KR20180083087A - 분말 평탄화도를 측정할 수 있는 3d 프린터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분말 평탄화도를 측정할 수 있는 3D 프린터 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 3차원 입체 제조 과정 중 공급된 분말층의 평탄화 여부 및 분말 사이의 빈 공간을 측정하고 분말을 평탄하면서도 높은 밀도로 공급할 수 있는 분말 평탄화도를 측정할 수 있는 3D 프린터 장치에 관한 것이다.

Description

분말 평탄화도를 측정할 수 있는 3D 프린터 장치{3D printer device capable of measuring powder flatness}

본 발명은 분말 평탄화도를 측정할 수 있는 3D 프린터 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 3차원 입체 제조 과정 중 공급된 분말층의 평탄화 여부 및 분말 사이의 빈 공간을 측정하고 분말을 평탄하면서도 높은 밀도로 공급할 수 있는 분말 평탄화도를 측정할 수 있는 3D 프린터 장치에 관한 것이다.

3D 프린터는 특정 재료를 2차원 프린터와 같이 출력하여 적층 함으로써 3차원의 입체물을 인쇄하는 장치이며, 3D 프린터는 디지털화된 도면 정보를 바탕으로 제작하고자 하는 대상물을 간편하게 가공할 수 있기에 의학, 산업, 생활 등 다양한 분야에서 활발히 사용되고 있다.

3D 프린터가 도입되면서 제조업에서는 시제품을 개발을 위한 금형 제작 등을 생략함으로써 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있게 되었고, 주문량에 제한을 두지 않고 다 품종 소량 생산이 가능해졌으며, 제품의 시장 출시 기간을 조절할 수 있게 되었고, 시장에 출시하여 실패하는 위험이 크게 줄어 들었으며, 특별한 기술 없이도 복잡한 형태의 제품을 제작하는 것이 가능하게 되었다.

이러한 3D 프린터는 제품 성형방식에 따라 재료압출방식, 광중합방식, 분말적층용융방식, 고에너지 직접조사방식 등으로 나누어지며, 각 방식에 따라 적용되는 기술 및 장치, 재료가 달라진다.

최근에는 3D 프린터 관련 기술이 급속도로 발전함에 따라 종래의 플라스틱 입체물이 아닌 금속 또는 세라믹 재질의 입체물을 인쇄하는 것이 가능해졌으며, 이와 관련된 기술로서 분말적층용융방식 중 선택적 레이저 용융(SLM;Selective Laser Melting) 방식이 주목받고 있다. 선택적 레이저 용융 방식은 분말 형태의 재료를 도포한 후 레이저를 재료에 선택적으로 조사(照射)하여 분말을 용융시키고, 다시 분말 재료를 한층 도포한 후 레이저를 조사하는 과정을 반복함으로써 인쇄하고자 하는 입체물을 제작한다.

이러한 선택적 레이저 용융 방식은 금속 또는 세라믹과 같은 분말을 수 ㎛ ~ 수십 ㎛의 두께로 한층 한층 도포하는 과정을 포함하게 되는데, 이때 별도의 노즐을 통해 분말을 베드(bed)에 도포한 후 블레이드를 일방향으로 이동시켜 평탄하게 펴는 과정을 실시하게 된다.

이렇게 분말을 평탄하게 만드는 과정은 선택적 레이저 용융 방식에서 매우 중요한 기술이며, 분말이 분포되어 있는 상태에 따라 최종 결과물의 내구성 및 정밀도가 달라지게 된다.

그러나, 종래의 블레이드는 단순히 분말의 상측을 지나가며 블레이드의 하면보다 높게 쌓여있는 분말을 퍼트리는 기능을 하기 때문에 균일하게 퍼지 않을 뿐만 아니라 분산되어 있는 분말들의 밀도가 매우 낮은 문제점이 있다.

즉, 부위별로 분산되어 있는 분말의 양이 달라 레이저를 이용하여 입체물을 제조하였을 때 표면 상태가 정밀하게 형성되지 못하고, 분말과 분말 사이에 빈 공간이 많아 입체물의 내구성이 떨어지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 소결 과정에서 분말 평탄도를 측정할 수 있는 새로운 분말 평탄화도를 측정할 수 있는 3D 프린터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 내부에 분말이 저장되는 분말저장부; 상기 분말저장부가 상부에 구비되고, 베드 상면에서 길이방향을 따라 왕복 이동하는 구동부; 상기 구동부의 하부 일측에 구비되며 상기 구동부의 일방향 이동시 상기 베드 상면에 적재된 분말을 일정한 높이로 분산시키는 블레이드; 상기 구동부의 하부 타측에 구비되며 상기 구동부의 반대방향 이동시 분산되어 있는 분말을 회전에 의해 가압하는 가압롤러; 상기 구동부를 상기 베드의 좌우방향 및 상하방향으로 이동시키는 이동부; 및 상기 베드 상면에 상기 구동부가 이동하는 방향을 따라 대향하여 설치되는 분말 평탄화 여부 측정부; 를 포함한다.

상기 분말 평탄화 측정부는 대향하는 레이저 출력부 및 감지부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 3D 프린터용 분말 공급장치는 블레이드에 의해 분말을 작업대에 공급한 후 별도의 분말 평탄화 측정부에 의해 공급된 분말의 평탄화도 및 밀도를 측정하고, 평탄화 되지 않거나 정해진 밀도가 되지 않는 경우 다시 한번 분말을 공급할 수 있도록 함으로써 출력물의 품질을 높일 수 있는 효과를 나타낸다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 3차원 프린터 장치를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 3차원 프린터 장치를 나타낸다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말 공급장치는 분말저장부와, 구동부와, 블레이드와, 가압롤러와, 이동부와, 분말 평탄화 여부 측정부를 포함하여 구성된다.

분말저장부는, 내부에 분말이 저장된다.

구동부는, 분말저장부 상부에 구비되고, 베드 상면에서 길이방향을 따라 왕복 이동한다.

블레이드는, 구동부의 하부 일측에 구비되며 상기 구동부의 일방향 이동시 상기 베드 상면에 적재된 분말을 일정한 높이로 분산시킨다.

가압롤러는, 구동부의 하부 타측에 구비되며 상기 구동부의 반대방향 이동시 분산되어 있는 분말을 회전에 의해 가압한다.

이동부는, 구동부를 상기 베드의 좌우방향 및 상하방향으로 이동시킨다.

분말 평탄화 여부 측정부는, 베드 상면에 상기 구동부가 이동하는 방향을 따라 대향하여 설치된다.

또한, 분말 평탄화 여부 측정부는 레이저 출력부 및 레이저 감지부를 포함할 수 있다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 3차원 프린터용 분말 공급장치에 의하면, 블레이드에 의해 분말을 작업대에 공급한 후 별도의 분말 평탄화 측정부에 의해 공급된 분말의 평탄화도 및 밀도를 측정하고, 평탄화 되지 않거나 정해진 밀도가 되지 않는 경우 다시 한번 분말을 공급할 수 있도록 함으로써 출력물의 품질을 높일 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims (2)

1. 내부에 분말이 저장되는 분말저장부;
   상기 분말저장부 상부에 구비되고, 베드 상면에서 길이방향을 따라 왕복 이동하는 구동부;
   상기 구동부의 하부 일측에 구비되며 상기 구동부의 일방향 이동시 상기 베드 상면에 적재된 분말을 일정한 높이로 분산시키는 블레이드;
   상기 구동부의 하부 타측에 구비되며 상기 구동부의 반대방향 이동시 분산되어 있는 분말을 회전에 의해 가압하는 가압롤러;
   상기 구동부를 상기 베드의 좌우방향 및 상하방향으로 이동시키는 이동부; 및
   상기 베드 상면에 상기 구동부가 이동하는 방향을 따라 대향하여 설치되는 분말 평탄화 여부 측정부; 를 포함하는 3D 프린터용 분말 공급장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 분말 평탄화 여부 측정부는 레이저 출력부 및 레이저 감지부를 포함하는 3D 프린터용 분말 공급장치.

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