KR102521042B1 - Additive manufacturing apparatus and method thereof - Google Patents

Additive manufacturing apparatus and method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102521042B1
KR102521042B1 KR1020210107226A KR20210107226A KR102521042B1 KR 102521042 B1 KR102521042 B1 KR 102521042B1 KR 1020210107226 A KR1020210107226 A KR 1020210107226A KR 20210107226 A KR20210107226 A KR 20210107226A KR 102521042 B1 KR102521042 B1 KR 102521042B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
module
powder
lamination
additive manufacturing
laser
Prior art date
Application number
KR1020210107226A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230025594A (en
Inventor
정민교
최준필
하태호
이필호
송여울
이창우
허세곤
신현섭
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020210107226A priority Critical patent/KR102521042B1/en
Publication of KR20230025594A publication Critical patent/KR20230025594A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102521042B1 publication Critical patent/KR102521042B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • 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
    • 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
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53—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
    • 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
    • B22F12/60—Planarisation devices; Compression devices
    • B22F12/67—Blades
    • 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
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • 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
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • 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

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 장치는, 축을 중심으로 양 방향으로 회전가능하며 그 표면상에 분말이 적층되도록 이루어진 적층 모듈; 상기 적층 모듈의 상부에 위치하고 복수의 적층용 분말을 분사하는 분말공급 모듈; 상기 적층 모듈의 상부에 위치하고 상기 적층 모듈 상에 적층되는 분말에 레이저를 조사하는 레이저 스캐너; 및 상기 레이저 스캐너와 상기 적층 모듈 사이에 위치되어 상하로 구동되고, 분말 도포시 하강하여 상기 적층 모듈의 적층 타겟 영역 상에 위치되어 상기 분말공급 모듈로부터 공급되는 분말을 전달하여 도포하며, 상기 분말 도포시 상기 적층 모듈의 회전 반대 방향으로는 상기 분사되는 분말을 차폐하고, 상기 레이저 스캐너로부터 조사된 레이저를 상기 적층 모듈 상에 도포된 분말에 전달하여 용융시키는, 프린팅 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 구성에 따르면, 적층 구조체의 하나의 레이어에 2종 이상의 재료분말의 적층이 가능하며, 체적 대비 분말소모량 및 공정 비용을 감소시켜 적층 제조시 경제성을 향상시킬 수 있다. 리코팅과 동시에 레이저 용융이 가능하므로 전체 적층 시간이 감소시켜 적층 제조시 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. An additive manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes an additive module rotatable around an axis in both directions and configured to deposit powder on a surface thereof; a powder supply module located above the lamination module and injecting a plurality of lamination powders; a laser scanner located above the stacking module and radiating a laser to the powder stacked on the stacking module; and is located between the laser scanner and the lamination module and is driven up and down, descends during powder application, and is positioned on the lamination target area of the lamination module to deliver and apply powder supplied from the powder supply module, and apply the powder It may include a printing module that shields the sprayed powder in a direction opposite to the rotation of the stacking module, and transmits and melts the laser irradiated from the laser scanner to the powder applied on the stacking module.
According to the configuration of the present invention, it is possible to laminate two or more kinds of material powder on one layer of the laminated structure, and it is possible to improve economic efficiency in laminated manufacturing by reducing powder consumption per volume and process cost. Since laser melting is possible at the same time as coating, the overall lamination time can be reduced, thereby improving the efficiency of the additive manufacturing process.

Description

적층 제조 장치 및 방법 {ADDITIVE MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD THEREOF}Additive manufacturing apparatus and method {ADDITIVE MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 재료 분말의 적층 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축 중심으로 회전가능한 회전체 또는 방사체의 형태를 가진 적층 모듈 상에 이종의 재료 분말을 적층 제조하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for additive manufacturing of material powder, and more particularly, to an apparatus and method for additive manufacturing of different types of material powder on a laminate module in the form of a rotating body or a radiator rotatable about an axis. will be.

종래의 금속소재의 적층제조 방식은 PBF(Powder Bed Fusion) 방식과 DED(Directed Energy Deposition) 방식이 주로 사용되었다. 도1은 종래기술에서 PBF(Powder Bed Fusion) 방식의 적층 제조 장치의 일실시예의 사시도를 도시한다. PBF방식은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 주탱크에 수용된 분말을 소재로 파우더베드에 리코터로 분말을 도포하고 열원으로 사용할 수 있는 레이저나 전자빔을 미리설정된 영역들에 선택적으로 조사하여 소결 또는 융용시켜 적층하는 방법으로서, 각 층당 분말소모량이 베드 사이즈의 영향을 받으므로 분말소모량 및 체적대비 출력비용이 높다. 또한 분말을 도포하는 별도의 리코팅(recoating) 과정이 필요하기 때문에 타 방식 대비 적층에 장시간이 소모되고 도포 방식 특성상 2종 이상의 다종 재료 적층이 어렵다.As for the conventional additive manufacturing method of metal materials, a PBF (Powder Bed Fusion) method and a DED (Directed Energy Deposition) method were mainly used. 1 shows a perspective view of an embodiment of an additive manufacturing apparatus of a PBF (Powder Bed Fusion) method in the prior art. As shown in FIG. 1, the PBF method applies the powder stored in the main tank to the powder bed with a recoater, and selectively irradiates a laser or electron beam that can be used as a heat source to preset areas to sinter or melt As a stacking method, the amount of powder consumed per layer is affected by the size of the bed, so the amount of powder consumed and the output cost per volume are high. In addition, since a separate recoating process for applying powder is required, a long time is consumed for lamination compared to other methods, and it is difficult to laminate two or more types of multi-materials due to the nature of the coating method.

한편, DED 방식은 분말을 동축으로 공급하면서 고출력 레이저 빔을 조사하여 실시간 적층하도록 하는 방법으로서, 대형화가 가능하다는 장점이 있으나 PBF 방식과 비교하여 표면 조도가 좋지 않고, 형상 정밀도가 낮으며, 공정 재현성이 떨어져 특정 패턴을 제외한 자동화가 어렵다.On the other hand, the DED method is a method of real-time lamination by irradiating a high-power laser beam while supplying powder coaxially. It has the advantage of being large-sized, but has poor surface roughness and low shape accuracy and process reproducibility compared to the PBF method. This is difficult to automate except for certain patterns apart.

[선행기술문헌][Prior art literature]

(특허문헌 1) US 2020-0180224 A (Patent Document 1) US 2020-0180224 A

(특허문헌 2) US 10773342 B(Patent Document 2) US 10773342 B

상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적층 구조체의 하나의 레이어에 2종 이상의 재료분말의 적층이 가능하고 높은 형상 정밀도 및 공정 재현성이 높은 다종 구조물을 구현가능한 적층 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, a technical problem to be achieved by the present invention is an additive manufacturing apparatus and method capable of realizing a multi-type structure capable of stacking two or more types of material powder on one layer of a laminate structure and having high shape accuracy and high process reproducibility. is to provide

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 체적 대비 분말소모량, 적층 시간, 및 공정 비용을 감소시킬 수 있는 적층 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, a technical problem to be achieved by the present invention is to provide an additive manufacturing apparatus and method capable of reducing powder consumption per volume, lamination time, and process cost.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 형상 정밀도 및 공정 재현성이 높은 다종 구조물을 구현가능하면서도 리코팅과 동시에 레이저 용융이 가능하도록 하여 전체 적층 시간이 감소시킬 수 있는 적층 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an additive manufacturing apparatus and method capable of reducing the overall lamination time by enabling laser melting at the same time as coating while realizing multi-type structures with high shape accuracy and process reproducibility. .

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.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

종래기술의 문제점을 해결하고 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 장치는, In order to solve the problems of the prior art and achieve the above technical problem, an additive manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention,

축을 중심으로 양 방향으로 회전가능하며 그 표면상에 분말이 적층되도록 이루어진 적층 모듈;a stacking module rotatable around an axis in both directions and configured to stack powder on its surface;

상기 적층 모듈의 상부에 위치하고 복수의 적층용 분말을 분사하는 분말공급 모듈;a powder supply module located above the lamination module and injecting a plurality of lamination powders;

상기 적층 모듈의 상부에 위치하고 상기 적층 모듈 상에 적층되는 분말에 레이저를 조사하는 레이저 스캐너; 및a laser scanner located above the stacking module and radiating a laser to the powder stacked on the stacking module; and

상기 레이저 스캐너와 상기 적층 모듈 사이에 위치되어 상하로 구동되고, 분말 도포시 하강하여 상기 적층 모듈의 적층 타겟 영역 상에 위치되어 상기 분말공급 모듈로부터 공급되는 분말을 전달하여 도포하고, 상기 분말 도포시 상기 적층 모듈의 회전 반대 방향으로는 상기 분사되는 분말을 차폐하고, 상기 레이저 스캐너로부터 조사된 레이저를 상기 적층 모듈 상에 도포된 분말에 전달하여 용융시키는, 프린팅(printing) 모듈을 포함한다. It is located between the laser scanner and the lamination module and is driven up and down, descends during powder application and is positioned on the lamination target area of the lamination module to transfer and apply powder supplied from the powder supply module, and when applying the powder and a printing module that shields the sprayed powder in a direction opposite to the rotation of the stacking module and transmits and melts the laser irradiated from the laser scanner to the powder applied on the stacking module.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 제조 장치는, 상기 적층 모듈의 일 단부에 결합되고, 상기 적층 모듈을 동심으로 고정 가능하며 상기 적층 모듈을 회전 구동하는 회전구동 모듈을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the additive manufacturing apparatus may further include a rotation driving module coupled to one end of the laminate module, capable of concentrically fixing the laminate module, and rotationally driving the laminate module. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프린팅 모듈은, According to one embodiment of the present invention, the printing module,

상기 프린팅 모듈의 상부 스테이지의 상기 레이저 스캐너의 레이저빔이 조사되는 영역으로부터 상기 프린팅 모듈 하부 표면으로 관통하도록 형성되고, 상기 적층 모듈 상에 상기 레이저빔을 전달하는, 레이저 전달부;a laser delivery unit formed to pass through a lower surface of the printing module from an area irradiated with a laser beam of the laser scanner of an upper stage of the printing module, and transmitting the laser beam onto the stacking module;

상기 레이저 전달부의 양 측방향에 위치되어 상기 프린팅 모듈 상부 표면으로부터 상기 프린팅 모듈 하부표면으로 관통하도록 형성되고, 상기 분말공급 모듈로부터 분사되는 분말을 상기 적층 모듈 상에 전달하여 도포하는, 분말도포부; 및a powder application unit positioned on both sides of the laser transmission unit and formed to penetrate from an upper surface of the printing module to a lower surface of the printing module, and transfers and applies powder sprayed from the powder supply module onto the stacking module; and

프린팅 모듈의 하부 표면 상에서 상기 레이저 전달부와 분말도포부 사이에 위치되고, 상기 적층 모듈 상에 도포된 분말을 미리정해진 두께로 평탄화하는 블레이드부를 포함할 수 있다. It may include a blade unit located between the laser delivery unit and the powder application unit on the lower surface of the printing module and flattening the powder applied on the stacking module to a predetermined thickness.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프린팅 모듈은, 프린팅 모듈의 상부 표면과 하부 표면 사이에 상기 레이저 전달부 내에 위치하고 상기 레이저 전달부를 통해 레이저빔을 조사하여 상기 적층 모듈 상에 도포된 분말을 용융시킬 때 발생하는 오염물질을 제거하는, 흄 제거부를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the printing module is located in the laser delivery unit between the upper surface and the lower surface of the printing module and irradiates a laser beam through the laser delivery unit to melt the powder applied on the lamination module. It may further include a fume removal unit that removes contaminants generated when doing so.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프린팅 모듈은, 그 하부 양 측면에 위치되어 개폐가능하도록 형성되고, 분말 도포시 상기 적층 모듈의 회전 반대 방향으로 분사되는 분말을 차폐하는, 분말차폐부를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the printing module is located on both sides of the lower portion and is formed to be openable, and when powder is applied, the printing module further includes a powder shielding unit for shielding powder sprayed in a direction opposite to the rotation of the stacking module. can do.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 모듈은 축대칭 구조의 회전체 또는 방사체일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the stacking module may be a rotating body or a radiator having an axisymmetric structure.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 제조 장치는, 상기 적층 모듈의 제1 측면 방향에 위치되고, 상기 적층 모듈 표면상에 적층된 구조체의 표면 정보를 획득하는, 검출 스캐너를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the additive manufacturing apparatus may further include a detection scanner located in a first lateral direction of the laminate module and acquiring surface information of a structure stacked on a surface of the laminate module. there is.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 제조 장치는, 상기 적층 모듈의 제2 측면 방향에 위치되고, 상기 검출 스캐너로부터 수신한 표면 정보에 기초하여 상기 구조체의 과잉적층 부분 또는 결함 부분을 제거하는, 절삭 모듈을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the additive manufacturing apparatus is located in a second lateral direction of the laminate module and removes an excessively laminated portion or a defective portion of the structure based on surface information received from the detection scanner. , may further include a cutting module.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 제조 장치는, 상기 적층 모듈의 하부에 위치하고, 적층시 발생하는 잔여 분말 또는 이물질을 수용하는, 분말 챔버를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the additive manufacturing apparatus may further include a powder chamber located below the laminate module and accommodating residual powder or foreign substances generated during lamination.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 제조 장치는, 상기 적층 모듈과 상기 분말 챔버의 사이에 위치되고, 상기 분말 적층시 발생하는 잔여 분말 또는 이물질을 상기 적층 모듈로부터 제거하는 클리닝(cleaning) 모듈을 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the additive manufacturing apparatus is located between the additive module and the powder chamber, and a cleaning module for removing residual powder or foreign matter generated during powder deposition from the additive module may further include.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 클리닝 모듈은 가스 분사형 노즐을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the cleaning module may include a gas jet type nozzle.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분말 챔버는 상기 레이저빔 조사 방향에 평행하는 수직 단면이 역삼각형 형태로 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the powder chamber may have an inverted triangular cross section parallel to the irradiation direction of the laser beam.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분말 챔버는, According to one embodiment of the present invention, the powder chamber,

상기 역삼각형 수직 단면 형태의 최하단부에 위치되고 상기 폐분말 또는 이물질을 흡입하는 분말 흡입부; 및a powder suction unit located at the lowermost end of the inverted triangle vertical cross section and sucking the waste powder or foreign substances; and

상기 역삼각형 수직 단면 형태의 중간부에 위치되고 상기 분말 챔버의 상부와 하부 사이를 개폐할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 격벽을 포함할 수 있다. It may include one or more partition walls located in the middle of the inverted triangular cross-sectional shape and configured to open and close between the upper and lower portions of the powder chamber.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분말 챔버의 하부는, 2종 이상의 재료 분말 적층 또는 절삭 공정에서 발생하는 2종 이상의 분말을 각각 수용하는 2 이상의 분리된 공간을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the lower portion of the powder chamber may include two or more separated spaces each accommodating two or more types of powder generated in a process of stacking or cutting two or more types of powders of materials.

본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 시스템은 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 장치, 및 상기 적층 제조 장치를 제어하는 적층 제어 모듈을 포함할 수 있다. An additive manufacturing system according to an embodiment of the present invention may include an additive manufacturing device according to an embodiment of the present invention and an additive control module controlling the additive manufacturing device.

본 발명의 일실시예에 따른 회전가능한 적층 모듈 상에 분말을 적층하여 회전체 또는 방사체를 제조하는 방법은, A method for manufacturing a rotating body or a radiator by stacking powder on a rotatable stacking module according to an embodiment of the present invention,

프린팅 모듈을 상하 이동시켜 상기 적층 모듈 상에 위치시키고, 상기 적층 모듈을 회전시켜서 상기 적층 모듈의 제1 분말 적층 타겟 영역을 상기 프린팅 모듈의 분말도포부의 수직 하부에 위치시키는, 제1분말 영역 위치 단계;Positioning the first powder area by moving the printing module up and down to position it on the lamination module, and rotating the lamination module to position the first powder lamination target area of the lamination module vertically below the powder application unit of the printing module. step;

상기 적층 모듈을 제 1방향으로 회전시키고, 분말공급 모듈로부터 분사된 제1분말을 상기 제1 분말도포부를 통해 상기 적층 모듈의 제1 분말 적층 타겟 영역에 전달하여 도포하는, 제1분말 도포 단계;A first powder application step of rotating the stacking module in a first direction and transferring and applying the first powder sprayed from the powder supply module to the first powder stacking target area of the stacking module through the first powder application unit ;

상기 적층 모듈을 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 회전시키고, 상기 제1분말이 도포된 상기 제1분말 적층 타겟 영역을 상기 프린팅 모듈의 레이저 전달부의 수직 하방에 위치시키는, 제1레이저빔 위치 단계; 및A first laser beam that rotates the lamination module in a second direction opposite to the first direction and positions the first powder lamination target area on which the first powder is applied vertically below the laser delivery unit of the printing module. location step; and

상기 적층 모듈을 정지 또는 회전하면서, 레이저 스캐너로부터 조사되는 레이저빔을 상기 레이저 전달부를 통해 상기 제1분말이 도포된 상기 제1분말 적층 타겟 영역에 전달하여 용융하는, 제1분말 용융 단계를 포함할 수 있다. and a first powder melting step of transferring a laser beam irradiated from a laser scanner to the first powder lamination target area to which the first powder is applied through the laser delivery unit and melting the lamination module while stopping or rotating the lamination module. can

본 발명의 일 실시예에 따르면, 2종 이상의 분말을 적층 제조하는 경우, 상기 제1 분말의 용융 단계 후에, According to one embodiment of the present invention, in the case of additive manufacturing of two or more types of powders, after the melting step of the first powder,

상기 적층 모듈을 제1 방향과 반대인 제 2방향으로 회전시키고, 상기 분말공급 모듈으로부터 분사되는 제2분말을 제2 분말도포부를 통해 상기 적층 모듈의 제2 분말 적층 타겟 영역에 전달하여 도포하는, 제2분말 도포 단계;Rotating the lamination module in a second direction opposite to the first direction, and transferring and applying the second powder sprayed from the powder supply module to the second powder lamination target area of the lamination module through a second powder application unit , a second powder application step;

상기 적층 모듈을 상기 제1 방향으로 회전시키고, 상기 제2분말이 도포된 적층 모듈의 제2 분말 적층 타겟 영역을 상기 프린팅 모듈의 레이저 전달부의 수직 하방에 위치시키는, 제2레이저빔 위치 단계; 및a second laser beam positioning step of rotating the lamination module in the first direction and locating a second powder lamination target area of the lamination module to which the second powder is applied vertically below the laser delivery unit of the printing module; and

상기 적층 모듈을 정지 또는 회전하면서, 상기 레이저 스캐너로부터 조사된 레이저빔을 상기 레이저 전달부를 통해 적층 모듈의 제2 분말 도포 영역에 전달하여 용융하는, 제2분말 용융 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include a second powder melting step of transferring the laser beam irradiated from the laser scanner to a second powder application area of the stacking module through the laser delivery unit and melting the stacking module while the stacking module is stopped or rotated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 모듈의 제1분말 타겟 영역에 도포된 제1 분말을 블레이드부을 사용하여 미리정해진 두께로 평탄화시키는 제1 평탄화 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a first flattening step of flattening the first powder applied to the first powder target region of the stacking module to a predetermined thickness using a blade unit may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 모듈의 제2 분말 적층 타겟 영역에 도포된 제2분말을 블레이드부을 사용하여 미리정해진 두께로 평탄화하는 제2 평탄화 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a second flattening step of flattening the second powder applied to the second powder stacking target region of the stacking module to a predetermined thickness using a blade unit may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 분말 용융 단계 후, 또는 상기 제2 분말 용융 단계 후에, 상기 적층 모듈의 제1 측면방향에 위치된 검출 스캐너가 상기 적층 모듈 상에 형성된 적층 구조체 영역의 표면 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, after the first powder melting step or the second powder melting step, a detection scanner located in a first lateral direction of the laminate module is configured to detect the area of the laminate structure formed on the laminate module. A step of obtaining surface information may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적층 모듈의 제2 측면방향에 위치된 절삭 모듈이, 상기 검출 스캐너에서 획득된 표면정보에 기초하여 상기 적층 모듈 상에 형성된 적층 구조체 영역 중 과잉적층 부분 또는 결함 부분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cutting module located in the second lateral direction of the laminated module is over-stacked or defective in the laminated structure region formed on the laminated module based on the surface information acquired by the detection scanner. A step of removing the part may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 클리닝 모듈이 상기 적층 제조시 각 단계에서 발생한 잔여분말 또는 이물질을 상기 적층 모듈로부터 제거하는 클리닝 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the cleaning module may further include a cleaning step of removing residual powder or foreign substances generated in each step of the laminate manufacturing process from the laminate module.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 분말 챔버가 분말의 상기 적층 제조시 각 단계에서 발생하는 잔여분말 또는 이물질을 흡입하여 수용하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the powder chamber may further include a step of inhaling and accommodating residual powder or foreign substances generated in each step during the additive manufacturing of powder.

