KR102060251B1 - Apparatus for dispensing material of 3D printer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3D 프린터의 재료 토출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3D 프린팅에 사용되는 재료가 3D 프린팅에 적합한 흐름성을 가지기 위한 점도를 유지하도록 하고, 이러한 재료가 노즐을 통해서 막힘이나 끊어짐 없이 안정적으로 토출되도록 하는 3D 프린터의 재료 토출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a material ejection device of a 3D printer, and more particularly, to maintain the viscosity for the material used for 3D printing to have a flowability suitable for 3D printing, and such material is stable without clogging or breaking through the nozzle It relates to a material ejecting device of a 3D printer to be discharged.
일반적으로, 고분자 재료를 이용하는 3D 프린터의 재료 토출장치(익스트루더)는 필라멘트라고 하는 와이어 형상의 재료가 내측의 양측에 마련된 기어, 혹은 롤러베어링 사이에 맞물려서, 이러한 기어나 롤러베어링의 회전에 의해 이송되고, 종단부에 설치된 가열부를 통과하면서 용융되어 노즐을 통해 토출됨으로써 3D 프린팅 작업이 이루어지도록 한다.In general, a material ejecting device (extruder) of a 3D printer using a polymer material is engaged between gears or roller bearings in which wire-like materials called filaments are provided on both sides of the inner side. It is transported, melted while passing through a heating unit installed at the end portion, and discharged through the nozzle so that 3D printing work is performed.
다른 예로서, 3D 프린터의 재료 토출장치가 분말사출성형재료를 이용하는 경우, 이러한 분말사출성형재료는 수 마이크로미터의 금속 혹은 세라믹 등과 같은 무기재료가 고분자 재료와 배합된 상태이고, 공급되는 형상이 수 ㎜의 지름을 가진 입자형상이다. As another example, when the material ejection apparatus of the 3D printer uses a powder injection molding material, such a powder injection molding material is a state in which inorganic materials such as a metal or ceramic of several micrometers are mixed with a polymer material, and the shapes supplied are several. It is a particle shape with diameter of mm.
종래의 3D 프린터의 재료 토출장치와 관련된 기술로는 한국공개특허 제10-2016-0107769호의 "3D 프린터용 교환형 압출장치"가 제시된 바 있는데, 이는 회전동력을 발생하는 구동 모터; 3D 프린팅하기 위한 고형 재료를 공급하는 호퍼; 상기 호퍼가 일측에 설치된 압출실린더에 압출스크류가 내장되고, 상기 구동 모터의 구동에 의해서 상기 호퍼를 통해서 공급되는 3D 프린팅 재료를 압출하여 노즐부로 이송하는 압출이송부; 상기 3D 프린팅 재료를 용융하는 가열부; 및 교체가 가능한 토출노즐을 구비하여, 상기 가열부에서 용융된 3D 프린팅 재료를 필라멘트로 압출하면서 3D 조형물을 프린팅하는 노즐부를 포함한다. As a technology related to a material ejection apparatus of a conventional 3D printer, Korean Patent Application Publication No. 10-2016-0107769 discloses a "exchangeable extruder for a 3D printer", which includes a driving motor generating a rotational power; A hopper for supplying a solid material for 3D printing; An extrusion screwer having an extrusion screw embedded in an extrusion cylinder installed at one side of the hopper, and extruding the 3D printing material supplied through the hopper by the driving motor to be transferred to a nozzle unit; A heating unit for melting the 3D printing material; And a nozzle unit for printing a 3D object while extruding the melted 3D printing material into the filament having a replaceable discharge nozzle.
그러나, 이와 같은 종래 기술 뿐만 아니라, 기존의 3D 프린터의 재료 토출장치는 3D 프린팅 작업을 수행할 경우, 3D 프린팅 재료가 용융 상태에서 순수 고분자 재료보다 점도가 높아 흐름성이 저하되어, 원활한 3D 프린팅 작업을 수행하기가 곤란하다는 문제점을 가지고 있었다.However, in addition to the conventional technology, the material ejection apparatus of the existing 3D printer, when performing the 3D printing operation, the 3D printing material is higher in viscosity than the pure polymer material in the molten state, the flowability is reduced, smooth 3D printing operation Had a problem that it is difficult to perform.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 3D 프린팅에 사용되는 재료가 3D 프린팅에 적합한 흐름성을 가지기 위한 점도를 유지하도록 하고, 이러한 재료가 노즐을 통해서 막힘이나 끊어짐 없이 안정적으로 토출되도록 함으로써, 3D 프린팅 작업의 효율과 품질을 높이는데 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention allows the material used for 3D printing to maintain a viscosity to have a flowability suitable for 3D printing, and the material stably without clogging or breaking through the nozzle By discharging, the purpose is to increase the efficiency and quality of 3D printing.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description of the embodiments.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 공급구를 통해 배럴 내측으로 공급되는 3D 프린팅을 위한 재료를 이송스크루의 회전에 의해 상기 배럴의 끝단으로 이송되도록 하는 스크루이송부; 상기 배럴의 주위에 설치되고, 상기 배럴을 통과하는 재료를 가열하여 용융시키는 가열부; 상기 가열부에 접하도록 상기 배럴의 주위에 설치되고, 열을 발산시키는 방열부; 상기 배럴의 끝단에 연결되고, 상기 배럴로부터 용융된 재료를 전달받아 가열하여 배출되도록 하는 가열가압챔버; 상기 가열가압챔버의 내측에 설치되는 가압기어의 회전에 의해 상기 재료를 상기 가열가압챔버로부터 배출되는 측으로 가압시키는 가압기어부; 및 상기 가열가압챔버에서 상기 재료가 배출되는 측에 설치되고, 상기 재료를 외측으로 토출시키는 노즐;을 포함하는, 3D 프린터의 재료 토출장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a screw feeder for transferring the material for 3D printing supplied into the barrel through the supply port to the end of the barrel by the rotation of the feed screw; A heating unit disposed around the barrel and configured to heat and melt a material passing through the barrel; A heat dissipation unit disposed around the barrel to contact the heating unit and dissipating heat; A heating pressurization chamber connected to the end of the barrel and receiving molten material from the barrel to be heated and discharged; A pressurizing gear unit for pressurizing the material toward the side discharged from the heating pressurizing chamber by the rotation of the pressurizing gear installed inside the heating pressurizing chamber; And a nozzle installed at the side from which the material is discharged from the heating and pressing chamber and discharging the material to the outside.
상기 이송스크루는, 상기 배럴에 길이방향으로 설치되고, 일단이 모터에 연결되도록 상기 배럴로부터 인출되며, 상기 배럴의 끝단 방향으로 갈수록 직경이 증가하는 확경부가 형성되고, 상기 확경부로부터 끝단까지 갈수록 직경이 감소하는 축경부가 형성되는 스크루축; 및 상기 스크루축에 길이방향을 따라 나선형태로 형성되고, 외경이 일정하게 형성되는 스크루날개;를 포함할 수 있다.The conveying screw is installed in the barrel in the longitudinal direction, one end is drawn out from the barrel so as to be connected to the motor, the diameter portion is formed to increase in diameter toward the end direction of the barrel is formed, and from the enlarged diameter portion to the end A screw shaft in which a shaft diameter portion having a reduced diameter is formed; And a screw blade formed in a spiral shape along the longitudinal direction of the screw shaft and having a constant outer diameter.
상기 가열부는, 상기 배럴이 내측에 삽입되고, 열을 제공하는 히팅블록; 상기 히팅블록이 내측에 삽입되고, 열을 차단하는 단열블록; 및 상기 히팅블록 및 상기 단열블록의 끝단에 설치되고, 상기 방열부에 연결되는 단열판;을 포함할 수 있다.The heating unit may include a heating block in which the barrel is inserted and provides heat; The heating block is inserted into the inside, the insulating block for blocking heat; And a heat insulating plate installed at an end of the heating block and the heat insulating block and connected to the heat radiating unit.
상기 가열가압챔버는, 상기 배럴의 끝단에 연결되고, 상기 배럴로부터 용융된 재료가 투입구를 통해서 내측으로 공급되어 배출구를 통해서 배출되도록 하며, 내측에 설치되는 상기 가압기어의 기어축이 관통하도록 양측에 제 1 개구가 대향하도록 형성되는 기어챔버; 상기 기어챔버가 내측에 장착되는 제 1 장착공간이 형성되고, 상기 기어챔버에 열을 제공하며, 상기 기어축이 관통하도록 양측에 제 2 개구가 대향하도록 형성되고, 상기 노즐이 상기 배출구에 연결되도록 장착되는 노즐장착부가 마련되는 히팅블록; 및 상기 히팅블록이 내측에 장착되는 제 2 장착공간이 형성되고, 상기 기어축이 베어링에 의해 회전 가능하게 설치되며, 상기 기어축의 일단이 모터에 연결되도록 인출되는 단열블록;을 포함할 수 있다.The heating pressurization chamber is connected to the end of the barrel, and the molten material from the barrel is supplied inwardly through the inlet to be discharged through the outlet, and the gear shafts of the pressurizing gear installed therein penetrate both sides. A gear chamber formed to face the first opening; A first mounting space in which the gear chamber is mounted is formed, provides heat to the gear chamber, and is formed so that second openings are opposed to both sides so that the gear shaft passes, and the nozzle is connected to the outlet. Heating block provided with a nozzle mounting portion to be mounted; And a heat insulation block formed with a second mounting space in which the heating block is mounted, the gear shaft is rotatably installed by a bearing, and one end of the gear shaft is connected to a motor.
상기 가압기어부는, 상기 가열가압챔버 내측에 삽입되어 베어링에 의해 회전 가능하게 설치되는 기어축에 상기 가압기어가 고정되고, 상기 가압기어가 헬리컬기어로 이루어지며, 상기 기어축의 일단이 모터에 연결되도록 상기 가열가압챔버로부터 인출될 수 있다.The pressure gear part may be inserted into the heating pressure chamber and the pressure gear is fixed to a gear shaft rotatably installed by a bearing, the pressure gear is formed of a helical gear, and one end of the gear shaft is connected to a motor. It may be withdrawn from the heating pressure chamber.
본 발명에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치에 의하면, 3D 프린팅에 사용되는 재료가 3D 프린팅에 적합한 흐름성을 가지기 위한 점도를 유지하도록 할 수 있고, 이러한 재료가 노즐을 통해서 막힘이나 끊어짐 없이 안정적으로 토출되도록 함으로써, 3D 프린팅 작업의 효율과 품질을 높일 수 있다.According to the material ejecting apparatus of the 3D printer according to the present invention, it is possible to maintain the viscosity for the material used for 3D printing to have a flowability suitable for 3D printing, and the material is discharged stably without clogging or breaking through the nozzle By doing so, it is possible to increase the efficiency and quality of 3D printing.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 도시한 분해도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 다른 방향에서 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치에서 이중이송스크루를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치에서 가압기어부의 가압기어를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치에서 노즐을 도시한 측면도이다.1 is an exploded view showing a material ejecting apparatus of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a material ejecting device of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a material discharging device of a 3D printer according to an embodiment of the present invention from another direction.
4 is a cross-sectional view showing a material discharging device of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a side view showing a double feed screw in the material ejecting device of the 3D printer according to an embodiment of the present invention.
6 is a side view illustrating the pressure gear of the pressure gear unit in the material discharge device of the 3D printer according to an embodiment of the present invention.
7 is a side view illustrating a nozzle in a material ejecting apparatus of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to the specific embodiments, but should be understood in a way that includes all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention, and may be modified in various other forms. It is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and like reference numerals denote the same or corresponding elements regardless of reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 도시한 분해도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 다른 방향에서 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치를 도시한 단면도이다.1 is an exploded view showing a material discharge device of the 3D printer according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a material discharge device of the 3D printer according to an embodiment of the present invention, Figure 3 4 is a perspective view showing a material discharging device of a 3D printer according to an embodiment of the present invention from another direction, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing a material discharging device of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치(10)는 스크루이송부(100), 가열부(200), 방열부(300), 가열가압챔버(400), 가압기어부(500) 및 노즐(600)을 포함할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치에 의해 토출되는 3D 프린팅용 재료는 고분자 재료를 이용하는 것으로서, 와이어 형상의 필라멘트 타입은 물론, 입자나 펠릿을 비롯하여 다양한 입상 구조를 가진 재료가 포함될 수 있다.1 to 4, the
스크루이송부(100)는 공급구(111)를 통해 배럴(110) 내측으로 공급되는 3D 프린팅을 위한 재료를 이송스크루(120)의 회전에 의해 배럴(110)의 끝단으로 이송되도록 한다. 이러한 스크루이송부(100)는 공급구(111)를 통해서 재료가 투입되면, 재료가 가열부(200)에 의해 가열되어 용융되면서 이송스크루(120)에 의해 서서히 이송되도록 한다.The
배럴(110)은 재료의 이송통로 역할을 하는 중공부재로서, 상부 일측에 재료의 공급을 위한 공급구(111)가 형성되고, 내측에 이송스크루(120)가 회전 가능하게 장착된다. The
이송스크루(120)는 배럴(110)에 길이방향을 따라 삽입되어 베어링(130) 등에 의해 회전 가능하게 지지되어 설치되는 스크루축(121)과, 스크루축(121)의 외측에 용접이나 일체 성형 등에 의해 일체를 이루도록 마련되는 스크루날개(122)를 포함할 수 있다. The
도 4 및 도 5을 참조하면, 스크루축(121)은 배럴(110)에 길이방향으로 설치될 수 있고, 일단이 모터에 연결되도록 배럴(110)로부터 상측으로 인출될 수 있으며, 배럴(110)의 끝단 방향, 예컨대 하단 방향으로 갈수록 직경이 증가하는 확경부(121a)가 형성될 수 있고, 확경부(121a)로부터 끝단까지 갈수록 직경이 감소하는 축경부(121b)가 형성될 수 있다. 스크루축(121)은 배럴(110)로부터 상측으로 인출되는 상단이 모터의 축에 연결되기 위한 모터연결부(121c)를 형성할 수 있다. 이러한 스크루축(121)의 직경 변화에 따른 이중 구조는 노즐(600)의 미세 유로에 의해 재료의 이송 경로의 직경이 감소되는 점을 감안하여, 재료의 원활한 흐름을 위해 요구되는 충분한 가압력 발생을 가능하도록 한다. 4 and 5, the
스크루날개(122)는 스크루축(121)에 길이방향을 따라 나선형태로 형성되고, 설치 및 회전 반경의 정밀도를 높이기 유리하도록 외경이 일정하게 형성될 수 있다. The
도 1 내지 도 4를 참조하면, 가열부(200)는 배럴(110)의 주위에 설치되어 고정되고, 배럴(110)을 통과하는 재료를 가열하여 용융시키도록 한다. 가열부(200)는 예컨대 본 실시례에서처럼,상기 배럴(110)이 내측에 삽입되고, 열을 제공하는 히팅블록(210)과, 히팅블록(210)이 내측에 삽입되고, 열을 차단하는 단열블록(220)과, 히팅블록(210) 및 단열블록(220)의 끝단에 설치되고, 방열부(300)에 연결되는 단열판(230)을 포함할 수 있다. 여기서 히팅블록(210)은 단일 또는 다수의 히터(211)가 내측에 설치되고, 열의 균일한 분포를 위한 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 단열블록(220)은 히팅블록(210)이 내측에 삽입되어 장착되도록 장착부(221)가 중공 형태로 형성될 수 있고, 히팅블록(210)의 열손실을 차단하도록 단열재질로 이루어질 수 있다. 단열판(230)은 배럴(110)의 관통을 위하여 중심부에 관통홀(231)이 형성될 수 있으며, 일측면에 단열블록(220) 내지 히팅블록(210)에 볼팅이나 나사 체결 그 밖의 다양한 결합방식에 의해 고정될 수 있고, 타측면에 방열부(300)가 볼팅이나 나사 체결 그 밖의 다양한 결합방식에 의해 결합될 수 있으며, 열손실을 줄이도록 열 전달을 억제할 수 있다.1 to 4, the
방열부(300)는 가열부(200)에 접하도록 배럴(110)의 주위에 설치되고, 열을 발산시키도록 한다. 방열부(300)는 열의 발산에 의해 베어링(130) 등의 부품이 열에 의해 손상되는 것을 방지하도록 하는데, 이를 위해 일례로 방열핀(310)이 중심부 둘레에 다수로 수직되게 마련됨으로써, 열 발산 면적의 증대에 의해 열 발산 효율을 높이도록 한다. 방열부(300)는 가열부(200)보다 상측에 위치하도록 배럴(110)의 외측에 설치됨으로써, 배럴(110)의 공급구(111)를 노출시키는 위한 노출구(320)가 일측에 형성될 수 있다.The
가열가압챔버(400)는 배럴(110)의 끝단에 연결되고, 배럴(110)로부터 용융된 재료를 전달받아 가열하여 배출되도록 하고, 가열부(200)에 볼팅이나 나사 체결을 비롯하여 다양한 방식에 의해 결합될 수 있다. 가열가압챔버(400)는 기어챔버(410), 히팅블록(420) 및 단열블록(430)을 포함할 수 있다.The heating and
기어챔버(410)는 배럴(110)의 끝단에 연결될 수 있고, 배럴(110)로부터 용융된 재료가 투입구(412)를 통해서 내측으로 공급되어 배출구(414)를 통해서 배출되도록 할 수 있으며, 내측에 설치되는 가압기어(520)의 기어축(510)이 관통하도록 양측에 제 1 개구(413)가 대향하도록 형성될 수 있다. 또한 기어챔버(410)는 상단에 배럴(110)의 끝단이 끼움이나 그 밖의 다양한 방식에 의해 결합되도록 결합부(411)가 마련될 수 있다.The
히팅블록(420)은 기어챔버(410)가 내측에 장착되는 제 1 장착공간(421)이 형성될 수 있고, 기어챔버(410)에 열을 제공하도록 열전도성 재질로 이루어짐과 아울러 적어도 하나 이상의 히터(미도시)가 설치될 수 있으며, 기어축(510)이 관통하도록 양측에 제 2 개구(422)가 대향하도록 형성될 수 있고, 노즐(600)이 배출구(414)에 연결되도록 장착되는 노즐장착부(423)가 마련될 수 있다. 따라서 히팅블록(420)은 이송스크루(120)로부터 노즐(600) 측으로 이동하는 재료가 막힘과 끊어짐 없이 연속적으로 토출되도록 설정된 용융 상태의 온도를 유지하기 위해 가열될 수 있도록 구성되는데, 특히 이러한 가열에 의해 후술하게 될 가압기어(520) 내의 치(521; 도 6 참조) 사이에서 재료가 경화되어 끼게 되는 것을 방지할 수 있다. The
단열블록(430)은 히팅블록(420)의 열을 차단하도록 하며, 히팅블록(420)이 내측에 장착되는 제 2 장착공간(431)이 형성될 수 있고, 기어축(510)이 베어링(436)에 의해 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 기어축(510)의 일단이 모터에 연결되도록 인출될 수 있다. 단열블록(430)은 양측에 기어축(510)의 양측이 리테이너(435) 및 베어링(436)에 의해 각각 회전 가능하게 결합되기 위하여 개구(432)가 서로 대향되도록 형성될 수 있고, 개구(432)가 형성되는 측 각각에 볼팅 등으로 착탈 가능하게 결합되기 위한 커버(433,434)가 마련될 수 있는데, 커버(433,434) 중 어느 하나(434)는 기어축(510)의 끝단인 모터연결부(511)가 인출되도록 관통홀(434a)이 형성될 수 있다. The
가압기어부(500)는 가열가압챔버(400)의 내측에 설치되는 가압기어(520)의 회전에 의해 재료를 가열가압챔버(400)로부터 배출되는 측으로 가압시킨다. 가압기어부(500)는 가열가압챔버(400) 내측에 삽입되어 베어링(436)에 의해 회전 가능하게 설치되는 기어축(510)에 가압기어(520)가 고정될 수 있고, 도 6에서와 같이, 가압기어(520)가 헬리컬기어로 이루어질 수 있으며, 기어축(510)의 일단이 모터에 연결되도록 가열가압챔버(400)로부터 인출될 수 있다. The
가압기어부(500)는 스크루이송부(100) 및 가열부(200)에 의해 용융되어 이송된 재료가 노즐(600)의 미세한 유로를 통해 중단없이 원활하면서도 신속하게 이송되어 3D 프린팅 작업이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 가압기어(520)는 가열가압챔버(400) 내측이 스크루이송부(100)의 종단보다 재료의 토출압이 배가되어야 미세 유로를 가진 노즐(600)을 통해서 재료가 원활하게 토출되는데, 이를 위해, 헬리컬기어 타입의 가압기어(520)가 고속으로 회전함으로써, 가압기어(520)의 치(521; 도 6 참조) 사이에 위치하는 용융된 재료가 원심력에 의해 상승되는 토출압으로 노즐(600)을 통해서 원활하게 토출되도록 한다. 이러한 가압기어(520)는 기어챔버(410)와 함께 내마모성 재질로 제작될 수 있고, 기어챔버(410) 내벽과의 간격을 최소로 하여 기어챔버(410) 내벽에 재료가 잔존하는 것을 최소화하도록 할 수 있다.The
한편, 스크루축(121)의 모터연결부(121c)와 기어축(510)의 모터연결부(511) 각각에 모터가 연결되는 경우, 직접 축이음에 의해 모터가 연결되거나, 감속기나 별도의 기어 등을 사용하여 모터가 연결될 수도 있다. 이러한 각각의 모터는 장치(10)의 제어부에 의해 정해진 프로세스나 조작부의 조작에 따라 동작하는데, 이송스크루(120) 및 가압기어(520) 각각의 회전 속도 제어에 의해 재료의 토출량이 제어될 수 있다. 또한 이러한 모터 각각은 원활한 3D 프린팅 작업을 위한 재료의 토출량과 프린팅 속도를 제어하기 위해, 회전 속도 조절이 가능한 스탭핑모터나 엔코더를 가진 모터 등으로 구성될 수 있다. On the other hand, when the motor is connected to each of the
도 4 및 도 7을 참조하면, 노즐(600)은 가열가압챔버(400)에서 재료가 배출되는 측에 설치되고, 재료를 제품의 형상 구현을 위해 외측으로 토출시키도록 한다. 또는 노즐(600)은 내측에 재료의 토출유로(610)가 형성되고, 일단에 노즐장착부(423)에 결합하기 위한 결합부(620)가 마련될 수 있다. 이러한 노즐(600)은 금속 혹은 세라믹 분말과 같은 무기질 재료를 포함한 고분자 재료의 연속적인 토출로 인해 범용적으로 사용되는 금속재질, 예컨대 스테인레스스틸, 황동 등의 경우, 내경이 마모되어 장기간 사용시 토출되는 재료의 선경이 커지게 되고, 최종적으로 3D 프린팅 제품의 치수 변형이 발생된다. 따라서, 이를 방지하기 위해 재료가 토출되는 노즐(600) 종단에는 텅스텐카바이드 혹은 열처리된 공구강이나, 세라믹과 같은 고경도의 재질을 적용할 수 있다.4 and 7, the
이와 같은 본 발명에 따른 3D 프린터의 재료 토출장치에 따르면, 3D 프린팅에 사용되는 재료가 원활한 3D 프린팅에 적합한 흐름성을 가지기 위한 점도를 유지하도록 할 수 있다.According to the material ejection apparatus of the 3D printer according to the present invention, it is possible to maintain the viscosity for the material used for 3D printing to have a flowability suitable for smooth 3D printing.
또한 본 발명에 따르면, 이러한 재료가 노즐을 통해서 막힘이나 끊어짐 없이 안정적으로 토출되도록 함으로써, 3D 프린팅 작업의 효율과 품질을 높일 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to increase the efficiency and quality of the 3D printing work by allowing the material to be discharged stably without clogging or breaking through the nozzle.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above with reference to the accompanying drawings, the present invention, of course, various modifications and variations can be made within the scope without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
100 : 스크루이송부 110 : 배럴
111 : 공급구 120 : 이송스크루
121 : 스크루축 121a : 확경부
121b : 축경부 121c : 모터연결부
122 : 스크루날개 130 : 베어링
200 : 가열부 210 : 히팅블록
211 : 히터 220 : 단열블록
221 : 장착부 230 : 단열판
231 : 관통홀 300 : 방열부
310 : 방열핀 320 : 노출구
400 : 가열가압챔버 410 : 기어챔버
411 : 결합부 412 : 투입구
413 : 제 1 개구 414 : 배출구
420 : 히팅블록 421 : 제 1 장착공간
422 : 제 2 개구 423 : 노즐장착부
430 : 단열블록 431 : 제 2 장착공간
432 : 개구 433,434 : 커버
434a : 관통홀 435 : 리테이너
436 : 베어링 500 : 가압기어부
510 : 기어축 511 : 모터연결부
520 : 가압기어 521 : 치
600 : 노즐 610 : 토출유로
620 : 결합부100: screw feed unit 110: barrel
111
121: screw
121b:
122: screw blade 130: bearing
200: heating unit 210: heating block
211: heater 220: insulation block
221: mounting portion 230: heat insulation plate
231 through
310: heat dissipation fin 320: exposed port
400: heating pressure chamber 410: gear chamber
411: coupling portion 412: inlet
413: first opening 414: outlet
420: heating block 421: first mounting space
422: second opening 423: nozzle mounting portion
430: insulating block 431: second mounting space
432: opening 433,434: cover
434a: through hole 435: retainer
436: bearing 500: pressurized gear
510: gear shaft 511: motor connection
520: pressure gear 521: chi
600: nozzle 610: discharge flow path
620: coupling part
Claims (5)
상기 배럴의 주위에 설치되고, 상기 배럴을 통과하는 재료를 가열하여 용융시키는 가열부;
상기 가열부에 접하도록 상기 배럴의 주위에 설치되고, 열을 발산시키는 방열부;
상기 배럴의 끝단에 연결되고, 상기 배럴로부터 용융된 재료를 전달받아 가열하여 배출되도록 하는 가열가압챔버;
상기 가열가압챔버의 내측에 설치되는 가압기어의 회전에 의해 상기 재료를 상기 가열가압챔버로부터 배출되는 측으로 가압시키는 가압기어부; 및
상기 가열가압챔버에서 상기 재료가 배출되는 측에 설치되고, 상기 재료를 외측으로 토출시키는 노즐;
을 포함하고,
상기 가압기어부는,
상기 가열가압챔버 내측에 삽입되어 베어링에 의해 회전 가능하게 설치되는 기어축에 상기 가압기어가 고정되고, 상기 가압기어가 헬리컬기어로 이루어지며, 상기 기어축의 일단이 모터에 연결되도록 상기 가열가압챔버로부터 인출되는, 3D 프린터의 재료 토출장치.A screw feeder configured to transfer the material for 3D printing supplied into the barrel through a feed hole to the end of the barrel by rotation of a feed screw;
A heating unit disposed around the barrel and configured to heat and melt a material passing through the barrel;
A heat dissipation unit disposed around the barrel to contact the heating unit and dissipating heat;
A heating pressurization chamber connected to the end of the barrel and receiving molten material from the barrel to be heated and discharged;
A pressurizing gear unit for pressurizing the material toward the side discharged from the heating pressurizing chamber by the rotation of the pressurizing gear installed inside the heating pressurizing chamber; And
A nozzle installed at a side from which the material is discharged from the heating and pressing chamber and discharging the material to the outside;
Including,
The pressure gear portion,
The pressure gear is fixed to a gear shaft inserted into the heating pressure chamber and rotatably installed by a bearing, the pressure gear is formed of a helical gear, and one end of the gear shaft is connected to a motor from the heating pressure chamber. A material ejecting device of a 3D printer to be drawn out.
상기 이송스크루는,
상기 배럴에 길이방향으로 설치되고, 일단이 모터에 연결되도록 상기 배럴로부터 인출되며, 상기 배럴의 끝단 방향으로 갈수록 직경이 증가하는 확경부가 형성되고, 상기 확경부로부터 끝단까지 갈수록 직경이 감소하는 축경부가 형성되는 스크루축; 및
상기 스크루축에 길이방향을 따라 나선형태로 형성되고, 외경이 일정하게 형성되는 스크루날개;
를 포함하는, 3D 프린터의 재료 토출장치.The method according to claim 1,
The transfer screw,
It is installed in the barrel in the longitudinal direction, one end is drawn out from the barrel so as to be connected to the motor, the diameter diameter portion is formed to increase in diameter toward the end of the barrel, the shaft diameter decreases toward the end from the enlarged diameter portion A screw shaft in which an additional portion is formed; And
A screw blade formed in a spiral shape along the lengthwise direction of the screw shaft and having a constant outer diameter;
Including, the material ejecting device of the 3D printer.
상기 가열부는,
상기 배럴이 내측에 삽입되고, 열을 제공하는 히팅블록;
상기 히팅블록이 내측에 삽입되고, 열을 차단하는 단열블록; 및
상기 히팅블록 및 상기 단열블록의 끝단에 설치되고, 상기 방열부에 연결되는 단열판;
을 포함하는, 3D 프린터의 재료 토출장치.The method according to claim 1,
The heating unit,
A heating block inserted into the barrel and providing heat;
The heating block is inserted into the inside, the insulating block for blocking heat; And
An insulation plate installed at an end of the heating block and the insulation block and connected to the heat dissipation unit;
Including, the material ejecting device of the 3D printer.
상기 가열가압챔버는,
상기 배럴의 끝단에 연결되고, 상기 배럴로부터 용융된 재료가 투입구를 통해서 내측으로 공급되어 배출구를 통해서 배출되도록 하며, 내측에 설치되는 상기 가압기어의 기어축이 관통하도록 양측에 제 1 개구가 대향하도록 형성되는 기어챔버;
상기 기어챔버가 내측에 장착되는 제 1 장착공간이 형성되고, 상기 기어챔버에 열을 제공하며, 상기 기어축이 관통하도록 양측에 제 2 개구가 대향하도록 형성되고, 상기 노즐이 상기 배출구에 연결되도록 장착되는 노즐장착부가 마련되는 히팅블록; 및
상기 히팅블록이 내측에 장착되는 제 2 장착공간이 형성되고, 상기 기어축이 베어링에 의해 회전 가능하게 설치되며, 상기 기어축의 일단이 모터에 연결되도록 인출되는 단열블록;
을 포함하는, 3D 프린터의 재료 토출장치.The method according to claim 1,
The heating pressure chamber,
Is connected to the end of the barrel, the molten material from the barrel is supplied to the inside through the inlet to be discharged through the outlet, so that the first openings on both sides facing the gear shaft of the pressure gear installed inside A gear chamber formed;
A first mounting space in which the gear chamber is mounted is formed, provides heat to the gear chamber, and is formed so that second openings are opposed to both sides so that the gear shaft passes, and the nozzle is connected to the outlet. Heating block provided with a nozzle mounting portion to be mounted; And
A heat insulation block having a second mounting space in which the heating block is mounted, the gear shaft being rotatably installed by a bearing, and having one end of the gear shaft connected to a motor;
Including, the material ejecting device of the 3D printer.
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CN106853678A (en) | 2017-01-04 | 2017-06-16 | 深圳市玖品空气净化科技有限公司 | It is a kind of with the 3D printing shower nozzle for fully dissolving raw material function |
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- 2018-08-21 KR KR1020180097217A patent/KR102060251B1/en active IP Right Grant
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