KR102247584B1 - 바인더 젯 방식의 3d프린터 - Google Patents

바인더 젯 방식의 3d프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파우더를 빌드플레이트에 도포하고, 빌드플레이트에 도포된 파우더층에서 원하는 영역에 접착제를 분사하여 접착제로 파우더를 첩착시킴으로써, 조형물을 한층씩 적층 성형하는 바인더 젯 방식의 3D프린터에 관한 것으로서, 박스에서 플레이트의 승하강시 발생되는 파우더를 수집하여, 파우더가 박스 외부로 유출되는 것을 방지함으로써, 3D프린팅 공정의 작업환경을 개선할 수 있는 바인더 젯 방식의 3D프린터에 관한 것이다.

Description

바인더 젯 방식의 3D프린터{Binder Jet type 3D printer}
본 발명은 파우더를 빌드플레이트에 도포하고, 빌드플레이트에 도포된 파우더층에서 원하는 영역에 접착제를 분사하여 접착제로 파우더를 첩착시킴으로써, 조형물을 한층씩 적층 성형하는 바인더 젯 방식의 3D프린터에 관한 것이다.
3D프린팅 기술은 3차원 입체 도면을 기반으로, 3차원 공간 안에 인쇄하듯 물품을 만드는 제조 기술이다.
이러한 3D프린팅 기술은 3D프린터의 높은 가격 등에 의해 극히 제한된 용도에만 사용되었다. 그러나, 근래에는 3D프린터의 가격이 낮아져 대중화되고, 소재 또한, 플라스틱 소재에 국한되지 않고, 나일론과 금속 등으로 범위가 확대되어 전 산업 분야에 응용되고 있다.
3D프린팅 방식에는 광경화성 수지에 레이저를 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(Stereo Lithographic Apparatus)와, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속 파우더를 사용하며 레이저 광선을 주사하여 소결성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering)와, 접착제가 칠해져 있는 종이를 원하는 단면으로 레이져 광선을 이용하여 절단하여 한층씩 적층하여 성형하는 LOM(Laminated Object Manufacturing)과, 잉크젯(Ink Jet) 프린터 기술을 이용한 BPM(Ballistic Particle Manufacturing)과, 파우더를 빌드플레이트에 도포하고, 빌드플레이트에 도포된 파우더 중 원하는 영역에 접착제를 분사하여 접착제로 파우더를 첩착시킴으로써, 조형물을 한층씩 적층 성형하는 바인더 젯(Binder Jet) 등이 있다.
접착제와 파우더를 통해 조형물을 조형하는 바인더 젯 방식의 3D프린터로는 한국등록특허 제10-1872210호(이하, '특허문헌 1' 이라 한다)에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1의 경우, 조형플레이트가 승하강 할 때, 조형플레이트의 외주면과 조형박스의 내면 사이의 틈새로 파우더가 유입된 후, 하부프레임의 개구를 통해 조형박스 외부로 파우더가 유출될 수 있다. 따라서, 파우더가 3D프린터 주변으로 흩날리게 되어 파우더의 낭비가 발생되고, 나아가, 사용자의 호흡시 흩날리는 파우더가 사용자의 체내로 유입되어 사용자의 건강을 해치는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1872210호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 박스에서 플레이트의 승하강시 발생되는 파우더를 수집하여, 파우더가 박스 외부로 유출되는 것을 방지함으로써, 3D프린팅 공정의 작업환경을 개선할 수 있는 바인더 젯 방식의 3D프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 바인더 젯 방식의 3D프린터는, 파우더가 내부에 수용가능한 박스; 상기 박스 내에서 승하강하는 플레이트; 및 상기 박스의 바닥면에 형성된 수집구멍을 통해 유출되는 파우더를 수집하는 파우더 받이;를 포함한다.
또한, 상기 파우더 받이는, 상기 박스와 분리 가능하게 결합된다.
또한, 상기 박스의 바닥면에 오목한 홈부를 형성하고 상기 수집구멍은 상기 홈부의 바닥에 형성된다.
또한, 상기 플레이트가 하사점에 있을 때 상기 수집구멍과 상기 플레이트가 서로 이격되도록 돌출댐이 형성된다.
또한, 상기 박스는, 몸체; 및 상기 몸체의 하부에 분리 가능하게 결합되는 하체;를 포함하고, 상기 하체에는 파우더 받이가 구비된다.
또한, 상기 파우더 받이는, 투명 또는 반투명 재질로 형성된다.
또한, 상기 플레이트의 외주면에 구비된 실링부재;를 더 포함한다.
또한, 상기 실링부재는, 탄성코어; 및 상기 탄성코어의 표면에 구비된 모헤어;를 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
박스, 즉, 빌드박스 및/또는 파우더 공급박스에 파우더 받이가 구비됨에 따라, 플레이트, 즉, 빌드플레이트 및/또는 공급플레이트의 승하강에 의해 빌드박스와 빌드플레이트의 틈새 및/또는 파우더 공급박스와 공급플레이트의 틈새를 통해 파우더가 유출되더라도, 최종적으로 파우더 받이에 유출된 파우더가 저장되므로, 종래기술과 달리, 파우더의 유출이 방지될 수 있다. 따라서, 바인더 젯 방식의 3D프린터의 작업환경이 개선되고, 사용자의 건강이 해쳐지는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
홈부가 파우더를 수집구멍으로 가이드하는 기능을 함에 따라, 빌드박스 및/또는 파우더 공급박스의 바닥면으로 유입된 파우더가 더욱 원활하게 수집구멍으로 유입될 수 있다.
돌출댐이 구비됨에 따라, 바닥면으로 파우더가 유입된 후, 수집구멍으로 유입되지 못한 잉여 파우더가 박스구멍으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
박스, 즉, 빌드박스 및/또는 파우더 공급박스가 몸체와 하체로 분리되는 분리형으로 이루어짐에 따라, 하체를 몸체로부터 분리시킴으로써, 파우더 받이를 몸체로부터 쉽게 분리시킬 수 있다.
