KR20160059726A - 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터 - Google Patents

분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터 Download PDF

Info

Publication number
KR20160059726A
KR20160059726A KR1020140161577A KR20140161577A KR20160059726A KR 20160059726 A KR20160059726 A KR 20160059726A KR 1020140161577 A KR1020140161577 A KR 1020140161577A KR 20140161577 A KR20140161577 A KR 20140161577A KR 20160059726 A KR20160059726 A KR 20160059726A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
axis
unit
control module
maintain
Prior art date
Application number
KR1020140161577A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101656948B1 (ko
Inventor
김용현
김진홍
Original Assignee
한국광기술원
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 한국광기술원 filed Critical 한국광기술원
Priority to KR1020140161577A priority Critical patent/KR101656948B1/ko
Publication of KR20160059726A publication Critical patent/KR20160059726A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101656948B1 publication Critical patent/KR101656948B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

본 발명은 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 신속한 제작과 제조 후 추가 제작을 수행할 수 있는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 발명은 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 신속한 제작과 제조 후 추가 제작이 가능한 장점이 있다.

Description

분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터 {3D PRINTER OF FLOATING METHOD USING POWDER}
본 발명은 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 신속한 제작과 제조 후 추가 제작을 수행할 수 있는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터에 관한 것이다.
일반적으로 프린터는, 프린트 대상물에 문자, 도안 등을 인쇄하는 장치를 의미한다. 컴퓨터에 연결하여 지면에 인쇄하는 프린터 장치 등은 업무용, 가정용으로서 널리 사용되고 있다.
종래의 프린터는, 프린트 대상물이 되는 종이 혹은 시트재를 소정의 방향으로 이동하며 미세 잉크를 뿌리 모두 2차원 인쇄를 하는 것이었으나, 최근 3차원 형상을 형상할 수 있는 삼차원 프린터가 등장하였다.
삼차원 프린터는 플레이트에 연속적으로 물질을 뿌리면서, 적층을 하여 3차원 물체를 만들어내는 부가 제조기이며, 컴퓨터, 센서 등의 신호를 입체물로 제작하는 장치를 말하며, 다른 부가 제조 기술에 비해 사용하기 편리하고, 확장성이 높아 제조업에서 의료기기업 분야까지 확장가능하다.
특히, 3D 기술을 활용하면 비용 효율성을 높일 수 있기 때문에 변화가 빠른 제조업 분야에 활용도가 매우 높아, 제 3 산업혁명의 태동을 알리는 장치로 불리기도 한다.
미국, 일본 등에서는 3D 프린팅 기술을 본격 상용화하고 있으며, 이러한 삼차원 프린터는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0038101호(2013.4.17. 공개)에 기재되어 있다.
한편, 3D 프린터의 제품 성형 방법은 첨가법과 절삭법이 주로 사용되고 있다.
첨가법은 대상물을 2차원의 평면 형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 용융부착하는 방법으로서, 상기 첨가법은 프린팅 과정에서 실패율이 낮으며, 직시적으로 사용 및 제작에 대한 진행을 파악하는 것이 가능하고, 형상의 크기 제한 없이 제조할 수 있는 장점이 있지만, 추가적인 작업이 필요할 경우 부분적인 재작업이 불가능하여 처음부터 다시 프린팅 작업을 수행해야하고, 성형 속도와 정밀도가 낮은 문제점이 있다.
또한, 절삭법은 고체 재료를 조각하듯이 절삭해서 형상을 만들어가는 방법으로서, 상기 절삭법은 도 1에 도시한 바와 같이, 레이저(10)를 x, y, z축으로 이동시키며 고체 재료(20)를 일정 형상(21)으로 성형하는 작업을 진행하지만, 제작 후 새로운 부분을 추가하는 등의 작업을 수행할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 절삭법은 회수 가능한 재료의 경우 제조 후 남은 재료가 외부 공기와의 접촉을 통한 산화로 인해 재처리해야하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0038101호
