KR101775622B1

KR101775622B1 - 3d 프린터 노즐 어셈블리

Info

Publication number: KR101775622B1
Application number: KR1020160111889A
Authority: KR
Inventors: 박영민; 조우승; 성경빈; 정현모
Original assignee: 주식회사 와이테크; 박영민
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-09-06
Also published as: KR101775622B9

Abstract

본 발명은 3D 프린터 노즐 어셈블리에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 인쇄원료(1)가 내부로 유입되는 싱크(11), 및 싱크(11) 내부에 배치되고 인쇄원료(1)를 가열하는 싱크히터(13)를 포함하는 싱크모듈(10), 외면에 싱크모듈(10)이 탈착 가능하게 부착되고, 가열된 인쇄원료(1)가 내부로 이동하는 관로(21)가 형성된 믹서(20), 관로(21)의 말단과 연통되도록, 믹서(20)의 일면에 배치되어, 인쇄원료(1)를 외부로 배출하는 노즐(30)을 포함한다.

Description

3D 프린터 노즐 어셈블리{NOZZLE ASSEMBLY FOR 3D PRINTER}

본 발명은 3D 프린터 노즐 어셈블리에 관한 것이다.

3D 프린터는 입력된 설계도에 따라 3차원 입체적 형상을 찍어내는 기계로서, 본래는 기업에서 시제품을 생산하기 위해 개발되었다. 그러나 최근에는 플라스틱 소재에 국한되었던 초기 단계에서 발전하여 나일론과 금속 소재로 그 범위가 확장되었고, 산업용 시제품뿐만 아니라 다양한 분야에서 상용화 단계로 진입하였다.

3D 프린터의 원리는 잉크젯 프린터의 원리와 유사하다. 2D 프린터인 잉크젯 프린터는 디지털화된 파일을 전송받아 잉크분사 노즐을 X축과 Y축으로 이동시키면서 종이에 잉크를 분사하여 활자나 그림 등의 2D 이미지를 인쇄하는데, 3D 프린터는 여기에 Z축 방향의 움직임을 더하여 3차원 입체 형상을 구현한다.

좀 더 구체적으로, 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 종래 3D 프린터는 필라멘트(filament)를 공급하는 익스트루더(extruder), 필라멘트를 용융시켜 분사하는 핫엔드 노즐 등으로 구성된다. 익스트루더를 통해 공급된 필라멘트는 핫엔드 노즐의 히터에 의해 용융되어 노즐을 통해 분사되는데, 이때 핫엔드 노즐이 3축 방향으로 이동하면서 필라멘트 박막을 적층하는 방식으로 3차원 물품을 만들어낸다.

이러한 종래 3D 프린터에 사용되는 필라멘트는 열가소성 원료로서, 각각 서로 다른 물성을 가지고, 고정화된 하나의 노즐을 통해 분사된다. 따라서, 성형되는 물품에 색상, 강도, 또는 재질감 등을 다양하게 표현하기 위해서, 프린트 공정 중에 필라멘트를 교체해야 하는 불편함이 있다. 나아가, 필라멘트의 혼합을 통해 소정의 색상이나 특성을 표현할 수도 있는데, 이때 서로 다른 물성을 갖는 필라멘트가 균일하게 혼합되지 않아서, 원하는 특성 표현이 어려운 문제가 발생한다. 즉, 종래 3D 프린터는 서로 다른 물성을 갖는 프린터용 원료를 하나 또는 그 이상으로 확장이 불가능하므로, 성형되는 물품에 다양한 특성을 구현하기 곤란하다.

