KR20190036854A - 삼차원 프린터 - Google Patents

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KR20190036854A
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injection unit
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KR1020170126255A
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김보경
박희준
전아영
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(주)센트롤
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Abstract

본 발명은 성형물을 제작하기 위해, 성형물을 제작하기 위해, 상부에 분말소재가 적층 조형되는 작업테이블; 상기 작업테이블로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 작업테이블의 내부에 냉기 및 온기를 주입하는 주입부를 포함하는 삼차원 프린터를 제공한다.

Description

삼차원 프린터{THREE-DIMENSIONAL OBJECT}
본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것이다.
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.
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.
이러한 삼차원 프린터는, 성형물 작업을 마치면, 작업자가, 작업 시 형성되는 이물질을 제거하기 위해, 프린터 내부 및 작업테이블을 청소한다.
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.
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 있을 뿐만 아니라, 다시 작업 시 빠르게 작업테이블의 온도를 높일 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 성형물을 제작하기 위해, 상부에 분말소재가 적층 조형되는 작업테이블; 상기 작업테이블로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 작업테이블의 내부에 냉기 및 온기를 주입하는 주입부를 포함한다.
상기 주입부는, 작업테이블 내부에 냉기를 주입하는 냉각부와, 냉각부 하방에 위치하여, 작업테이블 내부에 온기를 주입하는 가열부와, 상기 냉각부 및 가열부 사이에 위치하여, 냉기 및 온기의 기가 맞닿지 않도록 차단하는 차단부를 포함할 수 있다.
상기 냉각부 및 가열부는, 각각의 냉기 및 온기가 유입되는 유입홀이 형성될 수 있다.
상기 차단부는, 단열재 일 수 있다.
상기 주입부는, 작업테이블의 온도를 측정하는 온도측정부를 포함할 수 있다.
상기 주입부는, 상기 온도측정부에 측정되는 적정 온도에 따라, 주입부를 정지 및 가동을 자동으로 온/오프하는 자동 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 삼차원 프린터는 성형물을 작업하기 위해, 성형물 작업을 마치면, 작업자가, 작업 시 형성되는 이물질을 제거하기 위해, 프린터 내부 및 작업테이블을 청소한다.
이 때, 작업테이블의 온도를 빠르게 내려가게 함으로써, 작업자의 화상 발생률을 낮출 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 재 작업 시 빠르게 작업테이블의 온도를 높일 수 있는 효과를 갖는다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 삼차원 프린터를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 주입부를 나타낸 도면,
도 3은 도 2에 도시된 주입부를 확대한 도면이다.
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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
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.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 삼차원 프린터를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 주입부를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 주입부를 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 삼차원 프린터는 챔버(10)와, 작업테이블(100)과, 분말 공급부(200)와, 주입부(300)를 포함한다.
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.
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.
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.
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.
주입부(300)는, 작업테이블(100)의 내부에 냉기 및 온기를 주입한다. 이를 위해 주입부(300)는 냉각부(310)와, 가열부(320)를 포함할 수 있다. 여기서 냉각부(310)는 작업테이블(100) 내부에 냉기를 주입할 수 있다. 그리고 가열부(320)는 냉각부(310) 하방에 위치하여, 작업테이블(100) 내부에 온기를 주입할 수 있다. 또한 냉각부(310) 및 가열부(320)에는 각각의 냉기 및 온기가 유입되는 유입홀(311,321)이 형성될 수 있다. 그리고 차단부(330)는 냉각부(310) 및 가열부(320) 사이에 위치하여, 냉기 및 온기의 기가 맞닿지 않도록 차단할 수 있다. 여기서 차단부(330)는 단열재일 수 있다.
더불어, 주입부(300)는 온도측정부와, 자동밸브(340)를 더 포함할 수 있다. 여기서 온도측정부는 작업테이블(100)의 온도를 측정할 수 있다. 그리고 자동밸브(340)는 온도측정부에 측정되는 적정 온도에 따라, 주입부(300)를 정지 및 가동하는 온/오프할 수 있다.
이는, 작업자가 작업테이블(100)을 접촉해도 뜨겁지 않게, 화상입지 않도록, 온도측정부(미도시)를 통해 적정 온도를 감지한다.
그 다음으로, 온도측정부(미도시)를 통해 작업자의 접촉정도의 온도라 판단되면, 냉기 주입을 자동밸브(340)에 의해 정지할 수 있다. 더불어, 자동밸브(340)는, 수동으로 가능할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 삼차원 프린터는, 성형물 작업을 마치면, 작업자가, 작업 시 형성되는 이물질을 제거하기 위해, 프린터 내부 및 작업테이블(100)을 청소한다.
이 때, 작업테이블(100)의 온도를 빠르게 내려가게 함으로써, 작업자의 화상 발생률을 낮출 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 재 작업 시 빠르게 작업테이블(100)의 온도를 높일 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 기존의 작업테이블(100)의 온도가 쉽게 식지 않아, 작업자가 작업테이블(100)의 온도가 내려가길 기다렸다 청소하던 것을, 작업테이블(100)의 온도가 빠르게 내려가도록 작업하기 때문에, 사용자의 편의를 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.
10 : 챔버
100 : 작업테이블
110 : 베드
120 : 피스톤
200 : 분말 공급부
210 : 분말 저장부
220 : 코터기
230 : 승하강기구
300 : 주입부
310 : 냉각부
311 : 유입홀
320 : 가열부
321 : 유입홀
330 : 차단부
340 : 자동밸브

Claims (6)

  1. 성형물을 제작하기 위해, 상부에 분말소재가 적층 조형되는 작업테이블;
    상기 작업테이블로 분말을 공급하는 분말 공급부;
    상기 작업테이블의 내부에 냉기 및 온기를 주입하는 주입부를 포함하는 삼차원 프린터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입부는,
    작업테이블 내부에 냉기를 주입하는 냉각부와,
    냉각부 하방에 위치하여, 작업테이블 내부에 온기를 주입하는 가열부와,
    상기 냉각부 및 가열부 사이에 위치하여, 냉기 및 온기의 기가 맞닿지 않도록 차단하는 차단부를 포함하는 삼차원 프린터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각부 및 가열부는,
    각각의 냉기 및 온기가 유입되는 유입홀이 형성되는 삼차원 프린터.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 차단부는,
    단열재 인 삼차원 프린터.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 주입부는,
    작업테이블의 온도를 측정하는 온도측정부를 포함하는 삼차원 프린터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 주입부는,
    상기 온도측정부에 측정되는 적정 온도에 따라, 주입부를 정지 및 가동을 자동으로 온/오프하는 자동 밸브를 포함하는 삼차원 프린터.
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