KR101646773B1 - 3D printer - Google Patents

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KR101646773B1
KR101646773B1 KR1020150021722A KR20150021722A KR101646773B1 KR 101646773 B1 KR101646773 B1 KR 101646773B1 KR 1020150021722 A KR1020150021722 A KR 1020150021722A KR 20150021722 A KR20150021722 A KR 20150021722A KR 101646773 B1 KR101646773 B1 KR 101646773B1
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KR
South Korea
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raw material
chamber
unit
blade
forming
Prior art date
Application number
KR1020150021722A
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Korean (ko)
Inventor
조재형
지승용
김남일
Original Assignee
윈포시스(주)
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for machining a three-dimensionally formed article. According to an embodiment of the present invention, a 3D printer comprises: a chamber unit for shape machining; a raw material supplying unit inserting a raw material having a power shape into the chamber unit; a raw material moving unit enabling the raw material to continue to be supplied, and pushing and moving the raw material inserted by the raw material supplying unit; a forming unit forming the raw material moved by the raw material moving unit; a laser machining unit fusing and forming the raw material by irradiating a laser beam to the raw material seated on the forming unit; and a control unit controlling the forming unit to be lowered after the laser machining unit machines a single line so as to machine an overall three-dimensionally formed article.

Description

3차원 프린터 {3D printer}3D printer {3D printer}

본 발명은 3차원의 성형품을 제조하는 3차원 프린터에 관한 것으로서, 특히 금속 분말을 성형 대상으로 하여 3차원의 성형품을 제조하는 3차원 프린터와 관련된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional printer for producing a three-dimensional molded article, and more particularly to a three-dimensional printer for producing a three-dimensional molded article using a metal powder as an object to be molded.

종래에는 3차원 성형품을 제조하기 위해 주조나 단조 등의 전통적인 가공방법을 사용해 왔다. 또한 이와 같은 제조 방법을 이용할 때 제품의 품질을 유지하기 위해서는 전문적인 지식을 가진 작업자가 이를 수행해야 했다.Conventionally, conventional processing methods such as casting and forging have been used to produce three-dimensional molded articles. Also, in order to maintain the quality of the product when using such a manufacturing method, a skilled worker had to perform it.

최근에는 3차원 성형품을 가공하기 위한 장치로 3차원 프린터가 사용되기 시작하고 있다. 3차원 프린터는 비전문가도 손쉽게 3차원의 성형품을 제작할 수 있다는 이점 때문에 점차 전통적인 가공방법을 대체하고 있다.In recent years, three-dimensional printers have begun to be used as apparatuses for processing three-dimensional molded products. 3D printers are gradually replacing traditional processing methods because of the advantage that non-specialists can easily produce three-dimensional molded parts.

3차원 프린터에 대한 기술로 대한민국 특허공개공보 10-2009-0049608호가 개시되어 있다. 이러한 3차원 프린터에서 중요한 점은 신속한 작업이 가능하면서 제품의 품질을 높이는 것이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0049608 is disclosed as a technique for a three-dimensional printer. The important thing about these 3D printers is that they can work quickly and improve the quality of products.

특히 성형의 원재료인 금속 분말이 공급되었을 때 이 금속 분말을 이동시켜 성형 위치로 보내는 블레이드는 계속적으로 마모가 되므로 일정한 시간이 지나면 교체를 해 주어야 한다.In particular, when metal powder, which is the raw material of molding, is fed, the blades that move the metal powder to the forming position are continuously worn, so they must be replaced after a certain period of time.

종래의 3차원 프린터는 블레이드가 일자형으로 이루어져 있기 때문에 마모가 발생하면 교체하여야 한다. 따라서 성형 시간이 긴 제품을 제작할 때는 블레이드의 교체를 위해 작업이 중단되게 되므로 제품의 품질이 낮아질 수 있다는 문제가 있다.In the conventional three-dimensional printer, since the blades are formed in a straight shape, they must be replaced when abrasion occurs. Therefore, when manufacturing a product having a long molding time, there is a problem that the quality of the product may be lowered because the operation is interrupted to replace the blade.

또한 성형 작업이 챔버와 같이 밀폐된 공간에서 이루어지는 경우 블레이드의 교체로 챔버 내의 작업 환경이 달라질 수 있으며, 이에 더하여 생산성 향상을 위해서는 챔버 내의 조건이나 가공 조건을 적절하게 유지 관리할 필요가 있다.Also, when the forming operation is performed in a closed space such as a chamber, the working environment in the chamber may be changed by replacing the blades. In addition, in order to improve the productivity, it is necessary to properly maintain the conditions and processing conditions in the chamber.

대한민국 공개특허 제10-2009-0049608호 (2009.05.18)Korean Patent Publication No. 10-2009-0049608 (2009.05.18)

본 발명은 블레이드를 연속적으로 공급할 수 있도록 하여 작업 중단 시간을 최소화하며, 신속한 작업이 가능하면서 고품질의 제품을 얻을 수 있는 3차원 프린터를 제시한다.The present invention proposes a three-dimensional printer capable of continuously supplying blades, minimizing a work interruption time, obtaining a high-quality product while allowing quick work.

또한 본 발명은 가공이 이루어지는 챔버 내의 조건이나 가공을 할 때 조건을 적절하게 유지 관리하여 생산성을 향상시킬 수 있게 하는 3차원 프린터를 제시한다.The present invention also provides a three-dimensional printer capable of improving productivity by properly maintaining conditions in a chamber in which processing is performed and conditions at the time of processing.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 3차원의 성형품을 가공하는 장치로서, 형상 가공이 이루어지는 챔버부, 상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부, 연속적으로 공급이 가능하도록 이루어지고 상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부, 상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부, 상기 성형부에 놓여진 원재료에 레이저를 조사하여 용융시켜 성형하는 레이저가공부 및 상기 레이저가공부가 한 라인을 가공한 후 상기 성형부를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 3차원 프린터를 제시한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for processing a three-dimensional molded product, the apparatus comprising: a chamber section for shaping; a raw material supply section for supplying powdered raw material to the chamber section; A molding part for molding a raw material on which the raw material moved by the raw material moving part is placed and a raw material placed on the molding part is melted by laser irradiation to form a raw material, And a control unit for controlling the machining unit to process the entire three-dimensional molded product by causing the forming unit to move down after machining a line to be processed by the laser.

상기 원재료이동부는, 연성 재질의 블레이드를 구비하고 일정한 조건이 되면 상기 블레이드를 감아 상기 블레이드의 새로운 면이 작업에 사용될 수 있도록 할 수 있다.The raw material moving unit may include a blade of a soft material, and when the blade is in a predetermined condition, the blade may be wound so that a new surface of the blade can be used for the work.

여기에서 상기 원재료이동부는, 상기 챔버의 수평방향을 따라 이동되고 끝단에 홈이 형성되는 바디, 상기 바디의 상기 홈에 결합되는 블레이드, 상기 블레이드의 일단이 결합되고 상기 블레이드가 감기는 공급롤러 및 상기 블레이드의 다른 일단이 결합되고 상기 블레이드를 감아 회수하는 회수롤러를 포함할 수 있다.Here, the raw material moving unit may include: a body that moves along the horizontal direction of the chamber and has a groove formed at an end thereof, a blade coupled to the groove of the body, a feed roller to which one end of the blade is coupled, And a collection roller that is coupled to another end of the blade and winds up the blade.

이에 더하여 상기 바디의 일측에 결합되고 상기 블레이드가 감길 때 상기 블레이드를 가이드하는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.And a guide member coupled to one side of the body and guiding the blade when the blade is wound.

또한 상기 블레이드의 양 측면의 끝단에는 서로 상이한 각도를 가진 경사면이 형성되고 일측 경사면으로 원재료를 밀어 공급하고 다른 일측 경사면으로 성형이 종료된 원재료를 눌러줄 수 있다.In addition, at both ends of both sides of the blade, an inclined surface having different angles may be formed, and the raw material may be pushed to the one inclined surface and the raw material may be pressed to the other inclined surface.