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 신속한 제작과 제조 후 추가 제작을 수행할 수 있는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터로서, 사용자의 설정 정보, 출력물의 형상 정보를 검출하는 입력부; 출력물 제조용 분말이 내재되고, 상기 입력부에서 검출한 설정 정보, 형상 정보에 따라 제어부가 출력하는 공급 신호를 수신하여 상기 분말이 공급되도록 하는 재료 공급부; 상기 재료 공급부에서 공급된 분말의 수평면상의 위치와 수직면상의 위치를 검출하는 위치 추적부; 상기 입력부에서 검출한 설정 정보, 형상 정보를 분석하여 상기 분말의 공급 신호와, 상기 위치 추적부에서 제공하는 분말의 위치 정보에 따라 상기 분말이 임의의 위치에서 소결(燒結)되도록 상기 분말의 위치를 제어하는 소결 위치 신호와, 상기 분말을 소결하기 위한 소결 신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부에서 출력되는 소결 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말이 x축, y축, z축의 임의의 위치를 유지하도록 위치 제어 신호를 출력하는 위치 제어 모듈부; 및 상기 제어부의 소결 신호에 따라 상기 공급된 분말을 가열하여 소결되도록 하는 적어도 하나 이상의 레이저광을 출력하는 레이저 모듈부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 분말은 금속재 분말 또는 플라스틱 수지재 분말 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 위치 추적부는 분말의 수평면상의 위치를 검출하는 제 1 위치 추적부; 및 상기 분말의 수직면상의 위치를 검출하는 제 2 위치 추적부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제 1 위치 추적부 및 제 2 위치 추적부는 카메라인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 위치 제어 모듈부는 상기 제어부에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말이 x축의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 x축 제어 모듈부; 상기 제어부에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말이 y축의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 y축 제어 모듈부; 및 상기 제어부에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말이 z축의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 z축 제어 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 x축 제어 모듈부는 상기 재료 공급부가 x축 방향으로 이동되도록 구동력을 제공하는 x축 구동부; 및 상기 분말이 일정 위치를 유지하도록 자기력 또는 공압을 출력하는 적어도 하나의 x축 위치 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 y축 제어 모듈부는 상기 재료 공급부가 y축 방향으로 이동되도록 구동력을 제공하는 y축 구동부; 및 상기 분말이 일정 위치를 유지하도록 자기력 또는 공압을 출력하는 적어도 하나의 y축 위치 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 z축 제어 모듈부는 상기 재료 공급부가 z축 방향으로 이동되도록 구동력을 제공하는 z축 구동부; 및 상기 분말이 일정 위치를 유지하도록 자기력 또는 공압을 출력하는 적어도 하나의 z축 위치 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 신속한 제작이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 제조 후 추가 제작이 가능한 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 절삭법을 이용한 3D 프린팅 과정을 나타낸 예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 구성을 나타낸 블록도.
도 3 은 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 x축, y축, z축 제어 모듈부의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 레이저 모듈부 구성을 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 구조를 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 동작 과정을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 x축, y축, z축 제어 모듈부의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 레이저 모듈부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 동작 과정을 나타낸 예시도이다.
도 2 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터(100)는 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 신속한 제작과 제조 후 추가 제작이 가능하도록 하우징(101)과, 입력부(110)와, 재료 공급부(120)와, 위치 추적부(130)와, 제어부(140)와, 위치 제어 모듈부(150)와, 레이저 모듈부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(101)은 3차원 프린터(100)의 외형을 형성하는 구성으로서, 내부에는 수납공간이 형성되며, 상기 입력부(110)와, 재료 공급부(120)와, 위치 추적부(130)와, 제어부(140)와, 위치 제어 모듈부(150)와, 레이저 모듈부(160)가 설치된다.
또한, 상기 하우징(101)의 저면에는 출력물(200)이 고정되도록 베이스부(102)가 설치되고, 상기 베이스부(102)는 일정 영역으로 구획되어 복수의 z축 위치 설정부(153b')가 설치된다.
또한, 상기 하우징(101)은 위치 제어 모듈부(150)에 의해 재료 공급부(120)가 x축, y축, z축 방향으로 이동할 수 있도록 경로를 안내하는 x축 프레임(103)과, y축 프레임(미도시)과, z축 프레임(104)이 설치된다.
상기 입력부(110)는 하우징(101)의 일측에 설치되어 사용자가 입력하는 동작 설정 정보, PC 등의 외부 단말기에서 출력을 위해 제공되는 출력물(200)의 형상 정보를 검출하여 제어부(140)로 출력하는 구성으로서, 키패드, 버튼 스위치, 터치패드, 데이터 접속 커넥터 등을 포함하여 구성된다.
상기 재료 공급부(120)는 하부에 분말 배출공(121)이 설치되고, 상기 분말 배출공(121)의 둘레를 따라 말단이 하방향으로 절곡되어 일정 길이 연장된 플랜지부(122)가 설치되며, 상부에는 수납공간이 형성되어 출력물(200) 제조용 분말(123)이 내재되어 제어부(140)가 출력하는 공급 신호에 따라 상기 내재된 분말(123)이 분말 배출공(121)을 통해 공급되도록 한다.
또한, 상기 재료 공급부(120)는 후술되는 위치 제어 모듈부(150)의 동작에 따라 분말(123)이 배출되는 위치로 이동한다.
상기 분말(123)은 일정 크기를 갖는 구형상의 분말로서, 바람직하게는 금속재질의 분말 또는 플라스틱 수지재 분말 중 어느 하나로 구성된다.
상기 위치 추적부(130)는 재료 공급부(120)의 분말 배출공(121)을 통해 배출된 분말(123)의 수평면상의 위치와 수직면상의 위치를 검출하는 구성으로서, 제 1 위치 검출부(131)와, 제 2 위치 검출부(132)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 위치 추적부(131)는 재료 공급부(120)의 플랜지부(122) 저면에 설치되어 상기 재료 공급부(120)의 분말 배출공(121)으로 배출된 분말(123)의 수평면상의 위치를 검출한다.
즉 분말(123)이 위치한 x-y 좌표상의 임의의 위치 정보를 검출한다.
상기 제 2 위치 추적부(132)는 절곡된 플랜지부(122)의 말단 내측에 설치되어 상기 재료 공급부(120)의 분말 배출공(121)으로 배출된 분말(123)의 수직면상의 위치를 검출한다.
즉 분말(123)이 위치한 x-z 좌표 또는 y-z 좌표상의 임의의 위치 정보를 검출한다.
상기 제 1 위치 추적부(131) 및 제 2 위치 추적부(132)는 CCD 센서, CMOS 센서, 또는 촬영가능한 센서를 구비한 카메라이다.
상기 제어부(140)는 입력부(110)에서 검출한 사용자의 동작 설정 정보와, 출력물(200)의 형상 정보를 분석하고, 상기 분석된 결과에 따라 출력물(200)을 형성하기 위해 재료 공급부(120)를 이동시키며, 상기 재료 공급부(120)에서 분말(123)이 배출되도록 상기 재료 공급부(120)로 공급 신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(140)는 위치 추적부(130)에서 제공하는 분말(123)의 위치 정보에 따라 상기 분말(123)이 임의의 위치에서 소결(燒結)되도록 상기 분말(123)의 위치를 제어하는 소결 위치 신호를 위치 제어 모듈부(150)로 출력한다.
또한, 상기 제어부(140)는 분말(123)이 소결 위치에 위치되면, 상기 분말(123)을 가열시켜 소결하기 위한 소결 신호를 레이저 모듈부(160)로 출력한다.
상기 위치 제어 모듈부(150)는 제어부(150)에서 출력되는 소결 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 x축, y축, z축 상의 임의의 위치를 유지하도록 위치 제어 신호를 출력하는 구성으로서, x축 제어 모듈부(151)와, y축 제어 모듈부(152)와, z축 제어 모듈부(153)를 포함하여 구성된다.
상기 x축 제어 모듈부(151)는 제어부(140)에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 x축 상의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 구성으로서, x축 구동부(151a)와, x축 위치 설정부(151b)를 포함하여 구성된다.
상기 x축 구동부(151a)는 재료 공급부(120)가 x축 프레임(103)을 따라 x축 상의 임의의 위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 구성으로서, 바람직하게는 DC 모터, 스테핑 모터, BLDC 모터 중 어느 하나로 구성된 모터이다.
상기 x축 위치 설정부(151b)는 재료 공급부(120)에서 공급된 분말(123)이 일정 위치를 유지하도록 제어하는 구성으로서, 상기 재료 공급부(120)의 플랜지부(122)에 설치된다.
또한, 상기 x축 위치 설정부(151b)는 분말(123)이 금속 재질인 경우 자기력을 이용한 위치 제어가 가능하도록 자기력을 공급하는 전자석으로 구성되거나 또는 분말(123)이 비금속 재질인 경우 공압을 이용한 위치 제어가 가능하도록 바람을 공급하는 적어도 하나 이상의 노즐로 구성되며, 바람직하게는 한 쌍의 x축 위치 설정부(151b, 151b')가 서로 대향하여 설치된다.
즉 서로 대향하여 설치된 한 쌍의 x축 위치 설정부(151b, 151b')는 x축 위치 설정부(151b, 151b') 사이에 제공하는 자기장 또는 공압을 통해 분말(123)이 x축 상의 임의의 위치를 유지할 수 있도록 한다.
상기 y축 제어 모듈부(152)는 제어부(140)에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 y축 상의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 구성으로서, y축 구동부(152a)와, y축 위치 설정부(152b)를 포함하여 구성된다.
상기 y축 구동부(152a)는 재료 공급부(120)가 y축 프레임(미도시)을 따라 y축 상의 임의의 위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 구성으로서, 바람직하게는 DC 모터, 스테핑 모터, BLDC 모터 중 어느 하나로 구성된 모터이다.
상기 y축 위치 설정부(152b)는 재료 공급부(120)에서 공급된 분말(123)이 일정 위치를 유지하도록 제어하는 구성으로서, 상기 재료 공급부(120)의 플랜지부(122)에 설치된다.
또한, 상기 y축 위치 설정부(152b)는 분말(123)이 금속 재질인 경우 자기력을 이용한 위치 제어가 가능하도록 자기력을 공급하는 전자석으로 구성되거나 또는 분말(123)이 비금속 재질인 경우 공압을 이용한 위치 제어가 가능하도록 바람을 공급하는 적어도 하나 이상의 노즐로 구성되며, 바람직하게는 한 쌍의 y축 위치 설정부가 서로 대향하여 설치된다.
즉 서로 대향하여 설치된 한 쌍의 y축 위치 설정부(152b)는 y축 위치 설정부(152b) 사이에 제공하는 자기장 또는 공압을 통해 분말(123)이 y축 상의 임의의 위치를 유지할 수 있도록 한다.
상기 z축 제어 모듈부(153)는 제어부(140)에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 z축 상의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 구성으로서, z축 구동부(153a)와, z축 위치 설정부(153b)를 포함하여 구성된다.
상기 z축 구동부(153a)는 재료 공급부(120)가 z축 프레임(104)을 따라 z축 상의 임의의 위치로 이동하도록 구동력을 제공하는 구성으로서, 바람직하게는 DC 모터, 스테핑 모터, BLDC 모터 중 어느 하나로 구성된 모터이다.
상기 z축 위치 설정부(153b)는 재료 공급부(120)에서 공급된 분말(123)이 일정 위치를 유지하도록 제어하는 구성으로서, 일부는 상기 재료 공급부(120)의 플랜지부(122)에 설치되고, 베이스부(102)의 상면에는 플랜지부(122)에 설치된 z축 위치 설정부(153b)와 대향하여 복수의 z축 위치 설정부(153b)가 설치된다.
또한, 상기 z축 위치 설정부(153b)는 분말(123)이 금속 재질인 경우 자기력을 이용한 위치 제어가 이루어질 수 있도록 온/오프 동작에 따라 자화되어 자기력을 공급하는 전자석으로 구성되거나 또는 분말(123)이 비금속 재질인 경우 공압을 이용한 위치 제어가 이루어질 수 있도록 바람을 공급하는 적어도 하나 이상의 노즐로 구성된다.
상기 z축 위치 설정부(153b')는 플랜지부(122)에 설치된 z축 위치 설정부(153b)와 서로 대향하여 배치되며, 상방향으로 자기장 또는 공압에 의한 바람이 공급될 수 있도록 하여 분말(123)이 z축 위치 설정부(153b, 153b') 사이에서 z축 상의 임의의 위치를 유지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 z축 위치 설정부(153b')는 베이스부(102)에 일정 영역으로 구획된 위치에 설치되어 출력물(200)의 형상에 따라 다양한 위치에서 플랜지부(122)에 설치된 z축 위치 설정부(153b)와 서로 대향하는 방향으로 전기장 또는 공압에 의한 바람을 제공할 수 있다.
즉 베이스부(102)의 일정 위치에 출력물(200)이 형성된 경우 상기 출력물(200)의 하부에 z축 위치 설정부(153b')가 위치하면 상방향으로의 자기장 또는 공압에 의한 바람 공급이 어렵게 되므로 상기 베이부(102)의 일정 영역마다 z축 위치 설정부(153b')를 설치하여 출력물(200)의 위치에 상관없이 분말(123)의 위치 제어가 가능할 수 있게 한다.
상기 레이저 모듈부(160)는 제어부(150)의 소결 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)을 가열하여 소결되도록 하는 구성으로서, 바람직하게는 x축 레이저 모듈(161), y축 레이저 모듈(162), z축 레이저 모듈(163)로 구성되며, 하우징(101) 내부의 임의의 위치에 설치되거나 또는 재료 공급부(120)의 플랜지부(122)에 설치되어 분말(123)이 신속하게 가열될 수 있도록 한다.
본 실시예에서는 상기 레이저 모듈부(160)를 3개로 구성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 신속한 가열을 위해 다수의 레이저 모듈을 추가 구성할 수도 있다.
다음은 본 발명에 따른 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터의 동작 과정을 설명한다.
입력부(110)가 사용자의 설정 정보와 출력물(200)의 형상 정보를 수신하여 제어부(140)로 출력하면, 상기 제어부(140)는 수신된 정보들을 분석하여 출력물(200)의 인쇄를 시작한다.
상기 제어부(140)가 출력물(200)의 인쇄를 위한 분말(123)의 공급 위치를 결정하면, x, y, z축 위치가 포함된 소결 위치 신호를 위치 제어 모듈부(150)로 전송한다.
상기 위치 제어 모듈부(150)는 x축 구동부(151a), y축 구동부(152a), z축 구동부(153a)를 동작시켜 재료 공급부(120)가 설정된 임의의 위치로 이동하도록 제어한다.
상기 재료 공급부(120)의 이동이 완료되면, 제어부(140)는 공급 신호를 출력하여 분말(123)이 분말 배출공(121)을 통해 재료 공급부(120)에서 공급되도록 하고, 이때 x축 위치 설정부(151b, 151b'), y축 위치 설정부(152b), z축 위치 설정부(153b, 153b')를 동작시켜 상기 공급된 분말(123)이 일정 공간에 배치된 상태를 유지하도록 한다.
상기 분말(123)이 일정 공간에 위치되면, 위치 추적부(130)의 제 1 위치 추적부(131)와 제 2 위치 추적부(132)는 상기 분말(123)의 x, y, z축 좌표 상의 위치 정보를 검출하여 제어부(140)로 전송한다.
상기 제어부(140)는 상기 제 1 및 제 2 위치 추적부(131, 132)가 전송한 위치 정보를 분석하여 분말(123)이 정확한 소결 위치에 배치되었는지 여부를 판단한 다.
상기 분말(123)이 정확한 소결 위치에 배치되지 않은 경우, 상기 제어부(140)는 x축 위치 설정부(151b, 151b'), y축 위치 설정부(152b), z축 위치 설정부(153b, 153b')를 통해 분말(123)의 위치가 보정되도록 하고, 상기 제 1 및 제 2 위치 추적부(131, 132)가 전송한 위치 정보를 다시 분석하여 분말(123)이 정확한 소결 위치에 배치되었는지 여부를 확인한다.
예를 들면, 금속 재질의 분말(123)인 경우 x축, y축 z축 위치 설정부에 의해 형성되는 자기장에 의해 상기 분말(123)이 일정 위치를 유지하게 되고, 상기 x축, y축 z축 위치 설정부에 공급되는 전원을 제어하여 분말(123)의 x, y, z축 좌표 상의 위치가 가변되도록 한다.
또한, 공압을 이용하는 경우 x축, y축 z축 위치 설정부에 의해 공급되는 바람에 의해 분말(123)이 일정 위치를 유지하게 되고, 상기 x축, y축 z축 위치 설정부에서 공급되는 바람의 세기를 제어하여 분말(123)의 x, y, z축 좌표 상의 위치가 가변되도록 한다.
상기 분말(123)이 소결 위치에 정확히 배치된 경우, 상기 제어부(140)는 레이저 모듈부(160)로 소결 신호를 출력하고, 상기 분말(123)이 가열을 통한 소결에 의해 출력물(200)이 인쇄되도록 한다.
한편, 출력물(200)이 완성된 후 추가 보정 작업이 필요한 경우 제어부(140)는 입력부(110)를 통해 상기 출력물(200)의 수정을 위한 추가 위치 정보를 수신하고, 상기 수신된 추가 위치 정보를 분석하여 분석된 x, y, z축 위치 정보가 포함된 소결 위치 신호를 위치 제어 모듈부(150)로 전송한다.
상기 위치 제어 모듈부(150)는 수신된 추가 위치 정보에 따라 x축 구동부(151a), y축 구동부(152a), z축 구동부(153a)를 동작시켜 재료 공급부(120)가 설정된 수정 위치로 이동하도록 제어한다.
상기 제어부(140)는 공급 신호를 출력하여 분말(123)이 수정 위치에 공급되도록 하고, 위치 추적부(130)의 제 1 및 제 2 위치 추적부(131, 132)가 전송하는 위치 정보를 분석하여 분말(123)이 정확한 수정 위치에 배치되도록 x축 위치 설정부(151b, 151b'), y축 위치 설정부(152b), z축 위치 설정부(153b, 153b')를 동작하고, 상기 분말(123)이 수정 위치에 위치된 경우 레이저 모듈부(160)로 소결 신호를 출력하여 출력물(200)에 대한 수정이 이루어지도록 한다.
따라서 분말 재료가 임의의 공간에 위치되도록 제어하여 다수의 레이저를 통해 경화함으로써 출력물의 신속한 제작이 가능하고, 출력물의 제조 후 수정 또는 추가 제작을 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 3차원 프린터 101 : 하우징
102 : 베이스부 103 : x축 프레임
104 : z축 프레임 110 : 입력부
120 : 재료 공급부 121 : 분말 배출공
122 : 플랜지부 123 : 분말
130 : 위치 추적부 131 : 제 1 위치 추적부
132 : 제 2 위치 추적부 140 : 제어부
150 : 위치 제어 모듈부 151 : x축 제어 모듈부
151a : x축 구동부 151b : x축 위치 설정부
152 : y축 제어 모듈부 152a : y축 구동부
152b : y축 위치 설정부 153 : z축 제어 모듈부
153a : z축 구동부 153b : z축 위치 설정부
160 : 레이저 모듈부 161 : x축 레이저 모듈
162 : y축 레이저 모듈 163 : z축 레이저 모듈
200 : 출력물

Claims (8)

  1. 사용자의 설정 정보, 출력물의 형상 정보를 검출하는 입력부(110);
    출력물(200) 제조용 분말(123)이 내재되고, 상기 입력부(110)에서 검출한 설정 정보, 형상 정보에 따라 제어부(140)가 출력하는 공급 신호를 수신하여 상기 분말(123)이 공급되도록 하는 재료 공급부(120);
    상기 재료 공급부(120)에서 공급된 분말(123)의 수평면상의 위치와 수직면상의 위치를 검출하는 위치 추적부(130);
    상기 입력부(110)에서 검출한 설정 정보, 형상 정보를 분석하여 상기 분말(123)의 공급 신호와, 상기 위치 추적부(130)에서 제공하는 분말(123)의 위치 정보에 따라 상기 분말(123)이 임의의 위치에서 소결(燒結)되도록 상기 분말(123)의 위치를 제어하는 소결 위치 신호와, 상기 분말(123)을 소결하기 위한 소결 신호를 출력하는 제어부(140);
    상기 제어부(150)에서 출력되는 소결 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 x축, y축, z축의 임의의 위치를 유지하도록 위치 제어 신호를 출력하는 위치 제어 모듈부(150); 및
    상기 제어부(150)의 소결 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)을 가열하여 소결되도록 하는 적어도 하나 이상의 레이저광을 출력하는 레이저 모듈부(160)를 포함하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말(123)은 금속재 분말 또는 플라스틱 수지재 분말 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 추적부(130)는 분말(123)의 수평면상의 위치를 검출하는 제 1 위치 추적부(131); 및
    상기 분말(123)의 수직면상의 위치를 검출하는 제 2 위치 추적부(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 위치 추적부(131) 및 제 2 위치 추적부(132)는 카메라인 것을 특징으로 하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 제어 모듈부(150)는 상기 제어부(140)에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 x축의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 x축 제어 모듈부(151);
    상기 제어부(140)에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 y축의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 y축 제어 모듈부(152); 및
    상기 제어부(140)에서 출력되는 위치 신호에 따라 상기 공급된 분말(123)이 z축의 임의의 위치를 유지하도록 제어하는 z축 제어 모듈부(153)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 x축 제어 모듈부(151)는 상기 재료 공급부(120)가 x축 방향으로 이동되도록 구동력을 제공하는 x축 구동부(151a); 및
    상기 분말(123)이 일정 위치를 유지하도록 자기력 또는 공압을 출력하는 적어도 하나의 x축 위치 설정부(151b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 y축 제어 모듈부(152)는 상기 재료 공급부(120)가 y축 방향으로 이동되도록 구동력을 제공하는 y축 구동부(152a); 및
    상기 분말(123)이 일정 위치를 유지하도록 자기력 또는 공압을 출력하는 적어도 하나의 y축 위치 설정부(152b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 z축 제어 모듈부(153)는 상기 재료 공급부(120)가 z축 방향으로 이동되도록 구동력을 제공하는 z축 구동부(153a); 및
    상기 분말(123)이 일정 위치를 유지하도록 자기력 또는 공압을 출력하는 적어도 하나의 z축 위치 설정부(153b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터.
KR1020140161577A 2014-11-19 2014-11-19 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터 KR101656948B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140161577A KR101656948B1 (ko) 2014-11-19 2014-11-19 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140161577A KR101656948B1 (ko) 2014-11-19 2014-11-19 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160059726A true KR20160059726A (ko) 2016-05-27
KR101656948B1 KR101656948B1 (ko) 2016-09-12

Family

ID=56105942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140161577A KR101656948B1 (ko) 2014-11-19 2014-11-19 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101656948B1 (ko)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180012045A (ko) 2016-07-26 2018-02-05 주식회사 아이에스티코리아 Vfp 3d 프린팅 시스템 및 그 방법
US20180126649A1 (en) 2016-11-07 2018-05-10 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
WO2018129089A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
US10058920B2 (en) 2015-12-10 2018-08-28 Velo3D, Inc. Skillful three-dimensional printing
US10065270B2 (en) 2015-11-06 2018-09-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing in real time
US10144176B1 (en) 2018-01-15 2018-12-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10195693B2 (en) 2014-06-20 2019-02-05 Vel03D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
US10252335B2 (en) 2016-02-18 2019-04-09 Vel03D, Inc. Accurate three-dimensional printing
US10252336B2 (en) 2016-06-29 2019-04-09 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US10272525B1 (en) 2017-12-27 2019-04-30 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10315252B2 (en) 2017-03-02 2019-06-11 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US10449696B2 (en) 2017-03-28 2019-10-22 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US11999110B2 (en) 2019-07-26 2024-06-04 Velo3D, Inc. Quality assurance in formation of three-dimensional objects

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6656409B1 (en) * 1999-07-07 2003-12-02 Optomec Design Company Manufacturable geometries for thermal management of complex three-dimensional shapes
KR20130038101A (ko) 2011-10-08 2013-04-17 이영종 멀티 프로젝션을 이용한 고해상도 치아 모델 제작용 3차원 프린터

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6656409B1 (en) * 1999-07-07 2003-12-02 Optomec Design Company Manufacturable geometries for thermal management of complex three-dimensional shapes
KR20130038101A (ko) 2011-10-08 2013-04-17 이영종 멀티 프로젝션을 이용한 고해상도 치아 모델 제작용 3차원 프린터

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10195693B2 (en) 2014-06-20 2019-02-05 Vel03D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
US10507549B2 (en) 2014-06-20 2019-12-17 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
US10493564B2 (en) 2014-06-20 2019-12-03 Velo3D, Inc. Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
US10357957B2 (en) 2015-11-06 2019-07-23 Velo3D, Inc. Adept three-dimensional printing
US10065270B2 (en) 2015-11-06 2018-09-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing in real time
US10286603B2 (en) 2015-12-10 2019-05-14 Velo3D, Inc. Skillful three-dimensional printing
US10183330B2 (en) 2015-12-10 2019-01-22 Vel03D, Inc. Skillful three-dimensional printing
US10071422B2 (en) 2015-12-10 2018-09-11 Velo3D, Inc. Skillful three-dimensional printing
US10207454B2 (en) 2015-12-10 2019-02-19 Velo3D, Inc. Systems for three-dimensional printing
US10688722B2 (en) 2015-12-10 2020-06-23 Velo3D, Inc. Skillful three-dimensional printing
US10058920B2 (en) 2015-12-10 2018-08-28 Velo3D, Inc. Skillful three-dimensional printing
US10434573B2 (en) 2016-02-18 2019-10-08 Velo3D, Inc. Accurate three-dimensional printing
US10252335B2 (en) 2016-02-18 2019-04-09 Vel03D, Inc. Accurate three-dimensional printing
US10252336B2 (en) 2016-06-29 2019-04-09 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US10259044B2 (en) 2016-06-29 2019-04-16 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US10286452B2 (en) 2016-06-29 2019-05-14 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
KR20180012045A (ko) 2016-07-26 2018-02-05 주식회사 아이에스티코리아 Vfp 3d 프린팅 시스템 및 그 방법
US20180126649A1 (en) 2016-11-07 2018-05-10 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
US10661341B2 (en) 2016-11-07 2020-05-26 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
WO2018129089A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
US10611092B2 (en) 2017-01-05 2020-04-07 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
US10369629B2 (en) 2017-03-02 2019-08-06 Veo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US10357829B2 (en) 2017-03-02 2019-07-23 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US10442003B2 (en) 2017-03-02 2019-10-15 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US10315252B2 (en) 2017-03-02 2019-06-11 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US10888925B2 (en) 2017-03-02 2021-01-12 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US10449696B2 (en) 2017-03-28 2019-10-22 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
US10272525B1 (en) 2017-12-27 2019-04-30 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10144176B1 (en) 2018-01-15 2018-12-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US11999110B2 (en) 2019-07-26 2024-06-04 Velo3D, Inc. Quality assurance in formation of three-dimensional objects

Also Published As

Publication number Publication date
KR101656948B1 (ko) 2016-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101656948B1 (ko) 분말을 이용한 플로팅 방식의 3차원 프린터
US10603893B2 (en) 3D printing device and printing correction method
US20150273768A1 (en) Cylindrical coordinate method of calibration for cnc applications
WO2016054087A1 (en) 3d tooling machine
KR102060338B1 (ko) ３차원 촉각 제공 장치 및 방법
KR101839206B1 (ko) 3차원 프린터 모니터링 시스템
US9211676B2 (en) Three-dimensional printing apparatus
JP5621526B2 (ja) 造形装置および造形方法
EP2851181B1 (en) Additive manufacturing device capable of being assembled and disassembled
US10493701B2 (en) System and method for orthogonally arranging ejectors in a three dimensional object printer
KR20180064332A (ko) 조형재료의 분사 방향이 가변 가능한 3차원 프린터
JP4680551B2 (ja) カッティングプロッタ
CN107950087B (zh) 电子元件插入组装机
KR101723726B1 (ko) 프린터 인쇄기법을 이용하여 다이오드를 제작하는 장치 및 방법
JP7249625B2 (ja) カッティング装置
KR101667225B1 (ko) 3차원 오브젝트 이미지에 기초하여 3차원 오브젝트를 인쇄하는 장치 및 방법
EP3395544B1 (en) Three dimensional printing apparatus
KR101990305B1 (ko) 삼차원 프린터
JP2013134547A (ja) 触覚フィードバック入力装置
US10343391B2 (en) Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method
JP2010094791A (ja) マイクロマシンおよびマイクロフライスマシン
KR101690863B1 (ko) 전자소자 제작을 위한 프린터 인쇄기법에 이용되는 재료
KR20160114347A (ko) 프린터 인쇄기법을 이용하여 전자소자를 제작하는 장치 및 방법
JP4715168B2 (ja) 平面サーボモータ装置および平面サーボモータ装置用プラテン
KR20160114355A (ko) 프린터 인쇄기법을 이용하여 금속이 접합된 반도체을 제작하는 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant