KR102248246B1 - Manufacturing method of three-dimensional structures using room temperature hardening ceramic material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도, 노즐의 이동속도, 노즐의 이동경로 중 어느 하나를 제어하여 보강용 노드를 포함한 세라믹 적층 레이어를 반복하여 적층시킴에 따라 최종 3차원 구조물에 보강용 노드가 일체로 형성되도록 형성할 수 있는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법은, 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 단면 레이어를 기준으로 압출 경로 및 압출 조건을 설정하는 조건설정단계; 및 주재료 분사노즐이 상기 압출 경로 및 압출 조건에 따라 이동하면서 상온 경화형 세라믹 재료를 분사하여 선형부와 보강용 노드를 포함한 세라믹 적층 레이어를 형성하는 적층단계;를 포함하여 구성된다.
In the present invention, by controlling any one of the extrusion speed of the room temperature curable ceramic material, the moving speed of the nozzle, and the moving path of the nozzle, the ceramic laminated layer including the reinforcing node is repeatedly laminated. It relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curable ceramic material that can be formed to be integrally formed.
To this end, the method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature-curable ceramic material of the present invention comprises: a condition setting step of setting an extrusion path and an extrusion condition based on a cross-sectional layer including a portion in which a reinforcing node is to be formed; And a lamination step of forming a ceramic laminate layer including a linear portion and a reinforcing node by spraying a room temperature-curable ceramic material while the main material jet nozzle moves according to the extrusion path and extrusion conditions.

Description

상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법{Manufacturing method of three-dimensional structures using room temperature hardening ceramic material}Manufacturing method of three-dimensional structures using room temperature hardening ceramic material}

본 발명은 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도, 노즐의 이동속도, 노즐의 이동경로 중 어느 하나를 제어하여 보강용 노드를 포함한 세라믹 적층 레이어를 반복하여 적층시킴에 따라 최종 3차원 구조물에 보강용 노드가 일체로 형성되도록 형성할 수 있는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curing ceramic material, and more particularly, by controlling any one of the extrusion speed of the room temperature curing ceramic material, the moving speed of the nozzle, and the moving path of the nozzle, The present invention relates to a method for manufacturing a 3D structure using a room temperature curing ceramic material that can be formed such that a reinforcing node is integrally formed in the final 3D structure by repeatedly stacking the included ceramic layered layers.

3차원 프린팅은 3차원 설계도면에 따라 입체적인 물체를 적분하는 것처럼 잘라 분석하고, 얇은 층을 플라스틱 액체 혹은 기타 원료 등으로 사출 내는 응고시키며 순차적으로 적층함으로써 3차원 형태의 고체 물체를 제작하는 기술이다. 3D printing is a technology that cuts and analyzes a three-dimensional object according to a three-dimensional design drawing as if it is integrating, and then a thin layer is injected with plastic liquid or other raw materials, solidified, and sequentially laminated to produce a three-dimensional solid object.

상술한 3차원 프린팅은 전통적인 재료 가공 기술에 비해 속도, 가격, 사용 편의성 등 다양한 측면에서 우위를 나타내고 있다. The above-described 3D printing has an advantage over traditional material processing technology in various aspects such as speed, price, and ease of use.

한편, 3차원 프린팅은 액체, 파우더, 고체 등 원료나, 레이저, 열, 빛 등의 경화 소스 등에 따라 다양한 방식이 존재하며, 크게 FDM(Fused Deposition Modelling), DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography), SLS(Selective Laser Sintering), PolyJet(Photopolymer Jetting Technology), DMT(Direct Metal Tooling), PBP(Powder Bed & inkjet head 3d printing), LOM(Laminated Object Manufacturing) 등의 방식으로 구분될 수 있다. Meanwhile, 3D printing has various methods depending on raw materials such as liquids, powders, and solids, or curing sources such as laser, heat, and light, and largely, FDM (Fused Deposition Modeling), DLP (Digital Light Processing), SLA (Stereolithography) ), SLS (Selective Laser Sintering), PolyJet (Photopolymer Jetting Technology), DMT (Direct Metal Tooling), PBP (Powder Bed & inkjet head 3d printing), LOM (Laminated Object Manufacturing).

일반적으로는, 열가소성 플라스틱으로 형성된 와이어, 필라멘트 등의 응고성 모델링 재료를 공급릴과 이송릴을 통해 공급하고, 공급된 모델링 재료를 작업대에 대하여 3차원 이동되는 이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜 배출함으로써 2차원 평면형태를 만들며 한층씩 적층하여 3차원으로 성형하는 용융 수지 압출 조형 방법(FDM)이 널리 사용되고 있다.In general, a solidification modeling material such as wire and filament formed of thermoplastic plastic is supplied through a supply reel and a transfer reel, and the supplied modeling material is melted in a heater nozzle mounted on a transfer mechanism that moves three-dimensionally with respect to the workbench. The molten resin extrusion molding method (FDM), in which a two-dimensional planar shape is formed by discharging and is laminated one by one and molded into three dimensions, is widely used.

최근에는, 콘크리트 혼합물을 응고성 모델링 재료로 이용하여 건축물이나 건축물의 일부를 제조하는 3차원 콘크리트 프린트 시스템이 개발되고 있다. Recently, a three-dimensional concrete printing system for manufacturing a building or a part of a building by using a concrete mixture as a solidifying modeling material has been developed.

그러나, 종래의 3차원 콘크리트 프린트 시스템은 대상 구조물의 단면에 대응되는 복수의 레이어를 순차 적층 형성하여 대상 구조물을 완성하는 방식으로 레이어 및 레이어 사이에 접합면이 형성됨에 따라 구조물의 전체적인 강성이 저하되는 심각한 문제점이 있었다. However, in the conventional 3D concrete printing system, a plurality of layers corresponding to the cross section of the target structure are sequentially stacked and formed to complete the target structure. As the joint surface is formed between the layers and the layers, the overall rigidity of the structure decreases. There was a serious problem.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 등록특허 제10-1828907호에 '3차원 콘크리트 프린트 시스템을 이용한 콘크리트 구조물 제조방법'에 대해 개시되어 있다. In order to solve the above-described problem, Patent No. 10-1828907 discloses a'method for manufacturing a concrete structure using a three-dimensional concrete print system'.

