KR101720684B1 - Extruding System for filament in 3D printer - Google Patents

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조성진
김창현
이정훈
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주식회사 이조
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Abstract

Disclosed is an apparatus capable of carrying out three-dimensional printing operations while producing filaments using pellet-like raw materials. According to the present invention, since raw material insertion and filament formation can be conducted in a single apparatus, the production of three-dimensional articles while directly producing the filaments is possible through direct insertion of pellets (raw materials) for producing the filaments without involvement of additional filament production processes, instead of using filaments which are applied to three-dimensional printers.

Description

일체형 필라멘트형 성형물 압출시스템{Extruding System for filament in 3D printer}[0001] The present invention relates to an extruding system for filament in 3D printer,

본 발명은 펠릿 형태의 원료를 사용하여 필라멘트의 제조와 동시에 3D 프린팅 작업을 구현할 수 있도록 하는 장치를 구비한 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a technique having a device for realizing a 3D printing operation simultaneously with the production of a filament by using a pellet-shaped raw material.

3D 프린터는 기업에서 어떤 물건을 제품화하기 전에 시제품을 만들기 위한 용도로 개발되었으나, 플라스틱 소재에 국한되었던 초기 단계에서 발전하여 나일론과 금속 소재로 범위가 확장되었고, 산업용 시제품뿐만 아니라 여러 방면에서 상용화 단계로 진입하였다.3D printers have been developed for the purpose of making prototypes before a product is commercialized by a company but have developed in the early stages of the process, limited to plastic materials, expanded to nylon and metal materials, .

일반적으로 입체 형태를 만드는 방식에 따라 크게 한 층씩 쌓아 올리는 적층형인 3D 프린터 방식(첨가형 또는 쾌속조형 방식)과 큰 덩어리를 깎아가는 절삭형 가공방식(컴퓨터 수치제어 조각 방식)으로 구분하며, 입체 형상의 대상물은 다양하게 결정될 수 있다.In general, it is divided into a 3D printer method (additive type or rapid prototyping method) and a cutting type machining method (computer numerically controlled engraving method) in which a large lump is cut by stacking up a layer by a method of forming a three-dimensional form. The object can be determined in various ways.

상기 적층형 방식으로는 FDM(;Fused Deposition Modeling)방식이 대표적이며, FFF(;Fused Filament Febrication)라고도 불리며 재료는 필라멘트라고 부르는 플라스틱 와이어를 사용한다.The FDM (Fused Deposition Modeling) method is typical in the laminated type, and is called a FFF (Fused Filament Fragment). A plastic wire called a filament is used as a material.

재료는 가열된 압출기를 통과하면서 용융이 되고 노즐을 통해 흘러나온 재료를 출력판에 적층하여 필요한 형상을 조형하는 방식으로 가정에서 접착용도로 사용하는 글루건과 방식이 유사하다.The material is similar to the glue gun used in home applications in the form of melting the melt while passing through a heated extruder and laminating the material flowing through the nozzle onto the output plate to shape the required shape.

이러한 3D 프린터의 재료는 상술한 것과 같이 필라멘트라고 불리는 얇은 플라스틱 실을 이용하며, 필라멘트를 녹여 아래에서부터 위로 층층히 쌓아가는 방식으로 구현되게 된다.The material of such a 3D printer is realized by using a thin plastic yarn called a filament as described above, and melting the filaments and stacking them from the bottom up.

이러한 필라멘트는 제조 회사별로 자체개발한 제품을 출시하여 상용화하고 있으며, 재료에 따른 그 품질이 상이하여 개별온도 조절을 해야 하는 등 매우 적용이 까다롭다.These filaments have been developed and commercialized by manufacturers, and the quality of the filaments is different according to the materials, so it is very difficult to apply individual temperature control.

