KR102171282B1 - Nozzle assembly comprising the same and 3-D printer comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노즐 조립체 및 3D 프린터에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 노즐 헤드 유닛 및 각각의 노즐 헤드 유닛을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 노즐 조립체가 제공되며, 각각의 노즐 헤드 유닛은, 하우징, 하우징 내에 배치되며, 잉크 공급부와 연결된 노즐, 하우징 내에 배치되며, 전원이 인가될 때 자기장을 발생시키기 위한 코일 및 노즐 및 코일을 각각 승강시키도록 마련되며, 노즐 또는 코일을 하우징 내부에 위치시키거나 하우징 외부로 노출시키기 위한 승강부를 포함하며, 제어부는 노즐이 하우징 외부로 노출 시 잉크를 외부로 토출시키도록 마련되고, 코일이 하우징 외부로 노출 시 코일로 전원을 공급하도록 마련된다.The present invention relates to a nozzle assembly and a 3D printer, and according to an aspect of the present invention, a nozzle assembly including a plurality of nozzle head units and a control unit for controlling each nozzle head unit is provided, and each nozzle head unit Silver, a housing, a nozzle connected to the housing, and a nozzle connected to the ink supply unit, and arranged in the housing, and are provided to raise and lower the coil and the nozzle and the coil respectively for generating a magnetic field when power is applied. It includes an elevating part for positioning or exposing to the outside of the housing, and the controller is provided to discharge ink to the outside when the nozzle is exposed to the outside of the housing, and is provided to supply power to the coil when the coil is exposed to the outside of the housing.

Description

노즐 조립체 및 이를 포함하는 3D 프린터{Nozzle assembly comprising the same and 3-D printer comprising the same}Nozzle assembly comprising the same and 3-D printer comprising the same.

본 발명은 노즐 조립체 및 이를 포함하는 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a nozzle assembly and a 3D printer including the same.

3D 프린터는 대상을 입체적으로 출력해주는 프린터로, 잉크의 재료에 따라 다양한 인쇄방식을 갖는다.A 3D printer is a printer that outputs an object in three dimensions, and has various printing methods depending on the material of the ink.

3D 프린팅 방법으로 대표되는 적층 공정 방식은 FDM, SLA, SLS 및 이들의 변형된 형태로 진행되고 있다.The lamination process method typified by the 3D printing method is proceeding in FDM, SLA, SLS, and modified forms thereof.

적층 공정 방식의 재료 중에서 금속이나 금속을 포함한 잉크의 경우, 시간이 많이 걸리며, 장비의 부피가 크며 고가이다.In the case of a metal or an ink containing metal among the materials of the lamination process method, it takes a long time, the volume of the equipment is large, and it is expensive.

또한, 금속 와이어를 유도 가열로 적층하는 방식의 경우, 해상도가 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in the case of a method of laminating metal wires by induction heating, there is a problem in that the resolution is deteriorated.

또한, 구조체의 강도, 색상 발현 등의 재료 특성을 증대시키기 위하여 2종 소재의 적층 인쇄가 가능한 노즐 조립체 및 이를 구비하는 3D 프린터의 개발이 요구되고 있다.In addition, in order to increase material properties such as strength and color expression of a structure, development of a nozzle assembly capable of laminating printing of two materials and a 3D printer having the same is required.

본 발명은 2종 소재, 예를 들어 열경화성 수지 잉크 및 열경화성 세라믹 잉크의 적층 인쇄가 가능한 노즐 조립체 및 3D 프린터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a nozzle assembly and a 3D printer capable of laminating printing of two materials, for example, thermosetting resin ink and thermosetting ceramic ink.

또한, 본 발명은 각각의 소재의 재료 특성을 증대시킬 수 있고, 각각의 소재의 경화도를 증가시킬 수 있는 노즐 조립체 및 3D 프린터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a nozzle assembly and a 3D printer capable of increasing the material properties of each material and increasing the degree of hardening of each material.

또한, 본 발명은 각각의 2종 소재 접촉면에서의 접착력을 증가시킬 수 있는 노즐 조립체 및 3D 프린터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a nozzle assembly and a 3D printer capable of increasing adhesion on contact surfaces of two types of materials.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 노즐 헤드 유닛 및 각각의 노즐 헤드 유닛을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 노즐 조립체가 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a nozzle assembly including a plurality of nozzle head units and a control unit for controlling each nozzle head unit is provided.

또한, 각각의 노즐 헤드 유닛은, 하우징, 하우징 내에 배치되며, 잉크 공급부와 연결된 노즐, 하우징 내에 배치되며, 전원이 인가될 때 자기장을 발생시키기 위한 코일 및 노즐 및 코일을 각각 승강시키도록 마련되며, 노즐 또는 코일을 하우징 내부에 위치시키거나 하우징 외부로 노출시키기 위한 승강부를 포함한다.In addition, each nozzle head unit is disposed in a housing, a nozzle connected to an ink supply unit, and disposed in a housing, and is provided to elevate a coil for generating a magnetic field when power is applied and a nozzle and a coil, respectively, It includes an elevating part for positioning the nozzle or coil inside the housing or exposing it to the outside of the housing.