실링부재가 구비됨에 따라, 플레이트, 즉, 빌드플레이트 및/또는 공급플레이트의 외주면과, 박스, 즉, 빌드박스 및/또는 파우더 공급박스의 내면 사이의 형성되는 틈새로 유출되는 파우더 양 자체를 줄어들게 할 수 있으며, 이로 인해, 파우더 받이 내부로 유입되는 파우더 양 자체가 줄어들 수 있다. 따라서, 파우더 받이를 분리시켜 파우더를 회수하는 주기가 길어지게 되어 바인더 젯 방식의 3D프린터의 관리가 용이해지는 장점이 있다.
실링부재가 탄성코어와, 모헤어로 이루어짐에 따라, 미세한 틈새의 실링을 최대화함과 동시에, 플레이트, 즉, 빌드플레이트 및/또는 공급플레이트의 승하강을 원활히 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 사시도.
도 2는 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 평면도.
도 3은 도 1의 박스조립체의 사시도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 빌드플레이트 승하강수단 및 공급플레이트 승하강수단에 의해 빌드플레이트 및 공급플레이트가 승하강하는 것을 도시한 단면도.
도 5는 도 4a의 제1승하강판(또는 제2승하강판)의 사시도.
도 6은 도 4a의 빌드플레이트(또는 공급플레이트)의 하면의 사시도.
도 7은 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 박스조립체의 빌드박스(또는 파우더 공급박스)의 단면도.
도 8은 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 박스조립체의 빌드박스(또는 파우더 공급박스)의 바닥면을 도시한 도.
도 9는 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 박스조립체의 파우더 받이가 분리된 것을 도시한 사시도.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 평면도이고, 도 3은 도 1의 박스조립체의 사시도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 빌드플레이트 승하강수단 및 공급플레이트 승하강수단에 의해 빌드플레이트 및 공급플레이트가 승하강하는 것을 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4a의 제1승하강판(또는 제2승하강판)의 사시도이고, 도 6은 도 4a의 빌드플레이트(또는 공급플레이트)의 하면의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 박스조립체의 빌드박스(또는 파우더 공급박스)의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 박스조립체의 빌드박스(또는 파우더 공급박스)의 바닥면을 도시한 도이고, 도 9는 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 박스조립체의 파우더 받이가 분리된 것을 도시한 사시도이다.
본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 박스조립체(200)가 수평이동 안내수단(500)에 의해 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 후방에서 전방으로 이동되어 공급된 후, 3D프린팅 공정이 이루어지게 되고, 3D프린팅 공정에 의해 조형된 3D조형물은, 박스조립체(200)와 함께 전방으로 이동되어 회수된다. 이처럼, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)는 복수개의 박스조립체(200)의 이동을 통해, 연속적으로 3D조형물을 조형할 수 있는 연속출력이 가능한 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)이다.
본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)는, 파우더가 내부에 수용가능한 박스;와, 박스 내에서 승하강하는 플레이트;와, 박스의 바닥면(242)에 형성된 수집구멍(243)을 통해 유출되는 파우더를 수집하는 파우더 받이(250);를 포함하여 구성될 수 있다.
박스는, 후술할 박스조립체(200)의 빌드박스(210) 및 파우더 공급박스(220) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
플레이트는, 빌드박스(210) 내부에 구비되는 빌드플레이트(212) 및 파우더 공급박스(220)의 내부에 구비되는 공급플레이트(222) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
이하, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 구성에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)는, 바인더 노즐(130)과 파우더 평탄화수단(140)이 구비되고, 빌딩영역(151), 파우더 공급영역(152) 및 회수영역(153)을 구비하는 메인프레임(100);과, 빌드플레이트(212)가 내부에 구비되는 빌드박스(210)와 공급플레이트(222)가 내부에 구비되는 파우더 공급박스(220)가 일체로 구비되는 박스조립체(200);와, 빌드플레이트(212)를 승하강시키는 빌드플레이트 승하강수단(300);과, 공급플레이트(222)를 승하강시키는 공급플레이트 승하강수단(400);과, 박스조립체(200)의 수평이동을 안내하는 수평이동 안내수단(500);을 포함하여 구성될 수 있다.
메인프레임(100), 바인더 노즐(130) 및 파우더 평탄화수단(140)
이하, 도 1 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 메인프레임(100), 바인더 노즐(130) 및 파우더 평탄화수단(140)에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 메인프레임(100)의 좌측에는 전후 방향으로 형성된 제1레일(110)이 구비되고, 메인프레임(100)의 우측에는 전후 방향으로 형성된 제2레일(120)이 구비된다.
메인프레임(100)의 후방에는 바인더 노즐(130)이 구비된다.
바인더 노즐(130)은 바인더 노즐(130)의 노즐 몸체(131)가 전후 방향으로 이동 가능하도록 제1레일(110) 및 제2레일(120)에 설치되는 노즐 이동수단(132);과, 노즐 몸체(131)가 좌우 방향으로 이동 가능하도록 노즐 이동수단(132)에 구비되는 제1노즐 가이드;와, 노즐 헤드(135)를 노즐 몸체(131)에 구비되는 제2노즐 가이드를 따라 승하강시키는 노즐 헤드 승하강수단;을 포함하여 구성될 수 있다.
노즐 이동수단(132)은 제1, 2레일(110, 120)에 설치된다.
노즐 이동수단(132)은 제1, 2레일(110, 120)을 따라 전후 방향으로 이동 가능하다.
노즐 몸체(131)는 노즐 이동수단(132)의 제1노즐 가이드에 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치된다.
노즐 헤드 승하강수단은 노즐 헤드(135)를 승하강 시킨다.
노즐 헤드(135)의 승하강은 노즐 몸체(131)에 구비된 제2노즐 가이드를 따라 이루어진다.
노즐 헤드(135)는 접착제(binder)를 분사하는 기능을 한다.
노즐 헤드(135)는 노즐 헤드 승하강수단에 의해 상하 방향, 즉, Z축 방향을 따라 수직으로 이동이 가능하다.
