KR20190140522A - Metallic 3d printer having multi nozzle with high efficiency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고능률로 3D 프린팅 작업을 수행하는 다중 노즐을 구비한 고능률 금속 3D 프린터에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal 3D printer, and more particularly, to a high efficiency metal 3D printer having multiple nozzles for performing 3D printing at high efficiency.
3D 프린터는 입체 조형물을 제작하는 장치로서, 3차원 형상의 입체 조형물의 형상에 관한 데이터를 미분하여 2차원 평면에 관한 데이터로 생성하고, 생성된 데이터에 따라 재료를 층층이 쌓거나, 재료를 절삭하여 입체 조형물을 제작할 수 있다.A 3D printer is a device for manufacturing a three-dimensional sculpture. The three-dimensional printer is a device for manufacturing a three-dimensional sculpture. Three-dimensional sculpture can be produced.
금속 소재의 입체 조형물을 제조하는 방식 중 하나로 용가재와 모재의 간극에서 발생하는 아크 열로 용가재 및 모재를 용융시켜, 한층씩 부착시키며 적층하여 조형물을 제조하는 방식이 있다.One of the methods of manufacturing a three-dimensional sculpture of a metal material is a method of manufacturing a sculpture by melting the filler metal and the base material by the arc heat generated in the gap between the filler metal and the base material, and attaching and laminating them one by one.
금속 소재의 용가재를 아크 열로 용융시켜 적층하는 방식의 3D 프린터는, 용융되고 다시 식어서 적층되는 용가재의 양(시간당)에 따라 다른 속도로 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있다.A 3D printer in which a metal filler metal is melted and stacked by arc heat may perform 3D printing at a different speed depending on the amount of filler metal (per hour) that is melted, cooled, and stacked.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상대적으로 높은 능률로 3D 프린팅 작업을 수행하는 고능률 금속 3D 프린터를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a high-efficiency metal 3D printer for performing a 3D printing operation at a relatively high efficiency.
본 발명의 다른(another) 기술적 과제는, 상대적으로 높은 속도로 3D 프린팅 작업을 수행하는 고능률 금속 3D 프린터를 제공하는 것이다. Another technical problem of the present invention is to provide a high efficiency metal 3D printer which performs 3D printing at a relatively high speed.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
본 발명의 일 측면(an aspect)에 따르면, 본 발명은, 전력 제공부; 상면에 모재를 적재하는 베드; 그리고 상기 모재의 상부에 위치하는 제1 헤드 및 제2 헤드를 포함하며, 상기 제1 헤드는, 상기 베드를 향해 개방된 중공부를 형성하며, 상기 베드를 향해 비활성 가스를 공급하는 제1 노즐; 상기 제1 내부 노즐에 수용되며, 상기 베드를 향해 제1 와이어를 공급하는 제1 피더; 그리고 상기 제1 노즐에 수용되며, 상기 제1 와이어에 전기적으로 연결되는 제1 헤드 전극을 구비하며, 상기 제2 헤드는, 상기 제1 노즐과 각도를 형성하며, 상기 베드를 향해 개방된 중공부를 형성하는 제2 노즐; 그리고 상기 제2 노즐에 수용되고, 상기 베드를 향해 제2 와이어를 공급하는 제2 피더를 구비하고, 상기 전력 제공부는 상기 제1 와이어와 상기 모재에 전기적으로 연결되어 상기 제1 와이어와 상기 모재 사이에 전위차(electric potential difference)를 발생시키는, 금속 3D 프린터를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the present invention, the power providing unit; Bed for loading the base material on the upper surface; And a first head and a second head positioned on an upper portion of the base material, wherein the first head comprises: a first nozzle which forms a hollow part opened toward the bed and supplies an inert gas toward the bed; A first feeder accommodated in the first internal nozzle and supplying a first wire toward the bed; And a first head electrode accommodated in the first nozzle and electrically connected to the first wire, wherein the second head forms an angle with the first nozzle and is open toward the bed. Forming a second nozzle; And a second feeder accommodated in the second nozzle and supplying a second wire toward the bed, wherein the power providing unit is electrically connected to the first wire and the base material to between the first wire and the base material. It is possible to provide a metal 3D printer, which generates an electrical potential difference.
본 발명의 일 실시예에 따른 고능률 금속 3D 프린터는, 상대적으로 높은 능률로 3D 프린팅 작업을 수행할 있다. The high efficiency metal 3D printer according to an embodiment of the present invention can perform a 3D printing operation at a relatively high efficiency.
