KR102332072B1 - Compact metal 3D printer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 프린터에 관한 것으로서 상세하게는 소형으로 다양한 장소에서 손쉽게 사용할 수 있는 금속 3차원 프린터와 관련된다.The present invention relates to a 3D printer, and more particularly, to a metal 3D printer that is small and can be easily used in various places.
종래에는 3차원 성형품을 제조하기 위해 주조나 단조 등의 전통적인 가공방법을 사용해 왔다. 또한 이와 같은 제조 방법을 이용할 때 제품의 품질을 유지하기 위해서는 전문적인 지식을 가진 작업자가 이를 수행해야 했다.Conventionally, traditional processing methods such as casting or forging have been used to manufacture three-dimensional molded products. In addition, in order to maintain the quality of the product when using this manufacturing method, it had to be performed by an operator with specialized knowledge.
최근에는 3차원 성형품을 가공하기 위한 장치로 3차원 프린터가 사용되기 시작하고 있다. 3차원 프린터는 비전문가도 손쉽게 3차원의 성형품을 제작할 수 있다는 이점 때문에 점차 전통적인 가공방법을 대체하고 있다.Recently, a 3D printer is starting to be used as a device for processing a 3D molded product. 3D printers are gradually replacing traditional processing methods because of the advantage that non-professionals can easily produce 3D molded products.
금속 분말을 이용하여 물품을 제작하는 3차원 프린터에 대한 기술로 대한민국 특허공개공보 10-2009-0049608호가 개시되어 있다. 이러한 3차원 프린터는 대형으로서 산업용 현장에서 사용하기 적합한 것이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0049608 is disclosed as a technology for a three-dimensional printer for manufacturing an article using a metal powder. These 3D printers are large-format and suitable for use in industrial sites.
하지만 이와 같은 종래의 3차원 프린터는 치과기공소와 같이 작은 금속 물품을 제작하는 것에는 크기가 너무 커서 설치하기 좋지 않고 비용도 많이 들어가게 된다. 따라서 소형의 금속 물품을 제작하기 위하여 특화된 3차원 프린터가 요구된다.However, such a conventional 3D printer is too large to produce a small metal article, such as a dental laboratory, is not good to install and costs a lot. Therefore, a specialized 3D printer is required to manufacture a small metal article.
본 발명은 금속 분말을 원재료로 하여 성형을 수행하는 3차원 프린터의 각 구성을 소형으로 구성하기에 적합하도록 함으로써 설치 공간을 절약할 수 있고 경제적인 비용으로 도입이 가능한 금속 3차원 프린터를 제시한다.The present invention provides a metal 3D printer that can save installation space and can be introduced at an economical cost by making each configuration of a 3D printer performing molding using metal powder as a raw material suitable for small size configuration.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other detailed objects of the present invention will be clearly grasped and understood by experts or researchers in the art through the detailed contents described below.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 3차원의 성형품을 가공하는 장치로서, 형상 가공이 이루어지는 챔버부, 상기 챔버부를 지지하고 내부에 공간이 형성되는 기저부, 상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부, 상기 챔버부의 내측에 구비된 가이드레일을 따라 이동하고, 상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부, 상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부, 상기 성형부에 놓여진 원재료에 광빔을 조사하여 용융시켜 성형하는 광빔가공부 및 상기 광빔가공부가 3차원 성형품을 가공하도록 제어하는 제어부를 포함하는 3차원 프린터를 제시한다.In order to solve the above problem, the present invention is an embodiment, as an apparatus for processing a three-dimensional molded article, a chamber part in which shape processing is made, a base part supporting the chamber part and having a space therein, and a powder-shaped part in the chamber part A raw material supply unit for inputting raw materials, a raw material moving unit that moves along a guide rail provided inside the chamber unit, pushes and moves the raw material input from the raw material supply unit, and the raw material moved by the raw material moving unit is placed and the raw material is molded It provides a three-dimensional printer including a molding unit, a light beam processing unit for melting and melting by irradiating a light beam on the raw material placed in the molding unit, and a control unit for controlling the light beam processing unit to process a 3D molded product.
여기에서 상기 원재료이동부는, 상기 챔버부의 내측 상면에 설치되는 가이드레일, 상기 가이드레일에 결합되는 가이드블록을 구비하고 가이드레일을 따라 이동하는 몸체부재 및 상기 몸체에 결합되고 원재료를 밀어 이동시키는 블레이드부재를 포함할 수 있다.Here, the raw material moving part includes a guide rail installed on the inner upper surface of the chamber part, a body member having a guide block coupled to the guide rail and moving along the guide rail, and a blade member coupled to the body and pushing the raw material. may include.
또한 상기 가이드레일과 상기 가이드블록 사이에 개재되고 상기 가이드블록이 이동할 때 상기 가이드레일을 닦아주는 스위퍼부재가 구비될 수 있다.In addition, a sweeper member interposed between the guide rail and the guide block for wiping the guide rail when the guide block moves may be provided.