한편 상기 챔버부에는 상기 챔버부의 내부로 진입하여 작업이 가능한 장갑이 장착될 수 있다.On the other hand, a glove capable of entering into the inside of the chamber part and being able to work can be mounted on the chamber part.

상기 원재료공급부는, 상기 챔버부의 밑면에 결합되고 승강 이동되는 투입플레이트를 구비하고 상기 투입플레이트 위에 배치된 원재료를 상기 챔버부의 밑면에 형성된 홀로 밀어내어 원재료를 투입할 수 있다.The raw material supply unit may include a charging plate coupled to a bottom surface of the chamber unit and moved up and down. The raw materials disposed on the charging plate may be pushed into a hole formed in the bottom of the chamber unit to introduce the raw material.

상기 성형부는, 승강 이동되는 성형플레이트를 구비하고 상기 성형플레이트에는 열 공급이 가능하여 예열이 가능할 수 있다.The forming unit includes a forming plate that is moved up and down, and heat can be supplied to the forming plate so that preheating can be performed.

여기에서 상기 성형플레이트는, 3차원의 성형품이 성형되는 베이스판, 상기 베이스판 아래에 배치되고 상기 베이스판을 통과하여 외부로 유출되는 원재료를 막아주는 상한이동판 및 상기 상한이동판 아래에 배치되고 열전기가 삽입되어 열을 발생시키는 열판을 포함할 수 있다.Here, the forming plate includes a base plate on which a three-dimensional molded product is molded, an upper limit movable plate which is disposed below the base plate and through which the raw material flowing out to the outside flows, and the upper limit is disposed below the plate And a heat plate to which heat is applied to generate heat.

상기 레이저가공부는 상기 챔버부의 외부에 배치될 수 있다.The laser irradiation may be disposed outside the chamber portion.

또한 상기 챔버부 내부의 산소 농도를 유지하기 위한 공기농도유지부를 더 구비하고, 상기 공기농도유지부는, 상기 챔버부 내부로 산화방지가스를 투입하는 산화방지가스공급기 및 상기 챔버부 내부의 산소의 농도를 감지하는 산소감지센서를 포함하고 상기 산소감지센서에서 감지되는 산소의 농도에 따라 산화방지가스의 투입량을 조절하여 산소의 농도가 일정하도록 제어할 수 있다.And an air concentration maintaining unit for maintaining the oxygen concentration inside the chamber unit, wherein the air concentration holding unit includes an oxidation prevention gas supply unit for injecting the oxidation prevention gas into the chamber unit, And the amount of the antioxidant gas is controlled according to the concentration of oxygen detected by the oxygen sensor so that the concentration of oxygen can be controlled to be constant.

여기에서 산소 농도의 제어는, 제어부에서 내부 산소 농도를 일정 시간마다 측정하여 제어루프를 동작시키되, 내부 산소 농도가 일정 농도 이하이면 산화방지가스의 투입 속도를 감속하고, 내부 산소 농도가 일정 범위 이내이면 산화방지가스의 투입 속도를 기본 속도로 유지하고, 내부 산소 농도가 일정 농도 이상이면 산화방지가스의 투입 속도를 증가시킴으로써 제어부에서 산소농도를 일정 범위 이내로 조정할 수 있다.Here, the oxygen concentration is controlled by controlling the internal oxygen concentration at predetermined time intervals by the control unit to operate the control loop. When the internal oxygen concentration is lower than a predetermined concentration, the rate of introduction of the antioxidant gas is decreased, The supply rate of the oxidation-preventing gas is maintained at a basic rate, and if the internal oxygen concentration is equal to or higher than a predetermined concentration, the rate of introduction of the oxidation-preventing gas is increased so that the oxygen concentration in the control section can be adjusted within a certain range.

또한 상기 챔버부 내부의 공기를 필터링하여 상기 챔버부로 공급하는 공기순환부를 더 포함하고, 상기 공기순환부는, 챔버부의 공기를 흡입하도록 구동되는 필터모터, 상기 필터모터에 의해 흡입된 공기가 걸러지는 필터 및 상기 필터에서 걸러진 공기가 상기 챔버부 내부로 공급되도록 하는 배출배관을 포함할 수 있다.The air circulation unit may include a filter motor driven to suck air in the chamber, a filter for filtering the air sucked by the filter motor, and an air circulation unit for filtering the air in the chamber, And a discharge line through which air filtered by the filter is supplied into the chamber portion.

상기 원재료이동부는, 상기 원재료공급부를 이동할 때에는 고속으로 이동하여 원재료를 신속하게 이동시키도록 제어되고 상기 성형부를 이동할 때에는 저속으로 이동하여 원재료를 상기 성형부에 놓이도록 제어될 수 있다.The raw material moving unit is controlled to move the raw material rapidly when moving the raw material supplying unit at a high speed, and when moving the forming unit, the raw material moving unit moves at a low speed to be controlled so as to place the raw material on the forming unit.

본 발명의 실시예에 따르면, 블레이드를 연속적으로 공급할 수 있으므로 가공 중 블레이드 교체의 위험이 없어 안정적인 품질의 3차원 성형품을 얻을 수 있으며 작업시간이 긴 가공물에 대해서도 연속 작업이 가능하다.According to the embodiment of the present invention, since the blades can be continuously supplied, there is no danger of replacing the blades during processing, and a three-dimensional molded product of stable quality can be obtained.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 가공이 이루어지는 챔버 내의 조건이나 가공을 할 때 조건을 적절하게 유지 관리하여 생산성을 향상시킬 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the productivity in the chamber in which the machining is carried out, and in the maintenance of the conditions during machining.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. The effects of the present invention will be clearly understood and understood by those skilled in the art, either through the specific details described below, or during the course of practicing the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 챔버부의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 원재료이동부의 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 성형부의 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 레이저가공부에 에어커튼을 형성하는 것을 나타내는 개념도.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 챔버부에서 산소 농도를 조정하는 방법을 나타내는 순서도.
도 7은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 공기순환부의 작동을 나타내는 개념도.
도 8은 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 동작을 나타내는 개념도.
1 is a perspective view of a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded perspective view of a chamber portion of a three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG.
Figure 3 is a perspective view of the moving part of the raw material employed in the embodiment shown in Figure 1;
4 is a perspective view of a molded part employed in the embodiment shown in Fig.
Fig. 5 is a conceptual diagram showing that the laser employed in the embodiment shown in Fig. 1 forms an air curtain in the study. Fig.
Figure 6 is a flow diagram illustrating a method of adjusting oxygen concentration in a chamber portion employed in the embodiment shown in Figure 1;
Fig. 7 is a conceptual view showing the operation of the air circulation part employed in the embodiment shown in Fig. 1; Fig.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an operation of a three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG. 1;

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.Hereinafter, a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same reference numerals are assigned to the same components in different embodiments, and the description thereof is replaced with the first explanation.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)는 챔버부(1), 원재료공급부(2), 원재료이동부(3), 성형부(4), 레이저가공부(5) 및 제어부(6)를 포함한다.The three-dimensional printer 100 according to the embodiment of the present invention includes a chamber 1, a raw material supply unit 2, a raw material moving unit 3, a molding unit 4, a laser processing unit 5, and a control unit 6 .

챔버부(1)에서는 3차원 성형품의 형상 가공이 이루어진다. 원재료공급부(2)는 챔버부(1)에 분말 형상의 원재료를 공급한다. 공급된 원재료는 원재료이동부(3)에 의해 성형부(4)로 이동된다.In the chamber part 1, the shape processing of the three-dimensional molded product is performed. The raw material supplying section 2 supplies the powder raw material to the chamber section 1. The supplied raw material is moved to the forming section 4 by the raw material moving section 3.

