KR102102844B1 - 3d printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin and 3d printing object manufactured by the method - Google Patents

3d printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin and 3d printing object manufactured by the method Download PDF

Info

Publication number
KR102102844B1
KR102102844B1 KR1020190142473A KR20190142473A KR102102844B1 KR 102102844 B1 KR102102844 B1 KR 102102844B1 KR 1020190142473 A KR1020190142473 A KR 1020190142473A KR 20190142473 A KR20190142473 A KR 20190142473A KR 102102844 B1 KR102102844 B1 KR 102102844B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
printing
thermoplastic resin
continuous fiber
printed
continuous
Prior art date
Application number
KR1020190142473A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최홍관
Original Assignee
주식회사 쓰리디팩토리
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 쓰리디팩토리 filed Critical 주식회사 쓰리디팩토리
Priority to KR1020190142473A priority Critical patent/KR102102844B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102102844B1 publication Critical patent/KR102102844B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive 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
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE 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
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials

Landscapes

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

Abstract

The present invention relates to a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin, and to a 3D printing molded product manufactured by the method. The 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin comprises the steps of: 3D printing a thermoplastic resin; 3D printing continuous fibers among the 3D printed thermoplastic resins; pressing the 3D printed molded product; and cutting the pressed molded product.

Description

연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3Ｄ 프린팅 방법 및 그 방법에 의해 제조된 3Ｄ 프린팅 성형물{3D PRINTING METHOD USING CONTINUOUS FIBER REINFORCED THERMOPLASTIC RESIN AND 3D PRINTING OBJECT MANUFACTURED BY THE METHOD}3D printing method using continuous fiber-reinforced thermoplastic resin and 3D printing molded article produced by the method

본 발명은 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강화재를 3D 프린팅하여 물적 성질을 향상시킬 수 있는 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin, and more particularly, to a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin capable of improving physical properties by 3D printing a reinforcing material.

3D 프린팅은 3차원으로 설계된 데이터를 기반으로 다양한 원료를 사출해 입체적인 형태의 물체를 만들어내는 기술을 말하며, 미국 3D System사가 1980년대 초에 세계 최초로 개발하였다. 재료를 깎거나 잘라 만들던 기존의 제품 생산 방식과 달리 3D 프린팅은 얇은 층을 한층씩 쌓아 제작하기 때문에 적층가공기술(Additive Manufacturing) 이라고도 일컬어진다. 3D 프린팅에 사용되는 소재는 플라스틱, 액체형태의 재료, 고무, 스테인리스, 스틸에 이르기까지 다양하며 여러 소재를 혼합하여 제작하는 것도 가능하다.3D printing is a technology that creates a three-dimensional object by injecting various raw materials based on data designed in three dimensions, and was first developed in the early 1980s by the United States 3D System. Unlike conventional product production methods that cut or cut materials, 3D printing is also called additive manufacturing because it is manufactured by stacking thin layers one by one. Materials used for 3D printing range from plastics, liquid materials, rubbers, stainless steels, and steels.

3D 프린팅 기술은 현재까지 제조업 분야에서 많이 활용되고 있다. 기존의 제조 방식과 달리 틀 없이 프로토타입을 만들 수 있고, 여러 번의 수정을 거친 후 다시 만들어 확인 할 수 있기 때문에 제조업 분야의 시제품 개발 단계나 최종 제품을 생산할 수 있다.3D printing technology has been widely used in the manufacturing industry to date. Unlike existing manufacturing methods, prototypes can be created without a frame, and after multiple modifications, they can be re-created and verified, making it possible to produce prototypes or final products in the manufacturing industry.

이러한 적층형 프린팅 방식 중 조형 재료를 적층시켜 조형하는 FDM(Fused Deposition Modeling)이 가장 널리 보급되어 사용되고 있는데, FDM 프린팅 방식은 필라멘트 형태로 되어있는 재료를 고온의 노즐로 녹여 얇은 형태로 출력한 후, 한 층씩 적층하여 원하는 형상을 조형해 나가는 방식이다.Among these laminated printing methods, FDM (Fused Deposition Modeling), in which a molding material is laminated and molded, is the most widely used, and the FDM printing method melts the material in the form of a filament with a high-temperature nozzle and outputs it in a thin form. This is a method of forming desired shapes by layering layer by layer.

