KR20000054896A - Method and apparatus for making prototyping parts by seam welding - Google Patents
Method and apparatus for making prototyping parts by seam welding Download PDFInfo
- Publication number
- KR20000054896A KR20000054896A KR1019990003244A KR19990003244A KR20000054896A KR 20000054896 A KR20000054896 A KR 20000054896A KR 1019990003244 A KR1019990003244 A KR 1019990003244A KR 19990003244 A KR19990003244 A KR 19990003244A KR 20000054896 A KR20000054896 A KR 20000054896A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- welding
- metal sheet
- metal
- thin plate
- metal thin
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/06—Resistance welding; Severing by resistance heating using roller electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/002—Resistance welding; Severing by resistance heating specially adapted for particular articles or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 3차원 시작품을 제조하는 방법과 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속박판을 전기식 롤러용접을 통해 적층하여 신속하게 3차원시작품을 제작하도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a three-dimensional prototype, and more particularly, to a method and apparatus for quickly manufacturing a three-dimensional prototype by laminating a metal thin plate by electric roller welding.
일반적으로 소정 형상의 제품을 제작하기 위해서는 제품의 형상을 만들어 낼 수 있는 금형을 제작하여야 한다. 이를 위해 목형을 제작하고, 다수의 공정을 거쳐 최종적으로 금형을 만들어 제품을 생산하게 된다.In general, in order to manufacture a product of a predetermined shape, a mold capable of producing a shape of the product must be manufactured. For this purpose, a mold is produced, and finally, a mold is produced through a number of processes to produce a product.
이와 같이 제품의 금형을 만들어 내기 위해서 신속성형(Rapid Prototyping) 공정을 이용하게 된다. 여기서 신속성형이란 종이, 왁스, ABS 및 플라스틱 등의 재료를 사용하여 3차원 캐드 데이터로부터 금형없이 직접 3차원 형상의 시작품을 성형하는 것을 말한다. 이와 같은 신속성형공정분야에서 최근에는 금속분말 및 와이어를 이용하는 공정까지 개발되고 있다.In this way, Rapid Prototyping process is used to make the mold of the product. Here, rapid molding refers to molding a prototype of a three-dimensional shape directly from a three-dimensional CAD data using a material such as paper, wax, ABS, and plastic without a mold. In the rapid molding process, such processes have recently been developed using metal powders and wires.
이와 같은 신속성형공정은 마이클의 미국특허 4752352와 일본공개특허 소62-228329에 개시되어 있다. 상기 미국특허에는 종이를 접착제를 사용하여 적층하여 소정 형상의 시작품을 제작하는 것이 개시되어 있고, 일본공개특허에는 소정 형상으로 가공된 금속박판을 다수개 나사체결식으로 체결하여, 기계적인 힘으로 체결시켜 소정 형상의 시작품을 제작하는 것이 개시되어 있다.Such a rapid molding process is disclosed in Michael's US Patent 4752352 and Japanese Laid-Open Patent No. 62-228329. The above-mentioned US patent discloses producing a prototype having a predetermined shape by laminating paper using an adhesive, and the Japanese Laid-Open Patent Application, a plurality of metal thin plates processed into a predetermined shape are fastened by screwing, and fastened by mechanical force. To produce a prototype having a predetermined shape.
하지만 이와 같은 방식의 종래의 시작품은 단지 최종 제품을 생산하기 위한 금형을 생산하는 시금형으로 사용되기 때문에, 다시 금형 혹은 최종 제품을 생산하기 위해서는 상기 시금형을 이용하여 몇번의 공정을 거쳐야 하는 문제점이 있다.However, the conventional prototype of this method is used only as a mold for producing a mold for producing a final product, so that the problem of having to go through several processes using the sample for producing a mold or a final product again. have.
따라서, 본 발명의 목적은 금속박판을 적층하여 3차원 형상의 기능성 시작품이나 금형을 신속하게 제작할 수 있는 신속성형 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fast forming method and a device capable of rapidly producing a functional prototype or a mold having a three-dimensional shape by laminating metal thin plates.
도 1은 본 발명에 의한 금속박판의 전기식 롤러용접을 이용한 3차원 시작품 제작방법의 일실시예를 보인 공정도.1 is a process diagram showing an embodiment of a three-dimensional prototype manufacturing method using an electric roller welding of a metal thin plate according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 금속박판의 전기식 롤러용접을 이용한 3차원 시작품 제작방법의 다른 실시예를 보인 공정도.Figure 2 is a process diagram showing another embodiment of a three-dimensional prototype manufacturing method using an electric roller welding of a metal thin plate according to the present invention.
도 3a는 본 발명 일실시예에서 금속박판의 잉여부를 레이저로 절단하여 내는 것을 보인 작업상태도.Figure 3a is a working state showing the cutting out the excess portion of the metal sheet in one embodiment of the present invention with a laser.
도 3b는 본 발명 다른 실시예에서 금속박판의 잉여부를 밀링커터로 절단하여 내는 것을 보인 작업상태도.Figure 3b is a working state showing the cutting out the excess portion of the metal sheet in another embodiment of the present invention with a milling cutter.
도 4는 본 발명에서 소정 형상으로 만들어진 금속박판을 용접하는 것을 보인 작업상태도.Figure 4 is a working state showing the welding of the metal sheet made of a predetermined shape in the present invention.
도 5는 본 발명에서 전기식 롤러용접에 의해 금속박판이 용접되어 소정의 3차원 시작품을 형성하는 것을 보인 작업상태도.Figure 5 is a working state showing that the metal foil is welded by electric roller welding in the present invention to form a predetermined three-dimensional prototype.
도 6은 본 발명에 의한 방법으로 제조된 3차원 시작품의 일 예를 보인 사시도.Figure 6 is a perspective view showing an example of a three-dimensional prototype produced by the method according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 금속박판의 전기식 롤러용접을 이용한 3차원 시작품 제작장치의 개략 구성을 보인 구성도.Figure 7 is a schematic view showing a schematic configuration of a three-dimensional prototype production apparatus using an electric roller welding of a metal thin plate according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 금속박판11: 잉여부10: metal sheet 11: excess portion
13: 형상부14: 절단면13: Shape 14: Cutting Surface
15: 지지부20: 레이저헤드15: support 20: laser head
21: 레이저빔25: 밀링커터21: laser beam 25: milling cutter
30: 용접롤러40: 시작품30: welding roller 40: prototype
50,50': 이송롤러51: 기대50,50 ': Feed roller 51: Expectation
52: 작업베이스53,53': 승강컬럼52: work base 53,53 ': lifting column
55: 지지컬럼56: 머신헤드55: support column 56: machine head
57: 모터58: 리드스크류57: motor 58: lead screw
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 소정 크기의 금속박판을 공급하는 단계와, 상기 금속박판의 잉여부를 절제하여 내어 제작하고자 하는 형상의 일부를 이루는 층을 제조하는 단계와, 잉여부가 절제된 금속박판을 하나씩 차례로 적층하여 용접체결하는 단계를 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a step of supplying a metal foil of a predetermined size, and manufacturing a layer forming a part of the shape to be produced by cutting out the excess portion of the metal foil And the step of laminating the metal thin sheets in which the excess portion is cut off one by one and then welding them.
상기 잉여부가 절제된 금속박판 중 일부에는 금속박판의 적층 형상을 유지하기 위한 지지부가 구비된다.A part of the metal thin plate from which the excess part is cut off is provided with a supporting part for maintaining the laminated shape of the metal thin plate.
상기 금속박판의 용접은 상기 금속박판을 롤러로 가압하면서 동시에 용접전류를 전달하는 전기식 롤러용접이다.The welding of the metal thin plate is an electric roller welding that pressurizes the metal thin plate with a roller and simultaneously transmits a welding current.
상기 잉여부를 제거함에 있어서 그 절단면은 경사지게 하여 후처리공정을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다.In removing the excess portion, it is preferable that the cut surface is inclined to minimize the post-treatment process.
상기와 같이 금속박판을 다수개 적층하여 용접한 후에는 금속박판의 적층형상을 유지하기 위한 지지부를 제거하는 공정을 수행한다.After laminating and welding a plurality of metal thin plates as described above, a process of removing a support for maintaining the laminated shape of the metal thin plates is performed.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 금속박판을 공급하는 금속박판공급수단과, 상기 금속박판공급수단에 의해 공급된 금속박판의 잉여부를 제거하는 잉여부제거수단과, 상기 잉여부가 제거된 금속박판을 차례로 용접하여 적층시켜 용착하는 용착수단을 포함하여 구성된다.According to another feature of the present invention, the present invention provides a metal sheet supply means for supplying a metal thin plate, excess portion removing means for removing the excess portion of the metal sheet supplied by the metal sheet supply means, and the metal with the excess portion removed It comprises a welding means for welding by laminating the thin plate in order to weld.
잉여부제거수단으로는 레이저를 사용하거나 밀링커터를 사용하고, 상기 잉여부제거수단은 잉여부를 경사지게 절단가능하다.The excess removal means uses a laser or a milling cutter, and the excess removal means is capable of cutting the excess portion inclinedly.
