KR102218119B1 - 3차원 물체 프린터에서 압출기 헤드용 일정 압력 필라멘트 구동기 - Google Patents

3차원 물체 프린터에서 압출기 헤드용 일정 압력 필라멘트 구동기 Download PDF

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제이. 니스트롬 피터
지. 린 크리스토퍼
에이. 클락 로버트
에이. 맨텔 데이비드
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Abstract

적층식 제조 시스템은 열가소성 물질을 압출기 헤드 내의 매니폴드로 공급하기 위해 고형 압출 물질을 히터 내로 공급하는 기계식 구동기의 액추에이터에 결합된 슬립 클러치를 포함한다. 상기 액추에이터의 속력은, 기계식 이동자의 회전 속력보다 약간 더 큰 회전 속력으로 상기 액추에이터가 동작할 수 있도록 설정될 수 있다. 이러한 구성은 상기 압출기 헤드에서 개방되는 노즐의 개수에 상관 없이 상기 압출기 헤드의 상기 매니폴드 내의 상기 열가소성 물질의 압력이 미리 결정된 범위 내에 있도록 한다.

Description

3차원 물체 프린터에서 압출기 헤드용 일정 압력 필라멘트 구동기{CONSTANT PRESSURE FILAMENT DRIVER FOR EXTRUDER HEADS IN THREE-DIMENSIONAL OBJECT PRINTERS}
본 발명은 3차원 물체 프린터에 사용되는 압출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압출 물질 공급 시스템에 의해 물질이 공급되는 압출기에 관한 것이다.
적층식 제조(additive manufacturing)라고도 알려진 3차원 인쇄는 사실상 임의의 형상의 디지털 모델로부터 3차원 입체물을 제조하는 공정이다. 많은 3차원 인쇄 기술은 적층식 제조 디바이스가 이전에 증착된 층들 위에 부품의 연속적인 층들을 형성하는 적층식 공정을 사용한다. 이러한 기술 중 일부는 ABS 플라스틱과 같은 압출 물질을 열가소성 물질로 연화 또는 용융시킨 후 미리 결정된 패턴으로 열가소성 물질을 방출하는 압출기 헤드를 사용한다. 프린터는 전형적으로 압출기 헤드를 동작시켜 다양한 형상과 구조를 갖는 3차원 인쇄물을 형성하는 열가소성 물질의 연속적인 층들을 형성한다. 3차원 인쇄물의 각 층이 형성된 후에, 열가소성 물질은 냉각되고 경화되어 이 층을 3차원 인쇄물의 하부 층에 결합시킨다. 이러한 적층식 제조 방법은 절단(cutting)이나 천공(drilling)과 같은 절삭 공정(subtractive process)에 의해 작업물로부터 물질을 제거하는 것에 주로 의존하는 전통적인 물체 형성 기술과 구별된다.
열가소성 물질은 압출기 헤드 내의 매니폴드에 저장된다. 압출기 헤드 내의 하나 이상의 노즐에 의해 방출되는 열가소성 물질의 양은 물체를 제조하는 동안 변한다. 이러한 변화는 압출기 헤드 내의 노즐의 수, 압출기 헤드와 물체를 지지하는 표면이 서로에 대해 이동하는 율(rate), 형성되는 물체의 면적, 물질의 온도 등에 의해 야기된다. 매니폴드 내의 열가소성 물질의 흐름률(flow rate)의 변동은 노즐 또는 노즐들을 통해 전달되는 물질의 압력에 영향을 미친다. 각 노즐이 적절히 형성된 물질 스트림을 방출할 수 있도록 적절한 범위 내의 압력이 바람직할 것이다. 열가소성 물질을 압출하는 동안 매니폴드 내의 압력을 미리 결정된 범위 내로 유지시키는 압출기 헤드가 유리할 것이다.
신규한 장치는 압출기 헤드의 매니폴드에 저장된 열가소성 물질의 압력이 미리 결정된 범위 내로 유지되도록 한다. 상기 장치는, 열가소성 물질을 저장하도록 구성된 매니폴드, 및 상기 매니폴드로부터 열가소성 물질을 방출할 수 있는 적어도 하나의 노즐을 갖는 압출기 헤드; 압출 물질이 통과할 수 있는 채널, 및 상기 채널 내의 상기 압출 물질을 열 처리하여 상기 압출 물질을 용융시켜 열가소성 물질을 형성하도록 구성된 적어도 하나의 가열 소자(heating element)를 갖는 히터로서, 상기 히터 내의 상기 채널은 상기 열가소성 물질이 상기 매니폴드로 들어갈 수 있도록 상기 압출기 헤드 내의 상기 매니폴드에 유체적으로 연결된, 상기 히터; 출력 샤프트를 갖는 액추에이터; 상기 액추에이터가 기계식 이동자(mechanical mover)를 동작시킬 수 있도록 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 동작 가능하게 연결된 상기 기계식 이동자로서, 상기 기계식 이동자는 상기 액추에이터가 상기 기계식 이동자를 동작시킬 때 상기 압출 물질에 힘을 가하여 압출 물질 공급원으로부터 상기 히터 내의 상기 채널로 상기 압출 물질을 이동시키도록 위치된, 상기 기계식 이동자; 및 상기 기계식 이동자에 의해 상기 압출 물질에 가해지는 힘을 제한하기 위해 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 동작가능하게 연결된 슬립 클러치(slip clutch)를 포함한다.
신규한 방법은 압출기 헤드의 매니폴드에 저장된 열가소성 물질의 압력이 미리 결정된 범위 내로 유지되도록 한다. 상기 방법은, 기계식 이동자를 동작시켜, 미리 결정된 범위 내의 힘을 가하여 히터 내로 압출 물질을 이동시키는 단계; 상기 히터를 동작시켜, 상기 압출 물질을 용융시켜, 열가소성 물질을 압출하는 압출기 헤드를 향해 이동하는 상기 열가소성 물질을 형성하는 단계; 및 상기 기계식 이동자에 의해 상기 압출 물질에 가해지는 힘을 슬립 클러치에 의해 제한하는 단계를 포함한다.
상기 압출기 헤드들에 물질을 공급하는 시스템의 전술된 양태 및 다른 특징은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 설명에서 설명된다.