이러한 필라멘트는 가느다란 실형태의 합성수지물로, 도 1a에 도시된 것과 같은 원료인 펠릿을 용융하여, 도 1b와 같은 보빈에 필라멘트를 와인딩한 구조물을 구현한 것을 원료로 사용하게 된다. 이러한 필라멘트 구조물을 3D 프린팅 장치에 하나씩 로딩하여 작업이 이루어지는데, 별도의 필라멘트 구조물의 경우, 와인딩되어 있는 상태로 보관되어, 장치에 로딩이 되기 때문에, 대형 작업물의 경우, 작업시간이 길어지게 되며, 중간에 작업을 멈추고 필라멘트를 교체하는 공정이 빈번하게 반복되어야 한다. 이러한 과정은 공정 수율을 낮추게 되며, 필라멘트 구조물을 대량으로 수입하여 보관하는 과정에서 파손이 일어나 공정에 불량이 발생할 확률이 매우 높아지게 된다.Such a filament is made of a thin synthetic resin material, which is obtained by melting a pellet as a raw material as shown in FIG. 1A and implementing a structure in which a filament is wound on a bobbin as shown in FIG. 1B. In the case of a separate filament structure, since the filament structure is stored in a wound state and loaded into the apparatus, the operation time becomes long in the case of a large workpiece, The process of stopping the work in the middle and replacing the filament should be repeated frequently. This process lowers the process yield and increases the probability of failure of the process due to breakage in the process of importing and storing the filament structure in large quantities.

한국 등록특허공보 제10-1502342호Korean Patent Registration No. 10-1502342 한국 등록특허공보 제10-1441030호Korean Patent Registration No. 10-1441030

본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 원료의 투입과 필라멘트의 형성을 하나의 장치 내에서 구현할 수 있도록 일체형 구조로 구현하여, 3D 프린터에 적용되는 필라멘트를 사용하지 않고, 필라멘트를 제조하는 펠릿(원료)을 직접 투입하여, 별도의 필라멘트 제조 작업없이 직접 필라멘트를 제조하며 3D 입체물 구현작업을 수행할 수 있으며, 대형 작업물이나 필라멘트 구조물이 많이 소요되는 정밀 작업물의 경우, 필라멘트를 교체하는 공정이 제거되어 제조효율을 극대화할 수 있는 일체형 필라멘트 압출시스템을 제공할 수 있도록 한다.The embodiments of the present invention have been devised to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a three-dimensional printer in which a filament is applied to a 3D printer, The filaments can be directly manufactured without the separate filament manufacturing operation by directly injecting the pellets (raw material) for producing the filaments, and the 3D stereoscopic material realization can be performed. In the case of the precise work requiring a large number of workpieces or filament structures, So that it is possible to provide an integrated filament extrusion system capable of maximizing the manufacturing efficiency.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1에 도시된 것과 같이, 입자형태의 합성 수지 원료를 투입받아 수용부(130)에 로딩하는 원료로딩모듈(100)과 상기 원료로딩모듈(100)의 수용부(130)의 하부에 결합되어, 상기 수용부에서 공급되는 원료를 하부 방향으로 가이드하는 스크류부(220)를 포함하는 필라멘트성형모듈(200); 및 상기 수용부(130)의 상부에 결합되어, 상기 필라멘트성형모듈(200)의 노즐부(240)의 위치를 이동시키는 구동모듈(300)을 포함하는 일체형 필라멘트 압출시스템을 제공할 수 있도록 한다.As a means for solving the above-mentioned problems, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a raw material loading module 100 for loading a synthetic resin raw material in the form of particles and loading the raw material into the receiving portion 130, A filament forming module 200 including a screw portion 220 coupled to a lower portion of the receiving portion 130 of the raw material loading module 100 to guide the raw material supplied from the receiving portion downward; And a driving module 300 coupled to the upper portion of the receiving part 130 to move the nozzle unit 240 of the filament forming module 200.

본 발명의 실시예에 따르면, 원료의 투입과 필라멘트의 형성을 하나의 장치내에서 구현할 수 있는바, 3D 프린터에 적용되는 필라멘트를 사용하지 않고, 필라멘트를 제조하는 펠릿(원료)을 직접 투입하여, 별도의 필라멘트 제조 작업없이 직접 필라멘트를 제조하며 3D 입체물 구현작업을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the introduction of raw materials and the formation of filaments can be realized in a single apparatus. As a result, pellets (raw materials) for manufacturing filaments can be directly introduced without using filaments applied to a 3D printer, It is possible to manufacture a filament directly without a separate filament manufacturing operation and to perform a 3D stereoscopic realization work.

따라서, 대형 작업물이나 필라멘트 구조물이 많이 소요되는 정밀 작업물의 경우, 필라멘트를 교체하는 공정이 제거되어 제조효율을 극대화할 수 있는 장점이 구현된다.Therefore, in the case of a precise work requiring a large amount of work or a filament structure, the process of replacing the filament is eliminated, thereby realizing the advantage of maximizing the manufacturing efficiency.

