KR20190006242A - Powder accumulating apparatus for minimization of support production for 3d printing - Google Patents

Powder accumulating apparatus for minimization of support production for 3d printing

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Abstract

A high-density powder laminating apparatus for minimizing support production during 3D printing includes: a stage on which a three-dimensionally molded article is formed; a recoater for sequentially laminating a powder material on the stage so that the molded article is formed; and a transfer unit for moving the recoater in the direction of the stage at the rear of the recoater and for pressing the powder material placed on the stage. According to the present invention, it is possible to drastically reduce the process time required for support fabrication.

Description

3D 프린팅에 이용되는 서포트 제작 최소화를 위한 고밀도 파우더 적층 장치 {POWDER ACCUMULATING APPARATUS FOR MINIMIZATION OF SUPPORT PRODUCTION FOR 3D PRINTING } TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high-density powder laminating apparatus for minimizing support fabrication used in 3D printing,

본 발명은 파우더 적층 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반적으로 3D 프린팅 시 필요한 서포트 제작의 필요성을 제거하여 공정시간 및 소재비용을 절감하고, 서포트 제거의 어려움에 따른 설계 제약을 최소화할 수 있는 고밀도 파우더 적층 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a powder laminating apparatus, and more particularly, to a powder laminating apparatus which is capable of reducing the processing time and materials cost by eliminating the necessity of a support production required in 3D printing in general, To a powder laminating apparatus.

금속계 소재를 이용한 3D 프린팅 기술의 특징은 원하는 모양의 조형물을 3D 도면으로 디자인하고 금속 파우더를 적층한 후 레이저 열원을 조사하여 소결하는 것이다.The feature of 3D printing technology using metal materials is to design the desired shape of the sculpture as a 3D drawing, to laminate the metal powder, and then to sinter the laser by irradiating the heat source.

이러한 3D 프린팅 기술로 조형물을 제작하는 경우, 브리지(bridge) 형태의 조형물, 즉, 공중에 떠있는 모양의 조형물 등은 하중지지를 위해 서포트(support)를 필요로 한다.When such a 3D printing technology is used to produce a sculpture, a sculpture in the form of a bridge, that is, a sculpture floating in the air, requires support for supporting the load.

예를 들어, 한국공개특허 제10-2017-0014619호에서는 조형물의 하부에 형성되어 조형물을 지지하고, 조형물의 소결 공정 후 후처리에 의해 조형물로부터 제거되는 서포트에 대하여 개시하고 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0014619 discloses a support formed at the lower part of a molding product to support the molding product and removed from the molding product by post-treatment after the molding process.

이 경우 완성된 조형물에서는 쓰임새가 없는 서포트 제작을 위해 추가적으로 공정시간이 늘어나며 소재비용 등으로 인해 3D 프린팅 기술의 경제성이 낮아지는 문제가 있다. 또한 조형물을 관형 형태로 제작하는 경우, 조형물 내부에 있는 서포트는 제거가 어렵기 때문에 조형물에 부착된 형태로 완성품에 포함해야 하는 문제가 있다.In this case, there is a problem that the processing time is further increased for the production of the support which is not used in the completed molding, and the economical efficiency of the 3D printing technology is lowered due to the material cost. In addition, when the sculpture is manufactured in a tubular shape, since the support in the sculpture is difficult to remove, there is a problem that it must be included in the finished product attached to the sculpture.

한편, 도 1은 종래의 파우더 적층 장치(50)를 도시한 평면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 파우더 적층 장치에서 리코터(52)는 파우더 저장소(54)에서 일정 두께만큼 파우더(56)를 밀어내어 적층 베드(58)로 이송하는 역할을 수행한다.1 is a plan view showing a conventional powder laminating apparatus 50. FIG. 1, in the conventional powder laminating apparatus, the recoater 52 pushes the powder 56 by a predetermined thickness in the powder reservoir 54 and transfers the powder 56 to the lamination bed 58.

이 경우, 상기 리코터(52)가 별도의 이동유닛을 통해 직접 수평방향으로 이동함에 따라 적층되는 파우더층에 수평 하중을 발생시켜, 소결 단계에서 불균일한 파트 단면(60)이 발생하며, 이후, 새로운 파우더층을 적층하는 단계에서 이동하는 상기 리코터(52)와 이전 소결 단계에서 발생한 상기 파트 단면(60)과의 충돌로 인해 공정 중에 중간 조형물(62)의 파손이 발생하는 문제점이 있다.In this case, as the recoater 52 moves directly in the horizontal direction through a separate moving unit, a horizontal load is generated in the laminated powder layer, so that a non-uniform part section 60 is generated in the sintering step, There is a problem that the intermediate molding 62 is damaged during the process due to the collision between the recoater 52 moving in the step of laminating new powder layers and the part facets 60 generated in the previous sintering step.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 서포트 제작의 필요성을 제거하여 공정시간과 소재비용 등을 절감하고, 서포트 제거의 어려움에 따른 설계 제약 등을 최소화하며, 공정 중에 중간 조형물의 파손을 방지할수 있는 3D 프린팅 기술에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in order to solve such a problem, it is necessary to reduce the process time and material cost by eliminating the need for the support production, to minimize the design constraint due to the difficulty of removing the support, and to prevent the breakage of the intermediate molding during the process. The need for research on technology is required.

대한민국 공개특허 제10-2017-0014619호Korean Patent Publication No. 10-2017-0014619

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 파우더의 적층 밀도를 높여 파우더가 제작 조형물의 하중을 지탱하도록 함으로써, 종래의 써포트를 제거하거나 최소화할 수 있는 고밀도 파우더 적층 장치에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a high-density powder laminating apparatus capable of removing or minimizing a conventional support by allowing a powder to support a load of a manufactured molding, .

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 고밀도 파우더 적층 장치는, 3차원 형상의 조형물이 조형되는 스테이지, 상기 분말소재를 상기 조형물이 형성되도록 순차적으로 상기 스테이지 상에 적층하는 리코터 및 상기 리코터의 후방에서 상기 리코터를 상기 스테이지 방향으로 이동시키며, 상기 스테이지 상에 안착한 상기 분말소재를 가압하는 이송유닛을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a high-density powder laminating apparatus including a stage for forming a three-dimensional shaped product, a recoater for sequentially laminating the powder material on the stage to form the product, And a transfer unit for moving the recoater in the direction of the stage at the rear of the recoater and for pressing the powder material placed on the stage.

일 실시예에서, 상기 이송유닛은 상기 리코터의 후단에 위치하며, 서로 소정 간격 이격되어 동일한 방향으로 회전하는 제1 및 제2 롤러들 및 상기 제1 및 제2 롤러들의 외면에 감겨 일 방향으로 반복 이송되는 컨베이어 벨트를 포함할 수 있다.In one embodiment, the conveying unit includes first and second rollers positioned at a rear end of the recoater and spaced apart from each other by a predetermined distance and rotated in the same direction, and first and second rollers wound around the outer surfaces of the first and second rollers, And may include a conveyor belt that is repeatedly transported.

일 실시예에서, 상기 컨베이어 벨트가 상기 분말소재의 상면을 가압하여 상기 분말소재의 적층 밀도가 증가할 수 있다.In one embodiment, the conveyor belt presses the upper surface of the powder material to increase the density of the powder material.

일 실시예에서, 상기 이송유닛과 연결되며 상기 이송유닛에 구동력을 제공하는 구동유닛을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the apparatus may further include a drive unit connected to the transfer unit and providing a driving force to the transfer unit.

일 실시예에서, 상기 구동유닛은 상기 리코터, 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러의 일 측을 수용하는 횡방향의 가이드홈, 상기 제1 및 제2 롤러들에 구동력을 전달하여 상기 제1 및 제2 롤러들 각각을 회전시키는 구동모터 및 상기 리코터, 상기 제1 및 제2 롤러들을 승강시키는 승강부재를 포함할 수 있다.In one embodiment, the drive unit includes a transverse guide groove for receiving one side of the recoater, the first roller and the second roller, and a second guide groove for guiding the driving force to the first and second rollers, A driving motor for rotating each of the first and second rollers, and a lifting member for lifting and lowering the first and second rollers.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 롤러들이 회전함에 따라, 상기 컨베이어 벨트가 전진하여 상기 리코터 및 상기 이송유닛을 상기 스테이지 방향으로 이동시킬 수 있다.In one embodiment, as the first and second rollers rotate, the conveyor belt may advance to move the recoater and the transfer unit in the direction of the stage.

일 실시예에서, 상기 스테이지와 평행하게 연장 형성되며, 상기 승강부재를 따라 상기 제1 및 제2 롤러들을 수직으로 승강시키는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the apparatus may further include a guide member extending parallel to the stage and vertically lifting the first and second rollers along the lift member.

일 실시예에서, 상기 스테이지와 상기 가이드부재의 사이에서 연장 형성되며, 상기 제1 및 제2 롤러들의 양 측에 형성된 돌기부들이 안착되고, 상기 제1 및 제2 롤러들의 상기 스테이지 방향으로의 이동을 안내하는 안내레일부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, protrusions formed on both sides of the first and second rollers, which are formed between the stage and the guide member, are seated, and the movement of the first and second rollers in the direction of the stage And may further include a guide rail portion for guiding.

일 실시예에서, 상기 리코터는 상기 스테이지에 상기 분말소재를 제1 두께로 적층하고, 상기 이송유닛은 상기 스테이지에 상기 분말소재를 제1 두께보다 작은 제2 두께로 가압할 수 있다.In one embodiment, the recoater may stack the powder material to the stage to a first thickness and the transfer unit may press the powder material to a second thickness less than the first thickness on the stage.

본 발명의 실시예들에 의하면, 컨베이어 벨트가 분말소재의 상면을 가압함에 따라, 분말소재의 적층 밀도가 증가하여 조형물의 하중을 지탱할 수 있으며, 분말소재의 조형물에 대한 지지력이 고루 분산되어 서포트를 최소화하거나 제거할 수 있어, 서포트 제작과 제거에 필요한 공정시간을 획기적으로 줄이며 서포트 제작 및 제거에 따른 소재의 낭비를 크게 줄일 수 있다.According to the embodiments of the present invention, as the conveyor belt presses the upper surface of the powder material, the density of the powder material increases and the load of the molding material can be sustained. Also, the support force of the powder material is uniformly dispersed, It is possible to minimize or eliminate the time required for the support fabrication and removal, and greatly reduce the waste of the material due to the production and removal of the support.

또한, 기존에는 관 형태의 조형물을 제작하는 경우, 서포트 제작 후 제거가 어려워 조형물에 그대로 남겨두었던 것과 달리, 서포트를 제작하지 않기 때문에 초기 설계 사양 그대로 조형물 제작이 가능한 효과가 있으며, 서포트 제작의 한계 때문에 발생한 설계 제약 사양이 근본적으로 제거되기 때문에 제품 설계 자유도가 획기적으로 향상될 수 있다.In contrast, in the case of manufacturing a tube-shaped sculpture in the past, since it is difficult to remove the sculpture after the manufacture of the support, it is possible to produce the sculpture as the initial design specification because the support is not produced, Since the design constraint specifications are fundamentally eliminated, product design freedom can be dramatically improved.

또한, 분말소재의 적층 밀도가 높아짐에 따라 레이저 소결 시 발생하는 고열이 분말소재 내부로 균일하게 분산될 수 있기 때문에 열 분산 효과를 향상시킬 수 있다.Further, as the density of the lamination of the powder material becomes higher, the heat generated during laser sintering can be uniformly dispersed into the powder material, thereby improving the heat dispersion effect.

또한, 컨베이어 벨트가 스테이지 상에 적층되는 분말소재에 수평 방향의 하중 없이 오직 수직 하중만을 작용함에 따라, 수평 하중에 의해 조형물에 불균일한 파트 단면이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the conveyor belt only applies the vertical load to the powder material stacked on the stage without load in the horizontal direction, it is possible to prevent uneven part cross-section from occurring in the molding due to the horizontal load.

또한, 스테이지의 양측에 스테이지와 평행하게 가이드부재를 연장 형성함에 따라, 구동유닛의 롤러들의 이동을 가이드할 수 있으며, 구동유닛의 승강부재가 리코터 및 롤러들을 승강시키는 경우 함께 승강하여 이를 보조할 수 있다.Further, by extending the guide member in parallel with the stage on both sides of the stage, the movement of the rollers of the drive unit can be guided, and when the lift member of the drive unit lifts the recoater and the rollers, .

나아가, 스테이지와 가이드 부재 사이에 안내레일부 연장 형성하고, 롤러들의 돌기부들을 안내레일부에 안착시킴에 따라, 롤러들이 스테이지 방향으로 안정적으로 안내되는 효과가 있다. Further, by forming the guide rails partly between the stage and the guide member and placing the protrusions of the rollers in the guide rail, the rollers are guided stably in the direction of the stage.

도 1은 종래의 파우더 적층 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고밀도 파우더 적층 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 고밀도 파우더 적층 장치를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 고밀도 파우더 적층 장치에서 분말 소재의 밀도가 상승하여 분말 소재의 조형물에 대한 지지력이 고루 분산된 상태를 도시한 모식도이다.1 is a plan view showing a conventional powder laminating apparatus.
2 is a perspective view illustrating a high-density powder laminating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing the high-density powder laminating apparatus of Fig.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the density of the powder material in the high-density powder laminator of FIG. 1 rises and the bearing force of the powder material is uniformly dispersed.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 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. 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. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 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. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another Only. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "comprising ", etc. is intended to specify that there is a stated feature, figure, step, operation, component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고밀도 파우더 적층 장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 고밀도 파우더 적층 장치를 도시한 정면도이다.FIG. 2 is a perspective view showing a high-density powder laminating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a front view showing a high-density powder laminating apparatus of FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 고밀도 파우더 적층 장치(1)는 스테이지(100), 소재공급테이블(150), 리코터(200), 이송유닛(300), 구동유닛(400) 및 가이드부재(500)를 포함한다.2 and 3, the high-density powder laminating apparatus 1 according to the present embodiment includes a stage 100, a material supply table 150, a recoater 200, a transfer unit 300, a drive unit 400 And a guide member 500.

본 실시예에 의한 고밀도 파우더 적층 장치(1)는 분말소재(10)를 공급하여 분말층을 형성하는 적층 공정과, 조형광선(광 빔 또는 전자 빔)을 상기 분말층에 조사함과 아울러 상기 분말층을 소결하는 소결 공정을 교대로 반복하여 3차원 형상 조형물을 제조한다.The high-density powder laminating apparatus 1 according to the present embodiment includes a lamination step of supplying a powder material 10 to form a powder layer, a step of irradiating the powder layer with shaping light (light beam or electron beam) And the sintering process of sintering the layers are alternately repeated to produce a three-dimensional shaped sculpture.

상기 스테이지(100)는 그 위에서 분말소재(파우더, 10)가 조형되기 시작하고, 조형과정 중 조형이 완료된 뒤에도 조형물이 그 위에 부착되어 있게 되는 요소이다. 따라서 상기 스테이지(100)의 상면은 그 위에 위치한 분말소재가 광선에 의해 경화 내지 소결되기 이전 및 이후에 일정 정도 부착을 유지할 수 있는 재질로 처리되어야 한다.The stage 100 is an element in which a powder material (powder) 10 starts to be formed on the stage 100, and a molding is attached to the powder material 10 even after molding is completed during the molding process. Therefore, the upper surface of the stage 100 must be treated with a material capable of maintaining a certain degree of adhesion before and after the powder material placed thereon is cured or sintered by light rays.

또한 상기 스테이지(100)는 상면을 평탄 형상으로 형성한 테이블로서, 도시하지 않은 승강 기구에 의해서 승강하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 스테이지(100)는 상기 소재공급테이블(150) 상에 위치하는 소재공급부(미도시) 또는 상기 리코터(200)에 의한 분말층의 형성과 해당 분말층의 부분적인 소결이 반복될 때마다 하방으로 소정량 이동할 수 있다.Further, the stage 100 is a table having an upper surface formed in a flat shape, and can be configured to be raised and lowered by a lifting mechanism (not shown). In this case, the stage 100 repeats the formation of a powder layer by the material supply unit (not shown) located on the material supply table 150 or the recoater 200 and the partial sintering of the powder layer You can move downward by a certain amount every time.

아울러, 다른 예로서는 상기 스테이지(100)를 승강 불가능하게 고정하고, 상기 소재공급부 또는 상기 리코터(200)를 승강시키는 구조로 구성하는 것도 가능하다.As another example, the stage 100 may be fixed so as not to be movable up and down, and the material supply unit or the recoater 200 may be moved up and down.

상기 리코터(200)는 상기 소재공급테이블(150)의 상측에 수평 이동 가능하게 설치되며, 수직방향으로 세워져 구비될 수 있다. 또한, 상기 리코터(200)는 얇은 두께의 철판으로 이루어지며, 그 재질은 스테인레스로 이루어질 수 있다.The recoater 200 is installed horizontally on the upper side of the material supply table 150, and may be erected vertically. Also, the recoater 200 is made of a thin steel plate, and the material thereof may be made of stainless steel.

상기 리코터(200)는 수평이동하여 상기 소재공급테이블(150)에 놓여진 상기 분말소재(10)를 일 방향(화살표 도시)으로 밀어 상기 스테이지(100) 상의 피조형 영역(E)으로 이동시킨다.The recoater 200 horizontally moves the powder material 10 placed on the material supply table 150 in one direction (indicated by an arrow) to the specimen area E on the stage 100.

