KR101951011B1 - 절전형 3d 프린터 - Google Patents

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KR101951011B1
KR101951011B1 KR1020180028271A KR20180028271A KR101951011B1 KR 101951011 B1 KR101951011 B1 KR 101951011B1 KR 1020180028271 A KR1020180028271 A KR 1020180028271A KR 20180028271 A KR20180028271 A KR 20180028271A KR 101951011 B1 KR101951011 B1 KR 101951011B1
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조태연
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Abstract

성형이 이루어지는 베드의 온도나 노즐 온도의 과설정을 방지함으로써 전력 소모를 최소화할 수 있는 절전형 3D 프린터에 관한 것으로, 프린터 본체; 상기 프린터 본체에 이동가능하게 설치되어 프린팅소재를 분사 또는 압출하여 배출하는 노즐; 상기 프린터 본체에 설치되어 상기 노즐에서 배출되는 프린팅소재를 적층하면서 조형물의 성형이 이루어지는 베드; 상기 베드를 소정의 온도로 유지시키는 베드히터; 및 상기 베드히터의 온도를 제어하되, 상기 베드에서 성형되는 상기 조형물의 크기에 따라 상기 베드히터의 온도를 서로 다르게 제어하는 절전제어부를 포함한다.

Description

절전형 3D 프린터{POWER SAVING TYPE 3D PRINTER}
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 3D 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형이 이루어지는 베드의 온도나 노즐 온도의 과설정을 방지함으로써 전력 소모를 최소화할 수 있는 절전형 3D 프린터에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린팅이란 입체로 디자인된 설계도를 이용하여 플라스틱, 금속, 세라믹 등 각종 소재를 층층이 쌓아 제조하는 것을 말하고, 이러한 3D 프린팅은 3D 프린터를 이용하여 이루어지게 된다.
3D 프린터는 소재를 출력하는 방식에 따라, 분말로 된 소재를 레이저로 소결하는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식, 빛으로 소재를 굳히는 SLA(Stereolithography) 방식, 용융된 프린팅소재를 압출 또는 분사하여 적층하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식이 널리 사용되고 있다.
여기서, 통상적인 FDM 방식의 3D 프린터는 조형물이 성형되는 베드와, 이 베드의 상부에서 X, Y, Z 축 방향으로 상대 이동하는 이송 헤드와, 이 이송 헤드에 장착되어 프린팅소재를 용융하여 압출 또는 분사하는 노즐 등으로 구성된다.
이러한 FDM 방식의 3D 프린터는 용융시킨 프린팅소재를 베드의 바닥에서부터 순차적으로 적층하면서 레이어 단위(layer by layer)로 쌓아 올라가는 방식으로 입체형상의 조형물을 프린팅한다.
여기서, 통상적인 FDM 방식의 3D 프린터는 프린팅소재를 용융된 상태로 배출하기 위하여 노즐을 고열로 유지시키고 있으며, 베드에서 적층되는 프린팅소재가 소정의 온도로 냉각되어 조형물을 형성할 수 있도록 베드를 소정의 온도로 유지시키고 있다.
그런데, 상기와 같은 종래의 3D 프린터는 조형물의 크기에 관계없이 베드의 온도를 균일하게 유지시키기 때문에 불필요한 전력 소모가 발생하는 문제점이 있다.
한편, 여름과 같이 기온이 높은 경우에는 프린터의 주변 온도도 상승하므로 노즐이나 베드의 온도를 낮출 필요가 있다.
그러나, 종래의 3D 프린터는 프린터의 주변 온도에 관계없이 노즐이나 베드의 온도를 균일하게 유지시키기 때문에 불필요한 전력 소모가 발생하는 문제점이 있다.
따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 성형이 이루어지는 베드의 온도나 노즐 온도의 과설정을 방지함으로써 전력 소모를 최소화할 수 있는 절전형 3D 프린터를 제시하는 데 목적이 있다.
