KR20190031887A - 삼차원 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것으로서, 분말이 다수의 분말층으로 순차 적층되는 작업테이블; 상기 작업테이블 상부에 분말을 토출시키는 블레이드; 및 상기 블레이드 일측과 결합되어, 블레이드를 이동시키는 이동부를 포함하는 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.

이러한, 종래 삼차원 프린터는, 블레이드 호퍼에 파우더를 공급한다. 공급된 블레이드는 베드에 성형물을 작업하기 위해, 분말을 토출시키면서 좌, 우로 이동하게 된다.

이 때, 블레이드에서 낙하되는 분말가루가 비산되어, 내부에 유입 되는데, 유입되는 분말가루 때문에, 작업이 방해되어, 기존에는 분말가루가 유입되면 자동으로 블레이드 작업을 멈추게 하거나, 분말가루가 유입되면 블레이드의 이동이 불가능하도록 설치 하였다.

하지만 분말가루가 유입되는 것을 100% 방지하진 못한다. 그래서 소량의 분말가루가 유입되는 것은 무시하고 작업을 해도 되지만, 기존에는 자동방식으로 블레이드가 움직이기 때문에, 분말 가루가 내부로 유입되면 멈춰 버린다.

이로 인해, 블레이드의 작동이 전체 멈춰 버리게 되어, 성형되는 제품의 정밀도를 하향시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 소량의 분말이 블레이드로 유입되더라도, 기계식으로 작동 가능하게 함으로써, 성형 제품을 완전하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 정해진 분말의 양을 정량 공급할 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것으로서, 분말이 다수의 분말층으로 순차 적층되는 작업테이블; 상기 작업테이블 상부에 분말을 토출시키는 블레이드; 및 상기 블레이드 일측과 결합되어, 블레이드를 이동시키는 이동부를 포함한다.

상기 블레이드는, 상기 작업테이블로 분말을 공급하기 위해 분말을 수용하는 호퍼부를 포함할 수 있다.

상기 이동부는, 상기 블레이드를 이동시키위해, 블레이드 회전축과 결합되는 회전부와, 상기 회전부의 회전과 동시에, 상기 블레이드를 좌, 우 방향으로 이동시키는 이동부재를 더 포함할 수 있다.

상기 회전부는, 피니언 기어이고, 상기 이동부재는, 렉기어이며, 상기 회전부의 피니언 기어와 이동부재의 렉기어는 서로 맞물릴 수 있다.

본 발명에 따른 삼차원 프린터는 성형물을 작업하기 위해, 소량의 분말이 블레이드로 유입되더라도, 기계식으로 작동 가능하게 함으로써, 성형 제품을 완전하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 성형 제품을 제작하기 위해, 정해진 분말의 양을 정량 공급할 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 블레이드 및 이동부를 나타낸 도면,
도 3은 도2에 도시된 이동부의 기어를 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 블레이드 및 이동부를 나타낸 도면이며, 도 3은 도2에 도시된 이동부의 기어를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터는 작업테이블(100)과, 블레이드(200) 및 이동부(300)를 포함한다.

작업테이블(100)은, 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층된다. 또한 작업테이블(100)은 베드(110)를 포함할 수 있다. 여기서 베드(110)는 상부에 분말이 적층될 수 있다. 즉 베드(110)에는 분말층이 순착적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착될 수 있다. 또한 베드(110)는 하방에 피스톤이 설치된다. 피스톤은 z축 방향으로 수직 이동할 수 있다. 또한 베드(110)는 상면에 놓여진 분말소재가, 챔버 내부에 위치하고, 베드(110) 상부에 설치되는 레이저에 의해 소결되면, 피스톤에 의해 아래로 수직 하강하여 소결된 분말소재 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다.

블레이드(200)는, 베드(110)에 분말을 쌓고, 쌓인 분말을 평탄하게 하는 코터기(미도시) 구비할 수 있다. 코터기(미도시)는 상부에 분말층을 평탄하게 형성할 수 있다.

코터기(미도시)는 별도의 이동작동부(미도시) 및 진공부재(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 이동작동부(미도시)는 코터기를 베드(110)의 상부에서 좌우로 이동시키는 역할을 하고, 진공부재(미도시)는 코터기가 분말을 흡입 후 베드(110)의 상부로 배출하는 역할을 한다.

또한 블레이드(200)는 작업테이블(100)로 분말을 공급하기 위해 분말을 수용하는 호퍼부(210)를 포함할 수 있다. 이러한 호퍼부(210)는 도시되지 않았지만 분말을 공급하는 분말 공급부로부터 분말을 수용할 수 있다.

이동부(300)는, 블레이드(200) 일측과 결합되어, 블레이드(200)를 이동시킨다. 이를 위해 이동부(300)는 회전부(310)와, 이동부재(320)를 더 포함할 수 있다. 여기서 회전부(310)는 블레이드(200)를 이동시키기 위해, 블레이드(200) 회전축(220)과 결합될 수 있다. 그리고 이동부재(320)는 회전부(310)의 회전과 동시에, 블레이드(200)를 좌, 우 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 회전부(310) 및 이동부재(320)의 작동 및 이동을 위해, 회전부(310)는 피니어 기어로 제작될 수 있고, 이동부재(320)는 렉기어로 제작될 수 있다. 이러한 회전부(310)의 피니언 기어와, 이동부재(320)의 렉기어가 서로 맞물려 회전하여, 회전 및 이동 가능하게 되는 것이다. 따라서, 회전부(310)와 이동부재(320)는 회전 및 이동이 용이하도록 모터가 삽입될 수 있다. 여기서 모터는 공지기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 이로 인해, 소량의 분말이 블레이드(200)로 유입되더라도, 기계식으로 작동 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 삼차원 프린터에 의하면, 소량의 분말이 블레이드(200)로 유입되더라도, 기계식으로 작동 가능하게 함으로써, 성형 제품을 완전하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 성형 제품을 제작하기 위해, 정해진 분말의 양을 정량 공급할 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 : 작업테이블
110 : 베드
200 : 블레이드
210 : 호퍼부
220 : 회전축
300 : 이동부
310 : 회전부
320 : 이동부재

Claims (4)

1. 삼차원 프린터에 관한 것으로서,
   분말이 다수의 분말층으로 순차 적층되는 작업테이블;
   상기 작업테이블 상부에 분말을 토출시키는 블레이드; 및
   상기 블레이드 일측과 결합되어, 블레이드를 이동시키는 이동부를 포함하는 삼차원 프린터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 블레이드는,
   상기 작업테이블로 분말을 공급하기 위해 분말을 수용하는 호퍼부를 포함하는 삼차원 프린터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동부는,
   상기 블레이드를 이동시키위해, 블레이드 회전축과 결합되는 회전부와,
   상기 회전부의 회전과 동시에, 상기 블레이드를 좌, 우 방향으로 이동시키는 이동부재를 더 포함하는 삼차원 프린터.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전부는, 피니언 기어이고,
   상기 이동부재는, 렉기어이며,
   상기 회전부의 피니언 기어와 이동부재의 렉기어는 서로 맞물리는 것인 삼차원 프린터.

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