이에, 상기 종래기술에 따른 3D 프린터의 문제를 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

KR

10-2014-0121034

A

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 유입되는 인쇄원료를 개별적으로 가열하는 싱크히터가 내장된 다수 개의 싱크모듈이, 인쇄원료가 혼합되는 믹서에 탈착 가능하게 부착되어 확장되는 3D 프린터 노즐 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 측면은 방열판이 싱크모듈 내부의 열을 발산하고, 믹서히터와 분산체가 믹서 내부의 온도를 각각 제어하는 3D 프린터 노즐 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리는 인쇄원료가 내부로 유입되는 싱크, 및 상기 싱크 내부에 배치되고 상기 인쇄원료를 가열하는 싱크히터를 포함하는 싱크모듈; 외면에 상기 싱크모듈이 탈착 가능하게 부착되고, 가열된 상기 인쇄원료가 내부로 이동하는 관로가 형성된 믹서; 상기 관로의 말단과 연통되도록, 상기 믹서의 일면에 배치되어, 상기 인쇄원료를 외부로 배출하는 노즐;을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 싱크모듈은 다수 개이고, 상기 관로는 상기 싱크모듈에 일대일로 대응하여 다수 개가 형성되며, 각각의 상기 관로의 말단이 수렴부에서 수렴하고, 상기 수렴부와 상기 노즐이 서로 연통된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 다수 개의 상기 싱크모듈로 유입되는 상기 인쇄원료 중 적어도 2개 이상은 서로 다른 물성을 갖고, 상기 수렴부에서 혼합된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 믹서 내부에서, 다수 개의 상기 관로에 의해 둘러싸이고, 상기 수렴부의 상부에 배치되어, 상기 관로를 가열하는 믹서히터;를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 믹서히터와 상기 수렴부 사이에 배치되고, 상기 믹서히터 방향으로 볼록하게 돌출된 분산면을 구비하여, 상기 믹서히터에서 발산된 열을 분산시키는 분산체;를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 수렴부에 고정되고, 상기 분산체를 지지하는 지지체;를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 지지체는 다각기둥 형상으로 형성되되, 각각의 옆면은 다수 개의 관로와 일대일로 대응되고, 오목하게 함몰된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 싱크모듈은 상기 싱크의 내부에 배치되어 내부 온도를 감지하는 온도센서;를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 싱크는 내부에 상기 관로와 소통하는 관통관을 구비하여, 유입된 상기 인쇄원료를 수송하고, 상기 싱크히터는 상기 관통관을 가열한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 중공관 형상으로, 일단이 상기 관로에 삽입되고, 타단이 상기 관통관에 삽입되어, 상기 싱크모듈과 상기 믹서를 탈착 가능하게 부착시키는 연결관;을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 싱크의 외측에서, 상기 관통관과 연결되어, 상기 관통관의 열을 발산하는 방열판;을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 믹서는 기둥 형상으로 형성되되, 상부에 외측에서부터 내측으로 갈수록 상향으로 경사진 결합부를 구비하여, 상기 결합부 상에 상기 싱크가 부착된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린트 노즐 어셈블리에 있어서, 상기 믹서는 다각기둥 형상으로 형성되고, 상기 결합부는 상부 모서리 중 적어도 어느 하나로부터 연장 형성된다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 유입되는 인쇄원료를 개별적으로 가열하는 싱크히터가 다수 개의 싱크모듈 각각에 내장됨으로써, 다수의 인쇄원료 각각의 성질에 따라 독립적으로 인쇄원료를 용융할 수 있고, 싱크모듈이 탈착 가능하게 부착된 믹서에서 인쇄원료를 균일하게 혼합함으로써, 3차원 물품을 성형하면서 다양한 특성을 용이하게 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 방열판이 싱크모듈 내부의 열을 발산하고, 믹서히터와 분산체가 믹서 내부의 온도를 각각 제어함으로써, 연속적으로 서로 다른 종류의 인쇄원료를 사용할 수 있고, 인쇄 및 혼합에 최적화된 인쇄원료의 상태를 유지하여, 완벽하게 3차원 물품을 성형할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 분해 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 사용 방식을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 지지체의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 믹서의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 정면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 분해 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 사용 방식을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 인쇄원료(1)가 내부로 유입되는 싱크(11), 및 싱크(11) 내부에 배치되고 인쇄원료(1)를 가열하는 싱크히터(13)를 포함하는 싱크모듈(10), 외면에 싱크모듈(10)이 탈착 가능하게 부착되고, 가열된 인쇄원료(1)가 내부로 이동하는 관로(21)가 형성된 믹서(20), 관로(21)의 말단과 연통되도록, 믹서(20)의 일면에 배치되어, 인쇄원료(1)를 외부로 배출하는 노즐(30)을 포함한다.