나아가, 기존 3D 프린터에 필수적인 필라멘트를 사용하지 않는 구조인바, 필라멘트의 경화나 파손, 공정중 결손 등에 의한 공정 불량이 발생하지 않으며, 공정 속도가 매우 빨라지게 되는 장점도 구현된다.In addition, since the filament is not required for the conventional 3D printer, there is no process failure due to hardening or breakage of the filament, defects in the process, and the like, and the process speed is also increased.

또한, 필라멘트를 제조하는 공정이 불필요한바, 공정비용이 절감됨은 물론, 펠릿만을 사용하는바, 재료비용이 크게 절감되는 효과도 있다.In addition, since a process for producing filaments is not required, not only the process cost is reduced but also the use of only pellets results in a significant reduction in material cost.

도 1a 및 도 1b는 펠릿과 필라멘트 이미지를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 필라멘트 압출시스의 요부를 도시한 요부 구성도이다.
도 3은 도 2의 측면도, 도 4는 도 2의 후면 사시도를 도시한 것이다.Figures 1a and 1b show pellet and filament images.
FIG. 2 is a block diagram showing the essential part of the integrated filament extrusion sheath according to the embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a side view of Fig. 2, and Fig. 4 is a rear perspective view of Fig.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Hereinafter, the configuration and operation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals denote the same elements regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일체형 필라멘트 압출시스템(이하, '본 시스템'이라 한다.)의 요부를 도시한 요부 구성도이다. 도 3은 도 2의 측면도, 도 4는 도 2의 후면 사시도를 도시한 것이다.FIG. 2 is a block diagram showing the essential part of the integrated filament extrusion system (hereinafter referred to as "the present system") according to the embodiment of the present invention. Fig. 3 is a side view of Fig. 2, and Fig. 4 is a rear perspective view of Fig.

도 2 내지 도 4 참조하면, 본 시스템은, 입자형태의 합성 수지 원료를 투입받아 수용부(130)에 로딩하는 원료로딩모듈(100)과, 상기 원료로딩모듈(100)의 수용부(130)의 하부에 결합되어, 상기 수용부에서 공급되는 원료를 하부 방향으로 가이드하는 스크류부(220)를 포함하는 필라멘트성형모듈(200) 및 상기 수용부(130)의 상부에 결합되어, 상기 필라멘트성형모듈(200)의 노즐부(240)의 위치를 이동시키는 구동모듈(300)을 포함하여 구성될 수 있다. 2 to 4, the present system includes a raw material loading module 100 for loading a raw material of synthetic resin in the form of particles and loading the raw material into a receiving part 130, a receiving part 130 of the raw material loading module 100, A filament forming module 200 coupled to a lower portion of the receiving portion 130 and including a screw portion 220 guiding a raw material supplied from the receiving portion in a downward direction, And a driving module 300 for moving the position of the nozzle unit 240 of the nozzle unit 200.

이와 같은 본 시스템의 구조는, 필라멘트를 재료로 하여 3D 프린팅 작업을 수행하는 종래의 3D 프린터기의 작업과는 달리, 필라멘트의 원료인 펠릿(입자형태 구조물)을 직접 투입하고, 동시에 필라멘트형 압출물을 성형하고, 실시간으로 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있게 된다.Unlike the conventional 3D printer which performs 3D printing using a filament as a material, the structure of the present system is such that pellets (particulate structure), which is a raw material of filaments, are directly introduced, and filament type extrudates And 3D printing operation can be performed in real time.

구체적으로는, 본 시스템의 상기 원료로딩모듈(100)은, 도 2에 도시된 것과 같이 상기 원료를 투입하는 투입부(110)를 구비하여, 입자형태의 펠릿(합성수지재)을 직접 투입할 수 있도록 한다. 이러한 본 시스템에 적용되는 펠릿은, 도 1a에서 상술한 것과 같이, 입자형태의 구조물로, PLA펠릿과 ABS펠릿을 주로 적용될 수 있으며, 일반용으로는 PLA필라멘트를 산업용의 경우에는 ABS필라멘트를 사용할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 2, the raw material loading module 100 of the present system includes an input unit 110 for inputting the raw material so that pellets (synthetic resin material) in the form of particles can be directly introduced . 1A, the PLA pellets and the ABS pellets can be mainly applied. In general, PLA filaments can be used for industrial use, and ABS filaments can be used for industrial use. .

상기 원료로딩모듈(100)은 상기 투입부(110)를 경유하는 원료를 수용부(130)으로 가이드하는 가이드부(120)를 구비하며, 상기 가이드부(120)를 경유한 원료를 상기 가이드관과 스크류부 사이의 이격공간으로 투입하는 수용부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. The raw material loading module 100 includes a guide part 120 for guiding a raw material passing through the charging part 110 to the receiving part 130. The raw material passing through the guide part 120 is guided to the guide part 120. [ And a receiving part 130 for receiving the separated space between the screw part and the screw part.

