도파로 또는 광섬유로 구성될 수 있다. The optical path unit may be composed of an optical waveguide or an optical fiber.

광경로부는 2이상의 광도파로 또는 광섬유로 구성될 수 있다. The optical path unit may be composed of two or more optical waveguides or optical fibers.

수광부는 발광광의 파장대역에 해당하는 필터를 포함할 수 있다. The light receiving unit may include a filter corresponding to a wavelength band of the emitted light.

금속분말이 2종이면, 발광부 및 수광부는 각각 2개일 수 있다. 이 때, 2개의 수광부 중 어느 하나의 수광부는 발광광의 파장대역에 해당하는 필터를 포함하고, 다른 하나의 수광부는 필터를 포함하지 않을 수 있다. If there are two types of metal powder, there may be two light emitting units and two light receiving units, respectively. In this case, one of the two light receiving units may include a filter corresponding to a wavelength band of the emitted light, and the other light receiving unit may not include a filter.

2개의 수광부와 연결된 광도파로는 파장분배기를 포함할 수 있다. The optical waveguide connected to the two light receiving units may include a wavelength divider.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 단계; 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하고, 발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는 단계;를 포함하는 금속분말 정량 모니터링방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, the method comprising: irradiating light to the metal powder supplied to be included in the flowing gas; A method for quantitatively monitoring metal powder is provided, comprising: receiving light reflected by the metal powder, and monitoring the content of the metal powder based on the difference in the amount of emitted light and reflected light.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 광도파로의 일단에, 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 발광부 및 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부를 형성하는 단계; 및 광도파로의 타단에 발광부로부터 발광된 발광광을 금속분말로 반사시키고, 금속분말에서 반사된 반사광을 수광부로 반사시키는 반사부를 형성하는 단계;를 포함하는 금속분말 정량 모니터링장치 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method comprising: forming, at one end of an optical waveguide, a light emitting unit for irradiating light to a metal powder included in a flowing gas and supplied, and a light receiving unit for receiving light reflected by the metal powder; and forming a reflection unit at the other end of the optical waveguide to reflect the light emitted from the light emitting unit to the metal powder and to reflect the reflected light reflected from the metal powder to the light receiving unit. .

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 발광부; 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부; 및 발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는 제어부;를 포함하는 금속분말 정량 모니터링장치를 포함하는 금속분말을 이용한 3D성형체 형성용 3D프린터가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a light emitting unit for irradiating light to the metal powder supplied included in the flowing gas; a light receiving unit for receiving light reflected by the metal powder; and a control unit for monitoring the content of the metal powder based on the difference in the amount of light between emitted light and reflected light.

본 발명의 실시예들에 따르면, 3D 프린터에서 공급되는 금속분말의 양을 정확하게 모니터링할 수 있어서 금속분말의 공급량의 안정성을 높이고, 공정신뢰성을 높이는 효과가 있다. According to embodiments of the present invention, it is possible to accurately monitor the amount of the metal powder supplied from the 3D printer, thereby increasing the stability of the supply amount of the metal powder and increasing process reliability.

