KR20150117723A - Three-dimensional printer having a smooth finishing tool device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원으로 적층 프린트되는 프린트 조형물의 표면을 유연하게 마무리 가공할 수 있는 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a 3D printer having a finishing tool portion, and more particularly, to a 3D printer having a finishing tool portion capable of finishing the surface of a print molding to be laminated in three dimensions.
최근, 입체 조형물을 3차원으로 적층 프린트할 수 있는 3D 프린터가 보급되기 시작하고 있다. 이러한 3D 프린터는 양산 이전의 시제품을 값싸고 신속하게 개발할 수 있게 해주며, 다품종 소량의 제품생산에도 적용되고 있다. 전형적인 3D 프린터는 3차원 모델링을 일정한 간격으로 수평한 복수 개의 분할층으로 분할한 다음, 각각의 분할층에 재료를 단계적으로 적층(프린트)하여 층상의 입체 조형물을 제작한다.In recent years, 3D printers capable of three-dimensionally stacking three-dimensionally shaped objects have been spreading. These 3D printers enable the development of pre-production prototypes inexpensively and quickly, and are also being applied to the production of small quantities of various products. In a typical 3D printer, three-dimensional modeling is divided into a plurality of horizontally dividing layers at regular intervals, and layers are stacked (printed) on the respective divided layers to produce a layered three-dimensional molding.
도 1은 미국 등록특허 제8,123,999호에서 개시하고 있는 전형적인 3D 프린트의 프린트 조형물(10)을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이, 프린트 조형물(10)의 표면(12, 14, 16, 18)에는 수평방향으로 계단 적층효과(Stair-Stepping Effect)가 나타난 거친 표면 조도상태를 보이고 있다.Figure 1 shows a typical 3D
오늘날 성능이 우수한 3D 프린터일지라도 수평방향으로 계단 적층효과가 나타나지 않도록 프린트된 조형물의 표면을 미려하게 가공할 수 없으며, 거칠게 적층된 가공상태가 시각적으로 보인다. 0.1mm의 적층 높이를 갖는 고성능 3D 프린터도 몰드에서 사출된 플라스틱 제품과 같은 광택과 표면을 가지도록 하는 것은 어려운 문제점이 있었다.Even today's high-
이에 따라, 종래의 3D 프린터에서 발생하는 계단 적층효과로 인한 표면 거칠기를 유연하게 처리하기위해 열가소성 재료를 사용하여 프린트된 조형물의 표면을 레이저나 열풍 등의 열원으로 열처리 용융시켜서 유연하게 하거나, ABS(Acrylonitrite Butadiene Stylene) 수지로 프린트된 조형물은 아세톤과 같은 용제의 화학증기에 노출시켜 증기 폴리싱(Vapor Polishing)하는 방법이 개발되었다.Accordingly, in order to smoothly process the surface roughness caused by the step laminating effect generated in the conventional 3D printer, the surface of the printed molding using a thermoplastic material is heat treated by a heat source such as laser or hot air to melt the surface, Acrylonitrite Butadiene Styrene (VLP) resin coatings were developed by vapor polishing by exposure to a chemical vapor of a solvent such as acetone.
그러나, 종래의 열처리 용융방법은 조형물 표면을 정밀하게 마무리 가공할 수 없으며, 아세톤 증기를 사용하는 증기 폴리싱 처리도 조형물 표면을 정밀하게 마무리 가공처리할 수 없을 뿐만 아니라, 가공작업 중에 인체와 환경에 유해한 독성가스를 발생시키는 문제가 있었다.
However, the conventional heat treatment melting method can not finely finish the surface of the molding, and the steam polishing using the acetone vapor can not finely finish the surface of the molding, There has been a problem of generating toxic gas.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 프린트 조형물의 표면을 용융 열처리나 증기 폴리싱 처리를 하지 않고 외관(표면)의 마무리 가공이 가능한 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a 3D printer having a finish machining tool part capable of finishing an outer surface (surface) without performing a fusing heat treatment or a steam polishing treatment on the surface of a print molding, .
또한, 본 발명의 다른 목적은 3D프린터의 사용용도(산업용, 교육용) 또는 사용자 설정에 따라 외관(표면)의 마무리 가공 형태를 조절할 수 있는 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a 3D printer having a finish machining tool part capable of adjusting the finishing form of the outer surface (surface) according to the use purpose (industrial use, education use) of the 3D printer or the user setting.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터는 열가소성 적층재료를 이용하여 프린트 조형물을 적층하는 3D 프린터에 있어서, 3차원 디자인 데이터를 입력받아 복수 개의 수평층으로 3D 디자인 테이터를 분할시키는 제어부와 상기 제어부의 명령에 따라 분할된 3D 디자인 테이터의 형상으로 열가소성 적층재료를 적층시키는 압축기와 상기 압출기에 의해 적층재료가 적층되어 형성되는 프린트 조형물이 안착되는 적층 작업대와 상기 적층 작업대의 상면에 안착되는 프린트 조형물의 표면을 마무리 가공하기 위한 가공 공구부와 상기 제어부의 제어에 따라 압출기 및 가공 공구부를 다축 방향(X, Y, Z)으로 이동시키기 위한 위치 이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a 3D printer having a finishing tool according to the present invention is a 3D printer for laminating a print molding using a thermoplastic laminated material. The 3D printer includes a plurality of horizontal layers, A laminated work table on which a compressor for stacking a thermoplastic laminated material in a shape of a 3D design data divided according to an instruction of the controller and a printed molding formed by stacking a laminated material by the extruder is seated, And a position shifting unit for shifting the extruder and the processing tool unit in the direction of the multi-axis (X, Y, Z) under the control of the control unit, in order to finish the surface of the print molding placed on the upper surface .
또한, 상기 압출기는 3축 방향(X, Y1, Z1)으로 구동되는 압출 스템부와 상기 압출 스템부에 결합되는 적층재료 압출모터와 상기 적층재료 압출모터에 의해 공급되는 상기 적층재료를 용융시키는 발열부와 상기 발열부에 의해 용융된 적층재료를 압출하는 압출 첨단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The extruder further includes an extruded stem portion driven in three axial directions (X, Y1, Z1), a laminated material extruding motor coupled to the extruded stem portion, and a heat source for melting the laminated material supplied by the laminated material extruding motor And an extruding tip portion for extruding the laminated material melted by the heat generating portion.
