KR102331858B1 - 출력물 표면 정리형 건설용 3d 프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 구조물을 출력 성형하는 건설용 3D 프린터에 관한 것으로, 콘크리트 또는 모르타르 등을 토출하는 노즐(10)을 로울러(50)가 추종하면서, 출력물 표면에 로울러(50)의 외주면 밀착되어 출력물 표면이 정리되는 것이다.
본 발명을 통하여, 건설용 3D 프린터에 의한 출력물의 출력과 동시에 출력물 표면에 대한 고도의 정리 작업이 수행될 수 있으며, 이로써 출력물의 신속하고 안정적인 평탄화가 가능하고, 미려한 표면 성형이 가능하다.

Description

출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터{SURFACE ROLLING TYPE 3D PRINTER FOR CONSTRUCTION}
본 발명은 각종 구조물을 출력 성형하는 건설용 3D 프린터에 관한 것으로, 콘크리트 또는 모르타르 등을 토출하는 노즐(10)을 로울러(50)가 추종하면서, 출력물 표면에 로울러(50)의 외주면 밀착되어 출력물 표면이 정리되는 것이다.
건설용 3D 프린터는 주로 콘크리트 또는 모르타르 등이 적용되는 유동상 재료를 선형으로 압출하여 적층함으로써 소기 형상의 구조물을 완성하는 장치로서, 전통적인 콘크리트 구조물 시공상 필수적으로 요구되는 공정인 주형 구축 공정을 생략 또는 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 성형성 및 공사기간 등에 있어서 상당한 이점을 얻을 수 있으며, 관련 종래기술로서 특허 제1895151호 등을 들 수 있다.
특허 제1895151호를 비롯한 종래의 건설용 3D 프린터는 도 1에서와 같이, 이동체(20)에 장착된 노즐(10)을 통하여 콘크리트 또는 모르타르 등의 유동상 재료를 선형 압출하고, 압출된 선형 출력물이 적층되어 경화됨에 따라 구조물이 완성되는데, 동 도면에서는 벽체를 출력하는 상황이 예시되어 있다.
건설용 3D 프린터의 출력물은 전술한 바와 같이 기본적으로 선형(線形) 압출물의 형태를 가지며, 이동체(20) 및 노즐(10)의 이동 경로를 따라 선형 압출물이 적층되면서 계획 구조물이 성형되는데, 도 1에 예시된 3D 프린터는 출력물을 토출하는 노즐(10)이 이동체(20)에 장착되되, 이동체(20)는 갠트리 크레인(gantry crane) 형태의 프레임(90)에 승강 가능하도록 장착된 레일(92)을 따라 수평 왕복이 가능하도록 구성되어 있으나, 이 밖에도 지브 크레인(jib crane) 등 노즐(10) 장착 이동체(20)의 자유로운 이동이 가능한 다양한 형식이 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 건설용 3D 프린터의 출력물은 기본적으로 선형 압출물의 적층체라 할 수 있으며, 따라서 각 출력층간 경계부 형성이 불가피하다.
즉, 도 1에서와 같이, 출력물을 구성하는 적층체에 있어서, 상이한 표고의 각 출력층 사이에 불연속면이 조성될 수 밖에 없으며, 이로 인하여 출력물의 표면상 요철이 형성되어, 미관은 물론 출력층간 부착력 및 구조적 안정 측면에서 상당한 문제가 야기될 수 밖에 없는 것이다.
이에, 종래기술에서는 기본 구조체에 대한 출력이 완료된 후, 출력물의 표면에 별도의 피복층을 형성하는 표면 처리 또는 미장 등의 후처리 작업을 수행하였으며, 이러한 후처리 공정은 전적으로 인력에 의하여 수행될 수 밖에 없었는 바, 공기 지연 및 공사비 상승의 요인으로 작용할 수 밖에 없었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 건설용 3D 프린터에 있어서, 이동체(20)에 장착되어 유동상 재료를 토출하는 노즐(10)을 추종하는 로울러(50)가 설치되어, 이동체(20) 및 노즐(10)의 이동과 동반하여 로울러(50)가 이동하고, 노즐(10)에서 압출된 출력물 표면에 로울러(50)의 외주면 밀착되어 출력물 표면이 정리됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터이다.
또한, 상기 이동체(20)에는 노즐(10)의 토출 방향과 평행한 회전축을 가지는 회전체(30)가 설치되고, 회전체(30)에는 로울러(50)의 지지축(40)이 연결되어, 회전체(30)가 회전됨에 따라 지지축(40) 및 로울러(50)가 상기 회전축을 중심으로 하는 원호를 따라 이동함을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터이다.
또한, 상기 회전체(30)에는 일단에 로울러(50)의 지지축(40)이 설치된 회동판(70)이 연결되되, 평면상 회동판(70)의 내부가 회전체(30)에 힌지 연결되고, 회동판(70)의 타단은 회전체(30)와 신축체(73)로 연결되어, 신축체(73)가 신축됨에 따라 회동판(70)이 평면상 회전됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터이다.
또한, 상기 회전체(30)에는 일단에 분사관(60)이 설치된 회동판(70)이 연결되되, 평면상 회동판(70)의 내부가 회전체(30)에 힌지 연결되고, 회동판(70)의 타단은 회전체(30)와 신축체(73)로 연결되어, 신축체(73)가 신축됨에 따라 회동판(70)이 평면상 회전되며, 상기 분사관(60)에는 출력물을 지향하는 분사구(61)가 형성되어 출력물 표면으로 액재가 분사됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터이다.
또한, 상기 지지축(40)에는 주동휠(47)을 회전시키는 주동부(45)가 장착되고, 로울러(50)에는 상기 주동휠(47)과 밀착되는 종동휠(57)이 장착되어, 주동부(45)가 회전됨에 따라 종동휠(57) 및 로울러(50)가 회전됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터이다.
또한, 상기 회전체(30)에는 평면상 중심이 회전체(30)의 회전축과 일치하는 환형의 래크(35)가 설치되고, 이동체(20)에는 구동모터(23)와 연결되고 상기 래크(35)에 치합되는 피니언(25)이 설치되어, 피니언(25)이 회전됨에 따라 래크(35) 및 회전체(30)가 회전됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터이다.
본 발명을 통하여, 건설용 3D 프린터에 의한 출력물의 출력과 동시에 출력물 표면에 대한 고도의 정리 작업이 수행될 수 있으며, 이로써 출력물의 신속하고 안정적인 평탄화가 가능하고, 미려한 표면 성형이 가능하다.
특히, 종래 건설용 3D 프린터에 있어서 불가피하였던 출력층간 불연속면으로 인한 표면 요철 및 구조적 취약부 형성을 획기적으로 완화 및 억제할 수 있으며, 이로써 완성된 구조물의 미관은 물론 구조적 성능을 제고할 수 있다.
또한, 종래기술에 있어서 건설용 3D 프린터를 통한 구조체 출력 후 수행되었던 피복 내지 미장 작업을 생략할 수 있으므로, 전체 공정을 간소화하고 공기를 단축하며 공사비를 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 건설용 3D 프린터 예시도
도 2는 본 발명의 일 실시예 사시도
도 3은 도 2 실시예의 정면도 및 평면도
도 4는 도 2 실시예의 요부 발췌 사시도
도 5는 종래기술과 본 발명의 작동 방식 비교도
도 6은 도 2 실시예의 작동상태 평면도
도 7은 도 2 실시예의 작동 방식 설명도
도 8은 본 발명의 양면 처리형 실시예 요부 발췌 사시도
도 9는 도 8 실시예의 요부 발췌 정면도
도 10은 본 발명의 다중 처리형 실시예 요부 발췌 사시도
도 11은 도 10 실시예의 작동 방식 설명도
도 12는 본 발명의 복합 처리형 실시예 요부 발췌 사시도
도 13은 본 발명의 로울러 자전형 실시예 요부 발췌 사시도
본 발명의 상세한 구성 및 작동 방식을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 2는 본 발명의 일 실시예가 적용된 건설용 3D 프린터의 전체 구성을 예시한 것으로, 도시된 실시예는 갠트리 크레인 형식의 프레임(90)에 승강식 레일(92)이 구성되고, 이 레일(92)을 따라 이동체(20)가 횡방향 주행 왕복하면서 이동체(20) 및 노즐(10)이 이동하게 된다.
즉, 3D 프린터의 기본 골조로서 자주식(自走式) 갠트리 크레인 형태의 프레임(90)이 적용되고 있는데, 자주식 프레임(90)이 종방향으로 전진 또는 후진함에 따라 노즐(10)이 장착된 이동체(20)가 전방(F) 또는 후방(B)으로 이동하게 되고, 프레임(90)에 승강 가능하도록 장착된 레일(92)에 의하여 이동체(20)의 상하 방향 이동이 수행되며, 이동체(20)가 레일(92)을 따라 횡방향으로 주행함에 따라 노즐(10)의 좌측(L) 이동 또는 우측(R) 이동이 수행된다.
도 3 및 도 4에서와 같이, 노즐(10)이 장착되는 이동체(20)에는 다수의 주행륜(22)이 설치된 브래킷(21)이 접합될 수 있으며, 이들 주행륜(22)이 상기 레일(92)을 따라 주행함에 따라 브래킷(21) 및 이동체(20)가 레일(92)과 평행한 방향으로 왕복 이동되는데, 도시된 실시예에서는 브래킷(21)과 연결된 벨트가 구성되어 이동체(20)를 구동하고 있으나, 이 밖에 이동체(20)의 주행륜(22)에 별도의 동력원이 연결되어 자주식 주행이 가능하도록 구성될 수도 있다.
한편, 이동체(20)에 장착되는 노즐(10)은 이동체(20)의 하측으로 콘크리트 또는 모르타르 등의 유동성 재료를 토출하게 되며, 이로써 각각의 출력층을 형성하는 선형 압출물이 이동체(20)의 이동 경로를 따라 적층되면서 목표 구조물을 형성하게 되는데, 도 2 내지 도 4에서와 같이, 노즐(10)의 상단에는 유동성 재료가 일시 저류되는 호퍼(15)가 구성될 수 있으며, 호퍼(15)에는 공급관(95)이 연결되어 유동성 재료를 지속적으로 노즐(10)에 공급하게 된다.
이렇듯 도면상 도시된 실시예에서는 자주식 프레임(90) 및 레일(92)에 의한 이동체(20)의 이동이 수행되고 있으나, 이 밖에도 노즐(10) 장착 이동체(20)의 자유로운 상하종횡 이동이 가능하다면 지브 크레인 등 다양한 형식이 본 발명의 건설용 3D 프린터 본체로서 적용될 수 있다.
본 발명의 핵심 구성을 발췌하여 도시한 도 4에서와 같이, 건설용 3D 프린터인 본 발명은 이동체(20)에 장착되어 유동상 재료를 토출하는 노즐(10)을 추종하는 로울러(50)가 설치되어, 이동체(20) 및 노즐(10)의 이동과 동반하여 로울러(50)가 이동하는 것으로, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 노즐(10)에서 압출된 출력물 표면에 로울러(50)의 외주면 밀착되어 출력물 표면이 평탄하게 정리되는 특징을 가진다.
즉, 원통형 로울러(50)가 노즐(10)의 유동상 재료 토출 방향과 평행한 기립 상태로 설치되어, 노즐(10)에서 토출된 선형 압출물이 적층된 출력물 표면을 로울러(50) 외주면이 압착함에 따라, 출력층간 불연속면 형성으로 인한 표면 요철을 정리하고 출력물 표층부 조직을 치밀화하는 것이다.
따라서, 종래기술에 의하여 출력된 출력물과 본 발명에 의하여 출력된 출력물을 비교 도시한 도 5에서와 같이, 도면상 좌측에 도시된 종래기술에서는 출력층간 불연속면 및 이로 인한 표면 요철이 심각한 상태로서, 이로 인한 유효 단면적의 잠식 및 구조적 취약부 조성이 불가피한 반면, 도면상 우측에 도시된 본 발명에서는 표면 요철이 평탄하게 정리됨과 동시에 해당 부위에 대한 압착을 통하여 조직 치밀화가 이루어지는 바, 미관은 물론 구조적 안정성 역시 확보할 수 있다.
도 4 및 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서 로울러(50)는 지지축(40), 승강체(41) 및 회전체(30) 등을 통하여 이동체(20)와 연결되는데, 여기서 지지축(40)은 평면상 로울러(50)의 중심축과 동축을 이루는 축으로서 로울러(50)의 회전축 역할과 로울러(50)의 지주(支柱) 역할을 겸비하게 되며, 특히 지지축(40) 상단에 연결된 승강체(41)에 의하여 지지축(40)이 승강됨에 따라 로울러(50)가 동반 승강되면서 로울러(50)와 출력물간 접촉 범위가 조절될 수 있다.
이러한 승강체(41)로는 유압 실린더 또는 공압 실린더 등의 유체압 실린더나 리니어 액튜에이터 등의 축방향 이동 내지 신축 장치가 적용될 수 있으며, 승강체(41)의 작동을 통하여 로울러(50)의 출력물 접촉 면적이 조절됨으로써, 출력물의 적층 상태 또는 재료 특성에 따라 표면 정리 부위를 탄력적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 도 4 및 도 6에서와 같이, 로울러(50)가 노즐(10)의 이동을 추종함과 동시에, 로울러(50)가 필요에 따라 평면상 선회(旋回)할 수 있도록 구성되는데, 이는 이동체(20)에는 노즐(10)의 토출 방향과 평행한 회전축을 가지는 회전체(30)가 설치되고, 회전체(30)에는 로울러(50)의 지지축(40)이 연결되는 구성을 통하여 달성할 수 있으며, 이로써 회전체(30)가 회전됨에 따라 지지축(40) 및 로울러(50)가 상기 회전축을 중심으로 하는 원호(圓弧)를 따라 이동할 수 있다.
도시된 실시예에 있어서 회전체(30)에 대한 로울러(50) 장착은 회전체(30)의 외곽부에 전술한 승강체(41) 상단이 장착되고, 로울러(50) 상단이 연결된 지지축(40)이 상기 승강체(41) 하단에 연결되는 구조를 가진다.
또한, 도시된 실시예에서와 같이, 회전체(30)에 있어서의 로울러(50) 설치 부위로서 회전체(30) 외곽에서 외측으로 돌출된 돌출판(31)이 활용될 수 있는데, 도 4 및 도 6에서와 같이, 회전체(30)의 돌출판(31)에 로울러(50)를 장착함에 있어서, 돌출판(31)에 장공을 절개 형성하고 이 장공에 승강체(41) 등 로울러(50) 연결 구성을 장착하는 방식을 적용함으로써, 로울러(50) 연결 구성의 장공내 체결 위치를 조절함에 따라 로울러(50)의 평면상 연결 지점 즉, 평면상 로울러(50)의 중심점과 노즐(10)의 중심점간 거리를 조절할 수 있다.
이렇듯, 로울러(50)의 중심점과 노즐(10)의 중심점간 거리를 조절함으로써 노즐(10)의 토출구 구경 변동 또는 토출 속도 변동에 따라 출력물의 평면상 폭이 변동되어도 로울러(50) 압착점의 탄력적 조절이 가능하게 된다.
이러한 본 발명 건설용 3D 프린터의 이동체(20)에 대한 회전체(30)의 선회 내지 원호 이동에 있어서, 그 작동을 구현하는 구체적인 구성으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전체(30)에는 평면상 중심이 회전체(30)의 회전축과 일치하는 환형(環形)의 래크(35)가 설치되고, 이동체(20)에는 구동모터(23)와 연결되고 상기 래크(35)에 치합되는 피니언(25)이 설치되어, 피니언(25)이 회전됨에 따라 래크(35) 및 회전체(30)가 회전되는 방식의 구성이 적용될 수 있다.
여기서 이동체(20) 및 회전체(30)의 상호 회전 가능 연결은 도 4 및 도 6에서와 같이, 평면상 노즐(10)의 중심점과 일치하는 회전축을 가지도록 구성되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 동 도면에 도시된 바와 같이, 이동체(20) 본체는 중심에 노즐(10)이 장착된 원통형 내지 원반형으로 구성하고, 회전체(30)는 환체(環體)로 구성하여, 이동체(20)와 회전체(30)가 평면상 동심(同心)으로 결합되도록 구성하는 것이 바람직하며, 도면상 명시되지는 않았으나 이동체(20)의 외주면과 회전체(30)의 내주면 사이에는 베어링 또는 윤활 수단을 구성함으로써, 회전체(30)의 원활한 회전이 가능하도록 한다.
결국, 본 발명은 노즐(10), 이동체(20)의 본체, 회전체(30) 및 환형 래크(35)가 모두 평면상 동심을 이루도록 결합 내지 설치되는 구조라 할 수 있으며, 이동체(20)에 고정된 구동모터(23)에 의하여 래크(35)에 치합된 피니언(25)이 회전됨으로써, 회전체(30) 및 이에 장착된 로울러(50) 등이 평면상 선회 내지 원호 이동하게 된다.
로울러(50) 장착 회전체(30)의 회전 방향 및 속도는 구동모터(23)의 정회전, 역회전 및 회전속도 가감 작동에 따라 변화될 수 있으며, 이러한 구동모터(23) 내지 래크(35)의 제어는 구동모터(23)와 연결된 제어반 또는 전산 제어장치에 의하여 자동 수행될 수 있다.
특히, 이러한 로울러(50)의 평면상 회전 이동은 도 7에서와 같이, 출력물의 평면 선형 변화 부위에서도 로울러(50)에 의한 출력물 정리 작용이 지속될 수 있도록 함에 있어서 유용한 기능으로서, 동 도면상 예시된 바와 같이, 도면상 상방인 노즐(10)의 전진 부위와 도면상 우측 방향인 노즐(10)의 횡방향 이동 부위와, 이들 부위를 연결하는 만곡 부위 모두에 대하여 로울러(50)의 안정적인 밀착 및 표면 정리가 가능하게 된다.
한편, 도 8 및 도 9는 본 발명의 양면 처리형 실시예를 도시한 것으로, 도시된 실시예에서는 벽체인 출력물을 기준으로 출력물 벽체 양 측면 모두를 압착할 수 있도록 평면상 출력물 양측에 각각 별도의 로울러(50)가 구성되며, 이들 양측 로울러(50)는 평면상 출력물의 중심선을 축으로 상호 대칭을 이루게 된다.
이러한 양면 처리형 실시예에 있어서, 로울러(50)가 장착되는 회전체(30) 역시 각각의 로울러(50)별로 별도로 구성되어, 도 9에서와 같이, 단일 이동체(20)의 상부 및 하부에 각각 별도의 회전체(30)가 구성되며, 이들 2조의 회전체(30)를 구동하는 래크(35), 피니언(25) 및 구동모터(23) 역시 상측 회전체(30) 및 하측 회전체(30) 각각에 대하여 별도로 구성된다.
도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서는 상측 회전체(30)의 래크(35)는 회전체(30)의 상면에 설치되고, 하측 회전체(30)의 래크(35)는 회전체(30)의 저면에 설치되고 있으며, 상측 회전체(30)를 구동하는 피니언(25) 및 구동모터(23)는 이동체(20)의 상면에 장착되고, 하측 회전체(30)를 구동하는 피니언(25) 및 구동모터(23)는 이동체(20)의 저면에 장착되어, 양측 로울러(50)가 각각 장착되는 상측 회전체(30) 및 하측 회전체(30)가 상호 종속 내지 동조되지 않고 완전히 개별적인 독립 작동이 가능하다.
도 10 및 도 11은 로울러(50)로 출력물을 정리함에 있어서 출력물 표면당 단일 로울러(50)에 의한 단발적 로울러(50) 접촉이 수행되는 것이 아니라, 최초 접촉 로울러(50)에 후속되는 추가 접촉 로울러(50)가 구성되는 다중 처리형 실시예를 도시한 것이다.
즉, 도 10 및 도 11에서와 같이, 회전체(30)에는 일단에 로울러(50)의 지지축(40)이 설치된 회동판(70)이 연결되되, 평면상 회동판(70)의 내부가 회전체(30)에 힌지(hinge) 연결되고, 회동판(70)의 타단은 회전체(30)와 신축체(73)로 연결되어, 신축체(73)가 신축됨에 따라 회동판(70)이 평면상 회전되는 것이다.
도시된 실시예에 있어서 회동판(70)은 평면상 중앙부가 절곡된 형태의 판체로서, 상기 중앙부에 구성된 힌지를 통하여 회전체(30)와 회동판(70)이 노즐(10)과 평행한 힌지축을 축으로 자유롭게 회전 가능하도록 연결된다.
또한, 회동판(70)의 로울러(50) 설치측 타측 단부와 회전체(30) 외곽부 사이에는 도 11에서와 같이 신축체(73)가 설치되며, 이로써 신축체(73)가 신축됨에 따라 회동판(70)이 회동되어 평면상 회동판(70)의 각도가 변동될 수 있다.
회동판(70)과 회전체(30)를 연결하는 신축체(73)로는 유체압 실린더 등의 축방향 변동 내지 이동 장치가 적용될 수 있으며, 회동판(70)의 평면각이 변동됨으로써, 회동판(70)에 장착된 로울러(50) 외주면과 출력물의 중심선간 거리가 조절될 수 있다.
따라서, 회동판(70) 관련 구성을 통하여 출력물의 선형 변화 구간에 대한 후속 로울러(50)의 안정적인 이동은 물론, 필요에 따라 선행 로울러(50)에 비하여 후속 로울러(50)와 출력물간 거리가 근접되도록 설정함으로써, 출력물을 추가 압착하는 등의 처리도 가능하게 된다.
도 12는 전술한 회동판(70) 관련 구성을 응용하여, 선행 로울러(50)에 후속되는 처리로서 로울러(50) 압착이 아닌 액재(液材)의 분사를 수행할 수 있도록 한 것으로, 여기서 출력물에 분사되는 액재로는 출력물의 표면 보습을 위한 물이 적용될 수 있음은 물론 각종 피복액 또는 보강성 약액 등이 적용될 수 있다.
즉, 도 12에서와 같이, 회전체(30)에는 일단에 분사관(60)이 설치된 회동판(70)이 연결되되, 평면상 회동판(70)의 내부가 회전체(30)에 힌지 연결되고, 회동판(70)의 타단은 회전체(30)와 신축체(73)로 연결되어, 신축체(73)가 신축됨에 따라 회동판(70)이 평면상 회전되는 구성으로서, 회동판(70)의 회전 작동 및 분사관(60) 방향 조절 등의 기본적 작동 방식은 전술한 도 10 및 도 11의 실시예와 동일하다.
다만, 도 12에 도시된 실시예에 있어서 분사관(60)에는 출력물을 지향하는 분사구(61)가 형성되어 출력물 표면으로 액재가 분사되며, 이로써 출력물 표면에 피복층을 형성하거나 출력물 표면의 과급한 건조를 방지하고 적절한 습윤 상태를 조성하는 등의 복합 처리가 가능하게 된다.
한편, 도 13은 본 발명의 로울러(50) 자전형(自轉形) 실시예를 도시한 것으로, 로울러(50)가 연결되는 지지축(40)에는 주동휠(47)을 회전시키는 주동부(45)가 장착되고, 로울러(50)에는 상기 주동휠(47)과 밀착되는 종동휠(57)이 장착되어, 주동부(45)가 회전됨에 따라 종동휠(57) 및 로울러(50)가 강제 회전되도록 한 것이다.
여기서 주동부(45)는 주동휠(47)을 회전시키는 모터 등의 동력원이며, 주동휠(47)과 종동휠(57)은 주동부(45)의 회전력을 로울러(50)에 전달하는 동력 전달 수단이다.
전술한 도 4 내지 도 12의 실시예에서도 로울러(50)의 자유 회전은 가능하며, 이 경우 지지축(40)이 고정된 상태에서, 지지축(40) 하단부에 자유롭게 회전 가능하도록 연결된 로울러(50)가 출력물과의 접촉으로 인하여 회전될 수 있다.
즉, 자유 회전되는 로울러(50)가 출력물과 접촉된 상태에서 이동체(20)가 이동함에 따라 로울러(50)가 출력물 표면을 따라 회전 주행하는 것으로서, 이때 로울러(50)의 회전력은 출력물과의 마찰력에서 기인하게 되는 바, 출력물 표층부에 로울러(50) 마찰에 의한 전단응력이 조성될 수 밖에 없다.
이러한 출력물 표층부의 전단응력 조성은 그 강도가 적절한 수준으로 유지될 경우 조직의 치밀화 등의 순작용이 발생될 수도 있으나, 과도한 응력 조성은 해당 부위의 즉각적인 손상은 물론 양생후 잔류 응력의 조성을 초래하는 등의 부작용을 유발할 수도 있다.
이에, 로울러(50)의 접촉 이동과정에서의 로울러(50)와 출력물간 마찰력 조성을 적절한 수준으로 유지하기 위하여 전술한 주동부(45) 내지 종동휠(57)의 구성을 통하여 로울러(50)를 강제 자전 시킴으로서, 전술한 출력물의 손상 등을 방지할 수 있다.
10 : 노즐
15 : 호퍼
20 : 이동체
21 : 브래킷
22 : 주행륜
23 : 구동모터
25 : 피니언
30 : 회전체
31 : 돌출판
35 : 래크
40 : 지지축
41 : 승강체
45 : 주동부
47 : 주동휠
50 : 로울러
57 : 종동휠
60 : 분사관
61 : 분사구
70 : 회동판
73 : 신축체
90 : 프레임
92 : 레일
95 : 공급관

Claims (6)

  1. 건설용 3D 프린터에 있어서,
    이동체(20)에 장착되어 유동상 재료를 토출하는 노즐(10)을 추종하고, 유동상 재료 토출 방향과 평행한 로울러(50)가 설치되어, 이동체(20) 및 노즐(10)의 이동과 동반하여 로울러(50)가 이동하고;
    노즐(10)에서 압출된 출력물 표면에 로울러(50)의 외주면 밀착되어 출력물 표면이 정리됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    이동체(20)에는 노즐(10)의 토출 방향과 평행한 회전축을 가지는 회전체(30)가 설치되고;
    회전체(30)에는 로울러(50)의 지지축(40)이 연결되어;
    회전체(30)가 회전됨에 따라 지지축(40) 및 로울러(50)가 상기 회전축을 중심으로 하는 원호를 따라 이동함을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    회전체(30)에는 일단에 로울러(50)의 지지축(40)이 설치된 회동판(70)이 연결되되, 평면상 회동판(70)의 내부가 회전체(30)에 힌지 연결되고;
    회동판(70)의 타단은 회전체(30)와 신축체(73)로 연결되어, 신축체(73)가 신축됨에 따라 회동판(70)이 평면상 회전됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    회전체(30)에는 일단에 분사관(60)이 설치된 회동판(70)이 연결되되, 평면상 회동판(70)의 내부가 회전체(30)에 힌지 연결되고;
    회동판(70)의 타단은 회전체(30)와 신축체(73)로 연결되어, 신축체(73)가 신축됨에 따라 회동판(70)이 평면상 회전되며;
    상기 분사관(60)에는 출력물을 지향하는 분사구(61)가 형성되어 출력물 표면으로 액재가 분사됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터.
  5. 청구항 2에 있어서,
    지지축(40)에는 주동휠(47)을 회전시키는 주동부(45)가 장착되고;
    로울러(50)에는 상기 주동휠(47)과 밀착되는 종동휠(57)이 장착되어;
    주동부(45)가 회전됨에 따라 종동휠(57) 및 로울러(50)가 회전됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터.
  6. 청구항 2에 있어서
    회전체(30)에는 평면상 중심이 회전체(30)의 회전축과 일치하는 환형의 래크(35)가 설치되고;
    이동체(20)에는 구동모터(23)와 연결되고 상기 래크(35)에 치합되는 피니언(25)이 설치되어;
    피니언(25)이 회전됨에 따라 래크(35) 및 회전체(30)가 회전됨을 특징으로 하는 출력물 표면 정리형 건설용 3D 프린터.
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