노즐 몸체(131)는 제1노즐 가이드에 의해 좌우 방향, 즉, X축 방향을 따라 수평으로 이동이 가능하다.
노즐 몸체(131)는 바인더 노즐 이동수단(132)에 의해 전후 방향, 즉, Y축 방향을 따라 수평으로 이동이 가능하다.
위와 같은 구성에 따라, 노즐 헤드(135)는 전후 방향, 좌우 방향 및 상하 방향, 즉, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 자유로이 이동 가능하다. 따라서, 제어부(미도시)의 제어에 따라, 바인더 노즐(130)의 노즐 헤드(135)는 빌드플레이트(212)의 파우더에 접착제를 선택적으로 분사할 수 있다.
메인프레임(100)의 전방에는 파우더 평탄화수단(140)이 구비된다.
파우더 평탄화수단(140)은 제1, 2레일(110, 120)에 설치된다.
파우더 평탄화수단(140)은 제1, 2레일(110, 120)을 따라 전후 방향 즉, Y축 방향으로 이동 가능하다.
파우더 평탄화수단(140)에는 평탄화판(141)이 구비된다.
평탄화판(141)은 파우더 평탄화수단(140)이 제1, 2레일(110, 120)을 따라 전후 방향, 즉, Y축 방향으로 이동할 때, 그 하면을 통해 공급플레이트(222)의 파우더를 빌드플레이트(212)에 공급함과 동시에, 빌드플레이트(212)로 공급된 파우더를 평탄화하는 기능을 한다.
메인프레임(100)의 중앙에는 박스조립체(200)에 대응되는 개구부(150)가 구비된다.
개구부(150)는 메인프레임(100)의 상, 하면을 관통하여 형성된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 개구부(150)는 빌딩영역(151), 파우더 공급영역(152) 및 회수영역(153)으로 구분될 수 있다.
빌딩영역(151)은 메인프레임(100)의 클리닝부(700)의 후방에 위치하며, 박스조립체(200)의 빌드박스(210)가 배치된다. 이러한 빌딩영역(151)은, 파우더를 통해 3D조형물을 조형하는 영역이다.
파우더 공급영역(152)은 빌딩영역(151)의 후방에 위치하며, 박스조립체(200)의 파우더 공급박스(220)가 배치된다. 이러한 파우더 공급영역(152)은, 파우더가 공급되는 영역이다.
회수영역(153)은 빌딩영역(151)의 전방, 빌딩영역(151)의 좌측, 빌딩영역(151)의 우측에 위치하며, 박스조립체(200)의 회수박스(230)가 배치된다. 이러한 회수영역(153)은 빌딩영역(151)으로 공급된 파우더 중 잉여 파우더가 회수되는 영역이다.
회수영역(153)은 빌딩영역(151)의 전방, 빌딩영역(151)의 좌측, 빌딩영역(151)의 우측 각각에 구비되어 복수개의 영역으로 이루어질 수 있다. 이러한 복수개의 영역의 회수영역(153)은 서로 연통될 수 있다.
이와 달리, 회수영역(153)은 서로 연통되지 않은 별개의 복수개의 회수영역(153)으로 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 회수영역(153)은 메인프레임(100)의 상, 하면을 관통하는 복수개의 슬릿으로 이루어질 수 있다.
박스조립체(200)
이하, 도 1 내지 도 4c를 참조하여 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 박스조립체(200)에 대해 설명한다.
박스조립체(200)는 복수개의 박스가 구비된다.
박스조립체(200)는, 빌드플레이트(212)가 내부에 구비되는 빌드박스(210)와 공급플레이트(222)가 내부에 구비되는 파우더 공급박스(220)가 일체로 구비된다.
상세하게는, 도 1 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 박스조립체(200)는, 3D조형물의 조형이 이루어지는 빌드박스(210);와, 빌드박스(210)의 내부에 구비되는 빌드플레이트(212)와, 파우더의 공급이 이루어지며, 빌드박스(210)의 후방에 구비되는 파우더 공급박스(220);와, 파우더 공급박스(220)의 내부에 구비되는 공급플레이트(222);와, 빌드박스(210)의 전방, 빌드박스(210)의 좌측 및 빌드박스(210)의 우측을 둘러싸게 구비되는 회수박스(230);를 포함하여 구성될 수 있다.
빌드박스(210)는 내부 공간을 형성하는 전방면, 후방면, 좌측면 및 우측면과, 빌드박스(210)의 내부 공간을 제외한 상면을 폐쇄하는 빌드박스 상부판(211)을 포함하여 구성될 수 있다.
빌드박스(210)의 상면 중 일부, 즉, 빌드박스 상부판(211)의 내측 공간은 개구되어 있다.
빌드박스(210)의 하면은 개구되어 있다.
빌드박스(210)의 전방면, 후방면, 좌측면 및 우측면은 빌드박스 상부판(211)의 상부로 돌출되게 형성된다.
빌드박스(210)의 내부에는 빌드플레이트(212)가 구비되며, 빌드플레이트(212)는 빌드박스(210)의 개구된 하면을 대체하여 빌드박스(210)의 하면을 폐쇄시킨다.
이러한 빌드플레이트(212)는 빌드플레이트 승하강수단(300)에 의해 빌드박스(210) 내부공간 내에서 승하강 가능하다.
박스조립체(200)가 정위치에 위치, 즉, 박스조립체(200)가 메인프레임(100)의 개구부(150)의 하부에 위치하게 되면, 빌드박스(210)는 빌딩영역(151)에 위치하게 된다. 따라서, 박스조립체(200)가 정위치에 위치할 때, 개구부(150) 중 빌딩영역(151)에 대응되는 영역에 빌드박스(210)의 개구된 상면이 위치하게 된다.
파우더 공급박스(220)의 내부 공간을 형성하는 전방면, 후방면, 좌측면 및 우측면은 회수박스(230)의 회수박스 상부판(231)의 상부로 돌출되게 형성된다.
파우더 공급박스(220)의 상면, 즉, 파우더 공급박스(220)의 내부 공간의 상부는 개구되어 있다.
파우더 공급박스(220)의 하면은 개구되어 있다.
파우더 공급박스(220)의 내부에는 공급플레이트(222)가 구비되며, 공급플레이트(222)는 파우더 공급박스(220)의 개구된 하면을 대체하여 파우더 공급박스(220)의 하면을 폐쇄시킨다.
이러한 공급플레이트(222)는 공급플레이트 승하강수단(400)에 의해 파우더 공급박스(220) 내에서 승하강 가능하다.
박스조립체(200)가 정위치에 위치, 즉, 박스조립체(200)가 메인프레임(100)의 개구부(150)의 하부에 위치하게 되면, 파우더 공급박스(220)는 파우더 공급영역(152)에 위치하게 된다. 따라서, 박스조립체(200)가 정위치에 위치할 때, 개구부(150) 중 파우더 공급영역(152)에 대응되는 영역에 파우더 공급박스(220)의 개구된 상면이 위치하게 된다.
회수박스(230)의 상면은 개구되어 있다.
회수박스(230)는 빌드박스(210)의 전방에 배치되는 전방 회수박스와, 빌드박스(210)의 좌측에 배치되는 좌측 회수박스와, 빌드박스(210)의 우측에 배치되는 우측 회수박스를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 전방 회수박스, 좌측 회수박스 및 우측 회수박스는 서로 연통되는 구조를 갖을 수 있다.
회수박스(230)는, 평탄화판(141)에 의해 파우더 공급박스(220)에서 빌드박스(210)로 파우더가 공급될 때, 잉여 파우더가 회수박스(230) 내부로 회수됨으로써, 파우더를 회수하는 기능을 한다.
위와 같이, 회수박스(230)가 빌드박스(210)를 감싸도록 전방 회수박스, 좌측 회수박스 및 우측 회수박수로 이루어짐에 따라, 잉여 파우더가 메인프레임(100)에 분산되어 메인프레임(100)이 더러워지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 파우더가 흩날리는 것이 방지됨으로써, 3D프린팅 공정 수행시 작업환경이 개선될 수 있다.
빌드플레이트 승하강수단(300)
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 빌드플레이트 승하강수단(300)에 대해 설명한다.
빌드플레이트 승하강수단(300)은 빌드플레이트(212)를 승하강시키는 기능을 한다.
빌드플레이트 승하강수단(300)은 박스조립체(200)가 정위치에 위치할 때, 박스조립체(200)의 빌드플레이트(212) 하부에 위치하도록 메인프레임(100)의 빌딩영역(151) 하부에 위치한다.
빌드플레이트 승하강수단(300)은 빌드플레이트(212)와 결합되는 제1승하강판(310);과, 제1승하강판(310)의 하부에 연결되는 제1포스트(320);와, 제1포스트(320)를 승하강시킴으로써, 제1승하강판(310)을 승하강시키는 제1승하강판 구동부(330);를 포함하여 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1승하강판(310)의 상면 중앙에는 돌출부(311)가 구비되며, 돌출부(311)의 주변에는 복수개의 정렬핀(312)이 구비된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 빌드플레이트(212)의 하면 중앙에는 돌출부(311)가 삽입되는 삽입홀(213)과, 복수개의 정렬핀(312)이 각각 삽입되는 복수개의 정렬홀(214)이 구비된다.
박스조립체(200)가 정위치에 위치한 도 4a의 상태에서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1승하강판(310)이 제1승하강판 구동부(330) 및 제1포스트(320)에 의해 상승하게 되면, 제1승하강판(310)의 상부는 빌드플레이트(212)의 하부에 결합하게 된다.
제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)가 결합될 때, 제1승하강판(310)의 돌출부(311)는 빌드플레이트(212)의 삽입홀(213)에 삽입되고, 제1승하강판(310)의 복수개의 정렬핀(312) 각각은 빌드플레이트(212)의 복수개의 정렬홀(241) 각각에 삽입된다.
돌출부(311) 및 복수개의 정렬핀(312)은 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)의 결합과 정렬을 용이하게 하는 기능을 한다.
위와 같이, 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)가 결합됨에 따라, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제1승하강판 구동부(330)의 작동에 의해 제1승하강판(310)이 상승하면, 빌드플레이트(212) 또한, 제1승하강판(310)과 같이 상승하게 된다.
빌드플레이트(212)와 빌드플레이트 승하강수단(300)의 제1승하강판(310)의 결합은 자력에 의해 이루어질 수 있다.
상세하게 설명하면, 돌출부(311)의 내부에는 전기 공급에 의해 자력이 생성되는 자성체(313)가 구비될 수 있으며, 빌드플레이트(212) 자체 또는 삽입홀(213)은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
따라서, 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)가 결합될 때, 전기를 공급하면 자성체에 의해 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)가 자력으로 결합될 수 있다.
위와 같이, 자력에 의해 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)가 결합됨에 따라, 제1승하강판(310)이 하강하게 될 때, 빌드플레이트(212)도 제1승하강판(310)과 같이 하강할 수 있다.
상세하게 설명하면, 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)가 돌출부(311) 및 복수개의 정렬핀(312)에 의해 결합되게 될 경우, 제1승하강판(310)이 하강할 때, 빌드플레이트(212)의 하강이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이는, 파우더가 빌드박스(210)의 개구된 하부를 통해 새어나가지 않도록 빌드플레이트(212)의 둘레면에는 밀봉재가 구비되기 때문에, 마찰력에 의해 빌드플레이트(212)가 자중에 의해 하강하기 어렵기 때문이다. 그러나, 위와 같이, 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)가 자성에 의해 서로 결합되면, 제1승하강판(310)의 하강에 따라 빌드플레이트(212) 또한, 하강할 수 있게 되는 것이다.
