KR102428015B1 - Apparatus and method for mixing raw material of selective laser sintering 3D printing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 SLS 방식 3D 프린터에 관한 것으로서, 구체적으로는 신규 파우더와 중고 파우더를 일정 비율로 혼합할 수 있는 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an SLS type 3D printer, and more particularly, to a raw material mixing apparatus and method for an SLS type 3D printer capable of mixing new powder and used powder in a predetermined ratio.
3D 프린터는 재료의 연속적인 레이어를 2차원 프린터와 같이 출력하여 이를 적층함으로써 대상물을 만드는 제조 장치로서, 디지털화된 도면 정보를 바탕으로 빠르게 대상물을 제작할 수 있어서 프로토타입 샘플 제작 등에 주로 사용된다.A 3D printer is a manufacturing device that outputs successive layers of material like a two-dimensional printer and laminates them to make an object, and is mainly used for prototype sample production, etc. because it can quickly produce an object based on digitized drawing information.
이러한 3D 프린터의 제품 성형 방식에는, 광경화 수지에 레이저를 주사하여 주사된 부분이 경화되도록 하는 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식, 기능성 고분자 또는 금속분말을 사용하여 소결시키는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식, 용융 수지를 압출하여 조형하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식, 고출력 레이저 빔으로 금속을 직접 성형하는 DMT(Laser-aid Direct Metal Tooling) 방식, 기계접합 조형 방식인 LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식, 광경화성 수지가 저장된 수조의 하부로 광을 조사하여 경화시키는 DLP(Digital Light Processing) 방식 등이 있다.The product molding method of this 3D printer includes the SLA (Stereo Lithography Apparatus) method, which injects a laser into the photocurable resin so that the injected part is cured, the SLS (Selective Laser Sintering) method, which sinters using a functional polymer or metal powder, FDM (Fused Deposition Modeling) method that extrudes molten resin and molds it, DMT (Laser-aid Direct Metal Tooling) method that directly forms metal with a high-power laser beam, LOM (Laminated Object Manufacturing) method, which is a mechanical bonding molding method, photocurability There is a DLP (Digital Light Processing) method in which the resin is cured by irradiating light to the lower part of the water tank.
이러한 3D 프린터 중에서, 기능성 고분자 또는 금속분말을 소결시켜 3D 제품을 조형하는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식의 3D 프린터는 원료인 파우더를 신규 파우더(new powder)와 중고 파우더(used powder)를 일정 비율 섞어서 사용한다. Among these 3D printers, the SLS (Selective Laser Sintering) type 3D printer, which forms 3D products by sintering functional polymer or metal powder, mixes new powder and used powder with raw material powder in a certain ratio. use.
구체적으로, 종래의 SLS 방식의 3D 프린터에서 신규 파우더(new powder)와 중고 파우더(used powder)를 혼합하는 작업은 다음과 같다. 먼저, 조형이 완료된 빌드 실린더 안의 원료, 즉 파우더를 조형물과 분리하여 남은 파우더를 중고 파우더(used powder)로 만든다. 이어서, 중고 파우더의 무게를 측정한 후, 측정값에 맞춰 정해진 비율로 신규 파우더를 수동으로 원료 드럼에 공급함으로써 원료의 총 무게를 설정 무게에 맞춘다. 그리고 나서, 원료 혼합 장치를 이용하여 원료 드럼 내의 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합한다.Specifically, the operation of mixing new powder and used powder in the conventional 3D printer of the SLS method is as follows. First, the raw material, ie, the powder, in the build cylinder that has been molded is separated from the molded object, and the remaining powder is made into used powder. Then, after measuring the weight of the used powder, the total weight of the raw material is adjusted to the set weight by manually supplying the new powder to the raw material drum at a ratio determined according to the measured value. Then, the used powder in the raw material drum and the new powder are mixed using a raw material mixing device.
그러나. 종래의 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 방법에 따르면, 중고 파우더의 무게를 기억했다가 사용자가 설정 비율에 맞춰 수동으로 신규 파우더를 원료 드럼에 공급해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 원료 드럼에 신규 파우더를 수동으로 공급하는 과정에서 휴먼 에러가 발생하여 중고 파우더와 신규 파우더의 비율 관리가 쉽지 않았고, 이러한 혼합 과정에서 사용자는 항상 프린터 옆을 지켜야 하는 문제가 있었다. 더욱이, 원료를 혼합하기 위한 별도의 믹싱 장치가 3D 프린터에 구비되어야 하므로, 소음과 발열이 발생하고 전력 사용량이 증가하는 문제도 있었다.But. According to the raw material mixing method of the conventional SLS-type 3D printer, the user had to remember the weight of the used powder and manually supply the new powder to the raw material drum according to the set ratio. In addition, a human error occurred in the process of manually supplying the new powder to the raw material drum, making it difficult to manage the ratio of the used powder to the new powder, and there was a problem that the user had to always stand by the printer during this mixing process. Moreover, since a separate mixing device for mixing the raw materials must be provided in the 3D printer, there is a problem in that noise and heat are generated and power consumption is increased.
선행기술문헌 1: 한국등록특허 제10-2002003호(2019.07.22. 공고)Prior Art Document 1: Korean Patent Registration No. 10-2002003 (2019.07.22. Announcement)
선행기술문헌 2: 한국등록특허 제10-1886537호(2018.08.07. 공고)Prior Art Document 2: Korean Patent Registration No. 10-1886537 (2018.08.07. Announcement)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 중고 파우더와 신규 파우더의 양을 측정하고 이들을 일정 비율로 자동으로 공급 및 혼합할 수 있는 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented to solve the above problems, and it provides a raw material mixing apparatus and method for an SLS type 3D printer capable of measuring the amount of used powder and new powder and automatically supplying and mixing them at a certain ratio. aim to
또한, 본 발명은 원료의 공급 및 혼합 과정에서 발생하는 소음과 발열을 줄이고 전력 사용량을 감소시킬 수 있는 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a raw material mixing apparatus and method for an SLS 3D printer capable of reducing noise and heat generated in the process of supplying and mixing raw materials and reducing power consumption.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치는, 제품 조형에 사용하고 남은 중고 파우더를 저장하는 중고 파우더 드럼; 신규 파우더를 저장하는 신규 파우더 드럼; 상기 중고 파우더 드럼의 중고 파우더와 상기 신규 파우더 드럼의 신규 파우더를 공급받아 혼합하는 혼합 파우더 드럼; 상기 중고 파우더 드럼, 상기 신규 파우더 드럼, 및 상기 혼합 파우더 드럼의 각각의 무게를 측정하는 무게 측정 수단; 및 상기 무게 측정 수단의 측정 결과에 따라, 압축 공기를 이용하여 상기 중고 파우더 드럼, 상기 신규 파우더 드럼, 및 상기 혼합 파우더 드럼의 내부에 저장된 파우더를 이송 및 혼합하는 이송 및 혼합 수단을 포함한다.In order to achieve the above object, the raw material mixing apparatus of the SLS type 3D printer according to the present invention includes: a used powder drum for storing used powder remaining after being used for product modeling; new powder drum for storing fresh powder; a mixing powder drum for receiving and mixing the used powder of the used powder drum and the new powder of the new powder drum; weight measuring means for measuring the weight of each of the used powder drum, the new powder drum, and the mixing powder drum; and a conveying and mixing unit for conveying and mixing the powder stored in the used powder drum, the new powder drum, and the mixing powder drum using compressed air according to the measurement result of the weight measuring unit.
바람직하게는, 상기 무게 측정 수단은, 상기 중고 파우더 드럼의 무게를 측정하는 제1 로드 셀, 상기 신규 파우더 드럼의 무게를 측정하는 제2 로드 셀, 및 상기 혼합 파우더 드럼의 무게를 측정하는 제3 로드 셀을 포함하고, 상기 이송 및 혼합 수단은, 상기 중고 파우더 드럼에 저장된 중고 파우더를 상기 혼합 파우더 드럼으로 이송하는 제1 진공 이젝터, 상기 신규 파우더 드럼에 저장된 신규 파우더를 상기 혼합 파우더 드럼으로 이송하는 제2 진공 이젝터, 및 상기 혼합 파우더 드럼에 저장된 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합하는 제3 진공 이젝터를 포함한다.Preferably, the weight measuring means includes a first load cell for measuring the weight of the used powder drum, a second load cell for measuring the weight of the new powder drum, and a third load cell for measuring the weight of the mixed powder drum a first vacuum ejector for transferring the used powder stored in the used powder drum to the mixing powder drum, and a load cell, wherein the transferring and mixing means transfers the new powder stored in the new powder drum to the mixed powder drum a second vacuum ejector, and a third vacuum ejector for mixing the used powder and the new powder stored in the mixing powder drum.
더 바람직하게는, 상기 제1 진공 이젝터, 상기 제2 진공 이젝터, 및 상기 제3 진공 이젝터 측으로 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급 수단을 더 포함하고, 압축 공기 공급 수단은: 공기 압축기; 상기 공기 압축기의 하류 측에 설치되고, 상기 공기 압축기로부터 생성된 압축 공기 내의 불순물과 수분을 제거하는 필터; 상기 필터의 하류 측에 설치되고, 상기 필터를 통과한 압축 공기의 압력을 조절하는 레귤레이터; 상기 레귤레이터의 하류 측에 설치되고, 상기 레귤레이터에 의해 정압된 압축 공기가 상기 제1 진공 이젝터, 상기 제2 진공 이젝터, 및 상기 제3 진공 이젝터 중 적어도 하나로 공급되도록 ON되거나, 상기 압축 공기 공급 수단 내부에 남아있는 압축 공기가 외부로 배출되도록 OFF되는 스타트 밸브; 및 상기 스타트 밸브의 하류 측에 설치되고, 상기 제1 진공 이젝터, 상기 제2 진공 이젝터, 및 상기 제3 진공 이젝터와 각각 연결되는 3개의 유로의 ON/OFF를 제어하여 압축 공기가 해당 진공 이젝터로 공급되도록 하는 솔레노이드 밸브를 포함한다.More preferably, the method further includes compressed air supply means for supplying compressed air to the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector, wherein the compressed air supply means includes: an air compressor; a filter installed on a downstream side of the air compressor to remove impurities and moisture in the compressed air generated from the air compressor; a regulator installed on the downstream side of the filter and adjusting the pressure of the compressed air that has passed through the filter; It is installed on the downstream side of the regulator and is turned on so that compressed air positively pressured by the regulator is supplied to at least one of the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector, or inside the compressed air supply means The start valve is turned OFF so that the compressed air remaining in the exhaust is discharged to the outside; And it is installed on the downstream side of the start valve, the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector by controlling the ON/OFF of the three flow paths respectively connected to the compressed air to the vacuum ejector It includes a solenoid valve to allow supply.
