KR20170002861A

KR20170002861A - 레이져를 이용하는 3차원 조형물 제작 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20170002861A
Application number: KR1020150092726A
Authority: KR
Inventors: 주승환; 이정석
Original assignee: (주)센트롤
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-09

Abstract

본 발명은 제품생산시 챔버내의 가스 주입 및 챔버를 제어하여 산화 또는 질화와 같은 원하는 않는 화학반응을 제거함으로써 우수한 품질의 3차원 물체를 신속하게 제조할 수 있는 레이져를 이용하는 3차원 조형물 제작 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

레이져를 이용하는 3차원 조형물 제작 시스템 및 방법{MANUFACTURING SYSTEM AND METHOD USING THE LASER FOR PRODUCING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT}

본 발명은 레이져를 이용하는 3차원 조형물 제작 시스템 및 방법에 관한 것이다.

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.

본 발명의 과제는 레이져를 이용하는 3차원 조형물 제작 시스템 및 방법를 제공하는 것이다.

본 발명은 레이져를 이용하는 3차원 조형물 제작 시스템 및 방법을 제공한다.

본 발명은 제품생산시 레이저를 이용하고, 챔버내의 가스 주입 및 챔버를 제어하여 산화 또는 질화와 같은 원하는 않는 화학반응을 제거함으로써 우수한 품질의 3차원 물체를 신속하게 제조할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터의 전체적인 구조를 나타내는 도며이다.

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.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터의 전체적인 구조를 나타내는 도면이다.

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.

레이저 장치(100)는 레이저 발생기(110)와, 반사경(121)을 포함하는 인쇄헤드(120)로 이루어진다.

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.

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.

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.

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.

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.

소재공급장치(400)는 공급테이블(410)과, 피스톤(420)을 포함한다.

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.

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 물체을 제조하기 위한 블레이드(blade)로 사용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 3D 프린터는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 컴퓨터는 3D 프린터와 일체로 형성될 수 있다. 컴퓨터에는 다양한 3차원 물체에 대한 데이터가 저장되어 있어 3D 프린터는 이를 이용해 주물사와 같은 다양한 물체를 제작하는 것이 가능하다.

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.

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.

Claims

산화 및 질화와 같은 화학반응을 제거할 수 있는 레이져를 이용하는 3차원 조형물 제작 시스템 및 방법