KR20170137531A - Fdm 3d printer which able to large-area printing and printing time reduction, and photo sculptures made by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터 및 이에 의해 제작된 3D 사진 조형물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융된 고체 필라멘트가 고체화 되면서 발생하는 열수축 현상에 의해 바닥 모서리 부분이 휘는 것을 방지하는 휨방지베드(500)를 이용하여 3D 사진 출력하고, 이를 LED 백라이트 유닛과 도광판(620)과 크래들유닛(630) 및 전원유닛(640)과 결합하여 3D 사진 조형물을 제작하도록 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터 및 이에 의해 제작된 3D 사진 조형물에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to an FDM 3D printer capable of shortening the output of a large area and a 3D photoprocess made thereby, and more particularly, Area output for producing 3D photographic sculptures by combining the LED backlight unit, the light guide plate 620, the cradle unit 630, and the power source unit 640 by using a deflection preventing bed And an FDM 3D printer capable of shortening the output time, and 3D photographic sculptures produced thereby.
3D 프린터란 입체적으로 그려진 물건을 마치 미분하듯이 가로로 1만 개 이상 잘게 잘라 분석하여 아주 얇은 막(레이어)을 한 층씩 쌓아 물건의 바닥부터 꼭대기까지 완성하는 프린터로써, 최근 관련 산업이 크게 성장하고 있다.
The 3D printer is a printer that finishes from the bottom to the top of a product by stacking very thin layers (layers) by analyzing the pieces drawn in three dimensions as if they are differentiated by more than 10,000 pieces horizontally. have.
이러한 3차원 프린터는 설계에 따라 레이어를 넓거나 좁게, 위치를 조절해 쌓아 올릴 수 있으며, 맨눈에는 곡선처럼 보이는 부분도 현미경으로 보면 계단처럼 들쭉날쭉하므로, 따라서 레이어가 얇으면 얇을수록 물건이 더 정교해지는 특징이 있다.
These three-dimensional printers can be stacked up and down depending on the design. The thinner the layer, the more elaborate the material becomes. Feature.
3차원 프린터에 들어가는 재료는 주로 가루(파우더)와 액체, 실의 형태이고, 가루와 액체, 그리고 녹인 실은 아주 미세한 한 겹(레이어)으로 굳힌 뒤, 이 겹들을 무수히 쌓아 올려 물건을 만드는 방식이다.
The materials that enter the three-dimensional printers are mainly powder (powder), liquid, and yarn, and powder, liquid, and melt yarn are hardened into a very fine layer (layer) and then stacked to form objects.
이중 FDM(응용수지 압출 적층 조형) 방식의 3D 프린터는 열가소성 수지 소재의 필라멘트를 노즐 안에서 뜨거운 온도로 가열하여 용융시킨 상태로 압출기를 이용하여 얇은 필름 형태로 적층시키는 방식을 이용한다.
In the 3D printer of the FDM (application resin extrusion laminating method) method, a filament of a thermoplastic resin material is heated in a nozzle to a hot temperature and melted, and a laminate is formed by using an extruder in a thin film form.
상기 FDM 방식의 3D 프린터는 SLA(선택적 레이저 소결 조형) 방식에 비해 기계장치가 비교적 간단하고 장비가격, 유지보수비가 저렴한 장점이 있지만 2D 이미지를 상기 FDM 방식을 이용하여 3D 프린팅할 경우, 밝은 색 영역을 표현하기 위해 기본적으로 출력해야 하는 출력 두께가 상당하고 이는 2D 사진 크기의 전면적을 차지하기 때문에 총 출력 시간이 많은 문제점이 있다.
The 3D printer of the FDM type is advantageous in that it is comparatively simple in mechanical device and low in equipment price and maintenance ratio as compared with the SLA (selective laser sintering and shaping) method. However, when 3D images are printed using the FDM method, The total output time is large because the output thickness to be output is basically large in order to express the total size of the 2D picture size.
또한, 열가소성 수지를 용융시켜 출력함에 따라 필라멘트가 고체화되면서 열수축 현상에 의해 바닥면에 위치한 3D 사진 출력물의 모서리 부분이 휘어지는 큰 문제점이 있으며, 바닥면으로부터 3D 사진 출력물을 떼어낼 때에도 파손이 발생하여 대면적의 사진으로 갈수록 3D 사진 출력의 품질이 매우 떨어지는 문제점이 발생한다.
In addition, as the thermoplastic resin is melted and output, the filament becomes solidified, and the corner portion of the 3D photographic print located on the floor surface is warped due to heat shrinkage phenomenon. Also, when the 3D photographic printout is removed from the bottom surface, The quality of the output of the 3D image is very low as the area of the image increases.
한편 출력된 3D 사진에 조명을 결합한 제품들이 최근 다양하게 나오고 있으며, 공개실용신안공보 제20-2016-0001292호 및 등록실용신안공보 제20-0467110호와 같이 이를 특허기술화 하기 위한 시도가 여럿 있어 왔다.
On the other hand, there have been a variety of products that combine the output 3D images with lights, and there have been attempts to patent them as disclosed in Korean Utility Model Publication No. 20-2016-0001292 and Korean Utility Model Publication No. 20-0467110 come.
그러나 상기의 종래 기술들은 기존 FDM 3D 프린터의 문제점과 마찬가지로 간판, 베너 등 대면적의 2D 사진에 대해서는 적용이 어렵고 적용된 제품들 역시 생산성이 좋지 못한 문제점이 여전히 남아 있다.
However, the above-mentioned conventional techniques are difficult to apply to large-area 2D photographs such as signboards and banners, as well as the problems of existing FDM 3D printers, and the applied products also have poor productivity.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 더욱 상세하게는 용융된 고체 필라멘트가 고체화 되면서 발생하는 열수축 현상에 의해 바닥 모서리 부분이 휘는 것을 방지하는 휨방지베드(500)를 이용하여 3D 사진 출력하고, 이를 LED 백라이트 유닛과 도광판(620)과 크래들유닛(630) 및 전원유닛(640)과 결합하여 3D 사진 조형물을 제작하도록 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터 및 이에 의해 제작된 3D 사진 조형물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a bending prevention bed (500) for preventing a bottom edge portion from being bent by heat shrinkage caused by solidification of a molten solid filament A FDM 3D printer capable of outputting a 3D photograph using the LED backlight unit, the light guide plate 620, the cradle unit 630, and the power unit 640 to produce a 3D photographic image, And to provide a 3D photographic sculpture produced thereby.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 열가소성 플라스틱 소재로 형성된 고체 필라멘트를 녹인 후 압출기로 연속적으로 밀어내면서 적층하여 대상물을 출력하는 FDM 3D 프린터에 있어서, 상기 프린터는 내부에 3D 프린팅을 위한 대면적의 작업 공간이 형성된 케이스(100)와, 상기 케이스(100)의 내부 상측에 구비되며, 열가소성 수지로 형성된 고체 필라멘트를 압출하여 분사하는 압출노즐(200)과, 케이스(100) 내부에서 상기 압출노즐(200)의 3차원 움직임을 제어하도록 3개의 암(Arm)으로 이루어진 압출노즐이송부(300)와, 상기 압출노즐(200)로부터 분사되어지는 열가소성 수지의 양과 분사 위치, 색상 표현 등 3D 사진 조형물을 출력하기 위한 전반적인 제어권한을 지닌 통합컨트롤러(400) 및, 용융된 고체 필라멘트가 고체화 되면서 발생하는 열수축 현상에 의해 바닥 모서리 부분이 휘는 것을 방지하며, 그 위에 열가소성 수지가 분사되어 3D 조형물이 출력되는 휨방지베드(500)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an FDM 3D printer which melts solid filaments formed of a thermoplastic plastic material and continuously stacks them while pushing them with an extruder to output an object, wherein the printer has a large- An extrusion nozzle 200 provided on the upper side of the case 100 for extruding and injecting a solid filament formed of a thermoplastic resin and an extrusion nozzle 200 disposed inside the case 100, 200, and a three-dimensional (3D) photographic image including the amount of thermoplastic resin injected from the extrusion nozzle 200, the injection position, color representation, and the like, An integrated controller 400 having an overall control authority for outputting the solid filaments, and a heat shrinkage phenomenon caused by solidification of the molten solid filament Prevent the shut edge bent portion, and that a thermoplastic resin is sprayed over and characterized in that comprising an anti-warping is the 3D output sculpture bed 500.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 압출노즐이송부(300)는 3개의 암(Arm)이 압출노즐(200)의 X축, Y축 ,Z축을 동시에 움직여 상기 휨방지베드(500) 위에 출력물을 적층해 가는 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, the extrusion nozzle sending unit 300 moves the X axis, the Y axis, and the Z axis of the extrusion nozzle 200 at the same time so that three arms can move on the flexure prevention bed 500 And the printed matter is laminated.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 통합컨트롤러(400)는 2D 사진을 스캔하여 색상, 깊이, 명암 정보를 입력받고 이를 기반으로 3D 설계도를 생성해내는 3D 모델링부(410)와, 생성된 3D 설계도를 기반으로 열가소성 수지의 분사량 정보 및 분사위치 정보를 결정하는 필라멘트 연산부(420)와, 칼라 출력에 대한 입력 정보가 수신되어지면 이종 소재를 혼합하여 멀티 컬러를 구현하는 색상정보 판단부(430) 및, 색상정보를 포함한 예상 3D모델을 출력전에 시각화하여 제공하는 3D예상모델 산출부(440);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, the integrated controller 400 includes a 3D modeling unit 410 that receives color, depth, and contrast information by scanning a 2D photograph and generates a 3D design diagram based on the received color, depth, and contrast information, A filament operation unit 420 for determining the injection amount information and the injection position information of the thermoplastic resin based on the 3D design diagram, a color information determination unit 430 for implementing multicolor by mixing the heterogeneous materials when the input information on the color output is received And a 3D predictive model calculator 440 for visualizing and providing an expected 3D model including color information before output.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 휨방지베드(500)는 일반적으로 사용되는 출력베드(510) 위에 상기 고체 필라멘트와 동일한 소재인 열가소성 수지로 형성된 열가소성 수지 시트(520)가 삽입된 것으로서, 고체 필라멘트가 상기 열가소성 수지 시트(520) 위에 액체 상태로 용융되어 적층되어짐으로써 상기 고체 필라멘트 소재와 열가소성 수지 시트(520)를 구성하는 소재가 결합력이 우수하여 고체화 과정에서 발생하는 휨 또는 수축 현상을 방지하고, 2D 사진의 밝은 색 영역을 표현하는데 소모되는 출력 두께를 상기 열가소성 수지 시트(520)가 대체함으로써, 출력 시간이 오래 소요되며 휨 또는 수축 현상이 크게 발생하는 대면적의 3D 출력물에 대해서도 대면적 출력 및 시간 단축이 가능한 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, the warp prevention bed 500 is formed by inserting a thermoplastic resin sheet 520 formed of a thermoplastic resin, which is the same material as the solid filament, on a generally used output bed 510, Since the solid filament is melted and laminated on the thermoplastic resin sheet 520 in a liquid state, the material constituting the solid filament material and the thermoplastic resin sheet 520 has excellent bonding force to prevent warpage or shrinkage in the solidification process And the output thickness consumed for expressing the bright color region of the 2D photograph is replaced by the thermoplastic resin sheet 520, so that even for a large-area 3D output in which the output time is long and the bending or shrinking phenomenon occurs largely, Output and time can be shortened.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터에 의해 제작된 3D 사진 조형물에 있어서, 상기 3D 사진 조형물은 3D 출력물 및 이를 비추기 위한 조명기구가 내부에 구비되어지는 3D 사진 조형프레임(610)과, LED 백라이트 유닛의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하여 3D 출력물에 조명을 고르게 분산시키며 아크릴 또는 열가소성 수지로 이루어진 도광판(620)과, LED 백라이트 유닛이 내부에 구비되어지며 상기 3D 출력물을 거치하기 위한 크래들유닛(630)과, 휴대폰 어댑터를 이용하여 마이크로5핀과 같이 범용적인 전원공급 방식으로 LED 백라이트 유닛을 작동시키기 위한 전원유닛(640);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, there is provided a 3D photographic sculpture produced by an FDM 3D printer capable of shortening a large area output and a shortening of output time, wherein the 3D photographic sculpture includes a 3D output and a lighting device for illuminating the 3D output A light guide plate 620 made of acrylic or thermoplastic resin to uniformly distribute the light to the 3D output by performing the brightness and the uniform lighting function of the LED backlight unit, A cradle unit 630 for receiving the 3D output and a power unit 640 for operating the LED backlight unit in a general power supply manner such as a micro 5 pin using a mobile phone adapter .
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 3D 사진 조형물은 3D 사진 조형프레임(610) 내부에 도광판(620)이 설치되어지고, 그 위에 LED 백라이트 유닛이 구비된 크래들유닛(630)과 3D 출력물이 설치되어지며, 전원유닛(640)을 더 구비함으로써 상기 전원유닛(640)을 통해 LED 백라이트 유닛이 작동하여 상기 도광판(620)을 통해 3D 출력물을 면적마다 차이 없이 균일한 조도로 비추게 되며, 상기 도광판(620)의 후면에 상기 3D 출력물의 실사 이미지를 OH필름에 출력하여 붙여 컬러를 구현하는 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, the 3D photographic sculpture includes a cradle unit 630 provided with a light guide plate 620 inside a 3D photo shaping frame 610, a cradle unit 630 provided with an LED backlight unit thereon, And the LED backlight unit operates through the power source unit 640 by providing the power source unit 640 so that the 3D output is illuminated uniformly through the light guide plate 620 irrespective of the area, And a real image of the 3D output is printed on the OH film on the rear surface of the light guide plate 620 to realize a color.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 크래들유닛(630)은 푸쉬 스위치를 더 구비하여, 3D 출력물이 상기 크래들유닛(630)에 삽입되어질 경우에만 LED 백라이트 유닛이 작동하여 발광되어지거나, 또는 충전배터리를 더 구비하여, 충전 후 상기 전원유닛(640)을 콘센트에 연결하지 않고도 무선으로 LED 백라이트 유닛이 작동하여 발광되어지는 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, the cradle unit 630 further includes a push switch so that the LED backlight unit is operated to emit light only when the 3D output is inserted into the cradle unit 630, And the LED backlight unit is operated to emit light wirelessly without connecting the power source unit 640 to the outlet after charging.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 3D 사진 조형프레임(610)은 3D 사진 이외에도, 3D 전등커버, 3D 지시등, 3D 동화책, 3D 퍼즐, 3D 배너, 3D 실/내외 간판, 3D 인테리어 조명, 3D 광고물 중 하나에 대한 프레임으로 이용되어지는 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, the 3D photo shaping frame 610 may include a 3D light fixture, a 3D light indicator, a 3D animation book, a 3D puzzle, a 3D banner, a 3D room / And is used as a frame for one of the 3D advertisements.
한편 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 함으로써 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명은 장비 크기가 작아 휴대성이 우수하며 구매 비용이 저렴하고, 또한 3D 사진 출력물에 대한 별도의 후처리 공정이 불필요하기 때문에 생산성을 높일 수 있어 1일 출력 능력이 우수한 장점이 있다.
The present invention is advantageous in that it can improve productivity because it is small in equipment size, is excellent in portability, is low in purchase cost, and does not require a separate post-processing process for 3D photographic prints.
그리고 장비 설치 면적이 작고 내부 환경 조성 면에서 기존 제품에 비해 우수하므로, 향후 3D 사진 출력 프랜차이즈 업체 및 유명 관광지 등에서 현장 출력 서비스를 제공할 수 있다.
Since it has a small installation area and is superior to existing products in terms of creating an internal environment, it is possible to provide on-site printing service in 3D photo printing franchise companies and famous sightseeing spots.
더욱이, 이종 소재를 혼합하거나 OH필름을 이용하여 멀티 컬러를 구현할 수 있어, 향후 2D 이미지를 양각 또는 음각을 이용한 3D 출력이 아닌 3D 모델링 자체를 출력 후 LED 백라이트 유닛과 같은 조명 또는 광원과 결합함으로써 새로운 제품을 창출할 수 있는 장점이 있다.
Furthermore, it is possible to mix multicomponent materials or use OH film to realize multicolor. By combining the 3D modeling itself with the illumination or light source such as the LED backlight unit, not the 3D output using the embossed or embossed 2D image, There is an advantage that a product can be created.
도 1은 종래기술에 따른 FDM 3D 프린터를 이용한 모델링 형상의 제작과정을 설명하는 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터의 구조를 설명하는 단면도,
도 3은 종래기술에 따른 FDM 3D 프린터와 본 발명에 따른 FDM 3D 프린터의 출력베드 차이에 의한 성능차이를 설명하는 공정비교도,
도 4는 본 발명에 따른 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터를 이용한 모델링 형상의 제작과정을 설명하는 공정도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram for explaining a manufacturing process of a modeling shape using an FDM 3D printer according to the prior art;
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of an FDM 3D printer capable of shortening a large area output and an output time according to the present invention,
FIG. 3 is a process comparative diagram illustrating performance differences due to difference in output bed between an FDM 3D printer according to the prior art and an FDM 3D printer according to the present invention.
FIG. 4 is a process diagram illustrating a process of manufacturing a modeling shape using an FDM 3D printer capable of shortening a large area output and an output time according to the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 2는 본 발명에 따른 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터의 구조를 설명하는 단면도이다.
First, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of an FDM 3D printer capable of shortening a large area output and an output time according to the present invention.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 열가소성 플라스틱 소재로 형성된 고체 필라멘트를 녹인 후 압출기로 연속적으로 밀어내면서 적층하여 대상물을 출력하는 FDM 3D 프린터에 관한 것으로, 케이스(100)와 압출노즐(200)과 압출노즐이송부(300)와 통합컨트롤러(400) 및 휨방지베드(500)를 포함하여 구성된다.
As shown in FIG. 2, the present invention relates to an FDM 3D printer for melting a solid filament formed of a thermoplastic plastic material, and continuously stacking the solid filament with an extruder to output an object. The case 100 and the extrusion nozzle 200 And an extrusion nozzle includes a feeder 300, an integrated controller 400, and a bending prevention bed 500.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터의 각각의 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, each component of the FDM 3D printer capable of shortening the output time and outputting a large area according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저 상기 케이스(100)는 내부에 3D 프린팅을 위한 대면적의 작업 공간이 형성된 부재이다. 다음으로 상기 압출노즐(200)은 상기 케이스(100)의 내부 상측에 구비되며, 열가소성 수지로 형성된 고체 필라멘트를 압출하여 분사하는 분사유닛이다.
First, the case 100 is a member having a large work space for 3D printing formed therein. Next, the extrusion nozzle 200 is provided inside the case 100, and is an injection unit for extruding and injecting a solid filament formed of a thermoplastic resin.
그리고 압출노즐이송부(300)는 케이스(100) 내부에서 상기 압출노즐(200)의 3차원 움직임을 제어하도록 3개의 암(Arm)으로 이루어진 부재로써, 3개의 암(Arm)이 압출노즐(200)의 X축, Y축 ,Z축을 동시에 움직여 상기 휨방지베드(500) 위에 출력물을 적층해 가며 출력물을 완성해간다.
The extrusion nozzle transfer unit 300 is a member formed of three arms so as to control the three-dimensional movement of the extrusion nozzle 200 in the case 100. Three arms are connected to the extrusion nozzle 200 The X axis, the Y axis, and the Z axis of the X axis, the Y axis, and the Z axis are simultaneously moved, and the output is stacked on the warp prevention bed 500 to complete the output.
그리고 상기 통합컨트롤러(400)는 상기 압출노즐(200)로부터 분사되어지는 열가소성 수지의 양과 분사 위치, 색상 표현 등 3D 사진 조형물을 출력하기 위한 전반적인 제어권한을 지닌다.
The integrated controller 400 has overall control authority for outputting the 3D photographic objects such as the amount of the thermoplastic resin injected from the extrusion nozzle 200, the injection position, and the color expression.
이때 상기 통합컨트롤러(400)는 3D 모델링부(410)와 필라멘트 연산부(420)와 색상정보 판단부(430) 및 3D예상모델 산출부(440)를 포함하여 구성된다.
The integrated controller 400 includes a 3D modeling unit 410, a filament operation unit 420, a color information determination unit 430, and a 3D prediction model calculation unit 440.
먼저 상기 3D 모델링부(410)는 2D 사진을 스캔하여 색상, 깊이, 명암 정보를 입력받고 이를 기반으로 3D 설계도를 생성해내며, 상기 필라멘트 연산부(420)는 생성된 3D 설계도를 기반으로 열가소성 수지의 분사량 정보 및 분사위치 정보를 결정하게 된다.
First, the 3D modeling unit 410 scans a 2D photograph to receive color, depth, and contrast information, and generates a 3D design diagram based on the color, depth, and contrast information. The filament operation unit 420 generates a 3D design diagram based on the generated 3D design diagram. The injection amount information and the injection position information are determined.
다음으로 상기 색상정보 판단부(430)는 칼라 출력에 대한 입력 정보가 수신되어지면 이종 소재를 혼합하여 멀티 컬러를 구현하게 되며, 상기 3D예상모델 산출부(440)는 색상정보를 포함한 예상 3D모델을 출력전에 시각화하여 제공하게 된다.
Next, the color information determination unit 430 receives multicolor by mixing disparate materials when input information on a color output is received, and the 3D predictive model calculator 440 calculates an estimated 3D model including color information Is visualized before output.
마지막으로 상기 휨방지베드(500)는 용융된 고체 필라멘트가 고체화 되면서 발생하는 열수축 현상에 의해 바닥 모서리 부분이 휘는 것을 방지하며, 그 위에 열가소성 수지가 분사되어 3D 조형물이 출력되어진다.
Lastly, the bending prevention bed 500 prevents the bottom edge portion from being bent due to heat shrinkage caused by solidification of the molten solid filament, and thermoplastic resin is sprayed on the bottom edge portion, thereby outputting the 3D sculpture.
여기서 상기 휨방지베드(500)는 일반적으로 사용되는 출력베드(510) 위에 상기 고체 필라멘트와 동일한 소재인 열가소성 수지로 형성된 열가소성 수지 시트(520)가 삽입된 것으로서, 열가소성 수지 시트(520)는 ABS, PLA, HIPS, NYLON, 발광소재, 플렉서블 소재 중에 선택하여 제작되어지며, 본 발명의 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 열가소성 특성을 가지는 다른 종류의 수지 소재를 사용할 수도 있으며, 이를 배제하는 아니다.
The bending prevention bed 500 is formed by inserting a thermoplastic resin sheet 520 formed of a thermoplastic resin, which is the same material as the solid filament, on a generally used output bed 510. The thermoplastic resin sheet 520 is made of ABS, PLA, HIPS, NYLON, a light emitting material, and a flexible material. Other types of resin materials having thermoplastic properties may be used within the range of achieving the objects and functions of the present invention. .
따라서, 고체 필라멘트가 동일한 소재로 이루어진 상기 열가소성 수지 시트(520) 위에 액체 상태로 용융되어 적층되어짐으로써, 상기 고체 필라멘트 소재와 열가소성 수지 시트(520)를 구성하는 소재가 결합력이 우수하여 고체화 과정에서 발생하는 휨 또는 수축 현상을 방지할 수 있다.
Accordingly, since the solid filament is melted and laminated on the thermoplastic resin sheet 520 made of the same material in a liquid state, the material constituting the solid filament material and the thermoplastic resin sheet 520 is excellent in bonding force, It is possible to prevent warping or shrinking phenomenon.
또한 2D 사진의 밝은 색 영역을 표현하는데 소모되는 출력 두께를 3D 출력물과 동일한 소재로 이루어진 열가소성 수지 시트(520)가 대체함으로써, 출력 시간이 오래 소요되며 휨 또는 수축 현상이 크게 발생하는 대면적의 3D 출력물에 대해서도 대면적 출력 및 시간 단축이 가능하다.
In addition, the thermoplastic resin sheet 520, which is made of the same material as the 3D output, is substituted for the output thickness consumed in expressing the bright color area of the 2D photograph, and the large-sized 3D It is also possible to output large area and shorten the time for output.
한편 도 3은 종래기술에 따른 FDM 3D 프린터와 본 발명에 따른 FDM 3D 프린터의 출력베드 차이에 의한 성능차이를 설명하는 공정비교도, 도 4는 본 발명에 따른 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터를 이용한 모델링 형상의 제작과정을 설명하는 공정도이다.
FIG. 3 is a process comparative view for explaining a difference in performance due to the difference in output bed between the FDM 3D printer according to the related art and the FDM 3D printer according to the present invention. FIG. A process diagram for explaining a process of manufacturing a modeling shape using an FDM 3D printer.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 FDM 3D 프린터는 출력베드 위에 내열 테이프를 부착한 뒤 그 위에 3D 모델링 형상을 출력하는 것이 일반적이다.
As shown in FIG. 3, the conventional FDM 3D printer generally attaches a heat-resistant tape on an output bed, and then outputs a 3D modeling shape on the heat-resistant tape.
그러나 이 경우, 용융된 필라멘트가 고체화되면서 열수축 현상이 발생하게 됨에 따라, 상기 내열 테이프와 맞닿은 바닥의 모서리 부분이 휘게 되는 문제점이 발생한다.
However, in this case, since the melted filament is solidified and heat shrinkage phenomenon occurs, there arises a problem that the edge portion of the bottom abutted against the heat resistant tape is bent.
이외에도, 3D 사진 이미지로 출력하기 위해서는 2D 밝은 색 영역을 표현하기 위한 기본적으로 출력해야 하는 기본 출력 두께가 있는데, 이는 2D 사진 크기 전면적을 차지하기 때문에 총 출력 시간의 많은 시간을 차지하므로 이로 인해 출력 시간이 오래 걸리는 문제점도 발생한다.
In addition, in order to output a 3D photographic image, there is a basic output thickness that basically needs to be outputted for expressing a 2D bright color area, which takes a lot of time for the total output time because it occupies the whole area of the 2D photographic size, This also takes a long time.
결국 간판, 베너와 같은 대면적의 사진을 3D 출력할 경우 제작하는 시간이 엄청나게 소요될 뿐만 아니라, 면적이 넓어짐에 따라 모서리 부분이 휘어지는 정도도 동시에 증가하여 종래의 방식으로는 대면적에 대한 3D 프린팅의 품질이 매우 떨어지는 문제점이 있었다.
As a result, when a large area photograph such as a signboard or a banner is output in 3D, it takes a lot of time to fabricate, and as the area increases, the degree of bending of the corner portion also increases at the same time. In the conventional method, There is a problem that quality is very low.
반면에 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 FDM 3D 프린터에 의해 제작된 3D 사진 조형물은 3D 출력물과 동일한 소재로 이루어진 열가소성 수지 시트(520)를 이용함과 동시에, 3D 사진 조형프레임(610)과 도광판(620)과 크래들유닛(630) 및 전원유닛(640)을 포함하여 제작됨으로써, 대면적 출력이 가능하면서도 휨 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.
On the other hand, as shown in FIG. 4, the 3D photographic sculpture produced by the FDM 3D printer according to the present invention uses a thermoplastic resin sheet 520 made of the same material as the 3D output, The light guide plate 620, the cradle unit 630, and the power source unit 640, it is possible to provide a large-area output, while preventing a warping phenomenon.
좀더 자세히 설명하면, 먼저 상기 3D 사진 조형프레임(610)은 3D 출력물 및 이를 비추기 위한 조명기구가 내부에 구비되어지는 부재이며, 상기 도광판(620)은 LED 백라이트 유닛의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하여 3D 출력물에 조명을 고르게 분산시키며 아크릴 또는 열가소성 수지로 이루어진 부재이다.
In detail, the 3D photo modeling frame 610 is a member in which a 3D output and a lighting device for illuminating the 3D output are provided. The light guide plate 620 performs a function of illuminating the LED backlight unit uniformly To disperse the light evenly on the 3D output, and is made of acrylic or thermoplastic resin.
그리고 크래들유닛(630)은 LED 백라이트 유닛이 내부에 구비되어지며 상기 3D 출력물을 거치하기 위한 부재이며, 상기 전원유닛(640)이 구비되어짐으로써 휴대폰 어댑터를 이용하여 마이크로5핀과 같이 범용적인 전원공급 방식으로 LED 백라이트 유닛을 작동시킬 수 있게 된다.
The cradle unit 630 is provided inside the LED backlight unit for receiving the 3D output. The cradle unit 630 is equipped with the power supply unit 640 so that a universal power supply So that the LED backlight unit can be operated.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 FDM 3D 프린터에 의해 제작된 3D 사진 조형물은, 아래와 같은 방법으로 제작되어진다.
The 3D photo sculpture produced by the FDM 3D printer according to the present invention having the above-described structure can be manufactured as follows.
먼저 상기 3D 사진 조형물은 3D 사진 조형프레임(610) 내부에 도광판(620)이 설치되어지고, 그 위에 LED 백라이트 유닛이 구비된 크래들유닛(630)과 3D 출력물이 설치되어진다.
First, the 3D photographic sculpture is provided with a light guide plate 620 inside a 3D photo shaping frame 610, and a cradle unit 630 provided with an LED backlight unit and a 3D output are installed thereon.
그리고, 전원유닛(640)을 더 구비함으로써 상기 전원유닛(640)을 통해 LED 백라이트 유닛이 작동하여 상기 도광판(620)을 통해 3D 출력물을 면적마다 차이 없이 균일한 조도로 비출수 있게 된다.
The LED backlight unit operates through the power source unit 640 by providing the power source unit 640 so that the 3D output can be uniformly illuminated without varying the area through the light guide plate 620. [
이때 상기 도광판(620)의 후면에 상기 3D 출력물의 실사 이미지를 OH필름에 출력하여 붙여 컬러를 구현할 수도 있으며, 이외에도 도광판(620)과 3D 출력물 사이에 상기 3D 출력물에 대한 실사 사진을 붙여 상기 도광판(620)을 돌리게 되면 일반 실사 사진이 보이게 되고 다시 돌리면 3D 사진이 보일수 있는 장점이 있다.
At this time, a real image of the 3D output may be printed on the OH film and attached to the rear surface of the light guide plate 620. In addition, a real image of the 3D output may be attached between the light guide plate 620 and the 3D output, 620), it is possible to see a general photograph, and if it is turned again, a 3D image can be seen.
한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 크래들유닛(630)은 푸쉬 스위치를 더 구비하여, 3D 출력물이 상기 크래들유닛(630)에 삽입되어질 경우에만 LED 백라이트 유닛이 작동하여 발광되어질 수도 있다.
Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the cradle unit 630 further includes a push switch, so that the LED backlight unit may be operated to emit light only when the 3D output is inserted into the cradle unit 630.
또는 충전배터리를 더 구비하여, 충전 후 상기 전원유닛(640)을 콘센트에 연결하지 않고도 무선으로 LED 백라이트 유닛이 작동하여 발광되어질 수도 있다.
Or a rechargeable battery so that the LED backlight unit may be operated to emit light wirelessly without connecting the power source unit 640 to the outlet after charging.
상기에서 언급한 방법 이외에도, 상기 전원유닛(640)을 대체하기 위한 다양한 수단이 본 발명에 적용될 수 있으며, 이러한 적용은 동일한 기술분야에 속하는 기술자에 있어 자명할 것이다.
In addition to the above-mentioned methods, various means for replacing the power unit 640 can be applied to the present invention, and such application will be apparent to those skilled in the art.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 3D 사진 조형프레임(610)은 3D 사진 이외에도, 3D 전등커버, 3D 지시등, 3D 동화책, 3D 퍼즐, 3D 배너, 3D 실/내외 간판, 3D 인테리어 조명, 3D 광고물 중 하나에 대한 프레임으로 이용되어질 수 있다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, the 3D photo shaping frame 610 may include a 3D light fixture, a 3D light indicator, a 3D animation book, a 3D puzzle, a 3D banner, a 3D room / And can be used as a frame for one of the 3D advertisements.
더 나아가, 상기 3D 사진 조형프레임(610)을 사용하지 않고도 도광판(620)과 크래들유닛(630) 및 전원유닛(640)만으로 이루어진 3D 사진 조형물을 구성할 수 있으며, 이러한 구성을 통해 휴대폰 케이스와 접목하거나, 큐브 간접조명이 내장된 블루투스 스피커, 큐브형 또는 액자형 간접 조명이 내장된 터치스위치, 큐브 간접조명이 내장된 가습기, 큐브형 또는 액자형 간접조명이 내장된 시계 등을 응용하여 개발할 수 있다.
Furthermore, a 3D photographic sculpture composed of only the light guide plate 620, the cradle unit 630, and the power source unit 640 can be constructed without using the 3D photo shaping frame 610, A Bluetooth speaker with a cube indirect lighting, a touch switch with a built-in cube type or frame type indirect lighting, a humidifier with a cube indirect lighting, a clock with a built-in cube type or frame type indirect lighting.
또한 RGB 색상을 구현하는 기능 내지 LED 조명의 밝기를 조절하는 기능을 추가로 더 탑재할 수도 있으며, 이를 통해 태양전지 백라이트가 내장된 3D 사진 조명, 반사판과 실내 조명을 활용한 3D 사진 조명 등을 더 응용하여 개발할 수 있다.
In addition, it is possible to add RGB color function or brightness control function of LED lighting, and it is possible to add 3D photo light with solar battery backlight, 3D photo light using reflector and indoor light And can be developed by application.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.
100 : 케이스
200 : 압출노즐
300 : 압출노즐이송부
400 : 통합컨트롤러
500 : 휨방지베드100: Case
200: extrusion nozzle
300: extrusion nozzle is sent
400: Integrated Controller
500: anti-warpage bed
Claims (8)
내부에 3D 프린팅을 위한 대면적의 작업 공간이 형성된 케이스(100);와
상기 케이스(100)의 내부 상측에 구비되며, 열가소성 수지로 형성된 고체 필라멘트를 압출하여 분사하는 압출노즐(200);과
케이스(100) 내부에서 상기 압출노즐(200)의 3차원 움직임을 제어하도록 3개의 암(Arm)으로 이루어진 압출노즐이송부(300);와
상기 압출노즐(200)로부터 분사되어지는 열가소성 수지의 양과 분사 위치, 색상 표현 등 3D 사진 조형물을 출력하기 위한 전반적인 제어권한을 지닌 통합컨트롤러(400); 및
용융된 고체 필라멘트가 고체화 되면서 발생하는 열수축 현상에 의해 바닥 모서리 부분이 휘는 것을 방지하며, 그 위에 열가소성 수지가 분사되어 3D 조형물이 출력되는 휨방지베드(500);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터
An FDM 3D printer which melts solid filaments formed of a thermoplastic plastic material and continuously stacks them while being extruded by an extruder to output an object, the printer comprising:
A case 100 in which a large-sized work space for 3D printing is formed;
An extrusion nozzle 200 disposed on the upper side of the case 100 for extruding and injecting a solid filament formed of a thermoplastic resin,
An extrusion nozzle transferring unit 300 having three arms so as to control the three-dimensional movement of the extrusion nozzle 200 in the case 100;
An integrated controller 400 having an overall control right for outputting the 3D photographic objects such as the amount of the thermoplastic resin injected from the extrusion nozzle 200, the injection position and the color expression; And
And a bending prevention bed (500) for preventing a bottom edge portion from bending due to a heat shrinkage phenomenon generated when the molten solid filament is solidified, and a thermoplastic resin is injected thereon to output a 3D molding material. FDM 3D printer with area output and output time reduction
상기 압출노즐이송부(300)는 3개의 암(Arm)이 압출노즐(200)의 X축, Y축 ,Z축을 동시에 움직여 상기 휨방지베드(500) 위에 출력물을 적층해 가는 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터
The method according to claim 1,
The extrusion nozzle transferring unit 300 moves the X axis, the Y axis, and the Z axis of the extrusion nozzle 200 simultaneously with the three arms, thereby stacking the output products on the flexure prevention bed 500. FDM 3D printer with area output and output time reduction
상기 통합컨트롤러(400)는
2D 사진을 스캔하여 색상, 깊이, 명암 정보를 입력받고 이를 기반으로 3D 설계도를 생성해내는 3D 모델링부(410)와;
생성된 3D 설계도를 기반으로 열가소성 수지의 분사량 정보 및 분사위치 정보를 결정하는 필라멘트 연산부(420);와
칼라 출력에 대한 입력 정보가 수신되어지면 이종 소재를 혼합하여 멀티 컬러를 구현하는 색상정보 판단부(430); 및
색상정보를 포함한 예상 3D모델을 출력전에 시각화하여 제공하는 3D예상모델 산출부(440);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터
The method according to claim 1,
The integrated controller (400)
A 3D modeling unit 410 for inputting color, depth, and contrast information by scanning a 2D photograph and generating a 3D design diagram based on the inputted color, depth, and contrast information;
A filament operation unit 420 for determining injection amount information and injection position information of the thermoplastic resin on the basis of the generated 3D design diagram;
A color information determination unit 430 for implementing multicolor by mixing disparate materials when input information on a color output is received; And
And a 3D predictive model calculator 440 for visualizing and providing a predicted 3D model including color information before outputting the FDM 3D model.
상기 휨방지베드(500)는 일반적으로 사용되는 출력베드(510) 위에 상기 고체 필라멘트와 동일한 소재인 열가소성 수지로 형성된 열가소성 수지 시트(520)가 삽입된 것으로서,
고체 필라멘트가 상기 열가소성 수지 시트(520) 위에 액체 상태로 용융되어 적층되어짐으로써 상기 고체 필라멘트 소재와 열가소성 수지 시트(520)를 구성하는 소재가 결합력이 우수하여 고체화 과정에서 발생하는 휨 또는 수축 현상을 방지하고,
2D 사진의 밝은 색 영역을 표현하는데 소모되는 출력 두께를 상기 열가소성 수지 시트(520)가 대체함으로써, 출력 시간이 오래 소요되며 휨 또는 수축 현상이 크게 발생하는 대면적의 3D 출력물에 대해서도 대면적 출력 및 시간 단축이 가능한 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터
The method according to claim 1,
The bending prevention bed 500 is formed by inserting a thermoplastic resin sheet 520 formed of a thermoplastic resin, which is the same material as the solid filament, on a generally used output bed 510,
Since the solid filament is melted and laminated on the thermoplastic resin sheet 520 in a liquid state, the material constituting the solid filament material and the thermoplastic resin sheet 520 has excellent bonding force to prevent warpage or shrinkage in the solidification process and,
The output of the thermoplastic resin sheet 520 is replaced by the output thickness consumed in expressing the bright color region of the 2D photograph, so that the large-area output and the large- FDM 3D printer capable of shortening the output time and outputting a large area that can shorten the time
3D 출력물 및 이를 비추기 위한 조명기구가 내부에 구비되어지는 3D 사진 조형프레임(610);과
LED 백라이트 유닛의 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하여 3D 출력물에 조명을 고르게 분산시키며 아크릴 또는 열가소성 수지로 이루어진 도광판(620);과
LED 백라이트 유닛이 내부에 구비되어지며 상기 3D 출력물을 거치하기 위한 크래들유닛(630);과
휴대폰 어댑터를 이용하여 마이크로5핀과 같이 범용적인 전원공급 방식으로 LED 백라이트 유닛을 작동시키기 위한 전원유닛(640);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터에 의해 제작된 3D 사진 조형물
5. A 3D photo artifact produced by an FDM 3D printer according to any one of claims 1 to 4,
A 3D photo modeling frame 610 in which a 3D output and a lighting device for illuminating the 3D output are provided;
A light guide plate 620 made of an acrylic or thermoplastic resin to uniformly distribute the light to the 3D output by performing the brightness of the LED backlight unit and a uniform illumination function;
A cradle unit 630 having an LED backlight unit for receiving the 3D output;
And a power unit (640) for operating the LED backlight unit in a general power supply manner such as a micro 5 pin by using a mobile phone adapter. The FDM 3D printer 3D photographic sculpture created by
상기 3D 사진 조형물은 3D 사진 조형프레임(610) 내부에 도광판(620)이 설치되어지고, 그 위에 LED 백라이트 유닛이 구비된 크래들유닛(630)과 3D 출력물이 설치되어지며, 전원유닛(640)을 더 구비함으로써 상기 전원유닛(640)을 통해 LED 백라이트 유닛이 작동하여 상기 도광판(620)을 통해 3D 출력물을 면적마다 차이 없이 균일한 조도로 비추게 되며, 상기 도광판(620)의 후면에 상기 3D 출력물의 실사 이미지를 OH필름에 출력하여 붙여 컬러를 구현하는 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터에 의해 제작된 3D 사진 조형물
6. The method of claim 5,
The 3D photographic sculpture includes a cradle unit 630 provided with a light guide plate 620 inside the 3D photographic shaping frame 610 and a 3D output material provided thereon and a power source unit 640 The LED backlight unit is operated through the power source unit 640 to illuminate the 3D output through the light guide plate 620 with uniform illuminance irrespective of the area, and the 3D output image is displayed on the rear surface of the light guide plate 620, And a color image is formed by outputting a live-view image of the 3D photographic image to the OH film, thereby realizing a 3D photographic sculpture
크래들유닛(630)은 푸쉬 스위치를 더 구비하여, 3D 출력물이 상기 크래들유닛(630)에 삽입되어질 경우에만 LED 백라이트 유닛이 작동하여 발광되어지거나,
또는 충전배터리를 더 구비하여, 충전 후 상기 전원유닛(640)을 콘센트에 연결하지 않고도 무선으로 LED 백라이트 유닛이 작동하여 발광되어지는 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터에 의해 제작된 3D 사진 조형물
The method according to claim 6,
The cradle unit 630 further includes a push switch so that the LED backlight unit is activated and emitted only when the 3D output is inserted into the cradle unit 630,
Or a rechargeable battery, so that the LED backlight unit is operated to emit light by wirelessly without connecting the power source unit 640 to the outlet after charging, thereby realizing a large-area output and shortening of the output time. 3D photographic sculpture created by
상기 3D 사진 조형프레임(610)은 3D 사진 이외에도, 3D 전등커버, 3D 지시등, 3D 동화책, 3D 퍼즐, 3D 배너, 3D 실/내외 간판, 3D 인테리어 조명, 3D 광고물 중 하나에 대한 프레임으로 이용되어지는 것을 특징으로 하는 대면적 출력 및 출력 시간 단축이 가능한 FDM 3D 프린터에 의해 제작된 3D 사진 조형물The method according to claim 6,
In addition to the 3D picture, the 3D picture shaping frame 610 is used as a frame for one of a 3D light cover, a 3D indicator light, a 3D animation book, a 3D puzzle, a 3D banner, a 3D room / A 3D photo sculpture produced by an FDM 3D printer capable of shortening the output time and the output of a large area,
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109669244A (en) * | 2018-11-27 | 2019-04-23 | 苏州席正通信科技有限公司 | A kind of three-dimensional optical waveguide production method based on 3D printing |
| CN109927292A (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-25 | 立方通达实业（天津）有限公司 | Three-dimensional straight-line type mechanical arm 3D printer |
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2016
- 2016-06-03 KR KR1020160069825A patent/KR20170137531A/en unknown
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| CN109927292B (en) * | 2017-12-19 | 2021-08-27 | 立方通达实业（天津）有限公司 | Three-dimensional straight-line type mechanical arm 3D printer |
| CN109669244A (en) * | 2018-11-27 | 2019-04-23 | 苏州席正通信科技有限公司 | A kind of three-dimensional optical waveguide production method based on 3D printing |
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