상기 '3차원 콘크리트 프린트 시스템을 이용한 콘크리트 구조물 제조방법'은, 3차원 콘크리트 구조물의 각 단면에 대응되는 레이어 경로가 설정되는 제1단계, 콘크리트 혼합물을 분출하는 제1분사노즐이 상기 레이어 경로를 따라 이동되어 콘크리트 레이어가 형성되되, 상기 형성된 콘크리트 레이어의 표면에 상기 제1분사노즐과 중복되는 경로를 따라 이동되는 제2분사노즐을 통해 브릿징 골재가 분사되어 브릿징 레이어가 형성되는 제2단계를 포함하도록 구성된다. In the'method of manufacturing a concrete structure using a three-dimensional concrete print system', a first step of setting a layer path corresponding to each section of a three-dimensional concrete structure, and a first spray nozzle for ejecting a concrete mixture along the layer path A second step of forming a bridging layer by being moved to form a concrete layer, wherein bridging aggregate is sprayed through a second spray nozzle that is moved along a path overlapping with the first spray nozzle on the surface of the formed concrete layer. It is configured to contain.

그러나, 상술한 제조방법은 콘크리트 혼합물 분출용 제1분사노즐, 브릿징 골재 분사용 제2분사노즐로 구성되는데, 서로 다른 2가지 재료를 복수의 분사노즐로 분사함에 따라 기구적인 구성이 복잡함은 물론 강도 보강을 위한 별도의 골재가 준비되어야 하는 단점이 있다. However, the above-described manufacturing method consists of a first spray nozzle for spraying a concrete mixture and a second spray nozzle for spraying a bridging aggregate, and as a result of spraying two different materials with a plurality of spray nozzles, the mechanical configuration is complex. There is a disadvantage that a separate aggregate must be prepared for strength reinforcement.

등록특허 제10-1828907호(2018. 02. 07)Registered Patent No. 10-1828907 (2018. 02. 07)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도, 노즐의 이동속도, 노즐의 이동경로 중 어느 하나를 제어하여 보강용 노드를 포함한 세라믹 적층 레이어를 반복하여 적층시킴에 따라 최종 3차원 구조물에 보강용 노드가 일체로 형성되도록 형성할 수 있으며, 이를 통해 최종 3차원 구조물의 구조강화, 세라믹 재료의 경화 과정 중 균열 방지, 보강용 노드에 의한 돌출형 디자인 형성 등을 구현할 수 있는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법에 관한 것이다. An object of the present invention for solving the problems according to the prior art is to repeat the ceramic laminated layer including the reinforcing node by controlling any one of the extrusion speed of the room temperature curing ceramic material, the moving speed of the nozzle, and the moving path of the nozzle. By stacking, the reinforcing nodes can be formed integrally with the final 3D structure, and through this, the structure of the final 3D structure is reinforced, the cracks are prevented during the curing process of the ceramic material, and the protruding design is formed by the reinforcing nodes. It relates to a method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curable ceramic material capable of implementing the same.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법은, 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 단면 레이어를 기준으로 압출 경로 및 압출 조건을 설정하는 조건설정단계; 및 주재료 분사노즐이 상기 압출 경로 및 압출 조건에 따라 이동하면서 상온 경화형 세라믹 재료를 분사하여 선형부와 보강용 노드를 포함한 세라믹 적층 레이어를 형성하는 적층단계;를 포함한다. A method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature-curable ceramic material of the present invention for solving the above technical problem comprises: a condition setting step of setting an extrusion path and an extrusion condition based on a cross-sectional layer including a portion in which a reinforcing node is to be formed; And a lamination step of forming a ceramic laminate layer including a linear portion and a reinforcing node by spraying a room temperature-curable ceramic material while the main material jet nozzle moves according to the extrusion path and extrusion conditions.

바람직하게, 상기 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 단면 레이어는, 원본 3차원 구조물 모델에 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 보강 3차원 구조물 모델을 슬라이스 과정을 통해 형성될 수 있다. Preferably, the cross-sectional layer including the portion in which the reinforcing node is to be formed may be formed through a slicing process of a reinforcing 3D structure model including a portion in which the reinforcing node is to be formed in the original 3D structure model.

바람직하게, 상기 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 단면 레이어는, 원본 3차원 구조물 모델의 슬라이스 과정을 통해 형성된 단면 레이어에 보강용 노드가 형성될 부분을 보강하여 형성될 수 있다. Preferably, the cross-sectional layer including the portion in which the reinforcing node is to be formed may be formed by reinforcing the portion in which the reinforcing node is to be formed in the cross-sectional layer formed through a slicing process of the original 3D structure model.

바람직하게, 상기 적층단계에서 상기 보강용 노드의 적층은, 상기 주재료 분사노즐의 이동속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐을 통해 압출되는 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도를 제어함에 따라 적층이 이루어질 수 있다. Preferably, the lamination of the reinforcing nodes in the lamination step is performed by controlling the extrusion speed of the room temperature-curable ceramic material extruded through the main material injection nozzle while the movement speed of the main material injection nozzle is constant. I can.

바람직하게, 상기 적층단계에서 상기 보강용 노드의 적층은, 상기 주재료 분사노줄의 압출속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐의 이동속도를 제어함에 따라 적층이 이루어질 수 있다. Preferably, the stacking of the reinforcing nodes in the stacking step may be performed by controlling the moving speed of the main material injection nozzle while the extrusion speed of the main material injection nozzle is constant.

바람직하게, 상기 적층단계에서 상기 보강용 노드의 적층은, 상기 주재료 분사노줄의 압출속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐의 이동경로를 제어함에 따라 적층이 이루어질 수 있다. Preferably, the stacking of the reinforcing nodes in the stacking step may be performed by controlling the movement path of the main material injection nozzle while the extrusion speed of the main material injection nozzle is constant.

바람직하게, 상기 조건설정단계에서는, 3차원 구조물 모델의 슬라이스 과정을 통해 형성된 다수의 단면 레이어에 대해 압출 경로 및 압출 조건을 설정하고, 상기 적층단계에서는, 상기 다수의 단면 레이어에 대응하는 각각의 세라믹 적층 레이어를 반복적으로 적층하도록 이루어질 수 있다. Preferably, in the condition setting step, an extrusion path and extrusion conditions are set for a plurality of cross-sectional layers formed through a slicing process of a three-dimensional structure model, and in the stacking step, each ceramic corresponding to the plurality of cross-sectional layers is set. It may be made to repeatedly stack the stacked layers.

바람직하게, 상하로 서로 이웃하여 적층된 하층의 세라믹 적층 레이어의 보강용 노드와 상층의 세라믹 적층 레이어의 보강용 노드를 적어도 일부 면적이 중첩되도록 이루어질 수 있다. Preferably, a reinforcing node of a lower layer ceramic multilayer layer and a reinforcement node of an upper ceramic multilayer layer stacked up and down adjacent to each other may be formed to overlap at least some areas.

상술한 바와 같은 본 발명은, 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도, 노즐의 이동속도, 노즐의 이동경로 중 어느 하나를 제어하여 보강용 노드를 포함한 세라믹 적층 레이어를 반복하여 적층시킴에 따라 최종 3차원 구조물에 보강용 노드가 일체로 형성되도록 형성할 수 있으며, 이를 통해 최종 3차원 구조물의 구조강화, 세라믹 재료의 경화 과정 중 균열 방지, 보강용 노드에 의한 돌출형 디자인 형성 등을 구현할 수 있는 이점이 있다. The present invention as described above, by controlling any one of the extrusion speed of the room temperature curable ceramic material, the moving speed of the nozzle, and the moving path of the nozzle to repeatedly stack the ceramic laminated layer including the reinforcing node, the final three-dimensional structure The reinforcing node can be formed to be integrally formed, and this has the advantage of realizing the structural reinforcement of the final 3D structure, the prevention of cracks during the curing process of the ceramic material, and the formation of a protruding design by the reinforcing node. .

한편, 보강용 노드를 형성함에 따라 최종 적층제조 후 생성되는 3차원 구조물을 별도의 보강재 없이 형상적인 측면에서 보강하는 장점, 압축 노드 적층을 통해서 계면의 연속성을 높여 적층물간의 경계면에서 발생하는 불연속 결함의 발생을 최소화하거나 발생한 결함 전파를 억제하는 장점, 벽체의 수직방향 경사도를 구현시 지지체 역할 및 노드를 이용한 패턴의 적용을 통한 심미성을 개선할 수 있는 장점이 있다. On the other hand, as the reinforcing node is formed, the advantage of reinforcing the 3D structure generated after the final lamination manufacturing in terms of shape without a separate reinforcement material, and discontinuity defects occurring at the interface between stacks by increasing the continuity of the interface through the stacking of compression nodes. There are advantages of minimizing the occurrence of or suppressing the propagation of generated defects, and improving aesthetics through the application of a pattern using a support and a node when implementing the vertical inclination of the wall.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 일반적인 3차원 구조물의 단면 레이어를 이루는 선형부를 도시한 도면이다.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 3차원 구조물의 단면 레이어를 이루는 선형부를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법의 과정을 도시한 순서도이다.
도 5는 본원발명의 일실시예에 따른 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법의 보강용 노드의 구현 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본원발명의 일실시예에 따른 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법으로 구현된 압출물의 형태를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본원발명의 일실시예에 따른 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법을 위한 노즐 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
1 is a view showing a linear portion constituting a cross-sectional layer of a general three-dimensional structure.
2 is a view showing a linear portion constituting a cross-sectional layer of a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are flow charts showing a process of a method of manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curing ceramic material according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a method of implementing a reinforcing node in a method for manufacturing a 3D structure using a room temperature curing ceramic material according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the shape of an extruded product implemented by a method of manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curing ceramic material according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are views showing a schematic configuration of a nozzle device for a method of manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curing ceramic material according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다. The present invention can be implemented in various other forms without departing from the technical idea or main features thereof. Accordingly, the embodiments of the present invention are merely illustrative in all respects and should not be interpreted as limiting.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

및/또는 이라는 용어는 복수 항목들의 조합 또는 복수 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The term and/or includes a combination of a plurality of items or any of a plurality of items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’있다거나 ‘접속되어’있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When an element is referred to as being'connected' or'connected' to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘직접 연결되어’있다거나 ‘직접 접속되어’있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. On the other hand, when a component is referred to as being'directly connected' or'directly connected' to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, ‘포함하다’또는 ‘구비하다’, ‘가지다’등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, terms such as'include','include','have', etc. are intended to designate the existence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification. It is to be understood that the possibility of the presence or addition of other features or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof beyond that is not preliminarily excluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.

상온 경화형 세라믹 압출식 적층제조기술은 슬러리 혹은 페이스트 형태의 원료소재를 압출을 통해서 선형의 압출물을 생성하고 지정된 이송경로를 따라 적층을 통해 2차원 혹은 3차원의 파트나 제품을 제조하는 기술이다. Room temperature curing ceramic extrusion lamination manufacturing technology is a technology that produces a linear extrudate through extrusion of raw materials in the form of a slurry or paste, and manufactures a two-dimensional or three-dimensional part or product through lamination along a designated transport path.

이러한 과정을 통해서 생성된 세라믹 제품을 그린 성형체라 하며, 최종적으로 강도를 부여하기 위해서 세라믹 입자 간의 상호 물질확산을 통한 치밀화 과정으로 알려진 소결과정을 수행하게 되며, 소결과정은 주로 열 혹은 열-기계 에너지를 성형체에 부여하는 과정으로 이루어진다. The ceramic product produced through this process is called a green molded body, and in order to finally give strength, a sintering process known as a densification process through mutual material diffusion between ceramic particles is performed.The sintering process is mainly heat or thermo-mechanical energy. It consists in the process of imparting to the molded body.

한편, 시멘트와 같은 소재는 수화반응으로 알려진 상온 화학반응을 통해서 고강도를 구현하게 되는 특징을 가지며, 이러한 특징에 의해 시멘트와 같은 소재를 압출하여 선형의 압출물을 생성 및 적층하는 과정을 통해 2차원 혹은 3차원의 파트나 제품을 제조 시, 제조된 성형체가 상온에서 강도를 가지는 최종제품화가 가능하다. On the other hand, a material such as cement has a feature of realizing high strength through a chemical reaction at room temperature known as a hydration reaction, and by this feature, a material such as cement is extruded to create and laminate a linear extrudate. Or, when manufacturing a three-dimensional part or product, the manufactured molded body can be made into a final product having strength at room temperature.

상술한 바와 같이, 시멘트와 같은 소재의 상온 경화 특성을 활용하여 압출식 적층제조를 통해서 건축물을 제조하는 건축 3D 프린팅 기술이 상용화되고 있다. As described above, architectural 3D printing technology for manufacturing buildings through extrusion-type lamination manufacturing by utilizing the room temperature hardening properties of materials such as cement is being commercialized.

상온 경화형 세라믹 압출식 적층제조기술은 압출소재의 특성과 적층제조 공정 및 대상물의 3차원 형상에 따라서 품질이 달라진다. Room temperature curing ceramic extrusion-type additive manufacturing technology varies in quality depending on the characteristics of the extruded material, the additive manufacturing process, and the three-dimensional shape of the object.

구체적으로, 압출적층제조 전 주기에서 소재의 압출성, 압출 적층물의 형상 유지능, 3차원 형상을 이루는 적층물간의 계면 연속성, 3차원 적층 과정의 파트의 거시적 형상 유지능이 고려되어야 한다. Specifically, the extrudability of the material, the ability to maintain the shape of the extruded laminate, the interfacial continuity between the laminates forming a three-dimensional shape, and the ability to maintain the macroscopic shape of the part in the three-dimensional lamination process should be considered in the entire cycle of extrusion laminate manufacturing.

아울러, 최종 제품은 제품의 형상에 따라서 구조강도가 달라지게 된다. In addition, the structural strength of the final product varies depending on the shape of the product.

이러한 복잡한 상관관계에 의해서 소량 생산되는 다양한 제품에 범용적으로 적용할 수 있는 공정 시공법이 제시되지 않는 경우 높은 소재-공정-제품 특성의 불확실성을 해소하기 어려우므로 기술의 상용화에 한계를 가지게 된다. If a process construction method that can be universally applied to various products produced in small quantities due to such a complex correlation is difficult to resolve the uncertainty of high material-process-product characteristics, there is a limit to the commercialization of the technology.

이러한 한계를 극복하기 위하여, 본원발명에서는 상온 경화형 세라믹 재료의 압출에 의해 형성되는 선형부(100)가 소정의 경로로 형성되어 이루어진 다수의 레이어를 적층하여 3차원 구조물을 형성하는 방법에 있어서, 상기 선형부(100)에 보강용 노드(100n)가 포함되도록 함으로써, 3차원 구조물의 구조강화, 세라믹 재료의 경화 과정 중 균열 방지, 돌출형 디자인 형성 등을 구현하고자 한다. In order to overcome this limitation, in the present invention, in the method of forming a three-dimensional structure by stacking a plurality of layers formed by forming a linear portion 100 formed by extrusion of a room temperature curable ceramic material in a predetermined path, the By including the reinforcing node 100n in the linear part 100, it is intended to reinforce the structure of the 3D structure, prevent cracks during the curing process of ceramic materials, and form a protruding design.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 압출식 적층물은 폭과 두께가 균일한 직선형의 선형부(10)를 구현하는 것이지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 일정한 주기 혹은 선택적 주기를 가지는 보강용 노드(100n)를 생성하는 방식으로 3차원의 구조물을 형성한다. For example, as shown in FIG. 1, a typical extrusion-type laminate implements a linear linear portion 10 having a uniform width and thickness, but as shown in FIG. 2, in the present invention, a certain period or A three-dimensional structure is formed by generating a reinforcing node 100n having a selective period.

상기 보강용 노드(100n)는 3차원의 구조물에 있어 강도를 보강하는 기능을 수행하는 동시에 높이 방향으로 상하로 중첩되도록 구성됨에 따라 접합강도를 확보하는 기능을 통해서 3차원 구조물의 품질 신뢰성을 확보할 수 있다. As the reinforcing node 100n performs a function of reinforcing strength in a three-dimensional structure and is configured to overlap vertically in a height direction, it is possible to secure quality reliability of a three-dimensional structure through a function of securing the bonding strength. I can.

한편, 3차원 구조물의 모델은 일반적으로 CAD 방식을 통해서 생성할 수 있다. Meanwhile, a model of a 3D structure can generally be created through a CAD method.

CAD 파일에서 생성된 모델에서 노드 보강방식은, 첫째, CAE를 통해서 최적의 노드를 설계하고, 이를 통해서 노드가 보강된 3D 모델을 제조하는 방법, 둘째, CAD 파일을 슬라이싱하는 단계에서 노드생성 알고리즘을 이용하여 직접 G-Code를 편집하는 방법이 있을 수 있다. The node reinforcement method in the model created from the CAD file is: First, a method of designing an optimal node through CAE and manufacturing a 3D model with reinforced nodes through it, and second, a node creation algorithm in the step of slicing the CAD file. There may be a way to directly edit G-Code by using.

상기 첫째 방법은, CAE를 이용한 노드 보강단계는 노드의 크기와 패턴을 통해서 구조 안정성을 최적화하는 과정을 거치고, 이를 통해서 노드가 보강된 3D 모델을 결정한다. In the first method, the node reinforcement step using CAE goes through a process of optimizing structural stability through the size and pattern of the node, and through this, a 3D model to which the node is reinforced is determined.

노드 보강 3D 모델은 슬라이싱 과정에서 노드 형성 표준 알고리즘을 통해서 압출기, 이송 구동부 및 노드 생성용 장치의 동작조건을 확정하고 이를 공정으로 구현하는 과정을 통해서 제품을 제조한다. In the node reinforcement 3D model, the product is manufactured through the process of determining the operating conditions of the extruder, the transfer driving unit, and the node generation device through the standard algorithm for forming a node in the slicing process and implementing it as a process.

상기 둘째 방법은, 슬라이싱 과정에서 노드 보강을 수행하는 경우는 비교적 단순한 형상이나 기존의 데이터 베이스를 토대로 표준화된 노드생성 알고리즘을 통해서 노드가 보강되는 과정을 거친다. In the second method, when node reinforcement is performed in the slicing process, the node is reinforced through a relatively simple shape but a standardized node generation algorithm based on an existing database.

노드 생성 알고리즘은 노드 간격에 따라서 압출물의 부피를 계산하고 적층과정에 적층물의 위치별 계산된 부피를 구현하기 위해서 펄스화된 구동정보를 도출한다. The node generation algorithm calculates the volume of the extrudate according to the node spacing and derives pulsed driving information to implement the calculated volume for each position of the stack during the stacking process.

노드별 펄스 구동정보를 압출구동 혹은 이송구도 정보로 통합하는 과정을 통해서 G-Code를 생성하는 자동화된 방식이다. It is an automated method that generates G-Code through the process of integrating pulse drive information for each node into extrusion drive or transfer structure information.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 일실시예에 따른 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법은, 보강용 노드(100n)가 형성될 부분(Ns)을 포함된 3차원 구조물 모델의 단면 레이어를 기준으로 압출 경로 및 압출 조건을 설정하는 조건설정단계와, 주재료 분사노즐(200)이 상기 압출 경로 및 압출 조건을 따라 이동하면서 상온 경화형 세라믹 재료를 분사하여 보강용 노드(100n)를 포함한 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성하는 적층단계를 포함하여 이루어진다. A method for manufacturing a 3D structure using a room temperature curable ceramic material according to an embodiment of the present invention includes an extrusion path and an extrusion path based on a cross-sectional layer of a 3D structure model including a portion Ns in which a reinforcing node 100n is to be formed. A condition setting step of setting extrusion conditions, and a ceramic laminate layer (100+100n) including a reinforcing node (100n) by spraying a room temperature-curable ceramic material while the main material spraying nozzle 200 moves along the extrusion path and extrusion conditions. It comprises a lamination step to form.

