KR102332534B1 - 표면 평탄화를 위한 와이어 아크 직접에너지적층 3d 프린팅 장치 및 방법 - Google Patents

표면 평탄화를 위한 와이어 아크 직접에너지적층 3d 프린팅 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 상면에 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물을 제작하기 위해 패턴재를 적재하는 작업대와, 상기 작업대의 위에 위치하여, 상기 프린팅 조형물의 내부 또는 외부의 표면 패턴을 제작하기 위해 상기 패턴재를 적층하는 제1 노즐과, 상기 제1 노즐과 인접한 위치에 설치되어, 상기 제1 노즐이 상기 패턴재를 적층한 이후에, 프린팅 용가재를 적층하는 제2 노즐과, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 위치하고, 상기 제1 노즐과 제2 노즐과 결합되어, 길이 방향으로 이동하여, 상기 제1 노즐 또는 제2 노즐의 적층 위치를 조절하는 위치 조절부재를 포함하는 3D 프린팅 장치를 제공한다.

Description

표면 평탄화를 위한 와이어 아크 직접에너지적층 3D 프린팅 장치 및 방법{WIRE ARC DIRECTED ENERGY DEPOSITION 3D PRINTING APPARATUS AND METHOD FOR SURFACE FLATTENING}
본 발명은 3D 프린팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와이어 아크 직접에너지적층에 의한 금속 3D 프린팅 내부 코어 형성 및 외부 표면 평탄화를 위한 3D 프린팅 장치 및 방법에 관한 것이다.
3D 프린터는 입체 조형물을 제작하는 장치로서, 3차원 형상의 입체 조형물의 형상에 관한 데이터를 미분하여 2차원 평면에 관한 데이터로 생성하고, 생성된 데이터에 따라 재료를 층층이 쌓거나, 재료를 절삭하여 입체 조형물을 제작할 수 있다.
금속 소재의 입체 조형물을 제조하는 방식 중 하나로 프린팅 바탕재와 프린팅 용가재 간극에서 발생하는 아크 열로 프린팅 바탕재를 용융시키며 패턴 모재 중공부에 채워넣고, 패턴재를 한층씩 부착시키며 적층하여 조형물을 제조하는 방식이 있다.
금속 소재의 프린팅 용가재를 아크 열로 용융시켜 적층하는 방식의 3D 프린터는, 용융되어 프린팅 용가재의 양(시간당)에 따라 다른 속도로 3D프린팅 작업을 수행할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패턴재를 적층하여 입체적 형상을 성형하는 3차원 프린팅 방식을 이용하여 제품 형태의 캐비티가 내부에 형성된 패턴 조형물을 제작하고, 패턴 조형물 중공부에 프린팅 용가재를 적층함으로써 프린팅 조형물을 제작하되, 프린팅 조형물의 표면의 평탄화를 위해 패턴재 적층 노즐을 이용하여 패턴 조형물의 형상을 일부 변형하는 3D 프린팅 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 상면에 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물을 제작하기 위해 패턴재를 적재하는 작업대와, 상기 작업대의 위에 위치하여, 상기 프린팅 조형물의 내부 또는 외부의 표면 패턴을 제작하기 위해 상기 패턴재를 적층하는 제1 노즐과, 상기 제1 노즐과 인접한 위치에 설치되어, 상기 제1 노즐이 상기 패턴재를 적층한 이후에, 프린팅 용가재를 적층하는 제2 노즐과, 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 위치하고, 상기 제1 노즐과 제2 노즐과 결합되어, 길이 방향으로 이동하여, 상기 제1 노즐 또는 제2 노즐의 적층 위치를 조절하는 위치 조절부재를 포함하는 3D 프린팅 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 패턴재는, 세라믹(ceramic)과, 경화제(hardener)와, 주물사(molding sand)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 페이스트(paste)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐은 상기 패턴재를 적층함에 따라 상기 프린팅 조형물의 내부 및 외부의 표면을 형성하는 패턴 조형물을 제작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 노즐은, 상기 제1 노즐에 의해 제작된 패턴 조형물의 인접한 위치에 상기 프린팅 용가재를 적층함에 따라 상기 프린팅 조형물을 제작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 노즐은, 상기 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물의 굴곡부, 돌출부, 경사부 중 적어도 하나에 대한 형상을 고려하여, 상기 제2 노즐이 상기 프린팅 용가재를 적층한 이후에, 상기 패턴 조형물의 높이를 조절하기 위해 상기 패턴재를 추가적으로 더 적층하여, 상기 프린팅 조형물의 표면의 리플(ripple)을 평탄화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 위치 조절부재와 결합되어, 상기 위치 조절부재가 길이 방향으로 이동 가능하도록 경로를 제공하는 레일을 포함하는 경로 제공부재를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는, 제1 노즐이, 작업대의 상면에 