KR101952352B1 - Nozzle device for 3D printer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3D프린터용 노즐장치에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 설치공간이 형성된 하우징과, 상기 설치공간에 설치되고 상부에는 모재공급부가 구비되고 공급된 모재를 용융시켜 하부로 배출하는 노즐과, 상기 노즐에 결합되고 상기 모재공급부를 상기 노즐의 하부와 구획하여 단열시키는 단열수단과, 상기 노즐을 감싸 노즐과 외부를 단열시키는 보호커버를 포함한다. 본 발명에 의하면 모재의 공급부와 노즐본체 사이에 단열수단이 위치해서 노즐본체에서 발생하는 열이 공급부로 전달되지 않도록 한다. 이에 따라 공급부가 가열되어 노즐이 막히는 현상이 방지되어 내구성이 좋아진다. The present invention relates to a nozzle apparatus for a 3D printer. The present invention relates to a method of manufacturing a nozzle, comprising: a housing having a mounting space formed therein; a nozzle provided in the mounting space and having a base material supply unit at an upper portion thereof for melting and supplying the supplied base material to a lower portion; And a protective cover for covering the nozzle and insulating the outside from the nozzle. According to the present invention, the heat insulating means is positioned between the supply part of the base material and the nozzle body so that heat generated in the nozzle body is not transferred to the supply part. As a result, the supply portion is heated to prevent the nozzle from being clogged, thereby improving durability.
Description
본 발명은 3D프린터용 노즐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각구조를 생략하여 소형화시킨 노즐장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nozzle apparatus for a 3D printer, and more particularly, to a nozzle apparatus in which a cooling structure is omitted and miniaturized.
일반적으로, 인쇄하여 제품을 입체적으로 만드는 3D프린터는 방식에 따라 액체 기반의 방식인 SLA(Stereolithography)와, 파우더 기반 방식인 SLS(Selective Laser Sintering) 그리고 고체 기반 방식인 FDM(Fused Deposition Modeling)이 있다. In general, 3D printers that make printed products by stereoscopic printing have liquid-based SLA (Stereolithography), powder-based SLS (selective laser sintering) and solid-based FDM (Fused Deposition Modeling) .
이 중에서 FDM(Fused Deposition Modeling)는 오늘날 가장 널리 보급된 3D프린팅 방식 중 한가지이다. FDM은 컴퓨터 프로그램으로 만든 3차원 도면을 바탕으로 컴퓨터 제어 신호를 생성하여 이 데이터를 3D 프린터로 전송하여 3D 프린터 헤드를 움직이게 한다. 그리고 3D프린터 헤드의 노즐에선 용융된 물질이 제어 신호에 맞추어 분사되며, 분사된 용융물은 평면 구조물에 적층된다. 이후 냉각의 과정을 거쳐 3차원 입체물이 만들어지며, 이러한 입체 구조물은 적층에 의한 평면 구조물에 평행한 무늬가 나타나는 것이 특징이다.Among these, FDM (Fused Deposition Modeling) is one of the most popular 3D printing methods today. FDM generates a computer control signal based on a three-dimensional drawing created by a computer program and transmits the data to a 3D printer to move the 3D printer head. Then, in the nozzle of the 3D printer head, the molten material is injected in accordance with the control signal, and the injected melt is deposited on the planar structure. Then, the three dimensional structure is formed through the cooling process. The three dimensional structure is characterized by a pattern parallel to the plane structure by lamination.
그런데 기존의 3D프린터는 노즐이 자주 막히는 문제점이 있다. 노즐 주변은 모재인 필라멘트를 녹이기 위해 매우 고온으로 유지되는데, 노즐 주변의 온도가 노즐 상부로 전달되면 필라멘트가 공급되는 공급로가 함께 가열된다. 이에 따라 공급로의 필라멘트가 녹아 흘러넘치고, 냉각된 후에는 고체화되어 노즐을 막는 것이다.However, conventional 3D printers have a problem that nozzles are frequently clogged. The nozzle periphery is maintained at a very high temperature to melt the filament as a base material. When the temperature around the nozzle is transferred to the upper portion of the nozzle, the supply path to which the filament is supplied is heated together. As a result, the filament of the supply path melts and overflows, and after cooling, it becomes solidified and blocks the nozzle.
또한, 공급로 주변으로 노즐의 열기가 전달되면, 전달된 열은 공급로에 진입하는 필라멘트를 흐물흐물하게 만든다. 필라멘트는 노즐에 이르기까지는 어느 정도 그 형태를 유지해야 원활한 공급이 이루어질 수 있는데, 흐물흐물해진 필라멘트는 원활한 공급을 어렵게 하는 문제점도 있다. Further, when the heat of the nozzle is transferred to the vicinity of the supply path, the transferred heat causes the filament that enters the supply path to be scattered. The filament needs to maintain its shape to some extent until it reaches the nozzle, so that smooth supply can be achieved.
