KR102347663B1 - 3d 프린터의 분말 체질 장치 - Google Patents

3d 프린터의 분말 체질 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102347663B1
KR102347663B1 KR1020160159802A KR20160159802A KR102347663B1 KR 102347663 B1 KR102347663 B1 KR 102347663B1 KR 1020160159802 A KR1020160159802 A KR 1020160159802A KR 20160159802 A KR20160159802 A KR 20160159802A KR 102347663 B1 KR102347663 B1 KR 102347663B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
container
chamber
sieving
printer
Prior art date
Application number
KR1020160159802A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180060373A (ko
Inventor
양주석
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020160159802A priority Critical patent/KR102347663B1/ko
Publication of KR20180060373A publication Critical patent/KR20180060373A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102347663B1 publication Critical patent/KR102347663B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/34—Process control of powder characteristics, e.g. density, oxidation or flowability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/70—Recycling
    • B22F10/73—Recycling of powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/255—Enclosures for the building material, e.g. powder containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/35—Cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

본 발명은 3D 프린팅 공정 중에 3D 프린터로부터 배출되는 분말을 이물질 제거를 위하여 실시간으로 체질할 수 있도록 한 3D 프린터의 분말 체질 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 3D 프린터의 오버플로우 챔버 출구에 연결되는 컨테이너에 진동체질기구를 장착하여, 컨테이너 자체가 진동하면서 분말에 대한 체질이 이루어질 수 있도록 함으로써, 3D 프린팅 공정 중 오버플로우 챔버로부터 배출되는 분말에 대한 실시간 체질이 가능하도록 한 3D 프린터의 분말 체질 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

3D 프린터의 분말 체질 장치{Device for sieving powder discharging from 3D printer}
본 발명은 3D 프린터의 분말 체질 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3D 프린팅 공정 중에 3D 프린터로부터 배출되는 분말을 이물질 제거를 위하여 실시간으로 체질할 수 있도록 한 3D 프린터의 분말 체질 장치에 관한 것이다.
3D 프린터는 대량생산 이전의 모델링이나 샘플 제작과 같은 용도로 단순 활용되었으나, 최근에는 3D 프린터 장비의 고도화 발전으로 인하여 다품종 소량생산 제품을 중심으로 양산 가능한 제품을 3D 프린터를 이용하여 제작하고 있다.
이에, 자동차용 플라스틱 부품류를 비롯하여 각종 산업 분야에서 사용되는 부품들을 일반적인 사출 성형 및 압축 성형으로 제조하는 방법 등에서 벗어나, 3D 프린터를 이용하여 제조하는 방법이 적용되고 있다.
상기 3D 프린터 방법은 필라멘트 형태로 가공한 열가소성 수지를 녹여서 한 층씩 분사 적층하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식과, 광경화성 수지에 레이저 빔을 주사하는 동시에 주사된 부분의 수지가 열에 의하여 경화되는 원리를 이용한 SLA(StereoLithography Apparatus) 방식과, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속분말을 사용하여 레이저 빔을 주사하여 기능성 고분자 또는 금속분말을 고결시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering) 방식 등을 들 수 있다.
여기서, 종래의 레이저 빔을 이용한 3D 프린터 구성 및 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 종래의 레이저 빔을 이용한 3D 프린터 구성 및 그 동작을 도시한 개략도로서, 도면부호 10은 가공챔버를 지시하고, 도면부호 12는 분말챔버를 지시하며, 도면부호 16은 오버플로우 챔버를 지시한다.
상기 분말챔버(12)는 3D 프린팅을 위한 분말 재료(금속 분말 또는 수지 분말 등)를 저장하는 챔버로서, 그 하부에는 액츄에이터에 의하여 승하강하는 분말챔버용 플레이트(12-1)가 배치되어 있다
이에, 상기 분말챔버(12)내에 분말을 충진할 때는 분말챔버용 플레이트(12-1)를 하강시키고, 분말을 가공챔버(10)쪽으로 이송시킬 때는 분말챔버용 플레이트(12-1)가 승강하여 분말을 밀어올리게 된다.
상기 가공챔버(10)는 실질적인 3D 프린팅이 이루어지는 챔버로서, 그 하부에 액츄에이터에 의하여 승하강하는 가공챔버용 플레이트(10-1)가 배치되어 있다.
이에, 상기 가공챔버용 플레이트(10-1)가 3D 프린팅을 시작할 때 최대 높이까지 승강하여 배치되고, 최대 높이로 승강된 가공챔버용 플레이트(10-1) 위에 분말챔버(12)로부터의 분말이 도포되며, 도포된 분말에 대하여 레이저 빔이 조사되면서 원하는 형상의 3D 프린팅이 진행된다.
또한, 상기 분말챔버(12)의 주변에는 좌우로 이송 가능한 코터(14)가 배치되는데, 이 코터(14)는 분말챔버(12) 내의 분말을 가공챔버(10)로 이송시키는 역할과 함께 가공챔버(10) 내에 배치된 3D 프린팅 대상인 가공품 위에 분말을 일정 두께로 도포해주는 역할을 한다.
특히, 상기 가공챔버(10)의 상부로부터 이격된 위치에는 레이저 빔 광원 모듈(20)과, 레이저 빔을 집광하는 렌즈(22)와, 렌즈(22)로부터의 레이저 빔을 반사시켜 3D 프린팅 대상인 가공품(분말 상태)에 조사하는 빔 스캔부(24) 등이 나란히 수평 배열된다.
이때, 상기 레이저 빔 광원 모듈(20)과 렌즈(22)와 빔 스캔부(24)는 도 1에는 미도시되었지만 3D 프린터의 골격프레임에 X,Y,Z 방향으로 이송 가능하게 장착된 3차원 이송기구(예, 리니어 모터 및 승하강 모터 등)에 취부된다.
따라서, 상기 분말챔버(12)내의 분말이 코터(14)에 의하여 가공챔버(10)의 가공챔버용 플레이트(10-1) 위에 일정 두께로 도포되면, 가공챔버(10)의 전체 영역 중 3D 프린팅이 이루어지는 영역(3D 좌표 데이터에 의하여 미리 설정된 영역)에 해당하는 분말에 레이저 빔이 조사되어 분말이 경화되면서 원하는 3D 가공품이 얻어지게 된다.
즉, 상기 레이저 광원 모듈(20)로부터의 레이저 빔이 렌즈(22) 및 빔 스캔부(18)를 통하여 가공품(분말 상태)으로 조사됨으로써, 분말이 레이저 빔의 열에 의하여 경화되면서 원하는 3D 가공품의 가공이 시작된다.
이후, 상기 가공챔버용 플레이트(10-1)가 정해진 만큼 하강하는 단계와, 상기 코터(14)가 분말챔버(12)내의 분말을 끌어 당겨서 가공챔버용 플레이트(10-1) 상의 3D 가공품(미완성품) 위에 다시 일정 두께로 도포하는 단계와, 재도포된 분말 위에 레이저 빔을 다시 조사하는 작업을 반복함으로써, 원하는 3D 가공품이 완성될 수 있다.
한편, 상기와 같은 3D 프린팅 작업 중 가공챔버(10) 상에 도포되고 남은 잔여 분말을 비롯하여, 3D 프린팅 작업 후에 가공챔버(10) 내에 채워진 분말은 재활용하기 위하여 오버플로우 챔버(16)에 옮겨져 저장된다.
보다 상세하게는, 상기 코터(14)가 분말챔버(12) 내의 분말을 끌고가서 가공챔버(10) 내에 채우는 동시에 3D 프린팅 대상인 가공품 위에 분말을 일정 두께로 도포하는 바, 이때 잔여의 분말은 재활용을 위해 오버플로우 챔버(16)로 낙하되어 일시적으로 저장된다.