상기 보강용 노드(100n)는 상온 경화형 세라믹 재료를 압출에 따라 형성되는 선형부(100) 상에 일체로 포함되어 있는 원형 또는 타원형으로 형성된 부분을 의미하며, 상기 보강용 노드(100n)는 상기 선형부(100)의 폭보다 넓게 형성된다. The reinforcing node 100n refers to a portion formed in a circular or elliptical shape that is integrally included on the linear portion 100 formed by extrusion of a room temperature-curable ceramic material, and the reinforcing node 100n is the linear It is formed wider than the width of the part 100.

먼저, 상기 조건설정단계는 상술한 보강용 노드(100n)가 형성될 부분을 포함된 3차원 구조물 모델의 단면 레이어를 기준으로 압출 경로 및 압출 조건을 설정하는 단계로서, 이에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. First, the condition setting step is a step of setting the extrusion path and extrusion conditions based on the cross-sectional layer of the 3D structure model including the portion where the reinforcing node 100n will be formed, and will be described in detail. .

일예로, 도 3에 도시된 바와 같이 , 상기 보강용 노드(100n)가 형성될 부분을 포함된 3차원 구조물 모델의 단면 레이어는, 원본 3차원 구조물 모델(M)에 보강용 노드(100n)가 형성될 부분이 포함된 보강 3차원 구조물 모델(M`)을 슬라이스 과정을 통해 형성될 수 있다. As an example, as shown in FIG. 3, a cross-sectional layer of a 3D structure model including a portion in which the reinforcing node 100n is to be formed is a reinforcing node 100n in the original 3D structure model M. A reinforced 3D structure model M′ including a portion to be formed may be formed through a slicing process.

구체적으로, 원본 3차원 구조물 모델(A)을 기준으로 보강용 노드(100n)가 형성될 부분이 부가된 보강 3차원 구조물 모델(M`)을 형성한 후, 보강 3차원 구조물 모델(M`)의 슬라이스 과정을 통해 다수의 단면 레이어(Ms+Ns)로 분할하며, 각 단면 레이어(Ms+Ns)의 선형 대응부(Ms)와 노드 대응부(Ns)에 대응하도록 상온 경화형 세라믹 재료의 압출 경로 및 압출 조건을 설정한다. Specifically, after forming a reinforced 3D structure model (M`) to which the part where the reinforcing node 100n will be formed is added based on the original 3D structure model (A), the reinforced 3D structure model (M`) The extrusion path of the room temperature-curable ceramic material is divided into a plurality of single-sided layers (Ms+Ns) through the slicing process of, and corresponds to the linear counterpart (Ms) and the node counterpart (Ns) of each single-sided layer (Ms+Ns). And setting the extrusion conditions.

여기서, 상기 압출 경로는 상기 상온 경화형 세라믹 재료를 압출하는 주재료 분사노즐(200)의 이동 경로이며, 압출 조건은 상기 주재료 분사노즐(200)의 이동속도와 상기 주재료 분사노즐(200)을 통해 압출되는 재료의 압출속도를 포함한다. Here, the extrusion path is a movement path of the main material injection nozzle 200 for extruding the room temperature curable ceramic material, and the extrusion condition is the movement speed of the main material injection nozzle 200 and the main material injection nozzle 200 extruded through the Includes the material's extrusion rate.

다른 일예로, 도 4에 도시된 바와 같이 , 상기 보강용 노드(100n)가 형성될 부분을 포함된 3차원 구조물 모델의 단면 레이어는, 원본 3차원 구조물 모델(M)을 슬라이스 과정을 통해 형성된 단면 레이어에 보강용 노드(100n)가 형성될 부분을 보강하여 형성할 수 있다. As another example, as shown in FIG. 4, the cross-sectional layer of the 3D structure model including the portion where the reinforcing node 100n is to be formed is a cross section formed through a slicing process of the original 3D structure model M It may be formed by reinforcing a portion of the layer where the reinforcing node 100n is to be formed.

구체적으로, 원본 3차원 구조물 모델(M)을 슬라이스 과정을 통해 다수의 단면 레이어로 분할하고, 각 단면 레이어의 선형 대응부(Ms)에 보강용 노드(100n)가 형성될 노드 대응부(Ns)가 부가되도록 보강한 후, 보강용 노드(100n)가 형성될 부분이 부가된 각 단면 레이어의 선형 대응부(Ms)와 노드 대응부(Ns)에 대응에 대응하도록 상온 경화형 세라믹 재료의 압출 경로 및 압출 조건을 설정한다. Specifically, the original three-dimensional structure model (M) is divided into a plurality of cross-sectional layers through a slicing process, and a node corresponding portion (Ns) in which a reinforcing node (100n) is to be formed in the linear corresponding portion (Ms) of each cross-sectional layer. After reinforcing so that the reinforcing node 100n is formed, the extrusion path of the room temperature curing ceramic material corresponding to the correspondence to the linear counterpart Ms and the node counterpart Ns of each cross-sectional layer to which the reinforcing node 100n is formed is added, and Set the extrusion conditions.

여기서, 상기 압출 경로는 상기 상온 경화형 세라믹 재료를 압출하는 주재료 분사노즐(200)의 이동 경로이며, 압출 조건은 상기 주재료 분사노즐(200)의 이동속도와 상기 주재료 분사노즐(200)을 통해 압출되는 재료의 압출속도를 포함한다. Here, the extrusion path is a movement path of the main material injection nozzle 200 for extruding the room temperature curable ceramic material, and the extrusion condition is the movement speed of the main material injection nozzle 200 and the main material injection nozzle 200 extruded through the Includes the material's extrusion rate.

한편, 상기 조건설정단계에서는, 보강용 노드(100n)가 형성될 부분이 포함된 3차원 구조물 모델의 모든 단면 레이어에 대해 압출 경로 및 압출 조건을 설정하도록 구성됨에 바람직하다. Meanwhile, in the condition setting step, it is preferable that the extrusion path and extrusion conditions are set for all cross-sectional layers of the three-dimensional structure model including the portion in which the reinforcing node 100n is to be formed.

다음으로, 상기 적층단계는 주재료 분사노즐(200)이 상기 압출 경로 및 압출 조건에 따라 이동하면서 상온 경화형 세라믹 재료를 분사하여 보강용 노드(100n)를 포함한 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성하는 단계로서, 이에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. Next, in the lamination step, the main material injection nozzle 200 sprays the room temperature-curable ceramic material while moving according to the extrusion path and extrusion conditions to form a ceramic laminate layer (100+100n) including a reinforcing node 100n. As a step, this will be described in detail.

상기 적층단계는 주재료 분사노즐(200)을 통해 상온 경화형 세라믹 재료를 압출하여 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성하는 단계이다. The lamination step is a step of forming a ceramic laminate layer (100+100n) by extruding a room temperature curable ceramic material through the main material spray nozzle 200.

상기 세라믹 적층 레이어(100+100n)는 선형부(100)와 보강용 노드(100n)를 포함하여 구성되며, 상기 적층단계에서는 상기 선형부(100)와 보강용 노드(100n)가 형성될 수 있도록 상온 경화형 세라믹 재료를 압출하여 상기 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성하게 된다. The ceramic multilayer layer (100+100n) includes a linear portion 100 and a reinforcing node 100n, and in the lamination step, the linear portion 100 and the reinforcing node 100n may be formed. The room temperature curable ceramic material is extruded to form the ceramic multilayer layer (100+100n).

구체적으로, 상기 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성하는 방법은, 상기 조건설정단계에서 설정된 압출 경로 및 압출 조건에 대응하여 상기 주재료 분사노즐(200)이 이동하면서 상온 경화형 세라믹 재료를 압출하도록 이루어진다. Specifically, the method of forming the ceramic multilayer layer (100+100n) is made to extrude the room temperature-curable ceramic material while the main material spray nozzle 200 moves in response to the extrusion path and extrusion conditions set in the condition setting step. .

이때, 상기 적층단계에서, 도 5에 도시된 바와 같이 , 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도, 주재료 분사노즐(200)의 이동속도, 주재료 분사노즐(200)의 이동경로 중 어느 하나를 제어함에 따라 상기 선형부(100)와 보강용 노드(100n)로 이루어진 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성할 수 있다. At this time, in the lamination step, as shown in FIG. 5, by controlling any one of the extrusion speed of the room temperature curing ceramic material, the movement speed of the main material injection nozzle 200, and the movement path of the main material injection nozzle 200, the A ceramic multilayer layer 100+100n including the linear portion 100 and the reinforcing node 100n may be formed.

일예로, 상기 주재료 분사노즐(200)의 이동속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐(200)을 통해 압출되는 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도를 제어함에 따라 상기 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성할 수 있다. For example, in a state in which the moving speed of the main material injection nozzle 200 is constant, the ceramic laminate layer (100+100n) by controlling the extrusion speed of the room temperature-curable ceramic material extruded through the main material injection nozzle 200 Can be formed.

구체적으로, 상기 조건설정단계에서 설정된 압출 경로데로 상기 주재료 분사노즐(200)이 이동하면서 선형부(100)를 형성하는 중에, 상기 보강용 노드(100n)의 형성 지점에 이르게 되면, 상기 주재료 분사노즐(200)을 통해 압출되는 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도를 증가시켜 압출량이 일시적으로 많아지도록 제어함에 따라 해당 지점에 보강용 노드(100n)를 형성할 수 있다. Specifically, when the main material injection nozzle 200 moves along the extrusion path set in the condition setting step to form the linear part 100, when it reaches the formation point of the reinforcing node 100n, the main material injection nozzle By increasing the extrusion speed of the room temperature curable ceramic material extruded through 200 to temporarily increase the amount of extrusion, the reinforcing node 100n may be formed at the corresponding point.

다른 일예로, 상기 주재료 분사노줄의 압출속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐(200)의 이동속도를 제어함에 따라 상기 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성할 수 있다. As another example, the ceramic multilayer layer 100+100n may be formed by controlling the moving speed of the main material injection nozzle 200 while the extrusion speed of the main material injection nozzle is constant.

구체적으로, 상기 조건설정단계에서 설정된 압출 경로데로 상기 주재료 분사노즐(200)이 이동하면서 선형부(100)를 형성하는 중에, 상기 보강용 노드(100n)의 형성 지점에 이르게 되면, 상기 주재료 분사노즐(200)의 이동속도가 일시적으로 느려지거나 정지하도록 제어함에 따라 해당 지점에 상온 경화형 세라믹 재료의 압출량이 일시적으로 많아지도록 제어함에 따라 상기 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성할 수 있다. Specifically, when the main material injection nozzle 200 moves along the extrusion path set in the condition setting step to form the linear part 100, when it reaches the formation point of the reinforcing node 100n, the main material injection nozzle As the movement speed of 200 is controlled to temporarily slow or stop, the amount of extrusion of the room temperature curable ceramic material is temporarily increased at the corresponding point, thereby forming the ceramic multilayer layer 100+100n.

또다른 일예로, 상기 주재료 분사노줄의 압출속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐(200)의 이동경로를 제어함에 따라 상기 보강용 노드(100n)를 형성할 수 있다. As another example, the reinforcing node 100n may be formed by controlling the movement path of the main material injection nozzle 200 while the extrusion speed of the main material injection nozzle is constant.

구체적으로, 상기 조건설정단계에서 설정된 압출 경로데로 상기 주재료 분사노즐(200)이 이동하면서 선형부(100)를 형성하는 중에, 상기 보강용 노드(100n)의 형성 지점에 이르게 되면, 상기 주재료 분사노즐(200)이 보강용 노드(100n)의 형상에 대응하여 원형 또는 타원형의 경로로 적어도 1회 이상 이동함에 따라 해당 지점에 상온 경화형 세라믹 재료의 압출량이 일시적으로 많아지도록 제어함에 따라 상기 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성할 수 있다. Specifically, when the main material injection nozzle 200 moves along the extrusion path set in the condition setting step to form the linear part 100, when it reaches the formation point of the reinforcing node 100n, the main material injection nozzle As 200 moves in a circular or elliptical path at least once or more in response to the shape of the reinforcing node 100n, the ceramic laminate layer ( 100+100n) can be formed.

도 6은 보강용 노드(100n)의 패턴을 도시한 도면으로서, 도 6의 (a), (b), (c)는 하나의 선형부(100)에 일정 주기로 보강용 노드(100n)가 형성된 경우에 대해 예시하였고, 도 6의 (d)는 이중 벽 구조물과 이중 벽 구조물의 내부를 보강하는 패턴의 적용시 보강용 노드(100n)가 형성된 경우에 대해 예시하였다. 6 is a diagram showing a pattern of a reinforcing node 100n, in which (a), (b), and (c) of FIG. 6 is a reinforcing node 100n formed at a predetermined period in one linear part 100 The case was illustrated, and FIG. 6D illustrates a case in which a reinforcing node 100n is formed when a pattern for reinforcing the interior of the double wall structure and the double wall structure is applied.

상술한 바와 같은 과정을 통해 선형부(100)와 보강용 노드(100n)로 이루어진 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 형성할 수 있으며, 이러한 과정을 반복함에 따라 다수의 세라믹 적층 레이어(100+100n)를 계속 적층하여 3차원 구조물을 형성할 수 있게 된다. Through the above-described process, a ceramic multilayer layer 100+100n consisting of the linear part 100 and the reinforcing node 100n can be formed, and by repeating this process, a plurality of ceramic multilayer layers 100+100n ) Can be continuously stacked to form a three-dimensional structure.

이때, 상하로 서로 이웃하여 적층된 하층의 세라믹 적층 레이어(100+100n)의 보강용 노드(100n)와 상층의 세라믹 적층 레이어(100+100n)의 보강용 노드(100n)를 적어도 일부 면적이 중첩되도록 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 중첩을 통해 상하의 세라믹 적층 레이어(100+100n) 적층 면적이 증가되어 최종 3차원 구조물의 구조강화를 이룰 수 있다. At this time, at least a partial area overlaps the reinforcement node 100n of the lower ceramic multilayer layer (100+100n) stacked up and down adjacent to each other and the reinforcement node 100n of the upper ceramic multilayer layer (100+100n) It is preferable that it be made so that the stacking area of the upper and lower ceramic stacked layers (100+100n) is increased through such overlapping, thereby reinforcing the structure of the final 3D structure.

한편, 상기에서 설명한 상기 보강용 노드(100n)의 3가지 형성방법 이외에, 상기 보강용 노드(100n)의 형성은 보강용 노드(100n)의 형성 지점에서 표준화된 노드형성 압출 사이클, 이송 사이클, 이송경로 사이클을 G-Code화하여 구현하고, 복수의 노드 사이의 압출 및 이송정보를 생성하는 방식으로 편리한 경로설계가 가능한 알고리즘을 통해서 적층제조에 적용이 가능할 수 있다. On the other hand, in addition to the three formation methods of the reinforcing node 100n described above, the formation of the reinforcing node 100n is a normalized node formation extrusion cycle, a transfer cycle, and a transfer at the formation point of the reinforcing node 100n. It can be applied to additive manufacturing through an algorithm that enables convenient path design by implementing a path cycle by G-coded and generating extrusion and transfer information between a plurality of nodes.

아울러, 각각의 보강용 노드(100n)가 제품화 및 제품화 과정의 기준점으로 활용이 가능하므로, 적층제조 과정에서 발생하는 적층의 문제를 모니터링하고 해결을 위한 G-Code 수정시 작업위치에 대한 빠른 지정과 수정 작업을 위한 G-Code 발생을 쉽게 하는 장점을 가진다. In addition, since each reinforcing node (100n) can be used as a reference point for productization and productization, it is possible to quickly designate the work location when modifying G-Code for monitoring and solving problems of stacking that occurs in the additive manufacturing process. It has the advantage of making it easy to generate G-Code for modification work.

실제로, 3차원 적층모델에서 각각의 보강용 노드(100n)는 위치별 고유한 주소값이 주어지고, 공정과정에서 에러코드가 발생하는 경우 후속 적층과정에서 수정된 적층정보로 치유가 전개되도록 빠르게 G-code를 수정하는 것이 필요하다. In fact, in the 3D stacking model, each reinforcement node (100n) is given a unique address value for each location, and if an error code occurs in the process, G It is necessary to modify the -code.

이 경우에 치유를 위한 영역 선정에 보강용 노드(100n)의 주소를 활용하는 것이 피드백 공정의 결정을 빠르게 하며 지정된 보강용 노드(100n)의 후속 보강용 노드(100n) 간 G-code 정보를 제한적으로 수정하는 방식을 통해서 진단-공정정보수정-수정정보이용 적층이 빠르게 진행될 수 있게 한다.In this case, using the address of the reinforcement node (100n) to select a healing region speeds up the decision of the feedback process, and restricts G-code information between the subsequent reinforcement nodes (100n) of the designated reinforcement node (100n). Through the method of modifying with the method, the diagnosis-process information modification-correction information use stacking can proceed quickly.

한편, 본 실시예의 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법의 구현을 위한 노즐은, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. Meanwhile, a nozzle for implementing a method for manufacturing a 3D structure using a room temperature curing ceramic material according to the present embodiment may be configured as shown in FIGS. 7 and 8.

구체적으로, 중앙 부분에 하방으로 재료가 분사될 수 있도록 원통형으로 형성된 주재료 분사노즐(200)이 구비되고, 상기 주재료 분사노즐(200)을 감싸도록 링 형태의 추가 부착 장치(300)가 구성될 수 있다. Specifically, a main material injection nozzle 200 formed in a cylindrical shape so that the material can be sprayed downward in the central portion, and an additional attachment device 300 in the form of a ring to surround the main material injection nozzle 200 may be configured. have.

상기 추가 부착 장치(300)는 가이드와 모터 등의 수단을 통하여 상기 주재료 분사노즐(200)을 회전축으로 하여 회전이 가능하도록 구성될 수 있으며, 상기 추가 부착 장치(300)에는 보조 분사노즐(310, 320)이 구비될 수 있으며, 상기 보조 분사노즐(310, 320)을 통해 계면 윤활제, 경화 지연재 혹은 추가적인 입자상의 첨가물을 분사할 수 있다. The additional attachment device 300 may be configured to rotate by using the main material spray nozzle 200 as a rotation axis through means such as a guide and a motor, and the additional attachment device 300 includes an auxiliary spray nozzle 310, 320) may be provided, and an interfacial lubricant, a hardening retardant, or an additional particulate additive may be sprayed through the auxiliary spray nozzles 310 and 320.

