KR102332535B1 - 표면 평탄화가 가능한 와이어 아크 직접에너지적층 3d 프린팅 장치 - Google Patents

표면 평탄화가 가능한 와이어 아크 직접에너지적층 3d 프린팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물을 제작하기 위하여, 용가재를 낙하시킴에 따라 아크를 발생시키는 프린팅 노즐과, 상기 프린팅 노즐과 인접한 위치에 배치되어, 상기 프린팅 노즐로부터 나온 용가재 및 프린팅 용가재가 용융되어 형성되는 프린팅 적층물의 일부분을 냉각시켜, 상기 프린팅 적층물의 표면을 평탄화하는 평탄화 모듈을 포함하는 표면 평탄화가 가능한 3D 프린팅 장치를 제공한다.

Description

표면 평탄화가 가능한 와이어 아크 직접에너지적층 3D 프린팅 장치{WIRE ARC DIRECTED ENERGY DEPOSITION 3D PRINTING APPARATUS FOR FLATTENING OUTER SURFACE}
본 발명은 3D 프린팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면 평탄화가 가능한 와이어 아크 직접에너지적층 3D 프린팅 장치에 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 용가재와 모재의 간극에 발생하는 아크 열로 용가재 및 모재를 용융시켜, 한층씩 부착시키며 적층하여 조형물을 제조하는 방식이 있다.
이때, 모재는 적층 과정 중에 아크 열에 의해 용융되어 오목하게 함몰되는데, 용융풀의 중앙은 접속되는 아크열로 인해 6000℃ 이상의 온도를 갖게 되며, 용융풀의 최외곽은 고상과 액상의 경계로 약 1500℃ 정도의 온도를 갖는다. 따라서, 용융풀 내 매우 극심한 온도구배가 발생되고, 이로 인한 용융풀 내 용융물의 급속한 자연 유동 및 프린팅 속도에 따른 용융풀의 이동에 의해, 용융물은 파도물결이 발생하게 되며, 프린팅 표면에 일정 간격으로 파도모양의 리플(Ripple)이 형성하게 된다.
즉, 종래의 와이어 아크 직접에너지적층 금속 3D 프린팅 장치는 리플을 제거하기 위해서 별도의 표면가공이 요구되는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 용가재가 프린팅 노즐을 통해 나가면서 아크(ARC)를 발생시킴과 동시에 용융되어 프린팅 용가재를 층층마다 적층하여 제작하는 평탄화 모듈을 구비하고, 평탄화 모듈이 프린팅 적층물과 접촉함에 따라 프린팅 적층물을 냉각시킴으로써 프린팅 적층물의 외벽에 발생하는 표면 리플(ripple), 거칠기(roughness), 용융물 흘러내림을 저지시켜 프린팅 적층물의 표면을 평탄화시키는 3D 프린팅 장치를 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 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물을 제작하기 위하여, 용가재가 프린팅 노즐을 통해 나가면서 아크(ARC)를 발생시킴과 동시에 용융되어 프린팅 용가재를 층층마다 적층시키는 시스템과, 상기 프린팅 노즐과 인접한 위치에 배치되어, 상기 프린팅 노즐을 통해 나가는 용가재 및 용가재와 프린팅 모재가 함께 용융되어 형성되는 프린팅 용융물, 용융물들이 냉각과 함께 응고되어 적층되면서, 상기 프린팅 적층물의 표면을 평탄화하는 평탄화 모듈을 포함하는 표면 평탄화가 가능한 3D 프린팅 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 평탄화 모듈은, 상기 프린팅 노즐의 높이 방향으로 움직이는 수직운동, 상기 프린팅 노즐의 길이 방향으로 움직이는 수평운동, 그리고 기 설정된 각도 범위 이내로 틸팅되는 틸팅운동 중 적어도 하나의 동작을 통해 상기 프린팅 적층물의 표면을 평탄화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 평탄화 모듈은, 상기 평탄화 모듈의 높이를 조절하기 위한 높이 조절 바와, 상기 높이 조절 바에 대하여 하부로 연장된 형태로 형성되되, 상기 높이 조절 바의 높이 방향으로 움직이며, 상기 높이 조절 바와의 결합 위치에 따라 상기 평탄화 모듈의 높이를 조절하는 높이 조절 하우징과, 상기 높이 조절 하우징과 결합되어, 틸팅 운동을 통해 상기 프린팅 적층물의 표면을 냉각시키는 냉각 엣지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 냉각 엣지부는, 내부에 냉각수 또는 압축 공기가 순환할 수 있는 순환로를 형성하는 순환 유도 튜브를 더 포함하고, 상기 순환 유도 튜브의 적어도 일 표면은 세라믹 코팅층이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 순환 유도 튜브는, 구리(Cu) 소재로 제작된 튜브일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 프린팅 조형물이 로딩되는 작업대와, 상기 작업대와 소정의 간격 거리만큼 이격되어 설치되며, 상기 프린팅 노즐 또는 상기 평탄화 모듈이 수평 방향으로 이동 가능하도록 결합되어, 상기 프린팅 노즐과 상기 평탄화 모듈의 이동 경로를 제공하는 이동 경로 제공부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 용가재가 프린팅 노즐을 통해 나가면서 아크를 발생시킴과 동시에 용융되어 프린팅 용가재를 층층마다 적층시키는 시스템과, 평탄화 모듈을 구비하고, 평탄화 모듈이 프린팅 적층물과 접촉함에 따라 프린팅 적층물을 냉각시킴으로써 프린팅 적층물의 외벽에 발생하는 표면 리플(ripple), 거칠기(roughness), 용융물 흘러내림을 저지시켜 프린팅 적층물의 표면을 평탄화시킬 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 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 다른 3D 프린팅 장치가 프린팅하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄화 모듈의 구성을 보다 세부적으로 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
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.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 도시한 도면이다.
도1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 장치는, 프린팅 노즐(100), 평탄화 모듈(200), 작업대(300), 그리고 이동 경로 제공부재(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
프린팅 노즐(100)은 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물을 제작하기 위하여, 용가재 용융물을 낙하시켜 프린팅 용가재를 적층할 수 있다. 보다 구체적인 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 노즐(100)은 금속을 용융시키고 적층시킬 수 있다. 그리고, 프린팅 노즐(100)은 용가재(filler metal)를 수용할 수 있다. 용가재는 전도성 금속을 포함할 수 있고, 상기 용가재는 솔리드(solid) 상태일 수 있다.
평탄화 모듈(200)은 프린팅 노즐(100)과 인접한 위치에 배치되어, 프린팅 노즐(100)로부터 낙하된 프린팅 용융물 및 프린팅 모재가 용융되어 형성되는 프린팅 적층물(10)의 일부분을 냉각시켜, 프린팅 적층물의 표면을 평탄화할 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 실시예에 따른 평탄화 모듈(200)은 와이어 아크 직접에너지 적층 시, 프린팅 노즐의 헤드에서 공급되는 금속 와이어와 모재 금속 또는 이전 적층물 간 발생하는 아크열로 모재금속과 와이어를 용융시켜, 프린팅 모재를 상부로 적층할 때, 프린팅 적층물(10)의 외벽에 발생하는 표면 리플(ripple), 거칠기(roughness), 용융물 흘러내림을 저지시켜 프린팅 적층물(10)의 표면 평탄화를 시킬 수 있다.
본 발명에서, 프린팅 적층물이란 프린팅 노즐(100)을 통해 금속 와이어 용가재가 낙하되면서 아크를 발생시키고 아크열에 의해 용융되어 시간이 지나면서 응고되어 작업대(300)에 적층되는 출력물을 의미하는 것이고, 프린팅 조형물이란, 용가재 및 상기 응고되고 적층된 출력물이 평탄화 모듈(200)에 의해 가공이 완료된 후, 최종적으로 완성된 조형물을 의미하는 것이다.
작업대(300)는 제작하고자 하는 프린팅 조형물을 지지하는 구성요소로서, 프린팅 노즐(100) 및 평탄화 모듈(200)의 하측에 일정간격 이격되어 배치되며, 판상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 작업대(300)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.