상기 리코터(200)의 수평이동이 완료되면 상기 스테이지(100) 상의 피조형 영역(E)이 주사수단(미도시)의 조형광선에 의해 소결되어 분말층이 형성된다. 이 후, 상기 리코터(200)는 상기 분말층의 두께분보다 높게 승강하고, 상기 분말층의 상면에 새로운 분말층을 형성한다.When the horizontal movement of the recoater 200 is completed, the shaped region E on the stage 100 is sintered by the shaping light of the scanning means (not shown) to form a powder layer. Thereafter, the recoater 200 is raised and raised to a thickness greater than the thickness of the powder layer, and a new powder layer is formed on the upper surface of the powder layer.

상기 피조형 영역(E)은, 상기 고밀도 파우더 적층 장치(1)에 의해서 제조되는 3차원 형상 조형물을, 상기 스테이지(100)에 평행한 평면으로 절단한 단면에 대응하고, 상기 3차원 형상 조형물의 형상에 따라서, 복수의 분말층마다 다른 형상으로 되는 경우나, 동일 형상으로 되는 경우 등이 있다.The to-be-shaped region E corresponds to a cross-section of a three-dimensional shaped body produced by the high-density powder laminating apparatus 1 cut into a plane parallel to the stage 100, and the three- Depending on the shape, there may be a case where the shape is different for each of a plurality of powder layers, a case where the shape is the same, and the like.

그리고, 상술한 최초의 분말층에 대한 가공과 동일하게, 상기 새로운 분말층의 상면에 피조형 영역(E)을 설정하고, 상기 주사 수단에 의한 조형광선을 상기 새로운 분말층에 있어서의 피조형 영역 상의 소정 위치에 집중시켜서 조사한다.Then, similarly to the above-described processing for the first powder layer, the shaped region E is set on the upper surface of the new powder layer, and the shaping light by the scanning means is applied to the surface of the to- In a predetermined position on the screen.

상기 분말소재(10)로는 본 실시예에 의한 고밀도 파우더 적층 장치(1)가 SLA, SLS 방식 등의 3D 프린팅 방식 모두에 적용될 수 있다는 것을 감안할 때, SLA 방식에 사용되는 액상 광경화수지(포토폴리머), SLS 방식에 사용되는 분말상 금속 또는 폴리머 등을 모두 적용할 수 있으며, 조형될 조형물에 따라서 세라믹, 플라스틱 또는 복합재가 될 수도 있으며 섬유를 포함할 수도 있다.Considering that the high-density powder laminator 1 according to the present embodiment can be applied to all of the 3D printing methods such as the SLA and SLS methods, the liquid material 10 used in the SLA method ), A powdery metal or polymer used in the SLS method, and the like, and may be ceramics, plastic, or a composite material or may include fibers according to the molding to be formed.

상기 분말소재(10)는 상기 소재공급부를 통하여 상기 스테이지(100) 상에 공급될 수 있다. 상기 소재공급부는 상기 분말소재(10)를 외부로부터 공급받아 소정의 면적 및 소정의 두께로 된 분말층을 형성하기 위해 필요한 만큼의 상기 분말소재(10)를 상기 스테이지(100) 상에 공급한다.The powder material 10 may be supplied onto the stage 100 through the material supply unit. The material supply unit supplies the powder material 10 on the stage 100 as needed to form a powder layer having a predetermined area and a predetermined thickness by receiving the powder material 10 from the outside.

그리하여, 상기 소재공급부로부터 상기 분말소재(10)가 공급되면 상기 리코터(200)는 상기 분말소재(10)를 밀어 수평방향으로 이동시켜 상기 스테이지(100) 상에 안착시키며, 상기 분말소재(10)를 조형물이 형성되도록 순차적으로 적층한다.Thus, when the powder material 10 is supplied from the material supply unit, the recoater 200 pushes the powder material 10 in a horizontal direction and places the powder material 10 on the stage 100, ) Are sequentially laminated so as to form a molding.

한편, 상기 주사수단은, 상기 분말소재(10)를 용융 또는 소결시켜 상기 분말층을 성형하는 기능을 한다. 사용하는 조형광선으로는 상기 분말소재(10)에 따라 맞는 것을 선택하여야 하는데, 상기 분말소재(10)가 폴리머수지입자 인지 금속입자인지에 따라, 이들을 용융 내지 소결(sintering)할 수 있는 파장대의 광을 조사할 수 있는 LED, 레이저 또는 bulb 등이 사용될 수 있다.On the other hand, the scanning means functions to mold the powder layer by melting or sintering the powder material (10). The shaping light beam to be used should be selected according to the powder material 10. Depending on whether the powder material 10 is a polymer resin particle or a metal particle, it is preferable that the light of a wavelength band capable of melting or sintering the powder material 10 An LED, a laser, or a bulb capable of irradiating a light beam can be used.

단, 상기 조형광선이 이미 소결된 아래층의 분말층에 영향을 주지 않도록 레이저의 에너지 밀도를 조절하여야 한다. 나아가 상기 조형광선의 형태에 있어서, 본 실시예에 의한 고밀도 파우더 적층 장치(1)가 면조형을 가능하게 하는 것임을 감안할 때, 상기 분말소재(10)도 면차원에서 용융 또는 소결이 일어나게 할 수 있도록 상기 조형광선을 라인 레이저(line laser)로 한다면, 조형속도를 증대시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다. However, the energy density of the laser should be controlled so that the molding light does not affect the powder layer of the sintered lower layer. Further, in consideration of the fact that the high-density powder laminating apparatus 1 according to the present embodiment enables the surface molding in the form of the shaping light beam, the powder material 10 can also be melted or sintered at the plane dimension If the molding ray is a line laser, it is preferable from the viewpoint that the molding speed can be increased.

한편, 상기 리코터(200)는 상기 리코터(200)의 후방에 설치된 상기 이송유닛(300)에 의해 이송된다.The recoater 200 is transferred by the transfer unit 300 installed at the rear of the recoater 200.

상기 이송유닛(300)은 상기 리코터(200)를 상기 일 방향(상기 스테이지(100) 방향)으로 이동시키며, 제1 롤러(310), 제2 롤러(320) 및 컨베이어 벨트(330)를 포함한다.The conveying unit 300 moves the recoater 200 in the one direction (the direction of the stage 100) and includes the first roller 310, the second roller 320, and the conveyor belt 330 do.