본 발명에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 3D 프린터에서 인쇄원료(1)를 분사하는 노즐 조립체로서, 싱크모듈(10), 믹서(20), 및 노즐(30)을 포함한다.

3D 프린터는 입력된 설계도에 따라 3차원 입체적 형상을 찍어내는 기계로서, 일반적으로 압출적층조형(Fused Deposition Molding, FDM) 방식을 사용한다. 구체적으로, FDM은 인쇄원료(1)를 얇게 짜서 박막층을 적층하여 쌓아가는 방식으로서, 분사노즐, 또는 인쇄원료(1)가 적층되는 플랫폼이 움직이면서 3차원 형상을 구현한다. 본 발명에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 이러한 3D 프린터에서 인쇄원료(1)를 공급받아 가열하고, 서로 다른 인쇄원료(1)를 혼합하여 분사할 수 있는 장치에 관한 것이다. 이때, 본 발명에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 FDM 방식에 적합하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 인쇄원료(1)는 3차원 물품을 형성하는 원료를 의미하는데, 가장 대표적으로는 ABS나 PLA 등과 같은 플라스틱 필라멘트(filament)일 수 있다. 다만, 인쇄원료(1)가 반드시 필라멘트에 한정되어야 하는 것은 아니고, 금속 소재부터 밀가루 반죽까지 3D 프린터를 통해 물품을 성형할 수 있는 다양한 소재를 포함한다. 본 발명에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리에 있어서, 이러한 인쇄원료(1)는 싱크모듈(10)로 유입된다.

싱크모듈(10)은 싱크(11), 및 싱크히터(13)를 포함하는데, 인쇄원료(1)는 싱크(11) 내부로 유입된다.

여기서, 싱크(11)는 싱크모듈(10)의 본체 내지 하우징에 해당하는 부분으로서, 외부의 인쇄원료 공급수단, 예를 들어 필라멘트 익스트루더(extruder) 등으로부터 인쇄원료(1)를 공급받는다. 이때, 싱크(11)의 내부에는 관통관(12)이 구비되어, 유입된 인쇄원료(1)가 관통관(12)을 통해 수송될 수 있다. 여기서, 관통관(12)은 중공관으로서, 싱크(11)의 내부를 관통하여 형성되거나, 또는 싱크(11)에 내부 공간이 마련되고, 거기에 고정된 파이프(pipe) 형태로 형성될 수 있다. 한편, 싱크(11) 내부에는 싱크히터(13)가 배치된다.

싱크히터(13)는 싱크(11) 내부로 유입된 인쇄원료(1)를 가열하는 가열장치로서, 고형의 인쇄원료(1)를 용융시켜 상변화를 일으킨다. 싱크(11)로 공급되는 고형의 인쇄원료(1)는 인쇄원료 공급수단에 의해 공급되지만, 싱크(11) 내부에서 용융되어, 유동성을 가지게 된다. 이때, 용융된 인쇄원료(1)는 중력에 의해 유동하거나, 또는 별도의 가압 수단(도시되지 않음)에 의해 유동할 수 있다. 한편, 인쇄원료(1)가 싱크(11)의 관통관(12)을 따라 이동하는 경우에는, 싱크히터(13)가 관통관(12)을 가열함으로써, 인쇄원료(1)를 용융시킬 수 있다.

여기서, 싱크모듈(10)은 싱크(11) 내부의 온도를 감지하기 위해서, 온도센서(15)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(15)는 싱크(11)의 내부에 배치되어, 인쇄원료(1)의 성질에 따른 소정의 용융온도에 다다르고, 유지될 수 있도록, 싱크히터(13)를 제어한다. 이렇게 싱크히터(13)에 의해 가열되어 용융된 인쇄원료(1)는 믹서(20)로 유입된다.

