KR101880572B1 - The 3D printing apparatus - Google Patents

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Abstract

The purpose of an embodiment of the present invention is to provide a three-dimensional (3D) printing apparatus which is capable of preventing color mixture, color bleeding, or the like of different colors when printing out a sculpture with various colors. The 3D printing apparatus of the present invention comprises: a cartridge module including a filament and a discharge nozzle; an extruder unit fixing the cartridge module to be exchanged and supplying the filament to the discharge nozzle; a heating unit disposed under the extruder unit and melting the filament; a horizontal transfer unit transferring the extruder unit along a first axis and a second axis perpendicular to the first axis; a vertical transfer unit transferring the extruder unit along the first axis and a third axis perpendicular to the second axis; a cartridge exchange unit including at least one cartridge module; and a control part fixing any one of the at least one cartridge module disposed in the cartridge exchange unit to the extruder unit.

Description

3D 프린팅 장치{The 3D printing apparatus}[0001] The present invention relates to a 3D printing apparatus,

본 발명은 3D 프린팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 색상을 가지는 조형물의 색상을 정밀하게 출력할 수 있는 3D 프린팅 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a 3D printing apparatus, and more particularly, to a 3D printing apparatus capable of accurately outputting colors of a molding having various colors.

3D 프린팅 장치는 3차원 도면에 따라 입체적인 물건을 찍어내는 인쇄기이다. 3D 프린팅 장치는 재료에 따라 FDM 방식, 폴리젯 방식, SLS 방식으로 분류될 수 있다. FDM 방식은 고체 재료를 이용하고, 폴리젯 방식은 액체 재료를 이용하며, SLS 방식은 파우더 재료를 이용한다.The 3D printing device is a printing machine for three-dimensional objects according to three-dimensional drawings. 3D printing devices can be classified into FDM, poly jet, and SLS depending on the material. The FDM method uses a solid material, the poly jet method uses a liquid material, and the SLS method uses a powder material.

여기서, FDM 방식은 고체인 플라스틱 재료를 용융시키고, 이를 조형판에 토출하는 방식이다. 용융된 플라스틱 재료가 조형판에 점차 적층되어 조형물이 출력될 수 있다. 여기서, 용융되는 플라스틱 재료를 필라멘트라 한다. 필라멘트가 어떤 특성을 가지는가에 따라 조형물의 특성이 결정될 수 있다. 예컨대, 조형물이 다양한 색상을 가지는 경우, 다양한 색상을 가지는 다수의 필라멘트가 필요하다.Here, the FDM method is a method of melting a solid plastic material and discharging the plastic material to the shaping plate. The melted plastic material is gradually laminated on the plate, so that the molding can be outputted. Here, the plastic material to be melted is referred to as a filament. The characteristics of the sculpture can be determined according to the characteristics of the filament. For example, when the molding has various colors, a plurality of filaments having various colors are required.

종래 기술에 따르면, 다양한 색상을 가지는 조형물이 출력되기 위해서 다양한 색상을 가지는 다수의 필라멘트가 교체되어야 한다. 예컨대, 조형물이 붉은색과 파란색을 가지는 경우, 필라멘트는 붉은색에서 파란색으로 교체되어야 한다. 이 경우, 붉은색과 파란색의 혼색이 발생하여, 파란 색상의 정확도가 저하되는 문제점이 있다.According to the related art, a plurality of filaments having various colors must be replaced in order to output a molding having various colors. For example, if the sculpture has red and blue, the filaments should be replaced with red to blue. In this case, a mixed color of red and blue occurs, and the accuracy of the blue color is lowered.

또한, 필라멘트의 교체 시, 용융된 필라멘트를 토출하는 카트리지에 교체 전 필라멘트가 잔존한다. 따라서, 잔존하는 필라멘트를 폐기 해야 한다. 즉, 필라멘트의 교체로 재료의 손실이 높은 문제점이 있다.Further, at the time of replacing the filaments, the filaments before replacement are left in the cartridge for discharging the melted filaments. Therefore, the remaining filament should be discarded. That is, there is a problem that the loss of the material is high due to the replacement of the filament.

한편, 필라멘트는 고유의 특성 때문에 특정 용융 온도를 가진다. 따라서, 다양한 색상을 가지는 다수의 필라멘트는 서로 상이한 용융 온도를 가질 수 있다. 이 경우, 융용 온도가 상이한 필라멘트를 함께 사용하는 것이 불가능한 문제점이 있다. 예컨대, ABS는 240도에서 용융되지만, PLA는 타버린다. 즉, 용융 온도가 동일한 필라멘트만 사용될 수 있는 제약이 따른다.On the other hand, the filament has a specific melting temperature due to its inherent characteristics. Thus, a plurality of filaments having various colors may have mutually different melting temperatures. In this case, it is impossible to use filaments having different melting temperatures together. For example, ABS melts at 240 degrees, but PLA burns. That is, only the filaments having the same melting temperature can be used.

또한, 이종의 물질을 사용해야 하는 경우, 이종의 두 물이 만나는 경우 새로운 물질로 변화하는 문제점이 있다.In addition, when a heterogeneous material is used, there is a problem that when two different kinds of water are encountered, the material becomes a new material.

본 발명의 일 실시 예는, 다양한 색상을 가지는 조형물의 출력 시, 서로 다른 색상의 혼색, 색 번짐 등을 방지할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a 3D printing apparatus capable of preventing color mixing, color blurring, and the like of different colors when a molding having various colors is output.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치는, 필라멘트와 토출 노즐을 포함하는 카트리지 모듈, 카트리지 모듈을 교체 가능하게 고정하며, 필라멘트를 토출 노즐로 공급하는익스트루더 유닛, 익스트루더 유닛의 하부에 배치되며, 필라멘트를 용융시키는 가열 유닛, 제 1 축과, 제 1 축에 수직한 제 2 축을 따라 익스트루더 유닛을 이송하는 수평 이송 유닛, 제 1 축 및 제 2 축에 수직한 제 3 축을 따라 익스트루더 유닛을 이송하는 수직 이송 유닛, 적어도 하나의 카트리지 모듈을 포함하는 카트리지 교환 유닛, 및 카트리지 교환 유닛에 배치된 적어도 하나의 카트리지 모듈 중 선택된 어느 하나를 익스트루더 유닛에 고정시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a 3D printing apparatus including a cartridge module including a filament and a discharge nozzle, A heating unit disposed at a lower portion of the truer unit and the extruder unit for melting the filament; a heating unit for heating the filament; a heating unit for melting the filament; a first shaft; And a vertical transfer unit for transferring the extruder unit along a third axis perpendicular to the second axis, a cartridge exchange unit including at least one cartridge module, and at least one cartridge module disposed in the cartridge exchange unit To the extender unit.

또한, 익스트루더 유닛은, 카트리지 모듈이 안착되는 홀딩 바디, 홀딩 바디에 연결된 모터, 및 모터에 연결된 익스트루딩 기어를 포함하고, 카트리지 모듈은, 필라멘트가 삽입되며, 필라멘트의 적어도 일부를 노출시키는 노출부를 포함하는 카트리지 바디, 카트리지 바디에 연결된 탄성부재, 및 카트리지 바디에 힌지로 연결되며, 탄성부재에 의해 회동되어 노출부에 노출된 필라멘트를 가압하는 가압 링크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The extruder unit further includes a holding body on which the cartridge module is seated, a motor connected to the holding body, and an extruding gear connected to the motor, wherein the cartridge module has a plurality of filaments inserted therein, A cartridge body including an exposed portion, an elastic member connected to the cartridge body, and a press link connected to the cartridge body by a hinge, the pressing link pivoted by the elastic member to press the filament exposed in the exposed portion.

또한, 카트리지 모듈은 카트리지 바디로부터 일 방향으로 연장된 안착부를 더 포함하며, 홀딩 바디는, 안착부가 안착되는 베이스 바디, 및 베이스 바디로부터 안착부의 연장 방향과 반대 방향을 향하여 연장되며, 카트리지 모듈의 측면을 지지하는 한 쌍의 가이드 플레이트를 포함하며, 홀딩 바디에 직접 또는 간접적으로 연결되며, 안착부의 일측을 고정 또는 고정 해제 가능한 고정 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the cartridge module further includes a seating portion extending in one direction from the cartridge body, wherein the holding body includes a base body on which the seat portion is seated, and a base portion extending from the base body in a direction opposite to the extending direction of the seat portion, And a fixing unit which is directly or indirectly connected to the holding body and includes a fixing unit capable of fixing or releasing one side of the mounting part.

또한, 제어부는, 익스트루더 유닛을 카트리지 교환 유닛의 하부에서 상부로 상승시켜, 카트리지 모듈을 익스트루더 유닛에 장착하거나, 익스트루더 유닛을 카트리지 교환 유닛의 상부에서 하부로 하강시켜, 카트리지 모듈을 익스트루더 유닛으로부터 분리하는 것을 특징으로 한다.Further, the control section may raise the extender unit from the lower part of the cartridge exchange unit to the upper part, mount the cartridge module to the extender unit, or lower the extender unit from the upper part to the lower part of the cartridge exchange unit, Is separated from the extruder unit.

또한, 카트리지 교환 유닛은, 카트리지 모듈의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 삽입홈을 가지며, 다수의 카트리지 모듈을 거치하는 거치 플레이트, 및 거치 플레이트의 하단에 배치되어 카트리지 모듈의 토출 노즐을 예열하는 다수의 예열부를 포함하며, 제어부는 필라멘트에 따라 적어도 2 이상의 다른 온도로 예열부를 가열하는 것을 특징으로 한다.The cartridge exchange unit may further include a mounting plate having an insertion groove into which at least a part of the cartridge module is slidably inserted, a mounting plate for mounting the plurality of cartridge modules, and a plurality And the control unit heats the preheating unit to at least two different temperatures depending on the filament.

또한, 카트리지 모듈은 토출 노즐의 상부에 배치된 제 1 냉각부를 더 포함하며, 익스트루더 유닛은 그 일측에 배치된 제 2 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the cartridge module further includes a first cooling portion disposed on the upper portion of the discharge nozzle, and the extender unit further includes a second cooling portion disposed on one side thereof.

또한, 제어부는 필라멘트에 따라 가열 유닛의 온도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The control unit controls the temperature of the heating unit according to the filament.

본 발명에 따르면, 다양한 색상을 가지는 조형물의 출력 시 혼색, 색번짐 없는 정확한 색상을 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to realize an accurate color without color mixing and color blending at the time of outputting a molding having various colors.

또한, 다양한 색상을 가지는 필라멘트에 따라 예열 정도와 가열 정도를 조절할 수 있다.In addition, the degree of preheating and the degree of heating can be controlled according to filaments having various colors.

또한, 익스트루더 유닛의 상하 이동만으로, 카트리지 모듈이 익스트루더 유닛에 장착되거나, 익스트루더 유닛으로부터 분리될 수 있다.Further, the cartridge module can be mounted on or detached from the extender unit only by the up-and-down movement of the extender unit.

또한, 카트리지 교환 유닛에 배치된 다수의 카트리지 모듈을 예열하여, 색상별 필라멘트의 공급을 신속하게 할 수 있다.Further, it is possible to preheat the plurality of cartridge modules disposed in the cartridge replacement unit, thereby speeding up supply of the filaments by color.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카트리지 모듈 및 익스트루더 유닛을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 카트리지 모듈을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 익스트루더 유닛을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 카트리지 교환 유닛을 도시한 도면이다.1 is a perspective view illustrating a 3D printing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing the cartridge module and the extender unit shown in FIG.
FIG. 3 is a view showing the cartridge module shown in FIG. 2. FIG.
4 is a view showing the extruder unit shown in Fig.
Fig. 5 is a view showing the cartridge exchange unit shown in Fig. 1. Fig.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치(10)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a 3D printing apparatus 10 according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치(10)를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 카트리지 모듈(100) 및 익스트루더 유닛(200)을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 카트리지 모듈(100)을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 익스트루더 유닛(200)을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view showing a 3D printing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a cartridge module 100 and an extender unit 200 shown in FIG. 1, FIG. 3 is a view showing the cartridge module 100 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing the extruder unit 200 shown in FIG.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 카트리지 모듈(100), 익스트루더 유닛(200), 가열 유닛(300), 수평 이송 유닛(400), 수직 이송 유닛(500), 카트리지 교환 유닛(600) 및 제어부(700)를 포함한다. 1 to 4, a 3D printing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a cartridge module 100, an extender unit 200, a heating unit 300, a horizontal transfer unit 400, A vertical transfer unit 500, a cartridge exchange unit 600, and a control unit 700. [

카트리지 모듈(100)은 필라멘트(110)와 토출 노즐(120)을 포함한다. 카트리지 모듈(100)은 익스트루더 유닛(200)에 교체 가능하게 고정될 수 있다. 익스트루더 유닛(200)은 필라멘트(110)를 토출 노즐(120)로 공급한다. 여기서, 필라멘트(110)는 고체의 플라스틱 재료를 포함한다. 가열 유닛(300)은 익스트루더 유닛(200)의 하부에 배치되어 필라멘트(110)를 용융시킨다. 본 발명의 3D 프린팅 장치(10)는 필라멘트(110)를 용융시키고, 이를 적층하면서 조형물을 출력한다. 필라멘트(110)는 드럼(111)에 감겨질 수 있다.The cartridge module 100 includes a filament 110 and a discharge nozzle 120. The cartridge module 100 may be replaceably fixed to the extender unit 200. [ The extruder unit (200) feeds the filament (110) to the discharge nozzle (120). Here, the filament 110 includes a solid plastic material. The heating unit 300 is disposed below the extruder unit 200 to melt the filament 110. The 3D printing apparatus 10 of the present invention melts the filaments 110, and outputs the sculptures while laminating the filaments 110. The filament 110 can be wound around the drum 111. [

수평 이송 유닛(400)은 익스트루더 유닛(200)을 제 1 축 또는 제 2 축을 따라 이송한다. 제 1 축과 제 2 축은 평면상 서로 수직한다. 수직 이송 유닛(500)은 제 3 축을 따라 익스트루더 유닛(200)을 이송한다. 제 3 축은 제 1 축 및 제 2 축에 수직한다. 카트리지 교환 유닛(600)은 적어도 하나의 카트리지 모듈(100)을 포함한다. 제어부(700)는 카트리지 교환 유닛(600)에 배치된 적어도 하나의 카트리지 모듈(100) 중 선택된 어느 하나를 익스트루더 유닛(200)에 고정시킬 수 있다.The horizontal transfer unit 400 transfers the extender unit 200 along the first axis or the second axis. The first axis and the second axis are perpendicular to each other in a plane. The vertical transfer unit 500 transfers the extruder unit 200 along the third axis. The third axis is perpendicular to the first axis and the second axis. The cartridge exchange unit 600 includes at least one cartridge module 100. [ The control unit 700 may fix any one of the at least one cartridge module 100 disposed in the cartridge replacement unit 600 to the extender unit 200. [

본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 다양한 색상을 가지는 조형물의 각 색상을 정밀하게 출력을 하기 위해서, 제어부(700)는 다수의 카트리지 모듈(100)을 포함하는 카트리지 교환 유닛(600)으로부터 특정 색상의 필라멘트(110)를 포함하는 카트리지 모듈(100)을 선택한다. 제어부(700)는 익스트루더 유닛(200)을 카트리지 교환 유닛(600)의 하부에서 상부로 상승시켜, 카트리지 모듈(100)을 익스트루더 유닛(200)에 장착할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 익스트루더 유닛(200)을 카트리지 교환 유닛(600)의 상부에서 하부로 하강시켜, 카트리지 모듈(100)을 익스트루더 유닛(200)으로부터 분리할 수 있다. 따라서, 별도의 선택 유닛(미도시) 없이도, 수직 이송 유닛(500)의 승하강으로 카트리지 모듈(100)의 고정 및 고정 해제가 용이하다.In order to precisely output each color of a molding having various colors, the 3D printing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a controller 700, a cartridge exchange unit (not shown) including a plurality of cartridge modules 100 The cartridge module 100 including the filament 110 of a specific color is selected. The control unit 700 can elevate the extender unit 200 from the lower portion of the cartridge exchange unit 600 to the upper portion thereof and mount the cartridge module 100 to the extender unit 200. [ The control unit 700 can also lower the drawer unit 200 from the upper portion of the cartridge exchange unit 600 to the lower portion thereof to separate the cartridge module 100 from the extender unit 200. Therefore, it is easy to fix and unlock the cartridge module 100 by raising and lowering the vertical transfer unit 500 without a separate selection unit (not shown).

한편, 익스트루더 유닛(200)은 카트리지 모듈이 안착되는 홀딩 바디(210), 홀딩 바디(210)에 연결된 모터(230), 모터(230)에 연결된 익스트루딩 기어(250)를 포함할 수 있다. The extruder unit 200 may include a holding body 210 on which the cartridge module is mounted, a motor 230 connected to the holding body 210, and an extruding gear 250 connected to the motor 230 have.

카트리지 모듈(100)은 필라멘트(110)가 삽입되며, 필라멘트(110)의 적어도 일부를 노출시키는 노출부(131)를 포함하는 카트리지 바디(130), 카트리지 바디(130)에 연결된 탄성부재(140), 및 카트리지 바디(130)에 힌지(H)로 연결된 가압 링크(150)를 더 포함한다.The cartridge module 100 includes a cartridge body 130 having an exposed portion 131 into which the filament 110 is inserted and exposing at least a portion of the filament 110, an elastic member 140 connected to the cartridge body 130, And a pressurizing link 150 connected to the cartridge body 130 by a hinge H.

카트리지 모듈(100)이 익스트루더 유닛(200)에 장착되면, 익스트루딩 기어(150)가 노출부(131)를 통해 노출된 필라멘트(110)에 접촉될 수 있다. 따라서, 익스트루딩 기어(150)가 모터(230)에 의해 회전되면서, 필라멘트(110)를 토출 노즐(120)로 공급한다. 익스트루딩 기어(150)는 모터(230)에 분리 가능하게 연결된다. 따라서, 익스트루딩 기어(150)의 기어치 개수에 따라 필라멘트(110)의 공급 속도를 조절할 수 있다.When the cartridge module 100 is mounted on the extender unit 200, the extruding gear 150 may contact the exposed filament 110 through the exposed portion 131. Thus, the extruding gear 150 is rotated by the motor 230 to supply the filament 110 to the discharge nozzle 120. The extruding gear 150 is detachably connected to the motor 230. Therefore, the feeding speed of the filament 110 can be adjusted according to the number of teeth of the extruding gear 150.

카트리지 모듈(100)은 카트리지 바디(130)로부터 일 방향으로 연장된 안착부(160)를 더 포함할 수 있다. 또한, 홀딩 바디(210)는 안착부(160)가 안착되는 베이스 바디(211)와 베이스 바디(211)로부터 안착부(160)의 연장 방향과 반대 방향을 향하여 연장된 한 쌍의 가이드 플레이트(213)를 포함한다. 카트리지 모듈(100)이 익스트루더 유닛(200)에 장착되면, 안착부(160)가 홀딩 바디(210)에 안착된다. 이때, 한 쌍의 가이드 플레이트(213)는 카트리지 모듈(100)의 양 측면을 지지한다. 따라서, 익스트루더 유닛(200)이 카트리지 교환 유닛(600)의 상부에서 하부로 이송되면, 카트리지 모듈(100)은 익스트루더 유닛(200)으로부터 분리될 수 있다. 반대로, 익스트루더 유닛(200)이 카트리지 교환 유닛(600)의 하부에서 상부로 이송되면, 카트리지 모듈(100)은 그 안착부(160)가 베이스 바디(211)에 안착되면서 익스트루더 유닛(200)에 장착될 수 있다. The cartridge module 100 may further include a seating portion 160 extending from the cartridge body 130 in one direction. The holding body 210 includes a base body 211 on which the seating portion 160 is seated and a pair of guide plates 213 extending from the base body 211 in the direction opposite to the extending direction of the seating portion 160 ). When the cartridge module 100 is mounted on the extender unit 200, the seating part 160 is seated on the holding body 210. At this time, the pair of guide plates 213 support both side surfaces of the cartridge module 100. Therefore, when the extender unit 200 is transported downward from the upper portion of the cartridge exchange unit 600, the cartridge module 100 can be separated from the extender unit 200. [ Conversely, when the extender unit 200 is transferred from the lower portion of the cartridge exchange unit 600 to the upper portion thereof, the cartridge module 100 is detached from the ejector unit (not shown) while the seat portion 160 is seated on the base body 211 200).

