KR102174642B1 - 플라스틱 제품을 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 제품 - Google Patents

플라스틱 제품을 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 제품 Download PDF

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Abstract

플라스틱 제품(1)을 제조하기 위한 방법 및 플라스틱 제품(1)이며, 상기 플라스틱 제품(1)은 플라스틱 성형으로부터 전적으로 또는 부분적으로 제조되는 제1 구성 요소(2) 및 제2 구성 요소(3)를 포함하고, 상기 제1 구성 요소(2)는 장착 표면(7)을 갖고 사출 성형과 같은 주형에서의 성형에 의해 제조되며, 상기 제2 구성 요소(3)는 3D 인쇄와 같은 적층 방식으로 이루어지는 공정에 의해 만들어지고, 상기 제1 구성 요소(2)는 상기 제2 구성 요소(3)와 접합되기에 앞서 미리 성형되고 상기 주형으로부터 토출되어 상기 플라스틱 제품(1)을 형성한다. 상기 제2 구성 요소(3)를 제조하는 3D 인쇄 공정에서 형성되는 재료의 제1 층은 상기 제1 구성 요소(2)의 장착 표면(7)과 동일한 형상을 갖는 표면에 형성됨으로써, 고도의 디자인 특성을 갖는 제품을 제조하는 것이 가능하며, 동시에 상기 제품의 부분들이 매우 미세한 공차를 갖도록 만들어질 수 있다.

Description

플라스틱 제품을 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 제품 {A method for the manufacture of a plastics product and a product made by the method}
본 발명은 완구 조립 세트를 위한 조립 요소와 같은 플라스틱 제품을 제조하는 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 플라스틱 제품에 관한 것이다. 이 플라스틱 제품은 플라스틱 성형으로부터 전적으로 또는 부분적으로 제조되는 제1 구성 요소 및 제2 구성 요소를 포함하고, 상기 제1 구성 요소는 장착 표면을 갖고 사출 성형과 같은 주형에서의 성형에 의해 제조되며, 상기 제2 구성 요소는 3D 인쇄와 같은 적층(layer-by-layer) 방식으로 이루어지는 공정에 의해 만들어진다. 상기 제1 구성 요소 및 상기 제2 구성 요소는 영구적으로 접합되어 플라스틱 제품을 형성하고, 상기 제1 구성 요소는 상기 제2 구성 요소와 접합되기에 앞서 미리 성형되고 상기 주형으로부터 토출된다.
'영구적인 접합'은 상기 제1 구성 요소 및 제2 구성 요소들이 영구적으로 접합된 후에 서로 분리될 수 없는 방법으로 만들어지는 모든 접합으로 이해되어야 한다. 플라스틱 제품들의 영구적인 접합의 예시들은 접착, 용접 또는 납땜을 포함한다.
오늘날, 플라스틱 제품들 생산의 여러 실시예들이 공지되어 있으며, 상기 제품들은, 예를 들어 기판 및 앞서 고형화된 액상 층에 얇은 액상 층의 반복 고형화를 하거나, 기판 또는 플라스틱 재료의 앞서 인쇄된 층에 열가소성 플라스틱을 사용한 반복 인쇄를 하거나, 또는 레이저를 사용하여 플라스틱 재료를 적층 방식으로 반복 납땜하는, 적층 방식으로 이루어진다. 이 공정들의 통상적인 명칭은 "급속 조형법(rapid prototyping)"이며, 이 공정들은 단일 제품 또는 비교적 적은 수의 동일 제품들의 생산에 매우 적합하다.
또한, 3D 인쇄용 관련 소프트웨어와 특정 장치들의 개발은 가정 등에서 전적으로 직접 디자인한 다양한 제품들을 인쇄하는 일을 가능하게 했다.
국제 공개 WO 2010071445호는 플라스틱 제품의 제조 방법을 교시하고 있으며, 상기 방법에 의해 층상형 구성 요소가, 예를 들어 3D 인쇄에 의해, 먼저 제조되고, 이어서 상기 제1 구성 요소는 층상형 제1 구성 요소를 수용할 수 있는 주형 공동, 및 도입되고 3D 인쇄된 구성 요소의 표면에 결합될 플라스틱을 위한 공간을 갖는 성형 장치에 배열된다.
이로써, 상기 제품의 일 부분을 예를 들어 3D 인쇄하는 것이 가능하며, 이후에 성형 장치에서 예를 들어 사출 성형에 의해, 3D 인쇄 제품의 표면보다 더 평활한 표면을 갖는 3D 인쇄 제품에 표면을 후속적으로 성형하는 것이 가능하다는 점에서, 상기 구성 요소는 완성된 제품에서 핵심 구성으로 참여한다.
미국 특허 US 7,110,562 B1호는 청각 장치 및 그 청각 장치를 제조하는 방법을 교시하고 있으며, 귀에 끼워지는 상기 청각 장치 부분의 최외측 구성 요소는 스캐닝에 기초한 사용자 맞춤형이며 예를 들어 SLA와 같은 일종의 급속 조형법에 의해 제조되고, 와이어와 스피커는 다른 구성 요소로 함께 사출 성형된다. 스피커와 와이어를 포함하는 사출 성형된 구성 요소는 최외측 구성 요소로 삽입되고 링크 모듈에 의해 서로 연결된다.
이로써, 귀에 끼워지는 청각 장치 부분의 형상을 개별 사용자에 맞추어 최대한 보이지 않게 조정하는 것이 가능하고, 필요한 경우 결함이 있는 부분들을 쉽게 교체할 수 있게 한다. 또한, 착용감이 최적이 아닌 경우 청각 장치의 새로운 외측 부분을 제조하는 것은 비용이 많이 들거나 시간이 소모되지 않는다.
미국 특허 공개 US 5,939,008호는 급속 조형 장치 및 3차원 물체들을 만드는 방법을 교시하고 있으며, 3차원 물체는 다층 재료를 가요성 시트 기판에 순차적으로 적층하여 만들어지며, 상기 시트 기판은 완료 시 물체로부터 제거된다. 상기 시트 기판은 예를 들어 아크릴(acrylic)과 같은 폴리머일 수 있다.
이로써, 물체의 인쇄 후에 기판은 물체로부터 쉽게 제거되므로, 기판은 물체를 변형하거나 다른 방법으로 손상하지 않는 3차원 물체의 인쇄를 수행한다.
이에 기초하여, 본 발명의 목적은 상술한 방법을 제공하는 것이며, 이로써 제품의 일 부분은 매우 미세한 공차로 만들어지고 다른 부분은 개인의 희망에 따라 제품을 디자인할 수 있는 높은 자유도로 생산될 수 있는 제품을 생산하는 것이 가능하다.
이는 본 발명에 따라 제2 구성 요소를 제조하는 3D 인쇄 공정에서 형성된 재료의 제1 층이 제1 구성 요소의 장착 표면과 동일한 형상을 갖는 표면에 형성된다는 점에서 달성된다.
바람직한 일 실시예에 따라, 상기 제1 구성 요소의 장착 표면은 상기 제2 구성 요소가 제조되고 상기 제1 구성 요소와 접합되는 때에, 상기 제2 구성 요소의 상응하게 구성된 장착 표면에 접촉(abut)할 것이다.
상기 제2 구성 요소는 상기 제1 구성 요소에 관하여 별개의 요소로 선택적으로 제조될 수 있고, 이는 접착, 용접, 납땜 또는 다른 접합 방법에 의해 상기 제1 구성 요소와 후속적으로 접합된다.
다르게는, 상기 제1 구성 요소는 먼저 제조되고, 이후에 상기 제2 구성 요소는 미리 용접된 제1 구성 요소의 장착 표면에 직접 3D 인쇄함으로써 제조된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해, 하나 이상의 추가적인 성형된 구성 요소들은 상기 제1 구성 요소에 더하여 만들어지고, 상기 제2 구성 요소는 상기 제1 구성 요소 및 추가 구성 요소들 중에서 다수와 실질적으로 접합된다.
이와 관련하여, 바람직하게는 상기 성형된 구성요소들은, 상기 제2 구성 요소와 접합하는 동안, 상기 제1 구성 요소 및 추가 구성요소들이 서로에 대해 특정 위치에 보유되도록 구성되는 고정구에 배열된다. 또한, 상기 고정구는 상부의 인쇄부에 대하여 블록의 표면이 정확히 배치되도록 하고, 이에 따라 x방향 및 y방향으로 출발점에 대한 프린터의 설정에 대하여 블록의 배향을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 장착 표면을 갖는 제1 구성 요소 및 제2 구성 요소를 포함하는 플라스틱 제품에 관한 것이며, 상기 두 구성 요소들은 상기 제1 구성 요소 및 상기 제2 구성 요소의 상기 장착 표면들이 접합되고 서로 접촉하는 방식으로 서로 고정되며, 상기 제1 구성 요소는 성형되고, 상기 제2 구성 요소는 3D 인쇄와 같은 플라스틱 재료로부터의 적층 방식으로 이루어지며, 이 제품은 상술한 방법에 의해 제조된다.
이와 관련하여, 상기 제1 구성 요소의 장착 표면은 상기 제1 구성 요소의 판 형상 부분에 구성될 수 있고, 상기 판 형상의 부분으로부터 상기 장착 표면의 대향 측면에 하나 이상의 플랜지들이 상기 판 형상의 부분에 대하여 일 각도로 연장할 수 있다.
상기 장착 표면이 연장하는 상기 판 형상의 부분이 본질적으로 평면인 경우 두 구성 요소들을 접합하는 것이 특히 용이하다.
또한, 바람직하게는 하나 이상의 상기 플랜지들은 연속된 둘러싸는(round-going) 플랜지로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 판 형상의 부분은 외측 주변부를 갖고, 상기 둘러싸는 플랜지들 중 하나는 상기 판 형상의 부분의 외측 주변부로부터 연장한다.
또 다른 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 플랜지들 중 하나 이상은 상기 판 형상의 부분에 대하여 본질적으로 직각으로 연장한다.
본 발명은 상술한 플라스틱 제품을 포함하는 완구 조립 세트와 관련하여 특히 적합하며, 상기 제1 구성 요소는 다수의 조립 요소들을 포함하는 상기 완구 조립 세트의 조립 요소를 구성하고, 상기 조립 요소들은 다수의 결합 스터드들이 제공되는 표면을 구비한 본체 부분을 갖는 조립 요소들, 및 상기 표면에 대향하는 본체 부분의 면으로부터 연장하는 다수의 플랜지들이 대향 면에 구성된 조립 요소들을 포함하고, 상기 플랜지들은 또 다른 조립 요소의 결합 스터드들과 서로 연결될 수 있는 결합 플랜지들을 형성하도록 구성되며, 상기 제1 구성 요소의 본체 부분의 표면은 상기 제2 구성 요소와 영구적인 접합을 위한 장착 표면을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 접합된 플라스틱 제품의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라스틱 제품의 제1 부분의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 플라스틱 제품의 제2 부분의 사시도이다.
도 4는 고정구에 배열되어 도시된, 본 발명에 따른 접합된 플라스틱 제품의 다른 실시예의 사시도이다.
도 5는 일 측면에서 바라본, 도 4에 도시된 플라스틱 제품의 조립 요소의 사시도이다.
도 6은 하부에서 바라본, 도 5에 도시된 구성 요소의 조립 요소의 사시도이다.
따라서, 도 1은 리어 스포일러(1)(rear spoiler)의 형태인 플라스틱 제품을 도시하며, 이는 예를 들어 완구 조립 세트에서 조립 요소들로 이루어진 모형 자동차(도시되지 않음)에 장착될 수 있다. 상기 리어 스포일러(1)는 조립판(2)의 형태인 제1 구성 요소를 포함하며, 이 위에 제2 구성 요소(3)가 제공되고, 이는 3D 인쇄와 같은 적층 방식으로 이루어지는 방법에 의해 제조된다.
도 2 및 도 3은 조립되지 않은 상태의, 도 1에 도시된 바와 같은 동일한 구성 요소들을 도시하며, 상기 조립판(2)은 평면(7)을 갖고, 이 위에 다수의 결합 스터드(5)들이 공지된 방식으로 (도시되지 않은) 완구 조립 세트의 다른 요소들과 서로 연결될 수 있도록 구성된다는 점이 도 2로부터 나타난다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 조립 요소(4)는 상기 조립판(2)의 결합 스터드(5)들로 가압되는 상기 조립 요소(4)의 하부면에 의해 상기 조립판(2)과 서로 연결될 수 있어서, 상기 결합 스터드(5)들의 면들이 상기 조립 요소(4)를 따라 구성된 둘러싸는 플랜지(8)의 내측면에 접촉(abut)한다.
그러나, 본 발명에 따라, 상기 제2 구성 요소(3)를 대신 장착하는 것은 선택 사양이며, 이에 따라 도 1에 도시된 바와 같은 상기 조립된 리어 스포일러(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 조립판(2)과 상기 두 조립 요소(4)들을 사용하는 상자 형상의 조립 요소들에 의해 전적으로 얻을 수 있는 것보다 훨씬 더 높은 정도로 실제 리어 스포일러와 유사하다. 이로써, 개별적으로 디자인된 조각들이 인쇄될 수 있으며, 즉 커스텀화(customization) 되며, 본 발명을 사용하여 완구 조립 세트들에서 보다 현실적이고 유기적인 외관을 얻을 수 있다는 점을 가능하게 한다.
본 발명에 따라, 상기 조립판(2)은 사출 성형과 같은 공지의 모형 제작 공정에 의해 먼저 제조되며, 유체 플라스틱 재료의 적절한 양이 성형 장치의 실질적으로 폐쇄된 주형 공동으로 주입된다. 이러한 성형 공정들은 당해 분야의 통상의 기술자들에게 공지되어 있으며, 이들은 본 명세서에 도시되지 않았다.
또한, 도 3에 도시된 제2 구성 요소(3)는 공지된 공정에서 제조되며, 이에 따라 상기 구성 요소는 플라스틱으로부터 적층 방식으로 이루어진다. 오늘날, 플라스틱 제품들의 제조를 위한 이러한 생산 공정들의 여러 실시예들은 공지되고, 이로써 상기 제품들은, 예를 들어 기판 및 앞서 고형화된 액상 층에 얇은 액상 층의 반복 고형화를 하거나, 또는 기판 또는 플라스틱 재료의 앞서 인쇄된 층에 열가소성 플라스틱을 사용한 반복 인쇄를 하는, 적층 방식으로 만들어진다. 이 공정들의 통상적인 명칭은 "급속 조형법"이며, 이러한 공정들은 단일 제품 또는 비교적 적은 수의 동일 제품들의 생산에 매우 적합하다.
상기 조립판(2) 아래에, 두 조립 요소(4)들이 장착되고 이는 도 5 및 도 6에 도시되는 타입이며, 이는 완구 조립 세트의 일 부분 또는 조립판(2)의 일 부분을 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 제1 구성 요소로서, 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이 두 조립 요소(4)들이 사용되고, 상기 두 조립 요소(4)들은 고정구(10)에 배열되며, 상기 고정구(10)에 구성된 다수의 플랫폼(11)들 및 다수의 가이드 핀(12)들에 의해 서로에 대해 제 위치에 보유된다.
따라서, 도 4에 도시된 플라스틱 제품(1)은 주형에서 만들어지는 제1 구성 요소(4) 및 추가 구성 요소(4)를 구성하는 두 조립 요소(4)들과, 도 3의 기재내용들에 대응하고, 상기 제1 구성 요소(4) 및 상기 추가 구성 요소(4)의 표면(9) 상부에 적층 방식으로 3D 인쇄되는 제2 구성 요소(3)로 구성된다. 기판 없이 3D 인쇄하는 것은 어렵기 때문에, 상기 고정구(10)는 세 플랫폼(11)들 각각이 상기 두 조립 요소(4)들의 표면(9)과 같은 높이의 표면을 갖도록 구성된다.

Claims (13)

  1. 플라스틱 제품(1)을 제조하기 위한 방법이며,
    상기 플라스틱 제품(1)은 플라스틱 성형으로부터 전적으로 또는 부분적으로 제조되는 제1 구성 요소(2) 및 제2 구성 요소(3)를 포함하고,
    상기 제1 구성 요소(2)는 장착 표면(7)을 갖고,
    상기 제1 구성 요소(2)는 사출 성형과 같은 주형에서의 성형에 의해 제조되며, 상기 제2 구성 요소(3)는 3D 인쇄에 의한 적층 방식으로 이루어지는 공정에 의해 만들어지고, 상기 제1 구성 요소 및 상기 제2 구성 요소는 영구적으로 접합되어 상기 플라스틱 제품을 형성하고, 상기 제1 구성 요소(2)는 상기 제2 구성 요소(3)와 영구적으로 접합되기에 앞서 미리 성형되고 상기 주형으로부터 토출되며,
    상기 제1 구성 요소(2)는 먼저 제조되고, 이후에 상기 제2 구성 요소(3)는, 상기 제2 구성 요소(3)를 제조하는 3D 인쇄 공정에서 형성되는 재료의 제1 층을 미리 성형된 제1 구성 요소(2)의 장착 표면(7)에 직접 3D 인쇄함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품(1)을 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 추가적인 성형된 구성 요소들이 상기 제1 구성 요소(2)에 더하여 만들어지고, 상기 제2 구성 요소(3)는 상기 제1 구성 요소(2) 및 상기 추가 구성 요소(4)들 중에서 다수와 실질적으로 접합되는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품(1)을 제조하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 성형된 구성 요소(2, 4)들은, 상기 제2 구성 요소(3)와 접합하는 동안, 상기 제1 구성 요소 및 추가 구성요소(2, 4)들이 서로에 대해 특정 위치에 보유되도록 구성되는 고정구(10)에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품(1)을 제조하기 위한 방법.
  4. 플라스틱 제품이며,
    장착 표면(6, 7)을 갖는 제1 구성 요소(2) 및 제2 구성 요소(3)를 포함하고,
    상기 두 구성 요소(2, 3)들은 상기 제1 구성 요소(2) 및 상기 제2 구성 요소(3)상의 장착 표면(6, 7)들이 접합되고 서로 접촉하는 방식으로 서로 고정되며, 상기 제1 구성 요소(2)는 성형되고, 상기 제2 구성 요소(3)는 3D 인쇄와 같은 플라스틱 재료로부터의 적층 방식으로 이루어지며,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 구성 요소의 장착 표면(7)은 상기 제1 구성 요소(2)의 판 형상 부분상에 구성되고, 상기 판 형상의 부분(2)으로부터 상기 장착 표면의 대향 측면에 하나 이상의 플랜지(8)들이 상기 판 형상의 부분(2)에 대하여 일 각도로 연장하는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 장착 표면(7)이 연장하는 상기 판 형상의 부분(2)은 본질적으로 평면인 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 플랜지(8)들 중 하나 이상의 각각은 연속된 둘러싸는 플랜지(8)로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 판 형상의 부분(2)은 외측 주변부를 갖고, 상기 둘러싸는 플랜지(8)들 중 하나는 상기 판 형상의 부분(2)의 외측 주변부로부터 연장하는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 플랜지(8)들 중 하나 이상은 상기 판 형상의 부분(2)에 대하여 본질적으로 직각으로 연장하는 것을 특징으로 하는,
    플라스틱 제품.
  10. 제4항에 따른 플라스틱 제품을 포함하는 완구 조립 세트이며,
    상기 제1 구성 요소(2)는 다수의 조립 요소(4)들을 포함하는 상기 완구 조립 세트의 조립 요소(4)를 구성하며,
    상기 조립 요소(4)들은 다수의 결합 스터드(5)들이 제공되는 표면(9)을 구비한 본체 부분을 갖는 조립 요소(4)들, 및 상기 표면(9)에 대향하는 본체 부분의 면으로부터 연장하는 다수의 플랜지(8)들이 대향 면에 구성된 조립 요소(4)들을 포함하고,
    상기 플랜지(8)들은 또 다른 조립 요소(4)의 결합 스터드(5)들과 서로 연결될 수 있는 결합 플랜지(8)들을 형성하도록 구성되며,
    상기 제1 구성 요소(2)의 본체 부분의 표면(9)은 상기 제2 구성 요소(3)와 영구적인 접합을 위한 장착 표면(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    완구 조립 세트.
  11. 삭제
  12. 삭제
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