믹서(20)는 싱크모듈(10)이 부착되는 장치로서, 싱크(11)와 노즐(30)을 서로 연결하는 통로인 관로(21)를 제공한다. 관로(21)는 싱크(11)에서 인쇄원료(1)가 이동하는 관통관(12)과 소통됨으로써, 용융된 인쇄원료(1)를 노즐(30)까지 수송한다. 이때, 관로(21)는 믹서(20)의 내부를 관통하여 형성되거나, 또는 믹서(20)에 내부 공간이 마련되고, 그 공간에 고정된 파이프(pipe) 형태로 형성될 수 있다. 이렇게 관로(21)의 내부를 따라 수송되는 인쇄원료(1)는 노즐(30)에 의해 외부로 배출된다.

노즐(30)은 인쇄원료(1)를 분출시키는 관으로서, 믹서(20)의 관로(21)의 말단과 연통되도록, 믹서(20)의 일면에 배치됨으로써, 관로(21)를 따라 이동하는 인쇄원료(1)를 외부로 배출한다. 이때, 노즐(30)의 내경은 0.4 ~ 1.2 mm 일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 인쇄원료(1)의 종류 및 이동속도 등을 고려하여 달리 정할 수도 있다.

여기서, 믹서(20)와 싱크모듈(10)은 탈착 가능하게 서로 부착된다. 이때, 탈부착은 싱크모듈(10)의 싱크(11)가 믹서(20) 내부로 삽탈 가능하게 삽입되거나(도시되지 않음), 또는 별도의 체결 수단을 이용해 실현될 수 있다. 예를 들어, 별도의 체결 수단은 믹서(20)에 장착되는 슬라이딩 레일(도시되지 않음)과 싱크모듈(10)에 설치되어 상기 슬라이딩 레일을 따라 이동하는 롤러(도시되지 않음), 또는 스냅(snap) 단추(도시되지 않음)이거나, 모든 공지의 탈부착 파스너(fastener)일 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리에서는 연결관(70)을 사용하여, 믹서(20)와 싱크모듈(10)을 탈부착시킬 수도 있다. 여기서, 연결관(70)은 중공관 형상으로 형성되고, 일단은 믹서(20)의 관로(21)에, 타단은 싱크(11)의 관통관(12)에 삽입됨으로써, 믹서(20)와 싱크모듈(10)을 탈부착시킨다. 이때, 연결관(70)의 외주연에 나사선이 형성되어, 관로(21) 또는 관통관(12)과 나사결합될 수도 있다. 다만, 상술한 바와 같이, 믹서(20)와 싱크모듈(10)은 다양한 방식으로 탈부착 가능하므로, 반드시 연결관(70)에 의해 연결되는 경우에만 한정해서 본 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.

한편, 본 발명에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 싱크모듈(10)이 다수 개일 수 있다. 이때, 믹서(20)의 관로(21a, 21b)는 싱크모듈(10a, 10b)에 일대일로 대응하므로, 싱크모듈(10a, 10b)과 같은 개수로 형성된다. 여기서, 각각의 관로(21a, 21b)는 각각의 싱크(11)의 관통관(12a, 12b)과 일대일로 연결되고, 각 관로(21a, 21b)의 말단은 수렴부(23)에서 수렴된다. 수렴부(23)는 관로(21a, 21b)의 말단이 서로 연결되는 공간이고, 노즐(30)과 서로 연통된다.

따라서, 서로 다른 물성을 갖는 적어도 2개 이상의 인쇄원료(1)가 순차적 또는 동시에 각각 서로 다른 싱크모듈(10a, 10b)로 공급되어, 각각의 싱크모듈(10a, 10b)의 관통관(12)을 따라 이동하면서, 독립적으로 제어되는 싱크히터(13)에 의해 용융될 수 있다. 여기서, 물성은 인쇄원료(1)가 가지고 있는 성질로서, 색감, 투명도, 강도, 녹는점 등 광학적, 역학적, 열적 성질 등을 의미한다.