이를 해결하기 위해서 모재인 필라멘트가 공급되는 공급로와 노즐 사이에 히트싱크나 냉각팬 등을 설치할 수도 있지만, 히트싱크는 열을 내리는데 한계가 있고, 냉각팬은 별도의 전원을 필요로 하며 구조가 복잡한 단점이 있다. 이에 더하여 히트싱크나 냉각팬은 3D프린터 노즐 조립체의 전체 부피를 증가시키기 때문에 3D프린터의 소형화를 어렵게 하는 단점도 있다. In order to solve this problem, a heat sink or a cooling fan may be installed between the supply path and the nozzle where the filament as a base material is supplied. However, the heat sink has a limitation in lowering the heat and the cooling fan requires a separate power source. There are disadvantages. In addition, since the heat sink and the cooling fan increase the total volume of the 3D printer nozzle assembly, it is difficult to miniaturize the 3D printer.
또한, 히트싱크나 냉각팬과 같은 냉각구조를 사용하면 노즐부의 온도를 낮추기 때문에 열효율이 떨어질 수밖에 없으며, 노즐에서 냉각구조에 이르는 긴 용융구간으로 인해 높은 압력이 발생되어 녹은 재료를 밀어내는데 더 큰 힘을 필요로 하게 된다. 그리고 높은 압력은 용융된 모재를 밀어내는 과정에서 노즐을 막는 또 다른 원인으로 작용할 수 있다. In addition, when a cooling structure such as a heat sink or a cooling fan is used, the thermal efficiency is lowered because the temperature of the nozzle portion is lowered. Because of the long melting range from the nozzle to the cooling structure, high pressure is generated, . And high pressure can be another cause for blocking the nozzle in the process of pushing molten base metal.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 냉각구조 없이 모재의 공급부와 노즐 사이를 단열시키는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional art as described above, and it is an object of the present invention to insulate a supply part of a base material and a nozzle without a separate cooling structure.
본 발명의 다른 목적은 노즐 주변의 열을 보존하여 노즐 가열시간을 줄이는 것이다. Another object of the present invention is to save the heat around the nozzle to reduce the nozzle heating time.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 설치공간이 형성된 하우징과, 상기 설치공간에 설치되고 상부에는 모재공급부가 구비되고 공급된 모재를 용융시켜 하부로 배출하는 노즐과, 상기 노즐에 결합되고 상기 모재공급부를 상기 노즐의 하부와 구획하여 단열시키는 단열수단과, 상기 노즐을 감싸 노즐과 외부를 단열시키는 보호커버를 포함하고, 상기 단열수단의 가장자리는 상기 보호커버의 내면을 향해 돌출되어 상기 하우징과 보호커버에 의해 형성되는 내부공간을 상부와 하부로 구획하고, 상기 노즐의 노즐본체는 내부공간 하부에 위치한다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a housing having an installation space therein; And a protection cover which covers the nozzle and insulates the outside from the nozzle, wherein the edge of the heat insulation means is formed by the protection The inner space formed by the housing and the protective cover protrudes toward the inner surface of the cover, and the nozzle body of the nozzle is located at a lower portion of the inner space.
상기 단열수단은 상기 모재공급부의 하부에 위치하여 공급된 모재를 용융시키는 노즐본체와 상기 모재공급부 사이에 위치한다. The heat insulating means is located between the nozzle body located below the base material supplying portion and melting the supplied base material and the base material supplying portion.
상기 노즐은 내부로 공급된 모재를 용융시키는 노즐본체와, 상기 노즐본체의 상부에 위치하고 외부로부터 공급된 노즐을 노즐본체에 전달하는 모재공급부와, 상기 노즐본체의 하단에 위치하여 용융된 모재를 배출하는 노즐팁을 포함하고, 상기 노즐과 상기 단열수단은 일체로 구성된다. The nozzle includes a nozzle body for melting the base material supplied to the inside thereof, a base material supply unit disposed at an upper portion of the nozzle body and transmitting a nozzle supplied from the outside to the nozzle body, And the nozzle and the heat insulating means are integrally formed.
상기 단열수단은 상기 노즐의 노즐본체와 모재공급부 사이에 해당하는 위치에 구비되고, 상기 노즐 바깥쪽으로 돌출되는 판상구조이다. The heat insulating means is a plate-like structure provided at a position corresponding to a position between the nozzle body of the nozzle and the base material supply portion, and protruding outward from the nozzle.
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상기 하우징과 보호커버에 의해 형성되는 내부공간은 상기 단열수단에 의해 상부와 하부로 구획되되, 상기 내부공간의 상부와 하부는 상기 단열수단에 형성된 관통부에 의해 일부 연통된다. The inner space formed by the housing and the protective cover is divided into upper and lower portions by the heat insulating means, and the upper and lower portions of the inner space are partially communicated by the penetrating portion formed in the heat insulating means.
상기 보호커버의 내면과 상기 노즐의 노즐본체 사이는 이격되어 보호공간이 형성된다. A protective space is formed between the inner surface of the protective cover and the nozzle body of the nozzle.
상기 보호공간에는 단열재가 구비되되, 상기 단열재는 상기 단열수단의 하부까지 채워진다. The protection space is provided with a heat insulating material, which is filled up to a lower portion of the heat insulating means.
상기 보호커버는 상기 노즐의 노즐본체와 단열수단을 감싸고, 상기 모재공급부는 상기 보호커버의 상부로 돌출되어 연장된다. The protective cover surrounds the nozzle body and the heat insulating means of the nozzle, and the base material supply portion protrudes to the upper portion of the protective cover.
상기 보호커버는 내벽 및 외벽의 이중구조로 구성되고 내벽과 외벽 사이에 빈 공간이 형성된다. The protective cover has a double structure of an inner wall and an outer wall, and an empty space is formed between the inner wall and the outer wall.
상기 노즐에는 온도센서가 일체로 구비된다. A temperature sensor is integrally provided in the nozzle.
상기 하우징에는 상기 하우징을 고정하기 위한 마운팅부가 구비된다. The housing is provided with a mounting portion for fixing the housing.
위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 3D프린터용 노즐장치에는 다음과 같은 효과가 있다. The nozzle apparatus for a 3D printer according to the present invention as described above has the following effects.
본 발명에 의하면 모재의 공급부와 노즐본체 사이에 단열수단이 위치해서 노즐본체에서 발생하는 열이 공급부로 전달되지 않도록 한다. 이에 따라 공급부가 가열되어 노즐이 막히는 현상이 방지되어 내구성이 좋아지고, 모재인 필라멘트가 용융되지 않고 원래 형상을 유지하면서 노즐 내부로 공급됨으로써 동작신뢰성이 향상되는 효과가 있다. According to the present invention, the heat insulating means is positioned between the supply part of the base material and the nozzle body so that heat generated in the nozzle body is not transferred to the supply part. Accordingly, the supply part is heated to prevent the nozzle from being clogged, thereby improving the durability. The filament, which is the base material, is supplied into the nozzle while maintaining the original shape without melting.
또한 본 발명은 단열수단의 존재로 인해 히트싱크나 냉각팬과 같은 냉각부품이 생략된다. 이에 따라 부품수가 줄어듦과 동시에 노즐장치의 전체 크기가 줄어들어 3D프린터를 소형화할 수 있는 효과가 있다. Further, the present invention omits a cooling component such as a heat sink or a cooling fan due to the presence of the heat insulating means. As a result, the number of parts can be reduced and the overall size of the nozzle device can be reduced, thereby miniaturizing the 3D printer.
그리고 본 발명의 노즐본체는 보호커버가 감싸므로 보호커버에 의해 노즐본체의 열이 보존된다. 이에 따라 노즐본체는 보다 빠른 속도로 가열될 수 있어 열효율이 향상되고, 모재 용융이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다. 또한 보호커버는 고온의 노즐로 인한 사용자 부상을 방지해줄 수 있다. In addition, since the nozzle body of the present invention covers the protective cover, the heat of the nozzle body is preserved by the protective cover. Accordingly, the nozzle body can be heated at a higher speed, the thermal efficiency is improved, and the melting of the base material can be made more stable. The protective cover can also prevent user injury due to high temperature nozzles.
도 1은 본 발명인 3D프린터용 노즐장치의 일실시례의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시례를 도 1과 다른 각도에서 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시례를 구성하는 구성들을 분해하여 보인 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일실시례의 단면구성을 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시례의 구성을 보인 단면도.1 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of a nozzle apparatus for a 3D printer according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view of an embodiment of the present invention viewed from an angle different from Figure 1;
FIG. 3 is an exploded perspective view of the components constituting an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a sectional view showing a sectional configuration of an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a configuration of another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the understanding why the present invention is not intended to be interpreted.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;
본 발명에 의한 3D프린터용 노즐장치(이하 '노즐장치'라고 한다)는 3D프린터에 설치되어 출력물을 만들어낸다. 노즐노립체로부터 용융된 상태의 모재가 배출되어 적층되면서 입체형상의 출력물이 만들어진다. 본 발명은 이와 같은 노즐장치에 단열구조를 적용하여 별도의 냉각구조를 생략한 것이다. A nozzle apparatus for a 3D printer according to the present invention (hereinafter referred to as a "nozzle apparatus") is installed in a 3D printer to produce an output. The molten base material is discharged from the nozzle and is stacked to produce a stereoscopic output. In the present invention, a separate cooling structure is omitted by applying a heat insulating structure to such a nozzle device.