이때, 3D 프린팅 작업 중에 상기 코터(14)의 이송거리는 분말챔버(12)의 외측부로부터 가공챔버(10)를 지나서 오버플로우 챔버(16)의 입구까지 이송되기 때문에 가공챔버(10) 내에 채워지는 분말 외에 잔여 분말이 오버플로우 챔버(16)로 낙하되어 저장된다.
또한, 상기 오버플로우 챔버(16) 내로 낙하된 분말은 오버플로우 챔버의 배출구에 연결된 소정 체적의 재처리용 컨테이너에 저장되고, 이 재처리용 컨테이너는 단순히 분말을 저장하는 기능만을 수행한다.
이렇게 컨테이너에 저장된 분말은 3D 프린팅 과정 중에 발생하는 여러 가지 이물질이 포함되어 있기 때문에, 재활용을 위해서 이물질을 걸러주는 별도의 체질 공정을 진행해야 한다.
즉, 3D 프린팅 공정이 완료된 후, 오버플로우 챔버(16)로부터 컨테이너를 분리한 다음, 컨테이너내의 분말을 별도의 체질(Sieving)기를 이용하여 체질한 후, 다시 체질한 분말을 3D프린터의 분말챔버 또는 컨테이너에 옮기기 위한 작업 등이 소요되고 있다.
이와 같이, 3D 프린팅 공정이 종료된 후 분말 재처리를 위한 별도의 체질 공정이 소요됨에 따라, 분말 재처리 시간이 너무 오래 걸려 3D 프린팅 공정이 지연되는 문제점이 있고, 별도의 체질 장비를 설치하기 위한 장소 및 부속품 등이 소요되는 등의 비용상 문제도 발생하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 3D 프린터의 오버플로우 챔버 출구에 연결되는 컨테이너에 진동체질기구를 장착하여, 컨테이너 자체가 진동하면서 분말에 대한 체질이 이루어질 수 있도록 함으로써, 3D 프린팅 공정 중 오버플로우 챔버로부터 배출되는 분말에 대한 실시간 체질이 가능하도록 한 3D 프린터의 분말 체질 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 3D 프린팅을 위한 분말 재료를 저장하는 분말챔버와, 분말챔버로부터 코터에 의하여 이송된 분말을 매개로 3D 프린팅이 진행되는 가공챔버와, 가공챔버로부터의 잔여 분말을 일시 저장하는 오버플로우 챔버를 포함하는 3D 프린터의 분말 체질 장치에 있어서, 상기 오버플로우 챔버의 출구에 연결되는 컨테이너에 진동체질기구를 장착하여, 3D 프린팅 공정 중 오버플로우 챔버로부터 컨테이너 내로 배출되는 분말에 대한 체질이 상기 진동체질기구의 작동에 의하여 실시간으로 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 분말 체질 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 상기 진동체질기구는: 컨테이너의 저부 및 둘레부를 감싸며 장착되는 진동판; 진동판의 내부에 장착되어 진동판 및 컨테이너에 진동을 제공하는 바이브레이터; 및 컨테이너의 상단부에 장착되어, 바이브레이터의 진동을 받으면서 오버플로우 챔버로부터의 분말을 체질하는 시브; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 구현예에 따른 상기 진동체질기구는: 컨테이너의 둘레면에 이격 배치되는 공압실린더; 공압실린더의 후단부에 장착되어, 공압실린더에 대한 공압을 허용 또는 차단하는 솔레노이드 밸브; 및 솔레노이드 밸브의 입구쪽에 연결되는 공압제공원; 컨테이너의 상단부에 장착되어, 공압실린더의 피스톤 타격 진동을 받으면서 오버플로우 챔버로부터의 분말을 체질하는 시브; 을 포함하여 구성되고, 공압실린더의 피스톤이 솔레노이드 밸브의 주기적인 개폐 작동에 따라 컨테이너를 주기적으로 타격할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 컨테이너의 상단 일측부에는 시브 탈장착을 위한 시브 삽입구가 장착되고, 타측 내벽에는 시브 거치단이 형성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 오버플로우 챔버의 내측벽 소정 위치에는 분말이 일시 저장되는 높이를 측정하는 높이감지센서가 더 장착되고, 이 높이감지센서의 출력신호는 상기 진동체질기구의 작동을 제어하는 제어기로 전송되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오버플로우 챔버의 출구와 컨테이너의 입구를 연결하는 관은 진동 흡수를 위하여 벨로우즈 관으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 3D 프린터의 오버플로우 챔버 출구에 연결되는 컨테이너가 진동체질기구에 의하여 진동하면서 분말에 대한 체질이 이루어지도록 함으로써, 3D 프린팅 공정 중 오버플로우 챔버로부터 배출되는 분말에 대한 실시간 체질이 가능한 장점이 있다.
둘째, 분말에 포함된 이물질 등을 제거하는 공정이 3D 프린팅 종료가 아닌 3D 프린팅 중에 이루어짐으로써, 분말에 대한 체질 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
셋째, 3D 프린터 장비 내에서 진동체질기구에 의한 분말 체질이 이루어짐에 따라, 별도의 체질 장비를 설치하기 위한 장소가 불필요하고, 별도의 체질 장비를 구축하기 위한 부속품 등이 소요되는 것을 배제할 수 있으므로, 비용적인 측면에서도 유리한 장점이 있다.
도 1은 레이저 빔을 이용한 3D 프린터의 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터의 분말 체질 장치를 도시한 개략도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터의 분말 체질 장치를 도시한 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
제1실시예
첨부한 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터의 분말 체질 장치를 나타내며, 도면부호 10은 가공챔버를 지시하고, 도면부호 12는 분말챔버를 지시하며, 도면부호 16은 오버플로우 챔버를 지시한다.
상기 분말챔버(12)는 3D 프린팅을 위한 분말 재료(금속 분말 또는 수지 분말 등)를 저장하는 챔버로서, 그 하부에는 액츄에이터에 의하여 승하강하는 분말챔버용 플레이트(12-1)가 배치되어 있다
이에, 상기 분말챔버(12)내에 분말을 충진할 때는 분말챔버용 플레이트(12-1)를 하강시키고, 분말을 가공챔버(10)쪽으로 이송시킬 때는 분말챔버용 플레이트(12-1)가 승강하여 분말을 밀어올리게 된다.
상기 가공챔버(10)는 실질적인 3D 프린팅이 이루어지는 챔버로서, 그 하부에 액츄에이터에 의하여 승하강하는 가공챔버용 플레이트(10-1)가 배치되어 있다.
이에, 상기 가공챔버용 플레이트(10-1)가 3D 프린팅을 시작할 때 최대 높이까지 승강하여 배치되고, 최대 높이로 승강된 가공챔버용 플레이트(10-1) 위에 분말챔버(12)로부터의 분말이 도포되며, 도포된 분말에 대하여 레이저 빔이 조사되면서 원하는 형상의 3D 프린팅이 진행된다.
따라서, 상기 분말챔버(12)내의 분말이 코터(14)에 의하여 가공챔버(10)의 가공챔버용 플레이트(10-1) 위에 일정 두께로 도포되면, 가공챔버(10)의 전체 영역 중 3D 프린팅이 이루어지는 영역(3D 좌표 데이터에 의하여 미리 설정된 영역)에 해당하는 분말에 레이저 빔이 조사되어 분말이 경화되면서 원하는 3D 가공품이 얻어지게 된다.
이후, 상기 가공챔버용 플레이트(10-1)가 정해진 만큼 하강하는 단계와, 상기 코터(14)가 분말챔버(12)내의 분말을 끌어 당겨서 가공챔버용 플레이트(10-1) 상의 3D 가공품(미완성품) 위에 다시 일정 두께로 도포하는 단계와, 재도포된 분말 위에 레이저 빔을 다시 조사하는 작업을 반복함으로써, 원하는 3D 가공품이 완성될 수 있다.
한편, 상기와 같은 3D 프린팅 작업 중 가공챔버(10) 상에 도포되고 남은 잔여 분말을 비롯하여, 3D 프린팅 작업 후에 가공챔버(10) 내에 채워진 분말은 재활용하기 위하여 오버플로우 챔버(16)에 옮겨져 저장된다.
즉, 상기 코터(14)가 분말챔버(12) 내의 분말을 끌고가서 가공챔버(10) 내에 채우는 동시에 3D 프린팅 대상인 가공품 위에 분말을 일정 두께로 도포하는 바, 이때 잔여의 분말은 재활용을 위해 오버플로우 챔버(16)로 낙하되어 일시적으로 저장된다.
본 발명에 따르면, 상기 오버플로우 챔버(16) 출구에 연결되는 컨테이너(30)에 진동체질기구(40)가 장착된다,
따라서, 상기 진동체질기구(40)의 작동에 의하여 컨테이너(30) 자체가 진동하면서 오버플로우 챔버(16)로부터 컨테이너(30)로 유입되는 분말에 대한 실시간 체질이 이루어질 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 진동체질기구(40)는 컨테이너에 진동을 제공하기 위한 구성으로서 컨테이너(30)의 저부 및 둘레부를 감싸며 장착되는 진동판(41)과, 진동판(41)의 내부에 장착되어 진동판(41) 및 컨테이너(30)에 진동을 제공하는 바이브레이터(42)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 바이브레이터(42)에는 전원을 공급하기 위한 제어기(50)가 연결되는데, 이 제어기(50)는 상기 오버플로우 챔버(16)의 내측벽 소정 위치(바람직하게는 바닥에서 약간 높은 위치)에 장착된 높이감지센서(52)로부터 분말이 일시 저장된 높이측정신호를 수신하여, 소정 높이 이상이면 바이브레이터(42)에 전원을 공급한다.
좀 더 상세하게는, 상기 오버플로우 챔버(16) 내에 분말이 없거나 소정 높이 이하인 경우에는 높이감지센서(52)에서 분말 높이를 감지하지 못하므로, 제어기(50)에서 바이브레이터(42)에 전원을 공급하지 않고, 반면 상기 오버플로우 챔버(16) 내에 분말이 소정 높이로 저장되는 경우에는 높이감지센서(52)에서 분말 높이를 감지하게 되고, 이 감지신호를 수신한 제어기(50)에서 바이브레이터(42)에 전원을 공급하게 된다.
따라서, 상기 제어기(50)로부터 전원을 공급받은 바이브레이터(42)가 작동함으로써, 진동판(41) 및 컨테이너(30)에 진동이 제공된다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 진동체질기구(40)는 컨테이너(30)로 유입되는 분말을 체질하기 위한 구성으로서, 10~50㎛의 체눈 크기를 갖는 시브(43, sieve)를 포함하는 바, 이 시브(43)는 컨테이너(30)의 상단 내부에 분리 가능하게 장착된다.
이를 위해, 상기 컨테이너(30)의 상단 일측부에 시브(43)의 탈장착을 위한 시브 삽입구(32)가 형성되고, 타측 내벽에는 시브 거치단(34)이 형성된다.
이에, 상기 시브(43)를 시브 삽입구(32)를 통해 삽입하여 시브(43)의 일측단을 시브 삽입구(32)에 거치시키는 동시에 타측단을 시브 거치단(34)에 거치시킴으로써, 시브(43)가 컨테이너(30)의 상단 내부에 체질 가능하게 장착된다.
따라서, 3D 프린팅 공정 중 오버플로우 챔버(16) 내에 쌓이는 분말이 컨테이너(30)로 유입되는 동시에 시브(43) 위에 쌓이게 되고, 이와 동시에 제어기(50)로부터 전원을 공급받은 바이브레이터(42)의 작동에 의하여 진동판(41) 및 컨테이너(30)가 진동함으로써, 분말에 대한 시브(43)의 실시간 체질이 이루어지게 된다.
이렇게 상기 시브(43)를 통과하여 컨테이너(30)의 바닥에 쌓인 체질 완료 상태의 분말은 다시 분말챔버로 옮겨 담을 수 있다.
한편, 상기 오버플로우 챔버(16)의 출구와 컨테이너(30)의 입구를 연결하는 관은 진동 흡수를 위하여 벨로우즈 관으로 연결되는 것이 바람직하며, 그 이유는 단단한 금속파이프 등으로 연결하면 바이브레이터(42)의 작동에 의하여 컨테이너(30)가 진동될 때 금속파이프가 파손될 수 있고, 컨테이너(30)의 진동이 보장될 수 없기 때문이다.
이상와 같은 본 발명의 제1실시예에 따르면, 3D 프린터에 의한 3D 프린팅 도중, 컨테이너(30)가 진동체질기구(40)에 의하여 진동하면서 오버플로우 챔버로부터의 분말에 대한 체질이 이루어지도록 함으로써, 3D 프린팅 공정 중에 분말에 대한 실시간 체질이 가능하여, 기존에 분말 체질 공정을 3D 프린팅 종료후에 별도 진행하는 것에 비하여 분말에 대한 체질 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
제2실시예
첨부한 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터의 분말 체질 장치를 나타낸다.
본 발명의 제2실시예는 상기한 제1실시예와 동일한 구성을 갖되, 단지 진동체질기구의 구성에서 차이가 있다.
즉, 본 발명의 제2실시예는 상기 오버플로우 챔버(16) 출구에 연결되는 컨테이너(30)에 진동체질기구(40)를 장착하되, 상기한 제1실시예와 달리 공압실린더를 이용한 진동체질기구(40)를 장착한 점에 특징이 있다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 진동체질기구(40)는 컨테이너에 진동을 제공하기 위한 구성으로서, 컨테이너(30)의 둘레면에 이격 배치되는 두 개 이상의 공압실린더(44)를 포함한다.
상기 공압실린더(44)의 전단부에는 공압에 의하여 전진 가능한 피스톤(45)이 내설되고, 후단부에는 제어기(50)의 제어에 의하여 주기적인 개폐 작동을 하면서 공압실린더(44)에 대한 공압을 허용 또는 차단하는 솔레노이드 밸브(46)가 장착된다.
또한, 상기 솔레노이드 밸브(46)의 입구쪽에는 공압라인을 매개로 압축기와 같은 공압제공원(47)이 연결된다.
이때, 본 발명의 제2실시예에 따른 진동체질기구(40)는 컨테이너(30)로 유입되는 분말을 체질하기 위한 구성으로서, 제1실시예와 동일하게 시브(43)가 컨테이너(30)의 상단 내부에 분리 가능하게 장착된다.
바람직하게는, 상기 오버플로우 챔버(16) 내에 분말이 없거나 소정 높이 이하인 경우에는 높이감지센서(52)에서 분말 높이를 감지하지 못하므로, 제어기(50)에서 압축기와 같은 공압제공원(47)에 전원을 공급하지 않고, 반면 상기 오버플로우 챔버(16) 내에 분말이 소정 높이로 저장되는 경우에는 높이감지센서(52)에서 분말 높이를 감지하게 되고, 이 감지신호를 수신한 제어기(50)에서 공압제공원(47)에 전원을 공급하게 된다.
따라서, 상기 공압제공원(47)이 작동하는 동시에 솔레노이드 밸브(46)의 주기적인 개폐 작동에 의하여 공압실린더(44)에 주기적인 공압이 제공되면, 피스톤(45)이 주기적으로 전진 운동하면서 컨테이너(30)를 타격하게 되어, 컨테이너(30)가 진동을 하게 된다.
이에 따라, 3D 프린팅 공정 중 오버플로우 챔버(16) 내에 쌓이는 분말이 컨테이너(30)로 유입되는 동시에 시브(43) 위에 쌓이게 되고, 이와 동시에 공압실린더(44)의 피스톤(45)이 컨테이너(30)를 타격함에 따른 진동에 의하여 분말에 대한 시브(43)의 실시간 체질이 이루어지게 된다.
이렇게 상기 시브(43)를 통과하여 컨테이너(30)의 바닥에 쌓인 체질 완료 상태의 분말은 다시 분말챔버로 옮겨 담을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제2실시예도 마찬가지로 3D 프린터에 의한 3D 프린팅 도중, 컨테이너(30)가 진동체질기구(40)에 의하여 진동하면서 오버플로우 챔버로부터의 분말에 대한 체질이 이루어지도록 함으로써, 3D 프린팅 공정 중에 분말에 대한 실시간 체질이 가능하여, 기존에 분말 체질 공정을 3D 프린팅 종료후에 별도 진행하는 것에 비하여 분말에 대한 체질 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
10 : 가공챔버
10-1 : 가공챔버용 플레이트
12 : 분말챔버
12-1 : 분말챔버용 플레이트
14 : 코터
16 : 오버플로우 챔버
20 : 레이저 빔 광원 모듈
22 : 렌즈
24 : 빔 스캔부
30 : 컨테이너
32 : 시브 삽입구
34 : 시브 거치단
40 : 진동체질기구
41 : 진동판
42 : 바이브레이터
43 : 시브
44 : 공압실린더
45 : 피스톤
46 : 솔레노이드 밸브
47 : 공압제공원
50 : 제어기
52 : 높이감지센서

Claims (6)

  1. 3D 프린팅을 위한 분말 재료를 저장하는 분말챔버와, 분말챔버로부터 코터에 의하여 이송된 분말을 매개로 3D 프린팅이 진행되는 가공챔버와, 가공챔버로부터의 잔여 분말을 일시 저장하는 오버플로우 챔버를 포함하는 3D 프린터의 분말 체질 장치에 있어서,
    상기 오버플로우 챔버의 출구에 연결되는 컨테이너에 진동체질기구를 장착하여, 3D 프린팅 공정 중 오버플로우 챔버로부터 컨테이너 내로 배출되는 분말에 대한 체질이 상기 진동체질기구의 작동에 의하여 실시간으로 이루어질 수 있도록 하되,
    상기 오버플로우 챔버의 내측벽 소정 위치에는 분말이 일시 저장되는 높이를 측정하는 높이감지센서가 더 장착되고, 이 높이감지센서의 감지 신호에 따라 상기 오버플로우 챔버 내에 분말이 없거나 소정 높이 이하인 경우에는 상기 진동체질기구에 전원을 공급하지 않고, 상기 오버플로우 챔버 내에 분말이 소정 높이로 저장되는 경우에는 상기 진동체질기구에 전원을 공급하도록 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 분말 체질 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동체질기구는:
    컨테이너의 저부 및 둘레부를 감싸며 장착되는 진동판;
    진동판의 내부에 장착되어 진동판 및 컨테이너에 진동을 제공하는 바이브레이터; 및
    컨테이너의 상단부에 장착되어, 바이브레이터의 진동을 받으면서 오버플로우 챔버로부터의 분말을 체질하는 시브;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 분말 체질 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동체질기구는:
    컨테이너의 둘레면에 이격 배치되는 공압실린더;
    공압실린더의 후단부에 장착되어, 공압실린더에 대한 공압을 허용 또는 차단하는 솔레노이드 밸브; 및
    솔레노이드 밸브의 입구쪽에 연결되는 공압제공원;
    컨테이너의 상단부에 장착되어, 공압실린더의 피스톤 타격 진동을 받으면서 오버플로우 챔버로부터의 분말을 체질하는 시브;
    을 포함하여 구성되고,
    공압실린더의 피스톤이 솔레노이드 밸브의 주기적인 개폐 작동에 따라 컨테이너를 주기적으로 타격할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 분말 체질 장치.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 컨테이너의 상단 일측부에는 시브 탈장착을 위한 시브 삽입구가 형성되고, 타측 내벽에는 시브 거치단이 형성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 분말 체질 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 오버플로우 챔버의 출구와 컨테이너의 입구를 연결하는 관은 진동 흡수를 위하여 벨로우즈 관으로 연결된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 분말 체질 장치.
