KR20160064449A - 3d 프린터의 빌드 플랫폼에 장착되는 3d 프린터 보강재 - Google Patents

Abstract

본 발명인 3D 프린터 보강재는 3D 프린터의 빌드 플랫폼에 본 발명인 3D 프린터 보강재를 부착하여, 본 발명인 3D 프린터 보강재에 3D 프린터의 출력 조형물이 조형되게 함으로써 3D 프린터의 조형 과정 중 출력 조형물의 이탈을 방지하고 3D 프린터의 조형 과정이 완료된 후에 완성된 출력 조형물을 쉽게 제거 가능하고 3D 프린터의 빌드 플랫폼의 평탄도를 유지할 수 있게 한다.

Description

3D 프린터의 빌드 플랫폼에 장착되는 3D 프린터 보강재{a reinforcement material attaching 3d printer's bulid platform for 3D printing}

본 발명은 다양한 방식의 3D프린터를 운용시, 3D 프린터의 결과물이 형성되는 부분인 빌드 플랫폼에 본 발명인 3D 프린터 보강재를 장착하여, 3D 프린터의 결과물이 3D 프린터 보강재에 붙어서 형성되게 함으로써 3D 프린터의 출력 조형물의 품질을 향상시키고, 3D 프린터의 출력 성공확률을 크게 향상시키는 방법에 관한 것과 3D 프린터 보강재에 관한 것이다.

오늘날 3D 프린터는 손꼽히는 유망분야이다. 3D 프린터에는 EBDM, SLS,DLP, SLA, FDM(FFF)등 다양한 방식이 존재한다. 이런 다양한 방식의 3D 프린터는 공통점은 3차원 입체의 조형물을 형성하는 것이다.

이 입체의 조형물이 형성되는 곳을 빌드 플랫폼이라고 한다. 이 빌드 플랫폼에 3D 프린터가 출력할 조형 대상을 가로로 쪼개어진 레이어 형태로 적층되어 전체적인 3D 프린터의 출력 결과물을 형성하는 것이 대부분의 3D 프린터의 원리이다.

이때, 3D 프린터가 사용자가 원하는 출력 결과물을 얻기 위한 중요한 요인은 3D 프린터가 출력 결과물을 조형하는 과정 동안, 빌드 플랫폼에 레이어로 구성되는 출력 조형물이 잘 붙어 있어야 한다는 점과 3D 프린터의 조형과정이 끝나고 난 뒤에 빌드 플랫폼 위에 형성된 출력 조형물을 빌드 플랫폼에서 쉽게 제거가 가능해야 한다는 점이다.

이를 더욱 자세히 설명하면, 다양한 3D 프린터 방식의 대부분은 출력하고자 하는 조형 대상을 가로로 쪼개진 레이어로 인식하고, 그 쪼개어진 레이어를 조형하는 방식으로 출력 조형물을 조형한다. 출력 조형물이 조형되는 공간인 빌드 플랫폼에 첫 번째 레이어를 형성하고, 형성된 첫 번째 레이어 위에 두 번째 레이어를 형성하고, 또 그 형성된 두 번째 레이어 위에 세 번째 레이어를 형성하는 방식으로 전체 출력 조형물을 조형한다.

이때 중요한 점은 3D 프린터가 전체 출력 과정이 끝날 때까지 빌드 플랫폼에 형성되는 최초의 레이어가 빌드 플랫폼에 단단히 붙어있어야 하는 점이다. 만약 붙어있지 않고 첫 번째 레이어가 빌드 플랫폼에서 이탈한다면 첫 번째 레이어 후에 형성되는 다음 레이어가 원하지 않은 위치에 형성되어 원하는 출력 조형물을 얻을 수 없고, 또한 이미 형성된 레이어들에 변형이 일어나 출력 조형물의 품질이 저하될 수 있다.

또한, 3D 프린터의 조형이 끝난 후에 완성된 출력 조형물을 빌드 플랫폼에서 제거하기가 쉬워야 한다. 빌드 플랫폼에 형성되는 출력 조형물이 빌드 플랫폼과 너무 단단히 붙어있어 제거가 어렵다면, 빌드 플랫폼에서 출력 조형물을 제거하는 과정에서 3D 프린터의 손상이나 출력 조형물이 파손될 가능성이 있다.

위에서 전술한 3D 프린터의 출력 조형물의 품질을 높이기 위한 2가지 요인, 즉 출력 조형물이 조형되는 위치인 빌드 플랫폼과 출력 조형물을 구성하는 레이어가 단단히 붙어 있어야 한다는 점과 3D 프린터의 출력 과정이 완료된 후에 빌드 플랫폼에서 완성된 출력 조형물을 쉽게 제거할 수 있어야 한다는 점을 충족시키기 위해 현재 다양한 방법들이 사용되고 있다.

이에 본 발명의 원활한 설명을 위해 다양한 3D 프린터의 방식 중에 FDM방식을 기준으로 설명한다. 이는 발명의 설명을 위한 예이고, 본 발명이 다른 방식의 3D 프린터 방식에 사용될 수 있음은 당연하다.

현재 다양한 3D 프린터의 방식 중에 가장 많이 사용되는 방식인 FDM 방식은 실 형태의 재료를 열에 녹여서 빌드 플랫폼 위에 토출시키면서 레이어를 형성하여 출력 조형물을 형성하는 방식이다. 이 FDM 방식에서 출력 과정에 빌드 플랫폼과 출력 조형물이 잘 붙게 하고, 출력 과정이 끝나고 빌드 플랫폼에서 출력 조형물을 잘 제거하기 위해 다양한 방식이 사용되고 있다.

그 중 하나는 아세톤에 3D 프린터에 사용할 재료를 희석하여 빌드 플랫폼에 도포하는 방법이다. 3D 프린터 재료가 희석된 아세톤을 빌드 플랫폼에 도포하고 빌드 플랫폼에 열을 가하면, 아세톤은 증발하고 빌드 플랫폼에는 3D 프린터 재료만 미세한 가루형태로 남아있게 된다. 같은 형질의 재료끼리는 잘 붙는 성질을 이용한 이 방법의 문제점은, 아세톤이 증발하는 과정에서 사용자가 증기형태의 아세톤은 흡입하여 사용자의 건강에 매우 좋지 않다는 점과 3D 프린터의 출력 과정이 끝난 후에 완성된 출력 조형물을 빌드 플랫폼에서 제거하기가 매우 힘들다는 단점이 있다.

또 하나 많이 사용되는 방법은 3D 프린터를 작동시키기 전에 빌드 플랫폼 위에 고체형 접착제, 예를 들어 딱풀을 도포 후에 출력을 시작하는 방법이다. 고체형 접착제의 접착력을 이용하는 이 방법은 그나마 현재까지 사용되는 방법 중 가장 나은 방법이긴 하나, 고체형 접착제가 굳는 경우 접착력이 떨어져서 3D 프린터의 출력과정이 완료될 때까지 출력 결과물이 빌드 플랫폼에 붙어있지 않는 경우가 대부분이다. 또한, 하나의 3D 출력이 끝나고 다시 3D 출력을 시작하려면, 빌드 플랫폼에 도포되어 있는 고체형 접착제를 직접 제거해야하는 번거로움이 있다.

이외에 사용되는 방식은 빌드 플랫폼에 직접 출력 조형물을 조형하지 않고 다른 보강재를 설치하고, 그 보강재에 출력 조형물을 조형하는 방법이 있다. 출력 조형물이 3D 프린터의 일부분인 빌드 플랫폼에 조형하지 않고, 다른 보강재에 출력 조형물이 조형되게 함으로써 3D 프린터의 조형과정이 끝난 후에 출력 조형물을 빌드 플랫폼에서 제거하는 것을 용이하게 하는 이 방법에서 주로 사용되는 보강재는 유리, 플라스틱판 등이 사용된다. 이 방법은 완성된 출력 조형물을 쉽게 제거 가능하고, 3D 프린터에 손상을 주지 않고 제거할 수 있다는 장점이 있으나, 출력 조형물이 형성되는 보강재와 3D 조형물이 잘 붙게 하기 위해서는 전술한 고체형 접착제, 아세톤 등의 다른 물질을 도포해야 하는 번거로움이 있고, 3D 조형물의 품질을 높이는 중요한 요인인 평탄도를 확보하기 힘든 점등 여러 가지 문제점이 있다.

이 외에도 다양한 방법들이 사용되고 있고, 다양한 상품들이 출시되고 있지만 만족할 만한 방법과 상품들은 아직까지 없는 것이 현실이다.

본 발명은 다양한 종류의 3D 프린터의 운용시, 3D 프린터의 결과물인 출력 조형물의 품질 향상과 원하는 출력 조형물을 얻을 확률을 높이기 위한 가장 중요한 요인인, 3D 프린터가 조형물을 출력하는 과정 중에는 출력 조형물과 출력 조형물이 형성되는 빌드 플랫폼의 밀착성을 높이고, 3D 프린터가 조형물을 완성했을 때에 3D 조형물을 빌드 플랫폼에서 손쉽게 떼어내기 위한 방법과 이를 가능하게 하는 3D 프린터 보강재에 대한 것이다.

3D 프린터가 출력 조형물을 조형하는 동안, 빌드 플랫폼에서 출력 조형물이 조금이라도 이탈한다면, 출력 조형물을 이루는 레이어가 정확한 위치에 적층되지 않아서 출력 조형물이 망가지게 된다. 또한, 빌드 플랫폼에 출력 조형물을 강하게 붙여 놓는다면, 3D 프린터에 사용되는 재료가 빌드 플랫폼에 적층되면서, 온도 변화 등의 환경 변화로 생기는 조형물의 변형 등, 예를 들어 FDM 방식에서 발생하는 수축현상 등을 막을 수 있다.

또한, 3D 프린터가 출력 조형물을 완성한 후에 결과물을 빌드 플랫폼에서 잘 떨어지게 함으로써 기기의 손상 없이, 결과물의 손상 없이 3D 프린터의 출력 과정을 마칠 수 있다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하고 3D 프린터의 품질을 높이기 위한 부직포 형태의 직물과 PET 필름과 알루미늄 필름을 이용한 3D 프린터 보강재에 대한 것으로, 이를 더욱 상세하게 설명하면,

얇은 필름형태로 가공한 알루미늄 필름을 PET 필름의 한 면에 부착하고, 알루미늄 필름을 부착한 PET 필름의 반대면에 부직포 형태의 직물을 부착한 형태의 3D 프린터 보강재를 빌드 플랫폼 위에 장착하고 3D 프린터의 출력을 시작함으로써, 3D 프린터의 출력 조형물이 본 발명인 3D 프린터 보강재 상단에 있는 부직포 형태의 직물 위에 형성되게 하여 3D 프린터의 조형과정 내내 조형물이 정확한 위치에 단단히 붙어 있게 하고, 3D 프린터의 조형과정이 완료된 후에 완성된 출력 조형물을 간단하게 제거할 수 있다.

이때 부직포 형태의 직물에 3D 프린터의 출력 조형물이 조형되며 3D 프린터의 출력 과정 동안 출력 조형물이 단단히 붙어있게 한다. 또한, 3D 프린터의 또한 얇은 필름 형태의 알루미늄을 사용하여 빌드 플랫폼의 열을 균일하고 빠르게 전달할 수 있고 강도를 도모할 수 있다.

상기 기술한 3D 프린터 보강재를 3D 프린터에 조형물이 조형되는 빌드 플랫폼에 장착 후에 3D 프린터의 출력 조형물을 출력함으로써 3D 프린터의 출력 조형물의 품질을 향상시키고, 완성 성공률을 크게 높일 수 있다.

이에 3D 프린터를 사용하는 사용자들이 보다 쉽고 편하게 3D 프린터를 운용할 수 있고, 저가의 3D 프린터를 사용하더라도 고품질의 출력 조형물을 얻을 수 있게 된다.

또한, 출력 조형물이 빌드 플랫폼에 잘 붙게 하기 위해 빌드 플랫폼에 출력 재료를 녹인 아세톤, 고체형 접착제 등과 같은 별도의 물질을 도포할 필요가 없어 사용하기가 편리하고, 재료를 녹인 아세톤, 고체형 접착제 등과 같은 별도의 물질을 제거할 때 발생가능한 3D 프린터의 고장 가능성을 크게 줄일 수 있다.

또한, 3D 프린터의 출력 과정이 완료된 후에 완성된 출력 조형물을 기기 손상이나 품질에 영향을 주지 않고 쉽게 제거가 가능하다.

3D 프린터의 빌드 플랫폼에 본 발명인 3D 프린터 보강재를 장착하여 3D 프린터 조형물이 상기 3D 프린터 보강재 위에 조형물이 조형되게 하는 본 발명을 원활하게 설명하고자 다양한 3D 프린터의 방식 중 FDM 방식의 3D 프린터를 예를 들어 설명한다. 이는 본 발명의 원활한 설명을 위한 예이고 본 발명이 FDM 방식 외에도 다른 방식의 3D 프린터에도 사용될 수 있음은 당연하다.
또한, 본 발명의 설명에 사용된 본 발명의 예시 모습은 본 발명의 원활한 설명을 위한 예시이고, 이와 다른 형태로 응용될 수 있음은 당연하다.
도 1은 FDM 방식 3D 프린터와 3D 프린터에서 출력 조형물이 조형되는 빌드 플랫폼이다.
도 2는 본 발명인 3D 프린터 보강재의 예시 모습과 예시의 일부 모습이다.
도 3은 본 발명인 3D 프린터 보강재를 FDM 방식의 3D 프린터에 장착한 모습이다.
도 4는 본 발명인 3D 프린터 보강재의 구성도이다.
도 5는 본 발명인 3D 프린터 보강재의 단면도이다.

본 발명은 3D 프린터의 조형물이 조형되는 빌드 플랫폼에 장착하여 3D 프린터의 출력 조형물의 품질을 향상시키고 3D 프린터의 기기 손상을 최소화할 수 있는 3D 프린터 보강재에 대한 것으로,

본 발명의 원활한 설명을 위해 다양한 3D 프린터의 방식 중에 FDM방식을 예를 들어 설명한다. 이는 본 발명의 원활한 설명을 위한 것으로 본 발명이 다른 방식의 3D 프린터에도 응용 또는 사용될 수 있음은 당연하다.

본 발명인 3D 프린터 보강재는

3D 프린터 출력 조형물이 조형되며 출력 조형물이 이탈하거나 변형되는 것을 막아주는 부직포 형태의 직물;

부직포 형태의 직물과 알루미늄 필름을 붙여주는 PET 필름;

빌드 플랫폼에서 발생하는 열을 골고루 분산시키고 3D 프린터 보강재의 강도를 보강하는 알루미늄 필름;

으로 이루어진다.

이를 도면에 통하여 자세히 설명하면

도 1은 전형적인 FDM 방식의 3D 프린터(5)이고 빨간색으로 강조된 부분이 3D 프린터의 출력 조형물이 조형되고 본 발명인 3D 프린터 보강재(30)가 장착될 빌드 플랫폼(10)의 모습이다.

도 2는 본 발명인 3D 프린터 보강재(30)의 전체 모습과 3D 프린터 보강재의 일부 모습이다. 이는 본 발명의 설명을 위한 예시된 모습으로서 다른 형태로도 응용될 수 있음은 당연하다.

도 2에 대하여 좀더 설명하면,

부호 20은 본 발명인 3D 프린터 보강재의 구성요소 중 부직포 형태의 직물과 PET 필름과 알루미늄 필름이 합쳐진 결합물(20)이다. 이런 얇은 필름 형태로 구성된 결합물(20)이 3D 프린터의 빌드 플랫폼(10)에 부착되는 방식으로 본 발명인 3D 프린터 보강재(30)를 사용한다.

도 3은 본 발명인 3D 프린터 보강재(30)가 3D 프린터의 빌드 플랫폼(10)에 장착된 모습이다. 이런 형태로 3D 프린터의 출력 조형물이 빌드 플랫폼(10)의 위쪽에 장착되는 3D 프린터 보강재(30) 위에 조형되게 된다. 이때 본 발명인 3D 프린터 보강재(30)가 3D 프린터의 빌드 플랫폼(10)에 장착되는 방법은 점착제(400)를 사용한다. 이때 사용하는 점착제(400)는 다양한 종류의 응용이 가능하다.

도 4는 본 발명인 3D 프린터 보강재(30)의 구성도이다.

3D 프린터 보강재(30)는 부직포 형태의 직물(100), PET 필름(200), 알루미늄 필름(300), 점착제(400)로 구성된다.

이를 좀더 자세히 설명하면,

부직포 형태의 직물(100)은 3D 프린터 보강재(30)의 상단에 위치하며, 3D 프린터의 출력 조형물이 이 부직포 형태의 직물(100)에 붙어서 조형이 된다. 이때 부직포 형태의 직물(100)이라 함은 베틀에 짜지 아니하고 섬유를 적당히 배열하여 접착제나 섬유 자체의 밀착력이나 섬유들의 엉킴을 이용하여 서로 접합한 시트 모양의 직물을 의미하며 다양한 종류의 부직포 형태의 직물이 해당 발명에 응용될 수 있음은 당연하다. 이 부직포 형태의 직물(100)은 3D 프린터의 출력 과정 중에 출력 조형물이 3D 프린터 보강재(30)에 단단히 붙어 있게 하는 역할을 하며, 3D 프린터의 출력 과정이 완료되면 3D 프린터 보강재(30)에서 완성된 출력 조형물의 제거를 용이하게 하는 역할을 한다. 이 부직포 형태의 직물(100)은 PET 필름(200)에 부착된다.

알루미늄 필름(300)은 빌드 플랫폼(10)에서 발산되는 열을 3D 프린터 보강재(30)의 전면에 골고루 분산해주어 3D 출력 조형물의 품질을 높이고, 부직포 형태의 직물(100)과 PET 필름(200)과 알루미늄 필름(300)의 결합물(20)의 강도를 강하게 하는 역할을 한다. 이 알루미늄 필름(300)은 PET 필름(200)에 부착되는데, 부직포 형태의 직물(100)이 부착된 반대 방향에 부착된다.

PET 필름(200)은 부직포 형태의 직물(100)과 알루미늄 필름(300)을 서로 붙게 하는 역할을 하며, 부직포 형태의 직물과 PET 필름과 알루미늄 필름의 결합물(20)의 형태를 유지해 준다.

상기 설명한 부직포 형태의 직물(100)과 PET 필름(200)과 알루미늄 필름(300)은 도 2에서 도시한 바와 같이 서로 얇은 필름 형태로 접착되어 결합물(20) 형태로 점착제(400)에 의해서 3D 프린터(5)의 빌드 플랫폼(10) 상단에 부착된다.

이는 본 발명의 원활한 설명을 위한 예시품을 설명한 것으로 본 발명의 구성요소를 사용하여 다양한 형태로 응용, 변형될 수 있고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있음이 당연하다. 본 설명에 설명한 점착제(400)는 다양한 종류의 점착제를 사용할 수 있음은 당연하다.

도 5는 본 발명인 3D 프린터 보강재(30)의 단면도이다.

이를 자세히 설명하면,

본 발명인 3D 프린터 보강재(30)는 부직포 형태의 직물(100)과 PET 필름(200)과 알루미늄 필름(300)으로 구성되며, 점착제(400)에 의해 3D 프린터(5)의 빌드 플랫폼(10)에 부착된다. 이때 사용되는 점착제(400)는 다양한 종류의 점착제가 사용될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위 내에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

5- 3D 프린터
10 - 빌드 플랫폼
20 - 결합물
30 - 3D 프린터 보강재
100 - 부직포 형태의 직물
200 - PET 필름
300 - 알루미늄 필름
400 - 점착제

Claims (4)

1. 3D 프린터의 빌드 플랫폼에 장착되어 3D 프린터의 출력 조형물의 품질 향상과 완성 확률을 높이고 3D 프린터의 성능을 향상시키는 본 발명인 3D 프린터 보강재는
   
   3D 프린터 보강재의 상단에 위치하며 3D 프린터의 출력 조형물이 조형되는 부직포 형태의 직물;
   3D 프린터의 빌드 플랫폼의 열을 3D 프린터 보강재에 고르게 전달하고, 3D 프린터 보강재의 강도를 보장하는 알루미늄 필름;
   부직포 형태의 직물과 알루미늄 필름의 결합 매개체 역할을 하는 PET 필름;
   상기 서술한 부직포 형태의 직물과 알루미늄 필름과 PET 필름의 결합물이 3D 프린터의 빌드 플랫폼에 부착되도록 하는 점착제;
   
   를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 빌드 플랫폼에 장착되어 3D 프린터의 출력 조형물의 품질을 높이는 3D 프린터 보강재.
   
2. 제 1항에 있어서 PET 필름의 양면에 부직포 형태의 직물과 알루미늄 필름을 PET 필름과 압착하여 얇은 필름형태로 구성되어 3D 프린터의 빌드 플랫폼에 점착제를 통해 부착되는 3D 프린터 보강재의 구성방법
3. 제 1항에 있어서 부직포 형태의 직물에 3D 프린터의 출력 조형물이 조형되게 함으로써 출력 품질과 3D 프린터 성능을 향상시키는 방법
4. 제 1항에 있어서 알루미늄 필름을 포함시켜서 3D 프린터의 빌드 플랫폼의 열 전도를 향상시키는 방법
   

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