KR20170143321A - Head and three dimensional printer - Google Patents
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- 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
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- 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
Abstract
Description
본 발명은 헤드 및 이를 포함하는 3차원 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a head and a three-dimensional printer including the head.
3차원 프린팅 또는 가산형 프로세스(additive process)는 3차원 데이터(예를 들어, CAD(computer-aided design) 모델)로부터, 3차원 아이템(3D object)를 형성한다. 3차원 프린팅은 물질층을 연속적으로 적층하면서 아이템을 형성한다는 점에서, 커팅 또는 드릴링과 같은 감산형 프로세스(subtractive process)와 다르다.A three-dimensional printing or additive process forms a three-dimensional item (3D object) from three-dimensional data (e.g., a computer-aided design (CAD) model). 3D printing differs from a subtractive process such as cutting or drilling in that it forms items while continuously stacking the material layers.
3차원 프린팅은 FDM(Fused deposition modeling), EBF3(Electron Beam Freeform Fabrication), DMLS(Direct metal laser sintering), SLS(Selective laser sintering), LOM(Laminated object manufacturing), SLA(Stereolithography) 등 여러가지 방식이 있다. 이러한 3차원 프린팅은 프로토타이핑(prototyping), 건축, 산업 디자인, 자동차, 항공, 엔지니어링, 교육, 보석, 패션 등 상당히 많은 분야에서 사용될 수 있다. Three-dimensional printing can be performed by various methods such as FDM (Fused Deposition Modeling), EBF 3 (Direct Metal Laser Sintering), DMLS (Selective Laser Sintering), LOM (Laminated Object Manufacturing), SLA have. Such 3D printing can be used in a great many fields such as prototyping, architecture, industrial design, automobile, aviation, engineering, education, jewelry, and fashion.
본 발명이 해결하려는 과제는, 노즐과 히트 블록을 히트 싱크에 삽입시키고, 히트 블록 커버에 의해 둘러쌈으로써 노즐과 히트 블록을 헤드의 외부로부터 보호하는 헤드를 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a head for inserting a nozzle and a heat block into a heat sink and enclosing the nozzle and a heat block with a heat block cover to thereby protect the nozzle and the heat block from the outside of the head.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 히트 싱크에 2개의 팬을 설치하여 냉각 효율을 증가시킨 헤드를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a head in which two fans are installed in a heat sink to increase cooling efficiency.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 테프론 가이드와 히트 싱크 사이에 디스크 스프링을 설치하여 테프론 가이드와 노즐을 밀착시킨 헤드를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a head in which a disc spring is provided between a Teflon guide and a heat sink to closely contact a Teflon guide and a nozzle.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 상기 헤드를 포함하는 3차원 프린터를 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide a three-dimensional printer including the head.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 헤드의 일 면(aspect)은 플레이트, 상기 플레이트의 하부에 배치되는 히트 싱크(heat sink), 상기 히트 싱크의 제1 측에 배치되는 제1 팬(fan), 상기 히트 싱크의 하부에 배치되고, 필라멘트를 용융하여 토출하는 노즐(nozzle), 상기 히트 싱크의 하부에 삽입되고, 상기 노즐을 둘러싸고, 상기 노즐에 열을 전달하는 히트 블록(heat block), 및 상기 히트 싱크와 상기 노즐 사이에 배치되는 디스크 스프링(disk spring)을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a head having a plate, a heat sink disposed under the plate, a first fan disposed on a first side of the heat sink, A heat block disposed at a lower portion of the heat sink and adapted to melt and discharge the filament; a heat block inserted in a lower portion of the heat sink, surrounding the nozzle and transmitting heat to the nozzle; And a disk spring disposed between the heat sink and the nozzle.
상기 히트 싱크의 상기 제1 측과 반대되는 제2 측에 배치되는 제2 팬을 더 포함할 수 있다.And a second fan disposed on a second side opposite to the first side of the heat sink.
상기 디스크 스프링과 상기 노즐 사이에 배치되어, 상기 노즐과 상기 히트 싱크 사이의 열교환을 차단하는 테프론 가이드(tefron guide)를 더 포함하고, 상기 노즐과 상기 테프론 가이드는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.And a teflon guide disposed between the disc spring and the nozzle to block heat exchange between the nozzle and the heat sink, wherein the nozzle and the Teflon guide may include different materials.
상기 노즐은 도체를 포함하고, 상기 테프론 가이드는 부도체를 포함할 수 있다.The nozzle may comprise a conductor, and the Teflon guide may comprise an insulator.
상기 히트 싱크와 상기 히트 블록 사이에 배치되고, 상기 노즐을 둘러싸고, 상기 히트 블록과 상기 테프론 가이드 사이의 열교환을 차단하는 노즐캡(nozzle cap)을 더 포함할 수 있다.And a nozzle cap disposed between the heat sink and the heat block and surrounding the nozzle to block heat exchange between the heat block and the Teflon guide.
상기 히트 블록을 둘러싸고, 상기 히트 싱크의 하부에 삽입되고, 상기 노즐의 말단을 노출시키는 히트 블록 커버(heat block cover)를 더 포함할 수 있다.The heat block cover may further include a heat block cover surrounding the heat block, inserted into a lower portion of the heat sink, and exposing an end of the nozzle.
상기 히트 싱크의 상기 제1 측과 인접한 제3 측에 배치되는 프런트 커버(front cover)를 더 포함하고, 상기 히트 블록 커버와 상기 프런트 커버에 의해 둘러싸인 영역 내에서 열이 가둬질 수 있다.Further comprising a front cover disposed on a third side adjacent to the first side of the heat sink, wherein heat can be entrapped in an area surrounded by the heat block cover and the front cover.
상기 플레이트의 하면에 배치되는 자석을 포함하고, 상기 자석은 상기 플레이트의 상면에 로드(rod)를 부착시키고, 상기 로드의 움직임에 따라 위치가 변경될 수 있다.And a magnet disposed on a lower surface of the plate, the magnet attaching a rod to an upper surface of the plate, and the position of the magnet can be changed according to the movement of the rod.
상기 디스크 스프링은 제1 및 제2 디스크를 포함하고, 상기 제1 디스크는 상기 노즐 상에 배치되고, 가장자리가 상기 히트 싱크가 배치된 방향으로 경사지도록 형성되고, 상기 제2 디스크는 상기 제1 디스크 상에 배치되고, 가장자리가 상기 노즐이 배치된 방향으로 경사지도록 형성되고, 상기 제1 디스크의 가장자리와 상기 제2 디스크의 가장자리는 서로 접할 수 있다.Wherein the disk spring includes first and second disks, the first disk is disposed on the nozzle, the edge is formed to be inclined in a direction in which the heat sink is disposed, And an edge is formed to be inclined in a direction in which the nozzle is disposed, and an edge of the first disk and an edge of the second disk can be in contact with each other.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 저면도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 분해사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 디스크 스프링을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드가 로드와 결합된 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터의 정면도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention.
2 is a perspective view of a head according to some embodiments of the present invention.
3 is a side view of a head according to some embodiments of the present invention.
4 is a front view of a head according to some embodiments of the present invention.
5 is a rear view of a head according to some embodiments of the present invention.
6 is a plan view of a head according to some embodiments of the present invention.
Figure 7 is a bottom view of a head in accordance with some embodiments of the present invention.
8 is an exploded perspective view of a head according to some embodiments of the present invention.
9 and 10 are views for explaining a disc spring according to some embodiments of the present invention.
11 is a view for explaining a mode in which a head is combined with a rod according to some embodiments of the present invention.
12 is a perspective view of a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention.
13 is a front view of a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. 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.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. One element is referred to as being "connected to " or" coupled to "another element, either directly connected or coupled to another element, One case. On the other hand, when one element is referred to as being "directly connected to" or "directly coupled to " another element, it does not intervene another element in the middle. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터는, 컨트롤러(20), 지지대(230), 헤드(head)(100), 노즐(130), 소오스 제공부(30) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention includes a
지지대(230)는 3차원 아이템(1)을 형성하기 위한 공간이다. 지지대(230)는 고정될 수도 있고, 컨트롤러(20)의 제어에 따라서 이동 또는 회전할 수도 있다. 또한, 지지대(230)는 3차원 아이템(1)을 안정적으로 고정하기 위해서, 3차원 아이템(1)을 지지대(230)에 가볍게 접착시킬 수 있다. 또는, 지지대(230)에는 열이 가해질 수도 있다(즉, 히트 베드(heat bed) 역할).The
소오스 제공부(30)는 노즐(130)에 소오스 물질을 제공할 수 있다. 예를 들어, 소오스 물질은 필라멘트(filament) 형상일 수 있다. 또는, 소오스 물질은 펠릿(pellet), 분말(powder), 액체 플라스틱 형상일 수도 있으며, 특정한 형태로 한정되는 것은 아니다. 소오스 물질이 필라멘트 형상일 경우, 소오스 제공부(30)는 필라멘트가 감겨진 홀더(holder) 형태일 수 있다.The
소오스(즉, 필라멘트)는 튜브(31)를 통해서 헤드(100)에 전달된다.The source (i.e., the filament) is transferred to the
헤드(100)는 전달된 필라멘트를 용융하여, 노즐(130)을 통해서 용융된 필라멘트를 지지대(230) 상에 토출한다.The
컨트롤러(20)는 지지대(230), 소오스 제공부(30), 헤드(100) 등을 제어할 수 있다.The
또한, 컨트롤러(20)는 프린트할 3차원 아이템(1)과 관련된 소오스 데이터, 즉, 3차원 데이터를 처리할 수 있다. 3차원 데이터를 다수의 2차원 데이터(즉, 레이어(layer)를 만들기 위한 데이터)로 슬라이싱할 수 있다. 여기서, 3차원 데이터는 (x, y, z) 좌표값을 포함하고, 2차원 데이터는 z값이 없는 (x, y) 좌표값을 의미한다. 여기서, z값이 일정한 값으로 고정되기 때문에, 2차원 데이터는 z값을 포함하지 않는다.Further, the
소오스 데이터는 사용자가 3차원 프린터에 직접 입력한 것일 수 있고, 네트워크를 통해서 연결된 서버(server), 단말기(terminal)(예를 들어, 개인용 컴퓨터, 노트북, 다른 3차원 프린터 등)에 저장된 데이터일 수도 있다.The source data may be directly input by the user to the three-dimensional printer, or may be data stored in a server, a terminal (for example, a personal computer, a notebook, another three-dimensional printer, etc.) have.
헤드(100)(즉, 노즐(130))가 동작하는 방식은 특정한 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 헤드(100)가 포인트 A에서 포인트 B로 움직이고자 할 때, 리니어 구동 방식(linear operating method)에 따라서 헤드(100)가 x축을 따라서 직선으로 움직이거나, y축을 따라서 직선으로 움직일 수 있다.The manner in which the head 100 (i.e., the nozzle 130) operates is not limited to a specific method. For example, when the
또는, 헤드(100)는 델타 구동 방식(delta operating method)에 따라서 구동할 수 있다. 델타 구동 방식은 예를 들어, 헤드(100)가 3개(또는 3쌍)의 축에 3개(또는 3쌍)의 로드(rod)(또는, 델타암(delta arm))을 통해서 각각 연결된다. 헤드(100)는 3개(또는 3쌍)의 로드의 움직임에 따라서 x축, y축, 대각선 방향 등으로 자유롭게 움직일 수 있다.Alternatively, the
또한, 포인트 A와 포인트 B 사이의 거리가 x축 방향으로 d라고 가정할 때, 리니어 구동 방식에서 헤드(100)가 x축 방향으로 3t시간 동안 d만큼 움직인다. 하지만, 델타 구동 방식에서 헤드(100)는 예를 들어, t시간 동안 d만큼 움직일 수 있다. 3개의 로드가 조금만 움직여도, 헤드(100)는 많이 움직일 수 있기 때문이다.Assuming that the distance between the point A and the point B is d in the x-axis direction, the
이하에서, 도 2 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드를 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 측면도이다. 도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 정면도이다. 도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 배면도이다. 도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 평면도이다. 도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 저면도이다. 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드의 분해사시도이다. 도 9 및 도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 디스크 스프링을 설명하기 위한 도면들이다. 도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드가 로드와 결합된 형태를 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, a head according to some embodiments of the present invention will be described with reference to Figs. 2 to 11. Fig. 2 is a perspective view of a head according to some embodiments of the present invention. 3 is a side view of a head according to some embodiments of the present invention. 4 is a front view of a head according to some embodiments of the present invention. 5 is a rear view of a head according to some embodiments of the present invention. 6 is a plan view of a head according to some embodiments of the present invention. Figure 7 is a bottom view of a head in accordance with some embodiments of the present invention. 8 is an exploded perspective view of a head according to some embodiments of the present invention. 9 and 10 are views for explaining a disc spring according to some embodiments of the present invention. 11 is a view for explaining a mode in which a head is combined with a rod according to some embodiments of the present invention.
우선, 도 2 내지 도 8, 도 11을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 헤드(100)는 플레이트(plate)(10), 히트 싱크(heat sink)(110), 제1 팬(fan)(121), 제2 팬(122), 노즐(nozzle)(130), 노즐캡(nozzle cap)(131), 히트 블록(heat block)(140), 테프론 가이드(tefron guide)(150), 디스크 스프링(disk spring)(160), 히트 블록 커버(heat block cover)(170), 프런트 커버(front cover)(180), 자석(190) 등을 포함한다.2 to 8 and 11, a
플레이트(10)의 상면에는, 다수의 로드(rod)(도 11의 280 참조)가 설치될 수 있는 다수의 리세스(recess)가 형성된다. 플레이트(10)의 하면에는, 플레이트(10)의 상면에 형성된 각각의 리세스와 대응하도록 다수의 자석(190)이 설치될 수 있다. 이러한 리세스에는 로드(도 11의 280)(구체적으로는, 로드(280)에 연결된 볼(ball) 형태의 탭(도 11의 290))이 안착될 수 있다. 별도의 체결구조 없이, 탭(290)이 자석(190)에 의해 리세스에 결합함으로써, 헤드(100)와 로드(280)가 쉽게 결합할 수 있다. 이러한 자석 결합 구조는, 탈부착이 쉽고, 유격으로 인한 흔들림이 없다.On the upper surface of the
또한, 도면에서는 예시적으로 6개의 자석(190)이 부착되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 3개 또는 9개의 자석(190)이 부착될 수도 있다.Also, although six
플레이트(10)는 금속(예를 들어, 은, 구리, 알루미늄)을 포함할 수 있다.The
히트 싱크(110)는 플레이트(10)의 하부에 설치된다. 히트 싱크(110)는 히트 블록(140)으로부터 전달된 열을 빼내는 역할을 한다. 또한, 제1 팬(121), 제2 팬(122) 및 플레이트(10)는 히트 싱크(110)와 결합되기 때문에, 히트 싱크(110)는 제1 팬(121), 제2 팬(122) 및 플레이트(10)를 고정시키는 역할도 한다.The
제1 팬(121)은 플레이트(10)의 하부의 히트 싱크(110)의 제1 측에 설치된다. 또한, 제2 팬(122)은 플레이트(10)의 하부의 히트 싱크(110)의 제1 측과 반대되는 히트 싱크(110)의 제2 측에 설치된다. 즉, 제1 팬(121)과 제2 팬(122)은 히트 싱크(110)를 중심으로 마주보도록 설치된다. 제1 팬(121)과 제2 팬(122)은 히트 싱크(110)를 냉각시킬 수 있다.The first fan (121) is installed on the first side of the heat sink (110) below the plate (10). The
노즐(130)은 히트 싱크(110)의 하부에 설치된다. 노즐(130)은 용융된 필라멘트를 토출하기 위한 부품으로, 히트 블록(140)의 열을 빠르게 전달하기 위해, 최대한 짧게 설계되는 것이 좋다. 이와 같이 짧게 설계되면, 예열 시간을 최소한으로 줄일 수 있다.The
노즐(130)로 전달된 필라멘트는 히트 블록(140)에서 생성된 열에 의해서 노즐(130) 내에서 용융된다. 따라서, 노즐(130)은 도체를 포함할 수 있다.The filament transferred to the
히트 블록(140)은 히트 싱크(110)의 하부에 삽입되고, 노즐(130)의 일부를 둘러싸도록 설치된다. 히트 블록(140)은 노즐(130)에 열을 전달할 수 있다. 이를 위해, 히트 블록(140)은 황동과 같이, 주조가 쉬운 금속으로 만들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
히트 블록(140)과 노즐(130)은 노즐 고정 볼트(133)를 통해 고정된다.The
노즐캡(131)은 히트 싱크(110)와 히트 블록(140) 사이에 설치되고, 히트 싱크(110)의 하부에 삽입되고, 노즐(130)의 일부를 둘러싸도록 설치된다.The
노즐캡(131)은 히트 블록(140)과 테프론 가이드(150) 사이의 열교환을 차단한다. 노즐캡(131)은 히트 블록(140)에서 발생한 열이 상단으로 전달되는 것을 최소화하기 위해, 상대적으로 전도율이 낮은 SUS(Steel Use Stainless) 소재를 사용할 수 있다.The
테프론 가이드(150)는 히트 싱크(110)와 노즐(130) 사이에 설치된다. 테프론 가이드(150)는 노즐(130)보다 히트 싱크(110)에 가깝게 배치되고, 노즐(130)은 테프론 가이드(150)보다 히트 블록(140)에 가깝게 배치될 수 있다.The
테프론 가이드(150)는 노즐(130) 상에 접촉되어 배치될 수 있다. 테프론 가이드(150)는 노즐(130)과 히트 싱크(110) 사이의 열교환을 차단할 수 있다. 이를 위해, 테프론 가이드(150)는 히트 블록(140)에서 발생한 열이 노즐(130)을 통해 상단으로 전달되는 것을 최소화하기 위해, 상대적으로 전도율이 낮은 SUS(Steel Use Stainless) 소재를 사용할 수 있다.The
또한, 테프론 가이드(150)는 소오스 제공부(30)(예를 들어, 필라멘트 홀더)로부터 전달된 필라멘트가 들어가는 부분이다. 따라서, 필라멘트가 부드럽게 들어갈 수 있도록, 마찰계수가 적고, 열에 강한 플라스틱(예를 들어, PTFE 테프론)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
노즐(130)과 테프론 가이드(150)는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 노즐(130)은 상대적으로 열을 잘 전달하는 도체를 포함할 수 있고, 테프론 가이드(150)는 상대적으로 열을 잘 전달하지 않는 부도체를 포함할 수 있다.The
도 9 및 도 10을 참조하면, 디스크 스프링(160)은 노즐(130)과 히트 싱크(110) 사이에 설치된다. 구체적으로, 디스크 스프링(160)은 노즐(130) 상에 배치된 테프론 가이드(150)와 히트 싱크(110) 사이에 설치된다.Referring to FIGS. 9 and 10, a
디스크 스프링(160)은 제1 내지 제3 디스크(161, 162, 163)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 디스크 스프링(160)은 테프론 가이드(150) 상에 배치되고 가장자리가 히트 싱크(110)가 배치된 방향으로 경사지도록 형성된 제1 디스크(161)와, 제1 디스크(161) 상에 배치되고 가장자리가 테프론 가이드(150)가 배치된 방향으로 경사지도록 형성된 제2 디스크(162)와, 제2 디스크(162) 상에 배치되고 가장자리가 히트 싱크(110)가 배치된 방향으로 경사지도록 형성된 제3 디스크(163)를 포함할 수 있다. 다만, 디스크의 개수는 이에 한정되지 않는다.The
제1 디스크(161)의 가장자리와 제2 디스크(162)의 가장자리는 서로 접하도록 배치되고, 제3 디스크(163)의 가장자리는 히트 싱크(110)와 접하도록 배치된다. 또한, 제1 디스크(161)의 가운데 부분은 테프론 가이드(150)와 접하도록 배치되고, 제2 디스크(162)의 가운데 부분과 제3 디스크(163)의 가운데 부분은 서로 접하도록 배치된다.The edge of the
*제1 내지 제3 디스크(161, 162, 163)는 테프론 가이드(150)를 노즐(130)이 배치된 방향(D1)으로 밀어주기 때문에, 테프론 가이드(150)와 노즐(130)이 밀착될 수 있다.Since the first to
다시 도 2 내지 도 8을 참조하면, 히트 블록 커버(170)는 히트 싱크(110)의 하부에 삽입되고, 노즐캡(131)과 히트 블록(140)을 둘러싼다. 노즐캡(131)과 히트 블록(140)을 관통한 노즐(130)의 말단(132)은 히트 블록 커버(170)의 하부로 노출된다.Referring again to FIGS. 2-8, the
히트 블록 커버(170)는 제1 및 제2 팬(121, 122)의 바람으로부터, 노즐(130)의 손상을 막을 수 있다. 또한, 히트 블록 커버(170)는 히트 블록(140)에서 발생한 열을 히트 싱크(140) 내에 가둬둘 수 있다.The
히트 싱크(110)와 연결되는 히트 블록 커버(170)의 연결부는 갈고리 형상을 가질 수 있다. 이로 인해, 히트 블록 커버(170)의 탈부착이 용이할 수 있다.The connection portion of the
테프론 가이드(150)는 저온 영역이고, 히트 블록(140)와 접촉하는 노즐(130) 부분은 고온 영역이고, 히트 블록 커버(170)의 하부로 노출된 노즐 말단(132)은 저온 영역일 수 있다. 즉, 저온 영역은 고온 영역에 비해 저온일 수 있다.The