또한, 본 발명에 따르면, 3D 프린터에서 공급되는 금속분말의 공급속도를 일정하게 조절할 수 있어서, 고품질의 금속 3D성형체 제조가 가능한 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the supply speed of the metal powder supplied from the 3D printer can be constantly adjusted, there is an effect that a high-quality metal 3D molded body can be manufactured.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치가 3D 프린터 헤드에서 금속분말의 양을 측정하는 것을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 금속분말 정량 모니터링 장치의 단면도이다.
도 3내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치의 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 3D프린터 헤드의 모식도이다. FIG. 1 is a view illustrating that the metal powder quantitative monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention measures the amount of metal powder in a 3D printer head, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the metal powder quantitative monitoring apparatus of FIG. 1 .
3 to 7 are cross-sectional views of a metal powder quantitative monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram of a 3D printer head according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Although there may be components shown to have a specific pattern or a predetermined thickness in the accompanying drawings, this is for convenience of explanation or distinction, so even if the present invention has a specific pattern and a predetermined thickness, the characteristics of the components shown It is not limited to only.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치가 3D 프린터 헤드에서 금속분말의 양을 측정하는 것을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 금속분말 정량 모니터링 장치의 단면도이며, 도 3내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치의 단면도들이다. 1 is a view showing that the metal powder quantitative monitoring device according to an embodiment of the present invention measures the amount of metal powder in a 3D printer head, FIG. 2 is a cross-sectional view of the metal powder quantitative monitoring device of FIG. 3 to 7 are cross-sectional views of a metal powder quantitative monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 금속분말 정량 모니터링장치(100)는 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말(220)에 광을 조사하는 발광부(110); 금속분말(220)에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부(120); 및 발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말(220)의 함량을 모니터링하는 제어부(미도시);를 포함한다. The metal powder quantitative monitoring apparatus 100 according to the present invention includes: a light emitting unit 110 for irradiating light to the metal powder 220 supplied to be included in a flowing gas; a light receiving unit 120 for receiving light reflected by the metal powder 220; and a controller (not shown) for monitoring the content of the metal powder 220 based on the difference in the amount of light between emitted light and reflected light.

도 1을 참조하면, 3D 프린터 헤드(200)로부터 레이저광(210)이 조사되고, 금속분말(220)이 공급되면서 금속3D성형체(300)가 성형된다. 본 실시예에서 3D프린터는 DED방식의 3D프린터로서, DED헤드 중앙에서 고출력 레이저 빔을 금속 표면에 조사하면 순간적으로 용융지가 생성되는 동시에 금속분말도 공급되어 프린터 헤드가 이동하면서 실시간으로 적층하여 3D성형체를 형성한다. 본 발명에 따른 금속분말 정량 모니터링장치(100)는 이러한 방식으로 금속분말(220)이 공급되는 경우, 금속분말(220)의 공급량을 모니터링할 수 있도록 금속분말(220)을 정량 모니터링할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a laser light 210 is irradiated from the 3D printer head 200 , and a metal powder 220 is supplied to form a metal 3D molded body 300 . In this embodiment, the 3D printer is a DED-type 3D printer. When a high-power laser beam is irradiated to the metal surface from the center of the DED head, a molten pool is instantaneously created, and metal powder is also supplied, and the 3D molded body is laminated in real time as the printer head moves. to form When the metal powder 220 is supplied in this way, the metal powder quantitative monitoring apparatus 100 according to the present invention may quantitatively monitor the metal powder 220 so as to monitor the supply amount of the metal powder 220 .

도 2에는 금속분말 정량 모니터링장치(100)의 발광부(110) 및 수광부(120)가 도시되어 있다. 3D 프린터 헤드(200)에 공급되는 금속분말(220)은 유동하는 가스에 혼합되어 일정한 유량의 가스와 함께 금속3D성형체(300)를 향하여 진행한다. 이 때, 발광부(110)는 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말(220)에 광을 조사한다. 2 shows the light emitting unit 110 and the light receiving unit 120 of the metal powder quantitative monitoring apparatus 100 . The metal powder 220 supplied to the 3D printer head 200 is mixed with the flowing gas and proceeds toward the metal 3D molded body 300 together with the gas at a constant flow rate. At this time, the light emitting unit 110 irradiates light to the metal powder 220 supplied to be included in the flowing gas.

발광광은 금속분말(220)로 진행하다 금속분말(220)에 의해 반사되고, 다시 수광부(120)측으로 입사되어 수광부(120)는 반사광을 수광하게 된다. 발광부(110)는 레이저 다이오드(laser diode)일 수 있고, 수광부(120)는 포토다이오드(photodiode)일 수 있다. The emitted light travels to the metal powder 220 , is reflected by the metal powder 220 , and is incident on the light receiving unit 120 again, so that the light receiving unit 120 receives the reflected light. The light emitting unit 110 may be a laser diode, and the light receiving unit 120 may be a photodiode.