여기에서 원재료이동부(3)는 연속적으로 공급이 가능하도록 이루어진다. 원재료이동부(3)는 원재료를 밀어 성형부(4)로 이동시키므로 원재료와의 접촉에 의해 마모가 발생된다. 원재료이동부(3)가 연속적으로 공급이 가능하도록 함으로써 원재료이동부(3)에 마모가 발생될 때 마모가 없는 새로운 부분으로 가공을 진행하는 것이 가능하다.Here, the raw material moving section 3 is made to be continuously supplied. Since the raw material moving part 3 pushes the raw material and moves to the forming part 4, abrasion occurs due to contact with the raw material. It is possible to continuously supply the raw material moving part 3, and thereby it is possible to proceed to a new part free from wear when the raw material moving part 3 is worn.

성형부(4)는 원재료이동부(3)에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어진다. 성형은 레이저가공부(5)에 의해 이루어진다. 레이저가공부(5)는 성형부(4)에 놓여진 원재료에 레이저(L)를 조사하여 용융시킨다. 이와 같은 과정에 의해 성형품의 일단면의 가공이 완료된다.In the forming section 4, the raw material moved by the raw material moving section 3 is placed and the raw material is molded. The molding is carried out by means of a laser (5). The laser welding unit 5 irradiates the laser beam L onto the raw material placed on the forming unit 4 to melt it. Processing of one end face of the molded article is completed by this process.

제어부(6)는 성형부(4)를 하방으로 이동시킨 후 위의 과정을 반복함으로써 3차원 성형품을 가공할 수 있도록 제어한다.The controller 6 moves the forming part 4 downward and repeats the above process to control the processing of the three-dimensional molded product.

이와 같은 3차원 프린터는 크거나 복잡한 성형품을 성형할 때 원재료이동부(3)가 마모가 되더라도 새로운 부분을 공급하여 작업을 수행할 수 있으므로 신속한 작업이 가능하면서 고품질의 제품을 얻을 수 있다. 또한 유지 보수가 편리하고 작업자가 대기하여 작업 진행을 감시해야 하는 수고를 덜어준다.
In such a three-dimensional printer, even when the raw material moving part 3 is worn out when forming a large or complicated molded product, a new part can be supplied to perform the operation, so that a high-quality product can be obtained. In addition, maintenance is easy, and the worker waits and saves the trouble of monitoring work progress.

이하, 각 부의 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of each part will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 챔버부의 분해 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a chamber part of a three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG.

챔버부(1)는 제품의 성형이 이루어지는 부분이다. 챔버부(1)에는 원재료공급부(2), 원재료이동부(3), 성형부(4) 및 제어부(6)가 연결되어 원재료의 투입 및 성형이 이루어진다.The chamber part 1 is a part where the product is molded. The raw material supply part 2, the raw material moving part 3, the molding part 4, and the control part 6 are connected to the chamber part 1 to insert and form the raw material.

챔버부(1)는 챔버(11)와 챔버커버(12) 및 챔버블록(13)으로 이루어지고 챔버커버(12)는 챔버(11)에 힌지 결합되어 챔버(11)를 열 수 있는 구조로 이루어진다. 챔버(11)의 일측벽에는 2개의 슬릿(111)이 형성되는데 이 부분으로 원재료이동부(3)의 연결부재(38)가 통과된다.The chamber part 1 is composed of a chamber 11 and a chamber cover 12 and a chamber block 13 and the chamber cover 12 is hinged to the chamber 11 to open the chamber 11 . Two slits 111 are formed in one side wall of the chamber 11, and the connecting member 38 of the raw material moving part 3 is passed through the slit 111.

챔버블록(13)에는 3개의 홀이 형성되며 도 2의 우측에서 좌측으로 원재료공급부(2), 성형부(4) 및 원재료회수부(9, 도 8 참조)와 연결된다. 원재료회수부(9)에서는 원재료이동부(3)에 의해 성형부(4)에 채워지고 남은 원재료들이 회수된다.Three holes are formed in the chamber block 13 and are connected to the raw material supplying portion 2, the forming portion 4 and the raw material collecting portion 9 (see Fig. 8) from the right side to the left side in Fig. In the raw material collecting part 9, the raw material moving part 3 is filled in the forming part 4 and the remaining raw materials are collected.

챔버커버(12)에는 챔버(11)의 내부로 진입하여 작업이 가능한 장갑(121)이 장착된다. 본 실시예의 3차원 프린터(100)는 분말을 원재료로 하여 가공하므로 먼지가 많이 발생한다. 또한 챔버(11)를 열고 닫을 때에도 먼지가 발생할 수 있다. 이렇게 발생하는 먼지는 작업 환경을 오염시킨다.The chamber cover 12 is equipped with a glove 121 which can enter into the chamber 11 and can be operated. In the three-dimensional printer 100 of the present embodiment, dust is generated because the powder is used as a raw material. Further, dust may also be generated when the chamber 11 is opened and closed. Such dusts pollute the working environment.

챔버커버(12)에 장착된 장갑(121)을 사용하면 챔버(11)를 열지 않고 작업을 할 수 있어 편리하며 챔버(11) 내부가 먼지에 오염될 가능성을 줄일 수 있다. 특히 투입플레이트(21)나 성형플레이트(41)의 고정 작업, 기본적인 원재료 분말의 제거 작업, 작업 초기의 원재료 분말의 평탄화 작업 등이 가능하다.The use of the glove 121 mounted on the chamber cover 12 is advantageous in that the chamber 11 can be operated without being opened and the possibility that the inside of the chamber 11 is contaminated with dust can be reduced. In particular, it is possible to fix the insert plate 21 and the forming plate 41, to remove the basic raw material powder, and to planarize the raw material powder at the beginning of the operation.

또한 챔버(11) 내부는 성형 작업을 위해 산소 농도 조절이나 공기 필터링 등이 필요하다. 이에 대해서는 후술한다.Further, the interior of the chamber 11 needs oxygen concentration control or air filtering for the molding operation. This will be described later.

원재료공급부(2)는, 챔버부(1)의 밑면에 결합되고 챔버부(1)의 밑면에 형성된 홀로 원재료를 밀어 공급한다.The raw material supplying section 2 is connected to the bottom surface of the chamber section 1 and pushes the raw material into a hole formed in the bottom surface of the chamber section 1 to supply the raw material.

원재료공급부(2)는 내부에 공간을 가진 하우징(22)에 투입플레이트(21)가 하우징(22)의 내벽에 밀착되도록 결합된다. 또한 플레이트는 리니어 모터와 같은 구동기에 의해 상승 하강할 수 있다.The raw material supply unit 2 is coupled to the housing 22 having a space therein so that the insertion plate 21 is in close contact with the inner wall of the housing 22. [ The plate can also be raised and lowered by a driver such as a linear motor.

투입플레이트(21)에는 분말 형상의 원재료가 놓여지고 투입플레이트(21)가 상승하여 챔버블록(13)에 형성된 홀을 통해 챔버(11) 내부로 원재료를 공급한다.The powdery raw material is placed on the charging plate 21 and the charging plate 21 rises to supply the raw material into the chamber 11 through the holes formed in the chamber block 13.

투입플레이트(21)는 레이저가공부(5)가 제품의 단면 라인을 형성하는 작업을 할 때마다 일정한 거리를 상승하여 일정한 양의 원재료를 챔버(11) 내부에 공급한다.The throwing plate 21 raises a certain distance each time the laser 5 works to form the cross-section line of the product, and supplies a certain amount of raw material into the chamber 11. [

원재료이동부(3)는 원재료공급부(2)에서 공급된 원재료를 성형부(4)의 가공 영역에 얇게 펴준다.The raw material moving section 3 spreads the raw material supplied from the raw material supplying section 2 to a machining area of the forming section 4 in a thin manner.

원재료이동부(3)는, 롤러에 감긴 연성 재질의 블레이드(32)를 구비하고 일정한 조건이 만족되면 블레이드(32)를 감아 블레이드의 새로운 면이 작업에 사용될 수 있도록 한다.The raw material moving section 3 includes a blade 32 of a soft material wound on a roller, and when a certain condition is satisfied, the blade 32 is wound so that a new surface of the blade can be used for the work.

도 3을 참조하면 원재료이동부(3)는, 바디(31), 블레이드(32), 공급롤러(33) 및 회수롤러(34)를 포함한다.Referring to Fig. 3, the raw material moving section 3 includes a body 31, a blade 32, a feed roller 33 and a collecting roller 34. As shown in Fig.

바디(31)는 챔버(11)의 수평방향을 따라 이동하고 끝단에 홈이 형성되며 이 홈에 블레이드(32)가 결합된다. 챔버(11) 외측에는 액추에이터(36)가 구비되고 액추에이터(36)의 구동에 의해 벨트(37)가 회전하며 벨트(37)의 운동은 챔버(11)의 슬릿(111)을 통과하는 연결부재(38)를 통해 바디(31)로 전달되어 바디(31)가 챔버(11)의 수평방향을 따라 이동하게 한다.The body 31 moves along the horizontal direction of the chamber 11, and a groove is formed at an end thereof, and the blade 32 is coupled to the groove. An actuator 36 is provided outside the chamber 11 and the belt 37 is rotated by the driving of the actuator 36 so that the movement of the belt 37 is transmitted to the connecting member 38 so that the body 31 moves along the horizontal direction of the chamber 11. [0064]

블레이드(32)의 바디(31)를 이동시키는 액추에이터(36)와 벨트(37)는 별도의 보조챔버(14) 내에 밀폐되도록 하여 설치할 수 있다.The actuator 36 and the belt 37 that move the body 31 of the blade 32 can be installed in a separate auxiliary chamber 14 so as to be closed.

한편 공급롤러(33)에는 블레이드(32)의 일단이 결합되고 블레이드(32)가 감겨 설치되고, 회수롤러(34)에는 블레이드(32)의 다른 일단이 결합되고 상기 블레이드(32)를 감아 회수한다. 회수롤러에는 블레이드의 회수를 위한 구동기가 결합될 수 있고, 회수는 일정한 시간을 정하여 이 시간이 경과한 후 일정량을 회수하도록 할 수 있다.On the other hand, one end of the blade 32 is coupled to the supply roller 33, the blade 32 is wound and installed, and the other end of the blade 32 is coupled to the collecting roller 34 and the blade 32 is wound and collected . A driver for collecting the blades can be coupled to the collection roller, and the collection can be made to take a certain amount of time after the lapse of the predetermined time.

이와 같이 분말을 사용하는 3차원 프린터에서 분말을 도포하는 블레이드를 롤 단위로 형성하여 장착하고 마모가 예상되는 마찰면이 자동으로 회수롤러에 의해 회수되도록 함으로써 블레이드의 손상으로 인한 성형품의 품질 저하를 방지할 수 있다.As described above, in a three-dimensional printer using powder, a blade for applying powder is formed and mounted on a roll unit, and the friction surface expected to be worn is automatically recovered by the recovery roller, thereby preventing the quality of the molded product from deteriorating due to damage to the blade can do.

또한 가공 중 블레이드 교체의 위험이 없어 작업자가 항시 대기하는 형태의 작업을 제거할 수 있고 안정적인 3차원 프린팅 품질을 얻을 수 있다. 또한 작업시간이 긴 가공물에 대해서도 연속 작업이 가능하다.In addition, there is no danger of replacing the blade during machining, so that the worker can be relieved of the work that is always waiting and stable three-dimensional printing quality can be obtained. It is also possible to work continuously on long workpieces.

블레이드(32)는 분말을 얇게 펴주는 역할을 한다. 이 블레이드(32)는 교체를 용이하게 하기 위하여 바디(31)의 홈에 장착하여 사용한다. 블레이드(32)는 탄성을 가진 합성수지 재료로서 실리콘이나 고무 계열의 소재일 수 있다.The blade 32 serves to spread the powder thinly. The blade (32) is mounted in the groove of the body (31) for easy replacement. The blade 32 is a synthetic resin material having elasticity, and may be a silicone or rubber-based material.

바디(31)의 끝단의 홈에는 블레이드(32)가 삽입되어 지지되도록 가이드홈이 형성된다. 한편 블레이드(32)의 양측면에는 이 가이드홈에 삽입되는 가이드돌기(321)가 형성된다. 가이드홈과 가이드돌기(321)는 각각 바디(31)와 블레이드(32)에 형성될 수도 있다.A guide groove is formed in the groove of the end of the body 31 so that the blade 32 is inserted and supported. On the other hand, on both sides of the blade 32, a guide projection 321 inserted into the guide groove is formed. The guide groove and guide protrusion 321 may be formed in the body 31 and the blade 32, respectively.

바디(31)에 가이드돌기를 형성하고 블레이드(32)에 가이드홈을 형성하면 블레이드(32)가 감기면서 적층될 때 돌출되는 부분이 없으므로 원활하게 적층이 가능하고 블레이드의 공급 및 회수가 용이하다.When guide projections are formed in the body 31 and guide grooves are formed in the blades 32, there is no part protruded when the blades 32 are wound while being wound, so that the lamination can be smoothly performed and the blades can be easily supplied and recovered.

실리콘이나 고무 계열의 블레이드(32)는 부드러워 성형물과 충돌이 없으나 쉽게 마모되어 자주 교체해야 한다. 특히 장시간의 가공 중에는 교체가 매우 어려운 단점이 있다. 가공 중에 블레이드(32)에 마모가 발생하면 가공 품질이 급격히 낮아져 제품의 상품성이 사라진다.The silicone or rubber-based blades 32 are soft and do not collide with the moldings, but are easily worn and often need to be replaced. Particularly, there is a disadvantage in that replacement is very difficult during long processing time. If the blade 32 wears during machining, the machining quality is drastically lowered and the merchantability of the product disappears.

한편 바디(31)의 측면에 결합되고 블레이드(32)가 감길 때 블레이드(32)를 가이드하는 가이드부재(35)를 포함할 수 있다. 이 가이드부재(35)는 공급롤러(33)측과 회수롤러(34)측에 모두 구비될 수 있다. 가이드부재(35)는 블레이드(32)와 접촉하는 면이 곡면으로 형성될 수 있다. 가이드부재(35)를 구비함으로써 블레이드(32)의 손상을 방지할 수 있다.And a guide member 35 coupled to a side surface of the body 31 and guiding the blade 32 when the blade 32 is wound. The guide member 35 may be provided on both the supply roller 33 side and the recovery roller 34 side. The guide member 35 may have a curved surface in contact with the blade 32. By providing the guide member 35, damage to the blade 32 can be prevented.

도 3에 도시된 블레이드(32)의 단면도를 참조하면 블레이드(32)의 양 측면의 끝단에는 서로 상이한 각도를 가진 경사면이 형성되는데, 일측 경사면으로 원재료를 공급하고 다른 일측 경사면으로 성형이 종료된 원재료를 눌러준다.Referring to the cross-sectional view of the blade 32 shown in FIG. 3, the blade 32 has sloped surfaces at angles different from each other at the ends of both sides thereof. The raw material is supplied to one sloped surface, .

이 때 급경사면(322)으로는 원재료를 공급하고 완경사면(323)으로는 성형이 종료된 원재료를 눌러주도록 하는 것이 좋다.At this time, it is preferable that the raw material is supplied to the steeply sloped surface 322 and the raw material which has been formed is pressed on the mild surface 323.

이와 같은 구성을 채용하면 하나의 블레이드를 이용하여 재료의 공급 및 평탄화, 압축이 가능하므로 안정적으로 성형품의 단면 라인을 적층하여 형성할 수 있고 후속층의 성형을 위한 원재료의 공급을 원활하게 할 수 있다.With such a configuration, it is possible to supply, planarize, and compress the material by using one blade, so that the cross-sectional lines of the molded article can be stably formed and the supply of the raw material for forming the subsequent layer can be smoothly performed .

성형부(4)는 실제로 제품의 가공을 하는 부분으로서, 챔버부(1)의 밑면에 결합되고 상하 이동이 가능한 성형플레이트(41)를 구비하고 성형플레이트(41) 위에 배치된 원재료에 성형품의 단면 라인이 형성되면 성형플레이트(41)가 하강하여 다음 단면 라인을 형성할 수 있게 한다.The forming part 4 is a part for actually processing a product and is provided with a forming plate 41 which is coupled to the bottom surface of the chamber part 1 and can move up and down, Once the line is formed, the forming plate 41 can be lowered to form the next section line.

성형부(4)는 원재료공급부(2)와 마찬가지로 내부에 공간을 가진 하우징(42)에 성형플레이트(41)가 하우징(42)의 내벽에 밀착되도록 결합된다. 또한 성형플레이트(41)는 리니어 모터와 같은 구동기에 의해 상승 및 하강할 수 있다.The forming unit 4 is coupled to the housing 42 having a space therein in the same manner as the raw material supplying unit 2 so that the forming plate 41 is in close contact with the inner wall of the housing 42. Further, the forming plate 41 can be raised and lowered by a driver such as a linear motor.

성형플레이트(41)에는 원재료이동부(3)에 의해 이동된 분말 형상의 원재료가 놓여지고 레이저가공부(5)에 의해 성형품의 단면 라인이 형성된다.The powdery raw material moved by the raw material moving part 3 is placed on the forming plate 41 and the cross-section line of the molded product is formed by the laser beam 5.

성형플레이트(41)는 레이저가공부(5)가 제품의 단면 라인을 형성하는 작업을 할 때마다 일정한 거리를 하강하여 위치에 대응하는 하나의 단면 라인을 형성할 수 있도록 한다.The shaping plate 41 makes it possible to form one section line corresponding to the position by lowering a certain distance each time the laser 5 works to form the section line of the product.

한편 성형부(4)의 성형플레이트(41)는 열 공급이 되어 예열이 가능할 수 있다.On the other hand, the forming plate 41 of the forming part 4 can be preheated by supplying heat.

도 4를 참조하면, 성형플레이트(41)는, 최상단에 위치하여 성형품이 성형되는 베이스판(411), 상기 베이스판(411) 아래에 배치되고 베이스판(411)을 통과하여 외부로 유출되는 원재료를 막아주는 상한이동판(412) 및 열전기(414)가 삽입되어 열을 발생시키는 열판(413)을 포함한다.4, the forming plate 41 includes a base plate 411, which is located at the uppermost position and on which a molded product is molded, a base plate 411 disposed below the base plate 411, And a heat plate 413 for generating heat by inserting the heat plate 414 and the upper plate 412.

통전에 의해 열전기(414)는 열을 발생하고 이 열은 상한이동판(412)을 거쳐 베이스판(411)으로 전달되며 성형부(4)에 놓인 원재료와 작업중인 성형품을 예열한다. 이에 따라 최초성형시에 원재료의 용융이 빨리 일어나게 할 수 있고 다음 단면 라인의 성형시에도 이전 라인과 잘 붙게 할 수 있다.The thermoelectric generator 414 generates heat by energization, and the heat is transferred to the base plate 411 via the upper plate 412 to preheat the raw material placed on the forming section 4 and the workpiece in operation. As a result, it is possible to cause the melting of the raw material to occur quickly at the time of the first molding, and to adhere well to the previous line even when molding the next section line.

레이저가공부(5)는 성형부(4)에 놓여진 분말 형태의 원재료를 용융하여 제품의 단면 라인을 성형한다.The laser welding unit 5 melts the powdery raw material placed on the forming unit 4 to form a cross-section line of the product.

도면을 참조하면 레이저가공부(5)의 레이저장비(51)는 챔버부(1)의 외부에 배치되는데 이는 챔버(11)가 작아져서 저산소 환경을 만들기 용이하고, 레이저(L)는 먼지의 오염에 취약한데 이를 챔버부(1) 외부에 위치시킴으로써 청정한 환경에 레이저의 가공헤드를 배치할 수 있다.Referring to the drawings, the laser apparatus 51 of the laser machining apparatus 5 is disposed outside the chamber unit 1, which makes it possible to make the chamber 11 small and to create a low-oxygen environment, The laser processing head can be disposed in a clean environment by positioning the laser processing head outside the chamber 1. [

또한 도 5와 같이 노즐(52)을 통해 공기를 배출함으로써 에어커튼을 발생시켜 레이저가공부(5)의 렌즈를 더 안전하게 보호할 수도 있다. 에어커튼은 일측 노즐에서 공기를 배출하고 다른 일측 노즐에서 공기를 흡입하여 형성할 수도 있고 양측 노즐에서 모두 공기를 배출하여 형성할 수도 있다.As shown in FIG. 5, air is discharged through the nozzle 52 to generate an air curtain, so that the laser can protect the lens of the work 5 more safely. The air curtain may be formed by discharging air from one side nozzle, by sucking air from the other side nozzle, or by discharging air from both side nozzles.

제어부(6)는 레이저가공부(5)가 한 라인을 가공한 후 성형부(4)를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어한다. 실제적으로 제어부(6)는 상술한 챔버부(1), 원재료공급부(2), 원재료이동부(3), 성형부(4), 레이저가공부(5)들이 유기적으로 작동하도록 제어한다. The control unit 6 controls the laser 5 to move the forming unit 4 downward after machining one line to process the entire three-dimensional molded product. Actually, the control unit 6 controls the chamber 1, the raw material supply unit 2, the raw material moving unit 3, the molding unit 4, and the laser welding unit 5 to operate organically.

한편 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)는 챔버부(1) 내부의 산소 농도를 유지하기 위한 공기농도유지부(7)를 더 구비할 수 있다. 다시 도 2를 참조하면 공기농도유지부(7)는, 챔버부(1) 내부로 산화방지가스를 투입하는 산화방지가스공급기(71) 및 챔버부(1) 내부의 산소의 농도를 감지하는 산소감지센서(73)를 포함하고 산소감지센서(73)에서 감지되는 산소의 농도에 따라 산화방지가스의 투입량을 조절하여 산소의 농도가 일정하도록 제어할 수 있다.The three-dimensional printer 100 according to the embodiment of the present invention may further include an air concentration holding unit 7 for maintaining the oxygen concentration in the chamber 1. 2, the air concentration holding unit 7 includes an antioxidant gas feeder 71 for injecting an antioxidant gas into the chamber 1, and an oxygen concentration sensor for detecting the concentration of oxygen in the chamber 1 It is possible to control the concentration of oxygen to be constant by adjusting the amount of the antioxidant gas to be supplied according to the concentration of oxygen detected by the oxygen sensor 73,

산화방지가스공급기(71)는 산화방지가스가 저장된 통으로부터 공압필터, 압력센서, 유량제어기 등을 개재하여 챔버(11) 내의 노즐(72)에서 산화방지가스를 일정한 유량으로 분사한다. 산화방지가스는 안정된 기체로서 질소, 아르곤, 헬륨 등이 그 예이며 챔버 내에서 불안정한 반응이 일어나는 것을 억제한다.The antioxidant gas supply unit 71 injects the antioxidant gas at a constant flow rate from the nozzle 72 in the chamber 11 through a pneumatic filter, a pressure sensor, a flow rate controller, The antioxidant gas is a stable gas such as nitrogen, argon, and helium, and inhibits unstable reaction in the chamber.

산소감지센서(73)는 챔버(11) 내의 산소 농도를 검출하여 산소의 농도를 조절하도록 하는데 도 6에 도시된 바와 같이 예를 들면 내부 산소 농도를 일정 시간마다 측정하여 제어루프를 동작시키되, 내부 산소 농도가 일정 농도 이하이면 산화방지가스의 투입 속도를 감속하고, 내부 산소 농도가 일정 농도 이내이면 산화방지가스의 투입 속도를 기본 속도로 유지하고, 내부 산소 농도가 일정 농도 이상이면 산화방지가스의 투입 속도를 증가시켜 제어부에서 산소농도를 일정 농도 이내로 조정할 수 있다.The oxygen detection sensor 73 detects the oxygen concentration in the chamber 11 to control the oxygen concentration. As shown in FIG. 6, for example, the internal oxygen concentration is measured at predetermined time intervals to operate the control loop, When the oxygen concentration is equal to or lower than a predetermined concentration, the charging rate of the oxidation preventing gas is decreased. When the internal oxygen concentration is within a certain concentration, the charging rate of the oxidation preventing gas is maintained at the basic rate. It is possible to adjust the oxygen concentration within a certain concentration in the control section by increasing the feed rate.

산소는 산화반응에 기여하여 성형품의 품질을 떨어뜨리는데 이와 같이 산소 농도를 조절하면 고품질의 제품의 제작이 가능하다.Oxygen contributes to the oxidation reaction and degrades the quality of the molded product. By adjusting the oxygen concentration as described above, it is possible to produce a high quality product.

또한 추가적으로 챔버 내부의 공기순환을 위한 공기순환부(8)를 구비할 수 있다. 공기정화부는 챔버(11) 내부의 공기를 필터링하여 다시 챔버(11)로 공급한다.In addition, it may further comprise an air circulation section 8 for air circulation inside the chamber. The air purifier filters the air inside the chamber 11 and supplies it to the chamber 11 again.

공기순환부(8)는, 챔버(11) 내부 공기를 필터공기입력단(81)에서 흡입하도록 구동되는 필터모터, 필터모터에 의해 흡입된 공기가 걸러지는 필터(82) 및 필터(82)에서 걸러진 공기가 챔버부(1) 내부로 공급되도록 하는 배출배관(83)을 포함한다.The air circulating section 8 is provided with a filter motor driven to suck air in the chamber 11 at the filter air input end 81, a filter 82 that filters the air sucked by the filter motor, And a discharge pipe 83 for allowing air to be supplied into the chamber part 1.

필터(82)와 모터는 챔버(11)의 후면에 배치된다. 더 상세하게는 원재료이동부(3)가 밀폐되도록 별도의 보조챔버(14)를 구비한 후 이 보조챔버(14)에 공기순환부(8)를 부착하여 구성할 수 있다.The filter 82 and the motor are disposed on the rear surface of the chamber 11. More specifically, it is possible to attach the air circulation unit 8 to the auxiliary chamber 14 after having the separate auxiliary chamber 14 so that the raw material moving unit 3 is hermetically sealed.

필터모터가 가동되면 챔버(11) 내부의 공기는 챔버(11) 하단에 형성된 공기홀(112)을 통해 필터(82)로 들어가 필터링되고 필터링된 공기는 배출배관(83)을 통해 챔버(11)의 전면 상부에서 배출된다. 이 과정에 의해 미세먼지(0.1㎛ 이상의 모든 먼지)가 필터링된다. 먼지가 많은 경우 먼지가 레이저빔을 흡수하고 광학 부품들을 오염시키게 되는데 필터링에 의해 먼지를 제거하여 레이저장비(51)와 광학 부품들을 보호할 수 있다.The air inside the chamber 11 enters the filter 82 through the air hole 112 formed at the lower end of the chamber 11 and the filtered air flows through the discharge pipe 83 into the chamber 11, As shown in FIG. By this process, the fine dust (all the dusts larger than 0.1 mu m) is filtered. If there is a large amount of dust, the dust absorbs the laser beam and contaminates the optical parts. The dust can be removed by filtering to protect the laser equipment 51 and the optical parts.

한편 산화방지가스는 챔버(11)의 일측 상부에서 공급한다. 도 7은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 공기순환부(8)의 작동에 의해 챔버(11) 내부의 공기가 순환하는 것을 나타내는 개념도인데 이와 같이 산화방지가스의 공급 및 챔버(11) 내부의 공기를 순환하게 할 수 있다. 이와 같은 공기의 순환은 제어부(6)에 의해 제어된다.On the other hand, the antioxidant gas is supplied from the upper portion of one side of the chamber 11. FIG. 7 is a conceptual diagram showing the circulation of air inside the chamber 11 by the operation of the air circulation unit 8 employed in the embodiment shown in FIG. 1. In this way, The air can be circulated. The circulation of the air is controlled by the control unit 6.

이와 같이 내부 공기를 재순환하게 함으로써 산화방지가스의 손실을 방지하면서 챔버 내의 공기를 청정하게 유지할 수 있다.
By thus recirculating the internal air, the air in the chamber can be kept clean while preventing the loss of the oxidation preventing gas.

위와 같이 구성된 3차원 프린터는 다음과 같이 작동된다.The three-dimensional printer configured as above operates as follows.

도 8은 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 동작을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 3차원 프린터(100)는 도시한 것과 같이 간략화된 구조로 나타낼 수 있다. 명확하게 도시되지는 않았지만 원재료이동부에 장착된 블레이드는 실리콘 재질로서 롤 타입의 연속공급이 가능한 블레이드이다.FIG. 8 is a conceptual diagram showing the operation of the three-dimensional printer according to the embodiment shown in FIG. The three-dimensional printer 100 of the present invention can be represented by a simplified structure as shown. Although not clearly shown, the blades mounted on the earthed portion of the raw material are made of silicon and can be continuously supplied in a roll type.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)의 동작은 종래에 널리 알려진 3차원 프린터의 동작과 대체로 동일하다. The operation of the three-dimensional printer 100 according to an embodiment of the present invention is substantially the same as the operation of a conventional three-dimensional printer.

금속 분말 형태의 원재료(10)는 원재료(10) 공급부에 위치하고 있다가 공급플레이트의 상승에 의해 챔버(11)로 공급된다.The raw material (10) in the form of a metal powder is placed in a supply part of the raw material (10) and supplied to the chamber (11) by the rise of the supply plate.

한편 작업이 시작되기 전에 작업자는 챔버커버(12)에 구비된 장갑(121)을 이용하여 미리 투입플레이트(21)에 놓인 원재료(10)를 평탄하게 할 수 있다.The worker can flatten the raw material 10 placed on the insertion plate 21 by using the glove 121 provided in the chamber cover 12. [

원재료(10)가 챔버(11)에 공급되면 원재료이동부(3)의 블레이드(32)가 이동하여 원재료(10)를 성형부(4)로 이동시킨다.When the raw material 10 is supplied to the chamber 11, the blade 32 of the raw material moving part 3 moves and moves the raw material 10 to the forming part 4. [

이 때 제어부(6)는 원재료공급부(2)에서 원재료(10)가 나오는 부분부터 성형부(4)의 처음으로 가공 영역이 나오는 곳까지는 블레이드(32)를 고속으로 이동하도록 제어하고 성형부(4)에서는 저속으로 진행하도록 한다.At this time, the control unit 6 controls the blade 32 to move at a high speed from the position where the raw material 10 comes out of the raw material supply unit 2 to the position where the machining area comes out to the beginning of the forming unit 4, ), Proceed at low speed.

이는 분말 형태의 원재료(10)의 유동성이 낮아 블레이드(32)가 원재료(10)를 빠른 속도로 밀어내는 경우 바르게 공극을 메워 주지 못하게 되고 공극을 메우기 위해서는 시간이 소요되기 때문이다.This is because the fluidity of the raw material 10 in powder form is low, and when the blade 32 pushes the raw material 10 at a high speed, it does not properly fill the gap and it takes time to fill the gap.

블레이드(32)는 원재료(10)를 예를 들면 10㎛~200㎛ 정도로 얇게 펴서 성형부(4)의 성형플레이트(41)에 놓이게 한다. 이 때 블레이드(32)는 급경사면(322)에 의해 원재료(10)를 밀어서 펴 주게 되는데 이와 같은 면을 사용함으로써 원재료(10)의 공급을 빠르고 정확하게 할 수 있다.The blade 32 allows the raw material 10 to be stretched thinly, for example, on the order of 10 mu m to 200 mu m so as to be placed on the forming plate 41 of the forming part 4. At this time, the blade 32 pushes the raw material 10 by the steeply inclined plane 322, and by using such a surface, the supply of the raw material 10 can be performed quickly and accurately.

성형부(4)에 공급되고 남은 원재료(10)는 성형부(4)를 지나 회수부(9)에서 회수된다.The raw material 10 supplied to the forming section 4 and then left is passed through the forming section 4 and recovered in the collecting section 9.

원재료(10)가 공급되기 전에 성형부(4)에서는 성형플레이트(41)를 예열할 수 있다. 이에 따라 성형부(4)에 공급된 원재료(10)에는 열이 전달되어 예열된다.The forming plate 4 can preheat the forming plate 41 before the raw material 10 is supplied. Thus, heat is transferred to the raw material 10 supplied to the forming unit 4 to be preheated.

이 상태에서 원재료(10) 분말에 레이저(L)를 조사하여 원재료(10)를 소결 또는 용융을 시켜 성형한다.In this state, the raw material (10) is irradiated with a laser (L) to form the raw material (10) by sintering or melting.

이 과정을 통해 성형품(20)의 단면 라인이 성형되고 레이저(L)가 조사되지 않은 부분은 원재료(10)가 분말 형태로 그대로 있게 된다.Through this process, the section line of the molded article 20 is formed, and the portion of the raw material 10 in which the laser L is not irradiated remains as the powder.

성형된 부분은 거친 부분이 있을 수 있으므로 블레이드(32)를 다시 초기 위치로 복귀시켜 성형부(4)를 지나가게 함으로써 거친 부분을 평탄화한다. 이 경우 블레이드(32)의 완경사면(323)이 성형된 부분을 눌러주게 되므로 평탄화 및 가압 작용을 효율적으로 수행할 수 있다.Since the molded portion may have a rough portion, the blade 32 is returned to the initial position and passes through the forming portion 4 to flatten the rough portion. In this case, since the mildly curved surface 323 of the blade 32 presses the molded portion, the flattening and pressing action can be efficiently performed.

한편 이 경우에도 블레이드(32)가 현재 위치한 부분부터 성형부(4)의 처음으로 가공 영역이 나오는 곳까지는 블레이드(32)를 고속으로 이동하도록 제어하고 성형부(4)에서는 저속으로 진행하도록 할 수 있다.In this case as well, the blade 32 is controlled to move at a high speed from the position where the blade 32 is currently positioned to the position where the machining area is to be formed at the beginning of the forming part 4, have.

이후 다시 원재료(10)를 공급하고, 블레이드(32)에 의해 원재료(10)를 얇게 편 후 회수부(9)에서 회수하는 한편 성형부(4)에서 다음 단면 라인을 성형하고 블레이드(32)를 다시 초기 위치로 이동시켜 평탄화 및 가압하는 작업을 반복한다. 이러한 작업을 여러 번 반복함으로써 3차원 입체 성형품을 제작할 수 있다.Thereafter, the raw material 10 is fed again, and the raw material 10 is thinned by the blade 32 and then collected in the collecting section 9 while the next section line is formed in the forming section 4, And then moved to the initial position to repeat planarization and pressurization. By repeating these operations several times, a three-dimensional molded article can be produced.

한편 성형품(20)이 크거나 복잡한 경우 일정한 작업시간이 경과하면 블레이드(32)에 마모가 발생할 수 있으므로 작업에 사용된 블레이드(32)를 감아 회수한다.On the other hand, if the molded product 20 is large or complicated, the blades 32 may be abraded when a predetermined working time has elapsed, so that the blades 32 used for the operation are wound and recovered.

이때 일정한 작업 시간이라함은 5시간 내외를 말하며, 회수롤러(34)를 구동시켜 작업에 사용된 블레이드(32)를 회수하고 블레이드(32)의 새로운 면이 작업에 사용될 수 있도록 한다. 블레이드(32)의 모든 면이 사용된 경우에는 롤 단위로 교체하여 다음 작업을 수행할 수 있다.The predetermined working time is about five hours, and the recovery roller 34 is driven to recover the blade 32 used for the work so that the new surface of the blade 32 can be used for the work. When all the surfaces of the blade 32 are used, the next operation can be performed by replacing the roll unit.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터는 정해진 길이의 블레이드를 주기적으로 교체하는 작업을 대체할 수 있고 생산성 향상에 이바지할 수 있다.As described above, the three-dimensional printer according to the embodiment of the present invention can replace the operation of periodically replacing blades having a predetermined length and contribute to productivity improvement.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1 : 챔버부
11 : 챔버 12 : 챔버커버 13 : 챔버블록 14 : 보조챔버
111 : 슬릿 112 : 공기홀 121 : 장갑
2 : 원재료공급부
21 : 투입플레이트 22 : 하우징
3 : 원재료이동부
31 : 바디 32 : 블레이드 33 : 공급롤러 34 : 회수롤러
35 : 가이드부재 36 : 액추에이터 37 : 벨트 38 : 연결부재
321 : 가이드돌기 322 : 급경사면 323 : 완경사면
4 : 성형부
41 : 성형플레이트 42 : 하우징
411 : 베이스판 412 : 상한이동판 413 : 열판 414 : 열전기
5 : 레이저가공부
51 : 레이저장비 52 : 노즐
6 : 제어부
7 : 공기농도유지부
71 : 산화방지가스공급기 72 : 노즐 73 : 산소감지센서
8 : 공기순환부
81 : 필터공기입력단 82 : 필터 83 : 배출배관
9 : 회수부
10 : 원재료 20 : 성형품 L : 레이저
100 : 3차원 프린터
1: chamber part
11: chamber 12: chamber cover 13: chamber block 14: auxiliary chamber
111: Slit 112: Air hole 121: Glove
2: raw material supplier
21: input plate 22: housing
3: Eastern raw material
31: Body 32: Blade 33: Feed roller 34:
35: guide member 36: actuator 37: belt 38:
321: guide projection 322: steep slope surface 323: mild slope surface
4: Molded part
41: forming plate 42: housing
411: base plate 412: upper limit copper plate 413: heating plate 414: thermoelectric
5: Laser study
51: laser equipment 52: nozzle
6:
7: air concentration maintaining section
71: antioxidant gas supply device 72: nozzle 73: oxygen sensor
8: Air circulation part
81: Filter air inlet port 82: Filter 83: Discharge piping
9:
10: raw material 20: molded product L: laser
100: 3D printer

Claims (14)

3차원의 성형품을 가공하는 장치로서,
형상 가공이 이루어지는 챔버부,
상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부,
연속적으로 공급이 가능하도록 이루어지고 상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부,
상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부,
상기 성형부에 놓여진 원재료에 레이저를 조사하여 용융시켜 성형하는 레이저가공부 및
상기 레이저가공부가 한 라인을 가공한 후 상기 성형부를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 원재료이동부는, 연성 재질의 블레이드를 구비하고 일정한 조건이 되면 상기 블레이드를 감아 상기 블레이드의 새로운 면이 작업에 사용될 수 있도록 하고,
상기 원재료이동부는, 상기 챔버의 수평방향을 따라 이동되고 끝단에 홈이 형성되는 바디, 상기 바디의 상기 홈에 결합되는 블레이드, 상기 블레이드의 일단이 결합되고 상기 블레이드가 감기는 공급롤러 및 상기 블레이드의 다른 일단이 결합되고 상기 블레이드를 감아 회수하는 회수롤러를 포함하고,
상기 바디와 상기 블레이드에는 대응되는 가이드홈 또는 가이드돌기가 형성되어 상호 결합되되, 상기 바디에는 가이드돌기가 형성되고 상기 블레이드에는 가이드홈이 형성되며,
상기 챔버부는 챔버와 보조챔버를 구비하고 상기 보조챔버에는 액추에이터가 구비되고 상기 액추에이터의 구동에 의해 벨트가 회전하며 상기 벨트의 일부 구간의 직선 운동이 상기 챔버에 형성되는 슬릿을 통과하는 연결부재를 통해 상기 원재료이동부의 바디로 전달되어 상기 바디가 상기 챔버의 수평방향을 따라 이동하고,
상기 레이저가공부는 상기 챔버부의 외부에 배치되고, 노즐을 통해 상기 레이저가공부의 렌즈 앞으로 공기를 배출함으로써 에어커튼을 발생시키는
3차원 프린터.
An apparatus for processing a three-dimensional molded article,
A chamber part in which shaping is performed,
A raw material supply unit for supplying a powdery raw material to the chamber unit,
A raw material supplying unit for supplying raw materials to the raw material supplying unit,
A molding part in which the raw material moved by the raw material moving part is placed and the raw material is molded,
A laser for irradiating and melting a raw material placed on the forming part to form a laser is provided.
And a control unit for controlling the laser to process the entire three-dimensional molded product by causing the forming unit to move down after machining a line to be studied,
Wherein the raw material moving unit includes a blade made of a soft material and when the blade is in a certain condition, the blade is wound so that a new surface of the blade can be used for the work,
Wherein the raw material moving unit includes a body that is moved along a horizontal direction of the chamber and has a groove at an end thereof, a blade coupled to the groove of the body, a feed roller to which one end of the blade is coupled, And a collection roller that is coupled to the other end and winds and collects the blade,
The body and the blade are formed with corresponding guide grooves or guide protrusions, and the guide protrusions are formed on the body, and the guide grooves are formed on the blades,
Wherein the chamber is provided with a chamber and an auxiliary chamber, the actuator is provided in the auxiliary chamber, the belt is rotated by driving of the actuator, and a linear motion of a part of the belt is transmitted through a slit formed in the chamber The raw material is transferred to the body of the moving part so that the body moves along the horizontal direction of the chamber,
The laser is located outside of the chamber portion, and through the nozzle, the laser generates an air curtain by discharging air toward the lens of the study
Three-dimensional printer.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 바디의 일측에 결합되고 상기 블레이드가 감길 때 상기 블레이드를 가이드하는 가이드부재를 더 포함하는 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
And a guide member coupled to one side of the body and guiding the blade when the blade is wound.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 블레이드의 양 측면의 끝단에는 서로 상이한 각도를 가진 경사면이 형성되고 일측 경사면으로 원재료를 밀어 공급하고 다른 일측 경사면으로 성형이 종료된 원재료를 눌러주는 3차원 프린터.
The method according to claim 1 or 4,
The three-dimensional printer according to any one of claims 1 to 4, wherein the blade has an inclined surface at an angle different from that of the blade, and the raw material is fed to the inclined surface at one side and the raw material is pressed at the other inclined surface.
제1항에 있어서,
상기 챔버부에는 상기 챔버부의 내부로 진입하여 작업이 가능한 장갑이 장착되는 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
Wherein the chamber part is provided with a glove capable of entering into the chamber part and capable of being operated.
제1항에 있어서,
상기 원재료공급부는, 상기 챔버부의 밑면에 결합되고 승강 이동되는 투입플레이트를 구비하고 상기 투입플레이트 위에 배치된 원재료를 상기 챔버부의 밑면에 형성된 홀로 밀어내어 원재료를 투입하는 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
The three-dimensional printer according to claim 1, wherein the raw material supply unit includes a charging plate coupled to a bottom surface of the chamber and moved up and down, and a raw material disposed on the charging plate is pushed into a hole formed in a bottom surface of the chamber,
제1항에 있어서,
상기 성형부는, 승강 이동되는 성형플레이트를 구비하고 상기 성형플레이트에는 열 공급이 가능하여 예열이 가능한 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
The three-dimensional printer according to any one of claims 1 to 3, wherein the forming unit includes a forming plate that is moved up and down, and the forming plate is heat-supplyable and can be preheated.
제8항에 있어서,
상기 성형플레이트는, 3차원의 성형품이 성형되는 베이스판, 상기 베이스판 아래에 배치되고 상기 베이스판을 통과하여 외부로 유출되는 원재료를 막아주는 상한이동판 및 상기 상한이동판 아래에 배치되고 열전기가 삽입되어 열을 발생시키는 열판을 포함하는 3차원 프린터.
9. The method of claim 8,
The forming plate includes a base plate on which a three-dimensional molded product is formed, an upper plate disposed below the base plate and covering the raw material flowing out to the outside through the base plate, and a lower plate disposed below the upper plate, A three-dimensional printer comprising a heat plate inserted and generating heat.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 챔버부 내부의 산소 농도를 유지하기 위한 공기농도유지부를 더 구비하고, 상기 공기농도유지부는, 상기 챔버부 내부로 산화방지가스를 투입하는 산화방지가스공급기 및 상기 챔버부 내부의 산소의 농도를 감지하는 산소감지센서를 포함하고 상기 산소감지센서에서 감지되는 산소의 농도에 따라 산화방지가스의 투입량을 조절하여 산소의 농도가 일정하도록 제어하는 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
The air concentration maintaining unit may further include an antioxidant gas feeder for injecting an antioxidant gas into the chamber, and a controller for controlling the concentration of oxygen in the chamber, The three-dimensional printer includes an oxygen sensing sensor for sensing an oxygen concentration and controlling an amount of the oxidation-prevention gas to be controlled according to a concentration of oxygen detected by the oxygen sensor.
제11항에 있어서,
산소 농도의 제어는, 제어부에서 내부 산소 농도를 일정 시간마다 측정하여 제어루프를 동작시키되, 내부 산소 농도가 일정 농도 이하이면 산화방지가스의 투입 속도를 감속하고, 내부 산소 농도가 일정 범위 이내이면 산화방지가스의 투입 속도를 기본 속도로 유지하고, 내부 산소 농도가 일정 농도 이상이면 산화방지가스의 투입 속도를 증가시킴으로써 제어부에서 산소농도를 일정 범위 이내로 조정하는 3차원 프린터.
12. The method of claim 11,
In the control of the oxygen concentration, the control loop measures the internal oxygen concentration at predetermined time intervals in the control unit. When the internal oxygen concentration is below a predetermined concentration, the rate of the antioxidant gas is decreased. If the internal oxygen concentration is within a certain range, The three-dimensional printer adjusts the oxygen concentration within a predetermined range by keeping the charging rate of the preventing gas at the basic speed and increasing the charging rate of the oxidation preventing gas when the internal oxygen concentration is a certain concentration or more.
제1항에 있어서,
챔버부 내부의 공기를 필터링하여 상기 챔버부로 공급하는 공기순환부를 더 포함하고, 상기 공기순환부는, 챔버부의 공기를 흡입하도록 구동되는 필터모터, 상기 필터모터에 의해 흡입된 공기가 걸러지는 필터 및 상기 필터에서 걸러진 공기가 상기 챔버부 내부로 공급되도록 하는 배출배관을 포함하는 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
The air circulation unit may include a filter motor driven to suck air in the chamber, a filter that filters the air sucked by the filter motor, and a filter that filters the air sucked by the filter motor. And a discharge pipe for allowing the air filtered by the filter to be supplied into the chamber portion.
제1항에 있어서,
상기 원재료이동부는, 상기 원재료공급부를 이동할 때에는 고속으로 이동하여 원재료를 신속하게 이동시키도록 제어되고 상기 성형부를 이동할 때에는 저속으로 이동하여 원재료를 상기 성형부에 놓이도록 제어되는 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
Wherein the raw material moving unit is controlled to move the raw material at a high speed when the raw material supplying unit moves, and to move the raw material at a low speed when the forming unit moves, and to control the raw material to be placed on the forming unit.
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