KR102179021B1 - 3ｄ 프린터 - Google Patents

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KR102179021B1 KR1020190000110A KR20190000110A KR102179021B1 KR 102179021 B1 KR102179021 B1 KR 102179021B1 KR 1020190000110 A KR1020190000110 A KR 1020190000110A KR 20190000110 A KR20190000110 A KR 20190000110A KR 102179021 B1 KR102179021 B1 KR 102179021B1
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Abstract

본 발명은 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)들에 삽입된 봉형필라멘트(F)를 자전으로 모두 소진할 경우 센터카트리지모듈(80)의 공전으로 다른 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)들에 삽입된 봉형필라멘트(F)를 소진할 수 있도록 하여 봉형필라멘트(F)를 교체하기 위하여 센터카트리지모듈(80)을 착탈시키는 횟수를 현저히 줄일 수 있으면서 프린팅 작업의 연속성까지 보장케 할 수 있고, 카트리지군(80a)의 자전과 센터카트리지모듈(80)의 공전을 통해 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트(F)를 다양하게 활용할 수 있어 입체물품(A)을 다종다양하게 구현할 수 있는 3D 프린터에 관한 발명이다.

Description

3Ｄ 프린터{THREE DIMENSIONAL PRINTER}
본 발명은 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카트리지군 중 어느 하나의 카트리지의 봉형수직홀들에 삽입된 봉형필라멘트를 자전으로 모두 소진할 경우 센터카트리지모듈의 공전으로 다른 카트리지의 봉형수직홀들에 삽입된 봉형필라멘트를 소진할 수 있도록 하여 봉형필라멘트를 교체하기 위하여 센터카트리지모듈을 착탈시키는 횟수를 현저히 줄일 수 있으면서 프린팅 작업의 연속성을 보장케 할 수 있고, 카트리지군의 자전과 센터카트리지모듈의 공전을 통해 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트를 다양하게 활용할 수 있고, 특히 입체물품을 다종다양하게 구현할 수 있는 3D 프린터에 관한 것이다.
통상적인 프린터는 종이와 같은 2차원 평면에 텍스트나 이미지를 인쇄하는 데 반하여, 3D 프린터는 3차원의 입체적인 공간에 기하학적 물품이나 입체적인 물품, 즉 입체물품을 3D 프린팅으로 형성한다.
도 1은 선행기술문헌(대한민국 공개특허공보 제2015-0122504호)의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 사시도이고, 도 2는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 분해 사시도이고, 도 3은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면도이고, 도 4는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 용융분사부 사시도이고, 도 5는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면 단면도이고, 도 6은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 측면 단면도이이며, 도 7은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리가 설치된 3D 프린터 사시도이다.
선행기술문헌에 따른 3D 프린터용 헤드 어셈블리는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상부에 세로벽(211)을 형성하고 전방에 클램핑부(212)를 형성한 피딩바디(210)와, 세로벽(211)에 회동 가능케 설치되고 일측 하부에 피딩롤러(223)가 설치되는 롤러브라켓(220)과, 클램핑부(212) 상부에 설치되어 필라멘트(50)를 안내하는 피딩가이드(230)와, 피딩롤러(223)와 근접 설치되어 피딩롤러(223)에 외접하는 필라멘트(50)를 스텝모터(241)의 구동력으로 압송하는 피딩기어(240)와, 롤러브라켓(220)과 피딩가이드(230) 간에 설치되어 롤러브라켓(220)이 탄력 회동케 하는 코일스프링(250)으로 구성되어 필라멘트(50)를 공급하는 피딩부(20)와; 클램핑부(212)에 상단부가 결합되어 피딩부(20)에서 공급되는 필라멘트(50)가 투입되는 노즐(310)과, 노즐(310) 일측에 설치되어 노즐(310)로 투입된 필라멘트(50)를 용융하는 히팅수단(320)으로 구성되어 피딩부(20)에서 공급되는 필라멘트(50)를 용융시켜 분사하는 용융분사부(30)와; 노즐(310)이 중앙에 형성된 통공부(412)를 관통하도록 피딩부(20) 하부에 설치되며 외측면에는 냉각팬(413)이 설치되어 냉각풍을 생산하는 냉각챔버(410)와, 냉각팬(413)에 의해 생산된 냉각풍을 중앙의 바람배출구(421)로 유도 배출하는 윈드가이드(420)로 구성되어 용융분사부(30)에서 분사된 용융액(51)을 냉각하는 쿨링부(40)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 구성으로 이루어진 선행기술문헌에 따른 3D 프린터용 헤드 어셈블리는 외줄의 필라멘트(50)가 피딩부(20)에서 노즐(310)을 향해 외줄로서 연속하여 공급되어 기하학적 물품이나 입체적인 물품, 즉 입체물품을 형성할 수 있는 것으로 되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0122504호: 3D 프린터용 헤드 어셈블리
본 발명의 목적은 낱개의 봉형필라멘트를 봉형수직홀에 끼운 상태에서 승강스틱의 푸쉬봉으로 하강시켜 언더히팅모듈에 의한 용융필라멘트로 용융시킴과 동시에 노즐로서 베드 위에 3D 프린팅시키도록 하여 더욱 다양한 소재로 이루어진 입체물품을 구현토록 할 수 있는 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 카트리지군 중 어느 하나의 카트리지의 봉형수직홀들에 삽입된 봉형필라멘트를 자전으로 모두 소진할 경우 센터카트리지모듈의 공전으로 다른 카트리지의 봉형수직홀들에 삽입된 봉형필라멘트를 소진할 수 있도록 하여 봉형필라멘트를 교체하기 위하여 센터카트리지모듈을 착탈시키는 횟수를 현저히 줄일 수 있으면서 프린팅 작업의 연속성까지 보장케 할 수 있는 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 카트리지군의 자전과 센터카트리지모듈의 공전을 통해 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트를 다양하게 활용할 수 있어 입체물품을 다종다양하게 구현할 수 있는 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 어퍼스텝모터의 정회전시 일측톱니에 맞물린 어퍼사이드기어가 정회전되면서 승강스틱을 하강시켜 봉형필라멘트의 하강을 가능케 하는 반면 어퍼스텝모터의 역회전시 일측톱니에 맞물린 어퍼사이드기어가 역회전되면서 승강스틱을 상승시켜 봉형수직홀에 새로운 봉형필라멘트가 수용될 수 있도록 하여, 소재의 특성상 연속적이지 않은 봉형필라멘트임에도 불구하고 지속적인 새로운 봉형필라멘트의 주입 또는 교체로 입체물품으로의 3D 프린팅을 가능케 할 수 있도록 한 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 승강스틱 및 푸쉬봉의 평행상태의 일체화로서 그 전체 길이의 축소로서 공간 점유율을 극소화시킬 수 있는 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 카트리지군이 자전스텝모터에 의해 각각의 원 스텝 자전으로 푸쉬봉 및 노즐 사이로 봉형필라멘트를 일치시켜 푸쉬봉의 하강에 의해 소진될 수 있도록 하고, 어느 하나의 카트리지의 봉형필라멘트가 모두 소진될 경우 공전스텝모터를 통해 공전베이스를 원 스텝 공전시켜 다른 카트리지에 채워진 봉형필라멘트를 푸쉬봉 및 노즐 사이로 일치시켜 푸쉬봉의 하강에 의해 소진될 수 있도록 하는 것을 반복케 하여 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트를 더욱 다양하게 활용할 수 있도록 한 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 바디의 어퍼센터홈 및 언더히팅모듈의 언더센터홈에 어퍼탄성버튼 및 언더탄성버튼이 착탈 가능하게 끼워져 회전중심을 이룰 수 있도록 하여 원통체의 제자리 회전을 가능케 할 뿐만 아니라 봉형수직홀들 속으로 봉형필라멘트를 보충하고자 할 때 자유롭게 센터카트리지모듈을 분리하여 봉형필라멘트를 채운 후 다시 간단히 조립토록 할 수 있는 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 공전베이스에 방사상으로 솟아오른 지지축들에 의해 카트리지군이 능동외치기어 및 피동내치기어 사이에서 치합되면서 견고하게 자전할 수 있도록 하여 각 카트리지마다 마련된 봉형수직홀들에 채워진 봉형필라멘트의 소진을 용이하게 실현케 할 수 있는 3D 프린터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 동작센서로서 카트리지군의 자전과 공전베이스의 공전을 가능케 하여 원 스텝 자전하는 카트리지의 봉형수직홀에 채워진 봉형필라멘트를 순차적으로 소진토록 한 후 공전베이스의 공전으로 다른 카트리지의 봉형수직홀에 채워진 봉형필라멘트를 소진토록 하는 동작을 반복케 하여 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트를 더욱 다양하게 활용할 수 있는 3D 프린터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
베드 및 헤드를 내장한 함체를 포함하는 3D 프린터에 있어서,
상기 헤드는
상기 함체의 상단에 고정되어 회동되는 바디와,
상기 바디의 상부 전방에 마련되어 승강스틱을 승강시키는 어퍼승강모듈과,
상기 바디의 중부 전방에 자전 및 공전 가능하게 마련되어 상기 승강스틱에 일체화된 푸쉬봉에 의해 하강되는 봉형필라멘트들을 각각 수용하는 봉형수직홀들을 지닌 카트리지군(群)을 구비한 센터카트리지모듈과,
상기 바디의 하부 전방에 마련되어 상기 승강스틱의 하강에 의해 상기 봉형필라멘트들 중 어느 하나가 상기 봉형수직홀을 통해 하강될 경우 용융필라멘트로 용융시키면서 하강토록 하는 언더히팅모듈과,
상기 바디의 하단 전방에 마련되어 상기 언더히팅모듈에 의해 용융된 용융필라멘트를 토출시켜 상기 베드 위에 입체물품으로 3D 프린팅시키는 노즐을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 낱개의 봉형필라멘트를 봉형수직홀에 끼운 상태에서 승강스틱의 푸쉬봉으로 하강시켜 언더히팅모듈에 의한 용융필라멘트로 용융시킴과 동시에 노즐로서 베드 위에 3D 프린팅시키도록 함으로써 다양한 소재로 이루어진 입체물품을 구현토록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 카트리지군 중 어느 하나의 카트리지의 봉형수직홀들에 삽입된 봉형필라멘트를 자전으로 모두 소진할 경우 센터카트리지모듈의 공전으로 다른 카트리지의 봉형수직홀들에 삽입된 봉형필라멘트를 소진할 수 있도록 하여 봉형필라멘트를 교체하기 위하여 센터카트리지모듈을 착탈시키는 횟수를 현저히 줄일 수 있으면서 프린팅 작업의 연속성까지 보장케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 카트리지군의 자전과 센터카트리지모듈의 공전을 통해 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트를 다양하게 활용할 수 있어 입체물품을 다종다양하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 어퍼스텝모터의 정회전시 일측톱니에 맞물린 어퍼사이드기어가 정회전되면서 승강스틱을 하강시켜 봉형필라멘트의 하강을 가능케 하는 반면 어퍼스텝모터의 역회전시 일측톱니에 맞물린 어퍼사이드기어가 역회전되면서 승강스틱을 상승시켜 봉형수직홀에 새로운 봉형필라멘트가 수용될 수 있도록 하여, 소재의 특성상 연속적이지 않은 봉형필라멘트임에도 불구하고 지속적인 새로운 봉형필라멘트의 주입 또는 교체로 입체물품으로의 3D 프린팅을 가능케 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 승강스틱 및 푸쉬봉의 평행상태의 일체화로서 그 전체 길이의 축소로서 공간 점유율을 극소화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 카트리지군이 자전스텝모터에 의해 각각의 원 스텝 자전으로 푸쉬봉 및 노즐 사이로 봉형필라멘트를 일치시켜 푸쉬봉의 하강에 의해 소진될 수 있도록 하고, 어느 하나의 카트리지의 봉형필라멘트가 모두 소진될 경우 공전스텝모터를 통해 공전베이스를 원 스텝 공전시켜 다른 카트리지에 채워진 봉형필라멘트를 푸쉬봉 및 노즐 사이로 일치시켜 푸쉬봉의 하강에 의해 소진될 수 있도록 하는 것을 반복케 하여 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트를 더욱 다양하게 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 바디의 어퍼센터홈 및 언더히팅모듈의 언더센터홈에 어퍼탄성버튼 및 언더탄성버튼이 착탈 가능하게 끼워져 회전중심을 이룰 수 있도록 하여 원통체의 제자리 회전을 가능케 할 뿐만 아니라 봉형수직홀들 속으로 봉형필라멘트를 보충하고자 할 때 자유롭게 센터카트리지모듈을 분리하여 봉형필라멘트를 채운 후 다시 간단히 조립토록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 공전베이스에 방사상으로 솟아오른 지지축들에 의해 카트리지군이 능동외치기어 및 피동내치기어 사이에서 치합되면서 견고하게 자전할 수 있게 되어 각 카트리지마다 마련된 봉형수직홀들에 채워진 봉형필라멘트의 소진을 용이하게 실현케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 동작센서로서 카트리지군의 자전과 공전베이스의 공전을 가능케 하여 원 스텝 자전하는 카트리지의 봉형수직홀에 채워진 봉형필라멘트를 순차적으로 소진토록 한 후 공전베이스의 공전으로 다른 카트리지의 봉형수직홀에 채워진 봉형필라멘트를 소진토록 하는 동작을 반복케 하여 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트를 더욱 다양하게 활용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 자전스텝모터의 원 스텝 회전으로 어느 하나의 카트리지에 채워진 봉형필라멘트가 모두 소진될 경우 봉형수직홀로부터 푸쉬봉이 이탈한 상태에서 공전스텝모터가 원 스텝 회전하여 공전베이스를 원 스텝 공전시켜 다른 카트리지의 봉형수직홀이 푸쉬봉 및 노즐 사이로 일치되도록 한 후 어퍼스텝모터의 정역회전과 더불어 자전스텝모터의 원 스텝 회전으로 다른 카트리지의 봉형수직홀들에 채워진 봉형필라멘트들의 소진을 완료할 수 있도록 하고, 또 다시 공전스텝모터의 반복, 어퍼스텝모터의 반복 및 자전스텝모터의 반복을 통해 카트리지군의 자전과 센터카트리지모듈의 공전의 반복으로 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트의 소진으로 입체물품을 다종다양하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 사시도.
도 2는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 분해 사시도.
도 3은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면도.
도 4는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 용융분사부 사시도.
도 5는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면 단면도.
도 6은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 측면 단면도.
도 7은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리가 설치된 3D 프린터 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 3D 프린터를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 3D 프린터의 베드 및 헤드의 동작으로 입체물품을 3D 프린팅시키는 모습을 나타내는 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드를 개략적으로 나타내는 요부 분해사시도.
도 11은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드를 개략적으로 나타내는 분해사시도.
본 발명에 따른 3D 프린터의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 3D 프린터를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 3D 프린터의 베드(B) 및 헤드(H)의 동작으로 입체물품(A)을 3D 프린팅시키는 모습을 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 3D 프린터는 도 8에 도시된 봐와 같이 예를 들어 Z축 방향으로 승강되는 베드(B)와, 예를 들어 XY축 방향으로 회동되는 헤드(H)와, 이들 베드(B) 및 헤드(H)를 내장한 함체(C)를 기본적으로 포함한다.
함체(C) 내에서 베드(B)가 Z축 방향으로 승강됨과 동시에 헤드(H)가 XY축 방향으로 회동되면서 도 9에 도시된 바와 같은 입체물품(A)을 3D 프린팅시킬 수 있도록 하는 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드(H)를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드(H)를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드(H)는 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이 함체(C)의 상단에 고정되어 회동되는 바디(60)와, 바디(60)의 상부 전방에 마련되어 승강스틱(73)을 승강시키는 어퍼승강모듈(70)과, 바디(60)의 중부 전방에 자전 및 공전 가능하게 마련되어 승강스틱(73)에 일체화된 푸쉬봉(74)에 의해 하강되는 봉형필라멘트(F)들을 각각 수용하는 봉형수직홀(81a)들을 지닌 카트리지군(群; 80a)을 구비한 센터카트리지모듈(80)과, 바디(60)의 하부 전방에 마련되어 승강스틱(73)의 하강에 의해 봉형필라멘트(F)들 중 어느 하나가 봉형수직홀(81a)을 통해 하강될 경우 용융필라멘트(Y)로 용융시키면서 하강토록 하는 언더히팅모듈(90)과, 바디(60)의 하단 전방에 마련되어 언더히팅모듈(90)에 의해 용융된 용융필라멘트(Y)를 토출시켜 베드(B) 위에 입체물품(A)으로 3D 프린팅시키는 노즐(N)을 포함한다.
선행기술문헌에 공지된 외줄의 필라멘트(50)를 피딩부(20)에서 연속적으로 공급하여 기하학적인 물품이나 입체적인 물품으로 프린팅시키는 것과 달리 본 발명에서는 낱개의 봉형필라멘트(F)를 봉형수직홀(81a)에 끼운 상태에서 승강스틱(73)의 푸쉬봉(74)으로 하강시켜 언더히팅모듈(90)에 의한 용융필라멘트(Y)로 용융시킴과 동시에 노즐(N)로서 베드(B) 위에 3D 프린팅시키도록 함으로써 선행기술문헌과 같이 소재[세라믹분말 또는 금속분말의 소재를 함유할 경우 외줄형태의 필라멘트의 제작이 어려움 => 와인딩이 안 되며 부러지는 현상이 나타남]의 한계로 연속된 외줄의 필라멘트를 마련치 못하는 경우라도 낱개의 봉형필라멘트(F)로서 3D 프린팅을 가능케 하여 더욱 다양한 소재로 이루어진 입체물품(A)을 구현토록 한다.
이때, 바디(60)는 통상의 함체(C)의 상단에 고정되어 예를 들면 XY축 방향으로 회동되고, 어퍼승강모듈(70)은 승강스틱(73)의 푸쉬봉(74)을 승강시켜 센터카트리지모듈(80)의 봉형수직홀(81a)들 중 어느 하나에 수용된 봉형필라멘트(F)를 언더히팅모듈(90)로 하강시키고, 언더히팅모듈(90)은 봉형필라멘트(F)를 용융필라멘트(Y)로 하강시켜 노즐(N)을 통해 베드(B) 위로 토출될 수 있도록 한다.
특히, 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)들에 삽입된 봉형필라멘트(F)를 자전으로 모두 소진할 경우 센터카트리지모듈(80)의 공전으로 다른 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)들에 삽입된 봉형필라멘트(F)를 소진할 수 있도록 하여 봉형필라멘트(F)를 교체하기 위하여 센터카트리지모듈(80)을 착탈시키는 횟수를 현저히 줄일 수 있게 되어 프린팅 작업의 연속성을 보장케 할 수 있고, 카트리지군(80a)의 자전과 센터카트리지모듈(80)의 공전을 통해 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트(F)를 다양하게 활용할 수 있어 입체물품(A)을 더욱 다종다양하게 구현할 수 있어 바람직하게 된다.
나아가, 어퍼승강모듈(70)은 바디(60)에 내장되어 정역 회전되는 어퍼스텝모터(71)와, 승강스틱(73)에 형성된 일측톱니(73a)에 맞물려 어퍼스텝모터(71)의 정역 회전운동을 푸쉬봉(74)의 승강운동으로 변환시키는 어퍼사이드기어(72)를 포함한다.
어퍼스텝모터(71)의 정회전시 일측톱니(73a)에 맞물린 어퍼사이드기어(72)가 정회전되면서 승강스틱(73)을 하강시켜 봉형필라멘트(F)의 하강을 가능케 하는 반면 어퍼스텝모터(71)의 역회전시 일측톱니(73a)에 맞물린 어퍼사이드기어(72)가 역회전되면서 승강스틱(73)을 상승시켜 봉형수직홀(81a)에 새로운 봉형필라멘트(F)가 수용될 수 있도록 하여, 소재의 특성상 연속적이지 않은 봉형필라멘트(F)임에도 불구하고 지속적인 새로운 봉형필라멘트(F)의 주입 또는 교체로 입체물품(A)으로의 3D 프린팅을 가능케 할 수 있도록 한 것이다.
이때, 푸쉬봉(74)은 승강스틱(73)에 평행하게 고정되어 봉형수직홀(81a)을 통해 봉형필라멘트(F)를 하강시킬 수 있도록 하여, 승강스틱(73) 및 푸쉬봉(74)의 평행상태의 일체화로서 그 전체 길이의 축소로서 공간 점유율을 극소화시킬 수 있도록 한다.
바람직하게, 센터카트리지모듈(80)은 푸쉬봉(74)의 승강시 회전되지 않는 반면 봉형수직홀(81a)로부터 푸쉬봉(74)이 이탈상태일 경우 원 스텝 회전되는 공전스텝모터(82)에 의해 봉형필라멘트(F)로 하여금 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 일치될 수 있도록 원 스텝 공전되는 공전베이스(83)와, 공전베이스(83)의 중앙에 마련되어 푸쉬봉(74)의 승강시 회전되지 않는 반면 봉형수직홀(81a)로부터 푸쉬봉(74)이 이탈상태일 경우 원 스텝 회전되는 자전스텝모터(84)에 의해 능동 회전되는 능동외치기어(85)와, 공전베이스(83)의 외곽에 마련되어 피동 회전되는 피동내치기어(86)와, 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이에 방사상으로 각각 치합되어 자전스텝모터(84)의 원 스텝 회전에 따른 능동외치기어(85)의 능동 회전 및 피동내치기어(86)의 피동 회전에 의해 봉형필라멘트(F)로 하여금 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 일치될 수 있도록 원 스텝 자전되는 카트리지군(80a)을 포함한다.
카트리지군(80a)이 자전스텝모터(84)에 의해 각각의 원 스텝 자전으로 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 봉형필라멘트(F)를 일치시켜 푸쉬봉(74)의 하강에 의해 소진될 수 있도록 하고, 어느 하나의 카트리지(81)의 봉형필라멘트(F)가 모두 소진될 경우 공전스텝모터(82)를 통해 공전베이스(83)를 원 스텝 공전시켜 다른 카트리지(81)에 채워진 봉형필라멘트(F)를 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 일치시켜 푸쉬봉(74)의 하강에 의해 소진될 수 있도록 하는 것을 반복케 하여 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트(F)를 더욱 다양하게 활용할 수 있도록 하는 것이다.
이때, 자전스텝모터(84)가 공전베이스(83)의 중앙에 마련된 능동외치기어(85)를 원 스텝 회전시켜 공전베이스(83)의 외곽에 마련된 피동내치기어(86)를 피동 회전시키는 것으로 설명하고 있지만 피동내치기어(86)를 자전스텝모터(84)로서 직접 원 스텝 회전시켜 능동외치기어(85)를 피동 회전될 수 있도록 할 수 있음은 물론이고, 본 발명에서는 이러한 것에 제한을 두지 않으며, 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이에서 카트리지군(80a)이 자전할 수 있도록 하는 것에 특징이 있는 것으로 한다.
한편, 본 발명에 따라 바디(60)의 하부에 마련된 어퍼센터홈(60a)과, 언더히팅모듈(90)의 상부에 마련된 언더센터홈(90a)을 더 포함하고, 공전베이스(83)는 능동외치기어(85), 피동내치기어(86) 및 카트리지군(80a)을 내장하는 원통체(83a)로 이루어져 어퍼센터홈(60a) 및 언더센터홈(90a)에 각각 탄성적으로 착탈 가능하게 끼워지면서 공전의 중심을 이루는 어퍼탄성버튼(83c) 및 언더탄성버튼(83d)을 포함할 수 있다.
바디(60)의 어퍼센터홈(60a) 및 언더히팅모듈(90)의 언더센터홈(90a)에 어퍼탄성버튼(83c)(예를 들면 스프링의 탄성 구조로 된 버튼) 및 언더탄성버튼(83d)(예를 들면 스프링의 탄성 구조로 된 버튼)이 착탈 가능하게 끼워져 회전중심을 이룰 수 있도록 하여 원통체(83a)의 제자리 회전을 가능케 할 뿐만 아니라 봉형수직홀(81a)들 속으로 봉형필라멘트(F)를 보충하고자 할 때 자유롭게 센터카트리지모듈(80)을 분리하여 봉형필라멘트(F)를 채운 후 다시 간단히 조립토록 할 수 있어 더욱 바람직하게 된다[센터카트리지모듈(80)은 바디(60)의 중부 전방에 조립된 후 미 도시된 여닫이도어로 커버링하여 보호될 수 있도록 할 수 있음은 물론이다].
그리고, 원통체(83a)로 된 공전베이스(83)는 원주형톱니(83f)를 구비하여 공전스텝모터(82)에 치합되면서 공전될 수 있도록 할 수 있고, 미 도시된 벨트를 통한 공전을 가능케 할 수 있음은 물론이다.
더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 3D 프린터는 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이의 공전베이스(83)에 방사상으로 솟아오른 지지축(83e)들을 구비하고, 카트리지군(80a)은 지지축(83e)들에 끼워져 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이로 치합되는 자전기어(81b)를 각각 지니면서 봉형필라멘트(F)를 각각 받아들이도록 봉형수직홀(81a)들을 구비한 카트리지(81)들로 이루어진다.
공전베이스(83)에 방사상으로 솟아오른 지지축(83e)들에 의해 카트리지군(80a)이 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이에서 치합되면서 견고하게 자전할 수 있게 되어 각 카트리지(81)마다 마련된 봉형수직홀(81a)들에 채워진 봉형필라멘트(F)의 소진을 용이하게 실현케 할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 3D 프린터는 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)들 중 푸쉬봉(74)이 승강되는 어느 하나의 봉형수직홀(81a) 속에 봉형필라멘트(F) 또는 푸쉬봉(74)이 존재할 경우 자전스텝모터(84) 및 공전스텝모터(82)를 정지시키고, 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)들 중 푸쉬봉(74)이 승강되는 어느 하나의 봉형수직홀(81a)들 속에 봉형필라멘트(F) 또는 푸쉬봉(74)이 존재하지 않을 경우 자전스텝모터(84)를 원 스텝 회전시키고, 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 카트리지(81)의 모든 봉형수직홀(81a)들 속에 봉형필라멘트(F) 또는 푸쉬봉(74)이 존재하지 않을 경우 공전스텝모터(82)를 원 스텝 회전시키도록, 시그널을 보내는 동작센서(S)를 포함한다.
동작센서(S)는 예를 들어 미 도시된 발광소자 및 수광소자로 이루어질 수 있고, 이러한 동작센서(S)로서 카트리지군(80a)의 자전과 공전베이스(83)의 공전을 가능케 하여 원 스텝 자전하는 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)에 채워진 봉형필라멘트(F)를 순차적으로 소진토록 한 후 공전베이스(83)의 공전으로 다른 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)에 채워진 봉형필라멘트(F)를 소진토록 하는 동작을 반복케 하여 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트(F)를 더욱 다양하게 활용할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 따른 3D 프린터의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 카트리지군(80a)의 봉형수직홀(81a)들에 봉형필라멘트(F)들을 각각 채운 상태에서, 어퍼스텝모터(71)를 정회전시켜 승강스틱(73)을 하강시키면, 푸쉬봉(74)이 봉형수직홀(81a)을 따라 하강하면서 봉형필라멘트(F)를 푸싱하여 언더히팅모듈(90)을 경유케 하고, 언더히팅모듈(90)에서는 봉형필라멘트(F)를 용융필라멘트(Y)로 용융시켜 노즐(N)을 통해 입체물품(A)으로 베드(B) 위에 3D 프린팅할 수 있도록 한다.
이러한 봉형수직홀(81a)에 삽입된 봉형필라멘트(F)를 모두 소진할 경우 어퍼스텝모터(71)가 역회전하면서 승강스틱(73)을 상승시켜 봉형수직홀(81a)로부터 푸쉬봉(74)을 이탈시킨다.
이후, 자전스텝모터(84)의 원 스텝 회전으로 카트리지(81)를 원 스텝 자전시켜 이웃 봉형수직홀(81a)에 삽입된 봉형필라멘트(F)를 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 일치시키고, 다시 어퍼스텝모터(71)의 정역회전으로 봉형필라멘트(F)의 소진과 이웃 봉형수직홀(81a)에 삽입된 봉형필라멘트(F)의 소진을 반복케 한다.
이렇게 자전스텝모터(84)의 원 스텝 회전으로 어느 하나의 카트리지(81)에 채워진 봉형필라멘트(F)가 모두 소진될 경우 봉형수직홀(81a)로부터 푸쉬봉(74)이 이탈한 상태에서 공전스텝모터(82)가 원 스텝 회전하여 공전베이스(83)를 원 스텝 공전시켜 다른 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)이 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 일치되도록 한 후 어퍼스텝모터(71)의 정역회전과 더불어 자전스텝모터(84)의 원 스텝 회전으로 다른 카트리지(81)의 봉형수직홀(81a)들에 채워진 봉형필라멘트(F)들의 소진을 완료할 수 있도록 하고, 또 다시 공전스텝모터(82)의 반복, 어퍼스텝모터(71)의 반복 및 자전스텝모터(84)의 반복을 통해 카트리지군(80a)의 자전과 센터카트리지모듈(80)의 공전의 반복으로 다수의 칼라 및 소재로 된 봉형필라멘트(F)의 소진으로 입체물품(A)을 다종다양하게 구현할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 3D 프린터는 소재의 특성상 선행기술문헌의 필라멘트(50)처럼 연속적인 외줄로 마련되지 못하는 한계를 지닌 소재로 제작되는 봉형필라멘트(F)를 감안하여 제안된 것이며, 이러한 봉형필라멘트(F)는 40∼60Vol.％의 세라믹분말에 40∼60Vol.％의 바인더를 혼합시킨 피드스톡(Feedstock)으로 마련된다.
세라믹(CERAMICS)은 도자기에서부터 석고 유리 법랑 타일 내화물, 절연체 또는 내열재는 물론이거니와 표면코팅제 또는 세라믹소결체 등으로 제작되어 장신구, 임플란트 및 액세서리와 같은 내외장재 부품으로 응용되고 있는데, 세라믹의 특성상 필라멘트를 제작코자 할 때 얇은 직경을 지닌 외줄로서 연속적으로 제작할 수 없는 문제가 있다.
이러한 특성을 감안하여 본 발명에서는 세라믹분말 40∼60Vol.％에 바인더 40∼60Vol.％를 혼합시킨 피드스톡을 활용하여 연속된 외줄로 제작하지 아니하고 낱개의 봉형필라멘트(F)로 마련하여 본 발명의 3D 프린터에 적용된 헤드(H)로서 지속적인 3D 프린팅을 가능케 하는 것이다.
이때, 세라믹분말이 40Vol.％ 이하일 경우 입체물품(A)으로 완성된 후 탈지 및 소결시 강도가 떨어져 바람직하지 않고 60Vol.％ 이상일 경우 언더히팅모듈(90)의 히팅시 용융이 어려워 바람직하지 않아 40∼60Vol.％로 하는 것이며, 나아가 바인더가 40Vol.％ 이하일 경우 3D 프린팅시 흐름성이 좋지 않고 피드스톡 제조가 용이하지 않기 때문에 바람직하지 않고 60Vol.％ 이상일 경우 수축율이 지나치게 높아 바람직하지 않아 바인더를 40∼60Vol.％로 하는 것이다.
세라믹분말은 지르코니아(Zirconia), 알루미나(Alumina) 또는 질화규소(Silicon nitride)의 산화물로 이루어질 수 있다.
지르코니아(ZrO2)는 지르코늄의 산화물이고, 분자량 123.22, 녹는점 약 2,700℃, 소결온도 1,400∼1,450℃이며, 급격한 온도의 변화에 견디는 성질이 있어 급열·급랭의 기구류(도가니), 세라믹 시계, 액세서리 및 섬유부품, 반도체부품 및 치과부품 등에 사용된다.
알루미나(Al2O3; 산화알루미늄)는 분자량 101.96이며, 굴절률 1.76∼1.77이고, 소결온도 1,600∼1,650℃이며, 강도가 강하여 연마제로서 사용되고, 고온에서 소결이 완료되면 산이나 알칼리에 잘 녹지 않게 되므로 소결하여 알루미나 자기(磁器)를 만들 수 있는 특성이 있으며, 절연소재, 내화학성, 내식성, 비자성체, 유독성기체 분위기 및 내고온 소재 등의 상업용 세라믹 재료로서 주로 사용되고 있다.
질화규소(Si3N4)는 내열 충격성이 뛰어나고 상온에서 고온까지 광범위하게 고강도를 유지하기 때문에 세라믹 터빈이나 엔진 재료로 유망되며, 이 밖에도 내열 내식성이 요구되는 용도의 베어링 등 내마모부품, 제강 플랜트의 기계부품 등에 이용될 수 있으며, 특히 열팽창률이 낮고 내열충격성이 뛰어나며, 1200℃까지의 영역에서 고강도(상온 굽힘강도 100~140㎏/㎟, 1200℃에서 60~100㎏/㎟)를 유지하는 것이 다른 구조용 세라믹과 비교되는 특징을 가진다.
본 발명에서는 이러한 특징과 성질을 지닌 지르코니아, 알루미나 또는 질화규소를 활용하여 반인더의 혼합 및 용융으로 입체물품(A)을 3D 프린팅시키고자 하는 것이며, 이후 탈지 및 소결로서 최종 입체물품(A)을 완성토록 하는 것이다.
그리고, 바인더는 세라믹분말에 결합되어 노즐(N)을 통한 입체물품(A)으로의 3D 프린팅 시 형상을 유지시키는 35∼45wt％의 결합제와, 세라믹분말 및 결합제 상호간을 중화시켜 합체되도록 하는 52∼62wt％의 가소제와, 노즐(N)을 통한 용융필라멘트(Y)의 토출시 부드럽게 하는 1∼5wt％의 윤활제로 이루어질 수 있도록 한다.
결합제를 설계하는데 있어 먼저 고려할 사항은 점도이며, 점도가 낮을수록 피드스톡의 점도를 낮게 유지할 수 있어 3D 프린팅 시 유동성이 좋게 된다. 그러나 점도만을 낮게 유지시킬 경우 세라믹분말 및 결합제 상호간의 분리가 발생할 수 있어 바람직하지 않게 된다.
따라서, 결합제는 입체물품(A)의 3D 형상을 형성시키는데 큰 영향을 미치며, 35wt％ 이하일 경우 세라믹분말 대비 함량이 낮아 탈지·소결 공정에서 변형이 일어나고 45wt％ 이상일 경우 점도가 너무 높아 3D 프린팅 후 베드(B) 위에 입체물품(A)으로의 3D 프린팅이 어려울 뿐만 아니라 피드스톡의 제조 역시 어려워 35∼45wt％가 바람직하게 된다.
가소제는 결합제의 유연성을 보장할 수 있도록 세라믹분말 및 결합제 상호간을 중화시켜 합체되도록 하는 것으로 52wt％ 이하일 경우 결합제의 유연성을 확보할 수 없어 바람직하지 않고 62wt％ 이상일 경우 결합제의 유연성이 지나쳐 바람직하지 않아, 52∼62wt％로 하는 것이다.
윤활제는 피드스톡을 언더히팅모듈(90)에서 용융시켜 용융필라멘트(Y)로 노즐(N)을 통한 토출시 부드럽게 빠져나갈 수 있도록 하는 것으로 1wt％ 이하일 경우 윤활작용이 현저히 떨어지고 5wt％ 이상일 경우 윤활제가 넘쳐 바람직하지 않아, 1∼5wt％로 하는 것이다.
더욱 구체적으로, 결합제는 저밀도폴리에틸렌(LDPE; Low Density Polyethylene), 고밀도폴리에틸렌(HDPE; High Density Polyethylene), 에틸렌초산비닐공중합체(EVA; Ethylene-Vinyl Acetate copolymer) 또는 폴리옥시메틸렌(POM; PolyOxyMethylene)으로 이루어질 수 있다.
저밀도폴리에틸렌은 상온에서 투명한 고체로 결정화가 낮아 가공성과 유연성, 투명성이 우수해 세라믹분말의 믹싱 용융을 원활하게 하면서 세라믹분말의 3D 프린팅까지 부드럽게 하여 바람직하고, 고밀도폴리에틸렌은 경도 기계적 강도 내열성 등이 우수하고 내한성(耐寒性)이 뛰어나 세라믹분말의 믹싱 용융을 원활하게 하면서 세라믹분말의 3D 프린팅까지 부드럽게 하여 바람직하고, 에틸렌초산비닐공중합체는 에틸렌과 초산 비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로 EVA라고 하며, 초산 비닐의 함유량이 증가함에 따라 밀도가 증가하지만 결정화는 떨어져 유연성이 늘어나고, 보통의 저밀도폴리에틸렌과 같이 가공되어 내충격성(특히 저온시)이 우수하여 세라믹분말의 믹싱 용융을 원활하게 하면서 세라믹분말의 3D 프린팅까지 부드럽게 할 수 있어 바람직하고, 폴리옥시메틸렌은 엔지니어링 플라스틱의 일종으로 강도와 내마모성이 우수해 세라믹분말의 믹싱 용융을 원활하게 하면서 세라믹분말의 3D 프린팅까지 부드럽게 하여 바람직하게 된다.
한편, 바인더는 가소제 및 윤활제를 90∼150℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합한 후 결합제를 넣어 150∼200℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합하고 상온에서 냉각 및 건조시켜 마련되며, 피드스톡은 바인더를 120∼190℃의 온도에서 용융한 후 세라믹분말을 넣고 40∼80분 동안 혼합하여 마련될 수 있다.
가소제 및 윤활제의 충분한 용융 혼합을 위해 미리 90∼150℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합한 후 결합제를 넣어 150∼200℃의 온도에서 30∼60분 동안 혼합하고 상온에서 냉각 및 건조시켜 바인더를 마련한 후 다시 세라믹분말과 더불어 바인더를 120∼190℃의 온도에서 40∼80분 동안 용융 혼합하여 피드스톡을 마련하여 원형, 사각형, 마름모형 또는 다각형 형태의 봉형필라멘트(F)를 완성할 수 있도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 구성 및 방법으로 제작된 입체물품(A)을 탈지공정에 의해 바인더를 제거한 후 소결 나아가 열간 정수압 소결로서 고강도의 입체물품(A)을 완성케 할 수 있는 것이다.
본 발명은 3D 프린터 관련 산업분야에 이용될 수 있다.
B : 베드 H : 헤드
C : 함체 F : 봉형필라멘트
Y : 용융필라멘트 A : 입체물품
N : 노즐 S : 동작센서
60 : 바디 60a : 어퍼센터홈
70 : 어퍼승강모듈 71 : 어퍼스텝모터
72 : 어퍼사이드기어 73 : 승강스틱
73a : 일측톱니 74 : 푸쉬봉
80 : 센터카트리지모듈 80a : 카트리지군
81 : 카트리지 81a : 봉형수직홀
81b : 자전기어 82 : 공전스텝모터
83 : 공전베이스 83a : 원통체
83c : 어퍼탄성버튼 83d : 언더탄성버튼
83e : 지지축 83f : 원주형톱니
84 : 자전스텝모터 85 : 능동외치기어
86 : 피동내치기어 90 : 언더히팅모듈
90a : 언더센터홈

Claims (8)

  1. 베드(B) 및 헤드(H)를 내장한 함체(C)를 포함하는 3D 프린터에 있어서,
    상기 헤드(H)는 상기 함체(C)의 상단에 고정되어 회동되는 바디(60)와, 상기 바디(60)의 상부 전방에 마련되어 승강스틱(73)을 승강시키는 어퍼승강모듈(70)과, 상기 바디(60)의 중부 전방에 자전 및 공전 가능하게 마련되어 상기 승강스틱(73)에 일체화된 푸쉬봉(74)에 의해 하강되는 봉형필라멘트(F)들을 각각 수용하는 봉형수직홀(81a)들을 지닌 카트리지군(群; 80a)을 구비한 센터카트리지모듈(80)과, 상기 바디(60)의 하부 전방에 마련되어 상기 승강스틱(73)의 하강에 의해 상기 봉형필라멘트(F)들 중 어느 하나가 상기 봉형수직홀(81a)을 통해 하강될 경우 용융필라멘트(Y)로 용융시키면서 하강토록 하는 언더히팅모듈(90)과, 상기 바디(60)의 하단 전방에 마련되어 상기 언더히팅모듈(90)에 의해 용융된 용융필라멘트(Y)를 토출시켜 상기 베드(B) 위에 입체물품(A)으로 3D 프린팅시키는 노즐(N)을 포함하고,
    상기 센터카트리지모듈(80)은 상기 푸쉬봉(74)의 승강시 회전되지 않는 반면 상기 봉형수직홀(81a)로부터 상기 푸쉬봉(74)이 이탈상태일 경우 원 스텝 회전되는 공전스텝모터(82)에 의해 상기 봉형필라멘트(F)로 하여금 상기 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 일치될 수 있도록 원 스텝 공전되는 공전베이스(83)와, 상기 공전베이스(83)의 중앙에 마련되어 상기 푸쉬봉(74)의 승강시 회전되지 않는 반면 상기 봉형수직홀(81a)로부터 상기 푸쉬봉(74)이 이탈상태일 경우 원 스텝 회전되는 자전스텝모터(84)에 의해 능동 회전되는 능동외치기어(85)와, 상기 공전베이스(83)의 외곽에 마련되어 피동 회전되는 피동내치기어(86)와, 상기 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이에 방사상으로 각각 치합되어 상기 자전스텝모터(84)의 원 스텝 회전에 따른 상기 능동외치기어(85)의 능동 회전 및 상기 피동내치기어(86)의 피동 회전에 의해 상기 봉형필라멘트(F)로 하여금 상기 푸쉬봉(74) 및 노즐(N) 사이로 일치될 수 있도록 원 스텝 자전되는 상기 카트리지군(80a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어퍼승강모듈(70)은
    상기 바디(60)에 내장되어 정역 회전되는 어퍼스텝모터(71)와,
    상기 승강스틱(73)에 형성된 일측톱니(73a)에 맞물려 상기 어퍼스텝모터(71)의 정역 회전운동을 상기 푸쉬봉(74)의 승강운동으로 변환시키는 어퍼사이드기어(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 푸쉬봉(74)은 상기 승강스틱(73)에 평행하게 고정되어 상기 봉형수직홀(81a)을 통해 상기 봉형필라멘트(F)를 하강시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바디(60)의 중단 하부에 마련된 어퍼센터홈(60a)과, 상기 언더히팅모듈(90)의 상부에 마련된 언더센터홈(90a)을 더 포함하고,
    상기 공전베이스(83)는 상기 능동외치기어(85), 피동내치기어(86) 및 카트리지군(80a)을 내장하는 원통체(83a)로 이루어져 상기 어퍼센터홈(60a) 및 언더센터홈(90a)에 각각 탄성적으로 착탈 가능하게 끼워지면서 공전의 중심을 이루는 어퍼탄성버튼(83c) 및 언더탄성버튼(83d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원통체(83a)는 상기 공전스텝모터(82)에 치합되는 원주형톱니(83f)를 구비하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이의 상기 공전베이스(83)에 방사상으로 솟아오른 지지축(83e)들을 구비하고,
    상기 카트리지군(80a)은 상기 지지축(83e)들에 끼워져 상기 능동외치기어(85) 및 피동내치기어(86) 사이로 치합되는 자전기어(81b)를 각각 지니면서 상기 봉형필라멘트(F)를 각각 받아들이도록 상기 봉형수직홀(81a)들을 구비한 카트리지(81)들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 상기 카트리지(81)의 상기 봉형수직홀(81a)들 중 상기 푸쉬봉(74)이 승강되는 어느 하나의 봉형수직홀(81a) 속에 상기 봉형필라멘트(F) 또는 푸쉬봉(74)이 존재할 경우 상기 자전스텝모터(84) 및 공전스텝모터(82)를 정지시키고,
    상기 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 상기 카트리지(81)의 상기 봉형수직홀(81a)들 중 상기 푸쉬봉(74)이 승강되는 어느 하나의 봉형수직홀(81a)들 속에 상기 봉형필라멘트(F) 또는 푸쉬봉(74)이 존재하지 않을 경우 상기 자전스텝모터(84)를 원 스텝 회전시키고,
    상기 카트리지군(80a) 중 어느 하나의 상기 카트리지(81)의 모든 봉형수직홀(81a)들 속에 상기 봉형필라멘트(F) 또는 푸쉬봉(74)이 존재하지 않을 경우 상기 공전스텝모터(82)를 원 스텝 회전시키도록,
    시그널을 보내는 동작센서(S)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
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