제어부(미도시)는 발광부(110)로부터의 발광광 및 수광부(120)에 입사되는 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말(220)의 함량을 모니터링한다. 제어부(미도시)는 다양한 방식으로 금속분말(220)의 함량을 모니터링할 수 있는데, 예를 들어, 함량을 알고있는 금속분말을 이용하여 발광광 및 반사광의 광량차이와 매칭하여 레퍼런스값으로 설정하고, 레퍼런스값을 기준으로 모니터링하고자 하는 금속분말의 함량을 산출한다.A controller (not shown) monitors the content of the metal powder 220 based on a difference in the amount of light emitted from the light emitting unit 110 and reflected light incident on the light receiving unit 120 . The control unit (not shown) can monitor the content of the metal powder 220 in various ways, for example, using a metal powder with a known content, matching the difference in the amount of light between emitted light and reflected light, and set it as a reference value. , calculate the content of the metal powder to be monitored based on the reference value.

제어부(미도시)는 2회 이상의 발광광-반사광 광량차이를 획득하여 금속분말의 함량의 변화량을 산출할 수 있다.The controller (not shown) may calculate the amount of change in the content of the metal powder by acquiring the difference in the amount of emitted light and reflected light two or more times.

본 발명에 따른 금속분말 정량 모니터링장치(100)는 발광부로부터 조사된 발광광을 금속분말로 반사시키고, 금속분말에 반사된 반사광을 수광부로 반사시키는 반사부(130);를 더 포함할 수 있고, 발광부와 반사부, 및 반사부와 수광부 사이에서 광을 가이드하는 광경로부(140);를 더 포함할 수 있다.The metal powder quantitative monitoring apparatus 100 according to the present invention may further include a reflection unit 130 for reflecting the emitted light irradiated from the light emitting unit to the metal powder and reflecting the reflected light reflected from the metal powder to the light receiving unit. , a light emitting unit and a reflecting unit, and an optical path unit 140 for guiding light between the reflecting unit and the light receiving unit; may further include.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 장치의 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 금속분말 정량 모니터링장치(100)는 발광부(110)로부터 조사된 광이 광경로부(140)를 통해 진행하다 반사부(130)에 의해 반사되어 금속분말(220)을 향하여 진행한다. 금속분말(220)에 도달한 발광광은 금속분말(220)에 의해 반사되어 다시 반사부(130)로 진행하게 된다. 유동가스내에 금속분말(220)의 함량이 높으면 반사광의 광량이 크고, 금속분말(220)의 함량이 낮으면, 반사광의 광량이 작게 되므로 반사부(130)에서 수광부(120)로 진행하는 반사광이 수광부(120)에 입사되면 입사된 반사광의 광량을 획득하여 제어부(미도시)는 금속분말(220)의 함량을 모니터링할 수 있다. 2 is a cross-sectional view of an apparatus according to an embodiment of the present invention; 1 and 2, in the metal powder quantitative monitoring apparatus 100, the light irradiated from the light emitting unit 110 travels through the optical path unit 140, is reflected by the reflection unit 130, and the metal powder ( 220) to proceed. The emitted light reaching the metal powder 220 is reflected by the metal powder 220 and proceeds to the reflection unit 130 again. When the content of the metal powder 220 in the flowing gas is high, the amount of reflected light is large, and when the content of the metal powder 220 is low, the amount of reflected light is small. When it is incident on the light receiving unit 120 , the control unit (not shown) may monitor the content of the metal powder 220 by acquiring the amount of reflected light incident thereon.

광경로부(140)는 발광광 및 반사광이 진행할 수 있는 경로를 제공하는 구성으로서, 예를 들어 광경로부(140)는 광도파로 또는 광섬유로 구성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 광경로부(140)는 광도파로(141)로서 코어(142)를 포함하도록 구성되어 발광광 및 반사광은 코어(142)를 통해 진행한다. The optical path unit 140 is a configuration that provides a path through which emitted light and reflected light can travel, and for example, the optical path unit 140 may be composed of an optical waveguide or optical fiber. Referring to FIG. 2 , the optical path unit 140 is configured to include the core 142 as the optical waveguide 141 , so that emitted light and reflected light travel through the core 142 .

도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치의 단면도이다. 본 실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치(100)는 광도파로(141)와 수광부(120) 사이에 필터(150)를 포함한다. 필터(150)는 발광광의 파장대역에 해당하는 광을 필터링하여 발광부(110)에서 방출된 광을 보다 효과적으로 통과시킬 수 있다. 또한, 레이저광(210)에 의한 용융지에서 발생되는 빛 때문에 발광광이 검출되기 어려우므로 필터(150)를 구비하여 금속분말(220)에 의한 반사광검출효율을 높일 수 있다.3 is a cross-sectional view of a metal powder quantitative monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention. The metal powder quantitative monitoring apparatus 100 according to the present embodiment includes a filter 150 between the optical waveguide 141 and the light receiving unit 120 . The filter 150 may filter the light corresponding to the wavelength band of the emitted light to more effectively pass the light emitted from the light emitting unit 110 . In addition, since it is difficult to detect the emitted light because of the light generated in the molten pool by the laser light 210 , it is possible to increase the detection efficiency of the reflected light by the metal powder 220 by providing the filter 150 .

도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치의 단면도이다. 본 실시예에 따른 금속분말 정량 모니터링장치(100)는 2이상의 코어(142)를 갖는 광도파로(141)를 포함한다. 금속분말(220)의 종류에 따라 반사광의 광량이 작을 수 있는데, 이 경우 여러개의 코어를 갖는 광도파로(141)를 이용하여 모니터링하면 정확한 금속분말(220) 함량 모니터링이 가능하다. 여러개의 코어를 갖는 광도파로(141) 대신 여러개의 광섬유로 광경로부(140) 구성이 가능하다. 4 is a cross-sectional view of a metal powder quantitative monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention. The metal powder quantitative monitoring apparatus 100 according to the present embodiment includes an optical waveguide 141 having two or more cores 142 . Depending on the type of the metal powder 220, the amount of reflected light may be small. In this case, if the optical waveguide 141 having a plurality of cores is used for monitoring, accurate monitoring of the content of the metal powder 220 is possible. Instead of the optical waveguide 141 having multiple cores, it is possible to configure the optical path unit 140 with multiple optical fibers.

금속분말을 이용한 성형체 형성용 3D프린터에 사용되는 금속분말이 2종 이상인 경우, 발광부 및 수광부를 각각 2개 이상으로 구비하여 각 금속분말에 대하여 모니터링할 수 있다(도 5). 예를 들어 금속분말(220)이 2종인 경우, 발광부는 제1발광부(111) 및 제2발광부(112)를 포함하고, 각각에 대응하는 제1수광부(121) 및 제2수광부(122)를 포함할 수 있다. When there are two or more types of metal powder used in a 3D printer for forming a molded body using a metal powder, two or more light emitting units and two or more light receiving units may be provided to monitor each metal powder (FIG. 5). For example, when there are two types of metal powder 220 , the light emitting unit includes a first light emitting unit 111 and a second light emitting unit 112 , and a first light receiving unit 121 and a second light receiving unit 122 corresponding to each. ) may be included.

제1수광부(121)는 제1발광부(111)로부터의 발광광의 반사광을 수광하기 위해 제1필터(151)를 더 포함하고, 제2수광부(122)는 제2발광부(112)로부터의 발광광의 반사광을 수광하기 위해 제2필터(152)를 더 포함하는 것이 바람직하다. The first light receiving unit 121 further includes a first filter 151 to receive reflected light of the emitted light from the first light emitting unit 111 , and the second light receiving unit 122 is provided with the second light emitting unit 112 . It is preferable to further include a second filter 152 to receive the reflected light of the emitted light.

다만, 2개의 수광부가 서로 다른 파장대역의 반사광을 수광하면 되므로, 2개의 수광부 중 어느 하나의 수광부(121)는 발광광의 파장대역에 해당하는 필터(151)를 포함하고, 다른 하나의 수광부(122)는 필터를 포함하지 않을 수 있다(도 6). 이 때 필터를 포함하지 않는 제2수광부(122)는 전체 반사광의 광량을 기초로 모니터링이 가능하다. 파장대역을 분리하기 위한 필터를 구비하지 않고, 광도파로(141)를 파장분배기로 구현하여 반사광을 각 파장으로 분배하여 제1수광부(121) 및 제2수광부(122)으로 입사시킬 수 있다.However, since the two light receiving units only need to receive reflected light of different wavelength bands, one light receiving unit 121 of the two light receiving units includes a filter 151 corresponding to the wavelength band of the emitted light, and the other light receiving unit 122 ) may not include a filter (FIG. 6). In this case, the second light receiving unit 122 that does not include a filter can be monitored based on the total amount of reflected light. Without a filter for separating the wavelength bands, the optical waveguide 141 may be implemented as a wavelength divider to distribute the reflected light to each wavelength to be incident on the first light receiving unit 121 and the second light receiving unit 122 .

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 단계; 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하고, 발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는 단계;를 포함하는 금속분말 정량 모니터링방법이 제공된다. 금속분말 정량 모니터링방법에서는 발광광과 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는데, 예를 들어, 함량을 알고있는 금속분말을 이용하여 발광광 및 반사광의 광량차이와 매칭하여 레퍼런스값으로 설정하고, 레퍼런스값을 기준으로 모니터링하고자 하는 금속분말의 함량을 산출한다.According to another aspect of the present invention, the method comprising: irradiating light to the metal powder supplied to be included in the flowing gas; A method for quantitatively monitoring metal powder is provided, comprising: receiving light reflected by the metal powder, and monitoring the content of the metal powder based on the difference in the amount of emitted light and reflected light. In the metal powder quantitative monitoring method, the content of metal powder is monitored based on the difference in the amount of light between emitted light and reflected light. and calculate the content of the metal powder to be monitored based on the reference value.

2회 이상의 발광광-반사광 광량차이를 획득하면, 금속분말의 함량의 변화량을 산출할 수 있다. 금속분말 함량 변화량을 산출하면, 금속분말이 3D 프린터 헤드(200)에 공급되는 양의 변화량을 획득하게 되고, 공급량 변화가 임계치를 초과하면 금속3D성형체(300)의 품질이 저하될 수 있으므로 금속분말(220)의 공급량을 조절한다. When the difference in the amount of emitted light and reflected light is obtained two or more times, the amount of change in the content of the metal powder can be calculated. If the amount of change in the metal powder content is calculated, the amount of change in the amount of metal powder supplied to the 3D printer head 200 is obtained. Adjust the supply amount of 220.

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 광도파로의 일단에, 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 발광부 및 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부를 형성하는 단계; 및 광도파로의 타단에 발광부로부터 발광된 발광광을 금속분말로 반사시키고, 금속분말에 반사된 반사광을 수광부로 반사시키는 반사부를 형성하는 단계;를 포함하는 금속분말 정량 모니터링장치 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method comprising: forming, at one end of an optical waveguide, a light emitting unit for irradiating light to a metal powder included in a flowing gas and supplied, and a light receiving unit for receiving light reflected by the metal powder; and forming a reflection unit at the other end of the optical waveguide to reflect the light emitted from the light emitting unit to the metal powder, and to reflect the reflected light reflected from the metal powder to the light receiving unit. .

본 발명의 또다른 측면에 따르면, 유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 발광부; 금속분말에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부; 및 발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는 제어부;를 포함하는 금속분말 정량 모니터링장치를 포함하는 금속분말을 이용한 3D성형체 형성용 3D프린터가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a light emitting unit for irradiating light to the metal powder supplied included in the flowing gas; a light receiving unit for receiving light reflected by the metal powder; and a control unit for monitoring the content of the metal powder based on the difference in the amount of light between emitted light and reflected light.

도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 3D프린터 헤드의 모식도이다. 금속분말을 이용한 성형체 형성용 3D프린터에는 금속분말 공급량을 일정하게 유지하기 위하여, 2이상의 금속분말 정량 모니터링장치(100)를 구비할 수 있다. 따라서, 2이상의 금속분말 정량 모니터링장치(100)로부터 획득한 금속분말의 함량을 기초로 하여 금속분말의 공급량을 더욱 정확히 조절할 수 있다. 8 is a schematic diagram of a 3D printer head according to another embodiment of the present invention. The 3D printer for forming a molded body using metal powder may include two or more metal powder quantitative monitoring devices 100 in order to maintain a constant supply amount of metal powder. Accordingly, it is possible to more accurately control the amount of metal powder supplied based on the content of the metal powder obtained from the two or more metal powder quantitative monitoring devices 100 .

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Above, although embodiments of the present invention have been described, those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. It will be possible to variously modify and change the present invention by, etc., which will also be included within the scope of the present invention.

100: 금속분말 정량 모니터링장치
110: 발광부
120: 수광부
130: 반사부
140: 광경로부
141: 광도파로
142: 코어
150: 필터
200: 3D 프린터
210: 레이저광
220: 금속분말
300: 3D성형체 100: metal powder quantitative monitoring device
110: light emitting unit
120: light receiving unit
130: reflector
140: light path unit
141: optical waveguide
142: core
150: filter
200: 3D printer
210: laser light
220: metal powder
300: 3D molded body

Claims (12)

유동가스에 포함되어 공급되는 금속분말에 광을 조사하는 발광부;
금속분말에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부; 및
발광광 및 반사광의 광량차이에 기초하여 금속분말의 함량을 모니터링하는 제어부;를 포함하는 금속분말 정량 모니터링장치로서,
발광부 및 수광부는 동일측면에 위치하고,
발광부로부터 발광된 발광광을 금속분말로 반사시키고, 금속분말에서 반사된 반사광을 수광부로 반사시키는 반사부;를 더 포함하고,
금속분말은 2종이고, 발광부 및 수광부는 각각 2개이며,
2개의 수광부 중 어느 하나의 수광부는 발광광의 파장대역에 해당하는 필터를 포함하고, 다른 하나의 수광부는 필터를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 금속분말 정량 모니터링장치.a light emitting unit for irradiating light to the metal powder supplied to be included in the flowing gas;
a light receiving unit for receiving light reflected by the metal powder; and
A metal powder quantitative monitoring device comprising a; a control unit for monitoring the content of the metal powder based on the difference in the amount of light between emitted light and reflected light,
The light emitting part and the light receiving part are located on the same side,
It further includes; a reflection unit for reflecting the light emitted from the light emitting unit to the metal powder, and to reflect the reflected light reflected from the metal powder to the light receiving unit;
There are two types of metal powder, and there are two each of the light emitting part and the light receiving part,
One of the two light receiving units includes a filter corresponding to the wavelength band of the emitted light, and the other light receiving unit does not include a filter. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
발광부와 반사부, 및 반사부와 수광부 사이에서 광을 가이드하는 광경로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말 정량 모니터링장치.The method according to claim 1,
The metal powder quantitative monitoring device further comprising a; 청구항 3에 있어서,
광경로부는 광도파로 또는 광섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 정량 모니터링장치.4. The method according to claim 3,
A metal powder quantitative monitoring device, characterized in that the optical path part is composed of an optical waveguide or optical fiber. 청구항 4에 있어서,
광경로부는 2이상의 광도파로 또는 광섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속분말 정량 모니터링장치.5. The method according to claim 4,
A metal powder quantitative monitoring device, characterized in that the optical path part is composed of two or more optical waveguides or optical fibers. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 따른 금속분말 정량 모니터링장치를 포함하는 금속분말을 이용한 3D성형체 형성용 3D프린터.A 3D printer for forming a 3D molded body using a metal powder comprising the metal powder quantitative monitoring device according to claim 1.
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