KR20190036813A - 삼차원 프린터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되는 작업테이블; 상기 작업테이블 상부에 분말을 토출시키는 블레이드; 상기 블레이드로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 분말공급부에 위치하고, 분말 공급부에 삽입된 분말들을 교반 및 평탄화 시키는 교반부; 및 상기 블레이드에 일측에 설치되어, 상기 교반부를 좌, 우로 이동 시키는 이동부;를 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.
그러나, 종래 삼차원 프린터의 경우, 성형물을 작업하기 위해, 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부에 분말을 담고, 작업테이블에 분말을 배출한다.
이때, 분말이 담긴 분말 공급부 내부에 수용된 분말이 뭉치거나, 분열이 일어나, 작업테이블에 분말을 배출할 때, 균일하게 배출되지 않아, 성형되는 제품의 정밀도를 하향시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 성형물을 작업하기 위해, 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부에 분말을 담고, 블레이드를 통해 작업테이블에 분말을 배출한다.
이 때, 분말 공급부에 수용된 분말을 교반시킬 뿐만 아니라, 고르게 또는 균일하게 배출할 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되는 작업테이블; 상기 작업테이블 상부에 분말을 토출시키는 블레이드; 상기 블레이드로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 분말공급부에 위치하고, 분말 공급부에 삽입된 분말들을 교반 및 평탄화 시키는 교반부; 및 상기 블레이드에 일측에 설치되어, 상기 교반부를 좌, 우로 이동 시키는 이동부;를 포함한다.
상기 교반부는, 상기 분말 공급부에 삽입된 분말을 교반 및 평탄화하는 교반체부와, 상기 교반체부 하측에 수직 형성되어, 분말의 뭉침을 방지하는 뭉침방지부를 포함할 수 있고, 상기 교반체부는, 분말을 믹스(Mix)하기 위해, 홀이 형성될 수 있다.
상기 이동부는, 상기 교반부를 좌, 우로 이동시키는 좌, 우 이동부와. 상기 좌, 우 이동부의 이동 시 흔들림을 방지할 수 있고, 고정시키는 상, 하 고정부와, 상기 상, 하 고정부 사이에 위치할 수 있고, 상기 좌, 우 이동부를 이동시키는 벨트형 벨트 이동부를 포함할 수 있다.
상기 벨트 이동부는, 벨트를 고정시키는 벨트 고정부와, 상기 벨트 이동부를 회전시키는 벨트 회전부를 더 포함할 수 있고, 상기 벨트는 벨트 고정부 및 벨트 회전부에 의해 간격이 형성될 수 있다.
상기 좌, 우 이동부는, 상, 하부에 위치하여 각각 상, 하부 고정부가 삽입되는 상, 하부 삽입홀과, 상기 상, 하부 삽입홀은, 상, 하부 고정부를 고정시키기 위해 볼 부시가 삽입될 수 있다.
상기 좌, 우 이동부는, 상기 상, 하 삽입홀 사이에 위치하고, 상기 벨트 이동부를 고정시키는 제2벨트 고정부를 포함할 수 있고, 상기 제2벨트 고정부는, 상기 회전부 사이에 위치할 수 있다.
본 발명에 따른 삼차원 프린터는 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부에 분말을 담고, 블레이드를 통해, 작업테이블에 분말을 배출한다.
이 때, 분말 공급부에 수용된 분말을 교반시킬 뿐만 아니라, 고르게 또는 균일하게 외부로 배출할 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 교반부 및 이동부를 나타낸 도면,
도 3은 도 2에 도시된 교반부가 이동부에 결합된 상태를 나타낸 도면,
도 4는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 정면을 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 블레이드를 나타낸 도면이며, 도 3은 도2에 도시된 블레이드에 결합된 진동흡수부를 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 삼차원 프린터를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 교반부 및 이동부를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 교반부가 이동부에 결합된 상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 정면을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 삼차원 프린터는, 작업테이블과, 블레이드(100)와, 분말 공급부(200)와, 교반부(300) 및 이동부(400)를 포함한다.
작업테이블(미도시)은, 상부에 다수의 분말이 분말층으로 순차적으로 적층된다. 또한 작업테이블은 베드(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서 베드는 상부에 분말이 적층될 수 있다. 즉 베드에는 분말층이 순차적으로 적층되면서 제조하고자 하는 제품으로 용착될 수 있다. 또한 베드는 하방에 피스톤(미도시)이 설치된다. 피스톤은 z축 방향으로 수직 이동할 수 있다. 또한 베드는 상면에 놓여진 분말소재가, 레이저(미도시)에 의해 소결되면, 피스톤에 의해 아래로 수직 하강하여 소결된 분말소재 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다.
블레이드(100)는, 베드(미도시)에 분말을 토출시킨다.
분말 공급부(200)는, 베드(미도시)에 인접하게 위치하고, 블레이드(100)와 결합되어, 블레이드(100)의 일측으로 분말을 공급한다. 이로서, 블레이드(100)가 분말 공급부(200)로부터 공급된 분말을 베드에 토출시킬 수 있게 된다.
교반부(300)는, 분말 공급부(200)에 위치하고, 분말 공급부(200)에 수용된 분말들을 교반 및 평탄화 시킨다. 이를 위해 교반부(300)는 교반체부(310)와, 뭉침방지부(320)를 포함할 수 있다. 여기서 교반체부(310)는 분말 공급부(200)에 삽입된 분말을 교반 및 평탄화 할 수 있다. 또한 교반체부(310)는 분말을 믹스(MIX) 하기 위해, 홀이 형성될 수 있다. 이로서, 교반체부(310)의 홀이 형성됨으로 써, 분말들은 홀을 통과하며, 고르게 섞여지는 역할을 할 수 있는 것이다. 그리고 뭉침방지부(320)는 교반체부(310) 하측에 수직 형성되어, 분말의 뭉침을 방지할 수 있다. 또한 뭉침방지부(320)는 분말들이 분말 공급부(200)에서 블레이드(100)로 분말이 공급될 때, 간혹 다수의 분말이 내려감으로써, 뭉쳐서 내려가는 현상이 발생된다. 그래서 블레이드(100) 토출구(미도시)가 분말에 의해 막히게 되는 문제점이 생길 수 있다. 이러한 문제점을 방지하기 위해, 뭉침방지부(320)는 블레이드(100) 토출구(미도시)를 뚫어주고, 다수의 분말이 뭉치지않고 토출되기 위해, 도시된 도 3 및 4를 보면, 뭉침방지부(320)가 수직으로 길게 형성되어, 토출구(미도시)를 뚫어줄 수 있다.
이동부(400)는, 블레이드(100) 일측에 설치되어, 교반부(300)를 좌, 우로 이동시킨다. 이를 위해, 이동부(400)는 좌, 우 이동부(410)와, 상, 하 고정부(420) 및 벨트 이동부(430)를 포함할 수 있다. 여기서 좌, 우 이동부(410)는 교반부(300)를 좌, 우로 이동시키는 역할을 할 수 있다. 또한 좌, 우 이동부(410)는 상, 하부에 위치하여 각각 상, 하부 고정부가 삽입되는 상, 하부 삽입홀(412)을 포함할 수 있다. 여기서 상, 하부 삽입홀(412)은 상, 하부 고정부가 좌, 우 이동부(410)에 의한 이동에 의해, 흔들리는 것을 방지 및 진동흡수를 위해, 내부에 볼 부시(413)가 삽입될 수 있다. 다만 이는 예시일 뿐, 볼 부시(413)와 같이 고정시키기 위한 부재이면 그 부재로 대체 가능하다. 또한, 좌, 우 이동부(410)는 상, 하부 삽입홀(412) 사이에 위치하고, 벨트 이동부(430)를 고정시키는 제2벨트 고정부(414)를 포함할 수 있다. 여기서 제2벨트 고정부(414)는 회전부 사이에 위치할 수 있다. 이는, 후술(後述)할 벨트 이동부(430)의 간격 형성되는 부분을 좁혀지지 않게, 평평하게 유지시킬 수 있는 효과를 갖는다.
상, 하 고정부(420)는 좌, 우 이동부(410)의 이동 시 흔들림을 방지 및 고정시킬 수 있다. 그리고 벨트 이동부(430)는 상, 하 고정부(420) 사이에 위치하고, 좌, 우 이동부(410)를 이동시킬 수 있다. 또한 벨트 이동부(430)는 벨트(431)로 이동되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 벨트 이동부(430)는 벨트(431)를 고정시키는 벨트 고정부(432)와, 벨트 이동부(430)를 회전시키는 벨트 회전부(434)를 더 포함할 수 있다. 이러한 벨트(431)는 벨트 고정부(432) 및 벨트 회전부(434)에 의해 간격이 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 삼차원 프린터에 의하면, 작업테이블에 분말층을 쌓아가는 과정에서, 분말 공급부(200)에 분말을 담고, 블레이드(100)를 통해, 작업테이블에 분말을 배출한다.
이 때, 분말 공급부(200)에 수용된 분말을 교반시킬 뿐만 아니라, 고르게 또는 균일하게 외부로 배출할 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 : 블레이드
200 : 분말 공급부
300 : 교반부
310 : 교반체부
320 : 뭉침방지부
400 : 이동부
410 : 좌, 우 이동부
412 : 상, 하부 삽입홀
413 : 볼 부시
414 : 제2벨트 고정부
420 : 상, 하 고정부
430 : 벨트 이동부
431 : 벨트
432 : 벨트 고정부
434 : 벨트 회전부

Claims (6)

  1. 분말이 다수의 분말층으로 순차적으로 적층되는 작업테이블;
    상기 작업테이블 상부에 분말을 토출시키는 블레이드;
    상기 블레이드로 분말을 공급하는 분말 공급부;
    상기 분말공급부에 위치하고, 분말 공급부에 삽입된 분말들을 교반 및 평탄화 시키는 교반부; 및
    상기 블레이드에 일측에 설치되어, 상기 교반부를 좌, 우로 이동 시키는 이동부;를 포함하는 삼차원 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교반부는,
    상기 분말 공급부에 삽입된 분말을 교반 및 평탄화하는 교반체부와,
    상기 교반체부 하측에 수직 형성되어, 분말의 뭉침을 방지하는 뭉침방지부를 포함하고,
    상기 교반체부는,
    분말을 믹스(Mix)하기 위해, 홀이 형성되는 삼차원 프린터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동부는,
    상기 교반부를 좌, 우로 이동시키는 좌, 우 이동부와.
    상기 좌, 우 이동부의 이동 시 흔들림을 방지하고, 고정시키는 상, 하 고정부와,
    상기 상, 하 고정부 사이에 위치하고, 상기 좌, 우 이동부를 이동시키는 벨트형 벨트 이동부를 포함하는 삼차원 프린터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 벨트 이동부는,
    벨트를 고정시키는 벨트 고정부와,
    상기 벨트 이동부를 회전시키는 벨트 회전부를 더 포함하고,
    상기 벨트는 벨트 고정부 및 벨트 회전부에 의해 간격이 형성되는 것인 삼차원 프린터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 좌, 우 이동부는,
    상, 하부에 위치하여 각각 상, 하부 고정부가 삽입되는 상, 하부 삽입홀을 포함하고,
    상기 상, 하부 삽입홀은,
    상, 하부 고정부를 고정시키기 위해 볼 부시가 삽입되는 삼차원 프린터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 좌, 우 이동부는,
    상기 상, 하 삽입홀 사이에 위치하고, 상기 벨트 이동부를 고정시키는 제2벨트 고정부를 포함하고,
    상기 제2벨트 고정부는,
    상기 회전부 사이에 위치하는 것인 삼차원 프린터.
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