KR102524076B1 - 3d 프린터를 이용한 금형 보수 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 금형을 3D 프린팅으로 보수할 경우, 수직면이나 외곽부를 포함하는 보수 부위에 대해 3D 프린팅으로 보수할 수 있는 실질적인 방안을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 금형의 수직 성분의 경사면에 대해 3D 프린팅으로 보수할 경우, 수직 성분의 경사면으로부터 수평으로 연장된 지지면을 연출할 수 있도록 수평의 플레이트를 구성하며, 상기 플레이트를 금형에 대해 가접시키고, 플레이트를 지지하는 지지대를 설치한다. 다음, 3D 프린팅으로 경사면에 대해 적층하고, 적층 부분에 대해 정밀 가공을 실시하여 본래의 금형 형상으로 보수하는 방안을 제공한다.

Description

3D 프린터를 이용한 금형 보수 방법{3D Printing Method for Repairing Mold}
본 발명은 금형의 보수 기술에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법에 관한 것이다.
금속 3D 프린팅 장비를 이용하여 금형을 제작하는 공법이 활발히 연구 및 개발되고 있다. 금형과 관련된 3D 프린팅의 경우, 새로운 금형을 제작할 때 복잡한 형상의 구조물을 포함하고 있어도 3D 프린팅으로 자동 제작될 수 있기 때문에 다른 방법에 비해 더 유리하다. 그러나 금형을 계속적으로 사용하게 되면 금형이 마모되거나 파손 등, 문제가 되는 부위가 발생하며, 이러한 부위를 보수하여 사용하고 있다. 이러한 금형 보수의 경우, 3D 프린팅 공정을 적용할 때, 보수 부위의 형상, 위치 등에 따라 3D 프린팅 공정 적용이 어려운 경우가 있다.
특히 수직면을 보수해야 할 경우, 3D 프린팅의 원리상 최외곽면, 수직면에 적층을 하면 경계면이 그대로 나타나거나 최외곽면을 축소 가공 해야하는 문제점이 발생한다.
등록번호 10-2062961호의 경우, 3D 프린팅으로 부품의 파손을 수리하는 기술에 대해 기재하지만, 실제 보수해야 하는 부위의 형상과 위치에 따른 구체적인 3D 프린터 적용 방안에 대한 내용은 나와있지 않다.
따라서 본 발명의 목적은 금형을 3D 프린팅으로 보수할 경우, 수직면이나 외곽부를 포함하는 보수 부위에 대해 3D 프린팅으로 보수할 수 있는 실질적인 방안을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 금형의 수직 성분의 경사면에 대해 3D 프린팅으로 보수할 경우, 수직 성분의 경사면으로부터 수평으로 연장된 지지면을 연출할 수 있도록 수평의 플레이트를 구성하며, 상기 플레이트를 금형에 대해 가접시키고, 플레이트를 지지하는 지지대를 설치한다. 다음, 3D 프린팅으로 경사면에 대해 적층하고, 적층 부분에 대해 정밀 가공을 실시하여 본래의 금형 형상으로 보수하는 방안을 제공한다.
상기에서, 수평면을 연출하는 플레이트는 보수용 3D 프린팅 이후 절삭 가공으로 제거된다.
즉, 본 발명은,
3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법으로서,
금형의 수직 성분이 포함된 수직면 또는 경사면에 대해 3D 프린팅으로 보수하며,
보수하고자 하는 수직면 또는 경사면이 끝나는 하단부에 수평으로 연장된 지지면을 연출하는 플레이트를 금형에 용접으로 가접하고,
3D 프린팅으로 보수하고자 하는 수직면 또는 경사면에 대해 적층하고,
적층된 부분에 대해 정밀 가공을 실시하여 본래 설계된 금형 형상으로 만드는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 플레이트 하면에 블럭형 지지대를 배치하여 플레이트 휘어짐을 방지하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 3D 프린팅을 실시하기 전에 보수하고자 하는 수직면 또는 경사면에 대해 절삭 가공으로 일정 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 플레이트는 3D 프린팅이 완료된 후, 가접 부위를 절단하여 금형으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 플레이트의 배치 높이는 금형의 보수 부분에 해당하는 수직면 또는 경사면이 끝나는 부분보다 아래로 하여, 3D 프린팅으로 형성된 적층부분은 본래 설계된 금형 사이즈보다 여분을 갖고 형성 된 후, 절삭 가공으로 제거되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 금형의 모퉁이와 같이 수직 성분을 갖는 수직면 또는 경사면으로 훼손된 부분도 플레이트와 지지대에 의해 3D 프린팅의 금속 잉크가 흘러내리지 않고 수평면에서 멈추어 3D 프린팅으로 보수될 수 있다.
도 1은 3D 프린팅으로 금형을 보수하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 2는 3D 프린팅으로 금형을 보수하는 과정을 모식적으로 설명하여 문제점을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 3D 프린팅으로 금형을 보수하기 위해 지지대를 설치하는 것을 설명하는 모식적인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 3D 프린팅으로 금형을 보수하는 과정을 모식적으로 설명하는 순서도 이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 3D 프린팅(3D 적층)으로 금형을 보수하는 과정을 설명하는 순서도이다.