전술한 설명에서는, 하나의 예로써, 자성체(313), 돌출부(311) 및 복수개의 정렬핀(312)이 제1승하강판(310)의 상면에 구비되고, 삽입홀(213) 및 복수개의 정렬홀(214)이 빌드플레이트(212)의 하면에 구비되는 것을 기준으로 설명하였으나, 이와 다른 구성을 갖을 수 있다.
다시 말해, 돌출부(311)는 제1승하강판(310)의 상면 및 빌드플레이트(212)의 하면 중 어느 하나에 구비되고, 삽입홀(213)은 제1승하강판(310)의 상면 및 빌드플레이트(212)의 하면 중 나머지 하나에 구비될 수 있다.
또한, 복수개의 정렬핀(312)은 제1승하강판(310)의 상면 및 빌드플레이트(212)의 하면 중 어느 하나에 구비되고, 복수개의 정렬홀(214)은 제1승하강판(310)의 상면 및 빌드플레이트(212)의 하면 중 나머지 하나에 구비될 수 있다.
또한, 자성체(313)는 제1승하강판(310)의 상면 및 빌드플레이트(212)의 내부 중 어느 하나에 구비되고, 제1승하강판(310)의 상면 및 빌드플레이트(212)의 하면 중 나머지 하나가 금속으로 이루어질 수 있다.
즉, 빌드플레이트(212)와 빌드플레이트 승하강수단(300)의 제1승하강판(310)은 일측에 구비되는 정렬핀(312)과 타측에 구비되는 정렬홀(214)에 의해 정렬되어 서로 결합될 수 있다.
공급플레이트 승하강수단(400)
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 공급플레이트 승하강수단(400)에 대해 설명한다.
공급플레이트 승하강수단(400)은 공급플레이트(222)를 승하강시키는 기능을 한다.
공급플레이트 승하강수단(400)은 박스조립체(200)가 정위치에 위치할 때, 박스조립체(200)의 공급플레이트(222) 하부에 위치하도록 메인프레임(100)의 파우더 공급영역(152) 하부에 위치한다.
공급플레이트 승하강수단(400)은 공급플레이트(222)와 결합되는 제2승하강판(410);과, 제2승하강판(410)의 하부에 연결되는 제2포스트(420);와, 제2포스트(420)를 승하강시킴으로써, 제2승하강판(410)을 승하강시키는 제2승하강판 구동부(430);를 포함하여 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2승하강판(410)의 상면 중앙에는 돌출부(411)가 구비되며, 돌출부(411)의 주변에는 복수개의 정렬핀(412)이 구비된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 공급플레이트(222)의 하면 중앙에는 돌출부(411)가 삽입되는 삽입홀(223)과, 복수개의 정렬핀(412)이 각각 삽입되는 복수개의 정렬홀(224)이 구비된다.
박스조립체(200)가 정위치에 위치한 도 4a의 상태에서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2승하강판(410)이 제2승하강판 구동부(430) 및 제2포스트(420)에 의해 상승하게 되면, 제2승하강판(410)의 상부는 공급플레이트(222)의 하부에 결합하게 된다.
제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)가 결합될 때, 제2승하강판(410)의 돌출부(411)는 공급플레이트(222)의 삽입홀(223)에 삽입되고, 제2승하강판(410)의 복수개의 정렬핀(412) 각각은 공급플레이트(222)의 복수개의 정렬홀(224) 각각에 삽입된다.
돌출부(411) 및 복수개의 정렬핀(412)은 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)의 결합과 정렬을 용이하게 하는 기능을 한다.
위와 같이, 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)가 결합됨에 따라, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제2승하강판 구동부(430)의 작동에 의해 제2승하강판(410)이 상승하면, 공급플레이트(222) 또한, 제2승하강판(410)과 같이 상승하게 된다.
공급플레이트(222)와 공급플레이트 승하강수단(400)의 제2승하강판(410)의 결합은 자력에 의해 이루어질 수 있다.
상세하게 설명하면, 돌출부(411)의 내부에는 전기 공급에 의해 자력이 생성되는 자성체(413)가 구비될 수 있으며, 공급플레이트(222) 자체 또는 삽입홀(223)은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
따라서, 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)가 결합될 때, 전기를 공급하면 자성체에 의해 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)가 자력으로 결합될 수 있다.
위와 같이, 자력에 의해 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)가 결합됨에 따라, 제2승하강판(410)이 하강하게 될 때, 공급플레이트(222)도 제2승하강판(410)과 같이 하강할 수 있다.
상세하게 설명하면, 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)가 돌출부(411) 및 복수개의 정렬핀(412)에 의해 결합되게 될 경우, 제2승하강판(410)이 하강할 때, 공급플레이트(222)의 하강이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이는, 파우더가 파우더 공급박스(220)의 개구된 하부를 통해 새어나가지 않도록 공급플레이트(222)의 둘레면에는 밀봉재가 구비되기 때문에, 마찰력에 의해 공급플레이트(222)가 자중에 의해 하강하기 어렵기 때문이다. 그러나, 위와 같이, 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)가 자성에 의해 서로 결합되면, 제2승하강판(410)의 하강에 따라 공급플레이트(222) 또한, 하강할 수 있게 되는 것이다.
전술한 설명에서는, 하나의 예로써, 자성체(413), 돌출부(411) 및 복수개의 정렬핀(412)이 제2승하강판(410)의 상면에 구비되고, 삽입홀(223) 및 복수개의 정렬홀(224)이 공급플레이트(222)의 하면에 구비되는 것을 기준으로 설명하였으나, 이와 다른 구성을 갖을 수 있다.
다시 말해, 돌출부(411)는 제2승하강판(410)의 상면 및 공급플레이트(222)의 하면 중 어느 하나에 구비되고, 삽입홀(223)은 제2승하강판(410)의 상면 및 공급플레이트(222)의 하면 중 나머지 하나에 구비될 수 있다.
또한, 복수개의 정렬핀(412)은 제2승하강판(410)의 상면 및 공급플레이트(222)의 하면 중 어느 하나에 구비되고, 복수개의 정렬홀(224)은 제2승하강판(410)의 상면 및 공급플레이트(222)의 하면 중 나머지 하나에 구비될 수 있다.
또한, 자성체(413)는 제2승하강판(410)의 상면 및 공급플레이트(222)의 내부 중 어느 하나에 구비되고, 제2승하강판(410)의 상면 및 공급플레이트(222)의 하면 중 나머지 하나가 금속으로 이루어질 수 있다.
즉, 공급플레이트(222)와 공급플레이트 승하강수단(400)의 제2승하강판(410)은 일측에 구비되는 정렬핀(412)과 타측에 구비되는 정렬홀(224)에 의해 정렬되어 서로 결합될 수 있다.
파우더 받이(250)
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 박스에 구비되는 파우더 받이(250)에 대해 상세하게 설명한다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 박스조립체(200)의 박스 내에서 승하강하는 플레이트가 구비된 박스, 즉, 빌드플레이트(212)가 구비된 빌드박스(210) 및 공급플레이트(222)가 구비된 파우더 공급박스(220) 중 적어도 어느 하나의 박스에는 바닥면(242)에 형성된 수집구멍(243)을 통해 유출되는 파우더를 수집하는 파우더 받이(250)가 구비될 수 있다.
제1승하강판(310)(또는 제2승하강판(410))이 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))를 용이하게 승하강시키도록, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 하부 중앙에는 제1승하강판(310)(또는 제2승하강판(410))을 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 내부로 삽입시키는 박스구멍(241)이 형성된다.
따라서, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 박스구멍(241)을 제외한 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 하면은 바닥면(242)이 된다.
빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 바닥면(242)에는 바닥면(242)의 상, 하를 관통하는 복수개의 수집구멍(243)이 형성된다.
복수개의 수집구멍(243)은 박스구멍(241)의 주변에 배치된다.
파우더 받이(250)는 복수개의 수집구멍(243)의 하부에 위치하도록 바닥면(242)의 하부에 구비된다.
파우더 받이(250)는 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 하부, 즉, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 바닥면에 분리 가능하게 결합되어 설치된다.
파우더 받이(250)는 박스구멍(241)의 주변에 배치된다.
파우더 받이(250)는, 하나의 예로써, 도 9의 빌드박스(210)의 바닥면(242)에 설치된 바와 같이, 전체적으로 링형 형상을 갖는 파우더 받이(250)로 이루어질 수 있다.
이와 달리, 파우더 받이(250)는, 도 9의 파우더 공급박스(220)의 바닥면(242)에 설치된 바와 같이, 2개의 반 링형 형상을 갖는 파우더 받이(250)의 결합으로 인해, 전체적으로 링형 형상을 갖는 형상으로 이루어질 수 있다.
이러한 파우더 받이(250)는 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 상부의 파우더가 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))와 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 틈새로 유입될 때, 수집구멍(243)을 통해 유출되는 파우더를 수집하는 기능을 한다.
이 경우, 틈새는, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 외주면과, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 내면 사이의 형성되는 틈새를 말한다.
먼저, 파우더 공급박스(220)의 경우를 상세하게 설명한다.
파우더 공급박스(220)의 내부에는 파우더가 저장된 채로, 박스조립체(200)가 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)로 공급된다.
이 경우, 공급플레이트(222)는, 파우더의 무게 및 자중에 의해 파우더 공급박스(220)의 내부에서 가장 하강된 상태, 즉, 하사점에 위치하게 되며, 파우더는 공급플레이트(222)의 상부에 저장되게 된다.
이 후, 3D프린팅 공정을 수행하기 위해, 공급플레이트 승하강수단(400)의 제2승하강판(410)이 박스구멍(241) 내부로 삽입되어 공급플레이트(222)에 결합된 후, 공급플레이트(222)를 상승시키게 되면, 공급플레이트(222) 상부에 저장된 파우더 중 일부가 파우더 공급박스(220)와 공급플레이트(222)의 틈새로 유입되어 파우더 공급박스(220)의 바닥면(242)으로 흘러내리게 된다.
파우더 공급박스(220)의 바닥면(242)으로 흘러내린 파우더는 파우더 공급박스(220)의 수집구멍(243)으로 유입되어 파우더 공급박스(220)의 파우더 받이(250) 내부로 유입되어 저장된다.
위와 같이, 파우더 공급박스(220)의 수집구멍을 통해 유출되어 파우더 공급박스(220)의 파우더 받이(250) 내부로 유입된 파우더는, 파우더 공급박스(220)의 파우더 받이(250)를 분리시킨 후, 회수박스(240)에 파우더를 다시 회수시킴으로써, 재사용할 수 있다.
이하, 빌드박스(210)의 경우를 상세하게 설명한다.
빌드박스(210)는 내부에 파우더가 저장되지 않은 채, 박스조립체(200)가 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)로 공급된다.
이 경우, 빌드플레이트(212)는, 자중에 의해 빌드박스(210)의 내부에서 가장 하강된 상태, 즉, 하사점에 위치하게 된다.
이 후, 3D프린팅 공정을 수행하기 위해, 빌드플레이트 승하강수단(300)의 제1승하강판(310)이 박스구멍(241) 내부로 삽입되어 빌드플레이트(212)에 결합된 후, 빌드플레이트(212)를 상승시키게 된다.
빌드플레이트(212)가 상승된 상태에서, 파우더 공급박스(220)를 통해 파우더가 빌드박스(210) 내부로 공급되면, 빌드플레이트(212)의 상부에 파우더가 저장되게 된다. 이 과정에서 또는 빌드플레이트(212)가 하강하는 과정에서, 빌드플레이트(212) 상부에 저장된 파우더 중 일부가 빌드박스(210)와 빌드플레이트(212)의 틈새로 유입되어 빌드박스(210)의 바닥면(242)으로 흘러내리게 된다.
빌드박스(210)의 바닥면(242)으로 흘러내린 파우더는 빌드박스(210)의 수집구멍(243)으로 유입되어 빌드박스(210)의 파우더 받이(250) 내부로 유입되어 저장된다.
위와 같이, 파우더 공급박스(220)의 수집구멍을 통해 유출되어 파우더 공급박스(220)의 파우더 받이(250) 내부로 유입된 파우더는, 파우더 공급박스(220)의 파우더 받이(250)를 분리시킨 후, 회수박스(240)에 파우더를 다시 회수시킴으로써, 재사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))에 파우더 받이(250)가 구비됨에 따라, 다음과 같은 효과가 있다.
종래의 바인더 젯 방식의 3D프린터의 경우, 플레이트의 승하강에 따라 파우더가 박스와 플레이트 사이의 틈새로 유출된 후, 박스구멍을 통해 박스 외부로 유출됨으로써, 파우더가 흩날리게 되고, 이로 인해, 바인더 젯 방식의 3D프린터 주변이 지저분해지고, 파우더로 인해 사용자의 건강을 해치게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 경우, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))에 파우더 받이(250)가 구비됨에 따라, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 승하강에 의해 빌드박스(210)와 빌드플레이트(212)의 틈새(또는 파우더 공급박스(220)와 공급플레이트(222)의 틈새)를 통해 파우더가 유출되더라도, 최종적으로 파우더 받이(250)에 유출된 파우더가 저장되므로, 종래기술과 달리, 파우더의 유출이 방지될 수 있다. 따라서, 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 작업환경이 개선되고, 사용자의 건강이 해쳐지는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
박스, 즉, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 바닥면(242)에는 오목한 홈부(미도시)가 구비될 수 있다. 이 경우, 홈부에는 복수개의 수집구멍(243)이 형성된다.
다시 말해, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220)) 바닥면에 오목한 홈부를 형성하고, 복수개의 수집구멍(243)은 홈부의 바닥에 형성된다.
이러한 홈부는 오목하게 형성됨으로써, 파우더를 수집구멍(243)으로 가이드하는 기능을 한다. 따라서, 홈부가 형성됨에 따라, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 바닥면(242)으로 유입된 파우더는 홈부에 의해 가이드 되어 더욱 원활하게 수집구멍(243)으로 유입될 수 있다.
박스, 즉, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 바닥면(242)에는 플레이트, 즉, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222)가 하사점에 있을 때, 수집구멍(243)과 플레이트, 즉, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222)가 서로 이격되도록 돌출댐(245)이 형성될 수 있다.
돌출댐(245)은 바닥면(242)의 상부 방향으로 돌출되게 형성되며, 링 형상을 갖는다.
돌출댐(245)은 바닥면(242)의 내측에 구비된다. 따라서, 돌출댐(245)의 내측면은 박스구멍(241)을 이룬다.
위와 같이, 돌출댐(245)이 구비됨에 따라, 바닥면(242)의 파우더가 박스구멍(241)으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 돌출댐(245)은 바닥면(242)으로 파우더가 유입된 후, 수집구멍(243)으로 유입되지 못한 잉여 파우더가 박스구멍(241)으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
박스, 즉, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))는 몸체(201);와 몸체(201)에 분리 가능하게 결합되는 하체(202)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 하체(202)에는 바닥면(242)이 구비될 수 있다.
또한, 하체(202)에는 파우더 받이(250)가 구비될 수 있다.
위와 같이, 박스, 즉, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))가 몸체(201)와 하체(202)로 분리되는 분리형으로 이루어짐에 따라, 파우더 받이(250)가 분리형으로 구현되지 않더라도, 하체(202)를 몸체(201)로부터 분리시킴으로써, 파우더 받이(250)를 몸체(201)로부터 분리시킬 수 있다.
따라서, 파우더 받이(250)에 저장된 파우더를 쉽게 회수시킬 수 있다.
파우더 받이(250)는 투명 또는 반투명 재질로 형성될 수 있다.
이처럼, 파우더 받이(250)는 투명 또는 반투명 재질로 형성됨에 따라, 파우더 받이(250)에 저장된 파우더 양을 육안으로 쉽게 파악할 수 있으며, 이를 통해, 파우더 받이(250)가 넘치기 전에 파우더 받이(250) 또는 하체(202)를 분리시켜 파우더 받이(250) 내에 저장된 파우더를 회수시킬 수 있다.
실링부재(260)
이하, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 플레이트에 구비되는 실링부재(260)에 대해 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 플레이트, 즉, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 외주면에는 실링부재(260)가 구비될 수 있다.
실링부재(260)는 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 외주면과, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 내면 사이의 형성되는 틈새를 메꿔주어, 틈새로 파우더가 유출되는 것을 최소화하는 기능을 한다.
위와 같은, 실링부재(260)가 구비되더라도, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))가 승하강되는 구조를 갖기 때문에, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 외주면과, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 내면 사이에 미세한 틈새는 발생하게 되며, 이러한 미세한 틈새를 통해 파우더는 유출되게 된다.
실링부재(260)는, 탄성코어(261);와, 탄성코어(261)의 표면에 구비된 모헤어(262);를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 탄성코어(261)는 탄성 복원력을 갖는 고무 재질 등으로 이루어질 수 있다. 따라서, 탄성코어(261)의 탄성 복원력을 통해, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 외주면과, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 내면 사이에 미세한 틈새를 최대한 메꿔줄 수 있다.
모헤어(262)는 낮은 마찰력을 갖는다. 따라서, 모헤어(262)의 낮은 마찰력으로 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 승하강이 원활하게 이루어질 수 있다.
위와 같이, 실링부재(260)가 탄성코어(261)와, 모헤어(262)로 이루어짐에 따라, 미세한 틈새의 실링을 최대화함과 동시에, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 승하강을 원활히 할 수 있는 장점이 있다.
위와 같이, 실링부재(260)가 구비됨에 따라, 빌드플레이트(212)(또는 공급플레이트(222))의 외주면과, 빌드박스(210)(또는 파우더 공급박스(220))의 내면 사이의 형성되는 틈새로 유출되는 파우더 양 자체를 줄어들게 할 수 있으며, 이로 인해, 파우더 받이(250) 내부로 유입되는 파우더 양 자체가 줄어들 수 있다. 따라서, 파우더 받이(250)를 분리시켜 파우더를 회수하는 주기가 길어지게 되어 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 관리가 용이해지는 장점이 있다.
본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)를 이용한 3D프린팅 공정
이하, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)를 이용한 3D프린팅 공정에 설명한다.
먼저, 3D프린팅 공정을 수행하기 위해, 박스조립체(200)가 수평이동 안내수단(500)의 상부에 안착된 채, 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)의 후방에서 전방으로 이동하게 된다.
박스조립체(200)가 정위치에 위치하게 된 후, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 빌드플레이트 승하강수단(300)과 공급플레이트 승하강수단(400)에 의해 제1승하강판(310)과 제2승하강판(410) 각각이 상승되어 빌드플레이트(212) 및 공급플레이트(222) 각각에 결합된다.
이 후, 제1승하강판(310)은 완전히 상승하여, 빌드박스(210) 내에서 빌드플레이트(212)를 최상부로 상승시킨다.
제1승하강판(310)을 통해 빌드플레이트(212)가 파우더층 높이만큼 하강하면, 제2승하강판(410)은 공급플레이트(222)를 상승시키고, 파우더 평탄화수단(140)은 후방에서 전방으로 이동되어 평탄화판(141)을 통해 공급플레이트(222)의 파우더를 빌드플레이트(212)에 공급하게 된다. 이 경우, 빌드플레이트(212)에 공급된 파우더는 빌드플레이트(212)의 상부에 1개층을 이루는 파우더층이 된다.
이 후, 바인더 노즐(130)의 노즐 헤드(135)는 조형물의 형상대로, 빌드플레이트(212)의 파우더층에 접착제를 분사하게 된다. 접착제에 의해 파우더가 접착이 되면, 빌드플레이트(212)는 하강하고, 공급플레이트(222)는 상승하여, 파우더 평탄화수단(140)을 통한 파우더의 공급이 다시 이루어진다.
위와 같이, 파우더 공급 및 접착제 분사 공정이 반복적으로 수행됨으로써, 3D조형물의 조형이 완료된다.
이 후, 제1승하강판(310)과 빌드플레이트(212)의 결합 및 제2승하강판(410)과 공급플레이트(222)의 결합이 해제된다.
박스조립체(200)는 수평이동 안내수단(500)에 의해 전방으로 이동되어 빌드박스(210) 내에서 완성된 조형물이 회수될 수 있다.
이 후, 조형물이 회수된 박스조립체(200)의 후방에 위치한 박스조립체(200)가 다시 정위치에 위치하게 되고, 위의 과정이 반복됨으로써, 3D프린팅의 공정의 연속출력이 달성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바인더 젯 방식의 3D프린터(10)는, 파우더 공급박스(220) 및 빌드박스(210)가 일체로 구비된 박스조립체(200), 수평이동 안내수단(500), 빌드플레이트 승하강수단(300) 및 공급플레이트 승하강수단(400)을 통해 3D프린팅 공정을 연속으로 수행하여 조형물을 연속적으로 출력할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 바인더 젯 방식의 3D프린터
100: 메인프레임 110: 제1레일
120: 제2레일 130: 바인더 노즐
131: 노즐 몸체 132: 노즐 이동수단
135: 노즐 헤드
140: 파우더 평탄화수단 141: 평탄화판
150: 개구부 151: 빌딩영역
152: 파우더 공급영역 153: 회수영역
200: 박스조립체 201: 몸체
202: 하체 210: 빌드박스
211: 빌드박스 상부판 212: 빌드플레이트
213: 삽입홀 214: 정렬홀
220: 파우더 공급박스 222: 공급플레이트
223: 삽입홀 224: 정렬홀
230: 회수박스 231: 회수박스 상부판
241: 박스구멍 242: 바닥면
243: 수집구멍 245: 돌출댐
250: 파우더 받이 260: 실링부재
261: 탄성코어 262: 모헤어
300: 빌드플레이트 승하강수단 310: 제1승하강판
311: 돌출부 312: 정렬핀
313: 자성체
320: 제1포스트 330: 제1승하강판 구동부
400: 공급플레이트 승하강수단 410: 제2승하강판
411: 돌출부 412: 정렬핀
413: 자성체 420: 제2포스트
430: 제2승하강판 구동부
500: 수평이동 안내수단

Claims (8)

  1. 파우더가 내부에 수용 가능하며, 그 하부 중앙에 박스구멍이 형성된 박스;
    상기 박스구멍으로 삽입되는 승하강판에 의해 상기 박스 내에서 승하강하는 플레이트;
    상기 박스의 바닥면에 형성된 수집구멍을 통해 유출되는 파우더를 수집하는 파우더 받이; 및
    상기 플레이트가 하사점에 있을 때, 상기 수집구멍과 상기 플레이트가 서로 이격되도록 상기 바닥면의 내측에서 상부 방향으로 돌출되게 형성되고, 링 형상을 갖으며, 그 내측면이 상기 박스구멍을 이루는 돌출댐;을 포함하는 바인더 젯 방식의 3D 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우더 받이는, 상기 박스와 분리 가능하게 결합되는 바인더 젯 방식의 3D 프린터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 박스의 바닥면에 오목한 홈부를 형성하고 상기 수집구멍은 상기 홈부의 바닥에 형성되는 바인더 젯 방식의 3D 프린터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 박스는,
    몸체; 및
    상기 몸체의 하부에 분리 가능하게 결합되는 하체;를 포함하고,
    상기 하체에는 파우더 받이가 구비된 바인더 젯 방식의 3D 프린터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파우더 받이는, 투명 또는 반투명 재질로 형성되는 바인더 젯 방식의 3D 프린터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트의 외주면에 구비된 실링부재;를 더 포함하는 바인더 젯 방식의 3D 프린터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    탄성코어; 및
    상기 탄성코어의 표면에 구비된 모헤어;를 포함하는 바인더 젯 방식의 3D 프린터.
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