또한, 제어부는 노즐이 하우징 외부로 노출 시 잉크를 외부로 토출시키도록 마련되고, 코일이 하우징 외부로 노출 시 코일로 전원을 공급하도록 마련된다.In addition, the control unit is provided to discharge ink to the outside when the nozzle is exposed to the outside of the housing, and is provided to supply power to the coil when the coil is exposed to the outside of the housing.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 노즐 조립체 및 이를 포함하는 3D 프린터는 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the nozzle assembly and the 3D printer including the same according to at least one embodiment of the present invention have the following effects.

2종 소재, 예를 들어 열경화성 수지 잉크 및 열경화성 세라믹 잉크의 적층 인쇄가 가능하고, 서로 다른 잉크가 토출되고, 자기장의 세기가 다르게 마련된 복수 개의 노즐 헤드 유닛을 통해 인쇄의 속도 효율성을 증가시킬 수 있다.Lamination printing of two types of materials, for example, thermosetting resin ink and thermosetting ceramic ink, is possible, and speed efficiency of printing can be increased through a plurality of nozzle head units in which different inks are discharged and different magnetic field strengths are provided. .

또한, 각각의 소재의 재료 특성, 예를 들어, 세라믹 잉크를 인쇄 시, 세라믹 입자의 유약의 반응으로 인한 색상 발현 등의 재료 특성을 증대시킬 수 있고, 서로 다른 자기장 세기로 잉크의 경화가 1차, 2차로 나누어 진행되므로 각각의 소재의 경화도를 증가시킬 수 있다.In addition, material properties of each material, for example, when printing ceramic ink, can increase material properties such as color expression due to the reaction of the glaze of ceramic particles, and the curing of the ink is primarily performed with different magnetic field strengths. , It is divided into two steps, so it is possible to increase the degree of hardening of each material.

또한, 각각의 2종 소재 접촉면에서의 접착력을 증가시킬 수 있다.In addition, it is possible to increase the adhesion on the contact surfaces of each of the two materials.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 3D 프린터를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 노즐 조립체를 나타내는 개념도이다.
도 3은 코일 유닛의 다양한 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예와 관련된 노즐 조립체를 나타내는 개념도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention and a 3D printer.
2 is a conceptual diagram showing a nozzle assembly related to the first embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating various embodiments of a coil unit.
4 is a conceptual diagram showing a nozzle assembly related to a second embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 헤드, 이를 포함하는 노즐 조립체 및 3D 프린터를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a nozzle head, a nozzle assembly including the same, and a 3D printer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of the reference numerals, the same or corresponding components are given the same or similar reference numbers, and duplicate descriptions thereof will be omitted, and the size and shape of each component member shown for convenience of explanation are exaggerated or reduced. Can be.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 3D 프린터를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 노즐 조립체를 나타내는 개념도이며, 도 3은 코일 유닛의 다양한 실시예를 나타내는 개념도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention and a 3D printer, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a nozzle assembly related to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram showing various embodiments of a coil unit .

본 발명의 일 실시예와 관련된 3D 프린터(1)는 노즐 조립체를 포함한다. 노즐 조립체는 복수 개의 노즐 헤드 유닛(10, 20) 및 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)을 제어하기 위한 제어부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.A 3D printer 1 related to an embodiment of the present invention includes a nozzle assembly. The nozzle assembly may include a plurality of nozzle head units 10 and 20 and a control unit 40 for controlling each of the nozzle head units 10 and 20.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예와 관련된 3D 프린터(1)는 복수 개의 노즐 헤드 유닛(10, 20), 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)으로 잉크를 공급하도록 마련된 복수 개의 잉크 공급부(51, 52), 및 노즐 헤드 유닛(10, 20)으로부터 토출된 잉크가 안착되는 베이스부(2)를 포함한다.1 to 3, a 3D printer 1 related to an embodiment of the present invention is provided to supply ink to a plurality of nozzle head units 10 and 20 and each of the nozzle head units 10 and 20. It includes a plurality of ink supply portions 51 and 52, and a base portion 2 on which ink discharged from the nozzle head units 10 and 20 is seated.

또한, 3D 프린터(1)는 노즐 헤드 유닛을 이동시키기 위한 이송부(70) 및 노즐 헤드 유닛(10, 20)으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(60)를 포함한다.In addition, the 3D printer 1 includes a transfer unit 70 for moving the nozzle head unit and a power supply unit 60 for supplying power to the nozzle head units 10 and 20.

또한, 3D 프린터(1)는 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20), 각각의 잉크 공급부로부터 공급되는 잉크 공급 유량, 전원 공급부(60) 및 이송부(70)를 각각 제어하기 위한 제어부(40)를 포함한다.In addition, the 3D printer 1 includes a control unit 40 for controlling the respective nozzle head units 10 and 20, the ink supply flow rate supplied from each ink supply unit, the power supply unit 60, and the transfer unit 70, respectively. Include.

각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)은, 하우징, 노즐, 코일 및 승강부를 포함한다. Each of the nozzle head units 10 and 20 includes a housing, a nozzle, a coil, and an elevating portion.

설명의 편의상, 복수 개의 노즐 헤드 유닛은 제1 노즐 헤드 유닛(10) 및 제2 노즐 헤드 유닛(20)으로 구분될 수 있다. 또한, 복수 개의 잉크 공급부(51, 52)는 제1 노즐 헤드 유닛(10)로 제1 잉크를 공급하는 제1 잉크 공급부(51) 및 제2 노즐 헤드 유닛(20)로 제2 잉크를 공급하는 제2 잉크 공급부(51)를 포함할 수 있다.For convenience of explanation, the plurality of nozzle head units may be divided into a first nozzle head unit 10 and a second nozzle head unit 20. In addition, the plurality of ink supply units 51 and 52 supply the first ink to the first nozzle head unit 10 and the second ink to the second nozzle head unit 20 A second ink supply unit 51 may be included.

또한, 각각의 잉크 공급부에는 서로 다른 잉크가 저장될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 잉크 공급부에는 열경화성 수지 잉크가 저장될 수 있고, 적어도 하나의 잉크 공급부에는 열경화성 세라믹 잉크가 저장될 수 있다. 구체적으로, 제1 잉크는, 열경화성 수지 잉크일 수 있고, 제2 잉크는 열경화성 세라믹 잉크일 수 있다. 예를 들어, 열경화성 수지 잉크는 점도가 50,000 내지 150,000cp일 수 있고, 나노자성체 5 wt% 포함할 수 있다. 또한, 열경화성 세라믹 잉크는 점도가 5,000 내지 50,000cp일 수 있고, 나노자성체 5 wt% 및 알루미나 입자 40~80 wt%를 포함할 수 있다. 또한, 상기 나노자성체는 금속 입자, 금속 산화물, 또는 합금 입자를 포함할 수 있다.In addition, different inks may be stored in each ink supply unit. For example, at least one ink supply unit may store thermosetting resin ink, and at least one ink supply unit may store thermosetting ceramic ink. Specifically, the first ink may be a thermosetting resin ink, and the second ink may be a thermosetting ceramic ink. For example, the thermosetting resin ink may have a viscosity of 50,000 to 150,000 cp, and may contain 5 wt% of a nanomagnetic material. In addition, the thermosetting ceramic ink may have a viscosity of 5,000 to 50,000 cp, and may include 5 wt% of a nanomagnetic material and 40 to 80 wt% of alumina particles. In addition, the nanomagnetic material may include metal particles, metal oxides, or alloy particles.

구체적으로, 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)은 하우징(14, 24), 하우징(14, 24) 내에 배치되며, 잉크 공급부와 연결된 노즐(11, 21), 및 하우징(14, 24) 내에 배치되며, 전원이 인가될 때 자기장을 발생시키기 위한 코일(12, 22)을 포함한다. 또한, 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)은 노즐(11, 21) 및 코일(12, 22)을 각각 승강시키도록 마련되며, 노즐 또는 코일을 하우징 내부에 위치시키거나 하우징 외부로 노출시키기 위한 승강부(13, 23)를 포함한다. 또한, 상기 승강부는 하우징의 중심축에 대하여 코일 및 노즐의 각도 조절이 각각 가능하게 마련될 수 있다.Specifically, each nozzle head unit (10, 20) is disposed in the housing (14, 24), the housing (14, 24), the nozzle (11, 21) connected to the ink supply, and the housing (14, 24). It is disposed and includes coils 12 and 22 for generating a magnetic field when power is applied. In addition, each nozzle head unit (10, 20) is provided to lift the nozzles (11, 21) and the coils (12, 22), respectively, to position the nozzle or coil inside the housing or to expose the outside of the housing. It includes the lifting parts (13, 23). In addition, the elevating unit may be provided to enable angle adjustment of the coil and the nozzle with respect to the central axis of the housing.

또한, 제1 노즐 헤드 유닛(10)은 제1 하우징(14), 제1 하우징(14) 내에 배치되며, 제1 잉크 공급부(51)와 연결된 제1 노즐(11), 및 제1 하우징(14) 내에 배치되며, 전원이 인가될 때 자기장을 발생시키기 위한 제1 코일(12)을 포함한다. 또한, 제1 노즐 헤드 유닛(10)은 제1 노즐(11) 및 제1 코일(12)을 각각 승강시키도록 마련되며, 제1 노즐(11) 또는 제1 코일(12)을 제1 하우징(14) 내부에 위치시키거나 제1 하우징(14) 외부로 노출시키기 위한 제1 승강부(13)를 포함한다.In addition, the first nozzle head unit 10 is disposed in the first housing 14 and the first housing 14, the first nozzle 11 connected to the first ink supply unit 51, and the first housing 14 ) And includes a first coil 12 for generating a magnetic field when power is applied. In addition, the first nozzle head unit 10 is provided to lift the first nozzle 11 and the first coil 12, respectively, and the first nozzle 11 or the first coil 12 is attached to the first housing ( 14) It includes a first lifting part 13 to be positioned inside or exposed to the outside of the first housing 14.

마찬가지로, 제2 노즐 헤드 유닛(20)은 제2 하우징(24), 제2 하우징(24) 내에 배치되며, 제2 잉크 공급부(52)와 연결된 제2 노즐(22), 및 제2 하우징(24) 내에 배치되며, 전원이 인가될 때 자기장을 발생시키기 위한 제2 코일(22)을 포함한다. 또한, 제2 노즐 헤드 유닛(20)은 제2 노즐(22) 및 제2 코일(22)을 각각 승강시키도록 마련되며, 제2 노즐(21) 또는 제2 코일(22)을 제2 하우징(24) 내부에 위치시키거나 제2 하우징(24) 외부로 노출시키기 위한 제2 승강부(23)를 포함한다.Similarly, the second nozzle head unit 20 is disposed in the second housing 24, the second housing 24, and is connected to the second ink supply unit 52, the second nozzle 22, and the second housing 24. ) And includes a second coil 22 for generating a magnetic field when power is applied. In addition, the second nozzle head unit 20 is provided to lift the second nozzle 22 and the second coil 22, respectively, and attach the second nozzle 21 or the second coil 22 to a second housing ( 24) It includes a second elevating part 23 to be positioned inside or exposed to the outside of the second housing 24.

또한, 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)에서, 작동 전 노즐과 코일은 모두 하우징 내부에 위치한 상태이며, 노즐 및 코일 중 적어도 하나가 작동을 위하여 하우징 외부로 노출 시 나머지 하나는 하우징 내부에 위치하게 된다. 즉, 잉크의 토출 및 잉크의 경화는 하우징 외부로 노출된 노즐과 코일을 통해 개별적으로 이루어진다.In addition, in each nozzle head unit (10, 20), both the nozzle and the coil are located inside the housing before operation, and when at least one of the nozzle and coil is exposed to the outside of the housing for operation, the other is located inside the housing. Is done. That is, ink ejection and ink curing are performed individually through nozzles and coils exposed outside the housing.

또한, 제어부(40)는 노즐이 하우징 외부로 노출 시 잉크를 외부로 토출시키도록 마련되고, 코일이 하우징 외부로 노출 시 코일로 전원을 공급하도록 마련된다.In addition, the control unit 40 is provided to discharge ink to the outside when the nozzle is exposed to the outside of the housing, and is provided to supply power to the coil when the coil is exposed to the outside of the housing.

또한, 제어부(40)는 각각의 노즐 헤드 유닛에서, 코일이 하우징 외부로 노출 시 노즐을 하우징 내부에 위치시키도록 마련된다.In addition, in each nozzle head unit, the control unit 40 is provided to position the nozzle inside the housing when the coil is exposed to the outside of the housing.

또한, 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)의 하우징(14, 24)은 적어도 일부 영역에 자기장 차폐층이 마련될 수 있다. 이러한 구조를 통해, 예를 들어, 제1 노즐 헤드 유닛(10)의 제1 코일(12)이 작동 시, 인접한 제2 노즐 헤드 유닛(20)으로 자기장이 인가되는 것을 방지할 수 있다.In addition, a magnetic field shielding layer may be provided in at least a portion of the housings 14 and 24 of each of the nozzle head units 10 and 20. Through this structure, for example, when the first coil 12 of the first nozzle head unit 10 is operated, it is possible to prevent the magnetic field from being applied to the adjacent second nozzle head unit 20.

예를 들어, 자기장 차폐층은 상대 투자율이 10미만인 금속 또는 전도성 고분자로 형성될 수 있다. 예를 들어, 자기장 차폐층(130)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 및 은(Ag)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 자기장 차폐층은 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리(p-페닐렌)(poly(p-phenylene), 폴리시오펜(polythiophene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene), 폴리(p-페닐렌 설파이드(poly(p-phenylene sulfide))로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 형성될 수 있다. For example, the magnetic field shielding layer may be formed of a metal or a conductive polymer having a relative magnetic permeability of less than 10. For example, the magnetic field shielding layer 130 may be formed of at least one selected from the group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), and silver (Ag). In contrast, the magnetic field shielding layer is polyacetylene, poly(p-phenylene), polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyisotianapthene ( polyisothianaphthene), poly(p-phenylene sulfide), it may be formed of one or more selected from the group consisting of.

또한, 상기 제1 및 제2 코일(12, 22)은 베이스부(2)에 탑재된 잉크(S)에 교류 전자기장(focused electromagnetic field)을 형성하도록 마련될 수 있다. 또한, 각각의 코일(12, 22)은 하나 이상의 코일 구조체를 포함할 수 있다. 여기서 상기 코일 구조체는 원형, 다각형, 나선형 등 다양한 구조를 가질 수 있다. 또한, 코일 구조체의 형상, 개수 및 코일 구조체 간의 배열은 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 코일 구조체는, 원통 형상, 나선 형상, 또는 팬케이크(pancake) 형상을 가질 수 있다. 또한, 코일 구조체는, 원형 또는 사각 코일 형상을 가질 수 있다.In addition, the first and second coils 12 and 22 may be provided to form a focused electromagnetic field in the ink S mounted on the base portion 2. In addition, each of the coils 12 and 22 may include one or more coil structures. Here, the coil structure may have various structures such as a circle, a polygon, and a spiral. In addition, the shape, number, and arrangement of coil structures may be variously determined. For example, the coil structure may have a cylindrical shape, a spiral shape, or a pancake shape. In addition, the coil structure may have a circular or square coil shape.

예를 들어, 제1 노즐 헤드 유닛(10)의 제1 노즐(11)로 1층의 수지 성분을 베이스부(2) 상에 인쇄하고, 제1 코일(12)로 자기장의 세기 10 mT로 상기 수지 성분의 잉크를 가경화할 수 있다. 또한, 제2 노즐 헤드 유닛(20)의 제2 노즐(21)로 1층의 고내열 알루미나 입자 포함 세라믹 소재를 인쇄하고 제2 코일(22)을 통해 15 mT의 자기장 세기로 가경화할 수 있다. 정리하면, 제어부(40)는 복수 개의 노즐 헤드 유닛(10, 20)에서, 각각의 노즐(11, 21)을 통해 서로 다른 잉크가 토출되고, 각각의 코일(12, 22)이 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키도록 마련될 수 있다.For example, a resin component of the first layer is printed on the base portion 2 with the first nozzle 11 of the first nozzle head unit 10, and the magnetic field strength is 10 mT with the first coil 12. The resin component ink can be temporarily cured. In addition, it is possible to print a ceramic material including high heat-resistant alumina particles in the first layer with the second nozzle 21 of the second nozzle head unit 20 and temporarily cure it with a magnetic field strength of 15 mT through the second coil 22. In summary, the control unit 40 discharges different inks from the plurality of nozzle head units 10 and 20 through the respective nozzles 11 and 21, and each coil 12 and 22 has a different intensity. It can be arranged to generate a magnetic field.

또한, 단층 패턴의 디자인(STL file, STereoLithography file)에 따라 각각의 노즐 헤드 유닛(10, 20)이 이동, 인쇄, 및 경화를 반복할 수 있다. 따라서 2개 이상의 노즐 헤드 유닛(10, 20)이 동시에 여러 패턴이나 소재를 나누어 인쇄하므로 인쇄 속도를 증가시킬 수 있다.In addition, each nozzle head unit 10 and 20 may repeat movement, printing, and curing according to the design of a single layer pattern (STL file, STereoLithography file). Accordingly, since two or more nozzle head units 10 and 20 simultaneously print several patterns or materials, the printing speed can be increased.

또한, 노즐 구조체는, 복수 개의 노즐 헤드 유닛(10, 20), 제어부(40) 및 코일 유닛(80: 80-1, 80-2, 80-3)을 포함할 수 있다.In addition, the nozzle structure may include a plurality of nozzle head units 10 and 20, a control unit 40, and a coil unit 80: 80-1, 80-2, and 80-3.

즉, 3D 프린터(1)는 노즐 헤드 유닛(10, 20)의 코일보다 넓은 자기장 영역 및 큰 자기장 세기 중 적어도 하나를 갖는 코일 유닛(80)을 추가로 포함할 수 있다. 노즐 헤드 유닛(10, 20)의 코일(11, 21)은 잉크의 1차 경화(가경화)를 담당하고, 코일 유닛(80)은 1차 경화된 잉크의 2차 경화를 담당하게 된다. 코일 유닛(80)은 하나 이상의 코일 구조체를 포함할 수 있고, 코일 구조체는, 원통 형상, 나선 형상 또는 팬케이크(pancake) 형상을 가질 수 있다. 또한, 코일 유닛은 2개의 코일 구조체를 포함할 수 있고, 2개의 코일 구조체는, 헬름홀츠 타입(Helmholtz type), 바이-코니컬 타입(bi-conical type), 또는 듀얼 팬케이크 타입(dual pancake type)으로 마련될 수 있다.That is, the 3D printer 1 may further include a coil unit 80 having at least one of a larger magnetic field region and a larger magnetic field strength than the coils of the nozzle head units 10 and 20. The coils 11 and 21 of the nozzle head units 10 and 20 are responsible for primary curing (temporary curing) of the ink, and the coil unit 80 is responsible for secondary curing of the primary cured ink. The coil unit 80 may include one or more coil structures, and the coil structure may have a cylindrical shape, a spiral shape, or a pancake shape. In addition, the coil unit may include two coil structures, and the two coil structures are of a Helmholtz type, a bi-conical type, or a dual pancake type. Can be provided.

한편, 이송부(70)는 노즐 헤드 유닛(10, 20) 및 코일 유닛(70)을 개별적으로 이송하도록 마련될 수 있다. 또한, 이송부(70)는 복수 개의 노즐 헤드 유닛(10, 20)을 개별적으로 이송하도록 마련될 수 있다.Meanwhile, the transfer unit 70 may be provided to separately transfer the nozzle head units 10 and 20 and the coil unit 70. In addition, the transfer unit 70 may be provided to individually transfer the plurality of nozzle head units 10 and 20.

또한, 상기 이송부(70)는 베이스부(10)와 노즐헤드유닛(10, 20) 사이의 간격 및 베이스부(2)와 코일 유닛(70) 사이의 간격을 조절하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 코일 유닛(70) 및 노즐헤드유닛(10, 20)은 베이스부(2)에 대하여 승강 가능하게 마련될 수 있다.In addition, the transfer unit 70 may be provided to adjust the distance between the base unit 10 and the nozzle head units 10 and 20 and the distance between the base unit 2 and the coil unit 70. For example, the coil unit 70 and the nozzle head units 10 and 20 may be provided to be elevating relative to the base unit 2.