도 1은 압출기 헤드의 매니폴드 내의 열가소성 물질의 압력을 미리 결정된 범위 내로 유지시키는 고체 압출 물질 공급 시스템을 포함하는 적층식 제조 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 시스템 내 제어기에 의해 구현되는 피드백 시스템의 블록도이다.
도 3은 도 1의 시스템 내 제어기에 의해 구현되는 대안적인 피드백 시스템의 블록도이다.
도 4는 도 1의 고체 압출 물질 공급 시스템을 구비하지 않는 다중 노즐 압출 프린트헤드를 갖는 종래 기술의 3차원 물체 프린터의 도면이다.
본 명세서에 개시된 디바이스의 환경 및 디바이스의 상세에 대한 일반적인 이해를 위해 도면을 참조한다. 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
본 명세서에 사용된 "압출 물질"이라는 용어는 적층식 제조 시스템에서 압출기 헤드에 의해 방출되는 열가소성 물질을 형성하도록 연화 또는 용융된 물질을 지칭한다. 압출 물질은, 3차원 인쇄물의 영구적인 부분을 형성하는 "빌드 물질(build material)", 및 인쇄 공정 동안 이 빌드 물질의 부분들을 지지하는 임시 구조를 형성하고, 인쇄 공정 완료 후 선택적으로 제거되는 "지지 물질"을 포함하지만 이들로 국한되지는 않는다. 빌드 물질의 예는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱, 폴리락트산(PLA), 지방족 또는 반-방향족 폴리아미드(나일론), 현탁된 탄소 섬유 또는 다른 골재를 포함하는 플라스틱, 전기 전도성 중합체, 및 압출기 헤드를 통한 방출하기에 적합한 열가소성 물질을 생산하기 위해 열 처리될 수 있는 임의의 다른 형태의 물질을 포함하지만 이들로 국한되지는 않는다. 지지 물질의 예로는 고-충격 폴리스티렌(HIPS), 폴리비닐 알코올(PVA), 및 열 처리된 후 압출될 수 있는 다른 물질을 포함하지만 이들로 국한되는 것은 아니다. 일부 압출 프린터에서, 압출 물질은 일반적으로 "필라멘트(filament)"로 알려진 연속적인 세장형 스트랜드 물질로서 공급된다. 이 필라멘트는 하나 이상의 롤러에 의해 고체 형태로 제공되며 이 롤러는 스풀(spool) 또는 다른 공급원으로부터 압출 물질 필라멘트를 당기고 이 필라멘트를 압출기 헤드 내의 매니폴드에 유체적으로 연결된 히터 내로 공급한다. 히터는 압출 물질 필라멘트를 연화 또는 용융시켜 매니폴드 내로 흐르는 열가소성 물질을 형성한다. 노즐과 매니폴드 사이에 위치된 밸브가 개방되면 열가소성 물질의 일부가 매니폴드로부터 노즐을 통해 흐르고 열가소성 물질의 스트림으로 방출된다. 본 명세서에 사용된, 압출 물질에 적용되는 "용융"이라는 용어는 3차원 물체 프린터가 동작하는 동안 프린트헤드 내의 하나 이상의 노즐을 통해 열가소성 물질을 압출할 수 있도록 압출 물질의 온도를 상승시켜 압출 물질의 위상을 변화시키거나 연화시키는 것을 지칭한다. 용융된 압출 물질은 본 명세서에서 "열가소성 물질"이라고도 지칭된다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 인식하는 바와 같이, 특정 비정질 압출 물질은 프린터의 동작 동안 순수 액체 상태로 전이하지는 않는다.
본 명세서에 사용된 "압출기 헤드"라는 용어는 단일 유체 챔버 내의 압출 물질을 용융시키고 용융된 압출 물질을 하나 이상의 노즐에 연결된 매니폴드에 제공하는 프린터의 부품을 지칭한다. 일부 압출기 헤드는 열가소성 물질이 선택적으로 노즐을 통해 흐를 수 있도록 전자적으로 동작될 수 있는 밸브 조립체를 포함한다. 밸브 조립체는 열가소성 물질을 압출하기 위해 하나 이상의 노즐을 매니폴드에 독립적으로 연결될 수 있게 한다. 본 명세서에 사용된 "노즐"이라는 용어는, 압출기 헤드 내의 매니폴드에 유체적으로 연결되고 열가소성 물질을 이미지 수용 표면(image receiving surface)을 향해 방출하는 압출기 헤드 내의 오리피스를 지칭한다. 동작 동안, 노즐은 압출기 헤드의 공정 경로를 따라 열가소성 물질의 실질적으로 연속적인 선형 배열을 압출할 수 있다. 제어기는 밸브 조립체 내의 밸브를 동작시켜 밸브 조립체에 연결된 노즐 중 어느 노즐이 열가소성 물질을 압출할지를 제어한다. 노즐의 직경은 압출되는 열가소성 물질의 라인의 폭에 영향을 미친다. 상이한 프린트헤드 실시예들은 더 좁은 오리피스에 의해 생성된 라인의 폭보다 더 큰 폭을 갖는 라인을 생성하는 더 넓은 오리피스를 갖는 오리피스 크기의 범위를 갖는 노즐을 포함한다.
본 명세서에 사용된 "매니폴드"라는 용어는 3차원 물체 인쇄 동작 동안 프린트헤드 내의 하나 이상의 노즐로 전달되는 열가소성 물질의 공급을 유지하는 압출기 헤드의 하우징 내에 형성된 공동을 의미한다. 아래에서 보다 상세히 설명된 시스템은 매니폴드 내의 열가소성 물질에 대한 압력을 미리 결정된 범위 내로 유지하는 율로 압출 물질을 히터 내로 공급하도록 구성된다. 이 압력은 하나 이상의 노즐이 열가소성 물질을 압출하는 율을 조절할 수 있게 한다. 구체적으로, 다수의 노즐에 연결된 밸브들이 개별적으로 활성화되고 비활성화되는 경우에도, 필라멘트 공급 시스템은 인쇄 동작 동안 활성화된 밸브들의 수가 변하는 경우에도 매니폴드가 열가소성 물질을 임의의 활성화된 밸브를 통해 압출기 헤드 내의 노즐로 실질적으로 일정한 율로 공급할 수 있게 한다.
본 명세서에 사용된 "압출 물질의 배열"이라는 용어는 3차원 물체 인쇄 동작 동안 압출 프린트헤드가 이미지 수용 표면 상에 형성하는 압출 물질의 임의의 패턴을 지칭한다. 압출 물질의 공통 배열은 압출 물질의 직선 선형 배열 및 압출 물질의 곡선 배열을 포함한다. 일부 구성에서, 압출기 헤드는 연속적으로 열가소성 물질을 압출하여 인접한 압출 물질 매스(mass)를 갖는 배열을 형성하는 반면, 다른 구성에서는 압출기 헤드는 간헐적으로 동작하여 선형 경로 또는 곡선 경로를 따라 배열된 더 작은 그룹의 열가소성 물질을 형성한다. 3차원 물체 프린터는 압출 물질의 상이한 배열들의 조합을 사용하여 다양한 구조를 형성한다. 추가적으로, 3차원 물체 프린터 내의 제어기는, 압출기 헤드를 동작시켜 압출 물질의 각 배열을 형성하기 전에, 압출 물질의 상이한 배열들에 대응하는, 물체 이미지 데이터 및 압출기 헤드 경로 데이터를 사용한다. 아래에 설명된 바와 같이, 제어기는 선택적으로 3차원 인쇄 동작 동안 하나 이상의 노즐을 통해 열가소성 물질의 다수의 배열을 형성하도록 밸브 조립체의 동작을 조정한다.
본 명세서에 사용된 "공정 방향(process direction)"이라는 용어는, 압출기 헤드와, 이 압출기 헤드 내의 하나 이상의 노즐로부터 압출되는 열가소성 물질을 수용하는 이미지 수용 표면 사이의 상대적인 움직임 방향을 지칭한다. 이미지 수용 표면은 적층식 제조 공정 동안 3차원 인쇄물 또는 부분적으로 형성된 3차원 물체의 표면을 유지하는 지지 부재이다. 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 액추에이터는 지지 부재 주위로 압출기 헤드를 이동시키지만, 대안적인 시스템 실시예는 압출기 헤드가 정지 상태로 유지되는 동안 지지 부재를 이동시켜 공정 방향으로 상대적인 운동을 생성한다. 일부 시스템은 상이한 운동 축들에 대해 두 시스템의 조합을 사용한다.
본 명세서에 사용된 "교차 공정 방향(cross process direction)"이라는 용어는 공정 방향의 평면에서 공정 방향에 수직인 축을 지칭한다. 공정 방향과 교차-공정 방향은 열가소성 물질을 수용하는 표면과 압출기 헤드의 상대적인 움직임 경로를 지칭한다. 일부 구성에서, 압출기 헤드는 교차-공정 방향을 따라 연장되는 노즐 어레이를 포함한다. 압출기 헤드 내의 인접한 노즐들은 교차-공정 방향으로 미리 결정된 거리만큼 분리된다. 일부 구성에서, 시스템은 압출기 헤드를 회전시켜 압출기 헤드 내의 상이한 노즐들을 분리시키는 유효 교차-공정 방향 거리를 조정하여, 압출기 헤드 내의 노즐들로부터 압출되는 열가소성 물질의 배열들을 분리시키는 대응하는 교차-공정 방향 거리를 조정한다.
적층식 제조 시스템의 동작 동안, 압출기 헤드는 3차원 물체 인쇄 공정 동안 열가소성 물질을 수용하는 표면에 대해 직선 경로 및 곡선 경로를 따라 공정 방향으로 이동한다. 추가적으로, 시스템 내의 액추에이터는 Z 축 주위로 압출기 헤드를 선택적으로 회전시켜 압출기 헤드 내의 노즐들을 분리시키는 유효 교차-공정 거리를 조정하여 압출기 헤드가 열가소성 물질의 각 배열 사이에 미리 결정된 거리를 갖게 열가소성 물질의 2개 이상의 배열을 형성할 수 있게 한다. 압출기 헤드는 외부 둘레(perimeter)를 따라 이동하며 인쇄되는 물체의 층 내 및 둘레 내에서 2차원 구역의 외부 벽들을 형성하여 2차원 구역의 전부 또는 일부를 열가소성 물질로 채운다.
도 4는 압출기 헤드(108)를 동작시켜 3차원 인쇄물(140)을 형성하도록 구성된 종래 기술의 3차원 물체 적층식 제조 시스템 또는 프린터(100)를 도시한다. 프린터(100)는 평면 운동을 사용하여 물체를 형성하는 프린터로 도시되어 있으나, 다른 프린터 아키텍처도 본 명세서에 설명된 압출 물질의 압출기 헤드 및 기계식 이동자와 함께 사용될 수 있다. 이들 아키텍처는 델타-봇(delta-bot), 선택적 유연 조립체 로봇 아암(selective compliance assembly robot arm: SCARA), 다축 프린터, 비-직교형 프린터 등을 포함한다. 프린터(100)는 지지 부재(102), 다중 노즐 압출기 헤드(108), 압출기 헤드 지지 아암(112), 제어기(128), 메모리(132), X/Y 액추에이터(150)들, 선택적인 Zθ 액추에이터(154), 및 Z 액추에이터(158)를 포함한다. 프린터(100)에서, X/Y 액추에이터(150)들은 도 4에 도시된 물체(140)와 같은 3차원 인쇄물 내의 하나의 층을 형성하는 열가소성 물질의 배열을 압출하기 위해 압출기 헤드(108)를 X 및 Y 축을 따라 2차원 평면("XY 평면")의 상이한 위치들로 이동시킨다. 예를 들어, 도 4에서, X/Y 액추에이터(150)들은 지지 아암(112) 및 압출기 헤드(108)를 가이드 레일(113)을 따라 병진이동시켜 Y 축을 따라 이동시키는 반면, X/Y 액추에이터(150)들은 지지 아암(112)의 길이를 따라 압출기 헤드(108)를 병진이동시켜 X 축을 따라 프린트헤드를 이동시킨다. 압출된 패턴은 층 내의 하나 이상의 구역의 윤곽 및 열가소성 물질 패턴의 윤곽 내의 구역들을 채우는 열가소성 물질의 구획(swath)을 포함한다. Z 액추에이터(158)는 인쇄 공정 동안 물체가 형성될 때 압출기 헤드(108) 내의 노즐이 열가소성 물질을 물체(140) 위로 압출하기에 적절한 높이로 유지되도록 압출기 헤드(108)와 지지 부재(102) 사이의 Z 축을 따른 거리를 제어한다. Zθ 액추에이터(154)는 Z 축 주위로 회전하는 압출기 헤드(108)의 일부 실시예에서 Z 축 주위로의 압출기 헤드(108)의 회전 각도(도 4에서 Zθ로 나타냄)를 제어한다. 이러한 움직임은 압출기 헤드(108) 내의 노즐들 사이의 분리를 제어하지만, 일부 압출기 헤드는 제조 공정 동안 회전을 요구하지 않는다. 시스템(100)에서, X/Y 액추에이터(150)들, Zθ 액추에이터(154), 및 Z 액추에이터(158)는 전기 모터, 스테퍼 모터, 또는 임의의 다른 적절한 전기 기계 디바이스와 같은 전기 기계 액추에이터로서 구현된다. 도 4의 예시적인 실시예에서, 열가소성 물질의 복수의 층으로 형성된 3차원 인쇄물(140)을 형성하는 동안의 3차원 물체 프린터(100)가 도시된다.
지지 부재(102)는 제조 공정 동안 3차원 인쇄물(140)을 지지하는, 유리판, 중합체 판 또는 발포체 표면과 같은 평면 부재이다. 도 4의 실시예에서, 압출기 헤드(108)가 물체(140)의 상부 표면으로부터 미리 결정된 거리를 유지하는 것을 보장하기 위해 열가소성 물질의 각 층을 도포한 후에 Z 액추에이터(158)는 또한 압출기 헤드(108)로부터 멀어지는 Z 방향으로 지지 부재(102)를 이동시킨다. 압출기 헤드(108)는 복수의 노즐을 포함하고, 각 노즐은 열가소성 물질을 지지 부재(102)의 표면 상으로 또는 물체(140)와 같은 부분적으로 형성된 물체의 표면 상으로 압출한다. 도 4의 예에서, 압출 물질은 압출 물질을 압출기 헤드(108)에 공급하기 위해 스풀로부터 풀려 나오는 ABS 플라스틱 또는 다른 적절한 압출 물질 필라멘트의 스풀인 압출 물질 공급원(110)으로부터 필라멘트로서 제공된다.
지지 아암(112)은 지지 부재, 및 인쇄 동작 동안 압출기 헤드(108)를 이동시키는 하나 이상의 액추에이터를 포함한다. 시스템(100)에서, 하나 이상의 액추에이터(150)는 인쇄 동작 동안 지지 아암(112) 및 압출기 헤드(108)를 X 및 Y 축을 따라 이동시킨다. 예를 들어, 액추에이터(150)들 중 하나는 지지 아암(112) 및 압출기 헤드(108)를 Y 축을 따라 이동시키는 반면, 다른 액추에이터는 지지 아암(112)의 길이를 따라 압출기 헤드(108)를 이동시켜 X 축을 따라 이동시킨다. 시스템(100)에서, X/Y 액추에이터(150)들은 직선 경로 또는 곡선 경로를 따라 동시에 X 및 Y 축을 따라 압출기 헤드(108)를 선택적으로 이동시킨다. 제어기(128)는 압출기 헤드(108) 내의 노즐들이 열가소성 물질을 지지 부재(102) 상으로 압출하거나 또는 물체(140)의 이전에 형성된 층들 상으로 압출할 수 있게 하는 선형 경로 및 곡선 경로로 압출기 헤드(108)의 움직임을 제어한다. 제어기(128)는 선택적으로 X 축 또는 Y 축을 따라 래스터화된 운동으로 압출기 헤드(108)를 이동시키지만, X/Y 액추에이터(150)들은 또한 X-Y 평면 내에서 임의의 선형 경로 또는 곡선 경로를 따라 압출기 헤드(108)를 이동시킬 수 있다.
제어기(128)는 프린터(100)를 동작시키도록 구성된, 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 전계 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 임의의 다른 디지털 로직과 같은 디지털 로직 디바이스이다. 프린터(100)에서, 제어기(128)는 지지 부재(102) 및 지지 아암(112)의 움직임을 제어하는 하나 이상의 액추에이터에 동작 가능하게 연결된다. 제어기(128)는 또한 메모리(132)에 동작 가능하게 연결된다. 프린터(100)의 실시예에서, 메모리(132)는 랜덤 액세스 메모리(RAM) 디바이스와 같은 휘발성 데이터 저장 디바이스, 및 비-휘발성 데이터 저장 디바이스, 예를 들어, 솔리드-스테이트 데이터 저장 디바이스, 자기 디스크, 광 디스크 또는 임의의 다른 적절한 데이터 저장 디바이스를 포함한다. 메모리(132)는 프로그래밍된 명령 데이터(134) 및 3차원(3D) 물체 이미지 데이터(136)를 저장한다. 제어기(128)는 저장된 프로그램 명령(134)을 실행하여 프린터(100) 내의 구성 요소들을 동작시켜 3차원 인쇄물(140)을 형성하고 물체(140)의 하나 이상의 표면 상에 2차원 이미지를 인쇄한다. 3차원 물체 이미지 데이터(136)는 예를 들어 3차원 물체 인쇄 공정 동안 프린터(100)가 형성하는 열가소성 물질의 각 층에 대응하는 복수의 2차원 이미지 데이터 패턴을 포함한다. 압출기 헤드 경로 제어 데이터(138)는 X/Y 액추에이터(150)들을 사용하여 압출기 헤드(108)의 움직임 경로를 제어하고 Zθ 액추에이터(154)를 사용하여 압출기 헤드(108)의 배향을 제어하기 위해 제어기(128)가 처리하는 기하학적 데이터 또는 액추에이터 제어 커맨드 세트를 포함한다. 제어기(128)는 헤드가 열가소성 물질을 압출하여 물체를 형성하는 동안 상기한 바와 같이 액추에이터를 동작시켜 압출기 헤드(108)를 지지 부재(102) 위로 이동시킨다.
도 1은 압출기 헤드(108) 내의 복수의 노즐로부터 열가소성 물질을 방출하기 위해 밸브의 개방과 폐쇄를 제어하도록 동작되는 제어기(128)에 동작가능하게 연결된, 압출기 헤드(108) 내의 액추에이터 조립체(204)를 포함하는 적층식 제조 시스템(100')을 도시한다. 구체적으로, 제어기(128)는, 열가소성 물질을 방출하고 3차원 인쇄물(140)의 각 층에 열가소성 물질의 배열을 형성하기 위해 압출기 헤드(108) 내의 밸브에 연결된 조립체(204) 내의 상이한 액추에이터들을 활성화시키고 비활성화시킨다. 시스템(100')은 또한 시스템(100')의 동작 동안 매니폴드(216) 내의 열가소성 물질의 압력을 미리 결정된 범위 내로 유지하는 율로 공급원(110)으로부터 히터(208)로 필라멘트를 공급하는 압출 물질 분배 시스템(212)을 포함한다. 분배 시스템(212)은 매니폴드 내의 열가소성 물질의 압력을 조절하기에 적합한 일 실시예이다. 추가적으로, 제어기(128)는 분배 시스템(212) 내의 액추에이터에 동작 가능하게 연결되어 분배 시스템(212)이 고체 필라멘트를 히터(208)로 전달하는 율을 제어한다. 히터(208)는 구동 롤러(224)를 통해 히터(208)로 공급되는 압출 물질 필라멘트(220)를 연화 또는 용융시킨다. 액추에이터(240)는 롤러(224)를 구동하고 제어기(128)에 동작가능하게 연결되어, 액추에이터가 롤러(224)를 구동하는 속력을 제어기가 조절할 수 있도록 한다. 롤러(224)와 반대쪽 다른 롤러는 자유-휠(free-wheeling)이어서 롤러(224)가 구동되는 회전 율을 따라간다. 도 1은 필라멘트(220)를 히터(208) 내로 이동시키기 위해 기계식 이동자로서 구동기 롤러(224) 및 전기 기계 액추에이터를 사용하는 공급 시스템을 도시하지만, 대안적인 실시예는 회전 오거(auger) 또는 나사 형태의 기계식 이동자를 동작시키기 위해 하나 이상의 액추에이터를 사용한다. 오거 또는 나사는 압출 물질 분말 또는 펠릿 형태의 고체 상태의 압출 물질을 히터(208) 내로 이동시킨다.
도 1의 실시예에서, 히터(208)는 스테인리스 스틸로 형성되고, 제어기(128)에 동작 가능하게 연결된 전기 저항성 가열 소자와 같은 하나 이상의 가열 소자(228)를 포함한다. 제어기(128)는 히터(208) 내 채널(232) 내의 압출 물질(220)의 필라멘트를 연화시키거나 용융시키도록 선택적으로 전기 전류에 가열 소자(228)를 연결시키도록 구성된다. 도 1은 고체 필라멘트(220)로서 고체 상태로 압출 물질을 수용하는 히터(208)를 도시하지만, 대안적인 실시예에서는 히터는 분말 상태 또는 펠릿화된 압출 물질로서 고체 상태로 압출 물질을 수용한다. 냉각 핀(236)은 히터(208)의 상류의 채널(232) 내에서 열을 감쇠시킨다. 냉각 핀(236)에서 또는 냉각 핀 근처에서 채널(232) 내에 고체로 남아있는 압출 물질의 부분은 채널(232)에 밀봉부를 형성하여, 매니폴드(216)와 연결된 개구가 아닌 임의의 다른 개구로부터 열가소성 물질이 히터를 빠져 나가는 것을 방지한다. 압출기 헤드(108)는 또한 매니폴드(216) 내의 열가소성 물질이 상승된 온도를 유지하기 위해 추가적인 가열 소자를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 단열재는 압출기 헤드(108)의 외부 부분을 덮어서 매니폴드(216) 내의 온도를 유지한다.
매니폴드(216) 내의 열가소성 물질의 유체 압력을 미리 결정된 범위 내로 유지하고, 압출 물질에 대한 손상을 피하고, 노즐을 통한 압출 율을 제어하기 위해, 슬립 클러치(244)가 액추에이터(240)의 구동 샤프트에 동작가능하게 연결된다. 본 명세서에 사용된 "슬립 클러치"라는 용어는 미리 결정된 설정점까지 이동하는 물체에 마찰력을 가하는 디바이스를 지칭한다. 미리 결정된 설정점 범위의 마찰력을 초과하면, 디바이스는 슬립하여 물체에 마찰력을 더 이상 가하지 않는다. 슬립 클러치는 얼마나 많은 밸브가 개방되었는지 또는 얼마나 빨리 액추에이터(240)가 롤러(224)를 구동하는지에 관계 없이 필라멘트(220) 상에 가해지는 힘이 일정하게 유지되도록 한다. 이 일정한 힘은 필라멘트 구동 롤러(224)의 가장 빠른 예상된 회전 속력보다 더 높은 속력으로 액추에이터(240)를 구동하는 것에 의해 또는 인코더 휠(248)을 롤러(224) 상에 놓고 센서(252)로 회전 율을 감지하는 것에 의해 유지될 수 있다.
센서(252)에 의해 생성된 신호는 롤러(224)의 각도 회전을 나타내며 제어기(128)는 이 신호를 수신하여 롤러(224)의 속력을 식별한다. 제어기(128)는 액추에이터(240)에 제공된 신호를 조정하여 액추에이터의 속력을 제어하도록 더 구성된다. 제어기가 액추에이터(240)의 속력을 제어하도록 구성될 때, 제어기(128)는 액추에이터(240)를 동작시켜 그 속력이 롤러(224)의 회전보다 약간 더 빠르도록 한다. 이 동작은 구동 롤러(224) 상의 토크가 항상 슬립 클러치 토크의 함수인 것을 보장한다. 하나의 밸브/노즐의 조합이 개방되면, 필라멘트(220)는 천천히 이동한다. 조립체(204) 내의 액추에이터/밸브의 모든 조합이 개방되면, 필라멘트는 더 빠르게 이동하기 시작하고 제어기(128)는 액추에이터(240)를 즉시 동작시켜 그 속력을 증가시켜, 액추에이터의 출력 샤프트가 센서(252)에 의해 지시된 롤러(224)의 속력보다 더 빨리 회전하는 것을 보장하도록 한다. 필라멘트에 가해지는 힘과 압출기 헤더의 노즐 구역 내의 열가소성 물질의 압력 사이에는 본질적으로 지연이 존재한다. 이러한 지연에 대한 경험적 데이터는 압출기 헤드의 노즐 구역 내의 열가소성 물질에 보다 균일한 압력을 제공하도록 슬립 클러치가 동작될 수 있도록 슬립 클러치에 대해 설정점이 한정될 수 있게 한다.
센서(252)에 의해 생성된 신호는 또한 액추에이터(240)의 다른 양상을 조절하기 위해 제어기(128)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 적층식 제조 시스템의 히터에 필라멘트를 공급하는 율은 압출기 헤드에 의해 압출되는 열가소성 물질의 양에 비례하도록 조절될 수 있다. 슬립 클러치의 토크 설정점을 제어함으로써 제어기는 비례 상수를 1 또는 이보다 약간 더 높게 유지할 수 있다. 히터 및 압출기 헤드에 공급되는 물질이 너무 많은 것에 응답하여 클러치의 토크 설정점에 대하여 클러치가 슬립할 때 1의 비례 상수에 대해 미리 설정된 범위를 벗어난 변동이 보상된다. 이러한 유형의 제어는 액추에이터의 출력 샤프트의 회전을 조절하는 데 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 슬립 클러치(244)에 대한 토크 레벨은 경험적으로 결정되어 시스템(100')의 동작을 위해 설정된다. 다른 실시예에서, 전술된 바와 같이, 센서(252)는 롤러(224)의 회전 속력을 식별하는 신호를 생성하고 제어기(128)는 센서(252)로부터의 신호를 사용하여 액추에이터(240)를 동작시키는 제어기로부터의 신호를 조정하도록 더 구성된다. 이 피드백 루프를 갖는 실시예에서, 피드백 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 구성될 수 있고, 여기서 제어기(128)는 롤러(224)의 회전 속력을 나타내는 신호를 참조하여 액추에이터(240)의 동작을 조정하는 비례-적분-미분(PID) 제어기를 구현한다. 이 시스템은 슬립 클러치가 슬립하는 총 사이클 수를 감소시키는데 사용된다. 전술된 바와 같이, 액추에이터(240)는 롤러(224)의 회전 속력보다 약간 더 빠른 율로 출력 샤프트를 구동하는 것만이 요구된다. 이러한 유형의 동작은 슬립 클러치가 맞물림 상태에 있는 것을 도와주어 클러치가 슬립하는 횟수를 최소화하여 클러치의 수명을 연장시킨다.
제어기(128)는 롤러(224)의 회전 속력보다 액추에이터 출력 샤프트의 속력이 약간 더 높은 것을 식별하는 제어기에 연결된 메모리에 저장된 설정점을 갖는다. 본 명세서에 사용된 "설정점"이라는 용어는 설정점에 대응하는 파라미터를 설정점에 대해 미리 결정된 범위 내로 유지하도록 제어기가 구성 요소들을 동작시키는데 사용하는 파라미터 값을 의미한다. 예를 들어, 제어기(128)는 출력 신호에 의해 식별된 속력으로 출력 샤프트를 설정점에 대해 미리 결정된 범위 내로 회전시키도록 액추에이터(240)를 동작시키는 신호를 변화시킨다. 액추에이터에 커맨드된 속력에 더하여, 액추에이터 조립체(204)에서 개방되거나 폐쇄된 밸브의 수 및 클러치의 토크 설정점은 또한 필라멘트 구동 시스템(212)의 동작에 영향을 미친다. 롤러(224)의 최종 회전 속력은 센서(252)에 의해 생성된 신호에 의해 식별된다. 제어기(128)의 PID 제어기는 메모리에 저장된 차동 설정점을 참조하여 이 신호로부터의 에러를 식별하고, 액추에이터(24)를 동작시키기 위해 제어기에 의해 출력된 신호를 조정한다. 대안적으로, 제어기(128)는 슬립 클러치에 대한 토크 레벨을 변경할 수 있고 또는 제어기(128)는 제어기가 액추에이터를 동작시키는 신호를 조정하고 토크 레벨을 변경하는 것을 모두 수행할 수 있다.
피드백 제어 시스템의 대안적인 실시예가 도 3에 도시된다. 이 실시예에서, 제어기(128)는 매니폴드(216) 내의 열가소성 물질의 압력을 나타내는 신호를 참조하여 액추에이터(240)의 동작을 조정하는 비례-적분-미분(PID) 제어기를 구현하도록 구성되었다. 이를 위해, 압력 센서(260)(도 1)는 매니폴드(216) 내의 열가소성 물질의 압력을 감지하도록 위치되고, 센서에 의해 생성된 압력 레벨을 나타내는 신호는 액추에이터(240)를 동작시키는 출력 신호를 조정하기 위해 도 2의 PID 제어기에 의해 사용될 수 있다. 이 시스템은 슬립 클러치가 슬립하는 총 사이클 수를 감소시키는데 또한 사용된다. 제어기(128)는 매니폴드(216) 내의 열가소성 물질에 대한 압력을 식별하는 제어기에 연결된 메모리에 저장된 설정점을 갖는다. 제어기(128)는 출력 신호에 의해 식별된 속력으로 출력 샤프트를 회전시키기 위해 액추에이터(240)를 동작시키는 신호를 출력한다. 액추에이터에 커맨드된 속력에 더하여, 액추에이터 조립체(204)에서 개방되거나 폐쇄되는 밸브의 수 및 클러치의 토크 설정점은 또한 필라멘트 구동 시스템(212)의 동작에 영향을 미친다. 매니폴드(216) 내의 열가소성 물질의 압력은 센서(260)에 의해 생성된 신호에 의해 식별된다. 제어기(128)의 PID 제어기는 압력 설정점을 참조하여 이 신호로부터 에러를 식별하고, 제어기에 의해 액추에이터(24)로 출력되는 신호를 조정한다. 대안적으로, 제어기(128)는 슬립 클러치에 대한 토크 레벨을 변경할 수 있고 또는 제어기(128)는 제어기가 액추에이터를 동작시키는 신호를 조정하고 토크 레벨을 변경하는 것을 모두 수행할 수 있다.
슬립 클러치(244)는 고정된 또는 조정 가능한 토크 마찰 디스크 클러치, 자성 입자(magnetic particle) 클러치, 자기 히스테리시스(magnetic hysteresis) 클러치, 자성-유체(ferro-fluid) 클러치, 공기 압력 클러치 또는 영구 자석 클러치일 수 있다. 자기적으로 동작하는 클러치 유형은 클러치에 전압을 인가하는 것에 의해 토크 설정점을 조정할 수 있다. 이러한 특징을 사용하면 클러치의 토크 설정점을 인쇄 상태(print condition)를 참조하여 변경할 수 있다. "인쇄 상태"라는 용어는 물체를 적절히 형성하기 위해 매니폴드 내에 필요한 열가소성 물질의 양에 영향을 미치는 현재 진행 중인 제조 동작의 파라미터를 지칭한다. 이러한 인쇄 상태는 압출기 헤드에 공급되는 압출 물질의 유형, 압출기 헤드로부터 방출되는 열가소성 물질의 온도, 압출기 헤드가 X-Y 평면에서 이동하는 속력, 물체에 형성되는 특징부의 위치 등을 포함한다.
압력 센서(260)를 갖는 실시예에서, 제어기(128)는 매니폴드(216) 내의 압력을 모니터링하도록 더 구성될 수 있다. 압력이 특정 시간에 개방되는 밸브의 수에 대해 예상된 것보다 더 크면, 제어기는 이 상태를 노즐이 막힌 것을 나타내는 것으로 검출한다. 회전 속력 센서(252)를 갖는 실시예에서, 롤러의 회전 속력을 모니터링하고, 롤러(224)의 회전 속력이 특정 시간에 개방되는 밸브의 수에 대해 예상된 것보다 더 작으면, 제어기(128)는 이 상태를 노즐이 막힌 것을 나타내는 것으로 검출한다. 어느 실시예이든, 제어기(128)는 알람을 생성하고 유지 보수를 위해 시스템을 오프라인으로 할 수 있다. 압출 공급 시스템(212)은 또한 매니폴드 내의 미리 결정된 압력을 미리 결정된 범위 내로 수립하기 위해 임의의 노즐이 개방되기 전에 동작될 수 있다. 또한, 압출기 헤드(108)가 일부 상당한 시간 기간 동안 동작되지 않으면, 압출기 헤드를 감압하면서 슬립 클러치의 토크 레벨을 0 또는 거의 0으로 설정할 수 있다.

Claims (10)

  1. 압출기 헤드로서, 열가소성 물질을 저장하도록 구성된 상기 압출기 헤드 내의 매니폴드, 및 열가소성 물질이 상기 매니폴드로부터 흐르고 적어도 하나의 노즐로부터 방출될 수 있도록 상기 매니폴드와 유체적으로 연결된 상기 적어도 하나의 노즐을 갖는, 상기 압출기 헤드;
    압출 물질의 필라멘트가 들어갈 수 있는 채널, 및 상기 매니폴드에 가장 가까운 상기 채널의 부분에서는 상기 압출 물질의 필라멘트를 용융시키는 반면, 상기 채널의 다른 부분에서는 상기 압출 물질의 필라멘트가 고체로 남아서, 상기 매니폴드에 가장 가까운 상기 채널의 상기 부분에서 열가소성 물질을 형성하도록 상기 채널 내의 상기 압출 물질의 필라멘트를 열적으로 처리하게 구성된 적어도 하나의 가열 소자를 갖는 히터로서, 상기 히터 내의 상기 채널은 상기 열가소성 물질이 상기 히터 내의 상기 채널로부터 흘러서 상기 매니폴드에 들어갈 수 있도록 상기 압출기 헤드 내의 상기 매니폴드에 유체적으로 연결된, 상기 히터;
    출력 샤프트를 갖는 액추에이터;
    기계식 이동자(mechanical mover)로서, 상기 액추에이터가 상기 기계식 이동자를 작동시킬 수 있도록 상기 기계식 이동자는 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 작동 가능하게(operatively) 연결되고, 상기 액추에이터가 상기 기계식 이동자를 작동시킬 때 상기 기계식 이동자는 상기 압출 물질의 필라멘트가 상기 히터의 채널에 들어가기 이전에 상기 압출 물질의 필라멘트에 힘을 인가하도록 그리고 상기 압출 물질의 필라멘트를 상기 히터 내의 상기 채널 내로 이동시키도록 위치결정되는, 상기 기계식 이동자;
    상기 히터의 채널 내로 이동되는 상기 압출 물질의 필라멘트에 상기 기계식 이동자에 의해 가해지는 힘을 제한하기 위해 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 작동 가능하게 연결된 슬립 클러치(slip clutch);
    상기 매니폴드 내의 상기 열가소성 물질의 압력을 나타내는 신호를 생성하도록 구성된 센서; 및
    상기 센서 및 상기 액추에이터에 작동 가능하게 연결된 제어기로서, 상기 센서에 의해 생성된 상기 신호를 사용하여 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트의 회전율을 조정하도록 그리고 인쇄 상태를 참조하여 상기 슬립 클러치의 토크 설정점을 조정하도록 구성된, 상기 제어기
    를 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄 상태는 상기 히터로 이동되는 압출 물질의 유형, 상기 열가소성 물질의 온도, 상기 압출기 헤드가 이동되는 속력, 및 물체에 형성되는 특징부의 위치 중 하나 이상인, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계식 이동자가 롤러인, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬립 클러치는 토크 마찰 디스크 클러치, 자성 입자(magnetic particle) 클러치, 자기 히스테리시스(magnetic hysteresis) 클러치, 자성-유체(ferro-fluid) 클러치, 공기 압력 클러치 또는 영구 자석 클러치 중 하나인, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 적어도 하나의 노즐과 상기 매니폴드 사이에 작동 가능하게 연결된 적어도 하나의 밸브로서, 상기 매니폴드와 상기 적어도 하나의 노즐 사이의 채널을 선택적으로 개방하도록 구성된, 상기 적어도 하나의 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어기는 또한, 상기 적어도 하나의 밸브를 작동시켜 상기 적어도 하나의 노즐로부터 열가소성 물질을 선택적으로 압출하도록 구성되는, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한, 상기 열가소성 물질로 물체를 형성하기 위해 상기 제어기가 상기 압출기 헤드를 작동시키기 전에 상기 액추에이터를 작동시켜 미리 결정된 범위 내의 상기 매니폴드 내의 상기 열가소성 물질의 압력을 생성하도록 구성되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한, 인쇄 상태를 참조하여 상기 액추에이터를 작동시키기 위한 압력 설정점을 조정하도록 구성되는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인쇄 상태는 상기 히터로 이동되는 압출 물질의 유형, 상기 열가소성 물질의 온도, 상기 압출기 헤드가 이동되는 속력, 및 물체에 형성되는 특징부의 위치 중 하나 이상인, 장치.
  9. 압출기 헤드로서, 열가소성 물질을 저장하도록 구성된 상기 압출기 헤드 내의 매니폴드, 및 열가소성 물질이 상기 매니폴드로부터 흐르고 적어도 하나의 노즐로부터 방출될 수 있도록 상기 매니폴드와 유체적으로 연결된 상기 적어도 하나의 노즐을 갖는, 상기 압출기 헤드;
    압출 물질의 필라멘트가 들어갈 수 있는 채널, 및 상기 매니폴드에 가장 가까운 상기 채널의 부분에서는 상기 압출 물질의 필라멘트를 용융시키는 반면, 상기 채널의 다른 부분에서는 상기 압출 물질의 필라멘트가 고체로 남아서, 상기 매니폴드에 가장 가까운 상기 채널의 상기 부분에서 열가소성 물질을 형성하도록 상기 채널 내의 상기 압출 물질의 필라멘트를 열적으로 처리하게 구성된 적어도 하나의 가열 소자를 갖는 히터로서, 상기 히터 내의 상기 채널은 상기 열가소성 물질이 상기 히터 내의 상기 채널로부터 흘러서 상기 매니폴드에 들어갈 수 있도록 상기 압출기 헤드 내의 상기 매니폴드에 유체적으로 연결된, 상기 히터;
    출력 샤프트를 갖는 액추에이터;
    기계식 이동자로서, 상기 액추에이터가 상기 기계식 이동자를 작동시킬 수 있도록 상기 기계식 이동자는 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 작동 가능하게 연결되고, 상기 액추에이터가 상기 기계식 이동자를 작동시킬 때 상기 기계식 이동자는 상기 압출 물질의 필라멘트가 상기 히터의 채널에 들어가기 이전에 상기 압출 물질의 필라멘트에 힘을 인가하도록 그리고 상기 압출 물질의 필라멘트를 상기 히터 내의 상기 채널 내로 이동시키도록 위치결정되는, 상기 기계식 이동자;
    상기 히터의 채널 내로 이동되는 상기 압출 물질의 필라멘트에 상기 기계식 이동자에 의해 가해지는 힘을 제한하기 위해 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 작동 가능하게 연결된 슬립 클러치;
    상기 매니폴드 내의 상기 열가소성 물질의 압력을 나타내는 신호를 생성하도록 구성된 센서; 및
    상기 센서 및 상기 액추에이터에 작동 가능하게 연결된 제어기로서, 상기 센서에 의해 생성된 상기 신호를 사용하여 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트의 회전율을 조정하도록 그리고 상기 매니폴드의 압력 또는 상기 액추에이터의 출력 샤프트의 속력을 나타내는 다른 센서에 의해 생성된 신호를 참조하여 상기 적어도 하나의 노즐의 막힘을 검출하고 상기 적어도 하나의 노즐의 막힘의 검출에 응답하여 상기 슬립 클러치의 토크 설정점 및 상기 기계식 이동자의 속도를 조정하도록 구성된, 상기 제어기
    를 포함하는, 장치.
  10. 압출기 헤드로서, 열가소성 물질을 저장하도록 구성된 상기 압출기 헤드 내의 매니폴드, 및 열가소성 물질이 상기 매니폴드로부터 흐르고 적어도 하나의 노즐로부터 방출될 수 있도록 상기 매니폴드와 유체적으로 연결된 상기 적어도 하나의 노즐을 갖는, 상기 압출기 헤드;
    압출 물질의 필라멘트가 들어갈 수 있는 채널, 및 상기 매니폴드에 가장 가까운 상기 채널의 부분에서는 상기 압출 물질의 필라멘트를 용융시키는 반면, 상기 채널의 다른 부분에서는 상기 압출 물질의 필라멘트가 고체로 남아서, 상기 매니폴드에 가장 가까운 상기 채널의 상기 부분에서 열가소성 물질을 형성하도록 상기 채널 내의 상기 압출 물질의 필라멘트를 열적으로 처리하게 구성된 적어도 하나의 가열 소자를 갖는 히터로서, 상기 히터 내의 상기 채널은 상기 열가소성 물질이 상기 히터 내의 상기 채널로부터 흘러서 상기 매니폴드에 들어갈 수 있도록 상기 압출기 헤드 내의 상기 매니폴드에 유체적으로 연결된, 상기 히터;
    출력 샤프트를 갖는 액추에이터;
    기계식 이동자로서, 상기 액추에이터가 상기 기계식 이동자를 작동시킬 수 있도록 상기 기계식 이동자는 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 작동 가능하게 연결되고, 상기 액추에이터가 상기 기계식 이동자를 작동시킬 때 상기 기계식 이동자는 상기 압출 물질의 필라멘트가 상기 히터의 채널에 들어가기 이전에 상기 압출 물질의 필라멘트에 힘을 인가하도록 그리고 상기 압출 물질의 필라멘트를 상기 히터 내의 상기 채널 내로 이동시키도록 위치결정되는, 상기 기계식 이동자;
    상기 기계식 이동자의 회전율을 나타내는 신호를 생성하도록 구성된 센서;
    상기 히터의 채널 내로 이동되는 상기 압출 물질의 필라멘트에 상기 기계식 이동자에 의해 가해지는 힘을 제한하기 위해 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트에 작동 가능하게 연결된 슬립 클러치; 및
    상기 센서 및 상기 액추에이터에 작동 가능하게 연결된 제어기로서, 상기 센서에 의해 생성된 상기 신호를 사용하여 상기 액추에이터의 상기 출력 샤프트의 회전율을 조정하여, 상기 액추에이터의 출력 샤프트의 회전율을 상기 기계식 이동자의 회전율보다 크게 유지하도록 구성된, 상기 제어기
    를 포함하는, 장치.
KR1020170130366A 2016-10-26 2017-10-11 3차원 물체 프린터에서 압출기 헤드용 일정 압력 필라멘트 구동기 KR102218119B1 (ko)

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