KR20150030453A - 3d 프린터의 노즐 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D 프린터의 노즐 구조에 관한 것으로, 소정 입체물의 제작을 위한 3D 프린터의 노즐 내에서 제작물의 원료 및 잉크가 혼합된 후 배출되도록 하므로서 다양한 색상을 갖는 입체물이 제작될 수 있도록 한 3D 프린터의 노즐 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조는, 3D 프린터에서 직육면틀 형태를 갖는 몸체 내부에 장착되어, 제어패널로부터의 제어신호에 따라 소정 원료를 배출하여 입체물이 제작되도록 하는 노즐의 구조에 있어서; 상기 노즐은, 상기 프린터 몸체 내에 소정 이송수단을 매개로 X축,Y축,Z축으로 이송 가능하게 구성된 브라켓트에 고정 설치되되, 관형상으로 이루어져 그 상단부 측에는 잉크투입구 및 원료투입구가 각각 형성되고, 그 하단에는 잉크와 배합된 원료가 배출되는 배출홀이 형성된 노즐관과; 상기 노즐관의 외주면에 형성되어, 상기 원료투입구를 통해 투입된 원료가 용융되도록 고온의 열을 제공하는 히터와; 상기 노즐관 내부에 회전 가능하게 설치되어, 상기 히터를 통해 용융된 원료와 잉크가 상호 배합되도록 하는 스크류 및; 상기 스크류의 회전을 위한 구동력을 제공하는 구동수단;을 포함하여 구성된다.

Description

3D 프린터의 노즐 구조{NOZZLE STRUCTURE OF THREE-DIMENSIONAL PRINTER}
본 발명은 3D 프린터의 노즐 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정 입체물의 제작을 위한 3D 프린터의 노즐을 ABS 필라멘트 및 잉크의 혼합이 가능하도록 특정 구조로 형성하여, 제작되는 입체물이 다양한 색상으로 구현될 수 있도록 한 3D 프린터의 노즐 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 3D 프린터는 프린터와 연계된 컴퓨터 등으로부터의 제어신호를 기초로 프린터가 연속적으로 계층의 물질을 뿌리면서 3차원의 입체물을 만들어 내는 장치로서, 다른 부가 제조 기술에 비해 사용이 용이하고 속도도 매우 빠른 특징을 갖는다.
상기 3D 프린터를 통한 입체물의 제작에 있어서는, 먼저 CAD 또는 3D 모델링 프로그램 등을 이용하여 3차원 도면이 완성된 후, 소정 데이터 인터페이스를 통해 해당 데이터가 프린터 측으로 전송되게 된다.
이에, 상기 3D 프린터는 전송된 도면 데이터를 기초로 해당 입체물을 만드는 과정을 수행하게 되는데, 즉 해당 도면 데이터를 기초로 가상적인 단면을 만들어낸 후 액체나 분말 등의 재료를 노즐을 통해 분사하면서 연속적인 층을 생성하고 융합함에 따라 해당 입체물이 제작되게 된다.
한편, 상술한 바와 같은 3D 프린터는 투명 또는 일정 색상의 액체나 분말 등의 재료를 통해 입체물을 제작하게 됨에 따라, 다양한 색상으로 입체물을 제작하는 것이 불가능한 문제점이 발생하게 됨과 아울러, 입체물에 특정 색상을 적용하기 위해서는 후처리 공정으로 별도의 색칠작업 등을 수행해야만 하는 문제점이 발생하게 되었다.
국내 공개특허공보 제10-2009-0014395호
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출되어진 것으로, 본 발명은 소정 입체물의 제작을 위한 3D 프린터의 노즐 내에서 제작물의 원료 및 잉크가 혼합된 후 배출되도록 하므로서 다양한 색상을 갖는 입체물이 제작될 수 있도록 한 3D 프린터의 노즐 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조는, 3D 프린터에서 직육면틀 형태를 갖는 몸체 내부에 장착되어, 제어패널로부터의 제어신호에 따라 소정 원료를 배출하여 입체물이 제작되도록 하는 노즐의 구조에 있어서; 상기 노즐은, 상기 프린터 몸체 내에 소정 이송수단을 매개로 X축,Y축,Z축으로 이송 가능하게 구성된 브라켓트에 고정 설치되되, 관형상으로 이루어져 그 상단부 측에는 잉크투입구 및 원료투입구가 각각 형성되고, 그 하단에는 잉크와 배합된 원료가 배출되는 배출홀이 형성된 노즐관과; 상기 노즐관의 외주면에 형성되어, 상기 원료투입구를 통해 투입된 원료가 용융되도록 고온의 열을 제공하는 히터와; 상기 노즐관 내부에 회전 가능하게 설치되어, 상기 히터를 통해 용융된 원료와 잉크가 상호 배합되도록 하는 스크류 및; 상기 스크류의 회전을 위한 구동력을 제공하는 구동수단을 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 프린터 몸체의 일측에는, 상기 노즐 측으로 원료를 제공하기 위한 ABS 필라멘트 및, 검정, 빨강, 파랑, 노랑 색상의 잉크와 각 잉크의 혼합을 위한 잉크혼합기를 포함하는 잉크 공급부가 구비되어, 상기 노즐관의 원료투입구 및 잉크투입구와 각각 연결되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게, 상기 노즐관에 형성된 잉크투입구 측에는 노즐에서 나오는 미립자를 흡입하기 위한 팬 및 필터가 구비되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크류의 구동을 위한 구동수단은, 상기 스크류의 일측에 설치되는 스탭모터와, 상기 스탭모터의 회전축에 설치되는 구동기어 및, 상기 스크류의 상단에 설치되어 상기 구동기어와 맞물려 회전되는 감속기어를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 컴퓨터 등으로부터 전송되는 소정 도면 데이터를 기초로 해당 입체물이 제작되는 3D 프린터에서, 특정 구조의 노즐을 통해 제작물의 원료 및 특정 색상의 잉크가 혼합된 후 배출되도록 하므로서, 다양한 색상을 갖는 입체물을 제작할 수 있는 효과가 있게 되며, 이를 통해 보다 다양한 입체물의 제작이 가능한 고품질의 3D 프린터를 구현할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조가 적용된 3D 프린터의 구성을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조에 적용되는 스크류의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 도를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조가 적용된 3D 프린터의 구성을 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조를 나타내는 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조에 적용되는 스크류의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조는, 컴퓨터(도시안됨) 등으로부터 인터페이싱 되어 전송되는 소정 도면설계 데이터를 기초로 소정 입체물을 제작하는 3D 프린터에서, 특정 구조의 노즐(50)을 통해 그 내부에서 입체물의 원료 및 잉크가 혼합된 후 배출되도록 하므로서 다양한 색상을 갖는 입체물의 제작이 가능하도록 구현된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 3D 프린터의 노즐 구조는, 대략 직육면틀 형상을 갖는 프린터 몸체(10)가 구비되고, 그 내부에 입체물의 원료 및 잉크가 혼합되어 배출되는 특정 구조의 노즐(50)이 장착되도록 구성된다.
즉, 상기 직육면틀 형상으로 이루어진 프린터 몸체(10)에는 제어패널(도시안됨)로부터의 제어신호를 기초로 소정 입체물이 제작될 수 있도록 상기 노즐(50)을 X축,Y축,Z축으로 선택적으로 이송시키기 위한 이송수단(20)이 구비되며, 상기 노즐(50)은 상기 이송수단(20)에 설치되는 브라켓트(22)에 고정 설치되어, 전.후 및 좌.우, 상.하 방향으로 이송 가능하도록 구성된다.
그리고, 상기 프린터 몸체(10)의 일측에는 제작을 위한 입체물의 원료가 되는 소정 원료물질이 구비되는데, 본 발명의 실시예에서 상기 원료물질은 ABS 필라멘트(30)가 적용되어 상기 노즐(50) 측으로 원료를 제공하도록 이루어지며, 또한 상기 프린터 몸체(10) 내부에는 상기 노즐(50) 측으로 특정 색상의 잉크를 공급하기 위하여 검정, 빨강, 파랑, 노랑 색상의 잉크 및, 각 잉크의 혼합을 위한 잉크 혼합기(42)를 포함하는 잉크 공급부(40)가 구비되어 구성된다.
본 발명에 따라, 상기 노즐(50)은 대략 관형상을 갖는 노즐관(52)을 포함하여 구성되며, 상기 노즐관(52)의 상단부 측에는 상기 잉크 공급부(40)와 연결되어 특정 색상의 잉크가 투입되는 잉크투입구(56) 및 상기 ABS 필라멘트(30)와 연결되어 입체물의 제작을 위한 원료가 투입되는 원료투입구(54)가 각각 형성됨과 아울러, 상기 노즐관(52)의 하단에는 그 내부에서 잉크와 배합된 원료가 배출되도록 배출홀(52a)이 형성되어 구성된다.
또한, 상기 노즐관(52)에 형성된 잉크투입구(56) 측에는 노즐(50) 내부에서 나오는 미립자를 흡입하기 위한 팬 및 필터(70)가 구비되어 구성된다.
또, 상기 노즐관(52)의 외주면을 따라서는 상기 원료투입구(54)를 통해 투입된 원료가 그 내부에서 용융될 수 있도록 일정 온도의 열을 제공하는 히터(58)가 설치되며, 상기 노즐관(52)의 내부에는 상기 히터(58)를 통해 용융된 원료 및 잉크가 상호 배합될 수 있도록 하는 단축식의 스크류(60)가 회전 가능하게 설치되어 구성된다.
상기 노즐(50)의 상단부 측에는 상기 스크류(60)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 구동수단이 설치되는데, 상기 구동수단은 상기 스크류(60)의 일측에 설치되는 스탭모터(62)와, 상기 스탭모터(62)의 회전축에 설치되는 구동기어(64) 및, 상기 스크류(60)의 상단에 설치되어 상기 구동기어(64)와 맞물려 회전되는 감속기어(66) 등을 포함하여 구성된다.
참조부호 59는 상기 스크류(60)의 원활한 회전을 위해 상기 노즐관(52)의 상단부 측 내주면에 설치되는 베어링을 나타낸다.
한편, 상기 3D 프린터의 몸체(10) 내부에는 외부의 컴퓨터 등으로부터 입체물의 제작을 위한 소정 데이터를 전송받아, 해당 입체물의 제작을 위해 상기 이송수단(20)과, 노즐(50)과, ABS 필라멘트(30) 및, 잉크 공급부(40) 등을 포함하는 프린터의 각 부에 대한 전반적인 제어를 행하는 인쇄회로기판으로 이루어진 제어패널(도시안됨)이 구비되어 구성된다.
이어, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대하여 도를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따라, 다양한 색상으로 입체물의 제작이 가능하도록 특정 구조의 노즐(50) 및 잉크 공급부(40)가 구비되어 3D 프린터가 구성된 상태에서, 컴퓨터 등의 외부장치와 연결된 3D 프린터의 제어패널 측으로 소정 입체물의 제작을 위한 도면설계 데이터가 전송되면, 상기 제어패널은 상기 노즐(50) 및 이송수단(20) 등을 비롯한 장치의 각 부에 대한 제어를 행하게 된다.
즉, 상기 제어패널은 전송된 데이터를 기초로 해당 입체물의 색상에 따라 상기 잉크 공급부(40)를 제어하여 잉크혼합기(42)에서 소정 색상의 잉크가 생성된 후 상기 잉크투입구(56)를 통해 상기 노즐관(52) 내부로 투입되도록 함과 동시에 일정 량의 ABS 필라멘트(30)가 원료투입구(54)를 통해 상기 노즐관(52) 내부로 투입되도록 한다.
그 후, 상기 노즐관(52) 내부로 투입된 입체물의 원료가 되는 ABS 필라멘트(30)는 상기 노즐관(52) 외주면에 형성된 히터(58)로부터 발생되는 고온의 열에 의해 용융작용이 이루어지게 되며, 또한 상기 제어패널의 제어에 따른 스크류(60)의 동작에 따라 상기 용융된 ABS 필라멘트는 투입된 잉크와 배합되면서 일정 색상의 입체물 원료로 제조되게 된다.
이에, 상기 3D 프린터의 제어패널이 전송된 데이터를 기초로 상기 이송수단(20)을 매개로 상기 노즐(50)을 X축과 Y축 및 Z축으로 선택적으로 이송시키면서 노즐(50) 하단의 배출홀(52a)을 통해 특정 색상을 갖도록 잉크와 배합된 원료가 분사되도록 함에 따라, 연속적인 층의 생성 및 융합에 따른 입체물이 특정 색상으로 제작될 수 있게 된다.
따라서, 상기 3D 프린터는 제어패널의 제어하에 상기 잉크 공급부(40)에서 다양한 색상으로 혼합된 잉크가 상기 노즐관(52) 내부로 일정 주기로 투입된 후 용융된 원료인 ABS 필라멘트와 배합되도록 함에 따라, 이를 매개로 다양한 색상을 갖는 입체물을 제조할 수가 있게 된다.
이때, 상기 노즐(50)의 잉크투입구(56) 측에 연통되게 설치된 팬 및 필터(70)는 상기 노즐(50)로부터 나오는 미립자를 연속적으로 흡입하는 작용을 행하게 된다.
한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시 예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.
10: 프린터 몸체, 20: 이송수단,
22: 브라켓트, 30: ABS 필라멘트,
40: 잉크 공급부, 42: 잉크혼합기,
50: 노즐, 52: 노즐관,
52a: 배출홀, 54: 원료투입구,
56: 잉크투입구, 58: 히터,
59: 베어링, 60: 스크류,
62: 스탭모터, 64: 구동기어,
66: 감속기어, 70: 팬 및 필터.

Claims (4)

  1. 3D 프린터에서 직육면틀 형태를 갖는 몸체 내부에 장착되어, 제어패널로부터의 제어신호에 따라 소정 원료를 배출하여 입체물이 제작되도록 하는 노즐의 구조에 있어서;
    상기 노즐은,
    상기 프린터 몸체 내에 소정 이송수단을 매개로 X축,Y축,Z축으로 이송 가능하게 구성된 브라켓트에 고정 설치되되, 관형상으로 이루어져 그 상단부 측에는 잉크투입구 및 원료투입구가 각각 형성되고, 그 하단에는 잉크와 배합된 원료가 배출되는 배출홀이 형성된 노즐관과;
    상기 노즐관의 외주면에 형성되어, 상기 원료투입구를 통해 투입된 원료가 용융되도록 고온의 열을 제공하는 히터와;
    상기 노즐관 내부에 회전 가능하게 설치되어, 상기 히터를 통해 용융된 원료와 잉크가 상호 배합되도록 하는 스크류 및;
    상기 스크류의 회전을 위한 구동력을 제공하는 구동수단을 포함하여 구성된 것;을 특징으로 하는 3D 프린터의 노즐 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프린터 몸체의 일측에는,
    상기 노즐 측으로 원료를 제공하기 위한 ABS 필라멘트 및,
    검정, 빨강, 파랑, 노랑 색상의 잉크와 각 잉크의 혼합을 위한 잉크혼합기를 포함하는 잉크 공급부가 구비되어,
    상기 노즐관의 원료투입구 및 잉크투입구와 각각 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 노즐 구조.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 노즐관에 형성된 잉크투입구 측에는 노즐에서 나오는 미립자를 흡입하기 위한 팬 및 필터가 구비되어 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 노즐 구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스크류의 구동을 위한 구동수단은,
    상기 스크류의 일측에 설치되는 스탭모터와,
    상기 스탭모터의 회전축에 설치되는 구동기어 및,
    상기 스크류의 상단에 설치되어 상기 구동기어와 맞물려 회전되는 감속기어를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 하는 3D 프린터의 노즐 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101642408B1 (ko) 2015-09-18 2016-07-25 주식회사 네오시즈 3d 프린터용 원료 가압장치 및 이를 적용한 3d 프린터
KR101664695B1 (ko) 2015-05-29 2016-10-11 이정애 3차원 프린터 내열고무노즐
KR101842560B1 (ko) 2017-03-28 2018-03-27 주식회사 엔터봇 토출량 조절이 가능한 디스펜서
CN109454871A (zh) * 2018-10-19 2019-03-12 东莞市韶达五金科技有限公司 一种打印机喷头防堵塞结构

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