KR102210626B1 - 3D Printing Apparatus Using Air Pressure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 공기압을 이용한 3D 프린팅 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a 3D printing apparatus using air pressure.
3D 프린팅 장치는 3차원 도면에 따라 기 설정된 입체 형상을 제조하는 장치이다. 이 때, 3D 프린팅 장치는 재료에 따라 고체 재료의 경우에는 FDM방식, SLA 방식, SLS 방식을 이용하며, 액체 재료의 경우에는 DLP 방식, SLA 방식, 폴리젯 방식을 이용할 수 있다. 하지만, 액체 재료의 점성이 높거나 고체 알갱이가 포함되는 경우에는 이러한 방식은 3D 프린팅에 사용되기 어렵다. The 3D printing device is a device that manufactures a three-dimensional shape set in advance according to a 3D drawing. In this case, the 3D printing apparatus may use the FDM method, the SLA method, and the SLS method for solid materials, and the DLP method, SLA method, and polyjet method for liquid materials, depending on the material. However, when the viscosity of the liquid material is high or solid particles are included, this method is difficult to be used for 3D printing.
점성이 높은 재료를 프린팅 하는 경우에는 실린더에 재료를 삽입하고 이를 압출하는 방식이 사용되며, 압출을 위하여 모터가 사용된다. 하지만, 모터의 경우에는 항상 일정한 토크를 발생시키는 것만이 가능하기 때문에, 재료의 성질(예를 들어, 점성)에 따라 토출력을 조절하는 것이 불가능하다. 액체 재료의 경우에는 동일한 재료에도 배합비 등의 요인에 의하여 점성이 달라지게 되기 때문에 모터를 사용하여 압출하는 방식은 적합하지 않다. When printing a highly viscous material, a method of inserting the material into a cylinder and extruding it is used, and a motor is used for extrusion. However, in the case of a motor, since it is only possible to generate a constant torque at all times, it is impossible to adjust the discharge power according to the properties of the material (eg, viscosity). In the case of a liquid material, the method of extruding using a motor is not suitable because the viscosity of the same material varies due to factors such as the mixing ratio.
한편, 다양한 색상이나 물성을 가지는 복합 재료의 3차원 제조물을 출력하기 위해서는 상이한 색상 및 물성을 가진 복수 종류의 액체 재료가 교차되며 이용되어야 한다. 하지만, 종래의 3D 프린팅 장치는 어느 하나의 액체 재료를 사용하다가 다른 액체 재료로 변경하여 작업을 계속하는 경우에 앞서 사용되었던 액체 재료가 해당 노즐에 잔존하게 되어서 다른 액체 재료에 의한 작업 진행 중에 자외선에 의해 노즐 내의 액체 재료가 경화되는 등의 문제가 존재하였다.On the other hand, in order to output a three-dimensional product of a composite material having various colors or properties, a plurality of types of liquid materials having different colors and properties must be intersected and used. However, in the conventional 3D printing apparatus, when one liquid material is used and the work is continued by changing to another liquid material, the previously used liquid material remains in the nozzle, so that it is not exposed to ultraviolet rays during the work by the other liquid material. As a result, there existed problems such as hardening of the liquid material in the nozzle.
따라서, 사용 이후에 대기 중인 노즐에 대해서 액체 재료가 잔존하는 것을 방지하면서, 작업 중인 액체 재료 이외의 액체 재료에 대해서 자외선 조사에 따른 경화가 진행되는 것을 방지할 필요성이 있다.Accordingly, there is a need to prevent the liquid material from remaining in the nozzle waiting after use, and to prevent curing due to ultraviolet irradiation for liquid materials other than the liquid material in operation.
본 발명의 실시예들은, 다양한 점성을 가지거나 고체 알갱이를 포함하는 액체 재료를 사용한 3D 프린팅 작업에 적합한 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention are to provide a 3D printing apparatus suitable for 3D printing operations using a liquid material having various viscosities or including solid particles.
또한, 본 발명의 실시예들은, 액체 재료를 사용한 3D 프린팅 작업 중에 노즐부에 잔존하는 액체 재료가 경화되는 것을 방지하는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.Further, embodiments of the present invention are to provide a 3D printing apparatus that prevents curing of a liquid material remaining in a nozzle portion during a 3D printing operation using a liquid material.
