KR101887620B1 - 삼차원 프린터 - Google Patents

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KR101887620B1
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김해정
김장명
구니아키 스기우라
고경왕
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Abstract

본 발명은 내부 공간이 형성되고, 분말을 소결하는 레이저가 구비되는 케이스; 상기 케이스 내부에 위치되고, 분말이 적층되는 베드; 상기 베드로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 베드에 적층되는 분말을 평탄화시키는 롤러; 상기 롤러 일측에 설치되고, 상기 레이저가 분말을 소결할 때, 상기 베드와 맞닿으면 발생되는 정전기를 흡수하는 정전기 흡수부; 상기 케이스 내측에 위치되고, 분말이 소결될 때, 발생되는 정전기를 방지하기 위해, 이온을 발생시키는 이온 발생부; 및 상기 이온 발생부 주변에 설치되고, 바람을 제공 및 배출하는 환풍구부;를 포함하는 삼차원 프린터를 제공한다.

Description

삼차원 프린터{Three-dimensional object}
본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제1705696호에 기재된 배경기술을 참조하면, 일반적으로 프린터는 프린트 대상물에 문자, 도안 등을 인쇄하는 장치를 의미하며, 컴퓨터에 연결하여 지면에 인쇄하는 프린터 장치 등은 업무용, 가정용으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로, CAD 프로그램으로 설계한 컴퓨터 파일에서 입체로 된 기계 부품 등을 인쇄하듯 실물모형을 만드는 장치를 3차원 프린터라고 하며, 3차원 프린터의 발전과 확산이 제조업계의 화두로 등장하였다.
3차원 프린터 방식에는 광경화성 수지에 레이저 광선을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(Stereo Lithographic Apparatus)와, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속 분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 고결(固結)시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering)와, 접착제가 칠해져 있는 종이를 원하는 단면으로 레이져 광선을 이용하여 절단하여 한층씩 적층하여 성형하는 LOM(Laminated Object Manufacturing)과, 잉크젯(Ink-Jet) 프린터 기술을 이용한 BPM(Ballistic Particle Manufacturing) 등이 있다. 레이저 기반 방법들은 1980년대 초반/1990년대 초반에 미국 오스틴의 UOT(University of Texas)에서 개발되었으며, 3D 프린팅 또는 선택적 레이저 소결로서 공지되어 있다.
SLS 기술로 종래의 중합체 분말을 비롯한 다양한 분말 물질로부터 높은 해상도 및 치수정밀도를 갖는 3차원 물품의 직접적 제조가 가능해졌다. SLS(Selective Laser Sintering)은 그 전문이 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,863,568호에 기재되어 있다. 선택적 레이저 소결법은 디티엠 코포레이션(DTM Corporation)에 의해 상용화되었다. 선택적 레이져 소결법은 얇은 분말층을 평면상에 펴는 것을 포함한다.
분말은 카운터-롤링(counter-rolling) 메카니즘 또는 카운터-롤러(counter-roller)로 당업계에 알려진, 선택적 레이저 소결법에 사용하기 위해 개발된 도구를 사용하여 작업대 위에 펼친다. 연속적인 분말층들을 카운터-롤러를 사용하여 이미 형성된 층 상에 편 후, 레이저로 소결 또는 용융시킨다. 분말층을 표면상에 편 후, 레이저를 사용하여 레이저 에너지를 예정된 2차원 패턴으로 분말상에 가한다. 레이저는 레이저 빔 에너지가 충돌한 영역에서 분말을 함께 소결 또는 용융시킨다. 분말은 플라스틱, 금속, 중합체, 세라믹 또는 복합체일 수 있다.
그러나 종래 이러한 분말을 재료로 하는 3차원 프린터의 경우, 3차원 입체 성형 과정에서 작업대 즉 베드의 움직임 등에 의해 분말이 비산되면서 작업대에 레이저를 조사 시 레이저와 작업대 즉 베드 지점에서 정전기가 발생되는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 베드에 적층되는 분말층과 마찰로 인해 생기는 정전기를 방지할 수 있는 3차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부 공간이 형성되고, 분말을 소결하는 레이저가 구비되는 케이스; 상기 케이스 내부에 위치되고, 분말이 적층되는 베드; 상기 베드로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 베드에 적층되는 분말을 평탄화시키는 롤러; 상기 롤러 일측에 설치되고, 상기 레이저가 분말을 소결할 때, 상기 베드와 맞닿으면 발생되는 정전기를 흡수하는 정전기 흡수부; 상기 케이스 내측에 위치되고, 분말이 소결될 때, 발생되는 정전기를 방지하기 위해, 이온을 발생시키는 이온 발생부; 및 상기 이온 발생부 주변에 설치되고, 바람을 제공 및 배출하는 환풍구부;를 포함한다.
상기 정전기 흡수부는, 상기 롤러의 일측과 결합되는 결합부를 포함할 수 있고, 상기 결합부는, 힌지 결합 및 나사 결합일 수 있다.
상기 정전기 흡수부는, 전압인가식 제전기일 수 있다.
상기 이온 발생부는, 이오나이저(ionizer)일 수 있다.
상기 환풍구부는, 바람을 제공하는 제1환풍구와, 상기 제1환풍구와 이격 대응되는 위치에 설치되어, 상기 제1환풍구에서 제공되는 바람을 배출하는 제2환풍구를 포함할 수 있고, 상기 제1환풍구는, 이온 발생부에서 발생되는 이온을 제2환풍구 방향으로 바람을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 삼차원 프린터는, 베드에 적층되는 분말층과 레이저의 마찰로 인해 생기는 정전기를 방지할 수 있어, 성형되는 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 성형되는 제품이 타거나 그을러지는 현상을 방지하며, 분말의 응집현상을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 정전기 흡수부를 확대한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 정전기 흡수부를 확대한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터는 케이스(100)와, 베드(200)와, 분말 공급부(300)와, 롤러(400)와, 정전기 흡수부(500)와, 환풍구부(700)를 포함한다.
케이스(100)는, 내부 공간이 형성되고, 내부 공간에 분말을 소결하는 레이저를 구비한다.
베드(200)는, 케이스(100) 내부에 위치된다. 그리고 베드(200)는 분말이 적층된다. 또한 베드(200)는 상, 하로 이동되는 승하강 기구가 구비될 수 있다. 승하강 기구는 제어부를 통해 작동되며, 제어부는 모터일 수 있다.
분말 공급부(300)는, 베드(200)로 분말을 공급한다. 또한 분말 공급부(300)는 베드(200)와 같이 상, 하로 이동되는 승하강 기구가 구비될 수 있다. 승하강 기구는 제어부를 통해 작동되며, 제어부는 모터일 수 있다.
베드(200)의 승하강 기구와, 분말 공급부(300)의 승하강 기구의 제어부 즉 모터는 공지기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
롤러(400)는, 베드(200)에 적층되는 분말을 평탄화 시키기 위해, 슬라이딩 즉 좌, 우로 이동한다. 이러한 롤러(400)는 분말이 평탄화될 때까지 반복적으로 이동이 가능할 수 있다.
정전기 흡수부(500)는, 롤러(400) 일측에 설치된다. 이를 위해, 정전기 흡수부(500)는 결합부(510)를 포함할 수 있다. 여기서 결합부(510)는 힌지 결합 및 나사로 결합될 수 있다. 다만 이는 예시 일뿐, 롤러(400)와 정전기 흡수부(500)가 결합될 수 있는 결합구조이면, 그 결합구조로 대체 가능하다. 그리고 정전기 흡수부(500)는 레이저가 분말을 소결할 때, 베드(200)와 맞닿거나, 베드(200)와 분말이 맞닿거나, 롤러(400)와 베드(200)가 맞닿거나, 롤러(400)와 케이스(100)가 맞닿거나 하는 구간에 발생되는 정전기를 흡수한다. 또한 정전기 흡수부(500)는 전압인가식 제전기일 수 있다. 정전기 흡수부(500) 작동을 위해 정전기 흡수부(500) 일측에 결합되는 커넥터와, 케이블, 전원장치가 구비될 수 있다. 이러한 커넥터와, 케이블, 전원장치는 공지기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
이온 발생부(600)는, 케이스(100) 내측에 위치된다. 그리고 이온 발생부(600)는 레이저를 통해 분말이 소결될 때, 발생되는 정전기를 방지하기 위해, 이온을 발생시킨다. 이온 발생부(600)는, 이오나이저(ionizer)일 수 있다. 여기서 이오나이저는 절연체일 수 있다. 이오나이저는 공지기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
환풍구부(700)는, 이온 발생부(600) 주변에 설치되어, 바람을 제공 및 배출한다. 이를 위해 환풍구부(700)는 제1환풍구(710)와, 제2환풍구(720)를 구비할 수 있다. 여기서 제1환풍구(710)는 바람을 제공할 수 있다. 그리고 제2환풍구(720)는 제1환풍구(710)와 이격 대응되는 위치에 설치된다. 여기서 제2환풍구(720)의 이격 대응되는 위치는 제1환풍구(710)가 설치되는 케이스(100)의 타측에 위치한 케이스(100)의 내측이다. 또한 제2환풍구(720)는 제1환풍구(710)에서 제공되는 바람을 배출할 수 있다. 더불어, 제1환풍구(710)는 이온 발생부(600)에서 발생되는 이온을 제2환풍구(720) 방향 즉, 베드(200) 및 베드(200)에 적층된 분말 방향으로 바람을 제공하여, 이온이 베드(200) 및 베드(200)에 적층된 분말을 거쳐 정전기를 최소한으로 방지하고 제2환풍구(720) 방향으로 배출될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 베드에 적층되는 분말층과 레이저의 마찰로 인해 생기는 정전기를 방지할 수 있어, 성형되는 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 성형되는 제품이 타거나 그을러지는 현상을 방지하며, 분말의 응집현상을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 케이스
200 : 베드
300 : 분말공급부
400 : 롤러
500 : 정전기 흡수부
510 : 결합부
600 : 이온 발생부
700 : 환풍구부
710 : 제1환풍구
720 : 제2환풍구

Claims (5)

  1. 내부 공간이 형성되고, 분말을 소결하는 레이저가 구비되는 케이스;
    상기 케이스 내부에 위치되고, 분말이 적층되는 베드;
    상기 베드로 분말을 공급하는 분말 공급부;
    상기 베드에 적층되는 분말을 평탄화시키기 위해 슬라이딩 이동하는 롤러;
    상기 롤러 일측에 설치되고, 상기 레이저가 분말을 소결할 때, 상기 베드와 맞닿으면 발생되는 정전기를 흡수하는 정전기 흡수부;
    상기 케이스 내측에 위치되고, 분말이 소결될 때, 발생되는 정전기를 방지하기 위해, 이온을 발생시키는 이온 발생부; 및
    상기 이온 발생부 주변에 설치되고, 바람을 제공 및 배출하는 환풍구부;를 포함하되,
    상기 정전기 흡수부는 상기 롤러의 일측과 결합되는 결합부를 포함하여 슬라이딩 이동하도록 형성되며,
    상기 환풍구부는 바람을 제공하는 제1환풍구와, 상기 제1환풍구와 이격 대응되는 위치에 설치되어, 상기 제1환풍구에서 제공되는 바람을 배출하는 제2환풍구를 포함하고,
    상기 제1환풍구는 상기 이온 발생부 주변에 설치되어, 상기 이온 발생부에서 발생되는 이온을 상기 베드 및 상기 베드에 적층된 분말을 거치면서 제2환풍구 방향으로 제공하도록 형성된 삼차원 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합부는,
    힌지 결합 및 나사 결합인 삼차원 프린터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 정전기 흡수부는,
    전압인가식 제전기인 삼차원 프린터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이온 발생부는,
    이오나이저(ionizer)인 삼차원 프린터.
  5. 삭제
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