용융된 인쇄원료(1)는 각각의 관통관(12a, 12b)과 소통하는 믹서(20)의 관로(21a, 21b)를 따라 이동하다가, 수렴부(23)에서 혼합된다. 즉, 서로 다른 물성을 갖는 인쇄원료(1)가 각각의 물성에 따라 독립적으로 작동하는 싱크모듈(10)에 의해 용융되고, 믹서(20)에서 혼합됨으로써, 새로운 물성을 갖는 인쇄원료(1)가 조합되어 노즐(30)을 통해 분출된다.

예를 들어, 인쇄원료(1)의 색상을 조합하는 경우에, 빨간색(Red), 녹색(Green), 파란색(Blue), 및 하얀색(White)의 인쇄원료(1) 중 적어도 2개 이상을 하나씩 서로 다른 싱크모듈(10a, 10b)로 공급하고, 믹서(20)에서의 혼합과정을 통해 서로 다른 색감을 창출할 수 있다. 나아가, 색감을 표현하기 위한 인쇄원료(1) 이외에 지지대 출력용 인쇄원료(1)를 조합해서 사용할 수도 있고, 금속성, 또는 원목 재질 등을 다양하게 표현할 수 있으며, 강도 등의 역학적 성질 등을 개선할 수도 있다.

또한, 싱크모듈(10)은 믹서(20)에 탈부착 가능하므로, 하나 또는 그 이상으로 확장하여 사용이 가능하다. 사용하지 않는 싱크모듈(10)은 믹서(20)에서 탈착될 수 있는데, 이때 공기 또는 오염물이 관로(21)로 유입되는 것을 차단하기 위해서, 사용되지 않는 관로(21b)의 유입구를 캡(17)으로 커버할 수도 있다(도 3 참조).

종합적으로, 본 발명에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리에 의하면, 유입되는 인쇄원료(1)를 개별적으로 가열하는 싱크히터(13)가 다수 개의 싱크모듈(10) 각각에 내장됨으로써, 다수의 인쇄원료(1) 각각의 성질에 부합하도록 독립적으로 인쇄원료(1)를 용융할 수 있고, 싱크모듈(10)이 탈착 가능하게 부착된 믹서(20)에서 인쇄원료(1)를 균일하게 혼합함으로써, 3차원 물품을 성형하면서 다양한 특성을 구현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 개략적인 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 지지체의 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 믹서히터(40)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 믹서히터(40)는 믹서(20) 내부에 배치되는데, 다수 개의 관로(21)에 의해 둘러싸이고, 수렴부(23)의 상부에 위치하여, 관로(21)를 가열한다.

이러한 믹서히터(40)의 가열로 인해, 관로(21) 내부의 온도가 상승하게 되는데, 이로써 관로(21)를 따라 흐르는 인쇄원료(1)의 점도 등 온도에 관련된 성질을 개선하고 제어할 수 있다. 또한, 수렴부(23)가 가열되어, 서로 다른 인쇄원료(1)의 혼합이 용이해진다.

믹서히터(40)로 인해 관로(21)의 온도가 10도 정도 상승되는데, 온도 상승범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 믹서히터(40)에 사용되는 가열방식, 관로(21)와 믹서히터(40)와의 이격거리 등에 따라 달라질 수도 있다.

한편, 본 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 믹서히터(40)의 열을 분산시키기 위해, 분산체(50)를 더 포함할 수 있다. 분산체(50)는 믹서히터(40)와 수렴부(23) 사이에 배치되는데, 분산체(50)의 외면 중 믹서히터(40)와 대향하는 면은 돔 형상과 같이, 믹서히터(40) 방향으로 볼록하게 돌출된 분산면을 구비한다.

예를 들어, 분산체(50)는 구형으로 형성될 수 있다. 이때, 믹서히터(40)에 대향하는 분산체(50)의 면이 분산면이 되는데, 반드시 분산체(50)가 구형에 한정되어야 하는 것은 아니다.