본 발명의 실시예의 적층 제조 장치 및 그 방법에 따르면, 축 중심으로 회전하는 원형 또는 방사형 적층 모듈 상에 프린팅 모듈을 통해 분말을 공급하면서 레이저를 조사하여 프린팅함으로서 적층 구조체의 하나의 레이어에 2종 이상의 재료분말의 적층이 가능하고 높은 형상정밀도 및 공정 재현성이 높은 다종 구조물을 구현할 수 있다. According to the additive manufacturing apparatus and method of an embodiment of the present invention, two or more types of additives are applied to one layer of a laminated structure by printing by irradiating laser while supplying powder through a printing module on a circular or radial laminated module rotating around an axis. Stacking of material powders is possible, and multi-type structures with high shape accuracy and high process reproducibility can be implemented.

또한, 본 발명의 실시예의 적층 제조 장치 및 그 방법에 따르면, 2종 이상의 재료분말의 적층이 가능하면서 리코팅과 동시에 레이저 용융이 가능하므로, 체적 대비 분말소모량 및 전체 적층 시간이 감소시킬 수 있고, 분말의 재사용도가 높아 경제적이다. In addition, according to the additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention, since two or more types of material powders can be laminated and laser melting can be performed simultaneously with coating, the amount of powder consumption per volume and the total lamination time can be reduced, The reusability of the powder is high, so it is economical.

또한, 본 발명의 실시예의 적층 제조 장치 및 그 방법에 따르면, 형상정밀도 및 공정 재현성을 높이는 다종 구조물을 구현하면서도 적층 제조시 공정의 효율성을 향상시키고 공정 비용을 현저히 감소시킬 수 있다. In addition, according to the additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the efficiency of the additive manufacturing process and significantly reduce the process cost while implementing multi-type structures that increase shape accuracy and process reproducibility.

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.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 종래기술에 따른 PBF(Powder Bed Fusion) 방식의 적층 제조 장치의 일실시예의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치의 내부 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치의 외부 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치의 수직 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치의 적층 모듈과 프린팅 모듈에 대하여 프린팅 공정시 동작을 나타내는 수직 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 원통형 구조체의 일실시예의 종방향 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 방사형 구조체의 일 실시예의 종방향 단면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 원통형 구조체의 일실시예의 횡방향 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 원통형 구조체의 다른 실시예의 횡방향 단면도를 도시한다. 1 shows a perspective view of one embodiment of an additive manufacturing apparatus of a PBF (Powder Bed Fusion) method according to the prior art.
2 shows an interior perspective view of an additive manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
3 shows an external perspective view of an additive manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 shows a block diagram of an additive manufacturing device according to one embodiment of the present invention.
5 illustrates a vertical cross-sectional view of an additive manufacturing device according to one embodiment of the present invention.
6 is a vertical cross-sectional view illustrating operations during a printing process with respect to the lamination module and the printing module of the additive manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates a longitudinal cross-sectional view of one embodiment of a cylindrical structure formed on an additive module by an additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention.
8 illustrates a longitudinal cross-sectional view of one embodiment of a radial structure formed on a lamination module by an additive manufacturing apparatus and method according to one embodiment of the present invention.
9 illustrates a transverse cross-sectional view of one embodiment of a cylindrical structure formed on an additive module by an additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention.
10 illustrates a transverse cross-sectional view of another embodiment of a cylindrical structure formed on an additive module by an additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

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 발명에서 “프린팅”은 분말이 적층 베이스 표면에 공급 및 도포되고 용융되어 적층되는 공정을 의미하며, 분말을 “도포”한다는 것은 분말이 적층 베이스에 공급되어 분말 상태의 레이어를 형성한다는 것을 의미하고, 분말을 “적층”한다는 것은 상기 도포된 분말이 용융되어 금속 또는 세라믹 상태의 레이어를 형성하는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. In the present invention, "printing" means a process in which powder is supplied and applied to the surface of the lamination base and melted and laminated, and "applying" the powder means that the powder is supplied to the lamination base to form a layer in a powder state, , “Layering” the powder means that the applied powder is melted to form a layer in a metallic or ceramic state.

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 명세서 상에 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.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

이하에서는 도 2 내지 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치를 설명한다.Hereinafter, an additive manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 6 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치(100)의 내부 사시도를 도시한다. 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치(100)의 외부 사시도를 도시한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치(100)를 포함하는 적층 제조 시스템(300)의 블록도를 도시한다. 2 shows an interior perspective view of an additive manufacturing apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. 3 shows an external perspective view of additive manufacturing apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. 4 shows a block diagram of an additive manufacturing system 300 that includes an additive manufacturing apparatus 100 according to one embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치(100)는, 적층 모듈(110), 분말공급 모듈(115), 프린팅 모듈(120), 레이저 스캐너(130), 검출 스캐너(140), 절삭 모듈(150), 분말 챔버(160), 클리닝(cleaning) 모듈(170)을 포함할 수 있다. 도 3및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치(100)는 회전구동 모듈(180)을 더 포함할 수 있다. 2 to 4, the additive manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a lamination module 110, a powder supply module 115, a printing module 120, a laser scanner 130, A detection scanner 140, a cutting module 150, a powder chamber 160, and a cleaning module 170 may be included. Referring to FIGS. 3 and 4 , the additive manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may further include a rotation driving module 180 .

도 2를 참조하면, 적층 모듈(110)은 회전축과 그 표면상에 위치된 적층 베이스를 포함하도록 구성되어 있으며, 회전축이 회전되면서 적층 베이스에 재료 분말이 도포될 수 있다. 상기 적층 베이스는 축대칭 구조의 회전체 또는 방사체일 수 있다. 적층 모듈(110)은 시계방향 및 반시계 방향 양방향으로 회전될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the lamination module 110 is configured to include a rotation shaft and a lamination base positioned on a surface thereof, and material powder may be applied to the lamination base as the rotation shaft rotates. The laminated base may be a rotating body or a radiator having an axisymmetric structure. The stacking module 110 may be rotated in both clockwise and counterclockwise directions.

분말공급 모듈(115)은 적층 모듈(110) 및 프린팅 모듈(120) 상부에 위치하고, 적층 모듈(110) 상에 분말을 공급할 수 있다. 분말공급 모듈(115)은 하나 이상의 호퍼를 포함하여 2종 이상의 재료 분말을 공급하도록 로딩될 수 있으며, 하나 이상의 분말 분사구를 포함할 수 있다. The powder supply module 115 is located above the lamination module 110 and the printing module 120 and may supply powder to the lamination module 110 . The powder supply module 115 may include one or more hoppers to be loaded to supply two or more types of material powder, and may include one or more powder nozzles.

프린팅 모듈(120)은 레이저 스캐너(130)의 하부와 적층 모듈(110)의 상부 사이에 위치되어 상하로 구동할 수 있다 (도 6의 화살표 C 참조). 프린팅 모듈(120)은 분말공급 모듈(115)으로부터 분사되는 분말을 적층 모듈(110) 상에 전달하여 도포하고 적층 모듈의 회전 반대방향으로 분사되는 분말을 차폐하며, 레이저 스캐너(130)로부터 조사된 레이저를 적층 모듈(110)의 적층 베이스 상에 도포된 분말에 조사하여 도포 분말을 용융하고 적층할 수 있도록 구성될 수 있다. 프린팅 모듈은 레이저 스캐너(130)가 통과시의 간섭을 회피할 수 있도록 홈이 형성되어 있을 수 있으며, 레이저 스캐너의 조사에 따른 적층시 발생하는 흄을 배출할 수 있도록 유로가 형성될 수 있다. The printing module 120 is positioned between the lower part of the laser scanner 130 and the upper part of the lamination module 110 and can be driven vertically (see arrow C in FIG. 6 ). The printing module 120 transfers and applies the powder sprayed from the powder supply module 115 onto the lamination module 110, shields the powder sprayed in the direction opposite to the rotation of the lamination module, and irradiates from the laser scanner 130. A laser may be irradiated to the powder applied on the lamination base of the lamination module 110 to melt and laminate the applied powder. A groove may be formed in the printing module to avoid interference when the laser scanner 130 passes through, and a flow path may be formed to discharge fumes generated during lamination according to irradiation of the laser scanner.

레이저 스캐너(130)는 프린팅 모듈(120)의 수직 상부에 위치하고, 적층 모듈(110) 상에 도포된 분말에 레이저빔을 조사하여 용융시킴으로서 적층시킬 수 있다. 레이저 스캐너(130) 대신에 해당 구성에 전자빔 스캐너, UV 등과 같은 기타 에너지원이 용융을 위한 열원으로서 대신 사용될 수도 있다. 레이저 스캐너(130)는 프린팅 모듈에 독립적으로 구동할 수도 있다. The laser scanner 130 is located vertically above the printing module 120, and irradiates and melts the laser beam on the powder applied on the lamination module 110, so that the powder can be laminated. Instead of the laser scanner 130, other energy sources such as an electron beam scanner, UV, etc. may be used as a heat source for melting in the configuration. The laser scanner 130 may be driven independently of the printing module.

검출 스캐너(140)는, 적층 모듈(110)의 제1 측면방향에 위치되고, 적층 모듈(110)의 표면상에 적층된 구조체의 표면 정보를 검출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 검출 스캐너(140)는 비전 인식으로 적층된 구조체의 표면 및 깊이 /두께 정보를 획득하는 비전인식 스캐너일 수 있으며, 그에 제한되는 것은 아니다. 검출 스캐너(140)는 복수의 검출 스캐너(140)를 포함할 수도 있다. The detection scanner 140 is located in the first lateral direction of the stacking module 110 and can detect surface information of the structure stacked on the surface of the stacking module 110 . In one embodiment of the present invention, the detection scanner 140 may be a vision recognition scanner that acquires surface and depth/thickness information of the stacked structures through vision recognition, but is not limited thereto. The detection scanner 140 may include a plurality of detection scanners 140 .

절삭 모듈(150)은 적층 모듈(110)의 제2 측면방향에 위치되고, 검출 스캐너로부터 표면 정보를 수신하고, 그 수신된 표면 정보에 기초하여 적층 모듈의 표면 상에 적층된 구조체의 과잉적층 부분 또는 결함 부분을 인식하여 절삭 또는 용융 등으로 제거할 수 있다. 절삭 모듈(150)은 적층 모듈(110) 표면에 접촉되도록 연장된 절삭 툴 또는 용융 툴을 포함할 수도 있다. 이러한 구성에 의해 적층 구조체 출력물의 정밀도를 향상시킬 수 있다. The cutting module 150 is located in the second lateral direction of the lamination module 110, receives surface information from the detection scanner, and based on the received surface information, the overstacked portion of the structure laminated on the surface of the lamination module. Alternatively, the defective part may be recognized and removed by cutting or melting. The cutting module 150 may include a cutting tool or a melting tool extending to contact the surface of the stacking module 110 . With this configuration, the accuracy of the laminated structure output can be improved.

분말 챔버(160)는 적층 모듈(110)의 하부에 위치하고, 적층 모듈 상에 분말의 프린팅 공정 전체에 걸쳐 발생하는 폐분말, 클리닝 장치에 의해서 제거되는 잔여 분말을 포함하는 프린팅 공정 전체에 걸쳐 발생하는 폐분말 또는 기타 이물질을 흡입하여 수용할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 분말 챔버(160)는 레이저빔 조사 방향에 평행하는 수직 단면이 역삼각형 형태(도 2 및 도 5참조)로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일실시예에서 분말 챔버(160)는 역삼각형 수직 단면 형태의 최하단부에 위치되고 상기 폐분말 또는 이물질을 흡입하는 분말 흡입부; 및 역삼각형 수직 단면 형태의 중간부에 위치되고 분말 챔버(160)의 상부와 하부 사이를 개폐할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 격벽을 포함하도록 구성될 수도 있다. 또한, 분말 챔버(160)의 하부는 2종 이상의 재료 분말 적층 또는 절삭 공정에서 발생하는 2종 이상의 분말을 각각 수용하는 2 이상의 분리된 공간을 포함할 수도 있으며, 분말 프린팅 공정시 해당 재료 분말에 지정된 공간만이 개방되고 그 외의 공간은 폐쇄되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 폐분말의 재활용을 용이하게 하여 경제성 및 효율성을 증가시킬 수 있다. The powder chamber 160 is located below the lamination module 110, and generates waste powder generated throughout the powder printing process on the lamination module and residual powder removed by the cleaning device throughout the printing process. Waste powder or other foreign matter may be inhaled and received. In one embodiment of the present invention, the powder chamber 160 may be formed in an inverted triangle shape (see FIGS. 2 and 5) with a vertical cross section parallel to the laser beam irradiation direction, but is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the powder chamber 160 is located at the bottom of the inverted triangle vertical cross-sectional shape and includes a powder suction unit for inhaling the waste powder or foreign substances; And it may be configured to include one or more partition walls located in the middle of an inverted triangle vertical cross-section and configured to open and close between the upper and lower parts of the powder chamber 160. In addition, the lower part of the powder chamber 160 may include two or more separate spaces each accommodating two or more types of powder generated in a process of stacking or cutting two or more types of powders of materials, and designated for the corresponding material powder during the powder printing process. It may be configured so that only a space is open and other spaces are closed. This configuration facilitates the recycling of waste powder, thereby increasing economic feasibility and efficiency.

클리닝 모듈(170)은 적층 모듈(110)와 분말 챔버(160)의 사이에 위치되고, 분말 프린팅시 발생하는 잔여 분말 또는 이물질을 상기 적층 모듈로부터 제거할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 클리닝 모듈(170)은 적층 모듈(110)에 공정 가스를 고압분사하는 가스 분사형 노즐을 더 포함할 수 있다. The cleaning module 170 is positioned between the lamination module 110 and the powder chamber 160 and can remove residual powder or foreign substances generated during powder printing from the lamination module. In one embodiment of the present invention, the cleaning module 170 may further include a gas injection type nozzle for injecting process gas at high pressure to the stacking module 110 .

도 3을 참조하면, 회전구동 모듈(180)은 적층 모듈(110)의 일 단부에 결합되고, 적층 모듈(110)을 동심으로 고정 가능하고 적층 모듈(110)의 회전축을 회전 구동시키도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 회전구동 모듈(180)은 적층 모듈(110)의 회전축을 회전 구동시키기 위한 회전 구동 모터를 더 포함할 수도 있다. Referring to FIG. 3 , the rotation driving module 180 is coupled to one end of the stacking module 110, is capable of concentrically fixing the stacking module 110, and is configured to rotationally drive the rotating shaft of the stacking module 110. can In one embodiment of the present invention, the rotation drive module 180 may further include a rotation drive motor for rotationally driving the rotation shaft of the stacking module 110 .

도 4를 참조하면, 적층 제조 장치(100)는 제어 모듈(200)과 함께 적층 제조 시스템(300)에 포함될 수 있다. 제어 모듈(200)은 회전하는 적층 모듈(110)상에 하나 이상의 재료 분말을 공급 적층 및 용융하여 프린팅하도록 분말공급 모듈(115), 프린팅 모듈(120), 레이저 스캐너(130), 회전구동 모듈(180)을 각각 또는 동시에 제어할 수 있다. 상기 제어 모듈(200)은 회전구동 모듈(180)을 회전하도록 하여 적층 모듈(110)의 구동을 간접 제어할 수도 있다. 제어 모듈(200)은 적층 제조시 고품질 및 고생산성을 위해 적층 제조 장치(100)의 각 구성요소의 모니터링 및/또는 그 구성요소들 간의 최적의 동작을 위한 알고리즘을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제어 모듈(200)이 적층 제조 장치(100) 외부에 설치되어 있으나, 다른 실시예에서는 적층 제조 장치(100)의 내부에 설치될 수도 있다. 또한 본 실시예에서는 분말 공급 모듈(115)이 적층 제조 장치(100) 내부에 설치되어 있으나, 다른 실시예에서는 적층 제조 장치(100)의 외부에 설치될 수도 있다. Referring to FIG. 4 , the additive manufacturing device 100 may be included in the additive manufacturing system 300 together with the control module 200 . The control module 200 includes a powder supply module 115, a printing module 120, a laser scanner 130, a rotary drive module ( 180) can be controlled individually or simultaneously. The control module 200 may indirectly control the driving of the stacking module 110 by rotating the rotation driving module 180 . The control module 200 may include an algorithm for monitoring each component of the additive manufacturing apparatus 100 and/or for optimal operation between the components for high quality and high productivity during additive manufacturing. Although the control module 200 is installed outside the additive manufacturing apparatus 100 in this embodiment, it may be installed inside the additive manufacturing apparatus 100 in other embodiments. Also, in this embodiment, the powder supply module 115 is installed inside the additive manufacturing apparatus 100, but may be installed outside the additive manufacturing apparatus 100 in other embodiments.

또한, 제어 모듈(200)은 적층 모듈(110)의 적층 베이스 상에 프린팅된 적층 구조체의 표면 정보를 획득하고 그 구조체의 과잉적층 부분 또는 결함 부분을 제거하도록 적층 모듈(110), 검출 스캐너(140), 절삭 모듈(150), 회전구동 모듈(180)을 각각 또는 동시에 제어할 수 있다. In addition, the control module 200 acquires surface information of the laminated structure printed on the laminated base of the laminated module 110 and removes an excessively laminated part or a defective part of the structure. ), the cutting module 150, and the rotary drive module 180 may be individually or simultaneously controlled.

제어 모듈(200)은 상기 하나 이상의 재료분말의 프린팅 공정 또는 과잉적층 부분 또는 결함부분의 제거 공정에서 발생하는 잔여분말을 포함하는 폐분말 또는 이물질을 클리닝 및 수용하도록 적층 모듈(110), 절삭 모듈(150), 분말 챔버(160), 클리닝 모듈(170), 회전구동 모듈(180)을 각각 또는 동시에 제어할 수 있다.The control module 200 includes a lamination module 110, a cutting module ( 150), the powder chamber 160, the cleaning module 170, and the rotary drive module 180 may be individually or simultaneously controlled.

이러한 적층 제조 장치(100)에 따르면, 금속 분말의 적층만 가능했던 종래기술의 PBF 또는 DED 방식의 적층 제조 장치와 달리 금속 분말뿐 아니라, 세라믹 분말, 자성/비자성 소재의 분말 또는 이들 중 이종 이상의 혼합 분말을 사용하여 적층가능하게 되므로, 원하는 재질 및 형상의 적층 구조체를 제조할 수 있다. According to the additive manufacturing apparatus 100, unlike conventional PBF or DED additive manufacturing apparatuses capable of only lamination of metal powders, not only metal powders, but also ceramic powders, powders of magnetic/non-magnetic materials, or two or more kinds thereof Since it can be laminated using the mixed powder, it is possible to manufacture a laminated structure having a desired material and shape.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치(100)의 수직 단면도를 도시한다. 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치(100)의 적층 모듈(110)과 프린팅 모듈(120)에 대하여 프린팅 공정시 동작을 나타내는 수직 단면도를 도시한다. 5 shows a vertical cross-sectional view of an additive manufacturing apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view illustrating operations of the lamination module 110 and the printing module 120 of the additive manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention during a printing process.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에서 프린팅 모듈(120)은 상부 스테이지와 하부를 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 프린팅 모듈(120)은, 레이저 전달부(123), 분말 도포부(121, 122), 흄 제거부(124), 분말 차폐부(126), 블레이드부(127), 상하 구동장치(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 프린팅 모듈(120)은 스테이지 연장부(125)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , in one embodiment of the present invention, the printing module 120 may be formed to include an upper stage and a lower stage. The printing module 120 includes a laser delivery unit 123, powder application units 121 and 122, a fume removal unit 124, a powder shielding unit 126, a blade unit 127, a vertical driving device (not shown) ) may be included. The printing module 120 may further include a stage extension part 125 .

레이저 전달부(123)는 레이저 스캐너(130)로부터 조사된 레이저빔을 적층 모듈 상으로 전달할 수 있다. 레이저 전달부(121)는 프린팅 모듈(120) 상부 스테이지의 상기 레이저 스캐너의 레이저빔이 조사되는 영역으로부터 상기 프린팅 모듈(120) 하부로 관통하도록 형성되며, 예를 들어 레이저 조사 방향에 수직하는 단면이 좁고 길게 연장된 장방형 형태일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.The laser transmission unit 123 may transmit the laser beam irradiated from the laser scanner 130 onto the stacking module. The laser delivery unit 121 is formed to penetrate from an area irradiated with a laser beam of the laser scanner on an upper stage of the printing module 120 to a lower portion of the printing module 120, and has, for example, a cross section perpendicular to the laser irradiation direction. It may have a narrow and elongated rectangular shape, but is not limited thereto.

분말 도포부(121, 122)는 분말공급 모듈(115)이 분말공급 모듈(115)로부터 분사되는 분말을 적층 모듈(110)의 적층 베이스 상에 전달하여 도포할 수 있다. 분말 도포부(121, 122)는 2종 이상의 다종 재료 분말을 공급할 수 있도록 레이저 전달부(123)의 양 측방향에 위치되고 프린팅 모듈(120)의 상부 표면으로부터 하부표면으로 관통하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 분말 도포부(121, 122)는 레이저빔이 조사되는 방향에 평행한 수직방향 단면이 포지티브 테이퍼(positive taper) 형태로 형성(도 5 및 도 6 참조)될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 포지티브 테이퍼 형 단면은 적층 모듈(110)상의 하나의 레이어에 2종 이상의 분말을 혼합 적층시 분말 공급장치에서 토출된 분말이 프린팅 모듈 상 홈을 따라서 정체없이 중력 낙하하도록 유도하고, 레이저 조사점과 분말 투입구 간의 위치를 조절할 수 있다. The powder application units 121 and 122 may transfer and apply the powder sprayed from the powder supply module 115 onto the lamination base of the lamination module 110 . The powder application units 121 and 122 may be positioned on both sides of the laser transmission unit 123 and penetrate from the upper surface to the lower surface of the printing module 120 so as to supply two or more kinds of multi-material powders. . In one embodiment of the present invention, the powder application parts 121 and 122 may have a cross section in a vertical direction parallel to the direction in which the laser beam is irradiated in the form of a positive taper (see FIGS. 5 and 6), but , but is not limited thereto. The positive tapered cross-section induces the powder discharged from the powder supply device to fall without gravity along the groove on the printing module when two or more kinds of powders are mixed and stacked on one layer on the lamination module 110, and the laser irradiation point and The position between the powder inlets can be adjusted.

흄 제거부(124)는 적층모듈(110)의 적층 베이스에 레이저 전달부(123)를 통해 레이저빔을 조사하여 분말을 용융시킬 때 흄 등의 부산물을 제거할 수 있도록 하며, 프린팅 모듈(120)의 상부 표면과 하부 표면 사이의 레이저 전달부(123) 내에 위치하고 레이저빔이 조사되는 방향에 수직 방향으로 레이저 전달부(123)를 관통하도록 형성될 수 있다. 이러한 흄 제거부(124)의 구성은 레이저빔의 조사에 의한 용융시 가스(예컨대, 불활성 가스)를 유동시킴으로서 레이저 전달부(123)에서 흄 등의 오염 물질을 제거하여 오염을 방지하고 안정적인 출력물을 제조할 수 있도록 한다.The fume removal unit 124 irradiates a laser beam to the lamination base of the lamination module 110 through the laser delivery unit 123 to melt the powder, thereby removing by-products such as fumes, and printing module 120 It may be positioned within the laser delivery unit 123 between the upper and lower surfaces of the laser beam and penetrate the laser delivery unit 123 in a direction perpendicular to a direction in which the laser beam is irradiated. The configuration of the fume removal unit 124 removes contaminants such as fume from the laser delivery unit 123 by flowing a gas (eg, inert gas) when melting by irradiation of a laser beam to prevent contamination and produce a stable output. enable it to be manufactured.

분말 차폐부(126)는 프린팅 모듈(120)의 하부 양 측면에 위치되고 개폐되도록 형성될 수 있으며, 분말공급 모듈(115)로부터 분말을 공급시 적층 모듈(110)의 회전 반대 방향으로 분사되는 분말을 차폐시킬 수 있다. 분말 차폐부(126)는 도포의 진행에 따라 적층 베이스 상의 분말 도포층의 두께가 커질수록 변화된 간극만큼 연장될 수도 있다. The powder shielding unit 126 may be positioned on both sides of the lower portion of the printing module 120 and formed to be opened and closed. When supplying powder from the powder supply module 115, the powder sprayed in a direction opposite to the rotation of the stacking module 110. can be shielded. The powder shielding part 126 may be extended as much as the gap changed as the thickness of the powder coating layer on the laminated base increases as the coating progresses.

블레이드부(127)는 프린팅 모듈(120)의 하부 표면 상에 위치되고 적층 모듈(110)의 회전방향으로 적층될 부분 전면에 위치하여 분말도포부(121, 122)에 의해 적층 베이스 상에 도포된 분말층을 미리정해진 두께로 평탄화시킬 수 있다. 블레이드부(127)는 적층 방향으로 분말 평탄화를 용이하게 하도록 프린팅 모듈(120)의 하부 표면 상에서 레이저 전달부(123)와 분말 도포부(121, 122) 사이에 위치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The blade unit 127 is located on the lower surface of the printing module 120 and is located in front of the portion to be laminated in the rotational direction of the lamination module 110, and the powder application units 121 and 122 apply on the lamination base. The powder layer can be flattened to a predetermined thickness. The blade unit 127 may be positioned between the laser delivery unit 123 and the powder application units 121 and 122 on the lower surface of the printing module 120 to facilitate powder flattening in the stacking direction, but is not limited thereto. no.

스테이지 연장부(125)는 프린팅 모듈(120)의 상부 스테이지 부분이 연장되어 형성되고, 분말 공급 모듈(115)로부터 분산되는 분진 등의 이물질로부터 적층 모듈(110)을 차폐시킨다. 본 발명의 일실시예에서 스테이지 연장부(125)는 프린팅 모듈(120)의 상부 스테이지 단부가 직선으로 연장되어 형성되나, 상부 스테이지 단부가 곡선으로 연장되어 형성될 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다. The stage extension part 125 is formed by extending the upper stage portion of the printing module 120 and shields the lamination module 110 from foreign substances such as dust dispersed from the powder supply module 115 . In one embodiment of the present invention, the stage extension 125 is formed by extending an upper stage end of the printing module 120 in a straight line, but may also be formed by extending a curved end of the upper stage of the printing module 120, but is not limited thereto.

상기 상하 구동장치는 프린팅 모듈(120)을 상하로 구동시킬 수 있으며, 적층 모듈(110)의 분말이 적층되도록 미리정해진 타겟 영역이 프린팅 모듈(120)의 수직 하방에 위치되도록 위치를 조정할 수 있다. The up and down driver may drive the printing module 120 up and down, and may adjust a position so that a predetermined target area for stacking the powder of the lamination module 110 is positioned vertically below the printing module 120.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 회전가능한 적층 모듈 상에 분말을 적층하여 회전체 또는 방사체를 제조하는 방법을 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 방법은 이에 대한 일련의 지시들 또는 알고리즘이 저장된 프로그램 또는 수동 입력에 따라 수행될 수 있다. 상기 프로그램은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장되거나 적층 제조 장치(100) 또는 적층 제조 시스템(300)에 저장되어 제어 모듈(200)에 의해 실행될 수도 있다. 이러한 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 방법은 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다. Hereinafter, a method of manufacturing a rotating body or a radiator by stacking powder on a rotatable stacking module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6 . The additive manufacturing method according to an embodiment of the present invention may be performed according to a program or manual input in which a series of instructions or algorithms therefor are stored. The program may be stored in a computer readable storage medium or stored in the additive manufacturing apparatus 100 or the additive manufacturing system 300 and executed by the control module 200 . The additive manufacturing method according to one embodiment of the present invention may include the following steps.

제1분말 영역 위치 단계 (S10)에서, 프린팅 모듈(120)을 상하 이동시켜 적층 모듈(110) 상에 위치시키고, 적층 모듈(110)의 적층 타겟 영역을 프린팅 모듈(120) 하에 위치시킨다. 단계 S10는 분말차폐부(126) 중 적층 모듈(110)의 회전방향에서 후방에 위치된 제1 분말 차폐부를 조절하여 적층 모듈의 회전 반대 방향으로 분말이 차폐 되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 단계 S10는 분말 챔버(160)를 개방하도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the first powder area positioning step (S10), the printing module 120 is moved up and down to be positioned on the lamination module 110, and the lamination target area of the lamination module 110 is positioned under the printing module 120. Step S10 may further include adjusting the first powder shielding unit located at the rear side of the powder shielding unit 126 in the rotational direction of the stacking module 110 so that the powder is shielded in a direction opposite to the rotation of the stacking module. In addition, step S10 may further include a step of opening the powder chamber 160 .

그 후, 제1분말 적층 단계 (S20)에서, 적층 모듈(110)을 제 1방향(도 6의 화살표 프로세스 1 참조)으로 회전시키고, 분말공급 모듈(115)으로부터 분사된 제1분말을 분말도포부(121)를 통해 적층 모듈(110)에 전달하여 도포한다. 단계 S20은 클리닝 모듈(170)에서 클리닝 가스를 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다. Then, in the first powder lamination step (S20), the lamination module 110 is rotated in a first direction (see arrow process 1 in FIG. 6), and the first powder sprayed from the powder supply module 115 is powdered. It is transferred to the stacking module 110 through the aspiration part 121 and applied. Step S20 may further include spraying a cleaning gas from the cleaning module 170 .

그 후, 평탄화 단계(S30)에서, 적층 모듈(110)의 타겟 영역에 도포된 제1 분말을 블레이드부(127)을 사용하여 미리정해진 두께로 평탄화시킨다. 상기 S30 단계는 S20 단계의 제1 분말 도포 공정과 동시에 이루어질 수도 있다. After that, in the flattening step ( S30 ), the first powder applied to the target region of the stacking module 110 is flattened to a predetermined thickness using the blade unit 127 . The step S30 may be performed simultaneously with the first powder coating process of step S20.

그 후, 레이저빔 위치 단계(S40)에서, 적층 모듈(110)을 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향(도 6의 화살표 프로세스 2 참조)으로 회전시키고, 상기 제1분말이 도포된 적층 모듈(110)의 타겟 영역을 프린팅 모듈(120)의 레이저 전달부(123)의 수직 하방에 위치시킨다. Then, in the laser beam positioning step (S40), the stacking module 110 is rotated in a second direction opposite to the first direction (refer to arrow process 2 in FIG. 6), and the stacking module to which the first powder is applied. The target area of 110 is positioned vertically below the laser delivery unit 123 of the printing module 120 .

그 후, 제1분말 용융 단계 (S50)에서는, 적층 모듈(110)을 정지 또는 회전하면서, 레이저 스캐너(130)로부터 조사된 레이저빔을 레이저 전달부(123)를 통해 적층 모듈(110)의 분말 도포 영역에 전달하여 용융한다. Then, in the first powder melting step (S50), while the stacking module 110 is stopped or rotated, the laser beam irradiated from the laser scanner 130 passes through the laser transmission unit 123 to the powder of the stacking module 110. It melts by passing it to the application area.

2종 이상의 분말을 적층 제조하는 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 방법은, 상기 제1 분말의 용융 단계(S50) 후에, 다음과 같은 단계들을 더 함할 수 있다. In the case of additive manufacturing of two or more types of powders, the additive manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include the following steps after the melting of the first powder (S50).

제2분말 적층 단계 (S60)에서, 적층 모듈(110)을 제 2방향(도 6의 화살표 프로세스 2 참조)으로 회전시키고, 분말공급 모듈(115)으로부터 분사된 제2분말을 제2 분말도포부(122)를 통해 적층 모듈(110)에 전달하여 도포한다. 단계 S60은 클리닝 모듈(170)에서 클리닝 가스를 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the second powder lamination step (S60), the lamination module 110 is rotated in a second direction (see arrow process 2 in FIG. 6), and the second powder sprayed from the powder supply module 115 is applied to the second powder application unit. It is transferred to the stacking module 110 through 122 and applied. Step S60 may further include spraying a cleaning gas from the cleaning module 170 .

그 후, 제2 평탄화 단계(S70)에서, 적층 모듈(110)의 타겟 영역에 도포된 제2분말을 블레이드부(127)을 사용하여 미리정해진 두께로 평탄화시킨다. 상기 S70 단계는 S60 단계의 제2 분말 도포 공정과 동시에 이루어질 수도 있다. Then, in the second flattening step ( S70 ), the second powder applied to the target region of the stacking module 110 is flattened to a predetermined thickness using the blade unit 127 . The step S70 may be performed simultaneously with the second powder coating process of step S60.

그 후, 제2 레이저빔 위치 단계 (S80)에서, 적층 모듈(110)을 상기 제1 방향으로 회전시키고, 상기 제2분말이 도포된 적층 모듈(110)의 타겟 영역을 프린팅 모듈(120)의 레이저 전달부(123)의 수직 하방에 위치시킨다. After that, in the second laser beam positioning step (S80), the lamination module 110 is rotated in the first direction, and the target area of the lamination module 110 to which the second powder is applied is formed of the printing module 120. It is positioned vertically below the laser delivery unit 123.

그 후, 제2분말 용융 단계 (S90)에서는, 적층 모듈(110)을 정지 또는 회전하면서, 레이저 스캐너(130)로부터 조사된 레이저빔을 레이저 전달부(123)를 통해 적층 모듈(110)의 제2 분말 도포 영역에 전달하여 용융한다.Then, in the second powder melting step (S90), while the stacking module 110 is stopped or rotated, the laser beam irradiated from the laser scanner 130 passes through the laser transmission unit 123 to the stacking module 110. 2 It is melted by passing it to the powder application area.

본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 방법에서, 상기 단계 S10는, 적층 모듈(110)의 제1 측면방향에 위치된 검출 스캐너(140)가 상기 적층 모듈(110) 상에 형성된 적층 구조체 영역의 구조 정보(예를 들어, 적층 모듈의 원통도 등)를 획득하는 구조정보 획득 단계를 더 포함할 수 있다. In the additive manufacturing method according to an embodiment of the present invention, in the step S10, the detection scanner 140 located in the first lateral direction of the laminate module 110 detects the area of the laminate structure formed on the laminate module 110. A structural information acquisition step of acquiring structural information (eg, cylindricity of the laminated module, etc.) may be further included.

상기 단계 S20 내지 S90은 적층 모듈(110)의 제1 측면방향에 위치된 검출 스캐너(140)가 상기 적층 모듈(110) 상에 형성된 적층 구조체 영역의 표면 정보를 실시간으로 획득하는 표면정보 획득 단계를 더 포함할 수 있다. Steps S20 to S90 include a surface information acquisition step in which the detection scanner 140 located in the first lateral direction of the laminate module 110 acquires surface information of the laminated structure region formed on the laminate module 110 in real time. can include more.

상기 표면정보 획득 후, 결함 부분 제거 단계(S100)에서는, 상기 적층 모듈의 제2 측면방향에 위치된 절삭 모듈(150)이, 상기 표면정보에 기초하여 상기 적층 모듈(110) 상에 형성된 적층 구조체 영역 중 과잉적층 부분 또는 결함 부분을 절삭 또는 용융 등의 방식으로 제거할 수 있다. After obtaining the surface information, in the step of removing the defective part (S100), the cutting module 150 located in the second lateral direction of the laminated module is formed on the laminated module 110 based on the surface information. An excessively stacked portion or a defective portion in the region may be removed by cutting or melting.

클리닝 단계(S110)에서는, 클리닝 모듈(170)이 상기 각 단계 S10 내지 S100에서 발생하는 잔여분말 또는 이물질 등을 적층 모듈(110)로부터 제거한다. 본 발명의 일실시예에서 클리닝 모듈(170)은 가스 분사형 노즐을 사용하여 적층 모듈(110) 하부에 공정 가스를 고압 분사하여 잔여분말 또는 이물질을 제거할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 클리닝 단계(S110)는 상기 각 단계 S10 내지 S100의 수행의 진행에 걸쳐 별도로 또는 동시에 수행될 수 있다. In the cleaning step ( S110 ), the cleaning module 170 removes residual powder or foreign substances generated in each step S10 to S100 from the stacking module 110 . In one embodiment of the present invention, the cleaning module 170 may remove residual powder or foreign substances by spraying process gas at a high pressure to the lower portion of the stacking module 110 using a gas spray nozzle, but is not limited thereto. The cleaning step (S110) may be performed separately or simultaneously throughout the progress of performing each of the steps S10 to S100.

폐분말 수용 단계(S120)에서는, 분말 챔버(160)가 상기 각 단계 S10 내지 S110에서 발생하는 잔여분말을 포함하는 폐분말 또는 기타 이물질을 흡입하여 수용한다. 이 경우, 본 발명의 일실시예에서 분말 챔버(160)의 하부는 2이상의 분리된 공간을 포함하는 다중 챔버로 형성될 수 있으며, 그러한 경우, 폐분말 수용 단계(S120)에서, 분말의 프린팅시 또는 절삭시, 해당 분말에 지정된 하부 공간만 개방되고 다른 공간들은 폐쇄될 수 있다. 이러한 구성은 공정에서 발생하는 2종 이상의 폐분말을 용이하게 분리하고 저장하여 폐분말의 재활용 효율성을 증가시킬 수 있다.In the waste powder accommodating step (S120), the powder chamber 160 inhales and accommodates waste powder or other foreign substances including residual powder generated in each of the above steps S10 to S110. In this case, in one embodiment of the present invention, the lower part of the powder chamber 160 may be formed as a multi-chamber including two or more separated spaces, and in that case, in the waste powder receiving step (S120), when printing the powder Alternatively, during cutting, only the lower space designated for the powder may be opened and other spaces may be closed. This configuration can easily separate and store two or more types of waste powder generated in the process, thereby increasing the recycling efficiency of the waste powder.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 원통형 구조체(710)의 일실시예의 종방향의 단면도를 도시한다. 여기에서 종방향은 원통형 구조체의 직경에 수직이 되는 방향으로 도 7에서 A-A' 로 표시된 방향을 의미한다. 본 발명의 적층 제조 장치 및 방법의 일실시예에 따르면, 이종 재료 다중층 원통형 구조체(710)를 제조할 수 있다. 본 발명의 적층 제조 장치 및 방법에 따르면, 적층 구조체(620)가 프린팅 모듈(120)에 의해 원형 회전체의 적층 모듈(623) 상에 예컨대 제1분말로 형성된 제1 레이어(712)와 제2분말로 형성된 제2레이어(713)를 적층하여 다중층의 공극(711)을 가지는 원통형 구조로 제조될 수 있다. 7 illustrates a longitudinal cross-sectional view of one embodiment of a cylindrical structure 710 formed on an additive module by an additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention. Here, the longitudinal direction means a direction indicated by A-A' in FIG. 7 as a direction perpendicular to the diameter of the cylindrical structure. According to one embodiment of the additive manufacturing apparatus and method of the present invention, a heterogeneous material multi-layered cylindrical structure 710 may be fabricated. According to the additive manufacturing apparatus and method of the present invention, the laminate structure 620 includes a first layer 712 formed of, for example, a first powder on the laminate module 623 of a circular rotating body by the printing module 120, and a second layer 712 formed of a second powder. By stacking the second layer 713 formed of powder, a cylindrical structure having multi-layered pores 711 may be manufactured.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 방사형 구조체(810)의 일 실시예의 종방향 단면도를 도시한다. 본 발명의 적층 제조 장치 및 방법의 일실시예에 따르면, 분말의 도포량, 도포속도, 도포위치를 제어하거나 블레이드부 및/또는 절삭모듈의 조정을 통해 다중층 방사형 구조체(810)를 제조할 수도 있다. 도 8의 다중층 방사형 구조체(810)는 제2분말로 이루어진 제2레이어(813)가 종방향으로 전방(A')에서 후방(A)으로 갈수록 적층 두께가 두꺼워지도록 형성하여 방사체로 제조되었다. 8 illustrates a longitudinal cross-sectional view of one embodiment of a radial structure 810 formed on a lamination module by an additive manufacturing apparatus and method according to one embodiment of the present invention. According to one embodiment of the additive manufacturing apparatus and method of the present invention, the multi-layered radial structure 810 may be manufactured by controlling the amount of powder application, application speed, and application position, or by adjusting the blade unit and/or cutting module. . The multi-layered radial structure 810 of FIG. 8 is manufactured as a radiator by forming a second layer 813 made of a second powder so that the thickness of the second layer 813 becomes thicker from the front (A') to the rear (A) in the longitudinal direction.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 원통형 구조체의 일실시예의 횡방향 단면도를 도시한다. 여기에서 횡방향은 원통형 구조체의 직경에 평행한 방향으로서 도 9에서 B-B'로 표시된 방향을 의미한다. 도 9의 이종재료 다중층 원통형 구조체(910)는 공극(911)을 포함하고 제1분말로 형성된 제1레이어(912) 상에 제2분말로 형성된 제2레이어(913)와 제3분말로 형성된 제3레이어(914)가 차례로 적층되어 삼종재료 삼중층 원통형 구조체로 형성될 수도 있다. 9 illustrates a transverse cross-sectional view of one embodiment of a cylindrical structure formed on an additive module by an additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention. Here, the transverse direction is a direction parallel to the diameter of the cylindrical structure, and means a direction indicated by BB' in FIG. 9 . The heterogeneous material multi-layered cylindrical structure 910 of FIG. 9 is formed of a second layer 913 formed of a second powder and a third powder on a first layer 912 including pores 911 and formed of a first powder. The third layer 914 may be sequentially stacked to form a tri-material tri-layered cylindrical structure.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 의해 적층 모듈 상에 형성되는 원통형 구조체(1010)의 다른 실시예의 횡방향 단면도를 도시한다. 본 실시예에서는 원통형 구조체가 제1분말로 적층된 제1레이어(1002) 내에 이종 분말로 부분적으로 적층되어 형성된 영역들(1003, 1004)를 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 부분 적층 영역들(1003, 1004)은 프린팅 모듈 및 분말공급 모듈의 정밀한 제어를 통해 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 회전체 또는 방사체의 다중 레이어(layer) 뿐 아니라, 동일 레이어 상에서도 다중 재료의 프린팅이나 다양한 형태 구현이 가능하게 된다. 10 illustrates a cross-sectional view in a cross-sectional direction of another embodiment of a cylindrical structure 1010 formed on an additive module by an additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the cylindrical structure may be formed to include regions 1003 and 1004 formed by partially stacking different types of powder in the first layer 1002 stacked with the first powder. The partially stacked regions 1003 and 1004 may be formed in various shapes as shown in FIG. 10 through precise control of the printing module and the powder supply module. That is, according to the present invention, printing of multiple materials or implementation of various shapes is possible not only on multiple layers of the rotating body or radiator, but also on the same layer.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 따르면, 적층 구조체는 적층 구조체의 레이어마다 상이한 소재로 적층된 이종 다중층 구조체를 적은 분말소모량 및 비용으로 또한 감소된 공정 시간과 높은 효율성으로 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 자성재료로 형성된 레이어와 비자성재료로 형성된 레이어가 결합된 구조체로 제조할 수 있어, 이종 소재의 물성의 상호작용을 사용하는 다양한 전자 기계 부품들을 간편하게 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 적층 제조 장치 및 방법에 따르면, 적층 구조체 내부에 원형 회전체 또는 방사체 형태의 적층 모듈을 제거하고 난 내부 공간에 추가 장치를 사용하도록 제조될 수도 있다.In this way, according to the additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention, the laminated structure is a heterogeneous multi-layered structure laminated with different materials for each layer of the laminated structure with a small powder consumption and cost, and also with a reduced process time and high can be produced with efficiency. In addition, since a structure in which a layer formed of a magnetic material and a layer formed of a non-magnetic material are combined can be manufactured, various electronic and mechanical parts using interaction of physical properties of different materials can be easily manufactured. In addition, according to the additive manufacturing apparatus and method according to an embodiment of the present invention, an additional apparatus may be used in the internal space after removing the circular rotating or radiator-shaped laminated module inside the laminated structure.

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.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

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.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 적층 제조 장치 110: 적층 모듈
115: 분말공급 모듈 120: 프린팅 모듈
121, 122: 분말도포부 123: 레이저 전달부
124: 흄 제거부 125: 스테이지 연장부
126: 분말차폐부 130: 레이저 스캐너
140: 검출 스캐너 150: 절삭 모듈
160: 분말 챔버 170: 클리닝 모듈
180: 회전구동 모듈 200: 제어 모듈
300: 적층 제조 시스템100: additive manufacturing device 110: additive module
115: powder supply module 120: printing module
121, 122: powder application unit 123: laser delivery unit
124: fume removal unit 125: stage extension unit
126: powder shielding unit 130: laser scanner
140: detection scanner 150: cutting module
160: powder chamber 170: cleaning module
180: rotation drive module 200: control module
300: additive manufacturing system

Claims (23)

축을 중심으로 양 방향으로 회전가능하며 그 표면상에 분말이 적층되도록 이루어진 적층 모듈;
상기 적층 모듈의 상부에 위치하고 복수의 적층용 분말을 분사하는 분말공급 모듈;
상기 적층 모듈의 상부에 위치하고 상기 적층 모듈 상에 적층되는 분말에 레이저를 조사하는 레이저 스캐너; 및
상기 레이저 스캐너의 하부와 상기 적층 모듈의 상부 사이에 위치되며 상기 레이저 스캐너와 이격되어 위치되어 상하로 구동되고, 분말 도포시 하강하여 상기 적층 모듈의 적층 타겟 영역 상에 위치되어 상기 분말공급 모듈로부터 공급되는 분말을 전달하여 도포하며, 상기 분말 도포시 상기 적층 모듈의 회전 반대 방향으로는 상기 분사되는 분말을 차폐하고, 상기 레이저 스캐너로부터 조사된 레이저를 상기 적층 모듈 상에 도포된 분말에 전달하여 용융시키는, 프린팅(printing) 모듈을 포함하고,
상기 프린팅 모듈은 상부 스테이지를 구비하고,
상기 프린팅 모듈은,
상기 상부 스테이지의 상기 레이저 스캐너의 레이저빔이 조사되는 상부 표면 영역으로부터 상기 프린팅 모듈 하부 표면으로 관통하도록 형성되고, 상기 적층 모듈 상에 상기 레이저빔을 전달하는, 레이저 전달부;
상기 레이저 전달부의 양 측방향에 위치되어 상기 상부 스테이지의 분말이 공급되는 상부 표면으로부터 상기 프린팅 모듈 하부표면으로 관통하도록 형성되고, 상기 분말공급 모듈로부터 분사되는 분말을 상기 적층 모듈 상에 전달하여 도포하는, 2개 이상의 분말도포부; 및
상기 프린팅 모듈의 하부 표면 상에서 상기 레이저 전달부와 상기 2개 이상의 분말도포부 중 어느 하나와의 사이에 위치되고, 상기 적층 모듈 상에 도포된 분말을 미리정해진 두께로 평탄화하는 블레이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치.a stacking module rotatable around an axis in both directions and configured to stack powder on its surface;
a powder supply module located above the lamination module and injecting a plurality of lamination powders;
a laser scanner located above the stacking module and radiating a laser to the powder stacked on the stacking module; and
It is located between the lower part of the laser scanner and the upper part of the lamination module, is located apart from the laser scanner and driven up and down, and is lowered during powder application and located on the lamination target area of the lamination module to be supplied from the powder supply module. When the powder is applied, the sprayed powder is shielded in the direction opposite to the rotation of the lamination module, and the laser irradiated from the laser scanner is transmitted to the powder applied on the lamination module to melt it. , including a printing module,
The printing module has an upper stage,
The printing module,
a laser delivery unit formed to pass through a lower surface of the printing module from an upper surface region irradiated with a laser beam of the laser scanner of the upper stage, and transmitting the laser beam onto the stacking module;
It is located on both sides of the laser delivery unit and is formed to penetrate from the upper surface to which the powder of the upper stage is supplied to the lower surface of the printing module, and transfers and applies the powder sprayed from the powder supply module onto the stacking module. , two or more powder application units; and
and a blade unit located between the laser delivery unit and any one of the two or more powder application units on the lower surface of the printing module and flattening the powder applied on the lamination module to a predetermined thickness. , additive manufacturing apparatus. 제1항에 있어서,
상기 적층 제조 장치는,
상기 적층 모듈의 일 단부에 결합되고, 상기 적층 모듈을 동심으로 고정 가능하며 상기 적층 모듈을 회전 구동하는 회전구동 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치. According to claim 1,
The additive manufacturing device,
The additive manufacturing apparatus further comprises a rotation drive module coupled to one end of the laminate module, capable of concentrically fixing the laminate module, and rotationally driving the laminate module. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프린팅 모듈은,
프린팅 모듈의 상부 표면과 하부 표면 사이에 상기 레이저 전달부 내에 위치하고 상기 레이저 전달부를 통해 레이저빔을 조사하여 상기 적층 모듈 상에 도포된 분말을 용융시킬 때 발생하는 오염물질을 제거하는, 흄 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치.According to claim 1,
The printing module,
A fume removal unit located in the laser transmission unit between the upper and lower surfaces of the printing module and irradiating a laser beam through the laser transmission unit to remove contaminants generated when melting the powder applied on the lamination module, further An additive manufacturing device comprising: 제1항에 있어서,
상기 프린팅 모듈은,
그 하부 양 측면에 위치되어 개폐가능하도록 형성되고, 분말 도포시 상기 적층 모듈의 회전 반대 방향으로 분사되는 분말을 차폐하는, 분말차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치.According to claim 1,
The printing module,
The additive manufacturing apparatus further comprises a powder shielding unit positioned on both side surfaces of the lower portion to be openable and openable, and shielding powder sprayed in a direction opposite to rotation of the stack module during powder application. 제1항에 있어서,
상기 적층 모듈은 축대칭 구조의 회전체 또는 방사체인 것인 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치.According to claim 1,
The additive manufacturing apparatus, characterized in that the laminate module is a rotating body or a radiator having an axisymmetric structure. 제1항에 있어서,
상기 적층 제조 장치는,
상기 적층 모듈의 제1 측면 방향에 위치되고, 상기 적층 모듈 표면상에 적층된 구조체의 표면 정보를 획득하는, 검출 스캐너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치.According to claim 1,
The additive manufacturing device,
The additive manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a detection scanner located in the first lateral direction of the lamination module and acquiring surface information of a structure laminated on a surface of the lamination module. 제7항에 있어서,
상기 적층 제조 장치는,
상기 적층 모듈의 제2 측면 방향에 위치되고, 상기 검출 스캐너로부터 수신한 표면 정보에 기초하여 상기 구조체의 과잉적층 부분 또는 결함 부분을 제거하는, 절삭 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치.According to claim 7,
The additive manufacturing device,
The additive manufacturing apparatus further comprising a cutting module located in a second lateral direction of the lamination module and removing an excessively laminated portion or a defective portion of the structure based on the surface information received from the detection scanner. . 제1항에 있어서,
상기 적층 제조 장치는,
상기 적층 모듈의 하부에 위치하고, 적층시 발생하는 잔여 분말 또는 이물질을 수용하는, 분말 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치.According to claim 1,
The additive manufacturing device,
Characterized in that, the additive manufacturing apparatus further comprises a powder chamber located under the lamination module and accommodating residual powder or foreign matter generated during lamination. 제9항에 있어서,
상기 적층 제조 장치는
상기 적층 모듈과 상기 분말 챔버의 사이에 위치되고, 상기 분말 적층시 발생하는 잔여 분말 또는 이물질을 상기 적층 모듈로부터 제거하는 클리닝(cleaning) 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치. According to claim 9,
The additive manufacturing device
The additive manufacturing apparatus of claim 1, further comprising a cleaning module located between the lamination module and the powder chamber and removing remaining powder or foreign substances generated during the lamination of the powder from the lamination module. 제10항에 있어서,
상기 클리닝 모듈은 가스 분사형 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치. According to claim 10,
The additive manufacturing apparatus, characterized in that the cleaning module comprises a gas jet type nozzle. 제9항에 있어서,
상기 분말 챔버는 상기 레이저 스캐너의 레이저빔 조사 방향에 평행하는 수직 단면이 역삼각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치. According to claim 9,
The powder chamber is characterized in that the vertical section parallel to the irradiation direction of the laser beam of the laser scanner is formed in the form of an inverted triangle, additive manufacturing apparatus. 제12항에 있어서,
상기 분말 챔버는,
상기 역삼각형 수직 단면 형태의 최하단부에 위치되고 상기 폐분말 또는 이물질을 흡입하는 분말 흡입부; 및
상기 역삼각형 수직 단면 형태의 중간부에 위치되고 상기 분말 챔버의 상부와 하부 사이를 개폐할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 격벽
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치. According to claim 12,
The powder chamber,
a powder suction unit located at the lowermost end of the inverted triangle vertical cross section and sucking the waste powder or foreign substances; and
At least one partition wall located in the middle of the inverted triangle vertical cross-section and configured to open and close between the upper and lower parts of the powder chamber.
Characterized in that, the additive manufacturing apparatus comprising a. 제9항에 있어서,
상기 분말 챔버의 하부는, 2종 이상의 재료 분말 적층 또는 절삭 공정에서 발생하는 2종 이상의 분말을 각각 수용하는 2 이상의 분리된 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층 제조 장치. According to claim 9,
The lower part of the powder chamber includes two or more separated spaces each accommodating two or more kinds of powders generated in a process of stacking or cutting two or more kinds of powders of two or more kinds of materials. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 적층 제조 장치; 및
상기 적층 제조 장치를 제어하는 적층 제어 모듈
을 포함하는 적층 제조 시스템.The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 14; and
An additive control module for controlling the additive manufacturing device.
An additive manufacturing system comprising a. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020210107226A 2021-08-13 2021-08-13 Additive manufacturing apparatus and method thereof KR102521042B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210107226A KR102521042B1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Additive manufacturing apparatus and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210107226A KR102521042B1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Additive manufacturing apparatus and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230025594A KR20230025594A (en) 2023-02-22
KR102521042B1 true KR102521042B1 (en) 2023-04-14

Family

ID=85329740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210107226A KR102521042B1 (en) 2021-08-13 2021-08-13 Additive manufacturing apparatus and method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102521042B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002205339A (en) * 2001-01-11 2002-07-23 Minolta Co Ltd Powder material removing apparatus
KR101676606B1 (en) * 2016-04-06 2016-11-16 주식회사 대건테크 Powder supply apparatus for Three-dimensional printer
US20190091805A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 Tongtai Machine & Tool Co., Ltd. Rolling Type 3D Printing Device and Operation Method Thereof
JP2019094515A (en) * 2017-11-17 2019-06-20 株式会社ソディック Laminate molding device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6359316B2 (en) * 2014-03-31 2018-07-18 三菱重工業株式会社 Three-dimensional laminating apparatus and three-dimensional laminating method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002205339A (en) * 2001-01-11 2002-07-23 Minolta Co Ltd Powder material removing apparatus
KR101676606B1 (en) * 2016-04-06 2016-11-16 주식회사 대건테크 Powder supply apparatus for Three-dimensional printer
US20190091805A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 Tongtai Machine & Tool Co., Ltd. Rolling Type 3D Printing Device and Operation Method Thereof
JP2019094515A (en) * 2017-11-17 2019-06-20 株式会社ソディック Laminate molding device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230025594A (en) 2023-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8062020B2 (en) Three dimensional structure producing device and producing method
CN106604811B (en) Method, device and control unit for producing a three-dimensional object
US8187522B2 (en) Method and apparatus for producing a three-dimensionally shaped object, and three dimensionally shaped object
CN107034459B (en) System and method for laser cladding in a controlled environment
US20060165546A1 (en) Method and apparatus for manufacturing three-dimensional objects
US20150306666A1 (en) Additive Manufacturing Machine
JP2006205456A (en) Powder supply device for laminating and shaping powder
EP2895293B1 (en) Laser cladding system filler material distribution apparatus
US10773342B2 (en) 3D printing device and operation method thereof
CN1706646A (en) A method of manufacturing a nozzle plate
JP2020521877A (en) Material handling in additive manufacturing
CN110621426A (en) Processing method and processing system
WO2006132229A1 (en) Laser piercing method and machining equipment
CN105308190A (en) Slag removal apparatus and method
CN101853769B (en) Plasma treating apparatus and electrode member therefor and electrode member manufacturing and recycling method
JP7430424B2 (en) Gas suction device and laser processing device
KR102521042B1 (en) Additive manufacturing apparatus and method thereof
CN112719308A (en) Nozzle and laminated molding device
JP2023029222A (en) Method for machining micro-holes in thin-film-sheet-stacking upper mold by using femtosecond laser
US11230056B2 (en) Lamination molding apparatus
EP3871820B1 (en) Method for manufacturing laminated molding
KR100561075B1 (en) Laser-arc complex welding apparatus and method of welding
JP2002178180A (en) Device and method of laser beam machining
JP6704640B2 (en) Additive manufacturing equipment
JP2015107515A (en) Laser welding method and laser welding device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right