KR101591938B1 - 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-d 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 프레임; 소정의 소재가 분사되는 분사부; 및 상기 분사부 아래에 배치되며 상면에 상기 소재가 적층되어 소정의 구조물이 조성되는 적층부; 상기 적층부와 상기 분사부 사이에 배치되며 상기 적층부 상에 조성된 구조물을 연마하는 절삭부;를 포함하며, 상기 프레임은, 상기 적층부, 분사부, 및 절삭부의 외측에 연결되며, 상기 적층부 및 절삭부는 상기 프레임을 따라서 상하 방향으로 변위 가능하게 구성되고 상기 노즐은 평면 상에서 변위 가능하게 구성되는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에 관한 것이다.

Description

듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터{3-D PRINTER HAVING DUAL STAGE}

본 발명은 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적층부 상에 분사부와 절삭부가 함께 마련되며, 분사부와 절삭부 사이의 거리 및 상기 절삭부와 적층부 사이의 거리는 서로 가변적으로 구성되어 적층 및 절삭 가공이 동시에 이루어질 수 있는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에 관한 것이다.

듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터는 최근 여러 분야에서 활용되며 각광받는 기술이다. 국내에서도 최근 1,2 년 사이에 크게 대중화되어 인터넷 쇼핑몰 등을 통해 확산되고 있으며, 해외에서는 새로운 산업 혁명이라고 언급될 정도로 큰 파급력을 갖고 주목받고 있다.

이러한 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터 기술은 급속도로 발전하고 있으나, 여전히 목적하는 형태를 결과물에 정밀하게 반영하는 것이 어려우며, 제조 속도 또한 다소 느린 단점이 상존한다. 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터는 소정의 소재를 적층하는 형태로 목적물을 제조하므로, 층 사이의 계단 형태의 단차가 형성되는 경우가 많으며 이를 위해 추가적인 연마, 절삭 공정이 필요한 경우가 많다.

대체로 이러한 소재의 적층이 수행된 후 별개의 공정으로 절삭 가공을 수행하는 경우가 많으며, 이러한 경우 시간과 비용이 추가로 소모될 수 있다. 따라서, 적층과 절삭 가공을 동시에 수행할 수 있는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터의 제공이 필요하다.

공개특허 10-2014-0036285

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 적층부 상에 분사부와 절삭부가 함께 마련되며, 분사부와 절삭부 사이의 거리 및 상기 절삭부와 적층부 사이의 거리는 서로 가변적으로 구성되어 적층 및 절삭 가공이 동시에 이루어질 수 있는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터는, 소정의 소재가 분사되는 분사부; 및 상기 분사부 아래에 배치되며 상면에 상기 소재가 적층되어 소정의 구조물이 조성되는 적층부; 상기 적층부와 상기 분사부 사이에 배치되며 상기 적층부 상에 조성된 구조물을 연마하는 절삭부;를 포함하며, 상기 적층부와 절삭부 사이의 거리 및 상기 절삭부와 적층부 사이의 거리는 가변적으로 구성된다.

바람직하게는, 상기 분사부, 절삭부, 및 적층부의 외측에 마련되는 프레임;을 더 포함하며, 상기 프레임은 상기 분사부, 절삭부, 및 적층부 중 적어도 하나와 연결되되, 수직 방향으로 연장되어, 상기 분사부, 절삭부, 및 적층부 중 적어도 하나가 상기 프레임을 따라서 수직 방향으로 이동하게 구성된다.

바람직하게는, 상기 프레임은 수직 방향으로 연장되는 복수의 메인 가이드 빔을 포함하며, 상기 각각의 메인 가이드 빔의 내측에는 각각 수직 방향으로 연장되는 메인 가이드 레일이 형성되고, 상기 분사부, 적층부 및 절삭부 중 적어도 하나의 외측에는, 각각 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 메인 가이드부가 구비되어, 상기 분사부, 적층부 및 절삭부 중 적어도 하나가 상기 메인 가이드 레일을 따라서 수직 방향으로 변위 가능하게 구성된다.

바람직하게는, 상기 프레임은, 원형으로 배열되는 복수의 외측 가이드 빔을 갖는 외측 프레임, 및 상기 복수의 외측 가이드 빔이 형성하는 원의 직경 방향 내측에 배열되는 하나 이상의 회전 가이드 빔을 갖는 회전 프레임을 포함하고, 상기 회전 프레임의 내측에 상기 절삭부가 연결되며, 상기 각각의 회전 가이드 빔은 수직 방향으로 연장되어 상기 절삭부가 상기 회전 프레임을 따라서 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 회전 프레임은, 상기 복수의 외측 가이드 빔이 형성하는 원의 중심을 중심으로 상기 외측 프레임 내에서 회전 가능하게 구성됨으로써 상기 절삭부의 위치가 가변하게 구성된다.

바람직하게는, 상기 회전 프레임은, 상기 회전 가이드 빔의 하부에 연결되며 상기 복수의 외측 가이드 빔이 형성하는 원과 동심으로 구성되는 링 형태의 연결 수단을 포함하며, 상기 외측 프레임은, 상기 복수의 외측 가이드 빔의 하부를 연결하며 상기 링 형태의 연결 수단에 삽입되는 원통형 연결 수단을 포함하고, 상기 링 형태의 연결 수단이 상기 원통형 연결 수단을 중심으로 회전함으로써 상기 회전 프레임이 회전되는 구성을 갖는다.

바람직하게는, 상기 적층부는, 하부에 상기 원통형 연결 수단 상에 배치되는 높이 조절 장치를 포함하며, 상기 높이 조절 장치는, 상기 적층부의 높이를 가변적으로 조절한다.

바람직하게는, 상기 적층부는, 소정의 면적을 갖는 제1 지그, 상기 제1 지그 상면에 배치되며 상기 분사부로부터 분사되는 소재가 적층되는 베드를 포함하며, 상기 베드 상에는, 복수의 지지 홀이 형성된다.

바람직하게는, 상기 베드는, 소정의 면적을 갖고 순차적으로 적층되는 제1 내지 제3 빌드 플레이트를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트는 각각 제1 내지 제3 지지 홀을 갖고, 상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트는, 각각 수평 방향으로 변위 가능하게 구성되어, 상기 제1 내지 제3 지지 홀이 서로 상하 방향으로 겹쳐지거나 어긋나게 구성된다.

바람직하게는, 상기 적층부는, 상기 제1 지그의 하부에 배치되며 상기 제1 지그를 상하 방향으로 이동시키는 높이 조절 장치를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 높이 조절 장치는, 상하 방향 길이가 가변되어 상기 제1 지그 및 베드의 위치가 상하 방향으로 가변되도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 제1 지그의 외측에는 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 제1 메인 가이드부가 구비되어 상기 제1 지그가 상기 메인 가이드 레일을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있게 구성된다.

바람직하게는, 상기 분사부는, 상기 프레임에 연결되며 내부에 소정의 제2 공간부가 형성된 제2 지그, 및 상기 제2 공간부에 배치되는 분사 장치를 포함하며, 상기 제2 지그는 상기 제2 공간부 내에 배치되며 적어도 일 방향으로 연장되는 제1 가이드 빔을 포함하며, 상기 분사 장치는, 상기 제1 가이드 빔에 연결되며, 상기 제1 가이드 빔과 수직하게 연장되고 상기 제1 가이드 빔을 따라서 상기 제1 가이드 빔이 연장되는 방향으로 변위되는 제2 가이드 빔, 및 노즐을 포함하며, 상기 노즐은 상기 제2 가이드 빔에 연결되며 상기 제2 가이드 빔을 따라서 상기 제2 가이드 빔이 연장되는 방향으로 변위되는 구성을 갖는다.

바람직하게는, 상기 제2 지그는, 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 제3 메인 가이드부를 가져서 상기 메인 가이드 레일을 따라서 이동할 수 있는 구성을 갖는다.

바람직하게는, 상기 절삭부는, 외측에 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 제2 메인 가이드부를 가져서 상기 메인 가이드 레일을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있으며 내부에 소정의 공간부가 형성된 제3 지그, 상기 공간부 내에 배치되는 절삭 장치, 및 상기 제3 지그와 상기 절삭 장치를 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 연결부는, 상기 절삭 장치가 상기 공간부 내에서 변위할 수 있도록 가변적으로 구성된 하나 이상의 레그를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제3 지그는, 내주면 둘레를 따라서 내측에 형성된 내부 가이드 레일을 갖고, 상기 연결부는, 상기 내부 가이드 레일과 연결되어 상기 내부 가이드 레일을 따라서 이동할 수 있게 구성되는 내부 가이드부를 더 포함하고, 상기 레그는 상기 내부 가이드부와 연결되며, 상기 절삭 장치가 상기 내부 가이드부의 이동에 따라서 상기 공간부 내에서 이동하게 구성된다.

바람직하게는, 상기 제3 지그는, 소정의 곡률 반경을 갖는 링 형상으로 구성되어 상기 공간부가 원형으로 이루어지며, 상기 내부 가이드 레일은, 상기 링 형상의 제3 지그의 내주면 둘레를 따라서 형성되어 소정의 곡률 반경을 갖게 구성되며, 상기 내부 가이드부는, 상기 내부 가이드 레일을 따라서 이동할 수 있도록 상기 내부 가이드 레일의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖게 구성된다.

바람직하게는, 상기 레그는 하나 이상 구비되되, 각각의 레그는, 소정의 길이를 갖고 연장되며 상기 내부 가이드부 및 상기 절삭 장치 사이를 연결하는 하나의 링크, 또는 직렬적으로 연결되는 복수의 링크를 포함하며, 상기 각각의 링크의 양 단은 상기 공간부가 형성하는 일 평면 상에서 회동 가능하도록 연결되어 상기 절삭 장치가 상기 평면 상에서 변위하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 레그는 3 개 이상 구비되며, 각각 일 단은 상기 절삭 장치와 연결되고 타 단은 상기 내부 가이드부와 연결되어 병렬 연결을 형성한다.

바람직하게는, 상기 연결부는, 제1 레그, 제2 레그, 및 제3 레그를 포함하며, 상기 제2 레그는 상기 제1 레그와 제3 레그 사이에 배치되고, 상기 제1 레그는 서로 회동 가능하게 힌지 연결되는 제1 링크, 및 제2 링크를 포함하고, 상기 제2 레그는 제3 링크를 포함하며, 상기 제3 레그는 서로 회동 가능하게 힌지 연결되는 제4 링크, 및 제5 링크를 포함한다.

바람직하게는, 상기 레그는 하나 이상 구비되되, 상기 레그 중 적어도 하나는 길이가 가변되어 상기 절삭 장치가 상기 공간부 내에서 위치 가변하게 구성된다.

바람직하게는, 상기 절삭부는, 소정의 중심축 및 반지름을 갖는 링 형태로 구성되며 내부에 공간부가 형성된 링형 지그, 상기 링형 지그의 직경 방향 외측에 각각 연결되며, 상기 링형 지그가 상기 중심축을 중심으로 회전 가능하게 연결되는 복수의 브라켓, 상기 공간부 내에 배치되는 절삭 장치, 및 상기 링형 지그와 상기 절삭 장치를 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 각각의 브라켓은 상기 메인 가이드 빔에 각각 연결되되, 외측에 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 제2 메인 가이드부를 가져서 상기 메인 가이드 레일을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있게 구성되고, 상기 연결부는, 상기 절삭 장치가 상기 공간부 내에서 변위할 수 있도록 가변적으로 구성된 하나 이상의 레그를 포함한다.

바람직하게는, 상기 브라켓은, 내측에 형성되어 상기 링형 지그가 연결될 수 있는 곡면 가이드 레일을 포함하며, 상기 곡면 가이드 레일은, 상기 링형 지그가 상기 곡면 가이드 레일을 따라서 회전할 수 있도록 상기 링형 지그의 곡률 반지름과 동일한 곡률 반지름을 갖는다.

바람직하게는, 상기 레그는 하나 이상 구비되되, 각각의 레그는, 소정의 길이를 갖고 연장되며 상기 링형 지그 및 상기 절삭 장치 사이를 연결하는 하나의 링크, 또는 직렬적으로 연결되는 복수의 링크를 포함하며, 상기 각각의 링크의 양 단은 상기 공간부가 형성하는 일 평면 상에서 회동 가능하도록 연결되어 상기 절삭 장치가 상기 평면 상에서 변위하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 레그는 3 개 이상 구비되며, 각각 일 단은 상기 절삭 장치와 연결되고 타 단은 상기 내부 링형 지그와 연결되어 병렬 연결을 형성한다.

바람직하게는, 상기 연결부는, 제1 레그, 제2 레그, 및 제3 레그를 포함하며, 상기 제2 레그는 상기 제1 레그와 제3 레그 사이에 배치되고, 상기 제1 레그는 서로 회동 가능하게 힌지 연결되는 제1 링크, 및 제2 링크를 포함하고, 상기 제2 레그는 제3 링크를 포함하며, 상기 제3 레그는 서로 회동 가능하게 힌지 연결되는 제4 링크, 및 제5 링크를 포함한다.

바람직하게는, 상기 레그는 하나 이상 구비되되, 상기 레그 중 적어도 하나는 길이가 가변되어 상기 절삭 장치가 상기 공간부 내에서 위치 가변하게 구성된다.

바람직하게는, 상기 절삭 장치는, 상기 레그와 연결되는 하우징, 및 상기 하우징과 연결되는 절삭 기구를 포함하고, 상기 절삭 기구는, 상기 링크가 회동하는 평면과 평행하게 연장되는 축을 중심으로 하여 상하 방향으로 회동 가능하도록 상기 하우징과 연결된다.

바람직하게는, 상기 절삭 기구는, 절삭을 수행하는 절삭 팁, 및 공기를 배출하는 에어 블로워를 포함한다.

바람직하게는, 상기 프레임은, 수직 방향으로 연장되는 복수의 메인 가이드 빔을 포함하며, 상기 적층부는 상기 복수의 메인 가이드 빔 중 일부에 연결되고, 상기 절삭부는 상기 복수의 메인 가이드 빔 중 다른 일부에 연결되어, 상기 적층부 및 절삭부가 상기 메인 가이드 레일을 따라서 수직 방향으로 변위 가능하게 구성된다.

본 발명에 따라서, 구조물의 지지가 간단하고 용이하게 달성되며, 또한 절삭 과정에서 인가되는 힘에도 불구하고 위치가 불필요하게 이탈되지 않음으로써 보다 목적하는 바에 부합하는 결과물이 구성될 수 있다.

아울러, 분사부를 통한 소재의 분사와 동시에 절삭부에 의한 절삭, 연마가 이루어진다. 따라서 소재의 적층과 동시에 절삭부에 의해 절삭 및 연마가 이루어짐으로써 아울러 신속하게 구조물을 제조할 수 있다.

도 1 및 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 적층부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 14 내지 도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 적층부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 20 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 적층부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 21 내지 도 24 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 적층부에 적용되는 베드의 구조를 나타낸 도면이다.
도 25 및 도 26 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 분사부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 27 내지 도 32 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 절삭부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 33 및 도 34 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 절삭부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 35 내지 도 39 는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 절삭부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 40 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 절삭부에 사용되는 브라켓의 구조를 나타낸 도면이다.
도 41 내지 도 48 은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 49 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에 의해 구성하고자 하는 목적물의 일 형태를 나타낸 도면이다.
도 50 내지 도 57 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에 의한 소정의 목적물의 구성 과정을 나타낸 도면이다.
도 58 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에 의해 구성된 결과물의 일 형태를 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 “하부", "상부", “측부” 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 부재 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 부재의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우, 다른 부재의 “상부"로 기술된 부재는 다른 부재의 "하부”에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "상부"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는”은 언급된 부재 외의 하나 이상의 다른 부재의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각부의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 실시예에서 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 본 발명을 이루는 구조에 대한 설명에서, 방향에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

도 1 및 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)의 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)는, 소정의 소재가 분사되는 분사부(300); 및 상기 분사부(300) 아래에 배치되며 상면에 상기 소재가 적층되어 소정의 구조물이 조성되는 적층부(200); 상기 적층부(200)와 상기 분사부(300) 사이에 배치되며 상기 적층부(200) 상에 조성된 구조물을 연마하는 절삭부(400);를 포함하며, 상기 분사부(300)와 절삭부(400) 사이의 거리 및 상기 절삭부(400)와 적층부(200) 사이의 거리는 가변적으로 구성된다.

분사부(300)에서는 소정의 소재가 분사된다. 이에 따라서, 상기 분사부(300)는 소정의 소재를 공급하는 소정의 공급 장치와 연결되며, 상기 소재를 분사하는 노즐(340)을 구비할 수 있다. 여기서, 소재는 소정의 구조물 구성에 적합한 고체 소재, 겔 소재, 액상 소재 등일 수 있고 이에 한정하지 않는다. 상기 노즐(340)은 상기 소재를 분사하여 소재가 후술하는 적층부(200) 상에 적층되도록 할 수 있다. 이때, 상기 분사부(300)에 구비된 노즐(340)은 평면상에서 변위하여 소재가 적층되는 위치가 제어될 수 있다.

적층부(200)는 상기 분사부(300) 아래에 배치되며, 상기 분사부(300)에서 분사된 소재가 적층됨에 따라서 소정의 구조물이 조성될 수 있도록 하는 소정의 선반과 같은 구조를 가질 수 있다.

상기 분사부(300)와 상기 적층부(200) 사이에 소정의 절삭부(400)가 위치한다. 절삭부(400)는 상기 분사부(300)와 상기 적층부(200) 사이에서 변위하면서 상기 적층부(200) 상에 조성된 구조물을 절삭, 연마하여 다듬을 수 있는 구성을 갖는다.

상기 분사부(300)와 절삭부(400) 사이의 거리, 및 상기 절삭부(400)와 적층부(200) 사이의 거리는 가변적으로 구성된다. 즉, 분사부(300)에서 분사되는 재료가 적층부(200) 상에 적층됨에 따라서, 상기 분사부(300)와 적층부(200) 사이의 거리가 조절되며, 이에 따라서 절삭부(400)가 이동하며 상기 구조물을 절삭, 가공할 수 있다. 이에 따라서 분사 및 적층과 동시에 구조물의 절삭이 수행될 수 있다.

상기와 같은 구조를 가짐에 따라서, 본 발명에 따른 3-D 프린터는 듀얼 스테이지 구조를 갖는다. 즉, 분사부(300) - 절삭부(400) - 적층부(200)가 하방향으로 순차적으로 마련되며, 적층부(200)에서 적층된 재료에 의해 구성되는 구조물이 절삭부(400)에서 절삭 가공될 수 있다. 이에 따라서 적층 및 절삭 가공이 동시에 수행될 수 있다.

상기 분사부(300), 적층부(200), 및 절삭부(400)는 소정의 프레임(100)에 연결되어 지지될 수 있다. 이하에서는 상기 프레임(100)의 실시 형태에 따라서 각각 설명하기로 한다.

상기 프레임(100)은 상기 적층부(200), 분사부(300), 및 절삭부(400)의 외측에 마련되며, 상기 적층부(200), 분사부(300), 및 절삭부(400) 중 적어도 하나와 연결될 수 있고, 수직 방향으로 연장될 수 있다. 이에 따라서 상기 적층부(200), 분사부(300), 및 절삭부(400) 중 적어도 하나는 상기 프레임(100)을 따라서 수직 방향으로 이동하며, 상기 프레임(100)에 의해서 상기 적층부(200), 분사부(300), 및 절삭부(400)가 정 위치에 위치하여 소재의 분사, 적층 및 절삭을 수행하도록 할 수 있다.

예컨대, 일 실시예에 의하면, 상기 적층부(200)와 상기 절삭부(400)가 상기 프레임(100)을 따라서 상하 방향으로 변위 가능한 구성을 가질 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(100)의 상부 부분에 상기 분사부(300)가 고정적으로 위치하여 소재를 분사하며, 상기 적층부(200) 상에 상기 소재가 적층되어 구조물이 조성되되, 상기 적층부(200)가 상하 방향으로 변위함에 따라서 목적한 형태의 구조물이 구성될 수 있다. 아울러, 상기 절삭부(400) 또한 상하 방향으로 변위함에 따라서 상기 구조물의 각 부분을 절삭, 연마할 수 있게 된다.

이때, 상부에 위치한 분사부(300)는 상하 방향으로 위치 고정되되, 평면 상에서 노즐(340)이 변위한다. 노즐(340)이 이동하면서 소재를 평면상의 소정 위치에 분사할 수 있다. 그리고, 상기 소재가 적층되는 적층부(200)가 상하 방향으로 변위함에 따라서 목적하는 형태를 갖는 구조물이 용이하게 구성될 수 있다. 특히, 소재를 분사하는 노즐(340)이 일정 높이 위치에 위치 고정되고 평면 상에서 변위되며, 적층부(200)가 상하 방향으로 변위함으로써 간단한 구조를 가질 수 있다.

상기와 같은 설명은 상기 적층부(200)와 상기 절삭부(400)가 상기 프레임(100)을 따라서 상하 방향으로 변위 가능한 실시 형태를 나타내며, 이에 한정하지는 않는다.

예컨대, 다른 형태에 의하면, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 적층부(300), 절삭부(400), 및 분사부(200)가 모두 상기 프레임(100)에 연결되어 상하 방향으로 변위 가능한 구성을 갖는 것도 가능하다. 또한 다른 예에 의하면, 상기 절삭부(400)만이 상기 프레임(100)에 연결되어 상하 방향으로 이동하고, 상기 적층부(200)는 별도의 높이 조절 장치에 의해서 상하 방향으로 이동하는 형태도 가능하다.

한편, 일 실시예에 의한 상기 프레임(100)의 구체적인 구성을 설명하면, 바람직하게는, 상기 프레임(100)은, 수직 방향으로 연장되는 복수의 메인 가이드 빔(110)을 포함하며, 상기 각각의 메인 가이드 빔(110)의 내측에는 각각 수직 방향으로 연장되는 메인 가이드 레일(112)이 형성되고, 상기 분사부(300), 적층부(200) 및 절삭부(400) 중 적어도 하나의 외측에는, 각각 상기 메인 가이드 레일(112)에 연결되는 메인 가이드부가 구비되어, 상기 분사부(300), 적층부(200) 및 절삭부(400) 중 적어도 하나가 상기 메인 가이드 레일(112)을 따라서 상하 방향으로 변위 가능하게 구성된다.

예컨대, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 메인 가이드 빔(110)은 4 방위에 각각 위치하여 4 개 구비될 수 있다. 물론, 이는 일 예로서, 그 이하, 또는 그 이상의 메인 가이드 빔(110)이 구비될 수 있다. 상기 메인 가이드 빔(110)은 직립한 상태로 서로 소정의 배치를 갖고 나란하게 배열될 수 있다.

한편, 상기 프레임(100)을 구성하는 메인 가이드 빔(110)이 모두 함께 상기 적층부(300), 절삭부(400), 및 분사부(200)에 연결되는 것에 한정하지 아니한다. 예컨대, 도 4 와 같이, 예컨대 4 방에 상기 메인 가이드 빔(110)이 배치되되, 서로 마주보는 2 개의 제1 메인 가이드 빔(110A)은 적층부(200)에 연결되고, 또 다른 서로 마주보는 또 다른 2 개의 제2 메인 가이드 빔(110B)은 절삭부(400)에 연결되는 것과 같은 실시 형태도 가능하다. 즉, 복수 개의 메인 가이드 빔(110)이 마련되며, 일부가 선택적으로 적층부(300), 절삭부(400), 및 분사부(200) 중 하나 이상에 연결될 수도 있다.

상기 각각의 메인 가이드 빔(110)에는 수직 방향으로 연장되는 메인 가이드 레일(112)이 형성된다. 아울러, 상기 분사부(300), 적층부(200) 및 절삭부(400) 중 적어도 하나의 외측에는 상기 메인 가이드 레일(112)과 연결되는 소정의 메인 가이드부가 구비되어, 상기 분사부(300), 적층부(200) 및 절삭부(400) 중 적어도 하나가 상기 메인 가이드 레일(112)을 따라서 상하 방향으로 변위할 수 있다. 상기 메인 가이드 레일(112) 및 메인 가이드부의 형태는 한정하지 아니하며, 상기 메인 가이드부와 상기 메인 가이드 레일(112)이 연결되어 그 변위를 안내할 수 있는 구성이면 충분하다. 한편, 상기 분사부(300), 적층부(200) 및 절삭부(400)의 외측에 모두 상기 메인 가이드부가 마련되어 상기 메인 가이드 레일(112)와 연결될 수도 있고, 어느 두개, 또는 어느 하나만이 연결되는 것도 가능하다.

한편, 상기 적층부(200) 및 절삭부(400)의 변위 및 위치 고정을 위해 소정의 구동 장치 및 제어 장치가 더 구비될 수 있다. 이와 같은 구성을 가짐에 따라서, 상기 메인 가이드 빔(110)을 따라서 상기 분사부(300), 적층부(200) 및 절삭부(400)가 상하 방향으로 용이하게 변위할 수 있다.

도 5 내지 도 7 을 참조하여 상기 프레임(100)의 다른 실시 형태에 따른 구성을 설명하면 아래와 같다.

일 예에 따르면, 상기 프레임(100)은, 원형으로 배열되는 복수의 외측 가이드 빔(122)을 갖는 외측 프레임(120), 및 상기 복수의 외측 가이드 빔(122)이 형성하는 원의 직경 방향 내측에 배열되는 하나 이상의 회전 가이드 빔(132)을 갖는 회전 프레임(130)을 포함하고, 상기 회전 프레임(130)의 내측에 상기 절삭부(400)가 연결되며, 상기 각각의 회전 가이드 빔(132)은 수직 방향으로 연장되어 상기 절삭부(400)가 상기 회전 프레임(130)을 따라서 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 회전 프레임(130)은, 상기 복수의 외측 가이드 빔(122)이 형성하는 원의 중심을 중심으로 상기 외측 프레임(120) 내에서 회전 가능하게 구성됨으로써 상기 절삭부(400)의 위치가 가변하게 구성된다.

즉, 일 실시예에 의하면, 상기 프레임(100)은 외측 프레임(120)과 상기 외측 프레임(120)의 내측에 마련되며 상기 외측 프레임(120) 내에서 회전하는 회전 프레임(130)으로 구성될 수 있다.

도 7 은 이러한 외측 프레임(120)의 형상을 도시한다. 상기 외측 프레임(120)은 복수의 외측 가이드 빔(122)을 가지며, 상기 외측 가이드 빔(122)은 원형으로 배열된다. 즉, 외측 가이드 빔(122)은 하나의 원의 가장자리 부분에 각각 배치될 수 있다. 상기 각각의 외측 프레임(120)은 수직방향으로 연장된다.

도 6 은 회전 프레임(130)의 형상을 도시한다. 회전 프레임(130)은 상기 복수의 외측 가이드 빔(122)이 형성하는 원의 직경 방향 내측에 배열되는 하나 이상의 회전 가이드 빔(132)을 포함한다. 상기 회전 가이드 빔(132) 또한 수직 방향으로 연장되며, 상기 외측 가이드 빔(122)이 형성하는 원의 중심을 중심으로 하여 회전할 수 있다. 상기 회전 프레임(130)이 복수 개 마련되며, 상기 외측 가이드 빔(122)이 형성하는 원과 동심원의 형태로 배열되는 것도 가능하며, 이에 한정하지 않는다.

이때, 회전 가이드 빔(132) 내측에는 상하 방향으로 연장되는 보조 가이드 레일(134)이 형성될 수 있다. 상기 보조 가이드 레일(134)의 역할은 상기 설명한 메인 가이드 레일(112)과 유사하다. 즉, 절삭부(400)에 구비된 제2 메인 가이드부(412)가 연결되어 절삭부(400)가 상하 방향으로 이동할 수 있다.

보다 구체적으로는, 상기 회전 프레임(130)은, 상기 회전 가이드 빔(132)의 하부에 연결되며 상기 복수의 외측 가이드 빔(122)이 형성하는 원과 동심으로 구성되는 링 형태의 연결 수단(136)을 포함할 수 있다. 즉, 도 5 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 이때, 상기 회전 가이드 빔(132)이 복수 개일 경우, 각각의 회전 가이드 빔(132)의 하부는 상기 링 형태의 연결 수단(136)에 연결될 수 있다.

또한, 상기 외측 프레임(120)은, 상기 복수의 외측 가이드 빔(122)의 하부를 연결하며 상기 링 형태의 연결 수단(136)에 삽입되는 원통형 연결 수단(124)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 원통형 연결 수단(124)은 상기 링 형태의 연결 수단(136)의 내경에 대응되는 외경을 가질 수 있다. 또한, 상기 외측 가이드 빔(122)과 상기 원통형 연결 수단(124)이 바로 연결되지 않고, 상기 복수의 외측 가이드 빔(122)의 하부가 소정의 면적의 지그를 통해 연결되고, 상기 지그의 상부에 상기 원통형 연결 수단(124)이 마련될 수 있다.

상기 원통형 연결 수단(124)을 중심으로 상기 링 형태의 연결 수단(136)이 회전함으로써, 상기 회전 프레임(130)이 회전될 수 있다. 이때, 상기 회전 프레임(130)의 회전을 위해 소정의 모터 등의 구동 수단이 마련될 수 있다.

한편, 상기 원통형 연결 수단(124)의 상부에는 상기 적층부(200)가 위치하되, 적층부(200)의 하부에는 상기 적층부(200)의 위치를 상하 방향으로 이동시키는 소정의 높이 조절 장치(202)가 마련될 수 있다. 상기 높이 조절 장치(202)는 예컨대 상하 방향으로 길이가 가변되어 상기 적층부(200)를 이동시킬 수 있다. 이에 대한 구체적인 형태는 후술하는 적층부(200)에 관한 설명을 참조한다.

상기 회전 프레임(130)의 내측에는 상기 절삭부(400)가 연결된다. 이때, 상기 절삭부(400)는 상기 회전 가이드 빔(132)에 연결되어 상기 절삭부(400)가 상기 회전 가이드 빔(132)을 따라서 상하 방향으로 이동 가능하다. 또한, 이때, 상기 회전 프레임(130)이 회전함에 따라서 상기 절삭부(400)가 평면상에서 이동할 수 있다. 따라서 적정한 위치에 대한 절삭이 이루어질 수 있다.

이하에서는 도 8 내지 도 24 를 참조하여, 적층부(200)에 대해 상세히 설명한다.

바람직하게는, 상기 적층부(200)는, 소정의 면적을 갖는 제1 지그(210), 및 상기 제1 지그(210) 상면에 배치되며 상기 분사부(300)로부터 분사되는 소재가 적층되는 베드(220)를 포함하며, 상기 베드(220) 상에는, 복수의 지지 홀(222)이 형성된다.

도 8 및 9 는 적층부(200)가 프레임(100)에 연결된 형상을 도시한다. 상기 적층부(200)는 소정의 면적을 갖는 판상의 제1 지그(210)를 갖는다. 한편, 일 예에 따르면, 상기 제1 지그(210)의 측부에는 상기 프레임(100)에 연결되는 제1 메인 가이드부(212)가 구비될 수 있다.

상기 제1 지그(210) 상에는 상기 분사부(300)로부터 분사되는 소재가 적층되는 베드(220)가 마련된다. 상기 베드(220)는 실질적으로 소재가 적층되어 구조물이 구성되도록 구성되며, 소정의 면적을 갖는다. 상기 베드(220)에는 복수의 지지 홀(222)이 형성된다. 상기 지지 홀(222)은 소정의 구경 및 깊이를 갖는 홀로 구성되며, 분사된 소재가 투입되기에 충분한 크기를 갖는다.

상기 베드(220)에 지지 홀(222)이 구비됨에 따라서, 분사된 소재가 소정의 구조물을 구성할 때, 상기 구조물이 상기 베드(220) 상에 견고히 지지될 수 있다. 즉, 상기 소재가 상기 베드(220) 상에 분사될 때 먼저 상기 지지 홀(222) 내에 투입되며, 이어서 연속적으로 구조물을 이루게 된다. 따라서, 구조물의 하부가 상기 지지 홀(222) 내에 삽입된 형태를 구성하며, 이에 따라서 지지가 달성된다. 따라서, 별도의 복잡한 구성, 장치가 없이 구조물이 지지되며, 절삭부(400)에 의한 절삭이 이루어질 때 인가되는 힘에도 불구하고 구조물이 정 위치에 고정될 수 있다.

한편, 상기 제1 지그(210)는 상하 방향으로 이동할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 도 8 내지 도 13 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 지그(210)의 측부에는 상기 프레임(100)의 메인 가이드 레일(134)에 연결되는 제1 메인 가이드부(212)가 구비되며, 상기 메인 가이드 레일(134)을 따라서 상기 제1 지그(210) 및 적층부(200)가 상하 방향으로 이동할 수 있다.

다른 실시예에 의하면, 도 14 내지 도 20 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 지그(210)의 하부에 마련되는 높이 조절 장치(202)에 의해서 상기 제1 지그(210)가 상하 방향으로 이동하는 것도 가능하다.

이와 같은 경우, 높이 조절 장치(202)의 길이가 조절됨에 따라서 따라서 화살표 U 와 같이 제1 지그(210)가 상하 방향으로 이동할 수 있다. 한편, 일 예에 의하면 도 14 내지 도 16 에 도시된 바와 같이, 상기 제1 지그(210)의 측부에는 상기 제1 메인 가이드부(212)가 구비되어 상기 메인 가이드 레일(134)에 연결될 수 있다.

또는, 다른 예에 의하면 도 17 내지 도 20 에 도시된 바와 같이, 제1 지그(210)에 제1 메인 가이드부(212)가 구비되지 않고, 측부가 메인 가이드 레일(134)에 연결되지 않을 수 있다. 이 경우에도, 높이 조절 장치(202)의 길이가 조절됨에 따라서 따라서 화살표 U 와 같이 제1 지그(210)가 상하 방향으로 이동할 수 있다. 한편, 이와 같은 실시 형태는 도 5 내지 도 7 에서 설명한 실시 형태에 적용될 수 있다. 즉 도 20 과 같이, 외측 프레임(120), 및 회전 프레임(130)이 마련되며, 상기 외측 프레임(120)과 회전 프레임(130)은 링 형태의 연결 수단(136) 및 원통형 연결 수단(136)에 의해서 연결된다. 이때, 상기 높이 조절 장치(202)는 상술한 원통형 연결 수단(124) 상에 위치할 수 있다. 즉, 적층부(200)의 측부가 프레임(100)과 연결되지 않음으로써, 절삭부(400)를 연결한 회전 프레임(130)이 독립적으로 회전할 수 있다.

여기서, 상기 높이 조절 장치(202)는, 하부가 상기 프레임(100)과 연결되고 상부가 상기 제1 지그(210)의 하면과 연결되며, 상하 방향 길이가 가변되어 상기 제1 지그(210) 및 상기 베드(220)의 위치가 상하 방향으로 가변되도록 구성될 수 있다. 즉, 소정의 타워형 구조물로 구성된 높이 조절 장치(202)가 상기 제1 지그(210) 하부에 마련되며, 상기 높이 조절 장치(202)의 높이가 조절됨으로써 상기 제1 지그(210)의 높이가 가변될 수 있다.

도 21 내지 도 24 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 적층부(200)에 적용되는 베드(220)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

한편, 상기 베드(220)는, 소정의 면적을 갖고 순차적으로 적층되는 제1 내지 제3 빌드 플레이트(230, 240, 250)를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트(230, 240, 250)는 각각 제1 내지 제3 지지 홀(234, 244, 254)을 갖고, 상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트(230, 240, 250)는, 각각 수평 방향으로 변위 가능하게 구성되어, 상기 제1 내지 제3 지지 홀(234, 244, 254)이 서로 상하 방향으로 겹쳐지거나 어긋나게 구성될 수 있다.

도 21 내지 도 24 를 참조하여 설명하면, 상기 베드(220)는 소정의 면적을 갖고 적층되는 제1 내지 제3 빌드 플레이트(230, 240, 250)를 가질 수 있다. 상기 각각의 빌드 플레이트는 소정의 면적 및 두께를 갖는 플레이트형 부재로서, 적층되는 구성을 가질 수 있다. 한편, 상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트(230, 240, 250)는 각각 면적에 걸쳐 형성된 복수의 제1 내지 제3 지지 홀(234, 244, 254)을 각각 가질 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 지지 홀(234, 244, 254)의 배열 구조는 동일할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트(230, 240, 250)는 서로 수평 방향으로 변위 가능함으로써, 상기 제1 내지 제3 지지 홀(234, 244, 254)이 서로 상하 방향으로 겹쳐지거나 어긋나는 구성을 가질 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 지지 홀(234, 244, 254)이 모두 같은 위치에 위치하여 하나의 관통된 홀을 형성하거나, 또는 서로 어긋나서 일부가 상하 방향으로 막히는 형태가 구현될 수도 있다.

먼저, 도 21 을 참조하면, 분사부(300)에 의한 소재의 분사 과정에서, 상기 제1 빌드 플레이트(230)와 제2 빌드 플레이트(240)는 서로 제1 지지 홀(234)과 제2 지지 홀(244)이 서로 겹쳐지도록 배치될 수 있다. 이에 따라서, 소재가 상기 제1 지지 홀(234)과 제2 지지 홀(244) 내로 투입되며, 상술한 바와 같이 상기 제1 지지 홀(234)과 제2 지지 홀(244)로부터 상부 방향으로 적층된 소재는 상기 제1 지지 홀(234)과 제2 지지 홀(244) 내의 소재가 경화됨으로써 지지되게 된다. 이때, 상기 제3 지지 홀(254)은 어긋한 위치에 위치하도록 배치된다.

이어서 도 22 에 도시된 바와 같이 제1 화살표 G 방향에 따라서 상기 제1 빌드 플레이트(230)를 변위시키면, 상기 제1 지지 홀(234)과 제2 지지 홀(244)이 서로 어긋나게 되며 따라서 각각의 내부에 위치하여 경화된 소재가 전단되게 된다. 즉, 도 42 와 같이 각각 제1 지지 홀(234) 내의 부분(S1)과 제2 지지 홀(244) 내의 부분(S2)로 서로 전단되어 나뉘어진다.

이어서 도 23 과 같이 제2 지지 홀(244)과 제3 지지 홀(254)이 서로 겹쳐지도록 제2 빌드 플레이트(240) 또는 제3 빌드 플레이트(250)를 변위시키면 상기와 같이 전단되어 이탈된 제2 지지 홀(244) 내의 부분(S2)는 상기 제3 지지 홀(254)을 통해 도 24 의 화살표 H 와 같이 하 방향으로 낙하하게 된다. 따라서 지지 부분의 제거가 용이하게 이루어지며, 상기 지지 홀로부터 구조물을 꺼내는 것이 작은 힘으로도 용이하게 달성될 수 있다.

도 25 및 도 26 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 분사부의 구조를 나타낸 도면이다. 이하에서는 도 25 및 도 26 을 참조하여 분사부(300)의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.

일 실시 형태에 따르면, 상기 분사부(300)는, 상기 프레임(100)에 연결되며 내부에 소정의 제2 공간부(316)가 형성된 제2 지그(310), 및 상기 제2 공간부(316)에 배치되는 분사 장치(320)를 포함하며, 상기 제2 지그(310)는 상기 제2 공간부(316) 내에 배치되며 적어도 일 방향으로 연장되는 제1 가이드 빔(312, 314)을 포함하며, 상기 분사 장치(320)는, 상기 제1 가이드 빔(312, 314)에 연결되며, 상기 제1 가이드 빔과 수직하게 연장되고 상기 제1 가이드 빔(312, 314)을 따라서 상기 제1 가이드 빔이 연장되는 방향으로 변위되는 제2 가이드 빔(330), 및 상기 제2 가이드 빔(330)에 연결되며 상기 제2 가이드 빔(330)을 따라서 상기 제2 가이드 빔(330)이 연장되는 방향으로 변위되는 노즐(340)을 포함한다.

상기 제2 지그(310)는 상기 프레임(100)에 연결된다. 전술한 바와 같이, 일 예에 의하면, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 제2 지그(310)는 상기 프레임(100) 의 상단에 고정적으로 연결될 수 있다. 다른 예에 의하면, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 제2 지그(310)는, 상기 메인 가이드 레일(112)에 연결되는 제3 메인 가이드부(302)를 가져서 상기 메인 가이드 레일(112)을 따라서 수직방향으로 이동할 수 있는 구성을 가질 수 있다.

상기 제2 지그(310)의 내부에는 소정의 면적을 갖는 제2 공간부(316)가 구성되며, 상기 제2 공간부(316) 내에 소재를 분사하는 노즐(340)을 갖는 분사 장치(320)가 위치하며, 상기 제2 공간부(316) 내에서 상기 분사 장치(320)가 변위하는 구성을 갖는다.

상기 제2 공간부(316) 내에는 제1 가이드 빔(312, 314)이 마련된다. 상기 제1 가이드 빔(312, 314)은 제2 공간부(316)를 가로질러 일 방향으로 연장되는 구성을 갖고, 하나 이상 구비된다. 바람직하게는, 도 24 및 도 25 에 도시된 바와 같이, 제2 공간부(316)의 양 측부에 각각 하나의 제1 가이드 빔(312, 314)이 서로 평행하게 연장될 수 있다.

상기 분사 장치(320)는 제2 가이드 빔(330)과 노즐(340)을 포함한다. 상기 제2 가이드 빔(330)은 상기 제1 가이드 빔(312, 314)에 연결되며, 상기 제1 가이드 빔(312, 314)과 수직하게 연장되고 상기 제1 가이드 빔을 따라서 상기 제1 가이드 빔(312, 314)이 연장되는 방향으로 변위된다. 이에 따라서, 상기 제1 가이드 빔(312, 314)에 상기 제2 가이드 빔(330)을 변위 가능하게 연결하는 소정의 연결 수단(322, 324)이 마련될 수 있다.

상기 노즐(340)은 상기 제2 가이드 빔(330)에 연결되되, 상기 제2 가이드 빔(330)을 따라서 상기 제2 가이드 빔(330)이 연장되는 방향으로 변위된다. 상기 노즐(340)은 소정의 분사구(342)를 통해 소재를 분사할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가짐에 따라서, 상기 노즐(340) 및 상기 제2 가이드 빔(330)은 상기 제1 가이드 빔(312, 314)이 연장되는 방향을 따라 변위하며, 상기 노즐(340)은 상기 제2 가이드 빔(330)이 연장되는 방향을 따라 변위한다. 즉, 상기 노즐(340)은 일 평면 상에서 임의의 위치로 변위할 수 있으며, 따라서 소재의 분사가 원하는 위치에 이루어질 수 있다.

이하에서는 절삭부(400)에 대해 설명한다.

도 27 내지 도 32 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 절삭부(400)의 구조를 나타낸 도면이다.

절삭부(400)에 관한 일 실시 형태에 의하면, 상기 절삭부(400)는, 외측에 상기 메인 가이드 레일(112)에 연결되는 제2 메인 가이드부(412)를 가져서 상기 메인 가이드 레일(112)을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있으며 내부에 소정의 공간부(416)가 형성된 제3 지그(410), 상기 공간부(416) 내에 배치되는 절삭 장치(470), 및 상기 제3 지그(410)와 상기 절삭 장치(470)를 연결하는 연결부(420)를 포함하며, 상기 연결부(420)는, 상기 절삭 장치(470)가 상기 공간부(416) 내에서 변위할 수 있도록 가변적으로 구성된 하나 이상의 레그를 포함한다.

상기 제3 지그(410)는 외측에 제2 메인 가이드부(412)를 갖고, 상기 제2 메인 가이드부(412)는 상기 메인 가이드 레일(112)에 연결되어 상하 방향 변위를 유도한다. 아울러, 내부에는 소정의 면적을 갖는 공간부(416)가 형성되며 상기 공간부(416) 내에 소정의 절삭 장치(470) 및 연결부(420)가 위치한다.

이에 따라서, 상기 제3 지그(410)는 도 27 에 도시된 바와 같이 전체적으로 원형 링의 형상을 가질 수 있으며, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 제3 지그(410)는 타원형, 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

상기 공간부 내에 소정의 절삭 장치(470) 및 연결부(420)가 위치한다. 상기 절삭 장치(470)는 실질적으로 구조물의 절삭, 연마를 수행하는 부재이며, 상기 연결부(420)는 상기 절삭 장치(470)와 상기 제3 지그(410)를 연결하는 부재이다. 상기 연결부(420)는 하나 이상의 레그를 포함하며, 상기 레그가 상기 절삭 장치(470)와 상기 제3 지그(410)를 연결한다.

바람직하게는, 상기 제3 지그(410)는, 내주면 둘레를 따라서 내측에 형성된 내부 가이드 레일(414)을 갖는다. 상기 내부 가이드 레일(414)은, 상기 제3 지그(410)의 내주면 둘레를 따라서 둘레 방향으로 연장되는 홈과 같은 형상을 구성될 수 있으며, 후술하는 내부 가이드부(430)와 연결되어 내부 가이드부(430)의 이동을 안내할 수 있는 구성을 가지면 충분하다.

상기 연결부(420)는, 상기 내부 가이드 레일(414)과 연결되어 상기 내부 가이드 레일(414)을 따라서 이동할 수 있게 구성되는 내부 가이드부(430)를 더 포함하고, 상기 레그는 상기 내부 가이드부(430)와 연결되며, 상기 절삭 장치(470)가 상기 내부 가이드부(430)의 이동에 따라서 상기 공간부(416) 내에서 이동하게 구성된다.

즉, 상기와 같이, 상기 내부 가이드부(430)는 상기 내부 가이드 레일(414)에 연결되어 내부 가이드 레일(414)을 따라서 상기 공간부(416) 내측을 이동할 수 있다. 일 예로, 상기 내부 가이드부(430)는 상기 내부 가이드 레일(414)과 연결되어 상기 내부 가이드 레일(414)을 따라서 변위할 수 있다. 따라서, 내부 가이드부(430)는 상기 제3 지그(410)의 내주면을 빙 돌아 변위 가능하다. 한편, 상기 레그의 일 단은 상기 내부 가이드부(430)에 연결되고 타단은 상기 절삭 장치(470)와 연결됨으로써 상기 절삭 장치(470)가 상기 공간부 내에서 회전하며 변위할 수 있게 된다. 한편, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 상기 제3 지그(410)의 형태, 및 절삭 장치(470), 연결부(420)의 개수에 따라서 일정 범위로 그 이동이 제한될 수 있다.

한편, 도 29 내지 32 에 도시된 바와 같이, 상기 내부 가이드부(430)는 상기 내부 가이드 레일(414)를 따라서 변위 가능하도록 적합한 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 제3 지그(410)가 소정의 곡률 반경을 갖는 원형 링 형태로 구성되어 상기 공간부(416)가 원형으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 내부 가이드 레일(414) 또한 상기 링 형상의 제3 지그(410)의 내주면 둘레를 따라서 형성되어 소정의 곡률 반경을 갖게 구성된다. 이에 따라서, 상기 내부 가이드부(430)는 상기 내부 가이드 레일(414)을 따라서 이동할 수 있도록 상기 내부 가이드 레일(414)의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 가질 수 있다. 즉, 내부 가이드부(430)는 원형, 또는 원의 일부 형태를 가지며, 그 외에 굴곡을 갖거나 형태가 가변하는 구성을 가질 수 있고, 이에 한정하지 않는다.

이때, 상기 각각의 레그는, 소정의 길이를 갖고 연장되며 상기 내부 가이드부(430) 및 상기 절삭 장치(470)와 연결되는 하나 이상의 링크를 포함한다. 이때, 상기 각각의 링크의 양 단은 상기 공간부가 형성하는 일 평면 상에서 회동 가능하도록 연결되어 상기 절삭 장치(470)가 상기 평면 상에서 변위하도록 구성될 수 있다.

즉, 도 27 내지 32 에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 레그는 소정의 길이를 갖는 하나 이상의 링크로 구성되되, 상기 링크는 소정의 일 평면 상에서 회동 가능하게 연결되어 상기 링크에 연결된 절삭 장치(470)가 상기 평면 상에서 회동할 수 있다. 일 예로 하나의 레그가 마련되고 상기 레그가 하나 이상의 링크로 구성되며 상기 링크들이 서로 회동하여 상기 절삭 장치(470)가 일 평면 상에서 변위하는 것도 가능하며, 바람직하게는 각각 하나 이상의 링크를 갖는 복수의 레그가 서로 복합적으로 작동하여 상기 절삭 장치(470)의 위치가 가변하는 것도 가능하다.

상기 링크의 회동에 따라 절삭장치가 변위하고, 상기 내부 가이드부(430)가 상기 내부 가이드 레일(414)을 따라서 이동함으로써 소정의 평면 상의 광범위한 위치에서 절삭부(400)가 절삭을 수행할 수 있다.

바람직하게는, 상기 레그는 3 개 이상 구비되며, 각각 일 단은 상기 절삭 장치(470)와 연결되고 타 단은 상기 내부 가이드부(430)과 연결되어 병렬 연결을 형성하는 구성을 갖는다.

즉, 상기 내부 가이드부(430)과 상기 절삭 장치(470) 사이에는 3 개 이상의 레그가 마련되어 병렬 연결을 형성하며, 이에 따라서 상기 절삭 장치(470)의 작동 효율 및 작동 정확도가 향상될 수 있다.

일 예로, 도 31 및 32 에 도시된 바와 같이, 상기 연결부(420)는 제1 레그(440), 제2 레그(450), 및 제3 레그(460)를 포함하며, 상기 제2 레그(450)는 상기 제1 레그(440)와 제3 레그(460) 사이에 배치되고, 상기 제1 레그(440)는 서로 회동 가능하게 힌지 연결되는 제1 링크(442), 및 제2 링크(444)를 포함하고, 상기 제2 레그(450)는 제3 링크(452)를 포함하며, 상기 제3 레그(460)는 서로 회동 가능하게 힌지 연결되는 제4 링크(462), 및 제5 링크(464)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.

이때, 상기 각각의 링크의 회동 연결 지점에는 소정의 구동 장치가 마련되어 링크의 회동을 수행할 수 있다. 상기 구동 장치의 구동에 의해 링크가 회동함에 따라서 상기 절삭 장치(470)가 변위하게 되며, 이때 상기 구동 장치가 배치되는 회동 연결 지점은 절삭 장치(470)의 변위에 적합하게 선택될 수 있다.

한편, 바람직하게는, 상기 절삭 장치(470)는, 상기 레그와 연결되는 하우징(472), 및 상기 하우징(472)과 연결되는 절삭 기구(474)를 포함하고, 상기 절삭 기구(474)는, 상기 링크가 회동하는 평면과 평행하게 연장되는 축을 중심으로 하여 상하 방향으로 회동 가능하도록 상기 하우징(472)과 연결되는 구성을 갖는다.

즉, 도 33 및 도 35 에 도시된 바와 같이, 상기 절삭 장치(470)는 상기 레그와 연결되는 소정의 하우징(472)을 갖고, 실질적인 절삭 및 연마를 수행하는 절삭 기구(474)가 상기 하우징(472)에 연결되되, 상기 절삭 기구(474)는 상하 방향으로 회동 가능한 구성을 가짐으로써, 더욱 광범위한 위치에서 절삭이 수행될 수 있다.

즉, 상기 레그가 갖는 링크의 회동에 따라 상기 절삭 장치(470)가 일 평면 상에서 소정의 좌표로 이동하며, 상기 절삭 장치(470)에 구비된 절삭 기구(474)가 상하 방향으로 회동함에 따라서 원하는 위치의 절삭 및 연마가 선택적으로 이루어질 수 있다.

한편, 이때, 상기 절삭 기구(474)는, 절삭을 수행하는 절삭 팁(476), 및 공기를 배출하는 에어 블로워(478)를 포함할 수 있다. 즉, 도 33 및 35 에 도시된 바와 같이, 실질적으로 절삭 및 연마를 수행하도록 회전하는 절삭 팁(476) 외에, 절삭되는 위치에 대해 공기를 공급하는 에어 블로워(478)를 구비하여, 연마 및 절삭에 의한 부산물이 용이하게 제거되도록 할 수 있다.

도 35 내지 도 39 는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터에서 절삭부(400)의 구조를 나타낸 도면이다.

상기 연결부(420)의 형태는 반드시 상기 설명한 형태에 한정하지 않고, 다수의 링크를 갖는 레그로 구성된 다관절 구조를 가질 수도 있다. 일 예로, 도 34 에서는 모든 연결부(420)를 구성하는 모든 레그가 복수의 링크를 갖는 다관절 구조를 갖는다.

또한, 다른 예에 의하면, 상기 연결부(420)를 구성하는 레그 중 적어도 하나는 길이가 가변적으로 조절되는 구성을 가질 수도 있다. 예컨대, 도 36 에서는 하나의 레그는 길이가 가변적으로 조절되는 구성을 갖는다.

또한, 다른 예에 의하면, 상기 연결부(420)는 하나의 레그로 구성되며 상기 레그는 복수의 링크가 직렬적으로 연결되어 회동하는 구성을 가질 수도 있다. 예컨대, 도 37 에서는 하나의 레그가 마련되며, 상기 레그는 직렬적으로 연결된 복수의 링크가 서로 회동하는 구성을 갖는다.

상기와 같은 예는 어디까지나 예시적인 것으로서, 연결부는 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 38 및 도 39 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절삭부(400)의 형태를 도시한 도면이다. 도 40 은 이에 사용되는 브라켓(490)의 구조를 나타낸다.

일 실시예에 의하면, 상기 절삭부(400)는, 소정의 중심축 및 반지름을 갖는 링 형태로 구성되며 내부에 공간부(482)가 형성된 링형 지그(480), 상기 링형 지그(480)의 직경 방향 외측에 각각 연결되며, 상기 링형 지그(480)가 상기 중심축을 중심으로 회전 가능하게 연결되는 복수의 브라켓(490)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 공간부(482) 내에 절삭 장치(470)가 배치되고, 상기 링형 지그(480)와 상기 절삭 장치(470)를 연결하는 연결부(420)가 마련되는 것은 동일하다.

상기 링형 지그(480)는 상기 제3 지그와 유사하며, 소정의 중심축 및 반지름을 갖는 원형 링 형상을 갖도록 구성된다. 링형 지그(480)는, 프레임(100)과 직접 연결되지 않고, 브라켓(490)을 매개로 하여 연결된다. 즉, 브라켓(490)이 상기 프레임(100)에 연결되고, 상기 브라켓(490)에 상기 링형 지그(480)가 연결된다.

상기 각각의 브라켓(490)은 상기 프레임(100)을 구성하는 메인 가이드 빔(110)에 각각 연결되되, 외측에 상기 메인 가이드 레일(112)에 연결되는 제2 메인 가이드부(492)를 가져서 상기 메인 가이드 레일(112)을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있게 구성된다.

상기 브라켓(490)은 상기 링형 지그(480)의 직경 방향 외측에 각각 연결되되, 상기 링형 지그(480)가 상기 중심축을 중심으로 회전 가능하게 연결된다. 즉, 상기 브라켓(490)은 상기 링형 지그(480)의 직경 방향 외측에 각각 연결되어 링형 지그(480)를 지지하되, 상기 링형 지그(480)는 상기 브라켓(490)에 연결된 상태로 회전할 수 있다.

이때, 상기 브라켓(490)은, 내측에 형성되어 상기 링형 지그(480)가 연결될 수 있는 곡면 가이드 레일(494)을 포함하며, 상기 곡면 가이드 레일(494)은, 상기 링형 지그(480)가 상기 곡면 가이드 레일(494)을 따라서 회전할 수 있도록 상기 링형 지그(480)의 곡률 반지름과 동일한 곡률 반지름을 가질 수 있다. 즉, 예컨대 상기 브라켓(490)에는 소정의 곡률을 갖는 홈이 형성되어 상기 곡면 가이드 레일(494)을 구성하고, 상기 곡면 가이드 레일(494)에 상기 링형 지그(480)의 일 부분이 안착되어 연결될 수 있다. 이에 따라서, 상기 곡면 가이드 레일(494)에 연결된 상태에서 도 39 의 화살표 R 과 같이 상기 링형 지그(480)가 회전할 수 있다.

한편, 분사부(300), 절삭부(400), 적층부(200), 및 프레임(100)의 형태 및 배치는 상기 기술한 바와 같이 한정되지 아니한다. 즉, 도 41 내지 도 48 에 도시된 바와 같이, 상기 절삭부(400)의 제3 지그(410)는 원형 외에도 다각형, 타원형 등의 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로, 적층부(200) 및 분사부(300)도 다양한 외형을 가질 수 있다. 아울러, 이러한 구성 및 형태에 따라서 프레임(100)의 형상 및 배치도 다양할 수 있다. 예컨대 직사각형 형태의 적층부(200), 절삭부(400)가 마련될 경우, 프레임(100)의 배치는 직사각형의 각 변에 대응되는 위치에 이루어질 수 있으며, 이러한 경우 사각형에 근접한 구조물의 형성이 보다 용이하게 이루어질 수 있고 공간 활용이 선택적으로 이루어질 수 있다.

또한, 절삭부(400)에 구비되는 절삭 장치(470), 및 연결부(420)의 구성도 다양할 수 있다. 예컨대, 도 41 내지 도 48 에 도시된 바와 같이, 다관절 직렬 기구 형태의 연결부(420)가 마련될 수 있으며, 이에 따라서 절삭 장치(470) 또한 일 평면상에서 이동하지 않고 3D 공간 내에서 이동할 수 있다. 아울러, 힌지 연결을 가짐으로써 회동하는 것 외에도, 회전 관절 등을 가짐으로써 다양하게 변위할 수 있다. 따라서 절삭 부위의 다양한 선택이 가능할 수 있다. 또한, 복수 개의 절삭 장치(470) 및 연결부(420)가 마련될 수 있고, 이에 따라서 각각의 절삭 장치(470)는 각각 정해진 범위 내에서의 절삭 및 연마를 수행할 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)에 의한 소정의 목적물의 제작 과정을 도면을 참조하여 설명한다.

도 49 는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)에 의해 구성하고자 하는 목적물(W)의 일 형태를 나타낸 도면이고, 도 50 내지 도 57 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)에 의한 소정의 목적물(W)의 구성 과정을 나타낸 도면이며, 도 58 은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)에 의해 구성된 결과물의 일 형태를 나타낸 도면이다.

도 49 와 같은 형태의 목적물(W)을, 본 발명에 따른 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)에 의해 제작하고자 한다.

먼저, 도 50 과 같이, 초기 상태에 상기 적층부(200), 및 절삭부(400)를 위치시킨다. 이때 상기 적층부(200)는 상기 분사부(300)와 인접하게 위치하며, 상기 적층부(200)의 베드(220) 상에 소재를 분사한다.

이때, 설명한 바와 같이, 상기 베드(220) 상에는 지지 홀(222)이 형성되어 소재가 상기 지지 홀(222) 내에 먼저 주입됨으로써, 이어서 형성되는 구조물이 상기 지지 홀(222)에 의해 위치 고정되어 지지될 수 있다. 이에 따라서 형성된 최종 결과물의 형태는 도 58 에 도시된 바와 같이, 최 하단에 소정의 돌출 팁(P)이 형성되는 형태를 갖게 된다. 이와 같이, 본 발명에 의한 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터(1)에 의하면 구조물의 지지가 간단하고 용이하게 달성되며, 또한 절삭 과정에서 인가되는 힘에도 불구하고 위치가 불필요하게 이탈되지 않음으로써 보다 목적하는 바에 부합하는 결과물이 구성될 수 있다.

이어서 도 51 내지 도 57 과 같이, 상기 분사부(300)를 통한 소재의 분사와 동시에 상기 적층부(200)의 하강 및 상기 절삭부(400)에 의한 절삭, 연마가 이루어진다. 이때 상기 분사부(300)에 구비된 노즐(340)이 적절히 변위함으로써 소재의 분사 위치가 가변하며, 적층부(200)가 하강함으로써 소재가 적절히 적층되고, 절삭부(400)에 의해 절삭 및 연마가 이루어짐으로써 보다 목적하는 바에 부합한 결과물을 구성할 수 있으며, 아울러 신속한 구성이 이루어질 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1: 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터
100: 프레임
110: 메인 가이드 빔
112: 메인 가이드 레일
120: 외측 프레임
122: 외측 가이드 빔
124: 원통형 연결 수단
130: 회전 프레임
132: 회전 가이드 빔
134: 보조 가이드 레일
136: 링 형태의 연결 수단
200: 적층부
202: 높이 조절 장치
210: 제1 지그
212: 제1 메인 가이드부
220: 베드
222: 지지 홀
230: 제1 빌드 플레이트
234: 제1 지지 홀
240: 제2 빌드 플레이트
244: 제2 지지 홀
250: 제3 빌드 플레이트
254: 제3 지지 홀
300: 분사부
310: 제2 지그
312, 314: 제1 가이드 빔
316: 공간부
320: 분사 장치
322, 324: 연결 수단
330: 제2 가이드 빔
340: 노즐
342: 분사구
400: 절삭부
410: 제3 지그
412: 제2 메인 가이드부
414: 내부 가이드 레일
416: 제2 공간부
420: 연결부
430: 내부 가이드부
440: 제1 레그
442: 제1 링크
444: 제2 링크
450: 제2 레그
452: 제3 링크
460: 제3 레그
462: 제4 링크
464: 제5 링크
470: 절삭 장치
472: 하우징
474: 절삭 기구
476: 절삭 팁
478: 에어 블로워

Claims (29)

1. 소정의 소재가 분사되는 분사부;
   상기 분사부 아래에 배치되며 상면에 상기 소재가 적층되어 소정의 구조물이 조성되는 적층부;
   상기 적층부와 상기 분사부 사이에 배치되며 상기 적층부 상에 조성된 구조물을 연마하는 절삭부; 및
   상기 분사부, 절삭부, 및 적층부의 외측에 마련되는 프레임;을 포함하며,
   상기 프레임은 수직 방향으로 연장되는 복수의 메인 가이드 빔을 포함하며,
   상기 각각의 메인 가이드 빔의 내측에는 각각 수직 방향으로 연장되는 메인 가이드 레일이 형성되고,
   상기 분사부, 적층부 및 절삭부 중 적어도 하나의 외측에는,
   각각 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 메인 가이드부가 구비되어,
   상기 분사부, 적층부 및 절삭부 중 적어도 하나가 상기 메인 가이드 레일을 따라서 수직 방향으로 변위 가능하게 구성되되,
   상기 절삭부는,
   외측에 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 제2 메인 가이드부를 가져서 상기 메인 가이드 레일을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있으며 내부에 소정의 공간부가 형성되고 내주면 둘레를 따라서 내측에 형성된 내부 가이드 레일을 갖는 제3 지그,
   상기 공간부 내에 배치되는 절삭 장치, 및
   상기 제3 지그와 상기 절삭 장치를 연결하는 연결부를 포함하며,
   상기 연결부는,
   일단이 상기 절삭 장치와 연결되고 상기 절삭 장치가 상기 공간부 내에서 변위할 수 있도록 가변적으로 구성된 레그, 및
   상기 레그의 타단에 연결되며 상기 내부 가이드 레일과 연결되어 상기 내부 가이드 레일을 따라서 회전 이동할 수 있게 구성되는 하나의 내부 가이드부를 포함하여,
   상기 레그의 작동 및 상기 내부 가이드부의 회전 이동에 따라서 상기 절삭 장치가 상기 공간부 내에서 평면 이동하며, 상기 제 3지그가 상기 메인 가이드 레일을 따라서 상하 이동함에 따라서 상기 절삭 장치가 상하 이동하게 구성되어, 적층 및 절삭 가공이 동시에 이루어질 수 있게 구성되는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 레그는,
   제1 레그, 제2 레그, 및 제3 레그를 포함하며,
   상기 제2 레그는 상기 제1 레그와 제3 레그 사이에 배치되고,
   상기 제1 레그는 제1 링크, 및 제2 링크를 포함하고,
   상기 제2 레그는 제3 링크를 포함하며,
   상기 제3 레그는 제4 링크, 및 제5 링크를 포함하며,
   상기 제1 링크의 일단과 상기 제2 링크의 일단은 서로 회동가능하게 힌지 연결되되 상기 제1 링크의 타단은 상기 내부 가이드부에 대해 회동가능하게 힌지 연결되고 상기 제2 링크의 타단은 상기 절삭 장치에 대해 회동가능하게 힌지 연결되며,
   상기 제3 링크의 일단은 상기 내부 가이드부에 대해 회동가능하게 힌지 연결되고 상기 제3 링크의 타단은 상기 절삭 장치에 대해 회동가능하게 힌지 연결되며,
   상기 제4 링크의 일단과 상기 제5 링크의 일단은 서로 회동가능하게 힌지 연결되되 상기 제4 링크의 타단은 상기 내부 가이드부에 대해 회동가능하게 힌지 연결되고 상기 제5 링크의 타단은 상기 절삭 장치에 대해 회동가능하게 힌지 연결되며,
   상기 각각의 링크의 회동은 상기 공간부가 형성하는 일 평면 상에서 이루어져서 상기 절삭 장치가 상기 평면 상에서 변위하도록 구성되어,
   상기 제1 내지 제5 링크의 회동 및 상기 내부 가이드부의 회전 이동에 따라서 상기 절삭 장치가 상기 공간부 내에서 평면 이동하며, 상기 제 3지그가 상기 메인 가이드 레일을 따라서 상하 이동함에 따라서 상기 절삭 장치가 상하 이동하게 구성되는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3 지그는,
   소정의 곡률 반경을 갖는 링 형상으로 구성되어 상기 공간부가 원형으로 이루어지며,
   상기 내부 가이드 레일은, 상기 링 형상의 제3 지그의 내주면 둘레를 따라서 형성되어 소정의 곡률 반경을 갖게 구성되며,
   상기 내부 가이드부는, 상기 내부 가이드 레일을 따라서 이동할 수 있도록 상기 내부 가이드 레일의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖게 구성되는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
4. 제2항에 있어서,
   상기 절삭 장치는,
   상기 레그와 연결되는 하우징, 및
   상기 하우징과 연결되는 절삭 기구를 포함하고,
   상기 절삭 기구는,
   상기 제1 내지 제5 링크가 회동하는 평면과 평행하게 연장되는 축을 중심으로 하여 상하 방향으로 회동 가능하도록 상기 하우징과 연결되는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 절삭 기구는,
   절삭을 수행하는 절삭 팁, 및
   공기를 배출하는 에어 블로워를 포함하는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 적층부는,
   소정의 면적을 갖는 제1 지그,
   상기 제1 지그 상면에 배치되며 상기 분사부로부터 분사되는 소재가 적층되는 베드를 포함하며,
   상기 베드 상에는,
   복수의 지지 홀이 형성된 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 베드는, 소정의 면적을 갖고 순차적으로 적층되는 제1 내지 제3 빌드 플레이트를 포함하며,
   상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트는 각각 제1 내지 제3 지지 홀을 갖고,
   상기 제1 내지 제3 빌드 플레이트는,
   각각 수평 방향으로 변위 가능하게 구성되어, 상기 제1 내지 제3 지지 홀이 서로 상하 방향으로 겹쳐지거나 어긋나게 구성된 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
8. 제6항에 있어서,
   상기 적층부는,
   상기 제1 지그의 하부에 배치되며 상기 제1 지그를 상하 방향으로 이동시키는 높이 조절 장치를 더 포함하는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 높이 조절 장치는,
   상하 방향 길이가 가변되어 상기 제1 지그 및 베드의 위치가 상하 방향으로 가변되도록 하는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 지그의 외측에는 상기 메인 가이드 레일에 연결되는 제1 메인 가이드부가 구비되어 상기 제1 지그가 상기 메인 가이드 레일을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있게 구성되는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
11. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는,
    상기 프레임에 연결되며 내부에 소정의 제2 공간부가 형성된 제2 지그, 및
    상기 제2 공간부에 배치되는 분사 장치를 포함하며,
    상기 제2 지그는 상기 제2 공간부 내에 배치되며 적어도 일 방향으로 연장되는 제1 가이드 빔을 포함하며,
    상기 분사 장치는,
    상기 제1 가이드 빔에 연결되며, 상기 제1 가이드 빔과 수직하게 연장되고 상기 제1 가이드 빔을 따라서 상기 제1 가이드 빔이 연장되는 방향으로 변위되는 제2 가이드 빔, 및 노즐을 포함하며,
    상기 노즐은 상기 제2 가이드 빔에 연결되며 상기 제2 가이드 빔을 따라서 상기 제2 가이드 빔이 연장되는 방향으로 변위되는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 지그는,
    상기 메인 가이드 레일에 연결되는 제3 메인 가이드부를 가져서 상기 메인 가이드 레일을 따라서 이동할 수 있는 듀얼 스테이지 구조를 갖는 3-D 프린터.
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