KR20050043295A - 메탈 젯 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메탈 젯 유니트에 다양한 금속을 사용할 수 있기 위해 압전소자를 고온에서 작동되도록 냉각수단을 구성하고, 노즐에서 사출되는 액적입자의 크기, 입자의 균질성, 입자 분사 속도, 입자의 온도에 변화에 대응하여 노즐에서 사출되는 메탈입자의 크기와 비상속도 및 량을 가변적으로 조절할 수 있는 용융 메탈 젯용 노즐(Metal Jet Nozzle)에 관한 것으로, 본 발명의 메탈 젯 유니트(100)는 로(120)내의 온도로부터 압전소자(111)를 보호하기 위하여 압전소자(111)를 냉각시키기 위한 냉각수단 즉, 냉각수가 유입되어 순환되는 코일을 구비하는 케이스 속에 압전소자를 설치하여 로내의 온도로부터 압전소자(111)를 보호하고, 또 노즐(125)과 액츄에이터(113)사이의 간극을 가변적으로 조절할 수 있는 노즐 간극 미세 조절수단(140)을 갖춘 메탈 젯 유니트이다.

Description

메탈 젯 유니트{METAL JET UNIT}

본 발명은 메탈 젯 유니트(Metal Jet Unit)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융금속의 종류를 다양하게 용융시키기 위해 용융온도범위에 따른 노즐의 사출조건에 맞게 사출속도와 노즐의 간극을 적절히 조절할 수 있는 메탈 젯 유니트에 관한 것이다.

최근 마이크로 머신에 대한 관심이 높아지고 있는데, 이것을 제조하기 위한 방법으로 프로그래피법이 비교적 오래전부터 사용되고 있는 것 외에 최근에 레이저 어시스트 에칭 또는 X선을 이용한 LIGA 프로세스를 들 수 있다. 이들은 모두 패터닝 기법이 사용되고 있기 때문에 이차원 형상밖에 제작할 수 없는 결점이 있다.

한편, 레이저 소결법 및 광조형법 등 삼차원 모델을 제조하는 라피도 프로트 타이핑도 널리 이용되게 되었다. 그러나 이 방법으로 마이크로 삼차원 부품을 만들려고 하면 제작 정밀도, 품질 및 구조에 여러가지 제약 받는 점이 많다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 삼차원기구 구조체가 제작가능한 용융메탈 제트 적층법을 제안되고 있다.

삼차원 구조체를 제조하기 위한 메탈 적층법의 원리는 용융메탈등의 실제 재료 제트의 도트 한 개를 컴퓨터 제어로 스케닝하여 이차원 화상을, 그리고 이것을 적층하여 삼차원 구조체의 제조를 행하는 것이다.

위와 같은 방법은 제트(JET)기법을 사용한다는 의미에서 잉크제트 프린터의 원리를 확장한 것과 같은 개념이라 볼 수 있는데, 본 발명에서는 실재료의 메탈을 사용하여 직접 조형을 하고 많은 종류의 재료의 전도성 메탈을 자유롭게 사용하며, 또한 삼차원 구조체를 만들수가 있으므로 상기한 다른 방법과 완전히 다른 특성을 가진 삼차원 기능구조체가 될 가능성을 제공하게 될 것이다.

용융 메탈제트를 사용하여 조형하는 방법은 원래 용융메탈의 액체방울을 적하시켜 삼차원 조형하는 방법에서 발달하고 있다. 이러한 목적물을 제조하기 위한 방법으로서 금속분말을 노즐에서 분출시키고 나서 레이저로 용융하는 방법과 직접 용융메탈을 사용한 방법등도 시도되고 있다.

이러한 기술을 활용할 수 있는 기술분야는 반도체 회로 및 10∼80㎛까지 극히 미세한 회로 라인이 요구되는 극 미세 PCB 회로설계 등 다양하게 활용될 수 있다.

그 일예로 미합중국 특허 제 5,749,408호에는 용융금속을 기판상에 사출시키는 메탈 젯 장치에 대하여 상세히 소개하고 있는데, 이를 살펴보면 종래의 메탈 젯 장치는 전기적인 신호를 증폭시키는 증폭기와 그 증폭기에 의해 증폭된 신호를 확성기로 전달하여 확성기의 바이브레이션에 따른 진동을 액츄에이터로 전달하여 액츄에이터의 단부에 설치된 플렌저가 용융메탈을 노즐밖으로 밀어내어 도트형태로 드롭(Drop)시키는 기술을 제안하고 있다.

전술한 바와 같이 종래의 용융 메탈 젯 장치는 확성기의 바이브레에션에 의한 미세진동을 액츄에이터에 전달하여 진폭운동시키는 구성이나 확성기의 바이브레이션은 융점이 30∼900℃범위에 있는 어느 하나의 금속을 용융시킬 때 진동 주파수의 범위를 항시 조절하기 어려워 액츄에이터의 주파수를 조절하기 어려워 고온의 메탈 젯 유니트에는 거의 채용될 수 없는 기술이다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 제안된 기술로서 솔레노이드 발진기를 채용한 메탈 젯 유니트가 제안되기도 하였다.

종래의 솔레노이드 발진기를 채용한 메탈 젯 유니트에 대하여 도1을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면에서 참조번호 10은 소형 용기로서, 그 용기의 둘레에는 히터(11, 열선)이 설치되어 그 속으로 전도성 금속을 용융시키기 때문에 용기(10)를 소형로(Furnace)로 이해하여도 무방하다. 용기속으로 투입된 금속은 U-알로이(Bi-Pb-Sn-Cd-In 합금)가 일반적으로 사용되며, 그 융점은 약 47℃이하의 낮은 금속이다. 도면에서 참조번호 12는 솔레노이드 발진기 이고, 14는 액츄에이터이며, 15는 용융멜트가 사출되는 노즐이다.

상기한 종래의 두 메탈 젯 유니트(100)의 작동원리는 확성기의 바이브레이션 및 솔레노이드 발진기 모두 발진된 미세 진동을 액츄에이터(14)로 전달하여 노즐(15)에서 용융 메탈을 도트(Dot)방식으로 간헐적으로 사출하는 구성으로 되어 있으나, 액츄에이터(14)의 진동매체를 서로 다르게 채용한 점이 상이하지만 모두 저온의 융점을 갖는 메탈 젯 유니트에 적용된 것이고, 단일 금속을 용융시켜 사출하는 구조에 관한 것이다.

물론 상기한 원리를 이용하면, 용융 메탈 젯트 사출은 삼차원 기능구조체를 만드는 기초가 되었으며, 분사노즐의 특성상 삼차원 조형, 삼차원 기능구조체의 제조가 가능하지만 전술한 바와 같은 종래의 메탈 젯 유니트의 경우 용융금속의 온도범위가 낮기 때문에 보다 고온의 융점을 지니는 다양한 종류의 전도성 금속들을 사용할 수 없는 단점을 지니고 있다.

이와 같은 이유는 용융온도를 고온으로 히팅시키는 작업은 기술적으로 어려운 점이 아니나 서로 다른 융점 및 용융시 유동성이 상이한 다양한 금속들을 노즐(15)에서 도트형태의 액적을 사출시킬 경우, 동일 조건하에서 사출한다 하더라도 모두 동일한 결과를 얻을 수 없다.

다시 말해서 용융물이 노즐에서 사출되어 질 때 자체적으로 지니고 있는 금속의 용융에 따른 물성 즉, 점도 및 유동성 농도 비중등이 모두 다르기 때문에 그 물성의 변화에 따라 사출되는 용융메탈 입자크기 및 량 및 사출속도가 달라지기 때문에 기형액적이 사출되는 문제가 발생한다.

따라서, 일률적으로 제작된 노즐(15)이 부착된 메탈 젯 유니트(100)에서 용융되어지는 금속만 바꾸더라도 그에 적합한 노즐(15)과 액츄에이터(14)의 주파수의 변위를 변화시켜야 하며, 또 노즐(15)과 액츄에이터간의 간극을 조절해주어야만 사출속도 및 입자의 크기 및 량을 용융메탈의 특성에 맞게 사출할 수 있는 것이다.

만일 용융메탈을 바꿀 경우 용융금속의 점도도 바뀌게 됨으로 사출속도의 증감에 의해 기판에 착상된 액적의 형상이 변화되게 된다.

일 예로, 용융금속의 액적은 기판으로 날아가는 액적의 비상속도에 따라 액적의 미소 입자가 반구상으로 뭉개진 것을 볼 수 있는데, 이는 비상중인 액적 입자가 기판에 충돌하였을 때 충돌에너지로 약간 뭉개지는 현상에 의해 나타나는 것을 볼 수 있는데 이는 액적의 사출속도가 액적의 형상에 영향을 미친다는 것을 의미하는 것이므로 결국 액츄에이터 구동전압의 차이로 인한 것임을 확인할 수 있는 것이다.

따라서, 메탈입자를 기판에 적층시켰을 때 적층상태에 영향을 주는 인자는 용융메탈의 온도, 입자의 직경, 속도, 비상거리, 사출주파수, 분위기 등은 액적의 형상에 직접적인 영향을 주는 인자이고, 이 인자들은 노즐에서 사출되는 액적입자의 크기, 입자의 균질성, 입자 분사 속도, 입자의 온도에 영향을 받기 때문에 이러한 영향을 주는 요소들은 소로 다른 물성을 지닌 금속을 노즐에서 사출되는 메탈입자의 크기와 비상속도 및 량에 부합하도록 노즐의 직경과 사출속도를 조절해야 한다는 의미한다.

만일 도 2(a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 액츄에이터(14)와 노즐사이의 간극이 큰 경우 플렌저(14a)가 상하로 진동할 때, 하향되는 플렌저(14a)의 적은 압력에도 많은 량의 용융메탈이 빗줄기와 같이 흘러내리는 현상이 발생되어지고, 반대로 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 액츄에이터(14)와 노즐(15)의 내경간의 간극이 작을 경우, 플랜저(14a)의 하향동작시 가압되는 용융메탈이 노즐(15)에서 과도하게 사출되어지는 현상이 발생되고 플렌저(14a)의 상향동작시 사출되는 용융메탈이 오리피스속으로 빨려들어가는 현상이 발생되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 노즐의 단순 설계변경만으로 다양한 금속의 특성에 대응하여 메탈입자를 사출시킬 수 없으며, 다양한 종류의 용융메탈을 사출시키기 위해서는 상기한 변수 인자들에 대응하여 사출속도와 노즐의 직경을 적절히 조절되어야 하는 선결과제가 있는 것이다.

또한 종래의 메탈 젯 유니트에서 솔레노이드 발진기를 채용한 것은 용융금속의 융점이 높은 범위에서 이상없이 작동할 수 있는 장점이 있어 채용한 것이나 상기한 솔레노이드 발진기는 액츄에이팅 모션이 불안정하여 용융금속이 노즐에서 드롭(Drop)되는 속도가 느려 용융금속의 점성이 큰 금속을 용융시키는 경우 사출속도가 떨어지는 현저히 저하되는 단점이 있어 다양한 금속을 용융을 위한 메탈 젯 유니트에는 적합하지 못하다.

이에 반해 압전소자는 미세한 발진주파수의 변위 조절이 용이하여 액츄레이터의 빠른 주파수을 지니고 있어 사출속도를 빠르고 신속하게 행할 수 있으나 약 80℃를 초과하는 온도범위에서는 동작을 하지 못하는 특성을 지니고 있기 때문에 압전소자를 채용하기 위해서는 고온의 용융온도에 영향을 받지 않고 압전소자가 원할하게 동작할 수 있도록 해야 하고, 또 융점이 높은 금속은 용융상태의 점도 및 농도등이 상이함으로 일률적인 직경을 갖는 노즐을 사용할 경우 용융메탈이 사출되지 않거나 사출되더라도 기형화됨으로 사출속도와 사출량을 적절히 조절해 주어야 하는 문제를 해결해야 한다.

본 발명은 메탈 젯 유니트에 다양한 금속을 사용할 수 있도록 함으로서 활용범위를 보다 넓게 확장시킨 메탈 젯 유니트를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 발진주파수가 매우 빠른 압전소자를 채용하여 용융메탈의 사출속도를 고속으로 행할 수 있도록 압전소자의 동작에 제약이 되는 온도범위이상 가열되지 않도록 압전소자를 냉각시키기 위한 냉작장치를 구비한 메탈 젯 유니트를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 용융 메탈 젯 유니트의 용융소재를 다양하게 즉, 메탈 미소입자를 기판에 적층시켰을 때 적층상태에 영향을 주는 용융메탈의 온도, 입자의 직경, 속도, 비상거리, 사출주파수, 분위기 등 많은 변수에 대응할 수 있도록 액츄에이터와 노즐과의 간극을 가변적으로 조절할 수 있도록 한 메탈 젯 유니트를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 메탈 젯 유니트에 따른 제1 목적을 구현하기 위한 구현수단은 로내의 온도로부터 압전소자를 보호하기 위하여 압전소자를 냉각시키기 위한 냉각수단즉, 냉각수가 유입되어 순환되는 코일을 구비하는 케이스속에 압전소자를 설치하여 로내의 온도로부터 압전소자를 보호함으로서 그 목적을 달성할 수 있고,

또한, 본 발명의 제2 및 제3 목적을 구현하기 위한 구현수단으로서는 노즐과 액츄에이터사이의 간극을 가변적으로 조절할 수 있도록 간극미세조절수단을 마련함으로서 달성되어질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 메탈 젯 유니트에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 도 4에는 본 발명에 따른 메탈 젯 유니트의 구성요소을 개략적으로 도시한 단면도가 예시되어 있다.

도면에서 참조번호 100은 매탈 젯 유니트이고, 110은 냉각수단(112)을 구비하는 발진부이고, 120은 노(盧)이다.

상기한 노(120)에는 용융되어지는 금속재를 투입하는 투입구(121)와, 노의 내부를 진공상태로 유지시키는 진공펌프(123)와, 상기 노(120)내의 압력을 감지하여 노내의 압력을 일정한 압력으로 유지되도록 가스통에 담긴 불활성가스(아르곤)를 주입하는 압력조절기(122)와 노(120)의 하부에 용융금속이 사출되어지는 노즐(125)을 포함한다.

상기 노(120)의 벽속에는 약 900℃의 온도범위로 온도를 가열할 수 있는 히터(120a)가 내장되어 있는데 상기 히터(120a)의 둘레에는 내화재로 둘러쌓여 있어 외부로 단열처리되어 있다.

전술한 진공펌프(123)는 노의 내부를 진공시키기 위한 것이며, 상기한 압력조절기는 노의 내부에 소정의 압력이 가해져 용융된 메탈이 노즐(125)을 통하여 사출되도록 하기 위한 압력을 제공하는데, 불활성 가스인 아르곤 가스(Ar gas)가 주입되며 노(120)내의 압력은 압력조절기(122)에 부착된 압력게이지에 의해 계측되어지고, 그 계측된 수치에 따라 압력조절기(122)에 의해 불활성가스의 주입으로 노(120)내의 압력을 용융금속의 사출에 적합한 압력이 유지되도록 한다. 물론 전술한 아르곤 가스를 이외에도 기타 불활성가스를 사용할 수 있다.

발진부(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 노체의 상부에 설치되어지며 발진부(110)의 내부에 전원에 의해 작동되는 압전소자(111)가 설치되어 있다.

상기한 압전소자(111)는 작동시 압전소자의 진폭운동에 따라 액츄에이터(113)가 상하로 미세한 진동운동이 발생되어져 하측의 플렌저(113a)에 의해 용융물이 노즐(125)에서 사출되도록 가압하는 작용을 한다. 압전소자(111)는 전원에 의해 작동되어 상하로 미세한 진폭운동을 하는 소자로서, 그 진폭에 따라 함께 상기 액츄에이터(113)가 상하로 미세하게 진동운동을 하게 된다.

참고로 상기한 액츄에이터(113)는 세라믹 재질로 제작되어 노내의 용융금속의 융점보다 그 용융점이 높기 때문에 융융되지 않으며, 열팽창계수가 극히 낮아 변형되지 않는다.

상술한 압전소자(111)는 80도 이상에서는 동작되지 않기 때문에 압전소자(111)에 노내의 분위기 온도(용융시 온도)에 따른 고열이 전도되지 않도록 압전소자(111)를 냉각시키기 위한 냉각수단(112)이 요구된다.

냉각수단(112)의 일예로서는 압전소자(111)를 보호하기 위해 케이스(114)로 둘러싸고 그 케이싱내에 코일형 배관파이프(112a)를 설치하고 그 파이프(112a)내에 냉각수를 순환시킴으로서 압전소자(111)를 상온에서 동작되도록 구현하였다.

상기 압전소자(111)는 그 하측에 노(120)내부를 관통하도록 소정의 길이로 연장된 액츄에이터(113)를 구비하고 있으며, 그 액츄에이터(113)의 하단부에 노즐(125)의 내경보다 적어도 작은 직경을 갖는 플렌저(113a)를 구비하고 있다.

상기한 액츄에이터(113)는 압전소자(111)와 연결되는 부위 즉, 케이스(114)로 둘러싸여 그 내부의 챔버(114a)속에 노내의 온도가 전도되지 않도록 단열시키고, 진공상태의 노내부 압력이 손실되지 않도록 실링재(114b)가 마련되어 있다. 미설명부호 113a는 상기 실링재(114b)와 치합(engage)되어 실링작용을 하며 액츄에이터의 축선이 어긋나지 않도록 지지하도록 하는 액츄에이터 실링날개이다.

아울러 상기한 액츄에이터는 노즐(125)과의 간극을 미세하게 조절할 수 있는 조절수단을 더 포함한다.

노즐 간극 미세 조절수단의 일 예로서는 상기한 압전소자(111)의 높낮이를 조절하여 액츄에이터(113)를 승하강되어지도록 구현하거나 혹은 노즐(125)을 노(120)에 결합할 때 그 체결깊이를 조절함으로서 구현되어질 수 있다.

노즐 간극 조절수단의 바람직한 실시예로서, 상기한 압전소자(111)의 상부에 압전소자(111)와 연결된 가변축(141)을 마련하고 상기 가변축(141)의 둘레에 나사산을 형성하고 그 나사산에 나사체결되도록 노브(142)를 체결함으로서 구현되어진다.

따라서, 상기한 노브를 회전시키면 1/1000의 범위까지 가변축(141)(마이크로 메타에 적용된 예와 동일함)을 승하강시킬 수 있는데 가변축(141)에 의해 상기 압전소자(111)의 높이를 조절하면 압전소자(111)에 결합된 액츄에이터(113)의 높이조 상하로 조절되어짐으로 노즐(125)과의 간극을 조절할 수 있게 된다.

노즐 간극 조절수단의 다른 변형예로서 상기한 노즐(125)을 노의 저면에 체결함에 있어 노즐(125)의 체결깊이를 조절함으로서 액츄에이터(113)와 노즐(125)의 내경간의 간극을 조절할 수 있다.

상기한 노브(142)(마이크로 메타에서 채용된 구조와 동일함)는 1/1000범위로 미세하게 조절할 수 있는데 노브의 조절을 통해 압전소자(111)의 높이를 조절할 수 있다.

노즐(125)은 도 6에 도시된 바와 같이 그 내경이 오리피스(126)쪽으로 경사지게 형성되어 있고, 전술한 액츄에이터(113)의 플렌저(113a)가 미세한 간격으로 위치되어 있다.

상기한 액츄에이터(113)의 단부는 상기한 노즐(125)의 내부에 경사진 오리피스(126)의 경사각(125a)과 동일한 경사각으로 하방으로 뾰족하게 구성되어 있다. 그리고 노즐(125)의 내경과 미세한 간격으로 위치되는 플렌저(113a)는 단면이 원형상으로 구성되어 있는데, 그 표면에 일정간격씩 통공(113b)이 마련되어 있다. 상기한 통공(113b)은 노내의 용융물이 밑으로 흘러내는 통로 역활을 하고, 막힌 부분은 압전소자(111)의 작동시 용융금속을 하방으로 가압하여 노즐(125)에서 용융메탈을 한개의 도트로 사출시킨다.

따라서, 상기한 압전소자(111)는 미세 간극 조절용 노브(142)를 회전시키면 액츄에이터(113)의 하단부가 노즐(125)의 오리피스(126)의 상단부에 근접되거나 이격되게 조절할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 메탈 젯 유니트의 작용에 대하여 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 노(120)속에 용융되어질 금속재를 삽입하고, 히터(120a)를 작동시키면 노내에서 금속이 용융되어진다. 용용된 용융물은 컴퓨터에 의해 제어되는 신호에 의해 압전소자(111)를 구동시키면 액츄에이터(113)가 작동되어 용융금속을 노즐(125)에서 기판(W)의 표면으로 사출시킨다.

만일 상기한 용융물의 용점이 높고, 점성가 큰 경우 노즐(125)과 플렌저(113a)간의 간극을 간극조절수단을 통해 확장시키고, 만일 융점이 낮고 점성가 낮은 용융물인 경우 상기한 간극조절수단을 통해 플렌저(113a)와 노즐(125)의 간격을 협소하게 조절함으로서 사출되는 용융메탈의 액적의 량과 사출속도를 조절한다.

그리고, 용융물의 용융과정과 사출과정에서 노내의 온도는 열전대(128)에 의해 감지되고 열전대(128)에 의해 감지된 노내의 온도에 따라 히터(120a)의 전원을 온·오프되어지도록 회로적으로 설계되어 있으나 이 회로적인 구성은 공지된 회로구성과 크게 다르지 아니함으로 회로적인 설계에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 노(120)에는 그 내부와 연결된 진공펌프(123)에 의해 진공상태로 유지시키고, 그 압력을 압력조절기(122)에 부착된 압력게이지를 통해 감지하여 설정된 압력 이하인 경우, 불활성가스를 주입하여 적정압이 되도록 제어한다. 따라서, 압력조절기(122)는 압력게이지에 의해 노내의 압력을 계측하여 설정된 압력범위에서 진공펌프(123)가 작동되도록 제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 발진주파수가 빠른 압전소자를 채용함으로서 종래에 발진주파수가 낮은 솔레노이드 발진기에 비하여 보다 신속한 사출속도를 지니게 되었고, 그리고, 플렌저의 진폭범위를 가변적으로 조절하여 사출되는 용융금속의 액적을 용융메탈의 온도, 입자의 직경, 속도, 비상거리, 사출주파수, 분위기 등 많은 변수 요인에 대응하여 노즐 간극 조절수단을 통하여 노즐과 플렌저의 간극을 미세하게 조절할 수 있어 가장 이상형의 용융 메탈을 사출할 수 있다.

아울러, 압전소자의 동작에 제약이 되어 온 동작결함을 냉각수단을 해결함으로서 기존의 확성기를 채용한 메탈 젯 및 솔레노이드 발진기를 채용한 메탈 젯 유니트에 비하여 사출속도가 현저히 빠르고 액츄에이터의 펄스제어를 보다 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 진폭의 범위를 확장시켜 다양한 종류의 용융물을 사출시킬 수 있게 된 것이다.

따라서, 삼차원 구조체를 제작하는데 있어 보다 안정적이고 고품질의 구조체를 제작하는데 매우 유익하다 하겠다.

이상에서 설명한 본 발명은 당해기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에서 기술한 상세한 설명을 통하여 다양한 변경 및 응용예를 적용할 수 있을 것이나 이는 본 발명자가 의도하는 진정한 의미의 기술적 사상과 이하의 특허청구범위에 포함된다는 것을 밝혀두는 바이다.

도 1은 종래의 솔레노이드 발진기를 채용한 메탈 젯 장치를 예시한 단면도,

도 2(a) 내지 (d)는 종래의 노즐로서 노즐과 플렌저의 간극이 큰 경우의 용융금속의 사출상태를 보여주는 노즐의 확대단면도,

도 3(a) 내지 (d)는 종래의 노즐로서 노즐과 플렌저의 간극이 작은 경우 용융금속의 사출상태를 보여주는 노즐의 확대단면도,

도 4는 본 발명에 따른 압전소자를 채용한 메탈 젯 유니트의 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 메탈 젯 유니트의 발진부와 냉각수단을 확대하여 도시한 확대 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 메탈 젯 유니트의 노즐부를 확대하여 도시한 확대 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 액츄에이터의 플렌저를 예시한 확대사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:매탈 젯 유니트 111:압전소자

112:냉각수단 112a:코일형 배관파이프

113:액츄에이터 113a:플렌저

114:케이스 114a:챔버

114b:실링재 120:노(Furnace)

121:투입구 123:진공펌프

122:압력조절기 125:노즐

120a:히터 128:열전대

140:노즐 간극 미세 조절수단 141:가변축

142:노브

Claims (6)

1. 전도성 금속재 투입구를 구비하고, 단열재로 구성된 내벽에 히팅코일이 권선되어 가열되어 투입된 전도성 금속을 용융시키되, 그 온도를 센싱하여 상기 히팅코일의 발열량을 제어하는 열전대를 구비하고, 히팅코일에 의해 용융된 메탈을 배출시키는 미세한 오리피스를 지니는 노즐이 체결된 노와;

   상기 노체의 상측에 결합되어 노 내부를 진공시키기 위한 진공장치와;

   상기 노내의 온도를 감지하는 열전대와, 상기 진공장치에 의해 발생되는 노내의 진공압을 계측하는 압력계이지를 구비하고, 상기 압력게이지에 의해 압력에 따라 압력이 부족할 경우 불활성가스를 주입하고 일정한 범위이상인 경우 가스를 차단시키는 압력조절기와;

   상기 노체의 상부에 장착되어 냉각수단에 의해 상기 노내의 용융온도에 영향을 받지 않도록 냉각되어지고, 끝단이 상기 노즐의 내경속으로 연장되어 상기 노즐의 오리피스상에 위치되는 플렌저가 마련된 액츄에이터를 포함하는 압전소자와;

   상기 노즐과 액츄에이터사이의 간극을 조절하기 위한 간극 미세 조절수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 메탈 젯 유니트.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각수단은 상기 압전소자의 둘레를 애워싸는 케이스내에 냉각수가 순환되는 코일형 순환 파이프를 설치한 것을 특징으로 하는 메탈 젯 유니트.
3. 제1항에 있어서, 상기 미세 간극조절수단은 압전소자의 상면을 가압하도록 가변축을 설치하되, 상기 가변축의 원주면에 나사산을 형성항여 그 나사산과 나사체결되어지는 노브로 구성된 것을 특징으로 하는 메탈 젯 유니트.
4. 제1항에 있어서, 상기 미세 간극조절수단은 노즐을 노의 저면에 나사체결함에 있어 그 체결깊이를 조절하여 상기 액츄에이터와 노즐의 오리피스간의 간극을 조절하는 것을 특징으로 하는 메탈 젯 유니트.
5. 제1항에 있어서, 상기 노즐의 내경에 위치되는 플렌저의 표면에 등간격으로 용융물이 통과하는 통공이 마련된 것을 특징으로 하는 메탈 젯 유니트.
6. 제1항에 있어서, 상기 노즐에서 용융메탈이 사출되어질 때 오리피스쪽으로 경사면을 형성하고, 상기 액츄에이터의 단부를 상기 경사면과 동일한 각도로 경사지게 구성한 것을 특징으로 하는 메탈 젯 유니트.