KR100764848B1 - A nozzle structure of metal jet unit - Google Patents

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이택민
강태구
양정순
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한국기계연구원
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Abstract

A nozzle structure for a metal jet unit is provided to jet a molten metal accurately and smoothly by precisely setting a discharge condition of the molten metal. A metal jet unit includes a melting furnace(10) having a nozzle(15), and an actuator(20) having a plunger(21) pushing molten metal towards the nozzle. The nozzle has a plunger moving part receiving the plunger, a molten metal pressing part formed on a center of a bottom portion of the plunger moving part, and an orifice(18) formed on a center of a bottom of the molten metal pressing part. The plunger has a discharge pressing part protruding from a bottom portion thereof.

Description

메탈젯 유닛의 노즐 구조{A nozzle structure of metal jet unit}A nozzle structure of metal jet unit

도 1은 종래 메탈젯 유닛의 구성도,1 is a block diagram of a conventional metal jet unit,

도 2a 및 도 2b는 도 1의 노즐 영역 확대도, 2A and 2B are enlarged views of the nozzle area of FIG. 1,

도 3은 본 발명에 따른 메탈젯 유닛의 구성도, 3 is a configuration diagram of a metal jet unit according to the present invention;

도 4a 내지 도 4b는 도 3의 노즐 영역 확대도.4A-4B are enlarged views of the nozzle area of FIG. 3.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10 : 용융로 15 : 노즐10: melting furnace 15: nozzle

16 : 플런저이동부 17 : 용융금속가압부16: plunger moving part 17: molten metal pressing unit

18 : 오리피스 20 : 엑츄에이터18: Orifice 20: Actuator

21 : 플런저 23 : 토출가압부 21: Plunger 23: discharge pressure unit

25 : 용융금속유동홈 30 : 발진부25: molten metal flow groove 30: oscillation part

35 : 간극조절수단 40 : 압력조절수단35: gap adjusting means 40: pressure adjusting means

본 발명은, 메탈젯 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융메탈의 토출 성능이 개선된 메탈젯 유닛의 노즐 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a metal jet unit, and more particularly, to a nozzle structure of a metal jet unit with improved discharge performance of molten metal.

메탈젯 유닛은 잉크젯 프린터의 원리로부터 발달된 것으로서, 용융된 금속 재료를 초미세 액체방울 형태로 적하시켜 3차원 구조체 등의 임의 형상물을 성형할 수 있다. The metal jet unit is developed from the principle of an ink jet printer, and the molten metal material may be dropped in the form of ultra-fine droplets to form an arbitrary shape such as a three-dimensional structure.

이 메탈젯 유닛의 응용분야는 고도의 정밀성을 요구하는 초미세 반도체 회로나 초미세 PCB 회로 제작 및 나노 삼차원 부품이나 형상물 제작 등의 분야를 꼽을 수 있다.Applications of the metaljet unit include the manufacture of ultra-fine semiconductor circuits, ultra-fine PCB circuits, and nano-three-dimensional components and features that require high precision.

그러나, 이러한 메탈젯 유닛의 초기 기술은 비교적 저온의 용융점을 갖는 단일 금속만을 이용할 수밖에 없기 때문에, 그 활용 범위가 매우 한정적이었다. However, since the initial technology of such a metal jet unit can only use a single metal having a relatively low melting point, its application range is very limited.

또한, 용융금속의 토출속도 및 토출량의 제어가 이루어지지 않기 때문에, 3차원 임의 형상물의 조형시간이 오래 걸리고, 정밀하고 정확한 3차원 조형이 불가능하여 사실상 그 실용화가 어려운 문제점이 있었다. In addition, since the discharge rate and the discharge amount of the molten metal are not controlled, the molding time of the three-dimensional arbitrary shape takes a long time, and precise and accurate three-dimensional molding is impossible, so that practical use thereof is difficult.

이를 해결하기 위한 기술의 일 예로, 본 출원인은 도 1에 도시된 바와 같은 메탈젯 유닛(101)을 개발하여 국내 출원(출원번호 제10-2003-0078131호)한 바 있다. As an example of a technique for solving this problem, the applicant has developed a metal jet unit 101 as shown in FIG. 1 and filed a domestic application (Application No. 10-2003-0078131).

이 메탈젯 유닛(101)은 도 1과 같이, 용융금속을 생성하며 하부에 노즐(113)이 형성되어 있는 용융로(110)와, 용융로(110) 내에 상하 미세 진동 가능하게 설치되어 용융금속을 토출 시키는 엑츄에이터(120)와, 엑츄에이터(120)를 미세 진동시키는 발진부(130)와, 용융로(110) 내부를 진공상태로 유지시키는 진공펌프(140)와, 용융로(110) 내부를 소정의 압력으로 유지시키는 압력조절기(150)로 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, the metal jet unit 101 generates molten metal and is provided with a melting furnace 110 having a nozzle 113 formed at a lower portion thereof, and installed in the melting furnace 110 so as to vertically vibrate to discharge molten metal. To maintain the actuator 120, the oscillation unit 130 for vibrating the actuator 120, the vacuum pump 140 for maintaining the interior of the melting furnace 110 in a vacuum state, and the inside of the melting furnace 110 at a predetermined pressure. It consists of a pressure regulator 150 to.

이러한, 메탈젯 유닛(101)은 발진부(130)의 구동에 의해 엑츄에이터(120)가 상하 방향으로 미세 진폭 운동하면, 엑츄에이터(120) 하부에 마련된 플런저(121)가 노즐(113)의 오리피스(115)를 향해 용융로(110) 내의 용융금속을 반복적으로 가압 함으로써, 용융금속이 노즐(113)의 오리피스(115)를 통해 하나의 도트씩 액체방울 형태로 토출 되어 기판(160) 상에 적하 된다. 그리고, 이러한 과정은 제어컴퓨터(미도시)에 의해 용융금속의 토출속도 및 적하 위치 등이 제어됨으로써, 미세한 임의의 3차원 형상물이나 초미세 회로 등을 형성하게 된다. In the metal jet unit 101, when the actuator 120 moves in a small amplitude in the vertical direction by driving the oscillator 130, the plunger 121 provided under the actuator 120 is orifice 115 of the nozzle 113. By repeatedly pressurizing the molten metal in the melting furnace 110 toward the), the molten metal is discharged in the form of droplets one dot through the orifice 115 of the nozzle 113 is dropped on the substrate 160. In this process, the discharge speed, the dropping position, and the like of the molten metal are controlled by a control computer (not shown), thereby forming an arbitrary arbitrary three-dimensional object, an ultrafine circuit, or the like.

그런데, 종래 메탈젯 유닛(101)에 있어서는, 도 2a의 노즐(113) 영역 확대도에 도시된 바와 같이, 노즐(113)의 내경부(113a)가 중앙의 오리피스(115)를 향해 하향 경사지게 형성되어 있고, 엑츄에이터(120) 하단부의 플런저(121) 역시 노즐(113) 내경부(113a)의 형상에 대응하도록 중심을 향해 하방으로 경사진 하향 원뿔 형상으로 형성되어 있는 구조를 가지고 있기 때문에, 플런저(121)가 하향 가압 작용을 할 때, 가압력("A")이 도 2b에 도시된 바와 같이, 플런저(121)와 오리피스(115)의 중심을 향하지 않고, 플런저(121) 및/또는 노즐(113) 내경부(113a)의 경사면에 대해 직교하는 방향으로 작용하게 된다. However, in the conventional metal jet unit 101, as shown in the enlarged view of the nozzle 113 region of FIG. 2A, the inner diameter portion 113a of the nozzle 113 is formed to be inclined downward toward the central orifice 115. Since the plunger 121 at the lower end of the actuator 120 also has a structure that is formed in a downward conical shape inclined downward toward the center to correspond to the shape of the nozzle 113 inner diameter portion 113a, the plunger ( When the 121 acts downwardly, the pressing force "A" does not face the center of the plunger 121 and the orifice 115, as shown in FIG. 2B, and the plunger 121 and / or the nozzle 113. ) Acts in a direction perpendicular to the inclined surface of the inner diameter portion (113a).

