KR102207314B1

KR102207314B1 - Fdm방식의 3d 프린터용 노즐 장치

Info

Publication number: KR102207314B1
Application number: KR1020200073069A
Authority: KR
Inventors: 허동녕; 권일근
Original assignee: 주식회사 바이오프렌즈
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-01-25
Also published as: US20230234285A1; WO2021256756A1

Abstract

본 발명의 일 실시예는, FDM용 필라멘트가 공급되는 필라멘트 공급부; 상기 필라멘트 공급부의 하부에 위치하며, 상기 필라멘트 공급부로부터 공급받은 필라멘트를 용융하여 용융 필라멘트를 출력하는 필라멘트 노즐; 상기 필라멘트 노즐의 둘레에 설치되어 상기 필라멘트 노즐 내부의 필라멘트를 용융시키는 히터블록; 및 수증기를 생성하는 가습부; 상기 가습부의 수증기를 이송시켜 상기 용융 필라멘트에 분무하는 이송관로; 를 포함하는, FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치를 제공한다.

Description

FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치 {NOZZLE DEVICE FOR FDM TYPE 3D PRINTER}

본 발명은 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각부로서 가습부를 구비한 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치에 관한 것이다.

고체 상태의 플라스틱 소재 등을 고온으로 반 용융시켜 조형물을 제조하는 FDM 방식의 3D프린터는, 노즐의 온도를 상승시킨 상태에서 필라멘트 형태의 재료가 투입되어 흘러나온 출력물로 층을 만들면서 입체적 형상의 조형물을 제조하는 방식으로서, 기존 금형, 사출 등과 같은 제조방식을 탈피하여 시제품 제조시 발생하는 비용을 대폭 감속시킬 수 있다.

FDM 방식의 3D 프린터는 문화예술, 건축, 디자인 등 산업 전반에 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 최근에는 수술실 내에서도 사용하고자 하는 움직임이 있다. 상세하게는, 일반적인 3D 프린팅을 이용한 조직재생은 치료기간이 넉넉하거나 긴급을 요하지 않는 경우에 적용이 가능하지만, 빠른 골조직 재건이 필요한 경우, 또는 외부에서 지지체를 제작하는 과정에서 감염의 우려가 있는 경우에는 환자의 손상 부위에 직접 지지체를 프린팅하는 방법이 필요하다.

다만, 필라멘트로서 뼈 조직의 대체 재료로서 많이 사용되는 폴리카프로락톤(PCL)의 녹는점은 약 60~100℃ 로서, 폴리젖산(PLA)의 녹는점(180~210℃) 및 아크릴로 니트릴부타디엔 스틸(ABS)의 녹는점(200~230℃)에 비해서는 현저히 낮지만, 여전히 조직의 손상 또는 화상의 우려로 인해, 수술 중 환부에 직접적으로 프린팅을 하지는 못하고 있다.

또한, 기존의 FDM 방식의 3D프린터는 노즐이 자주 막히는 문제점이 있다. 노즐 주변은 모재인 필라멘트를 녹이기 위해 매우 고온으로 유지되는데, 노즐 주변의 온도가 노즐 상부로 전달되면 필라멘트가 공급되는 공급부가 함께 가열된다. 이에 따라 공급부의 필라멘트가 녹아 흘러 넘치고, 냉각된 후에는 고체화되어 노즐을 막는 것이다. 특히, PCL을 필라멘트로서 사용하는 경우, 상술한 바와 같이 다른 재료에 비하여 녹는점이 낮기 때문에 필라멘트 공급부 주변의 방열을 효과적으로 하는 것이 필요하다.

