KR102004435B1 - 탄성력을 갖는 성형물의 3d프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3d프린터용 터닝베드 - Google Patents

탄성력을 갖는 성형물의 3d프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3d프린터용 터닝베드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신발 특히, 운동화와 같이 플렉시블한 제품을 3D 프린팅 함에 있어 제품의 불량을 최소화함과 동시에 고품질의 제품을 3D 프린팅할 수 있는 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드에 관한 것으로,
3D프린터 자체 베드(10)의 상측에 설치되며, 제1, 2터닝부(30,40)를 일정구간 내에서 승강시키는 승강수단(20)과, 상기 승강수단(20)에 구성되는 너트하우징(22)과 일체형으로 장착되어 너트하우징(22)의 승강시 동시에 승강을 하며, 베드(31)의 측면과 연결 고정된 상태에서 제1터닝부의 베드(31)와 제2터닝부의 베드(41)를 X 축방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(32)로 구성되는 제1터닝부(30)와, 상기 제1터닝부(30)의 베드(31) 상측에 안착고정되며 제2터닝부의 베드(41) 측면과 연결 고정되어 베드(41)를 Y축 방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(42)로 구성되는 제2터닝부(40)와, 상기 너트하우징(22)이 안정적으로 승강될 수 있도록 너트하우징(22)의 좌, 우측에 관통되면서 자체베드(10)에 설치고정되는 한 쌍의 볼부쉬(50)를 포함하여 구성된다.

Description

탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드{Turning bed for 3D print which can prevent drooping of molding when outputting 3D print of elastic material}
본 발명은 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드에 관한 것으로 더욱 상세히는 신발(운동화)과 같이 플렉시블한 제품을 3D 프린팅 함에 있어 제품의 불량을 최소화함과 동시에 고품질의 제품을 3D 프린팅할 수 있는 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터라 함은 물체에 대한 3D데이터를 이용하여 그 물건을 그대로 성형할 수 있도록 하는 것으로 대량생산 이전의 모델링이나 샘플 제작과 일부산업용에 시작하여 의료용, 가정용, 교육용 등 점차 그 응용범위가 확대되어가고 있는 추세에 있다.
이러한 3D 프린터의 성형물 성형방식은 첨가법과 절삭법이 주로 사용되고 있으며, 첨가법은 대상물체(성형물)를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 용융 부착하여 형성하는 방식이고, 절삭법은 고체재료를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 방식이나 본원발명에서 주로 다루고자 하는 방식은 첨가법에 대한 부분이라 할 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면 첨가법은 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송롤을 통해 공급하고 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 XYZ 세 방향으로 위치조절되는 3차원 이송기구에 장착된 캐리어에서 용융시켜서 방출함으로써 2차원 평면성형물를 만들고, 이를 순차적으로 적층함으로써 쌓아올려 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 성형방법에 관한 것이다.
상기와 같이 첨가법이 적용된 3D 프린터로는 본원 출원인이 등록권자로 있는 특허등록 제10-1451794호(발명의 명칭 : 복합 3D 프린터 및 그 제어방법)를 들 수 있다.
상기 특허등록 제10-1451794호는 구조가 간단하면서도 256단계이상의 풀칼라 색상을 가진 성형품을 성형할수 있고, 물성이 서로 다른 소재를 3D 프린터 내에서 혼합할 수 있으며, 정밀도 및 성형속도면에서도 획기적일 뿐만 아니라, 물성이 서로 다른 소재를 복합적으로 혼합하여 제품을 성형하여도 이음매가 매끄럽고, 물성이 다른 소재의 완전한 혼합으로 인해 제품이 파손되지 않거나 일체성이 약화 되지 않는다는 장점이 있다.
그러나, 탄성력이 좋고 소재가 유연하면서 굴곡이 있는 플렉시블한 제품 즉, 신발(운동화)과 같은 성형물에 대해 첨가법을 이용하여 용융 적층하면서 성형을 할 때는 굴곡에 의해 용융 소재(탄성수지)가 충분한 적층이 안되거나, 혹은 많은 양의 용융 소재가 적층이 되어 고품질의 성형물을 성형할 수 없는 문제점이 제기되었다.
상기와 같이 신발 중 특히, 운동화의 경우는 바닥이 탄성력이 있으면서 심한 굴곡이 있고 플렉시블하기 때문에 소재가 수직에 가까운 각도에서 적층될 경우에만 고품질의 제품을 성형할 수 있었으며, 그 이외의 각도에서 성형할 경우 굴곡이 심한 부분은 표면이 매끄럽지 못하고 심하게 요철이 발생하는 등 제품으로 상용화할 수 없었다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 일소키 위해 안출한 것이며, 신발 특히, 운동화와 같이 탄성력이 좋고 소재가 유연하면서 굴곡이 있는 플렉시블한 제품을 수직에 가까운 각도에서 탄성수지 소재가 적층되도록 함으로써 고품질의 제품으로 성형할 수 있으며, 아울러 불량품의 감소로 인한 고가의 소재비용을 대폭 절감할 수 있는 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드(D)는,
3D프린터 자체 베드(10)의 상측에 설치되며, 제1, 2터닝부(30,40)를 일정구간 내에서 승강시키는 승강수단(20)과, 상기 승강수단(20)에 구성되는 너트하우징(22)과 일체형으로 장착되어 너트하우징(22)의 승강시 동시에 승강을 하며, 베드(31)의 측면과 연결 고정된 상태에서 제1터닝부의 베드(31)와 제2터닝부의 베드(41)를 X 축방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(32)로 구성되는 제1터닝부(30)와, 상기 제1터닝부(30)의 베드(31) 상측에 안착고정되며 제2터닝부의 베드(41) 측면과 연결 고정되어 베드(41)를 Y축 방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(42)로 구성되는 제2터닝부(40)와, 상기 너트하우징(22)이 안정적으로 승강될 수 있도록 너트하우징(22)의 좌, 우측에 관통되면서 자체베드(10)에 설치고정되는 한 쌍의 볼부쉬(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승강수단(20)은 스텝모터(21)와 너트하우징(22) 볼스크류(23)를 포함하여 구성되며, 3D 프린터에 탑제된 제어부(미도시)의 동작제어에 의해 스텝모터(21)의 구동시 이와 축이음 연결된 볼스크류(23)가 회전됨과 동시에 너트하우징(22)이 볼스크류(23)를 타고 상, 하방향으로 직선운동을 하도록 구조적으로 설치고정는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터닝베드(D)는 3D프린터 자체 베드(10)와 터닝베드(D)를 선택하여 사용할 수 있도록 자체 베드(10)의 상측에 탈부착이 용이하도록 설치될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본원 발명의 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드는 용융소재가 적층되는 베드가 일정각도 회전이 되기 때문에 플렉시블한 제품인 신발 등의 성형물 성형시 굴곡이 형성된 부분에서 용융소재의 균일한 적층이 가능하며, 이로 인해 불량품의 발생을 최소화와, 고품질의 제품을 3D프린팅할 수 있음은 물론, 나아가 불량품의 감소에 따른 고가의 원자재 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 정면도
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 평면도
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 좌측면도
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 우측면도
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시 예 중 제2터닝부를 도시한 작동상태도
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시 예 중 제1터닝부를 도시한 작동상태도
위의 기술적 과제를 달성하기 위하여 첨부된 도면에 의거 본원발명을 상세히 설명하면 하기와 같다.
도 1은 본원 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 사시도로써 본 발명에서 제공하는 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드(D)는 먼저, 3D프린터 자체 베드(10)의 상측에 설치되며, 제1, 2터닝부(30,40)를 일정구간 내에서 승강시키는 승강수단(20)이 구비된다.
이때 상기 승강수단(20)은 상기 승강수단(20)은 스텝모터(21)와 너트하우징(22) 볼스크류(23)를 포함하여 구성되며, 3D 프린터에 탑제된 제어부(미도시)의 동작제어에 의해 스텝모터(21)의 구동시 이와 축이음 연결된 볼스크류(23)가 회전됨과 동시에 너트하우징(22)이 볼스크류(23)를 타고 상, 하방향으로 직선운동을 하도록 구조적으로 설치고정된다.
이에 따라 3D 프린터에 탑제된 제어부(미도시)의 동작제어에 의해 스텝모터(21)는 구동을 하게 되고, 스텝모터(21)와 축 이음된 볼스크류의 회전운동시 너트하우징(22)이 볼스크류를 타고 상, 하방향을 직선운동을 하면서 너트하우징이 승강되는 것이다.
상기 승강수단(20)에 구성되는 너트하우징(22)과 일체형으로 장착되는 제1터닝부(30)는 베드(31)의 측면과 연결 고정된 상태에서 제1터닝부의 베드(31)와 제2터닝부의 베드(41)를 X 축방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(32)로 구성된다.
상기 제1터닝부(30)는 너트하우징(22)과 일체형으로 장착되기 때문에 너트하우징의 승강시 동시에 승강을 하며, 제2터닝부(40)가 제1터닝부의 베드(31) 상단에 설치고정되기 때문에 제1터닝부(30)의 회전시 제2터닝부(40)도 동시에 일정각도 회전을 하게 되는 것이다. 물론, 제1터닝부의 정역모터(32)와 제2터닝부의 정역모터(42) 역시 3D 프린터에 탑제된 제어부(미도시)의 동작제어를 받는 것이지만, 동시 또는 개별 작동되도록 설치된다.
그리고, 상기 제2터닝부(40)는 제2터닝부의 베드(41) 측면과 연결 고정되어 베드(41)를 Y축 방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(42)로 구성되며, 전술한 바와 같이 상기 제1터닝부(30)의 베드(31) 상측에 안착고정되어 3D 프린터에 탑제된 제어부(미도시)의 동작제어를 받는다.
상기 제1터닝부(30)와 제2터닝부(40)는 설치 위치에 따라 X축과 Y축을 임의로 변경할 수 있으며, 도 6에서 도시된 바와 같이 제2터닝부(40)만 단독으로 회전시키거나, 혹은 도 7에서 도시된 바와 같이 제1터닝부(30)를 회전시켜 제2터닝부까지 동시 회전이 가능하다.
상기와 같이 제1, 2터닝부(30,40)를 통해 실제 용융소재가 적층되는 베드(41)를 회전시키는 이유는 노즐(60)에서 분사되는 용융소재가 플렉시블한 제품을 성형할 때 항상 직각에 가까운 각도에서 분사 및 소재가 베드위에 적층되도록 함에 주 목적이 있는 것이다. 즉, 노즐(60)은 고정된 상태에서 노즐의 하부에 위치되는 베드를 X, Y축 방향으로 회전을 시켜주게 되면 소재가 유연하고 부드러운 소재라하더라도 균일하게 적층을 할 수가 있는 것이다.
이때 플렉시블한 제품이라 함은 탄성력을 가지면서 유연하고 부드러운 제품인 신발, 운동화, 유아용 완구류 등이라 할 수 있으며, 이외에도 일상생활에 사용되는 상당수의 제품이 될 수 있다.
상기 너트하우징(22)이 안정적으로 승강될 수 있도록 한 쌍의 볼부쉬(50)가 설치고정되는바, 상기 볼부쉬(50)는 너트하우징(22)의 좌, 우측을 관통한 상태에서 하측 끝단이 자체베드(10)와 일체형으로 고정된다. 상기 볼부쉬는 너트하우징(22)이 유동됨이 없이 안정적으로 승강되도록 하여야만 정밀한 제품을 성형할 수 있다.
또한, 상기 터닝베드(D)는 3D프린터 자체 베드(10)와 터닝베드(D)를 선택하여 사용할 수 있도록 자체 베드(10)의 상측에 탈부착이 용이하도록 설치될 수 있다.
즉, 딱딱한 소재의 제품을 성형하고자 할 때는 자체 베드(10)에 소재가 용융 적층되도록 하여 성형을 할 수 있으며, 탄성력을 갖는 소재의 제품을 성형하고자 할 때는 자체 베드(10)의 상단에 본원 발명의 터닝베드(D)를 안착고정시켜 사용할 수 있다.
물론, 3D 프린터가 여러대 수 라면 굳이 탈부착할 필요없이 터닝베드(D) 전용으로 설치사용할 수 있다.
D: 터닝베드 10: 자체 베드
20: 승강수단 21:스텝모터
22:너트하우징 23:볼스크류
30:제1터닝부 31:베드
32:정역모터 40:제2터닝부
41:베드 42:정역모터
50:볼부쉬 60:노즐

Claims (3)

  1. 3D프린터 자체 베드(10)의 상측에 설치되며, 제1, 2터닝부(30,40)를 일정구간 내에서 승강시키는 승강수단(20);과,
    상기 승강수단(20)에 구성되는 너트하우징(22)과 일체형으로 장착되어 너트하우징(22)의 승강시 동시에 승강을 하며, 베드(31)의 측면과 연결 고정된 상태에서 제1터닝부의 베드(31)와 제2터닝부의 베드(41)를 X 축방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(32)로 구성되는 제1터닝부(30);와,
    상기 제1터닝부(30)의 베드(31) 상측에 안착고정되며 제2터닝부의 베드(41) 측면과 연결 고정되어 베드(41)를 Y축 방향으로 일정각도 정역회전시키는 정역모터(42)로 구성되는 제2터닝부(40);와,
    상기 너트하우징(22)이 안정적으로 승강될 수 있도록 너트하우징(22)의 좌, 우측에 관통되면서 자체베드(10)에 설치고정되는 한 쌍의 볼부쉬(50)를 포함하여 구성되되,
    상기 승강수단(20)은 스텝모터(21)와 너트하우징(22) 볼스크류(23)를 포함하여 구성되며, 3D 프린터에 탑제된 제어부(미도시)의 동작제어에 의해 스텝모터(21)의 구동시 이와 축이음 연결된 볼스크류(23)가 회전됨과 동시에 너트하우징(22)이 볼스크류(23)를 타고 상, 하방향으로 직선운동을 하도록 구조적으로 설치고정되는 한편, 터닝베드(D)는 3D프린터 자체 베드(10)와 터닝베드(D)를 선택하여 사용할 수 있도록 자체 베드(10)의 상측에 탈부착이 용이하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 갖는 성형물의 3D프린터 출력시 성형물의 처짐을 방지할 수 있는 3D프린터용 터닝베드.
  2. 삭제
  3. 삭제
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