이렇게 형성된 돔 형상의 분산면에서, 믹서히터(40)에서 발산된 열이 분산된다. 이로써, 믹서히터(40)의 아래에 배치된 수렴부(23)에 직접 열이 가해지는 것을 차단하여, 수렴부(23) 내부의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 분산면을 중심으로 열이 방사상으로 분산되므로, 분산체(50)를 둘러싸는 관로(21)에 효과적으로 열을 전달할 수도 있다.

한편, 이러한 분산체(50)는 지지체(60)에 의해 지지될 수 있다. 여기서, 지지체(60)는 수렴부(23)에 고정되고, 분산체(50)의 하면에서 분산체(50)를 지탱한다.

구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 지지체(60)는 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 다각기둥의 옆면은 다수 개의 관로(21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 화살표는 관로의 방향)와 일대일로 대응할 수 있다. 즉, 서로 다른 관로(21a, 21b, 21c, 21d, 21e)가 5개인 경우에, 지지체(60)는 5각 기둥 형상으로 형성되어, 5개의 옆면이 관로(21a, 21b, 21c, 21d, 21e)의 말단과 일대일로 연결된다. 이때, 다각기둥의 옆면은 오목하게 함몰되어, 노즐(30) 방향으로 인쇄원료(1)를 안내할 수 있다. 또한, 지지체(60)와 분산체(50)가 접하는 면은 서로 대응되도록 형성되어, 예를 들어 분산체(50)의 하면은 볼록하고, 지지체(60)의 상면은 오목하게 대응되도록 형성되어, 분산체(510)가 안정적으로 지지될 수 있다.

다만, 지지체(60)의 형상이 상술한 바에 한정되는 것은 아니고, 분산체(50)를 지지할 수 있는 한, 어떠한 형상으로 형성되어도 무관하다.

또한, 본 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 방열판(80)을 더 포함할 수 있다. 방열판(80)은 싱크(11)의 외측에 배치되는데, 관통관(12)과 연결되어 관통관(12)의 열을 외부로 발산한다. 따라서, 싱크히터(13)에 의해 관통관(12)이 가열되는 경우에, 적정한 온도 이상으로 가열되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 어느 하나의 싱크(11)를 통해 인쇄원료(1)가 공급되고, 바로 직후에 다른 종류의 인쇄원료(1)가 공급되는 경우에도, 방열판(80)을 통해 관통관(12)의 온도를 빠르게 냉각시킬 수 있어서, 연속적으로 다른 종류의 인쇄원료(1)를 공급받을 수 있다.

결론적으로, 본 발명에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리는 방열판(80)이 싱크모듈(10) 내부의 열을 발산하고, 믹서히터(40)와 분산체(50)가 믹서(20) 내부의 온도를 각각 제어함으로써, 연속적으로 서로 다른 종류의 인쇄원료(1)를 사용하고, 인쇄 및 혼합에 최적화된 상태를 유지하여, 완벽한 3차원 물품을 성형할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 믹서의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 정면도이다.

도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린터 노즐 어셈블리의 믹서(20)는 기둥 형상으로 형성되되, 상부에 결합부(25)를 구비하도록 형성될 수 있다. 여기서, 결합부(25)는 기둥 형상의 믹서(20)의 상부에 형성되는데, 빗면이 형성되도록, 외측에서 내측으로 갈수록 상향으로 경사진다. 즉, 외측에서 내측 방향으로 갈수록 높이가 점점 높아지도록 형성된다.

이렇게 형성된 결합부(25)의 빗면에 싱크(11)가 부착되는데, 싱크모듈(10)이 다수 개인 경우에는, 상부의 외측에서부터 중심을 향해 방사상으로, 다수 개의 결합부(25)가 형성된다.

예를 들어, 결합부(25)는 다각기둥 형상의 상부 모서리 중 적어도 어느 하나로부터 연장 형성될 수 있고, 다수 개가 구비되는 경우에는, 각각의 모서리에서 연장되거나, 또는 n(정수) 개의 모서리 중 1, 3, 5 순으로 홀수 번째 모서리에서만 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 다각기둥은 10각 기둥이고, 각각의 모서리에서 연장 형성된 결합부(25)는 5개일 수 있다.

이렇게, 믹서(20)에 경사진 결합부(25)가 구비됨으로써, 관통관(12)과 관로(21)를 통한 인쇄원료(1)의 원활한 흐름을 유도할 수 있다.

다만, 믹서(20)의 형상이나 결합부(25)의 형상 및 개수가 반드시 상술한 바에 한정되는 것은 아니고, 믹서(20)의 외면 중 소정의 부분에 싱크(11)가 부착될 수 있는 한, 형태 및 결합부(25)의 개수와 무관하게 믹서(20)가 형성될 수 있다.

본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 인쇄원료 10: 싱크모듈
11: 싱크 12: 관통관
13: 싱크히터 15: 온도센서
20: 믹서 21: 관로
23: 수렴부 25: 결합부
30: 노즐 40: 믹서히터
50: 분산체 60: 지지체
70: 연결관 80: 방열판

Claims

인쇄원료가 내부로 유입되는 싱크, 및 상기 싱크 내부에 배치되고 상기 인쇄원료를 가열하는 싱크히터를 포함하는 싱크모듈;
외면에 상기 싱크모듈이 탈착 가능하게 부착되고, 가열된 상기 인쇄원료가 내부로 이동하는 관로가 형성된 믹서;
상기 관로의 말단과 연통되도록, 상기 믹서의 일면에 배치되어, 상기 인쇄원료를 외부로 배출하는 노즐;
을 포함하고,
상기 믹서는
기둥 형상으로 형성되되,
상부에 외측에서부터 내측으로 갈수록 상향으로 경사진 결합부를 구비하여, 상기 결합부 상에 상기 싱크가 부착되는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 싱크모듈은 다수 개이고,
상기 관로는 상기 싱크모듈에 일대일로 대응하여 다수 개가 형성되며,
각각의 상기 관로의 말단이 수렴부에서 수렴하고,
상기 수렴부와 상기 노즐이 서로 연통되는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 2에 있어서,
다수 개의 상기 싱크모듈로 유입되는 상기 인쇄원료 중 적어도 2개 이상은 서로 다른 물성을 갖고, 상기 수렴부에서 혼합되는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 2에 있어서,
상기 믹서 내부에서, 다수 개의 상기 관로에 의해 둘러싸이고, 상기 수렴부의 상부에 배치되어, 상기 관로를 가열하는 믹서히터;
를 더 포함하는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 4에 있어서,
상기 믹서히터와 상기 수렴부 사이에 배치되고, 상기 믹서히터 방향으로 볼록하게 돌출된 분산면을 구비하여, 상기 믹서히터에서 발산된 열을 분산시키는 분산체;
를 더 포함하는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 5에 있어서,
상기 수렴부에 고정되고, 상기 분산체를 지지하는 지지체;
를 더 포함하는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 6에 있어서,
상기 지지체는
다각기둥 형상으로 형성되되, 각각의 옆면은 다수 개의 관로와 일대일로 대응되고, 오목하게 함몰되는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 싱크모듈은
상기 싱크의 내부에 배치되어 내부 온도를 감지하는 온도센서;
를 더 포함하는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 싱크는 내부에 상기 관로와 소통하는 관통관을 구비하여, 유입된 상기 인쇄원료를 수송하고,
상기 싱크히터는 상기 관통관을 가열하는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 9에 있어서,
중공관 형상으로, 일단이 상기 관로에 삽입되고, 타단이 상기 관통관에 삽입되어, 상기 싱크모듈과 상기 믹서를 탈착 가능하게 부착시키는 연결관;
을 더 포함하는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
청구항 9에 있어서,
상기 싱크의 외측에서, 상기 관통관과 연결되어, 상기 관통관의 열을 발산하는 방열판;
을 더 포함하는 3D 프린터 노즐 어셈블리.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 믹서는
다각기둥 형상으로 형성되고,
상기 결합부는 상부 모서리 중 적어도 어느 하나로부터 연장 형성되는 3D 프린터 노즐 어셈블리.