KR101369617B1 - 3차원 프린터용 출력베드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 프린터에서 인쇄 결과물이 적층되는 출력베드에 관한 것이다. 상기 출력베드는, 복수의 홀이 구비된 평판 형상의 상판과; 상기 홀이 삽입되는 복수의 돌기가 구비된 하판;을 포함하여 구성되며, 상기 상판과 하판은 홀과 돌기를 매개로 하여 서로 맞물리는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 상기 홀의 단면적이 상기 돌기의 단면적보다 크게 구성한다. 본 발명에 따른 3차원 프린터용 출력베드는, 별도의 수반되는 작업 없이도 프린팅 과정에서 결과물을 견고하게 지지하면서도 출력 후 결과물을 용이하게 분리할 수 있어, 결과물의 외관 품질 및 작업 효율성이 향상될 수 있다.

Description

3차원 프린터용 출력베드{PRINTING BED FOR THREE DIMENSIONAL PRINTER}

본 발명은 3차원 프린터에 관한 것으로, 특히 3차원 프린터에서 인쇄 결과물이 적층되는 출력베드에 관한 것이다.

최근, 시제품 개발 단계에서 프로토타입의 제조과정이나, 다품종 소량생산과정에서 저비용으로 간단한 방법으로 물체의 입체형상을 복제하기 위한 3차원 프린팅 기술이 각광받고 있다.

3차원 프린팅은, 물체의 입체형상을 3차원 그래픽 설계 프로그램을 통해 분석하여 2차원 단면 형상 데이터 조합으로 생성한 후, 3차원 프린터를 이용하여 상기 2차원 다면 형상 정보에 기초하여 ABS와 같은 플라스틱 등의 원료물질을 압출하여 출력베드에 순차적으로 적층하여 물체의 입체형상을 제조하는 기술이다. 3차원 프린터의 구성요소 중 출력베드는 압출되어 나온 원료물질을 적층시키기 위한 평판 형상의 구조물로서, 결과물은 출력베드의 상부에 형성된다.

종래 이러한 3차원 프린터의 출력베드에는 결과물이 출력되는 동안 입체 형상을 지지 내지 고정하기 위한 별도의 부재가 제공되어 있지 않기 때문에, 프로그램 제어를 통해 단면 형상이 넓은 부분을 결과물의 아래부분으로 하여 먼저 출력하는 방식이 일반적이다.

또한, 결과물이 출력베드에 직접 적층 형성되는 경우에는 최종 결과물을 출력베드로부터 분리하는 과정에서 결과물의 외관이 손상될 우려가 있기 때문에 이를 완화할 목적으로, 레프트라는 넓고 얇은 미디어층을 먼저 출력한 후 그 위에 결과물을 출력함으로써 출력베드에 대한 결과물의 안정적인 접착 및 분리 작업을 도모하고 있다.

그러나, 이러한 레프트를 결과물 출력 전에 개재시키는 방식의 경우에도 평판 형상출력베드의 구조적인 한계로 인하여 접착력이 충분하지 않기 때문에, 작업자의 수작업에 의해 프린팅 개시 전 또는 중간에 풀이나 테이프 등의 별도의 접착수단을 이용하여 결과물을 고정할 필요성이 있고, 이에 따라 프린팅 작업의 효율성이 현저히 저하되고 결과물의 분리 과정에서 결과물에 대한 외관 손상의 또 다른 위험이 상존하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은, 3차원 프린팅 과정에서 결과물을 견고하게 지지하면서도 출력 후 결과물을 용이하게 분리할 수 있는 구조의 3차원 프린터용 출력베드를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지는 아래와 같다.

(1) 복수의 홀이 구비된 평판 형상의 상판과; 상기 홀이 삽입되는 복수의 돌기가 구비된 하판;을 포함하여 구성되며, 상기 상판과 하판은 홀과 돌기를 매개로 하여 서로 맞물리는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.

(2) 상기 홀의 단면적이 상기 돌기의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 따른 3차원 프린터용 출력베드.

(3) 상기 홀의 단면 형상이 돌기의 단면 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 상기 (2)에 따른 3차원 프린터용 출력베드.

(4) 상기 상판과 하판의 결합상태에서 상기 돌기의 상단은 상판의 상면과 일치하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 따른 3차원 프린터용 출력베드.

(5) 상기 상판과 하판은 서로 분리된 구조인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 따른 3차원 프린터용 출력베드.

(6) 상기 상판과 하판의 주연에는 서로 대응되어 맞물리는 핀과 홈으로 구성된 정렬수단을 더 포함하는 것으로 특징으로 하는 상기 (5)에 따른3차원 프린터용 출력베드.

(7) 상기 상판과 하판은 주연부 일단이 힌지 결합된 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 따른 3차원 프린터용 출력베드.

(8) 상기 상판과 하판 사이에 결합되되, 복수의 중공형 돌기가 구비된 중판을 더 포함하고, 상기 돌기는 상기 중공형 돌기의 중공부에, 상기 중공형 돌기는 상기 홀에 각각 순차적으로 삽입되고, 상기 홀의 단면적은 상기 중공형 돌기의 단면적 보다 크고, 상기 중공형 돌기의 중공부의 단면적은 상기 돌기의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 따른 3차원 프린터용 출력베드.

(9) 상기 하판은 횡방향으로 복수로 분할된 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 따른 3차원 프린터용 출력베드.

본 발명에 따른 3차원 프린터용 출력베드는, 별도의 수반되는 작업 없이도 프린팅 과정에서 결과물을 견고하게 지지하면서도 출력 후 결과물을 용이하게 분리할 수 있어, 결과물의 외관 품질 및 작업 효율성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터용 출력베드의 분해 사시도.
도 2는 상기 도 1의 실시예에 따른 출력베드의 결합상태 평면도.
도 3는 상기 도 1의 실시예에 따른 출력베드에 결과물이 출력된 상태에서의 개략적인 부분 확대 단면도.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프린터용 출력베드의 사시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 출력베드에 결과물이 출력된 상태에서의 개략적인 부분 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프린터용 출력베드의 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대해 상세히 설명한다. 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여한다. 또한, 명세서 전체에서, 구성요소가 '포함'된다고 할 때 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소가 제외되는 것이 아니라 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터용 출력베드의 분해 사시도이고, 도 2는 상기 도 1의 실시예에 따른 출력베드의 결합상태 평면도, 도 3은 상기 도 1의 실시예에 따른 출력베드에 결과물이 출력된 상태에서의 개략적인 부분 확대 단면도를 각각 나타낸다.

본 발명에 따른 3차원 프린터용 출력베드(10)는 3차원 프린팅 결과물이 적층되는 상판(100)과 그 하부에 제공되는 하판(200)을 포함한다. 상판(100)에는 복수의 홀(120)이 가공되어 있고, 하판(200)에는 상기 홀(120)에 삽입되어 결합되는 복수의 돌기(220)가 가공되어 있다. 결합상태에서, 상기 상판(100)과 하판(200)는 홀(120)과 돌기(220)를 매개로 하여 서로 맞물리게 된다.

본 발명에 따른 출력베드(10)가 적용되는 3D 프린터는, 결과물의 출력과정에서 바람직하게는 실시예에서와 같이 레프트 출력을 선행할 수도 있지만 레프트 출력 없이 결과물을 바로 출력하는 것도 가능하다.

도 1 의 실시예에서, 상기 상판(100)과 하판(200)은 서로 분리된 구조로 제공되고, 3차원 프린팅 결과물의 출력이 완료된 후 상기 상판(100)을 하판(200)의 상방향으로 리프팅함으로써 결과물을 용이하게 분리할 수 있다.

상기 상판(100)과 하판(200)에 구비되는 홀(120)과 돌기(220)의 단면 형상은 특별히 제한되지 않으며, 도1및 도 2에 도시된 사각 형상 외에 원형 또는 기타 다각 형상도 가능하다.

또한, 돌기(220)가 홀(120)에 삽입될 수 있는 구조이면, 홀(120)과 돌기(220)은 단면 형상이 서로 동일 내지 닮은 형상일 필요도 없고 서로 다른 단면 형상으로 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 바람직하게는, 상기 홀(120)의 단면적이 상기 돌기(220)의 단면적보다 큰 것을 특징으로 한다. 양자의 단면 형상이 동일 내지 닮은 형상인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 홀(120)과 돌기(120)의 측벽(122, 222) 사이에는 소정의 간격(d)이 형성된다. 한편, 양자의 단면 형상이 서로 상이한 경우 홀(120)의 단면적은 돌기(220)의 단면적보다 필연적으로 커야 하지만, 이 경우에도 홀(120)과 돌기(120)의 측벽(122, 222) 사이에는 소정의 간격(d)이 형성된다.

결과물 출력 과정에서 선행하여 출력되는 레프트(30)는 상기 간격(d) 사이로 침투되어 돌기(220)의 외측벽(122) 및 홀(120)의 내측벽(122)에도 도포된다. 이에 따라, 레프트(30)와 출력베드(10) 사이 접착 면적이 전체적으로 확장됨으로써 결과물(20)은 레프트(30)를 매개로 하여 출력베드(10) 상에 보다 견고하게 고정 지지될 수 있다.

레프트(30)을 매개로 출력베드(10)와 결과물(20) 사이 충분한 결합력을 확보하기 위해서는 출력베드(10) 최상면을 기준으로 측정되는 레프트(30)의 높이는 최소한 확보되어야 한다. 이러한 요구되는 레프트(30)의 최소 높이를 충족하면서 불필요한 레프트(30)가 낭비되는 것을 방지하기 위하여, 상기 상판(100)과 하판(200)의 결합상태에서 상기 돌기의 상단은 상판의 상면의 높이와 일치하는 것이 바람직하다.

한편, 홀(120)의 단면적이 상기 돌기(220)의 단면적 보다 큰 구조에서, 결합되는 각각의 홀(120)과 돌기(220) 쌍 사이로 침투되는 레프트 양이 전체적으로 균일하게 제어되기 위해서는 각각의 홀(120)과 돌기(220) 쌍 중심은 가능한 한 동일한 위치에 정렬될 필요가 있다.

이 경우, 도 1 의 실시예에서와 같이 상판(100)과 하판(200)이 상호간에 분리되어 있는 구조에서는, 상기 상판(100)과 하판(200)의 주연에는 서로 대응되어 맞물리는 핀(140)과 홈(240)으로 구성된 정렬수단을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 핀(140)과 홈(240)이 홀(120)과 돌기(220)의 중심이 동일한 위치에 정렬될 수 있도록 미리 설정된 위치에 형성되어 있기 때문에, 작업자는 결과물(20)의 출력 전에 상기 상판(100)과 하판(200)을 상기 핀(140)과 홈(240)을 기준으로 끼워 맞춤으로써 홀(120)과 돌기(220)의 중심이 동일한 위치에 용이하게 정렬될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프린터용 출력베드의 사시도를 나타낸다. 도 4의 실시예에서, 상판(100)과 하판(200)의 주연부 일단은 힌지(300) 결합되어 있고, 상기 힌지(300)를 중심으로 상판(100)과 하판(200)이 회동함으로써 개폐된다.

도 4의 실시예에서, 상판(100)과 하판(200)에 형성되는 홀(120)과 돌기(220)가 개폐과정에서 서로간에 간섭하지 않기 위해서는 홀(120)과 돌기(120)의 측벽(122, 222; 도 3 참조) 사이의 간격(d)은 충분히 확보되어야 한다. 또한, 도 4의 실시예에서, 상판(100)과 하판(200)은 힌지(300) 결합되어 있기 때문에 도 1 의 실시예에서와 같은 별도의 정렬 수단은 필요하지 않다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 출력베드에 결과물이 출력된 상태에서의 개략적인 부분 확대 단면도를 나타낸다. 도 5의 실시예에서는 상기 상판(100)과 하판(200) 사이에 결합되는 중판(400)을 더 포함한다. 상기 중판(400)에는 복수의 중공형 돌기(420)가 구비되고, 이러한 중공형 돌기(420) 각각은 상기 상판(100)에 구비된 홀(120)에 삽입된다. 상기 중공형 돌기(420)의 중심에 형성되는 중공부(440)로는 상기 하판(200)의 돌기(220)가 삽입된다. 이 경우, 상기 홀(120)의 단면적은 상기 중공형 돌기(420)의 단면적 보다 크고, 상기 중공형 돌기(420)의 중공부(440)은 상기 돌기(220)보다 큰 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 결과물 출력 과정에서 선행하여 출력되는 레프트(30)는 상기 홀(120)과 중공형 돌기(420) 사이의 빈 공간 뿐만 아니라 상기 중공형 돌기(420)의 중공부(440)와 상기 돌기(220) 사이의 빈 공간에도 도포됨으로써 레프트(30)와 출력베드(10) 사이 접착 면적이 전체적으로 확장됨으로써 결과물(20)은 레프트(30)를 매개로 하여 출력베드(10) 상에 보다 더 견고하게 고정 지지될 수 있다.

도 5의 실시예에서 상판(100), 하판(200) 및 중판(400)은 도 1의 실시예와 같이 서로 분리된 구조로 구현할 수 있고, 도 4의 실시예에서와 같이 힌지로 결합된 구조일 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 출력베드(10)는 종래 단일 평판 형태 구조와 달리 상판(100)과 하판(200) 또는 이에 더하여 중판(400)의 복층 구조로 구현함으로써, 3차원 프린팅 결과물의 출력이 완료된 후 단순히 상기 상판(100)을 하판(200) 또는 중판(400)으로부터 분리함으로써 결과물을 용이하게 분리할 수 있고, 나아가 홀(120), 중공형 돌기(420) 및 돌기(220) 사이의 간격에 여분의 레프트를 침투시켜 결합력을 보강함으로써 프린팅 결과물(20)은 레프트(30)를 매개로 하여 출력베드(10) 상에 보다 견고하게 고정 지지될 수 있고, 이에 따라 작업 효율성 및 결과물의 외관 품질 향상을 도모할 수 있다.

이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이나, 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다.

예컨대, 개시된 실시예에서는 상판(100), 하판(200) 및 중판(400)이 단일 형태로 제시되었지만, 이를 개별 부품 요소 중 적어도 어느 하나 이상은 복수로 분할될 수 있다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프린터용 출력베드의 사시도를 나타내며, 본 실시예에서는 하판(200A, 200B)을 복수로 분할한 것을 예시하였다.

또한, 도 1, 도 4 및 도 5 의 실시예에서는 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 출력베드(10)는 결과물의 출력 후 작업자가 상판(100)과 하판(200)을 용이하게 분리할 수 있도록 상판(100), 하판(200) 또는 중판(400) 중 적어도 어느 하나에는 별도의 파지 수단을 구비할 수 있다.

따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.

10: 출력베드 20: 출력 결과물
30: 레프트 100: 상판
120: 홀 122: 내측벽
140: 홈 200, 200A, 200B: 하판
220: 돌기 222: 외측벽
240: 핀 300: 힌지
400: 중판 420: 중공형 돌기
440: 중공부

Claims (9)

1. 복수의 홀이 구비된 평판 형상의 상판과;
   상기 홀이 삽입되는 복수의 돌기가 구비된 하판;을 포함하여 구성되며,
   상기 상판과 하판은 홀과 돌기를 매개로 하여 서로 맞물리되, 상기 홀의 단면적이 상기 돌기의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는, 3차원 프린터용 출력베드.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 홀의 단면 형상이 돌기의 단면 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 상판과 하판의 결합상태에서 상기 돌기의 상단은 상판의 상면과 일치하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 상판과 하판은 서로 분리된 구조인 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 상판과 하판의 주연에는 서로 대응되어 맞물리는 핀과 홈으로 구성된 정렬수단을 더 포함하는 것으로 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 상판과 하판은 주연부 일단이 힌지 결합된 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 상판과 하판 사이에 결합되되, 복수의 중공형 돌기가 구비된 중판을 더 포함하고,
   상기 돌기는 상기 중공형 돌기의 중공부에, 상기 중공형 돌기는 상기 홀에 각각 순차적으로 삽입되고,
   상기 홀의 단면적은 상기 중공형 돌기의 단면적 보다 크고, 상기 중공형 돌기의 중공부의 단면적은 상기 돌기의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 하판은 횡방향으로 복수로 분할된 것을 특징으로 하는 3차원 프린터용 출력베드.

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