금형에 보수가 필요한 부분이 발생하면 해당 부분을 포함하여 일정 부분을 절삭으로 제거한다. 이는 금형 중 일부가 파손되었거나 마모된 부분만을 정확하게 3D 프린팅으로 채워넣는 것이 어렵기 때문에, 3D 프린팅으로 정확하고 용이하게 보수할 수 있도록 변형된 부분을 포함한 일정 부분을 전체적으로 제거하는 것이다.
이와 같이 절삭 가공된 부분에 대해 3D 프린팅으로 본래 금형의 모습대로 회복시키는 것이다.
3D 프린팅은 약간의 여분을 두고 충분한 양으로 적층될 수 있으며, 적층이 완료된 다음, 정밀가공을 통해 본래 금형의 설계 수치와 동일하게 가공하여 마무리한다. 3D 프린팅으로 적층되는 부분의 소재는 본래 금형의 소재와 동일한 것으로 하는 것이 바람직하여, 대부분은 금속 3D 프린팅으로 실시된다.
문제는 금형의 외곽 측에 보수할 부분이 발생하였거나 경사진 면에 대해 보수를 해야하는 경우이다.
도 2는 3D 프린팅으로 금형을 보수하는 과정을 모식적으로 설명하여 문제점을 보여주는 도면이다.
3D 프린터의 노즐로부터 금속 잉크는 보수 부분에 드랍되는 식으로 적층되기 때문에 경사면이나 수직면에 대해서는 금속 잉크가 흘러내려 실제 보수할 수 없는 상황이 일어난다. 금형의 외곽측의 각진 모서리 부분이 마모되거나 파손된 경우, 이에 대해 3D 프린팅을 실시할 때 발생하는 상황이다.
즉, 일반적인 3D 적층 프린팅의 방법으로는 수직면에 대해 적층이 어려우며, 수직 면의 끝부분은 바닥면에 지지할 수 있는 부분이 없어 금속 잉크를 적층할 수 없어 도 2에 보인 바와 같이, 보수 부분 일부에만 금속 잉크가 적층되고, 적층이 이루어지지 않는 부위는 결함으로 존재하게 된다.
따라서 본 발명은 금형의 최외곽 부분 또는 경사면을 포함한 보수 부분에 대한 3D 프린팅 보수를 실질적으로 가능하게 할 방안을 다음과 같이 제공한다.
즉, 본 발명은 일종의 지그를 이용하여 적층하는 방안을 제안하며, 도 3과 도 4에 설명하였다.
도 3은 본 발명에 따라 3D 프린팅으로 금형을 보수하기 위해 지지대를 설치하는 것을 설명하는 모식적인 도면이다.
3D 프린팅 적층을 요구하는 수직면 또는 경사면에 대해 적층이 가능하도록 하부면에 철판과 지지대를 이용하여 구조물을 구성한다.
보수 부분이 수직 성분을 갖는 경우, 상술한 바와 같이 금속 잉크가 흘러내려 적층될 수 없으므로, 그에 대한 지지대를 제공하는 것이다. 보수해야 할 수직면 또는 경사면에서 흘러내리는 금속 잉크를 막아줄 수 있는 수평면을 플레이트로 구현하고, 상기 플레이트는 지지대로 지지한다.
플레이트는 금형에 대해 용접으로 가접하여 금형 몸체 부분과 플레이트 사이에 틈새가 없게 하고, 용접은 플레이트의 유동성을 최소화 하여 준다.
플레이트 밑에 배열되어 플레이트를 지지하는 블럭형 지지대는 플레이트의 휘어짐을 방지한다. 보수 부분이 작아 플레이트의 연장면의 폭이 좁을 경우, 플레이트의 가접으로 충분하고 지지대를 생략할 수 있다.
이와 같이 하면. 3D 프린팅 노즐이 플레이트를 베이스로하여 금형의 수직면에 금속 잉크를 이용하여 적층할 수 있게 된다.
3D 프린팅을 마친 다음, 정밀 가공으로 금형 본래의 형상을 만든다.
3D 프린팅 후, 플레이트는 가공 단계에서 용접 부위를 절삭으로 분리할 수 있다. 플레이트의 소재를 3D 프린팅에 사용되는 금속 잉크와 융합되지 않는 것을 선택하면, 3D 프린팅 완료 후 자연스럽게 플레이트 부분과 3D 적층 부분은 분리되는 장점이 있다.
본 실시예에서는 철, SUS를 플레이트 소재로 하였다.
도 4는 본 발명에 따라 3D 프린팅으로 금형을 보수하는 과정을 모식적으로 설명하는 순서도 이다.
3D 프린팅 적층을 요구하는 금형의 수직면 또는 경사면에 대해 적층이 가능하도록 금형 수직면 또는 경사면 하단부에 플레이트를 수평으로 뻗도록 배열하고 가접하며, 플레이트를 지지대로 지지하도록 구성한다.
이때, 3D 적층 부분은 후가공으로 다듬어지므로, 약간의 여분 부위를 포함하게 되며, 따라서 플레이트의 배치 높이는 금형의 보수 부분에 해당하는 수직면 또는 경사면이 끝나는 부분에서 약간 아래가 된다.
3D 프린팅으로 금형의 수직면 또는 경사면에 금속재를 적층하여 금형을 보수하며, 3D 프린팅으로 형성된 적층부분은 본래 설계된 금형 사이즈보다 조금 더 크게 형성되는 여분을 갖는다.
다음, 정밀 가공(절삭 가공)으로 금형 본래 형상으로 만들어 금형 보수가 완료 된다.
본 발명의 3D 프린터를 이용한 금형 보수 방법은 금형 이외에도 수직면이나 경사면을 포함하는 코너 부분을 3D 프린터로 보수할 때 적용될 수 있다. 예를 들면, 각종 공구의 코너 부분의 보수가 이에 해당할 수 있다.
상술된 사항에서 별도의 정의가 없는 경우, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "갖는다", "지닌다", 또는 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 단수형은 문맥에 의해 복수형을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
또한, 본 명세서에서, "~ 사이에" 라 함은 대상 물체들과 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 물체나 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도면 부호 없음.

Claims (5)

  1. 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법으로서,
    금형의 수직 성분이 포함된 수직면 또는 경사면에 대해 3D 프린터의 노즐로부터 금속 잉크를 보수 부분에 드랍시켜 3D 프린팅으로 보수하며,
    보수하고자 하는 수직면 또는 경사면이 끝나는 하단부에 수평으로 연장된 지지면을 연출하는 플레이트를 금형에 용접으로 가접하여 보수해야 할 수직면 또는 경사면에서 흘러내리는 금속 잉크를 막아줄 수 있는 수평면을 형성하고,
    3D 프린팅으로 보수하고자 하는 수직면 또는 경사면에 대해 3D 프린터의 노즐로부터 금속 잉크가 보수 부분에 드랍되어 적층하고,
    적층된 부분에 대해 가공을 실시하여 본래 설계된 금형 형상으로 만드는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트 하면에 블럭형 지지대를 배치하여 플레이트 휘어짐을 방지하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법.
  3. 제1항에 있어서, 3D 프린팅을 실시하기 전에 보수하고자 하는 수직면 또는 경사면에 대해 절삭 가공으로 일정 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법.
  4. 제1항에 있어서, 플레이트는 3D 프린팅이 완료된 후, 가접 부위를 절단하여 금형으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법.
  5. 제1항에 있어서, 플레이트의 배치 높이는 금형의 보수 부분에 해당하는 수직면 또는 경사면이 끝나는 부분보다 아래로 하여, 3D 프린팅으로 형성된 적층부분은 본래 설계된 금형 사이즈보다 여분을 갖고 형성 된 후, 절삭 가공으로 제거되는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅을 이용한 금형 보수 방법.



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