KR102262891B1 - 3ｄ 프린터용 노즐 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3Ｄ 프린터용 노즐 구조에 관한 것으로, 테프론호스와 황동결합관이 결합된 노즐과; 노즐이 착탈 가능하게 결합되는 공급부재를 포함하되, 히터블럭으로부터 공급되는 열에 의해 확관되어 터지는 현상을 방지하는 것은 물론 노즐의 교환이 용이한 것을 특징으로 하며, 노즐의 교환이 용이하면서 황동결합관 내측에 테프론호스를 삽입하여 열이 테프론호스로 전달되는 것을 방지되어 테프론호스가 열에 의해 확관되어 터지는 현상을 방지하는 효과가 있다.

Description

3Ｄ 프린터용 노즐 구조{Nozzle structure for 3D printer}

본 발명은 3D 프린터용 노즐 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노즐과 테프론 호스가 일체화된 노즐에서 열화 막힘 현상 및 소재 확관 현상에 발생하는 것을 개선한 것은 물론 노즐의 교체가 용이한 3D 프린터용 노즐 구조에 관한 것이다.

3D 구조물을 형성하는 기술에는 열 가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식, 액체 상태의 '광경화성 수지'가 담긴 수조(Vat) 안에 레이저 빔을 투사하고 수조 안에 있는 조형물이 한 층(Layer) 씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 하강하고 다시 레이저를 주사하여 입체 구조물을 형성하는 방식, 액체 상태의'광경화성 수지(빛을 받으면 경화되는 수지)'에 조형하고자 하는 모양의 빛을 투사하면서 수지를 층층이 굳혀 입체 구조물을 형성하는 방식, 잉크젯 프린터 원리를 이용하여 프린터 헤드의 노즐에서 액체 상태의 컬러 잉크와 경화물질(바인더)을 분말 원료에 압출하여 입체 구조물을 형성하는 방식 등 다양한 방식이 있다. 이 가운데 열 가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식은 하나의 동일한 액화 원료(플라스틱, 왁스, 금속 등)를 지정(목표)된 범위에 적층시켜 입체 구조물을 완성 시킨다.

FFF(Fused Filament Fabrication) 또는 FDM(Fused Deposition Modeling)로 불리는 이러한 기술 방식을 이용한 노즐 조립체는, 롤러의 회전에 의해 원료가 노즐로 공급되고, 높은 열에 의해 원료가 녹아 압출된다. 그러나, 종래의 노즐 조립체는, 열화 막힘 현상, 즉, 장시간 프린트 작업을 지속하는 경우 필라멘트 용융에 필요한 고온의 열이 온도 상승 위치 뿐 아니라 필라멘트 삽입부까지 가해지게 되어 필라멘트 용융·토출을 방해하고 이에 따라 노즐의 막힘 현상을 유발하는 문제점이 있다. 따라서, 종래 장치에 의하면 장시간 사용 시 열화 막힘 현상이 발생함에 따라 필라멘트 용융액이 노즐 조립체 밖으로 빠져나오게 되고, 보수 작업을 위하여 장치 전체를 분해한 후 노즐부를 교체해야 하는 단점을 갖는다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제10-2016-0128607호(2016.10.13. 공개)의 "모듈 분리형 3D 프린터 원료 압출 장치"는 모듈 분리형 3D 프린터 원료 압출 장치에 있어서, 원통형 체결 구조를 구비하고, 원료를 압출하는 노즐부; 상기 노즐부의 상기 원통형 체결 구조와 연결되어 원료 공급 경로를 형성하는 경로 제공용 관; 및 상기 경로 제공용 관 내에 삽입되어 원료의 상기 경로 제공용 관 내 부착을 방지하는 부착방지용 관을 포함하고, 상기 노즐부, 상기 경로 제공용 관 및 상기 부착방지용 관은 각각 서로 분리가능하며, 상기 부착방지용 관은 상기 경로 제공용 관의 하부로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기의 선행문헌은 부착방지용 관은, 경로 제공용 관 내 장착 시, 경로 제공용 관의 내벽을 이루어 경로 제공용 관과 함께 필라멘트가 노즐부에 정확하게 주입되도록 돕는 경로를 형성함과 동시에 필라멘트가 경로 제공용 관의 내벽에 부착되어 필라멘트의 흐름이 방해되지 않도록 하는 특징을 가지고 있다.

그러나 상기의 선행문헌은 제공용 관과 부착방지용 관의 결합시 완전한 밀착이 이루어지지 못해 틈이 발생하고, 이러한 틈으로 용융된 필라멘트가 유입되면서 굳는 현상이 발생하여 정해진 양의 필라멘트가 공급되지 못하는 문제점이 있다.

또한, 제공용 관과 부착방지용 관 사이의 틈으로 유입된 용융된 필라멘트가 굳는 현상에 의해 작업의 중지시 또는 공급용 필라멘트의 교환시에 필라멘트의 공급경로가 막히는 현상이 발생하는 문제점을 내포하고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0128607호(2016.10.13. 공개)

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 노즐의 교환이 용이하면서 황동결합관 내측에 테프론호스를 삽입하여 열이 테프론호스로 전달되는 것을 방지되어 테프론호스가 열에 의해 확관되어 터지는 현상을 방지하는 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 노즐과 황동결합관의 결합이 용이하고, 노즐과 황동결합관 사이에 틈이 발생되지 않도록 하여 용융된 필라멘트가 틈으로 유입되지 못하도록 하는 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 히터블럭으로부터 절단되는 열의 방열이 하우징과 히터블럭에서 같이 이루어져 황동결합관을 통해 테프론호스로 전달되는 것을 최대한 차단할 수 있도록 하는 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로,

테프론호스와 황동결합관이 결합된 노즐과; 노즐이 착탈 가능하게 결합되는 공급부재를 포함하되, 히터블럭으로부터 공급되는 열에 의해 확관되어 터지는 현상을 방지하는 것은 물론 노즐의 교환이 용이한 것을 특징으로 하는 포함하는 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 제공한다.

본 발명의 노즐은, 히터블럭의 열에 의해 필라멘트를 용융하여 성형물을 성형하는 노즐본체와; 노즐본체와 완전밀착이 이루어지면서 틈이 발생하지 않도록 경사밀착면을 가지며 테프론호스가 결합되는 황동결합관과; 히터블럭으로부터 전달되는 열에 의해 확관되는 것을 방지할 수 있도록 황동결합관의 내측에 형성된 단턱까지만 결합이 이루어져 필라멘트가 공급되는 테프론호스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공급부재는, 히터블럭으로부터 전달되는 열에 의해 테프론호스가 확관되는 것을 방지할 수 있도록 제1방열공과 제2방열공이 형성되어 테프로호스로 열이 전달되는 것을 방지함은 물론 노즐이 착탈이 용이하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1방열공은, 히터블럭으로부터 절단되는 열의 방열이 하우징과 히터블럭에서 같이 이루어져 황동결합관을 통해 테프론호스로 전달되는 것을 최대한 차단할 수 있도록 하우징과 히터블럭에는 '

'자 형상으로 이루어져 히터블럭의 상부쪽으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 황동결합관 내측에 삽입된 테프론호스로 과도한 열의 전달이 방지되므로 테프론호스가 열에 의해 확관되어 터지는 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 황동결합관의 하부에 경사밀착면이 형성되므로 나사결합에 의해 노즐과 황동결합관이 결합되므로 견고한 결합이 이루어지므로 종래의 노즐과 황동결합관 사이에 틈이 발생하여 용융된 필라멘트가 틈으로 유입되는 문제점을 해소하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 히터블럭으로부터 절단되는 열의 방열이 하우징과 히터블럭에서 같이 이루어져 황동결합관을 통해 테프론호스로 전달되는 것을 최대한 차단하므로 히터블럭의 열에 의해 과도하게 온도가 상승하는 것을 방지하면서 적정한 온도로 유지되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조가 히터블럭과 결합된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조에서 노즐의 구성을 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조에서 공급부재이 구성을 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 상세하게 설명한다.

본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조는 테프론호스(13)가 내측에 결합된 황동결합관(12)이 결합되는 노즐본체(11)를 포함하는 노즐(10)이 공급부재와 결합되어 히터블럭으로부터 공급되는 열에 의해 필라멘트를 용융시켜 성형물을 성형할 수 있도록 3D 프린터에 설치되는 것을 특징으로 하는 한다.

상기와 같은 특징으로 이루어지는 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조에서 제2방열공이 형성된 하우징의 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐과 히터블럭이 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 단면 구성을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 4를 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명은 3Ｄ 프린터용 노즐 구조는 노즐(10), 공급부재(20) 및 히터블럭(30)을 포함한다.

상기 노즐(10)은 히터블럭(30)의 열에 의해 필라멘트를 용융하여 성형물을 성형하는 노즐본체(11)와, 노즐본체(11)과 완전밀착이 이루어지면서 틈이 발생하지 않도록 경사밀착면(12a)을 가지며 테프론호스(13)가 결합되는 황동결합관(12)과, 히터블럭(30)으로부터 전달되는 열에 의해 확관되는 것을 방지할 수 있도록 황동결합관(12)의 내측에 형성된 단턱까지만 결합이 이루어져 필라멘트가 공급되는 테프론호스(13)를 포함한다.

또한, 상기 노즐본체(11)는 황동결합관(12)과 결합시 완전밀착이 이루어지도록 내측에 경사면(미부호)이 형성된다.

그리고 상기 황동결합관(12)은 노즐본체의 경사면과 밀착되는 경사밀착면(22a)이 형성되어 히터블럭(30)에 의해 용용되는 필라멘트가 유입되는 것을 방지할 수 있도록

상기 공급부재(20)는 노즐본체(11)가 착탈될 수 있도록 하우징(21)이 구성되고, 상기 하우징(21)은 히터블럭(30)으로부터 전달되는 열에 의해 테프론호스(13)가 확관되는 것을 방지할 수 있도록 제1방열공(21a)과 제2방열공(21b)이 형성된다.

상기 제1방열공(21a)은 히터블럭(30)으로부터 절단되는 열의 방열이 하우징(21)과 히터블럭(30)에서 같이 이루어져 황동결합관(12)을 통해 테프론호스(13)로 전달되는 것을 최대한 차단할 수 있도록 하우징(21)과 히터블럭(30)에는 '

'자 형상으로 이루어져 히터블럭(30)의 상부쪽으로 연결된다.

상기 제1방열공(21a)을 '

'자 형태로 형성하는 것은 히터블럭(30)으로부터 전단되는 열의 방열이 하우징(21)과 히터블럭(30)에서 같이 이루어져 황동결합관(12)을 통해 테프론호스(13)로 전달되는 것을 최대한 차단한다.

또한, 상기 하우징(21)에는 제2방열공(21b)을 형성하며, 상기 제2방열공(21b)은 히터블럭(30)에서 전달되는 열을 방열되도록 하여 테프론호스(13)로 열 전달을 최대한 차단한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 3Ｄ 프린터용 노즐 구조의 작용을 설명한다.

먼저, 테프론호스(13)가 결합된 황동결합관(12)을 노즐본체(11)의 상부에 인입시켜 나사 결합하고, 노블본체(11)에 결합한 상태에서 공급부재(20)의 하우징(21)의 내측으로 압입시켜 나사 고정한다.

상기 테프론호스(13)가 결합된 황동결합관(12), 노즐본체(11)를 공급부재(20)의 하우징(21)을 결합한 상태에서 히터블럭(30)을 노즐본체에 결합하여 필라멘트가 유입되어 히터블럭(30)의 열에 의해 용융되어 노즐(10)로 분사될 수 있도록 3D 프린팅장치에 설치한다.

상기 3D 프린팅장치에 설치한 상태에서 릴에서 공급되는 필라멘트가 유입되면, 히터블럭(30)의 열에 의해 노즐본체(11)에서 필라멘트를 용융시키고, 용융된 필라멘트가 분사된다.

상기 히터블럭(30)의 열에 의해 필라멘트가 용융될 때, 필라멘트의 공급관 역할을 하는 테프론호스(13)는 황동결합관(12)의 끝단에서 거리가 이격되게 위치하기 때문에 히터블럭(30)의 열이 테프론호스(13)로 전달되지 않아 열에 의해 확관되거난 또는 터지는 현상이 방지된다.

또한, 제1방열공(21a)이 하우징(21)과 히터블럭(30)에 연설되게 되게 형성되므로 히터블럭(30)으로부터 절단되는 열이 황동결합관(12)을 통해 테프론호스(13)로 전달되지 않는다.

이러한 열의 차단은 하우징(21)과 히터블럭(30)에는 '

'자 형상으로 제1방열공(21a)으로 히터블럭(30)의 방열이 이루어짐으로서 과도하게 온도가 상승되는 것을 막는다.

그리고 하우징에 형성된 제2방열공(21b)을 통해서도 방열이 이루어지기 때문에 히터블럭(30)으로부터 절단되는 열이 황동결합관(12)을 통해 테프론호스(13)로 전달되는 것을 차단한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 제1방열공(21a)과 제2방열공(21b)에서 방열이 이루어지기 때문에 황동결합관(12) 내측에 삽입된 테프론호스(13)로 과도한 열 전달이 방지되므로 테프론호스(13)가 열에 의해 확관되어 터지는 현상을 방지한다.

또한 본 발명은 황동결합관(12)의 하부에 경사밀착면(12a)이 형성되므로 나사결합에 의해 노즐(10)과 황동결합관(12)이 결합되므로 견고한 결합이 이루어지므로 종래의 노즐과 황동결합관 사이에 틈이 발생하여 용융된 필라멘트가 틈으로 유입되는 문제점을 해소하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 히터블럭(30)으로부터 절단되는 열의 방열이 하우징(21)과 히터블럭(30)에서 같이 이루어져 황동결합관(12)을 통해 테프론호스(13)로 전달되는 것을 최대한 차단하므로 히터블럭(30)의 열에 의해 과도하게 온도가 상승하는 것을 방지하면서 적정한 오도로 유지되는 효과가 있다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 고안이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 고안의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 고안의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 고안의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 노즐
11: 노즐본체
12(22): 황동결합관
12a(22a): 경사밀착면
13(23): 테프론호스
20: 공급부재
21: 하우징
21a: 제1방열공
21b: 제2방열공
30: 히터블럭

Claims (4)

1. 테프론호스(23)와 황동결합관(12)이 결합된 노즐(10)과;
   노즐이 착탈 가능하게 결합되는 공급부재(20)를 포함하되,
   히터블럭(30)으로부터 공급되는 열에 의해 확관되어 터지는 현상을 방지하는 것은 물론 노즐(10)의 교환이 용이하며,
   상기 공급부재(20)는, 히터블럭으로부터 전달되는 열에 의해 테프론호스(13)가 확관되는 것을 방지할 수 있도록 제1방열공(21a)과 제2방열공(21b)이 형성되고,
   상기 제1방열공(21a)은 히터블럭(30)으로부터 절단되는 열의 방열이 하우징(21)과 히터블럭(30)에서 같이 이루어져 황동결합관(12)을 통해 테프론호스(13)로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 하우징(21)과 히터블럭(30)에는 '

   

   '자 형상으로 이루어져 히터블럭(30)의 상부쪽으로 연결되며,
   상기 제2방열공(21b)은 히터블럭(30)에서 전달되는 열을 방열되도록 하여 테프론호스(13)로 열 전달을 차단하는 것을 특징으로 하는 3Ｄ 프린터용 노즐 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 노즐(10)은,
   히터블럭(30)의 열에 의해 필라멘트을 용융하여 성형물을 성형하는 노즐본체(11)와;
   노즐본체(11)과 완전밀착이 이루어지면서 틈이 발생하지 않도록 경사밀착면(12a)을 가지며 테프론호스(13)가 결합되는 황동결합관(12)과;
   히터블럭(30)으로부터 전달되는 열에 의해 확관되는 것을 방지할 수 있도록 황동결합관(12)의 내측에 형성된 단턱까지만 결합이 이루어져 필라멘트가 공급되는 테프론호스(13);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 3Ｄ 프린터용 노즐 구조.
   
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