한편 상기 3차원 프린터는 청정유지부를 더 포함하고, 상기 청정유지부는, 흡입구가 형성된 흡입부재 및 배출구가 형성된 송풍부재와 각각 연결되고, 음압을 형성하여 상기 흡입구로부터 공기를 흡입하거나 양압을 형성하여 상기 배출구로 공기를 배출시키도록 하는 구동유닛, 상기 구동유닛이 음압을 형성할 때 상기 흡입구로부터 공기를 받아 공기 중에 포함된 원재료 분말을 회수하고 나머지 공기를 배출하는 회수유닛, 상기 구동유닛이 양압을 형성할 때 배출되는 공기를 받아 공기 중에 포함된 흄을 제거하고 나머지 공기를 배출하는 집진유닛 및 상기 집진유닛 및 상기 회수유닛과 동시에 연결되어 배출된 공기를 필터링하여 배출하는 배기유닛을 포함할 수 있다.On the other hand, the 3D printer further includes a clean maintenance unit, and the clean maintenance unit is respectively connected to a suction member having a suction port and a blower member having an exhaust port formed therein, and forms a negative pressure to suck air from the suction port or form a positive pressure to form a positive pressure. A drive unit for discharging air to the outlet, a recovery unit for receiving air from the inlet when the drive unit forms a negative pressure, recovering the raw material powder contained in the air and discharging the remaining air, the drive unit creates a positive pressure It may include a dust collecting unit that receives the air discharged when it is discharged, removes fumes contained in the air and discharges the remaining air, and an exhaust unit that is connected to the dust collecting unit and the recovery unit at the same time to filter and discharge the discharged air.
한편 상기 원재료이동부에는 결합자리가 형성되고, 상기 결합자리에 결합되고 원재료분말을 거를 수 있도록 복수의 홀이 형성되는 체 형상의 거름부재를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the raw material moving part may further include a sieve-shaped filtering member having a coupling site formed thereon, coupled to the coupling site, and having a plurality of holes to filter the raw material powder.
한편 상기 기저부는 도어를 구비하여 개폐 가능하도록 이루어지고, 상기 도어는 하측면을 힌지점으로 하여 개방되도록 이루어질 수 있다.On the other hand, the base portion may be opened and closed by having a door, and the door may be opened by using a lower side as a hinge point.
한편 상기 성형부는 원재료가 놓여지는 베이스플레이트를 구비하고, 상기 베이스플레이트는 스프링 작용에 의해 착탈 가능하도록 이루어질 수 있다.Meanwhile, the molding unit may include a base plate on which raw materials are placed, and the base plate may be detachably formed by a spring action.
본 발명의 실시예에 따르면, 원재료 분말을 이동시키는 원재료이동부가 챔버부 내측에 설치된 가이드레일을 따라 이동하므로 간단한 구성으로 원재료이동부를 안정적으로 지지할 수 있고 원재료이동부의 안정적인 이동이 가능하며 성형부에 고르게 분말을 도포할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since the raw material moving part for moving the raw material powder moves along the guide rail installed inside the chamber part, it is possible to stably support the raw material moving part with a simple configuration, stable movement of the raw material moving part is possible, and the forming part The powder can be applied evenly.
한편 가이드레일을 챔버부 내측의 상측면에 설치함으로써 성형시 발생하는 흄(fume)과 같은 미세한 먼지가 가이드레일에 적층되기 어렵게 되고 원재료이동부의 원활한 이동이 가능하다.On the other hand, by installing the guide rail on the upper side inside the chamber part, it is difficult to accumulate fine dust such as fume generated during molding on the guide rail, and smooth movement of the raw material moving part is possible.
또한 원재료이동부에 구비된 가이드블록이 가이드레일과 결합하는 지점에 스위퍼부재를 개재함으로써 가이드레일에 부착된 이물질을 제거하는 것이 가능하다.In addition, it is possible to remove foreign substances attached to the guide rail by interposing the sweeper member at the point where the guide block provided in the raw material moving part is combined with the guide rail.
한편 원재료 분말을 청소하면서 수거할 수 있는 장치와 챔버부 내부에 존재하는 분진을 제거하는 장치를 통합하고 모드 전환에 의해 작동되도록 함으로써 공간을 줄이면서 경제성을 높일 수 있다.On the other hand, by integrating the device that can collect the raw material powder while cleaning and the device that removes the dust present inside the chamber part, and operate it by mode switching, it is possible to reduce space and increase economic efficiency.
또한 원재료이동부에 결합자리를 형성하고, 이 결합자리에 원재료 분말을 거를 수 있도록 복수의 홀이 형성되는 체 형상의 거름부재를 장착 가능하게 함으로써 원재료이동부를 전후 구동하여 원재료 분말의 체거름(sieving)을 할 수 있다. 이에 따라 별도의 체거름 장비가 필요하지 않고 챔버부 내에서 체거름이 가능하여 분진을 줄일 수 있다.In addition, a bonding site is formed in the raw material moving part, and a sieve-shaped filter member having a plurality of holes is formed to filter the raw material powder in this bonding site, so that the raw material moving part is driven back and forth to sieve the raw material powder. )can do. Accordingly, there is no need for a separate sieving equipment, and sieving can be performed in the chamber, thereby reducing dust.
한편 챔버부와 기저부에 구비되는 전면 도어를 상하 개폐식으로 하여 개폐시 필요한 공간을 줄이는 한편 원재료 분말이 작업장 바닥에 떨어지는 것을 방지하고 원재료 분말의 수거가 용이하게 되는 효과가 있다.On the other hand, there is an effect of reducing the space required for opening and closing by making the front door provided in the chamber part and the base part of the upper and lower opening type, while preventing the raw material powder from falling on the floor of the workshop and facilitating the collection of the raw material powder.
또한 성형부에서 원재료 분말이 놓여지는 성형플레이트를 스프링 작용에 의해 착탈 가능하도록 함으로써 성형플레이트의 교체, 청소 및 유지보수가 용이하게 된다.In addition, by making the molding plate on which the raw material powder is placed in the molding part detachable by the action of a spring, replacement, cleaning and maintenance of the molding plate becomes easy.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other effects of the present invention will be clearly understood and understood by an expert or researcher in the art through the specific details described below, or during the course of carrying out the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터를 나타내는 분해사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 원재료이동부를 타나태는 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 청정유지부의 각 구성의 연결을 나타내는 개념도.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 거름부재 및 거름부재의 작동을 나타내는 도면.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 적용되는 성형부를 나타내는 도면.
도 7은 도 1에 도시된 실시예에 따른 3차원 프린터의 동작을 나타내는 개념도.1 is a perspective view showing a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the 3D printer according to the embodiment shown in FIG. 1;
Figure 3 is a perspective view showing the raw material moving part employed in the embodiment shown in Figure 1;
Figure 4 is a conceptual diagram showing the connection of each component of the clean maintenance unit employed in the embodiment shown in Figure 1;
5 is a view showing the operation of the filtering member and the filtering member employed in the embodiment shown in FIG.
6 is a view showing a molding part applied to the embodiment shown in FIG.
7 is a conceptual diagram illustrating an operation of the 3D printer according to the embodiment shown in FIG. 1 ;
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. will be able Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.Hereinafter, a 3D printer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same and similar reference numerals are assigned to the same and similar components even in different embodiments, and the description is replaced with the first description.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)는, 3차원의 성형품을 가공하는 장치로서, 챔버부(1), 기저부(2), 원재료공급부(3), 원재료이동부(4), 성형부(5), 광빔가공부(6) 및 제어부(7)를 포함한다.The three-
챔버부(1)는 형상 가공이 이루어지는 공간이고, 챔버부(1) 하부에는 챔버부(1)를 지지하고 내부에 공간이 형성되는 기저부(2)가 배치된다. 기저부(2)의 내부 공간에는 원재료공급부(3)와 성형부(5)가 배치되고 챔버부(1)와 연통되어 챔버부(1)로 원재료를 공급하거나 성형품을 형성한다.The
원재료공급부(3)는 챔버부(1)에 분말 형상의 원재료를 투입한다. 원재료는 예를 들면 금속 분말이다. 한편 원재료이동부(4)는 챔버부(1)의 내측에 구비된 가이드레일(431)을 따라 이동하면서 원재료공급부(3)에서 투입된 원재료를 밀어 이동시킨다.The raw
성형부(5)는 원재료이동부(4)에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어진다. 성형은 광빔가공부(6)에 의해 이루어지는데 광빔가공부(6)에서는 성형부(5)에 놓여진 원재료에 광빔을 조사하여 용융시켜 성형한다.In the forming
이때 제어부(7)는 광빔가공부(6)가 한 라인을 가공한 후 성형부(5)를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어한다.At this time, the
이와 같은 구성에 의해 3차원 프린터를 소형으로 구성할 수 있고 특히 원재료이동부의 구성이 단순하면서도 안정적인 이동이 가능하며 성형부에 고르게 분말을 도포할 수 있다.With such a configuration, the 3D printer can be configured in a small size, and in particular, the configuration of the raw material moving part is simple and stable, and the powder can be evenly applied to the molding part.
이하 각 부의 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration of each part will be described in detail with reference to the drawings.
챔버부(1)는 제품의 성형이 이루어지는 부분이다. 챔버부(1)는 기저부(2) 위에 배치되고, 원재료공급부(3), 원재료이동부(4), 성형부(5) 및 제어부(7)가 연결되어 원재료의 투입 및 성형이 이루어진다.The
도면을 참조하면 챔버부(1)는 육면체 형상으로서, 챔버(11)와 도어(12)로 이루어지고 도어(12)는 챔버(11)에 힌지 결합되어 챔버(11)를 열 수 있는 구조로 이루어진다. 이때 도어(12)는 챔버 전면의 상측면을 힌지점으로 하여 개방되도록 이루어진다. 이에 따라 도어(12)가 열리기 위해 필요한 공간을 줄일 수 있고 챔버(11) 내부의 청소가 용이해 진다.Referring to the drawings, the
챔버(11)의 외측 후면에는 원재료이동부(4)의 액추에이터(421)가 결합된다. 액추에이터(421)의 구동축에 결합되는 회전부재(422)는 챔버(11)의 내측에 배치된다.The
챔버(11)의 밑면에는 홀이 형성되며 도 2의 우측에서 좌측으로 원재료공급부(3), 성형부(5) 및 원재료회수부(9)가 결합될 수 있다. 원재료회수부(9)에서는 원재료이동부(4)에 의해 성형부(5)에 채워지고 남은 원재료들이 회수된다.A hole is formed in the bottom surface of the
기저부(2)는 챔버부(1)의 아래에 배치되어 챔버부(1)를 지지하는 한편 기저부(2)의 내부에 공간에 후술하는 각 구성들이 배치될 수 있다.The
도면을 참조하면 기저부(2)는 육면체 형상으로서, 기저체(21)와 도어(22)로 이루어지고 도어(22)는 기저체(21)에 힌지 결합되어 개폐 가능하도록 이루어진다. 이때 도어(22)는 기저체(21) 전면 하측면을 힌지점으로 하여 개방되도록 이루어진다.Referring to the drawings, the
이와 같이 도어를 상하 회전 방식으로 개폐할 수 있도록 하여 공간을 절약할 수 있고 특히 힌지점을 하측에 둠으로써 일반적으로 채용되고 있는 수평 회전 방식의 도어에 비하여 분말이 작업장 바닥으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.In this way, it is possible to save space by opening and closing the door in a vertical rotation method, and in particular, by placing the hinge point on the lower side, it is possible to prevent the powder from falling to the floor of the workshop compared to the generally adopted horizontal rotation type door. .
또한 챔버부의 도어와 기저부의 도어를 모두 연 상태에서 챔버부와 기저부에 흩어져 있는 원재료 분말을 회수하기 용이하다. 회수 도중에 챔버부의 원재료 분말이 챔버부로부터 이탈하더라도 기저부의 도어로 낙하되므로 바닥에 흩어지지 않아 회수가 더욱 용이하다.In addition, it is easy to recover the raw material powder scattered in the chamber part and the base part in a state in which both the door of the chamber part and the door of the base part are opened. Even if the raw material powder of the chamber part is separated from the chamber part during the recovery, it falls to the door of the base part, so it is not scattered on the floor, so it is easier to collect it.
원재료공급부(3)는, 챔버부(1)의 밑면에 결합되고 챔버부(1)의 밑면에 형성된 홀로 원재료를 밀어 공급한다.The raw
원재료공급부(3)는 내부에 공간을 가진 하우징(31)에 투입플레이트(32)가 하우징(31)의 내벽에 밀착되도록 결합된다. 또한 투입플레이트(32)는 리니어 모터와 같은 구동기에 의해 상승 하강할 수 있다.The raw
투입플레이트(32)에는 분말 형상의 원재료가 놓여지고 투입플레이트(32)가 상승하여 챔버(11)에 형성된 홀을 통해 챔버(11) 내부로 원재료를 공급한다.A raw material in powder form is placed on the
투입플레이트(32)는 광빔가공부(6)가 제품의 단면 라인을 형성하는 작업을 할 때마다 일정한 거리를 상승하여 일정한 양의 원재료를 챔버(11) 내부에 공급한다.The
원재료이동부(4)는 원재료공급부(3)에서 공급된 원재료를 이동시켜 성형부(5)의 가공 영역에 얇게 펴주어 도포한다.The raw
도 2를 참조하면 원재료이동부(4)는, 분말도포유닛(41)과 구동유닛(42) 및 가이드유닛(43)을 포함한다. 분말도포유닛(41)은 원재료 분말(10)을 이동시켜 도포하는 역할을 하고, 구동유닛(42)은 분말도포유닛(41)을 수평방향으로 이동시키는 역할을 한다. 한편 가이드유닛(43)은 챔버부(1)의 내측에 설치되고 분말도포유닛(41)과 결합되어 분발도포유닛을 가이드한다.Referring to FIG. 2 , the raw
분말도포유닛(41)은 몸체부재(411)와 블레이드부재(412)를 포함하고, 구동유닛(42)은 액추에이터(421), 회전부재(422), 벨트(423) 및 결합부재(424)를 포함한다.The
챔버(11) 외측에는 액추에이터(421)가 장착되고 액추에이터(421)의 구동축은 챔버(11) 내부로 배치된다. 챔버(11) 내부에 위치한 구동축에는 회전부재(422)가 결합된다. 이에 따라 액추에이터(421)의 구동은 챔버(11) 내측의 회전부재(422)에 전달되고 회전부재(422) 의해 벨트(423)가 회전하며 벨트(423)의 운동에 의해 직선운동하는 결합부재(424)에 분말도포유닛(41)이 결합되어 분말도포유닛(41)이 챔버(11)의 수평방향을 따라 이동하게 한다.An
이와 같은 구성에 의해 분말도포유닛(41)을 구동시키기 위한 구동유닛(42)의 구조를 최소화할 수 있다.With such a configuration, the structure of the driving
한편 가이드유닛(43)은 가이드레일(431)로 이루어지고 챔버부(1)의 내측 상면에 설치된다.On the other hand, the
도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 분말도포유닛(41)의 몸체부재(411)는 가이드레일(431)에 결합되는 가이드블록(413)을 구비하는 한편 블레이드부재(412)가 결합된다. 몸체부재(411)가 이동할 때 가이드블록(413)은 가이드레일(431)을 따라 안정적으로 이동이 가능하고 블레이드부재(412)는 원재료를 밀어 이동시킨다.When described in detail with reference to FIG. 3 , the
가이드레일(431)이 챔버부(1)의 상면에 설치됨으로써 흄과 같은 미세한 먼지가 가이드레일(431)에 적게 적층된다. 이에 따라 분말도포유닛(41)의 원활한 이동을 확보할 수 있고 가이드레일(431)의 수명과 교체주기를 길게 할 수 있다.Since the
한편 가이드레일(431)과 가이드블록(413)이 결합하는 지점에는 스위퍼부재(414)가 개재될 수 있다. 스위퍼부재(414)는 블록 형태로 고형화된 양모를 사용할 수 있다. 스위퍼부재(414)는 가이드블록(413)에 장착될 수 있는데 가이드블록(413)과 가이드레일(431)이 서로 맞닿는 면에 장착되는 것이 바람직하다. 이에 따라 가이드레일(431)에 부착된 먼지를 깨끗하게 닦아내는 것이 가능하다.Meanwhile, a
또한 원재료이동부(4)의 몸체부재(411)에는 결합자리(415)가 형성되고, 이 결합자리(415)에는 원재료분말을 거를 수 있도록 복수의 홀이 형성되는 체 형상의 거름부재(20)가 결합될 수 있다.In addition, a
원재료 분말(10)을 회수함에 있어서 회수된 원재료 분말(10)에는 성형이 이루어져 덩어리진 형태가 일부 섞여 있을 수 있다. 따라서 이를 걸러 원재료 분말(10)을 재사용하는 것을 고려할 수 있다. 몸체부재(411)에 거름부재(20)를 결합시키고 몸체부재(411)를 적절한 구간에서 왕복운동시킴으로써 진동을 만들 수 있고 재사용이 가능한 원재료 분말(10)을 거를 수 있다. 도 5에는 이러한 거름부재와 거름부재의 작동이 도시되어 있다.In recovering the
또한 걸러진 분말은 원재료공급부(3)에 낙하하는 것이 가능하여 그대로 재사용이 가능하며 챔버(11) 내에서 과정이 수행되므로 분진을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the filtered powder can be dropped into the raw
성형부(5)는 실제로 제품의 가공을 하는 부분으로서, 챔버부(1)의 밑면에 결합되고 상하 이동이 가능한 성형플레이트(53)를 구비하며 성형플레이트(53) 위에 배치된 원재료에 성형품의 단면 라인이 형성되면 성형플레이트(53)가 하강하여 다음 단면 라인을 형성할 수 있게 한다.The
성형부(5)는 원재료공급부(3)와 마찬가지로 내부에 공간을 가진 하우징(51)에 성형플레이트(53)가 하우징(51)의 내벽에 밀착되도록 결합된다. 또한 성형플레이트(53)는 리니어 모터와 같은 구동기에 의해 상승 및 하강할 수 있다.The
성형플레이트(53)에는 원재료이동부(4)에 의해 이동된 분말 형상의 원재료가 놓여지고 광빔가공부(6)에 의해 성형품(S)의 단면 라인이 형성된다.The raw material in powder form moved by the raw
성형플레이트(53)는 광빔가공부(6)가 제품의 단면 라인을 형성하는 작업을 할 때마다 일정한 거리를 하강하여 위치에 대응하는 하나의 단면 라인을 형성할 수 있도록 한다.The forming
한편 여기에서 성형플레이트(53)는 도 6에 도시된 바와 같이 스프링(55)을 이용한 고정 방식으로 베이스플레이트(52)에 결합되고 성형플레이트(53)가 결합된 베이스플레이트(52)가 하우징(51)에 장착되는 방식을 채용할 수 있다.Meanwhile, here, the
도면을 참조하면 하판과 2개의 측판으로 이루어져 단면이 'ㄷ'자 형상인 베이스플레이트(52)의 일측 측판에 스프링(55)을 개재하여 고정판(54)이 결합되고 고정판(54)과 타측 측판 사이에 성형플레이트(53)가 장착된다.Referring to the drawings, the fixing
성형플레이트(53)는 고정판(54)을 밀면서 장착할 수 있고 창착이 완료된 후에는 스프링(55)의 작용에 의해 위치가 견고하게 고정된다. 이에 따라 성형플레이트(53)는 스프링(55) 작용에 의해 착탈 가능하도록 이루어진다.The
또한 스프링(55)이 배치된 부분은 덮개(56)로 덮어 보호할 수 있고 덮개에는 실링부재(미도시)를 배치하여 덮개(56)와 고정판(54) 사이의 틈으로 분말이 유입되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the portion where the
금속 3차원 프린터는 용접방식과 유사하여 항상 성형플레이트(53)로부터 적층가공이 시작되는데 이 성형플레이트(53)는 주로 스틸 계통으로 만들고 주로 볼트로 고정한다. 이 경우 볼트에 분말이 많이 끼기 때문에 성형플레이트(53)를 분리하기가 어렵다. 상술한 구성에 따르면 성형플레이트(53)를 분리하기가 용이하여 성형플레이트(53)의 교체 및 유지보수가 용이해 진다. 한편 이러한 구성은 작은 장비에 적용하기 유리하다.The metal 3D printer is similar to the welding method and always starts additive manufacturing from the forming
광빔가공부(6)는 성형부(5)에 놓여진 분말 형태의 원재료를 용융하여 제품의 단면 라인을 성형한다. 광빔가공부(6)는 일반적으로 금속 3차원 프린터에 사용되는 레이저장비를 사용할 수 있다.The light
도면을 참조하면 광빔가공부(6)의 레이저장비는 챔버부(1)의 외부에 배치되는데 이는 챔버(11)를 작게 할 수 있어 저산소 환경을 만들기 용이하고, 레이저는 먼지의 오염에 취약한데 이를 챔버부(1) 외부에 위치시킴으로써 청정한 환경에 레이저의 가공헤드를 배치할 수 있다.Referring to the drawings, the laser equipment of the light
제어부(7)는 광빔가공부(6)가 한 라인을 가공한 후 성형부(5)를 하강 이동하도록 하여 전체 3차원 성형품을 가공하도록 제어한다. 실제적으로 제어부(7)는 상술한 챔버부(1), 원재료공급부(3), 원재료이동부(4), 성형부(5), 광빔가공부(6)들이 유기적으로 작동하도록 제어한다. 또한 후술하는 청정유지부(8)에서 청소모드와 회수모드를 전환하거나 제어하는 기능을 할 수 있다.The
한편 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)는 원재료 분말(10)을 청소할 수 있는 장치와 챔버부(1) 내부에 존재하는 분진을 수거하는 장치를 통합한 청정유지부(8)를 더 구비할 수 있다.On the other hand, the three-
청정유지부(8)는 이른바 청소기와 집진기를 통합한 형태의 구성으로서, 구동유닛(81), 회수유닛(82), 집진유닛(83) 및 배기유닛(85)를 포함할 수 있다. 도 4에는 청정유지부의 각 구성의 연결을 나타내는 개념도가 도시되어 있다.The
구동유닛(81)은 흡입구가 형성된 흡입부재(30) 및 배출구가 형성된 송풍부재(40)와 각각 연결되고, 음압을 형성하여 흡입부재(30)로부터 공기를 흡입하거나 양압을 형성하여 송풍부재(40)로부터 공기를 배출시키도록 한다. 구동유닛(81)은 블로어모터를 포함하여 구성할 수 있다.The driving
회수유닛(82)은 구동유닛(81)이 음압을 형성할 때 흡입부재(30)로부터 공기를 받아 공기 중에 포함된 원재료 분말(10)을 회수하고 나머지 공기를 배출한다. 회수유닛(82)은 흡입부재(30)와 구동유닛(81) 사이에 개재되고 분말회수기(821)와 개폐밸브(822)를 포함하여 이루어질 수 있다.The
사용자가 회수모드를 작동시키면, 회수유닛(82)의 개폐밸브(822)는 열린 상태가 된다. 반면 이때 집진유닛(83)의 개폐밸브(833)는 폐쇄된다. 구동유닛(81)이 작동되면 흡입부재(30)로부터 공기와 함께 원재료 분말(10)이 흡입되고 분말회수기(821)를 통해 분말이 회수되며 나머지 공기가 배출된다. 이 공기는 구동유닛(81)을 지나 개방된 배기개폐밸브(84)를 거쳐 배기유닛(85)을 통해 외부로 배출된다. 배기유닛(85)은 배출된 공기를 필터링하여 배출한다.When the user operates the recovery mode, the opening/
이때 분말회수기(821)는 사이클론 분말회수기와 같이 일반적으로 알려진 장치를 사용할 수 있다.In this case, the
집진유닛(83)은 구동유닛(81)이 양압을 형성할 때 배출되는 공기를 받아 공기 중에 포함된 미세한 먼지를 제거하고 나머지 공기를 배출한다. 집진유닛(83)은 송풍부재(40)의 맞은편에 위치한 통풍부재(831), 집진기(832) 및 개폐밸브(822)(833)를 포함하여 이루어질 수 있다.The
사용자가 집진모드를 작동시키면, 집진유닛(83)의 개폐밸브(833)는 열린 상태가 된다. 반면 이때 회수유닛(82)의 개폐밸브(822)와 배기개폐밸브(84)는 폐쇄된다. 구동유닛(81)이 작동되면 송풍부재(40)로 공기가 배출되고 챔버(11) 내부를 지나면서 미세한 먼지와 함께 챔버(11) 내부의 공기를 통풍부재(831)로 보낸다. 통풍부재(831)에는 집진기(832)가 연결되어 집진기(832)에서 미세한 먼지의 포집이 이루어지고 나머지 공기는 구동유닛(81)을 통해 순환된다. 이때 집진기(832)는 일반적으로 알려진 집진기를 사용할 수 있다.When the user operates the dust collecting mode, the on/off
이러한 구성들은 기저부(2) 내부의 공간에 배치될 수 있고 컴팩트한 구성으로 원재료 분말을 청소하거나 챔버부 내부에 존재하는 분진을 제거하는 것이 가능하다.These components can be arranged in the space inside the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 작동을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 3차원 프린터는 도시한 것과 같이 간략화된 구조로 나타낼 수 있다.7 is a conceptual diagram illustrating an operation of a 3D printer according to an embodiment of the present invention. The three-dimensional printer of the present invention can be represented in a simplified structure as shown.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 동작은 종래에 널리 알려진 3차원 프린터의 동작과 대체로 동일하다. The operation of the 3D printer according to the embodiment of the present invention is substantially the same as that of the conventionally well-known 3D printer.
먼저 원재료 분말(10)는 원재료공급부(3)에 위치하고 있다가 투입플레이트(32)의 상승에 의해 챔버(11)로 공급된다.First, the
원재료가 챔버(11)에 공급되면 원재료이동부(4)의 분말도포유닛(41)이 이동하여 원재료를 성형부(5)로 이동시킨다. 분말도포유닛(41)은 챔버부(1) 상부의 가이드레일(431) 따라 안정적으로 이동이 가능하며 가이드블록(413)에 마련된 스위퍼부재(414)에 의해 가이드레일(431)의 청소가 함께 진행될 수 있다.When the raw material is supplied to the
분말도포유닛(41)은 원재료를 10㎛~200㎛ 정도로 얇게 펴서 성형부(5)의 성형플레이트(53) 위에 놓이게 한다.The
성형부(5)에 공급되고 남은 원재료는 성형부(5)를 지나 원재료회수부(9)에 모이게 되고 사용자에 의해 회수될 수 있다.The raw material remaining after being supplied to the forming
이 상태에서 원재료 분말(10)에 광빔(L)을 조사하여 원재료를 소결 또는 용융을 시켜 성형한다. 이때 사용자는 청정유지부(8)를 집진모드로 작동시켜 성형시 발생하는 흄을 포집하는 것이 가능하다.In this state, the
이 과정을 통해 성형품(S)의 단면 라인이 성형되고 광빔이 조사되지 않은 부분은 원재료가 분말 형태로 그대로 있게 된다.Through this process, the cross-sectional line of the molded product S is formed, and the raw material remains in the form of a powder in the portion not irradiated with the light beam.
원재료 분말(10)의 재공급을 위해 분말도포유닛(4)를 다시 초기 위치로 복귀킨다. 이 경우에도 가이드블록(413)에 마련된 스위퍼부재(414)에 의해 가이드레일(431)의 청소가 진행될 수 있다.To re-supply the
이후 다시 원재료를 공급하고, 분말도포유닛(4)에 의해 원재료를 얇게 편 후 원재료회수부(9)에서 회수하는 한편 성형부(5)에서 다음 단면 라인을 성형하고 분말도포유닛(4)을 다시 초기 위치로 이동시키는 작업을 반복한다. 이러한 작업을 여러 번 반복함으로써 3차원 입체 성형품을 제작할 수 있다.After that, the raw material is supplied again, and the raw material is thinly flattened by the
한편 여러 차례의 작업이 종료된 후에는 챔버부(1)와 기저부(2)의 전면 도어(12, 22)를 열고 분말을 회수할 수 있다. 사용자는 청정유지부(8)를 회수모드로 작동시켜 흡입부재(30)를 통해 분말을 흡입하여 회수할 수 있으며 동시에 챔버부(1)의 내부를 청소할 수 있다.On the other hand, after the completion of several operations, the
또한 분말도포유닛(41)에 거름부재(20)를 장착한 후 분말도포유닛(41)을 시빙모드로 작동시켜 회수된 분말을 걸러낼 수 있다. 분말도포유닛(41)을 원재료공급부(3) 위에서 왕복운동시킴으로써 걸러진 분말은 원재료공급부(3)로 낙하하고 거름부재(20)에 걸러지고 남아 있는 분말은 폐기하거나 다른 용도로 사용할 수 있다.In addition, after the
한편 성형플레이트(53)의 교체나 청소 또는 유지보수가 필요한 경우에는 성형부(5)에 남아 있는 분말을 수거한 후 스프링(55) 작용에 의해 간단하게 탈착 및 재장착이 가능하다.On the other hand, when replacement, cleaning, or maintenance of the
상기와 같이 이루어진 3차원 프린터는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The three-dimensional printer made as described above is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made. may be
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the art will have the spirit of the present invention described in the claims to be described later. And it will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the technical scope.
1 : 챔버부 11 : 챔버 12 : 도어
2 : 기저부 21 : 기저체 22 : 도어
3 : 원재료공급부 31 : 하우징 32 : 투입플레이트
4 : 원재료이동부
41 : 분말도포유닛 411 : 몸체부재 412 : 블레이드부재
413 : 가이드블록 414 : 스위퍼부재 415 : 결합자리
42 : 구동유닛 421 : 액추에이터 422 : 회전부재 423 : 벨트
424 : 결합부재
43 : 가이드유닛 431 : 가이드레일
5 : 성형부 51 : 하우징 52 : 베이스플레이트 53 : 성형플레이트
54 : 고정판 55 : 스프링 56 : 덮개
6 : 광빔가공부
7 : 제어부
8 : 청정유지부
81 : 구동유닛
82 : 회수유닛 821 : 분말회수기 822 : 개폐밸브
83 : 집진유닛 831 : 통풍부재 832 : 집진기 833 : 개폐밸브
84 : 배기개폐밸브 85 : 배기유닛
9 : 원재료회수부
10 : 원재료 분말 20 : 거름부재 30 : 흡입부재 40 : 송풍부재
L : 광빔 S : 성형품
100 : 3차원 프린터1: chamber part 11: chamber 12: door
2: base 21: base 22: door
3: raw material supply part 31: housing 32: input plate
4: Raw material moving part
41: powder application unit 411: body member 412: blade member
413: guide block 414: sweeper member 415: coupling seat
42: drive unit 421: actuator 422: rotating member 423: belt
424: coupling member
43: guide unit 431: guide rail
5: molded part 51: housing 52: base plate 53: molded plate
54: fixing plate 55: spring 56: cover
6: light beam processing unit
7: control unit
8: clean maintenance part
81: drive unit
82: recovery unit 821: powder recoverer 822: on/off valve
83: dust collection unit 831: ventilation member 832: dust collector 833: on-off valve
84: exhaust on/off valve 85: exhaust unit
9: Raw material recovery unit
10: raw material powder 20: filtering member 30: suction member 40: blowing member
L : light beam S : molded product
100: 3D printer
Claims (7)
형상 가공이 이루어지는 챔버부, 상기 챔버부를 지지하고 내부에 공간이 형성되는 기저부, 상기 챔버부에 분말 형상의 원재료를 투입하는 원재료공급부, 상기 챔버부의 내측에 구비된 가이드레일을 따라 이동하고, 상기 원재료공급부에서 투입된 원재료를 밀어 이동시키는 원재료이동부, 상기 원재료이동부에 의해 이동된 원재료가 놓여지고 원재료의 성형이 이루어지는 성형부, 상기 성형부에 놓여진 원재료에 광빔을 조사하여 용융시켜 성형하는 광빔가공부 및 상기 광빔가공부가 3차원 성형품을 가공하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 원재료이동부는, 상기 챔버부의 내측 상면에 설치되는 가이드레일, 상기 가이드레일에 결합되는 가이드블록을 구비하고 가이드레일을 따라 이동하는 몸체부재 및 상기 몸체부재에 결합되고 원재료를 밀어 이동시키는 블레이드부재를 포함하고,
상기 가이드레일과 상기 가이드블록 사이에는 상기 가이드블록이 이동할 때 상기 가이드레일의 양 측면을 닦아주는 스위퍼부재가 개재되며,
상기 성형부는 원재료가 놓여지는 성형플레이트를 구비하고, 상기 성형플레이트는 스프링 작용에 의해 착탈 가능하도록 이루어지는
3차원 프린터.As an apparatus for processing three-dimensional molded products,
A chamber part on which shape processing is performed, a base part supporting the chamber part and having a space therein, a raw material supply part for putting a powdery raw material into the chamber part, moving along a guide rail provided inside the chamber part, and the raw material A raw material moving unit that pushes and moves the raw material input from the supply unit, a forming unit in which the raw material moved by the raw material moving unit is placed and forming the raw material, a light beam processing unit that melts the raw material placed in the forming unit by irradiating a light beam, and the above Includes a control unit for controlling the light beam processing unit to process a three-dimensional molded product,
The raw material moving part includes a guide rail installed on the inner upper surface of the chamber part, a body member having a guide block coupled to the guide rail and moving along the guide rail, and a blade member coupled to the body member and pushing the raw material. including,
A sweeper member for wiping both sides of the guide rail is interposed between the guide rail and the guide block when the guide block moves,
The forming part has a forming plate on which the raw material is placed, and the forming plate is formed to be detachable by a spring action.
3D printer.
흡입구가 형성된 흡입부재 및 배출구가 형성된 송풍부재와 각각 연결되고, 음압을 형성하여 상기 흡입구로부터 공기를 흡입하거나 양압을 형성하여 상기 배출구로 공기를 배출시키도록 하는 구동유닛,
상기 구동유닛이 음압을 형성할 때 상기 흡입구로부터 공기를 받아 공기 중에 포함된 원재료 분말을 회수하고 나머지 공기를 배출하는 회수유닛,
상기 구동유닛이 양압을 형성할 때 배출되는 공기를 받아 공기 중에 포함된 흄을 제거하고 나머지 공기를 배출하는 집진유닛 및
상기 집진유닛 및 상기 회수유닛과 동시에 연결되어 배출된 공기를 필터링하여 배출하는 배기유닛을 포함하는 청정유지부
를 더 포함하는 3차원 프린터.According to claim 1,
A driving unit that is respectively connected to a suction member having an inlet and a blower having an outlet formed therein, and sucks air from the inlet by forming a negative pressure or discharges air to the outlet by forming a positive pressure;
a recovery unit that receives air from the inlet when the driving unit forms a negative pressure, recovers the raw material powder contained in the air, and discharges the remaining air;
a dust collecting unit that receives air discharged when the driving unit forms a positive pressure, removes fumes contained in the air, and discharges the remaining air; and
Clean maintenance unit including an exhaust unit connected to the dust collection unit and the recovery unit at the same time to filter and discharge the exhausted air
A 3D printer further comprising a.
상기 원재료이동부에는 결합자리가 형성되고,
상기 결합자리에 결합되고 원재료분말을 거를 수 있도록 복수의 홀이 형성되는 체 형상의 거름부재
를 더 포함하는 3차원 프린터.According to claim 1,
A bonding site is formed in the raw material moving part,
A sieve-shaped filtering member coupled to the bonding site and having a plurality of holes formed to filter raw material powder
A 3D printer further comprising a.
상기 기저부는 도어를 구비하여 개폐 가능하도록 이루어지고,
상기 도어는 하측면을 힌지점으로 하여 개방되도록 이루어지는 3차원 프린터.According to claim 1,
The base portion is made to be able to be opened and closed by providing a door,
The door is a three-dimensional printer configured to be opened using the lower side as a hinge point.
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KR1020200076184A KR102332072B1 (en) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | Compact metal 3D printer |
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KR1020200076184A KR102332072B1 (en) | 2020-06-23 | 2020-06-23 | Compact metal 3D printer |
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