이동 경로 제공부재(400)는 도1에 도시된 바와 같이, 작업대(300)와 소정의 간격 거리만큼 이격되어 설치되며, 프린팅 노즐(100) 또는 평탄화 모듈(200)이 수평 방향으로 이동 가능하도록 결합되어, 프린팅 노즐(100)과 평탄화 모듈(200)의 이동 경로를 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 이동 경로 제공부재(400)는 레일로서의 역할을 하여, 프린팅 노즐(100) 및 평탄화 모듈(200)과 이동 가능하게 결합되도록 구현될 수 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 다른 3D 프린팅 장치가 프린팅하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도2를 참조하면, 본 발명의 평탄화 모듈(200)은 프린팅 노즐(100)을 통해 나온 금속 용가재 와이어가 용융되어 적층됨에 따라 작업대(300)에 로딩되는 프린팅 적층물(10)의 적어도 일표면을 평탄화시키기 위해서, 프린팅 노즐(100)의 일측에 위치하여, 수직운동, 수평운동, 틸팅운동 중 적어도 하나의 동작을 통해 리플이 발생되는 프린팅 적층물(10)의 일표면과 접촉하고, 접촉된 프린팅 적층물(10)의 일표면을 냉각시킴으로써, 도2의 오른쪽 그림과 같이 프린팅 적층물(10)의 일표면을 평탄화 시킬 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평탄화 모듈의 구성을 보다 세부적으로 도시한 도면이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평탄화 모듈(200)은 높이 조절 바(210), 높이 조절 하우징(230), 및 냉각 엣지부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
높이 조절 바(210)는 평탄화 모듈(200)의 높이를 조절하기 위하여, 레일 역할을 하는 이동 경로 제공부재(400)에 결합될 수 있다.
본 실시예에 따른 높이 조절 바(210)는 보통 프린팅 노즐(100)과 기 설정된 간격 거리를 유지하며 동일한 속도로 함께 수평이동하되, 도2에 도시된 바와 같이, 프린팅 적층물(10)에 발생된 리플을 평탄화시키기 위한 동작을 수행할 때에는, 프린팅 노즐(100)과 상기 기 설정된 간격 거리보다 멀리 떨어지거나 좁게 이동하여 구동될 수도 있다.
높이 조절 하우징(230)은 높이 조절 바(210)와의 결합 위치에 따라 평탄화 모듈(200)의 높이를 조절할 수 있다.
냉각 엣지부(250)는 높이 조절 하우징(230)과 결합되어, 틸팅 운동을 통해 접촉되는 프린팅 적층물(10)을 냉각시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 엣지부(250)는 틸팅 동작 뿐만 아니라, 높이 조절 하우징(230)에 대하여 360도 범위의 회전 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 냉각 엣지부(250)는 다각도로 구동될 수 있어, 다양한 형태로 적층될 수 있는 프린팅 적층물(10)의 원하는 부분을 냉각시키도록 구현될 수 있다.
일 실시예인 도3에서는 냉각 엣지부(250)의 하우징 내에 높이 조절 하우징(230)이 일부 삽입된 형태로 결합되어, 냉각 엣지부(250)가 틸팅(tilting) 동작이 가능한 것으로 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 엣지부(250)는 높이 조절 하우징(230)에 힌지 결합하여 틸팅 동작을 수행하도록 구현될 수도 있다.
도3의 A는 냉각 엣지부(250)의 단면도를 확대하여 도시한 도면이다. 도3의 A를 참조하면, 본 실시예에 따른 냉각 엣지부(250)는 내부에 냉각 물질(255)이 순환할 수 있는 순환로를 형성하는 순환 유도 튜브(251)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 순환 유도 튜브(251)는 열전도가 우수한 구리(Cu) 소재로 제작될 수 있다.
예컨대, 본 실시예에 따른 냉각 물질(255)은 냉각수 또는 압축 공기일 수 있다.
그리고, 순환 유도 튜브(251)의 외표면에 형성되는 냉각 엣지부(250)의 하우징(253)은 세라믹 소재를 기초로 코팅된 세라믹 코팅층으로 구현될 수 있다.
냉각 엣지부(250)는 순환 유도 튜브(251)에 의해 형성된 순환로로 순환되는 냉각 물질(255)은, 냉각 엣지부(250)와 접촉되는 프린팅 적층물(10)의 외벽(일표면) 온도를 저하시킴으로써 급냉을 유도할 수 있다. 이에 따라, 프린팅 적층물(10)의 외벽은 표피효과(skin effect)에 의한 저변태생성물의 금속조직 발달을 유도할 수 있고, 이에 의해 프린팅 적층물(10)의 표면 경화가 이루어지게 된다. 본 발명의 냉각 엣지부(250)는 하우징을 세라믹 코팅층(253)으로 마련함으로써, 상기와 같은 프린팅 적층물(10)의 표면 경화 현상을 방지할 수 있다. 세라믹 코팅층은 단열재로서, 냉각수 또는 압축 공기에 의해 프린팅 적층물(10)의 급냉을 저지함은 물론, 프린팅 적층물(10)의 용융물과의 반응 및 융착을 방지할 수 있다.
본 발명의 세라믹 코팅층(253)의 단열정도는 코팅재의 두께에 따라 다르게 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 세라믹 코팅층(253)의 두께는 제작하고자 하는 프린팅 조형물의 재료에 따라 제작될 수 있다.
본 발명의 냉각 엣지부(250)는 프린팅 적층물(10)의 용융물의 흘러내림을 방지하는 블록(block), 판넬(panel) 또는 패드(pad) 등과 같은 역할을 할 뿐만 아니라, 적층시 발달할 수 있는 리플(ripple) 생성으로 인한 프린팅 조형물의 표면 거칠기를 평탄하게 할 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 장치는, 일 실시예인 도4에 도시된 바와 같이, 프린팅 노즐(100)의 양측에 평탄화 모듈(200)이 배치되어, 프린팅 노즐(100)로부터 나온 용가재 용융물이 작업대(300)에서 응고되고 적층되는 프린팅 적층물(10)의 양측을 냉각시킴으로써 평탄화시킬 수 있다.
이와 같이, 평탄화 모듈(200)을 이중으로 배치하면, 프린팅 적층물(10)의 양면을 동시에 평탄화할 수 있다. 다만, 이중으로 배치된 평탄화 모듈들(200) 각각은 동시 동작할 수도 있지만, 서로 다르게 개별적인 동작을 함으로써, 제작하고자 하는 프린팅 조형물의 부분별 형상에 맞게 평탄화 시키도록 구현될 수도 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 3D 프린팅 장치는 도4에 도시된 바와 같이, 2개의 평탄화 모듈(200)이 프린팅 노즐(100)의 좌우에 설치되도록 구현될 수도 있지만, 앞뒤로 하여 3개 이상의 평탄화 모듈(200)들이 프린팅 노즐(100) 주변으로 설치될 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 평탄화 모듈(200)은 프린팅 노즐(100)의 헤드가 이동하는 어느 방향이든 함께 이동하며, 회전(rotation) 동작 또는 틸팅(tilting) 동작을 통해, 돌출부(convex), 오목부(concave) 등 다양한 형상으로 제작되는 프린팅 조형물의 표면을 평탄화할 수 있다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3D 프린팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
일 실시예인 도5에 따른 3D 프린팅 장치는, 프린팅 노즐(100), 평탄화 모듈(200), 작업대(300), 이동 경로 제공부재(400), 제어부(500), 프로세서(600), 및 모니터링부(700)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 프린팅 노즐(100), 평탄화 모듈(200), 작업대(300), 및 이동 경로 제공부재(400)에 대한 설명은 도1 내지 도4를 참조한 설명에서 구체적으로 설명한 바 중복되므로 여기서는 생략한다.
본 실시예에 따른 제어부(500)는 프린팅 노즐(100)과 적어도 하나의 평탄화 모듈(200)의 구동을 제어할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 평탄화 모듈(200)이 2개로 마련되는 것으로 가정하고, 각각을 제1 평탄화 모듈과 제2 평탄화 모듈이라 칭한다.
제어부(500)는 프린팅 노즐(100)과 제1 및 제2 평탄화 모듈(200)의 구동을 함께 제어하여, 프린팅 노즐(100) 및 제1 및 제2 평탄화 모듈(200) 각각이 서로 일정한 간격을 유지한 채 구동되도록 할 수도 있지만, 프린팅 적층물(10)의 적층 상태에 따라 제1 및 제2 평탄화 모듈(200) 각각의 구동을 개별적으로 제어할 수도 있다.
모니터링부(700)는 프린팅 노즐(100)로부터 용융되어 분사되는 프린팅 모재에 의해 작업대(300)에 적층되는 프린팅 적층물(10)의 상태를 모니터링할 수 있다. 예컨대, 모니터링부(700)는 이동 경로 제공부재(400)에 설치된 카메라(미도시)를 통해 획득되는 영상을 기초로 적층되고 있는 프린팅 적층물(10)의 상태를 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링부(700)는 획득된 영상을 분석하여, 미리 정해진 바운더리 영역 외의 영역으로 적층되고 있는 프린팅 적층물(10)이 위치하는지 여부, 또는 프린팅 적층물(10)의 용융물이 흘러내림에 따라 형태가 변형되는 속도 등에 대한 프린팅 적층물의 상태 정보를 생성할 수 있다. 그리고, 모니터링부(700)는 상기 생성된 상태 정보를 프로세서(600)로 전달한다.
프로세서(600)는 모니터링부(700)로부터 전달받은 상태 정보를 확인하고, 확인된 상태 정보에 따라서 프린팅 노즐의 위치, 프린팅 모재의 분사 속도, 프린팅 모재의 분사 방향, 제1 평탄화 모듈의 높이 조절, 냉각 엣지부의 구동 각도(틸팅 각도 및 회전 각도), 제2 평탄화 모듈의 높이 조절, 및 냉각 엣지부의 구동 각도(틸팅 각도 및 회전 각도) 등과 같은 제어 정보를 생성할 수 있다.
이에 따라, 제어부(500)는 프로세서(600)로부터 생성된 제어 정보에 따라서 프린팅 노즐의 위치, 프린팅 모재의 분사 속도, 프린팅 모재의 분사 방향, 제1 평탄화 모듈의 높이 조절, 냉각 엣지부의 구동 각도, 제2 평탄화 모듈의 높이 조절, 및 냉각 엣지부의 구동 각도 등을 조절할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 평탄화 모듈의 높이 조절은, 각각의 높이 조절 바(210)와 높이 조절 하우징(230)의 결합을 조정함에 따라 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 프린팅 장치는, 와이어 아크 직접에너지적층, 레이저 직접에너지적층, 분말베드용융 PBF(Powder bed fusion) 중 적어도 하나의 기법을 이용하여 수행될 수 있다. 보다 상세하게는, 레이저 직접에너지적층 및 분말베드용융PBF 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.
100: 프린팅 노즐
200: 평탄화 모듈
210: 높이 조절 바
230: 높이 조절 하우징
250: 냉각 엣지부
251: 냉각 물질
253: 순환 유도 튜브
255: 세라믹 코팅층
300: 작업대
400: 이동 경로 제공부재

Claims (6)

  1. 프린팅하고자 하는 프린팅 조형물을 제작하기 위하여, 용가재를 낙하시킴에 따라 아크를 발생시키는 프린팅 노즐과,
    상기 프린팅 노즐과 인접한 위치에 배치되어, 상기 프린팅 노즐로부터 나온 용가재 및 프린팅 모재가 용융되어 형성되는 프린팅 적층물의 일부분을 냉각시켜, 상기 프린팅 적층물의 표면을 평탄화하는 평탄화 모듈을 포함하되,
    상기 평탄화 모듈은,
    상기 평탄화 모듈의 높이를 조절하기 위한 높이 조절 바와,
    상기 높이 조절 바에 대하여 하부로 연장된 형태로 형성되되, 상기 높이 조절 바의 높이 방향으로 움직이며, 상기 높이 조절 바와의 결합 위치에 따라 상기 평탄화 모듈의 높이를 조절하는 높이 조절 하우징과,
    상기 높이 조절 하우징과 결합되어, 틸팅 운동을 통해 상기 프린팅 적층물의 표면을 냉각시키는 냉각 엣지부를 포함하는 표면 평탄화가 가능한 3D 프린팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 모듈은, 상기 프린팅 노즐의 높이 방향으로 움직이는 수직운동, 상기 프린팅 노즐의 길이 방향으로 움직이는 수평운동, 그리고 기 설정된 각도 범위 이내로 틸팅되는 틸팅운동 중 적어도 하나의 동작을 통해 상기 프린팅 적층물의 표면을 평탄화시키는 것을 특징으로 하는 표면 평탄화가 가능한 3D 프린팅 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 엣지부는, 내부에 냉각수 또는 압축 공기가 순환할 수 있는 순환로를 형성하는 순환 유도 튜브를 더 포함하고,
    상기 순환 유도 튜브의 적어도 일 표면은 세라믹 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 평탄화가 가능한 3D 프린팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 순환 유도 튜브는, 구리(Cu) 소재로 제작된 튜브인 것을 특징으로 하는 표면 평탄화가 가능한 3D 프린팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    프린팅 조형물이 로딩되는 작업대와,
    상기 작업대와 소정의 간격 거리만큼 이격되어 설치되며, 상기 프린팅 노즐 또는 상기 평탄화 모듈이 수평 방향으로 이동 가능하도록 결합되어, 상기 프린팅 노즐과 상기 평탄화 모듈의 이동 경로를 제공하는 이동 경로 제공부재를 더 포함하는 표면 평탄화가 가능한 3D 프린팅 장치.

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