KR101953545B1 - Three-dimensional object - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부공간이 마련된 챔버; 상기 챔버의 내부에 상하로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 작업 테이블; 상기 작업 테이블의 상부로 공급되는 분말 공급부; 상기 분말 공급부에서 상기 작업 테이블로 이동하면서 상기 분말 공급부에 저장된 분말을 상기 작업 테이블의 상부로 공급하여 분말층을 형성하는 코터기; 및 상기 챔버의 상부에 위치하고, 용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 작업 테이블의 분말층에 레이저빔을 조사하는 레이저 헤드부; 를 포함하며, 상기 작업테이블은, 상기 분말 공급부에서 공급되는 분말이 순차적으로 적층되는 작업대를 포함하고, 상기 작업대는 금속과 비금속으로 제작되는 3차원 프린터를 제공한다.According to the present invention, A work table installed on the inside of the chamber so as to be slidable up and down and to be deposited into a product to be manufactured while sequentially stacking the supplied powders with a plurality of powder layers; A powder supply unit supplied to an upper portion of the work table; A coater including a powder supplying unit for supplying powders stored in the powder supplying unit to the upper portion of the work table to form a powder layer while moving from the powder supply unit to the work table; And a laser head part located above the chamber and irradiating a laser beam on the powder layer of the work table along a contour line of a pattern shape to be welded; Wherein the work table includes a work table on which powder supplied from the powder supply unit is sequentially stacked, and the work table is provided with a three-dimensional printer made of metal and non-metal.

Description

3차원 프린터{THREE-DIMENSIONAL OBJECT}[0001] THREE-DIMENSIONAL OBJECT [0002]

본 발명은 3차원 프린터에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional printer.

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.Generally, a device that creates a real model, such as a three-dimensional machine part, is printed on a computer file designed by a CAD program. The device is called a 3D printer.

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.In the three-dimensional printer method, SLA (Stereo Lithographic Apparatus) which uses the principle that a scanned portion is cured by injecting a laser beam to a photo-curable resin, and a functional polymer or metal powder instead of a photo- SLS (Selective Laser Sintering), which uses the principle of solidification by injection, and Laminated Object Manufacturing (LOM), which cuts glue-coated paper using a laser beam in a desired cross-section, , And BPM (Ballistic Particle Manufacturing) using Ink-Jet printer technology. Laser-based methods were developed at the University of Texas at UOT in Austin, USA in the early 1980's / early 1990's and are known as 3D printing or selective laser sintering.

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.SLS technology has enabled the direct production of three-dimensional articles with high resolution and dimensional accuracy from a variety of powder materials including conventional polymer powders. Selective Laser Sintering (SLS) is described in U.S. Patent No. 4,863,568, which is incorporated herein by reference in its entirety. Selective laser sintering was commercialized by DTM Corporation. Selective laser sintering involves spreading a thin layer of powder on a flat surface.

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.The powder is spread on a worktable using a tool developed for use in a selective laser sintering process known in the art as a counter-rolling mechanism or a counter-roller. Continuous powder layers are sieved on a layer that has already been formed using a counter-roller and then sintered or melted with a laser. After the powder layer is deposited on the surface, the laser energy is applied to the powder in a predetermined two-dimensional pattern using a laser. The laser sinter or melt the powder together in the region where the laser beam energy impinges. The powder may be a plastic, a metal, a polymer, a ceramic or a composite.

그러나 종래 이러한 분말을 재료로 하는 3차원 프린터의 경우, 3차원 입체 성형 과정에서 작업대의 움직임 등에 의해 분말이 비산되면서 작업대에 레이저를 조사 시 레이저와 작업대 지점에서 정전기가 발생되는 문제점이 발생하였다.However, in the case of a three-dimensional printer using such a powder as a material, static electricity is generated at the point of the laser and the workpiece when the laser is irradiated to the work table due to scattering of the powder due to movement of the workpiece during the three-

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 작업 테이블에 형성되는 분말층과 레이저의 마찰로 인해 생기는 정전기를 방지할 수 있는 3차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a three-dimensional printer capable of preventing static electricity caused by friction between a powder layer formed on a work table and a laser.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부공간이 마련된 챔버; 상기 챔버의 내부에 상하로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 작업 테이블; 상기 작업 테이블의 상부로 공급되는 분말 공급부; 상기 분말 공급부에서 상기 작업 테이블로 이동하면서 상기 분말 공급부에 저장된 분말을 상기 작업 테이블의 상부로 공급하여 분말층을 형성하는 코터기; 및 상기 챔버의 상부에 위치하고, 용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 작업 테이블의 분말층에 레이저빔을 조사하는 레이저 헤드부; 를 포함하며, 상기 작업테이블은, 상기 분말 공급부에서 공급되는 분말이 순차적으로 적층되는 작업대를 포함하고, 상기 작업대는 금속과 비금속으로 제작된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display apparatus comprising: a chamber having an internal space; A work table installed on the inside of the chamber so as to be slidable up and down and to be deposited into a product to be manufactured while sequentially stacking the supplied powders with a plurality of powder layers; A powder supply unit supplied to an upper portion of the work table; A coater including a powder supplying unit for supplying powders stored in the powder supplying unit to the upper portion of the work table to form a powder layer while moving from the powder supply unit to the work table; And a laser head part located above the chamber and irradiating a laser beam on the powder layer of the work table along a contour line of a pattern shape to be welded; Wherein the work table includes a work table on which powder supplied from the powder supply unit is sequentially stacked, and the work table is made of metal and non-metal.

상기 작업대 중 금속은 금, 은, 동, 주석, 납, 철, 수은일 수 있고, 비금속은, 플라스틱 및 고무일 수 있다.The metal in the worktable may be gold, silver, copper, tin, lead, iron or mercury, and the base metal may be plastic and rubber.

상기 작업대는, 금속프레임으로 제작될 수 있고, 프레임 내부에 플라스틱 및 고무가 균형적 또는 비균형적으로 삽입될 수 있다.The worktable can be made of a metal frame, and plastic and rubber can be inserted into the frame in a balanced or unbalanced manner.

상기 분말 공급부는, 상기 작업 테이블의 상부로 공급되는 분말이 저장되는 분말 저장부를 더 포함할 수 있다.The powder supply unit may further include a powder storage unit in which powder supplied to the upper portion of the work table is stored.

본 발명에 따른 3차원 프린터는 작업 테이블에 형성되는 분말층과 레이저의 마찰로 인해 생기는 정전기를 방지할 수 있어, 성형되는 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 성형되는 제품이 타거나 그을러지는 현상을 방지하는 효과를 갖을 수 있다.The three-dimensional printer according to the present invention can prevent the static electricity caused by the friction between the powder layer formed on the work table and the laser, thereby improving the precision of the product to be molded, Can have the effect of preventing the phenomenon.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 프린터는 챔버(100)와, 작업 테이블과, 분말 공급부(300)와, 코터기(400) 및 레이저 헤드부(500)를 포함하고, 제어부를 더 포함할 수 있다.Referring to the drawings, a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention includes a chamber 100, a work table, a powder supply unit 300, a cotter machine 400 and a laser head unit 500, As shown in FIG.

상기 챔버(100)는 작업공간을 형성하며, 상기 챔버(100)의 내부에는 작업 테이블(200)이 설치된다. 상기 작업 테이블(200)은 상기 챔버(100)의 내부에 상하로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상기 작업 테이블(200)은 별도의 승하강기구(미도시)와 연결되어 상기 승하강기구(미도시)의 동작에 의해 상기 챔버(100)의 내부에서 상하로 슬라이드 이동하면서 승강 및 하강하게 된다. 상기 승하강기구(미도시)는 후술되는 제어부에 의해 제어되므로 상기 작업 테이블(200)의 승하강은 제어부에 의해 제어된다.The chamber 100 forms a work space, and a work table 200 is installed in the chamber 100. The work table 200 is installed inside the chamber 100 so as to be slidable up and down. The work table 200 is connected to a separate raising and lowering mechanism (not shown) And moves upward and downward while sliding in the chamber 100 in the vertical direction. Since the upward / downward movement mechanism (not shown) is controlled by a control section (to be described later), the upward / downward movement of the work table 200 is controlled by the control section.

또한 상기 작업 테이블(200)은 분말 공급부(300)에서 공급되는 분말이 순차적으로 적층되는 작업대(210)를 더 포함하고, 상기 작업 테이블(200)의 상부에 작업대(210)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 작업대(210)는 상기 챔버(100) 내부 및 상기 작업 테이블(200)의 상부에 정전기가 발생하는 것을 방지하는 역할을 하고, 상기 작업대(210)는 정전기 발생을 억제하기 위한 고무 재질을 가지는 것이 바람직하다.The work table 200 further includes a work table 210 on which powder supplied from the powder supply unit 300 is sequentially stacked and a work table 210 is preferably provided on the work table 200 The work table 210 serves to prevent static electricity from being generated in the chamber 100 and the upper portion of the work table 200. The work table 210 is made of a rubber material for suppressing the generation of static electricity .

즉, 상기 작업대(210)는 금속과 비금속으로 제작될 수 있다. 여기서 금속은 금, 은, 동, 주석, 납, 철, 수은이 될 수 있고, 비금속은 플라스틱 및 고무일 수 있다.That is, the work table 210 may be made of metal and non-metal. The metal may be gold, silver, copper, tin, lead, iron, or mercury, and the base metal may be plastic and rubber.

더불어, 상기 작업대(210)는 금속으로 제작된 프레임으로 형성되고, 프레임 내부에 비금속인 플라스틱 및 고무가 균형적 도는 비균형적으로 삽입될 수 있다.In addition, the work table 210 is formed of a frame made of metal, and non-metallic plastics and rubber can be balancedly or non-balancedly inserted into the frame.

또한, 상기 작업 테이블(200)은 상부로 공급되는 분말은 분말 공급부(300)에 저장되며, 상기 분말 공급부(300)는 상기 작업 테이블(200)을 중심으로 대응되게 상기 작업 테이블(200)의 양측에 구비되는 바람직하다.The powder supplied to the upper part of the work table 200 is stored in the powder supply part 300 and the powder supply part 300 is disposed on both sides of the work table 200 correspondingly to the work table 200 .

상기 분말 공급부(300)에 저장된 분말은 코터기(400)에 의해 상기 작업 테이블(200)의 상부로 공급된다. 상기 코터기(400)는 상기 분말 공급부(300)에 저장된 금속 분말을 흡입한 후 상기 작업 테이블(200)의 상부로 이동하면서 흡입한 금속 분말을 상기 작업 테이블(200)의 상부로 공급한 후 상기 작업 테이블(200)의 상부로 이동하면서 공급된 분말을 일정한 두께로 도포하여 상기 작업 테이블(200)의 상부에 분말층을 형성하는 역할을 한다.The powder stored in the powder supply part 300 is supplied to the upper part of the work table 200 by the coater 400. The coater 400 sucks the metal powder stored in the powder supplying part 300 and then moves to the upper part of the work table 200. The coater 400 supplies the sucked metal powder to the upper part of the work table 200, The powder is applied to the upper part of the work table 200 to have a predetermined thickness to form a powder layer on the work table 200.

상기 코터기(400)는 별도의 이동부재(미도시) 및 진공부재(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 이동부재(미도시)는 상기 코터기(400)를 상기 작업 테이블(200)의 상부에서 좌우로 이동시키는 역할을 하고, 상기 진공부재(미도시)는 상기 코터기(400)가 상기 분말 공급부(300)에 저장된 금속 분말을 흡입 후 상기 작업 테이블(200)의 상부로 배출하는 역할을 한다.The coater 400 preferably includes a separate moving member (not shown) and a vacuum member (not shown). The moving member (not shown) serves to move the coater 400 from the top of the work table 200 to the left and right, and the vacuum member (not shown) And discharges the metal powder stored in the work table 300 to the upper portion of the work table 200 after sucking it.

상기 챔버(100)의 상부에는 상기 코터기(400)에 의해 상기 작업 테이블(200)에 도포된 분말층에 레이저빔을 조사하는 레이저 헤드부(500)가 구비된다. 상기 레이저 헤드부(500)는 상기 작업 테이블(200)에 도포된 분말층에 용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라서 레이저빔을 조사함으로써 분말층을 원하는 형상으로 소결시키게 된다.And a laser head part 500 for irradiating a laser beam onto the powder layer applied to the work table 200 by the coater 400 is provided on the upper part of the chamber 100. The laser head 500 irradiates a laser beam along a contour line of a pattern shape to be fused to the powder layer applied to the work table 200 to sinter the powder layer to a desired shape.

상기 작업 테이블(200), 코터기(400), 상기 레이저 헤드부(500)의 동작은 제어부에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 상기 제어부가 상기 작업 테이블(200), 상기 코터기(400), 상기 레이저 헤드부(500)의 동작을 순차적으로 제어함으로써 공급되는 분말이 상기 작업 테이블(200)의 상부에 평탄하게 도포된 후 소결되면서 제품으로 제작되게 된다.The operation of the work table 200, the copier 400, and the laser head 500 is preferably controlled by a controller. The controller sequentially controls the operation of the work table 200, the coater 400, and the laser head 500 so that the powder to be supplied is smoothly applied to the top of the work table 200, It will be manufactured as a product.

상기 작업 테이블(200)에 인접하게 분말 공급부(300)가 구비된다. 상기 분말 공급부는(300)는 상기 작업 테이블(200)의 상부에 분말층을 형성하고 남은 분말을 저장하는 분말 저장부(310)를 더 포함할 수 있다.A powder supply unit 300 is provided adjacent to the work table 200. The powder supply unit 300 may further include a powder storage unit 310 that forms a powder layer on the work table 200 and stores the remaining powder.

상기 분말 공급부(300)는 분말 저장부(310)와 더불어 상기 작업 테이블(200)과 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 코터기(400)가 상기 분말 공급부(300)에서 상기 작업 테이블(200)로 이동하면서 상기 작업 테이블(200)의 상부에 분말층을 평탄하게 형성하게 되고, 상기 코터기(400)가 상기 작업 테이블(200)에서 상기 분말 공급부(300)로 이동하면서 상기 작업 테이블(200)에 분말층을 형성하고 남은 분말이 상기 분말 저장부(310)로 이동되면서 저장되게 된다.The powder supply unit 300 may be disposed in line with the work table 200 together with the powder storage unit 310. The coating unit 400 is moved from the powder supply unit 300 to the work table 200 and the powder layer is formed flat on the work table 200, A powder layer is formed on the work table 200 while moving from the table 200 to the powder supplying part 300 and the remaining powder is stored while being moved to the powder storing part 310.

따라서, 작업 테이블(200)에 형성되는 분말층과 레이저의 마찰로 인해 생기는 정전기를 방지할 수 있어, 성형되는 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 성형되는 제품이 타거나 그을러지는 현상을 방지하는 효과를 갖을 수 있다.Therefore, it is possible to prevent the static electricity caused by the friction between the powder layer formed on the work table 200 and the laser, thereby improving the accuracy of the product to be formed, It is possible to have an effect of preventing the problem.

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.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 챔버
200 : 작업 테이블
210 : 작업대
300 : 분말 공급부
310 : 분말 저장부
400 : 코터기
500 : 레이저 헤드부100: chamber
200: Work table
210: worktable
300: Powder supply part
310: Powder storage part
400: Coater machine
500: Laser head part

Claims (4)

내부공간이 마련된 챔버;
상기 챔버의 내부에 상하로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 작업 테이블;
상기 작업 테이블의 상부로 공급되는 분말 공급부;
상기 분말 공급부에서 상기 작업 테이블로 이동하면서 상기 분말 공급부에 저장된 분말을 상기 작업 테이블의 상부로 공급하여 분말층을 형성하는 코터기; 및
상기 챔버의 상부에 위치하고, 용착하고자 하는 패턴 형상의 외형선을 따라 상기 작업 테이블의 분말층에 레이저빔을 조사하는 레이저 헤드부; 를 포함하며,
상기 작업테이블은,
상기 분말 공급부에서 공급되는 분말이 순차적으로 적층되는 작업대를 포함하고,
상기 작업대는 금속과 비금속으로 제작되되,
상기 작업대는 금속프레임이고, 상기 금속프레임 내부에 플라스틱 및 고무가 균형적 또는 비균형적으로 삽입되며,
상기 분말 공급부는,
상기 작업 테이블의 상부로 공급되는 분말이 저장되는 분말 저장부를 더 포함하고,
상기 코터기는,
상기 분말 공급부에 저장된 분말을 흡입한 후 상기 작업테이블의 상부로 이동하면서 흡입한 금속 분말을 상기 작업대의 상부로 공급한 후 상기 작업 테이블의 상부로 이동하면서 공급된 분말을 일정한 두께로 도포하여 상기 작업대 상부에 상기 분말층을 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.A chamber provided with an internal space;
A work table installed on the inside of the chamber so as to be slidable up and down and to be deposited into a product to be manufactured while sequentially stacking the supplied powders with a plurality of powder layers;
A powder supply unit supplied to an upper portion of the work table;
A coater including a powder supplying unit for supplying powders stored in the powder supplying unit to the upper portion of the work table to form a powder layer while moving from the powder supply unit to the work table; And
A laser head part located above the chamber and irradiating a laser beam on a powder layer of the work table along a contour line of a pattern shape to be welded; / RTI >
The work table includes:
And a work table on which powder supplied from the powder supply unit is sequentially stacked,
The work table is made of metal and non-metal,
Wherein the work table is a metal frame, plastic and rubber are inserted into the metal frame in a balanced or unbalanced manner,
Wherein the powder supply unit comprises:
Further comprising: a powder storage portion for storing powder supplied to an upper portion of the work table,
The above-
The powder stored in the powder supply unit is sucked and then moved to the upper part of the work table, and the sucked metal powder is supplied to the upper part of the work table, and then the powder is applied to the upper part of the work table, And the powder layer is formed on the upper side of the three-dimensional printer. 청구항 1에 있어서,
상기 작업대 중 금속은 금, 은, 동, 주석, 납, 철, 수은이고,
비금속은, 플라스틱 및 고무인 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
The metals of the worktable are gold, silver, copper, tin, lead, iron, mercury,
Non-metallic, plastic and rubber three-dimensional printer.
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