KR102128069B1 - Fdm 3d 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치 - Google Patents

Fdm 3d 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102128069B1
KR102128069B1 KR1020180119698A KR20180119698A KR102128069B1 KR 102128069 B1 KR102128069 B1 KR 102128069B1 KR 1020180119698 A KR1020180119698 A KR 1020180119698A KR 20180119698 A KR20180119698 A KR 20180119698A KR 102128069 B1 KR102128069 B1 KR 102128069B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lubricant
filament
housing
sponge
printing
Prior art date
Application number
KR1020180119698A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200044186A (ko
Inventor
김주형
권장우
이선곤
이선우
김용래
강선호
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
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 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020180119698A priority Critical patent/KR102128069B1/ko
Publication of KR20200044186A publication Critical patent/KR20200044186A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102128069B1 publication Critical patent/KR102128069B1/ko

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
    • 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
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • 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
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • 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
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • 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
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • 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
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10—Pre-treatment
    • 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
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N29/00—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems
    • F16N29/02—Special means in lubricating arrangements or systems providing for the indication or detection of undesired conditions; Use of devices responsive to conditions in lubricating arrangements or systems for influencing the supply of lubricant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N2280/00—Valves
    • F16N2280/02—Valves electromagnetically operated

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활제를 필라멘트에 자동으로 공급하여, 필라멘트의 표면과 노즐의 내주면 사이에 오일막 형성하여 필라멘트의 압출 속도를 일정하게 유지시킴으로써, 출력물의 기계적 강도 및 강성을 향상시키고, 노즐 막힘 현상이나 필라멘트의 뭉침, 끊김 형상을 방지하여 우수한 품질의 제품을 출력할 수 있는 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에 관한 것이다.

Description

FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치{Auto feeding device of lubricant for FDM type 3D Printing}
본 발명은 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활제를 필라멘트에 자동으로 공급하여, 필라멘트의 표면과 노즐의 내주면 사이에 오일막 형성하여 필라멘트의 압출 속도를 일정하게 유지시킴으로써, 출력물의 기계적 강도 및 강성을 향상시키고, 노즐 막힘 현상이나 필라멘트의 뭉침, 끊김 형상을 방지하여 우수한 품질의 제품을 출력할 수 있는 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에 관한 것이다.
3D 프린팅은 디지털 설계 도면과 3D 프린터만 있으면 누구나 전 세계 어디서든 필요한 제품을 생산할 수 있고, 제조 공정의 획기적인 간소화를 통하여 제조업 패러다임 변화의 핵심으로 주목받고 있다. 3D 프린팅 자체는 이미 1980년대 말부터 생산 현장에서 시제품 제작에 주로 이용되어 왔지만, 최근 소재 기술의 발달로 플라스틱뿐만 아니라 유리, 금속 등으로까지 확대 적용되면서 제작 범위가 다양해졌다. 그리고 3D 프린팅 과정은 컴퓨터에서 3D 디자인 프로그램 등을 이용해서 디자인한 후에 이를 정해진 데이터 양식으로 저장하고, 3D 프린터가 이러한 입체적인 디자인을 '미분'하듯이 얇은 가로 층으로 나누어 분석하고, 그런 다음에 디자인 파일에 그려진 형태대로 재료를 바닥부터 꼭대기까지 차곡차곡 쌓아올리게 되면 입체 모형이 완성된다. 즉, 하나의 모형을 한없이 잘게 썰어 가는 미분과, 이렇게 잘게 썰어진 조각을 합쳐 원래의 모형으로 환원시키는 적분의 원리를 모두 사용하고 있다.
3D 프린팅 방식으로는 공정 방식(고체, 액체, 파우더 기반)별로 분류할 수 있는데, 즉 FDM(고체기반, 수지압출기술), SLA(액체 기반 광경화수지조형기술), DLP(디지털광학기술), SLS(파우더 기반 쾌속조형기술) 등으로 분류할 수 있다.
이중 3D프린터로 가장 널리 활용되어지고 있는 FDM(Fused Deposition Modeling) 3D프린터는 플라스틱 필라멘트가 고온상태의 노즐을 지나면서 용융압출과 동시에 급랭되는 적층 과정의 반복으로 3차원 형상을 적층 제작하는 기계이다.
일반적으로 열전도성이 좋지 않은 FDM 3D프린팅용 플라스틱 필라멘트는 고온 압출과 급랭으로 인한 적층 시 내부응력(internal stress) 및 결정화도(degree of crystallinity)의 차이 등으로 기계적 강도를 저하시키는 원인을 제공하게 된다.
이는 3D프린팅 시 고온으로 용융된 필라멘트가 적층방향에 따라 긴 사슬구조(chain structure)로 늘어나면서 생기는 고분자 배열(polymer arrangement)로 고온상태의 노즐과 필라멘트가 접하는 부분은 유동(flow)에 의한 전단류(shear flow)의 발생으로 전단력(shearing force)이 많이 발생하여 배향층(orientation layer)이 나타날 것이고 노즐의 중앙 부분에서는 유동저항이 없기 때문에 배향이 없는 비배향층(non oriented layer)이 형성될 것이다.
이와 같이 배향층과 비배향층이 발생하는 이중구조는 배향 방향으로 수축이 더 크게 발생하여 내부응력이 많이 남아있게 되는 구조적 단점을 가지고 있기 때문이다.
또한, 공급재료인 필라멘트가 압출 시 핫 엔드(hot end)의 안쪽 배럴(barrel)에 달라붙어 노즐이 막히는 현상이 빈번하게 발생하며, 필라멘트가 핫 엔드 방향으로 압출될 때, 구동 휠 아래의 압출기 내부에 마찰이 발생하여 필라멘트의 압출 속도 및 프린팅 속도가 저하되고, 마찰이 과해지면 필라멘트에 작용하는 장력이 크게 되어 3D 프린팅이 중단되기도 한다.
이러한 다양한 원인들로 필라멘트의 원활한 공급이 어려워지고 3D 프린팅에 문제가 생기는 현상은 플라스틱 필라멘트를 사용하는 FDM 방식의 3D 프린터 사용자들에게 고질적인 문제이나, 이를 해결할 수 있는 장치는 개발되지 않고 있는 실정이다.
한편, FDM 3D프린터에 관한 종래기술로는 대한민국공개특허 제10-2016-0059302호가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 윤활제를 필라멘트에 자동으로 공급하여, 필라멘트의 표면과 노즐의 내주면 사이에 오일막 형성하여 필라멘트의 압출 속도를 일정하게 유지시킴으로써, 출력물의 기계적 강도 및 강성을 향상시키고, 노즐 막힘 현상이나 필라멘트의 뭉침, 끊김 형상을 방지하여 우수한 품질의 제품을 출력할 수 있는 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치는 윤활제를 보관하는 오일박스; 상단면에 주입구 및 유입구가 형성되고, 하단면에 배출구가 형성되며, 내부에 스펀지가 삽입되는 하우징; 상기 오일박스와 상기 하우징의 상기 주입구를 연결하는 오일관; 및 상기 오일관을 개방 또는 폐쇄하는 솔레노이드 밸브;를 포함하며, 상기 오일관 및 상기 주입구를 통해 상기 윤활제를 필라멘트에 공급하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하우징은 스크류 형태로 형성되며, 상기 하우징의 내부에 상기 스펀지가 나선스크류 형태로 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징은 전면 하단부에 수분 센서를 더 포함하며, 상기 수분 센서를 통해 측정된 상기 스펀지의 윤활제 함유량에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 통해 상기 오일관을 개방 또는 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 윤활제로, 상기 필라멘트의 용융점보다 끓는점이 높은 식물성 오일을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치는 끓는점이 필라멘트의 용융점보다 높은 식물성오일을 윤활제로 사용하여 필라멘트에 자동으로 공급함으로써 필라멘트의 표면과 노즐의 내주면 사이에 오일막을 형성하여 필라멘트와 노즐 사이의 마찰을 줄여주어 필라멘트에 발생하는 전단류를 줄여줌으로써 최종 출력물의 잔존 내부응력을 감소시켜 출력물의 기계적 강도 및 강성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 윤활제의 공급으로 필라멘트의 표면과 노즐의 내주면 사이에 오일막을 형성함으로써 필라멘트가 고온노즐의 내벽에 달라붙거나 필라멘트 자체에 이물질이 달라붙는 현상을 방지하여, 노즐 막힘 현상이나 필라멘트의 뭉침, 끊김 형상 없이 필라멘트의 압출 속도를 일정하게 유지시켜, 3D 프린터의 구동을 원활하게 하고 우수한 품질의 제품을 출력할 수 있다.
또한, 하우징의 하단부에 형성된 수분센서를 통해 스펀지의 윤활제 함유량을 실시간으로 측정하여, 측정된 스펀지의 윤활제 함유량에 따라 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 필라멘트에 지속적으로 윤활제를 공급할 수 있다.
또한, 스크류 형태로 형성된 하우징의 내부공간에 스펀지가 나선스크류 형태로 삽입되어 있기 때문에, 하우징 내부공간의 어느 일 지점에만 윤활제를 떨어뜨려도 윤활제가 하강하면서 스펀지에 고르게 퍼져, 스펀지의 길이방향 전체에 걸쳐 균일하게 적셔주게 되고, 스펀지도 나선스크류 형태로 배치되어 있기 때문에 수직 하강 시 필라멘트 외면 전체에 윤활제가 고루 도포될 수 있다.
이에 더하여, 하우징의 하단을 막힌 형태로 형성하고 필라멘트의 배출구를 일정한 높이로 단턱진 원통형으로 형성하여, 윤활제가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 전면사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 후면사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 저면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징에 오일관, 스펀지 및 필라멘트가 설치된 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치가 설치된 모습을 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치 중 하우징의 구조에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 전면사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 후면사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 구조를 보여주는 저면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징에 오일관, 스펀지 및 필라멘트가 설치된 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 하우징의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치의 하우징(10)은 스크류 형태로 형성되어 내부에 스펀지(30)가 나선스크류 형태로 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있으며, 하우징(10)의 상단면 일측에는 오일관(41)이 연결되는 주입구(11)가 형성되어 있고, 하우징(10)의 상단면 중앙에는 필라멘트(20)가 유입되는 유입구(12)가 형성되어 있다.
상기와 같이 하우징(10)이 스크류 형태로 형성되어 내부에 스펀지(30)가 나선스크류 형태로 삽입됨으로써 오일관(41) 및 주입구(11)를 통해 공급된 윤활제가 하우징(10)의 내부공간에 삽입된 스펀지(30)의 어느 일 지점에만 떨어지더라도 윤활제가 나선스크류 형태로 삽입된 스펀지(30)를 따라 하강하면서 스펀지(30)의 길이방향 전체에 걸쳐 균일하게 적셔줌으로써 필라멘트(20)의 표면에 윤활제가 고루 도포될 수 있다.
또한, 하우징(10)의 전면 하단측에는 스펀지(30)의 윤활제 함유량을 실시간으로 측정하는 수분 센서(14)가 설치되며, 하단면 중앙에는 유입구(12)를 통해 유입된 필라멘트(20)가 빠져나가는 통로인 배출구(13)가 형성된다.
이때, 배출구(13)를 제외한 하우징(10)의 하단면이 모두 막힌 형태로 형성되며, 배출구(13)가 일정한 높이로 단턱진 원통형으로 형성되기 때문에, 하우징(10) 내부의 스펀지(30)에 공급된 윤활제가 하강하여 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치가 설치된 모습을 보여주는 도면이다.
이하, 도 7을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치의 전체구성 및 작동과정에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치는 크게 하우징(10), 오일박스(40) 및 솔레노이드 밸브(50)로 구성된다.
오일박스(40)는 하우징(10) 내부의 스펀지(30)에 공급하여 필라멘트(20)의 표면에 도포하기 위한 윤활제가 보관되는 곳으로, 오일관(41)을 통해 솔레노이드 밸브(50) 및 하우징(10) 상단의 주입구(11)와 연결된다.
이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치에서 사용되는 윤활제는 필라멘트(20)가 고온노즐(60)을 지날 때, 필라멘트(20)와 고온노즐(60)의 내주면 사이의 마찰을 줄여주기 위한 오일막을 형성하기 위해, 필라멘트(20)가 히터(70)에 의해 가열되는 온도에서도 액체 상태의 분자 구조를 유지할 수 있어야 하기 때문에, 필라멘트(20)의 용융점보다 끓는점이 높은 식물성 오일을 윤활제로 사용하는 것이 바람직하다.
솔레노이드 밸브(50)는 하우징(10)의 전면 하단부에 설치된 수분 센서(14)와 전기적으로 연결되어, 수분 센서(14)의 신호에 따라 오일관(41)을 개방 또는 폐쇄하여 하우징(10) 내부의 스펀지(30)로 공급되는 윤활제의 양을 조절하는 역할을 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치의 작동과정에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 3D 프린터를 작동시키면, 솔레노이드 밸브(50)가 오일관(41)을 개방하여 오일박스(40)에 보관되어 있던 윤활제가 오일관(41) 및 주입구(11)를 통해 하우징(10) 내부에 삽입된 스펀지(30)의 상단으로 공급되고, 스펀지(30)의 상단에 공급된 윤활제가 나선스크류 형태로 삽입된 스펀지(30)를 따라 하강하면서 스펀지(30)의 길이방향 전체에 걸쳐 균일하게 적셔주게 된다.
이때, 하우징(10)의 전면 하단부에 설치된 수분 센서(14)는 실시간으로 스펀지(30)의 윤활제 함유량을 측정하며, 수분 센서(14)를 통해 측정된 윤활제 함유량이 일정량 이상이 되면 솔레노이드 밸브(50)가 오일관(41)을 폐쇄하여 윤활제의 공급을 멈추고, 필라멘트(20)가 하우징(10)의 유입구(12)를 통해 공급되면서 윤활제가 함유된 스펀지(30)와 접촉하여 필라멘트(20)의 전체 표면에 윤활제가 고루 도포된 후 3D 프린팅이 시작된다.
이때, 스펀지(30)도 나선스크류 형태로 배치되어 있기 때문에 필라멘트(20)가 하강하면, 필라멘트(20) 둘레면 전체에 빠짐없이 윤활제가 도포되는 것이다.
상기와 같이 공급된 윤활제에 의해 필라멘트(20)의 표면과 고온 노즐(60)의 내주면 사이에 오일막이 형성됨으로써 필라멘트(20)의 표면과 고온 노즐(60)의 내주면 사이의 마찰을 줄여주게 되고, 이에 따라 압출 시에 필라멘트(20)에 발생하는 전단류가 획기적으로 줄어들어 최종 출력물의 잔존 내부응력을 감소시켜 출력물의 기계적 강도 및 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 윤활제의 공급으로 필라멘트(20)의 표면과 고온 노즐(60)의 내주면 사이에 오일막을 형성함으로써 필라멘트(20)가 고온 노즐(60)의 내주면에 달라붙거나 필라멘트(20) 자체에 이물질이 달라붙는 현상을 방지하여, 노즐 막힘 현상이나 필라멘트(20)의 뭉침, 끊김 형상 없이 필라멘트(20)의 압출 속도를 일정하게 유지시켜, 3D 프린터의 구동을 원활하게 하고 우수한 품질의 제품을 출력할 수 있다.
이후, 하우징(10)의 전면 하단부에 설치된 수분 센서(14)에 의해 스펀지(30)의 윤활제 함유량을 실시간으로 측정하여, 윤활제 함유량이 일정량 미만이 되면 솔레노이드 밸브(50)가 오일관(41)을 개방하여 윤활제를 하우징(10) 내부의 스펀지(30)로 공급하기 시작한다.
이후에는 수분 센서(14)를 통해 측정된 스펀지(30)의 윤활제 함유량에 따라 솔레노이드 밸브(50)를 개방 또는 폐쇄하는 작동을 하게 되며, 3D 프린팅이 완료되면 솔레노이드 밸브(50)가 오일관(41)을 폐쇄하여 윤활제의 공급을 차단한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치는 끓는점이 필라멘트의 용융점보다 높은 식물성오일을 윤활제로 사용하여 필라멘트에 자동으로 공급함으로써 필라멘트의 표면과 노즐의 내주면 사이에 오일막을 형성하여 필라멘트와 노즐 사이의 마찰을 줄여주어 필라멘트에 발생하는 전단류를 줄여줌으로써 최종 출력물의 잔존 내부응력을 감소시켜 출력물의 기계적 강도 및 강성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 윤활제의 공급으로 필라멘트의 표면과 노즐의 내주면 사이에 오일막을 형성함으로써 필라멘트가 고온노즐의 내벽에 달라붙거나 필라멘트 자체에 이물질이 달라붙는 현상을 방지하여, 노즐 막힘 현상이나 필라멘트의 뭉침, 끊김 형상 없이 필라멘트의 압출 속도를 일정하게 유지시켜, 3D 프린터의 구동을 원활하게 하고 우수한 품질의 제품을 출력할 수 있다.
또한, 하우징의 하단부에 형성된 수분센서를 통해 스펀지의 윤활제 함유량을 실시간으로 측정하여, 측정된 스펀지의 윤활제 함유량에 따라 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 필라멘트에 지속적으로 윤활제를 공급할 수 있다.
또한, 스크류 형태로 형성된 하우징의 내부공간에 스펀지가 나선스크류 형태로 삽입되어 있기 때문에, 하우징 내부공간의 어느 일 지점에만 윤활제를 떨어뜨려도 윤활제가 하강하면서 스펀지에 고르게 퍼져, 스펀지의 길이방향 전체에 걸쳐 균일하게 적셔줌으로써 필라멘트에 윤활제가 고루 도포될 수 있다.
이에 더하여, 하우징의 하단을 막힌 형태로 형성하고 필라멘트의 배출구를 일정한 높이로 단턱진 원통형으로 형성하여, 윤활제가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
10 : 하우징
11 : 주입구
12 : 유입구
13 : 배출구
14 : 수분 센서
20 : 필라멘트
30 : 스펀지
40 : 오일 박스
41 : 오일관
50 : 솔레노이드 밸브
60 : 고온 노즐
70 : 히터

Claims (4)

  1. 윤활제를 보관하는 오일박스;
    상단면에 주입구 및 필라멘트가 유입되는 유입구가 형성되고, 하단면에 배출구가 형성되며, 내부에 스펀지가 삽입되는 하우징;
    상기 오일박스와 상기 하우징의 상기 주입구를 연결하는 오일관; 및
    상기 오일관을 개방 또는 폐쇄하는 솔레노이드 밸브;를 포함하며,
    상기 오일관 및 상기 주입구를 통해 상기 윤활제를 상기 필라멘트에 공급하고,
    상기 배출구를 제외한 상기 하우징의 하단면이 모두 막힌 형태로 형성되며, 상기 배출구가 일정한 높이로 단턱진 원통형으로 형성되어 상기 하우징 내부의 상기 스펀지에 공급된 상기 윤활제가 하강하여 외부로 유출되는 것이 방지되고,
    상기 하우징은 내부에 상기 스펀지가 나선스크류 형태로 삽입될 수 있는 공간이 형성 되도록 스크류 형태로 형성되며,
    상기 하우징의 내부에 상기 스펀지가 나선스크류 형태로 삽입되어 상기 오일관 및 상기 주입구를 통해 공급된 상기 윤활제가 상기 하우징의 내부공간에 나선스크류 형태로 삽입된 상기 스펀지의 상단 어느 일 지점에만 떨어져도 상기 윤활제가 나선스크류 형태로 삽입된 상기 스펀지를 따라 하강하면서 상기 스펀지의 길이방향 전체에 걸쳐 균일하게 적셔줌으로써 상기 필라멘트의 표면에 상기 윤활제가 고루 도포되는 것을 특징으로 하는 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 전면 하단부에 수분 센서를 더 포함하며,
    상기 수분 센서를 통해 측정된 상기 스펀지의 윤활제 함유량에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 통해 상기 오일관을 개방 또는 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윤활제로, 상기 필라멘트의 용융점보다 끓는점이 높은 식물성 오일을 사용하는 것을 특징으로 하는 FDM 3D 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치.
KR1020180119698A 2018-10-08 2018-10-08 Fdm 3d 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치 KR102128069B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180119698A KR102128069B1 (ko) 2018-10-08 2018-10-08 Fdm 3d 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180119698A KR102128069B1 (ko) 2018-10-08 2018-10-08 Fdm 3d 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200044186A KR20200044186A (ko) 2020-04-29
KR102128069B1 true KR102128069B1 (ko) 2020-06-29

Family

ID=70466908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180119698A KR102128069B1 (ko) 2018-10-08 2018-10-08 Fdm 3d 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102128069B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050129941A1 (en) 2001-09-21 2005-06-16 Stratasys, Inc. High-precision modeling filament

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59150915A (ja) * 1983-02-15 1984-08-29 Honda Motor Co Ltd 自動給油装置
JPS6185507A (ja) * 1984-10-04 1986-05-01 Fuji Electric Co Ltd 潤滑油供給装置
JPH03246310A (ja) * 1990-02-23 1991-11-01 Kubota Corp 長時間連続運転するエンジンへの潤滑油自動補給方法及びその装置
KR20020019148A (ko) * 2000-09-05 2002-03-12 이계안 엔진 오일 공급장치
KR20150042664A (ko) * 2013-10-11 2015-04-21 주식회사 로킷 3D printer의 필라멘트 삽입 및 운반을 개선하기 위한 윤활 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050129941A1 (en) 2001-09-21 2005-06-16 Stratasys, Inc. High-precision modeling filament

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200044186A (ko) 2020-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105848849B (zh) 通过注塑模制机注塑模制塑料零件的方法
JP2019533593A (ja) ３ｄプリンタのためのより良好に制御可能なプリントヘッド
JP6711753B2 (ja) 溶融器、及びそれを用いた射出装置、並びに、射出成形品及びその製造方法、部材間の接合体の製造方法
KR101720672B1 (ko) 일체형 노즐을 포함하는 3d 프린터 압출기
CN104842561A (zh) 一种制备热塑性弹性体制品的3d打印装置
WO2003004243A1 (en) Method and apparatus for injection molding articles
KR20170043786A (ko) 3d 프린터
JPH07164512A (ja) 射出成形装置
JPH11320631A (ja) 二段階射出成形機の動作方法、二段階射出成形機における材料の可塑化及び溶融体の移送方法及びシステム
KR102128069B1 (ko) Fdm 3d 프린팅용 윤활제 자동 공급 장치
CN103624986A (zh) 一种3d打印设备
CN114536698A (zh) 一种可智能调控的注塑装置及其工艺
JPS6096425A (ja) 合成樹脂射出成形機のスクリユ可塑化及び輸送装置
RU2378114C1 (ru) Способ и устройство для формования пластических материалов
JP6151923B2 (ja) 成形方法
CN209755946U (zh) 一种快速成型注塑件的注塑模具
CN204658966U (zh) 一种制备热塑性弹性体制品的3d打印装置
US20220126539A1 (en) Optical lens molding device
TWI750771B (zh) 再生塑膠射出成型系統之射出機
US8092208B2 (en) Gas-assisted mold surface heating system
JP2003231148A (ja) 熱可塑性樹脂発泡体の成形方法
CN208759958U (zh) 一种预加热注塑设备
CN211993949U (zh) 乘用车窗口密封板料件注塑模具
KR20190134866A (ko) 3차원 프린터용 원료 공급유닛 및 이를 포함하는 3차원 프린터
CN207172590U (zh) 一种注塑机的换料装置

Legal Events

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