상기 용착수단은 상기 금속박판을 가압하면서 용접전류를 흘려 용접시키는 롤러와, 상기 적층된 금속박판을 지지하고 고정하고 상기 롤러로부터 금속박판을 통한 용접전류가 전달되는 지지대를 포함하여 구성되고, 상기 용접전류량은 상기 롤러와 금속박판 사이의 접촉면적에 따라 피드백제어된다.The welding means includes a roller for pressurizing the metal thin plate while flowing a welding current, and a support for supporting and fixing the laminated metal thin plate and transmitting a welding current through the metal thin plate from the roller. The amount of current is feedback controlled in accordance with the contact area between the roller and the thin metal plate.
상기 지지대는 자력으로 상기 금속박판을 고정한다.The support is fixed to the metal sheet by magnetic force.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 신속성형공정을 크게 단순화시킬 수 있고, 3차원형상의 기능성 시작품을 직접 제작할 수 있게 되고, 시작품의 강도가 우수하여 실제 현장에서 직접 금속제품으로 사용가능한 이점이 있다.According to the present invention having such a configuration, it is possible to greatly simplify the rapid forming process, to directly manufacture a functional prototype of a three-dimensional shape, and the strength of the prototype is excellent, so that it can be directly used as a metal product in the actual field. .
이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 금속박판의 전기식 롤러용접을 이용한 3차원 시작품의 제작방법 및 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the method and apparatus for manufacturing a three-dimensional prototype using the electric roller welding of a metal thin plate according to the present invention as described above will be described in detail.
먼저, 도 1에는 본 발명에 의한 3차원 시작품의 제작방법의 일예가 도시되어 있다. 즉, 소정의 크기로 절단된 금속박판(10)을 공급하고, 상기 공급된 금속박판(10)을 레이저헤드(20)에서 발진된 레이저빔(21)을 사용하여 소정형상으로 절단한다. 여기서 상기 레이저빔(21)에 의해 절단되어 나오는 부분은 최종 시작품(40)을 형성하지 않는 잉여부(11)이다. 따라서, 상기 금속박판(10)에는 최종 시작품(40)을 형성하는 형상부(13)가 남게 된다.First, Figure 1 shows an example of the manufacturing method of the three-dimensional prototype according to the present invention. That is, the metal thin plate 10 cut to a predetermined size is supplied, and the supplied metal thin plate 10 is cut into a predetermined shape by using the laser beam 21 oscillated by the laser head 20. Here, the part cut out by the laser beam 21 is an excess part 11 which does not form the final prototype 40. Thus, the metal thin plate 10 is left in the shape portion 13 to form the final prototype (40).
그리고, 상기 금속박판(10)의 형상부(13)를 적층할 때, 적층형상을 유지하기 위해 상기 잉여부(11)를 절제시에 지지부(15)를 남겨 두게 된다. 이와 같은 지지부(15)는 적층되는 모든 형상부(13)에 만들 필요는 없으며, 필요한 위치의 형상부(13)에만 만들면 된다. 도 3a에는 금속박판(10)에서 잉여부(11)를 절제하여 내고 형상부(13)와 지지부(15)를 만드는 과정이 도시되어 있다.In addition, when stacking the shape portions 13 of the metal thin plate 10, the support portion 15 is left when the excess portion 11 is cut off to maintain the stacked shape. Such support portions 15 do not need to be made in all the shape portions 13 to be stacked, but only need to be made in the shape portion 13 in the required position. 3A illustrates a process of cutting out the excess part 11 from the metal thin plate 10 and forming the shape part 13 and the support part 15.
이때, 상기 레이저빔(21)은 상기 형상부(13)의 절단면(14)에 비스듬하게 조사되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 형상부(13)의 표면이 되는 절단면(14)이 경사지게 되면서 최종 시작품(40)의 외면이 보다 매끄럽게 형성되도록 하기 위함이다. 따라서, 상기 절단면(14)의 경사방향은 최종 시작품(40)의 표면 경사방향을 따르도록 하면 된다. 그리고, 상기 레이저빔(21)은 그 출력조절에 의해 여러가지 두께의 금속박판(10)에 대하여 잉여부(11)를 제거할 수 있다.At this time, it is preferable that the laser beam 21 is irradiated obliquely to the cut surface 14 of the shape portion 13. This is to allow the outer surface of the final prototype 40 to be formed more smoothly as the cutting surface 14 which becomes the surface of the shape portion 13 is inclined. Therefore, the inclination direction of the cut surface 14 may be along the surface inclination direction of the final prototype 40. In addition, the laser beam 21 may remove the excess portion 11 with respect to the metal thin plate 10 of various thicknesses by adjusting the output thereof.
이와 같이 각각의 금속박판(10)에서 잉여부(11)를 제거하고는 이들을 차례로 적층하게 된다. 즉, 최종 시작품(40)을 형성하는 다수개의 금속박판(10)을 미리 제작하거나, 또는 하나씩 금속박판(10)의 잉여부를 제거한 후 금속박판(10)을 적층하여 용접하게 된다.In this way, the excess portion 11 is removed from each metal thin plate 10, and these are stacked one by one. That is, a plurality of metal thin plates 10 forming the final prototype 40 is prepared in advance, or the metal thin plates 10 are laminated and welded after removing excess portions of the metal thin plates 10 one by one.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 형상부(13)가 최종 시작품(40)의 각각의 층을 형성하도록 차례로 적층하면서 용접롤러(30)를 사용하여 각각의 형상부(13)를 용접하게 된다. 즉, 상기 적층되어 있는 금속박판(10)의 형상부(13)를 상기 용접롤러(30)가 눌러주면서 용접전류를 공급하여, 상기 형상부(13)의 표면과 연속적으로 선접촉하여 적층된 금속박판(10)을 용착시키는 것이다. 이와 같은 용접방식을 전기식 롤러용접이라 하고, 이를 위해 상기 용접롤러(30)는 전기가 잘 통하는 구리합금으로 제작하는 것이 바람직하고, 상기 용접롤러(30)의 크기가 제작가능한 제품의 크기를 결정한다.That is, as shown in FIG. 4, the respective shapes 13 are welded to each shape 13 using the welding roller 30 while being sequentially stacked to form each layer of the final prototype 40. do. That is, the welding roller 30 supplies the welding current while pressing the shape portion 13 of the laminated metal thin plate 10 to continuously contact the surface of the shape portion 13 with the stacked metal. The thin plate 10 is welded. Such a welding method is referred to as electric roller welding. For this purpose, the welding roller 30 is preferably made of an electrically conductive copper alloy, and the size of the welding roller 30 determines the size of a product that can be manufactured. .
상기 용접롤러(30)에 의한 공정제어는 다음과 같이 한다. 즉, 상기 용접롤러(30)에 의해 가해지는 용접가압력, 이송 및 용접전류량에 따라서 적층되는 금속박판(10)의 형상부(13)에서 발생하는 용융상태가 변화하기 때문에 기준 입력값인 용접 가압력과 용접 전류량을 검출된 값과 비교하여 피드백(Feedback)하면서 공정을 진행하게 된다.Process control by the welding roller 30 is as follows. That is, since the melt state generated in the shape portion 13 of the metal thin plate 10 to be laminated according to the welding pressure applied by the welding roller 30, the transfer and the amount of welding current is changed, The process is performed while feeding back the welding current amount by comparing with the detected value.
이와 같은 용접방식에서 상기 적층되는 금속박판(10) 사이에 초기에는 조그마한 용융부위(Weld Nugget)가 발생한 후, 용접롤러(30)의 이동에 따라서 금속용융부위가 용접롤러(30)의 진행방향으로 계속하여 성장하여 인접하여 적층되는 금속박판(10) 사이를 용착시키게 된다. 이때, 도 4에서와 같이 용접롤러(30)가 회전하면서 발생되는 이송에 따라 금속박판(10) 사이의 접착된 표면 사이의 열량이 많아지게 되고 따라서, 적층이 진행될 수록 이미 용접되었던 부위일지라도 더욱 견고히 용착된다. 도 5는 다수개의 금속박판(10)이 적층된 상태를 보여주고 있다.In such a welding method, after a small molten portion (Weld Nugget) occurs initially between the laminated metal thin plates 10, the molten metal portion moves in the direction of the welding roller 30 as the welding roller 30 moves. Subsequently, it grows and welds between the metal thin plates 10 laminated adjacently. At this time, as the welding roller 30 rotates as shown in FIG. 4, the amount of heat between the bonded surfaces between the metal thin plates 10 increases, and thus, as the lamination proceeds, even if the welded portion 30 is already welded, Welded. 5 illustrates a state in which a plurality of metal thin plates 10 are stacked.
상기와 같이 금속박판(10)의 형상부(13)를 적층하여 소정 형상을 만들고 난 후에는 상기 지지부(15)를 제거하게 된다. 상기 지지부(15)의 제거는 상기 레이저빔(21)을 사용할 수 있다. 그리고, 적층되어 있는 형상부(13)의 표면을 가공하여 도 6에 도시된 바와 같은 최종시작품(40)을 만들게 된다.As described above, after the shape portions 13 of the metal thin plates 10 are laminated to form a predetermined shape, the support portion 15 is removed. Removal of the support part 15 may use the laser beam 21. Then, the surface of the stacked shape portion 13 is processed to make the final prototype 40 as shown in FIG.
도 2에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있는데, 상기 금속박판(10)이 롤타입으로 감겨져 연속적으로 공급되고, 상기 레이저빔(21) 대신에 밀링커터(25)를 사용하여 잉여부(11)를 절제하고 있다. 여기서, 상기 밀링커터(25) 역시 상기 잉여부(11)를 절제하여 낼 때, 상기 형상부(13)의 절단면(14)이 경사지게 되도록 그 동작각도를 달리 할 수 있다. 그리고, 그 외의 과정은 상기 실시예와 동일하다.Figure 2 shows another embodiment of the present invention, the metal thin plate 10 is wound in a roll type and continuously supplied, using the milling cutter 25 instead of the laser beam 21, the excess portion 11 Is under control. Here, the milling cutter 25 may also vary the operation angle such that the cutting surface 14 of the shape portion 13 is inclined when the excess portion 11 is cut out. The rest of the procedure is the same as in the above embodiment.
도 3b에는 밀링커터(25)를 사용하여 잉여부(11)를 절제하는 것이 도시되어 있다.In FIG. 3B, the cutting of the excess portion 11 using the milling cutter 25 is illustrated.
한편, 상기 금속박판(10)을 공급하는 방식과 상기 잉여부(11)를 절제하는 수단은 두 실시예의 경우를 서로 조합하여 사용할 수도 있다.Meanwhile, the method of supplying the metal thin plate 10 and the means for cutting off the excess portion 11 may be used in combination with each other.
상기와 같은 본 발명의 방법을 구체화하여 실제로 3차원 시작품(40)을 제작하는 장치를 도 7을 참고로 하여 설명하기로 한다.The apparatus for producing the three-dimensional prototype 40 by actualizing the method of the present invention as described above will be described with reference to FIG.
먼저, 금속박판(10)을 공급하는 다수개의 이송롤러(50,50')가 구비된다. 상기 이송롤러(50,50')는 금속박판(10)을 작업위치로 이송시켜 주는 역할을 한다. 도 7에는 롤형상으로 감겨져 있는 금속박판(10)을 사용하는 경우가 도시되어 있다.First, a plurality of feed rollers 50 and 50 'are provided to supply the metal thin plate 10. The feed rollers 50 and 50 'serve to transfer the metal thin plate 10 to a working position. 7 illustrates a case where the metal thin plate 10 wound in a roll shape is used.
상기와 같이 이송된 금속박판(10)이 안착되어 다음의 작업이 이루어지는 작업베이스(52)가 구비된다. 상기 작업베이스(52)는 기대(51) 상에 승강가능하게 설치된다. 즉, 상기 작업베이스(52)는 상기 기대(51) 상에 설치되어 있는 승강칼럼(53,53')을 따라 승강되는데, 상기 작업베이스(52) 상에 금속박판(10)이 하나하나 적층됨에 따라, 상기 레이저빔(21)의 촛점을 맞추거나, 상기 밀링커터(25)가 금속박판(10)에 접촉할 수 있도록 최상단의 금속박판(10)의 표면이 특정 위치에 있도록 점차 하강되도록 구성된다. 또한, 아래에서 설명될 용접롤러(30)가 최상단의 금속박판(10)에 적당한 압력을 가할 수 있도록 하는 역할도 한다.A work base 52 is provided in which the metal foil 10 transferred as described above is seated and the following work is performed. The work base 52 is mounted on the base 51 so as to be liftable. That is, the work base 52 is moved up and down along the lifting columns 53 and 53 'installed on the base 51. The metal base 10 is stacked one by one on the work base 52. Accordingly, the laser beam 21 is configured to focus or to lower the surface of the uppermost metal sheet 10 at a specific position so that the milling cutter 25 may contact the metal sheet 10. . In addition, the welding roller 30 to be described below also serves to apply a suitable pressure to the uppermost metal sheet 10.
이와 같은 작업베이스(52)는 자력을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이는 적층되는 금속박판(10)이 작업중에 별도의 고정기구에 의하지 않고도 상기 작업베이스(52)의 자력에 의해 위치가 고정될 수 있도록 하기 위함이다.Such a work base 52 is preferably to have a magnetic force. This is to allow the metal sheet 10 to be laminated is fixed by the magnetic force of the working base 52 without a separate fixing mechanism during the operation.
그리고, 상기 작업베이스(52) 상에 안착된 금속박판(10)의 잉여부(11)를 절제하는 레이저헤드(20) 또는 밀링커터(25)가 상기 작업베이스(52)의 상방에 구비된 헤드(56)에 설치된다. 상기 헤드(56)는 상기 기대(51)에 연결설치된 지지칼럼(55) 상에 구비된다. 이와 같은 레이저헤드(20)나 밀링커터(25)는 그 ㅗ정단부를 중심으로 자유단부가 소정 각도 회전가능하게 설치되어 있어, 소정의 경사(θ)를 가지고 상기 금속박판(10)을 절제할 수 있다. 이와 같이 회전가능한 구조는 일반적인 것이므로 자세한 설명은 생략한다.Then, a head having a laser head 20 or a milling cutter 25 for cutting the excess portion 11 of the metal thin plate 10 seated on the work base 52 is provided above the work base 52. It is installed at 56. The head 56 is provided on the support column 55 connected to the base 51. The laser head 20 or the milling cutter 25 is provided with a free end rotatable at a predetermined angle about the pinned end, so that the metal thin plate 10 can be cut off with a predetermined inclination θ. have. Since the rotatable structure is a general one, detailed description thereof will be omitted.
또한, 상기 헤드(56)에 설치된 레이저헤드(20)나 밀링커터(25)는 통상적인 구성에 의해 공간상의 직교좌표방향으로 이동가능한데, 예를 들면, 상기 레이저헤드(20), 밀링커터(25) 및 용접롤러(30)는 모터(57)와 리드스크류(58)에 의해 일방향으로 이동되고, 리니어가이더(59)에 의해 상기 방향과 수직되는 방향으로 이동된다. 그리고, 상기 헤드(56) 자체가 상기 지지컬럼(55)을 따라 승강됨에 의해 또하나의 수직되는 방향으로 이동된다.In addition, the laser head 20 or the milling cutter 25 installed in the head 56 is movable in the rectangular coordinate direction in space by a conventional configuration, for example, the laser head 20, the milling cutter 25 ) And the welding roller 30 are moved in one direction by the motor 57 and the lead screw 58, and is moved in a direction perpendicular to the direction by the linear guide 59. Then, the head 56 itself is moved in another vertical direction by being lifted along the support column 55.
한편, 상기 용접롤러(30)는 적층된 금속박판(10)의 표면을 가압하면서 용접전류를 통해 주어 금속박판(10)을 용착시키는 것으로, 예를 들면 구리합금과 같이 전류가 잘 통하는 재질로 형성된다.On the other hand, the welding roller 30 is to weld the metal thin plate 10 through a welding current while pressing the surface of the laminated metal thin plate 10, for example, formed of a material that is well current, such as copper alloy do.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명 장치를 사용하여 3차원 시작품(40)을 제작하는 것을 설명한다.The production of the three-dimensional prototype 40 using the apparatus of the present invention having such a configuration will be described.
롤형태로 감겨진 금속박판(10)이 다수개의 이송롤러(50,50')에 의해 이송되어 작업베이스(52)로 전달된다. 상기 작업베이스(52)에 안착된 금속박판(10)은 상기 작업베이스(52)의 자력에 의해 작업베이스(52) 상에 고정되고, 상기 레이저빔(21)이나 밀링커터(25)에 의해 잉여부(11)가 절제된다.The metal thin plate 10 wound in the form of a roll is conveyed by a plurality of feed rollers 50 and 50 'and transferred to the work base 52. The metal sheet 10 seated on the work base 52 is fixed on the work base 52 by the magnetic force of the work base 52, and is cut by the laser beam 21 or the milling cutter 25. Whether or not 11 is controlled.
이때, 상기 레이저빔(21)을 발생시키는 레이저헤드(20)나 밀링커터(25)는 상기 리니어가이더(59)와 모터(57) 등에 의해 이동되면서 절단작업을 수행한다. 그리고, 상기 레이저헤드(20)나 밀링커터(25)는 소정의 경사(θ)를 가지도록 세팅된 상태에서 절단작업을 한다. 이때, 상기 경사(θ)는 시작품(40)의 표면 형태에 따라 결정되는 것이다.At this time, the laser head 20 or the milling cutter 25 generating the laser beam 21 is moved by the linear guide 59 and the motor 57 to perform a cutting operation. Then, the laser head 20 or the milling cutter 25 is cut in a state set to have a predetermined inclination (θ). At this time, the inclination θ is to be determined according to the surface shape of the prototype (40).
이와 같이 잉여부(11)를 절제하고 난 후에는 상기 용접롤러(30)가 동작된다. 상기 용접롤러(30)는 상기 작업베이스(52) 상에 적층되어 있는 금속박판(10)의 형상부(13)를 소정의 압력으로 눌러주면서 용접전류를 전달하여 상기 금속박판(10)이 용융되어 용착되도록 하는 것이다. 이와 같은 용접과정은 하나의 금속박판(10)을 적층할 때마다 계속하여 수행하는 것이므로, 그때마다 이미 용접되었던 부위도 다시 용융 적층되어 더욱 견고하게 된다.After cutting the excess portion 11 in this manner, the welding roller 30 is operated. The welding roller 30 transmits a welding current while pressing the shape 13 of the metal thin plate 10 stacked on the work base 52 at a predetermined pressure to melt the metal thin plate 10. It is to be welded. Since the welding process is to be carried out every time the one metal thin plate 10 is laminated, the portion that has already been welded is also melted and laminated again every time.
한편, 상기 용접롤러(30)를 사용한 용접에 의해 다수개의 금속박판(10)이 계속하여 적층되면, 도 5에 도시된 바와 같이 된다. 즉, 적층된 금속박판(10)중 특정 위치에 지지부(15)가 연결된 상태로 된다. 이와 같은 지지부(15)는 금속박판(10)의 적층 공정중에 적층된 금속박판(10)의 균형을 유지하는 역할을 하게 된다.On the other hand, when a plurality of metal thin plates 10 are continuously laminated by welding using the welding roller 30, as shown in FIG. That is, the support part 15 is connected to a specific position among the stacked metal thin plates 10. The supporting part 15 serves to maintain the balance of the metal thin plates 10 stacked during the lamination process of the metal thin plates 10.
그리고 나서, 상기 레이저헤드(20)나 밀링커터(25)를 사용하여 상기 지지부(15)를 제거하고 적층되어 있는 금속박판(10)의 외면과 내면을 마무리가공하게 되면 시작품(40)이 완성된다. 이때, 상기 시작품(40)의 외면과 내면은 상기 형상부(13)의 절단면(14)을 경사지게 형성하였으므로 상대적으로 굴곡이 적어 후가공이 최소화된다. 도 6에는 시작품(40)의 한 예가 도시되어 있다.Then, when the support part 15 is removed using the laser head 20 or the milling cutter 25 and the outer surface and the inner surface of the laminated metal thin plate 10 are finished, the prototype 40 is completed. . At this time, since the outer surface and the inner surface of the prototype 40 is formed to be inclined the cutting surface 14 of the shape portion 13 is relatively less bent to minimize the post-processing. An example of a prototype 40 is shown in FIG. 6.
마지막으로 상기 작업베이스(52)는 자성을 가져 상기 금속박판(10)이 작업중에 이동되지 않도록 하는 역할을 하는데, 여기서, 상기 작업베이스(52)를 전자석의 성질을 가지도록 하면 필요시에만 자성으로 시작품(40)을 고정시키다가, 작업이 완성된 후에는 자성을 제거하여 시작품(40)을 용이하게 작업베이스(52)로부터 이동ㅅ킬 수 있게 된다.Finally, the work base 52 has a magnetic role to prevent the metal sheet 10 from moving during the work, where the work base 52 has a property of an electromagnet to be magnetic only when necessary. While fixing the prototype 40, after the work is completed, it is possible to remove the magnetism to easily move the prototype 40 from the work base 52.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 3차원 형상을 가지는 제품을 금속박판을 용접 적층시켜 직접 만들 수 있게 되고, 필요에 따라서는 시작품의 금형을 직접 제작할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의해 형성된 시작품은 금속재질로 된 것이어서 종이로 만든 시작품에 비해 강도가 우수하여 실제 현장에서 직접 금속제품으로도 사용이 가능한 이점이 있다.According to the present invention as described in detail above, a product having a three-dimensional shape can be directly made by welding lamination of a metal thin plate, and if necessary, a mold of a prototype can be manufactured directly. In other words, the prototype formed by the present invention is made of a metal material, and thus has superior strength compared to the prototype made of paper, so that the prototype can be used as a metal product in the actual field.
그리고, 본 발명은 시작품의 재료로 사용할 수 있는 금속박판의 재질에 제한이 거의 없다. 다시 말해 전류가 통하는 모든 금속박판을 사용하여 단지 캐드데이터나 3차원 스캐너 데이터를 사용하면 바로 원하는 형상의 시작품을 제작할 수 있다. 따라서, 기존의 3축 혹은 5축 절삭가공으로부터 제작이 불가능한 복잡한 3차원 형상도 쉽게 입체적으로 제작가능하게 되는 장점도 있다.In addition, the present invention has almost no limitation on the material of the metal thin plate that can be used as the material of the prototype. In other words, by using all the current-carrying metal sheets, simply using CAD data or 3D scanner data, a prototype of the desired shape can be produced. Therefore, there is also an advantage that the complex three-dimensional shape, which cannot be manufactured from existing three-axis or five-axis cutting, can be easily three-dimensionally manufactured.
이와 같은 본 발명의 적용분야로는 인공관절, 인공치아, 사출금속금형 및 복잡한 형상의 금속제품, 예를 들면 항공기 터빈의 블레이드, 원심압축기의 임펠러 등을 들 수 있다.Such fields of application of the present invention include artificial joints, artificial teeth, injection metal molds and complex shaped metal products such as blades of aircraft turbines, impellers of centrifugal compressors, and the like.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990003244A KR20000054896A (en) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Method and apparatus for making prototyping parts by seam welding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990003244A KR20000054896A (en) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Method and apparatus for making prototyping parts by seam welding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20000054896A true KR20000054896A (en) | 2000-09-05 |
Family
ID=19572961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019990003244A KR20000054896A (en) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | Method and apparatus for making prototyping parts by seam welding |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20000054896A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101484569B1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-01-21 | 김기법 | System and method for procucting core and cavity of mold, and machine component based on stacking metallic plate |
WO2016017861A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 김기법 | System and method for manufacturing three-dimensional metal plate using metal plates having different thicknesses |
WO2019094219A1 (en) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | General Electric Company | Mobile large scale additive manufacturing using foil-based build materials |
US10730233B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-08-04 | Admbioscience Inc. | Method for manufacturing three-dimensional structure using nanoimprint method |
US10828723B2 (en) | 2017-11-13 | 2020-11-10 | General Electric Company | Process monitoring for mobile large scale additive manufacturing using foil-based build materials |
US10828724B2 (en) | 2017-11-13 | 2020-11-10 | General Electric Company | Foil part vectorization for mobile large scale additive manufacturing using foil-based build materials |
-
1999
- 1999-02-01 KR KR1019990003244A patent/KR20000054896A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101484569B1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-01-21 | 김기법 | System and method for procucting core and cavity of mold, and machine component based on stacking metallic plate |
WO2016017861A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 김기법 | System and method for manufacturing three-dimensional metal plate using metal plates having different thicknesses |
US10730233B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-08-04 | Admbioscience Inc. | Method for manufacturing three-dimensional structure using nanoimprint method |
WO2019094219A1 (en) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | General Electric Company | Mobile large scale additive manufacturing using foil-based build materials |
US10828723B2 (en) | 2017-11-13 | 2020-11-10 | General Electric Company | Process monitoring for mobile large scale additive manufacturing using foil-based build materials |
US10828724B2 (en) | 2017-11-13 | 2020-11-10 | General Electric Company | Foil part vectorization for mobile large scale additive manufacturing using foil-based build materials |
US11364564B2 (en) | 2017-11-13 | 2022-06-21 | General Electric Company | Mobile large scale additive manufacturing using foil-based build materials |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0272305B1 (en) | Apparatus and method for forming an integral object from laminations | |
EP3513895B1 (en) | System of additive structural build techniques | |
US5207371A (en) | Method and apparatus for fabrication of three-dimensional metal articles by weld deposition | |
CN111417486B (en) | Method for designing layered structure, method for manufacturing layered structure, manufacturing apparatus, and recording medium | |
JP4112625B2 (en) | High-speed manufacturing system using laser melting of raw materials | |
EP2986406B1 (en) | Build platform, apparatus and method for additive manufacturing | |
US20150094837A1 (en) | Moldless three-dimensional printing apparatus and method | |
US6627030B2 (en) | Variable lamination manufacturing (VLM) process and apparatus | |
JPH11347761A (en) | Three-dimensional molding device by laser | |
CA2108791C (en) | Method of manufacturing electrically conductive elements particularly edm or ecm electrodes | |
CN108080634B (en) | Laminated molding device | |
US20160101470A1 (en) | Three-dimensional forming apparatus and three-dimensional forming method | |
WO2017065751A1 (en) | Foil-based additive manufacturing system and method | |
JP2000296561A (en) | Variable weld lamination type rapid shaping method and apparatus | |
JP2016216801A (en) | Three-dimensional forming apparatus and three-dimensional forming method | |
CN111201124A (en) | Additive manufacturing apparatus and method | |
US20060174994A1 (en) | Closed-loop control of power used in ultrasonic consolidation | |
KR101692141B1 (en) | Forming device for three-dimensional structure and forming method thereof | |
KR20000054896A (en) | Method and apparatus for making prototyping parts by seam welding | |
CN111867769B (en) | Method for producing shaped article, and shaped article | |
JP2006051821A (en) | Variable laminate high-speed shaping apparatus for large-size shaped object manufacture | |
EP0763417A1 (en) | Method and apparatus for determining thickness values and shapes of laminate layers of product | |
KR20170081849A (en) | 3d printer of roll type | |
KR101627683B1 (en) | A 3D printing apparatus possible for manufacturing a hollow body and a 3D printing method using the same | |
CN110355996B (en) | Laser device for additive manufacturing and operation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |