KR102237774B1 - 3D printer and 3D printing method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프린팅되어 적층된 수지 열을 압착시켜 적층된 수지 열들 사이의 빈 공간을 제거함으로써, 적층되는 수지 열들의 층간 결합력을 향상시킬 수 있는 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer and a 3D printing method using the same, and in more detail, by removing empty spaces between the stacked resin rows by compressing the printed and stacked resin rows, the interlayer bonding strength of the stacked resin rows is improved. It relates to a possible 3D printer and a 3D printing method using the same.
3D 프린팅은 수지를 압출하여 적층제조(AM, Additive Manufacturing)하는 방식 또는 임의 형상 제작(SFF, Solid-Freeform Fabrication)하는 방식으로 3차원 모델 데이터를 활용하여 객체를 만들기 위해 재료를 적층하는 프로세스이다.3D printing is a process of laminating materials to create an object using 3D model data in a method of extruding a resin to produce additive manufacturing (AM) or solid-freeform fabrication (SFF).
이러한 3D 프린팅은 수지가 원형으로 압출되기 때문에 필연적으로 적층되어 인접하는 수지들 간에 빈공간이 포함될 수밖에 없다. 이는 바로 성형되는 입체 조형물의 물성 하락으로 연결되어 결과적으로 사용처에 제한을 받게 된다. In such 3D printing, since the resin is extruded in a circular shape, it is inevitably stacked and empty spaces between adjacent resins are inevitably included. This immediately leads to the deterioration of the physical properties of the three-dimensional sculpture that is molded, and as a result, the usage is limited.
본 발명은 3D 프린팅되어 적층되는 수지 열들 사이의 층간 결합력을 향상시킬 수 있는 3D 프린터 및 이를 이용한 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer capable of improving interlayer bonding between 3D printed resin rows and a 3D printing method using the same.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 수지를 공급하는 공급기; 상기 공급기로부터 공급되는 수지를 용융시켜 압출 경로를 따라 진행시키는 압출기; 상기 압출기의 용융된 수지를 사출공을 통해 사출하는 프린터 헤드; 상기 프린터 헤드를 통해 사출되는 상기 수지의 지지면을 제공함으로써, 상기 사출되는 수지가 열(row)을 이루어 적층되도록 하는 베드; 상기 프린터 헤드 또는 상기 베드를 서로에 대해 3축 방향으로 이동시켜 상기 프린터 헤드의 사출 위치를 조정함으로써, 상기 베드에 적층되는 수지가 입체 조형물로 성형되도록 하는 구동기; 및 상기 구동기에 의해 이동하며, 상기 프린터 헤드를 통해 사출되어 열을 이루어 적층된 수지를 가압함으로써, 상기 적층된 수지 열(row)의 횡단면이 인접한 위치에 기적층된 수지 열의 횡단면과 서로 대응되는 직사각형으로 형성되도록 하는 가압기를 포함하는 3D 프린터를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention, a feeder for supplying a resin; An extruder that melts the resin supplied from the feeder and proceeds along an extrusion path; A printer head for injecting the molten resin of the extruder through an injection hole; A bed that provides a support surface of the resin injected through the printer head so that the injected resin is laminated to form a row; A driver that moves the print head or the bed in a three-axis direction with respect to each other to adjust the injection position of the print head so that the resin laminated on the bed is molded into a three-dimensional sculpture; And a rectangle that is moved by the driver and is injected through the printer head to form a row to pressurize the laminated resin, so that the cross section of the laminated resin row corresponds to the cross section of the resin row miraculously laminated at an adjacent position. It provides a 3D printer including a pressurizer to be formed into.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 제어장치를 통해 성형하기 위한 입체 조형물의 3D 모델링 데이터를 입력받는 단계; 공급기를 통해 수지를 공급하는 단계; 압출기를 통해 상기 공급기로부터 공급되는 수지를 용융시켜 압출 경로를 따라 진행시키는 단계; 프린터 헤드의 사출공을 통해 상기 압출기의 용융된 수지를 사출하여 베드에 열을 이루어 적층시키는 단계; 구동기를 통해 상기 프린터 헤드 또는 상기 베드를 서로에 대해 3축 방향으로 이동시켜 상기 프린터 헤드의 사출 위치를 조정함으로써, 상기 사출되어 적층되는 수지가 입체 조형물로 성형되도록 하는 단계; 및 가압기를 통해 상기 베드에 적층된 수지 열을 가압함으로써, 상기 적층된 수지 열의 횡단면이 인접한 위치에 기 적층된 수지 열의 횡단면과 서로 대응되는 직사각형으로 형성되도록 하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention includes the steps of receiving 3D modeling data of a three-dimensional sculpture for molding through a control device; Supplying the resin through a feeder; Melting the resin supplied from the feeder through an extruder and proceeding along the extrusion path; Injecting the molten resin of the extruder through the injection hole of the printer head to heat the bed to laminate it; Moving the print head or the bed in a three-axis direction with respect to each other through a driver to adjust the injection position of the print head so that the resin to be injected and laminated is molded into a three-dimensional sculpture; And it provides a 3D printing method comprising the step of pressing the resin row stacked on the bed through a presser, so that the cross-section of the stacked resin row is formed in a rectangle corresponding to the cross-section of the resin row previously stacked in an adjacent position. .
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, there are the following effects.
첫째, 3D 프린팅에 의해 적층되는 수지 열들 사이의 계면 결합력이 강화됨으로써, 성형되는 조형물의 물성 향상을 기대할 수 있다.First, by enhancing the interfacial bonding force between the resin rows stacked by 3D printing, it is expected to improve the physical properties of the molded object.
둘째, 수지 열을 적층 시키는 과정에서 자중에 의해 성형된 구조물이 무너지는 현상을 크게 경감할 수 있음은 물론, 조형 과정에서 냉각에 의한 수축 현상을 방지할 수 있다.Second, it is possible to greatly reduce the collapse of the molded structure due to its own weight in the process of laminating the resin heat, as well as to prevent the shrinkage due to cooling during the molding process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 프린터 헤드의 수지 열 프린팅 과정과 가압기의 수지 열 압착 과정을 나타내는 요부 확대도이다.
도 3은 종래 적층되는 수지 열과 본 발명의 압착되어 적층되는 수지 열을 비교하기 위한 것으로, 도 3(a)에는 종래 적층되는 횡단면이 원형인 수지 열이 나타나 있으며, 도 3(b)에는 본 발명의 압착되어 적층되는 횡단면이 직사각형인 수지 열이 나타난 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법이 나타난 흐름도이다.1 is a conceptual diagram showing the configuration of a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a resin thermal printing process of the printer head of FIG. 1 and a resin thermal compression process of a pressurizer of FIG. 1.
FIG. 3 is for comparing the conventionally laminated resin row and the compressed and laminated resin row of the present invention. FIG. 3(a) shows a conventionally laminated resin row having a circular cross section, and FIG. 3(b) shows the present invention. It is a diagram showing a row of resins having a rectangular cross section to be compressed and laminated.
4 is a flowchart illustrating a 3D printing method according to an embodiment of the present invention.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터(100)의 전체 구성이 개략적으로 나타나 있다.1 schematically shows the overall configuration of a
도 1을 참조하면, 본 발명의 3D 프린터(100)는 적층되는 수지 열(RR) 간의 결합력을 향상시키기 위한 것으로, 공급기(110), 압출기(120), 프린터 헤드(130), 베드(140), 구동기(150), 가압기(160) 및 제어장치(170)를 포함한다.Referring to Figure 1, the
공급기(110)는 내부에 수용된 원료(이하, ‘수지’라 함)를 압출기(120)에 공급하는 것으로, 공급관(111) 및 히팅 코일(112)을 포함한다. 공급관(111)은 공급기(110) 본체와 압출기(120)를 연결하여 수지의 공급 경로를 형성하며, 히팅 코일(112)은 공급관(111)의 외주면에 설치되어 공급관(111)을 통해 이동하는 수지의 냉각에 따른 고화를 경감함으로써, 압출기(120)로 공급되는 수지의 이동을 원활하게 한다.The
여기서, 원료는 입체화된 물품을 조형화하는 주요한 물질로, 플라스틱, 액체형태의 재료, 고무, 스테인리스, 스틸 중 어느 하나가 선택되어 사용될 수 있음은 물론, 이러한 원료를 압출기(120)에 용이하게 공급할 수 있는 어떠한 구성도 본 발명에 차용되어 사용될 수 있다.Here, the raw material is a major material for shaping a three-dimensional product, and any one of plastic, liquid material, rubber, stainless steel, and steel can be selected and used, as well as easily supplying these raw materials to the
압출기(120)는 공급기(110)로부터 공급되는 수지를 가소화(plasticization)시켜 수지가 용융된 상태로 프린터 헤드(130)에 공급되도록 하는 것으로, 스크류(121), 밴드 히터(미도시) 및 중공부(122)를 포함한다. 스크류(121)는 압출기(120)의 본체 내에서 회전하여 압출기(120) 내로 공급되는 수지를 프린터 헤드(130) 방향으로 밀어 내며, 밴드 히터는 압출기(120)의 내부 압출 경로를 따라 형성되어 압출 경로에 지속적인 열을 공급한다. 이에, 압출기(120) 내의 수지는 스크류(121)의 회전 구동력과 밴드 히터의 가열에 의해 용융된 상태에서 프린터 헤드(130)에 제공될 수 있다. 이때, 압출기(120)에는 압출 경로를 따라 중공부(122)가 형성되어 압출 경로를 단열할 수 있다.The
프린터 헤드(130)는 압출기(120)의 압출 경로 후단에 형성된 노즐로, 내부 중심에 압출기(120)의 용융된 수지를 사출하는 사출공(131)이 형성된다.The
베드(140)는 프린터 헤드(130)로부터 사출되어 성형되는 수지가 열을 이루어 안착 및 고정되는 출력 공간을 제공한다.The
구동기(150)는 상술한 프린터 헤드(130)로부터 사출되어 적층되는 수지가 일정한 조형물로 성형되도록, 프린터 헤드(130)와 베드(140)를 서로에 대해 3축 방향으로 이동시켜 베드(140)에 대한 프린터 헤드(130)의 사출 위치를 조정하는 것으로, 프린터 헤드(130)의 위치를 조절하는 헤드 구동부(151)와 베드(140)의 위치를 조절하는 베드 구동부(152)를 포함한다. 여기서, 상술한 각 구동부(151, 152)의 구동 액츄에이터와 관련된 구성들은 익히 널리 알려진 구성들이 사용될 수 있으며, 공지된 기술 구성이므로 그 상세한 설명은 생략한다.The
가압기(160)는 프린터 헤드(130)를 통해 사출되어 적층된 수지 열(RR)을 따라 이동하며, 베드(140)의 상면에 적층된 수지 열(RR) 또는 인접한 위치에 기 적층된 수지 열(RR)을 인접한 수지 열(RR)에 각각 또는 함께 압착시키는 것으로, 가압 롤러(161) 및 가이드 바(162)를 포함한다. 가압 롤러(161)는 가압기(160)의 본체 하부에 진행방향으로 회전가능하게 설치되어, 적층된 수지 열(RR)을 종방향으로 가압하며, 가이드 바(162)는 가압 롤러(161)의 단부에 설치되어 종방향으로 연장형성됨으로써, 적층된 수지 열(RR)을 횡방향으로 커버한다. 이때, 가압 롤러(161)의 종방향 가압에 의해 횡방향으로 밀려 나오는 적층된 수지 열(RR)의 측부를 가로막아 횡방향으로 이동하는 수지 열(RR)의 일부가 종방향으로 안내되도록 함으로써, 적층된 수지 열(RR)의 횡단면과 인접한 위치에 기 적층된 수지 열(RR)의 횡단면이 서로 대응되는 직사각형 형태를 이루도록 할 수 있다. 이에, 성형되는 입체 조형물은 수지 열(RR) 간의 빈 공간이 줄어들어 조형 과정이 용이해짐은 물론, 그에 따른 조형물의 물성 향상을 기대할 수 있다.The
여기서, 가이드 바(162)의 세부 구성과 기능들은 후술될 도 2 및 도 3에 다시 상세히 설명하기로 한다.Here, detailed configurations and functions of the
제어장치(170)는 상술한 3D 프린터(100)의 나머지 구성들을 제어하기 위한 것으로, 입체 조형물의 3D 모델링 데이터를 입력받아 공급기(110), 압출기(120) 및 프린터 헤드(130)를 통한 용융된 수지의 압출 과정을 제어함은 물론, 구동기(150)를 통해 프린터 헤드(130)와 베드(140)를 서로에 대해 3축 방향으로 이동시켜 압출되는 용융된 수지 열(RR)이 일정한 형태를 이루게 함으로써 입체 조형물이 성형되도록 한다. 또한, 상술한 3D 프린터(100)의 일반적인 기능들을 제어함은 물론, 가압기(160)를 제어하여 적층되는 수지 열(RR)의 적층 구조를 사각 형태로 형성한다.The
아래에서는, 본 발명의 가압기(160)의 가압 동작에 따른 적층된 수지 열(RR)의 적층 구조를 도 2 및 도 3을 통해 상세히 설명한다.In the following, the stacked structure of the stacked resin rows RR according to the pressing operation of the
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 3D 프린터(100)는 앞서 설명한 바와 같이, 프린터 헤드(130)와 베드(140)가 3축 방향으로 서로 움직여 수지 열(RR)을 적층시켜 입체 조형물을 성형해 나가는 과정에서, 가압기(160)가 프린터 헤드(130)를 따라 이동하며 적층되어 용융된 상태의 수지 열(RR)을 가압함으로써, 수지 열(RR)의 적층 구조를 사각 형태로 형성되게 할 수 있다.2 and 3, in the
이를 위해, 본 발명의 가압기(160)는 상술한 바와 같이, 가압 롤러(161) 및 가이드 바(162)의 구성을 포함하고 있으며, 가압 롤러(161)는 수지 열(RR)의 축방향 중심을 따라 형성되는 가상의 중심선을 기준으로, 사출공(131)의 반경(d1/2)보다 낮은 높이의 위치(d2/2)에서 프린터 헤드(130)를 따라 이동하여 적층된 수지 열(RR)을 종방향으로 가압한다. 이때, 수지 열(RR)은 베드(140)의 상면 또는 이미 가압 롤러(161)에 의해 횡단면이 직사각 형태를 갖는 구조로 경화된 기 적층된 수지 열(RR)의 상면에 적층되는 것으로 상정하여 설명한다. 적층된 수지 열(RR)은 가압 롤러(161)의 종방향 가압에 의해 횡방향을 따라 밀려 나가나 측부를 가로막고 있는 가이드 바(162)에 가로막혀 다시 종방향으로 밀려 올라가거나 내려감으로써, 상술한 횡단면이 직사각 형태인 구조를 형성한다. 여기서, 가이드 바(162)는 상기 가상의 중심선을 기준으로, 사출공(131)의 반경(d1/2)보다 작거나 같은 위치(간격)에서 수지 열(RR)을 횡방향으로 커버한다. To this end, the
아울러, 가압되기 전의 원형을 이루는 수지 열(RR)의 횡단면(도 3a 참조)의 너비(πr2)와 가압되어 직사각형을 이루는 수지 열(RR)의 횡단면(도 3b 참조)의 너비(d2 2)는 서로 동일하게 형성되는 것이 바람직하므로, 가압 롤러(161)와 가이드 바(162)에 의해 형성되는 적층된 수지 열(RR)의 압착 공간의 단면 크기는 사출공(131)의 단면 크기와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the width (πr 2 ) of the cross-section (see FIG. 3A) of the resin column (RR) forming a circular shape before pressing and the width (d 2 2 ) of the cross-section (see FIG. 3B) of the resin column (RR) forming a rectangular shape by pressing ) Is preferably formed the same as each other, the cross-sectional size of the compression space of the laminated resin row RR formed by the
상술한 기능들을 구현하기 위해, 본 발명의 가이드 바(162)는 수지 열(RR)의 수평적층방향과 가까운 방향에 형성되어 적층된 수지 열(RR)의 노출면을 수평적층방향의 역방향으로 커버하는 제1 가이드(162-1)와, 수평적층방향과 먼 방향에 형성되어 적층된 수지 열(RR)의 노출면을 수평적층방향으로 커버하는 제2 가이드(162-2)를 포함한다. In order to implement the above-described functions, the
제1 및 제2 가이드(162-1, 162-2)는 각각 가압 롤러(161)의 횡방향으로 축결합되는 제1 샤프트(162-1a) 및 제2 샤프트(162-2a)와, 각 샤프트(162-1a, 162-2a)의 자유단에 결합되어 수지 열(RR)의 수평적층방향과 가까운 방향의 노출면을 커버하는 제1 플레이트(162-1b) 및 수평적층방향과 먼 방향의 노출면을 커버하는 제2 플레이트(162-2b)를 포함한다. 이때, 제2 샤프트(162-2a)는 가압 롤러(161)에 횡방향으로 슬라이딩 가능하게 축결합되어 제2 플레이트(162-2b)가 가압 롤러(161)로부터 이격 또는 근접되게 할 수 있다. 이와 같은 제1 및 제2 가이드(162-1, 162-2)의 구성은 수지 열(RR)의 수평적층방향과 가까운 방향의 면은 언제나 노출된 상태로 제1 플레이트(162-1b)가 커버하기 용이하나, 수평적층방향과 먼 방향의 면은 수지 열(RR)이 수평방향으로 적층되면서, 첫 번째 열만이 외부로 노출되어 제2 플레이트(162-2b)가 각 수지 열(RR)을 커버하기 용이하지 않기 때문이다.The first and second guides 162-1 and 162-2 have a first shaft 162-1a and a second shaft 162-2a that are axially coupled in the transverse direction of the
따라서, 가압기(160)가 하나의 열로 구성된 수지 열(RR)을 가압하여 압착하는 경우, 두 플레이트(162-1b, 162-2b)는 수지 열(RR)의 수평적층방향의 가까운 면과 먼 면을 함께 커버한다.Therefore, when the
한편, 복수의 열로 구성된 수지 열(RR)를 가압하는 경우에는, 우선, 한 층(행)에서 첫 번째로 적층된 첫 번째 열이 아직 경화되지 않은 경우, 프린터 헤드(130)는 두 번째와 세 번째 ······ 열들을 수평적층방향으로 적층시키며, 가압기(160)의 가압 롤러(161)는 각 최근 적층된 마지막 열을 압착하고, 가압 롤러(161)에 고정 결합된 제1 샤프트(162-1a)와 제1 플레이트(162-1b)는 마지막 열의 수평적층방향의 가까운 면을 커버한다. 이때, 가압 롤러(161)에 슬라이딩 가능하게 결합된 제2 샤프트(162-2a)와 제2 플레이트(162-2b)는 계속하여 첫 번째 열의 수평적층방햐의 먼 (노출)면을 커버한다. 이를 위해, 제2 샤프트(162-2a)는 가압 롤러(161)로부터 단계적으로 슬라이딩되어, 가압 롤러(161)가 단계적으로 수평적층방향을 따라 이동할 때, 제2 플레이트(162-2b)가 고정된 위치에 머무르게 한다. On the other hand, in the case of pressing the resin row RR composed of a plurality of rows, first, when the first row stacked first in one layer (row) has not yet been cured, the
반면, 한 층(행)에서 첫 번째로 적층된 첫 번째 열이 이미 경화된 경우, 제2 플레이트(162-2b)는 첫 번째 열의 수지 열(RR)에서 이탈하며, 제1 플레이트(162-1b)만이 적층되는 수지 열(RR)의 마지막 열을 수평적층방향의 역방향으로 커버함으로써, 상술한 횡단면이 사각 형태인 구조를 형성한다.On the other hand, when the first row stacked first in one layer (row) has already been cured, the second plate 162-2b deviates from the resin row RR of the first row, and the first plate 162-1b ) Covers the last row of the resin rows RR in which only) are stacked in the reverse direction in the horizontal stacking direction, thereby forming a structure in which the above-described cross-section has a square shape.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예예에 따른 3D 프린팅 방법에 대해 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 앞서 설명한 내용들과 중복되는 내용은 약술한다.Hereinafter, a 3D printing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4. However, content that overlaps with the previously described content will be abbreviated.
도 4를 참조하면, 본 발명의 3D 프린터(100)는 적층되는 성형되는 조형물의 물성을 향상시키기 위한 것으로, 제어장치(170)를 통해 성형하기 위한 입체 조형물의 3D 모델링 데이터를 입력받는다.(S1100)Referring to FIG. 4, the
공급기(110)를 통해 수지를 압출기(120)로 공급하며,(S1200) 압출기(120)는 공급된 수지를 용융시켜 압출 경로를 따라 프린터 헤드(130)에 제공한다.(S1300) 프린터 헤드(130)는 사출공(131)을 통해 압출기(120)에서 용융되어 공급된 수지를 복수의 열을 이루는 형태로 사출하여 베드(140)에 적층시킨다.(S1400) 여기서, 구동기(150)는 프린터 헤드(130) 또는 베드(140)를 서로에 대해 3축 방향으로 이동시켜 프린터 헤드(130)의 사출 위치를 조정함으로써, 사출되어 적층되는 수지 열(RR)이 입체 조형물로 형성되도록 한다.(S1500)The resin is supplied to the
이때, 가압기(160)는 베드(140)에 적층된 수지 열(RR)을 가압함으로써, 적층된 수지 열(RR)의 횡단면이 인접한 위치에 기 적층된 수지 열(RR)의 횡단면과 서로 대응되는 직사각형으로 형성되도록 한다.(S1600) 여기서, 가압 롤러(161)는 적층된 수지 열(RR)을 종방향으로 가압하기 위하여, 적층된 수지 열(RR)의 중심을 따라 형성되는 가상의 중심선을 기준으로, 사출공(131)의 반경보다 낮은 높이에 위치하며,(S1610) 가이드 바(162)는 가상의 중심선을 기준으로, 사출공(131)의 반경보다 작거나 같은 간격에 위치한다.(S1620) 구체적으로, 가이드 바(162)는 수평적층방향과 가까운 방향에 배치된 제1 가이드(162-1)와 먼 방향에 배치된 제2 가이드(162-2)가 각각 적층되는 수지 열(RR)의 노출면을 함께 커버하되,(S1621) 수지 열(RR)가 복수 열이며 첫 번째 열이 아직 경화되지 않은 경우, 제1 가이드(162-1)가 마지막 열을 커버하고, 제2 가이드(162-2)는 첫 번째 열을 커버하며,(S1622), 수지 열(RR)가 복수 열이며 첫 번째 열이 경화된 경우, 제1 가이드(162-1)만이 마지막 열을 커버한다.(S1623)At this time, the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100 : 3D 프린터
110 : 공급기 111 : 공급관
112 : 히팅 코일 120 : 압출기
121 : 스크류 122 : 중공부
130 : 프린터 헤드 140 : 베드
150 : 구동기 151 : 헤드 구동부
152 : 베드 구동부 160 : 가압기
161 : 가압 롤러 162 : 가이드 바
162-1 : 제1 가이드 162-1a : 제1 샤프트
162-1b : 제1 플레이트 162-2 : 제2 가이드
162-2a : 제2 샤프트 162-2b : 제2 플레이트
170 : 제어장치 RR : 수지 열100: 3D printer
110: feeder 111: supply pipe
112: heating coil 120: extruder
121: screw 122: hollow
130: print head 140: bed
150: driver 151: head driving unit
152: bed driving unit 160: pressurizer
161: pressure roller 162: guide bar
162-1: first guide 162-1a: first shaft
162-1b: first plate 162-2: second guide
162-2a: second shaft 162-2b: second plate
170: control device RR: resin heat
Claims (15)
상기 공급기로부터 공급되는 수지를 용융시켜 압출 경로를 따라 진행시키는 압출기;
상기 압출기의 용융된 수지를 사출공을 통해 사출하는 프린터 헤드;
상기 프린터 헤드를 통해 사출되는 상기 수지의 지지면을 제공함으로써, 상기 사출되는 수지가 열(row)을 이루어 적층되도록 하는 베드;
상기 프린터 헤드 또는 상기 베드를 서로에 대해 3축 방향으로 이동시켜 상기 프린터 헤드의 사출 위치를 조정함으로써, 상기 베드에 적층되는 수지가 입체 조형물로 성형되도록 하는 구동기; 및
상기 구동기에 의해 이동하며, 상기 프린터 헤드를 통해 사출되어 열을 이루어 적층된 수지를 가압함으로써, 상기 적층된 수지 열(row)의 횡단면이 인접한 위치에 기적층된 수지 열의 횡단면과 서로 대응되는 직사각형으로 형성되도록 하는 가압기를 포함하며,
상기 가압기는,
상기 적층된 수지 열을 종방향으로 가압하는 가압 롤러; 및
상기 적층된 수지 열을 횡방향으로 커버함으로써, 상기 가압 롤러의 종방향 가압에 의해 횡방향으로 밀려 나오는 적층된 수지 열의 측부를 가로막아 종방향으로 안내하는 가이드 바를 포함하는 3D 프린터.A feeder for supplying the resin;
An extruder that melts the resin supplied from the feeder and proceeds along an extrusion path;
A printer head for injecting the molten resin of the extruder through an injection hole;
A bed that provides a support surface of the resin injected through the printer head so that the injected resin is laminated to form a row;
A driver that moves the print head or the bed in a three-axis direction with respect to each other to adjust the injection position of the print head so that the resin laminated on the bed is molded into a three-dimensional sculpture; And
Moved by the driver and injected through the printer head to form a row and press the laminated resin, the cross-section of the laminated resin row becomes a cross-section corresponding to the cross-section of the resin row miraculously laminated in an adjacent position. It includes a pressurizer to be formed,
The pressurizer,
A pressure roller for pressing the stacked resin rows in the longitudinal direction; And
A 3D printer comprising a guide bar that covers the stacked resin rows in a transverse direction, thereby blocking the side of the stacked resin rows that are pushed out in the transverse direction by the longitudinal pressing of the pressing roller and guiding them in the longitudinal direction.
상기 가압 롤러는,
상기 적층된 수지 열의 중심을 따라 형성되는 가상의 중심선을 기준으로, 상기 사출공의 반경보다 낮은 높이의 위치에서 상기 적층된 수지 열을 종방향으로 가압하며,
상기 가이드 바는,
상기 가상의 중심선을 기준으로, 상기 사출공의 반경보다 작거나 같은 위치에서 상기 적층된 수지 열을 횡방향으로 커버하는 3D 프린터.The method according to claim 1,
The pressure roller,
Pressing the stacked resin rows in a longitudinal direction at a position lower than the radius of the injection hole based on a virtual center line formed along the center of the stacked resin rows,
The guide bar,
A 3D printer that covers the stacked resin rows in a horizontal direction at a position smaller than or equal to the radius of the ejection hole based on the virtual center line.
상기 가압 롤러와 상기 가이드 바에 의해 형성되는 상기 적층되는 수지 열의 압착 공간의 단면 크기는 상기 사출공의 단면 크기와 동일한 3D 프린터.The method of claim 3,
A 3D printer in which a cross-sectional size of a compression space of the stacked resin rows formed by the pressure roller and the guide bar is the same as the cross-sectional size of the injection hole.
상기 가이드 바는,
상기 수지 열의 수평적층방향과 가까운 방향에 형성되어 상기 적층된 수지 열의 노출면을 상기 수평적층방향의 역방향으로 커버하는 제1 가이드를 포함하는 3D 프린터.The method according to claim 1,
The guide bar,
3D printer comprising a first guide formed in a direction close to the horizontal stacking direction of the resin rows and covering the exposed surface of the stacked resin rows in a reverse direction of the horizontal stacking direction.
상기 제1 가이드는,
상기 가압 롤러의 횡방향으로 축결합되는 제1 샤프트; 및
상기 제1 샤프트의 자유단에 결합되어 상기 수지 열의 수평적층방향과 가까운 방향의 노출면을 커버하는 제1 플레이트를 포함하는 3D 프린터.The method of claim 5,
The first guide,
A first shaft axially coupled in the transverse direction of the pressure roller; And
3D printer comprising a first plate coupled to the free end of the first shaft to cover an exposed surface in a direction close to the horizontal stacking direction of the resin row.
상기 가이드 바는,
상기 수지 열의 수평적층방향과 먼 방향의 노출면을 상기 수지 열의 수평적층방향으로 커버하는 제2 가이드를 더 포함하는 3D 프린터.The method of claim 5,
The guide bar,
3D printer further comprising a second guide for covering the exposed surface in the horizontal stacking direction and the far direction of the resin row in the horizontal stacking direction of the resin row.
상기 제2 가이드는,
상기 가압 롤러의 횡방향으로 슬라이딩 가능하게 축결합되는 제2 샤프트; 및
상기 제2 샤프트의 자유단에 축결합되어 상기 수지 열의 수평적층방향과 먼 방향의 노출면을 커버하는 제2 플레이트를 포함하는 3D 프린터.The method of claim 7,
The second guide,
A second shaft slidably coupled to the pressure roller in a transverse direction; And
A 3D printer including a second plate axially coupled to the free end of the second shaft to cover an exposed surface of the resin row in a horizontal stacking direction and a distant direction.
공급기를 통해 수지를 공급하는 단계;
압출기를 통해 상기 공급기로부터 공급되는 수지를 용융시켜 압출 경로를 따라 진행시키는 단계;
프린터 헤드의 사출공을 통해 상기 압출기의 용융된 수지를 사출하여 베드에 열을 이루어 적층시키는 단계;
구동기를 통해 상기 프린터 헤드 또는 상기 베드를 서로에 대해 3축 방향으로 이동시켜 상기 프린터 헤드의 사출 위치를 조정함으로써, 상기 사출되어 적층되는 수지가 입체 조형물로 성형되도록 하는 단계; 및
가압기를 통해 상기 베드에 적층된 수지 열을 가압함으로써, 상기 적층된 수지 열의 횡단면이 인접한 위치에 기 적층된 수지 열의 횡단면과 서로 대응되는 직사각형으로 형성되도록 하는 단계를 포함하며,
상기 적층된 수지 열의 횡단면을 직사각형으로 형성하는 단계는,
상기 가압기의 가압 롤러를 통해 상기 적층된 수지 열을 종방향으로 가압하는 단계; 및
상기 가압기의 가이드 바를 통해 상기 적층된 수지 열을 횡방향으로 커버함으로써, 상기 가압 롤러의 종방향 가압에 의해 횡방향으로 밀려 나오는 적층된 수지 열의 측부를 가로막아 종방향으로 안내하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.Receiving 3D modeling data of a three-dimensional sculpture for molding through a control device;
Supplying the resin through a feeder;
Melting the resin supplied from the feeder through an extruder and proceeding along the extrusion path;
Injecting the molten resin of the extruder through the injection hole of the printer head to heat the bed to laminate it;
Moving the print head or the bed in a three-axis direction with respect to each other through a driver to adjust the injection position of the print head so that the resin to be injected and laminated is molded into a three-dimensional sculpture; And
Comprising the step of pressing the resin row stacked on the bed through a pressurizer, so that the cross-section of the stacked resin row is formed in a rectangle corresponding to the cross-section of the resin row previously stacked in an adjacent position,
The step of forming a cross section of the stacked resin row in a rectangular shape,
Pressing the stacked resin rows in a longitudinal direction through a pressing roller of the pressing machine; And
3D printing comprising the step of covering the stacked resin rows in the transverse direction through the guide bar of the pressurizer, blocking the side of the stacked resin rows pushed out in the transverse direction by the longitudinal pressing of the pressing roller and guiding them in the longitudinal direction Way.
상기 가압 롤러는,
상기 적층된 수지 열의 중심을 따라 형성되는 가상의 중심선을 기준으로, 상기 사출공의 반경보다 낮은 높이에서 상기 적층된 수지 열을 종방향으로 가압하며,
상기 가이드 바는,
상기 가상의 중심선을 기준으로, 상기 사출공의 반경보다 작거나 같은 간격에 위치하여 상기 적층된 수지 열을 횡방향으로 커버하는 3D 프린팅 방법.The method of claim 9,
The pressure roller,
Pressing the stacked resin rows in the longitudinal direction at a height lower than the radius of the injection hole based on a virtual center line formed along the center of the stacked resin rows,
The guide bar,
A 3D printing method for covering the stacked resin rows in a horizontal direction by being positioned at an interval less than or equal to the radius of the injection hole based on the virtual center line.
상기 가이드 바가 상기 적층된 수지 열의 측부를 가로막아 종방향으로 안내하는 단계는,
상기 수지 열의 수평적층방향과 가까운 방향에 형성된 제1 가이드가 상기 적층된 수지 열의 노출면을 상기 수지 열의 수평적층방향의 역방향으로 커버하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.The method of claim 9,
The step of guiding the guide bar in the longitudinal direction by blocking the side portions of the stacked resin rows,
And a first guide formed in a direction close to the horizontal stacking direction of the resin rows covering the exposed surface of the stacked resin rows in a direction opposite to the horizontal stacking direction of the resin rows.
상기 가이드 바가 상기 적층된 수지 열의 측부를 가로막아 종방향으로 안내하는 단계는,
상기 수지 열의 수평적층방향과 먼 방향에 형성되는 제2 가이드가 상기 적층된 수지 열의 노출면을 상기 수지 열의 수평적층방향으로 커버하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.The method of claim 12,
The step of guiding the guide bar in the longitudinal direction by blocking the side portions of the stacked resin rows,
And a second guide formed in a direction away from the horizontal stacking direction of the resin column covering the exposed surface of the stacked resin column in the horizontal stacking direction of the resin column.
상기 가이드 바가 상기 적층된 수지 열의 측부를 가로막아 종방향으로 안내하는 단계는,
상기 수지 열 중 적층된 첫 번째 열이 아직 경화되지 않은 경우, 상기 제1 가이드가 상기 수지 열 중 적층된 마지막 열을 상기 수지 열의 수평적층방향의 역방향으로 커버한 상태에서, 상기 제2 가이드가 상기 수지 열 중 적층된 첫 번째 열을 상기 수지 열의 수평적층방향으로 커버하는 단계; 및
상기 수지 열 중 적층된 첫 번째 열이 경화된 경우, 상기 제2 가이드가 상기 적층된 수지 열의 노출면으로부터 이탈한 상태에서, 상기 제1 가이드만이 상기 수지 열중 적층되는 마지막 열을 상기 수지 열의 수평적층방향의 역방향으로 커버하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.The method of claim 13,
The step of guiding the guide bar in the longitudinal direction by blocking the side portions of the stacked resin rows,
When the first row stacked among the resin rows has not yet been cured, the second guide covers the last row stacked among the resin rows in a direction opposite to the horizontal stacking direction of the resin row. Covering the first row of resin rows stacked in the horizontal stacking direction of the resin row; And
When the first row of the resin rows is cured, the second guide is separated from the exposed surface of the stacked resin row, and only the first guide is the horizontal of the resin row. 3D printing method comprising the step of covering in the reverse direction of the lamination direction.
상기 가이드 바가 상기 적층된 수지 열의 측부를 가로막아 종방향으로 안내하는 단계는,
상기 제1 가이드는 상기 가압 롤러에 결합되어 상기 가압 롤러와 함께 상기 수지 열의 수평적층방향을 따라 이동함으로써, 각각 수지 열이 적층되는 마지막 열들을 커버하며, 상기 제2 가이드는 상기 가압 롤러에 슬라이딩 가능하게 축결합되어 상기 가압 롤러의 이동에 따라 상기 가압 롤러로부터 슬라이딩되어 이격됨으로써, 상기 수지 열 중 적층된 첫 번째 열을 커버하는 3D 프린팅 방법.The method of claim 13,
The step of guiding the guide bar in the longitudinal direction by blocking the side portions of the stacked resin rows,
The first guide is coupled to the pressure roller and moves along the horizontal stacking direction of the resin row together with the pressure roller to cover the last rows in which resin rows are stacked, and the second guide is slidable on the pressure roller. 3D printing method for covering the stacked first row among the resin rows by being axially coupled to each other and sliding away from the pressure roller according to the movement of the pressure roller.
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Citations (2)
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US20180236722A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Thermwood Corporation | Methods and apparatus for compressing material during additive manufacturing |
KR20190098789A (en) | 2018-01-30 | 2019-08-23 | 주식회사 쓰리디팩토리 | 3d printer capable of manufacturing chair or furniture and 3d printing method using the same |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180236722A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Thermwood Corporation | Methods and apparatus for compressing material during additive manufacturing |
KR20190098789A (en) | 2018-01-30 | 2019-08-23 | 주식회사 쓰리디팩토리 | 3d printer capable of manufacturing chair or furniture and 3d printing method using the same |
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