KR20190140522A - Metallic 3d printer having multi nozzle with high efficiency - Google Patents

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KR20190140522A
KR20190140522A KR1020180061440A KR20180061440A KR20190140522A KR 20190140522 A KR20190140522 A KR 20190140522A KR 1020180061440 A KR1020180061440 A KR 1020180061440A KR 20180061440 A KR20180061440 A KR 20180061440A KR 20190140522 A KR20190140522 A KR 20190140522A
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metal
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nozzle
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KR1020180061440A
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안희성
장영섭
박성준
박윤원
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비즈 주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a metal three-dimensional printer. The metal three-dimensional printer includes: a power supply part; a bed enabling a base material to be loaded into the upper surface; and first and second heads located in the upper part of the base material. The first head includes: a first nozzle forming a hollow part opened towards the bed, and supplying inert gas to the bed; a first feeder stored in the first nozzle, and supplying a first wire to the bed; and a first head electrode stored in the first nozzle, and electrically connected with the first wire. The second head includes: a second nozzle forming an angle with the first nozzle, and forming a hollow part opened towards the bed; and a second feeder stored in the second nozzle, and supplying a second wire to the bed. The power supply part is electrically connected with the first wire and the base material to create an electric potential difference between the first wire and the base material.

Description

다중 노즐을 구비한 고능률 금속 3D 프린터{METALLIC 3D PRINTER HAVING MULTI NOZZLE WITH HIGH EFFICIENCY}High efficiency metal 3D printer with multiple nozzles {METALLIC 3D PRINTER HAVING MULTI NOZZLE WITH HIGH EFFICIENCY}

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 metal 3D printer 100 according to an exemplary embodiment may include a head 200. Head 200 may melt and stack metal. The head 200 may be located above the bed 20. The head 200 may include a head electrode 210, a feeder 220, and a nozzle 230. The metal 3D printer 100 may be referred to as a metal 3D printing apparatus 100. The metal 3D printer 100 may be referred to as a 3D printing apparatus 100. The metal 3D printer 100 may be referred to as a high efficiency 3D printer 100. The metal 3D printer 100 may be referred to as a high efficiency metal 3D printer 100. The metal 3D printer 100 may be referred to as a high efficiency metal 3D printer 100 having multiple nozzles. The head electrode 210 may be referred to as a first head electrode 210. The feeder 220 may be referred to as a first feeder 220. The nozzle 230 may be referred to as a first nozzle 230.

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 metal 3D printer 100 may include a bed 20. The bed 20 may be referred to as a work bench 20. Alternatively, the bed 20 may be referred to as a work bench 20. The bed 20 may provide a flat surface to the base material 30. For example, the upper surface of the bed 20 may be flat. The bed 20 may have the shape of a plate. For example, the bed 20 may be located on or parallel to the XY plane formed by the X and Y axes. The Z axis may be referred to as an axis perpendicular to the XY plane. The XY plane may be referred to as a horizontal plane.

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 head 200 may be connected to an arm 500. Arm 500 may include a pivot 510. The head 200 may be coupled to the rotation shaft 510. The head 200 may pivot about the rotation shaft 510. The head 200 may take various positions with respect to the arm 500 about the rotation shaft 510. For example, the head 200 may form various angles with respect to the arm 500. The head 200 may be referred to as a first head 200. The head 200 may be referred to as a first nozzle unit 200.

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 head electrode 210 may accommodate a filler metal 70. The filler metal 70 may be the first filler material 71. The first wire 71 may include a conductive metal. The first filler material 71 may be referred to as a first wire 71. The first wire 71 may be in a solid state. The first wire 71 may be referred to as a solid wire.

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 first wire 71 may include metallic powder therein. The first wire 71 may be referred to as a metallic powder core wire. When the first wire 71 is a metal powder core wire, the first wire 71 may include a thin tube-shaped wire and a metal powder. The metal powder can be filled in a wire in the form of a tube. The metal powder may be an alloy. The wire in the form of a tube can be made of a commercially available alloy. For example, the tube-shaped wire may include at least one of carbon steel, stainless steel, nickel alloy or aluminum steel.

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 first wire 71 may have a different diameter depending on the application. The first wire 71 may have different characteristics depending on the diameter. The first wire 71 may have a diameter of, for example, 0.6 mm to 1.2 mm. For example, when the diameter of the first wire 71 is 0.6 mm, the first wire 71 may be applied to 3D printing for precise use. For example, when the diameter of the first wire 71 is 1.2 mm, the thickness in which the first wire 71 is melted and stacked is large, and thus the lamination rate may be improved.

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 head electrode 210 may be connected to the first wire 71. The head electrode 210 may accommodate the first wire 71. The head electrode 210 may surround the first wire 71. The first wire 71 may have a shape protruding toward the base material 30 from the lower end of the head electrode 210. The first wire 71 may be exposed downward from the lower end of the head electrode 210. The head electrode 210 may be electrically connected to the first wire 71. The head electrode 210 may include a conductive metal.

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 head electrode 210 may be connected to an electric power. The head electrode 210 may be connected to the first electrode. The head electrode 210 may be connected to an AC power source or a DC power source. The head electrode 210 may provide an electric potential to the first wire 71. For example, the first wire 71 may be provided with a first electric potential through the head electrode 210. The head electrode 210 may be referred to as an electrode contact tip 210.

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 base material 30 may be located on an upper surface of the bed 20. The base material 30 may be referred to as the laminated member 30. The base material 30 may include the same metal as the metal to be laminated. The base material 30 may include a conductive metal. The bed 20 may be electrically connected to the second electrode. The second electrode may have a different polarity from that of the first electrode. The bed 20 may be connected to an AC power source or a DC power source. The bed 20 may provide a potential to the base material 30. For example, the base material 30 may be provided with a second electric potential through the bed 20. In another example, the base material 30 may be directly connected to a power source to receive a second potential. In another example, the base material 30 may be grounded.

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 first wire 71 and the base material 30. A potential difference may occur between the first wire 71 and the base material 30. An arc 50 may occur due to a potential difference formed between the first wire 71 and the base material 30. Arc 50 may generate heat. The heat generated by the arc 50 may be referred to as arc heat.

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 first wire 71 may be referred to as the distal end of the first wire 71. At least a portion of the tip portion of the first wire 71 may be melted by arc heat. Part of the base material 30 may be melted by the arc heat. A portion of the molten first wire 71 or a portion of the molten base material 30 may form a printing pool 45. The printing pool 45 may mean molten metal. The printing pool 45 may be located between the base material 30 and the first wire 71. An arc 50 may be formed between the printing pool 45 and the first wire 71.

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 head 200 can move. For example, the head 200 may move in the X-axis direction. For example, the head 200 may move in the positive X axis direction. As another example, the bed 20 may move in the negative X axis direction. As the head 200 or the bed 20 moves, the printing pool 45 in the molten state may form a metal layer 40 having a flat shape while cooling.

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 feeder 220 may receive the first wire 71. The feeder 220 may wrap the first wire 71. The feeder 220 may receive the head electrode 210. The feeder 220 may surround the head electrode 210. The lower end of the first wire 71 may be melted by an arc. When the lower end of the first wire 71 is melted, the length of the first wire 71 exposed to the outside may be shortened. The feeder 220 may send the first wire 71 toward the base material 30. The feeder 220 may be referred to as a first wire supply line 220. The feeder 220 may control the distance between the first wire 71 and the base material 30. Alternatively, the feeder 220 may control the distance between the first wire 71 and the printing pool 45. Alternatively, the arm 500 may control the distance between the first wire 71 and the printing pool 45.

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 first nozzle 230 may receive the feeder 220. For example, the feeder 220 may be located inside the first nozzle 230. The first nozzle 230 may be referred to as an external nozzle 230. The first nozzle 230 may form a hollow portion that is open downward. The first nozzle 230 may have a shape that is collected toward the lower side. The first nozzle 230 may have a cylindrical shape as a whole. For example, the first nozzle 230 may be coaxial with the feeder 220 or the first wire 71.

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 first nozzle 230 may form a space in which gas 60 is provided. For example, a space may be formed between the first nozzle 230 and the feeder 220 such that the gas 60 is sent out below the first nozzle 230. In this sense, the first nozzle 230 may be referred to as a first gas supply line 230.

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 gas 60 injected from the first nozzle 230 may include an inert gas 60. The inert gas 60 may be referred to as an inert gas 60. The inert gas 60 may include, for example, at least one of argon and helium. The gas 60 may include oxygen (oxygen) or / and carbon dioxide (carbon-dioxide).

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 metal 3D printer 100 according to an exemplary embodiment may include a sensor unit 350. The sensor unit 350 may include a vision sensor 350 or / and an optical sensor 350. The sensor unit 350 may measure a distance between the printing pool 45 (see FIG. 1) and the first wire 71 (see FIG. 1). The sensor unit 350 may generate a signal. For example, the sensor unit 350 may generate the first signal S1. The first signal S1 may include, for example, information about a distance between the printing pool 45 (see FIG. 1) and the first wire 71 (see FIG. 1). The first signal S1 may include, for example, information about a gap between the metal layer 40 (see FIG. 1) and the first wire 71 (see FIG. 1). The first signal S1 may include, for example, information about a distance between the base material 30 (see FIG. 1) and the first wire 71 (see FIG. 1).

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 metal 3D printer 100 may include a controller 400. The controller 400 may be connected to the sensor unit 350. The controller 400 may communicate with the sensor unit 350. The controller 400 may receive the first signal S1 from the sensor unit 350. The controller 400 may perform a computer operation. The controller 400 may generate a signal based on the determined algorithm and the first signal S1. For example, the controller 400 may generate second to fifth signals S2, S3, S4, and S5.

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 metal 3D printer 100 may include a moving unit 310. The moving unit 310 may be connected to at least one of the arm 500 (see FIG. 1), the head 200 (see FIG. 1), and the bed 20 (see FIG. 1). The moving unit 310 may be electrically connected to the control unit 400. The moving unit 310 may communicate with the control unit 400. The moving unit 310 may receive the second signal S2 from the control unit 400. The second signal S2 may include information about a relative position (vector amount) between the head 200 and the bed 20.

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 unit 310 may have a driving force. For example, the moving unit 310 may include an electric motor. The moving unit 310 may move at least one of the arm 500 (see FIG. 1), the head 200 (see FIG. 1), and the bed 20 (see FIG. 1) based on the second signal S2. . For example, the moving unit 310 may include an electric motor.

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 metal 3D printer 100 may include a power provider 320. For example, the power supply unit 320 may provide alternating electric current power or direct electric current power. The power provider 320 may be electrically connected to the base material 30 (see FIG. 1) and the first wire 71 (see FIG. 1). The base material 30 (see FIG. 1) may be directly connected to the power supply unit 320 or may be connected to the power supply unit 320 through a bed 20 (see FIG. 1). The first wire 71 (refer to FIG. 1) may be directly connected to the power provider 320 or may be connected to the power provider 320 through the feeder 220.

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 power provider 320 may receive the third signal S3 from the controller 400. The third signal S3 may include information about the potential of the first wire 71. The power provider 320 may provide power to the first wire 71 or / and the base material 30 (see FIG. 1) based on the third signal S3.

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 metal 3D printer 100 may include the filler metal supplier 330. The filler metal supply unit 330 may be referred to as a wire supply unit 330. The wire supply unit 330 may supply the first wire 71 (see FIG. 1) to the head 200 (see FIG. 1). For example, the wire supply unit 330 may continuously supply the first wire 71 (see FIG. 1) to the head 200 (see FIG. 1).

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 filler metal supplier 330 may receive the fourth signal S4. The fourth signal S4 may include information about the supply amount of the first wire 71 (see FIG. 1). The filler metal supply unit 330 may supply the first wire 71 (see FIG. 1) to the head 200 (see FIG. 1) according to the fourth signal S4.

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 metal 3D printer 100 may include a gas supply unit 340. The gas supply unit 340 may be referred to as a gas control unit 340. The gas supply unit 340 may store gas and supply the gas to the head 200 (see FIG. 1). The gas provided to the head 200 (see FIG. 1) by the gas supply unit 340 may include an inert gas 60 (see FIG. 1).

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 gas supplier 340 may receive the fifth signal S5. The fifth signal S5 may include information about a supply amount of the gas 60 (see FIG. 1). The gas supplier 340 may supply the gas 60 (see FIG. 1) to the head 200 (see FIG. 1) according to the fifth signal S5.

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 metal 3D printer 100 according to an embodiment of the present invention may include a first head 200. The first head 200 may include a first head electrode 210, a first feeder 220, and a first nozzle 230. The configuration and characteristics of the first head 200 illustrated in FIG. 3 may be substantially the same as the configuration and characteristics of the first head 200 illustrated in FIG. 1 except for the other points.

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 first head 200 illustrated in FIG. 3 may be coupled to the arm 500 (see FIG. 1). The first nozzle 230 of the first head 200 may have a cylindrical shape as a whole. The first nozzle 230 may form a hollow portion that is open toward the base material 30. The first head 200 may form an angle with respect to the base material 30. For example, the first head 200 may be perpendicular to the base material 30.

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 metal 3D printer 100 may include a second head 600. The second head 600 may be located above the base material 30. The second head 600 may form an angle with respect to the base material 30. For example, the second head 600 may form an acute angle with respect to the base material 30. For example, the second head 600 may be located between the first head 200 and the base material 30.

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 second head 600 may be located adjacent to the first head 200. The second head 600 may form an angle with the first head 200. For example, the second head 600 may form an acute angle with the first head 200. The second head 600 may include a second feeder 610 and a second nozzle 620.

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 second nozzle 620 may accommodate the second feeder 610. The second nozzle 620 may form a hollow portion that is open downward. An end portion of the second nozzle 620 may have a shape that narrows toward the end.

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 second feeder 610 may accommodate the filler metal 70. The filler metal 70 accommodated in the second feeder 610 may be referred to as a second filler material 73. The filler metal 70 accommodated in the second feeder 610 may be referred to as a second wire 73. The second feeder 610 may send the second wire 73 toward the base material 30. For example, the second feeder 610 can send the second wire 73 to the base material 30 at an angle. The second feeder 610 may be referred to as a second wire supply line 610. The second feeder 610 may control the distance between the second wire 73 and the base material 30. Alternatively, the second feeder 610 may control the distance between the second wire 73 and the printing pool 45.

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 second filler material 73 may be a wire made of metal. In this sense, the second filler material 70 may be referred to as a second wire 73. The second filler material 73 may be a strip of metal material. In this sense, the second filler material 73 may be referred to as a second strip 73. The second filler material 73 may be a wire 73 containing metal powder. In this sense, the second filler material 73 may be referred to as a second metal powder core wire 73.

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 second wire 73 may be provided with arc heat by an arc 50 (see FIG. 1) formed between the first wire 71 and the base material 30. If the second wire 73 is provided with arc heat, the second wire 73 may be melted. The metal forming the printing pool 45 may be provided from the first wire 71 and the second wire 73. Therefore, the metal 3D printer 100 further including the second head 600 according to an embodiment of the present invention may perform 3D printing at a relatively high efficiency (or speed).

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 metal 3D printer 100 according to an exemplary embodiment may include a first head 200, a second head 600, and a third head 700. The configuration / features of the first head 200 and the second head 600 shown in FIG. 4 are the configuration of the first head 200 and the second head 600 shown in FIG. Each of the features may be substantially the same.

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 third head 700 may be substantially the same as the configuration and features of the second head 600 shown in FIG. The first head 200 may be located between the second head 600 and the third head 700. The third head 700 may form an angle with the base material 30. The third head 700 may include a third feeder 710 and a third nozzle 720. The third head 700 may be located opposite to the second head 600 with respect to the first head 200.

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 third feeder 710 may be substantially the same as those of the second feeder 610. The third feeder 710 may receive the filler metal 75. The filler metal 75 accommodated in the third feeder 710 may be similar to the filler material 73 accommodated in the second feeder 610. The filler metal 70 accommodated in the third feeder 710 may be referred to as at least one of the third filler material 75, the third wire 75, the third strip 75, and the third metal powder core wire 75. have.

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 second wire 73 and the third wire 75 may be provided with arc heat by an arc 50 (see FIG. 1) formed between the first wire 71 and the base material 30. have. When the second wire 73 and the third wire 75 are provided with arc heat, the second wire 73 and the third wire 75 may be melted. The metal forming the printing pool 45 may be provided from the first to third wires 71, 72, and 73. Accordingly, the metal 3D printer 100 further including the second head 600 and the third head 700 according to an embodiment of the present invention may perform 3D printing at a relatively high efficiency (or speed). have.

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 power provider 320 may be electrically connected to the head 200 and the base material 30. 6 may include a case in which the power supply unit 320 is electrically connected to the base material 30 through the bed 20 (see FIG. 1).

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 head 200 may be electrically connected to the power provider 320 by a cable CB. The power provider 320 may provide a potential to the head 200. For example, the first wire 71 may have a first electric potential.

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 base material 30 may be electrically connected to the power provider 320 by a cable CB. The power provider 320 may provide a potential to the base material 30. For example, the base material 30 may have a second electric potential.

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 base material 30 and the power provider 320 may be grounded. In this case, the second potential which is the potential of the base material 30 may be zero as the reference potential. In this case, an electric potential difference between the base material 30 and the first wire 71 may be a first electric potential.

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 first wire 71 and the base material 30 may be electrically connected to the power provider 320. Formed electrons and gas ions may be formed by the arc 50 (see FIG. 1). Electrons may have a negative charge amount. Gas ions may have a positive charge amount.

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 power provider 320 may be an AC power source. In this case, the first wire 71 and the base material 30 may be a cathode and an anode periodically. Therefore, electrons and gas ions can flow to the first wire 71 and the base material 30.

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 power provider 320 may be a DC power source. For example, the first wire 71 may have a negative potential and the base material 30 may have a positive potential. Here, the meaning of negative and positive can be understood as a relative meaning. In this case, electrons may be provided with electrical energy in a direction from the first wire 71 toward the base material 30. In this case, the gas ions may be provided with electrical energy in the direction from the base material 30 toward the first wire 71. In this case, since the electrons move and collide relatively quickly toward the base material 30, the melt pool of the base material 30 may be formed in a narrow and deep shape.

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 power provider 320 may be a DC power source. For example, the first wire 71 may have a relatively positive potential and the base material 30 may have a relatively negative potential. In this case, the gas ions may be provided with electrical energy in a direction from the first wire 71 toward the base material 30. Accordingly, the melting speed of the first wire 71 may be relatively high. As the melting rate of the first wire 71 is relatively high, the melt pool of the base material 30 may be formed in a wide shallow shape.

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 first wire 71 has a relatively positive potential and the base material 30 has a relatively negative potential, the electrons are directed from the base material 30 toward the first wire 71. Can be provided with electrical energy. In this case, gas ions collide with the film (oxide film, nitride film, etc.) formed on the base material 30 to remove the film (hereinafter, the cleaning effect) can be expected.

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)

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 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. 제1 항에 있어서,
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. 제2 항에 있어서,
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. 제3 항에 있어서,
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. 제1 항에 있어서,
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. 제4항에 있어서,
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.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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