이를 해결하기 위해서 필라멘트가 공급되는 공급부 및 필라멘트 노즐에 냉각팬 등을 설치할 수도 있지만, 냉각팬은 노즐에서 출력되는 용융 필라멘트뿐만 아니라 노즐부의 온도도 낮추어 열효율이 떨어질 뿐만 아니라, 별도의 냉각팬 장착에 따라 3D프린터 내부 구조가 더욱 복잡해진다는 문제점을 안고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 필라멘트 노즐에서 출력되는 용융 필라멘트를 급속도로 냉각시켜 환자의 손상 부위에 직접 지지체를 프린팅할 수 있는 FDM 방식의 3D프린터용 노즐을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 필라멘트 노즐에서 출력되는 용융 필라멘트를 급속히 냉각시킴과 동시에 필라멘트 공급부로 전달되는 열을 효율적으로 방열할 수 있는 FDM 방식의 3D프린터용 노즐을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 FDM용 필라멘트가 공급되는 필라멘트 공급부; 상기 필라멘트 공급부의 하부에 위치하며, 상기 필라멘트 공급부로부터 공급받은 필라멘트를 용융하여 용융 필라멘트를 출력하는 필라멘트 노즐; 상기 필라멘트 노즐의 둘레에 설치되어 상기 필라멘트 노즐 내부의 필라멘트를 용융시키는 히터블록; 및 수증기를 생성하는 가습부; 상기 가습부의 수증기를 이송시켜 상기 용융 필라멘트에 분무하는 이송관로; 를 포함하는, FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 이송관로의 단부는 상기 필라멘트 노즐의 끝단 하부를 향하고 있어, 상기 용융 필라멘트는 상기 필라멘트 노즐에서 출력됨과 동시에 수증기에 의해 냉각되는 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 용융 필라멘트는 41°C 이하의 온도로 냉각되는 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 필라멘트의 소재는 폴리카프로락톤(PCL)인 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 가습부의 분무량은 100 ~ 150 cc/h인 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 이송관로는 상기 필라멘트 공급부를 감싸는 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 필라멘트 공급부의 외주부에는 방열부가 배치되고, 상기 방열부는 나선형 요철로서 형성되고, 상기 이송관로는 상기 방열부를 따라 상기 필라멘트 공급부를 감싸는 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 나선형 요철의 단면은 사각형상인 사각나사산 및 사각나사골로 구성되는 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 이송관로의 직경은 상기 나선형 요철의 직경 이상인 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 방열부 및 상기 이송관로는 테프론 소재로 형성되는 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가습부에서 필라멘트 노즐에서 출력되는 용융 필라멘트를 향해 수증기를 분사하여 용융 필라멘트를 급속도로 냉각시키는 바, 조직의 손상 또는 화상의 우려없이 환자의 손상 부위에 직접 지지체를 프린팅 할 수 있다.

또한, 필라멘트 공급부에 수증기가 흐르는 이송관로를 감싸두어, 별도의 냉각팬 장착없이도, 필라멘트 공급부로 전달되는 열을 효율적으로 방열할 수 있다.

즉, 필라멘트 노즐에서 출력되는 용융 필라멘트를 급속히 냉각시킴과 동시에 필라멘트 공급부로 전달되는 열을 효율적으로 방열할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 1에 가습기를 부가한 구성도이다.
도 4(A)는 가습부가 없는 조건에서 출력되는PCL을 열화상 카메라로 촬영한 이미지이고, 도 4(B)는 가습부가 있는 조건에서 출력되는 PCL 을 열화상 카메라로 촬영한 이미지이고, 도 4(C)는 도 4(A) 및 도 4(B) 의 PCL 온도를 그래프로 나타낸 이미지이다.
도 5(A)는 세 그룹의 필라멘트 노즐에서 출력되는 PCL 을 열화상 카메라로 촬영한 이미지이고, 도 5(B) 는 세 그룹에서 측정된 PCL 온도를 그래프로 나타낸 이미지이다.
도 6(A)는 가습부가 있는 조건에서 출력한 PCL 지지체의 필라멘트 직경이고, 도 6(B)는 프린팅 속도가 3mm/sec 일때, 프린팅된 PCL 지지체의 주사전자현미경 (scanning electon microscope) 이미지이다.
도 7은 가습부가 있는 조건에서 출력한 PCL 지지체의 압축탄성률을 나타낸 이미지이다.
도 8(A)는 calvaria defect가 생성된 쥐의 uCT 이미지이고, 도8(B)는 calvaria defect에 프린팅된 PCL의 모습이고, 도 8(C)는 가습부가 없는 조건에서 프린팅을 실시한 쥐 연부조직의 H&E 염색 이미지이고, 도 8(D)는 가습부가 있는 조건에서 프린팅을 실시한 쥐 연부조직의 H&E 염색 이미지이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 제 1 실시형태에 따른 3D 프린터용 노즐 장치는 필라멘트 공급부(200), 필라멘트 노즐(100), 히터블록(300) 및 가습부(400)를 포함한다.

먼저, 필라멘트 공급부(200)는 일정한 직경의 관으로 구성된다. 필라멘트 공급부(200)의 하단 끝단에는 필라멘트 노즐(100)이 위치한다. 필라멘트 노즐(100) 일단에는 필라멘트 공급부(200)와 직경이 동일한 관이 형성되어 있고, 타단에는 직경이 점차 감소하는 노즐팁이 형성되어 있다. 또한, 필라멘트 노즐(100)은 하부를 향해 개방되어 있다. 아울러, 필라멘트의 노즐의 일단부 둘레에는 필라멘트 노즐(100) 내의 필라멘트를 용융시키는 히터블록(300)이 위치한다.

상세하게는, 용융 필라멘트(F)가 출력되는 필라멘트 노즐(100)에 필라멘트 공급부(200)가 연통되는 것으로서, 공급모듈(미도시)로부터 필라멘트 공급부(200)로 실 형태의 필라멘트가 공급되어 필라멘트 노즐(100)로 전달되고, 필라멘트 노즐(100) 둘레에 위치한 히터블록(300)을 거치면서 필라멘트는 용융된다.

한편, 본 발명은 필라멘트 노즐(100)에서 출력되는 용융 필라멘트(F)를 냉각하는 가습부(400)를 포함한다. 바람직하게는, 일단은 가습부(400)에 연결되어 있으며, 타단은 용융 필라멘트(F)를 향하는 이송관로(500)를 포함할 수 있다. 가습부(400)에서 발생된 수증기는 이송관로(500)를 따라 이송관로(500)의 타단으로 이송되어 용융 필라멘트(F)를 향해 분사된다.

바람직하게는, 이송관로(500)의 타단은 필라멘트 노즐(100)의 끝단 하부를 향할 수 있다. 이에 따라, 용융 필라멘트(F)가 필라멘트 노즐(100)에서 출력됨과 동시에 수증기에 의해 냉각될 수 있으며, 아울러 필라멘트 노즐(100)의 온도에는 영향을 주지 않아 열효율이 향상될 수 있다

한편, 바람직하게는 본 발명은 이송관로(500)의 각도 및 위치를 조절할 수 있는 조절부재(미도시)를 포함할 수 있다. 조절부재에 따라, 이송관로(500)의 단부에 위치한 플라즈마 노즐을 필라멘트 노즐(100)의 하부를 향하도록 하며, 또한 이송관로(500)를 히터블록(300)으로부터 이격시킬 수 있다.

보다 바람직하게는, 조절부재는 필라멘트 공급부(200)에 구비될 수 있다. 이 경우, 이송관로(500)는 필라멘트 공급부(200)에 구비되는 조절부재에 의해 고정되어, 필라멘트 공급부(200)의 움직임에 종속된다.

이에 따라, 이송관로(500)는 필라멘트 노즐(100)과 같이 움직이는 바, 필라멘트 노즐(100)의 이동방향과 관계없이, 필라멘트 노즐(100)에서 용융 필라멘트(F)가 출력됨과 동시에 냉각할 수 있다.

보다 바람직하게는, 가습부(400)의 분무량은 100 ~ 150 cc/h 로 설정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 필라멘트로서 상술한 PLA, ABS 등을 사용할 수도 있으나, 녹는점이 가장 낮으며 생분해성이 뛰어난 PCL을 필라멘트로서 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 수술 중 환부에 직접적으로 프린팅을 하더라도 조직이 손상되거나 화상이 발생하지 않도록, 용융 필라멘트(F)를 41°C 이하의 온도로 냉각함이 바람직하다.

한편, 본 발명의 가습부(400)에 따른 필라멘트 냉각 효과를 확인하기 위하여 실험을 실시하였다. (실험1)

상세하게는, 가습부(400)가 있는 경우와 없는 경우에 필라멘트 노즐(100)에서 출력되는 PCL의 온도를 열화상카메라로 측정하였다. 이 때, 히터블록(300)의 온도는65~68°C 로 설정하였고, 상온의 3차 증류수로 150 cc/h 의 수증기를 생성하여 출력되는 PCL에 분무하였다.

실험 결과, 도 4 에서 도시된 바와 같이, 가습부(400)가 없는 경우에 출력되어 나오는 PCL은 51.3 °C ± 1.9의 온도로 측정되었으나, 가습부(400)가 있는 경우에 출력되어 나오는 PCL은 39.1 °C ± 1.3의 온도로 측정되었다.

즉, 본 발명의 가습부(400)에 따라 용융 PCL을 효과적으로 냉각할 수 있다.

아울러, 수술 중 환부에 직접적으로 프린팅 할 때, 본 발명의 냉각부의 효과를 확인하기 위하여 실험1과 동일한 조건 하에서, 세 그룹에서 용융 PCL의 온도를 측정하였다. (실험 2)

상세하게는, 그룹 1에서는 프린터 바닥면의 온도를 실온으로 유지하며 가습부(400)가 없는 조건에서 프린팅을 실시했고, 그룹 2에서는 프린터 바닥면의 온도를 체온과 유사한 37°C로 유지하며 가습부(400)가 없는 조건에서 프린팅을 실시했고, 그룹 3은 프린터 바닥면의 온도를 체온과 유사한 37°C로 유지하며 가습부(400)가 있는 조건에서 프린팅을 실시했다.

실험 결과, 도 5 에서 도시된 바와 같이, 그룹 1의 용융 PCL 온도는 50.1 °C ± 1.5, 그룹 2의 용융 PCL 온도는 63.3 °C ± 2.5 로서, 그룹 3의 용융 PCL 온도는 39.2 °C ± 1.8의 온도가 측정되었다.

즉, 수술 중 환부에 직접적으로 프린팅하는 경우에도, 본발명의 가습부(400)에 따라 용융 PCL을 효과적으로 냉각할 수 있다.

아울러, 프린팅 속도에 따른 PCL의 직경 및 압축탄성률을 확인하기 위해 실험 2 와 동일한 조건하에서, 2, 2.5, 3, 3.5, 4 mm/sec의 각기 다른 속도로 프린팅을 실시하였다. (실험 3)

실험 결과, 도 6 및 7 에서 도시된 바와 같이, 프린팅 속도가 높을 수록 PCL 지지체의 필라멘트 직경크기가 감소하고, 압축탄성률 (compressive modulus) 도 감소함을 확인하였다. 아울러, 같은 프린팅 속도일 때에는 가습부(400)가 있는 경우가 없는 경우들에 비해 필라멘트 직경이 작음을 확인하였다.

즉, 용융PCL을 가습부(400)로 냉각하는 경우, 필라멘트의 직경이 작은 바, 보다 정교하게 프린팅할 수 있다.

또한, 가습부(400)가 연결된 3D 프린터를 이용해 출력된 PCL이 실제 조직에 프린팅을 실시하는 경우 조직손상이 일어나는지 여부를 확인하기 위해 동물실험을 실시하였다. (실험 4)

상세하게는, 8주령 암컷 쥐의 두개골에 직경 6mm의 calvaria defect를 만든 후, 제거된 두개골의 하부에 위치한 연부조직 dura mater 위에 직접 PCL을 프린팅하였다. 프린팅한 후, defect를 봉합하고 48시간뒤에 H&E (Haemotoxylin and Eosin) 염색으로 조직손상을 평가하였다.

실험결과, 도 8(C) 및 8(D)에서 도시된 바와 같이, 가습부(400)를 가동하지 않은 PCL 프린팅 그룹은 연부조직(dura mater, arachnoid, pia mater, brain)의 조직손상이 관찰되는 반면, 가습부(400)를 가동한 PCL 프린팅 그룹은 연부조직의 손상이 관찰되지 않았다.

즉, 본 발명의 가습부(400)에 따라 필라멘트 노즐(100)에서 출력되는PCL의 온도를 효과적으로 냉각시킬 수 있으며, 수술 중 환부에 직접적으로 프린팅하더라도, 조직이 손상되거나 화상이 발생할 우려가 없다는 점을 확인할 수 있었다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태의 3D 프린터용 노즐 장치에 대해서 설명한다. 제 2 실시형태에 따른 이송관로(500) 및 가습부(400)에 따르면 전술한 실시형태의 필라멘트 노즐(100)에서 출력되는 용융 필라멘트(F)를 냉각하는 효과뿐만 아니라, 필라멘트 공급부(200)를 냉각하는 효과도 발휘될 수 있다.

이와 관련하여, 히터블록(300)에 의해 가열된 필라멘트 노즐(100)의 열이 상부에 위치한 필라멘트 공급부(200)로 전달되면, 필라멘트가 필라멘트 노즐(100) 내부에 전달되기 전에 필라멘트가 녹아 흘러넘치고, 냉각된 후에는 고체화되어 노즐을 막을 수 있다.

다만, 본 발명의 이송관로(500)는 필라멘트 공급부(200)를 감싸서 냉각하기 때문에 상기와 같은 현상을 방지할 수 있다.

상세하게는, 히터블록(300)에 의해 공급된 열은 필라멘트 공급관으로 직접적으로 전달되어 필라멘트 공급관의 온도를 상승시킨다. 이 때, 이송관로(500) 내부에는 가습기에서 발생된 수증기가 흐르기 때문에, 이송관로(500)가 필라멘트 공급부(200)를 감싸면, 필라멘트 공급부(200)로 전달된 열은 이송관로(500) 및 이송관로(500) 내부의 수증기로 전달된다. 즉, 필라멘트 공급관의 열을 이송관로(500) 내부의 수증기를 통하여 효율적으로 방열시킬 수 있다.

이 경우, 이송관로(500)를 통하여 이송되는 수증기의 온도가 상승하게 되는 바, 필라멘트 노즐(100)에서 출력되는 용융 필라멘트(F)를 냉각하기 위해서는 가습부(400)에서 발생되는 수증기의 온도를 낮추는 것이 바람직하다.

한편, 방열부(600) 및 이송관로(500)는 열을 견디고 발산하는 능력이 강한 재질, 즉 내열성이 강한 재질로 제작되어야 한다. 필라멘트 노즐(100)에서 전달되는 열을 방열부(600)에서 견디고, 열을 이송관로(500)를 통해 다시 발산하여야 하기 때문이다. 따라서, 방열부(600) 및 이송관로(500)는 내열성이 뛰어난 테프론으로 제작되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니고 내열성이 뛰어난 다른 재질로 제작될 수 있다.

바람직하게는, 도 1 및 2에서 도시된 바와 같이, 필라멘트 공급부(200)의 외주부에 방열부(600)로서 바깥방향으로 돌출되는 나선형 요철(600)이 형성되어 있고, 이송관로(500)는 요철을 따라 필라멘트 공급부(200)를 감쌀수 있다.

이에 따라, 필라멘트 공급부(200)와 이송관로(500)가 접촉하는 면적을 확장시킬 수 있고, 따라서 히터블록(300)에 의해 필라멘트 공급부(200)로 전달된 열을 보다 효율적으로 방열할 수 있다.

보다 바람직하게는, 나선형 요철(600)은 단면이 사각형상인 사각나사산 및 사각나사골로 구성되고, 이송관로(500)의 직경은 나선형 요철(600)의 직경 이상일 수 있다.

상세하게는, 나선형 요철(600)의 단면이 사각형인 경우, 이송관로(500)가 나선형 요철(600)과 접촉하는 면적이 확대되기 때문에, 필라멘트 공급부(200)에서 이송관로(500)를 통한 열전달 효율이 증가될 수 있다. 아울러, 이송관로(500)의 직경이 나선형 요철(600)의 직경 이상이면 이송관로(500)가 나선형 요철(600)에 끼워지는 경우, 별다른 고정부재 없이도 이송관로(500)를 나선형 요철(600)에 고정시킬 수 있다.

정리하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3D 프린터용 노즐 장치에서는, 가습부(400) 및 이송관로(500)를 통해 필라멘트 노즐(100)에서 출력되는 용융 필라멘트(F)를 급속히 냉각시킴과 동시에 필라멘트 공급부(200)로 전달되는 열을 효율적으로 방열할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 필라멘트 노즐
200 필라멘트 공급부
300 히터블록
400 가습부
500 이송관로
600 방열부(나선형 요철)
1000 FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치
F 용융 필라멘트

Claims

FDM용 필라멘트가 공급되는 필라멘트 공급부;
상기 필라멘트 공급부의 하부에 위치하며, 상기 필라멘트 공급부로부터 공급받은 필라멘트를 용융하여 용융 필라멘트를 출력하는 필라멘트 노즐;
상기 필라멘트 노즐의 둘레에 설치되어 상기 필라멘트 노즐 내부의 필라멘트를 용융시키는 히터블록; 및
상온의 3차 증류수로 100 ~ 150 cc/h의 수증기를 생성하는 가습부;
환자의 손상 부위에 직접 용융 필라멘트를 출력할 수 있도록, 상기 가습부의 수증기를 이송시켜 상기 용융 필라멘트에 분무하여 상기 용융 필라멘트를 41°C 이하의 온도로 냉각시키는 이송관로; 를 포함하고,
상기 필라멘트의 소재는 폴리카프로락톤(PCL) 이고,
상기 필라멘트 공급부의 외주부에는 방열부가 배치되고,
상기 방열부는 나선형 요철로서 형성되고,
상기 이송관로는 상기 방열부를 따라 상기 필라멘트 공급부를 감싸는, FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 이송관로의 단부는 상기 필라멘트 노즐의 끝단 하부를 향하고 있어, 상기 용융 필라멘트는 상기 필라멘트 노즐에서 출력됨과 동시에 수증기에 의해 냉각되는, FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 나선형 요철의 단면은 사각형상인 사각나사산 및 사각나사골로 구성되는, FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 이송관로의 직경은 상기 나선형 요철의 직경 이상인, FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 방열부 및 상기 이송관로는 테프론 소재로 형성되는, FDM방식의 3D 프린터용 노즐 장치.