또한, 본 발명의 실시예들은, 복수 개의 노즐 조립체 중 선택된 어느 하나의 노즐 조립체를 통해 3D 프린팅 작업에 이용하고 나머지 노즐 조립체 중 어느 하나를 교체 사용할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention are to provide a 3D printing apparatus that can be used for 3D printing through any one nozzle assembly selected from among a plurality of nozzle assemblies and replaceable with any one of the remaining nozzle assemblies.
또한, 본 발명의 실시예들은, 노즐 조립체의 결합 및 분리를 용이하게 제어할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention are to provide a 3D printing apparatus capable of easily controlling the coupling and separation of the nozzle assembly.
또한, 본 발명의 실시예들은, 노즐 조립체의 분리 간 구동부에 작용되는 부하 및 진동을 감소시킬 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention are to provide a 3D printing apparatus capable of reducing the load and vibration applied to the driving unit between the separation of the nozzle assembly.
또한, 본 발명의 실시예들은, 노즐 조립체의 결합 유지 간 결합 부위의 발열을 방지할 수 있는 3D 프린팅 장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention are to provide a 3D printing apparatus capable of preventing heat generation of a coupling portion between the nozzle assembly and holding the coupling.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징; 액체 재료를 배출하기 위한 노즐부 및 상기 액체 재료에 대하여 자외선을 조사하는 자외선 조사 부재를 포함하는 적어도 하나의 노즐 조립체; 상기 적어도 하나의 노즐 조립체 중 어느 하나와 분리 또는 체결 가능한 무빙 파지부; 상기 하우징에 형성되어 상기 무빙 파지부를 적어도 2개의 축 방향으로 이동 조작하는 구동부; 및 상기 노즐 조립체 중 적어도 하나가 거치되는 대기 프레임;을 포함하고, 상기 노즐 조립체 및 상기 자외선 조사 부재 각각은 제1 결합부를 포함하고, 상기 무빙 파지부는 상기 제1 결합부와 자력 결합 가능한 제2 결합부를 포함하며, 상기 노즐 조립체는 상기 노즐부에 잔존하는 액체 재료를 흡입하는 흡입 펌프를 포함하는, 3D 프린팅 장치를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the housing; At least one nozzle assembly including a nozzle portion for discharging a liquid material and an ultraviolet irradiating member for irradiating ultraviolet light to the liquid material; A moving gripper detachable or fastenable to any one of the at least one nozzle assembly; A driving unit formed in the housing and configured to move the moving gripping unit in at least two axial directions; And a standby frame on which at least one of the nozzle assemblies is mounted; wherein each of the nozzle assembly and the ultraviolet irradiation member includes a first coupling portion, and the moving gripping portion a second coupling capable of magnetically coupling with the first coupling portion It includes a portion, and the nozzle assembly may provide a 3D printing apparatus including a suction pump for sucking the liquid material remaining in the nozzle unit.
상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 어느 하나는 자성체로 형성되고, 상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 나머지 하나는 전자석으로 형성될 수 있다.One of the first coupling portion and the second coupling portion may be formed of a magnetic material, and the other of the first coupling portion and the second coupling portion may be formed of an electromagnet.
상기 무빙 파지부는 일측으로 돌출 형성된 적어도 두 개의 가이드 핀을 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 가이드 핀을 삽입 가능한 적어도 두 개의 가이드 홈을 포함하며, 상기 적어도 두 개의 가이드 핀이 상기 적어도 두 개의 가이드 홈 내에 삽입됨에 따라 상기 무빙 파지부 및 상기 어느 하나의 노즐 조립체는 기 결정된 구조로 접촉 위치될 수 있다.The moving gripping portion includes at least two guide pins protruding toward one side, and each of the plurality of nozzle assemblies includes at least two guide grooves into which the guide pins can be inserted, and the at least two guide pins include the at least two guide pins. As inserted into the guide groove, the moving gripping part and any one of the nozzle assemblies may be in contact with each other in a predetermined structure.
상기 대기 프레임은 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각이 대응 거치되는 복수 개의 거치부 포함하고, 상기 복수 개의 거치부 각각은, 상기 하우징 내측으로 돌출 형성된 거치 지지부 및 지면에 평행하게 위치되며 상호 상하 이격된 적어도 2개의 거치 핀을 포함하고, 상기 적어도 2개의 거치 핀은 상기 거치 지지부로부터 상기 거치 지지부의 돌출 방향과 수직인 방향으로 돌출 형성되며, 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 적어도 2개의 거치 홀을 포함하고, 상기 복수 개의 노즐 조립체 중 적어도 하나는 상기 적어도 2개의 거치 핀이 상기 적어도 2개의 거치 홀 내에 대응 삽입된 상태로 상기 대기 프레임 상에 거치될 수 있다.The standby frame includes a plurality of mounting portions to which each of the plurality of nozzle assemblies is mounted correspondingly, and each of the plurality of mounting portions is positioned parallel to the ground and a mounting support portion protruding into the housing and at least two spaced apart from each other vertically. It includes two mounting pins, the at least two mounting pins are formed to protrude from the mounting support in a direction perpendicular to the protruding direction of the mounting support, each of the plurality of nozzle assemblies includes at least two mounting holes, the At least one of the plurality of nozzle assemblies may be mounted on the standby frame with the at least two mounting pins correspondingly inserted into the at least two mounting holes.
상기 3D 프린팅 장치는, 상기 구동부 및 상기 무빙 파지부와 연결된 제어부; 및 상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체에 의해 형성된 기 설정된 형상의 제조물이 위치되는 베드부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체와 상기 베드부 간의 이격 거리를 센싱하고, 상기 노즐 조립체는 센싱된 상기 이격 거리를 기초로 높이 오차만큼을 보상하도록 상기 기 설정된 형상의 제조물을 형성할 수 있다.The 3D printing apparatus may include a control unit connected to the driving unit and the moving gripping unit; And a bed portion in which a product having a predetermined shape formed by the nozzle assembly coupled with the moving gripping portion is positioned; wherein the control unit further includes a separation distance between the nozzle assembly coupled to the moving gripping portion and the bed portion Is sensed, and the nozzle assembly may form a product having the preset shape to compensate for a height error based on the sensed separation distance.
본 발명의 실시예들에 의하면, 공기압을 이용하여 액체 재료를 토출함으로써 다양한 점성을 가지거나 고체 알갱이를 포함하는 액체 재료를 사용한 3D 프린팅 작업이 가능하다.According to embodiments of the present invention, a 3D printing operation using a liquid material having various viscosities or including solid particles is possible by discharging a liquid material using air pressure.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 액체 재료를 사용하는 3D 프린팅 작업 중에 노즐부에 잔존하는 액체 재료가 경화되는 것을 방지할 수 있다.Further, according to embodiments of the present invention, it is possible to prevent the liquid material remaining in the nozzle portion from being cured during 3D printing using the liquid material.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수 개의 노즐 조립체 중 선택된 어느 하나의 노즐 조립체를 통해 3D 프린팅 작업에 이용하고 나머지 노즐 조립체 중 어느 하나를 교체 사용할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, it is possible to use a nozzle assembly selected from among a plurality of nozzle assemblies for 3D printing and replace any one of the remaining nozzle assemblies.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수 개의 노즐 조립체 중 선택된 어느 하나의 노즐 조립체를 통해 3D 프린팅 작업에 이용하고 나머지 노즐 조립체 중 어느 하나를 교체 사용할 수 있다.In addition, according to embodiments of the present invention, it is possible to use a nozzle assembly selected from among a plurality of nozzle assemblies for 3D printing and replace any one of the remaining nozzle assemblies.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 노즐 조립체의 결합 및 분리를 용이하게 제어할 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to easily control the coupling and separation of the nozzle assembly.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 노즐 조립체의 분리 간 구동부에 작용되는 부하 및 진동을 감소시킬 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to reduce the load and vibration applied to the driving unit between the separation of the nozzle assembly.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 노즐 조립체의 결합 유지 간 결합 부위의 발열을 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to prevent heat generation at the coupling portion between the coupling and holding of the nozzle assembly.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 하우징 내부 구조를 나타낸 도면
도 3은 도 2의 확대도
도 4는 도 2의 배면측을 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 무빙 파지부와 노즐 조립체 간의 제1 분해 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 무빙 파지부와 노즐 조립체 간의 제2 분해 사시도1 is a view showing a 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention
2 is a view showing the internal structure of a housing of a 3D printing device according to an embodiment of the present invention
3 is an enlarged view of FIG. 2
Figure 4 is a view showing the rear side of Figure 2
5 is a first exploded perspective view between a moving gripper and a nozzle assembly of a 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention
6 is a second exploded perspective view between a moving gripping unit and a nozzle assembly of a 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are only one means for efficiently describing the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 하우징(100) 내부 구조를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 확대도이며, 도 4는 도 2의 배면측을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 하우징(100), 복수 개의 노즐 조립체(200), 무빙 파지부(300). 구동부(400) 및 대기 프레임(500)을 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 노즐부(210), 액체 재료를 노즐부(210) 측으로 배출하기 위한 공기압 라인(270)과 노즐부(210)에 잔존하는 액체 재료를 흡입하기 위한 진공 라인(280)과 연결되는 연결 부재(230) 및 노즐 블록(250)를 포함할 수 있다. 1 to 4, a
또한, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 액체 재료와 연결될 수 있고, 무빙 파지부(300)와 체결되어 3D프린팅 작업에 이용될 수 있다. 이 때, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각에 연결된 재료는 노즐부(210)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 공기압 라인(270)을 통해 공기압으로 액체 재료를 배출하는 경우에는 미세하게 압력을 조절하여 재료의 점성이 달라지거나 액체 재료에 세라믹, 금속과 같은 고체 알갱이를 포함하는지에 따라서 적절하게 재료를 배출할 수 있다. 그리고, 액체 재료의 경우에는 중력에 의해 불필요하게 노즐부(210)의 외부로 흘러내릴 수 있기 때문에 진공 라인(280)을 통해 노즐부(210) 외부로 불필요하게 액체 재료가 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.In addition, each of the plurality of
또한, 노즐 조립체(200)는 필요에 따라서 베드부(700)로 배출된 액체 재료를 경화시키기 위하여 자외선을 조사하는 자외선 조사 부재(미도시됨)를 포함할 수도 있다.In addition, the
한편, 상술한 무빙 파지부(300)는 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 하나와 분리 또는 체결될 수 있고, 구동부(400)는 하우징(100)에 형성되어 무빙 파지부(300)를 적어도 2개의 축 방향으로 이동 조작할 수 있다. 또한, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 적어도 하나는 상술한 대기 프레임(500)에 거치되어 위치될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 복수 개의 재료를 교차 선택하며 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있다.Meanwhile, the moving gripping
구체적으로, 복수 개의 노즐 조립체(200)는 대기 프레임(500)에 거치된 상태로 위치될 수 있고, 무빙 파지부(300)는 구동부(400)에 의해 이동되어 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 하나와 체결될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 하나를 제외한 나머지는 대기 프레임(500) 상에 위치될 수 있다. 또한, 상술한 어느 하나의 노즐 조립체(200)와 체결된 무빙 파지부(300)는 구동부(400)에 의해 적어도 2개의 축 방향으로 이동될 수 있고, 무빙 파지부(300)의 이동과 어느 하나의 노즐 조립체(200) 작동으로 3D 프린팅 작업이 수행될 수 있다.Specifically, the plurality of
더 구체적으로, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 제1 결합부(253)(도 6에 도시됨)를 포함하고, 무핑 파지부는 제1 결합부(253)와 자력 결합 가능한 제2 결합부(330)(도 5에 도시됨)를 포함할 수 있다. 이 때, 제1 결합부(253) 및 제2 결합부(330) 중 어느 하나는 자성체로 형성될 수 있고, 제1 결합부(253) 및 제2 결합부(330) 중 나머지 하나는 전자석으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 무빙 파지부(300)에 구비된 제2 결합부(330)가 전자석으로 형성될 수 있고, 노즐 조립체(200)에 구비된 제1 결합부(253)는 자성체로 형성될 수 있다.More specifically, each of the plurality of
즉, 무빙 파지부(300)의 제2 결합부(330)는 전류의 인가 여부에 따라 자력을 발생여부를 결정할 수 있고, 제2 결합부(330)에 자력이 발생된 경우 인접한 제1 결합부(253)는 제2 결합부(330)와 자력에 의해 접촉 위치될 수 있다.That is, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 상기 구동부(400) 및 상기 무빙 파지부(300)와 연결된 제어부(미도시 됨) 및 무빙 파지부(300)와 체결된 노즐 조립체(200)에 의해 형성된 기 설정된 형상의 제조물이 위치되는 베드부(700)를 더 포함할 수 있다. 또한, 구동부(400)는 무빙 파지부(300)의 x축 방향 이동을 안내하는 제1 샤프트(410), 무빙 파지부(300)의 y축 방향 이동을 안내하는 제2 샤프트(420) 및 베드부(700)의 z축 방향 이동을 안내하는 제3 샤프트(430)를 포함할 수 있다. On the other hand, the
나아가, 구동부(400)는 무빙 파지부(300)를 x축 및 y축 방향으로 이동시키고 베드부(700)를 z축 방향으로 이동시키기 위한 복수 개의 모터부재를 포함할 수 있다. 이 때, x축 및 y축은 지면에 평행한 평면에서 상호 직교하는 축 방향일 수 있고, z축은 지면에 수직한 높이 방향을 의미할 수 있다. 또한, 구동부(400)는 무빙 파지부(300)를 x축 및 y축 중 적어도 일측으로 구동함으로써 무빙 파지부(300)의 x축 및 y축 위치를 제어할 수 있고, 구동부(400)는 베드부(700)의 z축 방향 높이 위치를 제어할 수 있다. Further, the driving
한편, 무빙 파지부(300)의 이동은 이에 한정되지 않고, 구동부(400)가 무빙 파지부(300)를 x축, y축 및 z축 3개의 축 방향으로 제어할 수도 있다. 나아가, 무빙 파지부(300)에 체결된 노즐 조립체(200)는 제어부에 기 설정된 높이 정보를 기초로 기 설정된 형상의 제조물을 형성할 수 있다.Meanwhile, the movement of the moving
한편, 제어부는 무빙 파지부(300)와 체결된 어느 하나의 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간의 이격 거리를 센싱할 수 있다. 또한, 상술한 어느 하나의 노즐 조립체(200)는 센싱된 이격 거리를 기초로, 높이 오차만큼을 보상하도록 기 설정된 형상의 제조물을 형성할 수 있다.On the other hand, the control unit may sense the separation distance between any one of the
구체적으로, 무빙 파지부(300)에 체결된 어느 하나의 노즐 조립체(200)를 통한 3D 프린팅 작업 간 제어부에 기 설정된 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간의 높이 정보와 실제 센싱된 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간의 이격 거리가 상이한 경우, 제어부는 노즐 조립체(200)와 베드부(700) 간에 높이 오차가 발생한 것으로 판단할 수 있다. Specifically, height information between the
즉, 노즐 조립체(200)를 통한 3D 프린팅 작업 간 높이 오차에 의해 기 설정된 제조물 형상에 상이한 형상으로 제조되는 등의 제조 오차가 발생할 수 있다. 이 때, 제어부는 상술한 높이 오차에 따른 제조 오차를 보상할 수 있도록 어느 하나의 노즐 조립체(200)의 배출 속도 등을 제어할 수 있고, 베드부(700)에 형성된 제조물은 최초에 기 설정된 형상으로 형성될 수 있다.That is, a manufacturing error such as being manufactured in a different shape from a preset product shape may occur due to a height error between 3D printing operations through the
한편, 상술한 하우징(100)은 지면에 수직하게 위치된 4개의 측면부재(110)를 포함할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)는 적어도 2개의 측면부재(110)와 소정 거리 이격 배치된 적어도 2개의 격벽부재(미도시 됨)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 적어도 2개의 격벽부재 및 적어도 2개의 측면부재(110) 사이에는 구획공간이 형성될 수 있고, 구동부(400)의 적어도 일부는 상기 구획공간 내에 위치될 수 있다. 또한, 적어도 2개의 격벽부재 사이에는 상술한 베드부(700)가 위치될 수 있고, 3D 프린팅 작업이 이루어지는 제조공간이 형성될 수 있다.Meanwhile, the above-described
또한, 상술한 제조공간 내에는 발열부(미도시 됨)가 위치될 수 있고, 발열부는 제조공간 내부의 온도를 기 설정된 온도 이상으로 유지시킬 수 있다. In addition, a heating unit (not shown) may be located in the above-described manufacturing space, and the heating unit may maintain a temperature inside the manufacturing space above a preset temperature.
한편, 구동부(400) 중 복수 개의 모터부재는 구획공간 내에 위치될 수 있다. 즉, 무빙 파지부(300) 및 베드부(700) 중 적어도 하나를 구동 조작하기 위한 복수 개의 모터부재는 제조공간과 분리된 구획공간 내에 위치될 수 있고, 제조공간 내부의 고온 환경으로부터 분리될 수 있다. 이를 통해, 발열부에 의한 고온 환경에 의해 복수 개의 모터부재가 파손되거나 성능 저하되는 등의 문제를 방지할 수 있다.Meanwhile, a plurality of motor members among the driving
또한, 도 6을 참조하면, 대기 프레임(500)은 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각이 대응 거치되는 복수 개의 거치부(510)를 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 거치부(510)는 어느 하나의 측벽부재에서 하우징(100) 내측으로 돌출 형성될 수 있다. 또한, 복수 개의 거치부(510) 각각은 지면에 평행하게 위치되며 상호 상하 이격된 적어도 2개의 거치 핀(520)을 포함할 수 있다.Further, referring to FIG. 6, the
구체적으로, 적어도 2개의 거치 핀(520)은 거치부(510)로부터 거치부(510)의 돌출 방향과 수직인 방향으로 돌출 형성될 수 있고, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 적어도 2개의 거치 홀(251)을 포함할 수 있다. 이 때, 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 적어도 하나는 각각의 노즐 조립체(200)에서 적어도 2개의 거치 핀(520)이 적어도 2개의 거치 홀(251) 내에 대응 삽입됨에 따라 대기 프레임(500) 상에 거치될 수 있다.Specifically, at least two mounting
나아가, 복수 개의 거치부(510) 각각에 배치된 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각에는 상호 상이한 재료가 연결될 수 있고, 상술한 제어부에는 복수 개의 거치부(510) 각각에 위치된 노즐 조립체(200)의 연결 재료에 대한 정보가 기 입력될 수 있다. 즉, 제어부에는 복수 개의 거치부(510)에 배치된 복수 개의 노즐 조립체(200) 중 어느 노즐 조립체(200)에 어떤 물성의 재료가 연결되었는지 기 입력돼 있다. 따라서, 제어부는 3D 프린팅 작업 간 복수 개의 거치부(510) 각각의 위치 인식만으로 어느 하나의 재료와 연결된 노즐 조립체(200)를 무빙 파지부(300)와 체결시킬 수 있고, 선택된 어느 하나의 재료를 3D 프린팅 작업에 이용할 수 있다. Further, different materials may be connected to each of the plurality of
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간의 제1 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(10)의 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간의 제2 분해 사시도이다.5 is a first exploded perspective view between the moving
도 5 및 도 6을 참조하면, 상술한 무빙 파지부(300)는 무빙블록(310) 및 무빙블록(310)으로부터 일측으로 돌출 형성된 적어도 두 개의 가이드 핀(320)을 포함할 수 있고, 복수 개의 노즐 조립체(200) 각각은 가이드 핀(320)을 삽입 가능한 적어도 두 개의 가이드 홈(252)을 포함할 수 있다. 이 때, 무빙블록(310)은 후술할 어느 하나의 노즐 조립체(200)의 노즐 블록(250)과 대면하도록 형성될 수 있고, 적어도 두 개의 가이드 핀(320)이 적어도 두 개의 가이드 홈(252) 내에 삽입됨에 따라 무빙 파지부(300) 및 어느 하나의 노즐 조립체(200)는 기 결정된 구조로 접촉 위치될 수 있다. 즉, 적어도 두 개의 가이드 핀(320) 및 적어도 두 개의 가이드 홈(252)은 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간의 체결 위치를 안내할 수 있다.5 and 6, the moving
한편, 상술한 제1 결합부(253)는 노즐 블록(250) 상에 위치될 수 있고, 제1 결합부(253)는 노즐 블록(250)의 일측면으로부터 소정 깊이 함입되어 위치될 수 있다. 또한, 상술한 제2 결합부(330)는 무빙블록(310)으로부터 가이드 핀(320)과 동일한 방향으로 돌출 위치될 수 있다. 즉, 적어도 2개의 가이드 핀(320)이 적어도 2개의 가이드 홈(252) 내에 삽입되는 경우, 제2 결합부(330)는 제1 결합부(253)의 함입 위치로 삽입 접촉될 수 있다.Meanwhile, the above-described
따라서, 상술한 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 상호 간은 적어도 3개 위치에서 삽입 및 결속되는 바, 상호 체결 위치로의 접촉이 용이하게 유도될 수 있다. 또한, 적어도 2개의 가이드 핀(320) 및 적어도 2개의 가이드 홈(252) 간의 삽입 구조는 지속 유지되는 바, 3D 프린팅 작업 간 무빙 파지부(300)와 노즐 조립체(200) 간에 진동 또는 이격 등이 발생하여 프린팅 작업에 오차가 발생하는 등의 문제를 방지할 수 있다.Accordingly, since the moving
본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치에 따르면, 작업 중인 노즐 조립체 이외의 노즐 조립체는 작업 공간에서 분리되어 대기 프레임의 거치부 상에 위치할 수 있다. 또한, 대기 중인 노즐 조립체의 노즐부에 잔존하는 액체 재료는 흡입 펌프에 의해서 흡입되어 액체 재료가 노즐부에 잔존하지 않도록 할 수 있다. 이를 통해, 노즐 조립체의 이동중에 노즐부를 통해 액체 재료가 흘러내리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 필요에 따라 액체 재료에 자외선을 조사하는 경우, 3D 프린팅 작업을 하는 동안 조사되는 자외선에 의해 불필요하게 주변 노즐 조립체의 노즐부에 잔존하는 액체 재료가 경화되어 노즐부가 막히는 것을 방지할 수 있다. According to the 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention, nozzle assemblies other than the nozzle assembly in operation may be separated from the working space and positioned on the mounting portion of the waiting frame. In addition, the liquid material remaining in the nozzle portion of the nozzle assembly in standby is sucked by the suction pump so that the liquid material does not remain in the nozzle portion. Through this, it is possible to prevent the liquid material from flowing down through the nozzle portion while the nozzle assembly is moving. In addition, when the liquid material is irradiated with ultraviolet rays as needed, it is possible to prevent the nozzle unit from being clogged by unnecessarily curing the liquid material remaining in the nozzle unit of the surrounding nozzle assembly by the ultraviolet rays irradiated during the 3D printing operation.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail through exemplary embodiments above, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will realize that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. I will understand. Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should not be determined by the claims to be described later, but also by those equivalents to the claims.
10 : 3D 프린팅 장치
100 : 하우징
110 : 측면부재
200 : 노즐 조립체
210 : 노즐부
230 : 연결 부재
250 : 노즐 블록
270 : 공기압 라인
280 : 진공 라인
300 : 무빙 파지부
310 : 무빙 블록
320 : 가이드 핀
330 : 결속부
400 : 구동부
410 : 제1 샤프트
420 : 제2 샤프트
430 : 제3 샤프트
500 : 대기 프레임
510 : 거치부
511 : 거치 지지부
512 : 거치 핀
700 : 베드부10: 3D printing device
100: housing
110: side member
200: nozzle assembly
210: nozzle part
230: connection member
250: nozzle block
270: pneumatic line
280: vacuum line
300: moving gripping part
310: moving block
320: guide pin
330: unity
400: drive unit
410: first shaft
420: second shaft
430: third shaft
500: waiting frame
510: mounting part
511: mounting support
512: mounting pin
700: bed part
Claims (6)
액체 재료를 공기압을 통해 배출하기 위한 노즐부를 포함하는 적어도 하나의 노즐 조립체;
상기 적어도 하나의 노즐 조립체 중 어느 하나와 분리 또는 체결 가능한 무빙 파지부;
상기 하우징에 형성되어 상기 무빙 파지부를 적어도 2개의 축 방향으로 이동 조작하는 구동부; 및
상기 노즐 조립체 중 적어도 하나가 거치되는 대기 프레임;을 포함하고,
상기 노즐 조립체는 제1 결합부를 포함하고,
상기 무빙 파지부는 상기 제1 결합부와 자력 결합 가능한 제2 결합부를 포함하며,
상기 노즐 조립체는 상기 노즐부에 잔존하는 액체 재료를 흡입하는 진공 라인과 연결되는, 공기압을 이용한 3D 프린팅 장치.
housing;
At least one nozzle assembly including a nozzle portion for discharging the liquid material through pneumatic pressure;
A moving gripper detachable or fastenable to any one of the at least one nozzle assembly;
A driving unit formed in the housing and configured to move the moving gripping unit in at least two axial directions; And
Including; a standby frame on which at least one of the nozzle assemblies is mounted,
The nozzle assembly includes a first coupling portion,
The moving gripping portion includes a second coupling portion capable of magnetically coupling the first coupling portion,
The nozzle assembly is connected to a vacuum line for sucking the liquid material remaining in the nozzle unit, 3D printing apparatus using air pressure.
상기 노즐 조립체는 배출된 상기 액체 재료를 경화하기 위한 자외선 조사 부재를 포함하는, 공기압을 이용한 3D 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
The nozzle assembly includes an ultraviolet irradiation member for curing the discharged liquid material. 3D printing apparatus using pneumatic pressure.
상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 어느 하나는 자성체로 형성되고,
상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부 중 나머지 하나는 전자석으로 형성된, 공기압을 이용한 3D 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
Any one of the first coupling portion and the second coupling portion is formed of a magnetic material,
The remaining one of the first coupling portion and the second coupling portion is formed of an electromagnet, 3D printing apparatus using pneumatic pressure.
상기 무빙 파지부는 일측으로 돌출 형성된 적어도 두 개의 가이드 핀을 포함하고,
상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 상기 가이드 핀을 삽입 가능한 적어도 두 개의 가이드 홈을 포함하며,
상기 적어도 두 개의 가이드 핀이 상기 적어도 두 개의 가이드 홈 내에 삽입됨에 따라 상기 무빙 파지부 및 상기 어느 하나의 노즐 조립체는 기 결정된 구조로 접촉 위치되는, 공기압을 이용한 3D 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
The moving gripping portion includes at least two guide pins protruding toward one side,
Each of the plurality of nozzle assemblies includes at least two guide grooves into which the guide pins are inserted,
As the at least two guide pins are inserted into the at least two guide grooves, the moving gripping part and the nozzle assembly are positioned in contact with a predetermined structure. 3D printing apparatus using pneumatic pressure.
상기 대기 프레임은 상기 복수 개의 노즐 조립체 각각이 대응 거치되는 복수 개의 거치부 포함하고,
상기 복수 개의 거치부 각각은,
상기 하우징 내측으로 돌출 형성된 거치 지지부 및
지면에 평행하게 위치되며 상호 상하 이격된 적어도 2개의 거치 핀을 포함하고,
상기 적어도 2개의 거치 핀은 상기 거치 지지부로부터 상기 거치 지지부의 돌출 방향과 수직인 방향으로 돌출 형성되며,
상기 복수 개의 노즐 조립체 각각은 적어도 2개의 거치 홀을 포함하고,
상기 복수 개의 노즐 조립체 중 적어도 하나는 상기 적어도 2개의 거치 핀이 상기 적어도 2개의 거치 홀 내에 대응 삽입된 상태로 상기 대기 프레임 상에 거치된, 공기압을 이용한 3D 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
The standby frame includes a plurality of mounting portions to which each of the plurality of nozzle assemblies is mounted correspondingly,
Each of the plurality of mounting portions,
A mounting support portion protruding into the housing and
It includes at least two mounting pins located parallel to the ground and spaced apart from each other up and down,
The at least two mounting pins are formed to protrude from the mounting support in a direction perpendicular to the protruding direction of the mounting support,
Each of the plurality of nozzle assemblies includes at least two mounting holes,
At least one of the plurality of nozzle assemblies is mounted on the standby frame with the at least two mounting pins correspondingly inserted into the at least two mounting holes, 3D printing apparatus using pneumatic pressure.
상기 3D 프린팅 장치는,
상기 구동부 및 상기 무빙 파지부와 연결된 제어부; 및
상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체에 의해 형성된 기 설정된 형상의 제조물이 위치되는 베드부;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 무빙 파지부와 체결된 상기 노즐 조립체와 상기 베드부 간의 이격 거리를 센싱하고,
상기 노즐 조립체는 센싱된 상기 이격 거리를 기초로 높이 오차만큼을 보상하도록 상기 기 설정된 형상의 제조물을 형성하는, 공기압을 이용한 3D 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
The 3D printing device,
A control unit connected to the driving unit and the moving gripping unit; And
Further comprising; a bed portion in which a product having a predetermined shape formed by the nozzle assembly coupled with the moving gripping portion is located,
The control unit senses the separation distance between the nozzle assembly and the bed portion fastened with the moving gripping portion,
The nozzle assembly is a 3D printing apparatus using pneumatic pressure to form a product of the preset shape to compensate for a height error based on the sensed separation distance.
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---|---|---|---|
KR1020200025571A KR102210626B1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 3D Printing Apparatus Using Air Pressure |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20240021209A (en) | 2021-09-09 | 2024-02-16 | (주)케이랩스 | FDM type 3D printer capable of removing fume |
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2020
- 2020-02-28 KR KR1020200025571A patent/KR102210626B1/en active IP Right Grant
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