KR20190019535A - 삼차원 프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부공간이 마련된 챔버; 상기 챔버의 내부에 상하로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 작업테이블; 및 상기 작업 테이블의 상부로 분말을 공급시키는 분말 공급부;를 포함하고, 상기 베드 외측벽은 자바라로 형성되는 삼차원 프린터를 제공한다.

Description

삼차원 프린터{Three-dimensional object}
본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제1705696호에 기재된 배경기술을 참조하면, 일반적으로 프린터는 프린트 대상물에 문자, 도안 등을 인쇄하는 장치를 의미하며, 컴퓨터에 연결하여 지면에 인쇄하는 프린터 장치 등은 업무용, 가정용으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로, CAD 프로그램으로 설계한 컴퓨터 파일에서 입체로 된 기계 부품 등을 인쇄하듯 실물모형을 만드는 장치를 삼차원 프린터라고 하며, 삼차원 프린터의 발전과 확산이 제조업계의 화두로 등장하였다.
삼차원 프린터 방식에는 광경화성 수지에 레이저 광선을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(Stereo Lithographic Apparatus)와, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속 분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 고결(固結)시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering)와, 접착제가 칠해져 있는 종이를 원하는 단면으로 레이져 광선을 이용하여 절단하여 한층씩 적층하여 성형하는 LOM(Laminated Object Manufacturing)과, 잉크젯(Ink-Jet) 프린터 기술을 이용한 BPM(Ballistic Particle Manufacturing) 등이 있다. 레이저 기반 방법들은 1980년대 초반/1990년대 초반에 미국 오스틴의 UOT(University of Texas)에서 개발되었으며, 3D 프린팅 또는 선택적 레이저 소결로서 공지되어 있다.
SLS 기술로 종래의 중합체 분말을 비롯한 다양한 분말 물질로부터 높은 해상도 및 치수정밀도를 갖는 3차원 물품의 직접적 제조가 가능해졌다. SLS(Selective Laser Sintering)은 그 전문이 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,863,568호에 기재되어 있다. 선택적 레이저 소결법은 디티엠 코포레이션(DTM Corporation)에 의해 상용화되었다. 선택적 레이져 소결법은 얇은 분말층을 평면상에 펴는 것을 포함한다.
분말은 카운터-롤링(counter-rolling) 메카니즘 또는 카운터-롤러(counter-roller)로 당업계에 알려진, 선택적 레이저 소결법에 사용하기 위해 개발된 도구를 사용하여 작업대 위에 펼친다. 연속적인 분말층들을 카운터-롤러를 사용하여 이미 형성된 층 상에 편 후, 레이저로 소결 또는 용융시킨다. 분말층을 표면상에 편 후, 레이저를 사용하여 레이저 에너지를 예정된 2차원 패턴으로 분말상에 가한다. 레이저는 레이저 빔 에너지가 충돌한 영역에서 분말을 함께 소결 또는 용융시킨다. 분말은 플라스틱, 금속, 중합체, 세라믹 또는 복합체일 수 있다.
그러나 종래 이러한 분말을 재료로 하는 삼차원 프린터의 경우, 3차원 입체 성형 과정에서 작업대의 움직임 및 성형 과정에서 비산되는 분말 재료 등이 작업대 하방으로 낙하되고,
낙하될 때, 작업대 틈으로 분말이 쌓이고,
쌓인 분말에 의해, 작업대의 작동이 불안전하여, 작업대가 평평하지 않아, 성형되는 제품의 정밀도를 하향시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 작업대 하방 또는 작업대와 작업대 케이스 사이에 분말이 쌓이는 것을 방지할 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부공간이 마련된 챔버; 상기 챔버의 내부에 상하로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 작업테이블; 및 상기 작업 테이블의 상부로 분말을 공급시키는 분말 공급부;를 포함하고, 상기 베드 외측벽은 자바라로 형성된다.
상기 작업테이블 하부에 설치되어, 작업테이블을 상, 하로 슬라이동 이동시키는 승하강기구와, 작업테이블이 동시에 이동될 수 있다.
본 발명에 따른 삼차원 프린터는 작업대 하방으로 분말이 낙하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 작업대 하방으로 분말이 낙하될 때, 작업대 틈으로 분말이 쌓이는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 작업대가 상하로 이동될 때, 쌓인 분말에 의해 작업대가 불안전하게 이동 또는 비대칭으로 작동되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 작업대 이외의 작업대 케이스를 사용하지 않아, 비용 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
이로 인해, 성형되는 제품이 원하는 형태로 제작됨으로써, 성형 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 작업테이블의 자바라 형상을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 작업테이블의 자바라 형상을 나타낸 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터는 챔버(100) 및 작업테이(200)를 포함한다.
챔버(100)는, 내부 공간이 형성된다. 내부 공간에는 작업테이블(200) 및 분말 공급부(300) 등이 위치한다.
작업테이블(200)은, 자바라 형성을 갖는다. 또한 작업테이블(200)은 분말소재가 적층되는 베드(210)가 설치될 수 있다. 즉, 베드(210)를 둘러쌓는 외벽이 자바라 형상을 갖는 것이다.
베드(210)에는 분말층이 순착적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착된다. 또한 베드(210)는 하방에 피스톤(212)이 설치된다. 피스톤(212)은 z축 방향으로 수직 이동할 수 있다. 또한 베드(210)는 상면에 놓여진 분말소재가, 챔버(100) 내부에 위치하고, 베드(210) 상부에 설치되는 레이저에 의해 소결되면, 피스톤(212)에 의해 아래로 수직 하강하여 소결된 분말소재 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다. 이때, 자바라로 형성된 작업테이블(200)은 피스톤(212)이 베드(210)를 위로 수직 상강으로 이동하면 접히고, 피스톤(212)이 수직 하강으로 이동하면 펴진다.
분말 공급부(300)는 베드(210)에 인접하게 위치한다. 그리고 분말 공급부(300)는 베드(210)의 상부에 분말층을 형성하고 남은 분말을 저장하는 분말 저장부(310)를 더 포함할 수 있다.
분말 공급부(300)는 분말 저장부(310)와 더불어 베드(210)와 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. 분말 공급부(300) 상측에 위치하는 코터키가 분말 공급부(300)에서 베드(210)로 이동하면서 베드(210)의 상부에 분말층을 평탄하게 형성하게 하고, 코터기(320)가 베드(210)에서 분말 공급부(300)로 이동하면서 베드(210)에 분말층을 형성하고 남은 분말이 분말 저장부(310)로 이동되면서 저장되게 된다.
코터기(320)는 별도의 이동부재(미도시) 및 진공부재(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 이동부재(미도시)는 코터기(320)를 베드(210)의 상부에서 좌우로 이동시키는 역할을 하고, 진공부재(미도시)는 코터기(320)가 분말 공급부(300)에 저장된 분말을 흡입 후 베드(210)의 상부로 배출하는 역할을 한다.
또한 분말 공급부(300) 및 분말 저장부(310)는 별도의 승하강기구(312)와 연결되어 승하강기구(312)의 동작에 의해 챔버(100)의 내부에서 상하로 슬라이딩 이동하면서 승강 및 하강하게 된다. 승하강기구(312)는 제어부(미도시)에 의해 제어되므로 베드(210)의 승하강은 제어부(미도시)에 의해 제어된다.
한편, 도시되지 않았지만, 작업테이블(200)의 자바라 형상은 분말 공급부(300) 및 분말 저장부(310)에도 적용 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 삼차원 프린터에 의하면, 본 발명에 따른 삼차원 프린터는 작업대 하방으로 분말이 낙하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 작업대 하방으로 분말이 낙하될 때, 작업대 틈으로 분말이 쌓이는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 작업대가 상하로 이동될 때, 쌓인 분말에 의해 작업대가 불안전하게 이동 또는 비대칭으로 작동되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 작업대 이외의 작업대 케이스를 사용하지 않아, 비용 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
이로 인해, 성형되는 제품이 원하는 형태로 제작됨으로써, 성형 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 챔버
200 : 작업테이블
210 : 베드
212 : 피스톤
300 : 분말 공급부
310 : 분말 저장부
312 : 승하강기구
320 : 코터기

Claims (2)

  1. 내부공간이 마련된 챔버;
    상기 챔버의 내부에 상하로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며 공급된 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착되는 작업테이블; 및
    상기 작업 테이블의 상부로 분말을 공급시키는 분말 공급부;를 포함하고,
    상기 베드 외측벽은 자바라로 형성되는 삼차원 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 작업테이블 하부에 설치되어, 작업테이블을 상, 하로 슬라이드 이동시키는 피스톤과, 작업테이블이 동시에 이동되는 삼차원 프린터.
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