KR20190031885A

KR20190031885A - Three-dimensional object

Info

Publication number: KR20190031885A
Application number: KR1020170120135A
Authority: KR
Inventors: 배성우; 김해정; 송상준; 김도현; 심재현; 고경왕
Original assignee: (주)센트롤
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-03-27

Abstract

The present invention relates to a three-dimensional printer capable of improving forming precision. The three-dimensional printer comprises: a chamber; a work table installed inside the chamber, in which powders are sequentially stacked with a plurality of powder layers; a receiving part for receiving powders to supply the powders to the work table; a blade for discharging the powders to a bed through the receiving part; and a heating part located inside the bed and applying heat to the blade. In addition, the time at which the blade is heated by the heating part is when the blade is in a home position.

Description

A three-dimensional printer

본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional printer.

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.[0003] Referring to the background art described in Korean Patent No. 1705696, a printer generally refers to a device that prints letters, figures, etc. on a print object. Printer devices that are connected to a computer and print on the paper are widely used for business, .

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.Generally, as a three-dimensional printer, a device that creates a real model as if it prints three-dimensional machine parts in a computer file designed by a CAD program is called a three-dimensional printer.

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.In the three-dimensional printer method, SLA (Stereo Lithographic Apparatus) which uses the principle that a scanned portion is cured by injecting a laser beam to a photo-curing resin and a functional polymer or metal powder are used in place of the photo- SLS (Selective Laser Sintering) using the principle of solidification and molding, Laminated Object Manufacturing (LOM) in which the adhesive-coated paper is cut by a laser beam in a desired cross section and laminated to form a layer, And Ballistic Particle Manufacturing (BPM) using Ink-Jet printer technology. Laser-based methods were developed at the University of Texas at UOT in Austin, USA in the early 1980's / early 1990's and are known as 3D printing or selective laser sintering.

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.SLS technology has enabled the direct production of three-dimensional articles with high resolution and dimensional accuracy from a variety of powder materials including conventional polymer powders. Selective Laser Sintering (SLS) is described in U.S. Patent No. 4,863,568, which is incorporated herein by reference in its entirety. Selective laser sintering was commercialized by DTM Corporation. Selective laser sintering involves spreading a thin layer of powder on a flat surface.

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.The powder is spread on a worktable using a tool developed for use in a selective laser sintering process known in the art as a counter-rolling mechanism or a counter-roller. Continuous powder layers are sieved on a layer that has already been formed using a counter-roller and then sintered or melted with a laser. After the powder layer is deposited on the surface, the laser energy is applied to the powder in a predetermined two-dimensional pattern using a laser. The laser sinter or melt the powder together in the region where the laser beam energy impinges. The powder may be a plastic, a metal, a polymer, a ceramic or a composite.

이러한 삼차원 프린터는, 금속 프린팅에 있어서, 제작된 가공물의 온도 유지를 통해 열적 변형을 최소화시켜주는 작업을 한다.Such a three-dimensional printer performs work for minimizing thermal deformation by maintaining the temperature of a manufactured workpiece in metal printing.

이때, 종래 기술에서는 금속 파우더를 work room에 이송 및 평탄화하는 과정에서 work room의 파우더는 이미 열적 영향(Laser power 및 plate 가열)을 받은 상태이나 새로운 층을 도포시 공급되는 파우더는 열적 영향을 받지 않은 상태이기 때문에 파우더를 단순히 공급할 시, 제작된 금속 파트의 온도 유지가 깨지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.In this case, in the prior art, in the process of transferring and planarizing the metal powder to the work room, the powder in the work room has already undergone thermal influence (laser power and plate heating), but the powder supplied when applying the new layer is not thermally affected , There is a problem that when the powder is simply supplied, the temperature maintenance of the manufactured metal part is broken.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 파우더 공급부를 일정 온도로 유지시켜 공급되는 파우더에 열적 영향을 줌으로써, 새로 공급되는 파우더와 기 제작된 금속 파트의 온도 편차를 최소화 할 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a powder supply apparatus, which is capable of minimizing a temperature deviation between a newly supplied powder and a manufactured metal part, A three-dimensional printer is provided.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되어, 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되는 작업테이블; 상기 작업테이블로 분말을 공급하기 위해 분말을 수용하는 수용부; 상기 수용부를 통해, 분말을 상기 베드로 토출시키는 블레이드; 및 상기 베드의 내측에 위치하여, 블레이드에 열을 가하는 가열부;를 포함하며, 상기 블레이드가 가열부에 의해 가열되는 시점은, 상기 블레이드의 홈포지션(Home Position)일 때이다.According to an aspect of the present invention, A work table installed inside the chamber, the work table having a plurality of powder layers sequentially stacked; A receiving portion for receiving the powder to supply the powder to the work table; A blade through which the powder is discharged to the bed through the receiving portion; And a heating unit positioned inside the bed and applying heat to the blade, wherein a time at which the blade is heated by the heating unit is a home position of the blade.