소오스 제공부(30)에서 제공되는 필라멘트는 튜브(31)를 통해서 헤드(100)로 전달된다. 이러한 필라멘트는 테프론 가이드(150)의 저온 영역을 거쳐서, 히트 블록(140)와 접촉하는 노즐(130) 부분의 고온 영역에 다다른다. 고온 영역은 히트 블록(140)에서 발생한 열로 인해서 고온 상태이다. 따라서, 필라멘트는 고온 영역에서 용융되고, 용융된 필라멘트는 노즐 말단(132)으로 토출된다. 즉, 지지대(도 1의 230)위에서 용융된 필라멘트는 적층된다. 적층된 필라멘트가 무너지지 않고 형태를 유지하기 위해서, 적층된 필라멘트는 빠르게 식혀져야 한다. 따라서, 노즐 말단(132) 주위는 온도가 낮아야 한다.The filament provided in the
또한, 저온 영역의 온도가 낮아야 하는 이유는 다음과 같다. 저온 영역의 온도가 높으면, 고온 영역에 다다르기 전에 필라멘트는 녹게 된다. 이와 같이 되면, 소오스 제공부(30)가 필라멘트를 계속 밀더라도, 필라멘트가 앞으로(즉, 고온 영역 쪽으로) 잘 나아가지 않는다. 즉, 고온 영역에 다다르기 전까지의 영역은 최대한 온도가 낮고, 고온 영역은 온도가 높고, 노즐 말단(132) 주위는 다시 온도가 낮아야 한다.The reason why the temperature in the low temperature region should be low is as follows. When the temperature in the low temperature region is high, the filament melts before reaching the high temperature region. In this case, even if the
이를 위해, 노즐(130)의 상부에 형성된 저온 영역에는 열전도성이 상대적으로 낮은 테프론 가이드(150)가 배치된다. 또한, 히트 블록 커버(170) 하부의 저온 영역 즉, 노즐 말단(132)은 히트 블록 커버(170)의 하부로 노출된다. 이러한 저온 영역들은 상술한 제1 및 제2 팬(121, 122)에 의해 냉각될 수 있다.To this end, a
결과적으로, 히트 블록(140)과 접촉하는 노즐(130)의 고온 영역보다 상술한 저온 영역들은 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다.As a result, the above-described low-temperature regions of the
프런트 커버(180)는 제1 팬(121)이 배치되는 히트 싱크(110)의 제1 측 및 제2 팬(122)이 배치되는 히트 싱크(110)의 제2 측과 인접한 히트 싱크(110)의 제3 측에 설치된다. 히트 블록(140)에서 발생한 열은 프런트 커버(180)와 히트 블록 커버(170)에 의해 둘러싸인 영역 내에서 가둬질 수 있다.The
본 발명의 기술적 사상에 따른 헤드(100)는 노즐(130)과 히트 블록(140)이 히트 블록 커버(170)에 의해 둘러싸여 히트 싱크(110)의 하부로 삽입되도록 하고, 히트 싱크(110)의 측면을 제1 및 제2 팬(121, 122)과 프런트 커버(180)에 의해 둘러쌈으로써 노즐(130)와 히트 블록(140)을 헤드(100)의 외부로부터 보호할 수 있다.The
또한, 히트 싱크(110)의 측면에 2개의 팬(121, 122)을 설치하여 저온 영역의 냉각 효율을 상대적으로 증가시킬 수 있다.In addition, by providing two
또한, 테프론 가이드(160)와 히트 싱크(110) 사이에 디스크 형상의 스프링을 설치하여 테프론 가이드(160)와 노즐(130)을 밀착시킬 수 있다.In addition, a disc-shaped spring may be provided between the
이하에서, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터를 설명한다. 도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터의 사시도이다. 도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터의 정면도이다. 도 12 및 도 13에 도시된 3차원 프린터는, 도 1을 이용하여 설명한 3차원 프린터의 예시적인 구현 예이다. Hereinafter, with reference to Figs. 12 and 13, a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention will be described. 12 is a perspective view of a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention. 13 is a front view of a three-dimensional printer according to some embodiments of the present invention. The three-dimensional printer shown in Figs. 12 and 13 is an exemplary implementation of the three-dimensional printer described with reference to Fig.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3차원 프린터(200)는 예를 들어, 델타 구동 방식(delta operating method)을 채용할 수 있다.Referring to FIGS. 12 and 13, the three-
하부 프레임(210)의 상부에는, 지지대(230)가 배치되어 있다. 헤드(100)는 델타 구동 방식에 따라 지지대(230) 상을 움직이면서, 지지대(230) 위에 3차원 아이템을 생산한다. 하부 프레임(210)과 상부 프레임(220) 사이에 3개(또는 3쌍)의 축(260)이 배치된다. 3쌍의 축(260)은 헤드(100)의 주변에 배치된다. 3쌍의 로드(280)는 각각 대응되는 3쌍의 축(260)을 따라서 움직일 수 있다. 헤드(100)는 3쌍의 로드(280)의 움직임에 따라서 x축, y축, 대각선 방향 등으로 자유롭게 움직일 수 있다. 로드(280)는 3쌍의 축(260) 사이에 배치된 벨트(belt)(270)에 의해서 움직일 수 있다. 벨트(270는 예를 들어, 스텝모터와 같은 모터로 구동될 수 있다. On the upper portion of the
하부 프레임(220)의 측면에는, 입력부(250)가 배치될 수 있다. 입력부(250)는 평면 디스플레이 형태일 수 있다. 입력부(250)는 예를 들어, 터치 패널, 푸시 버튼, 롤(roll)형태의 버튼 등일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.On the side of the
상부 프레임(210)의 상부에는 커버(240)가 배치된다. 커버(240)를 열어서, 3차원 프린터(200)의 내부를 수리할 수 있다.A
도면에 표시하지 않았으나, 소오스 제공부(필라멘트 홀더)는 3차원 프린터(200)의 일 측면에 배치될 수 있다.Although not shown in the drawing, the source feeder (filament holder) may be disposed on one side of the three-
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10: 플레이트
110: 히트 싱크
121: 제1 팬
122: 제2 팬
130: 노즐
131: 노즐캡
140: 히트 블록
150: 테프론 가이드
160: 디스크 스프링
170: 히트 블록 커버
180: 프런트 커버
190: 자석
200: 3차원 프린터10: plate 110: heat sink
121: first fan 122: second fan
130: nozzle 131: nozzle cap
140: Heat block 150: Teflon guide
160: Disk spring 170: Heat block cover
180: front cover 190: magnet
200: 3D printer
Claims (10)
상기 플레이트의 하부에 배치되는 히트 싱크(heat sink);
상기 히트 싱크의 제1 측에 배치되는 제1 팬(fan);
상기 히트 싱크의 하부에 배치되고, 필라멘트를 용융하여 토출하는 노즐(nozzle);
상기 히트 싱크의 하부에 삽입되고, 상기 노즐을 둘러싸고, 상기 노즐에 열을 전달하는 히트 블록(heat block); 및
상기 히트 싱크와 상기 노즐 사이에 배치되는 디스크 스프링(disk spring)을 포함하는 헤드.plate;
A heat sink disposed below the plate;
A first fan disposed on a first side of the heat sink;
A nozzle disposed below the heat sink, for melting and discharging the filament;
A heat block inserted in a lower portion of the heat sink, surrounding the nozzle and transmitting heat to the nozzle; And
And a disk spring disposed between the heat sink and the nozzle.
상기 히트 싱크의 상기 제1 측과 반대되는 제2 측에 배치되는 제2 팬을 더 포함하는 헤드.The method according to claim 1,
And a second fan disposed on a second side opposite the first side of the heat sink.
상기 디스크 스프링과 상기 노즐 사이에 배치되어, 상기 노즐과 상기 히트 싱크 사이의 열교환을 차단하는 테프론 가이드(tefron guide)를 더 포함하고,
상기 노즐과 상기 테프론 가이드는 서로 다른 물질을 포함하는 헤드.The method according to claim 1,
Further comprising a teflon guide disposed between the disc spring and the nozzle to block heat exchange between the nozzle and the heat sink,
Wherein the nozzle and the Teflon guide comprise different materials.
상기 노즐은 도체를 포함하고, 상기 테프론 가이드는 부도체를 포함하는 헤드.The method of claim 3,
Wherein the nozzle comprises a conductor, and the Teflon guide comprises a nonconductor.
상기 히트 싱크와 상기 히트 블록 사이에 배치되고, 상기 노즐을 둘러싸고, 상기 히트 블록과 상기 테프론 가이드 사이의 열교환을 차단하는 노즐캡(nozzle cap)을 더 포함하는 헤드.The method of claim 3,
Further comprising a nozzle cap disposed between the heat sink and the heat block and surrounding the nozzle to block heat exchange between the heat block and the Teflon guide.
상기 히트 블록을 둘러싸고, 상기 히트 싱크의 하부에 삽입되고, 상기 노즐의 말단을 노출시키는 히트 블록 커버(heat block cover)를 더 포함하는 헤드.The method according to claim 1,
Further comprising a heat block cover surrounding the heat block, the heat block cover being inserted into a lower portion of the heat sink and exposing an end of the nozzle.
상기 히트 싱크의 상기 제1 측과 인접한 제3 측에 배치되는 프런트 커버(front cover)를 더 포함하고,
상기 히트 블록 커버와 상기 프런트 커버에 의해 둘러싸인 영역 내에서 열이 가둬지는 헤드.The method according to claim 6,
Further comprising a front cover disposed on a third side adjacent to the first side of the heat sink,
Wherein heat is confined in the region surrounded by the heat block cover and the front cover.
상기 플레이트의 하면에 배치되는 자석을 포함하고,
상기 자석은 상기 플레이트의 상면에 로드(rod)를 부착시키고, 상기 로드의 움직임에 따라 위치가 변경되는 헤드.The method according to claim 1,
And a magnet disposed on a lower surface of the plate,
Wherein the magnet attaches a rod to an upper surface of the plate and changes its position in accordance with movement of the rod.
상기 디스크 스프링은 제1 및 제2 디스크를 포함하고,
상기 제1 디스크는 상기 노즐 상에 배치되고, 가장자리가 상기 히트 싱크가 배치된 방향으로 경사지도록 형성되고,
상기 제2 디스크는 상기 제1 디스크 상에 배치되고, 가장자리가 상기 노즐이 배치된 방향으로 경사지도록 형성되고,
상기 제1 디스크의 가장자리와 상기 제2 디스크의 가장자리는 서로 접하는 헤드.The method according to claim 1,
Wherein the disc spring includes first and second discs,
Wherein the first disk is disposed on the nozzle, the edge is formed to be inclined in a direction in which the heat sink is disposed,
Wherein the second disk is disposed on the first disk, the edge is formed to be inclined in a direction in which the nozzle is disposed,
Wherein an edge of the first disk and an edge of the second disk are in contact with each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160077406A KR20170143321A (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Head and three dimensional printer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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2016
- 2016-06-21 KR KR1020160077406A patent/KR20170143321A/en unknown
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