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 고정 유닛(800)을 더 포함할 수 있다. 고정 유닛(800)은 익스트루더 유닛(200)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 일 실시 예로, 고정 유닛(800)은 홀딩 바디(210)에 직접 연결될 수 있다. 또한, 고정 유닛(800)은 후술하는 메인 브라켓(433)을 통해 홀딩 바디(210)에 간접적으로 연결될 수 있다. 고정 유닛(800)은 카트리지 모듈(100)의 안착부(160)를 고정하거나, 고정 해제할 수 있다. 한편, 안착부(160)는 자석(161)을 포함할 수 있다. 자석(161)은 카트리지 모듈(100)의 고정 및 고정 해제를 용이하게 할 수 있다.Meanwhile, the 3D printing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention may further include a fixed unit 800. [ The fixed unit 800 is connected to the extender unit 200 directly or indirectly. In one embodiment, the fixed unit 800 may be connected directly to the holding body 210. The fixing unit 800 may be indirectly connected to the holding body 210 through a main bracket 433 described later. The fixing unit 800 can fix or unfasten the mounting portion 160 of the cartridge module 100. [ On the other hand, the seating portion 160 may include a magnet 161. The magnet 161 can facilitate the fixing and disengagement of the cartridge module 100.

이를 위해, 고정 유닛(800)은 에어 실린더를 포함할 수 있다. 에어 실린더의 로드가 하강하여 안착부(160)의 일측을 지지하면, 카트리지 모듈(100)은 익스트루더 유닛(200)에 고정될 수 있다. 또한, 에어 실린더의 로드의 상승으로 카트리지 모듈(100)의 고정이 해제되면, 카트리지 모듈(100)은 익스트루더 유닛(200)으로부터 분리되어 카트리지 교환 유닛(600)에 배치될 수 있다.For this purpose, the fixed unit 800 may include an air cylinder. When the rod of the air cylinder descends to support one side of the seating portion 160, the cartridge module 100 can be fixed to the extender unit 200. Further, when the cartridge module 100 is unfixed by the rise of the rod of the air cylinder, the cartridge module 100 may be detached from the extender unit 200 and disposed in the cartridge exchange unit 600. [

수평 이송 유닛(400)은 익스트루더 유닛(200)을 제 1 축으로 안내하는 제 1 가이드부(410) 및 제 1 구동부(411)를 포함할 수 있다. 또한, 수평 이송 유닛(400)은 익스트루더 유닛(200)을 제 2 축으로 안내하는 제 2 가이드부(430), 제 2 가이드부(430)를 따라 이송되는 이송 브라켓(431) 및 이송 브라켓(431)에 연결된 메인 브라켓(433), 및 제 2 구동부(435)을 포함할 수 있다. 수직 이송 유닛(500)은 익스트루더 유닛(200)을 제 3 축으로 안내하는 제 3 가이드부(510)를 포함한다.The horizontal transfer unit 400 may include a first guide unit 410 and a first drive unit 411 for guiding the extender unit 200 to the first axis. The horizontal transfer unit 400 includes a second guide unit 430 for guiding the extender unit 200 to the second axis, a conveyance bracket 431 for conveying along the second guide unit 430, A main bracket 433 connected to the first driving part 431, and a second driving part 435. The vertical transfer unit 500 includes a third guide unit 510 for guiding the extender unit 200 to the third axis.

도 5는 도 1에 도시된 카트리지 교환 유닛(600)을 도시한 도면이다.5 is a view showing the cartridge exchange unit 600 shown in Fig.

도 1 및 5를 참조하면, 카트리지 교환 유닛(600)은 거치 플레이트(610) 및 예열부(630)를 포함한다. 다수의 카트리지 모듈(100)은 거치 플레이트(610)에 배치될 수 있다. 여기서, 다수의 카트리지 모듈(100)은 서로 다른 종류의 필라멘트(110)를 포함한다. 예컨대, 다수의 필라멘트(110)는 서로 다른 색상을 가질 수 있다. 거치 플레이트(610)는 카트리지 모듈(100)의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 삽입홈(611)을 가진다. Referring to Figs. 1 and 5, the cartridge exchange unit 600 includes a mounting plate 610 and a preheating portion 630. The plurality of cartridge modules 100 may be disposed on the mounting plate 610. [ Here, the plurality of cartridge modules 100 include filaments 110 of different kinds. For example, the plurality of filaments 110 may have different colors. The mounting plate 610 has an insertion groove 611 into which at least a part of the cartridge module 100 is slidably inserted.

일 실시 예로, 카트리지 모듈(100)은 카트리지 바디(130)의 양 측면에 배치된 가이드 돌기(180)를 포함한다. 가이드 돌기(180)는 카트리지 바디(130)의 상부와 하부에 배치되어, 총 두 쌍의 가이드 돌기(180)가 카트리지 바디(130)에 배치될 수 있다. 이에 대응하여, 거치 플레이트(610)는 삽입홈(611)을 정의하는 내측면으로부터 돌출된 한 쌍의 상부 돌기(613)와 한 쌍의 하부 돌기(615)를 포함한다. 따라서, 카트리지 교환 유닛(600)에 배치된 카트리지 모듈(100)은 일정 높이만 들어올려지면, 가이드 돌기(180)가 한 쌍의 상부 돌기(613)와 한 쌍의 하부 돌기(615)의 사이로 빠져 나올 수 있다. In one embodiment, the cartridge module 100 includes guide projections 180 disposed on both sides of the cartridge body 130. The guide protrusion 180 is disposed at the upper and lower portions of the cartridge body 130 so that a total of two pairs of guide protrusions 180 can be disposed in the cartridge body 130. [ Correspondingly, the mounting plate 610 includes a pair of upper protrusions 613 and a pair of lower protrusions 615 protruding from the inner surface defining the insertion groove 611. Therefore, when the cartridge module 100 disposed in the cartridge replacement unit 600 is lifted to a predetermined height, the guide protrusion 180 is pushed out between the pair of upper protrusions 613 and the pair of lower protrusions 615 Can come out.

예열부(630)는 거치 플레이트(610)의 하단에 배치되어 카트리지 모듈(100)의 토출 노즐(120)을 예열한다. 다양한 조형물을 출력하기 위해서, 서로 다른 종류의 필라멘트(110)를 포함하는 다수의 카트리지 모듈(100)이 배치되기 때문에, 각 카트리지 모듈(100)의 토출 노즐(120)을 예열하여 조형물 출력 작업이 연속적이고 신속하게 수행될 수 있다. 특히, 제어부(800)는 필라멘트(110)에 따라 적어도 2 이상의 다른 온도로 예열부(630)를 예열한다. 즉, 제어부(800)는 필라멘트(110)의 용융 온도에 따라 기 설정된 온도로 각 예열부(630)를 예열할 수 있다.The preheating unit 630 is disposed at the lower end of the mounting plate 610 to preheat the discharge nozzles 120 of the cartridge module 100. The plurality of cartridge modules 100 including the filaments 110 of different kinds are disposed to output various types of sculptures so that the discharging nozzles 120 of the respective cartridge modules 100 are preheated, And can be performed quickly and quickly. In particular, the control unit 800 preheats the preheating unit 630 to at least two different temperatures according to the filament 110. That is, the control unit 800 may preheat each preheating unit 630 to a predetermined temperature according to the melting temperature of the filament 110. [

또한, 카트리지 모듈(100)은 토출 노즐(120)의 상부에 배치된 제 1 냉각부(170)를 더 포함한다. 카트리지 교환 유닛(600)에 배치된 카트리지 모듈(100)은 예열부(630)를 통해 예열된다. 따라서, 제 1 냉각부(170)가 카트리지 모듈(100)의 토출 노즐(120)의 상부를 냉각해야 한다. 이로써, 토출 노즐(120)로 이어지는 필라멘트(110)가 용융되지 않아, 익스트루더 유닛(200)에 의해 공급이 원활할 수 있다.Further, the cartridge module 100 further includes a first cooling portion 170 disposed on the top of the discharge nozzle 120. The cartridge module 100 disposed in the cartridge replacement unit 600 is preheated through the preheating part 630. [ Therefore, the first cooling portion 170 needs to cool the upper portion of the discharge nozzle 120 of the cartridge module 100. [ As a result, the filament 110 continuing to the discharge nozzle 120 is not melted, and the supply of the filament 110 can be smoothly performed by the extruder unit 200.

한편, 익스트루더 유닛(200)은 그 일측에 배치된 제 2 냉각부(270)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어부(700)는 필라멘트(110)의 종류에 따라 가열 유닛(300)의 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 제 2 냉각부(270)는 제어부(700)에 의해 조절되는 가열 유닛(300)의 온도에 따라 익스트루더 유닛(200)을 냉각할 수 있다. 특히, 제 2 냉각부(270)는 냉각팬을 포함할 수 있다. 제어부(700)는 가열 유닛(300)의 온도에 따라 냉각팬의 회전수를 조절하여 냉각 정도를 조절할 수 있다.Meanwhile, the extruder unit 200 may further include a second cooling unit 270 disposed on one side thereof. In addition, the control unit 700 can adjust the temperature of the heating unit 300 according to the type of the filament 110. Accordingly, the second cooling unit 270 can cool the extender unit 200 according to the temperature of the heating unit 300 controlled by the controller 700. In particular, the second cooling unit 270 may include a cooling fan. The control unit 700 can adjust the degree of cooling by adjusting the number of revolutions of the cooling fan according to the temperature of the heating unit 300.

지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 구성을 설명하였다. 이하에서, 3D 프린팅 장치(10)의 동작을 설명한다.The configuration of the 3D printing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, the operation of the 3D printing apparatus 10 will be described.

도 1 내지 5를 참조하면, 익스트루더 유닛(200)은 필라멘트(110)를 토출 노즐(120)로 공급한다. 가열 유닛(300)은 토출 노즐(120)로 공급된 필라멘트(110)를 용융시킨다. 필라멘트(110)의 계속적인 공급으로, 용융된 필라멘트(110)가 토출 노즐(120)로부터 토출된다. 용융된 필라멘트(110)가 적층되면서 조형물이 출력될 수 있다. 이때, 익스트루더 유닛(200)은 수평 이송 유닛(400)을 통해 이송되면서 조형물을 출력한다.Referring to FIGS. 1 to 5, the extruder unit 200 supplies the filament 110 to the discharge nozzle 120. The heating unit 300 melts the filament 110 supplied to the discharge nozzle 120. With the continuous supply of the filament 110, the molten filament 110 is discharged from the discharge nozzle 120. The melted filaments 110 are laminated and the molding can be output. At this time, the extruder unit 200 outputs the sculpture while being transported through the horizontal transfer unit 400.

조형물 출력을 위해 다른 색상이 필요한 경우, 제어부(700)는 익스트루더 유닛(200)을 카트리지 교환 유닛(600)으로 이송한다. 제어부(700)가 익스트루더 유닛(200)을 카트리지 교환 유닛(600)의 상부에서 하부로 하강시키면, 카트리지 모듈(100)의 가이드 돌기(180)가 카트리지 교환 유닛(600)의 삽입홀(611)에 삽입된다. 이에 의해, 카트리지 모듈(100)이 익스트루더 유닛(200)으로부터 분리될 수 있다.If another color is required for the sculptural output, the control unit 700 transfers the extender unit 200 to the cartridge exchange unit 600. The guide protrusion 180 of the cartridge module 100 is inserted into the insertion hole 611 of the cartridge replacement unit 600 ). Thereby, the cartridge module 100 can be separated from the extender unit 200.

제어부(700)는 익스트루더 유닛(200)을 카트리지 교환 유닛(600)의 다른 카트리지 모듈(100)로 이송한다. 제어부(700)에 의해 익스트루더 유닛(200)이 카트리지 모듈(100)의 하부에서 상부로 상승하면, 카트리지 모듈(100)의 안착부(160)가 익스트루더 유닛(200)의 홀딩 바디(210)에 안착된다. 이로써, 카트리지 모듈(100)이 익스트루더 유닛(200)에 장착될 수 있다. 특히, 한 쌍의 가이드 플레이트(213)는 카트리지 모듈(100)의 양 측면을 지지한다. 이후, 제어부(700)는 익스트루더 유닛(200)을 구동하여, 다른 색상을 갖는 조형물을 출력할 수 있다.The control unit 700 transfers the extender unit 200 to another cartridge module 100 of the cartridge exchange unit 600. [ When the ejector unit 200 is lifted upward from the lower portion of the cartridge module 100 by the control unit 700, the seating portion 160 of the cartridge module 100 is lifted up from the holding body of the extender unit 200 210, respectively. Thereby, the cartridge module 100 can be mounted on the extender unit 200. In particular, the pair of guide plates 213 support both sides of the cartridge module 100. Thereafter, the control unit 700 drives the extender unit 200 to output the sculptures having different colors.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

10 : 3D 프린팅 장치
100 : 카트리지 모듈
200 : 익스트루더 유닛
300 : 가열 유닛
400 : 수평 이송 유닛
500 : 수직 이송 유닛
600 : 카트리지 교환 유닛
700 : 제어부
800 : 고정 유닛10: 3D printing device
100: cartridge module
200: Extruder unit
300: heating unit
400: horizontal feed unit
500: Vertical transfer unit
600: cartridge exchange unit
700:
800: fixed unit

Claims (7)

필라멘트와 토출 노즐을 포함하는 카트리지 모듈;
카트리지 모듈을 교체 가능하게 고정하며, 필라멘트를 토출 노즐로 공급하는익스트루더 유닛;
익스트루더 유닛의 하부에 배치되며, 필라멘트를 용융시키는 가열 유닛;
제 1 축과, 제 1 축에 수직한 제 2 축을 따라 익스트루더 유닛을 이송하는 수평 이송 유닛;
제 1 축 및 제 2 축에 수직한 제 3 축을 따라 익스트루더 유닛을 이송하는 수직 이송 유닛;
적어도 하나의 카트리지 모듈을 포함하는 카트리지 교환 유닛; 및
카트리지 교환 유닛에 배치된 적어도 하나의 카트리지 모듈 중 선택된 어느 하나를 익스트루더 유닛에 고정시키는 제어부를 포함하고,
익스트루더 유닛은,
카트리지 모듈이 안착되는 홀딩 바디; 홀딩 바디에 연결된 모터; 및 모터에 연결된 익스트루딩 기어를 포함하고,
카트리지 모듈은, 필라멘트가 삽입되며, 필라멘트의 적어도 일부를 노출시키는 노출부를 포함하는 카트리지 바디; 카트리지 바디에 연결된 탄성부재; 및 카트리지 바디에 힌지로 연결되며, 탄성부재에 의해 회동되어 노출부에 노출된 필라멘트를 가압하는 가압 링크를 더 포함하는 3D 프린팅 장치.A cartridge module including a filament and a discharge nozzle;
An extruder unit for fixing the cartridge module in a replaceable manner and supplying the filament to the discharge nozzle;
A heating unit disposed at a lower portion of the extruder unit, for melting the filament;
A horizontal transfer unit for transferring the extendor unit along a first axis and a second axis perpendicular to the first axis;
A vertical transfer unit for transferring the extruder unit along a third axis perpendicular to the first axis and the second axis;
A cartridge replacement unit including at least one cartridge module; And
And a controller for fixing the selected one of the at least one cartridge module disposed in the cartridge replacement unit to the extender unit,
The extruder unit,
A holding body on which the cartridge module is seated; A motor connected to the holding body; And an extruding gear connected to the motor,
The cartridge module comprising: a cartridge body including an exposed portion into which a filament is inserted and exposes at least a portion of the filament; An elastic member connected to the cartridge body; And a pressing link which is hingedly connected to the cartridge body and which is rotated by the elastic member to press the filament exposed in the exposed portion. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
카트리지 모듈은 카트리지 바디로부터 일 방향으로 연장된 안착부를 더 포함하며,
홀딩 바디는,
안착부가 안착되는 베이스 바디; 및
베이스 바디로부터 안착부의 연장 방향과 반대 방향을 향하여 연장되며, 카트리지 모듈의 측면을 지지하는 한 쌍의 가이드 플레이트를 포함하며,
홀딩 바디에 직접 또는 간접적으로 연결되며, 안착부의 일측을 고정 또는 고정 해제 가능한 고정 유닛을 더 포함하는 3D 프린팅 장치.The method according to claim 1,
The cartridge module further includes a seating portion extending in one direction from the cartridge body,
The holding body,
A base body on which the seat portion is seated; And
And a pair of guide plates extending from the base body in a direction opposite to the extending direction of the seat portion and supporting the side surfaces of the cartridge module,
Further comprising a fixed unit connected directly or indirectly to the holding body and capable of fixing or releasably fixing one side of the seat. 제 3 항에 있어서,
제어부는,
익스트루더 유닛을 카트리지 교환 유닛의 하부에서 상부로 상승시켜, 카트리지 모듈을 익스트루더 유닛에 장착하거나,
익스트루더 유닛을 카트리지 교환 유닛의 상부에서 하부로 하강시켜, 카트리지 모듈을 익스트루더 유닛으로부터 분리하는 3D 프린팅 장치.The method of claim 3,
The control unit,
The drawer unit may be raised from the lower portion to the upper portion of the cartridge exchange unit, the cartridge module may be mounted to the extender unit,
A 3D printing apparatus for lowering an extender unit from the top to the bottom of a cartridge exchange unit, thereby separating the cartridge module from the extruder unit. 제 1 항에 있어서,
카트리지 교환 유닛은,
카트리지 모듈의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 삽입홈을 가지며, 다수의 카트리지 모듈을 거치하는 거치 플레이트; 및
거치 플레이트의 하단에 배치되어 카트리지 모듈의 토출 노즐을 예열하는 다수의 예열부를 포함하며,
제어부는 필라멘트에 따라 적어도 2 이상의 다른 온도로 예열부를 가열하는 3D 프린팅 장치.The method according to claim 1,
The cartridge exchange unit includes:
A mounting plate having an insertion groove into which at least a part of the cartridge module is slidably inserted, the mounting plate for mounting the plurality of cartridge modules; And
And a plurality of preheating portions disposed at the lower end of the mounting plate for preheating the discharge nozzles of the cartridge module,
And the control unit heats the preheating unit to at least two or more different temperatures according to the filament. 제 5 항에 있어서,
카트리지 모듈은 토출 노즐의 상부에 배치된 제 1 냉각부를 더 포함하며,
익스트루더 유닛은 그 일측에 배치된 제 2 냉각부를 더 포함하는 3D 프린팅 장치.6. The method of claim 5,
The cartridge module further includes a first cooling portion disposed at an upper portion of the discharge nozzle,
Wherein the extruder unit further comprises a second cooling portion disposed on one side thereof. 제 6 항에 있어서,
제어부는 필라멘트에 따라 가열 유닛의 온도를 조절하는 3D 프린팅 장치.The method according to claim 6,
The control unit controls the temperature of the heating unit according to the filament.
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