즉, 플런저(121)의 가압력("A")이 플런저(121)와 오리피스(115)의 중심에 대해 벗어나게 됨으로써, 용융금속의 가압방향은 오리피스(115) 외측 외에 노즐(113)의 내측으로 분산된다. 따라서, 용융금속의 토출이 원활하게 이루어지지 못하고, 용융금속이 노즐(113)의 오리피스(115)를 통해 하나의 도트씩 액체방울 형태로 토출 되는 젯팅 작용을 기대하기 어려운 단점이 있었다. That is, the pressing force "A" of the plunger 121 is out of the center of the plunger 121 and the orifice 115, so that the pressing direction of the molten metal is distributed to the inside of the nozzle 113 outside the orifice 115. do. Therefore, the molten metal is not discharged smoothly, and the molten metal is difficult to expect the jetting action to be discharged in the form of droplets by dot through the orifice 115 of the nozzle 113.

또한, 노즐(113)의 오리피스(115) 단과 플런저(121)의 하단 사이의 간격이 너무 넓게 형성되어 용융금속의 토출 조건을 정밀하게 설정하기 어려울 뿐만 아니라, 플런저를 노즐 내에 결합할 때 정밀한 정렬이 곤란한 문제점이 있었다. In addition, the gap between the orifice 115 end of the nozzle 113 and the lower end of the plunger 121 is too wide to make it difficult to precisely set the discharging conditions of the molten metal, and also to precisely align the plunger in the nozzle. There was a difficult problem.

이러한 단점과 문제점들은 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도를 저하시키는 요인이 되는 심각한 문제점으로 대두된다. These shortcomings and problems are a serious problem that causes deterioration of the molding precision and completeness of the three-dimensional arbitrary shape.

따라서, 본 발명의 목적은, 용융금속의 토출 조건을 정밀하게 설정하여 용융 금속을 정확하고 원활하게 젯팅함 함으로써, 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도를 향상시킬 수 있는 메탈젯 유닛을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal jet unit which can improve molding precision and completeness of a three-dimensional arbitrary shape by precisely and smoothly jetting molten metal by precisely setting the discharge conditions of the molten metal. .

상기 목적은, 본 발명에 따라, 용융금속을 생성하며 하부에 노즐이 형성되어 있는 용융로와, 상기 용융로 내에 상하 미세 진동 가능하게 설치되며 하부에 상기 노즐을 향해 상기 용융금속을 가압하는 플런저를 갖는 엑츄에이터를 구비한 메탈젯 유닛에 있어서, 상기 노즐은 상기 플런저가 상하 슬라이딩 가능하게 수용되는 플런저이동부와, 상기 플런저이동부의 저부 중앙에 하향 단차지게 형성되는 용융금속가압부와, 상기 용융금속가압부의 저부 중앙에 외부를 향해 형성된 오리피스를 가지며; 상기 플런저는 하부에 상기 용융금속가압부와 오리피스에 대응하는 형상으로 단차지게 돌출되며 하단이 평면으로 형성된 토출가압부를 갖는 것을 특징으로 하는 메탈젯 유닛에 의해 달성된다. The object is, according to the present invention, an actuator having a molten furnace that generates a molten metal and a nozzle is formed in the lower portion, and an plunger installed in the melting furnace to enable fine vibration up and down and pressurizing the molten metal toward the nozzle in the lower portion. In the metal jet unit having a plunger, the nozzle is a plunger moving part that the plunger is accommodated so as to slide up and down, a molten metal pressing unit is formed to be stepped downward in the center of the bottom of the plunger moving portion, and the bottom center of the molten metal pressing unit Has an orifice formed outwardly; The plunger is achieved by the metal jet unit having a discharge pressurizing portion protruding stepped into a shape corresponding to the molten metal pressing portion and the orifice in the lower portion and the bottom is formed in a plane.

여기서, 상기 플런저의 둘레에는 둘레방향을 따라 소정의 간격을 두고 용융 금속유동홈이 상하 방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the molten metal flow groove is formed in the vertical direction at a predetermined interval along the circumferential direction around the plunger.

또한, 상기 엑츄에이터의 상부에는 상기 플런저와 상기 노즐과의 간극을 조절하는 간극조절수단이 마련되어 있는 것이 보다 바람직하다. In addition, it is more preferable that a gap adjusting means for adjusting a gap between the plunger and the nozzle is provided above the actuator.

이때, 상기 간극조절수단은 상기 엑츄에이터와 연결되며 둘레면에 나사산이 형성되어 있는 가변축과, 상기 가변축과 체결되는 노브를 갖는 것이 보다 바람직하다. In this case, it is more preferable that the gap adjusting means has a variable shaft connected to the actuator and having a screw thread formed on a circumferential surface thereof, and a knob engaged with the variable shaft.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 메탈젯 유닛의 구성도이고, 도 4a 내지 도 4b는 도 3의 노즐 영역 확대도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 메탈젯 유닛(1)은 용융금속(11)을 생성하는 용융로(10)와, 용융로(10) 내에 상하 미세 진동 가능하게 설치되어 용융금속(11)을 외부로 토출 시키는 엑츄에이터(20)와, 엑츄에이터(20)를 미세 진동시키는 발진부(30)와, 용융로(10) 내부를 소정의 압력으로 유지시키는 압력조절수단(40)으로 구성되어 있다. 3 is a configuration diagram of a metal jet unit according to the present invention, and FIGS. 4A to 4B are enlarged views of the nozzle area of FIG. 3. As shown in these drawings, the present metal jet unit 1 is installed in the melting furnace 10 to generate the molten metal 11 and in the melting furnace 10 so as to enable vertical vibration of the molten metal 11 to the outside. The actuator 20 which discharges, the oscillation part 30 which vibrates the actuator 20 finely, and the pressure control means 40 which hold | maintain the inside of the melting furnace 10 at predetermined pressure are comprised.

용융로(10)에는 다양한 금속 재료의 용융점에 대응할 수 있도록 비교적 고온의 온도로 용융로(10) 내부를 가열할 수 있는 가열히터(13)가 설치되어 있다. 이때, 가열히터(13)의 둘레는 외부와의 단열처리를 위해 내화재로 둘러싸여진다. 그리고, 용융로(10)의 하부에는 용융금속(11)의 토출을 위한 오리피스(18)를 갖는 노즐(15)이 설치되어 있다. The melting furnace 10 is provided with a heating heater 13 capable of heating the inside of the melting furnace 10 at a relatively high temperature so as to correspond to melting points of various metal materials. At this time, the circumference of the heating heater 13 is surrounded by a refractory material for heat treatment with the outside. The lower part of the melting furnace 10 is provided with a nozzle 15 having an orifice 18 for discharging the molten metal 11.

엑츄에이터(20)는 그 하단부에 노즐(15)의 오리피스(18)를 향해 용융금속(11)을 가압하는 플런저(21)를 가지고, 용융로(10) 내에 상하 운동 가능하게 설치된다. 이 엑츄에이터(20)는 후술할 발진부(30)에 의해 상하 진폭 운동함으로써, 플런저(21)가 용융금속(11)을 노즐(15)의 오리피스(18)를 통해 외부로 토출 시킨다. 이때, 엑츄에이터(20)는 용융로(10) 내의 용융금속(11) 보다 높은 용융점을 갖는 세라믹 등의 재질로 제작함으로써 열변형 되지 않는다. The actuator 20 has the plunger 21 which presses the molten metal 11 toward the orifice 18 of the nozzle 15 in the lower end part, and is installed in the melting furnace 10 so that it can move up and down. The actuator 20 moves up and down by the oscillator 30 to be described later, so that the plunger 21 discharges the molten metal 11 through the orifice 18 of the nozzle 15 to the outside. At this time, the actuator 20 is not thermally deformed by manufacturing a material such as ceramic having a higher melting point than the molten metal 11 in the melting furnace 10.

