KR20170122557A - 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터 - Google Patents

고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터 Download PDF

Info

Publication number
KR20170122557A
KR20170122557A KR1020160051690A KR20160051690A KR20170122557A KR 20170122557 A KR20170122557 A KR 20170122557A KR 1020160051690 A KR1020160051690 A KR 1020160051690A KR 20160051690 A KR20160051690 A KR 20160051690A KR 20170122557 A KR20170122557 A KR 20170122557A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pellets
molding
nozzle
molding pellets
pellet
Prior art date
Application number
KR1020160051690A
Other languages
English (en)
Inventor
장중식
Original Assignee
국민대학교산학협력단
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 국민대학교산학협력단 filed Critical 국민대학교산학협력단
Priority to KR1020160051690A priority Critical patent/KR20170122557A/ko
Publication of KR20170122557A publication Critical patent/KR20170122557A/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
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • 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
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • 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
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부 공간이 구획되는 프린터 본체와; 상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되는 스테이지와; 상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되며 상기 스테이지 상에 조형 용융액을 토출하여 3차원 입체물을 형성하는 프린팅 헤드를 포함하되, 상기 프린팅 헤드는, 조형 펠릿을 공급하는 펠릿공급부와; 내부에 길이 방향으로 관통부가 구비되고 상기 펠릿공급부로부터 상기 조형 펠릿이 공급되며 상기 조형 펠릿이 이동하는 관체와, 상기 관체의 상기 관통부에 배치되며 회전에 따라 상기 조형 펠릿을 상기 관체의 일단으로 전진시키는 회전스크류와, 상기 관체의 일단에 형성되며 상기 조형 펠릿이 용융되어 토출되는 노즐촉을 포함하는 노즐관과; 상기 노즐관의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 조형 펠릿을 용융하여 액상의 조형 용융액을 만드는 복수의 히팅부를 포함하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터가 제공된다.

Description

고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터{Three dimensional printer using solid modeling pellet}
본 발명은 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 조형 소스로 사용하지 않고 원재료 형태인 조형 펠릿을 조형 소스로 사용하여 바로 용융하여 3차원 입체물을 조형할 수 있는 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터에 관한 것이다.
3차원 프린터의 제품 조형 방식은 크게 대상 물체를 2차원의 평면형태로 한 층씩 쌓아 올려 3차원으로 적층하면서 용융 부착하여 형태를 만들어가는 적층형과, 재료덩어리를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 절삭형이 있다.
적층형은 파우더(석고나 나일론 등의 가루)나 플라스틱 액체 또는 플라스틱 실을 종이보다 얇은 층(레이어)으로 겹겹이 쌓아 입체 형상을 만들어내는 방식으로서, 레이어가 얇을수록 정밀한 형상을 얻을 수 있고, 채색을 동시에 진행할 수 있는 장점이 있다.
절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아내 입체 형상을 만들어내는 방식으로서, 적층형에 비하여 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만, 재료가 많이 소모되고 컵처럼 안쪽이 파인 모양은 제작하기 어려우며 채색 작업을 따로 해야 하는 단점이 있다.
적층형의 일종으로, 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송롤을 통해 공급하고 공급된 필라멘트를 3차원이송기구에 장착된 히터 노즐에서 용융시켜서 배출하여 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 조형방법이 있다.
필라멘트 용융 적층 성형 방법은 적층 레이어를 얇게 하여 정밀한 조형이 가능하다는 장점이 있으나, 자동차, 건축물 등 대형 물체와 같이 정밀한 조형이 필요하지 않는 경우 조형 시간이 오래 걸리고 고가의 필라멘트가 대량으로 사용되는 문제가 있다.
본 발명은 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 조형 소스로 사용하지 않고 원재료 형태인 조형 펠릿을 조형 소스로 사용하여 바로 용융하여 3차원 입체물을 조형할 수 있는 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부 공간이 구획되는 프린터 본체와; 상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되는 스테이지와; 상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되며 상기 스테이지 상에 조형 용융액을 토출하여 3차원 입체물을 형성하는 프린팅 헤드를 포함하되, 상기 프린팅 헤드는, 조형 펠릿을 공급하는 펠릿공급부와; 내부에 길이 방향으로 관통부가 구비되고 상기 펠릿공급부로부터 상기 조형 펠릿이 공급되며 상기 조형 펠릿이 이동하는 관체와, 상기 관체의 상기 관통부에 배치되며 회전에 따라 상기 조형 펠릿을 상기 관체의 일단으로 전진시키는 회전스크류와, 상기 관체의 일단에 형성되며 상기 조형 펠릿이 용융되어 토출되는 노즐촉을 포함하는 노즐관과; 상기 노즐관의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 조형 펠릿을 용융하여 액상의 조형 용융액을 만드는 복수의 히팅부를 포함하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터가 제공된다.
상기 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터는, 상기 프린팅 헤드의 무게를 측정하는 헤드중량 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 히팅부는, 상기 노즐촉에 인접하여 상기 노즐관의 일단부에 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 히팅부의 각각에는 상기 조형 용융액의 온도를 측정하는 온도센서가 구비될 수 있다.
상기 노즐관은 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터는, 서로 다른 복수의 상기 조형 펠릿이 각각 저장되며, 상기 펠릿 공급부에 상기 복수의 상기 조형 펠릿을 공급하는 복수의 저장부와; 상기 복수의 저장부에 각각 결합되어, 각각의 상기 저장부에서 상기 펠릿 공급부로 공급되는 상기 조형 펠릿을 계량하는 계량부를 더 포함할 수 있다.
또한, 입체 폐기물을 잘게 파쇄하여 조형 펠릿을 재생하며, 상기 복수의 저장부로 재생된 상기 조형 펠릿을 공급하는 파쇄부를 더 포함할 수 있다.
상기 펠릿공급부는, 상기 노즐관과 연통되며, 상기 노즐관에 상기 조형 펠릿을 공급하는 호퍼부와; 상기 호퍼부의 내부에 마련되며, 회전에 따라 상기 조형 펠릿을 혼합하는 혼합스크류를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 조형 소스로 사용하지 않고 원재료 형태인 조형 펠릿을 조형 소스로 사용하여 바로 용융하여 3차원 입체물을 조형할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터의 프린팅 헤드를 간략히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터의 조형 펠릿 공급을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터를 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터의 프린팅 헤드를 간략히 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터의 조형 펠릿 공급을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3에는, 프린터 본체(12), 내부공간(14), 스테이지(16), 프린팅 헤드(18), 입체물(20), 펠릿공급부(22), 조형 펠릿(24, 52), 호퍼부(26), 혼합스크류(28), 관체(30), 관통부(32), 회전스크류(34), 노즐촉(36), 노즐관(38), 히팅부(40), 온도센서(42), 조형 용융액(44), 저장부(46), 계량부(48), 파쇄부(50), 입체 폐기물(54), 공급관(56)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터는, 내부공간(14)이 구획되는 프린터 본체(12)와; 프린터 본체(12)의 내부공간(14)에 배치되는 스테이지(16)와; 프린터 본체(12)의 내부공간(14)에 배치되며 스테이지(16) 상에 조형 용융액(44)을 토출하여 3차원 입체물(20)을 형성하는 프린팅 헤드(18)를 포함한다. 그리고, 프린팅 헤드(18)는, 조형 펠릿(24)을 공급하는 펠릿공급부(22)와; 내부에 길이 방향으로 관통부(32)가 구비되고 펠릿공급부(22)로부터 조형 펠릿(24)이 공급되며 조형 펠릿(24)이 이동하는 관체(30)와, 관체(30)의 관통부(32)에 배치되며 회전에 따라 조형 펠릿(24)을 관체(30)의 일단으로 전진시키는 회전스크류(34)와, 관체(30)의 일단에 형성되며 조형 펠릿(24)이 용융되어 토출되는 노즐촉(36)을 포함하는 노즐관(38)과; 노즐관(38)의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 조형 펠릿(24)을 용융하여 액상의 조형 용융액(44)을 만드는 복수의 히팅부(40)를 포함한다.
프린터 본체(12)는, 본 실시예에 따른 고체 조형 펠릿(24)을 이용하는 3차원 프린터의 몸체를 이루는 것으로, 내부공간(14)이 구획된다. 프린터 본체(12)는, 내부공간(14)이 구획되도록 다수의 프레임이 설치되고, 프레임을 감싸는 투명 패널 등으로 이루어질 수 있다.
프린터 본체(12)의 내부공간(14)에는 후술할 프린팅 헤드(18)를 3차원적으로 이동시키는 3차원이송기구(미도시)가 구비되고, 3차원이송기구에 프린팅 헤드(18)가 결합된다.
스테이지(16)는, 프린터 본체(12)의 내부공간(14)에 배치된다. 스테이지(16)는 프린팅 헤드(18)에서 토출되는 조형 용융액(44)이 적층되어 3차원 입체물(20)이 형성되는 곳으로서, 프린팅 헤드(18)의 이동을 위한 3차원이송기구와 별도로 스테이지(16)가 2차원적으로 이동될 수 있다.
프린팅 헤드(18)는, 프린터 본체(12)의 내부공간(14)에 배치되며 스테이지(16) 상에 조형 용융액(44)을 토출하여 3차원 입체물(20)을 형성한다. 프린팅 헤드(18)는 스테이지(16)에 대향하여 배치되며 프린팅 헤드(18)에서 토출되는 조형 용융액(44)이 스테이지(16)에 적층되면서 3차원 입체물(20)을 형성한다.
이러한, 프린팅 헤드(18)는, 펠릿공급부(22), 노즐관(38), 히팅부(40) 등으로 구성된다.
펠릿공급부(22)는 조형 용융액(44)을 형성하기 위한 고체 상태의 조형 펠릿(24)을 저장하고 있다가 공급한다. 조형 펠릿(24)은 열가소성 플라스틱, ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PLA(Polyactic acid), 유리 등 열에 의해 용융되는 재질로서, 알갱이 형태로 제공되는 것을 말한다.
필라멘트 용융 적층 성형 방법에 사용되는 필라멘트의 경우에도 이러한 원재료 형태인 조형 펠릿(24)을 와이어 형태로 필라멘트를 제조하게 된다.
종래와 같이, 필라멘트를 용융하여 3차원 입체물(20)을 형성하는 경우 적층 레이어를 얇게 하여 정밀도가 높은 조형물을 제작할 수 있으나, 자동차, 건축물 등 대형의 3차원 입체물(20)을 형성하는 경우 조형 효율이 떨어질 우려가 있었다.
본 실시예에서는 이러한 필라멘트를 조형 소스로 사용하지 않고 원재료 형태인 조형 펠릿(24)을 조형 소스로 사용함으로써 조형 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
한편, 3차원 프린팅 과정에서 프린팅에 오류가 발생하는 경우 이미 조형된 입체물이 폐기될 수 있는데 이는 고가의 조형 소스의 낭비를 초래한다. 본 실시예에서는 조형 과정에서 발생한 이러한 입체 폐기물(54)을 재활용할 수 있다. 즉, 입체 폐기물(54)을 조형 펠릿(52) 형태로 잘게 파쇄하고 이를 조형 소스로 사용함으로써 재료의 낭비를 줄일 수 있다.
노즐관(38)은, 내부에 길이 방향으로 관통부(32)가 구비되고 펠릿공급부(22)로부터 조형 펠릿(24)이 공급되며 조형 펠릿(24)이 이동하는 관체(30)와; 관체(30)의 관통부(32)에 배치되며 회전에 따라 조형 펠릿(24)을 관체(30)의 일단으로 전진시키는 회전스크류(34)와; 관체(30)의 일단에 형성되며 조형 펠릿(24)이 용융되어 토출되는 노즐촉(36)을 포함한다.
관체(30)는, 내부에 길이 방향으로 관통부(32)가 구비되고, 펠릿공급부(22)로부터 조형 펠릿(24)이 공급되어 조형 펠릿(24)이 이동하는 통로를 제공한다. 관체(30)의 길이 방향으로는 관통부(32)가 형성되고 펠릿공급부(22)로부터 유입되는 고체 상태의 조형 펠릿(24)이 관통부(32)를 따라 이동한다. 조형 펠릿(24)의 이동을 위해 관체(30)의 관통부(32)에는 회전스크류(34)가 구비되며, 회전스크류(34)의 회전에 따라 관통부(32)의 조형 펠릿(24)이 일단으로 전진되거나 타단으로 후퇴하게 된다.
회전스크류(34)의 단부에는 모터(미도시) 등의 구동부가 결합되어 정역 회전에 따라 노즐관(38)의 관통부(32) 내의 조형 펠릿(24)을 전진시키거나 후진시킬 수 있다. 회전스크류(34)의 나사산의 간격은 조형 펠릿(24)의 크기, 조형 용융액(44)의 토출 속도 등을 고려하여 결정될 수 있다.
노즐촉(36)은, 관체(30)의 일단에 형성되며 조형 펠릿(24)이 용융되어 토출된다. 노즐관(38)의 외주에는 내부의 조형 펠릿(24)에 열을 가하는 히팅부(40)가 구비되고 히팅부(40)의 열에 의해 조형 펠릿(24)이 용융되어 형성되는 조형 용융액(44)이 노즐촉(36)을 통하여 스테이지(16) 상으로 토출된다.
관체(30)와 노즐촉(36)은 일체로 형성되거나 별도로 제조되어 결합될 수 있다. 관체(30)와 노즐촉(36)으로 이루어지는 노즐관(38)은 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있는데, 예를 들면, 황동, 알루미늄 등을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 노즐관(38)의 외측에는 노즐관(38) 내부의 조형 펠릿(24)을 용융하기 위한 히팅부(40)가 구비되는데, 히팅부(40)의 열이 내부의 조형 펠릿(24)으로 잘 전달되도록 노즐관(38)은 열전도율이 높은 재질로 이루지는 것이다.
복수의 히팅부(40)는, 노즐관(38)의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 조형 펠릿(24)을 용융하여 액상의 조형 용융액(44)을 만든다.
히팅부(40)는 노즐관(38) 내부를 따라 이동하는 고체 상태의 조형 펠릿(24)에 열을 가하여 용융한다. 히팅부(40)는 노즐관(38)의 길이 방향으로 따라 서로 이격되어 설치될 수 있는데, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐촉(36)에 인접하여 노즐관(38)의 일단부에 서로 이격되어 배치되도록 구성하였다. 펠릿공급부(22)와 연결되는 노즐관(38)의 타단을 통해 조형 펠릿(24)이 관통부(32)로 유입되고 관통부(32)로 유입되는 고체 상태의 조형 펠릿(24)은 회전스크류(34)의 회전에 따라 노즐관(38)의 일단부로 이동하면서 노즐촉(36)에서 토출되기 직전에 용융되도록 구성한 것이다. 예를 들면, 노즐관(38)의 타단에서 조형 펠릿(24)을 용융하여 조형 용융액(44)을 형성하는 경우, 조형 용융액(44)이 노즐관(38)을 따라 이동하는 과정에서 온도 변화가 발생하여 고형화될 수 있기 때문이다.
한편, 본 실시예에서는 노즐관(38)의 일단부에 복수의 히팅부(40)를 배치하였다. 단수로 히팅부(40)를 구성하는 경우 조형 펠릿(24)을 정확한 용융 온도로 가열하지 않으면 용융되지 않은 알갱이들이 조형 용융액(44)에 분포되어 정밀한 프린팅이 될 수 없고, 또한, 서로 다른 용융 온도를 갖는 여러 물질을 동시에 용융하여 토출하고자 하는 경우 여러 물질을 동시에 용융할 수 있는 용융 온도를 결정하는 것이 매우 어렵기 때문이다.
본 실시예의 경우, 노즐관(38)을 따라 서로 이격되어 있는 복수의 히팅부(40)에서 순차적으로 열을 가하면서 조형 펠릿(24)이 균질하게 융융되도록 할 수 있다. 복수의 히팅부(40) 각각에는 각 히팅부(40) 위치에서의 조형 용융액(44)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(42)가 부착되는데, 제어부(미도시)에서 각 히팅부(40)에서의 조형 용융액(44)의 온도를 측정하여 최적의 용융 온도를 결정하게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 고체 조형 펠릿(24)을 이용하는 3차원 프린터는, 상술한 프린팅 헤드(18)의 무게를 측정하는 헤드중량 측정부(미도시)를 포함한다. 히팅부(40)의 가열에 따라 고체 상태의 조형 펠릿(24)이 액체 상태의 조형 용융액(44)으로 상변화가 이루어지는 경우 물리적으로 중량이 변동이 발생하게 되는데, 히팅부(40)에서의 조형 용융액(44)의 온도 측정과 함께 프린팅 헤드(18)의 무게를 측정하여 프린팅 헤드(18)의 무게의 변화가 일어날 때의 조형 용융액(44)의 온도를 해당 조형 펠릿(24)의 최적의 용융 온도를 선정할 수 있다.
조형 펠릿(24)의 종류나 특성을 알고 있는 경우에는 실험성적서 등에 의해 해당 조형 펠릿(24)의 최적의 용융 온도를 미리 알 수 있으나, 입체 폐기물(54)을 재활용하는 경우에는 해당 입체 폐기물(54)의 정확한 용융 온도를 알 수 없는 경우가 많기 때문에 상술한 복수의 히팅부(40), 온도센서(42), 헤드중량 측정부(미도시)에 의해 해당 입체 폐기물(54)의 정확한 용융 온도를 결정할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 3차원 프린터의 조형 펠릿 공급을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따른 3차원 프린터는, 서로 다른 복수의 조형 펠릿(24)이 각각 저장되며, 펠릿공급부(22)에 복수의 조형 펠릿(24)을 공급하는 복수의 저장부(46)와; 복수의 저장부(46)에 각각 결합되어, 각각의 저장부(46)에서 펠릿공급부(22)로 공급되는 조형 펠릿(24)을 계량하는 계량부(48)를 포함한다.
서로 다른 특성을 갖는 복수의 조형 펠릿(24)을 혼합함으로써 새로운 특성을 갖는 조형 용융액(44)을 제조할 수 있다. 예를 들면, 서로 다른 색상의 조형 펠릿(24)을 적절한 배합비로 혼합하여 원하는 색상의 조형 용융액(44)을 형성하여 다양한 색상의 3차원 입체물(20)을 형성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 저장부(46) 각각에는 조형 펠릿(24)의 배합량을 조절할 수 있는 계량부(48)가 구비되어 있는데, 사용자가 원하는 특성에 따라 복수의 조형 펠릿(24)의 배합량을 결정하고 이에 따라 각 저장부(46)의 계량부(48)에서 조형 펠릿(24, 52)을 계량하고 이를 혼합하여 공급관(56)을 통해 펠릿공급부(22)에 공급한다.
본 실시예에 따른 펠릿공급부(22)는, 노즐관(38)과 연통되며 노즐관(38)에 조형 펠릿(24, 52)을 공급하는 호퍼부(26)와; 호퍼부(26)의 내부에 마련되며 회전에 따라 조형 펠릿(24)을 혼합하는 혼합스크류(28)를 포함한다. 상기와 같이, 각 저장부(46)의 계량부(48)에서 계량되어 펠릿공급부(22)로 유입되는 서로 다른 조형 펠릿(24)은 호퍼부(26)의 혼합스크류(28)의 회전에 따라 서로 혼합되어 노즐관(38)으로 유입된다. 서로 혼합되는 조형 펠릿(24)은 노즐관(38)의 복수의 히팅부(40)에 의해 용융되면서 조형 용융액(44)으로 상변화가 일어나게 된다. 이 경우, 서로 다른 특성을 갖는 조형 펠릿(24)의 용융 온도는 서로 다를 수 있기 때문에 상술한 바와 같이 복수의 히팅부(40)를 거치면서 최적의 용융 온도가 결정되고 최적의 용융 온도로 가열되어 균질한 조형 용융액(44)을 형성할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터는, 입체 폐기물(54)을 재활용할 수 있다. 3차원 프린팅 과정에서 프린팅에 오류가 발생하는 경우 이미 조형된 입체물(54)이 폐기될 수 있는데 이는 고가의 조형 소스의 낭비를 초래한다. 본 실시예에서는 이러한 입체 폐기물(54)을 잘게 파쇄하여 이를 프린팅 헤드(18)에 공급함으로써 재활용이 가능하다.
덩어리 형태로 잘려진 입체 폐기물(54)이 유입되면 파쇄부(50)를 이를 잘게 파쇄하여 조형 펠릿(52) 형태로 재생하고 이를 저장부(46)로 공급한다. 저장부(46)로 공급된 재생 조형 펠릿(52)은 다시 프린팅 헤드(18)로 공급되어 조형 소스로 사용된다.
파쇄부(50)는 파쇄 과정을 다단으로 구성하여 큰 덩어리부터 순차적으로 파쇄하여 조형 소스를 사용하기 알맞은 펠릿 형태로 파쇄하여 이를 저장부(46)에 공급하도록 구성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
12: 프린터 본체 14: 내부공간
16: 스테이지 18: 프린팅 헤드
20: 입체물 22: 펠릿공급부
24, 52: 조형 펠릿 26: 호퍼부
28: 혼합스크류 30: 관체
32: 관통부 34: 회전스크류
36: 노즐촉 38: 노즐관
40: 히팅부 42: 온도센서
44: 조형 용융액 46: 저장부
48: 계량부 50: 파쇄부
54: 입체 폐기물 56: 공급관

Claims (8)

  1. 내부 공간이 구획되는 프린터 본체와;
    상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되는 스테이지와;
    상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되며 상기 스테이지 상에 조형 용융액을 토출하여 3차원 입체물을 형성하는 프린팅 헤드를 포함하되,
    상기 프린팅 헤드는,
    조형 펠릿을 공급하는 펠릿공급부와;
    내부에 길이 방향으로 관통부가 구비되고 상기 펠릿공급부로부터 상기 조형 펠릿이 공급되며 상기 조형 펠릿이 이동하는 관체와, 상기 관체의 상기 관통부에 배치되며 회전에 따라 상기 조형 펠릿을 상기 관체의 일단으로 전진시키는 회전스크류와, 상기 관체의 일단에 형성되며 상기 조형 펠릿이 용융되어 토출되는 노즐촉을 포함하는 노즐관과;
    상기 노즐관의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 조형 펠릿을 용융하여 액상의 조형 용융액을 만드는 복수의 히팅부를 포함하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린팅 헤드의 무게를 측정하는 헤드중량 측정부를 더 포함하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 히팅부는,
    상기 노즐촉에 인접하여 상기 노즐관의 일단부에 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 히팅부의 각각에는 상기 조형 용융액의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노즐관은 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터.
  6. 제1항에 있어서,
    서로 다른 복수의 상기 조형 펠릿이 각각 저장되며, 상기 펠릿 공급부에 상기 복수의 상기 조형 펠릿을 공급하는 복수의 저장부와;
    상기 복수의 저장부에 각각 결합되어, 각각의 상기 저장부에서 상기 펠릿 공급부로 공급되는 상기 조형 펠릿을 계량하는 계량부를 더 포함하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터.
  7. 제1항에 있어서,
    입체 폐기물을 잘게 파쇄하여 조형 펠릿을 재생하며, 상기 복수의 저장부로 재생된 상기 조형 펠릿을 공급하는 파쇄부를 더 포함하는, 고체 조형 펠릿을 이용한 3차원 프린터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 펠릿공급부는,
    상기 노즐관과 연통되며, 상기 노즐관에 상기 조형 펠릿을 공급하는 호퍼부와;
    상기 호퍼부의 내부에 마련되며, 회전에 따라 상기 조형 펠릿을 혼합하는 혼합스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터.
KR1020160051690A 2016-04-27 2016-04-27 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터 KR20170122557A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160051690A KR20170122557A (ko) 2016-04-27 2016-04-27 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160051690A KR20170122557A (ko) 2016-04-27 2016-04-27 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170122557A true KR20170122557A (ko) 2017-11-06

Family

ID=60384180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160051690A KR20170122557A (ko) 2016-04-27 2016-04-27 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170122557A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102148637B1 (ko) * 2020-05-13 2020-08-27 청년선도기업협동조합 펠릿 3d 프린터의 펠릿 주입 방법 및 펠릿 이송 시스템
KR102290995B1 (ko) * 2020-11-20 2021-08-19 (주)화암인더스트리 폐 플라스틱을 활용한 리사이클링 3d프린터
WO2021167198A1 (ko) * 2020-02-17 2021-08-26 숭실대학교 산학협력단 절삭부가 결합된 3차원 프린터
WO2021177533A1 (ko) * 2020-03-03 2021-09-10 숭실대학교 산학협력단 절삭부가 결합된 3차원 프린터
KR102623230B1 (ko) * 2023-07-06 2024-01-10 주식회사 나노기공세라믹 소성대상 전자부품용 15cm길이 메쉬형 세라믹 소결판형성 자동화장치 및 방법, 이를 통해 형성된 15cm길이 메쉬형 세라믹 소결판

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021167198A1 (ko) * 2020-02-17 2021-08-26 숭실대학교 산학협력단 절삭부가 결합된 3차원 프린터
WO2021177533A1 (ko) * 2020-03-03 2021-09-10 숭실대학교 산학협력단 절삭부가 결합된 3차원 프린터
KR102148637B1 (ko) * 2020-05-13 2020-08-27 청년선도기업협동조합 펠릿 3d 프린터의 펠릿 주입 방법 및 펠릿 이송 시스템
KR102290995B1 (ko) * 2020-11-20 2021-08-19 (주)화암인더스트리 폐 플라스틱을 활용한 리사이클링 3d프린터
KR102623230B1 (ko) * 2023-07-06 2024-01-10 주식회사 나노기공세라믹 소성대상 전자부품용 15cm길이 메쉬형 세라믹 소결판형성 자동화장치 및 방법, 이를 통해 형성된 15cm길이 메쉬형 세라믹 소결판

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101807794B1 (ko) 다중 조형 용융액을 토출하는 3차원 프린터 헤드 및 이를 포함하는 3차원 프린터
KR20170122557A (ko) 고체 조형 펠릿을 이용하는 3차원 프린터
US10836090B2 (en) Three-dimensional fabrication with cavity filling
US11034074B2 (en) Multi-nozzle extruder for use in three-dimensional object printers
EP3002108B1 (en) Apparatus for three-dimensional printing
US10625466B2 (en) Extrusion printheads for three-dimensional object printers
KR101523692B1 (ko) 3차원 프린터
US20180027615A1 (en) Electromagnetic print nozzle for direct-write additive manufacturing
US9527245B2 (en) Method of 3D printing
US20180079139A1 (en) 3D printer spray nozzle capable of adjusting cross section areas of extruded materials and method for controling printing speed and precision of the 3D printer spray nozzle
KR101887928B1 (ko) 3차원 프린터 헤드, 3차원 프린터 및 3차원 프린팅 펜
KR101610897B1 (ko) 다양한 색상이 구현되는 3차원 프린터
JP5913062B2 (ja) 射出成形機、射出成形システム、および原料計量装置
KR101719245B1 (ko) 3 d 프린터용 재료공급장치 및 재료공급방법
KR20150126120A (ko) 3 d 프린터용 재료공급장치 및 재료공급방법
WO2016030761A2 (en) Method of 3d printing and pen therefor
KR20190062664A (ko) 미용융을 방지한 모듈형 스마트노즐
RU2745944C1 (ru) Экструдер 3д принтера c конвекционным нагревом
US20220288842A1 (en) Method and extrusion apparatus for extrusion of fiber-reinforced plastic material for the additive manufacture of a component
JP2020168802A (ja) 可塑化装置の材料供給方法および可塑化装置の材料供給装置
JP6118619B2 (ja) 可塑化装置、成形装置、可塑化方法、及び成形品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application