본 발명의 일 실시예에 따른 고능률 금속 3D 프린터는, 상대적으로 높은 속도로 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있다. The high efficiency metal 3D printer according to an embodiment of the present invention can perform 3D printing at a relatively high speed.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 3D 프린터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 3D 프린터의 블록도이다.
도 3 및 4는, 본 발명의 여러 실시예에 따른 헤드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5및 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터의 내부 구성 사이 전기적 연결을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a metal 3D printer according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a metal 3D printer according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views showing the configuration of a head according to various embodiments of the present invention.
5 and 6 are diagrams showing the electrical connection between the internal configuration of the 3D printer according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled) with another part, it is not only" directly connected "but also" indirectly connected "with another member in between. Includes the case where In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 3D 프린터(100)는 헤드(200, head)를 포함할 수 있다. 헤드(200)는 금속을 용융시키고 적층시킬 수 있다. 헤드(200)는 베드(20, bed)의 상부에 위치할 수 있다. 헤드(200)는, 헤드 전극(210), 피더(220, feeder), 그리고 노즐(230)을 포함할 수 있다. 금속 3D 프린터(100)는 금속 3D 프린팅 장치(100)라 칭할 수 있다. 금속 3D 프린터(100)는 3D 프린팅 장치(100)라 칭할 수 있다. 금속 3D 프린터(100)는, 고능률 3D 프린터(100)라 칭할 수 있다. 금속 3D 프린터(100)는, 고능률 금속 3D 프린터(100)라 칭할 수 있다. 금속 3D 프린터(100)는, 다중 노즐을 구비한 고능률 금속 3D 프린터(100)라 칭할 수 있다. 헤드 전극(210)은 제1 헤드 전극(210)이라 칭할 수 있다. 피더(220)는 제1 피더(220)라 칭할 수 있다. 노즐(230)은 제1 노즐(230)이라 칭할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
금속 3D 프린터(100)는 베드(20)를 포함할 수 있다. 베드(20)는 작업대(20)라 칭할 수 있다. 또는 베드(20)는 작업대부(20)라 칭할 수 있다. 베드(20)는 평평한 면을 모재(30)에 제공할 수 있다. 예를 들어 베드(20)의 상면은 평평할 수 있다. 베드(20)는 판(plate)의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 베드(20)는 X축과 Y축이 형성하는 XY 평면에 위치하거나 XY 평면과 나란할 수 있다. Z축은 XY 평면과 수직인(vertical) 축이라 할 수 있다. XY평면은, 수평면(horizontal plane)이라 할 수 있다. The
헤드(200)는 암(500, arm)에 연결될 수 있다. 암(500)은 회동축(510)을 포함할 수 있다. 헤드(200)는 회동축(510)에 결합될 수 있다. 헤드(200)는 회동축(510)을 중심으로 피봇(pivot)할 수 있다. 헤드(200)는 회동축(510)을 중심으로 암(500)에 대하여 여러 자세를 취할 수 있다. 예를 들어 헤드(200)는 암(500)을 기준으로 여러 각도를 형성할 수 있다. 헤드(200)는 제1 헤드(200)라 칭할 수 있다. 헤드(200)는 제1 노즐부(200)라 칭할 수 있다. The