KR1020160159802A 2016-11-29 2016-11-29 3d 프린터의 분말 체질 장치 KR102347663B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160159802A KR102347663B1 (ko) 2016-11-29 2016-11-29 3d 프린터의 분말 체질 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160159802A KR102347663B1 (ko) 2016-11-29 2016-11-29 3d 프린터의 분말 체질 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180060373A KR20180060373A (ko) 2018-06-07
KR102347663B1 true KR102347663B1 (ko) 2022-01-05

Family

ID=62621992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160159802A KR102347663B1 (ko) 2016-11-29 2016-11-29 3d 프린터의 분말 체질 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102347663B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102189718B1 (ko) * 2018-12-13 2020-12-14 (주)대건테크 후처리장치를 구비한 3d 적층프린터

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006255663A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 National Food Research Institute 固体の分別方法、装置および分別物
US20110300248A1 (en) * 2010-06-02 2011-12-08 Ya Ching Tung Three-dimensional object-forming apparatus
JP2015217562A (ja) * 2014-05-15 2015-12-07 株式会社ソディック 三次元形状の積層造形物の製造装置
WO2015196149A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
KR101646773B1 (ko) * 2015-02-12 2016-08-08 윈포시스(주) 3차원 프린터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006255663A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 National Food Research Institute 固体の分別方法、装置および分別物
US20110300248A1 (en) * 2010-06-02 2011-12-08 Ya Ching Tung Three-dimensional object-forming apparatus
JP2015217562A (ja) * 2014-05-15 2015-12-07 株式会社ソディック 三次元形状の積層造形物の製造装置
WO2015196149A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
KR101646773B1 (ko) * 2015-02-12 2016-08-08 윈포시스(주) 3차원 프린터

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180060373A (ko) 2018-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6935417B2 (ja) 物体を作り出すための犠牲型を造形する積層造形装置及びシステム
KR101962053B1 (ko) 삼차원 형상 조형물의 제조 방법
CN109843557B (zh) 3d打印的方法和设备
US11648730B2 (en) System and method for calibrating an acoustic monitoring system of an additive manufacturing machine
US6238614B1 (en) Selective infiltration manufacturing method and apparatus to fabricate prototypes and moulds by infiltrating molten droplets selectively into layers of powder
CN1061931C (zh) 一种注塑机的注塑方法
JP2020073719A (ja) 三次元物体を付加的に製造する装置及び方法
US20190126536A1 (en) Cartridge vat-based additive manufacturing apparatus and method
US20070001342A1 (en) Process and device for producing a three-dimensional object
WO2016185215A1 (en) A circuit board and component fabrication apparatus
US20180200964A1 (en) Method and apparatus for continuously refreshing a recoater blade for additive manufacturing
JP2015512816A (ja) 造形封入法
KR101929751B1 (ko) 불순물 제거부를 포함하는 3차원 조형물 제조장치
CN107000272A (zh) 用于控制使用机器自动进行的工艺步骤的方法及用于制造颗粒泡沫部件的方法
KR102347663B1 (ko) 3d 프린터의 분말 체질 장치
KR20170014323A (ko) 레이저 소결식 3차원 프린터의 잔여 파우더 제거장치
CN111761818A (zh) 增材制造系统以及除去方法
JPH08230048A (ja) ３次元造形装置
US20180243987A1 (en) System and method for additively manufacturing an article incorporating materials with a low tear strength
EP4134175A2 (en) Cleaning system for additive manufacturing
US20220339859A1 (en) Systems and methods for additive manufacturing
KR102348367B1 (ko) 정밀 작업이 가능한 3d 프린팅 복합 시스템
JPH06315985A (ja) 光造形装置
CN108971422A (zh) 一种消失模铸造型砂处理装置
JP2023531229A (ja) 光硬化型３ｄプリンタ及びプリンティング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant