KR102393830B1 - How to manufacture jewelry using a 3D printer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3D프린터를 이용하여 장신구를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D프린터를 이용해 제조하고자 하는 장신구 모형을 출력한 후, 출력된 모형을 트리 형태로 결합하고, 플라스크에 이를 고정한 후 석고를 부어 귀금속을 제조하기 위한 석고틀을 제조함에 있어서, 석고틀 가열 온도를 적정한 온도로 제어하여 석고를 경화시키면서 내부에 설치된 모형을 안정적으로 제거하여 석고가 완전히 경화되지 않은 상태에서 모형이 용융되어 석고 틀의 형상이 변형되거나, 고온에 의해 용융되는 모형의 기화에 의해 석고 틀의 형상이 손상되는 것을 방지할 수 있는 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing an ornament using a 3D printer, and more particularly, after outputting a model of an ornament to be manufactured using a 3D printer, combining the output model in a tree shape, and fixing it in a flask In manufacturing a gypsum mold for manufacturing precious metals by pouring gypsum, by controlling the heating temperature of the gypsum mold to an appropriate temperature to cure the gypsum while stably removing the model installed inside, the model is melted while the gypsum is not completely hardened. It relates to a method of manufacturing ornaments using a 3D printer, which can prevent the shape of the plaster mold from being deformed or the shape of the plaster mold from being damaged by vaporization of the model melted by high temperature.
일반적으로 장신구를 제조함에 있어서, 특정 형상의 모형을 파라핀 등 용융되는 소재로 제조하고 이를 트리 형태로 연결하여 석고를 부은 후 가열을 통해 석고를 경화시키면서 모형을 제거하여 형틀로 제조한다.In general, in manufacturing ornaments, a model of a specific shape is manufactured with a material that melts such as paraffin, connected in a tree shape, poured with gypsum, and then the model is removed while curing the gypsum by heating to manufacture a mold.
그리고 여기에 귀금속을 용융시켜 주입하고 이를 경화시킴에 따라 용융된 모형 자리에 귀금속이 주입되어 경화되면서 장신구로 제조된다.Then, the precious metal is melted and injected, and as it is hardened, the precious metal is injected into the molten model site and hardened to make jewelry.
이후, 석고틀을 물을 이용해 제거하면 최초 트리 형태로 연결하였던 모형의 형태로 장신구의 부품들이 제조되고 이 부품들을 절단하여 결합 및 연결함에 따라 장신구로 제조할 수 있게 된다.After that, when the gypsum mold is removed with water, the parts of the ornament are manufactured in the form of a model connected in the form of a tree at first, and by cutting, combining and connecting these parts, it is possible to manufacture it as an ornament.
하지만 모형이 용융되는 온도와 석고가 경화되는 온도의 차이에 의해 석고틀의 형상이 변형되거나 모형의 용융 및 기화에 의해 석고틀이 손상되는 문제가 발생하게 된다. However, due to the difference between the temperature at which the model is melted and the temperature at which the plaster is hardened, the shape of the plaster mold is deformed or the plaster mold is damaged by melting and vaporization of the model.
또한, 전체적으로 고르게 열을 가할 수 없어서 열이 가해지는 부분과 그 반대쪽에서 모형의 용융 온도와 석고의 경화온도에 차이가 발생하고 이로 인해 정밀한 석고틀로 제조할 수 없는 문제가 발생하게 된다.In addition, since it is impossible to apply heat evenly throughout, a difference occurs between the melting temperature of the model and the curing temperature of the gypsum on the opposite side to the part where heat is applied, which causes a problem in that it cannot be manufactured into a precise gypsum mold.
관련하여 선행문헌 1(등록특허 10-1601615 소형화 및 경량화된 망사형 구조의 장신구 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 장신구)에서는 망사형 구조의 출력물을 이용하여 망사형 구조의 장신구를 제조하는 구성이 개시되어 있다.In relation to this, in Prior Document 1 (Registration Patent No. 10-1601615, miniaturized and lightweight mesh-type ornaments manufacturing method and ornaments manufactured by the manufacturing method), the configuration of manufacturing mesh-type ornaments using the output of the mesh-type structure is described. has been disclosed.
하지만 선행문헌 1은 망사형 구조로 인해 석고를 이용한 형틀 제조 시 점성이 높은 석고가 형틀 내부로 유입되기 어렵고, 이에 따라 정교한 형상으로 성형이 어려우며, 성형되는 장신구의 형상 역시 정교하지 못한 문제가 발생하게 된다.However, in Prior Document 1, due to the mesh-like structure, it is difficult for gypsum with high viscosity to flow into the mold when manufacturing a mold using gypsum, and accordingly, it is difficult to mold into a sophisticated shape, and the shape of the ornament to be molded is also not elaborate. do.
또한, 장신구의 성형을 완료한 후 석고를 제거할 때 망사형 추력물 내부로 유입된 석고를 제거하기 어렵고, 이에 따라 세척에 소요되는 시간이 지연되는 문제가 발생하게 된다.In addition, when removing the gypsum after completing the molding of the ornament, it is difficult to remove the gypsum introduced into the mesh-type thrust material, and thus the time required for washing is delayed.
그리고 석고를 경화시키며 출력물을 제거할 때 온도의 제어가 정확하지 못할 경우 출력물이 빠르게 제거되어 석고틀이 완전히 경화되지 않은 상태에서 출력물이 용융되어 제거될 경우 경화되지 않은 석고에 의해 형틀의 형상이 일그러지는 등의 문제가 발생하게 된다. And if the temperature control is not accurate when hardening the gypsum and removing the printed material, the printed material is quickly removed. There are problems such as losing.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 3D프린터를 이용해 모형을 정교하게 출력하고, 이를 이용해 석고틀을 제조함에 따라 정교한 형상의 장신구 부품으로 제조할 수 있으며, 석고틀을 경화하면서 출력물을 제거할 때 온도 조절을 적절 온도로 가열 및 감온을 반복하며 형틀이 변형되거나 손상되지 않고 정교하게 건조되면서 출력물을 제거하여 불량 발생률을 줄이고, 완성품의 품질을 높일 수 있는 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by using a 3D printer to precisely output a model, and to manufacture a plaster mold using this, it can be manufactured into an ornamental part having an elaborate shape, and the output while curing the plaster mold A method of manufacturing ornaments using a 3D printer that can reduce the incidence of defects and improve the quality of finished products by repeatedly heating and reducing temperature to an appropriate temperature when removing is intended to provide
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법은, 성형하고자 하는 제품의 형상을 3D프린터를 이용해 출력하는 3D 프린팅 단계(S100), 상기 3D 프린팅 단계(S100)에서 출력된 출력물을 이용해 석고틀을 제조하는 석고틀 제조 단계(S200), 상기 석고틀 제조 단계(S200)에서 제조된 석고틀을 경화하면서 출력물을 용융시켜 제거한 후 석고틀로 귀금속을 용융하여 주입하는 소재 용융 및 주입 단계(S300), 석고틀에 주입된 용융된 소재를 경화시키는 경화 단계(S400), 소재가 경화되면 석고틀을 물로 녹여 제거하는 석고틀 제거 단계(S500) 및 석고틀이 제거된 상태의 소재를 개별로 절단하고 이를 마감 처리하는 마감 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a 3D printing step (S100) of outputting the shape of a product to be molded using a 3D printer, the 3D printing step (S100) ) in the gypsum mold manufacturing step (S200) of manufacturing a gypsum mold using the output output from the gypsum mold manufacturing step (S200), while curing the gypsum mold manufactured in the above step (S200) by melting and removing the output, then melting and injecting the precious metal into the gypsum mold The material melting and injection step (S300), the curing step (S400) of hardening the molten material injected into the gypsum mold, the gypsum mold removal step (S500) of melting and removing the gypsum mold with water when the material is hardened, and the gypsum mold is removed It is characterized in that it comprises a finishing step (S600) of individually cutting the finished material and finishing it.
여기서, 상기 석고틀 제조 단계(S200)는 3D프린터로 출력한 출력물(P)을 트리 형태로 다수개 연결하여 플라스크(F)에 고정하는 3D 출력물 고정 단계(S210)와, 3D 출력물(P)이 고정된 플라스크(F)에 석고룰 주입하는 석고 주입 단계(S220) 및 석고가 주입된 상태에서 열을 가하여 석고는 경화시키면서 출력물(P)은 용융시켜 제거하는 열처리 단계(S230)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the gypsum mold manufacturing step (S200) is a 3D output fixing step (S210) of connecting a plurality of outputs (P) outputted with a 3D printer in a tree shape and fixing them in a flask (F), and the 3D output (P) is A gypsum injection step (S220) of injecting gypsum into the fixed flask (F) and a heat treatment step (S230) of melting and removing the output (P) while curing the gypsum by applying heat in a state in which the gypsum is injected do it with
이때, 상기 열처리 단계(S230)는, 출력물(P)이 고정되고 석고가 주입된 플라스크(F)를 전기로(100)에 넣고, 전기로(100)의 온도를 1200℃로 가열하는 가열 단계(S231), 가열된 전기로를 500℃로 감온하는 1차 감온 단계(S232), 전기로의 온도를 700℃로 증온하는 증온 단계(S233) 및 증온된 전기로(100)의 온도를 570℃로 감온하는 2차 감온 단계(S234)를 포함하는 것을 특징으로 한다. At this time, in the heat treatment step (S230), the output (P) is fixed and the flask (F) injected with gypsum is put in the
본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법은 장신구를 석고틀을 이용해 주물로 제조함에 있어서, 석고를 경화하면서 제품을 성형하기 위한 출력물을 제거할 때 석고를 적절하게 경화시키면서 변형이나 손상을 방지하며 출력물을 제거할 수 있고, 이에 따라 석고틀의 형상을 정교하게 성형함에 따라 제품의 품질을 높일 수 있는 효과가 있다. In the method for manufacturing ornaments using a 3D printer according to an embodiment of the present invention, in manufacturing ornaments using a plaster cast, when removing the output for molding a product while curing the plaster, deformation or deformation while curing the plaster appropriately It is possible to prevent damage and remove the printouts, and accordingly, the shape of the plaster mold can be precisely molded, thereby increasing the quality of the product.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법을 나타낸 전체 공정도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 3D 프린터로 출력한 출력물이 트리 형태로 결합된 상태와 석고틀을 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 석고틀 제조 단계를 구체적으로 나타낸 공정도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계를 구체적으로 나타낸 공정도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 사용되는 전기로의 구성을 나타낸 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 사용되는 전기로의 구성을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 1차 감온 단계에 수냉 단계가 더 포함된 공정도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 사용되는 전기로에 냉각부가 더 구비된 상태를 나타낸 단면도
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 잔여물 강제 배출 단계가 더 포함된 공정도
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 전기로에 잔여물 배출부가 더 구비된 상태를 나타낸 실시예도1 is an overall process diagram showing a method of manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a perspective view showing a state in which the output output to the 3D printer is combined in a tree shape and a plaster mold in the method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
3 is a process diagram specifically showing the steps of manufacturing a plaster mold in a method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
4 is a process diagram specifically showing a heat treatment step in a method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view showing the configuration of an electric furnace used in the heat treatment step in the method for manufacturing ornaments using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view showing the configuration of an electric furnace used in the heat treatment step in the method for manufacturing ornaments using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
7 is a process diagram in which a water cooling step is further included in the first temperature reduction step in the method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
8 is a cross-sectional view illustrating a state in which a cooling unit is further provided in an electric furnace used for a heat treatment step in a method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
9 is a process diagram further including a step of forcibly discharging residues in the heat treatment step in the method for manufacturing ornaments using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
10 is an exemplary view illustrating a state in which a residue discharge unit is further provided in an electric furnace in a method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention;
본 발명은 3D 프린터를 이용한 장신구 제조 방법에 관한 것으로, 특히 석고틀을 경화시키면서 출력물을 제거하는 열처리 단계에서 온도의 설정을 효율적으로 조절하여 석고틀의 형상이 변형되거나 손상되는 것을 방지하면서 정교한 석고틀로 제조하여 석고틀에 의해 성형되는 제품의 품질을 높일 수 있는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method for manufacturing ornaments using a 3D printer, and in particular, a sophisticated plaster mold while preventing deformation or damage to the shape of the plaster mold by efficiently controlling the temperature setting in the heat treatment step of removing the output while curing the plaster mold It is characterized in that it is possible to increase the quality of the product manufactured by the plaster mold and molded by the gypsum mold.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법을 나타낸 전체 공정도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 3D 프린터로 출력한 출력물이 트리 형태로 결합된 상태와 석고틀을 나타낸 사시도이다.1 is an overall process diagram showing a method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a perspective view showing a state of being combined in a tree shape and a plaster frame.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 성형하고자 하는 제품의 형상을 모델링한 후 이를 3D프린터를 이용해 모형으로 출력하는 3D 프린팅 단계(S100)와 상기 3D 프린팅 단계(S100)에서 출력된 출력물을 플라스크에 고정하고, 여기서 석고를 부어 가열함에 따라 석고는 경화시키면서 출력물을 제거하여 출력물(P) 형태의 공간이 형성된 석고틀을 제조하는 석고틀 제조 단계(S200)를 포함한다.1 and 2, the present invention is a 3D printing step (S100) of modeling the shape of a product to be molded and outputting it as a model using a 3D printer and the output output in the 3D printing step (S100) A plaster mold manufacturing step (S200) of manufacturing a plaster mold having a space in the form of an output (P) by removing the output while fixing the plaster in a flask, where the plaster is poured and heated, while curing is included.
이때, 3D프린터에서 출력되는 출력물을 출력하는 소재로 경화용 수지가 사용되며, 광경화가 가능한 폴리우레탄 공중합체, 비스페놀 에이 에톡시레이트 디(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴레이트계 단량체, 광개시제를 포함하는 경화용 수지가 사용된다. At this time, a curing resin is used as a material for outputting the output from the 3D printer, and a photocurable polyurethane copolymer, bisphenol A ethoxylate di(meth)acrylate, (meth)acrylate-based monomer, and photoinitiator are used. A curing resin containing is used.
여기서 상기 광개시제는 비스-아실포스핀옥사이드(Bis-acylphosphine oxide), 페닐포스핀옥사이드(Phenylphosphineoxide), 2,4,6-트라이메틸벤조일다이페닐 포스핀옥사이드 (2,4,6-trimethylbenzoyldi phenylphosphine oxide), 모노아크릴포스핀(Monoacrylphosphine), 알파-하이드록시케톤(σ-Hydroxyketone), 알파-아미노케톤(-Aminoketone), (오-에톡시카르복실)옥심(O-ethoxycarboxy)oxime), 아세토페논(acetophenone), 페닐글리옥실릭(Phenyl glyoxylic), 미힐러케톤(Michler's ketone), 설포니움 티모네이트(Sulfonium timonate), 설포니움포스포네이트(sulfoniumphosphonate), 메탈로센(Metallocene), 올리고머릭 알파-하이드로케톤(Oligomeric-hydroxyketone), 티오크산톤(Thioxanthone), 벤조일-설파이드(Benzoyl-sulphide), 벤조페논(Benzophenone), 아미노벤조에이트(Amino-benzoate) 및 히드록시시클로 헥실페닐케톤(Hydroxycyclohexylketone)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다. Here, the photoinitiator is bis-acylphosphine oxide, phenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl phosphine oxide (2,4,6-trimethylbenzoyldi phenylphosphine oxide) , monoacrylphosphine, alpha-hydroxyketone (σ-Hydroxyketone), alpha-aminoketone (-Aminoketone), (O-ethoxycarboxy)oxime), acetophenone ), phenyl glyoxylic, Michler's ketone, sulfonium timonate, sulfonium phosphonate, metallocene, oligomeric alpha- Hydroketone (Oligomeric-hydroxyketone), thioxanthone (Thioxanthone), benzoyl-sulfide (Benzoyl-sulphide), benzophenone (Benzophenone), aminobenzoate (Amino-benzoate) and hydroxycyclohexylphenyl ketone (Hydroxycyclohexylketone) consisting of It includes at least one selected from the group.
그리고 상기 석고틀 제조 단계(S200)에서 제조된 석고틀을 가열하면서 석고틀 내부에 형성된 출력물(P) 형상의 공간으로 귀금속을 용융하여 주입하는 소재 용융 및 주입 단계(S300)를 포함하여 구성된다.And while heating the gypsum mold manufactured in the gypsum mold manufacturing step (S200), a material melting and injection step (S300) of melting and injecting precious metal into the space of the output (P) shape formed inside the gypsum mold.
이후, 상기 소재 용융 및 주입 단계(S300)에서 석고틀에 용융되어 주입된 소재를 경화시키는 경화 단계(S400)를 포함하여 귀금속을 출력물 형상으로 성형할 수 있게 된다. Thereafter, the precious metal can be molded into the shape of an output, including a curing step (S400) of hardening the material melted and injected into the gypsum mold in the material melting and injection step (S300).
이후, 상기 경화 단계(S400)에서 소재가 경화되면 석고틀(G)을 물을 이용해 녹여 제거하고, 경화된 소재 사이에 잔존 석고는 고압의 물을 분사하여 제거하는 석고틀 제거 단계(S500)가 포함된다. After that, when the material is hardened in the curing step (S400), the plaster mold (G) is melted and removed using water, and the plaster remaining between the hardened materials is removed by spraying high-pressure water (S500). Included.
상기 석고틀 제거 단계(S500)를 통해 성형된 귀금속 소재에서 석고가 완전히 제거되면, 이를 개별로 절단하고, 연마 및 세척을 통해 마감 처리하는 마감 단계(S600)를 포함하여 구성된다. When the gypsum is completely removed from the noble metal material molded through the gypsum mold removal step (S500), it is individually cut and configured to include a finishing step (S600) of finishing treatment through polishing and washing.
이로 인해 3D 프린터로 정교하게 출력된 출력물 형상의 장신구, 또는 장신구용 부품을 귀금속으로 주물 성형하여 제품으로 제조할 수 있게 된다. As a result, it is possible to manufacture a product by casting jewelry or accessories in the shape of an object precisely printed with a 3D printer with precious metal.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 석고틀 제조 단계를 구체적으로 나타낸 공정도이다.3 is a process diagram specifically showing the steps of manufacturing a plaster mold in a method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 석고틀 제조 단계(S200)는, 출력물(P)을 다수개를 트리 형태로 결합하고, 이를 플라스크(F)에 고정하는 3D 출력물 고정 단계(S210)와, 출력물(P)이 플라스크(F)에 고정된 상태에서 플라스크(F) 내부로 석고를 주입하는 석고 주입 단계(S220) 및 가열에 의해 석고는 경화시키면서 출력물(P)을 용융시켜 제거하는 열처리 단계(S230)를 포함하여 이루어진다. Referring to Figure 3, the plaster mold manufacturing step (S200), a 3D output fixing step (S210) of combining a plurality of outputs (P) in a tree shape and fixing them to a flask (F), and the output (P) A gypsum injection step (S220) of injecting gypsum into the flask (F) in a state fixed to the flask (F) and a heat treatment step (S230) of melting and removing the output (P) while curing the gypsum by heating is done by
이러한 석고틀 제조 단계(S200)에서 출력물(P)은 석고틀(G)의 하부로 형성되는 배출홀에 의해 용융되어 배출되고, 내부가 출력물 형상으로 비워진 석고틀로 제조되며, 석고틀(G)에서 출력물이 배출된 배출홀은 귀금속을 용융시켜 주입할 때 막아줌에 따라 용융된 귀금속이 누출되지 않고 경화되어 장신구나 부품으로 제조될 수 있게 된다. In this plaster mold manufacturing step (S200), the output (P) is melted and discharged by the discharge hole formed in the lower part of the plaster mold (G), and is manufactured as a plaster mold emptied in the shape of the output, the plaster mold (G) As the discharge hole from which the output is discharged is blocked when the precious metal is melted and injected, the molten precious metal is cured without leaking and can be manufactured into accessories or parts.
이로 인해 내부에 다수개의 출력물이 트리 형태로 연결된 형상의 공간이 형성되는 석고틀을 제조할 수 있게 된다. Due to this, it is possible to manufacture a plaster mold in which a space of a shape in which a plurality of outputs are connected in a tree shape is formed.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계를 구체적으로 나타낸 공정도이다.4 is a process diagram specifically illustrating a heat treatment step in a method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 상기 열처리 단계(S230)는, 출력물(P)이 고정되고 석고가 주입된 플라스크(F)를 전기로(100)에 넣고, 전기로(100)의 온도를 1200℃로 가열하는 가열 단계(S231)와, 가열된 전기로를 500℃로 감온하는 1차 감온 단계(S232)와, 전기로의 온도를 700℃로 증온하는 증온 단계(S233) 및 증온된 전기로(100)의 온도를 다시 570℃로 감온하는 2차 감온 단계(S234)를 포함하여 이루어진다. 4, in the heat treatment step (S230), the output (P) is fixed and the flask (F) injected with gypsum is put in the
상기와 같이 전기로의 온도를 최초 1200℃의 고온으로 가열함에 따라 석고가 빠르게 경화되고, 석고의 경화와 함께 열이 석고틀(G) 내부의 출력물(P)로 전달되면 출력물도 빠르게 용융되어 제거되고, 1차 감온 단계(S232)를 통해 전기로(100)의 온도를 500℃로 감온하면 석고틀(G)은 보다 견고하게 경화된다.As described above, as the temperature of the electric furnace is initially heated to a high temperature of 1200 ℃, the gypsum is hardened quickly, and when the heat is transferred to the output (P) inside the plaster mold (G) along with the curing of the gypsum, the output is also rapidly melted and removed, , when the temperature of the
이후 다시 700℃로 증온하여 석고틀 내부에서 용융된 출력물을 기화시켜 제거하면서 석고틀(G) 내부의 잔여물들을 모두 제거할 수 있게 되고, 이후 전기로(100)의 온도를 다시 570℃로 다시 감온하는 2차 감온 단계(S234)에 의해 출력물(P)이 모두 제거된 상태의 석고틀(G)이 완성된다. After that, it is possible to remove all the residues inside the plaster mold (G) while vaporizing and removing the melted output from the inside of the plaster mold by increasing the temperature again to 700 ° C. After that, the temperature of the
상기와 같은 온도 설정에 의해 석고가 완전히 경화되기 전 출력물(P)이 용융됨에 따라 석고틀(G)의 형상이 변형되는 문제를 방지하면서, 용융 단계에서 기포의 발생에 의해 석고틀(G) 내부의 형상이 손상되는 것을 방지하여 보다 정교한 석고틀(G)을 제조할 수 있게 된다. By setting the temperature as described above, the shape of the gypsum mold (G) is deformed as the output (P) is melted before the gypsum is completely hardened. It is possible to manufacture a more sophisticated gypsum mold (G) by preventing the shape of the damage.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 사용되는 전기로의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 사용되는 전기로의 구성을 나타낸 단면도이다.5 is a perspective view showing the configuration of an electric furnace used in the heat treatment step in the method for manufacturing ornaments using a 3D printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a method for manufacturing ornaments using a 3D printer according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view showing the configuration of the electric furnace used in the heat treatment step.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에서 열처리 단계(S230)에 사용되는 전기로(100)는, 플라스크(F)의 외주연과 대응되는 형상으로 형성되어, 플라스크(F) 외측에서 전체적으로 고르게 가열할 수 있도록 개별 가열실(110)이 구비된다.5 and 6, the
이러한 개별 가열실(110)에는 플라스크(F)의 외측 둘레를 따라 나선형으로 플라스크(F)를 감싸는 형태의 히터(120)가 설치된다.In this
그리고 개별 가열실(110)의 상부로는 플라스크(F)가 개별 가열실(110)로 위치된 상태에서 상부를 덮어주어 개별 가열실(110) 내부의 온도가 균일하게 유지되도록 단열하는 단열 덮개(130)가 더 구비된다.And an insulating cover ( 130) is further provided.
그리고 상기 개별 가열실(110)은 각각 온도 센서(미도시)가 설치되어 측정되는 온도에 따라 일괄적으로 개별 가열실(110)의 온도를 제어하는 제어부(140)가 구비되어 제어부(140)에서 개별 가열실(110) 내부 온도를 실시간으로 감지하여 설정된 적정 온도로 유지함에 따라 정밀한 온도 조절 및 제어가 가능하게 된다. In addition, each of the
한편, 상기 개별 가열실(110)의 하부에는 플라스크(F)가 개별 가열실(110)로 삽입될때, 히터(120)로부터 일정 간격을 이루며 이격되게 삽입되어 위치되도록 플라스크를 정위치로 유도하는 정위치 유도 경사면(111)이 더 구비된다.On the other hand, when the flask (F) is inserted into the
또한, 플라스크(F)의 하부는 상기 정위치 유도 경사면(111)과 대응되도록 경사면이 형성되어 정위치 유도 경사면(111)에 의해 플라스크(F)가 정위치로 유도되며 개별 가열실(110)의 히터 위치에서 전체적으로 균일하게 이격되도록 정위치로 삽입될 수 있게 된다. In addition, the lower portion of the flask (F) is formed with an inclined surface to correspond to the induction inclined surface (111) in place, the flask (F) is guided to the correct position by the induction inclined surface (111) in place, and the individual heating chamber (110) It is possible to insert into the correct position so as to be evenly spaced as a whole from the heater position.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 1차 감온 단계에 수냉 단계가 더 포함된 공정도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 사용되는 전기로에 냉각부가 더 구비된 상태를 나타낸 단면도이다.7 is a process diagram in which a water cooling step is further included in the first temperature reduction step in the method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a cross-sectional view showing a state in which a cooling unit is further provided in the electric furnace used for the heat treatment step in the method.
도 7 및 도 8을 참조하면, 1차 감온 단계(S232)는 개별 가열실(110) 내부로 냉각수를 주입하여 개별 가열실(110) 내부를 빠르게 감온할 수 있는 수냉 단계(S232a)가 더 포함될 수 있다.7 and 8 , the first temperature reduction step ( S232 ) further includes a water cooling step ( S232a ) capable of rapidly reducing the temperature inside the
상기 수냉 단계(S232a)는 개별 가열실(110) 내측 둘레를 따라 나선형으로 구비되어 냉각수가 순환될 수 있는 냉각수 순환관(150)으로 냉각수를 주입하면 냉각수가 냉각수 순환관(150)을 따라 순환되면서 개별 가열실(110) 내부의 온도를 보다 빠르게 감온할 수 있게 된다. The water cooling step (S232a) is provided in a spiral shape along the inner circumference of the
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 열처리 단계에 잔여물 강제 배출 단계가 더 포함된 공정도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법에서 전기로에 잔여물 배출부가 더 구비된 상태를 나타낸 실시예도이다. 9 is a process diagram further including a step of forcibly discharging residues in the heat treatment step in the method for manufacturing an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is an ornament using a 3D printer according to an embodiment of the present invention. It is an embodiment diagram showing a state in which the electric furnace is further provided with a residue discharge unit in the manufacturing method.
도 9 및 도 10을 참조하면, 2차 감온 단계(S234)는 용융된 출력물이 배출되지 않고 잔존하는 석고틀(G) 내부에 공기를 분사하여 잔여물들을 배출하는 잔여물 강제 배출 단계(S234a)가 더 포함될 수 있다. 9 and 10, in the second temperature reduction step (S234), the molten output is not discharged, and the residue is forcibly discharged by spraying air into the remaining plaster mold (G) to discharge the residue (S234a) may be further included.
상기 잔여물 강제 배출 단계(S234a)는 2차 감온 단계(S234)에서 석고틀(G) 내측의 비워진 공간으로 잔여물 배출부(160)를 삽입하여 석고틀(G) 내부에 잔존하는 용융된 출력물을 공기 분사에 의해 제거할 수 있게 된다.In the forcibly discharging residue step (S234a), the molten output product remaining inside the plaster mold (G) by inserting the
상기 잔여물 배출부(160)는 외부로부터 공기를 주입시키는 공기 주입관(161), 상기 공기 주입관(161) 외측 둘레를 따라 다수개로 형성되고, 공기 주입관(161)의 길이방향으로 일정 간격 이격되며 다수개로 나란하게 구비되어 공기 주입관(161)으로부터 주입된 공기를 석고틀(G)의 내측을 향해 분사하는 공기 분사 노즐(162)을 포함하여 구성된다.The
여기서 상기 공기 주입관(161)의 상부 끝부분에는 석고틀(G) 내부에서 용융되어 배출되는 출력물이 공기 분사 노즐(162)로 유입되는 것을 방지하는 노즐 보호 커버(163)가 구비된다.Here, a
그리고 공기 주입관(161)의 하부 끝부분에는 공기 주입관(161)을 석고틀(G) 내부로 인출입되도록 승하강시킬 수 있는 승강부(164)가 구비된다.And the lower end of the
상기 승강부(164)는 공기 주입관(161)이 승하강 되도록 동작시키는 승강 실린더(164a)와, 상기 승강 실린더(164a)의 승강 샤프트 끝부분에서 공기 주입관(161)의 하단으로 연결되어 승강 실린더(164a)의 동작에 따라 공기 주입관(161)을 승하강시키는 승강바(164b) 및 열처리 상황에 따라 공기 주입관(161)이 상하로 승하강되는 속도를 조절할 수 있는 스피드 컨트롤러(164c)를 포함하여 구성된다. The
이러한 잔여물 배출부(160)에서 고온의 석고틀(G) 내부로 인출입되는 공기 주입관(161), 공기 분사 노즐(162), 노즐 보호 커버(163)는 열 전도율이 낮으면서 녹는접이 높은 철 재질로 제작되는 것이 바람직하다. The
철의 열 전도율은 62㎉/℃이고, 녹는점은 1535℃로 전기로 내부가 고온 상태일 때에도 변형되거나 녹지 않고 동작될 수 있으며, 열전도율이 낮아 승강부나 외부로부터 공기가 유입되는 관에 영향을 최소화 하면서 사용할 수 있게 된다. The thermal conductivity of iron is 62 ㎉/℃, and the melting point is 1535℃, so it can be operated without deformation or melting even when the inside of the electric furnace is in a high temperature state. while being able to use it.
이로 인해 석고틀(G) 내부에 잔여 이물질이 남지 않도록 강제 배출시켜 성형되는 제품의 품질을 높일 수 있게 된다.Due to this, the quality of the molded product can be improved by forcibly discharging the remaining foreign substances so as not to remain inside the plaster mold (G).
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 3D프린터를 이용해 출력한 출력물을 이용해 제작하고자 하는 장신구나 장신구 부품 형태의 석고틀을 제조하고, 이를 이용해 주물 방식으로 장신구를 제조함에 있어서, 출력물이 고정 설치된 플라스크에 석고를 부어 석고틀을 제조하고, 석고를 경화시키면서 출력물을 용융하여 제거할 때, 온도 설정을 통해 석고틀의 손상 및 변형을 방지하면서 정교한 석고틀을 제거할 수 있게 된다. The present invention made as described above uses the output output using a 3D printer to manufacture a plaster mold in the form of an ornament or accessory part to be produced, and using this to manufacture an ornament in the casting method, plaster is placed in a flask in which the output is fixed When a plaster mold is manufactured by pouring and melted and removed while the gypsum is hardened, the elaborate plaster mold can be removed while preventing damage and deformation of the plaster mold by setting the temperature.
100 : 전기로 110 : 개별 가열실
111 : 정위치 유도 경사면 120 : 히터
130 : 단열 덮개 140 : 제어부
150 : 냉각수 순환관 160 : 잔여물 배출부
161 : 공기 주입관 162 : 공기 분사 노즐
163 : 노즐 보호 커버 164 : 승강부
164a : 승강 실린더 164b : 승강바
164c : 스피드 컨트롤러 F : 플라스크
P : 출력물 G : 석고틀100: electric furnace 110: individual heating room
111: direct induction slope 120: heater
130: insulation cover 140: control unit
150: cooling water circulation pipe 160: residue discharge part
161: air injection pipe 162: air injection nozzle
163: nozzle protective cover 164: elevating part
164a: lifting
164c: speed controller F: flask
P : Printout G : Plaster mold
Claims (3)
상기 3D 프린팅 단계(S100)에서 출력된 출력물을 이용해 석고틀을 제조하는 석고틀 제조 단계(S200);
상기 석고틀 제조 단계(S200)에서 제조된 석고틀을 경화하면서 출력물을 용융시켜 제거한 후 석고틀로 귀금속을 용융하여 주입하는 소재 용융 및 주입 단계(S300);
석고틀에 주입된 용융된 소재를 경화시키는 경화 단계(S400);
소재가 경화되면 석고틀을 물로 녹여 제거하는 석고틀 제거 단계(S500) 및 석고틀이 제거된 상태의 소재를 개별로 절단하고 이를 마감 처리하는 마감 단계(S600);를 포함함에 있어서,
상기 석고틀 제조 단계(S200)는 3D프린터로 출력한 출력물(P)을 트리 형태로 다수개 연결하여 플라스크(F)에 고정하는 3D 출력물 고정 단계(S210)와, 3D 출력물(P)이 고정된 플라스크(F)에 석고룰 주입하는 석고 주입 단계(S220) 및 석고가 주입된 상태에서 열을 가하여 석고는 경화시키면서 출력물(P)은 용융시켜 제거하는 열처리 단계(S230)를 포함하며,
상기 열처리 단계(S230)는, 출력물(P)이 고정되고 석고가 주입된 플라스크(F)를 전기로(100)에 넣고, 전기로(100)의 온도를 1200℃로 가열하는 가열 단계(S231), 가열된 전기로를 500℃로 감온하는 1차 감온 단계(S232), 전기로의 온도를 700℃로 증온하는 증온 단계(S233) 및 증온된 전기로(100)의 온도를 570℃로 감온하는 2차 감온 단계(S234)를 포함하되,
상기 1차 감온 단계(S232)는 개별 가열실(110) 내측 둘레를 따라 나선형으로 구비되어 냉각수가 순환될 수 있는 냉각수 순환관(150)으로 냉각수를 주입하여 내부를 빠르게 감온할 수 있는 수냉 단계(S232a)가 더 포함되고,
2차 감온 단계(S234)는 용융된 출력물이 배출되지 않고 잔존하는 석고틀(G) 내부에 공기를 분사하여 잔여물들을 배출하는 잔여물 강제 배출 단계(S234a)를 더 포함하되,
상기 잔여물 강제 배출 단계(S234a)는 2차 감온 단계(S234)에서 석고틀(G) 내측의 비워진 공간으로 잔여물 배출부(160)를 삽입하여 석고틀(G) 내부에 잔존하는 용융된 출력물을 공기 분사에 의해 제거하는 것으로,
상기 잔여물 배출부(160)는 외부로부터 공기를 주입시키는 공기 주입관(161), 상기 공기 주입관(161) 외측 둘레를 따라 다수개로 형성되고, 공기 주입관(161)의 길이방향으로 일정 간격 이격되며 다수개로 나란하게 구비되어 공기 주입관(161)으로부터 주입된 공기를 석고틀(G)의 내측을 향해 분사하는 공기 분사 노즐(162)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D프린터를 이용한 장신구 제조방법.
3D printing step (S100) of outputting the shape of the product to be molded using a 3D printer;
A plaster mold manufacturing step (S200) of manufacturing a plaster mold using the output output in the 3D printing step (S100);
A material melting and injection step (S300) of melting and injecting a precious metal into a gypsum mold after melting and removing the output while curing the gypsum mold manufactured in the gypsum mold manufacturing step (S200);
A curing step of curing the molten material injected into the plaster mold (S400);
When the material is cured, the plaster mold removal step (S500) of dissolving the plaster mold with water and removing the plaster mold and the finishing step (S600) of individually cutting the material in the state in which the plaster mold is removed and finishing it (S600); In including,
The plaster mold manufacturing step (S200) is a 3D output fixing step (S210) of connecting a plurality of outputs (P) output with a 3D printer in a tree shape and fixing them to a flask (F), and a 3D output (P) is fixed It includes a gypsum injection step (S220) of injecting gypsum into the flask (F) and a heat treatment step (S230) of melting and removing the output (P) while curing the gypsum by applying heat in the state in which the gypsum is injected,
The heat treatment step (S230) is a heating step (S231) of putting the flask (F) in which the output (P) is fixed and the gypsum is injected into the electric furnace 100, and heating the temperature of the electric furnace 100 to 1200 °C (S231) , a primary temperature reduction step of reducing the temperature of the heated electric furnace to 500 ° C (S232), a temperature increasing step (S233) of increasing the temperature of the electric furnace to 700 ° C. and a secondary temperature reduction of the temperature of the heated electric furnace 100 to 570 ° C. Including a temperature reduction step (S234),
The first temperature reduction step (S232) is a water cooling step ( S232a) is further included,
The secondary temperature reduction step (S234) further includes a forced residual discharge step (S234a) of discharging the residues by spraying air into the plaster mold (G) remaining without the molten output being discharged,
In the forcibly discharging residue step (S234a), the molten output product remaining inside the plaster mold (G) by inserting the residue discharge unit 160 into the empty space inside the plaster mold (G) in the second temperature reduction step (S234) is removed by air blowing,
The residue discharge part 160 is formed in plurality along the outer periphery of the air injection pipe 161 for injecting air from the outside, the air injection pipe 161, a predetermined interval in the longitudinal direction of the air injection pipe (161). A method of manufacturing ornaments using a 3D printer, characterized in that it includes an air jet nozzle 162 spaced apart and provided in parallel with a plurality of air injection nozzles 162 for jetting air injected from the air injection pipe 161 toward the inside of the plaster mold (G) .
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GRNT | Written decision to grant |