KR20180007559A

KR20180007559A - 드론형 3d프린터

Info

Publication number: KR20180007559A
Application number: KR1020160088740A
Authority: KR
Inventors: 김남훈; 임가을
Original assignee: 울산과학기술원
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2018-01-23
Also published as: KR101827372B1

Abstract

본 발명은 드론형 3D프린터에 관한 것으로서, 본체와, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부가 마련된 드론유닛과, 상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부로 용융된 필라멘트를 압출하는 프린터유닛과, 상기 프린터 유닛으로부터 압출된 상기 필라멘트가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부를 제어하는 제어유닛을 구비한다.
종래의 3D프린터는 프레임 내에 설치된 압축기가 제한된 작업공간 내에서 이동하면서 용융된 필라멘트를 압출하여 제품을 성형하므로 작업공간의 크기에 따라 성형가능한 제품의 크기가 제한되고, 작업자가 접근하기 어려운 높은 장소나 재난 지역과 같은 경우, 3D프린터의 설치가 어려우므로 3D프린터를 이용한 성형작업을 수행할 수 있는 장소도 비교적 제한적이다는 단점이 있지만, 본 발명에 따른 드론형 3D프린터는 비행이 가능한 드론유닛에 용융된 필라멘트를 압출할 수 있는 프린터 유닛이 설치되어 있으므로 상기 드론유닛의 비행방향을 제어하여 작업공간의 제한없이 다향한 크기의 제품을 성형할 수 있는 장점이 있다.

Description

드론형 3D프린터{Drone type 3D printer}

본 발명은 드론형 3D프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 승강 및 사방으로 이동하는 드론유닛에 용융된 필라멘트를 압출할 수 있는 프린터 유닛을 설치하여 입체적 조형물을 성형할 수 있는 드론형 3D프린터에 관한 것이다.

최근 3차원의 물체를 성형할 수 있는 3D 프린터의 사용이 증대되고 있으며, 이러한 3D 프린터의 제품성형방식은 광경화성 재료에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 방식, 성형재료를 절삭하여 성형하는 방식, 열가소성 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식(FDM 또는 FFF 방식) 등이 있다.

이러한 방식 중에서 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식의 3D 프린터가 다른 방식의 3D 프린터에 비해 생산 단가가 저렴한데, 이러한 이유로 인해 필라멘트를 이용하는 3D 프린터가 가정용, 공업용으로 대중화되고 있는 추세이다.

이러한 3D 프린터용 필라멘트는 열가소성 수지로 이루어지는데, 인체 및 환경에 무해한 PLA가 필라멘트소재로 각광받고 있다.

상술한 바와 같은 FDM(Fused Deposition Modeling) 또는 FFF(Fused Filament Fabrication)방식은 ABS 또는 PLA와 같은 열가소성 필라멘트를 히트블록(HeatBlock)으로 안정적이면서 지속적으로 공급하기 위한 압출기 즉, 익스트루더(Extruder)가 구비되어 있다.

종래의 3D프린터는 프레임 내에 설치된 압축기가 제한된 작업공간 내에서 이동하면서 용융된 필라멘트를 압출하여 제품을 성형하므로 작업공간의 크기에 따라 성형가능한 제품의 크기가 제한되고, 작업자가 접근하기 어려운 높은 장소나 재난 지역과 같은 경우, 3D프린터의 설치가 어려우므로 3D프린터를 이용한 성형작업을 수행할 수 있는 장소도 비교적 제한적이다는 단점이 있다.

등록특허공보 제10-1579140호: 고체 기반형 3D 프린터

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 비행이 가능한 드론유닛에 용융된 필라멘트를 압출할 수 있는 프린터 유닛이 설치된 드론형 3D 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 드론형 3D프린터는 본체와, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부가 마련된 드론유닛과, 상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부로 용융된 필라멘트를 압출하는 프린터유닛과, 상기 프린터 유닛으로부터 압출된 상기 필라멘트가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부를 제어하는 제어유닛을 구비한다.

한편, 본 발명에 따른 드론형 3D프린터는 상기 조형물이 기설정된 형상으로 성형되기 위해 상기 제어유닛이 상기 드론유닛을 정확하게 제어할 수 있도록 상기 드론유닛의 위치를 측위하고, 상기 드론유닛에 대한 측위정보를 상기 제어유닛에 제공하는 측위부를 더 구비한다.

상기 측위부는 상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부를 촬영하는 카메라와, 상기 카메라에서 촬영된 영상에서 특이점을 검출하고, 상기 검출된 특이점을 토대로 상기 드론유닛의 위치를 측위하는 산출부를 구비한다.

상기 측위부는 상기 본체의 외부로 레이저를 조사하고, 상기 본체 외부의 지형에 의해 반사된 레이저를 수신하여 상기 레이저가 되돌아오는 시간 또는 수신된 상기 레이저의 상태를 토대로 상기 본체의 위치를 측위할 수도 있다.

상기 본체는 상기 프린터 유닛이 설치되는 메인바디와, 상기 메인바디의 중심부에서 교차되며, 단부에 상기 추진부가 설치된 다수의 지지대를 구비한다.

상기 추진부는 상기 지지대들의 단부에 각각 설치되는 다수의 회전모터와, 상기 회전모터들에 의해 회전가능하게 설치된 다수의 프로펠러를 구비한다.

상기 프린터 유닛은 상기 본체에 설치되며, 상기 필라멘트를 용융하여 상기 본체 외부로 압출하는 압출기와, 상기 압출기로 상기 필라멘트를 공급하는 원료공급부를 구비할 수도 있다.

상기 메인바디는 내부에 상기 압출기 및 원료공급부가 설치되는 내부공간이 마련되며, 하면에는 용융된 상기 필라멘트가 분사되는 상기 압출기의 분사부분이 외부로 노출되게 설치될 수 있도록 상기 내부공간에 연통된 설치공이 형성된다.

상기 메인바디는 상면에 상기 내부공간에 연통된 개방구가 형성되고, 상기 개방구를 개폐할 수 있는 상기 메인바디에 설치된 개폐덮개를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 원료공급부는 상기 메인바디에 설치시 상기 내부공간에 노출되는 상기 개폐덮개의 하면에 설치되며, 외주면에 상기 필라멘트가 권취된 권취롤러와, 상기 메인바디의 내부공간에 설치되어 상기 권취롤러에 권취된 상기 필라멘트를 상기 압출기로 강제이송시키는 강제이송부를 구비한다.

상기 압출기는 상기 메인바디의 내부에 설치되며, 상기 강제이송부에 의해 이송된 상기 필라멘트를 가열하여 용융시키는 히터와, 상기 히터로부터 용융된 상기 필라멘트를 제공받는 것으로서, 상기 메인바디의 설치공을 통해 하단부가 상기 메인바디의 외부로 노출되게 설치되며, 하단부에 용융된 상기 필라멘트를 분사하는 분사공이 마련된 분사노즐을 구비한다.

상기 드론유닛은 지면에 착륙시 상기 본체를 상기 지면으로부터 상측으로 이격되게 지지할 수 있도록 상기 메인바디에 설치된 랜딩부를 더 구비한다.

상기 랜딩부는 상기 본체로부터 하방으로 소정길이 연장되며, 상호 이격되게 형성된 다수의 랜딩다리를 구비한다.

상기 랜딩부는 상기 랜딩다리들의 하단부에 각각 회전가능하게 설치된 다수의 지지바퀴를 더 구비할 수도 있다.

상기 권취롤러는 상단이 상기 개폐덮개의 하면에 회전가능하게 설치되며, 외주면에 상기 필라멘트가 권취되는 회전드럼과, 상기 회전드럼에 권취된 상기 필라멘트가 상기 회전드럼으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 상기 회전드럼의 상하단부에 각각 외경이 확장되는 방향으로 형성된 복수의 이탈방지부재를 구비한다.

상기 드론유닛은 다수개를 구비하며, 상기 프린터 유닛도 상기 드론유닛들에 각각 설치될 수 있도록 다수개를 구비하고, 상기 제어유닛은 작업자로부터 입력된 상기 조형물의 입체 이미지를 다수의 단위부분으로 구획하고, 상기 프린터 유닛들이 상기 단위부분들을 각각 성형할 수 있도록 상기 드론유닛들을 개별적으로 제어한다.

상기 드론유닛은 다수개를 구비하며, 상기 프린터 유닛도 상기 드론유닛들에 각각 설치될 수 있도록 다수개를 구비하고, 상기 제어유닛은 상기 프린터 유닛들이 순차적으로 상기 필라멘트를 압출하여 상기 조형물을 성형할 수 있도록 상기 드론유닛들을 교번하여 구동시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 드론형 3D프린터는 비행이 가능한 드론유닛에 용융된 필라멘트를 압출할 수 있는 프린터 유닛이 설치되어 있으므로 상기 드론유닛의 비행방향을 제어하여 작업공간의 제한없이 다향한 크기의 제품을 성형할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 드론형 3D프린터에 대한 부분 절개 사시도이고,
도 2는 도 1의 드론형 3D프린터에 대한 분리 사시도이고,
도 3은 도 1의 드론형 3D프린터에 대한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 드론형 3D프린터에 대한 사시도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 드론형 3D프린터에 대한 측면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 드론형 3D프린터에 대한 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 드론형 3D프린터에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 드론형 3D프린터(100)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 드론형 3D프린터(100)는 본체(210)와, 상기 본체(210)에 설치되어 상기 본체(210)의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부(220)가 마련된 드론유닛(200)과, 상기 본체(210)에 설치되어 상기 본체(210) 외부로 용융된 필라멘트(15)를 압출하는 프린터 유닛(300)과, 상기 프린터 유닛(300)으로부터 압출된 상기 필라멘트(15)가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체(210)를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부(220)를 제어하는 제어유닛(400)을 구비한다.

본체(210)는 상기 프린터 유닛(300)이 설치되는 메인바디(211)와, 상기 메인바디(211)의 중심부에서 교차되며, 단부에 상기 추진부(220)가 설치된 다수의 지지대(212)를 구비한다.

메인바디(211)는 내부에 프린터 유닛(300)이 수용될 수 있도록 내부공간(213)이 마련되며, 하면에는 후술되는 프린터 유닛(300)의 압출기(310)가 설치될 수 있도록 설치공(214)이 형성되어 있다. 상기 설치공(214)은 내부공간(213)에 연통되게 메인바디(211)에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 메인바디(211)의 상면에는 내부공간(213)으로 프린터 유닛(300)을 용이하게 설치할 수 있도록 개방구(215)가 형성되어 있다. 상기 개방구(215)는 내부공간(213)에 연통되게 형성되며, 메인바디(211)에 설치되는 개폐덮개(216)에 의해 개폐된다. 상기 개폐덮개(216)는 도면에 도시되진 않았지만, 개방구(215)에 억지끼움될 수 있도록 개방구(215)의 내경에 대응되는 외경을 갖는 삽입부재와, 삽입부재의 상부에 형성되며, 상기 삽입부재가 개방구(215)를 통과하는 내부공간(213)으로 인입되는 것을 방지하기 위해 상기 삽입부재보다 더 큰 외경을 갖는 간섭부재가 형성되어 있다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 메인바디(211)의 내부에는 후술되는 추진부(220)의 회전모터(221)들에 전원을 공급하기 위한 배터리가 설치되어 있다.

지지대(212)는 메인바디(211)의 중심을 기준으로 방사상으로 연장형성되며, 단부에는 후술되는 추진부(220)의 회전모터(221)가 설치될 수 있도록 인입구(미도시)가 형성되어 있다. 한편, 도시된 예에서는 4개의 지지대(212)가 메인바디(211)에 형성된 구조가 도시되어 있으나, 지지대(212)는 이에 한정하는 것이 아니라 메인바디(211) 또는 프린터 유닛(300)의 크기에 따라 5개 이상이 메인바디(211)에 마련될 수도 있다.

추진부(220)는 상기 지지대(212)들의 단부에 각각 설치되는 다수의 회전모터(221)와, 상기 회전모터(221)들에 의해 회전가능하게 설치된 다수의 프로펠러(222)를 구비한다. 회전모터(221)는 지지대(212)의 인입구에 설치되는데, 구동축이 상측을 향하도록 설치되는 것이 바람직하다. 회전모터(221)는 배터리로부터 공급된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 전기모터가 적용된다. 상기 프로펠러(222)는 회전모터(221)들의 구동축에 각각 결합되어 회전모터(221)들에 의해 회전하며, 본체(210)에 추진력을 제공한다.

한편, 드론유닛(200)은 지면에 착륙시 상기 본체(210)를 상기 지면으로부터 상측으로 이격되게 지지할 수 있도록 상기 메인바디(211)에 설치된 랜딩부(230)를 구비한다.

상기 랜딩부(230)는 상기 본체(210)로부터 하방으로 소정길이 연장되며, 상호 이격되게 형성된 다수의 랜딩다리(231)와, 상기 랜딩다리(231)들의 하단부에 각각 회전가능하게 설치된 다수의 지지바퀴(232)를 구비한다. 상기 랜딩다리(231)들은 메인바디(211)의 중심을 기준으로 방사상에 위치하는 것이 바람직하다.

프린터 유닛(300)은 상기 본체(210)에 설치되며, 상기 필라멘트(15)를 용융하여 상기 본체(210) 외부로 압출하는 압출기(310)와, 상기 압출기(310)로 상기 필라멘트(15)를 공급하는 원료공급부(320)를 구비한다.

압출기(310)는 지지유닛(313)에 의해 메인바디(211)의 내부에 설치되는 것으로서, 상기 메인바디(211)의 내부에 설치되며, 상기 강제이송부(322)에 의해 이송된 상기 필라멘트(15)를 가열하여 용융시키는 히터(311)와, 상기 히터(311)로부터 용융된 상기 필라멘트(15)를 제공받아 분사하는 분사노즐(312)을 구비한다.

지지유닛(313)은 내부공간(213)의 바닥면에 설치되는 것으로서, 중앙에 공간이 마련된 사각 형상을 갖는 틀부재(314)와, 양단이 각각 틀부재(314)의 가장자리에 각각 고정되며, 압출기(310)의 히터(311)가 고정되는 고정판(315)을 구비한다. 상기 틀부재(314)는 설치공(214)에 대응되는 메인바디(211)의 바닥면에 설치되고, 고정판(315)은 설치공(214)에 대향되도록 상기 틀부재(314)에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 히터(311)는 내부에 필라멘트(15)가 통과하는 통과유로가 형성되어 있는데, 상기 통과유로는 상하방향으로 관통되게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 히터(311)는 도면에 도시되진 않았지만, 통과유로를 통과하는 필라멘트(15)를 가열시키기 위해 내부에 전열선이 설치되어 있다.

분사노즐(312)은 히터(311)의 하부에 설치되며, 통과유로를 통과한 용융된 필라멘트(15)를 하방으로 분사할 수 있도록 하부에 분사공이 형성되어 있다. 이때, 분사노즐(312)은 하단부가 메인바디(211)의 설치공(214)을 통해 본체(210)의 외부로 돌출되도록 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 상술된 히터(311) 및 분사노즐(312)은 종래의 3D프린터에서 사용되는 압출기(310)의 히터(311) 및 분사노즐(312)과 동일하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

원료공급부(320)는 상기 메인바디(211)에 설치시 상기 내부공간(213)에 노출되는 상기 개폐덮개(216)의 하면에 설치되며, 외주면에 상기 필라멘트(15)가 권취된 권취롤러(321)와, 상기 메인바디(211)의 내부공간(213)에 설치되어 상기 권취롤러(321)에 권취된 상기 필라멘트(15)를 상기 압출기(310)로 강제이송시키는 강제이송부(322)를 구비한다.

권취롤러(321)는 상기 개폐덮개(216)에 회전가능하게 설치된 회전드럼(323)과, 상기 회전드럼(323)에 형성된 복수의 이탈방지부재(324)를 구비한다.

상기 회전드럼(323)은 상하방향으로 연장되며, 소정의 외경을 갖는 원기둥형으로 형성되며, 상단부는 개폐덮개(216)의 하면 중앙에 회전가능하게 지지되며, 외주면에 필라멘트(15)가 권취된다. 상기 회전드럼(323)은 개폐덮개(216)가 메인바디(211)에 설치시 메인바디(211)의 내부로 인입되게 세팅된다.

이탈방지부재(324)는 상기 회전드럼(323)에 권취된 상기 필라멘트(15)가 상기 회전드럼(323)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 상기 회전드럼(323)의 상하단부에 각각 외경이 확장되는 방향으로 형성되어 있다. 상기 이탈방지부재(324)는 상기 회전드럼(323)에 권취된 필라멘트(15)를 지지하여 필라멘트(15)가 하방으로 슬라이딩되는 것을 방지한다.

상기 강제이송부(322)는 도면에 도시되진 않았지만, 권취롤러(321)에서 히터(311)로 이송되는 필라멘트(15)의 이송경로 상의 지지유닛(313)의 고정판(315) 상부에 설치된 본체(210)와, 상기 필라멘트(15)의 이송경로를 중심으로 상호 대향되는 위치의 본체(210)에 회전가능하게 설치되며, 외주면이 상기 필라멘트(15)에 접하도록 형성된 복수의 이송롤러와, 상기 이송롤러에 설치되어 상기 필라멘트(15)가 히터(311)로 이송되도록 상기 이송롤러를 회전시키는 구동모터를 구비한다. 상기 강제이송부(322)는 종래의 3D프린터에서 사용되는 필라멘트(15)를 강제이송시키는 이송수단과 동일하므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

한편, 드론유닛(200)은 추진부(220)의 회전모터(221)들 및 프린터 유닛(300)의 작동을 제어하기 위해 메인바디(211) 내부에 설치된 제어회로부(240)를 더 구비한다. 상기 제어회로부(240)는 통신모듈(미도시)를 구비하고, 상기 통신모듈을 통해 상기 제어유닛(400)으로부터 제어신호를 수신한다. 이때, 제어회로부(240)는 아두이노(arduino UNO)가 적용되며, 제어유닛(400)으로부터 수신된 제어신호에 따라 드론유닛(200) 및 프린터 유닛(300)을 제어한다. 즉, 드론유닛(200) 및 프린터 유닛(300)을 제어하는 수단이 제어회로부(240) 하나로 통합되어 있다. 한편, 제어회로부(240)는 아두이노(arduino UNO) 뿐 아니라 에디슨(Intel Edison)도 함께 연동하여 사용될 수도 있는데, 상기 제어회로부(240)는 이에 한정하는 것이 아니라 드론유닛(200) 및 프린터 유닛(300)을 통합하여 제어할 수 있는 제어수단이면 무엇이든 가능하다.

제어유닛(400)은 프린터 유닛(300)에 의해 압출된 용융된 필라멘트(15)가 입체적인 조형물을 형성할 수 있도록 드론유닛(200)의 승강 및 비행방향을 제어한다. 작업자는 제어유닛(400)에 성형하고자 하는 조형물에 대한 정보 즉, 조형물의 3D도면을 입력하면, 제어유닛(400)은 상기 조형물에 대한 정보에 따라 본체(210)가 승강 및 이동할 수 있도록 제어신호를 드론유닛(200)의 제어회로부(240)로 송신한다. 상기 제어신호를 수신한 제어회로부(240)는 상기 추진부(220)를 제어하여 조형물에 대한 정보에 따라 본체(210)를 비행시킨다. 이때, 제어유닛(400)은 상기 조형물을 성형할 수 있도록 상기 프린터 유닛(300)의 작동도 제어한다. 상기 제어유닛(400)은 드론유닛(200)의 비행 위치에 따라 프린터 유닛(300)의 작동에 대한 제어신호를 제어회로부(240)로 송신하고, 제어신호를 수신한 제어회로부(240)는 프린터 유닛(300)을 작동시킨다.