헤드 전극(210)은 용가재(70, filler metal)를 수용할 수 있다. 용가재(70)는 제1 용가재(71)일 수 있다. 제1 와이어(71)는 전도성 금속을 포함할 수 있다. 제1 용가재(71)는 제1 와이어(71)라 칭할 수 있다. 제1 와이어(71)는, 솔리드(solid) 상태일 수 있다. 제1 와이어(71)는 솔리드 와이어(solid wire)라 칭할 수 있다. The
제1 와이어(71)는, 금속분말(metallic powder)을 내부에 포함할 수 있다. 제1 와이어(71)는 금속분말 코어 와이어(metallic powder core wire)라 칭할 수 있다. 제1 와이어(71)가 금속분말 코어 와이어인 경우, 제1 와이어(71)는 얇은 튜브 형태의 와이어와 금속분말을 포함할 수 있다. 금속 분말은 튜브 형태의 와이어에 채워질 수 있다. 금속 분말은 합금일 수 있다. 튜브 형태의 와이어는 상용되는 합금으로 제작될 수 있다. 예를 들어 튜브 형태의 와이어는 탄소강, 스테인리스강, 니켈합금 또는 알루미늄강 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
제1 와이어(71)는 용도에 따라 다른 직경(diameter)을 가질 수 있다. 제1 와이어(71)는, 직경에 따라 다른 특성을 가질 수 있다. 제1 와이어(71)는 예를 들어 0.6mm 내지 1.2mm 직경을 가질 수 있다. 예를 들어 제1 와이어(71)의 직경이 0.6mm인 경우, 제1 와이어(71)는 정밀한 용도의 3D 프린팅에 적용될 수 있다. 예를 들어 제1 와이어(71)의 직경이 1.2mm인 경우, 제1 와이어(71)가 용융되어 적층되는 두께가 커서 적층율이 향상될 수 있다. The
헤드 전극(210)은 제1 와이어(71)에 연결될 수 있다. 헤드 전극(210)은 제1 와이어(71)를 수용할 수 있다. 헤드 전극(210)은 제1 와이어(71)를 감쌀 수 있다. 제1 와이어(71)는, 헤드 전극(210)의 하단부에서 모재(30)를 향해 돌출된 형상을 가질 수 있다. 제1 와이어(71)는, 헤드 전극(210)의 하단부에서 아래를 향해 노출될 수 있다. 헤드 전극(210)은 제1 와이어(71)에 전기적으로 연결될 수 있다. 헤드 전극(210)은 전도성 금속을 포함할 수 있다. The
헤드 전극(210)은 전원(electric power)에 연결될 수 있다. 헤드 전극(210)은 제1 전극에 연결될 수 있다. 헤드 전극(210)은 교류 전원 또는 직류 전원에 연결될 수 있다. 헤드 전극(210)은 제1 와이어(71)에 전위(electric potential)를 제공할 수 있다. 예를 들어 제1 와이어(71)는, 헤드 전극(210)을 통해, 제1 전위(first electric potential)을 제공받을 수 있다. 헤드 전극(210)은 전극접촉팁(210)이라 칭할 수 있다. The
모재(30)는 베드(20)의 상면(upper surface)에 위치할 수 있다. 모재(30)는 적층 부재(30)라 칭할 수 있다. 모재(30)는 적층될 금속과 동일한 금속을 포함할 수 있다. 모재(30)는 전도성 금속을 포함할 수 있다. 베드(20)는 제2 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극은, 제1 전극과 다른 극성을 가질 수 있다. 베드(20)는 교류 전원 또는 직류 전원에 연결될 수 있다. 베드(20)는 모재(30)에 전위를 제공할 수 있다. 예를 들어 모재(30)는, 베드(20)를 통해, 제2 전위(second electric potential)을 제공받을 수 있다. 다른 예를 들어 모재(30)는, 전원에 직접 연결되어 제2 전위를 제공받을 수 있다. 다른 예를 들어 모재(30)는 접지(earth)될 수 있다. The
제1 와이어(71)와 모재(30) 사이에 간격이 형성될 수 있다. 제1 와이어(71)와 모재(30) 사이에 전위차가 발생할 수 있다. 제1 와이어(71)와 모재(30) 사이에 형성된 전위차에 의하여, 아크(50, arc)가 발생할 수 있다. 아크(50)는 열(heat)을 발생할 수 있다. 아크(50)에 의해 발생되는 열을 아크열(arc heat)이라 칭할 수 있다. A gap may be formed between the
제1 와이어(71)의 하단부는, 제1 와이어(71)의 선단부라 할 수 있다. 제1 와이어(71)의 선단부의 적어도 일부는, 아크열에 의해 용융될 수 있다. 모재(30)의 일부는 아크열에 의해 용융될 수 있다. 용융된 제1 와이어(71)의 일부 또는/및 용융된 모재(30)의 일부는, 프린팅 풀(45, printing pool)을 형성할 수 있다. 프린팅 풀(45)은, 용융된 금속을 의미할 수 있다. 프린팅 풀(45)은, 모재(30)와 제1 와이어(71)의 사이에 위치할 수 있다. 프린팅 풀(45)과 제1 와이어(71) 사이에 아크(50)가 형성될 수 있다. The lower end of the
헤드(200)는 이동할 수 있다. 예를 들어 헤드(200)는 X축 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어 헤드(200)는 양(positive)의 X축 방향으로 이동할 수 있다. 다른 예로서 베드(20)는 음(negative)의 X축 방향으로 이동할 수 있다. 헤드(200) 또는 베드(20)가 이동하면, 용융 상태의 프린팅 풀(45)은 식으면서 평탄(flat)한 형상의 금속 레이어(40, metal layer)를 형성할 수 있다. The
피더(220)는 제1 와이어(71)를 수용할 수 있다. 피더(220)는 제1 와이어(71)를 감쌀 수 있다. 피더(220)는 헤드 전극(210)을 수용할 수 있다. 피더(220)는 헤드 전극(210)을 감쌀 수 있다. 제1 와이어(71)의 하단부는 아크(arc)에 의해 용융될 수 있다. 제1 와이어(71)의 하단부가 용융되면, 외부로 노출된 제1 와이어(71)의 길이가 짧아질 수 있다. 피더(220)는 제1 와이어(71)를 모재(30)를 향해 송출할 수 있다. 피더(220)는 제1 와이어 공급라인(220)이라 칭할 수 있다. 피더(220)는, 제1 와이어(71)와 모재(30) 사이의 거리를 제어할 수 있다. 또는 피더(220)는, 제1 와이어(71)와 프린팅 풀(45) 사이의 거리를 제어할 수 있다. 또는 암(500)은, 제1 와이어(71)와 프린팅 풀(45) 사이의 거리를 제어할 수 있다. The
제1 노즐(230)은 피더(220)를 수용할 수 있다. 예를 들어 피더(220)는 제1 노즐(230)의 내부에 위치할 수 있다. 제1 노즐(230)은 외부 노즐(230)이라 칭할 수 있다. 제1 노즐(230)은 아래를 향하여 개방된 중공부를 형성할 수 있다. 제1 노즐(230)은 아래를 향할수록 모아지는 형상을 가질 수 있다. 제1 노즐(230)은 전체적으로 원통(cylinder) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 제1 노즐(230)은 피더(220) 또는 제1 와이어(71)와 동축(coaxial)일 수 있다. The
제1 노즐(230)은 가스(60, gas)가 제공되는 공간을 형성할 수 있다. 예를 들어 제1 노즐(230)과 피더(220) 사이에, 가스(60)가 제1 노즐(230)의 아래로 송출되는 공간이 형성될 수 있다. 이런 의미에서, 제1 노즐(230)은 제1 가스 공급라인(230)이라 칭할 수 있다. The
제1 노즐(230)에서 분사되는 가스(60)는, 불활성 가스(60)를 포함할 수 있다. 불활성 가스(60)는 비활성 가스(60, inert gas)라 칭할 수 있다. 비활성 가스(60)는, 예를 들어 아르곤(Argon)과 헬륨(Helium) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 가스(60)는 산소(Oxygen) 또는 / 및 이산화탄소(Carbon-dioxide)를 포함할 수 있다. The
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 3D 프린터(100)는 센서부(350)를 포함할 수 있다. 센서부(350)는 비젼센서(350, vision sensor) 또는 / 및 광센서(350, optical sensor)를 포함할 수 있다. 센서부(350)는 프린팅 풀(45, 도 1 참조)과 제1 와이어(71, 도 1 참조)의 간격을 측정할 수 있다. 센서부(350)는 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어 센서부(350)는 제1 신호(S1)를 생성할 수 있다. 제1 신호(S1)는, 예를 들어 프린팅 풀(45, 도 1 참조)과 제1 와이어(71, 도 1 참조)의 간격에 관한 정보를 포함할 수 있다. 제1 신호(S1)는, 예를 들어, 금속 레이어(40, 도 1 참조)과 제1 와이어(71, 도 1 참조)의 간격에 관한 정보를 포함할 수 있다. 제1 신호(S1)는, 예를 들어, 모재(30, 도 1 참조)과 제1 와이어(71, 도 1 참조)의 간격에 관한 정보를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
금속 3D 프린터(100)는 제어부(400)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 센서부(350)에 연결될 수 있다. 제어부(400)는 센서부(350)와 통신할 수 있다. 제어부(400)는 센서부(350)로부터 제1 신호(S1)를 전달받을 수 있다. 제어부(400)는 컴퓨터 연산을 할 수 있다. 제어부(400)는 정해진 알고리즘과 제1 신호(S1)를 근거로 하여 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어 제어부(400)는, 제2 내지 제5 신호(S2, S3, S4, S5)를 생성할 수 있다. The
