KR20190100511A

KR20190100511A - 구조물 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20190100511A
Application number: KR1020180015000A
Authority: KR
Inventors: 이광성; 이충현
Original assignee: (주)파트론
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2019-08-29
Also published as: KR102106169B1

Abstract

구조물 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 구조물 제조 방법은 제1 구조는 사출성형 공정으로 형성하고, 제2 구조는 3D 프린터 출력 공정으로 형성하여 구조물을 효율적이고 경제적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 구조물 제조 방법은 제1 구조 및 제2 구조를 포함하는 구조물을 제조하는 방법에 있어서, 결합부를 포함하는 상기 제1 구조를 사출성형 공정으로 형성하는 단계, 상기 결합부가 3D 프린터의 출력 공간의 미리 정해진 위치에 놓이도록 상기 제1 구조를 위치시키는 단계 및 상기 결합부에 맞닿도록 형성되는 접합부 및 상기 접합부에서 성장하는 몸체부를 포함하는 상기 제2 구조를 3D 프린터 출력 공정으로 형성하는 단계를 포함한다.

Description

구조물 및 그 제조 방법{Structure and manufacturing method thereof}

본 발명은 다중 구조물 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여러 부분으로 구분되는 구조물을 제조하는 것에 있어서 각 부분을 서로 다른 방법으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

사출성형 공정은 금형에 플라스틱 수지 등을 주입하여 원하는 형상의 구조물을 형성하는 성형가공법이다. 사출성형 공정은 사출 성형을 위한 금형을 제작하는데 높은 비용이 소요되지만, 한 번 금형을 제작하면 여러 번 반복해서 사출하는 것이 가능하여 개당 제조 단가가 낮고 작업능률이 높아 대량생산에 주로 사용된다.

그러나 최근의 몇몇 제품들은 다품종이면서 소량생산을 요구하는 경우가 있다. 이와 같이 소형생산을 하는 경우, 사출성형 공정은 초기 금형의 제작 비용이 높아 개당 제조 단가가 높아지게 되는 문제점이 발생한다. 또한, 금형을 제작하는 것에는 상당한 시간이 소요되는데 이러한 제품들은 주로 빠른 개발과 수정이 요구되는 경우가 많아 사출성형 공정을 사용하는 것에는 문제가 발생할 수 있다.

특히 최근의 스마트 전자기기, 웨어러블 전자기기, 헬스케어 제품 등을 비롯한 제품들은 외관의 미감을 증대시키기 위해 정교하면서도 복잡한 형태의 구조로 설계되는 경우가 많다. 이러한 구조의 구조물은 필연적으로 복잡한 형태의 언더컷 구조를 가지고 있고, 이를 사출성형 공정으로 제조하기 위해서는 고가의 분할 금형을 제작해야 한다. 이는 상술한 단가 상승 및 개발 기간 증가 등의 문제를 더욱 심각하게 야기한다.

이러한 복잡한 형태의 구조를 사출성형 공정으로 제조하는 것에 대해서는 대한민국 등록특허공보 제10-1801977호(2017년 11월 21일 등록) 및 대한민국 등록특허공보 제10-1813677호(2017년 12월 22일 등록)에 개시되어 있다.

이러한 문제를 해결하고자 최근에는 3D 프린터를 이용하여 구조물을 즉시 출력하는 기술이 도입되고 있다. 이러한 3D 프린터 공정은 소량의 구조물을 빠르게 제조하는 것이 가능하고, 소량생산의 경우에도 경제성이 확보될 수 있다는 장점이 있다.

그러나 3D 프린터를 이용하여 구조물을 출력하는 것은, 사출성형 공정보다 재질의 다양성을 추구하기 어렵고 통상적으로 구조물의 강도가 낮다는 문제가 있다. 또한, 소량생산의 경우에는 사출성형 공정보다 개당 단가가 낮지만 대량생산하는 경우에는 사출성형 공정보다 개당 단가가 높다는 문제가 있다. 따라서 이러한 여러 문제를 해결할 수 있는 구조물 제조 방법이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1801977호(2017년 11월 21일 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1813677호(2017년 12월 22일 등록)

본 발명이 해결하려는 과제는, 사출성형 공정과 3D 프린터 출력 공정을 조합하여 경제적이고 효율적인 구조물 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 사출성형 공정과 3D 프린터 출력 공정을 조합하여 개당 제조 단가가 저렴하면서도 빠른 설계 변경이 가능한 구조물 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구조물 제조 방법은, 제1 구조 및 제2 구조를 포함하는 구조물을 제조하는 방법에 있어서, 결합부를 포함하는 상기 제1 구조를 사출성형 공정으로 형성하는 단계, 상기 결합부가 3D 프린터의 출력 공간의 미리 정해진 위치에 놓이도록 상기 제1 구조를 위치시키는 단계 및 상기 결합부에 맞닿도록 형성되는 접합부 및 상기 접합부에서 성장하는 몸체부를 포함하는 상기 제2 구조를 3D 프린터 출력 공정으로 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 구조와 상기 제2 구조는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 구조는 상기 제1 구조에 대해 언더컷 부분에 해당할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 구조는 상기 제1 구조의 결합부에 대해서 함몰되거나 돌출된 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 결합부의 표면은 요철면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 결합부는 홈 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 구조는 적어도 일부가 상기 결합부의 상기 홈 내부에 수용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 구조는 상기 구조물이 상대물과 접촉될 때, 상기 구조물과 상기 상대물 사이를 밀봉하는 실링 부재일 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구조물은, 결합부를 포함하고, 사출성형 공정으로 형성되는 제1 구조 및 상기 결합부에 맞닿도록 형성되는 접합부 및 상기 접합부에서 성장하는 몸체부를 포함하고, 3D 프린터 사출 공정으로 형성하는 제2 구조를 포함하고, 상기 제1 구조 및 상기 제2 구조는 서로 다른 재질로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 구조는 상기 제1 구조의 결합부에 대해서 돌출된 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 결합부는 홈 형태로 형성되고, 상기 제2 구조는 적어도 일부가 상기 결합부의 상기 홈 내부에 수용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법은 사출성형 공정과 3D 프린터 출력 공정을 조합하여 경제적이고 효율적으로 구조물을 제조할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법은 사출성형 공정과 3D 프린터 출력 공정을 조합하여 개당 제조 단가가 저렴하면서도 빠른 설계 변경이 가능하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구조물의 일부를 AA'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법에서의 제1 구조의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법에서의 제2 구조가 형성되는 과정을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 구조물의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 구조물을 BB'선으로 절단한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

첨부한 도면에서 제1 구조 및 제2 구조는 일부만을 도시한 것이고, 다른 일부가 생략된 형태일 수 있다. 이는 설명의 편의성을 위한 것으로, 제1 구조 및 제2 구조의 형태 등은 첨부한 도면에 한정되지 않는다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물에 대해서 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 구조물의 일부를 AA'선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명의 구조물(10)은 제1 구조(100) 및 제2 구조(200)를 포함한다. 제1 구조(100) 및 제2 구조(200)는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 구조(100)와 제2 구조(200)는 플라스틱 수지, 합성 고무, 실리콘 등이 될 수 있다.

이하에서 상세하게 설명하겠지만, 제1 구조(100)는 사출성형 공정을 통해 형성된 것이고, 제2 구조(200)를 3D 프린터 출력 공정을 통해 형성된 것일 수 있다. 이에 대해서는 구조물 제조 방법을 설명하도록 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

제1 구조(100)는 비교적 간단한 형태의 금형으로 사출 가능한 구조인 것이 바람직하다. 구체적으로, 구조물(10) 전체를 사출성형 공정으로 사출하는데 요구되는 금형 구조보다 제1 구조(100)만을 사출성형 공정으로 사출하는데 요구되는 금형 구조가 더욱 간단한 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 목적이 구조물(10) 전체를 사출성형 공정으로 사출하는 것에 비해서 간단하고 경제적으로 구조물(10)을 제조하는 것에 있기 때문이다.

예를 들어, 제1 구조(100)는 구조물(10) 전체와 비교했을 때 언더컷 구조가 없거나 적을 수 있다. 언더컷 구조가 없거나 적을 경우, 분할 금형을 제작하지 않아도 되기 때문에 제조에 소요되는 비용이 보다 낮아질 수 있다.

제1 구조(100)는 제2 구조(200)와 맞닿는 부분에 해당하는 결합부(110)를 포함한다. 결합부(110)는 구체적으로 제1 구조(100)의 일부 표면에 해당하는 부분일 수 있다.

제2 구조(200)는 제1 구조(100)의 결합부(110)에 맞닿아 형성된 구조물(10)이다. 구체적으로, 제2 구조(200)는 접합부(210) 및 몸체부(220)를 포함할 수 있다. 접합부(210)는 제1 구조(100)의 결합부(110)에 직접 맞닿는 부분이고, 몸체부(220)는 접합부(210)에서 성장된 부분일 수 있다. 제2 구조(200)에서 접합부(210)와 몸체부(220)는 명확히 구분되지 않고 연속적으로 이어질 수 있다.

제2 구조(200)는 제1 구조(100)에 대해서 언더컷 부분에 해당할 수 있다. 언더컷 부분이란 금형에서 사출기가 열리는 방향으로 취출이 불가한 사출성형품의 구멍, 돌출부 또는 오목부 등을 의미한다. 이러한 언더컷 부분이 포함된 구조물(10)을 사출성형 공정으로 형성하기 위해서는 분리 금형 등 고가의 금형 장치가 요구된다.

본 발명에서 언더컷 부분에 해당하는 제2 구조(200)를 3D 프린터 출력 공정으로 형성할 경우, 제1 구조(100)만을 사출하기 위한 금형만이 필요하며 이에 따른 금형 비용 절감이 가능하다. 또한, 언더컷 부분은 통상 잦은 설계 변경이 요구되는 경우가 많은데, 3D 프린터 사출 공정은 설계 변경에 유연하고 신속하게 대응할 수 있어 설계효율성이 증대된다는 장점이 있다.

도 2를 참조하여, 제1 구조(100)와 제2 구조(200)의 결합 관계에 대해 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 제1 구조(100)의 결합부(110)의 표면은 요철면으로 형성된다. 제2 구조(200)의 접합부(210)는 이러한 요철면과 맞닿아 형성되므로 결합부(110)와 접합부(210)의 접합강도가 증대될 수 있다.

이러한 구조로 인해, 상호 접합강도가 강하지 않은 서로 다른 두 재질로 이루어진 구조물(10)을 제조할 수 있다. 또한, 상호 접합강도가 높은 두 재질로 이루어진 구조물(10)이라 할지라도 접합 부분의 접합강도를 더욱 증대시킬 수 있다. 특히, 제2 구조(200)가 제1 구조(100)에 대해서 돌출된 외측 언더컷 부분에 해당할 경우, 결합부(110)와 접합부(210) 사이에 외력이 집중되는 경우가 많은데 상술한 구조는 이러한 사용환경에서 내구성을 증대시키는데 효과적이다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법에 대해서 설명하도록 한다. 설명의 편의를 위해 구조물 제조 방법에 대해 설명하면서 도 1 내지 도 2를 참조하여 상술한 구조물의 설명과 동일한 것 중 일부는 생략하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법의 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 구조물 제조 방법은 제1 구조를 사출성형 공정으로 형성하는 단계(S100), 제1 구조를 정해진 위치에 위치시키는 단계(S200) 및 제2 구조를 3D 프린터 출력 공정으로 형성하는 단계(S300)를 포함한다.

본 발명의 구조물 제조 방법에 의해 제조되는 구조물(10)은 상술한 제1 구조(100) 및 제2 구조(200)를 포함한다. 상술한 각 단계는 기재된 순서대로 수행되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구조물 제조 방법의 각 단계를 첨부한 다른 도면들을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법에서의 제1 구조의 사시도이다.

도 4를 참조하여, 제1 구조를 사출성형 공정으로 형성하는 단계(S100) 및 제1 구조를 정해진 위치에 위치시키는 단계(S200)를 설명하도록 한다.

제1 구조(100)는 사출성형 공정으로 형성된다. 구체적으로, 제1 구조(100)는 비교적 간단한 형태의 금형으로 사출 가능한 구조인 것이 바람직하다. 구체적으로, 구조물(10) 전체를 사출성형 공정으로 사출하는데 요구되는 금형 구조보다 제1 구조(100)만을 사출성형 공정으로 사출하는데 요구되는 금형 구조가 더욱 간단한 것이 바람직하다.

단계(S100)에 의해서 제1 구조(100)와 형성되면, 제1 구조를 정해진 위치에 위치시키는 단계(S200)가 수행된다. 단계(S200) 이후에 수행되는 제2 구조를 3D 프린터 출력 공정으로 형성하는 단계(S300)에서 제2 구조(200)가 미리 정해진 제1 구조(100)의 결합부(110)의 위치에 사출되게 하기 위해서는 제1 구조(100)가 3D 프린터의 출력 공간의 미리 정해진 위치에 놓여야 한다. 따라서 제1 구조(100)는 3D 프린터의 출력 공간의 영점을 기준으로 미리 정해진 위치에 위치하게 된다.

단계(S200)에 의해서 제1 구조(100)가 미리 정해진 위치에 위치하게 되면, 제2 구조를 3D 프린터 출력 공정으로 형성하는 단계(S300)가 수행된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 제조 방법에서의 제2 구조가 형성되는 과정을 도시한 사시도이다.

도 5를 참조하여, 제2 구조를 3D 프린터 출력 공정으로 형성하는 단계(S300)를 설명하도록 한다.

제2 구조(200)는 접합부(210) 및 몸체부(220)를 포함할 수 있다. 접합부(210)는 제1 구조(100)의 결합부(110)에 직접 맞닿는 부분이고, 몸체부(220)는 접합부(210)에서 성장된 부분일 수 있다.

제2 구조(200)의 접합부(210)는 제1 구조(100)의 결합부(110)의 표면에 직접 맞닿도록 출력된다. 그리고 몸체부(220)는 접합부(210)에서 성장되도록 출력된다. 제2 구조(200)에서 접합부(210)와 몸체부(220)는 명확히 구분되지 않고 연속적으로 이어질 수 있다.

상술한 구조물 제조 방법에 의하면, 기본적인 금형으로 사출성형이 가능한 간단한 구조물(10)은 제1 구조(100)로서 사출성형 공정으로 형성하고, 돌기, 함몰부, 구멍 또는 리브 등 언더컷 부분에 해당하는 부분은 제2 구조(200)로서 3D 프린터 출력 공정으로 형성하여 구조물(10)을 효율적이고 경제적으로 제조할 수 있다.

이하, 첨부된 도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 구조물 및 그 제조 방법에 대해서 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 구조물의 사시도이다. 도 7은 도 6에 도시된 구조물을 BB'선으로 절단한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 구조물(11)은 제1 구조(101) 및 제2 구조(201)를 포함한다. 여기서, 제1 구조(101)의 결합부(111)는 홈 형태로 형성될 수 있다. 그리고 제2 구조(201)는 적어도 일부가 결합부(111)의 홈 내부에 수용되는 것일 수 있다.

구체적으로, 제2 구조(201)는 구조물(11)이 상대물과 접촉될 때, 구조물(11)과 상대물 사이를 밀봉하는 실링 부재일 수 있다. 이러한 경우, 제2 구조(201)는 결합부(111)의 홈에서 일부가 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 구조(201)는 가요성 재질 등으로 형성되어, 구조물(11)이 상대물과 접촉될 때 형태가 변형될 수 있다.

이상, 본 발명의 구조물 및 그 제조 방법의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10, 11: 구조물 100, 101: 제1 구조
110, 111: 결합부 200, 201: 제2 구조
210: 접합부 220: 몸체부

Claims

제1 구조 및 제2 구조를 포함하는 구조물을 제조하는 방법에 있어서,
결합부를 포함하는 상기 제1 구조를 사출성형 공정으로 형성하는 단계;
상기 결합부가 3D 프린터의 출력 공간의 미리 정해진 위치에 놓이도록 상기 제1 구조를 위치시키는 단계; 및
상기 결합부에 맞닿도록 형성되는 접합부 및 상기 접합부에서 성장하는 몸체부를 포함하는 상기 제2 구조를 3D 프린터 출력 공정으로 형성하는 단계를 포함하는 구조물 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 구조와 상기 제2 구조는 서로 다른 재질로 형성되는 구조물 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 구조는 상기 제1 구조에 대해 언더컷 부분에 해당하는 구조물 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 구조는 상기 제1 구조의 결합부에 대해서 함몰되거나 돌출된 형태로 형성되는 구조물 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 결합부의 표면은 요철면으로 형성되는 구조물 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 결합부는 홈 형태로 형성되는 구조물 제조 방법.
제6 항에 있어서,
상기 제2 구조는 적어도 일부가 상기 결합부의 상기 홈 내부에 수용되는 구조물 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 구조는 상기 구조물이 상대물과 접촉될 때, 상기 구조물과 상기 상대물 사이를 밀봉하는 실링 부재인 구조물 제조 방법.
결합부를 포함하고, 사출성형 공정으로 형성되는 제1 구조; 및
상기 결합부에 맞닿도록 형성되는 접합부 및 상기 접합부에서 성장하는 몸체부를 포함하고, 3D 프린터 사출 공정으로 형성하는 제2 구조를 포함하고,
상기 제1 구조 및 상기 제2 구조는 서로 다른 재질로 형성되는 구조물.
제9 항에 있어서,
상기 제2 구조는 상기 제1 구조에 대해 언더컷 부분에 해당하는 구조물.
제9 항에 있어서,
상기 제2 구조는 상기 제1 구조의 결합부에 대해서 돌출된 형태로 형성되는 구조물.
제9 항에 있어서,
상기 결합부의 표면은 요철면으로 형성되는 구조물.
제9 항에 있어서,
상기 결합부는 홈 형태로 형성되고,
상기 제2 구조는 적어도 일부가 상기 결합부의 상기 홈 내부에 수용되는 구조물.
제9 항에 있어서,
상기 제2 구조는 상기 구조물이 상대물과 접촉될 때, 상기 구조물과 상기 상대물 사이를 밀봉하는 실링 부재인 구조물.