또한, 전원공급부(60)는 주파수가 100kHz 내지 1Ghz이고, 전류가 5A 내지 500A인 전원을 제1 및 제2 코일(12, 22)에 개별적으로 공급할 수 있다. 또한, 상기 전원공급부(60)는 다른 크기의 자기장이 발생하도록 제1 및 제2 코일(12, 22)에 다른 크기의 전원을 공급할 수 있다.In addition, the power supply unit 60 may individually supply power having a frequency of 100 kHz to 1 Ghz and a current of 5 A to 500 A to the first and second coils 12 and 22. In addition, the power supply unit 60 may supply power of different sizes to the first and second coils 12 and 22 to generate magnetic fields of different sizes.

상기 제어부(40)는 제1 및 제2 코일(12, 22) 및 코일 유닛(80)에 공급하는 전원 크기를 달리할 수 있고, 이를 통해 각각의 코일 및 코일 유닛에서 발생하는 자기자의 세기가 달라질 수 있다.The control unit 40 may vary the size of power supplied to the first and second coils 12 and 22 and the coil unit 80, thereby varying the magnetic strength generated in each coil and coil unit. I can.

또한, 제어부(40)는 어느 한 노즐 헤드 유닛의 노즐을 통해 잉크를 토출하고, 해당 노즐 헤드 유닛의 코일을 통해 잉크에 1차로 자기장을 인가하며, 코일 유닛을 통해 잉크에 2차로 자기장을 인가하도록 마련될 수 있다.In addition, the control unit 40 discharges ink through a nozzle of one nozzle head unit, firstly applies a magnetic field to the ink through a coil of the nozzle head unit, and secondly applies a magnetic field to the ink through the coil unit. Can be provided.

또한, 제어부(40)는 적어도 하나의 노즐 헤드 유닛의 코일에 전원을 공급하는 경우, 나머지 노즐 헤드 유닛의 코일에 전원을 공급되지 않도록 마련될 수 있다.In addition, when power is supplied to the coils of at least one nozzle head unit, the control unit 40 may be provided so that power is not supplied to the coils of the remaining nozzle head units.

또한, 코일 유닛(80)은 제1 및 제2 코일(21, 22)에 비하여 상대적으로 대형코일로서, 미세패턴을 형성하는 도중(어느 정도 구조물이 쌓아진 이후) 또는 적층이 완료된 이후부터 작동을 시작하여 전체적으로 목표로 하는 경화가 되도록 자기장을 인가하는 기능을 수행한다. 또한, 제1 및 제2 코일(12, 22)로 가경화시킨 패턴들을 한꺼번에 모아서 원하는 물성까지 경화시키기 위하여 속도적 측면에서 효율성을 높이기 위한 목적을 가진다. 또한 대형코일을 이용함으로써 적층 입체물의 특성을 개선하는 후처리 공정에 응용이 용이한 장점이 있다. 후처리 공정은 가경화시킨 입체물을 큰 면적 영역에서 균일한 자기장이 인가되도록 하여 경화를 완료시키는 방법으로서, 이종 재료간의 접촉면에서의 강도, 세라믹 입자의 유약반응에 의한 색상 발현 등등 여러 기능성을 높이기 위한 방법이기도 하다. In addition, the coil unit 80 is a relatively large coil compared to the first and second coils 21 and 22, and operates from the middle of forming a fine pattern (after the structure is stacked to some extent) or after the stacking is completed. Starting from the start, it performs the function of applying a magnetic field to achieve the target cure as a whole. In addition, it has the purpose of increasing the efficiency in terms of speed in order to collect the patterns temporarily cured with the first and second coils 12 and 22 together and cure them to desired physical properties. In addition, the use of a large-size coil has the advantage of being easy to apply to a post-treatment process that improves the properties of a laminated three-dimensional object. The post-treatment process is a method of completing curing by applying a uniform magnetic field in a large area of a three-dimensional object that has been temporarily cured.It is intended to enhance various functions such as strength at the contact surface between different materials, color expression by the glaze reaction of ceramic particles, etc. It is also a method.

한편, 노즐 헤드 유닛(10, 20)의 코일(12, 22)과 코일 유닛(80)이 동시에 작동되지 않게 할 필요가 있다. 그 이유는 2개의 코일이 동시에 작동할 경우, 자기장의 증감에 의해 정밀한 자기장 세기의 조절이 어렵기 때문이다. 본 발명에서는, 노즐 헤드 유닛(10, 20)의 코일(12, 22)과 코일 유닛(80)의 작동이 동시에 일어나지 않도록 제어부(40)에서 조절을 한다. On the other hand, it is necessary to prevent the coils 12 and 22 of the nozzle head units 10 and 20 and the coil unit 80 from operating at the same time. This is because when two coils operate at the same time, it is difficult to precisely control the strength of the magnetic field due to the increase or decrease of the magnetic field. In the present invention, the control unit 40 adjusts so that the coils 12 and 22 of the nozzle head units 10 and 20 and the coil unit 80 do not operate at the same time.

또한, 코일 유닛(80)은 최종 인쇄물의 크기에 비례하여 자기장의 세기가 조절될 수 있고, 예를 들어, 자기장의 세기는 15 mT 내지 50 mT일 수 있으며, 인쇄물에 균일하게 자기장이 인가되도록 이송부에 의해 이동하면서 자기장을 인가할 수 있다.In addition, the coil unit 80 may adjust the strength of the magnetic field in proportion to the size of the final printed material, for example, the strength of the magnetic field may be 15 mT to 50 mT, and the transfer unit to uniformly apply the magnetic field to the printed material A magnetic field can be applied while moving by

또한, 도 4은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 노즐 조립체를 나타내는 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing a nozzle assembly related to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 적어도 하나의 노즐 헤드 유닛(100)은, 하우징(104), 하우징(104) 내부에 복수 개의 노즐(101-1, 101-2), 코일(102) 및 승강부(103)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, at least one nozzle head unit 100 includes a housing 104, a plurality of nozzles 101-1 and 101-2, a coil 102, and an elevating part 103 inside the housing 104. ) Can be included.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art who have ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions will be seen as falling within the scope of the following claims.

1: 3D 프린터
10: 제1 노즐 헤드 유닛
20: 제2 노즐 헤드 유닛
30: 제3 노즐 헤드 유닛
40: 제어부
60: 전원 공급부
70: 이송부
80: 코일 유닛1: 3D printer
10: first nozzle head unit
20: second nozzle head unit
30: third nozzle head unit
40: control unit
60: power supply
70: transfer unit
80: coil unit

Claims (18)

복수 개의 노즐 헤드 유닛; 및
각각의 노즐 헤드 유닛을 제어하기 위한 제어부를 포함하고,
각각의 노즐 헤드 유닛은,
하우징;
하우징 내에 배치되며, 잉크 공급부와 연결된 노즐;
하우징 내에 배치되며, 전원이 인가될 때 자기장을 발생시키기 위한 코일; 및
노즐 및 코일을 각각 승강시키도록 마련되며, 노즐 또는 코일을 하우징 내부에 위치시키거나 하우징 외부로 노출시키기 위한 승강부를 포함하며,
제어부는 노즐이 하우징 외부로 노출 시 잉크를 외부로 토출시키도록 마련되고, 코일이 하우징 외부로 노출 시 코일로 전원을 공급하도록 마련되며,
하우징은 적어도 일부 영역에 자기장 차폐층이 마련된 노즐 조립체.A plurality of nozzle head units; And
Includes a control unit for controlling each nozzle head unit,
Each nozzle head unit,
housing;
A nozzle disposed in the housing and connected to the ink supply unit;
A coil disposed in the housing and for generating a magnetic field when power is applied; And
It is provided to elevate the nozzle and the coil, respectively, and includes an elevating portion for positioning the nozzle or coil inside the housing or exposing it to the outside of the housing,
The control unit is provided to discharge ink to the outside when the nozzle is exposed to the outside of the housing, and is provided to supply power to the coil when the coil is exposed to the outside of the housing,
The housing is a nozzle assembly provided with a magnetic field shielding layer in at least a portion of the area. 제 1 항에 있어서,
제어부는 코일이 하우징 외부로 노출 시 노즐을 하우징 내부에 위치시키도록 마련된 노즐 조립체.The method of claim 1,
The control unit is a nozzle assembly provided to position the nozzle inside the housing when the coil is exposed to the outside of the housing. 제 1 항에 있어서,
승강부는 코일 및 노즐의 각도 조절이 가능하게 마련된 노즐 조립체.The method of claim 1,
A nozzle assembly provided to allow the elevation of the coil and the angle of the nozzle to be adjusted. 제 1 항에 있어서,
코일은 하나 이상의 코일 구조체를 포함하는 노즐 조립체.The method of claim 1,
A nozzle assembly in which the coil includes one or more coil structures. 제 4 항에 있어서,
코일 구조체는, 원통 형상, 나선 형상 또는 팬케이크(pancake) 형상을 갖는 노즐 조립체.The method of claim 4,
The coil structure is a nozzle assembly having a cylindrical shape, a spiral shape, or a pancake shape. 제 4 항에 있어서,
코일은 2개의 코일 구조체를 포함하며,
2개의 코일 구조체는, 헬름홀츠 타입(Helmholtz type), 바이-코니컬 타입(bi-conical type), 또는 듀얼 팬케이크 타입(dual pancake type)으로 마련된 노즐 조립체.The method of claim 4,
The coil includes two coil structures,
The two coil structures are a nozzle assembly provided in a Helmholtz type, a bi-conical type, or a dual pancake type. 제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 노즐 헤드 유닛은,
하우징 내부에 복수 개의 노즐을 구비하는 노즐 조립체.The method of claim 1,
At least one nozzle head unit,
A nozzle assembly having a plurality of nozzles inside the housing. 복수 개의 노즐 헤드 유닛;
각각의 노즐 헤드 유닛으로 잉크를 공급하도록 마련된 복수 개의 잉크 공급부;
노즐 헤드 유닛으로부터 토출된 잉크가 안착되는 베이스부;
노즐 헤드 유닛을 이동시키기 위한 이송부;
노즐 헤드 유닛으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급부; 및
각각의 노즐 헤드 유닛, 잉크 공급 유량, 전원 공급부 및 이송부를 각각 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
각각의 노즐 헤드 유닛은, 하우징;
하우징 내에 배치되며, 잉크 공급부와 연결된 노즐;
하우징 내에 배치되며, 전원이 인가될 때 자기장을 발생시키기 위한 코일; 및
노즐 및 코일을 각각 승강시키도록 마련되며, 노즐 또는 코일을 하우징 내부에 위치시키거나 하우징 외부로 노출시키기 위한 승강부를 포함하며,
제어부는 노즐이 하우징 외부로 노출 시 잉크를 외부로 토출시키도록 마련되고, 코일이 하우징 외부로 노출 시 코일로 전원을 공급하도록 마련되며,
하우징은 적어도 일부 영역에 자기장 차폐층이 마련된 3D 프린터.A plurality of nozzle head units;
A plurality of ink supply units provided to supply ink to each nozzle head unit;
A base portion on which ink discharged from the nozzle head unit is seated;
A conveying unit for moving the nozzle head unit;
A power supply for supplying power to the nozzle head unit; And
Each nozzle head unit, including a control unit for controlling the ink supply flow rate, power supply and transfer unit respectively,
Each nozzle head unit includes a housing;
A nozzle disposed in the housing and connected to the ink supply unit;
A coil disposed in the housing and for generating a magnetic field when power is applied; And
It is provided to elevate the nozzle and the coil, respectively, and includes an elevating portion for positioning the nozzle or coil inside the housing or exposing it to the outside of the housing,
The control unit is provided to discharge ink to the outside when the nozzle is exposed to the outside of the housing, and is provided to supply power to the coil when the coil is exposed to the outside of the housing,
The housing is a 3D printer in which a magnetic field shielding layer is provided in at least some areas. 제 8 항에 있어서,
각각의 잉크 공급부에는 서로 다른 잉크가 저장된 3D 프린터.The method of claim 8,
A 3D printer in which different inks are stored in each ink supply. 제 8 항에 있어서,
제어부는 코일이 하우징 외부로 노출 시 노즐을 하우징 내부에 위치시키도록 마련된 3D 프린터.The method of claim 8,
The control unit is a 3D printer provided to position the nozzle inside the housing when the coil is exposed outside the housing. 제 8 항에 있어서,
승강부는 코일 및 노즐의 각도 조절이 가능하게 마련된 3D 프린터.The method of claim 8,
The elevating part is a 3D printer that can adjust the angle of the coil and nozzle. 제 8 항에 있어서,
노즐 헤드 유닛의 코일보다 넓은 자기장 영역 및 큰 자기장 세기 중 적어도 하나를 갖는 코일 유닛을 추가로 포함하는 3D 프린터.The method of claim 8,
A 3D printer further comprising a coil unit having at least one of a larger magnetic field strength and a larger magnetic field area than the coil of the nozzle head unit. 제 12 항에 있어서,
코일 유닛은 2개의 코일 구조체를 포함하며,
2개의 코일 구조체는, 헬름홀츠 타입(Helmholtz type), 바이-코니컬 타입(bi-conical type), 또는 듀얼 팬케이크 타입(dual pancake type)으로 마련된 3D 프린터.The method of claim 12,
The coil unit includes two coil structures,
The two coil structures are 3D printers provided in a Helmholtz type, a bi-conical type, or a dual pancake type. 제 12 항에 있어서,
이송부는 노즐 헤드 유닛 및 코일 유닛을 개별적으로 이송하도록 마련된 3D 프린터.The method of claim 12,
The transfer unit is a 3D printer provided to individually transfer the nozzle head unit and the coil unit. 제 12 항에 있어서,
제어부는 노즐을 통해 잉크를 토출하고, 코일을 통해 잉크에 1차로 자기장을 인가하며, 코일 유닛을 통해 잉크에 2차로 자기장을 인가하도록 마련된 3D 프린터.The method of claim 12,
The control unit discharges ink through a nozzle, firstly applies a magnetic field to the ink through a coil, and a 3D printer provided to secondly apply a magnetic field to the ink through a coil unit. 제 8 항에 있어서,
적어도 하나의 잉크 공급부에는 열경화성 수지 잉크가 저장되고,
적어도 하나의 잉크 공급부에는 열경화성 세라믹 잉크가 저장된 3D 프린터. The method of claim 8,
Thermosetting resin ink is stored in at least one ink supply unit,
A 3D printer in which thermosetting ceramic ink is stored in at least one ink supply unit. 제 16 항에 있어서,
제어부는 2개의 노즐 헤드 유닛에서, 각각의 노즐을 통해 서로 다른 잉크가 토출되고, 각각의 코일이 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키도록 마련된 3D 프린터.The method of claim 16,
The control unit is a 3D printer in which different inks are ejected from the two nozzle head units through each nozzle, and each coil generates a magnetic field of a different intensity. 제 8 항에 있어서,
제어부는 적어도 하나의 노즐 헤드 유닛의 코일에 전원을 공급하는 경우, 나머지 노즐 헤드 유닛의 코일에 전원을 공급되지 않도록 마련된 3D 프린터.
The method of claim 8,
When the control unit supplies power to the coils of at least one nozzle head unit, the 3D printer is provided so that power is not supplied to the coils of the remaining nozzle head units.
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