금속 3D 프린터(100)는 이동부(310)를 포함할 수 있다. 이동부(310)는, 암(500, 도 1 참조), 헤드(200, 도 1 참조), 그리고 베드(20, 도 1 참조) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 이동부(310)는, 제어부(400)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이동부(310)는 제어부(400)와 통신할 수 있다. 이동부(310)는 제어부(400)로부터 제2 신호(S2)를 전달받을 수 있다. 제2 신호(S2)는, 헤드(200)와 베드(20) 사이의 상대적 위치(벡터량)에 관한 정보를 포함할 수 있다. The
예를 들어 이동부(310)는 구동력을 가질 수 있다. 예를 들어 이동부(310)는 모터(electric motor)를 포함할 수 있다. 이동부(310)는 제2 신호(S2)에 근거하여 암(500, 도 1 참조), 헤드(200, 도 1 참조), 그리고 베드(20, 도 1 참조) 중 적어도 하나를 이동시킬 수 있다. 예를 들어 이동부(310)는 모터(electric motor)를 포함할 수 있다. For example, the moving
금속 3D 프린터(100)는 전력 제공부(320)를 포함할 수 있다. 예를 들어 전력 제공부(320)는, 교류 전력(alternative electric current power) 또는 직류 전력(direct electric current power)을 제공할 수 있다. 전력 제공부(320)는 모재(30, 도 1 참조)와 제1 와이어(71, 도 1 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다. 모재(30, 도 1 참조)는, 전력 제공부(320)에 직접 연결되거나 베드(20, 도 1 참조)를 통해 전력 제공부(320)에 연결될 수 있다. 제1 와이어(71, 도 1 참조)는, 전력 제공부(320)에 직접 연결되거나 피더(220)를 통해 전력 제공부(320)에 연결될 수 있다. The
전력 제공부(320)는 제어부(400)로부터 제3 신호(S3)를 전달받을 수 있다. 제3 신호(S3)는 제1 와이어(71)의 전위에 관한 정보를 포함할 수 있다. 전력 제공부(320)는 제3 신호(S3)에 근거하여 제1 와이어(71) 또는 / 및 모재(30, 도 1 참조)에 전력을 제공할 수 있다. The
금속 3D 프린터(100)는 용가재 공급부(330)를 포함할 수 있다. 용가재 공급부(330)는 와이어 송급부(330)라 칭할 수 있다. 와이어 송급부(330)는 제1 와이어(71, 도 1 참조)를 헤드(200, 도 1 참조)에 공급할 수 있다. 예를 들어 와이어 송급부(330)는 제1 와이어(71, 도 1 참조)를 헤드(200, 도 1 참조)에 연속적으로 공급할 수 있다. The
용가재 공급부(330)는, 제4 신호(S4)를 전달받을 수 있다. 제4 신호(S4)는, 제1 와이어(71, 도 1 참조)의 공급량에 관한 정보를 포함할 수 있다. 용가재 공급부(330)는, 제4 신호(S4)에 따라 헤드(200, 도 1 참조)에 제1 와이어(71, 도 1 참조)를 공급할 수 있다. The
금속 3D 프린터(100)는 가스 공급부(340)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(340)는 가스 조절부(340)라 칭할 수 있다. 가스 공급부(340)는, 가스를 저장하고 헤드(200, 도 1 참조)에 공급할 수 있다. 가스 공급부(340)에서 헤드(200, 도 1 참조)에 제공하는 가스는, 비활성 가스(60, 도 1 참조)를 포함할 수 있다. The
가스 공급부(340)는, 제5 신호(S5)를 전달받을 수 있다. 제5 신호(S5)는, 가스(60, 도 1 참조) 공급량에 관한 정보를 포함할 수 있다. 가스 공급부(340)는 제5 신호(S5)에 따라 헤드(200, 도 1 참조)에 가스(60, 도 1 참조)를 공급할 수 있다. The
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 3D 프린터(100)는 제1 헤드(200)를 포함할 수 있다. 제1 헤드(200)는, 제1 헤드 전극(210), 제1 피더(220), 그리고 제1 노즐(230)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 제1 헤드(200)의 구성 및 특성은, 다른 점을 제외하고, 도 1에 도시된 제1 헤드(200)의 구성 및 특성과 각각 실질적으로 동일할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
도 3에 도시된 제1 헤드(200)는, 암(500, 도 1 참조)에 결합될 수 있다. 제1 헤드(200)의 제1 노즐(230)은, 전체적으로 원통 형상을 가질 수 있다. 제1 노즐(230)은 모재(30)를 향하여 개방된 중공부를 형성할 수 있다. 제1 헤드(200)는, 모재(30)에 대하여 각도를 형성할 수 있다. 예를 들어 제1 헤드(200)는, 모재(30)에 대하여 수직일 수 있다. The
금속 3D 프린터(100)는 제2 헤드(600)를 포함할 수 있다. 제2 헤드(600)는 모재(30)의 상부에 위치할 수 있다. 제2 헤드(600)는 모재(30)에 대하여 각도를 형성할 수 있다. 예를 들어 제2 헤드(600)는, 모재(30)에 대하여 예각을 형성할 수 있다. 예를 들어 제2 헤드(600)는, 제1 헤드(200)와 모재(30)의 사이에 위치할 수 있다. The
제2 헤드(600)는 제1 헤드(200)에 인접하여 위치할 수 있다. 제2 헤드(600)는 제1 헤드(200)와 각도를 형성할 수 있다. 예를 들어 제2 헤드(600)는 제1 헤드(200)와 예각을 형성할 수 있다. 제2 헤드(600)는 제2 피더(610), 그리고 제2 노즐(620)을 포함할 수 있다. The
제2 노즐(620)은, 제2 피더(610)를 수용할 수 있다. 제2 노즐(620)은, 아래를 향하여 개방된 중공부를 형성할 수 있다. 제2 노즐(620)의 단부는, 끝으로 향할수록 좁아지는 형상을 가질 수 있다. The
제2 피더(610)는 용가재(70)를 수용할 수 있다. 제2 피더(610)에 수용되는 용가재(70)는 제2 용가재(73)라 칭할 수 있다. 제2 피더(610)에 수용되는 용가재(70)는 제2 와이어(73)라 칭할 수 있다. 제2 피더(610)는, 제2 와이어(73)를 모재(30)를 향해 송출할 수 있다. 예를 들어 제2 피더(610)는, 제2 와이어(73)를 모재(30)에 비스듬하게 송출할 수 있다. 제2 피더(610)는 제2 와이어 공급라인(610)이라 칭할 수 있다. 제2 피더(610)는, 제2 와이어(73)와 모재(30) 사이의 거리를 제어할 수 있다. 또는 제2 피더(610)는, 제2 와이어(73)와 프린팅 풀(45) 사이의 거리를 제어할 수 있다. The
제2 용가재(73)는, 금속 재질의 와이어(wire)일 수 있다. 이런 의미에서, 제2 용가재(70)는 제2 와이어(73)라 칭할 수 있다. 제2 용가재(73)는, 금속 재질의 스트립(strip)일 수 있다. 이런 의미에서 제2 용가재(73)는 제2 스트립(73)이라 칭할 수 있다. 제2 용가재(73)는, 금속 분말을 함유하는 와이어(73)일 수 있다. 이런 의미에서 제2 용가재(73)는 제2 금속 분말 코어 와이어(73)라 칭할 수 있다. The
제2 와이어(73)는, 제1 와이어(71)와 모재(30) 사이에 형성되는 아크(50, 도 1 참조)에 의해 아크열(arc heat)을 제공받을 수 있다. 제2 와이어(73)가 아크열을 제공받으면, 제2 와이어(73)는 용융될 수 있다. 프린팅 풀(45)을 형성하는 금속은, 제1 와이어(71) 및 제2 와이어(73)로부터 제공될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 헤드(600)를 더 포함하는 금속 3D 프린터(100)는, 상대적으로 높은 능률(또는 속도)로 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있다. The
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 금속 3D 프린터(100)는 제1 헤드(200), 제2 헤드(600), 그리고 제3 헤드(700)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 제1 헤드(200) 및 제2 헤드(600)의 구성/특징은, 다른 점을 제외하고, 도 3에 도시된 제1 헤드(200) 및 제2 헤드(600)의 구성/특징과 각각 실질적으로 동일할 수 있다. Referring to FIG. 4, the
제3 헤드(700)의 구성 및 특징은, 다른 점을 제외하고, 도 3에 도시된 제2 헤드(600)의 구성 및 특징과 각각 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 헤드(200)는, 제2 헤드(600)와 제3 헤드(700)의 사이에 위치할 수 있다. 제3 헤드(700)는, 모재(30)와 각도를 형성할 수 있다. 제3 헤드(700)는 제3 피더(710) 및 제3 노즐(720)을 포함할 수 있다. 제3 헤드(700)는, 제1 헤드(200)를 기준으로, 제2 헤드(600)의 맞은 편에 위치할 수 있다. Configuration and features of the
제3 피더(710)의 특성은, 제2 피더(610)의 특성과 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 피더(710)는 용가재(75)를 수용할 수 있다. 제3 피더(710)에 수용되는 용가재(75)는, 제2 피더(610)에 수용되는 용가재(73)와 유사할 수 있다. 제3 피더(710)에 수용되는 용가재(70)는 제3 용가재(75), 제3 와이어(75), 제3 스트립(75), 그리고 제3 금속 분말 코어 와이어(75) 중 적어도 하나라 칭할 수 있다. Characteristics of the
제2 와이어(73) 및 제3 와이어(75)는, 제1 와이어(71)와 모재(30) 사이에 형성되는 아크(50, 도 1 참조)에 의해 아크열(arc heat)을 제공받을 수 있다. 제2 와이어(73)와 제3 와이어(75)가 아크열을 제공받으면, 제2 와이어(73)와 제3 와이어(75)는 용융될 수 있다. 프린팅 풀(45)을 형성하는 금속은, 제1 내지 제3 와이어(71, 72, 73)로부터 제공될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 헤드(600)와 제3 헤드(700)를 더 포함하는 금속 3D 프린터(100)는, 상대적으로 높은 능률(또는 속도)로 3D 프린팅 작업을 수행할 수 있다.The
도 5를 참조하면, 전력 제공부(320)는 헤드(200)와 모재(30)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 6이 도시하는 본 발명의 실시예는, 전력 제공부(320)가 베드(20, 도 1 참조)를 통해 모재(30)에 전기적으로 연결되는 경우를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the
헤드(200)는 케이블(CB)에 의해 전력 제공부(320)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 제공부(320)는, 헤드(200)에 전위를 제공할 수 있다. 예를 들어 제1 와이어(71)는 제1 전위(first electric potential)를 가질 수 있다. The
모재(30)는 케이블(CB)에 의해 전력 제공부(320)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 제공부(320)는, 모재(30)에 전위를 제공할 수 있다. 예를 들어 모재(30)는 제2 전위(second electric potential)를 가질 수 있다. The
도 5에 도시되지 않았으나, 모재(30)와 전력 제공부(320)는 접지될 수 있다. 이 경우, 모재(30)의 전위인 제2 전위는 기준 전위로서 영(zero)일 수 있다. 이 경우, 모재(30)와 제1 와이어(71) 사이의 전위차(electric potential difference)는, 제1 전위일 수 있다. Although not shown in FIG. 5, the
도 6을 참조하면, 제1 와이어(71)와 모재(30)는 전력 제공부(320)에 전기적으로 연결될 수 있다. 아크(50, 도 1 참조)에 의해 형성 전자(electron)와 가스 이온(gas ion)이 형성될 수 있다. 전자(electron)는 음(negative)의 전하량을 가질 수 있다. 가스 이온은 양(positive)의 전하량을 가질 수 있다. Referring to FIG. 6, the
도 6의 (a)를 참조하면, 전력 제공부(320)는 교류 전력원일 수 있다. 이 경우, 제1 와이어(71)와 모재(30)는, 주기적으로 음극과 양극이 될 수 있다. 따라서 전자와 가스 이온은, 제1 와이어(71)와 모재(30)로 유동할 수 있다. Referring to FIG. 6A, the
도 6의 (b)를 참조하면, 전력 제공부(320)는 직류 전력원일 수 있다. 예를 들어 제1 와이어(71)는 음(negative)의 전위를 가지며 모재(30)는 양(positive)의 전위를 가질 수 있다. 여기서 음(negative)과 양(positive)의 의미는 상대적인 의미로 파악될 수 있다. 이 경우, 전자는 제1 와이어(71)에서 모재(30)를 향하는 방향으로 전기 에너지를 제공받을 수 있다. 이 경우, 가스 이온은 모재(30)에서 제1 와이어(71)를 향하는 방향으로 전기 에너지를 제공받을 수 있다. 이 경우 전자가 모재(30)를 향하여 상대적으로 빠르게 이동하여 충돌하므로, 모재(30)의 용융풀(melt pool)은 좁고 깊은 형상으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6B, the
도 6의 (c)를 참조하면, 전력 제공부(320)는 직류 전력원일 수 있다. 예를 들어 제1 와이어(71)는 상대적으로 양(positive)의 전위를 가지며 모재(30)는 상대적으로 음(negative)의 전위를 가질 수 있다. 이 경우 가스 이온은 제1 와이어(71)에서 모재(30)를 향하는 방향으로 전기 에너지를 제공받을 수 있다. 이에 따라 제1 와이어(71)의 용융 속도가 상대적으로 높아질 수 있다. 제1 와이어(71)의 용융 속도가 상대적으로 높아지면서, 모재(30)의 용융풀(melt pool)은 넓은 얕은 형상으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6C, the
제1 와이어(71)가 상대적으로 양(positive)의 전위를 가지며 모재(30)가 상대적으로 음(negative)의 전위를 가지는 경우, 전자는 모재(30)에서 제1 와이어(71)를 향하는 방향으로 전기 에너지를 제공받을 수 있다. 이 경우 가스 이온이 모재(30)에 형성된 피막(산화막, 질화막 등)과 충돌하여 피막을 제거하는 효과(이하 청정효과)가 기대될 수 있다. When the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.
100: 금속 3D 프린터
200: 헤드
310: 이동부
320: 전력 제공부
330: 용가재 공급부
340: 가스 공급부
350: 센서부
400: 제어부100: metal 3D printer 200: head
310: moving unit 320: power providing unit
330: filler material supply unit 340: gas supply unit
350: sensor unit 400: control unit
Claims (6)
상면에 모재를 적재하는 베드; 그리고
상기 모재의 상부에 위치하는 제1 헤드 및 제2 헤드를 포함하며,
상기 제1 헤드는,
상기 베드를 향해 개방된 중공부를 형성하며, 상기 베드를 향해 비활성 가스를 공급하는 제1 노즐;
상기 제1 노즐에 수용되며, 상기 베드를 향해 제1 와이어를 공급하는 제1 피더; 그리고
상기 제1 노즐에 수용되며, 상기 제1 와이어에 전기적으로 연결되는 제1 헤드 전극을 구비하며,
상기 제2 헤드는,
상기 제1 노즐과 각도를 형성하며, 상기 베드를 향해 개방된 중공부를 형성하는 제2 노즐; 그리고
상기 제2 노즐에 수용되고, 상기 베드를 향해 제2 와이어를 공급하는 제2 피더를 구비하고,
상기 전력 제공부는 상기 제1 와이어와 상기 모재에 전기적으로 연결되어 상기 제1 와이어와 상기 모재 사이에 전위차(electric potential difference)를 발생시키는,
금속 3D 프린터.A power provider;
Bed for loading the base material on the upper surface; And
It includes a first head and a second head located on the base material,
The first head,
A first nozzle which forms a hollow part opened toward the bed, and supplies an inert gas toward the bed;
A first feeder accommodated in the first nozzle and supplying a first wire toward the bed; And
A first head electrode accommodated in the first nozzle and electrically connected to the first wire,
The second head is
A second nozzle that forms an angle with the first nozzle and forms a hollow portion opened toward the bed; And
A second feeder accommodated in the second nozzle and supplying a second wire toward the bed;
The power supply unit is electrically connected to the first wire and the base material to generate an electric potential difference between the first wire and the base material.
Metal 3D Printer.
상기 제1 헤드를 기준으로 상기 제2 헤드의 맞은편에 위치하며, 상기 베드를 향해 개방된 중공부를 형성하는 제3 노즐; 그리고
상기 제3 노즐에 수용되고, 상기 베드를 향해 제3 와이어를 공급하는 제3 피더를 구비하는 제3 헤드를 더 포함하는,
금속 3D 프린터.According to claim 1,
A third nozzle positioned opposite the second head with respect to the first head and forming a hollow portion opened toward the bed; And
And a third head housed in the third nozzle, the third head having a third feeder for supplying a third wire towards the bed.
Metal 3D Printer.
상기 제1 와이어는,
금속 재질이며,
솔리드 와이어(solid wire)와 금속 분말 코어 와이어 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 3D 프린터.The method of claim 2,
The first wire,
It is made of metal
At least one of a solid wire and a metal powder core wire,
Metal 3D Printer.
상기 제2 와이어와 상기 제3 와이어는 각각,
금속 재질이며,
스트립(strip), 솔리드 와이어(solid wire), 그리고 금속 분말 코어 와이어 중 적어도 하나를 포함하는,
금속 3D 프린터.The method of claim 3, wherein
The second wire and the third wire, respectively,
It is made of metal
At least one of a strip, a solid wire, and a metal powder core wire,
Metal 3D Printer.
상기 전력 제공부는,
상기 제1 헤드 전극을 통해 상기 제1 와이어에 양의 전위(positive electric potential)을 제공하고,
상기 모재에 음의 전위(negative electric potential)을 제공하는,
금속 3D 프린터.According to claim 1,
The power supply unit,
Providing a positive electric potential to the first wire through the first head electrode,
Providing a negative electric potential to the substrate,
Metal 3D Printer.
상기 전력 제공부의 일 단과 상기 모재는,
접지된(earth),
금속 3D 프린터.The method of claim 4, wherein
One end of the power providing unit and the base material,
Earth,
Metal 3D Printer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180061440A KR20190140522A (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Metallic 3d printer having multi nozzle with high efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180061440A KR20190140522A (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Metallic 3d printer having multi nozzle with high efficiency |
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ID=69062966
Family Applications (1)
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KR1020180061440A KR20190140522A (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Metallic 3d printer having multi nozzle with high efficiency |
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KR (1) | KR20190140522A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111112793A (en) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 北京理工大学 | Electric arc additive manufacturing method of magnesium alloy structural part and equipment used by electric arc additive manufacturing method |
-
2018
- 2018-05-30 KR KR1020180061440A patent/KR20190140522A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111112793A (en) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 北京理工大学 | Electric arc additive manufacturing method of magnesium alloy structural part and equipment used by electric arc additive manufacturing method |
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Legal Events
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
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