상기 제어유닛(400)은 작업자가 조형물에 대한 정보 즉, 조형물의 입체 이미지를 입력하고, 제어신호를 제어회로부(240)로 송신할 수 있는 통신수단이 마련된 PC와 같은 정보처리장치가 적용되는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 따른 드론형 3D프린터(100)는 도면에 도시되진 않았지만, 작업자가 직접 조작하여 드론유닛(200)의 비행을 제어할 수 있는 무선의 조정기를 더 구비할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 드론형 3D프린터(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 드론유닛(200)과, 드론유닛(200)들에 각각 설치된 다수의 프린터 유닛(300)을 구비할 수도 있다. 이때, 제어유닛(400)은 각 드론유닛(200)들의 비행을 제어하여 하나의 조형물을 성형할 수 있다. 즉, 제어유닛(400)은 입력된 조형물의 입체 이미지를 다수의 단위부분으로 구획하고, 각 프린터 유닛(300)으로부터 압출된 필라멘트(15)가 상기 조형물의 각 단위부분을 성형할 수 있도록 상기 드론유닛(200)들을 개별적으로 제어하되, 동시에 병렬적으로 제어할 수 있다.

또한, 제어유닛(400)은 다수의 프린터 유닛(300)이 순차적으로 상기 필라멘트(15)를 압출하여 조형물을 성형할 수 있도록 상기 드론유닛(200)들을 교번하여 구동시킬 수도 있다. 그리고, 제어유닛(400)은 각 드론유닛(200)들이 동일한 루트로 비행하도록 제어하여 다수의 조형물을 동시에 성형할 수도 있다.

상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 드론형 3D프린터(100)는 비행이 가능한 드론유닛(200)에 용융된 필라멘트(15)를 압출할 수 있는 프린터 유닛(300)이 설치되어 있으므로 상기 드론유닛(200)의 비행방향을 제어하여 작업공간의 제한없이 다향한 크기의 제품을 성형할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 드론형 3D프린터(500)가 도시되어 있다.

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.

도면을 참조하면, 드론형 3D프린터(500)는 상기 조형물이 기설정된 형상으로 성형되기 위해 상기 제어유닛(400)이 상기 드론유닛(200)을 정확하게 제어할 수 있도록 상기 드론유닛(200)의 위치를 측위하고, 상기 드론유닛(200)에 대한 측위정보를 상기 제어유닛(400)에 제공하는 측위부(510)를 더 구비한다.

상기 측위부(510)는 상기 본체(210)에 설치되어 상기 본체(210) 외부를 촬영하는 카메라(511)와, 상기 카메라(511)에서 촬영된 영상에서 특이점을 검출하고, 상기 검출된 특이점을 토대로 상기 드론유닛(200)의 위치를 측위하는 산출부(512)를 구비한다. 이때, 산출부(512)는 도면에 도시되진 않았지만, 통신망을 통해 제어유닛(400)에 연결될 수 있도록 통신수단을 구비하고, 상기 통신수단을 통해 드론유닛(200)에 대한 측위정보를 제어유닛(400)에 제공한다. 제어유닛(400)은 수신된 측위정보를 토대로 드론유닛(200)의 정확한 위치를 파악하여 드론유닛(200)을 정확하게 비행시키므로 조형물 성형에 대한 불량이 감소된다.

이때, 작업자는 보다 정확한 드론유닛(200)의 측위를 위해 드론유닛(200)이 비행하여 조형물을 성형하는 작업공간에 대한 영상 데이터를 산출부(512)에 저장하고, 산출부(512)는 상기 영상 데이터와 카메라(511)로부터 촬영된 영상의 특이점을 상호 비교하여 드론유닛(200)의 위치를 측위하는 것이 바람직하다.

한편, 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 측위부(520)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 측위부(520)는 상기 본체(210)의 외부로 레이저를 조사하고, 상기 본체(210) 외부의 지형에 의해 반사된 레이저를 수신하여 상기 레이저가 되돌아오는 시간 또는 수신된 상기 레이저의 상태를 토대로 상기 본체(210)의 위치를 측위하는 레이저 라이다(Laser radar) 센서가 적용된다. 상기 레이저 라이다 센서는 종래에 일반적으로 사용되는 라이다 센서이므로 상세한 설명은 생략한다.

측위부(520)는 도면에 도시되진 않았지만, 통신망을 통해 제어유닛(400)에 연결될 수 있도록 통신수단을 구비하고, 상기 통신수단을 통해 드론유닛(200)에 대한 측위정보를 제어유닛(400)에 제공한다. 제어유닛(400)은 수신된 측위정보를 토대로 드론유닛(200)의 정확한 위치를 파악하여 드론유닛(200)을 정확하게 비행시키므로 조형물 성형에 대한 불량이 감소된다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

100: 드론형 3D프린터
200: 드론유닛
210: 본체
211: 메인바디
212: 지지대
220: 추진부
221: 회전모터
222: 프로펠러
230: 랜딩부
231: 랜딩다리
232: 지지바퀴
240: 제어회로부
300: 프린터 유닛
310: 압출기
311: 히터
312: 분사노즐
313: 지지유닛
320: 원료공급부
321: 권취롤러
322: 강제이송부
400: 제어유닛

Claims

본체와, 상기 본체에 설치되어 상기 본체의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부가 마련된 드론유닛;
상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부로 용융된 필라멘트를 압출하는 프린터유닛;
상기 프린터 유닛으로부터 압출된 상기 필라멘트가 입체적 조형물을 형성할 수 있도록 상기 본체를 승강 및 사방으로 이동시키기 위해 상기 추진부를 제어하는 제어유닛;을 구비하는,
드론형 3D프린터.
제1항에 있어서,
상기 조형물이 기설정된 형상으로 성형되기 위해 상기 제어유닛이 상기 드론유닛을 정확하게 제어할 수 있도록 상기 드론유닛의 위치를 측위하고, 상기 드론유닛에 대한 측위정보를 상기 제어유닛에 제공하는 측위부;를 더 구비하는,
드론형 3D프린터.
제2항에 있어서,
상기 측위부는
상기 본체에 설치되어 상기 본체 외부를 촬영하는 카메라;
상기 카메라에서 촬영된 영상에서 특이점을 검출하고, 상기 검출된 특이점을 토대로 상기 드론유닛의 위치를 측위하는 산출부;를 구비하는,
드론형 3D프린터.
제2항에 있어서,
상기 측위부는 상기 본체의 외부로 레이저를 조사하고, 상기 본체 외부의 지형에 의해 반사된 레이저를 수신하여 상기 레이저가 되돌아오는 시간 또는 수신된 상기 레이저의 상태를 토대로 상기 본체의 위치를 측위하는,
드론형 3D프린터.
제1항에 있어서,
상기 본체는
상기 프린터 유닛이 설치되는 메인바디;
상기 메인바디의 중심부에서 교차되며, 단부에 상기 추진부가 설치된 다수의 지지대;를 구비하는,
드론형 3D프린터.
제5항에 있어서,
상기 추진부는
상기 지지대들의 단부에 각각 설치되는 다수의 회전모터;
상기 회전모터들에 의해 회전가능하게 설치된 다수의 프로펠러;를 구비하는,
드론형 3D프린터.
제5항에 있어서,
상기 프린터 유닛은
상기 본체에 설치되며, 상기 필라멘트를 용융하여 상기 본체 외부로 압출하는 압출기;
상기 압출기로 상기 필라멘트를 공급하는 원료공급부;를 구비하는,
드론형 3D프린터.
제7항에 있어서,
상기 메인바디는 내부에 상기 압출기 및 원료공급부가 설치되는 내부공간이 마련되며, 하면에는 용융된 상기 필라멘트가 분사되는 상기 압출기의 분사부분이 외부로 노출되게 설치될 수 있도록 상기 내부공간에 연통된 설치공이 형성된,
드론형 3D프린터.
제8항에 있어서,
상기 메인바디는 상면에 상기 내부공간에 연통된 개방구가 형성되고, 상기 개방구를 개폐할 수 있는 상기 메인바디에 설치된 개폐덮개를 더 구비하는,
드론형 3D프린터.
제9항에 있어서,
상기 원료공급부는
상기 메인바디에 설치시 상기 내부공간에 노출되는 상기 개폐덮개의 하면에 설치되며, 외주면에 상기 필라멘트가 권취된 권취롤러;
상기 메인바디의 내부공간에 설치되어 상기 권취롤러에 권취된 상기 필라멘트를 상기 압출기로 강제이송시키는 강제이송부;를 구비하는,
드론형 3D프린터.
제10항에 있어서,
상기 압출기는
상기 메인바디의 내부에 설치되며, 상기 강제이송부에 의해 이송된 상기 필라멘트를 가열하여 용융시키는 히터;
상기 히터로부터 용융된 상기 필라멘트를 제공받는 것으로서, 상기 메인바디의 설치공을 통해 하단부가 상기 메인바디의 외부로 노출되게 설치되며, 하단부에 용융된 상기 필라멘트를 분사하는 분사공이 마련된 분사노즐;을 구비하는,
드론형 3D프린터.
제5항에 있어서,
상기 드론유닛은 지면에 착륙시 상기 본체를 상기 지면으로부터 상측으로 이격되게 지지할 수 있도록 상기 메인바디에 설치된 랜딩부;를 더 구비하는,
드론형 3D프린터.
제12항에 있어서,
상기 랜딩부는 상기 본체로부터 하방으로 소정길이 연장되며, 상호 이격되게 형성된 다수의 랜딩다리;를 구비하는,
드론형 3D프린터.
제13항에 있어서,
상기 랜딩부는 상기 랜딩다리들의 하단부에 각각 회전가능하게 설치된 다수의 지지바퀴;를 더 구비하는,
드론형 3D프린터.
제10항에 있어서,
상기 권취롤러는
상단이 상기 개폐덮개의 하면에 회전가능하게 설치되며, 외주면에 상기 필라멘트가 권취되는 회전드럼;
상기 회전드럼에 권취된 상기 필라멘트가 상기 회전드럼으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 상기 회전드럼의 상하단부에 각각 외경이 확장되는 방향으로 형성된 복수의 이탈방지부재;를 구비하는,
드론형 3D프린터.
제1항에 있어서,
상기 드론유닛은 다수개를 구비하며, 상기 프린터 유닛도 상기 드론유닛들에 각각 설치될 수 있도록 다수개를 구비하고,
상기 제어유닛은 작업자로부터 입력된 상기 조형물의 입체 이미지를 다수의 단위부분으로 구획하고, 상기 프린터 유닛들이 상기 단위부분들을 각각 성형할 수 있도록 상기 드론유닛들을 개별적으로 제어하는,
드론형 3D프린터.
제1항에 있어서,
상기 드론유닛은 다수개를 구비하며, 상기 프린터 유닛도 상기 드론유닛들에 각각 설치될 수 있도록 다수개를 구비하고,
상기 제어유닛은 상기 프린터 유닛들이 순차적으로 상기 필라멘트를 압출하여 상기 조형물을 성형할 수 있도록 상기 드론유닛들을 교번하여 구동시키는,
드론형 3D프린터.