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물의 내부 또는 외부의 표면 패턴을 제작하기 위한 패턴재를 적층하는 단계와, 상기 제1 노즐과 인접한 위치에 설치되는 제2 노즐이, 상기 제1 노즐에 의해 제작된 패턴 조형물의 인접한 위치에 상기 프린팅 용가재를 적층하는 단계와, 상기 제1 노즐이, 상기 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물의 굴곡부, 돌출부, 경사부 중 적어도 하나에 대한 형상을 고려하여, 상기 제2 노즐로부터 상기 프린팅 용가재가 적층된 이후에, 상기 패턴 조형물의 높이를 조절하기 위해 상기 패턴재를 추가적으로 더 적층하여, 상기 프린팅 조형물의 표면의 리플(ripple)을 평탄화하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 패턴재를 적층하여 입체적 형상을 성형하는 3차원 프린팅 방식을 이용하여 제품 형태의 캐비티가 내부에 형성된 패턴 조형물을 제작하고, 패턴 조형물과 인접한 부분에 프린팅 용가재를 이용하여 프린팅 조형물을 제작하되, 패턴재 적층 노즐을 이용하여 패턴 조형물의 형상을 일부 변형함에 따라 프린팅 조형물의 표면의 리플(ripple)을 평탄화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따라 제1 노즐이 동작하는 과정을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 노즐이 동작하는 과정을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 노즐이 제2 노즐의 동작 이후에 수행하는 동작 과정을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 흐름도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도4에서 S410 단계에 대한 보다 구체적인 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도1 내지 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도1은 본 발명의 실시예에 따라 제1 노즐이 동작하는 과정을 설명하기 위해 도시한 참고도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 노즐이 동작하는 과정을 설명하기 위해 도시한 참고도이며, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 노즐이 제2 노즐의 동작 이후에 수행하는 동작 과정을 설명하기 위해 도시한 참고도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치(100)는 작업대(110), 제1 노즐(130), 제2 노즐(150), 위치 조절부재(170), 및 경로 제공부재(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
작업대(110)는 제작하고자 하는 프린팅 조형물 및 패턴 조형물을 지지하는 구성요소로서, 제1 노즐(130)과 제2 노즐(150)의 하측에 일정간격 이격되어 배치되며, 판상으로 형성될 수 있다. 작업대(110)는 프린팅 조형물(30)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 작업대(110)는 X축과 Y축이 형성하는 XY 평면에 위치하거나 XY 평면과 나란히 배치될 수 있다. Z축은 XY 평면과 수직인(vertical) 축이라 할 수 있다. XY 평면은, 수평면(horizontal plane)이라 할 수 있다.
제1 노즐(130)은 작업대(110)의 위에 위치하여, 프린팅 조형물(30)의 내부 또는 외부의 표면 패턴을 제작하기 위해 패턴재를 적층할 수 있다.
여기서, 제1 노즐(130)로부터 적층되는 패턴재는 세라믹(ceramic), 경화제(hardener), 주물사(molding sand)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 페이스트(paste)일 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 노즐(130)은 주물사와 경화제가 혼합된 페이스트를 패턴재로하여 작업대(110)에 적층할 수도 있고, 다른 실시예에 따른 제1 노즐(130)은 페이스트가 혼합되지 않은 주물사만을 작업대(110)에 적층할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 주물사는 코어 사(core sand), 포트랜트 시멘트(Portland cement), 규산나트륨(sodium silicate), 특수 합성사(specialized composite sand) 중 선택되는 재료를 기초로 하여 구비될 수 있고, 이는 제작하고자 하는 프린팅 조형물의 특성(형상, 크기, 용도)에 따라 선택될 수 있다. 또한, 본 발명의 주물사 및 경화제는 급속한 응고를 위한 시멘트, 특수 주형사 등과 같은 상용품 중에서 정밀하고 신속하게 패턴을 조형할 수 있는 재료는 어떠한 것도 가능하다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에서 사용하는 코어 사(core sand)의 입자크기는 100~1000 μm로 마련됨이 바람직하다. 코어 사의 입자크기가 1000 μm 이상이면 표면이 다소 거칠고, 100 μm 이하이면 미세한 표면을 구현할 수 있다.