구체적으로, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 베드에서 성형되는 조형물의 완성품 크기에 따라 베드의 온도를 다르게 제어함으로써 전력 소모를 줄일 수 있는 절전형 3D 프린터를 제시하는 데 목적이 있다.
또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 프린터의 주변온도에 따라 노즐이나 베드의 온도를 다르게 제어함으로써 특히 기온이 높은 하절기에 불필요한 전력 소모를 최소화 할 수 있는 절전형 3D 프린터를 제시하는 데 목적이 있다.
또한, 본 명세서에서 개시되는 실시예들은, 베드에서 성형되는 조형물의 크기를 실시간으로 감지하는 구성을 통해 베드의 온도를 다르게 제어함으로써 전력 소무를 줄일 수 있으며, 조형물의 크기를 실시간으로 감지할 수 있는 구성을 다양한 방식으로 구현할 수 있는 절전형 3D 프린터를 제시하는 데 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 절전형 3D 프린터의 일 실시예에 따르면, 프린터 본체; 상기 프린터 본체에 이동가능하게 설치되어 프린팅소재를 분사 또는 압출하여 배출하는 노즐; 상기 프린터 본체에 설치되어 상기 노즐에서 배출되는 프린팅소재를 적층하면서 조형물의 성형이 이루어지는 베드; 상기 베드를 소정의 온도로 유지시키는 베드히터; 및 상기 베드히터의 온도를 제어하되, 상기 베드에서 성형되는 상기 조형물의 크기에 따라 상기 베드히터의 온도를 서로 다르게 제어하는 절전제어부를 포함한다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 절전형 3D 프린터의 일 실시예에 따르면, 상기 절전제어부는, 상기 조형물의 폭과 높이에 대한 기준치를 설정하면서 상기 기준치에 대한 상기 베드히터의 기본온도를 설정하며, 상기 조형물의 완성품에 대한 폭과 높이를 입력 받아서 상기 기준치와 비교하면서 입력값이 상기 기준치보다 커질수록 상기 베드히터의 온도를 상기 기본온도보다 높아지도록 제어할 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 절전형 3D 프린터의 일 실시예에 따르면, 상기 노즐을 소정의 온도로 유지시키는 노즐히터; 및 상기 프린터 본체의 주변온도를 감지하여 상기 절전제어부에 인가하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 절전제어부는, 상기 온도센서의 감지신호에 따라 상기 노즐히터의 온도를 제어하고, 상기 온도센서의 감지신호 및 상기 조형물의 크기를 조합하여 상기 베드히터의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 절전형 3D 프린터의 일 실시예에 따르면, 상기 절전제어부는, 상기 주변온도에 대한 기준치를 설정하면서 상기 기준치에 대한 상기 노즐히터 및 상기 베드히터의 기본온도를 설정하며, 상기 온도센서에서 감지되는 상기 주변온도와 상기 기준치를 비교하면서 상기 주변온도가 상기 기준치보다 높아질수록 상기 노즐히터 및 상기 베드히터의 온도를 상기 기본온도보다 낮아지도록 제어할 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 절전형 3D 프린터의 일 실시예에 따르면, 상기 베드에서 성형되는 조형물의 크기를 감지하여 상기 절전제어부에 제공하는 조형물감지부를 더 포함하며, 상기 절전제어부는, 상기 조형물감지부의 감지신호를 기반으로 상기 베드히터의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 상기 조형물감지부의 일 실시예에 따르면, 상기 상기 프린터본체에 설치되면서 상기 베드의 전방에 배치되어 상기 조형물의 촬상이미지를 획득하고, 획득된 상기 촬상이미지를 통해 상기 조형물의 높이와 폭을 도출하여 상기 절전제어부에 인가하는 이미지센서를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 상기 조형물감지부의 일 실시예에 따르면, 상기 프린터 본체에 설치되어 상기 베드의 전방에 배치되고, 상기 조형물의 높이를 감지하면서 상기 절전제어부로 감지신호를 인가하는 높이 감지센서; 및 상기 높이 감지센서와 인접된 상태를 이루면서 상기 프린터 본체에 설치되고, 상기 조형물의 폭을 감지하면서 상기 절전제어부로 감지신호를 인가하는 폭 감지센서를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 상기 조형물감지부의 일 실시예에 따르면, 상기 높이 감지센서가 상기 프린터 본체의 수직방향으로 이동가능하게 결합되는 수직레일; 상기 폭 감지센서가 상기 프린터 본체의 수평방향으로 이동가능하게 결합되는 수평레일; 및 상기 높이 감지센서 및 상기 폭 감지센서를 각각 상기 수직레일 및 상기 수평레일을 따라 이동시키는 슬라이더를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 절전형 3D 프린터의 일 실시예에 따르면, 상기 절전제어부는, 상기 조형물의 크기에 대한 기준치를 설정하면서 상기 기준치에 대한 상기 베드히터의 기본온도를 설정하며, 상기 조형물감지부에서 감지되는 상기 조형물의 크기와 상기 기준치를 비교하면서 상기 조형물의 크기가 상기 기준치보다 커질수록 상기 베드히터의 온도를 상기 기본온도보다 높아지도록 제어할 수 있다.
전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 조형물의 크기에 따라 베드히터의 온도가 제어됨에 따라 조형물의 크기에 비례하여 베드의 온도가 다르게 유지될 수 있으므로 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있는 절전형 3D 프린터를 제시할 수 있다.
또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 절전제어부가 온도센서에 의해 감지되는 프린터 본체의 주변온도에 따라 노즐히터 및 베드히터의 온도를 제어하므로 여름철과 같이 기온이 높은 환경일 경우에는 온도를 설정온도보다 낮게 유지시킴으로써 전력 소모를 최소화 할 수 있는 절전형 3D 프린터를 제시할 수 있다.
또한, 전술한 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 조형물감지부를 이미지센서로 구성할 경우에는 간소화된 구성을 통해 조형물의 크기를 실시간으로 감지할 수 있으며, 조형물감지부를 높이 감지센서 및 폭 감지센서로 구성할 경우에는 좀 더 정확하게 조형물의 크기를 실시간으로 감지할 수 있는 절전형 3D 프린터를 제시할 수 있다.
개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 절전형 3D 프린터를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 노즐 및 베드를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 절전형 3D 프린터를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 3에 도시된 조형물감지부의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 절전형 3D 프린터를 나타내는 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략하였다. 그리고, 도면에서 실시예들의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 어떤 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 절전형 3D 프린터를 나타내는 사시도이다고, 도 2는 도 1에 도시된 노즐 및 베드를 개략적으로 나타내는 종단면도이다. 또한 도 3은 다른 실시예에 따른 절전형 3D 프린터를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 3에 도시된 조형물감지부의 다른 실시예를 나타내는 사시도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 절전형 3D 프린터를 나타내는 블록도이다.
일 실시예에 따른 절전형 3D 프린터(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프린터 본체(100), 노즐(200), 노즐히터(300), 베드(400), 베드히터(500) 및 절전제어부(700)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 프린터 본체(100)는 3D 프린터(10)의 외형을 이루는 것으로, 복수의 프레임으로 구성되면서 입체의 조형물이 프린팅되는 프린팅공간을 제공할 수 있다.
이러한 프린터 본체(100)는 도시된 바와 달리 복수의 패널로 구성되면서 함체형으로 형성될 수 있으며, 프린팅소재가 적층되어 입체의 조형물이 형성될 수 있는 구조라면 어떠한 구조라도 무방하다.
상기 노즐(200)은 프린팅을 위한 프린팅소재를 분사 또는 압출하는 구성요소이다.
구체적으로, 노즐(200)은 예컨대, 필라멘트 선으로 이루어지면서 열 가소성을 갖는 프린팅소재가 투입될 수 있으며, 투입된 소재가 고온으로 용융되어 얇은 필름형태로 압출 또는 분사될 수 있다.
이러한 노즐(200)은 도 1에 도시된 바와 같이 프린터본체(100)에 설치되는 이동가이드(210)에 결합되어 이동하면서 프린팅소재를 배출함으로써 입체형의 조형물(1)을 형성할 수 있다.
예컨대, 노즐(200)은 이동가이드(210)에 의해 X축 및 Y축의 수평방향과, Z축 방향의 수직방향의 3축방향으로 이동하면서 프린팅소재를 배출함으로써 입체형의 조형물(1)을 형성할 수 있다.
이와 달리, 노즐(200)은 이동가이드(210)에 의해 X축 및 Y축의 수평방향으로만 이동하면서 프린팅소재를 배출할 수 있으며, 후술되는 베드(400)가 Z축 방향의 수직방향으로 이동하도록 구성됨에 따라 입체형의 조형물(1)을 형성할 수도 있다.
상기 노즐 히터(300)는 전술한 노즐(200)에 고열을 제공함으로써 노즐(200)을 소정의 온도로 유지시키는 구성요소이다.
이러한 노즐 히터(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 노즐(200)과 인접상태로 설치되어 후술되는 절전제어부(700)의 제어에 의해 작동하면서 발열하면서 노즐(200)을 가열할 수 있다.
예컨대, 노즐 히터(300)는 프린팅소재가 PLA(Poly Lactic Acid) 필라멘트일 경우에는 노즐(200)의 온도를 180도로 유지시킬 수 있다.
상기 베드(400)는 입체 조형물(1)의 성형이 이루어지는 것으로, 노즐(200)의 하부에 설치되어 노즐(200)에서 배출되는 프린팅소재를 적층하면서 입체 조형물(1)이 형성되는 구성요소이다.
이러한 베드(400)는 소정의 면적을 갖는 판형태로 구성되어 프린터본체(100)에 설치될 수 있으며, 경우에 따라 수직방향으로 이동가능하게 구성되거나 피벗회전이 가능하게 구성될 수도 있다.
상기 베드히터(500)는 베드(400)를 가열함으로써 베드(400)의 온도를 소정의 온도로 유지시키는 구성요소이다.
이러한 베드히터(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 베드(400)의 하부에 설치되어 절전제어부(700)의 제어에 의해 작동하면서 발열하면서 베드(400)를 설정된 온도로 유지시킬 수 있다.
예컨대, 베드히터(500)는 베드(400)를 노즐(200)보다 낮은 온도로 유지시킴으로써 노즐(200)에서 배출된 프린팅소재를 고체화시킴으로써 입체의 조형물(1)을 형성할 수 있다.
절전감지부(700)는 베드히터(500) 및 노즐히터(300)의 온도를 제어하면서 불필요한 전력소모를 방지하는 구성요소이다.
이러한 절전감지부(700)는 베드(400)에서 성형되는 조형물(1)의 완성품에 대한 크기에 따라 베드히터(500)의 온도를 다르게 제어할 수 있다.
구체적으로, 절전제어부(700)는 조형물(1)의 크기에 대한 기준치를 설정하면서 기준치에 대한 베드히터(500)의 기본온도를 설정할 수 있으며, 조형물(1)의 완성품에 대한 폭과 높이를 사용자로부터 입력 받은 후 입력값과 설정된 기준치를 비교하면서 입력값이 기준치보다 커질수록 베드히터(500)의 온도를 기본온도보다 높아지도록 제어할 수 있다.
한편, 전술한 프린터 본체(100)에는 도 1및 도 2에 도시된 바와 같이 온도센서(800)가 설치되어 절전제어부(700)에 감지신호를 인가할 수 있다.
구체적으로, 온도센서(800)는 프린터 본체(100)의 외측면에 설치됨으로써 프린터 본체(100)의 주변온도를 감지할 수 있으며, 감지된 온도를 절전제어부(700)에 제공할 수 있다.
여기서, 절전제어부(700)는 온도센서(800)에서 인가되는 감지신호에 따라 전술한 노즐히터(300)의 온도를 제어할 수 있으며, 절전제어부(700)로 입력된 조형물(1)의 완성품에 대한 크기 및 온도센서(800)의 감지신호를 조합하여 베드히터(500)의 온도를 서로 다르게 제어할 수 있다.
구체적으로, 절전제어부(700)는 프린터 본체(100)의 주변온도에 대한 기준치를 설정하면서 기준치에 대한 베드히터(500) 및 노즐히터(300)의 기본온도를 설정함으로써 온도센서(800)에서 감지되는 주변온도와 기준치를 비교할 수 있으며, 주변온도가 기준치보다 높아질수록 베드히터(500) 및 노즐히터(300)의 온도를 기본온도보다 낮아지도록 제어할 수 있다.
절전제어부(700)는 사용자에 의해 입력되는 조형물(1)의 크기를 통해 베드(400)의 온도를 다르게 제어하는 동시에, 온도센서(800)에서 인가되는 주변온도에 따라 베드(400) 및 노즐(200)의 온도를 다르게 제어할 수 있다.
따라서, 절전제어부(700)는 하절기와 같이 주변온도가 높을 경우에는 노즐(200)의 온도 및 베드(400)의 온도를 기본온도 이하로 설정함으로써 전력 소모를 최소화 시킬 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 절전형 3D 프린터(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 조형물감지부(600)의 구성을 더 포함할 수 있다.
상기 조형물감지부(600)는 전술한 베드(400)에서 성형되는 조형물(1)의 크기를 실시간으로 감지하여 절전제어부(700)에 제공하는 구성요소이다.
구체적으로, 조형물감지부(600)는 조형물의 크기에 따라 베드(400)의 온도를 다르게 제어함으로써 불필요한 전력 소모를 최소화 할 수 있도록 조형물(1)의 크기를 감지하여 절전제어부(700)에 제공하는 구성요소이다.
즉, 절전제어부(700)는 전술한 노즐히터(300) 및 베드히터(500)의 작동을 제어하면서 조형물감지부(600)에서 실시간으로 제공되는 조형물(1)의 크기를 기반으로 제어할 수 있다.
구체적으로, 절전제어부(700)는 조형물(1)의 크기에 대한 기준치를 설정하면서 기준치에 대한 베드히터(500)의 기본온도를 설정함으로써 조형물감지부(600)에서 감지되는 조형물(1)의 크기와 기준치를 비교할 수 있으며, 조형물(1)의 크기가 기준치보다 커질수록 베드히터(500)의 온도를 기본온도보다 높아지도록 제어할 수 있다.
예컨대, 절전제어부(700)는 조형물(1)의 폭이 베드(400)의 폭에 대하여 소정의 기준치 이상으로 형성되면서 조형물(1)의 높이가 소정의 기준치 이상으로 형성될 경우에는 베드(400)의 온도를 기본온도보다 높게 유지되도록 베드히터(500)를 제어할 수 있다.
또한, 절전제어부(700)는 조형물(1)의 폭 및 높이가 기준치 이하로 형성될 경우에는 베드(400)의 온도를 기본온도 이하로 유지되도록 제어함으로써 불필요한 전력 소모를 최소화시킬 수 있다.
이를 위하여, 조형물감지부(600)는 도 3에 도시된 바와 같이 이미지센서(610)로 구성되어 조형물의 크기(1)를 감지함으로써 절전제어부(700)로 감지신호를 인가할 수 있다.
이미지센서(610)는 프린터본체(100)에 설치되면서 베드(400)의 전방에 배치되어 조형물(1)을 촬영하여 촬상이미지를 획득할 수 있으며, 획득된 촬상이미지를 통해 조형물의 높이와 폭을 도출하여 절전제어부(700)에 인가할 수 있다.
이러한 이미지센서(610)는 프린터본체(100)에 고정되는 센서브래킷(611)에 설치되면서 조형물(1)의 전방에 배치될 수 있다. 또한, 이미지센서(610)는 프린터본체(100)에 설치되는 미도시된 가이드레일에 설치되면서 수평방향 및 수직방향으로 이동가능하게 설치될 수도 있다.
한편, 조형물감지부(600)는 도 4에 도시된 바와 같이 높이 감지센서(650) 및 폭 감지센서(660)로 구성될 수도 있다.
높이 감지센서(650)는 조형물(1)의 높이를 감지하기 위한 것으로, 프린터 본체(100)에 설치되면서 베드(400)의 전방에 배치되며, 조형물(1)을 향해 적외선이나 초음파 또는 레이저를 조사하면서 조형물(1)의 높이를 감지하여 절전제어부(700)로 인가할 수 있다.
여기서, 높이 감지센서(650)는 프린터 본체(100)의 수직방향으로 연장되는 수직레일(670)에 이동가능하게 결합될 수 있으며, 슬라이더(690)에 의해 수직레일(670)을 따라 이동하면서 위치가 조절될 수 있다.
슬라이더(690)는 예컨대 리니어모터 방식이나 볼스크루 방식으로 구성되어 수직레일(670)을 따라 높이 감지센서(650)를 이동시킬 수 있다.
폭 감지센서(660)는 조형물(1)의 폭을 감지하기 위한 것으로, 높이 감지센서(650)와 인접상태로 프린터 본체(100)에 설치되면서 베드(400)의 전방에 배치되며, 조형물(1)을 향해 적외선이나 초음파 또는 레이저를 조사하면서 조형물(1)의 폭을 감지하여 절전제어부(700)로 인가할 수 있다.
여기서, 폭 감지센서(660)는 프린터 본체(100)의 수평방향으로 연장되는 수평레일(680)에 이동가능하게 결합될 수 있으며, 전술한 슬라이더(690)에 의해 수직레일(680)을 따라 이동하면서 위치가 조절될 수 있다.
슬라이더(690)는 전술한 바와 같이 리니어모터 방식이나 볼스크루 방식으로 구성되어 수평레일(680)을 따라 폭 감지센서(660)를 이동시킬 수 있다.
결론적으로, 절전제어부(700)는 이미지센서(610)나, 높이 감지센서(650) 및 폭 감지센서(660)에서 인가되는 조형물(1)의 높이 및 폭을 기반으로 베드히터(500)를 제어하면서 베드(400)의 온도를 조형물의 크기에 따라 서로 다르게 제어함으로써 불필요한 전력소모를 최소화시킬 수 있다.
여기서, 전술한 베드히터(500)는 복수로 구성되어 베드(400)의 밑면을 따라 배치될 수 있으며, 각각이 절전제어부(700)에 의해 제각기 제어되면서 베드(500)를 가열할 수 있다.
이때, 절전제어부(700)는 복수의 베드히터(500) 중 베드(400)의 중심부에 배치된 베드히터(500)를 먼저 작동시키면서 베드(400)의 외곽 쪽에 배치된 베드히터(500)를 순차적으로 작동시킬 수 있다.
예컨대, 베드(400)는 절전제어부(700)의 제어를 통해 복수의 베드히터(500)에 의한 가열부위가 중심부에서 외곽부 방향으로 확장될 수 있으며, 전술한 조형물감지부(600)에서 감지된 조형물(1)의 폭이 점점 확장될수록 가열부위가 확장되면서 설정된 온도로 유지될 수 있다.
상기와 같은 구성요소를 포함하는 일 실시예에 따른 절전형 3D 프린터(10)의 작동 및 작용을 설명한다.
절전제어부(700)는 온도센서(800)에서 인가되는 주변온도와 사용자에 의해 입력된 조형물(1)의 완성품에 대한 폭과 높이를 기반으로 노즐히터(300) 및 베드히터(500)를 제어하면서 노즐(200)의 온도 및 베드(400)의 온도를 제어한다.
노즐(200)은 고온의 프린팅소재를 배출하여 베드(400)에 적층하면서 조형물(1)을 형성한다.
이때, 조형물감지부(600)가 설치된 경우, 조형물감지부(600)는 베드(400) 상에 형성되는 조형물(1)의 높이 및 폭을 감지하여 절전제어부(700)에 인가하며, 절전제어부(700)는 감지된 조형물(1)의 높이 및 폭에 따라 베드(400)의 온도를 제어한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 일 실시예에 의한 절전형 3D 프린터(10)는 조형물(1)의 크기에 따라 베드(400)의 온도가 다르게 유지될 수 있으므로 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있으며, 온도센서(800)에 의해 감지되는 프린터 본체의 주변온도에 따라 노즐(200) 및 베드(400)의 온도가 다르게 제어되므로 특히 여름철과 같이 기온이 높은 환경일 경우에는 온도를 설정온도보다 낮게 유지시킴으로써 전력 소모를 최소화 시킬 수 있다.
이상의 실시 예들에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC 와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램특허 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다.
구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로부터 분리될 수 있다.
뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU 들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 명세서를 통해 보호 받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 절전형 3D 프린터
100 : 프린터 본체
200 : 노즐
210 : 이동가이드
300 : 노즐히터
400 : 베드
500 : 베드히터
600 : 조형물감지부
610 : 이미지센서 611 : 센서브래킷
650 : 높이 감지센서 660 : 폭감지센서
670 : 수직레일 680 : 수평레일
690 : 슬라이더
700 : 절전제어부
800 : 온도센서

Claims (9)

  1. 프린터 본체;
    상기 프린터 본체에 이동가능하게 설치되어 프린팅소재를 분사 또는 압출하여 배출하는 노즐;
    상기 프린터 본체에 설치되어 상기 노즐에서 배출되는 프린팅소재를 적층하면서 조형물의 성형이 이루어지는 베드;
    상기 베드를 소정의 온도로 유지시키는 베드히터;
    상기 베드히터의 온도를 제어하되, 상기 베드에서 성형되는 상기 조형물의 크기에 따라 상기 베드히터의 온도를 서로 다르게 제어하는 절전제어부;
    상기 노즐을 소정의 온도로 유지시키는 노즐히터; 및
    상기 프린터 본체의 주변온도를 감지하여 상기 절전제어부에 인가하는 온도센서를 포함하며,
    상기 절전제어부는,
    상기 온도센서의 감지신호에 따라 상기 노즐히터의 온도를 제어하고, 상기 온도센서의 감지신호 및 상기 조형물의 크기를 조합하여 상기 베드히터의 온도를 제어하는 절전형 3D 프린터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절전제어부는,
    상기 조형물의 폭과 높이에 대한 기준치를 설정하면서 상기 기준치에 대한 상기 베드히터의 기본온도를 설정하며, 상기 조형물의 완성품에 대한 폭과 높이를 입력 받아서 상기 기준치와 비교하면서 입력값이 상기 기준치보다 커질수록 상기 베드히터의 온도를 상기 기본온도보다 높아지도록 제어하는 절전형 3D 프린터.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절전제어부는,
    상기 주변온도에 대한 기준치를 설정하면서 상기 기준치에 대한 상기 노즐히터 및 상기 베드히터의 기본온도를 설정하며, 상기 온도센서에서 감지되는 상기 주변온도와 상기 기준치를 비교하면서 상기 주변온도가 상기 기준치보다 높아질수록 상기 노즐히터 및 상기 베드히터의 온도를 상기 기본온도보다 낮아지도록 제어하는 절전형 3D 프린터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베드에서 성형되는 조형물의 크기를 감지하여 상기 절전제어부에 제공하는 조형물감지부를 더 포함하며,
    상기 절전제어부는,
    상기 조형물감지부의 감지신호를 기반으로 상기 베드히터의 온도를 제어하는 절전형 3D 프린터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조형물감지부는,
    상기 프린터본체에 설치되면서 상기 베드의 전방에 배치되어 상기 조형물의 촬상이미지를 획득하고, 획득된 상기 촬상이미지를 통해 상기 조형물의 높이와 폭을 도출하여 상기 절전제어부에 인가하는 이미지센서를 포함하는 절전형 3D 프린터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조형물감지부는,
    상기 프린터 본체에 설치되어 상기 베드의 전방에 배치되고, 상기 조형물의 높이를 감지하면서 상기 절전제어부로 감지신호를 인가하는 높이 감지센서; 및
    상기 높이 감지센서와 인접된 상태를 이루면서 상기 프린터 본체에 설치되고, 상기 조형물의 폭을 감지하면서 상기 절전제어부로 감지신호를 인가하는 폭 감지센서를 포함하는 절전형 3D 프린터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조형물감지부는,
    상기 높이 감지센서가 상기 프린터 본체의 수직방향으로 이동가능하게 결합되는 수직레일;
    상기 폭 감지센서가 상기 프린터 본체의 수평방향으로 이동가능하게 결합되는 수평레일; 및
    상기 높이 감지센서 및 상기 폭 감지센서를 각각 상기 수직레일 및 상기 수평레일을 따라 이동시키는 슬라이더를 더 포함하는 절전형 3D 프린터.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 절전제어부는,
    상기 조형물의 크기에 대한 기준치를 설정하면서 상기 기준치에 대한 상기 베드히터의 기본온도를 설정하며, 상기 조형물감지부에서 감지되는 상기 조형물의 크기와 상기 기준치를 비교하면서 상기 조형물의 크기가 상기 기준치보다 커질수록 상기 베드히터의 온도를 상기 기본온도보다 높아지도록 제어하는 절전형 3D 프린터.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102033459B1 (ko) * 2019-04-30 2019-10-18 주식회사 쓰리디팩토리 3d 프린터
CN111685365A (zh) * 2019-03-13 2020-09-22 秦皇岛烟草机械有限责任公司 一种烟支3d打印机
EP4005703A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-01 Pistis Co., Ltd. Metal 3d printer
CN114666468A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 维沃移动通信有限公司 摄像组件和电子设备
WO2023074997A1 (ko) * 2021-10-29 2023-05-04 한국생산기술연구원 건축물 적층 제조용 3d 프린팅 방식 건축재료 공급장치를 이용한 사전 모의적층 소재물성 진단방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150056319A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 XYZ Printing, Inc. Three-dimensional printing apparatus
JP2017530881A (ja) * 2014-10-03 2017-10-19 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． 表面の加熱制御
JP2017533851A (ja) * 2014-11-06 2017-11-16 ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフトＷａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ シリコーンエラストマー部品の製造方法
KR20170130591A (ko) * 2015-09-28 2017-11-28 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 첨가제 제조 시스템의 온도 결정 기법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150056319A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 XYZ Printing, Inc. Three-dimensional printing apparatus
JP2017530881A (ja) * 2014-10-03 2017-10-19 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． 表面の加熱制御
JP2017533851A (ja) * 2014-11-06 2017-11-16 ワッカー ケミー アクチエンゲゼルシャフトＷａｃｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ＡＧ シリコーンエラストマー部品の製造方法
KR20170130591A (ko) * 2015-09-28 2017-11-28 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 첨가제 제조 시스템의 온도 결정 기법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111685365A (zh) * 2019-03-13 2020-09-22 秦皇岛烟草机械有限责任公司 一种烟支3d打印机
KR102033459B1 (ko) * 2019-04-30 2019-10-18 주식회사 쓰리디팩토리 3d 프린터
EP4005703A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-01 Pistis Co., Ltd. Metal 3d printer
CN114666468A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 维沃移动通信有限公司 摄像组件和电子设备
WO2023074997A1 (ko) * 2021-10-29 2023-05-04 한국생산기술연구원 건축물 적층 제조용 3d 프린팅 방식 건축재료 공급장치를 이용한 사전 모의적층 소재물성 진단방법
KR20230062190A (ko) * 2021-10-29 2023-05-09 한국생산기술연구원 건축물 적층 제조용 3d 프린팅 방식 건축재료 공급장치를 이용한 사전 모의적층 소재물성 진단방법
KR102591784B1 (ko) 2021-10-29 2023-10-23 한국생산기술연구원 건축물 적층 제조용 3d 프린팅 방식 건축재료 공급장치를 이용한 사전 모의적층 소재물성 진단방법

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