상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)은 상기 리코터(100)의 후단에 위치하며 서로 소정 간격 이격되어 평행하게 배치되어 동일한 방향으로 회전한다. 여기서 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)은 외부로부터 동력을 제공받아서 회전을 하도록 구성된다. The first and second rollers 310 and 320 are disposed at a rear end of the recoater 100 and are disposed parallel to each other at a predetermined interval and rotate in the same direction. Here, the first and second rollers 310 and 320 are configured to rotate by receiving power from the outside.

상기 컨베이어 벨트(330)는 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)의 외면에 감겨 상기 일 방향으로 반복 이송된다. 이 경우, 상기 컨베이어 벨트(330)는 이송경로(B1)와 반송경로(B2)를 가지고 순환하여 무한궤도를 이루도록 구성되며, 이와 같이 구성됨에 따라 상기 이송경로(B1)를 이용하여 상기 분말소재(10)를 상기 피조형 영역(E)으로 이송시킬 수 있다. The conveyor belt 330 is wound on the outer surfaces of the first and second rollers 310 and 320 and is repeatedly conveyed in one direction. In this case, the conveyor belt 330 is configured to circulate through the conveying path B1 and the conveying path B2 to form an infinite orbit. According to the structure, the conveying path B1 is used to convey the powder material 10) to the shaped area (E).

상기 컨베이어 벨트(330)의 양단의 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)이 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함에 따라 상기 리코터(200)가 도 3의 도면에 도시된 바와 같이 좌우로 왕복 이송되면서 상기 분말소재(10)의 도포 및 적층을 동시에 수행하게 된다.As the first and second rollers 310 and 320 at both ends of the conveyor belt 330 rotate clockwise or counterclockwise, the recoater 200 rotates clockwise or counterclockwise, The powder material 10 is coated and laminated at the same time.

또한, 상기 컨베이어 벨트(330)는 상기 리코터(200)를 이동시키는 것과 동시에 상기 스테이지(100)의 단면에 적층되는 상기 분말소재(10)에 접촉하면서 가압하는 역할을 한다.The conveyor belt 330 moves the recoater 200 and presses the powder material 10 while contacting the powder material 10 stacked on the end face of the stage 100.

상기 분말소재(10)가 상기 스테이지(100)의 단면에 적층된 후 상기 주사수단이 상기 피조형 영역(E)에 상기 조형광선을 조사하여 용융 또는 소결시키는데, 이때 상기 컨베이어 벨트(330)는 상기 스테이지(100) 상에서 상기 피조형 영역(E) 외 영역에 도포된 상기 분말소재(10)를 가압하여 압축시킴으로써, 상기 분말소재(10)의 밀도를 상승시킬 수 있다.After the powder material 10 is laminated on the end face of the stage 100, the scanning means irradiates and melts or sinters the shaped light beam to the shaped region E, The density of the powder material 10 can be increased by pressing and compressing the powder material 10 applied on the region outside the shaped region E on the stage 100. [

이때, 상기 컨베이어 벨트(330)는 이동 시 상기 스테이지(100) 상에 적층되는 상기 분말소재(10)에 수평 방향의 하중 없이 오직 수직 방향으로 작용하는 수직 하중만을 작용하여 상기 리코터(200)에서 1차 적층된 분말소재를(10)를 최종 목표 적층 높이만큼 압축한다.At this time, the conveyor belt 330 acts on the powder material 10 stacked on the stage 100 only in the vertical direction without a load in the horizontal direction, The primary laminated powder material is compressed by the final target lamination height (10).

이와 같이, 상기 피조형 영역(E) 외 영역에 형성된 상기 분말소재(10)의 상면이 상기 컨베이어 벨트(330)에 의해 가압되어 적층 밀도가 증가함에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 피조형 영역(E)에 제작되는 조형물(20)의 하중을 지탱할 수 있다.As the upper surface of the powder material 10 formed in the region outside the shaped area E is pressed by the conveyor belt 330 to increase the density of the laminate, as shown in FIG. 4, The load of the molding 20 manufactured in the region E can be supported.

즉, 상기 스테이지(100) 상의 상기 분말소재(10)의 적층 밀도가 상승하여 상기 분말소재(10)의 지지력이 고루 분산되어 서포트 제거가 가능하게 된다.That is, the density of the powder material 10 on the stage 100 increases, and the supporting force of the powder material 10 is uniformly dispersed, so that the support can be removed.

또한 이 경우, 상기 분말소재(10)의 적층 밀도가 높아짐에 따라 레이저 소결 시 발생하는 고열이 상기 분말소재(10) 내부로 균일하게 퍼질 수 있어 열 분산 효과가 보다 더 상승할 수 있다.In this case, as the density of the powder material 10 increases, the heat generated during the laser sintering can uniformly spread into the powder material 10, thereby further increasing the heat dispersion effect.

한편, 상기 이송유닛(300)을 구동하기 위한 상기 구동유닛(400)이 상기 스테이지(100) 및 상기 소재공급테이블(150)과 평행하게 설치된다. Meanwhile, the driving unit 400 for driving the transfer unit 300 is installed in parallel with the stage 100 and the workpiece supply table 150.

상기 구동유닛(400)은 상기 스테이지(100)의 상면에 상기 분말소재(10)가 적층됨에 따라 상기 리코터(200) 및 이송유닛(300)의 높이를 조절할 수 있도록 구성되며, 가이드홈(410), 구동모터(미도시), 승강부재(미도시)를 포함한다.The driving unit 400 is configured to adjust the height of the recoater 200 and the transfer unit 300 as the powder material 10 is stacked on the upper surface of the stage 100, ), A driving motor (not shown), and an elevating member (not shown).

상기 가이드홈(410)은 상기 구동유닛(400)의 길이방향(즉, 횡 방향)으로 형성된 홈으로서, 상기 제1 롤러(310) 및 상기 제2 롤러(320)의 일 측을 수용할 수 있다.The guide groove 410 is a groove formed in the longitudinal direction (i.e., transverse direction) of the drive unit 400 and can receive one side of the first roller 310 and the second roller 320 .

상기 구동모터(미도시)는 상기 구동유닛(400)의 내부에 형성되며, 상기 가이드홈(410)에 끼워진 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)의 일 측에 구동력을 전달하여 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)이 상기 가이드홈(410)을 따라 이동하도록 한다.The driving motor 400 is provided inside the driving unit 400 and transmits a driving force to one side of the first and second rollers 310 and 320 inserted in the guide groove 410, Thereby causing the first and second rollers 310 and 320 to move along the guide groove 410.

상기 구동모터는 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)을 회전시키는 것으로, 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)의 회전 속도를 조절할 수 있는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 상기 구동모터는 각각이 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)을 각각 회전시킬 수 있으며, 하나의 구동모터가 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)에 구동력을 동시에 제공할 수도 있다. The driving motor may rotate the first and second rollers 310 and 320 to adjust the rotation speed of the first and second rollers 310 and 320. In this case, the driving motor may rotate the first and second rollers 310 and 320, respectively, and one driving motor may apply driving force to the first and second rollers 310 and 320 It may be provided at the same time.

이와 같이, 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)이 상기 구동모터로부터 동력을 전달받아 회전함에 따라, 상기 컨베이어 벨트(330)가 전진하여 상기 리코터(200) 및 상기 이송유닛(300)을 상기 스테이지 방향으로 이동시키게 된다.As the first and second rollers 310 and 320 receive the power from the drive motor and rotate, the conveyor belt 330 advances and the recoater 200 and the transfer unit 300 ) In the direction of the stage.

상기 승강부재(미도시)는 상기 구동유닛(400)의 내부에 형성되며, 상기 리코터(200), 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)의 상하 움직임을 안내하는 역할을 한다. 상기 승강부재는 사용 편의성을 높이기 위해 사용자가 직접 조작하지 않고 자동으로 조절되도록 구성 가능하다.The elevating member (not shown) is formed inside the driving unit 400 and serves to guide upward and downward movement of the recoater 200, the first and second rollers 310 and 320, and the like. The elevating member can be configured to be automatically adjusted without a user's direct manipulation in order to enhance the usability.

여기서, 상기 구동유닛(400)이 상기 제1 및 상기 제2 롤러들(310, 320)의 폭 방향에 따른 일 측까지 형성되어 있기 때문에 상기 컨베이어 벨트(330)의 폭이 상기 제1 및 상기 제2 롤러들(310, 320)의 폭 보다 좁도록 구성하여 상기 컨베이어 벨트(330)의 양측 끝단부와 상기 구동 유닛(400)이 접촉하여 슬립이 발생하지 않도록 한다.Here, since the drive unit 400 is formed up to one side along the width direction of the first and second rollers 310 and 320, the width of the conveyor belt 330 is smaller than the width of the first and second rollers 310 and 320, 2 rollers 310 and 320 so that both end portions of the conveyor belt 330 and the drive unit 400 are in contact with each other to prevent slippage.

그리고, 상기 스테이지(100) 및 상기 소재공급테이블(150)의 양측 끝단부에 상기 스테이지(100) 및 상기 소재공급테이블(150)과 평행한 한 쌍의 가이드부재(500)가 형성된다. 상기 가이드부재(500)는 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)의 양측부의 하면과 맞닿는 위치에 형성되어 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)을 승강시킬 수 있으며, 상기 승강부재가 상기 리코터(200), 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)을 승강시키는 경우, 함께 승강하여 이를 보조할 수 있다.A pair of guide members 500 parallel to the stage 100 and the workpiece supply table 150 are formed at both ends of the stage 100 and the workpiece supply table 150. The guide member 500 may be formed at a position where the guide member 500 abuts on lower surfaces of both sides of the first and second rollers 310 and 320 to lift the first and second rollers 310 and 320, When the ascending / descending member ascends and descends the recoater 200, the first and second rollers 310 and 320, the ascending and descending can be assisted together.

상기 스테이지(100)와 상기 가이드부재(500)는 소정 거리 이격되어, 상기 스테이지(100)와 상기 가이드부재(500) 사이에 안내레일부(510)가 연장 형성된다. 상기 안내레일부(510)는 홀 또는 홈으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)의 양 측에 형성된 돌기부들(311, 321)이 상기 홀 또는 홈에 안착된다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)의 돌기부들(311, 321)이 상기 안내레일부(510)에 끼워져서 상기 안내레일부(510)를 따라 상기 스테이지(100) 방향으로 안정적으로 이동할 수 있다.The stage 100 and the guide member 500 are separated from each other by a predetermined distance and a guide rail 510 is extended between the stage 100 and the guide member 500. The guide rails 510 are formed as holes or grooves and protrusions 311 and 321 formed on both sides of the first and second rollers 310 and 320 are seated in the holes or grooves. The protrusions 311 and 321 of the first and second rollers 310 and 320 are fitted to the guide rail 510 and are guided along the guide rail 510 in the direction of the stage 100 As shown in Fig.

상기 돌기부들(311, 321)이 상기 안내레일부(510)에 끼워짐에 따라 상기 제1 및 제2 롤러들(310, 320)은 상기 안내레일부(510)에 의해 상기 스테이지 방향으로 이동이 안내된다. The first and second rollers 310 and 320 are moved in the direction of the stage by the guide rails 510 as the protrusions 311 and 321 are fitted into the guide rails 510 Guidance.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 피조형 영역(E)에 상기 분말소재(10)를 이송하여 제2 두께(D2, 예를 들어, 30um)로 적층하는 경우, 상기 리코터(200)는 상기 스테이지(100)에 대하여 상기 제2 두께(D2)보다 높은 제1 두께(D1)의 위치에 형성되고, 상기 이송 유닛(300)은 상기 스테이지(100)에 대하여 상기 제2 두께(D2)만큼의 위치에 형성되는 것이 바람직하다.3, when the powder material 10 is transferred to the to-be-formed region E and then laminated to a second thickness D2 (for example, 30um), the recoater 200 is rotated Is formed at a position of the first thickness (D1) higher than the second thickness (D2) with respect to the stage (100), and the transfer unit (300) Position.

이 경우, 예를 들어 상기 리코터(200)는 상기 스테이지(100)에 대하여 50um의 높이를 형성하고, 상기 이송 유닛(300)은 상기 스테이지(100)에 대하여 30um의 높이를 형성하며 위치할 수 있다. In this case, for example, the recoater 200 forms a height of 50 um with respect to the stage 100, and the transfer unit 300 forms a height of 30 um with respect to the stage 100 have.

즉, 상기 피조형 영역(E)에 상기 분말소재(10)를 원하는 제2 두께(D2)로 적층하기 위해서, 먼저 상기 리코터(200)가 상기 분말소재(10)를 상기 제2 두께(D2)보다 더 큰 제1 두께(D1)로 적층하고, 상기 이송 유닛(300)이 상기 분말소재(10)를 가압하여 상기 분말소재(10)가 상기 제1 두께(D1)보다 작은 상기 제2 두께(D2)를 갖도록 하는 것이다.That is, in order to stack the powder material 10 with the desired second thickness D2 in the to-be-formed region E, the recoater 200 first separates the powder material 10 from the second thickness D2 And wherein the transfer unit 300 presses the powder material 10 such that the powder material 10 has a first thickness D1 that is less than the first thickness D1, (D2).

이상과 같이, 상기 이송 유닛(300)에 의한 상기 분말소재(10)의 가압에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 분말소재(10)의 미세 입자들 각각은 보다 밀착되게 되며, 결과적으로 상기 조형물(20)에 대한 가압력이 증가되어 상기 조형물(20)을 지지하는 지지력도 상승하게 된다. As described above, according to the pressing of the powder material 10 by the transfer unit 300, each of the fine particles of the powder material 10 becomes closer to each other as shown in FIG. 4, and as a result, The pressing force against the molding 20 is increased and the supporting force for supporting the molding 20 is also increased.

한편, 상기 피조형 영역(E)에 상기 분말소재(10)를 적층하여 분말층의 형성이 완료되면 상기 리코터(200)와 상기 이송유닛(300)을 초기 위치로 왕복 이송시킨다.On the other hand, when the powder material 10 is stacked on the to-be-formed region E and the formation of the powder layer is completed, the recoater 200 and the transfer unit 300 are reciprocated to the initial position.

이 후, 상기 구동유닛(400)은 상기 리코터(200) 및 상기 이송유닛(300)을 소정 높이로 상승시킨 후, 상기 리코터(200) 및 상기 이송유닛(300)을 상기 피조형 영역(E)으로 이송시켜 상기 분말층 위에 새로운 분말층을 형성한다. 이러한 과정이 반복되면서 연속적으로 단면들(분말층들)이 적층되어 최종 단면이 적층되면 3차원 조형물이 조형된다.Thereafter, the drive unit 400 raises the recoater 200 and the transfer unit 300 to a predetermined height, and then rotates the recoater 200 and the transfer unit 300 in the to-be- E) to form a new powder layer on the powder layer. As the process is repeated, the three-dimensional molding is formed when the end faces (powder layers) are continuously laminated and the final end face is laminated.

본 발명의 실시예들에 의하면, 컨베이어 벨트가 분말소재의 상면을 가압함에 따라, 분말소재의 적층 밀도가 증가하여 조형물의 하중을 지탱할 수 있으며, 분말소재의 조형물에 대한 지지력이 고루 분산되어 서포트를 최소화하거나 제거할 수 있어, 서포트 제작과 제거에 필요한 공정시간을 획기적으로 줄이며 서포트 제작 및 제거에 따른 소재의 낭비를 크게 줄일 수 있다.According to the embodiments of the present invention, as the conveyor belt presses the upper surface of the powder material, the density of the powder material increases and the load of the molding material can be sustained. Also, the support force of the powder material is uniformly dispersed, It is possible to minimize or eliminate the time required for the support fabrication and removal, and greatly reduce the waste of the material due to the production and removal of the support.

또한, 기존에는 관 형태의 조형물을 제작하는 경우, 서포트 제작 후 제거가 어려워 조형물에 그대로 남겨두었던 것과 달리, 서포트를 제작하지 않기 때문에 초기 설계 사양 그대로 조형물 제작이 가능한 효과가 있으며, 서포트 제작의 한계 때문에 발생한 설계 제약 사양이 근본적으로 제거되기 때문에 제품 설계 자유도가 획기적으로 향상될 수 있다.In contrast, in the case of manufacturing a tube-shaped sculpture in the past, since it is difficult to remove the sculpture after the manufacture of the support, it is possible to produce the sculpture as the initial design specification because the support is not produced, Since the design constraint specifications are fundamentally eliminated, product design freedom can be dramatically improved.

또한, 분말소재의 적층 밀도가 높아짐에 따라 레이저 소결 시 발생하는 고열이 분말소재 내부로 균일하게 분산될 수 있기 때문에 열 분산 효과를 향상시킬 수 있다.Further, as the density of the lamination of the powder material becomes higher, the heat generated during laser sintering can be uniformly dispersed into the powder material, thereby improving the heat dispersion effect.

또한, 컨베이어 벨트가 스테이지 상에 적층되는 분말소재에 수평 방향의 하중 없이 오직 수직 하중만을 작용함에 따라, 수평 하중에 의해 조형물에 불균일한 파트 단면이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the conveyor belt only applies the vertical load to the powder material stacked on the stage without load in the horizontal direction, it is possible to prevent uneven part cross-section from occurring in the molding due to the horizontal load.

또한, 스테이지의 양측에 스테이지와 평행하게 가이드부재를 연장 형성함에 따라, 구동유닛의 롤러들의 이동을 가이드할 수 있으며, 구동유닛의 승강부재가 리코터 및 롤러들을 승강시키는 경우 함께 승강하여 이를 보조할 수 있다.Further, by extending the guide member in parallel with the stage on both sides of the stage, the movement of the rollers of the drive unit can be guided, and when the lift member of the drive unit lifts the recoater and the rollers, .

나아가, 스테이지와 가이드 부재 사이에 안내레일부 연장 형성하고, 롤러들의 돌기부들을 안내레일부에 안착시킴에 따라, 롤러들이 스테이지 방향으로 안정적으로 안내되는 효과가 있다. Further, by forming the guide rails partly between the stage and the guide member and placing the protrusions of the rollers in the guide rail, the rollers are guided stably in the direction of the stage.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

1 : 고밀도 파우더 적층 장치 10 : 분말소재
20 : 조형물 100 : 스테이지
150 : 소재공급테이블 200 : 리코터
300 : 이송유닛 310 : 제1 롤러
320 : 제2 롤러 330 : 컨베이어벨트
400 : 구동부 410 : 가이드홈
500 : 가이드부재 510 : 안내레일부
E : 피조형 영역 D1 : 제1 두께
D2 : 제2 두께1: High-density powder lamination device 10: Powder material
20: Sculpture 100: Stage
150: Material supply table 200: Recoater
300: transfer unit 310: first roller
320: second roller 330: conveyor belt
400: driving part 410: guide groove
500: guide member 510: guide rail part
E: shaped area D1: first thickness
D2: second thickness

Claims (9)

3차원 형상의 조형물이 조형되는 스테이지;
상기 분말소재를 상기 조형물이 형성되도록 순차적으로 상기 스테이지 상에 적층하는 리코터; 및
상기 리코터의 후방에서 상기 리코터를 상기 스테이지 방향으로 이동시키며, 상기 스테이지 상에 안착한 상기 분말소재를 가압하는 이송유닛을 포함하는 고밀도 파우더 적층 장치.A stage on which a three-dimensional shaped sculpture is formed;
A recoater for sequentially laminating the powder material on the stage so that the sculpture is formed; And
And a transfer unit for transferring the recoater in the direction of the stage from the rear of the recoater and for pressing the powder material placed on the stage. 제1항에 있어서, 상기 이송유닛은,
상기 리코터의 후단에 위치하며, 서로 소정 간격 이격되어 동일한 방향으로 회전하는 제1 및 제2 롤러들; 및
상기 제1 및 제2 롤러들의 외면에 감겨 일 방향으로 반복 이송되는 컨베이어 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 파우더 적층 장치.The image forming apparatus according to claim 1,
First and second rollers positioned at a rear end of the recoater and spaced apart from each other by a predetermined distance to rotate in the same direction; And
And a conveyor belt wound on an outer surface of the first and second rollers and repeatedly conveyed in one direction. 제2항에 있어서,
상기 컨베이어 벨트가 상기 분말소재의 상면을 가압하여 상기 분말소재의 적층 밀도가 증가하는 것을 특징으로 하는 고밀도 파우더 적층 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the conveyor belt presses the upper surface of the powder material to increase the density of the powder material. 제2항에 있어서,
상기 이송유닛과 연결되며 상기 이송유닛에 구동력을 제공하는 구동유닛을 더 포함하는 고밀도 파우더 적층 장치.3. The method of claim 2,
And a drive unit connected to the transfer unit and providing a driving force to the transfer unit. 제4항에 있어서, 상기 구동유닛은,
상기 리코터, 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러의 일 측을 수용하는 횡방향의 가이드홈;
상기 제1 및 제2 롤러들에 구동력을 전달하여 상기 제1 및 제2 롤러들 각각을 회전시키는 구동모터; 및
상기 리코터, 상기 제1 및 제2 롤러들을 승강시키는 승강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 파우더 적층 장치.5. The apparatus according to claim 4,
A lateral guide groove for receiving one side of the recoater, the first roller and the second roller;
A driving motor for transmitting a driving force to the first and second rollers to rotate the first and second rollers; And
And an elevating member for raising and lowering the recoater and the first and second rollers. 제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 롤러들이 회전함에 따라, 상기 컨베이어 벨트가 전진하여 상기 리코터 및 상기 이송유닛을 상기 스테이지 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고밀도 파우더 적층 장치. 6. The method of claim 5,
Wherein the conveyor belt advances as the first and second rollers rotate to move the recoater and the transfer unit in the direction of the stage. 제5항에 있어서,
상기 스테이지와 평행하게 연장 형성되며, 상기 승강부재를 따라 상기 제1 및 제2 롤러들을 수직으로 승강시키는 가이드부재를 더 포함하는 고밀도 파우더 적층 장치. 6. The method of claim 5,
And a guide member extending parallel to the stage and vertically lifting the first and second rollers along the lifting member. 제7항에 있어서,
상기 스테이지와 상기 가이드부재의 사이에서 연장 형성되며, 상기 제1 및 제2 롤러들의 양 측에 형성된 돌기부들이 안착되고, 상기 제1 및 제2 롤러들의 상기 스테이지 방향으로의 이동을 안내하는 안내레일부를 더 포함하는 고밀도 파우더 적층 장치. 8. The method of claim 7,
A guide rail portion extending between the stage and the guide member for receiving protrusions formed on both sides of the first and second rollers and guiding movement of the first and second rollers in the direction of the stage, Further comprising a high density powder laminating device. 제1항에 있어서,
상기 리코터는 상기 스테이지에 상기 분말소재를 제1 두께로 적층하고,
상기 이송유닛은 상기 스테이지에 상기 분말소재를 제1 두께보다 작은 제2 두께로 가압하는 것을 특징으로 하는 고밀도 파우더 적층 장치.The method according to claim 1,
Wherein the recoater stacks the powder material to a first thickness on the stage,
Wherein said transfer unit presses said powder material to said stage at a second thickness less than said first thickness.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015527942A (en) * 2012-06-01 2015-09-24 コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン Machine and method for powder-based additive manufacturing
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015527942A (en) * 2012-06-01 2015-09-24 コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン Machine and method for powder-based additive manufacturing
JP2016107543A (en) * 2014-12-08 2016-06-20 株式会社アスペクト Powder laminate molding apparatus, and powder laminate molding method
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