FDM 프린터는 열에 녹는 물질을 가는 실 형태로 가공하여 공급하는 스풀, 스풀에 감겨진 필라멘트를 공급하는 피더(Feeder), 필라멘트를 녹여서 용융시키는 압출기 및 분사를 위한 노즐, 노즐의 분사 위치를 인쇄위치로 이동시키는 캐리어 및 출력물의 적재 및 인쇄 위치를 이동시키는 베드로 구성된다.The FDM printer processes the material that melts in heat in the form of a thin thread, feeds the feeder that supplies the filament wound on the spool, extruder that melts and melts the filament, and the nozzle for spraying, and the nozzle's ejection position to the printing position. It consists of a moving carrier and a bed that moves the loading and printing position of the output.

이와 같은 FDM 프린팅 방식은 스풀에 감겨져 있는 필라멘트를 피더를 통하여 연속으로 압출기로 공급하며, 압출기는 필라멘트를 녹여 노즐을 통해 분사되도록 하여 출력물을 적재하는 베드에 적층되도록 할 때, 노즐 또는 베드가 출력물의 인쇄위치를 조정함으로써, 그 이미지가 형상화되어 3차원 조형물이 형성된다.In this FDM printing method, the filament wound on the spool is continuously supplied to the extruder through a feeder, and when the extruder is melted and sprayed through a nozzle to be stacked on a bed that loads prints, the nozzle or bed is printed. By adjusting the printing position, the image is shaped to form a three-dimensional sculpture.

한편 연속섬유 강화 플라스틱(Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic)은 기계적 강도가 상대적으로 취약한 플라스틱 속에 유리 섬유(Glass Fiber) 또는 탄소섬유(Carbon Fiber) 등의 보강 섬유를 연속 상으로 내장하고 있는데, 이러한 연속 섬유 강화 플라스틱은 길이 1 mm 이하의 단섬유 강화 플라스틱(Short Fiber-reinforced Thermoplastics) 또는 장섬유 강화 플라스틱(Long Fiber-reinforced Thermoplastics, LFT)이나 GMT(Glass Mat-reinforced Thermoplastics)와 같은 5~50 mm 길이 수준의 장-섬유 강화 플라스틱과 비교하여 기계적 강도, 강성 및 충격 성능이 매우 우수하다.On the other hand, continuous carbon fiber reinforced plastic (Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic) has a glass fiber (Glass Fiber) or carbon fiber (Carbon Fiber) reinforced fibers in a continuous phase in a plastic with relatively weak mechanical strength. Plastics are 5 to 50 mm long, such as Short Fiber-reinforced Thermoplastics (LTE) or Long Fiber-reinforced Thermoplastics (LFT) or GMT (Glass Mat-reinforced Thermoplastics) with a length of 1 mm or less. Compared with long-fiber reinforced plastics, it has excellent mechanical strength, rigidity and impact performance.

또한, 연속 섬유 강화 플라스틱은 유연성이 뛰어나 단 방향 또는 양 방향으로 직조될 수 있으며, 이를 통해 직조된 연속 섬유 강화 플라스틱 구조물은 다양한 기계적 성능이 요구되는 제품에 적용될 수 있다.In addition, the continuous fiber-reinforced plastic has excellent flexibility and can be woven in a single direction or both directions, and the woven continuous fiber-reinforced plastic structure can be applied to products requiring various mechanical performances.

상기와 같은 연속 섬유 강화 플라스틱은 통상적으로 펄트루젼(Pultrusion) 방법 또는 혼합방사(Commingle) 내지 핫프레싱(Hot Pressing) 방법 등에 의하여 제조된다.The continuous fiber-reinforced plastics as described above are usually manufactured by a pultrusion method or a commingle to hot pressing method.

상기 펄트루젼(Pultrusion) 방법은 넓게 펼쳐진 연속 섬유 다발을 액상 또는 용융된 수지조 또는 다이를 통과시켜 연속 섬유 다발에 플라스틱 수지를 함침시키는 방법으로, 공정 조건을 최적화하면 함침도를 증가시킬 수는 있으나, 연속 섬유와 같은 보강 섬유 및 플라스틱 수지의 함량 조절이 어렵고, 유연성이 떨어져 직조가 용이하지 않은 단점이 있다.The pultrusion method is a method of impregnating a plastic resin in a continuous fiber bundle by passing a wide-spread continuous fiber bundle through a liquid or molten resin bath or die. However, it is difficult to control the content of reinforcing fibers such as continuous fibers and plastic resin, and there is a disadvantage in that it is not easy to weave due to inflexibility.

상기와 같은 종래의 방식에 의하면 필름이 표면에서부터 녹게 되어 표면이 쉽게 구부러지는 문제가 있고, 가공 효율이 낮다는 문제가 있다.According to the conventional method as described above, the film is melted from the surface, and there is a problem that the surface is easily bent, and the processing efficiency is low.

본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 물리적 특성을 향상시킨 3D 프린팅 성형물을 경제적으로 취득할 수 있는 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin that can economically acquire a 3D printing molding having improved physical properties to overcome the problems of the prior art.

본 발명의 일 측면에 따르면, 열가소성 수지를 이용하여 연속 섬유가 3D 프린팅되는 공간이 형성되도록 3D 프린팅하는 단계, 연속 섬유를 상기 3D 프린팅된 열가소성 수지 사이에 3D 프린팅하는 단계, 상기 열가소성 수지와 상기 연속 섬유에 의해 3D 프린팅된 성형물을 프레싱하는 프레싱 단계, 및 상기 3D 프린팅된 성형물을 절단 가공하는 절단 가공 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, the step of 3D printing to form a space in which 3D printed continuous fibers are formed using a thermoplastic resin, 3D printing the continuous fibers between the 3D printed thermoplastic resins, the thermoplastic resin and the continuous And a pressing step of pressing the 3D printed molding by fiber, and a cutting processing step of cutting the 3D printed molding.

상기 열가소성 수지를 3D 프린팅하는 단계는 열가소성 수지를 도포하여 베이스를 형성한다.The step of 3D printing the thermoplastic resin forms a base by applying the thermoplastic resin.

상기 연속 섬유를 열가소성 수지 사이에 3D 프린팅하는 단계는 열가소성 수지로 형성되는 베이스의 열가소성 수지 사이에 3D 프린터를 이용하여 연속 섬유를 설정된 크기, 배열, 형상으로 3D 프린팅한다.In the step of 3D printing the continuous fibers between thermoplastic resins, 3D printing of the continuous fibers in a set size, arrangement, and shape using a 3D printer between the thermoplastic resins of the base formed of the thermoplastic resin.

상기 베이스 사이에 연속 섬유를 3D 프린팅하고 상기 베이스 상에 열가소성 수지를 도포한 후에 열가소성 수지 사이에 연속 섬유를 3D 프린팅하는 과정을 반복한다.After 3D printing continuous fibers between the bases and applying a thermoplastic resin on the base, the process of 3D printing continuous fibers between thermoplastics is repeated.

상기 연속 섬유는 열가소성 수지 사이에 사선구조 또는 격자구조로 3D 프린팅된다.The continuous fibers are 3D printed in a diagonal or lattice structure between thermoplastic resins.

상기 연속 섬유는 카본(Carbon), 글래스(Glass), 현무암 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나로 이루어진다.The continuous fiber is made of any one of carbon, glass, basalt or aramid fibers.

본 발명의 다른 측면에 따르면 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 3D 프린팅 성형물을 제공한다.According to another aspect of the present invention provides a 3D printing molding produced by a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin.

본 발명에 따르면 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법은 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, the 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin has the following effects.

첫째, 경도, 강도 및 표면조도가 우수한 3D 프린팅 성형물을 제공할 수 있다.First, it is possible to provide a 3D printing molding having excellent hardness, strength and surface roughness.

둘째, 제조 공정 효율성이 향상되어 경제성을 향상시킬 수 있다.Second, the manufacturing process efficiency can be improved to improve the economic efficiency.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에 따른 3D 프린팅 성형물을 제조하는 방법을 나타내는 예이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에서 연속 섬유의 3D 프린팅 예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법의 흐름도이다.1 is an example showing a method of manufacturing a 3D printing molding according to a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing an example of 3D printing of continuous fibers in a 3D printing method using continuous fiber-reinforced thermoplastic resin according to one embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin according to one embodiment of the present invention.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 작업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.The embodiments described below are provided so that the operator can easily understand the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited thereby. In addition, matters expressed in the accompanying drawings may be different from those actually implemented as schematic drawings to easily describe embodiments of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.When a component is referred to as being connected to or connected to another component, it should be understood that other components may exist in the middle, although they may be directly connected or connected to the other component.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에 따른 3D 프린팅 성형물을 제조하는 방법을 나타내는 예이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에서 연속 섬유의 3D 프린팅 예를 나타내는 모식도이며, 도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법의 흐름도이다.1 is an example showing a method for manufacturing a 3D printing molding according to a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a continuous fiber according to one embodiment of the present invention It is a schematic diagram showing an example of 3D printing of continuous fibers in a 3D printing method using a reinforced thermoplastic resin, and FIG. 3 is a flowchart of a 3D printing method using a continuous fiber reinforced thermoplastic resin according to one embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 함께 참조하면 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법은 열가소성 수지를 3D 프린팅하는 단계(S110), 연속 섬유를 상기 3D 프린팅된 열가소성 수지 사이에 3D 프린팅하는 단계(S120), 상기 열가소성 수지와 상기 연속 섬유에 의해 3D 프린팅된 성형물을 프레싱하는 프레싱 단계(S130), 및 상기 3D 프린팅된 성형물을 절단 가공하는 절단 가공 단계(S140)를 포함하여 이루어진다.Referring to Figures 1 to 3 together, the 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin according to an embodiment of the present invention is a step of 3D printing a thermoplastic resin (S110), between the 3D printed thermoplastic resin and continuous fibers 3D printing in step (S120), a pressing step (S130) for pressing a 3D printed molding by the thermoplastic resin and the continuous fiber, and a cutting processing step (S140) for cutting the 3D printed molding Is done.

하나의 구체적인 예에서 상기 열가소성 수지를 이용하여 연속 섬유가 3D 프린팅되는 공간이 형성되도록 3D 프린팅하는 단계(S110)는 열가소성 수지(100)를 도포하여 베이스를 형성하되, 연속 섬유가 열가소성 수지(100) 사이에 이격되어 위치하도록 3D 프린팅한다. 여기서 열가소성 수지를 도포하여 베이스를 형성하기 전에 공정으로서, 도 1의 (a)에서와 같이 CAD(Computer Aided Design) 모델링을 하고, 도 1의 (b)에서와 같이 CAM(Computer Aided Manufacturing) 경로를 설정한 후에 도 1의 (c)에서와 같이 열가소성 수지를 도포한다(S110). 열가소성 수지를 도포하게 되면 열가소성 수지 사이에 연속 섬유가 3D 프린팅되는 공간이 확보된다.In one specific example, the step of 3D printing (S110) to form a space in which 3D printing of continuous fibers is formed by using the thermoplastic resin forms a base by applying the thermoplastic resin 100, but the continuous fibers are thermoplastic resin 100 3D printing to be spaced apart. Here, as a process before forming the base by applying the thermoplastic resin, CAD (Computer Aided Design) modeling as in FIG. 1 (a) and CAM (Computer Aided Manufacturing) path as in FIG. 1 (b) are used. After setting, the thermoplastic resin is applied as shown in FIG. 1 (c) (S110). When the thermoplastic resin is applied, a space in which continuous fibers are 3D printed between the thermoplastic resins is secured.

상기 연속 섬유를 열가소성 수지 사이에 3D 프린팅하는 단계(S120)는 도 1의 (d)에서와 같이 열가소성 수지(100)로 형성되는 베이스의 열가소성 수지 사이에 3D 프린터를 이용하여 연속 섬유(200)를 설정된 크기, 배열, 형상으로 3D 프린팅한다.The step of 3D printing the continuous fibers between the thermoplastic resins (S120) uses the 3D printer between the thermoplastic resins of the base formed of the thermoplastic resin 100 as shown in FIG. 3D printing with set size, arrangement and shape.

여기서 열가소성 수지로 형성되는 공간 사이에 연속 섬유를 3D 프린팅하고 상기 열가소성 수지로 형성되는 공간 사이에 열가소성 수지를 도포한 후에 열가소성 수지 사이에 연속 섬유를 3D 프린팅하는 과정을 반복할 수 있다.Here, the process of 3D printing continuous fibers between the thermoplastic resins may be repeated after 3D printing the continuous fibers between the spaces formed of the thermoplastic resin and applying the thermoplastic resin between the spaces formed of the thermoplastic resin.

이때 상기 연속 섬유는 카본(Carbon), 글래스(Glass), 현무암(Basalt) 또는 아라미드(Aramid) 섬유 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 연속 섬유는 평면을 기준으로 도 2 (a)에 도시된 바와 같이 열가소성 수지 사이에 사선구조로 3D 프린팅되거나, 사선구조로 3D 프린팅된 후에 도 2 (b)에 도시된 바와 같이 격자구조로 3D 프린팅되는 것이 바람직하다. 이에 추가하여 원형구조 또는 일부 구간에만 3D 프린팅될 수도 있으며, 이러한 패턴에 한정되지 않는다. 또한 상기와 같은 패턴들이 적층 구조를 이루면서 3D 프린팅되는 경우에 다양한 패턴들이 혼용될 수 있다.In this case, the continuous fiber is preferably made of any one of carbon, glass, basalt, or aramid fibers, and the continuous fiber is as shown in FIG. 2 (a) based on a plane. Likewise, it is preferable that 3D printing is performed in a diagonal structure between thermoplastic resins, or 3D printing in a lattice structure as shown in FIG. 2 (b) after being 3D printed in a diagonal structure. In addition to this, 3D printing may be performed only on a circular structure or a partial section, and the pattern is not limited thereto. In addition, various patterns may be mixed when 3D printing is performed while the above patterns form a stacked structure.

상기 3D 프린팅 공정 후에는 도 1의 (e)에서와 같이 열가소성 수지(100)와 연속 섬유(200)에 의해 3D 프린팅된 성형물을 프레싱 장치(10)를 이용하여 프레싱한다(S130). 일반적으로, 프레싱 공정에서의 프레싱 장치는 각종 피가공물을 압조, 부조, 절단 등을 행하는 공작기로서 성형물이 부착 고정되는 상금형과 하금형이 구비되어 있다.After the 3D printing process, the molding 3D printed by the thermoplastic resin 100 and the continuous fiber 200 as shown in FIG. 1 (e) is pressed using the pressing device 10 (S130). In general, the pressing device in the pressing process is a machine tool for pressing, embossing, cutting, etc. various workpieces, and is provided with upper and lower molds to which molded articles are fixed.

성형물을 금형 사이에서 압축하는 프레싱 장치는 하부에 설치되는 유압실린더가 신장되어 하판을 상승시킴으로써 가공물을 압축시킨다. 상기 유압실린더의 작동에 의해 하판을 상승시킴으로써 가공물이 올려진 열판들이 상승하고, 열판들 사이에서 가공물이 압축되고 설정시간 유지되도록 구성되어 있다. 이러한 압축작용 후에 유압실린더의 수축으로 하판이 하강하면, 열판들 사이의 간격이 넓어지면서 압축 가공된 가공물이 외부로 반출되도록 구성되어 있다.The pressing device that compresses the molded object between the molds compresses the work piece by extending the hydraulic cylinder installed at the bottom to raise the lower plate. It is configured to raise the lower plate by the operation of the hydraulic cylinder to raise the workpiece hot plate, the workpiece is compressed between the hot plates is configured to maintain a set time. When the lower plate descends due to the contraction of the hydraulic cylinder after this compression action, the gap between the hot plates is widened, and the compressed workpiece is configured to be carried out.

상기와 같은 프레싱 장치 이외에 도 1의 (e)에서와 같이 열 오븐(11)(Thermal Oven)이나 마이크로파 발생 장치(12)의 마이크로파(Microwave)를 이용하여 큐어링(Curing)을 수행할 수 있으며 이러한 장치에 한정되지 않는다.In addition to the pressing device as described above, as shown in (e) of FIG. 1, curing may be performed by using a thermal oven 11 (Thermal Oven) or microwaves of the microwave generator 12. It is not limited to the device.

이러한 프레싱 공정에 의해 3D 프린팅된 평판의 열압착을 통한 기계 물성 및 표면 조도가 향상되고, 3D 프린팅 평판에 섬유사 형태의 연속 섬유를 삽입한 후 열압착을 통한 복합재의 제작이 가능하며, 3D 프린팅 평판과 평판 사이에 연속 섬유를 넣어 제작하는 복합재의 제작이 가능하다.Through this pressing process, mechanical properties and surface roughness are improved through thermal compression of a 3D printed plate, and after inserting continuous fibers in the form of fiber yarns into a 3D printed plate, it is possible to manufacture composites through thermal compression, and 3D printing. It is possible to manufacture a composite material produced by putting continuous fibers between a flat plate and a flat plate.

이어서 프레싱 공정 후에 도 1의 (e)에서와 같이 3D 프린팅 성형물(300)이 성형된 후에 도 1의 (g)에서와 같이 3D 프린팅 성형물(300)을 정해진 치수에 맞도록 절단하여(S140) 도 1의 (h)에서와 같이 가공이 완료된 3D 프린팅 성형 가공물을 사용처에 이용하게 된다.Subsequently, after the pressing process, the 3D printing molding 300 is formed as shown in FIG. 1 (e), and then the 3D printing molding 300 is cut to fit a predetermined dimension as shown in FIG. 1 (g) (S140). As shown in (h) of 1, a 3D printed molded product that has been processed is used for the application.

이에 추가하여 3D 프린팅된 성형물을 프레싱 장치(10)를 이용하여 절단 작업에 적합한 폭으로 압착한 후에 절단 작업이 이루어지도록 하고, 이에 추가하여 표면 가공 장치(20)를 이용하여 표면 가공도 수행한다.In addition to this, the 3D printed molding is compressed using a pressing device 10 to a width suitable for a cutting operation so that a cutting operation is performed, and in addition, surface processing is also performed using the surface processing apparatus 20.

표면 가공에는 다양한 종류가 있는데, 예를 들어 레이저 마킹은 레이저 머신으로 철판과 같이 강성이 강한 물품을 절단하기 위해 이용되지만, 전압과 분출되는 질소가스의 압력을 조절함으로써 절단되지 않고 소망하는 깊이의 홈을 파거나 소재의 표면을 변색시키거나 표면을 다듬는 등의 마킹효과를 얻을 수 있고, 버프 가공은 표면을 기계 가공하는 방법으로 버프를 고속으로 회전시켜 가공물과의 사이에 발생하는 압력에 의해서 가공하는데 일반적으로 평활한 면을 면을 얻기 위해서 실시된다. 여기서 버프는 유연성 재료로 만든 휠의 외주면에 숫돌 입자를 접착제 등으로 고정시키거나, 숫돌 입자를 매제와 혼합한 버프 연마제를 칠하여 연마 공구로서의 기능을 가지게 하여 표면 가공에 이용된다. 이외에도 샌딩(Sanding), 호닝(Honing) 등의 가공 방법이 있으며, 3D 프린팅된 성형물에 대해 최적 가공 방법을 이용하여 가공하게 된다.There are various types of surface processing, for example, laser marking is used to cut a strong article such as a steel plate with a laser machine, but by adjusting the voltage and the pressure of the nitrogen gas emitted, the groove is not cut but has a desired depth. You can obtain marking effects such as digging, discoloring the surface of the material, or trim the surface.Buffing is a method of machining the surface by rotating the buff at a high speed and processing by pressure generated between the workpieces. It is usually done to get a smooth surface. Here, the buff is used for surface processing by fixing the grindstone particles on the outer circumferential surface of a wheel made of a flexible material with an adhesive or the like, or by painting the buff abrasive mixed with grindstone particles to have a function as an abrasive tool. In addition, there are sanding, honing, and other processing methods, and 3D printed moldings are processed using an optimal processing method.

따라서 본 발명에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법은 종래의 연속섬유의 함량 조절이 어렵고, 유연성이 떨어지며, 복잡한 형상의 부품에 제조가 용이하지 않은 단점을 해결함으로써 경도, 강도 및 표면조도가 우수한 3D 프린팅 성형물을 제공할 수 있고, 제조 공정 효율성이 향상되어 경제성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the 3D printing method using the continuous fiber-reinforced thermoplastic resin according to the present invention is difficult to control the content of the conventional continuous fiber, the flexibility is poor, and the hardness, strength and surface roughness are solved by solving the disadvantages of inability to manufacture complex shaped parts. It is possible to provide an excellent 3D printing molding, and the manufacturing process efficiency is improved, thereby improving the economic efficiency.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 작업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are merely the most preferred embodiments selected for the understanding of the operator among various possible embodiments, and the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by the presented embodiments , It is revealed that various changes, additions, and changes are possible within a range that does not depart from the technical spirit of the present invention, and that other exemplary embodiments are possible.

10: 프레싱 장치
11: 열 오븐
12: 마이크로파 발생 장치
20: 표면 가공 장치
100: 열가소성 수지
200: 연속 섬유
300: 3D 프린팅 성형물10: pressing device
11: thermal oven
12: microwave generator
20: surface processing device
100: thermoplastic resin
200: continuous fiber
300: 3D printing molding

Claims (6)

베이스로서 열가소성 수지를 도포하여 일정 공간이 형성되도록 3D 프린팅하는 단계,
연속 섬유를 상기 3D 프린팅된 열가소성 수지 사이에 형성된 상기 공간 내에 3D 프린팅하는 단계,
상기 열가소성 수지와 상기 연속 섬유에 의해 3D 프린팅된 성형물을 프레싱하는 프레싱 단계, 및
상기 3D 프린팅된 성형물을 절단 가공하는 절단 가공 단계, 를 포함하는 것을 특징으로 하는
연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법.3D printing to form a certain space by applying a thermoplastic resin as a base,
3D printing a continuous fiber in the space formed between the 3D printed thermoplastic resins,
A pressing step of pressing a 3D printed molding by the thermoplastic resin and the continuous fiber, and
It characterized in that it comprises a cutting step of cutting the 3D printed moldings,
3D printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 연속 섬유는 열가소성 수지 사이에 사선구조 또는 격자구조로 3D 프린팅되는 것을 특징으로 하는
연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법.According to claim 1,
The continuous fibers are 3D printed in a diagonal structure or a lattice structure between thermoplastic resins.
3D printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin. 제 1 항에 있어서,
상기 연속 섬유는 카본(Carbon), 글래스(Glass), 현무암 또는 아라미드 섬유 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는
연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법.According to claim 1,
The continuous fiber is made of any one of carbon (Carbon), glass (Glass), basalt or aramid fiber
3D printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 연속 섬유 강화 열가소성 수지를 이용한 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 3D 프린팅 성형물.A 3D printing molding produced by a 3D printing method using a continuous fiber-reinforced thermoplastic resin according to any one of claims 1, 4, and 5.
KR1020190142473A 2019-11-08 2019-11-08 3d printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin and 3d printing object manufactured by the method KR102102844B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190142473A KR102102844B1 (en) 2019-11-08 2019-11-08 3d printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin and 3d printing object manufactured by the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190142473A KR102102844B1 (en) 2019-11-08 2019-11-08 3d printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin and 3d printing object manufactured by the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102102844B1 true KR102102844B1 (en) 2020-04-22

Family

ID=70472946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190142473A KR102102844B1 (en) 2019-11-08 2019-11-08 3d printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin and 3d printing object manufactured by the method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102102844B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117621445A (en) * 2024-01-26 2024-03-01 泉州玉环模具有限公司 Use 3D printer of retrieving plastics for 3D printing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017185788A (en) * 2016-03-16 2017-10-12 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 3d printing method for manufacturing fiber-reinforced composite material structure, and 3d printer
KR101905710B1 (en) * 2017-07-10 2018-10-11 한국과학기술연구원 Basalt fiber-filled thermoplastic filament for 3D printing and fiber reinforced composite prepared by using the same
KR20180127694A (en) * 2017-05-22 2018-11-30 재단법인 한국탄소융합기술원 Manufacturing Method for Polymer composite with carbon fiber for 3D printers
JP2019022986A (en) * 2013-03-22 2019-02-14 マーク，グレゴリー，トーマス Three dimensional printing method
KR101963436B1 (en) * 2017-03-24 2019-03-29 한국기계연구원 3d printing device for multiple material and 3d printing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019022986A (en) * 2013-03-22 2019-02-14 マーク，グレゴリー，トーマス Three dimensional printing method
JP2017185788A (en) * 2016-03-16 2017-10-12 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 3d printing method for manufacturing fiber-reinforced composite material structure, and 3d printer
KR101963436B1 (en) * 2017-03-24 2019-03-29 한국기계연구원 3d printing device for multiple material and 3d printing method
KR20180127694A (en) * 2017-05-22 2018-11-30 재단법인 한국탄소융합기술원 Manufacturing Method for Polymer composite with carbon fiber for 3D printers
KR101905710B1 (en) * 2017-07-10 2018-10-11 한국과학기술연구원 Basalt fiber-filled thermoplastic filament for 3D printing and fiber reinforced composite prepared by using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117621445A (en) * 2024-01-26 2024-03-01 泉州玉环模具有限公司 Use 3D printer of retrieving plastics for 3D printing
CN117621445B (en) * 2024-01-26 2024-04-26 泉州玉环模具有限公司 3D printer using recycled 3D printing plastic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100797269B1 (en) Process and equipment for manufacture of advanced composite structures
CN108422682B (en) Method of manufacturing thermoplastic composite structures and prepreg tape for use therein
US10449731B2 (en) Apparatus and process for forming three-dimensional objects
EP3003694B1 (en) Continuous fiber-reinforced component fabrication
EP3219474B1 (en) Method and device for 3d-printing a fiber reinforced composite component by tape-laying
KR102231918B1 (en) Coated fiber-reinforced resin molding and process for producing same
US20170157851A1 (en) Device and method for 3d printing with long-fiber reinforcement
JP2008246981A (en) Manufacturing method of fiber-reinforced composite material
CN104309122A (en) 3D printing method and device of carbon fiber reinforced composite
EP2527130B1 (en) Laying-up method for non-planar composite material components
EP3878635B1 (en) Method for manufacturing a part
KR102102844B1 (en) 3d printing method using continuous fiber reinforced thermoplastic resin and 3d printing object manufactured by the method
Dudek et al. Rapid prototyping: Technologies, materials and advances
KR101961103B1 (en) Carbon riber and mesh structure tight processing carbon fiber prepreg and manufacturing method of the same
JP2020037254A (en) Continuous fabrication for composite preform
CA2869992C (en) Stabilization device, stabilization method and method for producing fiber composite components
EP3592540B1 (en) Moulding method
KR20190031888A (en) Three-dimensional object
JP6976256B2 (en) Molding platen with woven surface texture and thermosetting articles made from it
CN106003966B (en) Board production equipment and method
WO2018167075A1 (en) Moulded part
WO2022154775A2 (en) A 3d printer comprising an apparatus for polymer matrix composites and working method thereof
Taverna Cannon solutions for mass production of composite parts
CN117841238A (en) Laying and printing integrated forming method for composite material member

Legal Events

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