입자형태의 펠릿이 상기 투입부(110)로 투입되면, 펠릿은 가이드부(120)의 경사면(122)을 따라 이동하여 가이드부(120)와 연통하는 상기 수용부(130) 내부로 수용되게 된다. 상기 수용부(130)은 후술하는 필라멘트성형모듈(200) 내로 일정량의 펠릿을 제공하기 위해 일시적으로 펠릿을 저장하는 기능을 수행하게 된다.The pellet moves along the inclined surface 122 of the guide portion 120 and is accommodated in the accommodating portion 130 communicating with the guide portion 120 . The receptacle 130 functions to temporarily store the pellets in order to provide a predetermined amount of pellets into the filament forming module 200 to be described later.

상기 필라멘트성형모듈(200)은, 상기 수용부(130)의 하부에 배치될 수 있으며, 상기 수용부(130)에 저장되어 있는 펠릿을 공급받아 용융하여, 필라멘트 형태의 구조물로 압출하는 기능을 수행한다.The filament forming module 200 may be disposed at a lower portion of the accommodating portion 130 and functions to extrude the melted pellets stored in the accommodating portion 130 into a filament type structure do.

이를 위해, 상기 필라멘트성형모듈(200)은 상기 수용부(130)을 관통하는 구조로 배치되며, 상술한 상기 구동모듈(300)과 결합하는 메인샤프트부(210)를 구비한다. 이 경우, 상기 메인샤프트부의 표면에 구현되는 스크류를 포함하는 스크류부(220)가 마련되며, 나아가 상기 스크류부(220)를 감싸는 구조로 이격되어 배치되며, 온도제어장에 의해 가열되어 상기 원료를 용융하는 히팅부(230)를 구비할 수 있도록 한다. 상기 스크류부(220)는 상기 수용부(130)에서 제공되는 펠릿이 투입되면, 메인샤프트가 회전하며, 나사산을 따라서 펠릿이 하부로 이동할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 동시에 상기 히팅부(230)에서 용융되는 펠릿의 용융물도 이러한 스크류부의 회전동작에 의해 하부로 향하는 일정한 가압력이 작용하게 되며, 이에 따라 상기 노즐부(240)를 통해 용융물이 필라멘트 형상으로 압출될 수 있도록 한다.For this purpose, the filament forming module 200 is disposed in a structure that passes through the receiving part 130 and includes a main shaft part 210 coupled with the driving module 300 described above. In this case, a screw portion 220 including a screw implemented on the surface of the main shaft portion is provided, and further, the screw portion 220 is spaced apart from the structure of the screw portion 220, And a heating unit 230 to be melted. When the pellets provided in the accommodating part 130 are inserted, the screw part 220 rotates the main shaft and functions to move the pellet downward along the threads. At the same time, the melt of the pellet melted in the heating part 230 is also subjected to a constant downward pressing force by the rotation of the screw part, so that the melt can be extruded into the filament shape through the nozzle part 240 do.

상기 히팅부(230)는 외부의 제어회로의 제어동작에 따라 펠릿을 녹일 수 있는 온도로 가열되게 된다. 본 시스템에서는 상기 히팅부의 가열 기작을 180℃~260℃로 제어할 수 있는 기능을 포함할 수 있도록 함이 바람직하다. The heating unit 230 is heated to a temperature at which the pellet can be melted according to a control operation of an external control circuit. In this system, it is preferable that the heating mechanism of the heating unit can be controlled to a temperature of 180 ° C to 260 ° C.

아울러, 본 시스템은 상기 히팅부(230)의 말단에 결합되며, 상기 히팅부에서 용융된 원료를 필라멘트 형태로 압출하는 노즐부(240)를 포함하여 구성될 수 있도록 한다. 상기 노즐부(240)는 상기 히팅부(230)에 의해 녹은 용융물질이 스크류의 회전기작과 중력에 의해 하부로 압출될 수 있도록 하는 것으로, 필라멘트 형태의 구조물로 성형이 가능하게 된다.  In addition, the present system may include a nozzle unit 240 coupled to a distal end of the heating unit 230 and configured to extrude the molten raw material in a filament form in the heating unit. The nozzle unit 240 allows the molten material melted by the heating unit 230 to be extruded downward by the rotation mechanism and the gravity of the screw, and can be formed into a filament type structure.

본 시스템의 노즐부(230)는 다양한 두께(직경)를 가지는 필라멘트 구조물로 압출할 수 있도록 하기 위해, 상기 히팅부(230)의 말단과 결합하거나 분리가 가능한 착탈가능 구조로 구현하여, 다양한 직경으로 교체가 가능하도록 교체형으로 형성되도록 함이 더욱 바람직하다. The nozzle unit 230 of the present system may be realized as a detachable structure that can be engaged with or separated from the distal end of the heating unit 230 so as to be extruded into a filament structure having various thicknesses (diameters) It is more preferable to form the interchangeable type.

상기 노즐부(230)는 일 실시예로, 0.4mm~2mm의 범위에서 필라멘트 구조물의 두께를 조절할 수 있게 된다. 일 실시예로 정밀 출력을 위해서는 노즐의 직경이 0.4mm(적층높이 0.2mm 작업), 고속출력을 위해서는 노즐의 직경이 0.8mm(적층 높이 최대 0.6mm)로 설정이 가능하도록 구현할 수 있다.The nozzle unit 230 may adjust the thickness of the filament structure in a range of 0.4 mm to 2 mm. In one embodiment, the diameter of the nozzle may be set to 0.4 mm (the height of the stacking height is 0.2 mm) for precision output, and the diameter of the nozzle may be set to 0.8 mm (maximum height of the stacking height is 0.6 mm) for high speed output.

또한, 본 시스템은 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 수용부의 하부와 상기 히팅부(230)의 상단은 상호 이격되는 제1이격부가 구현되며, 상기 제1이격부에 노출되는 스크류부(220)의 외주면을 감싸는 구조로 밀폐하는 가이드관(225)을 포함하여 구성될 수 있도록 할 수 있다. 상기 가이드관(225)은 상기 히팅부(230)의 가열 동작에 의해, 수용부의 열변형을 막을 수 있도록 일정한 거리를 이격시켜주는 기능을 수행함과 동시에, 상기 히팅부(230)와 스크류의 사이 공간으로 펠릿을 가이드하는 기능을 수행할 수 있다. 물론, 상기 수용부(130)를 열전도성이 약한 물질로 형성하는 경우, 상기 가이드부를 제거하고, 히팅부와 상기 수용부가 직접 결착하는 구조로 구현하는 것도 가능하다.1 to 3, a first spaced portion spaced apart from the lower portion of the receiving portion and an upper end of the heating portion 230 is formed, and the screw portion exposed to the first spaced portion, And a guide pipe 225 for sealing the outer circumferential surface of the guide pipe 220. The guide tube 225 functions to separate a predetermined distance from the accommodating portion to prevent thermal deformation of the accommodating portion by the heating operation of the heating portion 230, To guide the pellet to the pellet. Of course, when the receiving part 130 is formed of a material having a low thermal conductivity, the guide part may be removed, and the heating part and the receiving part may be bonded directly.

아울러, 본 시스템은 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 수용부(130)의 상부에 결합되어, 상기 필라멘트성형모듈(200)의 노즐부(240)의 위치를 이동시키는 구동모듈(300)을 더 포함하여 구성될 수 있다.1 to 3, the present system includes a driving module 300 (not shown) coupled to an upper portion of the receiving portion 130 to move the position of the nozzle portion 240 of the filament forming module 200, ). ≪ / RTI >

상기 구동모듈(300)은 상기 수용부(130)를 관통하는 메인샤프트부(210)의 일단과 결합하는 기어부(330)와, 상기 기어부(330)를 구성하는 한 쌍의 기어에 구동력을 인가하는 구동부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.The driving module 300 includes a gear portion 330 coupled to one end of a main shaft portion 210 passing through the receiving portion 130 and a pair of gears constituting the gear portion 330 And a driving unit 320 for applying a driving voltage.

즉, 상기 구동모듈(300)은 상술한 필라멘트 성형모듈(200)의 노즐부(230)에서 압출되는 필라멘트 구조물로 바로 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있도록, 상기 노즐부(230)를 상기 메인사프트를 기준으로 X축, Y축, Z축 방향으로 이동할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.That is, the driving module 300 is configured so that the nozzle unit 230 can be directly connected to the main shaft of the filament forming module 200, Axis, the Y-axis, and the Z-axis in the reference direction.

