KR102215527B1

KR102215527B1 - Rf 방사 모듈을 채용한 3d 프린터

Info

Publication number: KR102215527B1
Application number: KR1020190104233A
Authority: KR
Inventors: 이상훈
Original assignee: 주식회사 웨이브피아
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2021-02-16

Abstract

본 발명은 열가소성 재료를 노즐로 이송하는 이송부와, 상기 이송부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 가열하는 가열부와, 설정 온도에 맞추어 RF 신호의 전력을 조절하여 상기 가열부로 방사된 열에너지를 제공하는 RF 방사 모듈을 포함하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터에 있어서, 상기 RF 방사 모듈이, RF 신호를 발생시키는 RF 오실레이터, 이득 제어 신호에 의하여 상기 RF 오실레이터가 발생시키는 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 RF 증폭기, 상기 설정 온도에 해당되는 이득 제어 신호를 상기 RF 증폭기로 제공하는 RF 컨트롤러 및 상기 RF 증폭기가 증폭하는 RF 신호를 열에너지로 방사하여 상기 가열부로 전달하는 RF 방사기를 포함하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터가 제공된다.

Description

RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터{3D printer for incorporating RF radiating module}

본 발명은 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자로 구현되는 RF 방사 모듈을 채용하여 열가소성 재료를 가열함으로써, 예열 시간을 획기적으로 감소시키면서도, 소비 전력을 효과적으로 낮출 수 있는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터에 관한 것이다.

3D 프린터(3D printer)란 프린터가 활자나 그림을 인쇄하듯이 입력되는 도면의 3차원 입체 물품을 출력하는 시스템이다.

이러한 3D 프린터는 입체 형태를 출력하는 방식에 따라 크게 한 층씩 쌓아 올리는 적측형 방식과, 벌크 덩어리를 깍아내는 절삭형 방식으로 구분된다.

상술한 적층형 방식은 파우더나 플라스틱 액체 또는 플라스틱 실을 0.01㎜ ~ 0.08㎜의 레이어로 겹겹이 쌓아 입체 형상을 출력하는 방식으로서, 레이어가 얇을수록 정밀한 형상을 얻을 수 있다.

반면에 절삭형 방식은 벌크 덩어리를 조각하듯이 깍아내 입체 형상을 출력하는 방식으로서, 적층형 방식에 비하여 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만, 재료가 과도하게 소모되고, 컵처럼 안쪽이 파인 형상은 제작하기 어려우며, 채색 작업을 별도로 진행해야 하는 단점이 존재한다.

현재 3D 프린터는 주로 적층형 방식에 집중되어 있으며, 주로 SLA(Stereolithography) 방식, SLS(Selective Laser Sintering) 방식, FDM(Fused Deposition Modeling) 방식 등이 널리 보급되어 있다.

상술한 SLA(Stereolithography) 방식은 광경화성 액체 수지가 담긴 수조에 레이저를 투사하여 레이저가 접촉하는 부분은 경화되어 아래에서부터 쌓아가면서 3차원 제품을 출력하는 방식으로서, 표면을 매끄럽고 정교하게 만들 수 있기 때문에 디테일이 중요한 제품 제작에 주로 사용되고 있다.

다만 제작 특성상 출력되는 제품의 내구성과 내열성이 약하는 점과, 제작 단가가 다른 방식의 3D 프린터에 비해 비싸다는 점이 단점으로 존재한다.

다음으로, SLS(Selective Laser Sintering) 방식은 대량의 작은 분말 형태의 플라스틱, 금속, 유리 덩어리 등을 레이저로 녹인 후에 응고시키면서 레이어를 쌓아 3차원적으로 제품을 출력하는 방식으로서, 레이저로 응고시킨 후에 분말 덩어리를 잘 털어내면 응고된 부분이 남아 디자인한 형상의 조형물이 남게 된다.

출력 속도가 빠르고 사용하는 재료가 매우 광범위하여 재료성의 한계성을 극복할 수 있는 장점이 있는 반면에, 분말 덩어리의 크기에 따라 제품의 출력 가능 크기가 제한된다는 점과, 제작 단가가 다른 방식의 3D 프린터에 비해 비싸다는 점이 단점으로 존재한다.

FDM(Fused Deposition Modeling) 방식은 열가소성 재료를 노즐 안에서 녹인 후에, 원하는 형상을 만드는데 필요한 부분에 녹인 재료를 밀어내어 굳히면서 밑에서부터 쌓아올려 3차원적으로 제품을 출력하는 방식으로서, 노즐에서 재료를 녹여서 밀어내는 속도와 힘에 따라서 레이어의 크기와 디테일이 결정된다.

성형된 제품은 강도가 우수하고, 습도에 강해 내구성이 뛰어나다는 장점을 가지는 반면에, 노즐에서 녹인 재료를 적층하여 성형하는 방식의 특성상, 성형된 제품의 표면이 거칠고, 출력 속도가 다른 방식에 비해 느리다는 단점이 존재하지만, 구조가 단순하고, 성형 재료인 열가소성 재료의 가격이 저렴하여, 현재 3D 프린터 중에서 가장 널리 보급되어 있다.

FDM(Fused Deposition Modeling) 방식은 노즐에서 재료를 녹여 밀어내기 위해서는 노즐의 온도를 뜨겁게 가열하는 과정이 필요하며, 노즐에서 배출된 용융 재료는 상온에서 굳으면서 형상을 갖추게 된다.

상술한 것처럼, FDM(Fused Deposition Modeling) 방식은 노즐을 가열하는 장치가 필수적이며, 종래에는 노즐을 가열하는 장치로서, 인덕션 히팅 장치를 채용하고 있다.

종래의 인덕션 히팅 장치를 채용한 FDM(Fused Deposition Modeling) 3D 프린터는 설정 온도에 따른 예열 시간이 과도하게 길어지고, 소비 전력이 과도하게 증가되는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2016-0131954호에 게시되어 있다.

따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 소자로 구현되는 RF 방사 모듈을 채용하여 열가소성 재료를 가열함으로써, 예열 시간을 획기적으로 감소시키면서도, 소비 전력을 효과적으로 낮출 수 있는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터는, 열가소성 재료를 노즐로 이송하는 이송부와, 상기 이송부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 가열하는 가열부와, 설정 온도에 맞추어 RF 신호의 전력을 조절하여 상기 가열부로 방사된 열에너지를 제공하는 RF 방사 모듈을 포함하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터에 있어서, 상기 RF 방사 모듈은, RF 신호를 발생시키는 RF 오실레이터; 이득 제어 신호에 의하여 상기 RF 오실레이터가 발생시키는 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 RF 증폭기; 상기 설정 온도에 해당되는 이득 제어 신호를 상기 RF 증폭기로 제공하는 RF 컨트롤러; 및 상기 RF 증폭기가 증폭하는 RF 신호를 열에너지로 방사하여 상기 가열부로 전달하는 RF 방사기를 포함하며, 상기 RF 오실레이터는, GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하는 GaN 전력 증폭기; 상기 GaN 전력 증폭기의 출력 신호의 일부를 피드백 신호로 제공하는 디렉셔널 커플러; 상기 디렉셔널 커플러에 의해서 제공되는 피드백 신호의 페이즈를 가변시키는 페이즈 시프터; 및 상기 페이즈 시프터에 의한 임피던스 부정합을 조정하며, 상기 GaN 전력 증폭기로 상기 피드백 신호를 전달하는 제 1 아이솔레이터를 포함한다.

삭제

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터는, 상기 RF 오실레이터가, 상기 디렉셔널 커플러와 상기 페이즈 시프터 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러에 의해서 제공되는 피드백 신호의 크기를 가변시키는 어테뉴에이터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터는, 상기 디렉셔널 커플러와 출력 단자 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 2 아이솔레이터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터는, 열가소성 재료를 노즐로 이송하는 이송부와, 상기 이송부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 가열하는 가열부와, 설정 온도에 맞추어 RF 신호의 전력을 조절하여 상기 가열부로 방사된 열에너지를 제공하는 RF 방사 모듈을 포함하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터에 있어서, 상기 RF 방사 모듈은, RF 신호를 발생시키는 RF 오실레이터; 이득 제어 신호에 의하여 상기 RF 오실레이터가 발생시키는 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 RF 증폭기; 상기 설정 온도에 해당되는 이득 제어 신호를 상기 RF 증폭기로 제공하는 RF 컨트롤러; 및 상기 RF 증폭기가 증폭하는 RF 신호를 열에너지로 방사하여 상기 가열부로 전달하는 RF 방사기를 포함하며, 상기 RF 오실레이터는, GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하는 제 1 GaN 전력 증폭기; GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되고, 상기 제 1 GaN 전력 증폭기와 병렬 연결되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하는 제 2 GaN 전력 증폭기; 상기 제 1 GaN 전력 증폭기 및 상기 제 2 GaN 전력 증폭기에 의해서 증폭시켜 출력하는 신호를 결합하는 파워 컴바이너; 상기 파워 컴바이너에 의해서 전달되는 신호의 일부를 피드백 신호로 제공하는 디렉셔널 커플러; 상기 디렉셔널 커플러에 의해서 제공되는 피드백 신호의 페이즈를 가변시키는 페이즈 시프터; 상기 페이즈 시프터에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 1 아이솔레이터; 및 상기 제 1 아이솔레이터를 통해서 전달되는 피드백 신호를 분배하여 상기 제 1 GaN 전력 증폭기와 상기 제 2 GaN 전력 증폭기로 전달하는 파워 스플리터를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터는, 상기 RF 오실레이터가, 상기 디렉셔널 커플러와 출력 단자 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 2 아이솔레이터를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예들에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터는 반도체 소자로 구현되는 RF 방사 모듈을 채용하여 열가소성 재료를 가열함으로써, 예열 시간을 획기적으로 감소시키면서도, 소비 전력을 효과적으로 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터의 단면도.
도 2는 도 1의 3D 프린터에 채용되는 RF 방사 모듈의 블록 다이어그램.
도 3은 도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 일 실시예에 따른 RF 오실레이터의 회로도.
도 4는 도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 다른 실시예에 따른 RF 오실레이터의 회로도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.

본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터의 단면도이고, 도 2는 도 1의 3D 프린터에 채용되는 RF 방사 모듈의 블록 다이어그램이며, 도 3은 도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 일 실시예에 따른 RF 오실레이터의 회로도이고, 도 4는 도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 다른 실시예에 따른 RF 오실레이터의 회로도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터는, 도 1에 도시된 것처럼,열가소성 재료를 노즐로 이송하는 이송부(100)와, 상기 이송부(100) 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 냉각시키는 쿨링부(200)와, 상기 쿨링부(200) 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 가열하는 가열부(300)와, 설정 온도에 맞추어 RF 신호의 전력을 조절하여 상기 가열부로 방사된 열에너지를 제공하는 RF 방사 모듈(400)을 포함한다.

여기에서, 상기 RF 방사 모듈(400)은, 도 2에 도시된 것처럼, RF 신호를 발생시키는 RF 오실레이터(410)와, 이득 제어 신호에 의하여 상기 RF 오실레이터(410)가 발생시키는 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 RF 증폭기(420)와, 상기 설정 온도에 해당되는 이득 제어 신호를 상기 RF 증폭기(420)로 제공하는 RF 컨트롤러(430)와, 상기 RF 증폭기(420)가 증폭하는 RF 신호를 열에너지로 방사하여 상기 가열부(300)로 전달하는 RF 방사기(440)를 포함한다.

구체적으로, RF 오실레이터(410)는, 도 3에 도시된 것처럼, GaN 전력 증폭기(1100), 디렉셔널 커플러(1200), 페이즈 시프터(1320) 및 제 1 아이솔레이터(1330)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서, GaN 전력 증폭기(1100)는 GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하며, 디렉셔널 커플러(1200)는 상기 GaN 전력 증폭기(1100)의 출력 신호의 일부를 피드백 신호로 제공한다.

또한, 페이즈 시프터(1320)는 상기 디렉셔널 커플러(1200)에 의해서 제공되는 피드백 신호의 페이즈를 가변시키며, 제 1 아이솔레이터(1330)는 상기 GaN 전력 증폭기(1100)로 상기 피드백 신호를 전달하고, 상기 페이즈 시프터(1320)에 의한 임피던스 부정합을 조정한다.

한편, RF 오실레이터(410)는 상기 디렉셔널 커플러(1200)와 상기 페이즈 시프터(1320) 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러(1200)에 의해서 제공되는 피드백 신호의 크기를 가변시키는 어테뉴에이터(1310)를 더 포함한다.

또한, RF 오실레이터(410)는 상기 디렉셔널 커플러(1200)와 출력 단자(Output) 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러(1200)에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 2 아이솔레이터(1400)를 더 포함한다.

이하에서는, 도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 다른 실시예에 따른 RF 오실레이터(410)에 대해서 설명한다. 도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 다른 실시예에 따른 RF 오실레이터(410)는, 도 4에 도시된 것처럼, 제 1 GaN 전력 증폭기(2110), 제 2 GaN 전력 증폭기(2120), 파워 컴바이너(2130), 디렉셔널 커플러(2200), 페이즈 시프터(2320), 제 1 아이솔레이터(2330) 및 파워 스플리터(2140)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서, 제 1 GaN 전력 증폭기(2110)는 GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하며, 제 2 GaN 전력 증폭기(2120)는 GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되고, 상기 제 1 GaN 전력 증폭기(2110)와 병렬 연결되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하고, 파워 컴바이너(2130)는 상기 제 1 GaN 전력 증폭기(2110) 및 상기 제 2 GaN 전력 증폭기(2120)에 의해서 증폭시켜 출력하는 신호를 결합한다.

또한, 디렉셔널 커플러(2200)는 상기 파워 컴바이너(2130)에 의해서 전달되는 신호의 일부를 피드백 신호로 제공하며, 페이즈 시프터(2320)는 상기 디렉셔널 커플러(2200)에 의해서 제공되는 피드백 신호의 페이즈를 가변시킨다.

한편, 제 1 아이솔레이터(2330)는 상기 페이즈 시프터(2320)에 의한 임피던스 부정합을 조정하며, 파워 스플리터(2140)는 상기 제 1 아이솔레이터(2330)를 통해서 전달되는 피드백 신호를 분배하여 상기 제 1 GaN 전력 증폭기(2110)와 상기 제 2 GaN 전력 증폭기(2120)로 전달한다.

도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 다른 실시예에 따른 RF 오실레이터(410)는, 상기 디렉셔널 커플러(2200)와 상기 페이즈 시프터(2320) 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러(2200)에 의해서 제공되는 피드백 신호의 크기를 가변시키는 어테뉴에이터(2310)를 더 포함한다.

또한, 도 2의 RF 방사 모듈에 채용되는 다른 실시예에 따른 RF 오실레이터(410)는, 상기 디렉셔널 커플러(2200)와 출력 단자(Output) 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러(2200)에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 2 아이솔레이터(2400)를 더 포함한다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 이송부
200 : 쿨링부
300 : 가열부
400 : RF 방사 모듈
410 : RF 오실레이터
420 : RF 증폭기
430 : RF 컨트롤러
440 : RF 방사기
1100 : GaN 전력 증폭기
1200 : 디렉셔널 커플러
1320 : 페이즈 시프터
1330 : 제 1 아이솔레이터
2110 : 제 1 GaN 전력 증폭기
2120 : 제 2 GaN 전력 증폭기
2130 : 파워 컴바이너
2200 : 디렉셔널 커플러
2320 : 페이즈 시프터
2330 : 제 1 아이솔레이터
2140 : 파워 스플리터
2400 : 제 2 아이솔레이터

Claims

삭제
열가소성 재료를 노즐로 이송하는 이송부와, 상기 이송부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 가열하는 가열부와, 설정 온도에 맞추어 RF 신호의 전력을 조절하여 상기 가열부로 방사된 열에너지를 제공하는 RF 방사 모듈을 포함하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터에 있어서,
상기 RF 방사 모듈은,
RF 신호를 발생시키는 RF 오실레이터;
이득 제어 신호에 의하여 상기 RF 오실레이터가 발생시키는 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 RF 증폭기;
상기 설정 온도에 해당되는 이득 제어 신호를 상기 RF 증폭기로 제공하는 RF 컨트롤러; 및
상기 RF 증폭기가 증폭하는 RF 신호를 열에너지로 방사하여 상기 가열부로 전달하는 RF 방사기를 포함하며,
상기 RF 오실레이터는,
GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하는 GaN 전력 증폭기;
상기 GaN 전력 증폭기의 출력 신호의 일부를 피드백 신호로 제공하는 디렉셔널 커플러;
상기 디렉셔널 커플러에 의해서 제공되는 피드백 신호의 페이즈를 가변시키는 페이즈 시프터; 및
상기 페이즈 시프터에 의한 임피던스 부정합을 조정하며, 상기 GaN 전력 증폭기로 상기 피드백 신호를 전달하는 제 1 아이솔레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터.
청구항 2에 있어서,
상기 RF 오실레이터는,
상기 디렉셔널 커플러와 상기 페이즈 시프터 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러에 의해서 제공되는 피드백 신호의 크기를 가변시키는 어테뉴에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터.
청구항 2에 있어서,
상기 RF 오실레이터는,
상기 디렉셔널 커플러와 출력 단자 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 2 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터.
열가소성 재료를 노즐로 이송하는 이송부와, 상기 이송부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부 하부에 설치되어 상기 열가소성 재료가 이송되는 노즐을 가열하는 가열부와, 설정 온도에 맞추어 RF 신호의 전력을 조절하여 상기 가열부로 방사된 열에너지를 제공하는 RF 방사 모듈을 포함하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터에 있어서,
상기 RF 방사 모듈은,
RF 신호를 발생시키는 RF 오실레이터;
이득 제어 신호에 의하여 상기 RF 오실레이터가 발생시키는 RF 신호를 증폭시켜 출력하는 RF 증폭기;
상기 설정 온도에 해당되는 이득 제어 신호를 상기 RF 증폭기로 제공하는 RF 컨트롤러; 및
상기 RF 증폭기가 증폭하는 RF 신호를 열에너지로 방사하여 상기 가열부로 전달하는 RF 방사기를 포함하며,
상기 RF 오실레이터는,
GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하는 제 1 GaN 전력 증폭기;
GaN(Gallium Nitride) 소자로 구성되고, 상기 제 1 GaN 전력 증폭기와 병렬 연결되며, 입력 신호의 전력을 증폭시켜 출력하는 제 2 GaN 전력 증폭기;
상기 제 1 GaN 전력 증폭기 및 상기 제 2 GaN 전력 증폭기에 의해서 증폭시켜 출력하는 신호를 결합하는 파워 컴바이너;
상기 파워 컴바이너에 의해서 전달되는 신호의 일부를 피드백 신호로 제공하는 디렉셔널 커플러;
상기 디렉셔널 커플러에 의해서 제공되는 피드백 신호의 페이즈를 가변시키는 페이즈 시프터;
상기 페이즈 시프터에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 1 아이솔레이터; 및
상기 제 1 아이솔레이터를 통해서 전달되는 피드백 신호를 분배하여 상기 제 1 GaN 전력 증폭기와 상기 제 2 GaN 전력 증폭기로 전달하는 파워 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터.
청구항 5에 있어서,
상기 RF 오실레이터는,
상기 디렉셔널 커플러와 상기 페이즈 시프터 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러에 의해서 제공되는 피드백 신호의 크기를 가변시키는 어테뉴에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터.
청구항 5에 있어서,
상기 RF 오실레이터는,
상기 디렉셔널 커플러와 출력 단자 사이에 배치되어, 상기 디렉셔널 커플러에 의한 임피던스 부정합을 조정하는 제 2 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 방사 모듈을 채용한 3D 프린터.