KR20190036842A

KR20190036842A - Three-dimensional object

Info

Publication number: KR20190036842A
Application number: KR1020170126237A
Authority: KR
Inventors: 김보경; 박희준; 전아영
Original assignee: (주)센트롤
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-04-05

Abstract

The present invention relates to a three-dimensional printer which can be quickly cleaned by an operator. The three-dimensional printer comprises: a work table in which a powder material is stacked and shaped on an upper portion to produce a molded product; a powder supply part for supplying powder to the work table; and a cooling part for injecting cold air of the work table, wherein the cooling part is installed to cool hot air of the work table when the production of the molded product is finished.

Description

[0001] THREE-DIMENSIONAL OBJECT [0002]

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

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.

작업대는 인쇄헤드에 대해 좌표계에서 X, Y, Z의 세 축 방향 또는 일부 방향으로(인쇄헤드가 움직이는 제품도 있음) 이동하며 분말소재가 작업대 상의 정해진 위치에 적층하게 된다. 이러한 작업대의 이동은 작업대와 연결된 스크류 등에 의해 각 축 방향의 이동이 정확히 제어됨으로써 분말소재가 정확한 위치에 적층된다.The workbench moves in three axes or in some directions (some of which the printhead moves) in the coordinate system with respect to the printhead, and the powder material is stacked at a predetermined position on the workbench. Such movement of the workbench is precisely controlled in each axial direction by a screw or the like connected to the workbench, so that the powder material is stacked at the correct position.

이러한 삼차원 프린터는, 성형물 작업을 마치면, 작업자가, 작업 시 형성되는 이물질을 제거하기 위해, 프린터 내부 및 작업테이블을 청소한다.In this three-dimensional printer, when the workpiece is finished, the operator cleans the inside of the printer and the work table in order to remove foreign substances to be formed in the work.

그러나, 성형물 제작 시, 가열된 작업테이블을 청소하기에는 작업자의 화상 발생률이 높을 뿐만 아니라, 작업테이블의 온도가 내려가길 기다렸다 청소하기 때문에 시간 효율성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.However, during the production of a molded product, there is a problem in that the efficiency of the operator to clean the heated work table is high, and the time efficiency is significantly reduced since the temperature of the work table is lowered and waited for cleaning.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 성형물 작업을 마치면, 작업자가, 작업 시 형성되는 이물질을 제거하기 위해, 프린터 내부 및 작업테이블을 청소하게 된다. 이 때, 작업테이블의 온도를 빠르게 낮춰, 작업테이블의 온도가 내려가는 것을 기다리지 않고, 작업자가 빠르게 청소할 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention cleans the inside of the printer and the work table to remove foreign substances formed at the time of completion of the molding operation. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional printer capable of rapidly cleaning the work table without lowering the temperature of the work table quickly and without waiting for the temperature of the work table to be lowered.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 성형물을 제작하기 위해, 상부에 분말소재가 적층 조형되는 작업테이블; 상기 작업테이블로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 작업테이블의 냉기를 주입하는 냉각부를 포함하고, 상기 냉각부는, 성형물 제작 완료 시, 작업테이블의 열기를 식히기 위해 설치된다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, A work table on which a powder material is laminated and formed to form a molded article; A powder supply unit for supplying powder to the work table; And a cooling unit for injecting cold air of the work table, wherein the cooling unit is installed for cooling the heat of the work table upon completion of the molding production.

상기 냉각부는, 작업테이블의 온도를 측정하는 온도측정부를 포함할 수 있다.The cooling section may include a temperature measuring section for measuring the temperature of the work table.

상기 냉각부는, 상기 작업테이블 내부에 냉기를 유입시키는 유입부와, 상기 온도측정부에 측정되는 적정 온도에 따라, 상기 유입부를 통해 상기 작업테이블 내부에 냉기를 주입 또는 정지를 자동 온/오프하는 자동 밸브를 포함할 수 있다.The cooling unit may include an inlet for introducing cool air into the work table, and an automatic control unit that automatically turns on / off the injection of cool air into the work table through the inlet unit according to the temperature measured by the temperature measuring unit Valve.

본 발명에 따른 삼차원 프린터는 성형물을 작업하기 위해, 성형물 작업을 마치면, 작업자가, 작업 시 형성되는 이물질을 제거하기 위해, 프린터 내부 및 작업테이블을 청소한다.The three-dimensional printer according to the present invention cleans the interior of the printer and the work table in order to remove the foreign substances to be formed during the work, when the workpiece is finished, in order to work the molded article.

이 때, 작업테이블의 온도를 빠르게 내려가게 함으로써, 작업자의 화상 발생률을 낮출 수 있는 효과를 갖는다.At this time, by rapidly lowering the temperature of the work table, it is possible to lower the image generation rate of the operator.

또한, 기존의 작업테이블의 온도가 쉽게 식지 않아, 작업자가 작업테이블의 온도가 내려가길 기다렸다 청소하던 것을, 작업테이블의 온도가 빠르게 내려가도록 작업하기 때문에, 사용자의 편의를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.In addition, since the temperature of the existing work table is not easily cooled, the worker is required to wait for the temperature of the work table to be lowered and cleaned, and the temperature of the work table is rapidly lowered. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 삼차원 프린터를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 냉각부를 나타낸 도면이다.1 illustrates a three-dimensional printer according to an exemplary embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a view showing a cooling unit of the three-dimensional printer shown in FIG. 1. FIG.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order that the present invention can be easily carried out by those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.In addition, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly define the concept of the term to describe its invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 삼차원 프린터를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 냉각부를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a cooling unit of the three-dimensional printer shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 삼차원 프린터는 챔버(10)와, 작업테이블(100)과, 분말 공급부(200)와, 냉각부(300)를 포함한다.1 and 2, a three-dimensional printer according to the present invention includes a chamber 10, a work table 100, a powder supply unit 200, and a cooling unit 300.

작업테이블(100)은, 챔버(10) 내부에 설치되어, 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 피스톤(120)이 설치된다. 피스톤(120)은 z축 방향으로 수직 이동할 수 있다. 또한 베드(110)는 상면에 놓여진 분말소재가, 챔버(10) 내부에 위치하고, 베드(110) 상부에 설치되는 레이저에 의해 소결되면, 피스톤(120)에 의해 아래로 수직 하강하여 소결된 분말소재 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다. The work table 100 is installed inside the chamber 10, and the powders are sequentially stacked with a plurality of powder layers. The work table 100 may also include a bed 110. Here, the bed 110 may have powder deposited thereon. That is, the powder layer may be sequentially deposited on the bed 110 and may be deposited as a product to be manufactured. In addition, a piston 120 is installed below the bed 110. The piston 120 can move vertically in the z-axis direction. When the powder material placed on the upper surface of the bed 110 is sintered by the laser installed on the upper part of the bed 110 and is vertically lowered and sintered by the piston 120, So that the new powder material can be laminated to a certain thickness.

분말 공급부(200)는 분말 저장부(210)와 더불어 베드(110)와 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. 코터키가 분말 공급부(200)에서 베드(110)로 이동하면서 베드(110)의 상부에 분말층을 평탄하게 형성하게 하고, 코터기(220)가 베드(110)에서 분말 공급부(200)로 이동하면서 베드(110)에 분말층을 형성하고 남은 분말이 분말 저장부(210)로 이동되면서 저장되게 된다.The powder supply part 200 is preferably arranged in line with the bed 110 together with the powder storage part 210. The nose of the nose moves from the powder supplying part 200 to the bed 110 and the powder layer is formed flat on the bed 110 so that the coater 220 moves from the bed 110 to the powder supplying part 200 A powder layer is formed on the bed 110, and the remaining powder is stored while being transferred to the powder storage part 210.

코터기(220)는 별도의 이동부재(미도시) 및 진공부재(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 이동부재(미도시)는 코터기(220)를 베드(110)의 상부에서 좌우로 이동시키는 역할을 하고, 진공부재(미도시)는 코터기(220)가 분말 공급부(200)에 저장된 분말을 흡입 후 베드(110)의 상부로 배출하는 역할을 한다.The coater machine 220 preferably includes a separate moving member (not shown) and a vacuum member (not shown). The moving member (not shown) serves to move the cotter unit 220 from the upper part of the bed 110 to the left and right and the vacuum member (not shown) causes the cotter unit 220 to move the powder stored in the powder supplying unit 200 And discharges it to the upper portion of the bed 110 after suction.

또한 분말 공급부(200) 및 분말 저장부(210)는 별도의 승하강기구(230)와 연결되어 승하강기구(230)의 동작에 의해 챔버(10)의 내부에서 상하로 슬라이딩 이동하면서 승강 및 하강하게 된다. 승하강기구(230)는 제어부(미도시)에 의해 제어되므로 베드(110)의 승하강은 제어부(미도시)에 의해 제어된다.The powder supplying unit 200 and the powder storing unit 210 are connected to a separate raising and lowering mechanism 230 to move up and down in the chamber 10 by the operation of the raising and lowering mechanism 230, . Since the lifting mechanism 230 is controlled by a control unit (not shown), the lifting and lowering of the bed 110 is controlled by a control unit (not shown).

냉각부(300)는, 작업테이블의 내부로 냉기를 주입한다. 이러한 냉각부(300)는 성형물 제작 완료 시, 작업테이블(100)의 열기를 빠르게 식히기 위해 설치된다. 이를 위해 냉각부(300)는 작업테이블(100)의 온도를 측정하는 온도측정부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 냉각부(300)는 주입부(310)와, 자동밸브(320)를 포함할 수 있다. 여기서 주입부(310)는 작업테이블(100) 내부에 냉기를 주입시킬 수 있다. 그리고 자동밸브(320)는 온도측정부(미도시)에 측정되는 적정 온도에 따라, 주입부(310)를 통해 작업테이블(100) 내부에 냉기를 주입 또는 정지를 자동 온/오프할 수 있다. 이는, 작업자가 작업테이블(100)을 접촉해도 뜨겁지 않게, 화상입지 않도록, 온도측정부(미도시)를 통해 적정 온도를 감지한다. The cooling unit 300 injects cool air into the inside of the work table. The cooling unit 300 is installed to quickly cool the work table 100 when the molded product is manufactured. To this end, the cooling unit 300 may include a temperature measuring unit (not shown) for measuring the temperature of the work table 100. The cooling unit 300 may include an injection unit 310 and an automatic valve 320. Herein, the injection unit 310 may inject cool air into the work table 100. The automatic valve 320 may automatically turn on / off the injection of cool air into the work table 100 through the injection unit 310 according to the temperature measured at the temperature measuring unit (not shown). This detects an appropriate temperature through a temperature measuring unit (not shown) so that the worker does not get hot even when the work table 100 contacts the work table 100 and does not catch an image.

그 다음으로, 온도측정부(미도시)를 통해 작업자의 접촉정도의 온도라 판단되면, 냉기 주입을 자동밸브(320)에 의해 정지할 수 있다. 더불어, 자동밸브(320)는, 수동으로 가능할 수 있다. Next, if it is determined through the temperature measuring unit (not shown) that the degree of contact of the operator is the temperature, cold injection can be stopped by the automatic valve 320. In addition, the automatic valve 320 may be manually enabled.

이와 같이 본 발명에 따른 삼차원 프린터는, 성형물 작업을 마치면, 작업자가, 작업 시 형성되는 이물질을 제거하기 위해, 프린터 내부 및 작업테이블을 청소한다.As described above, the three-dimensional printer according to the present invention cleans the inside of the printer and the work table in order to remove the foreign substances to be formed at the time of the work.

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.

10 : 챔버
100 : 작업테이블
110 : 베드
120 : 피스톤
200 : 분말 공급부
210 : 분말 저장부
220 : 코터기
230 : 승하강기구
300 : 냉각부
310 : 주입부
320 : 자동 밸브10: chamber
100: work table
110: Bed
120: piston
200: Powder supply part
210: Powder storage part
220: Coater machine
230: lifting mechanism
300: cooling section
310:
320: Automatic valve

Claims

A work table on which a powder material is laminated and formed to form a molded article;
A powder supply unit for supplying powder to the work table;
And a cooling unit for injecting cold air of the work table,
The cooling unit includes:
And is installed to cool the work table when the molding is finished.

The method according to claim 1,
The cooling unit includes:
And a temperature measuring section for measuring the temperature of the work table.

The method of claim 2,
The cooling unit includes:
An injection unit for injecting cool air into the work table;
And an automatic valve that automatically turns on / off the injection of cool air into the work table through the inlet according to an appropriate temperature measured by the temperature measuring unit.