이를 위해, 상기 기어부(330)는 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 메인샤프트(210)의 일단과 결합하는 제1기어(332)와, 상기 구동부에서 전달되는 구동력을 상기 제1기어(332)로 전달하는 제2기어(334)를 포함하여 구성될 수 있다.2, the gear unit 330 includes a first gear 332 coupled to one end of the main shaft 210 and a second gear 332 coupled to one end of the first gear 332 And a second gear 334 for transmitting the second gear 334 to the second gear 334.

상기 제1기어 및 상기 제2기어는 도시된 것과 같이, 베벨기어 구조물을 적용할 수 있으며, 제1기어의 크기가 제2기어의 크기보다 크게 구현하여, 2:1 감속을 통한 토크의 증가를 구현하도록 배치할 수 있다. 이는 구조적으로 본 시스템의 노즐부의 이동 방향을 전환할 수 있도록 하기 위함이다.As shown in the figures, the first gear and the second gear are applicable to a bevel gear structure, and the size of the first gear is larger than that of the second gear so that the increase in torque through 2: 1 deceleration You can deploy it to implement. This is to make it possible to switch the moving direction of the nozzle part of the present system structurally.

도 5는 도 2의 구조물의 분리도로, 도 2 및 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 제2기어(334)는 후방에 구동부(320)에 의해 구동력을 전달받게 되며, 상기 구동부(320)는 스텝모터로 구현할 수 있다. 아울러, 상기 구동부(320) 상부에는 X축 이동을 위한 시스템 블럭(310)이 배치될 수 있으며, 상기 시스템 블럭(310)과 상기 필라멘트 성형모듈(200) 및 수용부(130)을 상호 결합시키는 지지부(Y)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 지지부(Y)는 절곡된 구조의 플레이트 형상을 구변하며, 이는 상기 구동부의 원활한 X축 및 Y축 이동을 구현할 수 있게 할 수 있다. 나아가 상기 지지부(Y)의 표면에는 상기 메인샤프트부(210)이 관통하는 관통공이 구비되어, 메인샤프트의 말단과 상기 제1기어(332)가 결합할 수 있도록 하며, 절곡되는 또 다른 면의 지지부 표면에는 상기 제2기어와 스텝모터의 구동축이 결합될 수 있도록 하는 결합공이 구현될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 수용부(130)와 상기 지지부(Y)의 사이에는 커버부재(340)을 더 포함하여 수용부의 파손을 막고, 보다 안정적인 결합구조를 구현할 수 있도록 할 수도 있다.As shown in FIGS. 2 and 5, the second gear 334 receives a driving force from the driving unit 320 at the rear of the second gear 334, and the driving unit 320 It can be implemented as a step motor. A system block 310 for X-axis movement may be disposed on the driving unit 320 and a supporting unit 310 for coupling the system block 310, the filament forming module 200, (Y). The support portion (Y) changes the plate shape of the bent structure, which can smoothly move the X and Y axes of the driving portion. Further, a through hole through which the main shaft part 210 passes is formed on the surface of the support part Y so that the end of the main shaft can be engaged with the first gear 332, And a coupling hole for coupling the second gear and the drive shaft of the step motor to the surface may be implemented. 2, a cover member 340 may be further disposed between the accommodating portion 130 and the support portion Y to prevent breakage of the accommodating portion and to realize a more stable connection structure have.

도 6은 도 2에서 상술한 원료로딩모듈(100)과 스크류부(220) 및 히팅부(230)와 노즐부(240)만을 추출하여 도시한 것이다. 상술한 것과 같이, 메인샤프트부(210)의 표면에는 나사산이 일정한 간격과 주기로 구현되는 스크류부(220)가 마련되며, 상기 스크류부(220)의 표면과 일정하게 이격되는 위치에 감싸는 구조로 히팅부(230)이 배치될 수 있도록 한다. 이 이격공간(S)으로 상술한 펠릿 구조물이 하강하게 되어, 상기 히팅부의 열에 의해 펠릿이 용융되게 된다.FIG. 6 illustrates only the raw material loading module 100, the screw part 220, the heating part 230, and the nozzle part 240 described above with reference to FIG. As described above, the main shaft portion 210 is provided with a screw portion 220 on the surface of which a thread is formed at regular intervals and intervals, and is wrapped around the screw portion 220 at a position spaced apart from the surface of the screw portion 220. So that the portion 230 can be disposed. The above-described pellet structure is lowered into the spacing space S, and the pellet is melted by the heat of the heating portion.

상기 스크류부(220)의 회전 동작은 펠릿 및 용융물질이 상기 노즐부(230)으로 밀려 내려갈 수 있도록 하는 하강력을 제공할 수 있도록 한다. The rotating operation of the screw unit 220 can provide a lowering force for pushing down the pellets and the molten material to the nozzle unit 230.

이상의 본 시스템에 따르면, 원료의 투입과 필라멘트의 형성을 하나의 장치내에서 구현할 수 있는바, 3D 프린터에 적용되는 필라멘트를 사용하지 않고, 필라멘트를 제조하는 펠릿(원료)을 직접 투입하여, 별도의 필라멘트 제조 작업없이 직접 필라멘트를 제조하며 3D 입체물 구현작업을 수행할 수 있도록 해 작업 효율을 극대활 시킬 수 있는 장점이 구현된다.According to the above-described system, the introduction of the raw material and the formation of the filaments can be realized in a single apparatus. Thus, without using the filament applied to the 3D printer, the pellets (raw material) It is possible to manufacture the filament directly without the filament manufacturing operation and to realize the 3D stereoscopic material realizing the advantage that the working efficiency can be maximized.

따라서, 대형 작업물이나 필라멘트 구조물이 많이 소요되는 정밀 작업물의 경우, 필라멘트를 교체하는 공정이 제거되어 제조효율을 높일 수 있으며, 기존 3D 프린터에 필수적인 필라멘트를 사용하지 않는 구조인바, 필라멘트의 경화나 파손, 공정중 결손 등에 의한 공정 불량이 발생하지 않으며, 공정 속도가 매우 빨라지게 된다.Accordingly, in the case of a precise work requiring a large number of workpieces or filament structures, the process of replacing filaments can be eliminated and the manufacturing efficiency can be increased. In addition, since the filament is not required for a conventional 3D printer, , Process defects due to defects in the process do not occur, and the process speed becomes very fast.

특히, 현재 생산되는 3D 프린터의 경우, 압출 노즐 및 필라멘트의 수급 및 관리 상의 어려움으로 인한 문제가 많아 생산의 차질이 많아 지고 있으며, 특히 대형장비로 가기 위해서는 필라멘트를 원재료로 하는 3D 프린팅 작업의 한계를 극복할 수 있어야 하는바, 본 시스템은 이러한 한계를 극복할 수 있게 된다.In particular, in the case of 3D printers produced at present, there are many problems due to difficulties in supply and management of extrusion nozzles and filaments, and production troubles are increasing. Particularly, in order to reach large-sized equipment, limitation of 3D printing using filament as raw material The system must overcome this limitation.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to the embodiments of the present invention but should be determined by the equivalents of the claims and the claims.

100: 원료로딩모듈
110: 투입부
120: 가이드부
130: 수용부
200: 필라멘트 성형모듈
210: 메인샤프트부
220: 스크류부
230: 히팅부
240: 노즐부
300: 구동모듈
310: 이송 시스템 블럭
320: 구동부
330: 기어부100: Raw material loading module
110:
120: guide portion
130:
200: filament forming module
210: main shaft portion
220: screw part
230:
240: nozzle portion
300: drive module
310: Transfer system block
320:
330: gear portion

Claims (8)

입자형태의 합성 수지 원료를 투입받아 수용부(130)에 로딩하는 원료로딩모듈(100)과 상기 원료로딩모듈(100)의 수용부(130)의 하부와 직접 결합되며, 상기 수용부에서 공급되는 원료를 하부 방향으로 가이드하는 스크류부(220)를 포함하는 필라멘트성형모듈(200); 및 상기 수용부(130)의 상부에 결합되어, 상기 필라멘트성형모듈(200)의 노즐부(240)의 위치를 이동시키는 구동모듈(300);을 포함하며,
상기 필라멘트성형모듈(200)은, 상기 구동모듈과 결합하며, 상기 수용부를 관통하는 메인샤프트부(210); 상기 메인샤프트부의 표면에 구현되는 스크류를 포함하는 스크류부(220); 상기 스크류부(220)를 감싸는 구조로 이격되어 배치되며, 온도제어장에 의해 가열되어 상기 원료를 용융하는 히팅부(230); 및 상기 히팅부(230)의 말단에 결합되며, 상기 히팅부에서 용융된 원료를 필라멘트 형 압출물로 압출하는 노즐부(240);을 구비하며,
상기 수용부의 하부와 상기 히팅부(230)의 상단은 상호 이격되는 제1이격부가 구현되며, 상기 제1이격부에 노출되는 스크류부(220)의 외주면을 감싸는 구조로 밀폐하는 가이드관(225)을 구비하며, 상기 가이드관의 하부와 상기 히팅부(230)의 상면이 직접 접촉하는 구조로 결합하며,
상기 노즐부(240)에서 압출되는 필라멘트형 압출물을 직접 3D 프린팅작업을 구현하도록 하는,
일체형 필라멘트형 성형물 압출시스템.
A raw material loading module 100 for loading a synthetic resin raw material in the form of particles and loading the raw material into the receiving portion 130 and the lower portion of the receiving portion 130 of the raw material loading module 100, A filament forming module (200) including a screw part (220) guiding a raw material in a downward direction; And a driving module 300 coupled to an upper portion of the receiving portion 130 to move a position of the nozzle portion 240 of the filament forming module 200,
The filament forming module (200) comprises: a main shaft portion (210) coupled with the driving module and passing through the receiving portion; A screw part 220 including a screw mounted on a surface of the main shaft part; A heating part 230 spaced apart from the screw part 220 to surround the screw part 220, the heating part 230 being heated by a temperature control field to melt the raw material; And a nozzle unit 240 coupled to a distal end of the heating unit 230 and configured to extrude the molten raw material from the heating unit into a filament type extrudate,
A guide pipe 225 for sealing the outer circumferential surface of the screw part 220 exposed to the first spacing part is formed in the first spaced part and the lower part of the accommodating part and the upper end of the heating part 230 are spaced apart from each other, And the lower portion of the guide tube and the upper surface of the heating portion 230 are in direct contact with each other,
The nozzle unit 240 may be configured to directly perform a 3D printing operation on the filament type extrudate to be extruded from the nozzle unit 240,
Integrated filament type molding extrusion system.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 노즐부(240)는,
상기 히팅부(230)의 말단과 분리가능한 착탈구조로 결합되는 일체형 필라멘트형 성형물 압출시스템.
The method according to claim 1,
The nozzle unit 240,
And is coupled to a detachable structure detachable from a distal end of the heating unit (230).
삭제delete 청구항3에 있어서,
상기 원료로딩모듈(100)은,
상기 원료를 투입하는 투입부(110)와;
상기 투입부(110)를 경유하는 원료를 수용부(130)으로 가이드하는 가이드부(120);
상기 가이드부(120)를 경유한 원료를 상기 가이드관과 스크류부 사이의 이격공간으로 투입하는 수용부(130);를 구비하며,
상기 원료로딩모듈(100)은 상기 가이드부(120)의 측방향에 배치되어, 상기 수용부(130)에서 투입되는 원료가 상기 스크류부의 측면에서 유입되도록 하되, 상기 수용부 내의 원료 유입구로 원료를 가이드하는 경사면(122)을 구비하는
를 포함하는 일체형 필라멘트형 성형물 압출시스템.
The method of claim 3,
The raw material loading module (100)
An input unit 110 for inputting the raw material;
A guide part 120 for guiding the raw material passing through the charging part 110 to the accommodating part 130;
And a receiving part (130) for injecting the raw material passed through the guide part (120) into a space separated between the guide pipe and the screw part,
The raw material loading module 100 is disposed in a lateral direction of the guide portion 120 so that a raw material to be introduced into the accommodating portion 130 flows into the side of the screw portion, And a guide surface (122)
Wherein the extruding system comprises an extruder.
삭제delete 청구항 5에 있어서,
상기 구동모듈(300)은,
상기 수용부(130)를 관통하는 메인샤프트부(210)의 일단과 결합하는 기어부(330);와,
상기 기어부(330)를 구성하는 한 쌍의 기어에 구동력을 인가하는 구동부(320);
를 포함하는 일체형 필라멘트형 성형물 압출시스템.
The method of claim 5,
The driving module (300)
A gear portion 330 coupled to one end of the main shaft portion 210 passing through the receiving portion 130,
A driving unit 320 for applying a driving force to a pair of gears constituting the gear unit 330;
Wherein the extruding system comprises an extruder.
청구항 7에 있어서,
상기 기어부(330)는,
상기 메인샤프트부(210)의 일단과 결합하는 제1기어(332)와,
상기 구동부에서 전달되는 구동력을 상기 제1기어(332)로 전달하는 제2기어(334)를 포함하는,
일체형 필라멘트형 성형물 압출시스템.The method of claim 7,
The gear portion (330)
A first gear 332 coupled to one end of the main shaft portion 210,
And a second gear (334) for transmitting the driving force transmitted from the driving unit to the first gear (332).
Integrated filament type molding extrusion system.
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