KR102074268B1 - 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조 - Google Patents

3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR102074268B1
KR102074268B1 KR1020190029057A KR20190029057A KR102074268B1 KR 102074268 B1 KR102074268 B1 KR 102074268B1 KR 1020190029057 A KR1020190029057 A KR 1020190029057A KR 20190029057 A KR20190029057 A KR 20190029057A KR 102074268 B1 KR102074268 B1 KR 102074268B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
lifting
unit
melt
molten
Prior art date
Application number
KR1020190029057A
Other languages
English (en)
Inventor
이상규
조광호
정연성
Original Assignee
주식회사 쓰리디컨트롤즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 쓰리디컨트롤즈 filed Critical 주식회사 쓰리디컨트롤즈
Priority to KR1020190029057A priority Critical patent/KR102074268B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102074268B1 publication Critical patent/KR102074268B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205Means for applying layers
    • B29C64/209Heads; Nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227Driving means
    • B29C64/232Driving means for motion along the axis orthogonal to the plane of a layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

본 발명은 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조에 관한 것으로서, 재료스틱이 장착되고 재료스틱의 일 측 선단을 용용한 후 가압 사출하는 제1 용융노즐부; 제1 용융노즐부와 나란히 배치되며 재료스틱이 장착되고 재료스틱의 일 측 선단을 용용한 후 가압 사출하는 제2 용융노즐부; 및 제1 용융노즐부 및 제2 용융노즐부 상부에 배치되고 제 1 용융노즐부에 대응하는 제1 영역 및 제2 용융노즐부에 대응하는 제2 영역을 포함하는 베이스부, 베이스부의 양 측에 돌출되도록 형성되고 베이스부의 제1 영역 및 제2 영역에 포함된 자성판을 회전시키는 복수의 극성변환용레버 및 베이스부의 제1 영역에 대응하며 수직 방향으로 슬라이딩되는 제1 리프팅부와 베이스부의 제2 영역에 대응하며 수직 방향으로 슬라이딩되는 제2 리프팅부를 포함하는 리프팅부를 포함하는 노즐리프팅조절부를 포함하고, 제1 용융노즐부 및 제2 용융노즐부는 자성판의 회전에 따른 극성변화에 기초하여 서로 상이한 위치를 갖도록 높이 조절한다. 이에, 자석부재의 극성변환특성을 이용한 듀얼 노즐의 리프팅 구조를 통해 작업속도를 향상시킴과 동시에 노즐 이동에 따른 노즐 간의 상호 간섭 및 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다.

Description

3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조{A LIFTING STRUCTURE FOR DUAL NOZZLE OF THREE DIMENSIONAL PRINTING DEVICE}
본 발명은 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 재료를 공급하는 듀얼 노즐 구조를 개선함으로써 제품의 신뢰성이 향상된 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조에 관한 것이다.
일반적으로 입체 형상의 제품에 대한 제조는 한 층씩 쌓아 올리는 적층형 방식과, 큰 덩어리를 깍아 가면서 조작하는 절삭형 방식을 사용하고 있다.
최근 사용되고 있는 3차원(3D, 3-Dimension) 프린팅 장치는 전술된 적층식 방식에 의한 입체 형상의 제품을 제조하는 장치로서, 복잡한 형상에 상관없이 제조가 가능하며 각 레이어(층)를 얇게 할수록 정밀한 형상을 얻을 수 있고, 제조시간이 절삭형 방식에 비해 상대적으로 짧다는 점에 의해 다양하게 사용되고 있다.
일반적인 3차원 프린팅 장치는 프린팅 과정 시 압출 장치를 이용하여 노즐로 필라멘트(Filament)를 제공함과 더불어 해당 노즐을 통과하는 과정에서 필라멘트가 용융되도록 한 후 순차적으로 압출하면서 각 레이어별로 적층하는 방식을 수행한다. 또한, 각 색상별(혹은, 재질별) 필라멘트가 하나의 노즐을 통해 선택적으로 제공되므로 프린팅 속도가 늦어지는 단점이 있다.
이에, 상술한 단점을 해결하기 위해 다중 노즐을 사용하여 다중 필라멘트가 동시에 제공되도록 하는 기술이 활발히 개발되고 있으나, 다중 노즐이 동일한 높이에 위치함에 따라 노즐의 위치 이동시 직전 노즐로부터 제작된 구조물이 다음 노즐에 닿는 등 기존에 제작된 구조물에 대한 간섭으로 인한 구조물이 손상되어 제품의 품질을 저하시킨다는 문제가 여전히 존재한다.
또한, 종래의 3차원 프린팅 장치는 플라스틱 원료를 이용하기 때문에 고강도성과 높은 정밀도를 요하는 금속 부품과 같은 강(鋼)제품을 성형하기에는 접합하지 아니하다는 한계가 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조가 단순화된 듀얼 노즐의 리프팅 구조를 이용하여 다중 재료를 동시에 압출함으로써 작업속도를 향상시켜 생산성이 향상된 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 듀얼 노즐의 동작에 따른 간섭 및 제품의 품질 저하 현상을 방지할 수 있는 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 자석의 극성변환특성을 이용한 듀얼 노즐 리프팅 구조를 통해 별도의 구동장치 없이 간편 하게 노즐을 스위칭 할 수 있는 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물을 원료로 하는 고강도의 재료스틱을 압출함으로써 제품의 신뢰성이 향상된 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조는 재료스틱이 장착되고 재료스틱의 일 측 선단을 용용한 후 가압 사출하는 제1 용융노즐부; 제1 용융노즐부와 나란히 배치되며 재료스틱이 장착되고 재료스틱의 일 측 선단을 용용한 후 가압 사출하는 제2 용융노즐부; 및 제1 용융노즐부 및 제2 용융노즐부 상부에 배치되고 제 1 용융노즐부에 대응하는 제1 영역 및 제2 용융노즐부에 대응하는 제2 영역을 포함하는 베이스부, 베이스부의 양 측에 돌출되도록 형성되고 베이스부의 제1 영역 및 제2 영역에 포함된 자성판을 회전시키는 복수의 극성변환용레버 및 베이스부의 제1 영역에 대응하며 수직 방향으로 슬라이딩되는 제1 리프팅부와 베이스부의 제2 영역에 대응하며 수직 방향으로 슬라이딩되는 제2 리프팅부를 포함하는 리프팅부를 포함하는 노즐리프팅조절부를 포함하고, 제1 용융노즐부 및 제2 용융노즐부는 자성판의 회전에 따른 극성변화에 기초하여 서로 상이한 위치를 갖도록 높이 조절한다. 이에, 자석부재의 극성변환특성을 이용한 듀얼 노즐의 리프팅 구조를 통해 작업속도를 향상시킴과 동시에 노즐 이동에 따른 노즐 간의 상호 간섭 및 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 자성판은 N극과 S극이 환형으로 교차 배열되는 복수의 회전자석부재를 포함하고, 제1 영역에 배치된 자성판과 제2 영역에 배치된 자성판은 극성변환용레버의 움직임에 기초하여 서로 반대 방향으로 회전될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 리프팅부 및 제2 리프팅부는 N극과 S극이 환형으로 교차 배열되는 복수의 고정자석부재를 포함하고, 복수의 고정자석부재는 복수의 회전자석부재와 대응하는 영역에 고정 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 자성판이 회전함에 따라 회전자석부재의 극성이 마주하는 고정자석부재의 극성과 반대인 경우, 자성판과 제1 리프팅부 또는 제2 리프팅부 사이에 발생한 인력에 의해 간극이 좁아지고 좁아진 간극에 대응하는 높이만큼 제1 용융노즐부 또는 제2 용융노즐부가 하부 방향으로 리프팅될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 자성판이 회전함에 따라 회전자석부재의 극성이 마주하는 고정자석부재의 극성과 동일한 경우, 자성판과 제1 리프팅부 또는 제2 리프팅부 사이에 발생한 척력에 의해 간극이 벌어지고, 벌어진 간극에 대응하는 높이만큼 제1 용융노즐부 또는 제2 용융노즐부가 상부 방향으로 리프팅될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 자석부재의 극성변환특성을 이용한 듀얼 노즐의 리프팅 구조를 통해 작업속도를 향상시킴과 동시에 노즐 이동에 따른 노즐 간의 상호 간섭 및 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 자석부재를 이용한 듀얼 노즐의 리프팅 구조를 통해 별도의 구동장치 없이 간편 하게 노즐을 스위칭 할 수 있어 프린트 층 적층 시 크랙을 최소화하고 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물을 원료로 하는 고강도의 재료스틱을 압출함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 압출헤드를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 노즐 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐리프팅조절부의 극성변환용레버에 의해 하강하는 제1 용융노즐부의 리프팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐리프팅조절부의 극성변환용레버에 의해 하강하는 제2 용융노즐부의 리프팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 설명에서 제1, 제2 등과 같은 서수식 표현은 서로 동등하고 독립된 객체를 설명하기 위한 것이며, 그 순서에 주(main)/부(sub) 또는 주(master)/종(slave)의 의미는 없는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
이하에서는, 도 1 내지 도 2를 참조하여 3차원 프린팅 장치 압출헤드의 구성 및 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 압출헤드를 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 노즐 과정을 설명하기 위한 도면이다.
3차원 프린팅 장치 압출헤드의 구성
본 발명의 3차원 프린팅 장치는 3축(X,Y,Z) 움직임을 기본으로 하는 프린터로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 3차원 프린팅 장치의 압출헤드(100)는 재료스틱압축봉(140)을 제어하는 서보 모터(Servo Motor, 110), 액추에이터(120)의 길이 방향을 따라 상하로 슬라이딩 이동 가능한 가변 지지부(130), 액추에이터(120)에 의해 나노미터 단위로 움직임이 제어되고 가변 지지부(130)의 하측에 고정되며 하부 방향으로 일정 길이만큼 연장되어 융융노즐(172-1, 172-2)에 장착되는 재료배럴(150) 안에 삽입된 재료스틱을 가압하는 재료스틱압축봉(140), 바(Bar) 형상의 재료배럴(150), 재료배럴(150)과 용융노즐(172-1, 172-2) 사이에 배치되어 재료배럴(150)의 열을 식히는 방열부(160), 용융노즐(172-1, 172-2)의 상단에 배치되어 재료스틱의 일 측 선 단을 용융시키는 용융부(171-1, 171-2) 및 에어실린더(180)를 포함한다.
서보 모터(110)는 액추에이터(120)를 이용하여 재료스틱압축봉(140)을 정밀하게 제어하는 구성으로서, 컴퓨팅 장치로부터 위치 값을 전송받아, 액추에이터(120)에 고정된 가변 지지부(130)를 상하로 직선 운동시킨다. 또한, 도 2 (a), (b)를 참조하면, 재료 또는 서포트를 토출하기 위해 적절한 시점에 움직이도록 설정된 액추에이터(120)는 좌우 방향으로 슬라이딩되며, 액추에이터(120)가 좌우로 슬라이딩될 때, 액추에이터(120)에 고정된 가변 지지부(130)는 Z축 방향으로 수직 이동하지 않도록 설정된다. 이에, 재료스틱압축봉(140)과 재료스틱은 서로 이격되어 배치된다. 즉, 도 2에 도시된 상태는 3차원 프린팅 장치에서 재료가 압출되지 않은 상태를 나타낸 것이다.
액추에이터(120)가 좌우로 슬라이딩된 후, 서보 모터(110)는 컴퓨팅 장치로부터 위치 값을 전송받고 액추에이터(120)에 고정된 가변 지지부(130)가 위치 값에 기초하여 Z축 방향으로 수직 이동하면서 재료스틱압축봉(140)이 재료스틱을 가압한다. 이때, 재료스틱은 용융노즐에 장착되며, 용융노즐의 상단에 위치한 용융부에 의해 재료스틱의 일 측 선단이 가열되어 용융되고, 용융된 재료스틱은 재료스틱압축봉(140)의 압력에 따라 용융노즐로 토출된다. 이에, 본 발명은 서보 모터(110)의 토크(Torque)를 실시간으로 확인함으로써 재료스틱압축봉(140)이 재료스틱을 가압하여 용융된 재료스틱이 용융노즐을 통해 토출되고 있는지를 확인할 수 있다. 한편, 본 발명에서 서보 모터(110)는 스테핑 모터(Stepping Motor)일 수도 있다.
액추에이터(120)는 컴퓨팅 장치로부터 위치 값을 전송받아 좌우로 직선 운동되는 구성으로서, 압출헤드(100)의 움직임에 따라 제어된다. 액추에이터(120)는 압출헤드(100)의 제1 용융노즐부(170-1)와 제2 용융노즐부(170-2)의 움직임을 제어하기 위해 좌우 방향으로 슬라이드 이동할 수 있다.
가변 지지부(130)는 액추에이터(120)에 의해 움직임이 나노미터(nm) 단위로 움직임이 제어되며, 하측에 고정된 재료스틱압축봉(140)의 움직임을 제어하는 구성이다. 또한, 액추에이터(120)에 의해 움직임이 제어되는 가변 지지부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치로부터 전송받은 위치 값에 기초하여 제1 용융노즐부(170-1) 또는 제2 용융노즐부(170-2) 상단으로 슬라이드 이동된다.
보다 상세하게는, 도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 가변 지지부(130)가 제1 용융노즐부(170-1) 상부에 위치할 경우, 가변 지지부(130)에 고정된 재료스틱압축봉(140)이 제1 용융노즐부(170-1)에 장착된 재료배럴(150) 안의 재료스틱을 가압하여 재료를 토출할 수 있다. 또한, 도 2 (b)에 도시된 바와 같이, 가변 지지부(130)가 제2 용융노즐부(170-2) 상부에 위치할 경우, 가변 지지부(130)에 고정된 재료스틱압축봉(140)이 제2 용융노즐부(170-2)에 장착된 재료배럴(150) 안의 서포트스틱을 가압하여 서포트(Support)를 토출할 수도 있다. 재료스틱 및 서포터(또는 제2의 타재료)스틱은 도면에 도시하지는 않았지만, 재료배럴(150) 안에 삽입되어 있는 구성으로 이해되는 것이 바람직하다.
여기서, 재료스틱은 금속 또는 세라믹 분말(20a) 및 고분자 바인더(20b)가 고온으로 균질하게 혼련된 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물(30)이 바(Bar) 형태로 제조된 스틱으로서, 용융노즐부를 통해 용융한 후 베이스플레이트 상으로 토출되는 재료를 의미한다. 또한, 서포트스틱은 3차원 프린팅 시 출력하고자하는 3차원 대상내 비어있는 공간의 올바를 성형을 위해 하부가 비어있는 공간을 성형할 때 처짐현상이나 허공에 사출되는 현상을 방지하기 위해 서포트 물질이 바 형태로 제조된 스틱으로서, 용융노즐부를 통해 용융한 후 베이스플레이트 상으로 토출되는 재료를 의미한다.
이하에서는, 재료스틱을 구성하는 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물(30)에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
금속 및 세라믹 분말 함유 조성물
본 발명에서 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물(30)를 구성하는 금속 및 세라믹 분말(20a)은 SUS-304L 또는 SUS-316L의 강(鋼) 조성을 갖는 오스테나이트계 스테인레스강이 분체화(粉體化)된 금속 및 세라믹 분말을 이용한다. 여기서, 오스테나이트계 스테인레스강은 Cr-Ni계 스테인레스강으로도 불리며, Fe에 Cr과 Ni을 첨가한 것이다. 다시 말해, 오스테나이트계 스테인레스강의 주성분은 Fe, Cr, Ni로 이루어지고, 그 외에는 하기의 표 1에 나타내는 각종의 첨가물을 포함할 수 있다. 하기의 표 1은 본 발명에서 3차원 프린팅용 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물을 제조하기 위해 사용되는 금속 및 세라믹 분말의 성분인 오스테나이트계 스테이레스강의 바람직한 예를 나타낸 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
성분 C Si Mn Cr Ni Mo P S 기타
조성 1(질량%) 0.03
이하
1.0
이하
1.0
이하
18 ~ 20 10 ~ 12 0.2
이하
0.03
이하
0.03
이하
잔부 Fe 및
기타 불가피한 불순물
조성 2(질량%) 0.03
이하
1.0
이하
1.5
이하
16 ~ 18 11 ~ 14 2 ~ 3 0.03
이하
0.03
이하
잔부 Fe 및
기타 불가피한 불순물
탄소(C) : 0.03중량% 이하
탄소(C)는 내식성을 개선하기 위해 첨가되는 크롬(Cr)과 반응하여, 입계에 크롬(Cr) 탄화물로서 석출하기(precipitate chromium carbide in the grain boundary) 때문에 내식성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 따라서, 탄소(C)의 함유량은 적을수록 바람직하고, 탄소(C)가 0.03중량% 이하이면, 내식성을 현저하게 저하시키는 일은 없다. 따라서, 탄소(C)의 함유량은0.03중량% 이하가 바람직하다.
규소(Si) : 1.0중량% 이하
규소(Si)는 탈산을 위해 유효한 원소이며, 용제(溶製) 단계에서 첨가된다. 그러나 과잉하게 함유시키면 탈지 및 소결 후 추출된 강(鋼)제품이 경질화(causes hardening of the stainless steel sheet)하여, 연성이 저하되는(decrease ductility) 경우가 있기 때문에, 규소(Si)의 함유량은 1.0중량% 이하가 바람직하다.
망간(Mn) : 1.5중량% 이하
망간(Mn)은 불가피적으로 혼입된 황(S)과 결합하여, 스테인리스강에 고용(固溶)한 황(S)을 저감하는 효과를 갖고, 황(S)의 입계편석을 억제(suppresses segregation of sulfur at the grain boundary)하여, 탈지 및 소결 후 추출된 강(鋼)제품의 균열을 방지하는 데에(prevents cracking of the steel sheet during hot rolling) 유효한 원소이다. 그러나, 1.5중량%를 초과하여 첨가해도 첨가하는 효과의 증가는 거의 없다. 오히려, 과잉하게 첨가함으로써 비용의 상승을 초래한다. 따라서, 망간(Mn)의 함유량은 1.5중량% 이하가 바람직하다.
니켈(Ni) : 10 ~ 14중량%
니켈(Ni)은 오스테나이트상을 안정화시키는 원소이며, 오스테나이트계 스테인리스를 제조하는 경우에 첨가한다. 그 때, 니켈(Ni)의 함유량이 14중량%를 초과하면, 니켈(Ni)을 과잉하게 소비함으로써 비용의 상승을 초래한다. 따라서, 니켈(Ni)의 함유량은 14중량% 이하가 바람직하다.
몰리브덴(Mo) : 3중량% 이하
몰리브덴(Mo)은 스테인리스강의 틈 부식 등의 국부 부식을 억제하는 데에 유효한 원소이다. 따라서, 강(鋼)제품이 가혹한 환경에서 사용되는 경우에는 몰리브덴(Mo)을 첨가하는 것이 유효하다. 그러나, 3중량%를 초과하여 첨가하면, 스테인리스강이 취화(embrittlement)되어 생산성이 저하되는 경우가 있고, 몰리브덴(Mo)을 과잉하게 소비함으로써 비용의 상승을 초래한다. 따라서, 몰리브덴(Mo)의 함유량은 3중량% 이하가 바람직하다.
인(P) : 0.03중량% 이하
인(P)은 연성의 저하를 초래하기 때문에 낮은 쪽이 바람직하지만, 0.03중량% 이하이면 연성을 현저하게 저하시키는 일은 없다. 따라서, 인(P)의 함유량은 0.03중량% 이하가 바람직하다.
황(S) : 0.03중량% 이하
황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 황화망간(MnS)을 형성함으로써 내식성을 저하시키는 원소이며 낮은 쪽이 바람직하다. 0.03중량% 이하이면 내식성을 현저하게 저하시키는 일은 없다. 따라서, 황(S)의 함유량은 0.03중량% 이하가 바람직하다.
잔부는 철(Fe) 및 불가피적 불순물이다.
본 발명에서, 표 1의 조성 1 또는 조성 2의 성분 및 함량비를 갖는 오스테나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말은 입자직경(D50) 9.5 ~ 11㎛의 크기를 갖는 금속 및 세라믹 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 최종 완성품인 강(製)제품의 밀도를 높이고, 분말의 표면적이 작아 고분자 바인더 함량을 줄일 수 있으며 탈지가 원할하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 소결 시 균일한 수축을 유지하도록 하기 위해서, 오스테나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말은 구(球)형으로 분체화(粉體化)된 금속 및 세라믹 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 오스테나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말을 제조하는 방식은 액체화된(과열된) 오스테나이트계 스테인레스 금속 스트림을 미세한 액적(droplet)으로 비산(飛散)시키고 그 다음 입자직경(D50) 9.5 ~ 11㎛의 구형 고체입자로 냉각하는 분무 공정에 의해 제조될 수 있다.
조성 1 또는 조성 2의 성분 및 함량비로 조성되고 9.5 ~ 11㎛의 입자직경(D50)으로 구형 분체화된 오스테나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말은 결합제, 가소제 및 윤활제를 포함하는 고분자 바인더와 혼련된다. 이때, 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물의 전체 중량에 대해 오스나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말이 90.0 ~ 94.0중량%로 포함되고, 고분자 바인더가 6.0 ~ 10.0중량%로 포함될 수 있다. 오스나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말이 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물의 전체 중량에 대해 90.0 중량% 미만이면, 후술하는 탈지 공정에 의해 다량의 고분자 바인더가 제거되어 반제품(40)의 형상이 인쇄하고자 하는 대상의 3차원 형상으로 유지되지 아니하고, 94.0 중량%를 초과하게 되면, 고분자 바인더가 소량으로 첨가되어 3차원 프린팅을 진행하기 위한 공급 원료로서의 응집력을 확보하기 어렵다.
결합제는 구형 분체화된 오스테나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말 간의 결합력이 낮아 3차원 프린팅 과정에서 필요한 응집력을 확보하기 위해 첨가되는 주쇄(backbone) 바인더로서, 폴리스틸렌(Polystyrene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-vinylacetate), 에틸렌에틸아크릴레이트(Ethylene-ethylacrylate), 메틸메타아크릴레이트(Methal-methacrylate), 부틸메타아크릴레이트(Butyl-methacrylate)으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 공중합체가 포함할 수 있다. 특히, 오스나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말에 첨가되는 결합제로는 폴리에틸렌 공중합체인 것이 바람직한데, 폴리에틸렌 공중합체는 고온에서 제거되는 한편, 열간 탈지 공정을 거친 강(鋼)제품이 형상을 유지시킨다. 폴리에틸렌 공중합체는 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물 전체 중량에 대해 3 내지 5 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
가소제는 오스테나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말과 결합제의 결합으로 응집된 조성물에 첨가되어 3D 프린팅 시 성형 가공을 용이하게 하는 유기물질로서, 마이크로크리스탈라인 왁스(Microcrystalline wax), 파라핀 왁스(Paraffin wax), 몬탄 왁스(Montan wax) 등이 이용될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 가소제로서 비교적 저온에서도 고분자 바인더 간의 결합력을 낮춰 연성을 높일 수 있는 파라핀 왁스(Paraffin Wax)를 첨가한다. 상기 파라핀 왁스는 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물 전체 중량에 대해 2.5 내지 3.5중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
윤활제는 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물이 원료 공급기 내에서 용융된 후 가압 사출 시에 표면 미끄럼성을 좋게 하여 공급 유도관을 경유하는 압출헤드(100)로의 공급이 원할하게 이루지도록 첨가하는 성분으로서, 스테아린산(Stearic acid), 오레인산(Oleic acid), 팔미틴산(Palmitic acid), 리노레인산(Linolenic acid) 등이 이용될 수 있으나, 본 발명에서는 스테아린산을 첨가한다. 상기 스테아린산은 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물 전체 중량에 대해 0.5 내지 1.5중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
상술한 조성 1 또는 조성 2의 성분 및 함량비를 갖는 오스테나이트계 스테인레스 금속 및 세라믹 분말과, 고분자 바인더를 고분자 바인더에 포함된 결합제인 폴리에틸렌 공중합체가 완전히 용융되는 온도인 170℃의 고온에서 1시간 동안 균일하게 혼련한 후, 이를 상온까지 냉각한다. 이렇게 가열 혼련 후 냉각된 혼합물은 분쇄기 또는 펠렛타이저에서 분쇄되고 일정 입도를 갖는 펠렛(Pellet)으로 조립화(造粒化)됨으로써, 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물이 최종적으로 제조된다.
도 1을 참조하면, 압출헤드(100)의 하단에는 서로 상이한 재료를 토출하는 두 개의 노즐이 나란히 배치된다. 구체적으로, 제1 용융부(171-1)와 제1 용융노즐(172-1)을 포함하는 제1 용융노즐부(170-1) 및 제2 용융부(171-2)와 제2 용융노즐(172-2)을 포함하는 제2 용융노즐부(170-2)가 배치된다.
제1 용융노즐(172-1)은 하단부로 갈수록 폭이 좁아지며 제1 용융부(171-1)에 의해 용융된 재료스틱이 노출되는 노즐로서, 제1 용융노즐(172-1)을 통해 용융된 재료스틱이 베이스 플레이트에 한 층씩 적층된다. 이때, 제1 용융노즐(172-1)은 베이스 플레이트에 토출된 용융된 재료스틱이 적층됨에 따라 제1 용융노즐부(170-1)의 상단에 배치되는 노즐리프팅조절부(380)에 의해 Z축 방향으로 슬라이드 이동할 수 있다.
제2 용융노즐(172-2)은 하단부로 갈수록 폭이 좁아지며 제2 용융부(171-2)에 의해 용융된 서포트스틱이 노출되는 노즐로서, 제2 용융노즐(172-2)을 통해 용융된 서포트스틱이 베이스 플레이트에 한 층씩 적층된다. 이때, 제2 용융노즐(172-2)은 베이스 플레이트에 토출된 용융된 재료스틱이 적층됨에 따라 제2 용융노즐부(170-2)의 상단에 배치되는 노즐리프팅조절부(380)에 의해 Z축 방향으로 슬라이드 이동할 수 있다. 노즐리프팅조절부(380)에 대한 보다 상세한 설명은 도 3 내지 6를 참조하여 후술하기로 한다.
도 1을 참조하면, 용융노즐의 상단 즉, 용융노즐과 재료배럴(150) 사이에는 용융노즐에 장착된 재료스틱 또는 서포트스틱의 일 측 선단을 가열하여 용융시키기 위한 용융부가 배치된다. 여기서, 용융부(171)에 의해 재료스틱의 하단부가 가열된 재료스틱의 일 측은 반고체 상태(Semisolid-state)이고, 타 측은 고체 상태(Solid-state)일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 재료스틱압축봉(140)이 재료배럴(150)안에 삽입된 재료스틱 또는 서포트스틱을 가압하여 압출된 재료스틱 또는 서포터(또는 제2의 타재료)스틱은 용융부(171-1, 171-2)에 의해 용융된 상태의 재료가 토출된 것으로 이해되는 것이 바람직하다.
도 1을 참조하면, 용융부의 상단에는 용용부에서 발생한 열이 상부 방향으로 이동하는 것을 방지하기 위한 방열부(160)가 더 배치된다. 여기서, 방열부(160)는 방열팬과 방열판을 더 포함할 수 있다. 이에, 본 발명은 용융부의 상단에 방열부(160)를 설치하여 압출헤드(100)에 방열 설계를 함으로써, 재료스틱압축봉(140)을 리트렉션(Retraction)할 때에도 재료가 재료스틱압축봉(140)을 향해 거꾸로 치솟는 문제를 해결할 수 있다. 여기서, 재료스틱압축봉(140)의 리트렉션에 대해 보다 상세하게 설명하자면, 상대적으로 지름이 큰 재료스틱(150, 약 8mm)을 작은 지름의 노즐(약 0.2~0.8mm)로 압출하기 위해서는 큰 압력이 필요하다. 따라서, 재료배럴(150) 내부에서 용융노즐 근처에는 상당량의 압력이 유지되고, 재료를 압출하지 않은 상태에서 X축 또는 Y축으로 이동만 할 경우에는 이러한 상당량의 압력을 순간적으로 제거해야 한다. 다만, 이 경우에는 재료배럴(150) 내부에 남아있는 압력에 의해 용융된 재료스틱이 재료배럴(150) 내에서 상승하게 된다.
다시 말해, 재료스틱압축봉(140)의 리트렉션 시, 재료스틱압축봉(140)의 압력이 해제됨에 따라 용융된 재료스틱이 융용노즐로 빠져나가는 것보다 압력이 해제된 빈 공간으로 용융된 재료스틱이 올라가는 것이 더 쉽기 때문에 용융된 재료가 재료배럴(150) 내에서 상승한다. 이에 따라, 재료스틱압축봉(140)의 리트렉션 시 재료스틱압축봉(140)의 압력이 해제됨에 따라, 용융된 재료스틱이 상승하여 재료스틱압축봉(140)과 만날 수 있다. 이때, 용융된 재료스틱이 재료스틱압축봉(140)과 만날 경우 용융된 재료스틱이 다시 용융노즐을 통해 하부방향으로 노출되어 크랙을 형성시키거나 구조물의 완성도를 저하시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 재료스틱압축봉(140)의 리트렉션 과정을 수행할 때, 재료스틱압축봉(140)이 상부 방향으로 이동한 거리가 재료스틱이 재료배럴(150) 내에서 상부 방향으로 이동한 거리보다 길도록 재료스틱압축봉(140)의 위치를 조절함으로써 불필요한 재료의 압출을 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린팅 장치의 노즐리프팅조절부의 구조 및 노즐리프팅조절부의 동작에 따른 노즐 리프팅 방법을 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐리프팅조절부(380)의 극성변환용레버(383)에 의해 하강하는 제1 용융노즐부(170-1)의 리프팅 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐리프팅조절부(380)의 극성변환용레버(383)에 의해 하강하는 제2 용융노즐부(170-2)의 리프팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 용융노즐부(170-1) 및 제2 용융노즐부(170-2)의 상단에는 노즐리프팅조절부(380)가 배치된다. 노즐리프팅조절부(380)는 제1 용융노즐부(170-1) 및 제2 용융노즐부(170-2)에 대응하는 제1 영역(381-1) 및 제2 영역(381-2) 각각에 자성판을 포함하는 베이스부(381), 베이스부(381)의 상부에 배치되어 수직 방향으로 슬라이딩되는 리프팅부(382) 및 베이스부(381)에 포함되어 압출헤드(100)의 움직임에 따라 위치가 변경되며 베이스부(381)의 자성판을 회전시키는 복수의 극성변환용레버(383)를 포함한다.
베이스부(381)는 제1 용융노즐부(170-1) 및 제2 용융노즐부(170-2)의 상단에 배치되어 노즐프팅조절부를 지지하는 지지프레임으로서, 제1 용융노즐부(170-1)의 상단에 배치된 제1 영역(381-1) 및 제2 용융노즐부(170-2)의 상단에 배치된 제2 영역(381-2)을 포함한다. 베이스부의 제1 영역(381-1) 및 제2 영역(381-2)에는 자성판이 각각 배치된다. 여기서, 자성판은 극성변환용레버(383)의 움직임에 의해 회전하는 구성으로서, N극과 S극이 환형으로 교차 배열되는 복수의 회전자석부재(391)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 영역(381-1)에 배치된 극성변환용레버(383)와 제2 영역(381-2)에 배치된 극성변환용레버(383)는 서로 반대된 방향으로 움직이고, 이러한 극성변환용레버(383)의 움직임에 따라 제1 영역(381-1)에 배치된 자성판과 제2 영역(381-2)에 배치된 자성판은 서로 다른 방향으로 회전한다.
극성변환용레버(383)는 베이스부(381)의 양 측에 돌출되도록 형성되고 베이스부의 제1 영역(381-1) 및 제2 영역(381-2)에 포함된 자성판을 회전시키는 구성이다. 보다 상세하게는, 재료스틱을 가압하여 용융된 재료스틱을 토출하는 제1 용융노즐부(170-1) 또는 서포트스틱을 가압하여 용융된 서포트를 토출하는 제2 용융노즐부(170-2)를 사용할 시점에 압출헤드(100)가 해당 위치로 움직일 수 있도록 베이스부의 제1 영역(381-1) 및 제2 영역(381-2)에 배치된 자성판 각각 다른 방향으로 회전시킬 수 있다. 다시 말해, 극성변환용레버(383)는 서보 모터(110)가 컴퓨팅 장치로부터 전송받은 위치 값에 기초하여 용융노즐이 움직일 때, 재료 또는 서포트가 토출될 시점에 맞춰 자동으로 극성변환용레버(383)가 움직일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 용융노즐부(170-1)의 위치에 배치되는 극성변환용레버(383)가 전방으로 움직이고 제2 용융노즐부(170-2)의 위치에 배치되는 극성변환용레버(383)는 후방으로 움직이는 경우, 제1 용융노즐(172-1)은 하부방향으로 슬라이딩되고 제2 용융노즐(172-2)은 상부방향으로 슬라이딩된다. 이와 관련된 구체적인 동작은 추후 설명하기로 한다.
리프팅부(382)는 베이스부(381)의 상단에 배치되어 하부에 배치된 자성판에 포함된 회전자석부재(391)와의 극성에 기초하여 수직 방향으로 슬라이드 이동하는 구성으로서, N극과 S극이 환형으로 교차 배열되는 복수의 고정자석부재(392)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 리프팅부(382)는 베이스부의 제1 영역(381-1) 상단에서 제1 영역(381-1)에 대응하도록 배치된 제1 리프팅부(382-1) 및 베이스부의 제2 영역(381-2) 상단에서 제2 영역(381-2)에 대응하도록 배치된 제2 리프팅부(382-2)를 포함한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 영역(381-1)과 제1 리프팅부(382-1) 사이에 인력이 발생한 경우 제1 용융노즐부(170-1)가 하부 방향으로 슬라이딩되고, 제2 영역(381-2)과 제2 리프팅부(382-2) 사이에 척력이 발생한 경우 제2 용융노즐부(170-2)가 상부 방향으로 슬라이딩되거나 높이 위치가 유지된다.
보다 상세하게는, 극성변환용레버(383)에 의해 제1 영역(381-1)의 자성판이 시계방향(반시계방향)으로 회전한 경우, 제1 영역(381-1)에 포함된 자성판의 회전자석부재(391)와 제1 리프팅부(382-1)의 고정자석부재(392)는 각각 N극과 S극 또는 S극과 N극끼리 마주하여 제1 영역(381-1)과 제1 리프팅부(382-1) 사이에 인력이 발생하여 베이스부(381)와 제1 리프팅부(382-1) 사이의 간극이 좁아질 수 있다.
이에 반해, 극성변환용레버(383)에 의해 제2 영역(381-2)의 자성판이 제1 영역(381-1)의 자성판과 반대 방향인 반시계방향(시계방향)으로 회전한 경우, 제2 영역(381-2)에 포함된 자성판의 회전자석부재(391)와 제2 리프팅부(382-2)의 고정자석부재(392)는 각각 N극과 N극 또는 S극과 S극끼리 마주하여 제2 영역(381-2)과 제2 리프팅부(382-2) 사이에 척력이 발생하여 베이스부(381)와 제2 리프팅부(382-2) 사이의 간극이 벌어질 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 영역(381-1)과 제1 리프팅부(382-1) 사이에 척력이 발생한 경우 제1 용융노즐부(170-1)가 상부 방향으로 슬라이딩되고, 제2 영역(381-2)과 제2 리프팅부(382-2) 사이에 인력이 발생한 경우 제2 용융노즐부(170-2)가 하부 방향으로 슬라이딩되거나 높이 위치가 유지된다.
보다 상세하게는, 극성변환용레버(383)에 의해 제1 영역(381-1)의 자성판이 반시계방향(시계방향)으로 회전한 경우, 제1 영역(381-1)에 포함된 자성판의 회전자석부재(391)와 제1 리프팅부(382-1)의 고정자석부재(392)는 각각 N극과 N극 또는 S극과 S극끼리 마주하여 제1 영역(381-1)과 제1 리프팅부(382-1) 사이에 발생한 척력에 의해 베이스부(381)와 제1 리프팅부(382-1) 사이의 간극이 벌어질 수 있다.
이에 반해, 극성변환용레버(383)에 의해 제2 영역(381-2)의 자성판이 제1 영역(381-1)의 자성판과 반대 방향인 시계방향(반시계방향)으로 회전한 경우, 제2 영역(381-2)에 포함된 자성판의 회전자석부재(391)와 제2 리프팅부(382-2)의 고정자석부재(392)는 각각 N극과 S극 또는 S극과 N극끼리 마주하여 제2 영역(381-2)과 제2 리프팅부(382-2) 사이에 발생한 인력에 의해 베이스부(381)와 제2 리프팅부(382-2) 사이의 간극이 벌어질 수 있다.
따라서, 베이스부(381)와 리프팅부(382) 사이에 인력이 발생한 경우는 용융노즐이 하부 방향으로 리프팅되는 것을 알 수 있고, 베이스부(381)와 리프팅부(382) 사이에 척력이 발생한 경우는 용융노즐이 상부 방향으로 리프팅되는 것을 알 수 있다. 본 발명에서는 극성변환용레버(383)가 전방부로 당겨질 때, 회전자석부재(391)와 고정자석부재(392)의 극성이 교차하면서 서로 다른 극성을 갖고, 극성변화용레버(383)가 후방부로 당겨질 때, 회전자석부재(391)와 고정자석부재(392)의 극성이 교차하면서 서로 동일한 극성을 갖는 것으로 도시하였으나 반대로 전방부로 당겨질 때 서로 동일한 극성을 갖고, 후방부로 당겨질 때 서로 다른 극성을 갖도록 교차될 수 있다.
따라서, 본 발명은 자석부재의 극성변환특성을 이용한 듀얼 노즐의 리프팅 구조를 통해 작업속도를 향상시킴과 동시에 노즐 이동에 따른 노즐 간의 상호 간섭 및 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 자석부재를 이용한 듀얼 노즐의 리프팅 구조를 통해 압출량을 미세하게 제어함으로써 프린트 층 적층 시 크랙을 최소화하고 제품의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물을 원료로 하는 고강도의 재료스틱을 압출함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 압출헤드 110: 서보 모터
120: 액추에이터 130: 가변 지지부
140: 재료스틱압축봉 150: 재료배럴
160: 방열부 170: 용융노즐부
170-1: 제1 용융노즐부 170-2: 제2 용융노즐부
171-1: 제1 용융부 171-2: 제2 용융부
172-1: 제1 용융노즐 172-2: 제2 용융노즐
180: 에어실린더 181: 에어실린더 지지프레임
380: 노즐리프팅조절부 381: 베이스부
381-1: 제1 영역 381-2: 제2 영역
382: 리프팅부 382-1: 제1 리프팅부
382-2: 제2 리프팅부 383: 극성변환용레버
391: 회전자석부재 392: 고정자석부재

Claims (6)

  1. 재료스틱이 장착되고 상기 재료스틱의 일 측 선단을 용용한 후 가압 사출하는 제1 용융노즐부;
    상기 제1 용융노즐부와 나란히 배치되며 서포트스틱이 장착되고 상기 서포트스틱의 일 측 선단을 용용한 후 가압 사출하는 제2 용융노즐부; 및
    상기 제1 용융노즐부 및 상기 제2 용융노즐부 상부에 배치되고 상기 제 1 용융노즐부에 대응하는 제1 영역 및 상기 제2 용융노즐부에 대응하는 제2 영역을 포함하는 베이스부, 상기 베이스부의 양 측에 돌출되도록 형성되고 상기 베이스부의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 포함된 자성판을 회전시키는 복수의 극성변환용레버 및 상기 베이스부의 제1 영역에 대응하며 수직 방향으로 슬라이딩되는 제1 리프팅부와 상기 베이스부의 제2 영역에 대응하며 수직 방향으로 슬라이딩되는 제2 리프팅부를 포함하는 리프팅부를 포함하는 노즐리프팅조절부를 포함하고,
    상기 제1 용융노즐부 및 상기 제2 용융노즐부는 상기 자성판의 회전에 따른 극성변화에 기초하여 서로 상이한 위치를 갖도록 높이 조절되는,
    3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성판은 N극과 S극이 환형으로 교차 배열되는 복수의 회전자석부재를 포함하고,
    상기 제1 영역에 배치된 자성판과 상기 제2 영역에 배치된 자성판은 상기 극성변환용레버의 움직임에 기초하여 서로 반대 방향으로 회전되는,
    3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 리프팅부 및 상기 제2 리프팅부는 N극과 S극이 환형으로 교차 배열되는 복수의 고정자석부재를 포함하고,
    상기 복수의 고정자석부재는 상기 복수의 회전자석부재와 대응하는 영역에 고정 배치되는,
    3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성판이 회전함에 따라 상기 회전자석부재의 극성이 마주하는 상기 고정자석부재의 극성과 반대인 경우, 상기 자성판과 상기 제1 리프팅부 또는 상기 제2 리프팅부 사이에 발생한 인력에 의해 간극이 좁아지고,
    좁아진 상기 간극에 대응하는 높이만큼 상기 제1 용융노즐부 또는 상기 제2 용융노즐부가 하부 방향으로 리프팅되는,
    3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 자성판이 회전함에 따라 상기 회전자석부재의 극성이 마주하는 상기 고정자석부재의 극성과 동일한 경우, 상기 자성판과 상기 제1 리프팅부 또는 상기 제2 리프팅부 사이에 발생한 척력에 의해 간극이 벌어지고,
    벌어진 상기 간극에 대응하는 높이만큼 상기 제1 용융노즐부 또는 상기 제2 용융노즐부가 상부 방향으로 리프팅되는,
    3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 재료스틱은 금속 및 세라믹 분말과 고분자 바인더로 구성되는 금속 및 세라믹 분말 함유 조성물이 바(Bar) 형태로 제조되고,
    상기 서포트스틱은 서포트(Support)가 바 형태로 제조된,
    3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조.
KR1020190029057A 2019-03-14 2019-03-14 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조 KR102074268B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190029057A KR102074268B1 (ko) 2019-03-14 2019-03-14 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190029057A KR102074268B1 (ko) 2019-03-14 2019-03-14 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102074268B1 true KR102074268B1 (ko) 2020-02-06

Family

ID=69569204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190029057A KR102074268B1 (ko) 2019-03-14 2019-03-14 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102074268B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111469425A (zh) * 2020-04-15 2020-07-31 深圳市炎瑞自动化科技有限公司 一种磁力式柔性滚贴治具
CN112776331A (zh) * 2021-01-20 2021-05-11 浙江嘉兴智叠智能科技有限公司 一种用于3d打印机的小型喷头收放装置
CN113752552A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 上海毅速激光科技有限公司 一种基于3d打印技术的新能源汽车电池壳模具
WO2022142956A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 深圳市纵维立方科技有限公司 打印头切换组件及打印机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009017739A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Stratasys, Inc. Extrusion head for use in extrusion-based layered deposition system
KR20120136755A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 주식회사 프로텍 고속 디스펜싱 펌프
KR101417741B1 (ko) * 2013-04-02 2014-07-10 주식회사중앙플라텍 연료충전을 위한 주입 노즐
US20160185042A1 (en) * 2014-12-29 2016-06-30 Xyzprinting, Inc. Printing head assembly

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009017739A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Stratasys, Inc. Extrusion head for use in extrusion-based layered deposition system
KR20120136755A (ko) * 2011-06-10 2012-12-20 주식회사 프로텍 고속 디스펜싱 펌프
KR101417741B1 (ko) * 2013-04-02 2014-07-10 주식회사중앙플라텍 연료충전을 위한 주입 노즐
US20160185042A1 (en) * 2014-12-29 2016-06-30 Xyzprinting, Inc. Printing head assembly

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111469425A (zh) * 2020-04-15 2020-07-31 深圳市炎瑞自动化科技有限公司 一种磁力式柔性滚贴治具
WO2022142956A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 深圳市纵维立方科技有限公司 打印头切换组件及打印机
CN112776331A (zh) * 2021-01-20 2021-05-11 浙江嘉兴智叠智能科技有限公司 一种用于3d打印机的小型喷头收放装置
CN113752552A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 上海毅速激光科技有限公司 一种基于3d打印技术的新能源汽车电池壳模具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102074268B1 (ko) 3차원 프린팅 장치의 듀얼 노즐 리프팅 구조
KR101806252B1 (ko) 금속 분말 함유 조성물을 원료로 하는 3차원 프린팅 방법
CN103981436B (zh) 金属粉末注射成形高强度马氏体时效钢的制造方法
US20210260652A1 (en) Methods and compositions for the preparation of powders for binder-based three-dimensional additive metal manufacturing
JP3446694B2 (ja) 三次元形状造形物製造用の粉末材料、三次元形状造形物の製造方法、および、三次元形状造形物
KR101761649B1 (ko) 3차원 프린팅용 금속 분말 함유 조성물
CN104711442A (zh) 一种3d打印制造硬质合金的方法
CN100595018C (zh) 基于激光熔覆成型技术的梯度功能材料精冲模具制造方法
US20190193158A1 (en) Aluminum alloy products, and methods of making the same
KR20190033639A (ko) 적층 가공을 위한 금속 분말 공급원료 및 그 제조를 위한 시스템 및 방법
WO2014202389A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kontaktelementen für elektrische schaltkontakte
WO2020200426A1 (en) Sinterable feedstock for use in 3d printing devices
KR102516735B1 (ko) 세라믹 재료를 이용한 3차원 프린팅 장치
KR102188274B1 (ko) 스틱형 금속 및 세라믹 재료를 이용한 3차원 프린팅 장치 및 그의 정밀 압출 제어 방법
KR102275122B1 (ko) 금속분말 사출 성형용 결합제 조성물
CN109926589A (zh) 超细晶硬质合金数控车刀的注射成型方法及模具
CN116855810A (zh) 一种高比重钨合金复杂结构的增材制造方法
KR200491716Y1 (ko) 스틱형 금속 및 세라믹 재료를 공급하는 3차원 프린터용 카트리지
KR102438636B1 (ko) 스틱형 세라믹 재료를 이용한 3차원 프린팅 장치의 제어 방법
KR20200018325A (ko) 유무기혼련조성물을 원료로 하는 산화물 분산강화 합금 제조 방법
KR20060040018A (ko) 복합층 재료 및 그 제조방법
WO2019122307A1 (de) Verfahren zur herstellung eines weichmagnetischen formteils und weichmagnetisches formteil
JP7459577B2 (ja) 積層造形用粉末及びダイカスト金型部品の製造方法
CN115055674B (zh) 一种适用于增材制造钨钴硬质合金零部件的喂料及其制备方法和应用
CN115058631B (zh) 适用于氧化物弥散强化钢的同轴送粉复合搅拌摩擦处理的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant