JP6554740B2 - ３ｄプリンター - Google Patents

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Description

本発明は、３Ｄプリンターに関するものである。
本出願は、２０１５年５月７日付韓国特許出願第１０−２０１５−００６３８６１号及び２０１６年５月９日付韓国特許出願第１０−２０１６−００５６０８０号に基づく優先権の利益を主張し、該当する韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
３Ｄプリンターは、対象を立体的に出力してくれるプリンターであり、インクの材料に応じて様々な印刷方式を有する。
３Ｄ印刷方式では、例えば、熱可塑性高分子繊維をインクとして使用して加熱されたプリンターヘッドを通じてインクを溶融及び押出させる方式、または光硬化樹脂をインクとして使用してレーザーを通じてインクを光硬化させる方式が用いられる。しかし、熱可塑性高分子繊維をインクとして使用する場合には、解像度が低い短所があり、光硬化樹脂をインクとして使用する場合には、解像度は高いが、光学装備を使用しなければならないので装置の体積が大きくなる短所がある。
また、それぞれの印刷方式に合わせて３Ｄインクが製造されるため、互換性がほとんどないという問題がある。
本発明は、誘導加熱（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）を通じてインクの熱硬化または熱融合を発生させることができる３Ｄプリンターを提供することを、解決しようとする課題とする。
また、本発明は、噴射ノズルの後方に位置し、インクが塗布された領域に集中された交流電磁場（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ）を形成するように設けられた一つ以上のコイル構造体を含む３Ｄプリンターを提供することを、解決しようとする課題とする。
また、本発明は、噴射ノズルと基板との間の間隔及び加熱部と基板との間の間隔のうち少なくとも一つの間隔が調節可能であり、連続的に３Ｄ印刷が可能な３Ｄプリンターを提供することを、解決しようとする課題とする。
前述の課題を解決するために、本発明の一側面によると、磁性体を含むインクが保存されるインクタンクと、インクタンクと連結され、インクを噴射するための噴射ノズルと、噴射されたインクが堆積される基板と、誘導加熱を通じて基板上に塗布されたインクを加熱させるように設けられ、噴射ノズルの移送方向を基準として噴射ノズルの後方に位置するように設けられた加熱部と、噴射ノズル及び加熱部を移送するための移送部と、加熱部及び移送部を制御するための制御部と、を含む３Ｄプリンターが提供される。
また、加熱部は、基板上に堆積されたインクに外部の交流電磁場を印加するように設けられ得る。
また、加熱部は、基板上に堆積されたインクに集中された交流電磁場を形成するように設けられ得る。
また、加熱部は、一つ以上のコイル構造体を含み得る。
また、コイル構造体は、円筒形状（ソレノイド）、螺旋形状、またはパンケーキ（Ｐａｎｃａｋｅ）形状を有し得る。
また、コイル構造体は、円形または四角コイル形状を有し得る。
また、加熱部は、噴射ノズルを基準として後方の両側にそれぞれ配置された２つのコイル構造体を含み得る。このとき、加熱部は、２つのコイル構造体の間の空間に位置するインクに外部の交流電磁場を印加するように設けられ得る。
また、加熱部は、噴射ノズルと同じ高さに位置するように配置され得、加熱部は、噴射ノズルと異なる高さに位置するように配置され得る。例えば、加熱部は、噴射ノズルよりも約１ｍｍ程度下方に位置するように配置され得る。
また、加熱部は、２つのコイル構造体の間に噴射ノズルのノズルヘッドの中心線が位置するように設けられ得る。特に、加熱部は、２つのコイル構造体が噴射ノズルのノズルヘッドの中心線に沿って対称配列されるように設けられ得る。
また、噴射ノズルのノズルヘッドの直径は、１００μｍ以下であり得、好ましくは、１０ないし５０μｍであり得る。
また、２つのコイル構造体は、ヘルムホルツタイプ（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ ｔｙｐｅ）、バイ−コニカルタイプ（Ｂｉ−ｃｏｎｉｃａｌ Ｔｙｐｅ）、または、デュアルパンケーキタイプ（Ｄｕａｌ Ｐａｎｃａｋｅ Ｔｙｐｅ）で設けられ得る。
また、前記移送部は、加熱部と噴射ノズルを一体として移送するように設けられ得る。
また、前記移送部は、加熱部と噴射ノズルを個別に移送するように設けられ得る。
また、移送部は、加熱部と噴射ノズルを互いに異なる速度で移送するように設けられ得る。
また、移送部は、基板に対する加熱部の相対位置を調節するように設けられ得る。
また、加熱部及び基板のうち少なくとも一つは、昇降可能に設けられ得る。例えば、加熱部は、基板に対して昇降可能に設けられ得る。
また、移送部は、基板と噴射ノズルとの間の間隔を調節するように設けられ得る。例えば、噴射ノズルは、基板に対して昇降可能に設けられ得る。
また、制御部は、インクを塗布するとともに加熱部を作動させるように設けられ得る。これとは異なり、制御部は、インク塗布後、所定の時間が経過した以降に加熱部を作動させるように設けられ得る。
また、磁性体は、磁性を有する金属粒子、金属酸化物、または合金粒子を含み得る。
また、インクは、熱硬化基を含む単分子、オリゴマー、または高分子を含み得る。例えば、前記インクは、熱硬化性高分子を含み得る。
また、インクは、セラミック粒子を含み、セラミック粒子は、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群から選択された一つ以上の酸化物、窒化物または炭化物を含み得る。
以上で説明したように、本発明の少なくとも一実施例と関連した３Ｄプリンターは、次のような効果を有する。
３Ｄプリンターは、誘導加熱（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）を通じてインク（またはインク組成物）の熱硬化または熱融合を発生させることができ、インクが塗布された領域に集中された交流電磁場（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ）を形成するように設けられる。
また、３Ｄプリンターは、噴射ノズルと基板との間の間隔及び加熱部と基板との間の間隔のうち少なくとも一つの間隔が調節可能なように設けられ、連続的に３Ｄ印刷が可能である。
本発明の一実施例と関連した３Ｄプリンターを示す構成図である。 本発明と関連した加熱部の様々な実施例を示す概念図である。 本発明と関連した加熱部の様々な実施例を示す概念図である。 本発明と関連した加熱部の様々な実施例を示す概念図である。 本発明と関連した加熱部の様々な実施例を示す概念図である。
以下、本発明の一実施例による３Ｄプリンターを添付された図面を参照して詳しく説明する。
また、図面符号にかかわらず同一または対応する構成要素は、同一または類似の参照番号を付与してこれについての重複説明は略し、説明の便宜のために図示された各構成部材の大きさ及び形状は、拡大されたり、縮小され得る。
図１は、本発明の一実施例と関連した３Ｄプリンター１を示す構成図であり、図２ないし図５は、本発明と関連した加熱部の様々な実施例を示す概念図である。
本文書において、インクとは、誘導加熱によって熱融合または熱硬化が行われ得るインク組成物を意味することができ、インクまたはインク組成物という用語は、等しい意味で一緒に使用することができる。
図１を参照すると、本発明の一実施例と関連した３Ｄプリンター１は、磁性体を含むインクＩが保存されるインクタンク１０及びインクタンク１０と連結され、インクを噴射するための噴射ノズル４０を含む。また、前記３Ｄプリンター１は、噴射されたインクが堆積される基板２０及び誘導加熱（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）を通じて基板２０上に塗布されたインクＩを加熱させるように設けられ、噴射ノズル４０の移送方向を基準として噴射ノズル４０の後方に位置するように設けられた加熱部５０を含む。また、前記３Ｄプリンター１は、噴射ノズル４０と加熱部５０を移送するための移送部６０を含む。また、前記３Ｄプリンター１は、加熱部５０と移送部５０を制御するための制御部７０を含む。
また、前記加熱部５０は、基板２０上に堆積されたインク組成物Ｃに外部の交流電磁場を印加するように設けられる。具体的に、電磁場によって誘導加熱が発生するにつれてインク組成物Ｃが加熱されることができる。
ここで、インク組成物Ｃは、後述するように、組成に応じて熱硬化樹脂が硬化したり金属粒子が熱融合することができ、これによって、３次元の印刷を進行することができる。また、図１を参照すると、説明の便宜のために、噴射ノズル４０から噴射されたインクは、英字Ｉで表示し、加熱部５０を介して加熱されるインクは、英字Ｃで表示する。
また、外部の交流電磁場は、周波数が１００ｋＨｚないし１ｇＨｚであり、電流が５Ａないし５００Ａであり得る。前記範囲内の周波数と電流を加えたとき、インク組成物は、約１０秒ないし１時間以内に硬化が完全に行われ得る。
図１を参照すると、前記加熱部５０は、前記基板２０上に堆積されたインク組成物Ｃに集中された交流電磁場（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ）を形成するように設けられ得る。また、前記加熱部５０は、一つ以上のコイル構造体を含み得る。ここで、前記コイル構造体は、円形、多角形、螺旋形など様々な構造を有し得る。また、前記コイル構造体は、表面加熱用、内面加熱用、平板加熱用などに用いられることができる。また、コイル構造体の形状、数及びコイル構造体間の配列は、様々に決定し得る。例えば、コイル構造体は、円筒形状、螺旋形状、またはパンケーキ（Ｐａｎｃａｋｅ）形状を有し得る。また、コイル構造体は、円形または四角コイル形状を有し得る。
また、加熱部５０は、噴射ノズル４０に隣接して配置され得る。また、前記加熱部５０は、噴射ノズル４０の移送方向を基準として噴射ノズル４０の後方に位置するように設けられる。具体的に、噴射ノズル４０の移送方向の後方に加熱部５０が設けられることによって、噴射ノズル４０を通じたインクの噴射と加熱部５０を通じるインクの加熱が同時または順次に行われ得る。
前記のような配置状態において、前記移送部６０は、前記加熱部５０と噴射ノズル４０を一体として移送するように設けられ得る。このとき、加熱部５０と噴射ノズル４０は、同じ速度で移送され得る。これとは異なり、移送部６０は、加熱部５０と噴射ノズル４０を個別に移送するように設けられ得る。このとき、加熱部５０と噴射ノズル４０は、互いに異なる速度で移送されるように設けられ得る。前記移送部は、モーターのような駆動源を含み得、プリンター技術分野でインクノズルを移送させるために用いられる公知の要素で構成できる。
一方、前記移送部６０は、基板２０と加熱部５０との間の間隔を調節するように設けられ得る。例えば、前記加熱部５０は、基板２０に対して昇降可能に設けられ得る。これとは異なり、前記基板２０は、加熱部５０に対して昇降可能に設けられ得る。すなわち、移送部６０は、基板２０に対する加熱部５０の相対位置を調節するように設けられ得、加熱部５０及び基板２０のうち少なくとも一つは、昇降可能に設けられ得る。また、移送部６０は、基板２０と噴射ノズル４０との間の間隔を調節するように設けられ得る。
また、制御部７０は、インクＩを塗布するとともに加熱部５０を作動させるように設けられ得る。これとは異なり、制御部７０は、インク塗布後、所定の時間が経過した以降に加熱部５０を作動させるように設けられ得る。
図２を参照すると、加熱部１５０は、噴射ノズル４０を基準として後方の両側にそれぞれ配置された２つのコイル構造体１５１、１５２を含み得る。また、前記加熱部１５０は、２つのコイル構造体１５１、１５２の間の空間に位置するインクに外部の交流電磁場を印加するように設けられ得る。また、前記加熱部１５０は、２つのコイル構造体１５１、１５２の間に噴射ノズル４０のノズルヘッドの中心線Ｌが位置するように設けられ得る。例えば、２つのコイル構造体１５１、１５２は、ヘルムホルツタイプ（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚｔｙｐｅ）（図３参照）、デュアルパンケーキタイプ（Ｄｕａｌ Ｐａｎｃａｋｅ Ｔｙｐｅ）（図４参照）またはバイ−コニカルタイプ（Ｂｉ−ｃｏｎｉｃａｌ Ｔｙｐｅ）（図５参照）で設けられ得る。
以下、本文書で説明するインク（インク組成物）について具体的に説明する。
前記磁性体は、強磁性を有する金属粒子、金属酸化物、フェライトまたは合金粒子を含み得る。
また、前記磁性体は、磁性ナノ粒子を含み得る。
例えば、インク組成物Ｉは、熱硬化性高分子及び磁性ナノ粒子を含み得る。インク組成物Ｉに外部の交流電磁場を印加することにより、磁性ナノ粒子に磁場が形成され、それによって、発生する熱によって熱硬化性高分子を硬化させることができる。したがって、インク組成物Ｉは、直接的な熱による硬化ではなく、外部の交流電磁場を印加させることのみによっても硬化させることができる。
また、熱硬化性高分子のモノマーまたはオリゴマーは、その種類が特に限定されないが、エポキシ樹脂のモノマー、フェノール樹脂のモノマー、アミノ樹脂のモノマー、不飽和ポリエステル樹脂のモノマー、アクリル樹脂のモノマー、マレイミド樹脂のモノマー及びシアネート樹脂のモノマーからなる群から選択される１種以上を使用することができ、好ましくは、エポキシ樹脂のモノマー、アクリル樹脂のモノマー及びマレイミド樹脂のモノマーからなる群から選択される１種以上を使用することができる。
また、前記熱硬化性高分子のモノマーまたはオリゴマーは、インク組成物の総重量に対して８０ないし９９重量部で含まれ得る。
一方、前記磁性ナノ粒子は、１ないし９９９ｎｍの直径を有し、好ましくは、３０ないし３００ｎｍの直径を有し、より好ましくは、５０ないし１００ｎｍの直径を有し、さらに好ましくは、５０ないし６０ｎｍの直径を有する。ここで、磁性ナノ粒子の直径がナノサイズを超過すれば、インク組成物は、分散性を確保できない可能性もある。また、磁性ナノ粒子は、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、Ｆｅ、ＣｏＰｔ、及びＦｅＰｔからなる群から選択された１種以上であり得る。
また、インク組成物Ｉは、総重量に対して熱硬化性高分子８０ないし９９重量部及び磁性ナノ粒子１ないし２０重量部を含み得る。磁性ナノ粒子の含量が１重量部未満であれば、インク組成物を硬化させる時間が長くなり、２０重量部を超過すれば、黒い色を持つ磁性ナノ粒子によって硬化した樹脂の色が過度に暗くなり得る。また、磁性ナノ粒子の凝集現象が起き、硬化した樹脂内に空いた空間が発生することもあり、これにより、割れ目が発生することもある。
また、インク組成物は、硬化剤及び架橋剤からなる群から選択される１種以上をさらに含み得る。前記硬化剤は、その種類を特に限定しないが、例えば、有機過酸化物、ハイドロ過酸化物、アゾ化合物、イミダゾール系、脂肪族アミン、芳香族アミン、第３級アミン、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂及び酸無水物からなる群から選択される１種以上を使用することができる。前記硬化剤は、インク組成物の総重量に対して１ないし１０重量部で含まれ得、好ましくは、１ないし５重量部で含まれ得る。前記硬化剤の含量が１重量部未満であれば、インク組成物を完全に硬化させる時間が長くかかるようになり、１０重量部を超過すれば、鎖の長さが短い高分子が多量生成されて硬化した樹脂の熱的安定性が減少され得る。
また、前記架橋剤の種類は、特別に限定しないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、フェノールアルキル樹脂、アリル化フェノールノボラック樹脂及びマイクロカプセル型架橋剤からなる群から選択される１種以上を使用することができる。前記架橋剤をさらに使用することにより、インク組成物の硬度及び熱的安定性を増加させることができる。前記架橋剤は、インク組成物の総重量に対して１ないし１０重量部で含まれ得、架橋剤の含量が１重量部未満であれば、仮橋が充分に行われず、高い温度で高分子がとけて流れるようになり、溶媒による膨脹が起こり得、１０重量部を超過すれば、仮橋が過度に多くなって硬化した樹脂がこわれやすい状態になり得る。
一方、インクタンク１０と連結された噴射ノズル４０及び熱硬化が行われるようにインク組成物に外部の交流電磁場を印加するための加熱部５０は、プリンターヘッド３０を構成できる。このとき、前述の移送部６０は、基板２０に対するプリンターヘッド３０の相対位置を調節する。
また、制御部７０は、移送部６０及びプリンターヘッド３０を制御するように設けられる。また、制御部７０は、インク組成物Ｉの噴射と外部の交流電磁場の発生が同時に行われるように制御できる。
前記移送部６０は、プリンターでノズルヘッドを移送させるための通常の移送部として構成できる。例えば、前記移送部６０は、噴射軌跡に沿ったレール部及びレール部上でプリンターヘッド３０を移動させるための一つ以上のモーターを含み得る。また、前記移送部６０は、プリンターヘッド３０及び／または基板２０を昇降させるための一つ以上のモーター（例えば、ステップモータ）を含み得る。
また、本発明と関連したインク組成物は、マイクロサイズの金属粒子及び添加剤（例えば、有機成分）を含み得る。このような場合、誘導加熱を通じて金属粒子が熱融合することにより、３Ｄ印刷を進行させることができる。整理すると、インク組成物は、熱硬化樹脂と磁性ナノ粒子を含む（熱硬化樹脂インク）こともでき、金属粒子と添加剤を含む（金属性インク）こともできる。熱硬化樹脂インクの場合、インク組成物の総重量を基準に熱硬化性高分子が主な成分で含まれ、磁性ナノ粒子が補助成分で含まれる一方、金属性インクの場合、マイクロサイズの金属粒子が主な成分で含まれる。特に、金属性インクの場合、誘導加熱を通じて金属粒子を熱融合させる過程を通じて添加剤成分が除去されるようにできる。
また、磁性体粒子は、金属酸化物、フェライトまたは合金粒子を含み得る。また、前記金属酸化物は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、サマリウム（Ｓｍ）及びガドリニウム（Ｇｄ）からなる群から選択された１以上の酸化物を含み得る。また、前記フェライトは、ＭＯ．Ｆｅ２Ｏ３を含み、前記Ｍは、２価の金属イオンであり得る。また、２価の金属イオンは、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルまたは亜鉛を含み得る。また、合金粒子は、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、Ｎｉ−ＺｎまたはＭｎ−Ｚｎを含み得る。
また、前記インクは、セラミック粒子を含み得る。具体的に、前記セラミックは、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群から選択された１以上の酸化物、窒化物または炭化物を含み得る。また、前記インクは、コア−シェル構造の無機粒子及びセラミック粒子を含み得る。このとき、前記シェルは、セラミックを含み得る。また、コアは、磁性体または金属パウダーを含み得、前記コアは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、サマリウム（Ｓｍ）及びガドリニウム（Ｇｄ）からなる群から選択された１以上の酸化物を含み得る。
また、前記組成物は、セラミックゾル溶媒を含み得る。これによって、前記組成物は、セラミックゾル溶液であり得る。このような場合、組成物の内部に均一に分散した磁性体または金属パウダーから熱が発生して均一な熱硬化が可能であり、セラミックゾルの硬化とともにセラミック粒子の硬化が伴って最終硬化物の強度が増加されることができる。前記硬化は、前記セラミック素材間の焼結によるものであり得るが、これに限定されるものではなく、後述する硬化性樹脂とともに組成物の硬化が進行できる。
前記で説明した本発明の好ましい実施例は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明についての通常の知識を有する当業者であれば、本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能であり、これらの修正、変更及び付加は、下記の特許請求の範囲に属するものと見るべきである。
本発明と関連した３Ｄプリンターは、誘導加熱（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）を通じてインク（またはインク組成物）の熱硬化または熱融合を発生させることができ、インクが塗布された領域に集中された交流電磁場（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ）を形成するように設けられる。

Claims (15)

  1. 磁性体を含むインクが保存されるインクタンクと、
    前記インクタンクと連結され、前記インクを噴射するための噴射ノズルと、
    噴射された前記インクが堆積される基板と、
    誘導加熱を通じて前記基板上に塗布された前記インクを加熱させるように設けられ、前記噴射ノズルの移送方向を基準として前記噴射ノズルの後方に位置するように設けられた加熱部と、
    前記噴射ノズル及び前記加熱部を移送するための移送部と、
    前記加熱部及び前記移送部を制御するための制御部と、
    を含む３Ｄプリンターであって、
    前記加熱部は、前記噴射ノズルを基準として後方の両側にそれぞれ配置された２つのコイル構造体を含み、
    前記加熱部は、２つの前記コイル構造体の間の空間に位置する前記インクに外部の交流電磁場を印加するように設けられ、
    前記加熱部は、２つの前記コイル構造体の間に前記噴射ノズルのノズルヘッドの中心線が位置するように設けられた
    ３Ｄプリンター。
  2. 前記コイル構造体は、円筒形状、螺旋形状、またはパンケーキ（Ｐａｎｃａｋｅ）形状を有する
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  3. 前記コイル構造体は、円形または四角コイル形状を有する
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  4. ２つの前記コイル構造体は、ヘルムホルツタイプ（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ ｔｙｐｅ）、バイ-コニカルタイプ（Ｂｉ−ｃｏｎｉｃａｌ Ｔｙｐｅ）、または、デュアルパンケーキタイプ（Ｄｕａｌ Ｐａｎｃａｋｅ Ｔｙｐｅ）で設けられた
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  5. 前記移送部は、前記加熱部と前記噴射ノズルを一体として移送するように設けられた
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  6. 前記移送部は、前記加熱部と前記噴射ノズルを個別に移送するように設けられた
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  7. 前記移送部は、前記加熱部と前記噴射ノズルを互いに異なる速度で移送するように設けられた
    請求項６に記載の３Ｄプリンター。
  8. 前記移送部は、前記基板に対する前記加熱部の相対位置を調節するように設けられた
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  9. 前記加熱部及び前記基板のうち少なくとも一つは、昇降可能に設けられた
    請求項８に記載の３Ｄプリンター。
  10. 前記移送部は、前記基板と前記噴射ノズルとの間の間隔を調節するように設けられた
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  11. 前記制御部は、前記インクを塗布するとともに前記加熱部を作動させるように設けられた
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  12. 前記制御部は、前記インクを塗布後、所定の時間が経過した以降に前記加熱部を作動させるように設けられた
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  13. 前記磁性体は、磁性を有する金属粒子、金属酸化物、または合金粒子を含む
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  14. 前記インクは、熱硬化基を含む単分子、オリゴマー、または高分子を含む
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
  15. 前記インクは、セラミック粒子を含み、
    セラミック粒子は、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）及びジルコニウム（Ｚｒ）からなる群から選択された一つ以上の酸化物、窒化物または炭化物を含む
    請求項１に記載の３Ｄプリンター。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6641464B2 (ja) * 2015-09-25 2020-02-05 エルジー・ケム・リミテッド ３ｄプリンティング用組成物
CN108026320B (zh) * 2015-09-25 2020-06-09 株式会社Lg化学 用于3d打印的组合物
US11872623B2 (en) 2016-11-04 2024-01-16 Lg Chem, Ltd. Thermosetting composition
KR102089406B1 (ko) * 2017-04-26 2020-03-16 주식회사 엘지화학 노즐 조립체 및 이를 포함하는 3d 프린터
KR102171282B1 (ko) * 2017-04-26 2020-10-28 주식회사 엘지화학 노즐 조립체 및 이를 포함하는 3d 프린터
KR102524712B1 (ko) * 2017-04-28 2023-04-25 3디 글래스 솔루션즈 인코포레이티드 Ｒｆ 서큘레이터
KR102152465B1 (ko) * 2018-10-10 2020-09-07 한국기계연구원 3d 프린팅 시스템 분말제어 장치 및 방법
CN109333999B (zh) * 2018-11-20 2023-12-29 青岛科技大学 一种热固性聚合物增材制造装置及方法
JP7204276B2 (ja) 2018-12-06 2023-01-16 エルジー・ケム・リミテッド 吐出装置、成形装置、及び成形体の製造方法
CN109483869B (zh) * 2018-12-12 2020-10-20 哈尔滨工业大学 一种用于热固性形状记忆聚合物在轨4d打印的装置
JP7321624B2 (ja) * 2018-12-25 2023-08-07 エルジー・ケム・リミテッド 成形装置及び成形体の製造方法
EP3998146A4 (en) * 2019-07-11 2022-09-14 LG Chem, Ltd. OBJECT FILLED WITH RESIN AND METHOD OF PRODUCTION
JP7367358B2 (ja) * 2019-07-11 2023-10-24 大同特殊鋼株式会社 ボンド磁石製造方法
EP3875185A1 (de) * 2020-03-05 2021-09-08 Evonik Operations GmbH Selective superparamagnetic sintering und eine dafür geeignete tinte
KR102215528B1 (ko) 2020-04-16 2021-02-16 주식회사 웨이브피아 3d프린터용 rf 가열 장치를 적용한 노즐 구조
EP4094926B1 (de) * 2021-05-26 2024-01-31 uppolluX GmbH & Co. KG Vorrichtung, system und verwendung derselben sowie verfahren zum erzeugen einer 3d-struktur
KR102570503B1 (ko) * 2021-08-09 2023-08-24 한양대학교 산학협력단 진동부와 가열부를 구비한 금속 3d 프린터

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000094530A (ja) * 1998-09-25 2000-04-04 Canon Inc 造形装置及び造形方法
US6405095B1 (en) * 1999-05-25 2002-06-11 Nanotek Instruments, Inc. Rapid prototyping and tooling system
US20040151978A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-05 Huang Wen C. Method and apparatus for direct-write of functional materials with a controlled orientation
US8437104B2 (en) * 2006-04-06 2013-05-07 Sigma Pro Ltd. Llc Read/write apparatus and method for a magnetic storage medium comprised of magnetic nanoparticles contained within nanotubes
WO2007114895A2 (en) 2006-04-06 2007-10-11 Z Corporation Production of three-dimensional objects by use of electromagnetic radiation
WO2008146047A2 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Bae Systems Plc Improvements relating to direct write and additive manufacturing processes
EP2182787A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-05 BAE Systems PLC Improvements relating to additive manufacturing processes
JP2013067036A (ja) * 2011-09-21 2013-04-18 Keyence Corp ３次元造形装置
EP2764935B1 (en) * 2013-02-11 2017-08-23 King Abdulaziz City for Science & Technology (KACST) Method for manufacturing an element of a plurality of casting mold elements and casting method for manufacturing and system for casting a 3-dimensional object
US20140363326A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-11 Grid Logic Incorporated System and method for additive manufacturing
JP2015000476A (ja) * 2013-06-13 2015-01-05 コニカミノルタ株式会社 三次元造形方法及び三次元造形装置
JP6056032B2 (ja) * 2013-11-05 2017-01-11 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー．ブイ． 付加造形用の安定化マトリックス充填液状放射線硬化性樹脂組成物

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