상기 수용부 및 블레이드는, 롤러로 교체 가능할 수 있다.The receiving portion and the blade may be replaceable by a roller.

상기 수용부 및 블레이드는 일체로 결합될 수 있다.The receiving portion and the blade may be integrally combined.

상기 가열부는, 열선일 수 있다.The heating unit may be a hot wire.

상기 가열부는, 유체일 수 있다.The heating unit may be a fluid.

본 발명에 따른 삼차원 프린터는 파우더 공급부를 일정 온도로 유지시켜 공급되는 파우더에 열적 영향을 줌으로써, 새로 공급되는 파우더와 기 제작된 금속 파트의 온도 편차를 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.The three-dimensional printer according to the present invention has the effect of minimizing the temperature deviation between the newly supplied powder and the manufactured metal part by keeping the powder supply part at a predetermined temperature and giving a thermal influence to the supplied powder.

이로 인해, 성형되는 제품이 원하는 형태로 제작됨으로써, 성형 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.Thus, the molded product is manufactured in a desired shape, thereby improving the molding accuracy.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터는 챔버(100)와, 작업테이블(200)과, 수용부(300)와, 블레이드(400) 및 가열부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention includes a chamber 100, a work table 200, a receiving portion 300, a blade 400, and a heating portion 500.

챔버(100)는, 내부 공간이 형성된다. In the chamber 100, an inner space is formed.

작업테이블(200)은, 챔버(100) 내부에 설치되어, 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층된다. 또한 작업테이블(200)은 베드(210)를 포함할 수 있다. 여기서 베드(210)는 상부에 분말이 적층될 수 있다. 즉 베드(210)에는 분말층이 순착적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착될 수 있다. 또한 베드(210)는 도시되지 않았지만, 하방에 피스톤이 설치된다. 피스톤은 z축 방향으로 수직 이동할 수 있다. 또한 베드(210)는 상면에 놓여진 분말소재가, 챔버(100) 내부에 위치하고, 베드(210) 상부에 설치되는 레이저에 의해 소결되면, 피스톤에 의해 아래로 수직 하강하여 소결된 분말소재 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다. The work table 200 is installed inside the chamber 100, and the powders are sequentially stacked with a plurality of powder layers. The work table 200 may also include a bed 210. Here, the bed 210 may have powder deposited thereon. That is, the powder layer may be sequentially deposited on the bed 210 and may be deposited as a product to be manufactured. Also, although the bed 210 is not shown, a piston is installed downward. The piston can move vertically in the z-axis direction. When the powder material placed on the upper surface of the bed 210 is sintered by the laser installed on the upper part of the bed 100 and then sintered by the laser, So that the material can be laminated to a certain thickness.

수용부(300)는, 작업테이블(200)로 분말을 공급하기 위해 분말을 수용한다. 또한 수용부(300)는 도시되지 않았지만, 상부 또는 하부에 수용부(300)로 분말이 공급될 수 있는 분말 공급부가 설치될 수 있다. 그리고 분말 공급부는 베드(210)의 상부에 분말층을 형성하고 남은 분말을 저장하는 분말 저장부를 더 포함할 수 있다. 여기서 분말 공급부는 분말 저장부와 더불어 베드(210)와 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. 또한 분말 공급부 및 분말 저장부는 별도의 승하강기구와 연결되어 승하강기구의 동작에 의해 챔버(100)의 내부에서 상하로 슬라이딩 이동하면서 승강 및 하강하게 된다. 승하강기구는 제어부(미도시)에 의해 제어되므로 베드(210)의 승하강은 제어부(미도시)에 의해 제어된다.The receiving portion 300 receives the powder to supply the powder to the work table 200. Also, although not shown, the receiving portion 300 may be provided with a powder supplying portion capable of supplying powder to the receiving portion 300 at an upper portion or a lower portion thereof. The powder supply part may further include a powder storage part that forms a powder layer on the top of the bed 210 and stores the remaining powder. Here, the powder supply part is preferably arranged in line with the bed 210 together with the powder storage part. The powder supply unit and the powder storage unit are connected to separate lifting and lowering mechanisms, and are lifted and lowered while sliding upward and downward in the chamber 100 by the operation of the lifting mechanism. Since the lifting mechanism is controlled by a control unit (not shown), the lifting and lowering of the bed 210 is controlled by a control unit (not shown).

블레이드(400)는 수용부(300)를 통해 토출된 분말이, 다수의 층으로 적층되는 베드(210)에 분말을 쌓고, 쌓인 분말을 평탄하게 할 수 있다. 또한 블레이드(400)는 열전도율이 높은 금속재질로 이루어져 있다. 다만 이는 예시일 뿐, 금속처럼 열전도율이 높은 재질이면 그 재질로 대체가능하다. 또한, 수용부(300) 및 블레이드(400)는 일체로 결합될 수 있다.The blade 400 may be configured such that the powder discharged through the receiving portion 300 is powdered on the bed 210 stacked in a plurality of layers, and the accumulated powder is flattened. The blade 400 is made of a metal material having a high thermal conductivity. However, this is only an example, and it can be replaced with a material having a high thermal conductivity, such as a metal. Further, the receiving portion 300 and the blade 400 may be integrally coupled.

한편, 수용부(300) 및 블레이드(400)는 롤러로 교체될 수 있다. 즉, 후술(後述)할 가열부(500)가 롤러에 열을 가할 수 있다. 이때, 롤러 또한, 열전도율이 높은 금속재질일 수 있다.Meanwhile, the receiving portion 300 and the blade 400 can be replaced with rollers. That is, the heating unit 500 to be described later can apply heat to the rollers. At this time, the roller may also be a metal material having a high thermal conductivity.

가열부(500)는 베드(210)의 내측에 위치하고, 블레이드(400)에 열을 가한다. 이러한 가열부(500)는 수용부(300) 속 분말을 베드(210)에 이송 및 평탄화하는 과정에서 베드(210)에 적층된 분말은 이미 열적 영향을 받은 상태이나 새로운 층을 도포시 공급되는 분말이 열적 영향을 받지 않은 상태이기 때문에 분말을 단순히 공급할 시, 제작된 금속 파트의 온도 유지가 깨지는 현상이 발생할 가능성이 있어, 수용부(300), 블레이드(400) 및 롤러의 온도를 일정 온도로 유지시켜 공급되는 분말에 열적 영향을 줌으로써 새로 공급되는 분말이 기 제작된 금속의 온도 편차를 최소화 할 수 있다.The heating unit 500 is located inside the bed 210 and applies heat to the blade 400. The heating unit 500 may be configured such that the powder deposited on the bed 210 in the process of transferring and planarizing the powder in the receiving unit 300 to the bed 210 has already been thermally affected, The temperature of the housing part 300, the blade 400 and the roller may be maintained at a predetermined temperature. In this case, when the powder is simply supplied, The temperature of the newly supplied powder can be minimized by applying a thermal influence to the powder supplied.

또한 가열부(500)는 수용부(300), 블레이드(400) 및 롤러를 가열하기 위해서, 열선을 배치 혹은 유체를 이용하여 가열할 수 있다. In addition, the heating unit 500 can heat the heating unit 300, the blade 400, and the rollers by arranging the heating wire or using a fluid.

도시된 도 1을 참조하면, 우측에 가열부(500)가 형성되어 있지만, 이는 예시일 뿐, 위치 한정을 두지 않는다. 따라서, 가열부(500)는 블레이드(400) 좌, 우, 상, 하, 블레이드(400) 내부에 설치가 가능하다.Referring to FIG. 1, a heating unit 500 is formed on the right side, but this is merely an example. Therefore, the heating unit 500 can be installed in the left, right, top and bottom of the blade 400 and inside the blade 400.

한편, 블레이드(400)가 가열부(500)에 의해 가열되는 시점은, 블레이드(400)의 홈포지션(Home position)일 때이다. On the other hand, the time at which the blade 400 is heated by the heating unit 500 is the home position of the blade 400.

즉, 블레이드(400)가 분말층을 형성하고, 다시 홈포지션으로 되돌아와, 가열부(500)에 의해 가열되는 것이 반복되는 것이다. That is, the blade 400 forms a powder layer, returns to the home position, and is heated by the heating section 500 repeatedly.

이와 같이, 본 발명의 삼차원 프린터에 의하면, 수용부(300)를 일정 온도로 유지시켜 공급되는 파우더에 열적 영향을 줌으로써, 새로 공급되는 파우더와 기 제작된 금속 파트의 온도 편차를 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, according to the three-dimensional printer of the present invention, the temperature difference between the newly supplied powder and the manufactured metal part can be minimized by keeping the accommodating part 300 at a predetermined temperature, .

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.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 챔버
200 : 작업테이블
210 : 베드
300 : 수용부
400 : 블레이드
500 : 가열부100: chamber
200: Work table
210: Bed
300:
400: blade
500: heating section

Claims

chamber;
A work table installed inside the chamber, the work table having a plurality of powder layers sequentially stacked;
A receiving portion for receiving the powder to supply the powder to the work table;
A blade through which the powder is discharged to the bed through the receiving portion; And
And a heating unit located inside the bed and applying heat to the blade,
The point of time when the blade is heated by the heating unit,
Wherein the home position of the blade is the home position of the blade.

The method according to claim 1,
The receiving portion and the blade may be formed,
Three-dimensional printer that can be replaced with a roller.

The method of claim 2,
Wherein the receiving portion and the blade are integrally joined.

The method according to claim 1,
The heating unit includes:
Three-dimensional printers that are hot lines.

The method of claim 4,
The heating unit includes:
Lt; / RTI > printer.