또한, 상기 가공 공구부는 3축 방향(X, Y2, Z2)으로 구동되는 공구대와 상기 공구대의 하단부에 결합된 공구 회전모터와 상기 공구 회전모터의 회전축에 결합된 수평 회전축과 상기 수평 회전축의 첨단부에 결합되어 상기 프린트 조형물의 표면을 연삭하는 연삭공구를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the machining tool unit may include a tool base driven in three axial directions (X, Y2, Z2), a tool rotation motor coupled to a lower end of the tool base, a horizontal rotation axis coupled to a rotation axis of the tool rotation motor, And a grinding tool coupled to the grinding wheel to grind the surface of the print molding.
또한, 상기 적층 작업대는 상면에 회전 가능한 평면과 상기 평면을 평면에 수직한 중심축을 중심으로 수평 회전시키기 위한 모터가 내장된 수직 회전부를 더 포함한 것을 특징으로 한다.The stacking workbench further includes a vertical rotation unit including a motor for horizontally rotating the plane on a top surface and a center axis perpendicular to the plane.
또한, 상기 위치 이동부는 압출기 및 가공 공구부를 개별적으로 X축, Y축, Z축으로 이송시키기 위한 복수 개의 스테퍼 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the position shifting unit may include a plurality of stepper motors for individually feeding the extruder and the machining tool unit along the X axis, the Y axis, and the Z axis.
또한, 상기 적층 작업대와 위치 이동부 사이의 작업 공간부의 온도를 가열 또는 냉각시키기 위한 온도제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a temperature control unit for heating or cooling the temperature of the work space between the stacking workbench and the position shifting unit.
또한, 상기 적층 작업대의 상면에는 적층 조형된 상기 프린트 조형물을 상기 작업 공간의 외부로 이송시키는 이송 컨베이어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Further, the present invention is characterized by further comprising a conveying conveyor for conveying the print molding, which is laminated and formed on the upper surface of the stacking workbench, to the outside of the work space.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터에 의하면, 적층된 프린트 조형물의 표면을 마무리 가공할 수 있는 가공 공구부를 통해 용융 열처리하거나 증기 폴리싱 처리를 하지 않고도 보다 미려한 외관(표면)을 가진 프린트 조형물을 제작할 수 있는 효과가 있다.
As described above, according to the 3D printer provided with the finishing tool portion according to the present invention, the surface of the laminated print molding can be finely processed through a machining tool portion, ) Can be produced.
또한, 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터에 의하면, 사용용도(산업용, 교육용) 또는 사용자 설정에 따라 외관(표면)의 마무리 가공의 형태(교육용은 날카로운 부분을 제거)를 조절할 수 있는 효과가 있다.
Further, according to the 3D printer provided with the finishing tool portion according to the present invention, it is possible to control the shape of the finishing process (removal of the sharp portion for education) according to the use purpose (industrial use, education use) It is effective.
도 1은 종래 3D 프린터의 전형적인 프린트 조형물의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 압출기를 이용한 적층을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 노즐과 가공 공구부의 동작을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터에 의해 적층된 프린트 조형물의 표면 가공 전,후를 비교한 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 2에 따른 3D 디자인 데이터의 분할 방법을 도시한 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 2에 따른 적층재료의 적층을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 3에 따른 적층재료의 적층을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 3에 따른 적층 작업대의 기울임을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 4에 따른 블록도.
도 11은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 5에 따른 적층작업대의 평면을 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 6에 따른 압출기를 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 7에 따른 블록도.Figure 1 is a perspective view of a typical printed molding of a conventional 3D printer.
2 is a block diagram of a 3D printer with a finishing tool according to the present invention;
3 is a view showing lamination using an extruder of a 3D printer provided with a finishing tool part according to the present invention.
4 is a view showing the operation of a nozzle and a machining tool portion of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram comparing before and after the surface machining of a printed molding laminated by a 3D printer equipped with a finishing tool according to the present invention. FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing a method of dividing 3D design data according to a second embodiment of a 3D printer having a finishing tool according to the present invention. FIG.
7 is a view showing a lamination of a laminated material according to Embodiment 2 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention.
8 is a view showing a lamination of a laminated material according to Embodiment 3 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention.
9 is a view showing the inclination of a stacking workbench according to Embodiment 3 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention.
10 is a block diagram according to Embodiment 4 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention.
11 is a view showing a plane of a stacking workbench according to Embodiment 5 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention.
12 is a view showing an extruder according to Embodiment 6 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention.
13 is a block diagram according to Embodiment 7 of a 3D printer having a finishing tool portion according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 압출기를 이용한 적층을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 노즐과 가공 공구부의 동작을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터에 의해 적층된 프린트 조형물의 표면 가공 전,후를 비교한 개념도이고, 도 6은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 2에 따른 3D 디자인 데이터의 분할 방법을 도시한 순서도이며, 도 7은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 2에 따른 적층재료의 적층을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 3에 따른 적층재료의 적층을 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 3에 따른 적층 작업대의 기울임을 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 4에 따른 블록도이며, 도 11은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 5에 따른 적층작업대의 평면을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 6에 따른 압출기를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 7에 따른 블록도이다.
FIG. 2 is a block diagram of a 3D printer equipped with a finishing tool according to the present invention, FIG. 3 is a view showing a lamination using an extruder of a 3D printer having a finishing tool according to the present invention, Fig. 5 is a view showing the operation of the nozzle and the machining tool part of the 3D printer with the finishing tool part according to the invention, 6 is a flowchart showing a method of dividing 3D design data according to Embodiment 2 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention, and Fig. 7 is a flowchart showing a method of finishing machining tool according to the present invention, FIG. 8 is a view showing the stacking of the laminated material according to the second embodiment of the 3D printer provided with the part 9 is a view showing the tilting of the stacking workbench according to the third embodiment of the 3D printer provided with the finishing tool portion according to the present invention, and Fig. 10 is a view showing the tilting of the stacking workbench according to the present invention 11 is a view showing a plane of a stacking workbench according to Embodiment 5 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the
도 2는 본 발명의 마무리 가공 공구부(140)를 구비한 3D 프린터(100)의 블록도로서, 블록도에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 적층 작업대(110), 적층재료 수납용기(120), 압출기(130), 가공 공구부(140), 위치 이동부(150), 제어부(160)를 포함하여 구성되며, 제어부(160)가 사용자로부터 제작할 물품의 3D 디자인 데이터(모델링 데이터)(170)을 입력받고, 입력받은 3D 디자인 데이터(170)에 따라 압출기(130)를 제어하여 적층 작업대(110)의 상면에 적층재료(122)를 적층시키게 된다.
2 is a block diagram of a
보다 상세하게는, 제어부(160)가 사용자로부터 제작할 물품의 3D 디자인 데이터(170)를 입력받게 되면, 제어부(160)가 입력받은 3D 디자인 데이터(170)를 소정의 두께를 가지는 복수 개의 수평층으로 3D 디자인 데이터(170)를 분할 시키고, 상기 분할된 복수 개의 수평층 3D 디자인 데이터 중 최하층부터 순서에 따라 각각의 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)와 같은 형상으로 적층 작업대(110)의 상면에 압출기(130)가 상기 각각의 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)와 같은 형상으로 이동하면서 적층재료(122)를 적층시키게 된다.
More specifically, when the
또한, 상기 각각의 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)의 두께는 압출기(130)를 통해 적층되는 두께와 동일하도록 설정함이 바람직하다.
In addition, it is preferable that the thickness of each
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 압출기를 이용한 적층을 도시한 것이며, 도 2 또는 도3을 통해 적층과정을 설명하면 하기 아래와 같다.FIG. 3 is a view illustrating a lamination using an extruder of a 3D printer provided with a finishing tool according to an embodiment of the present invention. The lamination process will be described below with reference to FIG. 2 or FIG.
도 3의 301에 도시된 수평층으로 분할된 3D 디자인(170a)과 같이 적층하기 위해 302에 도시된 바와 같이 상기 수평층으로 분할된 3D 디자인(170a)의 일측부터 압출기(130)를 통해 적층재료(122)를 적층시켜 하나의 층상 형태의 프린트 조형물(PO)을 제조하게 된다.The laminate material is transferred from one side of the
상기 압출기(130)를 통해 적층되는 적층재료(122, PO)의 적층 경로(130a), 즉 적층재료(122)를 적층시키는 압출기(130)의 이동경로(적층 방향, 이동 각도, 이동 속도)는 제어부(160)의 셋팅(알고리즘)에 따라 상이할 수도 있으나, 제어부(160)의 제어 신호에 따라 압출기(130)가 X축, Y축(다음 층 형성시 Z축 이송 포함) 이송을 하면서 적층재료(122)를 적층한다는 점은 변함이 없다.
The moving path (lamination direction, moving angle, moving speed) of the
상기와 같이, 하나의 수평층으로 분할된 3D 디자인(170a)의 적층이 완료되면, 다음(상부의) 수평층으로 분할된 3D 디자인(170b, 미도시)의 형상대로 압출기가 Z(보다 상세하게는 Z1)축으로 상승하여 상기 적층된 수평층으로 분할된 3D 디자인(170a)의 상면에 적층하게 된다.
As described above, when the stacking of the
또한, 상기와 같은 압출기(130)의 이동을 위해 압출기(130)는 X축, Y축, Z축 이송부(미도시)를 포함하여 구성되며, 상기 이송부는 널리 공지된 서보모터(수치제어)를 이용한 이송방법을 통해 X축, Y축, Z축 이송이 이루어지는 것이 바람직하다.
In order to move the
또한, 상기 적층 작업대(110)는 압출기(130)를 통해 형성되는 프린트 조형물(PO)이 적층 안치되는 평면(114)을 포함하여 구성되며, 상기 평면(114)은 적층재료(122)의 초기 용착을 위해 적층재료(122)에 따라 소정의 온도로 가열하는 가열부(미도시)를 더 포함할 수고 있다.
The
또한, 상기 적층 작업대(110)의 평면(114)은 중심에 위치하는 수직축(B)을 중심으로 수평방향으로 회전 가능하도록 모터가 내장된 수직 회전부(112)를 더 포함할 수도 있으며, 302에 도시된 바와 같이 상기 수직 회전부(112)를 통해 평면(114)을 회전시키면서 압출기(130)를 통해 적층재료(122)를 분사하여 작업시간을 단축할 수 있다.
The
보다 상세하게는, 302에 도시된 바와 같이 적층할 프린트 조형물(PO) 또는 적층할 단면 형상이 수직축(B)에 대해 원형(이동경로 130b와 같은 형태) 또는 곡면의 형상을 가질 경우, 상기 수직 회전부(112)를 수직축(B)을 중심으로 평면(114)을 수평방향으로 회전하면서 압출기(130)를 통해 적층재료(122)를 원형(130b)으로 적층하게 된다.More specifically, when the cross-sectional shape to be laminated or the print molding object (PO) to be laminated has a circular shape (like the
따라서, 압출기(130)가 X축, Y축으로 이동하는 거리와 이동시간을 단축시켜 적층속도를 증가시킬 수 있으며, 상기 수직축(B)을 중심한 수직 회전부(112)의 회전은 3D 디자인 데이터(170)를 제어부(160)가 입력받아 복수 개의 수평층으로 분할된 3D 디자인 데이터로 변환할 때 원형(130b)으로 적층 가능한 부분이 수직축(B)을 중심으로 위치하도록 제어부(160)가 3D 디자인 데이터를 배치하고, 적층하도록 제어하게 된다.
Accordingly, the stacking speed can be increased by shortening the distance and the movement time of the
또한, 적층 작업대(110)와 적층 작업대(110)의 상부에 배치되는 위치 이동부 사이(150)의 공간을 일부 또는 전부 투명체로 둘러싼 작업 공간부(116)를 형성하며, 작업 공간부(116)는 프린트 조형물(PO)을 급속 냉각 경화시키거나 소정의 온도로 유지하기 위해 냉온 온도를 제어할 수 있는 온도 제어부(118)에 의해 온도가 제어되는 것이 바람직하다. The
그리고, 3D 프린터(100)의 작업을 자동화시키거나 생산성을 향상시키기 위해서 적층 작업대(110)의 상면에는 적층 조형된 프린트 조형물(PO)을 작업 공간(116)의 외부로 이송시키는 이송 컨베이어(도시하지 않음)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In order to automate the operation of the
적층재료 수납용기(120)는 적층 작업대(110)에 근접 배치되어 적층재료(122)를 수납하는데, 다양한 색상을 구현하는 경우에는 색상에 따른 적층재료(122)를 수납하기 위한 복수 개의 적층재료 수납용기(120)를 더 포함할 수도 있다.The laminated
또한, 상기 적층재료(122)는 우수한 충격강도를 가지는 PC(Poly Carbonate)나 ABS(Acrylonitrite Butadiene Stylene) 또는 PC-ABS 수지와 같은 열가소성 엔지니어링 플라스틱 분말을 사용하는 것이 바람직하나, 다른 열가소성 수지재료를 사용할 수도 있다.The laminated
또한, 다양한 색상의 프린트 조형물(PO)을 위해 적층재료(122)에 금속 산화물의 무기안료나 유기안료 등을 배합할 수도 있다.
In addition, an inorganic pigment, an organic pigment, or the like of a metal oxide may be blended in the
또한, 상기 압출기(130)는 프린트 조형물(PO)을 적층하기 위해 3축 방향(X, Y1, Z1)으로 구동되는 압출 스템부(132)와, 압출 스템부(132)에 일체로 결합되는 적층재료 압출모터(132)와, 적층재료 압출모터(132)에 의해 공급되는 적층재료(122)를 용융시키는 발열부(136)와, 발열부(136)에 의해 용융된 적층재료(122)를 압출하는 압출 첨단부(138)를 포함하여 구성되며, 프린트 조형물(PO)의 다양한 색상을 구현하기 위해서는 색상에 따라 복수 개의 압출기(130)를 설치하는 것이 바람직하다.
The
적층재료 압출모터(132)는 적층재료 수납용기(120)에 연결된 호스를 통하여 적층재료(122)를 인출하여 발열부(136) 쪽으로 압출시키고, 압출된 적층재료(122)는 발열부(136)를 통과하면서 순간 가열용융되어 압출기 첨단부(138)를 통해 배출된다.
The laminated
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 측면도이며, 압출기(130)와 가공 공구부(140)를 도시한 것이며, 401은 측면도이며, 402는 평면도이다.4 is a side view of a 3D printer with a finish machining tool according to an embodiment of the present invention, showing an
상기 위에서 설명한 바와 같이, 프린트 조형물(PO)의 적층이 완료되면, 가공 공구부(140)을 통해 초기에 입력받은 3D 디자인 데이터(170)의 외형을 따라 프린트 조형물(PO)의 표면을 가공하게 된다.
As described above, when the stacking of the printed molding objects PO is completed, the surface of the printed molding object PO is processed along the outline of the
보다 상세하게는, 가공 공구부(140)는 압출기(130)에 의해 적층 경화된 프린트 조형물(PO)의 표면을 마무리 가공(후가공)하기 위해서 3축 방향(X, Y, Z)으로 구동되는 공구대(142)와, 공구대(142)의 하단부에 결합된 공구 회전모터(144)와, 공구 회전모터(144)의 회전축에 결합된 수평 회전축(146)과, 수평 회전축(146)의 첨단부에 결합되어 프린트 조형물(PO)의 표면을 연삭하는 연삭공구(148)를 포함하여 구성되며, 상기 공구 회전모터(144), 수평 회전축(146), 연삭공구(148) 등이 수직으로 형성되어 있거나, 가공 각도 변환 서보모터(미도시)를 더 포함하여 A와 같이 180도(수평선을 기준으로 하부 180도)내에서 다양한 각도로 기울일 수도 있다.More specifically, the
즉, 수평 방향에서 프린트 조형물(PO)의 표면을 가공하거나, 사선방향 또는 수직방향에서도 프린트 조형물(PO)의 표면을 가공할 수 있다.
That is, the surface of the print molding PO can be processed in the horizontal direction, or the surface of the print molding PO can be processed in the oblique direction or the vertical direction.
또한, 압출기는 X축 이송라인(151)을 통해 X축 이동이 가능하며, Y축 이송라인(152a)을 통해 Y축(Y1) 이송이 가능하고, 상기 가공 공구부(140)는 동일한 X축 이송라인(151)을 통해 X축 이동이 가능하며, Y축 이송라인(152b)을 통해 Y축(Y2) 이송이 가능하다.The extruder is capable of moving in the X axis through the X
즉, 상기 압출기(130)와 가공 공구부(140)는 X축(X축 이송라인(151))을 공유하며, X축 이외의 Y축과 Z축(수직이동)을 위한 독립적인 별도의 Y축과 Z축(보다 상세하게는 다른 이송라인을 가지는 Y1축, Y2축, Z1축, Z2축)을 포함하여 구성된다.
That is, the
또한, 프린트 조형물(PO)의 적층이 완료되면, 압출기(130)가 도시된 화살표와 같이 X축 이송라인(151)을 따라 외곽(초기 위치)으로 복귀하게 되며, 가공 공구부(140)가 동일한 X축 및 Y축을 통해 프린트 조형물(PO)을 향해 접근하게 된다.When the stacking of the print workpieces PO is completed, the
따라서, 동일한 X축을 공유하면서도 압출기(130)와 가공 공구부(140)가 충돌하지 않을 수 있다.
Therefore, the
또한, 공구대(142)의 하단부에 결합된 공구 회전모터(144)는 수평 회전축(146)을 회전시키고, 수평 회전축(146)의 단부에 결합된 연삭공구(148)를 회전시켜 프린트 조형물(PO)의 표면을 가공하게 된다.The tool
이때, 수평 회전축(146)의 단부에 압력센서나 터치센서 등을 더 포함할 수도 있으며, 압력센서나 터치센서 등을 통해 소정의 압력으로 가공할 수도 있다.
At this time, a pressure sensor, a touch sensor, or the like may be further included at the end of the horizontal
또한, 위치 이동부(150)는 가공 공구부(140) 및 압출기(130)를 X축 이송라인(151), Y축 이송라인(152a, 152b)과 Z축 이송라인(미도시)을 따라 각각 독립적으로 다축(X축, Y축, Z축) 이송을 위한 복수 개의 스테퍼 모터를 포함하여 구성되며, 상기 스테퍼 모터는 LM 가이드(Linear Motion Guide)의 구동 프레임(미도시)에 결합된다.The
또한, 각 스테퍼 모터 또는 LM 가이드(Linear Motion Guide)에는 절대 위치를 파악할 수 있는 엔코더(Encoder)를 장착시켜 제어부(160)와 커뮤니케이션할 수도 있다.
Further, an encoder (Encoder) capable of grasping an absolute position can be mounted on each stepper motor or LM guide (Linear Motion Guide) to communicate with the
상기와 같이, 3축 이송이 가능한 가공 공구부(140) 및 압출기(130)는 각각의 축방향 이송뿐만 아니라, 두개 이상의 축방향 이송이 조합되어 사선방향으로 이동 및 작업(적층 또는 가공)할 수 있다.
As described above, the
또한, 제어부(160)는 연산, 기억, 입출력이 가능한 PC(Personal Computer)나 PLC(Pogrammable Logic Contrller) 등의 하드웨어로 구성되어 압출기(130), 가공 공구부(140) 및 위치 이동부(150)와 전기적으로 연결되며, 프린트 조형물(PO)의 형상을 적층 및 마무리 가공할 수 있도록 압출기(130), 가공 공구부(140) 및 위치 이동부(150)를 제어하고, 이들을 제어하는 프로그램이 탑재된다.The
또한, 상기 3D 디자인 데이터(170)는 프린트 조형물(PO)을 설계하고, 3차원 데이터로 변환하여 제어부(160)에 On-line으로 전송하거나 Off-line으로 출력하는 기능을 가지는 통상의 3차원 모델링 데이터로서 특별히 제한되지 않는다.
In addition, the
또한, 상기 가공 공구부(140)는 터렛(미도시)을 더 포함할 수도 있으며, 제어부의 제어에 따라 상기 터렛을 통해 드릴, 엔드밀, 탭 등의 다른 회전 공구로 교환할 수도 있다.
The
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유연 마무리 가공(Smooth Finishing) 전후를 비교한 개념도이며, (a)는 입력된 3D 모델링 데이터의 형상(3D 디자인의 외곽선(171))을 도시한 것이며, (b)는 프린트 조형물(PO)이 적층되는 과정 및 3D 디자인의 외곽선(171)을 도시한 것이고, (c)는 가공 공구부(140)에 의해 프린트 조형물(PO)의 표면이 미려하게 유연 마무리 가공된 상태를 나타낸 것이다.
FIG. 5 is a conceptual diagram comparing before and after smooth finishing according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) shows the shape of the
보다 상세하게는, 프린트 조형물(PO)의 표면 중 3D 디자인의 외곽선(171)보다 돌출된 표면을 가공 공구부(140)를 통해 가공하게 되며, (a)와 같은 외곽선 형상으로 가공할 수도 있으며, (c)와 같이 돌출된 부분 중 소정량만 가공할 수도 있다.More specifically, a surface of the surface of the printed molding object PO protruding from the
예를 들면, 높은 정밀도를 요구할 경우, (b)와 같은 프린트 조형물(PO)을 적층할 시 3D 디자인의 외곽선(171)보다 소정의 두께만큼 더 크게 제작하고, 표면을 가공 공구부(140)를 통해 가공하게 되는데, 이는 적층과정에서 발생하는 홈(171b)으로 인한 표면의 굴곡을 방지하기 위함이다.For example, when high precision is required, the printed molding objects PO as shown in (b) may be made larger than the
또한, 교육용의 경우, 3D 디자인의 외곽선(171) 중에서 소정의 각도이하를 가지는 날카로운 부분 및 거칠기를 보다 더 유연하게(부드럽게) 가공하도록 제어부(160)가 가공 공구부(140)를 제어하게 되는데, 이는 피부가 약한 어린이들이 날카로운 부분이나, 거친 표면으로 인해 다치지 않도록 하기 위함이다.
In addition, the
또한, 3D 스캐너 또는 레이저를 더 포함하여 적층된 프린트 조형물(PO)의 크기를 직접 측정하여 표면의 돌출량을 제어부(160)를 통해 3D 디자인 데이터(170)과 비교 연산하고, 연산된 값에 따라 가공 공구부(140)를 통해 가공할 수도 있다.
Further, the size of the stacked printed molding objects PO, which further includes a 3D scanner or a laser, is directly measured to compare the projection amount of the surface with the
상기 설명과 같은 특징을 가진 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터는 가장 바람직한 상기 실시예 1을 비롯한 하기 아래의 실시예 2 ~ 실시예 7과 같은 구성의 일부 또는 전체를 더 포함하거나, 조합된 형태가 될 수도 있으며, 실시예 2 ~ 실시예 7은 하기 아래와 같다.
The 3D printer having the finishing tool portion having the features as described above may further include some or all of the configurations as in the following Embodiments 2 to 7 including the first preferred embodiment, And Examples 2 to 7 are as follows.
도 6은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 2에 따른 3D 디자인 데이터(170)의 분할 방법을 도시한 것이며, 실시예 1에서의 제어부(160)가 소정의 두께를 가지는 복수 개의 수평층으로 3D 디자인 데이터(170)를 분할 시키는 방법 이외에 수평한 부분, 수직한 부분, 소정의 각도를 가지는 직선(대각선) 부분, 곡선 부분으로 소정의 두께를 가지는 복수 개의 수평층으로 3D 디자인 데이터(170)를 보다 상세하게 나눌 수도 있다.
6 shows a method of dividing
상기와 같은 제어부(160)가 분할 한 3D 디자인 데이터(170)의 수평한 부분, 수직한 부분, 소정의 각도를 가지는 직선(대각선) 부분, 곡선 부분에 따라 적층재료를 적층하는 압출기를 제어(이송 및 압출)하거나, 적층재료가 적층되는 적층작업대의 평면을 회전시켜 보다 높은 품질과 높은 생산성을 가질 수 있도록 수평한 부분, 수직한 부분, 소정의 각도를 가지는 직선(대각선) 부분, 곡선 부분에 따라 최적의 이송 경로를 연산하고, 압출기, 적층작업대, 평면, 가공 공구부 등을 제어하게 된다.
An extruder for stacking the laminated materials according to a straight portion (diagonal portion) and a curved portion having a horizontal portion, a vertical portion, a predetermined angle, of the
즉, 제어부(160)가 3D 디자인 데이터(170) 또는 분할된 각각의 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)를 따라 이동 경로를 연산하지 않고, 상기 3D 디자인 데이터(170) 또는 분할된 각각의 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)를 수평한 부분, 수직한 부분, 소정의 각도를 가지는 직선(대각선) 부분, 곡선 부분으로 분할하여 이동 경로를 연산하고, 연산된 이동경로를 따라 동작을 제어하는데 그 특징이 있다.
That is, the
도 7은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 2에 따른 적층재료의 적층을 도시한 것이며, (a)와 같은 형태의 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)는 상기 실시예 1에 의한 적층방법으로 (b)와 같은 형태로 적층 되며, 상기 실시예 2에 의한 적층방법으로는 (c)와 같은 형태로 적층 된다.7 is a view showing a laminate of a laminated material according to a second embodiment of a 3D printer having a finishing tool according to the present invention.
또한, (d)와 같은 형태의 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)는 상기 실시예 1에 의한 적층방법으로 (e)와 같은 형태로 적층 되며, 상기 실시예 2에 의한 적층방법으로는 (f)와 같은 형태로 적층 된다.
In addition, the
보다 상세하게는 도시된 (a)와 같이 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)의 수평한 부분(170a)의 길이가 수직한 부분(170b)의 길이보다 긴 길이를 가질 경우, 길 길이를 가지는 방향으로 (c)와 같이 적층재료를 적층하게 된다.More specifically, when the length of the
또 다른 예를 들면, 도시된 (d)와 같이 수평층 3D 디자인 데이터(단면 형상 데이터)가 대각선 방향 형상일 경우, (f)와 같이 대각선 방향으로 적층하게 된다.
As another example, if the
상기와 같은 실시예 2에 따라 길이방향으로 적층물의 표면 외관을 구성하는 (c)와 (f)는 실시예 1에 의해 복수 횟수 적층되어 길이방향을 이루는 (b)와 (e)보다 미려한 외관을 가질 수 있게 된다.
(C) and (f) constituting the surface appearance of the laminate in the longitudinal direction according to the above-described Embodiment 2 can be made to have a more beautiful appearance than the case of (b) and (e) .
도 8 또는 도9는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 3에 따른 적층재료의 적층 및 적층 작업대의 틸트를 도시한 것이며, 도 8의 (a)와 같은 3D 디자인의 외곽선(171)과 (b)와 같은 평면도를 가진 3D 디자인 데이터를 통해 적층재료를 적층함에 있어서, 171a와 같이 상,하로 대각선의 길이방향 외형을 가질 경우, 실시예 1에 따른 (c)와 같은 적층방법 이외에 실시예 3에 따라 (d)와 같이 대각선의 길이방향으로 적층재료를 적층할 수 있으며, 이에 따라 실시예 2와 같이 보다 미려한 외관을 가지도록 적층재료를 적층할 수 있다.
8 or 9 shows a tilt of a stacking and stacking workbench of a laminate material according to Embodiment 3 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention and shows the outline of a 3D design as shown in FIG. In the case of stacking the lamination materials through the 3D design data having the plan views as shown in (171) and (b), when the laminate material has the longitudinal outer shape of the upper and lower diagonal lines as in 171a, The laminated material can be laminated in the longitudinal direction of the diagonal line as in (d) according to the third embodiment. Thus, the laminated material can be laminated so as to have a more beautiful appearance as in the second embodiment.
상기와 같은 형태로 적층하기 위해 실시예 1의 경우 171b와 같은 이동경로로 압출기를 Z축과 Y축 또는 Z축과 X축 방향으로 이송시키게 되며, 실시예 3의 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 프린트 조형물(PO)가 적층되는 적층작업대의 평면(122)을 기울인(틸트) 후 적층재료를 적층한다.
In order to stack in the above-described manner, the extruder is transported in the X-axis direction and the Y-axis or Z-axis direction in the X-axis direction by the movement path as in 171b of Embodiment 1. In the case of Embodiment 3, The laminate material is laminated after tilting (tilting) the
상기와 같은 적층작업대의 평면(122)은 실시예 1에서 설명한 Z축을 중심 축으로 회전(a)뿐만 아니라, Y축을 중심으로 회전(b)이 가능하며, 상기 Y축 회전(b)은 Y축 회전 스테퍼 모터(미도시)가 제어부의 제어에 따라 소정의 각도로 회전함에 따라 이루어짐이 바람직하다.
The
또한, 상기와 같이 적층작업대의 평면(122)이 회전 및 기울일 수 있을 경우, 제어부는 Y축 회전 스테퍼 모터(미도시)의 회전량 또는 적층작업대의 평면(122)의 기울임 각도를 통해 프린트 조형물(PO)을 비롯한 기울어진 적층작업대의 평면(122)의 중심축(c)에 따라 변화된 좌표를 연산하여 적층을 계속하게 된다.
When the
또한, 실시예 3은 상기와 같은 평면(122)의 기울임을 통해 기울어진 프린트 조형물(PO)의 일측에 적층재료(122)를 수평하게 적층하여 도 7의 (a) 및 (d)와 같은 형태로 적층할 수 있다.
In the third embodiment, the
도 10은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 4에 따른 블록도를 도시한 것이며, 실시예 1과 달리 프린트 조형물(PO)이 적층되는 적층작업대의 평면(122)이 Y축 이송이 가능하며, 적층재료(122)를 적층하는 압출기(130)가 Z축과 X축 이송만 가능한 형태일 수도 있다.
10 is a block diagram according to Embodiment 4 of a 3D printer equipped with a finishing tool according to the present invention. Unlike the embodiment 1, the
보다 상세하게는, 적층 재료(122)를 적층하는 압출기(130)의 Z축과 X축 이송과 적층작업대의 평면(122)의 Y축 이송의 조합을 통해 적층작업대의 평면(122)의 상부에 3차원 형태로 프린트 조형물(PO)를 적층하게 되며, 상기 적층작업대의 평면(122)의 Y축 이송은 실시예 1의 X축, Y축의 이송방법과 동일한 스테퍼 모터와 LM 가이드(Linear Motion Guide)를 이용한 이송을 통해 이루어지며, 실시예 1에서 이루어지는 압출기(130)의 Y축 이송방향은 적층작업대의 평면(122)이 이송될 경우, 반대 방향(-Y축 방향)으로 이루어 지게 된다.
More specifically, the Z-axis of the
또한, 실시예 4는 실시예 1의 가공 공구부(140)를 더 포함할 수도 있으며, 상기 가공 공구부(140)는 실시예 1과 동일하게 압출기(130)와 가공 공구부(140)는 동일한 X축 이송라인을 공유할 수 있다.
The fourth embodiment may further include the
도 11은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 5에 따른 적층작업대의 평면(122)을 도시한 것이며, 실시예 5는 실시예 3의 적층작업대의 평면(122)의 기울임과 실시예 4의 적층작업대의 평면(122)의 Y축 이송을 조합한 것이다.
11 shows a
보다 상세하게는, 실시예 5에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터는 실시예 3과 같이 적층작업대의 평면(122)이 회전(a)뿐만 아니라, Y축을 중심으로 회전(b)이 가능하며, 실시예 4와 같이 적층작업대의 평면(122)은 Y축 이송라인(152)을 따라 Y축 이송이 가능하다.More specifically, in the 3D printer provided with the finishing tool portion according to the fifth embodiment, the
상기와 같이, 실시예 5에 따른 적층작업대의 평면(122)은 실시예 1에서 설명한 Z축을 중심 축으로 회전(a)뿐만 아니라, Y축을 중심으로 회전(b)과 Y축 이송이 가능하며, 상기 Y축 회전(b)은 Y축 회전 스테퍼 모터(미도시)가 제어부의 제어에 따라 소정의 각도로 회전함에 따라 이루어지고, Y축 이송은 Y축 이송 스테퍼 모터(미도시)가 제어부의 제어에 따라 소정의 각도로 회전함에 따라 이루어짐이 바람직하다.
As described above, the
도 12는 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 6에 따른 압출기를 도시한 것이며, 적층재료 수납용기(120)가 별도로 구비된 실시예 1과 달리 적층재료 수납용기(도 2의 120)가 압출기와 일체형으로 구성될 수도 있다.
12 shows an extruder according to Embodiment 6 of a 3D printer provided with a finishing tool portion according to the present invention. Unlike Embodiment 1 in which a laminate
보다 상세하게는, 실시예 6에 따른 압출기는 상기 위에서 설명한 실시예 1의 적층 작업대(도 2의 110)에 근접 배치되어 색상에 따른 적층재료(122)를 수납하기 위한 복수 개의 적층재료 수납용기(120)가 적층재료(122)를 분사하는 압출기(130)와 일체형으로 구성되며, 투입구(201)를 통해 사용할 적층재료(122)를 실린더(200)의 내부에 충전하게 된다.More specifically, the extruder according to the sixth embodiment includes a plurality of stacked material receiving containers (not shown) for receiving the
또한, 상기 실린더(200) 내에 충전된 적층재료(122)는 가압수단(202)에 의한 가압에 의해 실린더(200)의 단부에 마련된 압출기 첨단부(138)를 통해 배출되어 적층된다.The
또한, 상기 실린더(200) 또는 압출기 첨단부(138) 중 어느 하나는 발열부(미도시)를 더 포함하고 있으며, 이에 따라 실린더(200) 내에 충전된 적층재료(122)는 가열용융된 상태를 유지할 수 있게 된다.
In addition, any one of the
또한, 상기 가압수단(202)은 제어부의 제어에 따라 (a)와 같이 일반적인 상,하 운동에 의해 가압되는 피스톤의 형태로 구성되거나, (b)와 같이 나사결합을 통한 회전운동에 의해 가압되는 피스톤의 형태로 구성될 수도 있으나, (b)와 같이 나사결합을 이용한 피스톤의 형태가 적층재료(122)를 가압하는 가압수단의 상,하 운동을 보다 정밀하게 제어할 수 있음에 따라 가장 바람직하다.
Also, the pressing means 202 may be configured in the form of a piston which is pressed by a general upward / downward motion as in (a) under the control of the control section, or may be pressurized It is most preferable that the shape of the piston using the screw coupling as shown in (b) is capable of more precisely controlling the upward / downward movement of the pressing means for pressing the
상기와 같은 형태의 적층재료 수납형 압출기를 사용할 경우, (c)와 같이 가압수단의 움직임이 멈추었을 때, 밀폐된 실린더의 내부의 고정된 압력으로 인해 재료가 누출되지 않아 가압수단의 움직임에 따라 재료의 정밀한 분사가 가능하여 보다 높은 품질의 프린트 조형물을 적층할 수 있게 된다.
When the laminated material storage type extruder as described above is used, the material does not leak due to the fixed pressure of the inside of the closed cylinder when the movement of the pressing means is stopped as shown in (c) It is possible to precisely spray the material, so that it is possible to stack the print molding of higher quality.
도 13은 본 발명에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터의 실시예 7에 따른 블록도를 도시한 것이며, 실시예 7에 따른 마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터는 파지부(211)를 구비하여 터렛(자동 툴 체인지, 210)에 위치한 압출기(130) 또는 가공 공구부(140)의 선택적 파지가 가능한 것을 특징으로 한다.
13 is a block diagram according to Embodiment 7 of a 3D printer provided with a finishing tool according to the present invention. A 3D printer having a finishing tool according to Embodiment 7 is provided with a
보다 상세하게는, 상기 파지부(211)는 X축, Y축, Z축 이송이 가능하며, 단부에 파지 가능한 척(공구 척)을 이용하여 압출기(130) 및 가공 공구부(140)를 파지할 수 있으며, 상기 압출기(130) 및 가공 공구부(140)는 터렛(210)에 위치한다.More specifically, the
또한, 상기 터렛(210)은 제어부(160)의 제어에 따라 회전(C)가능한 스테퍼모터에 의해 회전량(회전 각도)이 제어된다.
The rotation amount of the
또한, 상기 파지부(211)는 제어부(130)의 제어에 따라 터렛(210)의 상부로 이동하며, 상기 터렛(210)은 제어부(130)의 제어에 따라 파지부(211)의 하부에 압출기(130)가 위치하도록 회전하게 되고 파지부(211)가 압출기(130)를 파지한 후 적층 작업대의 평면(122)의 상부에 적층재료(122)를 적층하게 된다.
The
또한, 적층이 완료된 후에 상기 파지부(211)는 제어부(130)의 제어에 따라 터렛(210)의 상부로 이동하여 압출기(130)를 터렛(210)에 올려놓게 되며, 터렛(210)은 파지부(211)가 가공 공구부(140)를 파지할 수 있도록 회전하게 되며, 파지부(211)가 가공 공구부(140)를 파지한 후 프린트 조형물(PO)의 표면을 가공하게 된다.
After the stacking is completed, the
또한, 상기 터렛(210)은 압출기(130)와 가공 공구부(140)뿐만 아니라, 다양한 노즐의 크기를 가지는 복수 개의 압출기 또는 드릴, 탭, 톱날 등의 다른 가공툴을 가지는 복수 개의 가공 공구부를 포함하여 파지부(211)가 제어부(160)의 제어에 따라 용도에 따라 선택적으로 파지하여 적층재료(122)의 적층 및 프린트 조형물(PO)의 표면가공이 가능하도록 구성될 수도 있다.
The
상기와 같은 실시예 1 ~ 실시예 7뿐만 아니라, 상기 실시예 1 ~ 실시예 7에 포함된 기술적 특징을 일부 조합한 형태의 다양한 변형이 가능하다.
Various modifications of the technical features included in the first to seventh embodiments as well as the first to seventh embodiments are possible.
예를 들면, 실시예 4와 실시예 6을 조합할 경우, 프린트 조형물(PO)이 적층되는 적층작업대의 평면(도 10의 122)이 Y축 이송이 가능하며, 적층재료 수납용기가 일체형으로 구성된 압출기(도 12)가 Z축과 X축 이송 가능한 구성의 3D프린터로 구성될 수 있다.
For example, when Embodiment 4 and Embodiment 6 are combined, the plane (122 in FIG. 10) of the stacking workbench where the print molding objects (PO) are stacked is capable of Y-axis transfer, And an extruder (Fig. 12) can be configured as a 3D printer capable of being transported in the Z axis and the X axis.
또 다른 예를 들면, 실시예 6과 실시예 7을 조합할 경우, 복수 개의 적층재료 수납형 압출기와 가공 공구부가 터렛에 위치하며, 제어부의 제어에 따라 파지부가 터렛에 위치한 복수 개의 적층재료 수납형 압출기 중 어느 하나를 선택적으로 파지 또는 교체하면서 프린트 조형물(PO)을 적층한 후 터렛에 위치한 복수 개의 가공 공구부 중 어느 하나를 선택적으로 파지 또는 교체하면서 프린트 조형물(PO)의 표면을 가공하게 된다.
As another example, when the sixth embodiment and the seventh embodiment are combined, a plurality of stacked material storage type extruders and a processing tool part are located in the turret, and a plurality of stacked material storage types The surface of the print molding workpiece PO is processed while selectively grasping or replacing any one of a plurality of processing tool parts located in the turret after laminating the print molding objects PO while selectively grasping or replacing any one of the extruders.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. The scope of the invention should therefore be construed in light of the claims set forth to cover many of such variations.
PO: 프린트 조형물
100: 3D 프린터
110: 적층 작업대
112: 수직 회전부
114: 평면
116: 작업 공간부
118: 온도 제어부
120: 적층재료 수납용기
122: 적층재료
130: 압출기
132: 압출 스템부
134: 적층재료 압출모터
136: 발열부
138: 압출 첨단부
140: 가공 공구부
142: 공구대
144: 공구 회전모터
146: 수평 회전축
148: 연삭공구
150: 위치 이동부
X, Y, Z1, Z2, B: (다축 구동) 스테퍼 모터
160: 제어부
170: 3D 디자인 데이터
171 : 3D 디자인의 외곽선
200 : 실린더
201 : 투입구
202 : 가압수단
210 : 터렛
211 : 파지부PO: Printed sculpture
100: 3D printer 110: Lamination workbench
112: vertical rotation part 114: plane
116: work space part 118: temperature control part
120: laminated material storage container 122: laminated material
130: extruder 132: extruded stem part
134: laminated material extrusion motor 136:
138: extrusion tip
140: machining tool part 142: tool stand
144: tool rotation motor 146: horizontal rotation axis
148: Grinding tool 150: Position shifting part
X, Y, Z1, Z2, B: (multi-axis drive) Stepper motor
160: control unit 170: 3D design data
171: Outline of 3D design
200: cylinder 201: inlet
202:
210: Turret
211:
Claims (7)
3차원 디자인 데이터를 입력받아 복수 개의 수평층으로 3D 디자인 테이터를 분할시키는 제어부와;
상기 제어부의 명령에 따라 분할된 3D 디자인 테이터의 형상으로 열가소성 적층재료를 적층시키는 압출기와;
상기 압출기에 의해 적층재료가 적층되어 형성되는 프린트 조형물이 안착되는 적층 작업대와;
상기 적층 작업대의 상면에 안착되는 프린트 조형물의 표면을 마무리 가공하기 위한 가공 공구부와;
상기 제어부의 제어에 따라 적층 작업대의 상부에서 압출기 및 가공 공구부를 다축 방향(X, Y, Z)으로 이동시키기 위한 위치 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는
마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터.
A 3D printer for laminating a print molding using a thermoplastic laminated material,
A controller for receiving 3D design data and dividing the 3D design data into a plurality of horizontal layers;
An extruder for stacking the thermoplastic laminated material in the shape of the 3D design data divided according to the command of the controller;
A stacking worktable on which a print molding formed by stacking a stacking material by the extruder is seated;
A processing tool portion for finishing the surface of the print molding that is seated on the upper surface of the stacking workbench;
And a position shifting unit for shifting the extruder and the processing tool unit in the multi-axis direction (X, Y, Z) from the upper part of the stacking workbench under the control of the control unit
A 3D printer equipped with a finishing tool part.
상기 압출기는 3축 방향(X, Y1, Z1)으로 구동되는 압출 스템부와;
상기 압출 스템부에 결합되는 적층재료 압출모터와;
상기 적층재료 압출모터에 의해 공급되는 상기 적층재료를 용융시키는 발열부와;
상기 발열부에 의해 용융된 적층재료를 압출하는 압출 첨단부를 포함하는 것을 특징으로 하는
마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터.
The method according to claim 1,
The extruder includes an extrusion stem portion driven in three axial directions (X, Y1, Z1);
A laminated material extrusion motor coupled to the extruded stem portion;
A heating unit for melting the laminated material supplied by the laminated material extrusion motor;
And an extruded tip portion for extruding the molten laminated material by the heat generating portion
A 3D printer equipped with a finishing tool part.
상기 가공 공구부는 3축 방향(X, Y2, Z2)으로 구동되는 공구대와;
상기 공구대의 하단부에 결합된 공구 회전모터와;
상기 공구 회전모터의 회전축에 결합된 수평 회전축과;
상기 수평 회전축의 첨단부에 결합되어 상기 프린트 조형물의 표면을 연삭하는 연삭공구를 포함하는 것을 특징으로 하는
마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터.
The method according to claim 1,
Wherein the machining tool section is driven in three axial directions (X, Y2, Z2);
A tool rotation motor coupled to a lower end of the tool rest;
A horizontal rotation shaft coupled to a rotation axis of the tool rotation motor;
And a grinding tool coupled to the tip portion of the horizontal rotary shaft for grinding the surface of the print molding
A 3D printer equipped with a finishing tool part.
상기 적층 작업대는 상면에 회전 가능한 평면과;
상기 평면을 평면에 수직한 중심축을 중심으로 수평 회전시키기 위한 모터가 내장된 수직 회전부를 더 포함한 것을 특징으로 하는
마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터.
The method according to claim 1,
Wherein the stacking workbench includes a plane surface rotatable on an upper surface thereof;
And a vertical rotation unit including a motor for horizontally rotating the plane about a central axis perpendicular to the plane
A 3D printer equipped with a finishing tool part.
상기 위치 이동부는 압출기 및 가공 공구부를 개별적으로 X축, Y축, Z축으로 이송시키기 위한 복수 개의 스테퍼 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는
마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터.
The method according to claim 1,
Wherein the position shifting unit includes a plurality of stepper motors for individually feeding the extruder and the machining tool unit in the X axis, the Y axis, and the Z axis
A 3D printer equipped with a finishing tool part.
상기 적층 작업대와 위치 이동부 사이의 작업 공간부의 온도를 가열 또는 냉각시키기 위한 온도제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터.
The method according to claim 1,
And a temperature control unit for heating or cooling the temperature of the work space between the stacking workbench and the position shifting unit
A 3D printer equipped with a finishing tool part.
상기 적층 작업대의 상면에는 적층 조형된 상기 프린트 조형물을 상기 작업 공간의 외부로 이송시키는 이송 컨베이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
마무리 가공 공구부를 구비한 3D 프린터.
The method according to claim 1,
Further comprising a conveying conveyor for conveying the print molding, which is laminated and formed on the upper surface of the stacking workbench, to the outside of the work space
A 3D printer equipped with a finishing tool part.
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KR1020140042730A KR20150117723A (en) | 2014-04-10 | 2014-04-10 | Three-dimensional printer having a smooth finishing tool device |
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