KR20170002855A

KR20170002855A - Apparatus and method for producing a three-dimensional object comprising powder stacking apparatus

Info

Publication number: KR20170002855A
Application number: KR1020150092720A
Authority: KR
Inventors: 주승환
Original assignee: (주)센트롤
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-09

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for producing a three-dimensional sculpture, which comprises a powder material stacking device using a coater or the like for powder coating, while stably supplying powders of different materials such as plastic and metal.

Description

FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a three-dimensional molding manufacturing apparatus and a method for manufacturing a three-dimensional molding including a powder material laminating apparatus,

본 발명은 분말재료 적층장치를 포함하는 3차원　조형물 제조장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional molding manufacturing apparatus and method including a powder material laminating apparatus.

3D 프린터는 금속이나, 고무, 플라스틱 등의 원재료를 설계도에 따라 층층이 쌓아나가면서 실제 물체처럼 입체감 있게 제품을 생산하는 기기이다. 3D 프린터를 이용할 경우, 설계자들이 가상적으로 여러 부품을 만들어 원재료를 쌓아 제품을 만들 수 있기 때문에 원재료의 낭비가 없다. 또한 제작 과정이 간단하므로 제작 비용도 크게 감소시킬 수 있다.3D printers are devices that produce stereoscopic products like real objects while stacking layers of raw materials such as metal, rubber, and plastic according to a design. With 3D printers, there is no waste of raw materials because designers can virtually create multiple parts to build up the product by stacking the raw materials. In addition, the production process can be simplified and the production cost can be greatly reduced.

본 발명의 과제는 분말재료 적층장치를 포함하는 3차원　조형물 제조장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for manufacturing a three-dimensional molding including a powder material laminating apparatus.

본 발명은 분말재료 적층장치를 포함하는 3차원　조형물 제조장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides an apparatus and a method for manufacturing three-dimensional sculptures including a powder material laminating apparatus.

본 발명은 플라스틱, 메탈과 같은 이종소재 분말을 안정적으로 공급함과 동시에 분말코팅을 위한 코터 등을 이용해 3차원 물체를 신속하게 제조할 수 있다. The present invention can rapidly produce a three-dimensional object by stably supplying powder of different materials such as plastic and metal, and using a coater or the like for powder coating.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터의 전체적인 구조를 나타내는 도며이다.1 and 2 are views showing the overall structure of a 3D printer according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터의 전체적인 구조를 나타내는 도면이다.1 and 2 are views showing the overall structure of a 3D printer according to the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3D 프린터는 레이저 장치(100), XY 테이블(200), Z축 베드(300), 소재공급장치(400), 코터(Coater)(500)를 포함하여 이루어진다.1 and 2, a 3D printer according to the present invention includes a laser device 100, an XY table 200, a Z-axis bed 300, a material supply device 400, a coater 500 ).

레이저 장치(100)는 레이저 발생기(110)와, 반사경(121)을 포함하는 인쇄헤드(120)로 이루어진다. The laser apparatus 100 includes a laser generator 110 and a printhead 120 including a reflector 121.

레이저 발생기(110)는 분말소재를 녹여주기 위한 고출력의 Co2 레이저를 발생시킨다. 레이저 발생기(110)를 고정하기 위한 마운팅 구조는 다양한 실시예가 가능하다. 레이저 발생기(110)는 외부전원을 공급받을 수 있도록 케이블과 연결되며, 케이블은 유연성 재질의 케이블 가이드에 수납된다. 레이저 스캔은 갈바노(galvano) 스캔방식 레이저 마킹 시스템이 이용될 수 있다. The laser generator 110 generates a high-output Co2 laser for melting the powder material. The mounting structure for fixing the laser generator 110 is possible in various embodiments. The laser generator 110 is connected to a cable for receiving external power, and the cable is accommodated in a flexible cable guide. A galvano scanning laser marking system may be used for laser scanning.

인쇄헤드(120)는 반사경(121)에 의해 경로가 변경되는 레이저가 분말소재에 조사되도록 하여 분말소재가 소결되도록 한다. 인쇄헤드(120)는 힌지 등에 의해 각도조절이 가능하게 설치될 수 있으며, 반사경(121)은 레이저의 경로변경을 위해 다수개가 설치될 수 있다.The print head 120 causes the laser material whose path is changed by the reflecting mirror 121 to be irradiated on the powder material so that the powder material is sintered. The print head 120 may be installed to be adjustable in angle by a hinge or the like, and a plurality of reflectors 121 may be installed to change the path of the laser.

XY 테이블(200)은 스크류 가이드(액추에이터)(210)를 이용해 인쇄헤드(120)의 위치를 XY 방향으로 자유롭게 이동시켜 레이저가 원하는 위치에 정확하게 조사될 수 있도록 한다.The XY table 200 freely moves the position of the print head 120 in the X and Y directions by using a screw guide (actuator) 210, so that the laser can be accurately irradiated to a desired position.

Z축 베드(300)는 피스톤(310)을 이용해 Z축 방향으로 수직이동할 수 있도록 설치된다. Z축 베드(300)는 상면에 놓여진 분말소재가 레이저에 의해 소결되면, 피스톤(310)에 의해 아래로 수직하강하여 소결된 분말재료 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다.The Z-axis bed 300 is installed so as to be vertically movable in the Z-axis direction using the piston 310. When the powder material placed on the upper surface of the Z axis bed 300 is sintered by the laser, the piston 310 vertically descends downward to allow a new powder material to be laminated on the powder material sintered to a predetermined thickness.

Z축 베드(300)에는 온도를 높여주기 위한 히터(320) 및 히터의 온도를 조절하기 위한 제어장치가 설치될 수 있다. 히터(320)로는 할로켄 히터가 사용될 수 있으며, 제어장치는 히터의 온도를 제어하여 Z축 베드(300)가 정확한 온도로 가열될 수 있도록 한다.The Z axis bed 300 may include a heater 320 for raising the temperature and a controller for controlling the temperature of the heater. A halogen heater may be used as the heater 320, and the control device controls the temperature of the heater so that the Z axis bed 300 can be heated to a correct temperature.

소재공급장치(400)는 공급테이블(410)과, 피스톤(420)을 포함한다. The material supply device 400 includes a supply table 410 and a piston 420.

공급테이블(410)은 Z축 베드(300) 양측에 한 쌍이 착탈가능하게 설치될 수 있으며, 상면에는 Z축 베드(300)에 공급될 모래와 같은 분말소재가 놓여진다. 각 공급테이블(410)에는 모래, 메탈, 플라스틱과 같이 서로 다른 종류의 분말소재가 놓여질 수 있다. 공급테이블(410)은 피스톤(420)을 이용해 Z축 방향으로 수직이동할 수 있도록 설치되어 Z축 베드(300)가 하강할 때 반대로 상승하여 이하 설명할 코터(500)에 의해 Z축 베드(300)에 분말재료가 적층되도록 한다. 공급테이블(410)의 일측에는 분말을 막아주는 별도의 장치가 설치될 수 있다. The supply table 410 may be installed on both sides of the Z axis bed 300 in a detachable manner, and a powdery material such as sand to be supplied to the Z axis bed 300 is placed on the upper surface. Each of the supply tables 410 may be provided with different types of powder materials such as sand, metal, and plastic. The feeding table 410 is installed to vertically move in the Z axis direction using the piston 420 and moves upside down when the Z axis bed 300 descends to be rotated by the cotter 500 to rotate the Z axis bed 300, So that the powder material is laminated. A separate device for blocking the powder may be installed at one side of the feed table 410.

코터(500)는 공급테이블(410)의 상측에 각각 수평이동 가능하게 설치된다. 이를 위해 공급테이블(410)의 상측에는 LM 액추에이터가 설치될 수 있다. 코터(500)는 한층의 분말소재가 소결된 후 Z축 베드(300)가 하강함과 동시에 공급테이블(410)이 상승하면, Z축 베드(300)를 향해 수평이동하여 공급테이블(410)에 놓여진 분말재료를 Z축 베드(300)로 밀어 이동시킨다. 따라서 코터(500)의 수평이동이 완료되면 Z축 베드(300) 상면에는 일정두께의 분말재료가 다시 적층된다. 코터(500)는 경사각도 및 높이조절 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 코터(500)는 3차원 조형물을 제조하기 위한 블레이드(blade)로 사용될 수 있다. The coater 500 is installed horizontally on the upper side of the supply table 410. To this end, an LM actuator may be installed above the supply table 410. After the powder material is sintered and the Z axis bed 300 is lowered and the supply table 410 is lifted, the coater 500 horizontally moves toward the Z axis bed 300 and moves to the feed table 410 The powdered material placed is pushed to the Z axis bed 300 and moved. Therefore, when the horizontal movement of the coater 500 is completed, a powder material of a certain thickness is laminated on the upper surface of the Z axis bed 300 again. The coater 500 may be installed to be adjustable in tilt angle and height. Such a coater 500 can be used as a blade for producing a three-dimensional sculpture.

한편, 본 발명에 따른 3D 프린터는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 컴퓨터는 3D 프린터와 일체로 형성될 수 있다. 컴퓨터에는 다양한 3차원 조형물에 대한 데이터가 저장되어 있어 3D 프린터는 이를 이용해 주물사와 같은 다양한 물체를 제작하는 것이 가능하다.Meanwhile, the 3D printer according to the present invention may include a computer. The computer can be formed integrally with the 3D printer. Computers store data on a variety of 3D objects so that 3D printers can use it to create a variety of objects such as foundry sand.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims

Apparatus and method for manufacturing three-dimensional sculptures including powder material laminating apparatus capable of supply of different materials and powder coating