상기와 같이, 제1 노즐(130)은 작업대(110) 위에 주물사와 경화제가 혼합된 페이스트 또는 주물사인 패턴재를 작업대(110)의 상면에 적층함에 따라 복수의 레이어를 적층하여, 패턴 조형물(10)을 제작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 패턴 조형물(10)이란, 3D 프린팅을 이용하여 제작하고자 하는 프린팅 조형물의 내표면 또는 외표면을 형성시키기 위해, 미리 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 상기 프린팅 조형물의 내표면 또는 외표면의 패턴과 상응하는 패턴을 가지는 조형물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 노즐(130)은 패턴재를 순차적으로 적층함에 따라, 복수의 레이어들을 적층하여, 제작하고자 하는 프린팅 조형물(30)의 코어(core) 및 제작 형태 등을 고려하여 패턴 조형물(10)을 5~20 mm의 두께로 제작할 수 있다. 예컨대, 패턴 조형물(10)이 20 mm이상의 두께로 제작되면, 구현하고자 하는 프린팅 조형물(30)의 표면의 패턴이 정밀하게 제작되지 않을 수 있고, 5 mm 이하의 두께로 제작되면, 두께가 얇아 프린팅 과정에서 부서질 수 있는 위험이 있다.
제2 노즐(150)은 제1 노즐(130)과 인접한 위치에 설치되어, 제1 노즐(130)이 상술한 바와 같이 패턴재를 적층한 이후에, 프린팅 용가재(filler)를 적층할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 노즐(130)과 제2 노즐(150)은 위치 조절부재(170)에 의해 작업대(110)의 위에 위치하여, 프린팅 조형물을 제작할 수 있다. 위치 조절부재(170)는 경로 제공부재(190)와 결합되어, 양측면에 각각 결합된 제1 노즐(130)과 제2 노즐(150)와 함께 길이 방향(수평 방향)으로 이동함에 따라, 제1 노즐(130) 및 제2 노즐(150)의 동작 순서에 맞게 적층 위치를 조절할 수 있다.
본 실시예에 따른 경로 제공부(190)는 위치 조절부재(170)가 이동 가능하도록 결합되어, 위치 조절부재(170)가 길이 방향(수평 방향)으로 이동함에 따라 제1 노즐(130) 및 제2 노즐(150)의 적층 위치를 조절할 수 있도록 하는 경로를 제공할 수 있다.
도2를 참조하면, 본 실시예에 따른 제2 노즐(150)은 제1 노즐(130)에 의해 제작된 패턴 조형물(10)과 인접한 위치에 프린팅 용가재를 적층함으로써, 프린팅 조형물(30)을 제작할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제2 노즐(150)은 도1을 참조하여 상술한 바와 같은 제1 노즐(130)의 동작을 통해 완성된 패턴 조형물(10)이 경화되어, 프린팅에 의한 적층이 가능한 상태가 되면 프린팅을 실시하기 위해, 도2에 도시된 바와 같이, 패턴 조형물(10)의 옆에 프린팅 용가재를 적층하여 프린팅 작업을 수행할 수 있다.
이에 따라, 적층된 프린팅 용가재는 인접한 위치에 있는 패턴 조형물(10)의 표면에 형성된 패턴과 같은 패턴을 형성함에 따라, 상기 패턴을 가지는 프린팅 조형물이 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예인 도1 내지 도3에서는 제1 노즐(130)과 제2 노즐(150)이 위치 조절부재(170)를 사이에 두고 동일한 높이에 배치되어, 서로 이격되어 함께 이동하며 번갈아 동작하는 것으로 예를 들어 설명하였지만, 제1 노즐(130)과 제2 노즐(150)은 이에 제한되는 것은 아니고, 작업 상황에 따라 서로 인접하거나 동일한 위치에 있도록 구현될 수도 있고, 작업 순서가 아닌 노즐은 작업하고 있는 노즐이 작업하는 동안, 작업을 방해하지 않는 위치에 배치되도록 구현될 수도 있다.
도3을 참조하면, 제1 노즐(130)은 제작하고자 하는 프린팅 조형물(30)의 굴곡부, 돌출부, 경사부 등과 같은 형상을 고려하여, 상기와 같이 제2 노즐(150)이 프린팅 용가재를 적층함에 따라 프린팅 조형물(30)을 제작한 이후에, 패턴 조형물(10)의 높이를 조절하기 위해 먼저 제작된 패턴 조형물(10) 위에 패턴재를 더 적층하여, 추가적으로 적층할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 노즐(130)은 프린팅 조형물(30)의 내표면의 패턴과 외표면의 패턴 형성을 위해, 도3에 도시된 바와 같이, 프린팅 조형물(30)이 위치할 수 있는 복수의 캐비티(cavity)들을 형성하기 위한 복수의 격벽들을 포함하는 일체형 패턴 조형물(10)을 제작할 수 있다.
이때, 제1 노즐(130)은 제작하고자 하는 프린팅 조형물(30)의 영역별 굴곡부, 돌출부, 경사부 등을 고려하여, 복수의 격벽들 중 적어도 하나의 격벽의 높이만을 조절하기 위해 해당 격벽의 상부에 패턴재를 더 적층할 수 있다.
이와 같은 작업을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 장치는 프린팅 조형물(30)의 표면의 리플(ripple)을 개선하여 평탄화를 이룰 수 있고, 치수 정밀도를 높이며, 코어의 크기에 무관하게 제작할 수 있는 이점이 있다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 흐름도이다.
도4를 참조하면 먼저, S410 단계에서 제1 노즐(130)은 작업대(110)의 상면에 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물(10)의 내부 또는 외부의 표면 패턴을 제작하기 위해 패턴재를 적층한다.
그리고, S410 단계에서의 제1 노즐(130)의 동작을 통해 완성된 패턴 조형물(10)이 경화되어, 프린팅에 의한 적층이 가능한 상태가 되면 S430 단계에서 제1 노즐(130)과 인접한 위치에 배치되는 제2 노즐(150)이 제1 노즐(130)에 의해 제작된 패턴 조형물(10)에 형성된 캐비티 또는 인접한 위치에 프린팅 용가재를 적층한다.
S430 단계를 통해 제2 노즐(150)로부터 프린팅 용가재가 적층된 이후, S450 단계에서 제1 노즐(130)은 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물(30)의 굴곡부, 돌출부, 경사부 중 적어도 하나에 대한 형상을 고려하여, 패턴 조형물(10)의 높이를 조절하기 위해 프린팅 조형물(30)의 적어도 일 영역에 패턴재를 추가적으로 더 적층시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터는 데이터 입력부, 제어부 및 높이 측정 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
데이터 입력부(미도시)는 외부의 단말장치로부터 송신된 데이터를 수신함에 따라 상기 데이터를 입력받을 수 있다. 여기서, 데이터 입력부로 입력되는 데이터란 제작하고자 하는 프린팅 조형물과 프린팅 조형물의 내/외표면의 패턴을 형성하기 위한 패턴 조형물에 대한 가상의 3차원 모델링(virtual 3D modeling) 데이터일 수 있다.
예컨대, 데이터 입력부가 입력받는 상기 3차원 모델링 데이터에는, 패턴 조형물의 크기(두께, 높이, 길이 등)와 무게 등에 대한 정보와, 패턴 조형물의 좌표정보, 그리고 패턴 조형물에 형성시키고자 하는 패턴별 위치 좌표정보를 포함하고 있을 수 있다.
제어부(미도시)는 상술한 바와 같이 데이터 입력부로 입력된 데이터를 고려하여, 제1 노즐(130)의 적층 위치 및 적층량 등을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 높이 측정 센서(미도시)는 위치 조절부재(170)의 하면에 형성되어, 형성된 패턴 조형물(10)과 프린팅 조형물(30)의 높이를 측정할 수 있다. 높이 측정 센서는 측정한 측정값을 제어부로 전달할 수 있고, 제어부는 높이 측정 센서로부터 전달받은 측정값을 고려하여, 제1 노즐(130) 및 제2 노즐(150)의 적층동작 및 적층위치를 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
이에 따라, 제1 노즐(130) 및 제2 노즐(150)은 제어부로부터 생성된 제어신호에 따라 동작할 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도4에서 S410 단계에 대한 보다 구체적인 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 흐름도이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터는 먼저, S411 단계에서 제1 노즐(130)이 주물사와 경화제가 혼합된 페이스트를 적층함에 따라, 패턴 조형물(10)을 형성하기 위해 복수의 레이어를 적층할 수 있다.
이에 따라, S413 단계에서 제1 노즐(130)이 복수의 레이어들이 적층된 부분에 경화제를 적층하고, 시간이 지난 후 적층된 복수의 레이어들이 경화됨에 따라 패턴 조형물(10)을 제작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 방법은, 와이어 아크 직접에너지적층, 레이저 직접에너지적층, 분말베드용융PBF(Powder bed fusion) 중 적어도 하나의 기법을 이용하여 수행될 수 있다. 보다 상세하게는, 레이저 직접에너지적층 및 분말베드용융 PBF 기법들은 금속분말을 사용하기에 표면 거칠기 처리효과 면에서 와이어 아크 직접에너지적층보다 우수하므로, 레이저 직접에너지적층 및 PBF 기법을 사용함이 보다 바람직하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 패턴 조형물
30: 프린팅 조형물
100: 3D 프린터
130: 제1 노즐
150: 제2 노즐
170: 위치 조절부재
190: 경로 제공부재

Claims (7)

  1. 상면에 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물을 제작하기 위해 패턴재를 적재하는 작업대와,
    상기 작업대의 위에 위치하여, 상기 프린팅 조형물의 내부 또는 외부의 표면 패턴을 제작하기 위해 상기 패턴재를 적층하는 제1 노즐과,
    상기 제1 노즐과 인접한 위치에 설치되어, 상기 제1 노즐이 상기 패턴재를 적층한 이후에, 프린팅 용가재를 적층하는 제2 노즐과,
    상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 사이에 위치하고, 상기 제1 노즐과 제2 노즐과 결합되어, 길이 방향으로 이동하여, 상기 제1 노즐 또는 제2 노즐의 적층 위치를 조절하는 위치 조절부재와,
    상기 위치 조절부재의 하면에 형성되어, 상기 작업대 상에 적층된 패턴재의 높이와 프린팅 용가재의 높이를 측정하는 높이 측정 센서와,
    상기 높이 측정 센서로부터 측정된 측정값을 전달 받고, 전달 받은 측정값을 고려하여 상기 제1 노즐 및 제2 노즐의 적층 동작 또는 적층 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하되,
    상기 제1 노즐과 제2 노즐은 상기 제어 신호에 따라 동작하며,
    상기 제1 노즐은, 상기 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물의 굴곡부, 돌출부, 경사부 중 적어도 하나에 대한 형상을 고려하여, 상기 제2 노즐이 상기 프린팅 용가재를 적층한 이후에, 상기 패턴재를 추가적으로 더 적층함에 따라 상기 프린팅 조형물의 표면의 리플(ripple)을 평탄화하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴재는, 세라믹(ceramic)과, 경화제(hardener)와, 주물사(molding sand)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 페이스트(paste)인 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노즐은 상기 패턴재를 적층함에 따라 상기 프린팅 조형물의 내부 및 외부의 표면을 형성하는 패턴 조형물을 제작하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 노즐은, 상기 제1 노즐에 의해 제작된 패턴 조형물의 인접한 위치에 상기 프린팅 용가재를 적층함에 따라 상기 프린팅 조형물을 제작하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치 조절부재와 결합되어, 상기 위치 조절부재가 길이 방향으로 이동 가능하도록 경로를 제공하는 레일을 포함하는 경로 제공부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
  7. 제1 노즐이, 작업대의 상면에 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물의 내부 또는 외부의 표면 패턴을 제작하기 위한 패턴재를 적층하는 단계와,
    상기 제1 노즐과 인접한 위치에 설치되는 제2 노즐이, 상기 제1 노즐에 의해 제작된 패턴 조형물의 인접한 위치에 프린팅 용가재를 적층하는 단계와,
    높이 측정 센서가, 상기 작업대 상에 적층된 패턴재의 높이와 프린팅 용가재의 높이를 측정하는 단계와,
    제어부가, 상기 높이 측정 센서로부터 측정된 측정값을 전달 받고, 전달 받은 측정값을 고려하여 상기 제1 노즐 및 제2 노즐의 적층 동작 또는 적층 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 노즐과 제2 노즐은 상기 제어 신호에 따라 동작하며,
    상기 제1 노즐이, 상기 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물의 굴곡부, 돌출부, 경사부 중 적어도 하나에 대한 형상을 고려하여, 상기 제2 노즐로부터 상기 프린팅 용가재가 적층된 이후에, 상기 패턴재를 추가적으로 더 적층함에 따라 상기 프린팅 조형물의 표면의 리플(ripple)을 평탄화하는 단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.
KR1020200119066A 2020-07-17 2020-09-16 표면 평탄화를 위한 와이어 아크 직접에너지적층 3d 프린팅 장치 및 방법 KR102332534B1 (ko)

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KR102667455B1 (ko) * 2023-04-14 2024-05-20 주식회사 에이엠솔루션즈 하이브리드 적층생산방법 및 시스템

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