KR102318739B1 - Torch for additive manufacturing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적층가공을 위한 토치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 적층가공(Additive Manufacturing; AM)을 할 때, 적층재의 유동낙하를 방지하고, 표면 조도를 향상시킬 수 있는 토치에 관한 것이다.The present invention relates to a torch for additive manufacturing. More particularly, it relates to a torch capable of preventing the flow and fall of the laminate and improving the surface roughness when performing additive manufacturing (AM).
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the material described in this section is not prior art to the claims of this application, and inclusion in this section is not an admission that it is prior art.
최근에 3D 프린팅 방식으로, 용가재를 가열한 후 적층가공하여 금속 구조물을 제작하는 기술이 개발되고 있다.Recently, a 3D printing method, a technology for manufacturing a metal structure by heating a filler metal and then additive manufacturing has been developed.
레이저를 열원으로 하는 금속 구조물의 적층가공(Additive Manufacturing; AM) 기술은 아크 용접에 비하여 정밀도가 높으며 표면조도가 양호하다. 하지만, 용착속도가 비교적 낮고 분말이나 열원장비 비용 등 생산비용이 비싸다는 단점이 있다. The additive manufacturing (AM) technology of metal structures using a laser as a heat source has higher precision and better surface roughness than arc welding. However, there are disadvantages in that the welding rate is relatively low and the production cost such as powder or heat source equipment is expensive.
이와 같은 특징들에 의해, 현재 소형 정밀 구조물의 제조가 용이하지만 점차로 용착속도를 향상시킬 수 있는 제조기술의 발달로 인하여 대형 정밀 금속구조물에까지 그 적용범위를 넓혀가고 있다.Due to these characteristics, it is currently easy to manufacture a small precision structure, but due to the development of manufacturing technology that can gradually improve the welding speed, the scope of application is being extended to a large precision metal structure.
금속구조물의 적층가공기술은 용가재를 기준으로 하여 용접하는 경우에는 분말과 와이어로 크게 나누어지게 된다. 분말 용가재를 사용하는 경우에는 주로 레이저를 열원으로 사용하여 적층을 하게 되고, 와이어 용가재를 사용하는 경우에는 레이저, 전자빔 및 아크를 열원으로 사용하여 적층을 하게 된다.The additive manufacturing technology of metal structures is largely divided into powder and wire in the case of welding based on filler metal. In case of using powder filler metal, lamination is mainly performed using a laser as a heat source, and in case of using wire filler metal, lamination is performed using laser, electron beam and arc as heat source.
아크를 열원으로 하는 금속구조물의 적층 가공은 크게 GMAW와 TIG 및 플라즈마 용접이 사용되고 있는데, 높은 용착속도로 인하여 생산원가가 낮은 장점이 있지만 정밀도가 낮고 표면조도가 나쁘다는 문제점이 있다.GMAW, TIG, and plasma welding are largely used for additive manufacturing of metal structures using an arc as a heat source. Although the production cost is low due to the high welding speed, there are problems in that the precision is low and the surface roughness is poor.
이에 본 발명은 높은 용착속도를 가지면서 표면조도를 향상시킬 수 있는 보다 개선된(enhanced) 적층가공을 위한 토치를 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention intends to propose a torch for enhanced additive manufacturing capable of improving surface roughness while having a high deposition rate.
본 발명의 일 실시예는 적층가공을 위한 토치를 제공하는데 그 목적이 있다.An embodiment of the present invention aims to provide a torch for additive manufacturing.
또한, 본 발명의 목적은 적층재의 유동낙하를 방지하여 공정효율성을 향상시키는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to improve process efficiency by preventing the flow and fall of the laminate.
또한, 본 발명의 목적은 적층재의 표면 조도를 향상시킬 수 있는 적층가공용 토치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a torch for additive manufacturing capable of improving the surface roughness of a laminate.
또한, 본 발명의 목적은 가열된 적층재의 냉각을 보조할 수 있는 수단을 구비한 적층가공용 토치를 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a torch for additive manufacturing with means capable of assisting in cooling the heated laminate.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. will be able
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공을 위한 토치는 열원에 의해 가열된 적층재를 토치노즐을 통하여 토출하는 토치부, 기설정된 모델링에 따라 상기 적층재가 적층될 수 있도록 상기 토치노즐의 토출 방향을 제어하는 토치가동부, 토출된 상기 적층재의 유동 낙하를 방지하는 적층재 가이드 및 상기 토치부, 상기 토치가동부 및 상기 적층재 가이드를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the torch for additive manufacturing according to an embodiment of the present invention is a torch unit for discharging a laminated material heated by a heat source through a torch nozzle, the laminated material can be laminated according to a preset modeling It may include a torch moving part for controlling the discharge direction of the torch nozzle, a stacking material guide for preventing flow and falling of the discharged stacked material, and a controller for controlling the torch part, the torch movable part, and the stacking material guide .
이 때, 상기 토치부는, 외부의 적층재를 내부로 공급하는 적층재공급부, 상기 적층재공급부를 통해 공급된 적층재를 가열하는 열원부, 상기 열원부에 의하여 가열된 적층재를 토출하는 토치노즐 및 상기 적층재가 토출되는 방향으로 보호가스를 토출하는 보호가스공급부를 포함할 수 있다.At this time, the torch unit includes a lamination material supply unit for supplying an external lamination material to the inside, a heat source unit for heating the lamination material supplied through the lamination material supply unit, and a torch nozzle for discharging the laminate material heated by the heat source unit. and a protective gas supply unit for discharging the protective gas in a direction in which the stacking material is discharged.
이 때, 상기 적층재 가이드는, 상기 토치부에서 토출된 적층재의 외측면을 지지하는 적어도 하나 이상의 가이드 플레이트 및 상기 토치부와 상기 가이드 플레이트 사이에 개재되어 상기 가이드 플레이트의 위치를 제어하는 가이드 가동부를 포함할 수 있다.At this time, the stacking material guide includes at least one guide plate supporting the outer surface of the stacking material discharged from the torch unit and a guide movable part interposed between the torch unit and the guide plate to control the position of the guide plate. may include
이 때, 상기 가이드 가동부는, 상기 토치부의 외측면을 따라 회전할 수 있는 회전부 및 일단이 상기 회전부와 연결되고 타단이 상기 가이드 플레이트와 연결되어 상기 가이드 플레이트의 높이 및 각도를 조절하는 관절부를 포함할 수 있다.In this case, the guide movable part may include a rotating part that can rotate along the outer surface of the torch part, and a joint part having one end connected to the rotating part and the other end connected to the guide plate to adjust the height and angle of the guide plate. can
이 때, 상기 가이드 플레이트는, 상기 적층재의 너비에 대응하는 너비로 형성될 수 있다.In this case, the guide plate may be formed to have a width corresponding to the width of the stacking material.
이 때, 상기 가이드 플레이트는, 구리, 탄소 합성물, 탄소 튜브, 흑연 및 그래핀 중 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.In this case, the guide plate may be formed of at least one or more of copper, carbon composite, carbon tube, graphite, and graphene.
이 때, 상기 가이드 플레이트는, 상기 가이드 플레이트 외부면 또는 내부에 위치하는 냉각수 호스 및 상기 냉각수 호스의 양단을 통하여 냉각수를 입출하는 펌프를 포함할 수 있다.In this case, the guide plate may include a coolant hose positioned on an outer surface or inside of the guide plate, and a pump for injecting coolant in and out through both ends of the coolant hose.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공 방법은, 기설정된 모델링에 따라 적층재를 토출하여 적층가공(Additive Manufacturing)하는 방법에 있어서, 제어부를 통하여, 기설정된 모델링에 따라 토치노즐의 토출 방향을 제어하도록 토치가동부를 제어하는 단계, 상기 제어부를 통하여, 토출된 상기 적층재의 외측면을 지지하도록 가이드 플레이트의 위치를 제어하는 단계, 상기 제어부를 통하여, 토출되는 상기 적층재의 양, 적층재의 냉각속도 및 상기 가이드 플레이트의 너비를 기반으로 상기 토치가동부의 이동속도를 산출하는 단계 및 상기 제어부를 통하여, 상기 이동속도를 유지하면서 상기 모델링에 따라 적층재를 토출하도록 상기 토치노즐, 상기 토치가동부 및 상기 가이드 플레이트를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in the additive manufacturing method according to an embodiment of the present invention, in a method of additive manufacturing by discharging a laminate according to a preset modeling, the discharge direction of the torch nozzle according to a preset modeling through a control unit Controlling the torch moving part to control the, through the control unit, the step of controlling the position of the guide plate to support the outer surface of the discharged laminated material, through the control unit, the amount of the laminated material discharged, cooling of the laminated material Calculating the moving speed of the torch moving part based on the speed and the width of the guide plate, and through the control unit, the torch nozzle and the torch moving part to discharge the stacked material according to the modeling while maintaining the moving speed and controlling the guide plate.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는 적층가공을 위한 개선된(enhanced) 토치를 제안한다는 측면에서 기술적인 효과를 갖는다.As such, one embodiment of the present invention has a technical effect in terms of proposing an enhanced torch for additive manufacturing.
또한, 본 발명에 따르면, 적층재의 유동낙하를 방지할 수 있어, 적층재의 일회 적층량을 증가시킬 수 있고, 이를 통해 공정효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the flow and fall of the lamination material, it is possible to increase the amount of one-time lamination of the lamination material, thereby improving the process efficiency.
또한, 본 발명에 따르면, 적층재의 표면 조도를 향상시킴으로써, 표면 후가공을 줄이거나 생략하여 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by improving the surface roughness of the laminate, it is possible to reduce or omit the surface post-processing to improve productivity.
또한, 본 발명에 따르면, 가열된 적층재의 냉각을 보조할 수 있는 수단을 구비한 적층가공용 토치를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a torch for additive manufacturing provided with means for assisting cooling of the heated laminate.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.
본 발명의 특정한 바람직한 실시예들의 상기에서 설명한 바와 같은 또한 다른 측면들과, 특징들 및 이득들은 첨부 도면들과 함께 처리되는 하기의 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공을 위한 토치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드의 정면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드의 사용예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중 적층재 가이드의 사용예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트의 규격을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트에 적용되는 냉각부재의 예시도이다.
상기 도면들을 통해, 유사 참조 번호들은 동일한 혹은 유사한 엘리먼트들과, 특징들 및 구조들을 도시하기 위해 사용된다는 것에 유의해야만 한다.Other aspects, features and benefits as described above of certain preferred embodiments of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.
1 is a side view of a torch for additive manufacturing according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a torch unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view and a side view of a laminate guide according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view of the use of the laminate guide according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating the use of a multi-layered material guide according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing the standard of a guide plate according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view of a cooling member applied to a guide plate according to an embodiment of the present invention.
It should be noted that throughout the drawings, like reference numerals are used to denote the same or similar elements, features, and structures.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of technical contents that are well known in the technical field to which the present invention pertains and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly convey the gist of the present invention without obscuring the gist of the present invention by omitting unnecessary description.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings. In addition, the size of each component does not fully reflect the actual size. In each figure, the same or corresponding elements are assigned the same reference numerals.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.At this time, it will be understood that each block of the flowchart diagrams and combinations of the flowchart diagrams may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be embodied in a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions performed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are not described in the flowchart block(s). It creates a means to perform functions. These computer program instructions may also be stored in a computer-usable or computer-readable memory that may direct a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, and thus the computer-usable or computer-readable memory. It is also possible that the instructions stored in the flow chart block(s) produce an article of manufacture containing instruction means for performing the function described in the flowchart block(s). The computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that instructions for performing the processing equipment provide steps for performing the functions described in the flowchart block(s).
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing specified logical function(s). It should also be noted that in some alternative implementations it is also possible for the functions recited in blocks to occur out of order. For example, two blocks shown one after another may in fact be performed substantially simultaneously, or it is possible that the blocks are sometimes performed in the reverse order according to the corresponding function.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.At this time, the term '~ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as field-programmable gate array (FPGA) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and '~ unit' refers to what role carry out the However, '-part' is not limited to software or hardware. The '~ unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Thus, as an example, '~' denotes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and '~ units' may be combined into a smaller number of components and '~ units' or further separated into additional components and '~ units'. In addition, components and '~ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.
본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명함에 있어서, 특정 시스템의 예를 주된 대상으로 할 것이지만, 본 명세서에서 청구하고자 하는 주요한 요지는 유사한 기술적 배경을 가지는 여타의 통신 시스템 및 서비스에도 본 명세서에 개시된 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 적용 가능하며, 이는 당해 기술분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.In describing the embodiments of the present invention in detail, an example of a specific system will be mainly targeted, but the main subject matter to be claimed in the present specification is to extend the scope disclosed herein to other communication systems and services having a similar technical background. It can be applied within a range that does not deviate significantly, and this will be possible at the discretion of a person with technical knowledge skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공을 위한 토치(100)의 측면도이다.1 is a side view of a
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공을 위한 토치(100)는 토치부(110), 토치가동부(120), 적층재 가이드(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있고, 적층가공을 수행하여 가공물을 제작할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
보다 상세하게 살펴보면, 토치부(110)는 열원에 의해 가열된 적층재(200)를 토치노즐(115)을 통하여 토출할 수 있다. 이 때, 토치부(110)는 적층재공급부(111)를 통하여 외부의 적층재(200)를 내부로 공급받고, 열원부(113)를 통하여 적층재(200)를 가열하고, 토치노즐(115)을 통하여 가열된 적층재(200)를 외부로 토출할 수 있다. 또한, 토치부(110)는 가열된 적층재(200)가 토출되는 방향으로 보호가스를 토출하는 보호가스공급부(117)를 더 포함할 수 있다. 토치부(110)와 관련해서는 도 2를 참조하여 보다 상세하게 후술하도록 한다.In more detail, the
이 때, 적층재(200)는 폴리머, 금속 및 세라믹 등 적어도 하나 이상일 수 있으며, 분말 또는 와이어 형태로 공급될 수 있다. 따라서, 적층재공급부(111)는 적층재(200)의 형태에 따라 다르게 생성될 수 있다.At this time, the laminate 200 may be at least one of polymer, metal, ceramic, etc., and may be supplied in the form of powder or wire. Accordingly, the stacking
또한, 토치가동부(120)는 기설정된 모델링에 따라 상기 적층재(200)가 적층될 수 있도록 상기 토치노즐(115)의 토출 방향을 제어할 수 있다. 이 때, 토치가동부(120)는 적어도 하나 이상의 관절(123)과 하나 이상의 로드부(121)의 조합으로 구성될 수 있으며, 상기 관절(123)은 3차원 기준으로 자유운동이 가능하도록 형성될 수 있으며, 보다 상세하게는 각 관절(123)은 요(Yaw), 피치(Pitch) 및 롤(Roll) 운동이 가능하도록 형성되어 토치부(110)를 자유롭게 제어할 수 있도록 할 수 있다.In addition, the
또한, 적층재 가이드(130)는, 토출된 상기 적층재(200)의 유동 낙하를 방지할 수 있다. 종래 기술은 레이저 열원을 주로 사용하며, 레이저(Laser) 열원의 에너지 집중을 위해 아주 작은 초점을 이용하고, 상기 초점의 작은 크기 때문에 생산성이 낮아진다는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위하여, 레이저 열원보다 높은 에너지를 가진 아크(Arc) 열원을 사용하고자 하는 시도가 있었으나, 높은 에너지에 의하여 적층재(200)가 흘러내리는 문제가 있었다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드(130)는 토치노즐(115)을 통해 토출되는 가열된 적층재(200)가 기설정된 모델링으로 형태를 유지할 수 있도록 적어도 하나의 측면을 지지함으로써 적층재(200)의 유동낙하를 방지할 수 있다. 보다 바람직하게는 토출된 적층재(200)의 양측면을 지지하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 도 3 내지 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.In addition, the stacking
또한, 제어부(140)는 토치부(110), 토치가동부(120) 및 적층재 가이드(130)를 제어할 수 있다. 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 기설정된 모델링을 따라 토치부(110)가 이동할 수 있도록 토치가동부(120)를 제어하고, 토치부(110)의 이동속도에 따라 토출되는 적층재(200)의 양 및 토출속도를 제어하고, 기설정된 모델링을 따라 적층재 가이드(130)의 위치 및 각도 등을 제어할 수 있다. 이하에서 토치부(110), 토치가동부(120) 및 적층재 가이드(130)의 동작에 관하여 설명하는 것은 제어부(140)에 의한 제어신호를 기반으로 동작하는 것을 전제로 할 수 있다.In addition, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치부(110)의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토치부(110)는 적층재공급부(111), 열원부(113), 토치노즐(115) 및 보호가스공급부(117)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토치부(110)는 적층재(200)를 가열시켜 기설정된 모델링에 따라 적층될 수 있도록 토출시킬 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
이 때, 적층재공급부(111)는 외부의 적층재(200)를 내부로 공급할 수 있다. 상술한 바와 같이 적층재(200)는 분말 또는 와이어 형태로 공급될 수 있으며(도면은 와이어 또는 로드 형태를 예시로 도시한 것), 이 때, 적층재공급부(111)는 원통형으로 형성되어 토치부(110) 중앙에 위치할 수 있다. 또한, 적층재공급부(111)는 제어부(140)의 제어신호에 따라 적층재(200)의 공급속도를 제어할 수도 있다.At this time, the lamination
열원부(113)는 적층재공급부(111)를 통해 내부로 공급된 적층재(200)를 외부로 토출하기 전에 가열할 수 있다. 이 때, 열원은 레이저 열원 또는 아크 열원 중 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 이 때, 열원부(113)는 토치노즐(115)로 토출되는 적층재(200)를 가열시켜 기설정된 모델링에 따라 성형이 가능하도록 할 수 있다. 이 때, 아크 열원은 에너지 레벨이 높아 적층재(200)가 과다하게 가열되어 유동 낙하가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 적층재 가이드(130)를 포함하여 적층재(200)의 유동 낙하를 방지하면서 토출된 적층재(200)의 표면 조도를 향상시킬 수 있다.The
토치노즐(115)은 열원부(113)에 의하여 가열된 적층재(200)를 토출할 수 있다. 이 때, 토치 노즐은 가열된 적층재(200)가 기설정된 모델링에 따라 정확하게 토출될 수 있도록 하부 모서리가 개방된 깔대기 형상으로 형성될 수 있다.The
보호가스공급부(117)는 적층재(200)가 토출되는 방향으로 보호가스를 토출할 수 있다. 이 때, 보호가스는 용융된 적층재(200)가 대기중의 산소, 질소 습기 등에 의해 오염되는 것을 방지하는 역할을 한다. The protective
도 3(a)은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드(130)의 정면도이고, 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드(130)의 측면도이다.Figure 3 (a) is a front view of the
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 적층재 가이드(130)는, 상기 토치부(110)에서 토출된 적층재(200)의 외측면을 지지하는 적어도 하나 이상의 가이드 플레이트(131) 및 상기 토치부(110)와 상기 가이드 플레이트(131) 사이에 개재되어 상기 가이드 플레이트(131)의 위치를 제어하는 가이드 가동부(133)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B , the stacking
이 때, 가이드 플레이트(131)는 토출된 적층재(200)의 양 외측면을 지지할 수 있도록 한 쌍으로 이루어지는 것이 바람직하며, 토출된 적층재(200)의 표면 조도를 향상시키기 위하여 내측면은 평탄한 형상으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 가이드 플레이트(131)는 가이드 가동부(133)에 의하여 위치 및 각도가 제어될 수 있는데, 이는 가이드 플레이트(131)가 기설정된 모델링에 따라 적층재(200)의 형상에 대응하여 동작할 수 있도록 하기 위함이다. 예를 들어, 적층재(200)가 일정 기울기를 가지는 형상으로 토출되는 경우에는 가이드 플레이트(131)로 적층재(200)의 기울기에 따라 함께 기울어져야 유동 낙하를 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 토출된 적층재(200)는 열원부(113)에 의해 가열된 상태로써, 최대한 빨리 냉각시켜 형태를 유지하는 것이 바람직하다. 이를 위해 가이드 플레이트(131)는 냉각부재를 포함할 수 있는데 이와 관련해서는 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.At this time, the
또한, 가이드 플레이트(131)의 형상은 플레이트를 일 실시예로 설명하고 있으나, 플레이트에 한정되는 것은 아니고, 토출된 적층재(200)와 접촉하는 면이 오목 또는 볼록한 곡면으로 형성될 수도 있고, 롤러 형태로도 형성될 수 있다. In addition, the shape of the
가이드 가동부(133)는, 가이드 플레이트(131)의 위치 및 각도 중 적어도 하나 이상을 제어하기 위하여 상기 토치부(110)의 외측면을 따라 회전할 수 있는 회전부(137) 및 일단이 상기 회전부(137)와 연결되고 타단이 상기 가이드 플레이트(131)와 연결되어 상기 가이드 플레이트(131)의 높이 및 각도를 조절하는 관절부(135)를 포함할 수 있다. The guide
회전부(137)가 토치부(110)의 외측면을 따라 회전하기 위하여, 토치부(110) 외측면에는 회전부(137)가 고정되어 회전할 수 있도록 레일 또는 홈을 포함할 수 있고, 회전부(137)는 상기 레일 또는 상기 홈에 설치되어 회전할 수 있다.In order for the
이 때, 관절부(135)는 토치가동부(120)와 마찬가지로 하나 이상의 관절과 하나 이상의 로드부의 조합으로 구성될 수 있으며, 상기 관절은 3차원 기준으로 자유운동이 가능하도록 형성될 수 있으며, 보다 상세하게는 각 관절은 요(Yaw), 피치(Pitch) 및 롤(Roll) 운동이 가능하도록 형성되어 가이드 플레이트(131)를 자유롭게 제어할 수 있도록 할 수 있다.At this time, the
이 때, 회전부(137)와 관절부(135)는 제어부(140)의 제어신호를 기반으로 동작할 수 있으며, 적층재 가이드(130)의 사용예시도는 이하에서 후술하도록 한다.At this time, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드(130)의 사용예시도이다.4 is an exemplary view of the use of the
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드(130)는 기설정된 모델링에 따라 토출되는 적층재(200)의 형태가 무너지지 않도록 유동적으로 적층재(200)의 외측면을 지지할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
보다 상세하게 살펴보면, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 적층재 가이드(130)는 회전부(137)를 통해 토치부(110) 외측면에서 회전할 수 있어, 토치부(110)의 이동방향 및 각도에 상관없이 토출된 적층재(200)의 형태에 대응할 수 있다. 예를 들어, 기설정된 모델링이 하늘을 향해 개방된 원통이고, 토치부(110)가 지면과 수직을 유지한 상태에서 적층재(200)를 토출하는 경우에, 토치부(110)는 지면과 수직을 유지한 상태로 원형으로 움직이면서 한 층씩 반복적으로 운동할 것이다. 이 때, 적층재 가이드(130)는 회전부(137)를 통해 토치부(110) 외측면을 따라 회전할 수 있어, 토출된 적층재(200)의 형상에 따라 외측면을 지지할 수 있다.In more detail, as shown in FIG. 4( a ), the stacking
또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 적층재 가이드(130)는 관절부(135)를 통하여 가이드 플레이트(131)의 높이와 각도를 조절할 수 있다. 이를 통하여, 가이드 플레이트(131)는 적층재(200)가 지면과 수직이 아닌 각도로 적층되더라도 그에 대응하는 각도로 적층재(200)를 지지할 수 있다.In addition, as shown in Figure 4 (b), the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중 적층재 가이드(130)의 사용예시도이다.5 is a view illustrating the use of the
본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공을 위한 토치(100)의 주목적 중 하나는 토출되어 적층된 적층재(200)의 외측면을 지지하여, 유동 낙하를 방지하며 표면 조도를 향상시키는 것이다.One of the main purposes of the
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예는 토출된 적층재(200)의 양측면을 지지하는 한 쌍의 가이드 플레이트(131)를 포함하고 있으나, 토치부(110)의 이동속도 및 가열된 적층재(200)의 냉각속도 등이 항상 동일할 수는 없어서, 달성하고자 하는 목적을 달성하지 못할 수도 있다.To this end, one embodiment of the present invention includes a pair of
예를 들면, 가열된 적층재(200)의 냉각속도가 토치부(110)의 이동속도보다 느린 경우에 적층재(200)가 굳기도 전에 가이드 플레이트(131)가 이동하게 되어, 유동낙하 문제가 다시 발생할 수 있으며, 외측면이 흘러내려 표면 조도가 안좋아질 수도 있다.For example, when the cooling rate of the
이를 해결하기 위하여, 제어부(140)는 토치부(110)의 이동속도, 적층재(200)의 공급속도를 적층재(200)의 냉각속도에 기반하여 조절할 수도 있으나, 적층재(200)의 종류에 따라 냉각속도가 상이할 수 있으며, 매번 설정을 달리해야 한다는 번거로움이 존재할 수 있고, 가이드 플레이트(131)의 너비를 넓게 형성하는 경우에는, 곡선 등이 포함된 정밀한 가공이 어려워진다는 문제점이 있다(가이드 플레이트(131)의 규격과 관련해서는 도 6을 참조하여 후술하도록 한다).In order to solve this problem, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공을 위한 토치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 적층재 가이드(130)를 다중으로 포함할 수 있다.Accordingly, the
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층재 가이드(130)는 토출된 적층재(200)의 양측면을 지지하는 두 쌍의 가이드 플레이트(131_1, 131_2) 및 토치부(110)와 가이드 플레이트(131_1, 131_2) 사이에 개재되어 가이드 플레이트(131_1, 131_2)의 위치를 제어하는 두 쌍의 가이드 가동부 (133_1, 133_2)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the stacking
이 때, 두 쌍의 가이드 플레이트(131_1, 131_2)는 토출 즉시 적층재(200)의 양측면을 지지하는 한 쌍의 제1 가이드 플레이트(131_1)와 토치부(110)의 이동방향으로 기준으로 후방에서 토출된 적층재(200)의 양측면을 지지하는 한 쌍의 제2 가이드 플레이트(131_2)를 포함할 수 있다.At this time, the two pairs of guide plates (131_1, 131_2) are a pair of first guide plates (131_1) supporting both sides of the stacking
이를 통하여, 토치부(110)의 이동속도와 적층재(200)의 냉각속도에 차이가 있는 경우에도 제2 가이드 플레이트(131_2)를 통하여 유동낙하 및 표면 조도 악화라는 문제점을 해결할 수 있다.Through this, even when there is a difference between the moving speed of the
이 때, 적층재 가이드(130)는 제어부(140)의 제어신호에 기반하여, 제2 가이드 플레이트(131_2)가 제1 가이드 플레이트(131_1)와 접촉하도록 위치가 고정되는 제1 모드와 제2 가이드 플레이트(131_2)가 제1 가이드 플레이트(131_1)와 기설정된 간격을 두고 위치가 고정되는 제2 모드 및 제2 가이드 플레이트(131_2)가 토치부(110)의 이동방향을 기준으로 제1 가이드 플레이트(131_1)와 기설정된 간격으로 반복하여 전후진 운동을 하는 제3 모드 중 사용자의 선택에 따라 적어도 하나 이상의 모드를 조합하여 동작할 수 있다.At this time, the stacking
본 발명의 일 실시예에 따른 적층가공을 위한 토치(100)는 상술한 다중 적층재 가이드(130)를 통하여 정밀한 가공이 가능하면서도 토출된 적층재(200)의 유동 낙하를 방지하고 표면 조도를 향상시킬 수 있다.Torch 100 for additive manufacturing according to an embodiment of the present invention prevents the flow and fall of the ejected
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트(131)의 규격을 나타내는 예시도이다.6 is an exemplary view showing the standard of the
상술한 바와 같이 가이드 플레이트(131)의 너비(P_w)가 너무 넓으면, 곡선 등의 복잡한 형태 성형 또는 가공이 어려워지고, 너무 좁으면 토출된 적층재(200)의 유동낙하를 방지할 수 없다.As described above, if the width P_w of the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트(131)는 복잡한 형태의 정밀 성형 또는 가공이 가능하되 토출된 적층재(200)의 유동낙하를 방지하기 위하여 적층재(200)의 너비에 대응하는 너비로 형성될 수 있다. 이 때, 적층재(200)는 열원에 의하여 용융된 상태로 토출되고, 토출된 상태에서는 너비가 상이해질 수 있다. 이 경우 가이드 플레이트(131)의 너비는 토출된 적층재(200)의 너비를 기준으로 결정될 수도 있다.Therefore, the
보다 상세하게 살펴보면, 가이드 플레이트(131)의 너비(P_w)는 토출된 적층재(200)의 너비(F_w)와 동일하거나 기설정된 오차범위를 포함하는 너비로 형성됨이 바람직하다. 예를 들면 기설정된 오차범위가 10%이고, 토출된 적층재(200)의 너비가(F_w)가 10mm인 경우 가이드 플레이트(131)의 너비(P_w)는 9mm 내지 11mm로 형성될 수 있다.In more detail, it is preferable that the width P_w of the
또는, 적층재(200)가 금속인 경우, 토출된 적층재(200)에 기반하는 용융지 크기의 1.1배에서 1.2배로 가이드 플레이트(131)의 너비를 설정할 수도 있다. 이 때, 생산성을 높이기 위한 특별한 경우에는 용접에서의 비드를 위빙하는 경우와 같이 적층재의 용융지 크기보다 여러배 넓은 너비를 갖도록 할 수도 있다.Alternatively, when the
또한, 가이드 플레이트(131)가 다층으로 토출된 적층재(200)를 원활하게 지지할 수 있도록, 가이드 플레이트(131)의 높이는 가이드 플레이트(131)가 토출된 적층재(200)의 최고 1개 층만 지지할 수 있도록 설정될 수 있다. 이는 굴곡 등을 가지는 복잡한 형상으로 적층재(200)가 가공된 경우에 가이드 플레이트(131)가 적절하게 지지할 수 없기 때문이다.In addition, in order for the
따라서, 가이드 플레이트(131)의 높이가 토출된 적층재(200)의 최고 1개 내지 3개 층만 지지할 수 있는 높이로 설정됨이 바람직할 수 있다. Therefore, it may be preferable that the height of the
또한, 가이드 플레이트(131)는 녹는점(Melting point) 및 열전도가 높은 소재로 형성될 수 있다. 토출된 적층재(200)는 열원부(113)에 의해 높은 온도를 가지고 있는데, 가이드 플레이트(131)의 녹는점이 낮다면 토출된 적층재(200)에 의하여 함께 녹을 수 있고, 열전도가 낮다면 토출된 적층재(200)를 빨리 냉각시킬 수 없어, 유동 낙하 등의 문제를 적절하게 해결할 수 없다.In addition, the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트(131)는 녹는점 및 열전도도가 높은 소재로 형성되되, 구리, 탄소 합성물, 탄소 튜브, 흑연 및 그래핀 중 적어도 하나 이상의 소재로 형성됨이 바람직하다. 이 때, 구리는 녹는점이 적당히 높으면서 열전도도가 높은 소재로써 가이드 플레이트(131)에 사용되기 적합하고, 그래핀은 열전도도가 높진 않으나 녹는점이 매우 높아 상황에 따라 적용될 수도 있다. Accordingly, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트(131)에 적용되는 냉각부재의 예시도이다.7 is an exemplary view of a cooling member applied to the
도 7을 참조하면, 가이드 플레이트(131)는 토출된 적층재(200)를 냉각시키기 위한 냉각부재를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
토출된 적층재(200)는 열원부(113)에 의해 용융된 상태라서 냉각시키기 않으면, 가이드 플레이트(131)가 지나간 후에 여전히 유동 낙하될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 가이드 플레이트(131)가 지지하고 있는 동안 토출된 적층재(200)의 열을 외부로 방출하여 빠르게 냉각시킬 필요가 있다. Since the discharged
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 플레이트(131)는 도 7(a)에 도시된 바와 같이 적층재(200)와 접촉하지 않은 외측면에 적층재(200)의 열을 외부로 방출할 수 있는 방열판(150)을 하나 이상 포함할 수 있다.To this end, the
이 때, 방열판(150)은 가이드 플레이트(131)와 동일한 소재로 형성될 수도 있으며, 열전도도가 높은 소재로 다른 소재로 형성될 수도 있다.In this case, the
또한, 가이드 플레이트(131)는 가이드 플레이트(131) 외부면 또는 내부에 위치하는 냉각수 호스(161) 및 냉각수 호스(161)의 양단을 통하여 냉각수를 입출할 수 있는 펌프(160)를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 가이드 플레이트(131) 내부에 냉각수 호스(161)를 설치할 수 있다. 이 때, 냉각수의 순환으로 가이드 플레이트(131)에 전달된 적층재(200)의 열을 외부로 방출할 수 있다.In addition, the
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. Embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely provided for specific examples in order to easily explain the technical contents of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. That is, it will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications are possible based on the technical spirit of the present invention. In addition, each of the above embodiments may be operated in combination with each other as needed.
또한, 본 발명에 따른 제어부(140)의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.In addition, the operating method of the
이와 같이, 본 발명의 다양한 실시예들은 특정 관점에서 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 읽기 전용 메모리(read only memory: ROM)와, 랜덤-접속 메모리(random access memory: RAM)와, 컴팩트 디스크- 리드 온니 메모리(compact disk-read only memory: CD-ROM)들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들(인터넷을 통한 데이터 송신 등)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통해 분산될 수 있고, 따라서 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의해 쉽게 해석될 수 있다.As such, various embodiments of the present invention may be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium in a particular aspect. A computer readable recording medium is any data storage device capable of storing data that can be read by a computer system. Examples of computer readable recording media include read only memory (ROM), random access memory (RAM), and compact disk-read only memory (CD-ROM). ), magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and carrier waves (such as data transmission over the Internet). The computer readable recording medium may also be distributed over network-connected computer systems, so that the computer readable code is stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for achieving various embodiments of the present invention may be easily interpreted by programmers skilled in the field to which the present invention is applied.
또한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 콤팩트 디스크(compact disk: CD), DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 방법은 제어모듈 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 이러한 메모리는 본 발명의 실시예들을 구현하는 명령들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다. In addition, it will be appreciated that the apparatus and method according to various embodiments of the present invention can be realized in the form of hardware, software, or a combination of hardware and software. Such software may contain, for example, a volatile or non-volatile storage device, such as a ROM, or a memory, such as, for example, RAM, a memory chip, device or integrated circuit, whether erasable or rewritable, or For example, the storage medium may be stored in an optically or magnetically recordable storage medium such as a compact disk (CD), DVD, magnetic disk or magnetic tape, and at the same time, a machine (eg, computer) readable storage medium. The method according to various embodiments of the present invention may be implemented by a computer or portable terminal including a control module and a memory, and the memory is configured to store a program or programs including instructions implementing embodiments of the present invention. It can be seen that this is an example of a machine-readable storage medium suitable for
따라서, 본 발명은 본 명세서의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다.Accordingly, the present invention includes a program including code for implementing the apparatus or method described in the claims of the present specification, and a machine (computer, etc.) readable storage medium storing such a program. Further, such a program may be transmitted electronically over any medium, such as a communication signal transmitted over a wired or wireless connection, and the present invention suitably includes the equivalent thereof.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 또한 앞서 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.The embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely provided for specific examples to easily explain the technical contents of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition, the embodiments according to the present invention described above are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
100 : 적층가공을 위한 토치 110 : 토치부
111 : 적층재공급부 113 : 열원부
115 : 토치노즐 117 : 보호가스공급부
120 : 토치가동부 130 : 적층재 가이드
131 : 가이드 플레이트 133 : 가이드 가동부
135 : 관절부 137 : 회전부
140 : 제어부 150 : 방열판
160 : 펌프 161 : 냉각수 호스
200 : 적층재100: torch for additive manufacturing 110: torch part
111: lamination material supply unit 113: heat source unit
115: torch nozzle 117: protective gas supply part
120: torch moving part 130: laminated material guide
131: guide plate 133: guide movable part
135: joint 137: rotating part
140: control unit 150: heat sink
160: pump 161: coolant hose
200: laminate
Claims (10)
기설정된 모델링에 따라 상기 적층재가 적층될 수 있도록 상기 토치노즐의 토출 방향을 제어하는 토치가동부;
토출된 상기 적층재의 유동 낙하를 방지하는 적층재 가이드; 및
상기 토치부, 상기 토치가동부 및 상기 적층재 가이드를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 적층재 가이드는:
상기 토치부에서 토출된 적층재의 외측면을 지지하는 적어도 하나 이상의 가이드 플레이트; 및
상기 토치부와 상기 가이드 플레이트 사이에 개재되어 상기 가이드 플레이트의 위치를 제어하는 가이드 가동부; 를 포함하고,
상기 가이드 플레이트는 탄소 합성물, 탄소 튜브, 흑연 및 그래핀 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
적층가공을 위한 토치.a torch unit for discharging the laminated material heated by the heat source through the torch nozzle;
a torch moving part for controlling a discharge direction of the torch nozzle so that the stacking material can be stacked according to a preset modeling;
a stacking material guide to prevent flow and fall of the discharged stacking material; and
a control unit for controlling the torch unit, the torch moving unit, and the stacking material guide; including,
The laminate guide includes:
at least one guide plate for supporting an outer surface of the stacked material discharged from the torch unit; and
a guide movable part interposed between the torch part and the guide plate to control a position of the guide plate; including,
The guide plate is characterized in that it is formed of at least one of a carbon composite, a carbon tube, graphite, and graphene,
Torch for additive manufacturing.
상기 토치부는,
외부의 적층재를 내부로 공급하는 적층재공급부; 및
상기 적층재공급부를 통해 공급된 적층재를 가열하는 열원부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는,
적층가공을 위한 토치.The method according to claim 1,
The torch unit,
a lamination material supply unit for supplying an external lamination material to the inside; and
a heat source for heating the laminated material supplied through the laminated material supply unit; characterized in that it comprises,
Torch for additive manufacturing.
상기 토치부는,
상기 열원부에 의하여 가열된 적층재를 토출하는 토치노즐; 및
상기 적층재가 토출되는 방향으로 보호가스를 토출하는 보호가스공급부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는,
적층가공을 위한 토치.3. The method according to claim 2,
The torch unit,
a torch nozzle for discharging the laminated material heated by the heat source; and
a protective gas supply unit for discharging the protective gas in a direction in which the stacking material is discharged; characterized in that it comprises,
Torch for additive manufacturing.
상기 가이드 가동부는,
상기 토치부의 외측면을 따라 회전할 수 있는 회전부; 및
일단이 상기 회전부와 연결되고 타단이 상기 가이드 플레이트와 연결되어 상기 가이드 플레이트의 높이 및 각도를 조절하는 관절부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는,
적층가공을 위한 토치.The method according to claim 1,
The guide movable part,
a rotating part capable of rotating along the outer surface of the torch part; and
a joint part having one end connected to the rotating part and the other end connected to the guide plate to adjust the height and angle of the guide plate; characterized in that it comprises,
Torch for additive manufacturing.
상기 가이드 플레이트는,
상기 적층재의 너비에 대응하는 너비로 형성되는 것을 특징으로 하는,
적층가공을 위한 토치.The method according to claim 1,
The guide plate is
characterized in that it is formed with a width corresponding to the width of the laminate,
Torch for additive manufacturing.
상기 가이드 플레이트는 구리로 형성되는 것을 특징으로 하는,
적층가공을 위한 토치.The method according to claim 1,
The guide plate is characterized in that formed of copper,
Torch for additive manufacturing.
상기 가이드 플레이트는,
상기 가이드 플레이트의 외부면 또는 내부에 위치하는 냉각수 호스; 및
상기 냉각수 호스의 양단을 통하여 냉각수를 입출하는 펌프; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층가공을 위한 토치.The method according to claim 1,
The guide plate is
a coolant hose positioned on the outer surface or the inside of the guide plate; and
a pump for inputting and discharging cooling water through both ends of the cooling water hose; Torch for additive manufacturing comprising a.
제어부를 통하여, 기설정된 모델링에 따라 토치노즐의 토출 방향을 제어하도록 토치가동부를 제어하는 단계;
상기 제어부를 통하여, 토출된 상기 적층재의 외측면을 지지하도록 가이드 플레이트의 위치를 제어하는 단계;
상기 제어부를 통하여, 토출되는 상기 적층재의 양, 적층재의 냉각속도 및 상기 가이드 플레이트의 너비를 기반으로 상기 토치가동부의 이동속도를 산출하는 단계; 및
상기 제어부를 통하여, 상기 이동속도를 유지하면서 상기 모델링에 따라 적층재를 토출하도록 상기 토치노즐, 상기 토치가동부 및 상기 가이드 플레이트를 제어하는 단계; 를 포함하되,
상기 가이드 플레이트는:
① 상기 토치노즐에서 토출된 적층재의 외측면을 지지하고,
② 탄소 합성물, 탄소 튜브, 흑연 및 그래핀 중 적어도 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 가이드 플레이트의 위치를 제어하기 위해 상기 토치노즐과 상기 가이드 플레이트 사이에는 가이드 가동부가 개재되는 적층가공 방법.In the method of additive manufacturing by discharging a laminate according to a preset modeling,
controlling, through the control unit, the torch moving unit to control the discharge direction of the torch nozzle according to a preset modeling;
controlling the position of the guide plate to support the outer surface of the discharged laminate through the control unit;
calculating, through the control unit, the moving speed of the torch moving part based on the amount of the stacked material discharged, the cooling rate of the stacked material, and the width of the guide plate; and
controlling the torch nozzle, the torch moving part, and the guide plate through the control unit to discharge the laminated material according to the modeling while maintaining the moving speed; including,
The guide plate comprises:
① Support the outer surface of the laminate discharged from the torch nozzle,
② It is characterized in that it is formed of at least one of carbon composite, carbon tube, graphite, and graphene,
An additive manufacturing method in which a guide movable part is interposed between the torch nozzle and the guide plate to control the position of the guide plate.
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