KR102151049B1 - 3d 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 고분자 물질이 토출되는 복수의 노즐이 구비된 제1 노즐부 및 직경이 다른 복수의 노즐이 구비된 제2 노즐부가 준비되는 단계, 상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부에서 토출된 물질이 합쳐져 분사되는 분사구가 준비되는 단계, 3D 프린팅되어 부품의 베이스가 형성되는 베이스 형성 단계 및 제1 파트를 3D 프린팅하는, 제1 파트 형성 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 3D 프린팅 방법으로 하나의 부품에서 복합적인 기능이 발현될 수 있도록 부품을 빠르고 저비용으로 쉽게 제작할 수 있다. 또한, 전자파 차폐에 활용되는 탄소 물질의 함량을 조절함으로써 부품의 레이어 또는 파트별로 전자파 차폐 정도를 조절할 수 있다.

Description

3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING FUNCTIONAL PARTS UNSING 3D PRINTING}
본 발명은 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 3D 프린팅 기술을 활용하여 하나의 부품에서 전자파 차폐, 방열 등의 기능을 갖춘 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 4차 산업 시대가 도래함에 따라 신기술 중에도 핵심 기술로 분류되는 3D 프린팅 기술을 활용하는 방법에 대한 관심이 높다. 특히, 3D 프린팅의 정교성이 높아짐에 따라 이를 이용하여 기계의 부품이나 특정 물건의 형상을 만드는데에 제약이 사라지고 있으며, 본 발명은 이와 같은 3D 프린팅 기술을 활용하여 부품의 제작을 용이하게 한다.
종래의 기술에 의하면, 전자파 차폐 또는 방열 기능 등의 복합적인 기능을 갖는 부품을 제작하기 위해서는 부품 각 층에 기능성 물질을 증착 또는 코팅시키거나, 케이스 형태로 결합시키는 등의 복잡한 공정 과정을 거쳐야만 했다. 이에 따라 기능성 부품의 제작 시간이 길어지고, 원가 및 중량의 상승 문제가 발생하였다.
KR 10-2018-0016226 A
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3D 프린팅을 이용하여 하나의 부품에서 전자파 차폐와 방열 등의 복합적인 기능을 갖는 부품을 빠르고 저비용으로 쉽게 제작할 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 고분자 물질이 토출되는 복수의 노즐이 구비된 제1 노즐부 및 직경이 다른 복수의 노즐이 구비된 제2 노즐부가 준비되는 단계, 상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부에서 토출된 물질이 합쳐져 분사되는 분사구가 준비되는 단계, 상기 제1 노즐부에서 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구를 통해 분사됨으로써 3D 프린팅되어 부품의 베이스가 형성되는, 베이스 형성 단계 및 상기 부품에서 전자파 차폐 기능과 방열 기능이 갖춰진 부분인 제1 파트를 형성시키기 위해, 상기 제1 노즐부에서 토출된 고분자 물질과 상기 제2 노즐부에서 토출된 탄소 물질이 상기 분사구에서 합쳐져 분사됨으로써 상기 제1 파트를 3D 프린팅하는, 제1 파트 형성 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법에서, 상기 제1 노즐부의 노즐은, 탄성 고분자 물질이 토출되는 제1 탄성 노즐, 상기 베이스를 형성시키는 고분자 물질이 토출되는 제1 베이스 노즐 및 강성이 높은 고분자 물질이 토출되는 제1 강성 노즐을 포함하고, 상기 부품에서 신축성이 갖춰진 부분인 제2 파트를 형성시키기 위해, 상기 제1 탄성 노즐에서 탄성 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구에서 분사됨으로써 상기 제2 파트를 3D 프린팅하는, 제2 파트 형성 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 제2 파트 형성 단계에서, 상기 제1 탄성 노즐에서 탄성 고분자 물질이 토출됨과 동시에 상기 제2 노즐부에서 탄소 물질이 토출됨으로써 상기 제2 파트에 신축성과 전자파 차폐 기능을 동시에 부여한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 제1 파트 형성 단계에서, 상기 제2 노즐부의 직경이 다른 복수의 노즐은, 직경 크기가 작아지는 순서로 제2 대 노즐, 제2 중 노즐 및 제2 소 노즐을 포함하고, 상기 제1 파트에서 구현되는 전자파 차폐 성능이 가장 높게 구현되는 제1 고성능 파트를 3D 프린팅할 때는 상기 제2 대 노즐, 상기 제2 중 노즐 및 상기 제2 소 노즐이 모두 가동되며, 상기 제1 파트에서 상기 제1 고성능 파트를 제외한 부분을 3D 프린팅할 때는 상기 제2 대 노즐, 상기 제2 중 노즐 및 상기 제2 소 노즐 중에서 선택되어 가동된다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 부품에서 상기 제1 파트 또는 상기 제2 파트를 지지하도록 강성이 확보된 제3 파트를 형성시키기 위해, 상기 제1 강성 노즐에서 강성이 높은 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구에서 분사됨으로써 상기 제 3파트를 3D 프린팅하는, 제3 파트 형성 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 제2 대 노즐, 상기 제2 중 노즐 및 상기 제2 소 노즐은 각각 고체상태의 탄소 물질 필라멘트가 배치되고, 상기 제2 노즐에 배치된 상기 고체상태의 탄소 물질 필라멘트의 직경이 가장 크게 형성되며, 상기 제2 중 노즐, 상기 제 2 소 노즐 순서대로 상기 고체상태의 탄소 물질 필라멘트의 직경이 작아진다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 베이스, 상기 제1 파트, 상기 제2 파트 및 상기 제3 파트를 보호하기 위해 상기 제3 파트 형성 단계 다음에 케이스를 형성하도록 상기 제1 베이스 노즐에서 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구에서 분사됨으로써 상기 케이스를 3D 프린팅하는, 케이스 형성 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 3D 프린팅 방법으로 하나의 부품에서 복합적인 기능이 발현될 수 있도록 부품을 빠르고 저비용으로 쉽게 제작할 수 있다. 또한, 전자파 차폐에 활용되는 탄소 물질의 함량을 조절함으로써 부품의 레이어 또는 파트별로 전자파 차폐 정도를 조절할 수 있다.
또한, 신축성 있는 고분자 물질을 부품의 일부분에 3D 프린팅함으로써 부품의 원하는 부위에 신축성을 부여할 수 있으며, 신축성 있는 고분자와 탄소 물질을 동시에 토출 및 3D 프린팅함으로써 전자파 차폐, 방열, 신축성 등의 복합적 기능을 부품에 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 3D 프린팅을 활용함으로써 복합한 구조의 부품을 빠르고 손쉽게 제작 가능하게 됨에 따라 부품의 원가 및 중량을 감소시키는 효과를 얻을 수 있으며, 맞춤형의 다양한 부품 구조를 제조할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터의 개략 구성도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린터의 제1 노즐부와 제2 노즐부의 확대도; 및
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 부품의 제조공정을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 고분자 물질이 토출되는 복수의 노즐이 구비된 제1 노즐부(110) 및 직경이 다른 복수의 노즐이 구비된 제2 노즐부(120)가 준비되는 단계, 상기 제1 노즐부(110)와 상기 제2 노즐부(120)에서 토출된 물질이 합쳐져 분사되는 분사구(130)가 준비되는 단계, 상기 제1 노즐부(110)에서 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구(130)를 통해 분사됨으로써 3D 프린팅되어 부품(200)의 베이스(210)가 형성되는, 베이스 형성 단계 및 상기 부품(200)에서 전자파 차폐 기능과 방열 기능이 갖춰진 부분인 제1 파트(220)를 형성시키기 위해, 상기 제1 노즐부(110)에서 토출된 고분자 물질과 상기 제2 노즐부(120)에서 토출된 탄소 물질이 상기 분사구(130)에서 합쳐져 분사됨으로써 상기 제1 파트(220)를 3D 프린팅하는, 제1 파트 형성 단계를 포함한다.
도 1 내지 도 4은 본 발명에서 3D 프린팅을 이용하기 위한 3D 프린터(100)의 구성과 부품(200)의 제조 과정에 대해 도시한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 제1 노즐부(110)와 제2 노즐부(120)가 준비되는 단계, 분사구(130)가 준비되는 단계, 베이스(210) 형성 단계, 제1 파트(220) 형성 단계를 포함한다.
본 발명에서 활용되는 3D 프린터(100)는 제1 노즐부(110), 제2 노즐부(120), 분사구(130)를 포함한다. 제1 노즐부(110)는 고분자 물질이 토출되고, 제2 노즐부(120)는 탄소 물질이 토출된다. 제1 노즐부(110)와 제2 노즐부(120)에서 토출된 물질이 이동하는 경로는 분사구(130)에 만나게 되도록 형성되어 있다. 따라서 제1 노즐부(110)와 제2 노즐부(120)에서 물질이 동시에 토출된다면, 분사구(130)에서 서로 다른 물질이 혼합되어 3D 프린팅될 수 있도록 한다. 탄소 물질과 고분자 물질의 혼합비율은 제어부(140)에서 제어될 수 있다. 제1 노즐부(110)의 고분자 물질은 제1 노즐 재료 공급부(150)에서, 제2 노즐부(120)의 탄소 물질은 제2 노즐 재료 공급부(160)에서 공급될 수 있다.
제1 노즐부(110)에서 토출되는 고분자 물질은 TPU(열가소성 폴리우레탄 수지 ; Thermoplastic Polyurethane), PC(폴리카보네이트 ; Polycarbonate), PEEK(폴리에테르에테르케톤 ; Polyetheretherketone) 등이 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다.
제2 노즐부(120)에서 토출되는 탄소 물질은 그래핀, 탄소나노튜브, 흑연 등이 단독으로 또는 조합된 물질일 수 있으며, 그래핀, 탄소나노튜브 또는 흑연 등에 고분자 물질이 혼합된 혼합 물질을 탄소 물질이라고 지칭될 수 있다. 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 카본 블랙, 흑연 등과 같은 탄소 소재는 전기전도성이 뛰어나 전자파 충진제로 사용된다. 또한, 뛰어난 전기전도성으로 인하여 탄소 물질이 적용된 부품은 방열 기능을 갖출 수 있다. 제2 노즐부(120)에서 토출되는 탄소 물질은 탄소 소재가 단독으로 사용되거나 탄소 소재와 고분자 재료가 조합되어 사용될 수 있다.
도 3을 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법에서, 부품(200)을 제조하기 위해 부품(200)의 베이스(210)를 3D 프린팅하는 단계를 거친다. 본 발명에서의 부품(200)은 각 레이어 또는 각 부분 별로 다른 특성을 갖출 수 있으며, 이를 위해 부품(200)의 베이스(210)가 마련된 뒤에 베이스(210) 일부분 또는 베이스(210) 위의 층에 탄소 물질 또는 고분자 물질을 3D 프린팅할 수 있다. 베이스(210)를 3D 프린팅할 때는, 제1 노즐부(120)에서 고분자 물질이 토출되어 분사구(130)를 통해 분사됨으로써 베이스(210)가 3D 프린팅된다. 베이스(210)는 부품(200)에서 다른 기능을 갖는 파트를 지지할 수 있어야 하므로, 베이스(210)를 형성하는 고분자 물질은 일정한 강성을 가지는 물질로 하며, PC(폴리카보네이트 ; Polycarbonate), PEEK(폴리에테르에테르케톤 ; Polyetheretherketone) 등이 활용될 수 있다.
도 4를 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 베이스 형성 단계 다음에는 제1 파트 형성 단계가 착수된다. 제1 파트(220)는 부품(200)에서 전자파 차폐 기능과 방열 기능이 갖춰진 부분이다. 제1 파트(220)의 전자파 차폐 기능은 탄소 물질로 인해 형성된다. 제1 파트(220)를 3D 프린팅할 때 제2 노즐부(120)에서 탄소 물질이 토출된다. 이때 제1 파트(220)의 전자파 차폐 정도를 조절하기 위해서 제1 파트(220)를 구성하는 탄소 물질의 함량을 조절할 수 있다. 탄소 물질 함량을 높일 때에는 제2 노즐부(120)의 직경의 다른 노즐에서 직경이 큰 노즐이 사용되거나 모든 노즐에서 탄소 물질이 토출될 수 있으며, 탄소 물질 함량을 낮출 때에는 제2 노즐부(120)의 직경이 작은 노즐에서 탄소 물질이 토출될 수 있다. 또한, 탄소 물질 함량을 높일 때에는 제1 노즐부(110)의 고분자 물질의 토출 유량을 작게 하며, 탄소 물질 함량을 낮출 때에는 제1 노즐부(110)의 복수의 노즐 중 여러 노즐이 가동되어 고분자 물질의 함량을 상대적으로 높이는 방법으로 탄소 물질 함량을 낮출 수 있다. 제1 노즐부(110)에서 토출된 고분자 물질과 제2 노즐부(120)에서 토출된 탄소 물질이 분사구(130)에서 혼합되어 분사됨으로써 제1 파트(220)가 3D 프린팅된다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법에서, 상기 제1 노즐부(110)의 노즐은, 탄성 고분자 물질이 토출되는 제1 탄성 노즐(111), 상기 베이스를 형성시키는 고분자 물질이 토출되는 제1 베이스 노즐(112) 및 강성이 높은 고분자 물질이 토출되는 제1 강성 노즐(113)을 포함하고, 상기 부품에서 신축성이 갖춰진 부분인 제2 파트(230)를 형성시키기 위해, 상기 제1 탄성 노즐(111)에서 탄성 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구(130)에서 분사됨으로써 상기 제2 파트(230)를 3D 프린팅하는, 제2 파트 형성 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 제2 파트 형성 단계에서, 상기 제1 탄성 노즐(111)에서 탄성 고분자 물질이 토출됨과 동시에 상기 제2 노즐부(120)에서 탄소 물질이 토출됨으로써 상기 제2 파트(230)에 신축성과 전자파 차폐 기능을 동시에 부여한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 부품(200)에서 상기 제1 파트(220)와 상기 제2 파트(230)를 지지하도록 강성이 확보된 제3 파트(240)를 형성시키기 위해, 상기 제1 강성 노즐(113)에서 강성이 높은 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구(130)에서 분사됨으로써 상기 제 3파트(240)를 3D 프린팅하는, 제3 파트 형성 단계;를 더 포함한다.
도 2를 보면, 제1 노즐부(110)는 제1 탄성 노즐(111), 제1 베이스 노즐(112), 제1 강성 노즐(113)을 포함한다. 제1 탄성 노즐(111)은 탄성 고분자 물질을 토출한다. 도 5을 보면, 탄성 고분자 물질은 분사구(130)에서 분사됨으로써 3D 프린팅되어 제2 파트(230)를 형성시킨다. 제2 파트(230)는 부품(200)에서 신축성이 갖춰진 부분이다. 따라서 도 5에서 처럼 부품(200)의 제1 파트(220) 사이사이에 형성되어 부품에 가해지는 충격을 흡수하도록 배치될 수 있으며, 부품(200)의 종류 또는 쓰임새에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 탄성 고분자 물질로는 TPU(열가소성 폴리우레탄 수지 ; Thermoplastic Polyurethane)가 사용될 수 있다. 제2 파트(230)에는 신축성과 전자파 차폐 기능이 동시에 부여될 수 있다. 이 경우에는 제1 탄성 노즐(111)에서 탄성 고분자 물질이 토출됨과 동시에 제2 노즐부(120) 탄소 물질이 토출됨으로써 분사구(130)에서 탄성 고물자 물질과 탄소 물질이 혼합된 혼합 물질이 분사되어 제2 파트(230)를 3D 프린팅할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 베이스 노즐(112)에서는 베이스(210)를 형성시키는 고분자 물질은 토출된다. 베이스(210)를 형성시키는 고분자 물질은 PC(폴리카보네이트 ; Polycarbonate), PEEK(폴리에테르에테르케톤 ; Polyetheretherketone) 등이 사용될 수 있다. 제1 강성 노즐(113)에서는 강성이 높은 고분자 물질이 토출되며, 강성이 높은 고분자 물질은 제1 베이스 노즐(112)에서 토출되는 PC(폴리카보네이트 ; Polycarbonate), PEEK(폴리에테르에테르케톤 ; Polyetheretherketone)가 활용될 수도 있고, 엔지니어 필라멘트, PETG 필라멘트 등의 강성이 높은 필라멘트가 사용될 수도 있다.
도 6을 보면, 제3 파트(240)는 강성이 높은 고분자 물질로 3D 프린팅되어 형성된다. 3D 프린팅 특성상 부품(200)의 강성이 약해 쉽게 무너질 수 있는 문제가 있다. 따라서 부품(200) 설계에 따라 부품(200)의 제1 파트(220) 또는 제2 파트(230)을 지지할 수 있는 구성이 필요할 수도 있으며, 제3 파트(240)는 강성이 높은 고분자 물질로 구성되어 제1 파트(220) 또는 제2 파트(230)를 지지한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 노즐부(120)를 도시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 제1 파트 형성 단계에서, 상기 제2 노즐부(120)의 직경이 다른 복수의 노즐은, 직경 크기가 작아지는 순서로 제2 대 노즐(121), 제2 중 노즐(122) 및 제2 소 노즐(123)을 포함하고, 상기 제1 파트(220)에서 구현되는 전자파 차폐 성능이 가장 높게 구현되는 제1 고성능 파트(221)를 3D 프린팅할 때는 상기 제2 대 노즐(121), 상기 제2 중 노즐(122) 및 상기 제2 소 노즐(123)이 모두 가동되며, 상기 제1 파트(220)에서 상기 제1 고성능 파트(221)를 제외한 부분을 3D 프린팅할 때는 상기 제2 대 노즐(121), 상기 제2 중 노즐(122) 및 상기 제2 소 노즐(123) 중에서 선택되어 가동된다.
제2 노즐부(120)는 제2 대 노즐(121), 제2 중 노즐(122), 제2 소 노즐(123)을 포함한다. 제2 대 노즐(121)의 직경이 가장 크게 형성되고, 제2 소 노즐(123)의 직경이 가장 작게 형성되며, 제2 중 노즐(122)의 직경은 중간으로 형성된다. 노즐의 직경이 클수록 노즐에서 토출되는 탄소 물질의 양이 많아지므로, 직경이 다른 노즐을 활용함으로써 분사구(130)에서 분사되는 혼합 물질의 탄소 물질 함량을 조절할 수 있다.
전자파 차폐 기능을 갖는 제1 파트(220)에는, 전자파 차폐가 보다 강하게 되어야 하는 부분이 있을 수 있고, 그러한 부분을 제1 고성능 파트(221)이라 지칭하며, 제1 고성능 파트(221)에는 탄소 물질의 함량이 보다 높게 형성된다. 제1 고성능 파트(221)가 3D 프린팅될 때에는 제2 대 노즐(121), 제2 중 노즐(122), 제2 소 노즐(123)에서 모두 탄소 물질이 토출되어 분사구(130)에서 분사되는 혼합 물질에서의 탄소 물질 함량을 극대화한다.
제1 고성능 파트(221)를 제외한 제1 파트(220)를 3D 프린팅할 때의 탄소 물질 함량은 제1 고성능 파트(221)의 탄소 물질 함량보다 낮게 형성될 수 있으며, 따라서 제1 파트(220) 3D 프린팅시 설정된 탄소 물질 함량에 따라 제2 대 노즐(121), 제2 중 노즐(122), 제2 소 노즐(123) 중에서 선택되어 노즐에서 탄소 물질이 토출될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 제2 대 노즐(121), 상기 제2 중 노즐(122) 및 상기 제2 소 노즐(123)은 각각 고체상태의 탄소 물질 필라멘트(300)가 배치되고, 상기 제2 노즐(120)에 배치된 상기 고체상태의 탄소 물질 필라멘트(300)의 직경이 가장 크게 형성되며, 상기 제2 중 노즐(122), 상기 제 2 소(123) 노즐 순서대로 상기 고체상태의 탄소 물질 필라멘트의 직경이 작아진다.
도 2를 보면, 제2 대 노즐(121), 제2 중 노즐(122), 제2 소 노즐(123)에 배치된 탄소 물질 필라멘트(300)의 직경이 다르게 형성되어 있다. 이는 제2 대 노즐(121)에서 토출되는 탄소 물질의 유량이 가장 크기 때문에 제2 대 노즐(121)에 배치되는 탄소 물질 필라멘트(300)의 부피가 가장 커야하기 때문이다. 탄소 물질 필라멘트(300)의 주변으로는 히터(170)가 장착되는데, 노즐이 가동될 때에는 히터가 작동되어 히터(170)에서 발생되는 열에 의해 탄소 물질 필라멘트(300)가 녹게 되고, 직경이 큰 탄소 물질 필라멘트(300)일수록 녹아내리는 탄소 물질의 양이 많아지게 되므로 노즐에서 토출되는 탄소 물질의 유량이 커지게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법은, 상기 베이스(210), 상기 제1 파트(220), 상기 제2 파트(230) 및 상기 제3 파트(240)를 보호하기 위해 상기 제3 파트 형성 단계 다음에 케이스(250)를 형성하도록 상기 제1 베이스 노즐(112)에서 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구(130)에서 분사됨으로써 상기 케이스(250)를 3D 프린팅하는, 케이스 형성 단계를 더 포함한다.
도 7을 보면, 케이스(250)를 3D 프린팅하는 공정이 개략 도시되어 있다.
부품(200)의 베이스(210), 제1 파트(220), 제2 파트(230), 제3 파트(240)를 보호하기 위해 부품(200)에 케이스(250)가 형성될 수 있다. 케이스(250)의 재질은 베이스(210)의 재질과 동일하기 이루어질 수 있으며, 부품(200) 완성시 베이스(210)와 케이스(250)가 일체형으로 존재할 수 있다. 따라서 케이스 형성 단계에서는 제1 베이스 노즐(112)에서 고분자 물질이 토출되어 분사구(130)에서 분사됨으로써 케이스(250)를 3D 프린팅하게 된다.
위에서 설명한 본 발명의 부품 제조 방법의 각 단계를 사이에는 부품(200)에 필요한 통상적인 파트 등이 3D 프린팅되는 단계가 추가될 수 있는 것은 자명한 사실이다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 3D 프린터 110 : 제1 노즐부
111 : 제1 탄성 노즐 112 : 제1 베이스 노즐
113 : 제1 강성 노즐 120 : 제2 노즐부
121 : 제2 대 노즐 122 : 제2 중 노즐
123 : 제2 소 노즐 130 : 분사구
200 : 부품 210 : 베이스
220 : 제1 파트 221 : 제1 고성능 파트
230 : 제2 파트 240 : 제3 파트
250 : 케이스 300 : 탄소 물질 필라멘트

Claims (7)

  1. 고분자 물질이 토출되는 복수의 노즐이 구비된 제1 노즐부 및 직경이 다른 복수의 노즐이 구비된 제2 노즐부가 준비되는 단계;
    상기 제1 노즐부와 상기 제2 노즐부에서 토출된 물질이 합쳐져 분사되는 분사구가 준비되는 단계;
    상기 제1 노즐부에서 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구를 통해 분사됨으로써 3D 프린팅되어 부품의 베이스가 형성되는, 베이스 형성 단계; 및
    상기 부품에서 전자파 차폐 기능과 방열 기능이 갖춰진 부분인 제1 파트를 형성시키기 위해, 상기 제1 노즐부에서 토출된 고분자 물질과 상기 제2 노즐부에서 토출된 탄소 물질이 상기 분사구에서 합쳐져 분사됨으로써 상기 제1 파트를 3D 프린팅하는, 제1 파트 형성 단계;를 포함하는, 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 노즐부의 노즐은, 탄성 고분자 물질이 토출되는 제1 탄성 노즐, 상기 베이스를 형성시키는 고분자 물질이 토출되는 제1 베이스 노즐 및 상기 제1 탄성 노즐과 상기 제1 베이스 노즐에서 토출되는 고분자 물질보다 강성이 높은 고분자 물질이 토출되는 제1 강성 노즐을 포함하고,
    상기 부품에서 신축성이 갖춰진 부분인 제2 파트를 형성시키기 위해, 상기 제1 탄성 노즐에서 탄성 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구에서 분사됨으로써 상기 제2 파트를 3D 프린팅하는, 제2 파트 형성 단계;를 더 포함하는, 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 파트 형성 단계에서,
    상기 제1 탄성 노즐에서 탄성 고분자 물질이 토출됨과 동시에 상기 제2 노즐부에서 탄소 물질이 토출됨으로써 상기 제2 파트에 신축성과 전자파 차폐 기능을 동시에 부여하는, 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 파트 형성 단계에서,
    상기 제2 노즐부의 직경이 다른 복수의 노즐은, 직경 크기가 작아지는 순서로 제2 대 노즐, 제2 중 노즐 및 제2 소 노즐을 포함하고,
    상기 제1 파트에서 구현되는 전자파 차폐 성능이 가장 높게 구현되는 제1 고성능 파트를 3D 프린팅할 때는 상기 제2 대 노즐, 상기 제2 중 노즐 및 상기 제2 소 노즐이 모두 가동되며,
    상기 제1 파트에서 상기 제1 고성능 파트를 제외한 부분을 3D 프린팅할 때는 상기 제2 대 노즐, 상기 제2 중 노즐 및 상기 제2 소 노즐 중에서 선택되어 가동되는, 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 부품에서 상기 제1 파트 또는 상기 제2 파트를 지지하도록 강성이 확보된 제3 파트를 형성시키기 위해, 상기 제1 강성 노즐에서 상기 제1 탄성 노즐과 상기 제1 베이스 노즐에서 토출되는 고분자 물질보다 강성이 높은 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구에서 분사됨으로써 상기 제 3파트를 3D 프린팅하는, 제3 파트 형성 단계;를 더 포함하는, 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 대 노즐, 상기 제2 중 노즐 및 상기 제2 소 노즐은 각각 고체상태의 탄소 물질 필라멘트가 배치되고,
    상기 제2 노즐에 배치된 상기 고체상태의 탄소 물질 필라멘트의 직경이 가장 크게 형성되며, 상기 제2 중 노즐, 상기 제 2 소 노즐 순서대로 상기 고체상태의 탄소 물질 필라멘트의 직경이 작아지는, 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 베이스, 상기 제1 파트, 상기 제2 파트 및 상기 제3 파트를 보호하기 위해 상기 제3 파트 형성 단계 다음에 케이스를 형성하도록 상기 제1 베이스 노즐에서 고분자 물질이 토출되어 상기 분사구에서 분사됨으로써 상기 케이스를 3D 프린팅하는, 케이스 형성 단계를 더 포함하는, 3D 프린팅을 이용한 기능성 부품 제조 방법.
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