또한, 상기 추가 부착 장치(300)에는 평면상의 위치를 감지하는 위치 센서(330)가 구비될 수 있으며, 상기 위치 센서(330)는 초기 위치와 노드 형성위치에서의 위치를 제어하는 목적으로 활용되는 동시에 노드 형성위치에서 노드 형성을 위해서 위치를 이동하는 조건을 스위치로 활용하여 압출기의 공간상에서의 상대적인 위치를 확인할 수 있도록 추가적인 기능이 포함된 센서 및 통신 모듈을 포함하고 있어 각 노드 생성시 압출기의 운동상태를 모니터링하는 기능이 가능할 수 있다. In addition, the additional attachment device 300 may be provided with a position sensor 330 for detecting a position on a plane, the position sensor 330 is used for the purpose of controlling the position at the initial position and the node formation position. At the same time, it includes a sensor and communication module with additional functions to check the relative position in the space of the extruder by using the condition of moving the position from the node formation position to the node formation as a switch. The ability to monitor the condition may be possible.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다. Although the present invention has been described based on a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, it is apparent to those skilled in the art that many various and obvious modifications are possible without departing from the scope of the present invention from this description. Accordingly, the scope of the present invention should be construed by the claims described to include many of these variations.

100:선형부
100n:보강용 노드
Ms:선형 대응부
Ns:노드 대응부
100: linear part
100n: node for reinforcement
Ms: Linear counterpart
Ns: node counterpart

Claims (8)

보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 단면 레이어를 기준으로 압출 경로 및 압출 조건을 설정하는 조건설정단계; 및
주재료 분사노즐이 상기 압출 경로 및 압출 조건에 따라 이동하면서 상온 경화형 세라믹 재료를 분사하여 선형부와 보강용 노드를 포함한 세라믹 적층 레이어를 형성하는 적층단계;를 포함하고,
상기 적층단계는 적어도 2 이상의 적층 레이어를 형성하고,
상기 선형부와 보강용 노드는 상기 주재료로 형성되고,
상기 보강용 노드는 상기 선형부의 폭보다 넓게 형성되고,
상하로 서로 이웃하여 적층된 하층의 세라믹 적층 레이어의 보강용 노드와 상층의 세라믹 적층 레이어의 보강용 노드가 적어도 일부 면적이 중첩되도록 적층되는, 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법.
A condition setting step of setting an extrusion path and an extrusion condition based on a cross-sectional layer including a portion in which a reinforcing node is to be formed; And
Including; a lamination step of forming a ceramic laminate layer including a linear portion and a reinforcing node by spraying a room temperature-curable ceramic material while the main material jet nozzle moves according to the extrusion path and extrusion conditions,
In the laminating step, at least two laminating layers are formed,
The linear portion and the reinforcing node are formed of the main material,
The reinforcing node is formed to be wider than the width of the linear part,
A method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curable ceramic material in which a reinforcing node of a lower ceramic multilayer layer and a reinforcement node of an upper ceramic multilayer layer stacked up and down adjacent to each other are laminated to overlap at least some areas.
제1항에 있어서,
상기 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 단면 레이어는,
원본 3차원 구조물 모델에 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 보강 3차원 구조물 모델을 슬라이스 과정을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법.
The method of claim 1,
A cross-sectional layer including a portion in which the reinforcing node is to be formed,
A method for manufacturing a 3D structure using a room temperature curing type ceramic material, characterized in that a reinforced 3D structure model including a portion in which a reinforcing node is to be formed in the original 3D structure model is formed through a slicing process.
제1항에 있어서,
상기 보강용 노드가 형성될 부분이 포함된 단면 레이어는,
원본 3차원 구조물 모델의 슬라이스 과정을 통해 형성된 단면 레이어에 보강용 노드가 형성될 부분을 보강하여 형성된 것을 특징으로 하는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법.
The method of claim 1,
A cross-sectional layer including a portion in which the reinforcing node is to be formed,
3D structure manufacturing method using a room temperature curing type ceramic material, characterized in that formed by reinforcing a portion in which a reinforcing node is to be formed on a cross-sectional layer formed through a slicing process of an original 3D structure model.
제1항에 있어서,
상기 적층단계에서 상기 보강용 노드의 적층은,
상기 주재료 분사노즐의 이동속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐을 통해 압출되는 상온 경화형 세라믹 재료의 압출속도를 제어함에 따라 적층이 이루어지는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법.
The method of claim 1,
The stacking of the reinforcing nodes in the stacking step,
A method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature-curable ceramic material, characterized in that lamination is performed by controlling the extrusion speed of the room-temperature-curable ceramic material extruded through the main-material spray nozzle while the movement speed of the main material spray nozzle is constant. .
제1항에 있어서,
상기 적층단계에서 상기 보강용 노드의 적층은,
상기 주재료 분사노줄의 압출속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐의 이동속도를 제어함에 따라 적층이 이루어지는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법.
The method of claim 1,
The stacking of the reinforcing nodes in the stacking step,
3D structure manufacturing method using a room temperature curing type ceramic material, characterized in that the lamination is performed by controlling the moving speed of the main material injection nozzle while the extrusion speed of the main material injection nozzle is constant.
제1항에 있어서,
상기 적층단계에서 상기 보강용 노드의 적층은,
상기 주재료 분사노줄의 압출속도가 등속인 상태에서, 상기 주재료 분사노즐의 이동경로를 제어함에 따라 적층이 이루어지는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법.
The method of claim 1,
The stacking of the reinforcing nodes in the stacking step,
3D structure manufacturing method using a room temperature curing type ceramic material, characterized in that the lamination is performed by controlling the movement path of the main material injection nozzle while the extrusion speed of the main material injection nozzle is constant.
제1항에 있어서,
상기 조건설정단계에서는, 3차원 구조물 모델의 슬라이스 과정을 통해 형성된 다수의 단면 레이어에 대해 압출 경로 및 압출 조건을 설정하고,
상기 적층단계에서는, 상기 다수의 단면 레이어에 대응하는 각각의 세라믹 적층 레이어를 반복적으로 적층하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 상온 경화형 세라믹 재료를 이용한 3차원 구조물 제조방법.
The method of claim 1,
In the condition setting step, an extrusion path and an extrusion condition are set for a plurality of cross-sectional layers formed through a slicing process of a three-dimensional structure model,
In the lamination step, a method for manufacturing a three-dimensional structure using a room temperature curable ceramic material, characterized in that the ceramic laminate layers corresponding to the plurality of cross-sectional layers are repeatedly laminated.
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