KR101880845B1 - 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블레이드에 의한 분말 공급 및 평탄화 과정에서 작업대로부터 분말이 흩어지는 것을 방지할 수 있는 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터에 관한 것이다.

Description

분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터{3D printer comprising anti scattering parts}

본 발명은 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블레이드의 수평 이동에 의한 분말 공급 및 평탄화 과정에서 작업대로부터 분말이 흩어지는 것을 방지할 수 있는 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터에 관한 것이다.

일반적으로 3차원 프린터는 밀링 또는 절삭이 아닌, 기존 잉크젯 프린터에서 쓰이는 것과 유사한 적층 방식으로 입체물로 제작하는 장치를 말한다. 이러한 3차원 프린터는 컴퓨터로 제어되기 때문에 만들 수 있는 형태가 다양하고 다른 제조 기술에 비해 사용하기가 쉽다. 이와 같은, 3차원 프린팅 기술은 제 3의 산업혁명으로 불리며, 산업 전반에 걸쳐 제조 기술의 큰 변화를 가져오고 있다.

3차원 프린팅 기술에는 크게 광경화 적층방식, 레이저 소결 적층방식, 수지 압출 적층방식, 잉크젯 적층방식, 폴리젯 적층방식 및 박막 적층방식의 6가지 정도로 나뉠 수 있다.

광경화 적층방식은 레이저 빔이나 강한 자외선(UV, Ultraviolet Ray)으로 광경화성 액상 수지(Photo Curing resin)를 경화시키며 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 광경화 적층방식에는 SLA(Stereo Lithography Apparatus), DLP(Digital Light Processing)가 있다.

레이저 소결 적층 방식은 레이저 빔으로부터 분말상태의 재료를 고압, 고온으로 소결시켜 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 레이저 소결 적층방식에는 SLS(Selective Laser Sintering)가 있다.

수지 압출 적층방식은 와이어 형태의 재료를 사출헤드로 압출하며 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 수지 압출 적층방식에는 FDM(Fused Deposition Modeling)이 있다.

잉크젯 적층방식은 프린터 헤드 노즐에서 액체상태의 결합제를 재료에 분사하여 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 잉크젯 적층방식에는 CJP(Color Jetting Printing)가 있다.

폴리젯 적층방식은 광경화 방식과 잉크젯 방식의 혼합 형태로 프린터 헤드에서 재료를 분사함과 동시에 자외선으로 경화시켜 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 폴리젯 적층방식에는 MJP(Multi Jet Printing), Polyjet이 있다.

박막 적층방식은 얇은 판모양의 재료를 정밀커터로 자른 후, 열을 가열하여 접착시킴으로써 입체물을 제조하는 방식으로, 이러한 박막 적층방식에는 LOM(Laminated Object Manufacturing), PLT(Paper Lamination Technology)가 있다.

레이저 소결 적층 방식은 평균 입경이 수십μm에서 수십μm의 재료 분체에 레이저광을 조사해 소결해 원하는 삼차원 조형물을 생성하는 방식으로 이러한 방식의 프린터의 일예를 도 1에 나타내었다.

레이저광의 조사에 의해 재료 분체를 소결할 경우, 소결 후의 소결층의 표면은 수십μm의 두께 범위에서 평활하지 않다. 또한 소결층의 표면에 돌기부위가 형성되는 일이 있다. 이에 따라 도 1에서 보는 바와 같이 레이저 소결 적층 방식의 프린터는 공급한 재료 분체를 50μm 내지 200μm 정도의 레이저광에 의한 분말 재료의 소결이 가능한 두께에 평균화해 소정의 조형 영역에 분말층을 형성하는 블레이드(1)를 구비하고 있다. 블레이드는 분말층을 눌러 평균화하면서 돌기부위를 소결층의 표면에서 잘라 벗기거나 눌러 부수거나 하면서 소결층 위에 다음 분말층을 형성한다.

그러나, 분말을 작업대에 적층하는 과정에서 블레이드에 의해 분말이 이동하면서 작업대에 작업면 외부로 비산되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 블레이드에 장착된 분말 비산 방지부를 포함하는 새로운 구조의 3차원 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 수평 방향으로 이동하면서 금속의 재료 분말을 평탄화해 분말층을 형성하는 블레이드;

연직 방향으로 이동하면서 상면에 상기 분말층이 형성되는 테이블; 및

분말층의 소정 영역에 레이저 빔을 조사해 소결층을 형성하는 레이저 조사장치; 를 포함하는 3차원 프린터에 있어서,

상기 블레이드는 양말단에 분말 비산 방지부를 포함하는 것인 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터를 제공한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 분말 비산 방지부는 블레이드 장착부; 플랜지부; 및 작업대 접촉부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 플랜지부는 상기 블레이드의 전면과 후면으로 돌출되는 복수개로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 플랜지부는 상기 블레이드의 전면과 후면으로 돌출되는 2개가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 플랜지부는 상기 블레이드와 90°내지 180 °의 각도를 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 작업대 접촉부는 부직포, 또는 브러시로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터는 분말 비산 방지부를 포함하여 분말을 작업대에 적층하는 과정에서 블레이드에 의해 분말이 이동하면서 작업대에 작업면 외부로 비산되는 문제점을 해결하고 이로 인하여 3d 프린팅되어 적층되는 제품의 정확성이 높아짐과 아울러 작업 효율이 높아지는 효과를 나타낸다.

도 1은 종래 3차원 프린터를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터를 나타낸다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 분말 비산 방지부를 나타낸다.

이하에서는 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

도 2에 본 발명에 의한 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터를 나타내었다. 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터는 챔버(100) 내에서 연직 방향으로 이동하면서 상면에 상기 분말층이 형성되는 테이블(400); 및 상기 테이블(400)로 수평 방향으로 이동하면서 분말저장부(600)에 저장된 재료 분말을 평탄화해 분말층을 형성하는 블레이드(500) 및 상기 상기 테이블(400) 상에 형성된 분말층의 소정 영역에 레이저 빔을 조사해 소결층을 형성하는 레이저 조사장치(200)를 포함하고, 상기 레이저부(200), 작업대(400) 및 블레이드부(500)의 상대적인 운동을 조절하기 위한 제어부(900)를 포함한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 블레이드(500) 의 형상을 도 3 내지 도 5 에 나타내었다.

도 3 및 도 4 에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 블레이드(500)는 상기 블레이드의 말단과 연결되는 블레이드 장착부(530); 플랜지부(510); 및 상기 플랜지부의 하부에 형성되고, 블레이드의 수평 이동시 테이블 상의 작업 공간 주변부에서 비산되는 분말을 이동시키면서 모아서 비산되는 분말을 막아주기 위한 작업대 접촉부(520)를 포함한다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서 상기 블레이드(500)는 별도로 연결된 구동 장치(미도시)에 의하여 수평 이동하면서 분말저장부(600)에 저장된 분말을 테이블의 작업 공간에 적층시키게 된다. 본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서 상기 블레이드(500)는 별도의 호퍼로부터 작업 테이블에 분말 재료를 공급하고 이를 수평이동하면서 공급 및 평탄화하는 경우에도 적용 가능하다. 도 3 내지 도 5에는 블레이드의 양 말단에 분말 비산 방지부를 모두 포함하는 경우를 나타내었으나, 블레이드의 일측이 구동부에 연결되어 블레이드의 일 말단에만 분말 비산 방지부를 포함하는 경우에도 적용가능하다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 블레이드의 플랜지부는 상기 블레이드의 전면과 후면으로 돌출되는 복수개로 구성되는 것을 특징으로 하며, 구체적으로는 상기 블레이드의 전면과 후면으로 돌출되는 2개인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 블레이드가 작업대 위에 수평으로 이동하면서 재료 분말을 공급하고 평탄화하기 때문에 상기 복수개의 플랜지부는 블레이드 전면과 후면이 상호 대칭으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 2개의 플랜지부가 블레이드와 이루는 각도를 θ 라고 할때, 도 5에서 보는 바와 같이 θ는 90°내지 180 °의 각도를 이루는 것이 바람직하다. θ가 90 °미만 또는 180 °일 경우 블레이드의 수평 이동시 비산되는 분말 재료를 테이블의 작업 공간으로 다시 수용하기 어려워진다.

본 발명에 의한 3차원 프린터에 있어서, 상기 블레이드의 작업대 접촉부(520)는 블레이드의 수평 이동시 테이블 상의 작업 공간 주변부에서 비산되는 분말을 이동시키면서 모아서 비산되는 분말을 막아주기 위해서 부직포 또는 브러쉬 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

Claims (7)

1. 수평 방향으로 이동하면서 금속의 재료 분말을 평탄화해 분말층을 형성하는 블레이드;
   연직 방향으로 이동하면서 상면에 상기 분말층이 형성되는 테이블; 및
   분말층의 소정 영역에 레이저 빔을 조사해 소결층을 형성하는 레이저 조사장치; 를 포함하는 3차원 프린터에 있어서,
   상기 블레이드는 분말 비산 방지부를 포함하고,
   상기 분말 비산 방지부는 상기 블레이드의 말단과 연결되는 블레이드 장착부;
   플랜지부; 및
   작업대 접촉부; 를 포함하는 것인
   분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 플랜지부는 상기 블레이드의 전면과 후면으로 돌출되는 복수개로 구성되는 것인
   분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 플랜지부는 상기 블레이드의 전면과 후면으로 돌출되는 2개인 것인
   분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 플랜지부는 상기 블레이드의 전면과 후면으로 돌출된 부분이 상호 대칭 형상인 것인
   분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 플랜지부는 상기 블레이드와 90°내지 180 °의 각도를 이루는 것인
   분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업대 접촉부는 부직포, 또는 브러시로 이루어진 것인
   분말 비산 방지부를 포함하는 3차원 프린터.
   

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