KR20190064127A - 필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3d 프린터 - Google Patents

Abstract

필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터가 개시된다. 일회성으로 사용하고 버리는 경우 상기의 출력 베드 자체와의 접착력 및 열에 의한 변형의 문제가 있으며, 이를 해결하기 위한 마땅한 방법이 없는 것이 문제점으로 지목되고 있었다. 출력 베드에 자력에 반응할 수 있는 필름을 사용하여 3D 프린터에 고정시키며, 출력이 완료된 경우 자력 해제 및 레일을 이용하여 쉽게 출력물을 제거할 수 있게 한다.

Description

필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터{3D printer with film-coupled magnetic bed}

본 발명은 필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D 프린터의 출력 영역으로 사용하는 출력 베드를 자력을 이용한 결합으로 하여 고정시키며, 출력이 완료된 경우 상기 출력물을 별도의 외력 없이 쉽게 분리할 수 있으며 연속 출력을 가능하게 하는 필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터에 관한 것이다.

최근 미래 산업을 주도할 10대 기술로써 각광을 받고 있는 기술 중 3차원 프린팅 기술이 있다. 앞으로 3차원 프린팅 기술은 디지털 설계 도면과 3차원 프린터만 있으면 누구나가 제조업자가 될 수 있고, 어디든 제조공장이 될 수 있도록 이끌 제조업계의 핵심 기술이라고 볼 수 있다. 이러한 3차원 프린팅 기술은 1980년대 처음 발명되었지만, 비싼 소재와 프린터 개발 비용으로 인해 대중화되기 어려웠으나 신소재 개발과 다양한 공정 방식이 발견되면서 대중화 단계를 눈 앞에 두고 있다.

3차원 프린팅은 물체의 입체 형상을 3차원 그래픽 설계 프로그램을 통해 분석하여 2차원 단면 형상 데이터의 조합으로 생성한 후 이러한 2차원 단면형상 데이터 정보에 따라 ABS나 PLA와 같은 열가소성 수지 등의 원료물질을 다양한 방법으로 출력 베드에 형성하여 물체의 입체 형상을 구현하는 기술이다.

3차원 프린팅을 이용하여 3차원 물체를 형성하기 위해서는, 기 제작된 3차원 형상의 데이터를 가지고 해당 3차원 형상의 데이터를 3차원 프린터에서 형성할 수 있는 단면정보로 변환하여 출력하는 과정이 필요하다. 일반적으로 디자인이나 모델링 등에서 사용하는 3차원 설계 프로그램 등을 이용하여 3차원 데이터를 제작할 수 있다.

3차원 프린팅의 종류에는 원료물질을 압출하여 출력 베드에 순차적으로 적층하여 입체 형상을 구현하는 FDM (Fused Deposition Modeling) 방식 또는 FFF (Fused Filament Fabrication) 방식이 있으며, 분말을 높은 열의 레이저로 녹여 적층시켜 입체 형상을 구현하는 SLS (Selective Laser Sintering) 방식이 있고, 액체 상태의 광경화성 수지가 담긴 수조 안에 레이저 빔을 투사하여 조형하는 SLA (Stereolithography Apparatus) 방식 등 다양한 종류가 존재한다.

상기한 재료를 압출시켜 적층하는 방식을 사용하는 FDM 또는 FFF 방식의 3차원 프린터는, 상술한 바와 같이 출력 베드에 순차적으로 적층하는 방식을 갖는 바, 상기한 출력 베드를 일회용으로 사용하는 고가의 모델이 존재하며, 상술한 고가의 모델이 아닌 경우에는 접착력의 문제로 인하여 상기한 출력 베드에 직접적으로 출력하는 경우보다 상기한 출력 베드 위에 별도의 기구 또는 부가제 등을 추가하여 출력하는 경우가 대부분이다. 이 경우, 상기한 기구 또는 부가제는 상기한 고가의 모델의 출력 베드와 마찬가지로 일회용인 경우가 많다.

상기한 별도의 기구 또는 부가제의 처리에 있어서, 일회성으로 사용하고 버리는 경우 상기의 출력 베드 자체와의 접착력 및 열에 의한 변형의 문제가 있으며, 이를 해결하기 위한 마땅한 방법이 없는 것이 문제점으로 지목되고 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 일회성으로 사용하지 않으며 상기의 출력 베드에 별도의 부재를 이용하여 비용을 절감하고 출력물의 분리가 쉽도록 하여 연속 출력 작업에 용이한 기술을 제공하고자 하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 출력 베드에 자력에 반응할 수 있는 필름을 사용하여 3D 프린터에 고정시키며, 출력이 완료된 경우 자력 해제 및 레일을 이용하여 쉽게 출력물을 제거할 수 있게 한다.

본 발명을 이용하면 연속 출력을 손쉽게 가능하게 할 수 있으며 출력물 제거가 용이하여 사용자에 편의를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개요도이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 또는 “구비” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터는, 얇은 정착 필름(310)을 상부에 얇은 금속판(320)을 하부에 구비하는 결합체인 정착판, 상기 정착판을 적어도 2개 이상 저장하고 있는 저장소(100), 상기 저장소(100)에서 상기 정착판을 이송시키기 위한 정착판 이송부, 상기한 정착판 이송부에서 이송된 상기 정착판을 이용하여 3D 출력물을 형성하는 출력 영역, 상기 출력 영역 하부에 구비되며 상기 정착판을 고정 및 이송시키기 위해 구비되는 전자석 베드(210), 상기 전자석 베드(210) 측부에 구비되며 상기 3D 출력물의 출력이 완료되었을 때 상기 정착판을 이송시킬 수 있는 출력물 대기부를 구비한다.

본 발명에 따른 필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터의 동작 구조는 다음과 같다.

3D 프린터의 출력 영역과 별도로 구비하는, 출력 베드에 장착하는 별도 부재인 정착판을 저장하고 있는 저장소(100)에서 출력 작업이 시작할 때 마다 상기 정착판을 출력 영역으로 이송시킨다.

상기 정착판은 얇은 정착 필름(310)과, 상기 정착 필름(310)의 하부에 구비되는 얇은 금속판(320)으로 이루어진 결합체이다. 상기 정착 필름(310)은 상기 3D 프린터의 FDM 출력 방식에 사용되는 재료를 바닥에 붙이는 것에 용이한 재질로 구성되어 있으며, 상기 금속판(320)은 자력에 반응하여 움직임을 멈출 수 있는 재질로 구성되어 있다. 상기한 재질은 상술한 특징을 만족하는 알려진 재료인 경우 어느 것이든 사용할 수 있으며, 본 발명은 상기한 재질에 관련하여 요부 내용을 기술하고 있지 않기 때문에 상기한 재질을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 정착 필름(310)은 내열 테이프 또는 접착제일 수 있고, 상기 금속판(320)은 철판일 수 있다.

상기 정착판이 출력 영역으로 이동되면, 상기 출력 영역에 구비되어 있는 전자석 베드(210)에 전류를 흘려보내어 자성에 의해 상기 정착판을 고정시킨다. 상기한 자력을 통한 고정을 이용하여, 3D 프린터의 출력 노즐은 상기 정착판의 정착 필름(310)에 흔들림 없이 출력할 수 있다. 상기 출력 노즐이 동작하는 출력 작업 중에 상기 전자석 베드(210)의 동작을 유지하여 안정된 출력 결과물을 유지하는 것에 도움을 준다.

상기 3D 프린터의 출력 작업이 완료되면, 상기한 전자석 베드(210)에 흘려보낸 전류를 차단한다. 이로 인하여 상기 전자석 베드(210)와 상기 출력물이 출력되어 있는 정착판이 분리가 된다. 이후, 상기 전자석 베드(210)에 구비되어 있는 롤러를 이용하여 상기 정착판을 출력물 대기부로 이동시킨다.

상기 대기부로 이동된 정착판은 사용자가 상기 정착 필름(310)과 상기 금속판(320)을 분리시키는 것으로 출력물을 상기 정착판에서 쉽게 제거할 수 있다.

상기 정착판이 출력물 대기부로 이동되는 과정 중에, 상기 3D 프린터에 아직 출력해야 하는 모델이 남아있는 경우, 상기한 저장소(100)에서 다시 새로운 정착판을 상기 출력 영역으로 이송시켜 출력 작업을 개시할 수 있다. 이 과정으로 인하여 출력물을 사용자가 제공받고 분해하는 과정 중에서도 연속적으로 출력 작업이 진행될 수 있어 시간 단축에 용이하다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

100: 저장소
210: 전자석 베드
220: 출력 영역
300: 정착판
310: 정착 필름
320: 금속판

Claims (1)

1. 필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터에 있어서,
   얇은 정착 필름을 상부에 얇은 금속판을 하부에 구비하는 결합체인 정착판;
   상기 정착판을 적어도 2개 이상 저장하고 있는 저장소;
   상기 저장소에서 상기 정착판을 이송시키기 위한 정착판 이송부;
   상기한 정착판 이송부에서 이송된 상기 정착판을 이용하여 3D 출력물을 형성하는 출력 영역;
   상기 출력 영역 하부에 구비되며 상기 정착판을 고정 및 이송시키기 위해 구비되는 전자석 베드;와
   상기 전자석 베드 측부에 구비되며 상기 3D 출력물의 출력이 완료되었을 때 상기 정착판을 이송시킬 수 있는 출력물 대기부를 구비하는 것을 특징으로 하는 필름 결합형 자성베드를 구비하고 있는 3D 프린터.
   

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