여기서, 각각의 상기 제1 진공 이젝터, 상기 제2 진공 이젝터, 및 상기 제3 진공 이젝터는: 원통 파이프 형상으로 형성되고, 내부에 일방향으로 압축 공기가 흐르는 직선 유로가 형성된 본체; 상기 본체의 둘레를 따라 환형 또는 나선형으로 형성되고, 상기 유로 안으로 압축 공기가 유입되도록 하는 압축 공기 유입구; 및 상기 본체의 후방 측에 형성되고, 상기 압축 공기의 흐름에 의해 발생하는 음압에 의해 파우더를 흡입하는 파우더 흡입구를 포함한다.Here, each of the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector includes: a main body formed in a cylindrical pipe shape and having a straight flow path through which compressed air flows in one direction; a compressed air inlet formed in an annular or spiral shape along the periphery of the main body and allowing compressed air to be introduced into the flow path; And it is formed on the rear side of the main body, it includes a powder suction port for sucking the powder by the negative pressure generated by the flow of the compressed air.
바람직하게는, 상기 제2 진공 이젝터는 상기 혼합 파우더 드럼에 저장된 파우더가 상기 혼합 파우더 드럼 외부로 인출되어 일정길이의 순환로를 경유한 후 다시 상기 혼합 파우더 드럼의 내부로 유입되도록 작동하고, 상기 순환로는 상기 혼합 파우더 드럼의 하부로부터 연장되어 상기 혼합 파우더 드럼의 상부에 연결되며, 상기 제2 진공 이젝터는 상기 순환로 상에서 상기 혼합 파우더 드럼의 하부측에 설치된다.Preferably, the second vacuum ejector operates so that the powder stored in the mixing powder drum is drawn out of the mixing powder drum, passes through a circulation path of a certain length, and then flows back into the mixing powder drum, and the circulation path It extends from the lower portion of the mixing powder drum and is connected to the upper portion of the mixing powder drum, and the second vacuum ejector is installed on the lower side of the mixing powder drum on the circulation path.
부가적으로, 상기 혼합 파우더 드럼에 저장된 파우더가 가득 차 있는지를 감지하는 풀 센서를 더 포함한다.Additionally, it further includes a full sensor for detecting whether the powder stored in the mixing powder drum is full.
또한, 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치를 이용한 원료 혼합 방법, a) 풀 센서를 이용하여 혼합 파우더 드럼에 파우더가 가득 차 있는지를 확인하는 단계; b) 제1 로드 셀을 이용하여 중고 파우더 드럼에 저장된 중고 파우더의 무게(L1)를 측정하는 단계; c) 제2 로드 셀을 이용하여 신규 파우더 드럼에 저장된 신규 파우더의 무게(L2)를 측정하는 단계; 및 d) 제1 로드 셀로 측정한 중고 파우더의 무게와 제2 로드 셀로 측정한 신규 파우더의 무게를 비교하여, 혼합 파우더 드럼의 중고 파우더와 신규 파우더의 비율이 설정 비율이 되도록 제1 진공 이젝터, 제2 진공 이젝터, 및 제3 진공 이젝터의 작동을 제어하는 단계를 포함한다.In addition, the raw material mixing method using the raw material mixing device of the SLS type 3D printer according to the present invention, a) using a full sensor to check whether the powder mixing drum is full; b) measuring the weight (L1) of the used powder stored in the used powder drum using the first load cell; c) measuring the weight (L2) of the new powder stored in the new powder drum using the second load cell; and d) comparing the weight of the used powder measured by the first load cell with the weight of the new powder measured by the second load cell, so that the ratio of the used powder and the new powder in the mixing powder drum becomes a set ratio. controlling the operation of the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector.
바람직하게는, 상기 단계 d에서, 중고 파우더와 신규 파우더의 설정 비율이 A:B라 가정할 때, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값과 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값을 비교하여 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값이 더 큰 경우, 제1 진공 이젝터를 작동시켜 중고 파우더 드럼의 중고 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제2 진공 이젝터를 작동시켜 신규 파우더 드럼의 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제3 진공 이젝터를 작동시켜 혼합 파우더 드럼 내의 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in step d, assuming that the set ratio of the used powder and the new powder is A:B, the weight of the used powder (L1)×B and the value of the weight of the new powder (L2)×A In comparison, when the weight (L1)×B of the used powder is larger, the first vacuum ejector is operated to transfer the used powder from the used powder drum into the mixing powder drum, and the second vacuum ejector is operated to It is characterized in that the new powder is transferred into the mixing powder drum, and the third vacuum ejector is operated to mix the used powder and the new powder in the mixing powder drum.
여기서, 상기 단계 d 이후에, 신규 파우더의 무게(L2)가 0이 아니면, 제1 진공 이젝터, 제2 진공 이젝터, 및 제3 진공 이젝터를 계속 작동시키고, 신규 파우더의 무게(L2)가 0이 되면, 제2 진공 이젝터의 작동을 정지시키며, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값이 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값보다 작아지면 제1 진공 이젝터와 제3 진공 이젝터의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.Here, after step d, if the weight (L2) of the new powder is not 0, the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector are continuously operated, and the weight (L2) of the new powder is 0 When the second vacuum ejector is stopped, the operation of the first vacuum ejector and the third vacuum ejector is stopped when the weight (L1)×B of the used powder becomes smaller than the weight (L2)×A of the new powder. characterized by stopping.
바람직하게는, 상기 단계 d에서, 중고 파우더와 신규 파우더의 설정 비율이 A:B라 가정할 때, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값과 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값을 비교하여 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값이 더 큰 경우, 제1 진공 이젝터를 작동시켜 중고 파우더 드럼의 중고 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제2 진공 이젝터를 작동시켜 신규 파우더 드럼의 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제3 진공 이젝터를 작동시켜 혼합 파우더 드럼 내의 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합하는 것을 특징으로 한다.Preferably, in step d, assuming that the set ratio of the used powder and the new powder is A:B, the weight of the used powder (L1)×B and the value of the weight of the new powder (L2)×A In comparison, if the value of the weight (L2) × A of the new powder is larger, the first vacuum ejector is operated to transfer the used powder from the used powder drum into the mixing powder drum, and the second vacuum ejector is operated to It is characterized in that the new powder is transferred into the mixing powder drum, and the third vacuum ejector is operated to mix the used powder and the new powder in the mixing powder drum.
여기서, 상기 단계 d 이후에, 중고 파우더의 무게(L1)이 0이 아니면, 제1 진공 이젝터, 제2 진공 이젝터, 및 제3 진공 이젝터를 계속 작동시키고, 중고 파우더의 무게(L1)가 0이 되면, 제1 진공 이젝터의 작동을 정지시키며, 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값이 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값보다 작아지면 제2 진공 이젝터와 제3 진공 이젝터의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.Here, after step d, if the weight (L1) of the used powder is not 0, the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector are continuously operated, and the weight (L1) of the used powder is 0 , stops the operation of the first vacuum ejector, and when the value of the new powder weight (L2) × A becomes smaller than the weight of the used powder (L1) × B, the operation of the second vacuum ejector and the third vacuum ejector is stopped. characterized by stopping.
본 발명에 따르면, 이송 스크류 등의 별도의 이송 기구 그리고 교반기 등의 별도의 혼합 기구를 사용하지 않고 진공 이젝터를 이용하여 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼 내부로 이송하여 혼합할 수 있다.According to the present invention, the used powder and the new powder can be transferred and mixed into the mixing powder drum by using a vacuum ejector without using a separate transfer mechanism such as a transfer screw and a separate mixing mechanism such as a stirrer.
또한, 본 발명에 따르면, 진공 이젝터에 의해 압축 공기와 파우더가 서로 혼합되면서 와류 흐름을 갖고 토출될 수 있어.파우더들의 이송 및 혼합 효율을 증가시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, compressed air and powder can be discharged with a vortex flow while being mixed with each other by the vacuum ejector. It is possible to increase the transfer and mixing efficiency of the powders.
또한, 본 발명에 따르면, 신규 파우더와 중고 파우더의 무게를 비교하여 혼합 파우더 드럼 내의 중고 파우더와 신규 파우더의 비율을 설정 비율로 유지하면서, 중고 파우더와 신규 파우더를 적절하게 이송 및 혼합할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to properly transfer and mix the used powder and the new powder while maintaining the ratio of the used powder and the new powder in the mixing powder drum at a set ratio by comparing the weights of the new powder and the used powder.
도 1은 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치의 압축 공기 공급 수단을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치의 진공 이젝터를 도시한 절개 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 방법을 개략적으로 도시한 플로우차트.1 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a raw material mixing apparatus of an SLS system 3D printer according to the present invention;
2 is a view showing a compressed air supply means of the raw material mixing device of the SLS method 3D printer according to the present invention;
3 is a cutaway perspective view showing the vacuum ejector of the raw material mixing device of the SLS type 3D printer according to the present invention;
4 is a flowchart schematically illustrating a raw material mixing method of the SLS method 3D printer according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the raw material mixing apparatus and method of the SLS type 3D printer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, in describing the present invention below, terms referring to the components of the present invention are named in consideration of the functions of each component, and therefore should not be construed as limiting the technical components of the present invention. will be
도 1을 참조하면, 본 발명은 원료인 파우더를 소결시켜 3D 제품을 조형하는 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치로서, 제품 조형에 사용하고 남은 중고 파우더를 저장하는 중고 파우더 드럼(100); 신규 파우더를 저장하는 신규 파우더 드럼(200); 중고 파우더 드럼(100)의 중고 파우더와 신규 파우더 드럼(200)의 신규 파우더를 공급받아 혼합하는 혼합 파우더 드럼(300); 중고 파우더 드럼(100), 신규 파우더 드럼(200), 및 혼합 파우더 드럼(300)의 각각의 무게를 측정하는 무게 측정 수단; 및 상기 무게 측정 수단의 측정 결과에 따라, 압축 공기를 이용하여 중고 파우더 드럼(100), 신규 파우더 드럼(200), 및 혼합 파우더 드럼(300)의 내부에 저장된 파우더를 이송 및 혼합하는 이송 및 혼합 수단을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the present invention provides a raw material mixing apparatus for an SLS-type 3D printer that forms a 3D product by sintering a powder as a raw material, comprising: a used
여기서, 상기 무게 측정 수단은, 중고 파우더 드럼(100)의 하부에 설치되어 중고 파우더 드럼(100)의 무게 및 내부에 저장된 중고 파우더의 무게를 측정하는 제1 로드 셀(410; LC1), 신규 파우더 드럼(200)의 하부에 설치되어 신규 파우더 드럼(200)의 무게 및 내부에 저장된 신규 파우더의 무게를 측정하는 제2 로드 셀(420; LC2), 및 혼합 파우더 드럼(300)의 하부에 설치되어 혼합 파우더 드럼(300)의 무게 및 내부에 저장된 혼합 파우더의 무게를 측정하는 제3 로드 셀(430; LC#3)을 포함한다.Here, the weight measuring means includes a first load cell 410 (LC1) installed under the used
그리고, 상기 이송 및 혼합 수단은, 중고 파우더 드럼(100)과 혼합 파우더 드럼(300)을 연결하는 제1 이송로(10) 상에 설치되어 중고 파우더 드럼(100)에 저장된 중고 파우더를 혼합 파우더 드럼(300)으로 이송하는 제1 진공 이젝터(510; E1), 신규 파우더 드럼(200)과 혼합 파우더 드럼(300)을 연결하는 제2 이송로(20) 상에 설치되어 신규 파우더 드럼(200)에 저장된 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼(300)으로 이송하는 제2 진공 이젝터(520; E2), 및 혼합 파우더 드럼(300)에 저장된 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합하는 제3 진공 이젝터(530; E3)를 포함한다.The conveying and mixing means is installed on the
이러한 구성에 의해, 중고 파우더 드럼(100)에 저장된 중고 파우더와 신규 파우더 드럼(200)에 저장된 신규 파우더는 이송 스크류 등의 별도의 이송 기구 그리고 교반기 등의 별도의 혼합 기구를 사용하지 않고 진공 이젝터(510, 520, 530)를 이용하여 혼합 파우더 드럼(300) 내부에 이송 및 혼합이 가능하다.With this configuration, the used powder stored in the used
바람직하게는, 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치는 이송 미 혼합 수단, 즉 제1 진공 이젝터(510), 제2 진공 이젝터(520), 및 제3 진공 이젝터(530) 측으로 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급 수단을 더 포함한다.Preferably, the raw material mixing device of the SLS type 3D printer according to the present invention is compressed air toward the conveying non-mixing means, that is, the
도 2를 참조하면, 이 압축 공기 공급 수단은, 공기 압축기(610), 필터(620), 레귤레이터(630), 스타트 밸브(640), 및 솔레노이드 밸브(650)를 포함하여 구성된다. 공기 압축기(610)는 외부 공기를 고압의 공기로 압축한다. 필터(620)는 공기 압축기(610)의 하류 측에 설치되고, 공기 압축기(610)로부터 생성된 압축 공기 내의 불순물과 수분을 제거하는 역할을 한다. 레귤레이터(630)는 필터(620)의 하류 측에 설치되고, 필터(620)를 통과한 압축 공기의 압력을 설정된 압력으로 조절하는 역할을 한다. 스타트 밸브(640)는 레귤레이터(630)의 하류 측에 설치되고, 레귤레이터(630)에 의해 정압된 압축 공기가 제1 진공 이젝터(510), 제2 진공 이젝터(520), 및/또는 제3 진공 이젝터(530) 측으로 공급되도록 ON되거나, 압축 공기 공급 수단 내부에 남아있는 압축 공기가 외부로 배출되도록 OFF된다. 솔레노이드 밸브(650)는 스타트 밸브(640)의 하류 측에 설치되고, 제1 진공 이젝터(510), 제2 진공 이젝터(520), 및 제3 진공 이젝터(530)와 각각 연결되는 3개의 유로의 ON/OFF를 제어하여 압축 공기가 해당 진공 이젝터 측으로 공급되도록 제어된다. 부가적으로, 필터(620)과 레귤레이터(630) 사이에는 필터(620)를 거친 압축 공기의 미세 불순물과 수분을 추가 여과하기 위한 마이크로 필터(660)가 설치될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the compressed air supply means includes an
이러한 압축 공기 공급 수단에 의해, 공기 압축기(610)에서 압축된 압축 공기는 불순물이 수분이 제거되고 설정 압력으로 정압되어 진공 이젝터들(510, 520, 530)로 공급됨으로써, 진공 이젝터들에 의한 파우더의 균일한 이송 및 혼합이 가능하다.By such a compressed air supply means, the compressed air compressed in the
도 3을 참조하면, 각각의 제1 진공 이젝터(510), 제2 진공 이젝터(520), 및 제3 진공 이젝터(530)는 압축 공기에 의한 와류가 형성되도록 구성된다. 구체적으로, 진공 이젝터(510)는 원통 파이프 형상의 본체(511), 압축 공기 유입구(512), 및 파우더 흡입구(513)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , each of the
본체(511)는 내부에 일방향으로 압축 공기가 흐르는 직선 형상의 유로(511a)가 형성된다. 압축 공기 유입구(512)는 본체(511)의 둘레를 따라 환형 또는 나선형으로 형성되고, 본체(511)의 유로(511a) 안으로 압축 공기 공급 수단의 압축 공기가 유입되도록 한다. 그리고, 파우더 흡입구(513)는 압축 공기 유입구(512)의 상류 측, 즉 본체(511)의 후방 측에 형성되고, 본체(511) 내부의 압축 공기 흐름에 의해 발생하는 음압으로 인해, 본체(511)의 후방 측에는 음압 영역(NP)이 생성되고, 이 음압 영역에서 중고 파우더 드럼(100) 내부의 파우더가 흡입된다.The
편의를 위해, 도 3에는 제1 진공 이젝터(510) 만을 도시하였으나, 제2 진공 이젝터(520) 및 제3 진공 이젝터(530) 역시 제1 진공 이젝터(510)와 동일하게 구성된다.For convenience, only the
여기서, 압축 공기 유입구(512)는 본체(511)의 둘레를 따라 환형 또는 나선형으로 형성되어, 본체(511)의 직선 유로(511a) 내부에서 이송되는 압축 공기와 파우더는 서로 혼합되면서 와류 흐름을 갖고 본체(511)의 외부로 토출될 수 있다. 이러한 압축 공기와 파우더의 와류 흐름 토출은 파우더들의 이송 및 혼합 효율을 증가시킬 수 있다. Here, the
바람직하게는, 제3 진공 이젝터(520)는 혼합 파우더 드럼(300)에 저장된 파우더가 혼합 파우더 드럼(300) 외부로 인출되어 일정길이의 순환로(30)를 경유한 후 다시 혼합 파우더 드럼(300)의 내부로 유입되도록 작동한다. 이를 위해, 순환로(30)는 혼합 파우더 드럼(300)의 하부로부터 연장되어 혼합 파우더 드럼(300)의 상부에 연결되며, 제3 진공 이젝터(300)는 순환로(30) 상에서 혼합 파우더 드럼의 하부측에 설치된다. Preferably, in the
이러한 구성에 의해, 혼합 파우더 드럼(300)에 저장된 중고 파우더와 신규 파우더는 별도의 교반 기구를 사용하지 않고 제3 진공 이젝터(300)에 의해 순환로(30)를 따라 순환하면서 서로 혼합이 가능하다.With this configuration, the used powder and the new powder stored in the mixing
부가적으로, 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치는 혼합 파우더 드럼(300)에 저장된 파우더가 가득 차 있는지를 감지하는 풀 센서(440)를 더 포함한다. 이 풀 센서(440)는 혼합 파우더 드럼(300)의 상부에 설치되고, 혼합 파우더 드럼(300) 내의 혼합 파우더의 양을 확인하여 혼합 프로세스의 작동 개시 여부를 판단하는데 기여한다.Additionally, the raw material mixing apparatus of the SLS type 3D printer according to the present invention further includes a
이하, 도 1 내지 4를 참조하여 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 장치를 이용한 원료 혼합 방법을 설명한다.Hereinafter, a raw material mixing method using the raw material mixing apparatus of the SLS type 3D printer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .
먼저, 혼합 파우더 드럼(300)의 풀 센서(440)를 이용하여 혼합 파우더 드럼(300) 내에 중고 파우더와 신규 파우더의 혼합 파우더가 가득 차 있는지를 확인한다. 풀 센서(440)의 측정 결과, 혼합 파우더가 혼합 파우더 드럼(300)에 가득 차 있으면, 원료 혼합 프로세스는 종료되고, 그렇지 않으면 원료 혼합 프로세스가 개시된다.First, it is checked whether the mixed powder of the used powder and the new powder is filled in the
이어서, 중고 파우더 드럼(100) 하부에 설치된 제1 로드 셀(410)을 이용하여 중고 파우더 드럼(100)에 저장된 중고 파우더의 무게(L1)를 측정한다. 이때, 중고 파우더의 무게(L1)는 속이 비어 있는 중고 파우더 드럼(100)의 무게와 중고 파우더가 들어 있는 중고 파우더 드럼(100)의 무게 차이를 계산하여 측정할 수 있다. Next, the weight L1 of the used powder stored in the used
이어서, 신규 파우더 드럼(200)에 설치된 제2 로드 셀(420)을 이용하여 신규 파우더 드럼(200)에 저장된 신규 파우더의 무게(L2)를 측정한다. 이때, 신규 파우더의 무게(L2)는 속이 비어 있는 신규 파우더 드럼(200)의 무게와 신규 파우더가 들어 있는 신규 파우더 드럼(200)의 무게 차이를 계산하여 측정할 수 있다. Next, the weight L2 of the new powder stored in the
다음으로, 제1 로드 셀(410)로 측정한 중고 파우더의 무게(L1)와 제2 로드 셀(420)로 측정한 신규 파우더의 무게(L2)를 비교하여, 혼합 파우더 드럼(300)의 중고 파우더와 신규 파우더의 비율이 설정 비율이 되도록 제1 진공 이젝터(510), 제2 진공 이젝터(520), 및 제3 진공 이젝터(530)의 작동을 제어한다.Next, by comparing the weight (L1) of the used powder measured by the
여기서, 중고 파우더와 신규 파우더의 설정 비율이 A:B라 가정할 때, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값과 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값을 비교하여 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값이 더 큰 경우, 제1 진공 이젝터(510)를 작동시켜 중고 파우더 드럼(100)의 중고 파우더를 혼합 파우더 드럼(300) 안으로 이송하고, 제2 진공 이젝터(520)를 작동시켜 신규 파우더 드럼(200)의 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼(300) 안으로 이송하고, 제3 진공 이젝터(530)를 작동시켜 혼합 파우더 드럼(300) 내의 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합한다.Here, assuming that the set ratio of the used powder and the new powder is A:B, compare the weight of the used powder (L1)×B with the value of the weight of the new powder (L2)×A to determine the weight of the used powder ( When the value of L1)×B is larger, the
계속해서, 신규 파우더의 무게(L2)가 0이 아니면, 제1 진공 이젝터(510), 제2 진공 이젝터(520), 및 제3 진공 이젝터(530)를 계속 작동시키고, 신규 파우더의 무게(L2)가 0이 되면, 제2 진공 이젝터(520)의 작동을 정지시킨다. 또한, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값이 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값보다 작아지면 제1 진공 이젝터(510)와 제3 진공 이젝터(550)의 작동을 중지시킨다.Subsequently, if the weight (L2) of the new powder is not 0, the
반면, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값과 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값을 비교하여 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값이 더 큰 경우, 제1 진공 이젝터(510)를 작동시켜 중고 파우더 드럼(100)의 중고 파우더를 혼합 파우더 드럼(300) 안으로 이송하고, 제2 진공 이젝터(520)를 작동시켜 신규 파우더 드럼(200)의 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼(300) 안으로 이송하고, 제3 진공 이젝터(530)를 작동시켜 혼합 파우더 드럼(300) 내의 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합한다.On the other hand, by comparing the value of the weight (L1)×B of the used powder and the value of the weight (L2)×A of the new powder, if the value of the weight (L2)×A of the new powder is larger, the first vacuum ejector 510 ) to transfer the used powder of the used
계속해서, 중고 파우더의 무게(L1)이 0이 아니면, 제1 진공 이젝터(510), 제2 진공 이젝터(520), 및 제3 진공 이젝터(530)를 계속 작동시키고, 중고 파우더의 무게(L1)가 0이 되면, 제1 진공 이젝터(510)의 작동을 정지시킨다. 또한, 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값이 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값보다 작아지면 제2 진공 이젝터(520)와 제3 진공 이젝터(530)의 작동을 중지시킨다.Subsequently, if the weight (L1) of the used powder is not 0, the
이와 같이, 본 발명에 따른 SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 방법은 신규 파우더와 중고 파우더의 무게를 비교하여 혼합 파우더 드럼 내의 중고 파우더와 신규 파우더의 비율을 설정 비율로 유지하면서, 중고 파우더와 신규 파우더를 적절하게 이송 및 혼합할 수 있다.As described above, the raw material mixing method of the SLS method 3D printer according to the present invention compares the weights of the new powder and the used powder, and maintains the ratio of the used powder and the new powder in the mixing powder drum at a set ratio, while mixing the used powder and the new powder. It can be transported and mixed appropriately.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims. In addition, various modifications and variations are possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It should be interpreted as being included in the scope of rights.
10: 제1 이송로 20: 제2 이송로
30: 순환로 100: 중고 파우더 드럼
200: 신규 파우더 드럼 300: 혼합 파우더 드럼
410: 제1 로드 셀 420: 제2 로드 셀
430: 제3 로드 셀 440: 풀 센서
510: 제1 진공 이젝터 511: 본체
511a: 직선 유로 512: 압축 공기 유입구
513: 파우더 흡입구 NP: 음압 영역
520: 제2 진공 이젝터 530: 제3 진공 이젝터
610: 공기 압축기 620: 필터
630: 레귤레이터 640: 스타트 밸브
650: 솔레노이드 밸브 660: 마이크로 필터10: first transfer path 20: second transfer path
30: circuit 100: used powder drum
200: new powder drum 300: mixing powder drum
410: first load cell 420: second load cell
430: third load cell 440: pull sensor
510: first vacuum ejector 511: body
511a: straight flow path 512: compressed air inlet
513: powder inlet NP: negative pressure area
520: second vacuum ejector 530: third vacuum ejector
610: air compressor 620: filter
630: regulator 640: start valve
650: solenoid valve 660: micro filter
Claims (11)
a) 풀 센서를 이용하여 혼합 파우더 드럼에 파우더가 가득 차 있는지를 확인하는 단계;
b) 제1 로드 셀을 이용하여 중고 파우더 드럼에 저장된 중고 파우더의 무게(L1)를 측정하는 단계;
c) 제2 로드 셀을 이용하여 신규 파우더 드럼에 저장된 신규 파우더의 무게(L2)를 측정하는 단계; 및
d) 제1 로드 셀로 측정한 중고 파우더의 무게와 제2 로드 셀로 측정한 신규 파우더의 무게를 비교하여, 혼합 파우더 드럼의 중고 파우더와 신규 파우더의 비율이 설정 비율이 되도록 제1 진공 이젝터, 제2 진공 이젝터, 및 제3 진공 이젝터의 작동을 제어하는 단계를 포함하고,
상기 단계 d에서, 중고 파우더와 신규 파우더의 설정 비율이 A:B라 가정할 때, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값과 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값을 비교하여 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값이 더 큰 경우, 제1 진공 이젝터를 작동시켜 중고 파우더 드럼의 중고 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제2 진공 이젝터를 작동시켜 신규 파우더 드럼의 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제3 진공 이젝터를 작동시켜 혼합 파우더 드럼 내의 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합하는, SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 방법.
A raw material mixing method using a raw material mixing device of an SLS system 3D printer, comprising:
a) using a full sensor to check whether the mixing powder drum is full of powder;
b) measuring the weight (L1) of the used powder stored in the used powder drum using the first load cell;
c) measuring the weight (L2) of the new powder stored in the new powder drum using the second load cell; and
d) Comparing the weight of the used powder measured by the first load cell and the weight of the new powder measured by the second load cell, the first vacuum ejector, the second controlling the operation of the vacuum ejector, and a third vacuum ejector,
In step d, assuming that the set ratio of the used powder and the new powder is A:B, compare the weight of the used powder (L1)×B with the value of the weight of the new powder (L2)×A to compare the used powder When the value of weight (L1)×B is larger, the first vacuum ejector is operated to transfer the used powder in the used powder drum into the mixing powder drum, and the second vacuum ejector is operated to mix the new powder in the new powder drum. A raw material mixing method of an SLS method 3D printer, in which the used powder and the new powder in the mixing powder drum are mixed by transferring them into the powder drum and operating the third vacuum ejector.
상기 단계 d 이후에,
신규 파우더의 무게(L2)가 0이 아니면, 제1 진공 이젝터, 제2 진공 이젝터, 및 제3 진공 이젝터를 계속 작동시키고,
신규 파우더의 무게(L2)가 0이 되면, 제2 진공 이젝터의 작동을 정지시키며,
중고 파우더의 무게(L1)×B의 값이 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값보다 작아지면 제1 진공 이젝터와 제3 진공 이젝터의 작동을 중지시키는, SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 방법.
The method of claim 1,
After step d,
If the weight (L2) of the new powder is not 0, continue to operate the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector,
When the weight (L2) of the new powder becomes 0, the operation of the second vacuum ejector is stopped,
The raw material mixing method of the SLS method 3D printer, which stops the operation of the first vacuum ejector and the third vacuum ejector when the weight of the used powder (L1)×B becomes smaller than the weight of the new powder (L2)×A.
상기 단계 d에서, 중고 파우더와 신규 파우더의 설정 비율이 A:B라 가정할 때, 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값과 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값을 비교하여 신규 파우더의 무게(L2)×A의 값이 더 큰 경우, 제1 진공 이젝터를 작동시켜 중고 파우더 드럼의 중고 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제2 진공 이젝터를 작동시켜 신규 파우더 드럼의 신규 파우더를 혼합 파우더 드럼 안으로 이송하고, 제3 진공 이젝터를 작동시켜 혼합 파우더 드럼 내의 중고 파우더와 신규 파우더를 혼합하는, SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 방법.
The method of claim 1,
In step d above, assuming that the set ratio of the used powder and the new powder is A:B, compare the weight of the used powder (L1)×B with the value of the weight of the new powder (L2)×A to compare the new powder When the value of weight (L2)×A of is larger, operate the first vacuum ejector to transfer the used powder in the used powder drum into the mixing powder drum, and operate the second vacuum ejector to mix the new powder in the new powder drum A raw material mixing method of an SLS method 3D printer, in which the used powder and the new powder in the mixing powder drum are mixed by transferring them into the powder drum and operating the third vacuum ejector.
상기 단계 d 이후에,
중고 파우더의 무게(L1)이 0이 아니면, 제1 진공 이젝터, 제2 진공 이젝터, 및 제3 진공 이젝터를 계속 작동시키고,
중고 파우더의 무게(L1)가 0이 되면, 제1 진공 이젝터의 작동을 정지시키며,
신규 파우더의 무게(L2)×A의 값이 중고 파우더의 무게(L1)×B의 값보다 작아지면 제2 진공 이젝터와 제3 진공 이젝터의 작동을 중지시키는, SLS 방식 3D 프린터의 원료 혼합 방법.4. The method of claim 3,
After step d,
If the weight (L1) of the used powder is not 0, continue to operate the first vacuum ejector, the second vacuum ejector, and the third vacuum ejector,
When the weight (L1) of the used powder becomes 0, the operation of the first vacuum ejector is stopped,
The raw material mixing method of the SLS method 3D printer, which stops the operation of the second vacuum ejector and the third vacuum ejector when the value of the new powder weight (L2)×A becomes smaller than the weight of the used powder (L1)×B.
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---|---|---|---|
KR1020210067566A KR102428015B1 (en) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Apparatus and method for mixing raw material of selective laser sintering 3D printing |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024102616A1 (en) * | 2022-11-10 | 2024-05-16 | General Electric Technology Gmbh | System and method for reusing powder in additive manufacturing |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090169664A1 (en) * | 2005-03-09 | 2009-07-02 | 3D Systems, Inc | Selective Laser Sintering Powder Recycle System |
-
2021
- 2021-05-26 KR KR1020210067566A patent/KR102428015B1/en active IP Right Grant
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