KR102020023B1 - 3ｄ 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치 - Google Patents

3ｄ 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치에 관한 것으로서, 금속분말 소재를 저장하는 분말 저장부와, 상기 분말 저장부로부터 공급받은 금속분말 소재에 고출력 레이저를 조사하여 금속분말 소재를 적층하고 출력물을 조형하는 조형부와, 상기 분말 저장부와 상기 조형부 사이에 연결되어 분말 저장부에 저장되어 있는 금속분말 소재를 조형부에 공급하는 분말 공급부를 포함하고; 상기 분말 공급부는, 금속분말 소재가 충돌하여 분쇄되도록 설치되는 메쉬 구조체와, 상기 조형부로 공급되는 금속분말 소재를 분쇄하도록 분말 공급부 내에 음압을 형성하는 음압 제공 수단을 포함하여 구성됨으로써, 균일한 분말 공급으로 소재 공급의 효율성을 향상시키고 출력물의 품질 향상에 기여할 수 있다.

Description

3Ｄ 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치{Automatic grinding powder feeder system using mesh structure and negative pressure for 3d printer}
본 발명은 3D 프린터에 관한 것으로서, 특히 출력물이 출력되는 조형부에 금속분말 소재를 공급하는 3D 프린터의 분말 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터는 CAD와 같은 설계 프로그램을 사용하여 디자인 하고, 설계 데이터를 바탕으로 3차원 구조물을 만드는 기계이다.
3D 프린터 관련 기술과 서비스의 규모는 매년 증가추세이며 3D프린터가 각광받는 이유는 의료와 산업, 항공 등 다양한 분야에서 응용되고 있으며 복잡한 구조물도 3D 프린터의 사용으로 간단하게 제조 가능하기 때문이다.
3D 프린터 중에서 DED(Direct Energy Deposition) 및 PBF(Powder Bed Fusion) 방식은 분말을 기반형으로 하는 3D 프린터 방식이며, 분말 소재는 가스 아토마이저 방식 등으로 급랭하여 구형화된 분말을 대부분 사용한다. DED/PBF 방식은 고출력 레이저를 조사하여 수십 ㎛의 분말소재가 순간적으로 소결(Sintering) 또는 용융(Melting)되는 과정을 반복하여 적층하는 방식으로 3D 모델을 프린팅 하게 된다.
이러한 DED/PBF 방식의 3D프린터는 원료인 금속분말소재를 저장하는 분말 저장부, 고출력 레이저를 조사하여 소재를 적층하고 출력물을 조형하는 조형부, 분말 저장부에 저장되어 있는 분말소재를 조형부에 공급해주는 분말 공급부로 이루어진다.
그러나, 상기와 같은 DED/PBF 방식의 3D 프린터는 수십 ㎛의 분말소재를 사용하므로 분말이 고르게 분포되면서 공급되어야 하지만, 분말 저장부에서 분말이 오랜 시간동안 저장되어 있으면 온도 및 습도 등에 의해 분말간의 응집력이 발생하고, 이로 인해 분말끼리 엉키거나 뭉쳐지는 현상이 나타나 프린팅 작업이 원활하게 진행되지 못하고, 이에 따라 출력물의 조형성 및 기기의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
이상 설명한 배경기술의 내용은 이 건 출원의 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.
한국 등록특허 1646773호(2016.08.02) 일본 등록특허 5757961호(2015.6.12)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속분말 공급관에 음압을 제공함과 아울러 메쉬를 구비하여 응집된 분말을 분쇄하도록 구성함으로써 균일한 분말 공급으로 소재 공급의 효율성을 향상시키고 출력물의 품질 향상에 기여할 수 있는 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치는, 금속분말 소재를 저장하는 분말 저장부와, 상기 분말 저장부로부터 공급받은 금속분말 소재에 고출력 레이저를 조사하여 금속분말 소재를 적층하고 출력물을 조형하는 조형부와, 상기 분말 저장부와 상기 조형부 사이에 연결되어 분말 저장부에 저장되어 있는 금속분말 소재를 조형부에 공급하는 분말 공급부를 포함하고; 상기 분말 공급부는, 금속분말 소재가 충돌하여 분쇄되도록 설치되는 메쉬 구조체와, 상기 조형부로 공급되는 금속분말 소재를 분쇄하도록 분말 공급부 내에 음압을 형성하는 음압 제공 수단을 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 분말 공급부는 상기 분말 저장부와 조형부 사이에 연결되어 금속분말 소재가 이동하는 분말 공급관을 포함하고, 상기 메쉬 구조체는 상기 분말 공급관에 다수의 메쉬가 서로 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.
상기 메쉬 구조체는, 다수의 메쉬가 동일하게 형성되되, 앞쪽 메쉬에 대하여 뒤쪽 메쉬가 원주 방향으로 일정 각도 회전된 상태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 메쉬 구조체는, 다수의 메쉬 중 적어도 일부의 메쉬는 상기 금속분말 소재의 진행 방향에 대하여 직교되게 배치되거나 일정 각도 경사지게 배치되게 구성되는 것도 가능하다.
상기 분말 공급부는, 상기 분말 저장부와 조형부 사이에 연결되어 금속분말 소재가 이동하는 분말 공급관과, 상기 분말 공급관 끝단에 연결되어 금속분말 소재가 모이는 호퍼를 포함하고, 상기 음압 제공 수단은 상기 호퍼에 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.
상기 음압 제공 수단은, 상기 호퍼에 연결되는 음압 제공관과, 상기 음압 제공관 상에 구비되어 음압을 형성하는 음압 형성기구를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 음압 형성기구는 상기 분말 저장부 쪽에 구성되고, 상기 음압 제공관은 상기 분말 공급관의 외측에 이중관 형태로 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 분말 공급관의 내측에는 적어도 일부분에 금속분말 소재를 분쇄하도록 다수의 돌기들이 구비되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.
본 발명에 따른 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치는, 분말 공급관에 음압을 형성시켜 분말 공급관을 통해 이동하는 금속 분말을 분쇄할 수 있도록 구성되기 때문에 보다 균일한 분말 공급이 가능하게 되어 분말 공급의 효율성이 향상됨은 물론 출력되는 조형물의 품질 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 분말 공급관 내에 메쉬 구조체가 설치되기 때문에 금속 분말의 충돌 및 마찰 등을 통해 금속분말 소재의 분쇄 효과를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치를 포함하는 3D 프린터가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치가 도시된 주요부 상세도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치가 도시된 주요부 상세도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치가 도시된 주요부 상세도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치에서 메쉬 배치 구조를 보인 여러 실시예의 도면들이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치가 도시된 도면으로서, 도 1은 3D 프린터 전체 사시도, 도 2는 분말 자동 분쇄 공급 장치의 구성도, 도 3은 주요부 상세도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치를 포함하는 3D 프린터는, 금속분말 소재를 저장하는 분말 저장부(10)와, 이 분말 저장부(10)로부터 공급받은 금속분말 소재를 일정량 저장한 후에 고출력 레이저를 조사하여 금속분말 소재를 적층하고 출력물을 조형하는 조형부(40)와, 분말 저장부(10)와 조형부(40) 사이에 연결되어 분말 저장부(10)에 저장되어 있는 금속분말 소재를 조형부(40)로 공급하는 분말 공급부(20)를 포함하여 구성된다.
여기서, 분말 저장부(10)는 출력물을 조형할 금속분말 소재를 저장할 수 있도록 통형 구조로 형성되는 것이 바람직하며, 도 1에 예시된 바와 같이 조형부(40) 쪽과 별도로 구성되어 조형부(40)를 구성하는 부분과 나란히 설치되는 구조로 구성될 수 있다.
조형부(40)는 금속분말 소재를 이용하여 출력물이 조형되는 부분으로서, 공지의 DED 방식, PBF 방식 등을 이용하도록 구성할 수 있다. 다만 조형부(40)가 구성되는 구조물에는 레이저를 생성하여 조사하는 구성 부분을 비롯하여 출력물을 조형하기 위한 각종 구조물 및 제어 콘트롤러 등이 함께 구성되는 것이 바람직하다.
분말 공급부(20)는 앞서 설명한 바와 같이 분말 저장부(10)에 저장되어 있는 금속분말 소재를 조형부(40)로 공급하기 위한 구성 부분으로서, 도 2를 참조하면, 분말 저장부(10)와 조형부(40) 사이에 연결되어 금속분말 소재가 이동하는 분말 공급관(22)과, 이 분말 공급관(22) 끝단 쪽에 연결되어 금속분말 소재를 일시적으로 저장하는 호퍼(26)와, 조형부(40)로 공급되는 금속분말 소재를 분쇄하도록 분말 공급관(22) 내에 음압을 제공하도록 이루어진 음압 제공 수단(30) 등으로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 분말 공급부(20)는 분말 저장부(10)에 저장된 분말이 분말 공급관(22)을 통해 공급될 수 있도록 구성되는 바, 분말 공급관(22)으로 분말을 이송시키는 동력은 분말 이송장치(미도시)에 의해 이루어진다. 분말 이송장치는 통상의 벤튜리(venturi) 원리를 이용하여 분말 저장부(10)에 저장된 분말을 분말 공급관(22) 쪽으로 강제 이송하도록 구성할 수 있다. 이러한 분말 이송장치는 분말 저장부(10) 안쪽에 설치되는 것이 바람직하다. 이외에도 에어 펌프 등을 이용하여 분말 공급관(22) 쪽으로 흡입력을 발생시키는 공지의 흡입력 발생기구를 이용하여 분말을 이송하도록 구성하는 것도 가능하다.
분말 공급부(20)의 주요 구성 부분을 설명한다.
먼저, 분말 공급관(22)은 분말 저장부(10) 내에 구비된 분말 이송장치에서 조형부(40)의 상부에 구비된 호퍼(26)까지 연결된다.
다음, 호퍼(26)는 일정 공간을 갖는 통형 구조로 이루어지고, 조형부(40) 상측에 설치되어 분말 이송장치에서 공급된 분말을 일시 저장한 상태에서 조형부(40)에 구비된 리코터(recoater) 쪽으로 분말을 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.
다음, 음압 제공 수단(30)은 상기 조형부(40)에 연결되는 상기 분말 공급관(22)의 끝단부 쪽인 호퍼(26)에 연결되어 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 음압 제공 수단(30)은, 호퍼(26)에 연결되는 음압 제공관(32)과, 이 음압 제공관(32) 상에 구비되어 음압을 형성하는 음압 형성기구(38)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 음압 제공관(32)은 음압 형성기구(38)가 분말 저장부(10) 쪽에 구성될 때, 분말 공급관(22)의 외측에 이중관 형태로 연결되는 것이 바람직하다.
즉, 조형부(40) 쪽 구조물이 복잡하고, 음압을 제공하는 과정에서 분진 등이 발생할 수 있으므로 음압 형성기구(38)는 분말 저장부(10) 쪽에 구성되는 것이 바람직하다. 이때 음압 제공관(32)은 분말 공급관(22)과 별도의 라인으로 구성하는 것도 가능하나, 전체 구성의 단순화를 위해서는 이중관 형태로 구성하여, 내측에 분말 공급관(22)을 구성하고, 외측에 음압 제공관(32)을 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 이중관 구조는 분말 공급관(22)의 외부에 음압 제공관(32)이 구성됨으로 음압 제공관(32)을 통해 분말 공급관(22)과 외부와의 열교환을 줄이는 단열 효과를 기대할 수 있고, 이로 인해 외부 온도가 분말 공급관(22)을 통해 공급되는 금속 분말에 미치는 영향을 최소화할 수도 있다.
한편, 도 2를 참고하면, 음압 제공관(32)을 통해 분말 공급관(22) 쪽에 음압을 형성할 때 금속분말 소재가 유입되는 것을 최소화할 수 있도록 분말 공급관(22)의 끝단부(23)는 상기 호퍼(26) 내측으로 일정 길이만큼 길게 연결되고, 음압 제공관(32)의 입구(34)는 상기 분말 공급관(22)의 끝단부(23)와 이격된 위치에서 시작되도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 분말 공급관(22)은 상기 호퍼(26)의 상측에서 하측으로 수직 방향으로 일정 길이만큼 길게 연결되어 끝단부(23)가 호퍼(26)의 중간 부분까지 연결되고, 음압 제공관(32)은 분말 공급관(22)의 끝단부(23)에서 떨어진 위치인 호퍼(26)의 상단부 쪽에서 연결되게 구성할 수 있는 것이다.
음압 형성기구(38)는 음압 제공관(32)에 대기압보다 낮은 음압을 형성할 수 있도록 공기를 빨아들이는 블로워 등으로 구성할 수 있다. 그리고, 음압 형성기구(38)는 연결관(36)을 통해 음압 제공관(32)과 연결되게 구성될 수 있다.
이제, 음압을 이용하여 분말 공급관(22)을 통해 공급되는 금속분말 소재의 분쇄 원리 및 작용을 설명한다.
본 발명의 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치는, 도 3을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 이중관 구조에서 내측의 분말 공급관(22)을 통해 금속분말 소재를 공급하고, 외측의 음압 제공관(32)을 통해 금속분말의 진행 방향과 반대 방향으로 음압을 제공하면서 분말 공급관(22)을 통해 호퍼(26) 쪽으로 공급되는 분말을 자동 분쇄하도록 구성되는 것이다.
음압은 대기압보다 낮은 기압을 의미하고 양압과 음압을 이용하여 분말을 원하는 방향으로 이동시킬 수 있다. 음압 제공 수단(30)에 의해 분말 공급관(22)에 음압이 제공되면, 분말 공급관(22) 내에 형성되는 압력차에 의해, 분말 저장부(10)에서 엉켜져 있었던 금속분말들이 음압의 작용으로 어느 정도 파쇄되면서 호퍼(26) 및 조형부(40) 내로 공급된다.
즉, 분말 저장부(10) 내에 저장되어 있는 금속분말 소재는 미미한 수분 등에 의해서도 서로 뭉치는 현상이 발생하게 되는데, 이렇게 뭉쳐진 금속분말 소재가 조형부(40)에 공급되면, 조형물 출력 과정에서 조형 정밀도가 떨어지는 등 조형물의 성형 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 분말 공급관(22)을 통해 금속분말 소재가 진행하면서 음압 제공 수단(30)에 의해 형성되는 압력차 즉, 약한 음압을 이용하여 빨아들임으로써 응집되어 있던 분말 소재가 풀어지도록 유도하게 된다. 결국, 음압의 작용으로 일부 응집된 금속분말 소재가 풀어지면서 유동도가 좋아지고, 균일한 분말 공급이 가능해져 3D 출력물의 성형 품질 향상에 기여할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치가 도시된 주요부 상세도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치는 분말 공급부(20A)가 앞서 설명한 제 1 실시예의 음압을 이용하는 구성에 분말 공급관(22) 내에 돌기형 구조체를 구비하여 충돌 및 마찰 등을 통해 금속분말 소재를 분쇄할 수 있도록 구성된다.
돌기형 구조체는 도 4에 도시된 바와 같이 분말 공급관(22)의 내측에 형성된 다수의 돌기(24)들로 구성된다.
이때 돌기(24)들은 분쇄 효율이 높아지도록 금속분말 소재 이동 방향과 반대 방향으로 돌출되는 것이 바람직하며, 분말 공급관(22)의 내측면에서 원뿔형 구조로 돌출될 수 있다. 돌기(24)의 형상 및 돌출 높이 등은 실시 조건에 따라 다양하게 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 돌기형 구조체는 분말 공급관(22)의 일부 영역에만 형성하는 것도 가능하고 전 영역에 형성하는 것도 가능하다.
돌기형 구조체를 제외한 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치의 구성은 앞서 설명한 제 1 실시예의 구성과 동일하게 구성할 수 있으므로 이에 대한 도면 예시 및 반복 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치가 도시된 도면들로서, 도 5는 분말 자동 분쇄 공급 장치의 주요부 상세도이고, 도 6 및 도 7은 다양한 메쉬 배치 구조를 보인 여러 실시예의 도면들이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치는 분말 공급부(20B)가 앞서 설명한 제 1 실시예의 음압을 이용하는 구성에 분말 공급관(22) 내에 메쉬형 구조체를 구비하여 충돌 및 마찰 등을 통해 금속분말 소재를 분쇄할 수 있도록 구성된다.
도 5를 참조하면, 분말 공급관(22) 내에 다수 메쉬(25)들을 이격된 상태로 연속적으로 배치하여 금속분말 소재가 통과할 때 부딪히면서 엉켜있던 분말이 자동으로 분쇄될 수 있도록 구성되는 것이다.
분말 공급관(22) 내에 메쉬(25)들을 배열 방법은 도 5에서와 같이 다수의 메쉬(25)를 금속분말 진행 방향에 대하여 직교하는 방향으로 설치할 수 있다. 이때 메쉬(25)의 방향은 일정 각도씩 메쉬의 원주 방향으로 회전시켜 구성할 수 있다. 즉, 메쉬(25)들을 모두 동일한 규격(동일 mesh)으로 구성할 경우에 앞에서부터 일정 각도, 예를 들면 30°씩 회전시키는 구성으로 배치하는 것이다.
분말 공급관(22)이 1m 라고 하면, 분말 공급관(22) 내에 배치되는 메쉬(25)들을 30°씩 회전시키면서 배치할 경우에, 약 12.5cm 내외 마다 총 8개 내외의 메쉬(25)형 구조체의 설치가 가능하게 된다.
이와 같이 메쉬(25)들을 분말 공급관(22) 내에 배치할 경우에 음압에 의해 파쇄돼지 못한 덩어리 금속분말 소재들이 메쉬(25)와 충돌하면서 자동으로 분쇄된다. 또한, 메쉬(25)들을 원주 방향으로 일정 각도씩 회전시켜 배치하게 되면, 앞쪽 메쉬(25)를 통과하면서 분쇄되지 못한 덩어리 금속 분말이 다음 메쉬(25)에 부딪히면서 분쇄될 가능성을 높이게 되므로 응집된 금속 분말을 보다 효과적으로 분쇄할 수 있게 된다.
한편, 도 6 및 도 7은 다른 형태의 메쉬 배치 구조를 보인 평단면도들로서, 메쉬(25)들을 분말 공급 방향에 대하여 직교하게 설치하거나 일정 각도 경사지게 배치하는 구성을 보여준다. 따라서, 메쉬(25)들을 분말 공급 방향에 대하여 직교하는 방향, 좌측 방향 및 우측 방향으로 경사지게 설치하여 배치함으로써 응집되어 있는 금속 분말들이 메쉬들을 통과하면서 분쇄되게 되어 궁극적으로 금속 분말의 분쇄 효과를 높일 수 있게 된다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 분말 저장부 20, 20A, 20B : 분말 공급부
22 : 분말 공급관 24 : 돌기
25 : 메쉬 26 : 호퍼
30 : 음압 제공 수단 32 : 음압 제공관
38 : 음압 형성기구 40 : 조형부

Claims (8)

  1. 금속분말 소재를 저장하는 분말 저장부와, 상기 분말 저장부로부터 공급받은 금속분말 소재에 고출력 레이저를 조사하여 금속분말 소재를 적층하고 출력물을 조형하는 조형부와, 상기 분말 저장부와 상기 조형부 사이에 연결되어 분말 저장부에 저장되어 있는 금속분말 소재를 조형부에 공급하는 분말 공급부를 포함하고;
    상기 분말 공급부는, 상기 분말 저장부와 조형부 사이에 연결되어 금속분말 소재가 이동하는 분말 공급관과; 상기 분말 공급관 끝단에 연결되어 상기 금속분말 소재를 저장하는 호퍼와; 상기 호퍼에 연결되고 상기 분말 공급관의 외측에 형성되는 음압 제공관과, 상기 분말 저장부 쪽에 구성되고 연결관을 통해 상기 음압 제공관과 연결되어 상기 음압 제공관에 대기압보다 낮은 음압을 형성할 수 있도록 공기를 빨아들여 음압을 형성하는 음압 형성기구를 구비한 음압 제공 수단;을 포함하고,
    내측에 상기 분말 공급관을 형성하고 상기 분말 공급관의 외측에 상기 음압 제공관을 형성하여 이중관 형태로 구성하여, 상기 분말 공급관을 통해 상기 금속분말소재를 공급하고, 상기 음압 제공관을 통해 상기 금속분말소재의 진행 방향과 반대방향으로 상기 음압을 제공하며,
    상기 분말 공급관 내에 소정 간격을 두고 다수의 메쉬가 설치된 메쉬 구조체를 구비하여 상기 분말 공급관을 이동하는 상기 금속분말 소재가 충돌하여 분쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말 공급관의 끝단부는 상기 호퍼 내측으로 일정 길이만큼 길게 연결되고,
    상기 음압 제공관의 입구는 상기 분말 공급관의 끝단부와 이격된 위치에 시작되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메쉬 구조체는, 다수의 메쉬가 동일하게 형성되되, 앞쪽 메쉬에 대하여 뒤쪽 메쉬가 원주 방향으로 일정 각도 회전된 상태로 배치된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메쉬 구조체는, 다수의 메쉬 중 적어도 일부의 메쉬는 상기 금속분말 소재의 진행 방향에 대하여 직교되게 배치되거나 일정 각도 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분말 공급관의 내측에는 적어도 일부분에 금속분말 소재를 분쇄하도록 다수의 돌기들이 구비된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 메쉬형 구조체와 음압을 이용한 분말 자동 분쇄 공급 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114226727A (zh) * 2021-12-13 2022-03-25 谢赣生 一种粉末冶金用环形零件成型设备
CN114474723A (zh) * 2022-01-07 2022-05-13 张涵文 一种快速制造粉末铺粉设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5757961A (en) 1981-07-27 1982-04-07 Seikosha Co Ltd Gear device
KR20000019698U (ko) * 1999-04-19 2000-11-25 이인주 진공식 분체 이송장치
US9346127B2 (en) * 2014-06-20 2016-05-24 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
KR101646773B1 (ko) 2015-02-12 2016-08-08 윈포시스(주) 3차원 프린터
KR101664674B1 (ko) * 2015-03-26 2016-10-12 현대자동차주식회사 소재 분쇄장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220073436A (ko) 2020-11-26 2022-06-03 주식회사 디이엔티 3d 프린터용 분말 공급장치

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