발진부(30)는 용융로(10)의 상부에 설치되며 발진부(30) 내부에는 전원 공급에 의해 상하 진폭 운동하는 압전소자(미도시)가 엑츄에이터(20)와 연결되도록 설치되어 있다. 엑츄에이터(20)는 압전소자(미도시)의 진폭운동에 연동하여 상하 진폭 운동하게 된다. The oscillation unit 30 is installed at the upper portion of the melting furnace 10 and the piezoelectric element (not shown) that is moved up and down by the power supply is installed in the oscillation unit 30 so as to be connected to the actuator 20. The actuator 20 is in vertical amplitude movement in conjunction with the amplitude movement of the piezoelectric element (not shown).

일반적인 압전소자(미도시)는 비교적 고온에서는 동작되지 않기 특성을 가지고 있으므로, 용융로(10)로부터의 고열이 전도되지 않도록 압전소자(미도시)를 냉각시키는 냉각수단(31)이 요구된다. Since a general piezoelectric element (not shown) has a characteristic of not operating at a relatively high temperature, cooling means 31 for cooling the piezoelectric element (not shown) is required so that high heat from the melting furnace 10 is not conducted.

아울러 발진부(30)에는 엑츄에이터(20)의 플런저(21)와 노즐(15)과의 간극을 미세하게 조절할 수 있는 간극조절수단(33)이 마련된다.In addition, the oscillation unit 30 is provided with a gap adjusting means 33 for finely adjusting the gap between the plunger 21 and the nozzle 15 of the actuator 20.

간극조절수단(33)의 일 예로서 압전소자(미도시)의 상부에 압전소자(미도시)와 연결된 가변축(35)을 마련하고 가변축(35)의 둘레에 나사산(35a)을 형성하여 그 나사산(35a)에 노브(37)를 체결함으로서 구현할 수 있다. As an example of the gap adjusting means 33, the variable shaft 35 connected to the piezoelectric element (not shown) is provided on the piezoelectric element (not shown), and the thread 35a is formed around the variable shaft 35 to form a screw thread 35a. This can be achieved by fastening the knob 37 to the thread 35a.

이때, 나사산(35a)의 규격은 노브(37)를 회전시키면 1/1000의 범위까지 가변축(35)이 승하강될 수 있는 정도의 규격이면 바람직하며, 가변축(35)의 높이 조절에 의해 압전소자(미도시)의 높이가 조절되면 압전소자(미도시)에 결합된 엑츄에이터(20)의 높이도 상하로 조절됨으로써 플런저(21)와 노즐(15)과의 간극을 조절할 수 있게 된다.At this time, the size of the thread (35a) is preferably a standard of the degree that the variable shaft 35 can be raised and lowered to the range of 1/1000 by rotating the knob 37, by adjusting the height of the variable shaft 35 When the height of the piezoelectric element (not shown) is adjusted, the height of the actuator 20 coupled to the piezoelectric element (not shown) is also adjusted up and down to adjust the gap between the plunger 21 and the nozzle 15.

압력조절수단(40)은 진공펀프(미도시)와 압력조절기(미도시)로 구성되는데, 진공펀프(미도시)는 용융로(10) 내부를 소정의 음압으로 유지시키기 위한 것이며, 압력조절기(미도시)는 용융로(10) 내부에 소정의 압력이 가해 용융금속(11)이 노즐(15)의 오리피스(18)를 통하여 토출되도록 하기 위한 압력을 제공한다. 이때, 압력조절기(미도시)는 불활성 가스인 질소(N2)를 주입함으로써 용융로(10) 내부의 압력을 조절하게 된다. 물론, 전술한 질소 가스 외에 아르곤 가스 등 기타 불활성가스를 사용할 수 있다. The pressure regulating means 40 is composed of a vacuum pump (not shown) and a pressure regulator (not shown). The vacuum pump (not shown) is for maintaining the inside of the melting furnace 10 at a predetermined negative pressure. (C) provides a pressure to apply a predetermined pressure to the melting furnace 10 so that the molten metal 11 is discharged through the orifice 18 of the nozzle 15. At this time, the pressure regulator (not shown) controls the pressure inside the melting furnace 10 by injecting nitrogen (N 2), which is an inert gas. Of course, other inert gas such as argon gas may be used in addition to the nitrogen gas described above.

한편, 용융로(10) 하부에 마련되어 있는 노즐(15)과 이에 대응하는 엑츄에이터(20)의 플런저(21)는 도 4a 및 도 4b의 노즐(15) 영역 확대도에 도시된 바와 같이, 노즐(15)의 내측 하부영역은 플런저(21)의 외경에 대응하는 내경을 가지고 플런저(21)가 상하 슬라이딩 가능하게 이동하는 플런저이동부(16)와, 플런저이동부(16)의 저부 중앙에 후술할 플런저(21)의 토출가압부(23)의 외경에 대응하는 내경으로 형성되는 용융금속가압부(17)와, 용융금속가압부(17)의 중앙 저부에 형성되 어 용융금속(11)의 토출구를 형성하는 오리피스(18)가 점진적으로 하향 단차지게 축경되는 형상을 가지고 있다. On the other hand, the nozzle 15 provided below the melting furnace 10 and the plunger 21 of the actuator 20 corresponding thereto, as shown in the enlarged view of the nozzle 15 region of FIGS. 4A and 4B, the nozzle 15 The inner lower region of the plunger has an inner diameter corresponding to the outer diameter of the plunger 21 and the plunger moving portion 16 to which the plunger 21 is slidably movable up and down, and the plunger 21 to be described later in the center of the bottom of the plunger moving portion 16. Molten metal pressurizing portion 17 formed with an inner diameter corresponding to the outer diameter of the discharge pressurizing portion 23 of the < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > and an orifice formed at the central bottom of the molten metal pressurizing portion 17 to form a discharge port of the molten metal 11 (18) has a shape in which it is reduced in diameter gradually downwardly.

그리고, 플런저(21)는 노즐(15)의 플런저이동부(16) 내에서 상하 운동하도록 수용되어 있으며, 플런저(21)의 하부에는 노즐(15)의 용융금속가압부(17)와 오리피스(18)에 대응하는 형상으로 단차지게 돌출되어 용융금속(11)을 가압하는 토출가압부(23)가 형성되어 있다. 이때, 토출가압부(23)의 하단은 평면으로 형성되어 있으며, 플런저(21)의 둘레에는 둘레방향을 따라 소정의 간격을 두고 용융금속유동홈(25)이 상하 방향으로 형성되어 있다. 이 용융금속유동홈(25)은 용융로(10) 내부의 용융금속(11)이 노즐(15)의 용융금속가압부(17)로 원활하게 공급될 수 있는 경로를 형성한다. The plunger 21 is accommodated to move up and down within the plunger moving part 16 of the nozzle 15, and the molten metal pressing part 17 and the orifice 18 of the nozzle 15 are disposed below the plunger 21. The discharge pressurizing portion 23 is formed to protrude stepwise to pressurize the molten metal 11. At this time, the lower end of the discharge pressurizing portion 23 is formed in a plane, the molten metal flow groove 25 is formed in the vertical direction around the plunger 21 at a predetermined interval along the circumferential direction. The molten metal flow groove 25 forms a path through which the molten metal 11 in the melting furnace 10 can be smoothly supplied to the molten metal pressing unit 17 of the nozzle 15.

이러한 구성에 의해서 본 발명에 따른 메탈젯 유닛(1)은 발진부(30)의 구동에 의해 엑츄에이터(20)가 상하 방향으로 미세 진폭 운동하면, 엑츄에이터(20) 하부에 마련된 플런저(21)가 노즐(15)의 플런저이동부(16) 내에서 상하 운동하면서 용융로(10) 내의 용융금속(11)을 노즐(15)의 용융금속가압부(17) 및 오리피스(18)를 향해 반복적으로 가압 한다. With this configuration, in the metal jet unit 1 according to the present invention, when the actuator 20 has a small amplitude movement in the vertical direction by the driving of the oscillation unit 30, the plunger 21 provided below the actuator 20 is connected to the nozzle ( The molten metal 11 in the melting furnace 10 is repeatedly pressed toward the molten metal pressurizing section 17 and the orifice 18 of the nozzle 15 while vertically moving in the plunger moving section 16 of 15).

그러면, 용융금속(11)이 플런저(21)의 용융금속유동홈(25)을 통해 노즐(15)의 용융금속가압부(17)로 공급되고, 용융금속가압부(17)에 공급된 용융금속(11)은 플런저(21) 하부의 토출가압부(23)의 반복적인 가압에 의해 오리피스(18)를 통해 하나의 도트씩 액체방울 형태로 토출 되어 기판 상에 적하 된다. Then, the molten metal 11 is supplied to the molten metal pressurizing unit 17 of the nozzle 15 through the molten metal flow groove 25 of the plunger 21, and the molten metal pressurizing unit 17 is supplied to the molten metal pressurizing unit 17. 11 is discharged in the form of droplets one by one through the orifice 18 by repetitive pressurization of the discharge pressurizing portion 23 under the plunger 21 is dropped on the substrate.

이러한 과정은 제어컴퓨터(미도시)에 의해 용융금속(11)의 토출속도 및 적하 위치 등이 제어됨으로써, 미세한 임의의 3차원 형상물이나 초미세 회로 등을 형성하게 된다. In this process, a discharge computer, a dropping position, and the like of the molten metal 11 are controlled by a control computer (not shown), thereby forming a fine arbitrary three-dimensional object, an ultrafine circuit, or the like.

이때, 노즐(15) 하부의 플런저이동부(16) 및 용융금속가압부(17)와 이에 대응하는 플런저(21) 및 토출가압부(23)의 구조는 플런저(21)의 하향 가압 작용시 가압방향을 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 용융금속가압부(17)의 중심으로 집중시키게 된다. 즉, 가압력이 오리피스(18)가 형성된 용융금속가압부(17) 중앙으로 집중 작용하게 되는 것이다. 특히, 토출가압부(23)의 하단부가 평면으로 형성됨으로써, 가압력은 오리피스(18)를 향하는 중앙으로 더욱 집중된다. At this time, the structure of the plunger moving part 16 and the molten metal pressurizing unit 17 and the corresponding plunger 21 and the discharge pressurizing unit 23 in the lower part of the nozzle 15 is the pressurizing direction when the plunger 21 presses downwardly. As shown in FIGS. 4A and 4B, the molten metal is concentrated in the center of the pressing unit 17. That is, the pressing force is concentrated to the center of the molten metal pressing unit 17 in which the orifice 18 is formed. In particular, the lower end portion of the discharge pressurizing portion 23 is formed in a plane, so that the pressing force is further concentrated in the center toward the orifice 18.

이와 같이, 용융금속(11)의 가압방향은 오리피스(18)를 향해 집중됨으로써, 용융금속(11)의 토출이 고속으로 원활하게 이루어질 뿐만 아니라. 용융금속(11)이 노즐(15)의 오리피스(18)를 통해 하나의 도트씩 액체방울 형태로 토출 되는 젯팅 작용이 원활하게 이루어진다. As such, the pressing direction of the molten metal 11 is concentrated toward the orifice 18, so that the discharge of the molten metal 11 is smoothly performed at high speed. The jetting action in which the molten metal 11 is discharged in the form of droplets by one dot through the orifice 18 of the nozzle 15 is performed smoothly.

또한, 노즐(15)의 플런저이동부(16)에 플런저(21)가 수용되고, 노즐(15)의 용융금속가압부(17)에 플런저(21) 하부의 토출가압부(23)가 오리피스(18)에 근접하게 위치하게 됨으로써, 용융금속(11)의 토출 조건을 정밀하게 설정할 수 있으며, 플런저(21)를 노즐(15) 내에 결합할 때 정밀하게 정렬된다. In addition, the plunger 21 is accommodated in the plunger moving part 16 of the nozzle 15, and the discharge pressurizing part 23 below the plunger 21 is provided in the molten metal pressure part 17 of the nozzle 15 by the orifice 18. By being located close to), it is possible to precisely set the discharge condition of the molten metal 11, and is precisely aligned when the plunger 21 is engaged in the nozzle 15.

이에 의해서, 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도가 현격하게 향상된다. Thereby, the molding precision and completeness of a three-dimensional arbitrary shape object improve significantly.

이와 같이, 메탈젯 유닛의 노즐 및 엑츄에이터의 플런저 구조를 상호 정렬 가능한 단차 축경된 구조로 하여 용융금속의 가압력을 오리피스 중앙으로 집중시킴으로써, 용융 금속이 정확하고 원활하게 젯팅됨과 동시에, 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도가 향상된다. In this way, the nozzle of the metal jet unit and the plunger structure of the actuator can be aligned to each other so that the molten metal can be concentrated to the center of the orifice by precisely and smoothly jetting the molten metal, and at the same time, the molten metal is jetted accurately and smoothly. Molding precision and completeness are improved.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용융금속의 토출 조건을 정밀하게 설정하여 용융 금속이 정확하고 원활하게 젯팅되고, 3차원 임의형상물의 성형 정밀도 및 완성도가 향상되는 메탈젯 유닛이 제공된다. As described above, according to the present invention, a metal jet unit is provided in which the molten metal is precisely and smoothly jetted by precisely setting the discharging conditions of the molten metal, and the molding precision and completeness of the three-dimensional arbitrary shape are improved.

Claims (4)

용융금속을 생성하며 하부에 노즐이 형성되어 있는 용융로와, 상기 용융로 내에 상하 미세 진동 가능하게 설치되며 하부에 상기 노즐을 향해 상기 용융금속을 가압하는 플런저를 갖는 엑츄에이터를 구비한 메탈젯 유닛에 있어서, In the metal jet unit having a molten furnace that generates a molten metal and a nozzle is formed in the lower portion, and an actuator having a plunger installed in the melting furnace to enable fine vibration up and down and pressurizing the molten metal toward the nozzle in the lower portion, 상기 노즐은 상기 플런저가 상하 슬라이딩 가능하게 수용되는 플런저이동부와, 상기 플런저이동부의 저부 중앙에 하향 단차지게 형성되는 용융금속가압부와, 상기 용융금속가압부의 저부 중앙에 외부를 향해 형성된 오리피스를 가지며;The nozzle has a plunger moving portion in which the plunger is slidably received, a molten metal pressing portion which is formed to be stepped downward in the center of the bottom of the plunger moving portion, and an orifice formed outwardly in the center of the bottom of the molten metal pressing portion; 상기 플런저는 하부에 상기 용융금속가압부와 오리피스에 대응하는 형상으로 단차지게 돌출되며 하단이 평면으로 형성된 토출가압부를 갖는 것을 특징으로 하는 메탈젯 유닛. The plunger is protruded stepped in a shape corresponding to the molten metal pressing portion and the orifice in the lower portion, the lower end of the metal jet unit, characterized in that the discharge pressing portion formed in a plane. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 플런저의 둘레에는 둘레방향을 따라 소정의 간격을 두고 용융금속유동홈이 상하 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈젯 유닛. The circumference of the plunger is a metal jet unit, characterized in that the molten metal flow groove is formed in the vertical direction at a predetermined interval along the circumferential direction. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 엑츄에이터의 상부에는 상기 플런저와 상기 노즐과의 간극을 조절하는 간극조절수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 메탈젯 유닛. The upper portion of the actuator, the metal jet unit is provided with a gap adjusting means for adjusting the gap between the plunger and the nozzle. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 간극조절수단은 상기 엑츄에이터와 연결되며 둘레면에 나사산이 형성되어 있는 가변축과, 상기 가변축과 체결되는 노브를 갖는 것을 특징으로 하는 메탈젯 유닛. The gap adjusting means is connected to the actuator, the metal jet unit, characterized in that it has a variable shaft having a thread formed on the circumferential surface, and a knob engaged with the variable shaft.
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JPH07185751A (en) * 1993-12-28 1995-07-25 Kawasaki Steel Corp Device for supplying molten metal for producing rapid cooled strip
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