본 발명의 기본골격은 하우징(10)이 형성한다. 상기 하우징(10)은 내부에 설치공간(11)이 있고, 아래에서 설명될 노즐과 보호커버(70)를 감싼다. 상기 하우징(10)은 노즐 및 보호커버(70)를 감싸는 설치공간(11)이 상하방향으로 연장되고, 설치공간(11)의 한 쪽으로는 좌우방향으로 연장되는 마운팅부(14)가 구비될 수 있다. 상기 마운팅부(14)는 하우징(10)을 3D프린터에 고정하기 위한 것이다. 물론 상기 마운팅부(14)의 형상과 구조는 다양한 변형이 있을 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 하우징(10)은 노즐장치 전체가 이송모듈을 따라 X축, Y축 및 Z축으로 이동할 수 있도록 고정하는 역할을 한다.The basic framework of the present invention is formed by the
상기 하우징(10)의 한 쪽에는 마운팅부(14)가 있다. 상기 마운팅부(14)는 상기 하우징(10)을 고정하기 위한 것으로, 마운팅부(14)에 의해 노즐장치가 3D프린터에 조립될 수 있다. 본 실시례에서 상기 마운팅부(14)는 하우징(10)의 한 쪽으로 연장되고, 도시되지는 않았지만 그 상부에 회로기판 등이 실장될 수도 있다. 도면부호 15는 아래에서 설명될 거리센서(30)와 접속되는 회로기판이 실장되는 장착홈(15)을 가리킨다. 본 실시례에서 상기 장착홈(15)은 서로 이격된 한 쌍으로 구성된다. On one side of the housing (10) is a mounting portion (14). The mounting
상기 하우징(10)에는 실장부(16)가 형성된다. 상기 실장부(16)는 앞서 설명한 회로기판 등이 실장될 수 있도록 형성되어 있는 빈 공간이다. 이와 같이 하우징(10)의 마운팅부(14)에 형성된 장착홈(15)과 실장부(16)는 하우징(10)의 마운팅부(14)에 다양한 부품이 설치될 수 있도록 한다. 상기 실장부(16)에는 노즐장치를 고정시키기 위한 체결구 등이 결합될 수도 있다. A mounting
상기 하우징(10)의 설치공간(11) 상부에는 관통홀(13)이 있다. 상기 관통홀(13)은 상기 하우징(10)의 설치공간(11)에 실장되는 모재공급부(53)와, 상기 모재공급부(53)에 모재인 필라멘트를 전달하는 공급모듈(도시되지 않음)을 연결하기 위한 것이다. 상기 관통홀(13)은 상기 하우징(10)의 상부를 관통해서 만들어진다. A through
상기 하우징(10)의 아래쪽에는 하부커버(20)가 결합된다. 상기 하부커버(20)는 상기 하우징(10)에 결합되어, 후술할 노즐을 비롯한 여러 부품이 하우징(10)에 고정될 수 있도록 한다. 이를 위해서 상기 하부커버(20)는 상기 하우징(10)의 아래면에 대응되는 형상을 갖는다. 상기 하부커버(20)는 얇은 판상으로 구성되는데, 반드시 필요한 것은 아니다. A
상기 하우징(10)에는 거리센서(30)가 구비된다. 상기 거리센서(30)는 노즐의 노즐팁(55)과 3D프린터의 출력물이 안착되는 출력베드 사이의 거리를 측정하기 위한 것으로, 아래 쪽을 향해 설치된다. 상기 거리센서(30)에는 단자부(35)가 있고, 상기 단자부(35)는 앞서 설명한 회로기판에 연결된다. 물론 상기 단자부(35)는 별도의 커넥터를 통해서 외부로 연결될 수도 있다. 상기 거리센서(30)는 후술할 노즐팁(55)과 나란한 위치까지 돌출되어 있다. The
상기 하우징(10)의 설치공간(11)에는 노즐이 설치된다. 상기 노즐은 공급된 필라멘트를 녹여 배출하면서 출력물을 만드는 역할을 한다. 상기 노즐은 그 상부에 구비된 모재공급부(53)가 공급모듈과 연결되어 필라멘트를 전달받고, 이를 녹여 노즐팁(55)을 통해 배출하는 것이다. 상기 노즐은 상하방향으로 상기 하우징(10)의 설치공간(11) 내부에 설치된다. A nozzle is installed in the installation space (11) of the housing (10). The nozzle melts and discharges the supplied filaments to produce an output product. The nozzle is connected to a feeder module (53) provided at the upper part thereof to receive filaments, and melts and discharges the nozzle through a nozzle tip (55). The nozzle is installed in the installation space (11) of the housing (10) in the vertical direction.
상기 노즐의 기본 형태는 내부로 공급된 모재를 용융시키는 노즐본체(50)가 형성한다. 상기 노즐본체(50)는 상하 방향으로 연장되고, 그 내부에는 모재인 필라멘트를 녹이기 위한 히트블록 등 가열수단이 내장될 수 있다. 모재를 녹이기 위한 가열수단은 도면에 표시되지 않았으나, 다양한 예가 가능하다. 본 실시례에서 상기 노즐본체(50)는 원통형상의 외형을 갖는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태로 만들어질 수 있다. The basic form of the nozzle is formed by the
상기 노즐본체(50)의 상부에는 모재공급부(53)가 있다. 상기 모재공급부(53)는 공급모듈과 연결되어 필라멘트를 공급받아 이를 노즐본체(50)에 전달하는 역할을 한다. 상기 모재공급부(53)는 노즐팁(55)의 반대편에 해당하는 위치에 있고, 상부로 연장된다. 도 4를 보면 상기 공급구간(54)이 도시되어 있다. 상기 공급구간(54)은 공급모듈에 연결되고, 공급모듈의 공급관(도시되지 않음)이 상기 공급구간(54) 내부로 삽입된다. 상기 공급관은 아래에서 설명될 용융채널(H) 상단까지 진입해서 필라멘트를 용융채널(H)에 전달한다. 즉, 상기 공급관 내부로 모재인 필라멘트가 삽입되고, 삽입된 필라멘트는 용융채널(H)를 지나면서 용융채널(H)에 가열되어 녹는다. A base
상기 모재공급부(53)는 아래에서 설명될 보호커버(70)에 의해 감싸지지 않거나 일부만 감싸지고 나머지는 상부로 연장되어 돌출되는 구조이다. 이것은 모재공급부(53)가 공급모듈과 결합되는 위치가 되도록 노즐본체(50)로부터 멀어지도록 하기 위한 것이다. 모재공급부(53)와 공급모듈이 노즐본체(50)로부터 먼 위치에 있으면 노즐본체(50)의 열이 모재공급부(53)에 덜 전달되고, 모재공급부(53)를 통과하는 필라멘트가 미리 용융되어 흐물흐물해지면서 공급이 원활하게 이루어지지 못하거나, 용융되어 넘쳐 흐른 모재에 의해 모재공급부(53)의 진입로가 막히는 현상을 방지할 수 있다. The base
상기 노즐본체(50)의 하부에는 노즐팁(55)이 있다. 노즐팁(55)은 노즐본체(50)의 하단에 위치하여 용융된 모재를 배출하는 부분으로, 노즐본체(50) 보다 작은 직경을 갖도록 형성된다. 상기 노즐팁(55)은 하부를 향해 개방되어 있어서, 노즐본체(50) 내부에서 용융된 모재를 출력베드에 배출시킬 수 있다. A nozzle tip (55) is provided below the nozzle body (50). The
상기 노즐에는 단열수단(51)이 구비된다. 상기 단열수단(51)은 상기 노즐에 결합되어 상기 모재공급부(53)를 상기 노즐의 하부와 구획한다. 이러한 구조를 통해서 상기 단열수단(51)은 노즐본체(50)와 모재공급부(53) 사이를 단열하는 역할을 한다. 상기 노즐본체(50)의 열이 모재공급부(53)에 전달되면, 필라멘트가 노즐본체(50) 내부에 전달되기 전에 미리 흐물흐물해져 원활한 공급이 어려워진다. 단열수단(51)은 노즐본체(50)와 모재공급부(53) 사이를 단열하여 이러한 현상을 방지하는 것이다. 본 발명은 단열수단(51)이 있기 때문에, 노즐본체(50)를 냉각하기 위한 히트싱크나 냉각팬과 같은 냉각부품이 생략될 수 있고, 소형화가 가능하다. The nozzle is provided with a heat insulating means (51). The heat insulating means (51) is coupled to the nozzle to divide the base material supply portion (53) from the lower portion of the nozzle. Through this structure, the
상기 단열수단(51)은 상기 노즐의 노즐본체(50)와 모재공급부(53) 사이에 해당하는 위치에 구비되고, 상기 노즐 바깥쪽으로 돌출되는 판상구조이다. 도 4를 보면, 상기 단열수단(51)은 노즐본체(50)와 모재공급부(53) 사이를 가로질러 위치한 것을 알 수 있다. 그리고 단열수단(51)을 관통하여 공급로(도면부호 미부여)가 형성되어 있어서 공급되는 모재인 필라멘트를 노즐본체(50) 내부의 모재공간으로 전달할 수 있다. The
상기 단열수단(51)은 노즐과 일체로 구비될 수 있다. 즉 상기 단열수단(51)은 노즐의 제조과정에서 함께 만들어질 수 있는 것이다. 물론 상기 단열수단(51)은 노즐과 별개물이고 노즐에 조립되는 구조일 수도 있다. 본 실시례에서 상기 단열수단(51)은 열경화성 플라스틱재질인데, 상기 단열수단(51)은 단열성이 높은 다양한 재질로 만들어질 수 있다. The
도 4에서 보듯이, 상기 단열수단(51)의 가장자리는 후술할 보호커버(70)의 내면을 향해 돌출된다. 이에 따라 단열수단(51)은 하우징(10)과 보호커버(70)에 의해 형성된 내부공간(11,71)을 상부와 하부로 구획한다. 단열수단(51)이 노즐본체(50)와 모재공급부(53) 사이에 위치하되 측면 방향으로 돌출되지 않는 구조일 수도 있으나, 본 실시례에서는 단열수단(51)이 보호커버(70)의 내면을 향해 돌출됨으로써 단열기능을 더욱 효과적으로 수행할 수 있다. As shown in Fig. 4, the edge of the
도 3을 보면, 상기 단열수단(51)에는 관통부(52)가 있다. 상기 관통부(52)는 상기 단열수단(51)의 일부가 요입되거나 관통해서 형성되는 것이다. 상기 관통부(52)는 상기 단열수단(51)에 의해 구획되는 하우징(10) 및 보호커버(70)의 내부공간(11,71)의 상부와 하부를 일부 연통시킨다. 상기 단열수단(51)을 기준으로 상대적으로 하부에 위치한 내부공간(11,71)의 공기는 노즐본체(50)의 가열수단으로 인해 온도가 매우 빠르게 올라가기 때문에 공기가 빠져나갈 수 있는 경로가 필요하고, 상기 관통부(52)가 이를 제공한다. 상기 관통부(52)는 도 2와 같이 단열수단(51) 일부가 요입된 형태이거나, 단열수단(51)을 관통해서 만들어질 수도 있다. Referring to FIG. 3, the
도시되지는 않았지만, 상기 노즐에는 온도센서가 내장된다. 상기 온도센서는 노즐본체(50)의 온도를 측정하여 그 정보를 외부로 전달한다. 도 4 및 도 5의 도면부호 60은 온도센서에 연결된 단자부가 연결되는 위치로, 상기 단자부 중 일부는 가열수단인 히터에 전원을 공급하고, 나머지 일부는 온도센서의 센싱값을 전달하는 역할을 한다. Although not shown, a temperature sensor is incorporated in the nozzle. The temperature sensor measures the temperature of the
상기 노즐은 보호커버(70)가 감싼다. 상기 보호커버(70)는 상기 노즐을 감싸 사용자가 고온의 노즐본체(50)를 만져 부상을 입는 것을 방지하고, 보호커버(70)에 의해 노즐본체(50)의 열을 보존함으로써 노즐본체(50)가 보다 빠른 속도로 가열될 수 있도록 한다. 이것은 노즐의 열효율을 높이고 모재 용융이 보다 안정적으로 이루어질 수 있게 한다. 본 실시례에서 상기 보호커버(70)는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastics)로 만들어지는데, 이는 내충격성·내마모성·내열성이 뛰어나다. 물론, 상기 보호커버(70)의 재질은 섬유강화플라스틱(FRP: fiber reinforced plastics) 등과 같이 내열성이 높은 다른 재질로 만들어질 수도 있다. The nozzle covers the protective cover (70). The
상기 보호커버(70)의 형상은 도 3에 잘 도시되어 있다. 상기 보호커버(70)는 대략 속이 빈 원통형상으로, 내부에는 보호공간(71)이 있다. 상기 보호커버(70)는 상기 노즐 중에서 노즐본체(50)를 감싸고, 모재공급부(53) 중 적어도 일부를 감쌀 수도 있다. 상기 보호커버(70)의 보호공간(71)은 하우징(10)의 설치공간(11)과 연결되어 하나의 내부공간(11,71)을 만든다. 그리고 상기 내부공간(11,71)에는 노즐의 노즐팁(55) 일부를 제외한 나머지 부분이 모두 위치한다.The shape of the
상기 보호커버(70)의 하부몸체(73)는 상대적으로 폭이 좁아서 보호커버(70)가 상기 하부커버(20)에 걸려 고정될 수 있게 한다. 상기 보호커버(70)의 가장 아래쪽에는 노즐팁(55) 방향으로 폭이 더욱 좁아지는 팁보호부(74)가 있다. The
상기 보호커버(70)의 보호공간(71)과 하우징(10)의 설치공간(11)이 형성하는 하나의 내부공간(11,71)은 앞서 설명한 단열수단(51)에 의해 상부와 하부로 구획되고, 하부공간의 열은 상부공간으로 쉽게 전달되지 않는다. 노즐장치가 조립된 후에는 상기 보호공간(71)과 설치공간(11)은 실질적으로 내부공간(11,71)의 일부로 볼 수 있다. One
상기 보호커버(70)의 내면과 상기 노즐본체(50) 사이는 이격되어 보호공간(71)이 형성된다. 즉 보호커버(70)의 내면과 노즐본체(50)는 직접 닿지 않는 것인데, 이를 통해서 보호공간(71)이 형성될 뿐 아니라 노즐본체(50)의 열이 보호커버(70)에 직접 전달되는 것을 막을 수 있다. 도 4에서 l1과 l2는 각각 노즐본체(50)가 보호커버(70)와 이격된 거리를 나타낸다. A protective space (71) is formed between the inner surface of the protective cover (70) and the nozzle body (50). That is, the inner surface of the
도시되지는 않았으나, 상기 내부공간(11,71) 중 상기 단열수단(51)에 의해 구획되는 하부공간에는 단열재가 구비될 수 있다. 상기 단열재는 상기 단열수단(51)의 하부까지 채워져 노즐본체(50)의 열기가 모재공급부(53)로 전달되는 것을 더욱 효과적으로 막을 수 있다. 상기 단열재는 유리솜을 비롯해 단열성이 높은 다양한 재질로 만들어질 수 있다. Although not shown, a heat insulating material may be provided in the lower space defined by the
한편 도 5에서 보듯이, 상기 보호커버(70)는 이중구조일 수 있다. 상기 보호커버(70)는 내벽(70A) 및 외벽(70B)의 이중구조로 구성되는 것이다. 그리고 내벽(70A)과 외벽(70B) 사이에 빈 공간이 형성된다. 이러한 구조를 통해 보호커버(70)에 의한 단열기능이 더욱 향상될 수 있다. 상기 내벽(70A)과 외벽(70B) 사이의 빈 공간은 진공상태일 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 5, the
본 발명에 의한 노즐장치가 사용되는 과정을 살펴보면, 먼저 노즐장치를 구성하는 노즐본체(50)에 외부로부터 전원이 공급되면 노즐본체(50)가 가열된다. 노즐본체(50)의 가열수단이 가열되어 노즐본체(50) 내부의 용융채널(H) 온도가 올라가게 된다. In the process of using the nozzle device according to the present invention, the
이 상태에서 모재공급부(53)로부터 모재인 필라멘트가 공급되면, 필라멘트는 모재공급부(53) 까지는 원형 그대로 주입되다가, 용융채널(H)을 지나는 과정에서 가열된다. 즉, 필라맨트는 용융채널(H)의 내부에서 가열되어 용융된 상태로 노즐팁(55)을 통해 분사된다. 노즐팁(55)을 통해 분사되는 모재는 미리 프로그래밍된 입체형상을 만들게 된다. 이 과정에서 상기 노즐본체(50)는 온도센서를 통해 적정한 온도를 유지할 수 있다. In this state, when the filament as a base material is supplied from the base
상기 모재공급부(53)는 공급모듈로부터 용융되지 않은 필라멘트를 공급받는데, 모재공급부(53)는 단열수단(51)에 의해 노즐본체(50)와 단열되어 있기 때문에 필라멘트를 일정 온도 이상으로 가열시키지 않는다. 따라서 필라멘트가 용융채널(H)에 진입하기 전에 미리 흐물흐물해져 공급이 어려워지거나, 용융된 필라멘트가 용융채널(H)의 진입로를 막아버리는 현상을 방지할 수 있다. The base
특히 보호커버(70)의 안쪽은 단열재가 구비되어 있어서, 모재공급부(53)와 노즐본체(50) 사이의 단열은 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다. In particular, since the inside of the
한편, 상기 보호커버(70)의 안쪽은 가열수단에 의해 의해 가열된 상태를 유지해준다. 따라서 다음 가열을 위한 가열시간이 짧아지고, 노즐본체(50)는 보다 빠른 속도로 가열될 수 있어 모재 용융이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다. On the other hand, the inside of the
또한 보호커버(70)로 인해 고온의 노즐로 인한 사용자 부상을 방지해줄 수 있다. 구체적으로는 화상은 섭씨 55도에서 10초, 섭씨 60도에서 5초, 섭씨 70 에서 2초 내외의 시간에 2도 화상까지 진행되는데, 사람의 반사 신경이 반응하는 시간인 0.1 내지 0.5초 보다 훨씬 여유 있도록 안전시간을 보유하는 것이 바람직하다. 이에 따라 본 발명에 의한 보호커버(70)는 사람의 최대 반사시간인 0.5초의 4배인 2초, 섭씨 70도 이하의 범위로 유지해준다. In addition, the
한편, 본 발명을 이용해서 3D출력물을 만든 후에 모재인 필라멘트를 다시 되감는 과정에서는 모재가 냉각되어야 하는데, 본 발명에서는 단열재가 그 기능을 효과적으로 하므로 모재의 되감기 동작도 원활하게 이루어질 수 있다. Meanwhile, in the process of rewinding the filament as the base material after the 3D output is made using the present invention, the base material must be cooled. In the present invention, the function of the heat insulating material is effectively performed, so that the rewinding operation of the base material can be performed smoothly.
이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. Furthermore, the terms "comprises", "comprising", or "having" described above mean that a component can be implanted unless otherwise specifically stated, But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
10: 하우징 11: 설치공간
13: 관통홀 14: 마운팅부
20: 하부커버 30: 거리센서
50: 노즐본체 51: 단열수단
52: 관통부 53: 모재공급부
54: 공급구간 55: 노즐팁
70: 보호커버 71: 보호공간
73: 하부몸체 74: 팁보호부10: housing 11: installation space
13: Through hole 14: Mounting part
20: lower cover 30: distance sensor
50: nozzle body 51:
52: penetrating part 53: base material supplying part
54: supply section 55: nozzle tip
70: protective cover 71: protective space
73: lower body 74: tip protecting portion
Claims (12)
상기 설치공간에 설치되고 상부에는 모재공급부가 구비되고 공급된 모재를 용융시켜 하부로 배출하는 노즐과,
상기 노즐에 결합되고 상기 모재공급부를 상기 노즐의 하부와 구획하여 단열시키는 단열수단과,
상기 노즐을 감싸 노즐과 외부를 단열시키는 보호커버를 포함하고,
상기 단열수단의 가장자리는 상기 보호커버의 내면을 향해 돌출되어 상기 하우징과 보호커버에 의해 형성되는 내부공간을 상부와 하부로 구획하고, 상기 노즐의 노즐본체는 내부공간 하부에 위치하는 3D프린터용 노즐장치.
A housing having an installation space formed therein,
A nozzle installed in the installation space and provided with a base material supply unit and melting the supplied base material and discharging the base material to the lower part,
Adiabatic means coupled to the nozzle and partitioning the base material supply unit with the lower portion of the nozzle to insulate the base material supply unit,
And a protective cover for covering the nozzle and insulating the outside from the nozzle,
Wherein the edge of the heat insulating means is protruded toward the inner surface of the protective cover to divide the inner space formed by the housing and the protective cover into an upper portion and a lower portion, and the nozzle body of the nozzle is a nozzle for 3D printer Device.
The 3D printer nozzle device according to claim 1, wherein the heat insulating means is located between a nozzle body located below the base material supply unit and melting the supplied base material, and the base material supply unit.
내부로 공급된 모재를 용융시키는 노즐본체와,
상기 노즐본체의 상부에 위치하고 외부로부터 공급된 노즐을 노즐본체에 전달하는 모재공급부와,
상기 노즐본체의 하단에 위치하여 용융된 모재를 배출하는 노즐팁을 포함하고,
상기 노즐과 상기 단열수단은 일체로 구성되는 3D프린터용 노즐장치.
2. The apparatus of claim 1,
A nozzle body for melting the base material supplied to the inside,
A base material supply unit positioned above the nozzle body and delivering a nozzle supplied from the outside to the nozzle body;
And a nozzle tip located at a lower end of the nozzle body and discharging molten base material,
Wherein the nozzle and the heat insulating means are integrally formed.
4. The nozzle device for a 3D printer according to any one of claims 1 to 3, wherein the adiabatic means is provided at a position corresponding to a position between the nozzle body of the nozzle and the base material supply portion, and protruded outward from the nozzle.
The heat exchanger according to claim 1, wherein the inner space defined by the housing and the protective cover is partitioned into upper and lower portions by the heat insulating means, and the upper and lower portions of the inner space are partially communicated by the penetrating portion formed in the heat insulating means Nozzle device for 3D printer.
The nozzle device for a 3D printer according to claim 1, wherein a protective space is formed between the inner surface of the protective cover and the nozzle body of the nozzle.
The nozzle device for a 3D printer according to claim 7, wherein the protective space is provided with a heat insulating material, and the heat insulating material is filled up to a lower portion of the heat insulating means.
The nozzle device for a 3D printer according to claim 1, wherein the protective cover surrounds the nozzle body of the nozzle and the heat insulating means, and the base material supply portion protrudes to the top of the protective cover.
The nozzle device for a 3D printer according to claim 1, wherein the protective cover has a double structure of an inner wall and an outer wall, and a void space is formed between the inner wall and the outer wall.
The 3D printer nozzle device according to claim 1, wherein a temperature sensor is integrally provided in the nozzle.
The 3D printer nozzle device according to claim 1, wherein the housing is provided with a mounting portion for fixing the housing.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |