KR102003218B1 - 삼차원 프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블레이드 일측에 결합되는 베이스; 상기 베이스 일측에 결합되어, 내부 공간이 형성되는 수용부; 상기 수용부 내측에 스프링 결합되는 결합부를 구비하는 플레이트; 상기 플레이트와 수직 결합되고, 상기 스프링의 탄성에 의해 왕복 운동하는 진동추; 및 상기 진동추의 수직 끝단과 맞닿아, 블레이드 일측으로 충격을 가하는 돌기부;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 삼차원 프린터라고 하며, 삼차원 프린터의 발전과 확산이 제조업계의 화두로 등장하였다.
삼차원 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 삼차원 프린터의 경우, 성형물을 작업하기 위해, 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부에 분말을 담고, 작업테이블에 분말을 배출한다.
이때, 분말이 담긴 분말 공급부 내부에 수용된 분말이 뭉치거나, 분열이 일어나, 작업테이블에 분말을 배출할 때, 일부 배출이 안 되는 뿐만 아니라, 균일하게 배출되지 않아, 성형되는 제품의 정밀도를 하향시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 성형물을 작업하기 위해, 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부에 분말을 담고, 블레이드를 통해 작업테이블에 분말을 배출한다.
이 때, 분말 공급부에 수용된 분말에 충격을 가해, 일부 배출되지 않은 분말을 배출할 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 블레이드 일측에 결합되는 베이스; 상기 베이스 일측에 결합되어, 내부 공간이 형성되는 수용부; 상기 수용부 내측에 스프링 결합되는 결합부를 구비하는 플레이트; 상기 플레이트와 수직 결합되고, 상기 스프링의 탄성에 의해 왕복 운동하는 진동추; 및 상기 진동추의 수직 끝단과 맞닿아, 블레이드 일측으로 충격을 가하는 돌기부;를 포함할 수 있다.
상기 수용부는, 스프링을 고정하는 고정부를 포함할 수 있다.
상기 수용부는, 상기 스프링의 거리를 조절하는 거리조절나사를 더 포함할 수 있다.
상기 플레이트는, 상기 진동추와 결합되도록 결합홈이 형성될 수 있다.
상기 진동추는, 왕복 운동 시, 무게 중심을 잡아주는 중심부를 포함할 수 있다.
상기 돌기부는, 상기 진동추의 이동을 제한하기 위한 복수개의 돌기를 포함하고, 상기 돌기는, 상기 진동추가 정지되는 지점인 제1돌기와, 상기 진동추의 좌측 방향을 제안 및 제한하는 제2돌기와, 상기 진동추의 우측 방향을 제안 및 제한하는 제3돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 돌기부는, 상기 돌기의 높이를 조절하는 돌기조절나사를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 삼차원 프린터는 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부에 분말을 담고, 블레이드를 통해, 작업테이블에 분말을 배출한다.
이 때, 분말 공급부 내부에 수용된 분말이 일부 분열이 일어나, 분말이 일부 배출이 안 되는 현상이 생길 수 있다.
이를 위해, 분말 공급부에 충격을 가해, 일부 배출되지 않은 분말을 배출할 수 있는 효과를 갖는다.
이로 인해, 성형되는 제품이 원하는 형태로 제작됨으로써, 성형 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터에서 블레이드와 결합된 상태를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 베이스와, 수용부와, 플레이트와, 진동추 및 돌기부를 나타낸 도면,
도 3은 도 2에 도시된 삼차원 프린터의 동작 상태를 나타낸 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 프린터에서 블레이드와 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 베이스와, 수용부와, 플레이트와, 진동추 및 돌기부를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 삼차원 프린터의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 삼차원 프린터는, 작업테이블(미도시)과, 블레이드(10)와, 베이스(100)와, 수용부(200)와, 플레이트(300)와, 진동추(400) 및 돌기부(500)를 포함한다.
작업테이블(미도시)은, 상부에 다수의 분말이 분말층으로 순차적으로 적층된다. 또한 작업테이블은 베드(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서 베드는 상부에 분말이 적층될 수 있다. 즉 베드에는 분말층이 순착적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착될 수 있다. 또한 베드는 하방에 피스톤(미도시)이 설치된다. 피스톤은 z축 방향으로 수직 이동할 수 있다. 또한 베드는 상면에 놓여진 분말소재가, 레이저(미도시)에 의해 소결되면, 피스톤에 의해 아래로 수직 하강하여 소결된 분말소재 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다.
블레이드(10)는, 베드에 분말을 토출시킨다. 또한 블레이드(10)는 분말을 공급 및 수용하는 분말 공급부를 포함할 수 있다.
베이스(100)는, 블레이드(10) 양측 일측에 결합된다.
수용부(200)는, 베이스(100) 일측에 결합된다. 그리고 수용부(200)는 내부 공간을 형성한다. 이러한 수용부(200)에는 후술할 스프링(312)을 고정하는 고정부(210)를 포함할 수 있다. 또한 수용부(200)는 스프링(312)의 거리를 조절하는 거리조절나사(220)를 더 포함할 수 있다. 여기서 고정부(210) 및 거리조절나사(220)는 하나 또는 복수개로 설치될 수 있다.
플레이트(300)는, 수용부(200) 내측에 스피링 결합되는 결합부(310)를 구비한다. 그리고 플레이트(300)는 후술할 진동추(400)와 결합되도록 결합홈(301)이 형성될 수 있다.
진동추(400)는 결합홈(301)에 수직 결합된다. 이러한 진동추(400)는 스프링(312)의 탄성에 의해 왕복 운동할 수 있다. 즉, 진동추(400)는 블레이드(10)의 움직임에 의해 진동이 가하고, 이러한 진동에 의해 스프링(312)이 움직이게 되는 것이다. 그래서 진동추(400)는 블레이드(10)에 작은 충격을 가해 움직이게 된다. 또한 진동추(400)는 왕복 운동 시, 진동추(400)의 이동 무게 중심을 잡아주는 중심부(410)를 더 포함할 수 있다.
돌기부(500)는, 진동추(400)의 수직 끝단과 맞닿아, 블레이드(10) 일측에 충격을 가하도록 한다. 이를 위해 돌기부(500)는 복수개의 돌기(510)를 포함할 수 있다. 여기서 돌기(510)는 제1돌기(511)와, 제2돌기(512) 및 제3돌기(513)를 포함할 수 있다. 도시된 도 3을 참조하면, 제1돌기(511)는 진동추(400)가 정지되는 지점에 형성되고, 제2돌기(512)는 제1돌기(511)의 좌측에 위치하여, 진동추(400)의 좌측 방향을 제안 및 제한하며, 제3돌기(513)는 제1돌기(511)의 우측에 위치하여, 진동추(400)의 우측 방향을 제안 및 제한할 수 있다.
또한 돌기부(500)는 돌기(510)의 높이 즉, 진동추(400)의 수직 끝단과 맞닿거나, 돌기(510)에 의해 걸릴 수 있는 높이가 되도록, 그 높이를 조절하는 돌기조절나사(520)를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 삼차원 프린터에서는, 진동추(400)가 블레이드(10) 이동 시, 왕복 운동을 하게 된다. 이는 스프링(312)에 의해 좌, 우 및 정지로 이동할 수 있게 된다.
더욱 상세하게는, 진동추(400)가 돌기(510) 위를 좌, 우로 회전력에 의해 움직이게 된다. 이 때, 진동추(400)는 플레이트(300)를 밀게 된다.
그럼 스프링(312)의 힘에 의해 플레이트(300)와 진동추(400)가 원위치로 돌아오게 된다. 그리고 제1돌기(511)로 복원 시 진동추(400)의 끝단이 다음 제2돌기(512)를 만나 충격이 발생하게 되고, 그 충격을 블레이드(10) 또는 분말 공급부에 전달이 된다.
이로서, 블레이드(10) 양측 일측에 동일한 형태로 설치되기 때문에, 진동추(400)의 왕복 운동 시 블레이드(10) 양측 모두 왕복 운동 즉 충격이 가하게 되는 것이 가능하게 된다.
한편, 블레이드(10)는 분말 공급부와 동일하다. 즉 분말 공급부에 설치가 가능하고, 상기 블레이드(10)라고 지칭했지만 분말 공급부 지칭도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 삼차원 프린터에 의하면, 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부에 분말을 담고, 블레이드(10)를 통해, 작업테이블에 분말을 배출한다.
이 때, 분말 공급부 내부에 수용된 분말이 일부 분열이 일어나, 분말이 일부 배출이 안 되는 현상이 생길 수 있다.
이를 위해, 분말 공급부에 충격을 가해, 일부 배출되지 않은 분말을 배출할 수 있는 효과를 갖는다.
이로 인해, 성형되는 제품이 원하는 형태로 제작됨으로써, 성형 정밀도를 향상시킬 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.
10 : 블레이드
11 : 분말 공급부
100 : 베이스
200 : 수용부
210 : 고정부
220 : 거리조절나사
300 : 플레이트
301 : 결합홈
310 : 결합부
312 : 스프링
400 : 진동추
410 : 중심부
500 : 돌기부
510 : 돌기
511 : 제1돌기
512 : 제2돌기
513 : 제3돌기
520 : 돌기조절나사

Claims (7)

  1. 블레이드 일측에 결합되는 베이스;
    상기 베이스 일측에 결합되어, 내부 공간이 형성되는 수용부;
    상기 수용부 내측에 스프링 결합되는 결합부를 구비하는 플레이트;
    상기 플레이트와 수직 결합되고, 상기 스프링의 탄성에 의해 왕복 운동하는 진동추; 및
    상기 진동추의 수직 끝단과 맞닿아, 블레이드 일측으로 충격을 가하는 돌기부;를 포함하고,
    상기 수용부는,
    스프링을 고정하는 고정부 및
    상기 스프링의 거리를 조절하는 거리조절나사를 포함하며,
    상기 플레이트는,
    상기 진동추와 결합되도록 결합홈이 형성되어 있고,
    상기 진동추는,
    왕복 운동 시, 무게 중심을 잡아주는 중심부를 포함하고 있으며,
    상기 돌기부는,
    상기 진동추의 이동을 제한하기 위한 복수개의 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는,
    상기 진동추가 정지되는 지점인 제1돌기와,
    상기 진동추의 좌측 방향을 제안 및 제한하는 제2돌기와,
    상기 진동추의 우측 방향을 제안 및 제한하는 제3돌기를 포함하며,
    상기 돌기부는,
    상기 돌기의 높이를 조절하는 돌기조절나사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 프린터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20110221192A1 (en) * 2008-12-09 2011-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Generator for generating eletrical energy from mechanical vibrations, and method for adjusting the resonant frequency of such a generator
WO2016135974A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 粉末リコータ

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