KR20210083803A - 3d printer for capable to discharge precise volume and controlling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다수개의 필라멘트(Filament)를 혼합하여 출력 재료를 출력하는 정량 토출이 가능한 3차원 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크류(Screw) 구동에 의해 필라멘트 혼합 성능과 출력 품질이 개선될 수 있으며, 3차원 프린팅 노즐 잔유물을 효과적으로 제거하기 위해 스크류 구동에 의한 출력 재료 리트랙션(Retraction) 기능 및 후방 역류 방지 기능을 가지는 정량토출이 가능한 3차원 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional printer capable of quantitative ejection that outputs an output material by mixing a plurality of filaments, and more particularly, filament mixing performance and output quality can be improved by screw driving. , It relates to a 3D printer capable of quantitative ejection having a function of retraction of an output material by screw driving and a function of preventing backward flow in order to effectively remove residues from the 3D printing nozzle.
3차원 프린터는 3차원 도면을 바탕으로 3차원 물체를 만들어내는 기계를 뜻한다. 3차원 프린터는 입체 형태의 인쇄물을 만드는 방식에 따라 적층형과 절삭형으로 구분된다. 적층형은 얇은 2차원 면을 층층이 쌓아올리는 방식이고, 절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아서 인쇄물을 만드는 방식이다. 절삭형의 경우 소재의 불필요한 부분을 깎아내는 방식이기 때문에 재료의 손실이 발생하지만, 적층형은 재료의 손실이 없어서 최근의 3차원 프린터는 대부분 적층형 방식이 적용된 프린터이다. 일반적인 적층형 3차원 프린터는 플라스틱 재질의 필라멘트를 주재료로 이용하여 입체물을 출력한다. 3차원 프린터의 사용이 보급화 되면서, 다양한 색상의 출력물을 출력할 수 있는 3차원 프린터의 수요가 발생하였으며, 다양한 색상의 필라멘트들을 용융시킨 후 적층하여 다양한 색상의 3차원 출력물을 생성하는 기술이 사용되고 있다.A 3D printer is a machine that creates 3D objects based on 3D drawings. 3D printers are divided into stacked type and cutting type according to the method of making three-dimensional printed matter. The stacking type is a method of stacking thin two-dimensional surfaces layer by layer, and the cutting type is a method of making prints by sculpting a large mass. In the case of the cutting type, material loss occurs because it is a method of cutting unnecessary parts of the material, but the stacked type does not lose material, so most recent 3D printers are printers using the layered type. A general multilayer 3D printer prints a three-dimensional object using a plastic filament as a main material. As the use of 3D printers has become popular, there has been a demand for 3D printers that can output various colors of output, and a technology that melts and laminates filaments of various colors to produce 3D prints of various colors is used. .
다수의 필라멘트들을 용융하여 적층하는 방식의 종래의 3차원 프린터는 필라멘트들이 잘 혼합된 상태로 출력되지 못하여 원하는 색상을 구현하기 어렵고, 필라멘트들이 혼합된 출력 재료의 출력량을 정량 제어하기 어려운 문제가 있다. 또한, 종래의 3차원 프린터는 필라멘트가 공급되는 압력에 의해, 가열/용융된 필라멘트가 노즐의 상부로 역류할 수 있으며, 필라멘트의 역류 현상으로 인해 필라멘트의 출력량이 감소하고 3차원 출력물의 품질이 저하되는 결과가 초래될 수 있다.The conventional 3D printer of a method of melting and stacking a plurality of filaments is difficult to implement a desired color because the filaments are not output in a well mixed state, and there is a problem in that it is difficult to quantitatively control the output amount of the output material in which the filaments are mixed. In addition, in the conventional 3D printer, the heated/melted filament may flow back to the upper part of the nozzle by the pressure to which the filament is supplied, and the output amount of the filament decreases due to the reverse flow of the filament and the quality of the 3D output is deteriorated may result in
종래의 3차원프린터는 일반적으로 필라멘트를 직접 밀거나 당겨서 재료를 압출하는 익스트루더 방식으로 사용하는데 이런 구조에서는 이동시 노즐 잔유물을 줄이기 위해서 필라멘트를 후방으로 리트렉션을 하더라도 노즐 끝단의 용융압출된 압력을 효과적으로 줄이기 어려워 노즐 잔유물이 발생하여 출력품질이 저하되는 문제가 발생한다.Conventional 3D printers generally use an extruder method that extrudes materials by pushing or pulling filaments directly. In this structure, even if the filament is retracted backwards to reduce nozzle residues during movement, the melt-extruded pressure at the tip of the nozzle It is difficult to effectively reduce the output quality, resulting in nozzle residues.
또한, 종래의 3차원 프린터는 노즐을 통해 출력 재료를 출력하여 적층하는 프린팅 과정을 중단 중단하고 다음 출력위치로 이동할 때, 노즐 내부에 용융 압출된 상태의 잔류물이 노즐 구멍을 통하여 외부로 흘러나오게 되어, 3차원 출력물의 품질에 악영향을 미칠 수 있으며, 노즐 구멍에 잔류된 출력 재료가 흘러나와 굳을 경우 프린팅 작업 재개 시, 출력물을 타격하여 출력 성공률이 감소되는 문제가 종종 발생한다.In addition, when the conventional 3D printer stops the printing process of outputting and stacking the output material through the nozzle and moves to the next output position, the residue in the melt-extruded state inside the nozzle flows out through the nozzle hole. This may adversely affect the quality of the 3D print, and when the print material remaining in the nozzle hole flows out and hardens, when the printing operation is resumed, the print success rate is reduced by hitting the print.
또한, 노즐과 스크류 사이의 공간이 확보되지 않은 상태에서 출력물이 토출되면, 고점도의 출력물일 경우 출력물이 노즐 내부에 정체되어 있거나 뒤로 밀려나 재료가 원활하게 출력되지 못하여 출력물의 량에 오차가 발생하고, 노즐 구멍 막힘의 문제로 유지/보수 작업을 해야 하는 상황이 발생할 수 있다.In addition, if the output is discharged in a state where the space between the nozzle and the screw is not secured, in the case of a high-viscosity output, the output is stagnant or pushed back inside the nozzle, resulting in an error in the amount of output, as the material is not smoothly output, A situation that requires maintenance/repair work may occur due to the problem of nozzle hole clogging.
본 발명은 스크류 동작에 의하여 기설정된 정량의 재료를 토출하기 위한 정량토출이 가능한 3차원 프린터를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a three-dimensional printer capable of discharging a predetermined quantity of material by means of a screw operation.
또한, 본 발명은 3차원 적층시 재료가 토출되지 않고 이동하는 구간에서 출력품질을 저하하는 노즐 잔유물을 효과적으로 줄이기 위한 스크류 구동에 의해 출력 재료의 리트랙션(Retraction) 과 후방 역류 방지 기능을 가지는 3차원 프린터를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is a three-dimensional (3D) having a function of retraction and backward flow prevention of output materials by screw driving to effectively reduce nozzle residues that deteriorate the output quality in the section in which the material is not discharged during three-dimensional stacking. This is to provide a printer.
또한, 본 발명은 스크류(Screw) 구동에 의해 다수개의 필라멘트(Filament)의 혼합 성능이 개선된 3차원 프린터를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a three-dimensional printer with improved mixing performance of a plurality of filaments by driving a screw.
또한, 본 발명은 노즐과 스크류 사이의 간격을 미세 조정할 수 있는 3차원 프린터를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a three-dimensional printer capable of finely adjusting the distance between the nozzle and the screw.
본 발명의 실시예의 일측면에 따른 3차원 프린터는, 적어도 하나의 필라멘트를 가열 및 혼합한 출력 재료를 출력하는 3차원 프린터에 있어서, 필라멘트가 공급되는 필라멘트 통로가 내부에 형성되며, 상기 필라멘트에 열을 제공하는 가열부; 다수개의 필라멘트가 혼합된 출력 재료가 출력되는 노즐공을 구비하는 노즐부; 상기 가열부 내의 상기 필라멘트 통로를 통해 상기 다수개의 필라멘트를 상기 노즐부 측으로 공급하도록 상기 가열부에 결합되는 필라멘트 공급부; 상기 다수개의 필라멘트를 혼합하도록, 적어도 일부가 상기 노즐부의 노즐공 및 상기 가열부의 필라멘트 통로에 회전 가능하게 장착되는 스크류부; 상기 가열부에 의해 가열 및 용융된 다수개의 필라멘트를 혼합하여 출력하도록 상기 스크류부를 회전 구동하는 구동부;를 포함하고, 상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격이 조정 가능하도록 형성될 수 있다.The three-dimensional printer according to an aspect of an embodiment of the present invention, in a three-dimensional printer for outputting an output material obtained by heating and mixing at least one filament, a filament passage to which the filament is supplied is formed therein, and heat to the filament a heating unit that provides; a nozzle unit having a nozzle hole through which a plurality of filaments are mixed to output an output material; a filament supply unit coupled to the heating unit to supply the plurality of filaments to the nozzle unit through the filament passage in the heating unit; a screw part at least a portion of which is rotatably mounted to the nozzle hole of the nozzle part and the filament passage of the heating part so as to mix the plurality of filaments; and a driving unit for rotating and driving the screw unit to mix and output a plurality of filaments heated and melted by the heating unit, and may be formed such that a distance between the nozzle unit and the screw unit is adjustable.
또한, 상기 스크류부는, 상기 구동부에 의해 회전되어 상기 가열 및 용융된 다수개의 필라멘트를 혼합하여 상기 출력 재료를 출력하거나 상기 출력 재료를 리트랙션하는 하부스크류; 및 상기 하부스크류의 상부에 마련되고, 상기 구동부에 의해 회전되는 상부스크류를 포함할 수 있다.In addition, the screw unit may include: a lower screw rotating by the driving unit to mix a plurality of heated and melted filaments to output the output material or to retract the output material; and an upper screw provided on the lower screw and rotated by the driving unit.
또한, 상기 상부 스크류와 상기 하부 스크류는 서로 다른 직경을 가지며, 상기 상부스크류와 상기 하부 스크류는 서로 다른 피치길이를 형성할 수 있다.In addition, the upper screw and the lower screw may have different diameters, and the upper screw and the lower screw may have different pitch lengths.
또한, 상기 상부 스크류의 일단은 상기 구동부와 연결되며, 타단은 상기 하부 스크류와 연결되고, 상기 상부 스크류의 일단 및 타단의 직경은 서로 동일하고, 상기 하부 스크류의 일단은 상기 상부 스크류의 타단과 연결되며, 상기 하부 스크류의 일단의 직경과 상기 상부 스크류의 타단의 직경은 서로 동일하며, 상기 하부 스크류는 상기 일단에서 타단으로 갈수록 직경이 감소되도록 형성할 수 있다.In addition, one end of the upper screw is connected to the driving unit, the other end is connected to the lower screw, the diameters of one end and the other end of the upper screw are the same, and one end of the lower screw is connected to the other end of the upper screw. The diameter of one end of the lower screw and the diameter of the other end of the upper screw may be the same as each other, and the lower screw may be formed such that the diameter decreases from one end to the other end.
또한, 상기 노즐부는 상기 하부 스크류의 일부를 감싸며, 상기 노즐부의 내부에는 상기 하부 스크류의 일부가 수용되어 회전되는 재료 유동 공간이 형성되며, 상기 재료 유동 공간은 상기 노즐부의 일측에서 상기 노즐부의 타측으로 갈수록 직경이 연속적으로 감소되고, 상기 노즐부의 내면과 상기 하부 스크류의 나선은 서로 이격된 상태가 유지되도록 형성할 수 있다.In addition, the nozzle part surrounds a part of the lower screw, and a material flow space in which a part of the lower screw is accommodated and rotated is formed in the nozzle part, and the material flow space is moved from one side of the nozzle part to the other side of the nozzle part. The diameter may be continuously reduced as it goes, and the inner surface of the nozzle part and the spiral of the lower screw may be formed to be spaced apart from each other.
또한, 상기 노즐부의 내면과 상기 하부 스크류의 외면은 서로 평행하도록 형성할 수 있다. In addition, the inner surface of the nozzle part and the outer surface of the lower screw may be formed to be parallel to each other.
또한, 상기 상부 스크류가 장착되는 스크류 수용 공간을 구비하는 상부 바디를 더 포함하고, 상기 가열부는, 내부에 가열 소자가 배치되며 내부에 상기 필라멘트 통로가 형성되는 가열부 몸체와, 가열부 몸체의 하측에 하방을 향하여 돌출 형성되며 상기 노즐부의 일부가 삽입되는 노즐삽입부와, 상기 가열부 몸체의 상측에 형성되며 상기 상부 바디의 일부가 삽입되도록 함몰되는 상부바디 삽입부를 포함할 수 있다.In addition, further comprising an upper body having a screw accommodation space to which the upper screw is mounted, the heating unit, the heating element is disposed therein, the heating unit body in which the filament passage is formed, the lower side of the heating unit body It is formed to protrude downward and may include a nozzle insertion part into which a part of the nozzle part is inserted, and an upper body insertion part formed on the upper side of the heating part body and recessed so that a part of the upper body is inserted.
또한, 상기 노즐부는, 일부가 상기 노즐삽입부에 삽입되며 하측 단부에는 상기 재료 유동 공간과 연통되는 노즐홀이 형성되는 노즐부 몸체와, 상기 노즐부 몸체의 외주면에 형성되며 상기 노즐부 몸체의 일부가 상기 노즐삽입부에 삽입된 상태에서 상기 노즐삽입부의 단부와 접촉되는 노즐돌출부를 포함하고, 상기 노즐삽입부에 삽입된 상기 노즐부 몸체 일부의 두께는 하측에서 상측 방향으로 갈수록 연속적으로 감소되도록 형성될 수 있다.In addition, the nozzle part includes a nozzle part body which is partially inserted into the nozzle insertion part and has a nozzle hole communicating with the material flow space at a lower end thereof, and is formed on an outer circumferential surface of the nozzle part body and is a part of the nozzle part body. includes a nozzle protrusion contacting an end of the nozzle inserting part in a state inserted into the nozzle inserting part, and the thickness of a portion of the nozzle part body inserted into the nozzle inserting part is formed to continuously decrease from the lower side to the upper side can be
또한, 상기 노즐부는 상기 가열부의 상기 노즐삽입부에 삽입된 상태에서 상하 방향으로 이동 가능하며, 상기 노즐돌출부와 상기 노즐삽입부 간의 간섭에 의하여, 상기 가열부에 대한 상기 노즐부의 움직임이 제한될 수 있다.In addition, the nozzle part is movable in a vertical direction while being inserted into the nozzle inserting part of the heating part, and by the interference between the nozzle protrusion part and the nozzle inserting part, the movement of the nozzle part with respect to the heating part may be restricted. have.
또한, 상기 노즐부 몸체에는 상기 필라멘트 통로와 연결되며 상기 노즐돌출부가 삽입되는 노즐부 삽입공간이 형성되며, 상기 노즐부 삽입공간의 직경은 상기 필라멘트 통로의 직경보다 크게 형성될 수 있다.In addition, the nozzle unit body is connected to the filament passage and is formed with a nozzle portion insertion space into which the nozzle protrusion is inserted, the diameter of the nozzle portion insertion space may be formed larger than the diameter of the filament passage.
또한, 상기 상부 바디는, 내부에 상기 스크류 수용 공간이 형성되는 상부 바디 몸체와, 상기 상부 바디 몸체의 하측에 형성되며 상기 상부바디 삽입부에 삽입되는 상부바디 돌출부를 포함하고, 상기 스크류 수용 공간에는 상기 상부 바디 몸체측을 향하여 함몰되는 함몰 스토퍼부가 형성되며, 상기 상부스크류부의 상측에는 나선이 형성되지 않은 샤프트유닛이 형성되며, 상기 샤프트유닛은 상기 스토퍼부에 회전 가능하게 끼워지는 스크류 돌출유닛이 형성될 수 있다.In addition, the upper body includes an upper body body having the screw accommodating space formed therein, and an upper body protrusion formed under the upper body body and inserted into the upper body insertion part, and the screw accommodating space includes A depression stopper portion is formed to be depressed toward the upper body body side, a shaft unit in which a spiral is not formed is formed on an upper side of the upper screw portion, and the shaft unit includes a screw protrusion unit that is rotatably fitted to the stopper portion. can be
또한, 상기 상부바디 돌출부의 외주면에는 나선이 형성되는 상기 상부바디측 나사부가 형성되며, 상기 상부바디 삽입부의 내주면에는 상기 상부바디측 나사부와 나사결합되는 가열부측 나사부가 형성되며, 상기 가열부 및 상기 상부바디 중 어느 하나가 제1 방향으로 회전되는 경우, 상기 상부 바디와 회전 가능하게 연결되는 상기 하부 스크류와 상기 가열부에 고정되는 상기 노즐부 사이의 거리가 커지며, 상기 가열부 및 상기 상부바디 중 어느 하나가 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 회전되는 경우, 상기 하부 스크류와 상기 노즐부 사이의 거리가 감소되도록 형성할 수 있다.In addition, the upper body side threaded portion is formed on the outer circumferential surface of the upper body protrusion, and the upper body side screw portion is formed on the inner circumferential surface of the upper body insertion portion to be screwed with the upper body side screw portion, the heating unit and the When any one of the upper body is rotated in the first direction, a distance between the lower screw rotatably connected to the upper body and the nozzle unit fixed to the heating unit increases, and one of the heating unit and the upper body increases. When any one is rotated in a second direction different from the first direction, the distance between the lower screw and the nozzle part may be reduced.
또한, 상기 상부 바디는 상기 가열부에 의해 상기 필라멘트가 가열 및 용융되는 과정에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스 배출구가 형성되고, 상기 가스 배출구는 상기 스크류 수용공간 및 상기 필라멘트 통로와 연통하도록 상기 상부 바디에 형성되고, 상기 가열부에 의해 가열 및 용융된 필라멘트가 후방으로 유입되지 않도록, 상기 상부스크류의 후방 측에는 상기 상부 바디를 냉각하기 위한 공랭식 냉각핀 및 냉각수가 흐르는 냉각유로 중의 적어도 하나가 형성될 수 있다.In addition, the upper body is formed with a gas outlet for discharging gas generated in the process of heating and melting the filament by the heating unit, the gas outlet is the upper portion to communicate with the screw receiving space and the filament passage At least one of an air-cooled cooling fin for cooling the upper body and a cooling passage through which the cooling water flows is formed on the rear side of the upper screw so that the filament heated and melted by the heating unit does not flow backward. can
또한, 상기 구동부는, 상기 출력 재료를 출력하는 프린팅 작업 중에 상기 가열 및 용융된 다수개의 필라멘트를 혼합하여 상기 출력 재료를 상기 노즐공을 통해 정량적으로 출력하도록 상기 스크류부를 제1 방향으로 회전 구동하고; 상기 프린팅 작업이 중단된 상태에서 상기 노즐공에 잔류되어 있는 출력 재료를 후방으로 리트랙션하도록 상기 스크류부를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전 구동하도록 형성될 수 있다.In addition, the driving unit may rotate the screw unit in a first direction to quantitatively output the output material through the nozzle hole by mixing the plurality of heated and melted filaments during a printing operation for outputting the output material; In a state in which the printing operation is stopped, the screw unit may be configured to rotate in a second direction opposite to the first direction to retract the output material remaining in the nozzle hole to the rear.
또한, 용융된 상기 필라멘트의 점도에 기반하여, 상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격이 조정되는 것을 특징으로 하고, 상기 필라멘트의 점도가 큰 경우의 상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격은, 상기 필라멘트의 점도가 작은 경우의 상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격 보다 크게 형성될 수 있다.In addition, based on the viscosity of the melted filament, it is characterized in that the distance between the nozzle part and the screw part is adjusted, and when the viscosity of the filament is high, the distance between the nozzle part and the screw part is, When the viscosity of the filament is small, it may be formed to be larger than a gap between the nozzle part and the screw part.
또한, 상기 필라멘트의 점도는, 사용자가 입력한 점도 정보를 포함할 수 있다.In addition, the viscosity of the filament may include viscosity information input by the user.
또한, 상기 필라멘트의 점도는, 상기 구동부가 상기 스크류부를 회전시킬 때, 상기 스크류부를 회전시키는데 투입되는 토크의 크기에 기반하여 연산되며, 제1 필라멘트가 투입된 상태에서 상기 스크류부의 회전에 소요되는 제1 토크의 크기가 제2 필라멘트가 투입된 상태에서 상기 스크류부의 회전에 소요되는 제2 토크의 크기보다 큰 경우, 상기 제1 필라멘트의 점도는 상기 제2 필라멘트의 점도보다 큰 것으로 판단할 수 있다.In addition, the viscosity of the filament is calculated based on the amount of torque applied to rotate the screw when the driving unit rotates the screw unit, and the first filament required to rotate the screw unit in the state in which the first filament is inserted. When the magnitude of the torque is greater than the magnitude of the second torque required to rotate the screw part in a state in which the second filament is input, the viscosity of the first filament may be determined to be greater than the viscosity of the second filament.
본 발명의 실시예에 의하면, 본 발명은 스크류(Screw) 구동에 의해 다수개의 필라멘트(Filament)의 혼합 성능이 개선된 3차원 프린터가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, the present invention provides a three-dimensional printer with improved mixing performance of a plurality of filaments by driving a screw.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 스크류 구동에 의해 출력 재료의 리트랙션(Retraction) 및 후방 역류 방지 기능을 가지는 3차원 프린터가 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided a three-dimensional printer having functions of retraction of an output material and preventing backward flow by screw driving.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐과 스크류 사이의 간격을 미세 조정하여 출력 재료의 정밀한 출력 제어가 가능한 3차원 프린터가 제공된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a three-dimensional printer capable of precisely controlling the output of an output material by finely adjusting the distance between the nozzle and the screw is provided.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 3차원 프린터의 단면도이다.
도 3은 도 2의 3차원 프린터의 일부를 확대한 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 3차원 프린터의 노즐부가 이동되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5은 도 1의 3차원 프린터의 제어방법을 보여주는 순서도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프린터에서 상부바디 및 스크류부가 이동되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 3차원 프린터의 일부를 확대한 상태를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the 3D printer of FIG. 1 .
FIG. 3 is a view showing an enlarged state of a part of the 3D printer of FIG. 2 .
FIG. 4 is a diagram illustrating a process in which a nozzle unit of the 3D printer of FIG. 1 is moved.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a control method of the 3D printer of FIG. 1 .
6 is a view showing a process in which the upper body and the screw part are moved in the 3D printer according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing an enlarged state of a part of the 3D printer of FIG. 6 .
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are merely examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings. The embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various modifications that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be examples.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터를 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1의 3차원 프린터의 단면도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 3차원 프린터의 일부(III 부분)를 확대한 상태를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a 3D printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the 3D printer of FIG. 1 . And, FIG. 3 is a view showing an enlarged state of a part (part III) of the 3D printer of FIG. 2 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터는 출력 재료인 다수개의 필라멘트를 가열 및 혼합하여 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(1)는 노즐부(10), 필라멘트 공급부(20), 필라멘트 공급관(30), 스크류부(40), 구동부(50), 상부바디(60) 및 가열부(70)와, 출력물이 출력되는 베드부(미도시) 및 상기 베드부 및/또는 노즐부(10)를 이동시키기 위한 XYZ 구동부(미도시)와, 상기 구성들을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 포함한다.1 to 3 , the 3D printer according to an embodiment of the present invention may output by heating and mixing a plurality of filaments, which are output materials. The three-dimensional printer 1 according to an embodiment of the present invention includes a
보다 상세히, 노즐부(10)는 다수개의 필라멘트(22)가 가열, 용융되어 혼합된 출력 재료를 출력하는 노즐공(12)을 구비할 수 있다. 노즐공(12)은 노즐부(10)의 중심부에 스크류부(40)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 노즐부(10)는 상부바디(60)의 하부에 결합된 가열부(70)의 하부에 장착될 수 있다.In more detail, the
가열부(70)는 노즐부(10) 측으로 공급되는 필라멘트(22)를 가열하기 위한 가열 소자들을 포함하며, 상기 가열 소자들은 전기에 의하여 가열되는 가열 소자들일 수 있다. 다만, 상기 가열 소자들에 의한 가열 방식은 상기 전기 가열 방식에 한정되지 아니한다. 가열부(70)는 예시적으로 열을 원활하게 전달하기 위한 금속 재질로 형성될 수 있다. 가열부(70)의 중심부에는 노즐부(10)의 노즐공(12)과 연통되는 필라멘트 통로(77)가 스크류부(40)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 필라멘트 통로(77)는 필라멘트 공급관(30)과 연통되어, 필라멘트 통로(77)에는 필라멘트 공급부(20)에 의해 공급된 다수개의 필라멘트(22)가 유입될 수 있다. 출력 재료의 후방 역류 방지를 위해, 스크류부(40)의 확장된 직경을 가지는 상부가 삽입되는 필라멘트 통로(77)는 스크류부(40)의 축소된 직경을 가지는 하부가 삽입되는 노즐공(12)보다 큰 직경을 가지도록 형성될 수 있다.The
가열부(70)에는 일측은 필라멘트 통로(77)의 둘레를 따라 연통되며, 타측은 필라멘트 공급관(30)과 연통되는 복수개의 필라멘트 공급공(76)이 형성될 수 있다. 필라멘트 공급공(76)은 필라멘트(22)가 필라멘트 통로(77)로 안정적으로 공급될 수 있도록 가열부(70)의 외주부로부터 중심부를 향하여 하향 경사진 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 필라멘트 공급관(30)으로부터 필라멘트 통로(77) 측으로 공급되는 필라멘트(22)는 스크류부(40)의 연장 방향에 대하여 기울어지는 방향으로 노즐부(10)를 향하여 공급된다.One side of the
실시예에서, 필라멘트 공급공(76)은 필라멘트의 안정된 공급 및 상부바디(60)와의 간섭 방지를 위하여, 스크류부(40)의 배열 방향(상하 방향 Z)을 기준으로 약 10 내지 80° 범위 내의 각도를 가지도록 경사지게 형성될 수 있으나, 필라멘트 공급공(76)의 각도가 이에 제한되는 것은 아니다.In the embodiment, the
필라멘트 공급부(20)는 다수개의 필라멘트(22)를 필라멘트 공급공(76)을 통해 필라멘트 통로(77)로 공급할 수 있다. 다수개의 필라멘트(22)는 상이한 색상의 필라멘트이거나, 상이한 종류의 필라멘트일 수 있다. 필라멘트(22)는 ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), PLA(PolyLactic Acid)와 같은 플라스틱 재질, 열가소성 우레탄(TPU; Thermoplastic Poly Urethane), 엘라스토머(TPE; Thermo Plastic Elastomer), PP(Poly Propylene), PET(Poly Ethylene Terephthalate) 등의 소재를 주재료로 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
필라멘트 공급부(20)는 스크류부(40)를 중심으로 대칭되는 형태로 가열부(70)에 장착되는 복수개의 필라멘트 공급모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 필라멘트 공급모듈은 필라멘트 권취부(도면부호 생략)에 감겨진 필라멘트(22)를 밀어내어 필라멘트(22)를 가열부(70) 내의 필라멘트 통로(77) 측으로 공급할 수 있다. 상기 필라멘트 공급모듈은 필라멘트(22)를 밀어주는 롤러와, 공급모터(미도시) 등으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 필라멘트 공급부(20)가 스크류부(40)를 중심으로 대칭되게 형성되는 구성으로 설명되고 있으나, 하나의 필라멘트 공급부(20) 만이 스크류부(40) 측으로 상기 필라멘트를 공급하는 구성 또는, 복수의 필라멘트 공급부(20)가 상호 간에 대칭되지 않고 편심된 위치로 배치되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.The
도시된 실시예에서, 3차원 프린터는 상기 필라멘트 공급모듈을 포함하고, 2개의 필라멘트(22)를 가열, 용융, 혼합한 출력 재료를 출력하도록 구성되어 있으나, 3개 이상의 필라멘트(22)를 혼합하여 출력 재료를 출력하도록 구성될 수도 있다. 3차원 프린터는 다수개의 필라멘트(22)의 색상, 종류, 공급 속도, 공급량 등을 조절하여 다양한 색상의 출력 재료를 출력할 수 있다.In the illustrated embodiment, the 3D printer includes the filament supply module, and is configured to output an output material by heating, melting, and mixing two
필라멘트 공급관(30)의 일측은 필라멘트 공급부(20)와 연결되며 타측은 가열부(70)와 연결되며, 필라멘트 공급관(30)은 가열부(70) 내의 필라멘트 통로(77)로 공급되는 다수개의 필라멘트(22)가 이동되는 공간을 제공한다. 필라멘트 공급관(30)의 적어도 일부는 가열부(70) 측으로 삽입되어, 가열부(70)가 가열 동작을 수행하는 과정에서, 필라멘트 공급관(30)의 일측은 상온에 가까운 온도이며, 필라멘트 공급관(30) 타측의 온도는 필라멘트의 용융온도에 가까운 온도일 수 있다. One side of the
스크류부(40)는 하단부가 가열부(70)와 노즐부(10) 내에 회전 가능하고, 상단부가 상부바디(60)에 장착될 수 있다.The
스크류부(40)의 상단부는 베어링(미도시) 등의 지지수단을 매개로 상부바디(60)에 정/역방향으로 회전 가능하게 장착될 수 있다. 스크류부(40)는 구동부(50)에 의해 정방향으로 회전시 가열부(70)에 의해 가열 및 용융된 다수의 필라멘트(22)를 혼합할 수 있다. 스크류부(40)에 의해 다수의 필라멘트(22)가 혼합된 출력 재료는 노즐부(10)를 통해 출력될 수 있다.The upper end of the
스크류부(40)는 역방향 회전시 출력 재료를 후방 측으로 회수하는 리트랙션(Retraction) 기능(3D 프린팅 과정에서 출력 재료의 토출을 일시 정지하는 경우 출력 재료를 후방으로 끌어당기는 기능)을 구비할 수 있다. 또한, 스크류부(40)는 필라멘트(22)의 공급압력으로 인해 다수의 필라멘트(22)가 용융되어 혼합된 출력 재료가 상부바디(60) 측으로 후방 역류하는 것을 방지할 수 있다.The
구동부(50)는 스크류부(40)를 정/역방향으로 회전 구동할 수 있다. 구동부(50)는 상부바디(60)에 장착될 수 있다. 구동부(50)는 구동모터(52), 유압실린더 등으로 제공될 수 있으나, 스크류부(40)를 회전 구동할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다.The driving
실시예에서, 구동부(50)는 제1 구동모드와 제2 구동모드를 제공할 수 있다. 제1 구동모드는 출력 재료를 출력하는 프린팅 동작 중에 스크류부(40)를 제1 방향(정방향)으로 회전 구동하여 다수개의 필라멘트(22)를 혼합하여 출력 재료를 노즐공(12)을 통해 출력하고, 출력 재료의 토출량을 정량적으로 제어하는 모드이다. 제1 구동모드에서 구동부(50)에 의해 스크류부(40)의 회전 속도를 제어하여 출력 재료의 토출량을 제어하는 것도 가능하다.In an embodiment, the driving
제2 구동모드는 노즐부(10)를 통한 출력 재료의 출력을 중단한 상태(프린팅 정지 모드)에서, 구동부(50)에 의해 스크류부(40)를 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향(역방향)으로 회전 구동함으로써, 스크류부(40)에 의해 출력 재료를 스크류부(40)의 상부 영역을 향하여 후방(상부)으로 리트랙션(Retraction)할 수 있는 모드이다.In the second driving mode, in a state in which the output of the output material through the
일 실시예에서, 스크류부(40)는 하부스크류(42)와 상부스크류(44)를 포함할 수 있다. 재료의 토출 압력을 효과적으로 줄여 노즐잔유물이 나오지 않도록 하는 하부스크류(42)는 가열부(70)와 노즐부(10) 내에 설치될 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 하부스크류(42)와 상부스크류(44)는 동축을 이루도록 일체로 형성될 수 있다. 구동부(50)는 구동모터(52)에 연결되어 구동모터(52)에 의해 회전 구동되는 구동축(54)을 구비할 수 있다. 하부스크류(42)는 구동부(50)에 의해 정/역방향으로 회전되어 다수개의 필라멘트(22)를 혼합하거나 출력 재료를 리트랙션할 수 있다.In one embodiment, the
하부스크류(42)는 노즐부(10)의 내부 벽면과 미세 간격(예를 들어, 0 초과, 1 mm 미만 간격)을 가질 수 있다. 하부스크류(42)와 노즐부(10)의 내부 벽면 간의 간격을 매우 작게 형성함으로써, 노즐부(10) 내부의 공간을 최소화할 수 있으며, 리트랙션 효과를 향상시키고, 출력 재료의 토출속도를 증가시킬 수 있다.The
상부스크류(44)는 하부스크류(42)의 상부에 마련되고, 출력 재료의 후방 역류를 방지할 수 있다. 실시예에서, 출력 재료의 후방 역류 방지를 위해 상부스크류(44)와 하부스크류(42)는 서로 다른 피치(pitch) 길이를 가지고, 상부스크류(44)와 하부스크류(42)의 직경은 서로 다르게 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상부스크류(44)는 하부스크류(42)의 피치(pitch) 길이(P1) 보다 큰 피치길이(P2)를 가지고, 하부스크류(42)의 직경(D1)보다 큰 직경(D2)을 가질 수 있다. 그리고, 하부스크류(42)는 단부에서 상부스크류(44) 측으로 갈 수 록 직경이 연속적으로 증가되는 형상으로 형성될 수 있으며, 상부스크류(44)의 직경은 일정하게 형성된다. 이때, 하부스크류(42)의 최대 직경은 상부스크류(44)의 직경보다 크게 형성되고, 하부스크류(42)의 최소 직경은 상부스크류(44)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.The
일 실시예에서, 상부스크류(44)의 일단은 구동부(50)와 연결되며, 타단은 하부스크류(42)와 연결되고, 상부스크류(44)의 일단 및 타단의 직경은 서로 동일하게 형성될 수 있다. In one embodiment, one end of the
하부스크류(42)의 일단은 상부스크류(44)의 타단과 연결되며, 하부스크류(42)의 일단의 직경과 상부스크류(44)의 타단의 직경은 서로 동일하게 형성될 수 있다. One end of the
하부스크류(42)는 상기 일단에서 타단으로 갈수록 직경이 감소되도록 형성될 수 있다. 즉, 하부스크류(42)의 직경이 감소함에 따라 출력재료가 상부스크류(44)에서 일정하게 출력되다가 하부스크류(42)에서 적정 출력량이 출력되도록 출력량을 미세하게 조절할 수 있다.The
일 실시예에서, 구동부(50)는 하부스크류(42)와 상부스크류(44)를 같은 회전 속도로 구동할 수 있다. 이 경우, 상대적으로 큰 피치간격 및 직경을 가지는 상부스크류(44)의 강한 회전력에 의해 출력 재료를 하방으로 밀어내어, 출력 재료가 상부바디(60) 측으로 후방 역류하는 것을 방지할 수 있다.In one embodiment, the driving
도시되지 않은 다른 실시예에서, 구동부(50)는 하부스크류(42)와 상부스크류(44)를 상이한 회전 속도로 구동할 수도 있다. 예를 들어, 구동부(50)는 하부스크류(42)를 회전 구동하는 제1 구동부와, 상부스크류(44)를 구동하는 제2 구동부를 포함할 수 있으며, 제1 구동부와 제2 구동부에 의해 하부스크류(42)와 상부스크류(44)의 회전 속도를 상이하게 할 수 있다.In another embodiment not shown, the driving
예를 들어, 제2 구동부에 의해 상부스크류(44)의 회전 속도를 하부스크류(42)의 회전 속도보다 높임으로써, 출력 재료의 역류 방지 성능을 증가시킬 수 있다. 이 경우, 상부스크류(44)는 하부스크류(42)와 동일한 피치길이 및 동일한 직경을 가지도록 제공될 수도 있다.For example, by increasing the rotational speed of the
일 실시예에서, 구동부(50)는 출력 재료를 출력하는 프린팅 작업 중에 상기 가열 및 용융된 다수개의 필라멘트(22)를 혼합하여 출력재료를 노즐공(12)을 통해 정략적으로 출력하도록 스크류부(40)를 제1 방향으로 회전 구동할 수 있다.In one embodiment, the driving
상기 프린팅 작업이 중단된 상태에서 노즐공(12)이 잔류되어 있는 출력 재료를 후방으로 리트랙션하도록 스크류부(40)를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전 구동하도록 형성될 수 있다.일 실시예에서, 상부스크류(44)가 장착되는 상부바디(60)에는 가열부(70)에 의해 필라멘트(22)가 용융되는 과정에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스배출구(64)가 상부바디(60) 내의 스크류 수용공간(65) 및 가열부(70)의 필라멘트 통로(77)와 연통하도록 형성될 수 있다. 가스배출구(64)는 세정 작업시 청소도구가 인입될 수 있다.In a state in which the printing operation is stopped, the
일 실시예에서, 가열부(70)에 의해 용융된 필라멘트(22)가 상부바디(60)를 향하는 후방으로 유입되지 않도록, 상부스크류(44)의 후방(상부) 측에는 상부바디(60)를 냉각하기 위한 공랭식 냉각핀(66) 및 냉각수가 흐르는 냉각유로(68)가 형성될 수 있다. 냉각수는 냉각수 유입구를 통해 유입되어 냉각유로(68)를 따라 이동한 후 냉각수 배출구를 통해 배출될 수 있다. 공랭식 냉각핀(66)과 냉각유로(68)에 의해 상부바디(60) 측의 온도를 필라멘트(22)가 용융되지 않을 정도의 온도로 유지함으로써, 가열부(70)에 의해 용융된 필라멘트(22)가 후방 인입되는 것을 억제할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐부(10) 내에서 정방향으로 회전하는 스크류부(40)에 의해 노즐부(10) 내의 다수의 필라멘트(22)를 균일하게 혼합하여 노즐부(10)로부터 출력할 수 있으며, 출력 재료의 공급 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 3차원 프린팅 과정을 중단시에 스크류부(40)의 역방향 구동에 의해, 출력 재료의 리트랙션(Retraction)이 가능하다.In one embodiment, the
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 하부스크류(42)보다 큰 피치길이와 직경을 가지는 상부스크류(44)의 회전 구동에 의해 하부스크류(42)에 구동력을 공급할 수 있으며, 하부스크류(42) 측으로 공급되는 필라멘트(22)의 압력에 의해 일부 출력 재료가 상부스크류(44) 측으로 유입되는 경우에 출력 재료를 상부스크류(44)의 강한 회전력으로 노즐부(10)를 향하여 하방으로 밀어냄으로써, 출력 재료의 후방 역류를 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to supply a driving force to the
본 발명의 실시예에 의하면, 스크류부(40)에 의해 다수개의 필라멘트(22)가 원활하게 혼합될 수 있으며, 다수개의 필라멘트(22)가 균일하게 혼합된 출력 재료를 출력하여 원하는 색상을 정확하게 구현할 수 있고, 출력 재료의 출력량을 정량 제어하여 3차원 출력물의 품질을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a plurality of
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상부스크류(44)에 의해 출력 재료를 강한 힘으로 하방으로 밀어냄으로써, 다수개의 필라멘트(22)가 필라멘트 통로(77)로 공급되는 압력에 의해 출력 재료가 후방으로 역류하는 것을 방지할 수 있으며, 출력 재료의 후방 역류 현상을 억제하여 3차원 출력물의 품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 상부스크류(44)는 하부스크류(42) 보다 큰 직경을 가지므로, 상부스크류(44) 및 하부스크류(42)가 동일한 회전수로 회전되는 경우, 상부스크류(44)의 외주면 형성되는 피치를 따라서 전방으로 이동되는 상기 출력 재료에 대해서는, 하부스크류(42)의 외주면에 형성되는 피치에 의하여 후방으로 일부 이동되는 상기 출력 재료에 비하여, 더 큰 토크가 가해지게 된다.In addition, according to the embodiment of the present invention, by pushing the output material downward with a strong force by the
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐부(10)를 통해 출력 재료를 출력하여 적층하는 프린팅 과정을 일시적으로 중단할 때에, 스크류부(40)의 역회전에 의해 노즐공(12)에 남은 출력 재료를 후방으로 리트랙션(Retraction)할 수 있다. 따라서, 노즐공(12)에 잔류된 출력 재료가 프린팅 중단 시에 출력되어 3차원 출력물의 품질에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있고, 노즐공(12) 막힘으로 인해 노즐부(10)를 통해 출력 재료가 원활하게 출력되지 못하는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, when the printing process of outputting and stacking the output material through the
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐부(10)는 하부스크류(42)의 일부를 감싸며, 노즐부(10) 내부에는 하부스크류(42)의 일부가 수용되어 회전되는 재료 유동 공간(73)이 형성될 수 있다. 재료 유동 공간(73)은 상기 노즐부(10)의 일측에서 노즐부(10)의 타측으로 갈수록 직경이 연속적으로 감소되고, 노즐부(10)의 내면과 하부스크류(42)의 나선은 서로 이격된 상태가 유지되도록 형성될 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐부(10)의 내면과 하부스크류(42)의 외면은 서로 평행하도록 형성될 수 있다. 이때, 노즐부(10)의 내면과 하부스크류(42)는 서로 일정 간격으로 이격되고 평행으로 유지함으로서 노즐부(10)의 내면과 하부스크류(42)간의 마찰을 방지하고 출력 재료가 안정적으로 유동할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the inner surface of the
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 가열부(70)는 내부에 상기 가열 소자가 배치되며 내부에 필라멘트 통로(77)가 형성되는 가열부 몸체(71)와, 가열부 몸체(71)의 하측에 하방을 향하여 돌출 형성되며 노즐부(10)의 일부가 삽입되는 노즐삽입부(72)와, 가열부 몸체(71)의 상측에 형성되며 상부바디(60)의 일부가 삽입되도록 함몰되는 상부바디 삽입부(74)를 포함할 수 있다. 노즐삽입부(72)와 상부바디 삽입부(74)에 의해 가열부(70)가 노즐부(10)와 상부바디(60)에 더욱 안정적이고 견고하게 결합할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the
그리고, 상부바디(60)는, 내부에 스크류 수용공간(65)이 형성되는 상부바디 몸체(61)와, 상부바디 몸체(61)의 하측에 형성되며 상부바디 삽입부에 삽입되는 상부바디 돌출부(62)를 포함한다. In addition, the
또한, 스크류 수용공간(65)에는 상부바디 몸체(61)측을 항하여 함몰되는 함몰 스토퍼부(63)가 형성될 수 있으며, 상부스크류(44)의 상측에는 나선이 형성되지 않은 샤프트유닛(45)이 형성되며, 샤프트유닛(45)은 함몰 스토퍼부(63)에 회전 가능하게 끼워지는 스크류 돌출 유닛(48)을 포함한다. 본 실시예에서는, 스크류부(40)의 스크류 돌출 유닛(48)이 상부바디(60)의 함몰 스토퍼부(63)에 끼워져, 스크류부(40)는 상부바디(60)에 대한 상대적인 위치가 고정된 상태에서 안정적으로 회전될 수 있다.또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐부(10)는, 일부가 노즐삽입부(72)에 삽입되며 하측 단부에는 재료 유동 공간(73)과 연통되는 노즐홀(미도시)이 형성되는 노즐부몸체(11)와, 노즐부몸체(11)의 외주면에 형성되며 노즐부몸체(11)의 일부가 노즐삽입부(72)에 삽입된 상태에서 노즐삽입부(72)의 단부와 접촉되는 노즐돌출부(13)를 포함할 수 있다.In addition, a
노즐삽입부(72)에 삽입된 노즐부몸체(11) 일부의 두께는 하측에서 상측 방향으로 갈수록 연속적으로 감소될 수 있다.The thickness of a portion of the
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 투입되는 필라멘트의 점도에 따라 스크류부(40)와 노즐부(10)의 내면 사이의 거리가 조정될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예에서 스크류부(40)와 노즐부(10) 내면 사이의 거리가 조정되는 구성을 상세하게 설명한다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the distance between the
도 4는 도 1의 3차원 프린터의 노즐부가 이동되는 과정을 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a process in which a nozzle unit of the 3D printer of FIG. 1 is moved.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 3차원 프린터의 노즐부(10)는 가열부(70)에 대하여 상대적으로 이동됨으로써, 노즐부(10)의 내면과 스크류부(40) 사이의 간격이 조정되도록 한다.Referring to FIG. 4 , the
보다 상세히, 노즐부(10)는 가열부(70)의 노즐삽입부(72)에 삽입된 상태에서 상하 방향으로 이동 가능하도록 형성된다. 그리고, 노즐돌출부(13)와 노즐삽입부(72)간의 간섭에 의하여, 가열부(70)에 대한 노즐부(10)의 움직임이 제한된다. In more detail, the
또한, 노즐부몸체(11)에는 필라멘트 통로(77)와 연결되며 노즐돌출부(13)가 삽입되는 노즐부 삽입공간(75)이 형성될 수 있다. 상기 노즐부 삽입공간(75)의 직경은 필라멘트 통로(77)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.In addition, the
본 실시예에서는, 하부스크류(42)와 노즐부(10) 사이의 유격을 조정하여 공간을 확보함으로서 스크류를 따로 교체하지 않아도, 출력 재료의 점도 제어 범위를 저점도에서 고점도까지 조정 가능하며, 고점도의 출력물도 막힘없이 일정하게 토출시켜 출력 품질이 개선되고 생산성이 향상되는 장점이 있다. 즉, 필라멘트(22)의 점도가 큰 경우의 노즐부(10)와 스크류부(40) 사이의 간격은, 필라멘트(22)의 점도가 작은 경우의 노즐부(10)와 스크류부(40) 사이의 간격 보다 크게 형성됨으로써, 다양한 점도의 필라멘트(22)에 대응할 수 있다.In this embodiment, by adjusting the clearance between the
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 용융된 필라멘트(22)의 점도에 기반하여, 노즐부(10)와 스크류부(40) 사이의 간격이 조정될 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, based on the viscosity of the
즉, 예시적으로 필라멘트(22)를 3차원 프린터에 투입할때, 사용자가 상기 제어부에 필라멘트(22)의 점도 정보를 입력하고, 상기 제어부는 입력된 필라멘트(22)의 점도 정보에 따라 하부스크류(42)와 노즐부(10) 사이의 간격을 제어할 수 있다.본 실시예에 의하면, 하부스크류(42)와 노즐부(10)사이의 공간이 확보되어 높은 점도의 출력 재료도 막힘없이 일정하게 출력되고, 체적 변화에 따라 압력에 의해 노즐 내부로 더욱 수월하게 리트랙션할 수 있는 장점이 있다.That is, for example, when the
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 필라멘트(22)의 점도는, 구동부(50)가 스크류부(40)를 회전시킬 때, 스크류부(40)를 회전시키는데 투입되는 토크의 크기에 기반하여 연산될 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the viscosity of the
즉, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터의 상기 제어부는, 어느 특정한 점도를 갖는 제1 필라멘트가 투입된 상태에서 스크류부(40)의 회전에 소요되는 제1 토크의 크기가 상기 제1 필라멘트와 다른 점도를 갖는 제2 필라멘트가 투입된 상태에서 스크류부(40)의 회전에 소요되는 제2 토크의 크기보다 큰 경우, 상기 제1 필라멘트의 점도는 상기 제2 필라멘트의 점도보다 큰 것으로 판단할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 토크를, 구동부(50)에 공급되는 전류 또는 전압의 크기에 기반하여 연산할 수 있다.That is, the control unit of the three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention determines the magnitude of the first torque required to rotate the
따라서, 스크류부(40)를 회전시키는데 소요되는 전원의 크기에 기반하여 필라멘트의 점도를 자동으로 판단함으로써, 서로 다른 점도를 갖는 필라멘트가 연속적으로 투입되는 경우에도, 3차원 프린터가 상기 필라멘트의 점도를 파악하고, 이를 바탕으로 스크류부(40)와 노즐부(10) 사이의 간격을 조정할 수 있는 장점이 있다.Therefore, by automatically determining the viscosity of the filament based on the amount of power required to rotate the
이하에서는 본 실시예에 따른 3차원 프린터의 제어방법을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the control method of the 3D printer according to the present embodiment will be described in more detail.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터의 제어방법을 보여주는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method for controlling a 3D printer according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 출력 재료의 점도를 판단한다(S110). 이때, 필라멘트(22)의 점도는, 일 실시예에서, 사용자가 입력한 점도 정보를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 필라멘트(22)의 점도는, 구동부(50)가 스크류부(40)를 회전시킬 때, 스크류부(40)를 회전시키는데 소요되는 전원의 크기에 기반하여 연산될 수 있다. 즉, 제1 필라멘트가 투입된 상태에서 스크류부(40)의 회전에 소요되는 제1 전원의 크기가 제2 필라멘트가 투입된 상태에서 스크류부(40)의 회전에 소요되는 제2 전원의 크기보다 큰 경우, 상기 제1 필라멘트의 점도는 상기 제2 필라멘트의 점도보다 큰 것으로 판단할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the viscosity of the output material is determined ( S110 ). At this time, the viscosity of the
그 다음, 출력 모드를 선택한다(S120). 이때, 상기 용융된 필라멘트의 점도에 기반하여, 노즐부(10)와 스크류부(40) 사이의 간격을 조정할 수 있다. 즉, 필라멘트(22)의 점도가 큰 경우의 노즐부(10)와 스크류부(40) 사이의 간격은, 필라멘트(22)의 점도가 작은 경우의 노즐부(10)와 스크류부(40) 사이의 간격 보다 크게 조정할 수 있다.Then, an output mode is selected (S120). At this time, based on the viscosity of the molten filament, the distance between the
한편, 출력 수행(S130)후, 출력이 정상적으로 수행되었다고 판단될 경우 출력을 종료(S140)하고, 출력이 수행되지 않았다고 판단될 경우(S141), 다시 출력을 수행(S130)한다.On the other hand, after performing the output (S130), when it is determined that the output is normally performed, the output is terminated (S140), and when it is determined that the output is not performed (S141), the output is performed again (S130).
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 스크류부(40)에 의해, 프린팅 시에 다수개의 가열, 용융된 필라멘트(22)를 혼합하는 기능과, 출력 재료의 후방 역류를 방지하는 기능, 그리고, 프린팅 중단 시에 출력 재료를 리트랙션(Retraction)하는 기능을 모두 구현할 수 있어, 3차원 프린터를 단순화, 경량화할 수 있으며, 콤팩트한 구조로 제작하여 제조 비용을 절감하고 3차원 프린터의 보관 및 사용 상의 편의성을 제고할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, by the
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프린터에서 상부바디 및 스크류부가 이동되는 과정을 보여주는 도면이며, 도 7은 도 6의 3차원 프린터의 일부(VII 부분)를 확대한 상태를 보여주는 도면이다.6 is a view showing a process in which the upper body and the screw part are moved in the 3D printer according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing an enlarged state of a part (part VII) of the 3D printer of FIG. 6 to be.
본 실시예는 상부바디 및 스크류부가 상대적으로 이동되는 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성에 있어서는 도 1 내지 도 5에서 도시된 3차원 프린터의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.This embodiment has only a difference in the configuration in which the upper body and the screw part are relatively moved, and in other configurations, it is the same as the configuration of the 3D printer shown in FIGS. 1 to 5 . Hereinafter, the characteristic parts of this embodiment will be explained based on
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의하면, 가열부(70)의 위치가 고정된 상태에서 가열부(70)의 상측에 배치되는 상부바디(60)가 가열부(70)에 대하여 상방 또는 하방으로 이동됨으로써, 상부바디(60)와 연결된 스크류부(40)와 노즐부(10) 사이의 간격이 조정될 수 있도록 한다.6 and 7, according to the embodiment of the present invention, the
보다 상세히, 상부바디 돌출부(62)의 외주면에는 나선이 형성되는 상부바디측 나사부(69)가 형성될 수 있다. 상부바디 삽입부(74)의 내주면에는 상부바디측 나사부(69)와 나사결합되는 가열부측 나사부(79)가 형성될 수 있다.In more detail, an upper body
이때, 가열부(70) 및 상부바디(60) 중 어느 하나가 제1 방향으로 회전되는 경우, 상부바디(60)와 회전 가능하게 연결되는 하부 스크류(42)와 가열부(70)에 고정되는 노즐부(10) 사이의 거리가 커지도록 형성된다.At this time, when any one of the
반대로, 가열부(70) 및 상부바디(60) 중 어느 하나가 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 회전되는 경우, 하부 스크류(42)와 노즐부(10) 사이의 거리가 감소되도록 형성된다.Conversely, when any one of the
즉, 상부바디(60)가 가열부(70)에 대하여 상대적으로 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 회전됨으로써, 상부바디(60)가 가열부(70)에 대하여 상방 또는 하방으로 이동되어, 상부바디(60)에 회전가능하게 연결되는 스크류부(40)와 노즐부(10) 사이의 상대적인 거리가 조정될 수 있다.That is, by rotating the
본 실시예에서는 상부바디(60)가 가열부(70)와 나사결합되며, 상기 나사결합에 의하여 기밀성이 유지된 상태에서 상부바디(60)가 가열부(70)에 대한 상대 이동을 할 수 있는 장점이 있다.In this embodiment, the
본 실시예에서는 상부바디(60)가 회전되는 구성으로 설명되고 있으나, 상부바디(60)가 가열부(70)에 대하여 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상부바디(60)가 가열부(70)에 대하여 슬라이딩 이동될 수 있는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다. 그리고,상부바디(60)가 상부바디 몸체(61)와 독립적으로 회전될 수 있는 별도의 거리 조정 수단을 포함하고, 상기 거리 조정 수단이 가열부(70)와 나사 결합된 상태에서 회전되어, 상부바디(60)를 가열부(70)에 대하여 상방 또는 하방으로 이동시키는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.In this embodiment, although the
도시된 실시예에서, 스크류부(40)는 상부스크류(44)와 하부스크류(42)로 이루어지는 2단 구조의 스크류가 예시되었으나, 스크류부(40)는 단일의 스크류로 이루어지거나, 직경, 피치 및/또는 회전속도가 변화하는 3단 이상의 스크류로 구성될 수도 있다. 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.In the illustrated embodiment, the
10: 노즐
12: 노즐공
20: 필라멘트 공급부
22: 필라멘트
28: 공급모터
30: 필라멘트 공급관
40: 스크류부
42: 하부스크류
44: 상부스크류
45: 샤프트유닛
48: 스크류 돌출 유닛
50: 구동부
52: 구동모터
60: 상부 바디
61: 상부 바디 몸체
62: 상부 바디 돌출부
63: 함몰 스토퍼부
65: 스크류 수용공간
64: 가스 배출구
66: 공랭식 냉각핀
68: 냉각유로
69: 상부바디측나사부
70: 가열부
71: 가열부몸체
72: 노즐삽입부
73: 재료유동공간
74: 상부바디 삽입부
76: 필라멘트 공급공
77: 필라멘트 통로
79: 가열부측나사부10: nozzle
12: nozzle ball
20: filament supply unit
22: filament
28: supply motor
30: filament supply pipe
40: screw part
42: lower screw
44: upper screw
45: shaft unit
48: screw protrusion unit
50: drive unit
52: drive motor
60: upper body
61: upper body body
62: upper body protrusion
63: depression stopper part
65: screw receiving space
64: gas outlet
66: air cooling cooling fins
68: cooling flow path
69: upper body side screw part
70: heating unit
71: heating unit body
72: nozzle insert
73: material flow space
74: upper body insertion part
76: filament supply hole
77: filament passage
79: heating part side screw part
Claims (17)
필라멘트가 공급되는 필라멘트 통로가 내부에 형성되며, 상기 필라멘트에 열을 제공하는 가열부;
다수개의 필라멘트가 혼합된 출력 재료가 출력되는 노즐공을 구비하는 노즐부;
상기 가열부 내의 상기 필라멘트 통로를 통해 상기 다수개의 필라멘트를 상기 노즐부 측으로 공급하도록 상기 가열부에 결합되는 필라멘트 공급부;
상기 다수개의 필라멘트를 혼합하도록, 적어도 일부가 상기 노즐부의 노즐공 및 상기 가열부의 필라멘트 통로에 회전 가능하게 장착되는 스크류부;
상기 가열부에 의해 가열 및 용융된 다수개의 필라멘트를 혼합하여 출력하도록 상기 스크류부를 회전 구동하는 구동부;를 포함하고,
상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격이 조정 가능한 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.In a three-dimensional printer for outputting an output material obtained by heating and mixing at least one filament,
A filament passage through which the filament is supplied is formed therein, the heating unit for providing heat to the filament;
a nozzle unit having a nozzle hole through which a plurality of filaments are mixed to output an output material;
a filament supply unit coupled to the heating unit to supply the plurality of filaments to the nozzle unit through the filament passage in the heating unit;
a screw part at least a portion of which is rotatably mounted to the nozzle hole of the nozzle part and the filament passage of the heating part so as to mix the plurality of filaments;
Includes; a driving unit for rotating the screw unit so as to mix and output a plurality of filaments heated and melted by the heating unit;
3D printer, characterized in that the distance between the nozzle part and the screw part is adjustable.
상기 스크류부는,
상기 구동부에 의해 회전되어 상기 가열 및 용융된 다수개의 필라멘트를 혼합하여 상기 출력 재료를 출력하거나 상기 출력 재료를 리트랙션하는 하부스크류; 및
상기 하부스크류의 상부에 마련되고, 상기 구동부에 의해 회전되는 상부스크류를 포함하는 3차원 프린터. According to claim 1,
The screw part,
a lower screw rotating by the driving unit to mix the plurality of heated and melted filaments to output the output material or to retract the output material; and
A 3D printer comprising an upper screw provided on the lower screw and rotated by the driving unit.
상기 상부스크류와 상기 하부스크류는 서로 다른 직경을 가지며, 상기 상부스크류와 상기 하부스크류는 서로 다른 피치길이를 가지는 3차원 프린터.3. The method of claim 2,
The upper screw and the lower screw have different diameters, and the upper screw and the lower screw have different pitch lengths.
상기 상부 스크류의 일단은 상기 구동부와 연결되며, 타단은 상기 하부 스크류와 연결되고, 상기 상부 스크류의 일단 및 타단의 직경은 서로 동일하고,
상기 하부 스크류의 일단은 상기 상부 스크류의 타단과 연결되며, 상기 하부 스크류의 일단의 직경과 상기 상부 스크류의 타단의 직경은 서로 동일하며,
상기 하부 스크류는 상기 일단에서 타단으로 갈수록 직경이 감소되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.4. The method of claim 3,
One end of the upper screw is connected to the driving unit, the other end is connected to the lower screw, and the diameters of one end and the other end of the upper screw are the same,
One end of the lower screw is connected to the other end of the upper screw, and the diameter of one end of the lower screw and the diameter of the other end of the upper screw are the same,
The lower screw is a 3D printer, characterized in that the diameter decreases from one end to the other end.
상기 노즐부는 상기 하부 스크류의 일부를 감싸며, 상기 노즐부의 내부에는 상기 하부 스크류의 일부가 수용되어 회전되는 재료 유동 공간이 형성되며,
상기 재료 유동 공간은 상기 노즐부의 일측에서 상기 노즐부의 타측으로 갈수록 직경이 연속적으로 감소되고,
상기 노즐부의 내면과 상기 하부스크류의 나선은 서로 이격된 상태가 유지되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.According to claim 1,
The nozzle part surrounds a part of the lower screw, and a material flow space in which a part of the lower screw is accommodated and rotated is formed in the nozzle part,
The material flow space is continuously reduced in diameter from one side of the nozzle part toward the other side of the nozzle part,
The three-dimensional printer, characterized in that the inner surface of the nozzle part and the spiral of the lower screw are maintained spaced apart from each other.
상기 노즐부의 내면과 상기 하부 스크류의 외면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.6. The method of claim 5,
3D printer, characterized in that the inner surface of the nozzle part and the outer surface of the lower screw are parallel to each other.
상기 상부스크류가 장착되는 스크류 수용 공간을 구비하는 상부 바디를 더 포함하고,
상기 가열부는, 내부에 가열 소자가 배치되며 내부에 상기 필라멘트 통로가 형성되는 가열부 몸체와, 가열부 몸체의 하측에 하방을 향하여 돌출 형성되며 상기 노즐부의 일부가 삽입되는 노즐삽입부와, 상기 가열부 몸체의 상측에 형성되며 상기 상부 바디의 일부가 삽입되도록 함몰되는 상부바디 삽입부를 포함하는 3차원 프린터.According to claim 1,
Further comprising an upper body having a screw receiving space in which the upper screw is mounted,
The heating unit includes a heating element having a heating element disposed therein and having the filament passage formed therein, and a nozzle insertion unit protruding downwardly below the heating unit body and into which a part of the nozzle unit is inserted, and the heating unit. A three-dimensional printer including an upper body insert formed on the upper side of the sub body and recessed so that a part of the upper body is inserted.
상기 노즐부는, 일부가 상기 노즐삽입부에 삽입되며 하측 단부에는 상기 재료 유동 공간과 연통되는 노즐홀이 형성되는 노즐부 몸체와, 상기 노즐부 몸체의 외주면에 형성되며 상기 노즐부 몸체의 일부가 상기 노즐삽입부에 삽입된 상태에서 상기 노즐삽입부의 단부와 접촉되는 노즐돌출부를 포함하고,
상기 노즐삽입부에 삽입된 상기 노즐부 몸체 일부의 두께는 하측에서 상측 방향으로 갈수록 연속적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.8. The method of claim 7,
The nozzle part includes a nozzle part body which is partially inserted into the nozzle insertion part and has a nozzle hole communicating with the material flow space at a lower end thereof, and is formed on an outer circumferential surface of the nozzle part body, and a part of the nozzle part body is and a nozzle protrusion in contact with the end of the nozzle inserting part in a state inserted into the nozzle inserting part,
The thickness of a portion of the body of the nozzle unit inserted into the nozzle insertion unit is continuously reduced from the lower side to the upper side.
상기 노즐부는 상기 가열부의 상기 노즐삽입부에 삽입된 상태에서 상하 방향으로 이동 가능하며,
상기 노즐돌출부와 상기 노즐삽입부 간의 간섭에 의하여, 상기 가열부에 대한 상기 노즐부의 움직임이 제한되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.9. The method of claim 8,
The nozzle part is movable in the vertical direction in a state inserted into the nozzle insertion part of the heating part,
The three-dimensional printer, characterized in that by the interference between the nozzle protrusion and the nozzle insertion part, the movement of the nozzle part with respect to the heating part is limited.
상기 노즐부 몸체에는 상기 필라멘트 통로와 연결되며 상기 노즐돌출부가 삽입되는 노즐부 삽입공간이 형성되며, 상기 노즐부 삽입공간의 직경은 상기 필라멘트 통로의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.9. The method of claim 8,
The nozzle body is connected to the filament passage and the nozzle portion insertion space into which the nozzle protrusion is inserted is formed, and the diameter of the nozzle portion insertion space is larger than the diameter of the filament passage.
상기 상부 바디는, 내부에 상기 스크류 수용 공간이 형성되는 상부 바디 몸체와, 상기 상부 바디 몸체의 하측에 형성되며 상기 상부바디 삽입부에 삽입되는 상부바디 돌출부를 포함하고,
상기 스크류 수용 공간에는 상기 상부 바디 몸체측을 향하여 함몰되는 함몰 스토퍼부가 형성되며,
상기 상부스크류의 상측에는 나선이 형성되지 않은 샤프트유닛이 형성되며, 상기 샤프트유닛은 상기 스토퍼부에 회전 가능하게 끼워지는 스크류 돌출유닛이 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.8. The method of claim 7,
The upper body includes an upper body body having the screw receiving space therein, and an upper body protrusion formed below the upper body body and inserted into the upper body insertion part,
A depression stopper that is depressed toward the upper body body is formed in the screw receiving space,
A three-dimensional printer, characterized in that the shaft unit is formed on the upper side of the upper screw is not formed, the shaft unit is a screw protrusion unit that is rotatably fitted to the stopper portion is formed.
상기 상부바디 돌출부의 외주면에는 나선이 형성되는 상부바디측 나사부가 형성되며,
상기 상부바디 삽입부의 내주면에는 상기 상부바디측 나사부와 나사결합되는 가열부측 나사부가 형성되며,
상기 가열부 및 상기 상부 바디 중 어느 하나가 제1 방향으로 회전되는 경우, 상기 상부 바디와 회전 가능하게 연결되는 상기 하부스크류와 상기 가열부에 고정되는 상기 노즐부 사이의 거리가 커지며,
상기 가열부 및 상기 상부바디 중 어느 하나가 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 회전되는 경우, 상기 하부 스크류와 상기 노즐부 사이의 거리가 감소되는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.12. The method of claim 11,
An upper body side screw portion in which a spiral is formed is formed on the outer circumferential surface of the upper body protrusion,
On the inner peripheral surface of the upper body insertion part, a heating part side threaded portion screwed with the upper body side thread part is formed,
When any one of the heating unit and the upper body is rotated in the first direction, the distance between the lower screw rotatably connected to the upper body and the nozzle unit fixed to the heating unit increases,
When any one of the heating unit and the upper body is rotated in a second direction different from the first direction, a distance between the lower screw and the nozzle unit is reduced.
상기 상부 바디는 상기 가열부에 의해 상기 필라멘트가 가열 및 용융되는 과정에서 발생되는 가스를 배출하기 위한 가스 배출구가 형성되고,
상기 가스 배출구는 상기 스크류 수용 공간 및 상기 필라멘트 통로와 연통하도록 상기 상부 바디에 형성되고,
상기 가열부에 의해 가열 및 용융된 필라멘트가 후방으로 유입되지 않도록, 상기 상부스크류의 후방 측에는 상기 상부 바디를 냉각하기 위한 공랭식 냉각핀 및 냉각수가 흐르는 냉각유로 중의 적어도 하나가 형성되는 3차원 프린터.8. The method of claim 7,
The upper body is formed with a gas outlet for discharging gas generated in the process of heating and melting the filament by the heating unit,
The gas outlet is formed in the upper body to communicate with the screw receiving space and the filament passage,
At least one of an air-cooled cooling fin for cooling the upper body and a cooling passage through which coolant flows is formed on the rear side of the upper screw so that the filament heated and melted by the heating unit does not flow backward.
상기 구동부는,
상기 출력 재료를 출력하는 프린팅 작업 중에 상기 가열 및 용융된 다수개의 필라멘트를 혼합하여 상기 출력 재료를 상기 노즐공을 통해 정량적으로 출력하도록 상기 스크류부를 제1 방향으로 회전 구동하고;
상기 프린팅 작업이 중단된 상태에서 상기 노즐공에 잔류되어 있는 출력 재료를 후방으로 리트랙션하도록 상기 스크류부를 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 회전 구동하도록 형성되는 3차원 프린터.According to claim 1,
The drive unit,
driving the screw unit to rotate in a first direction to quantitatively output the output material through the nozzle hole by mixing the plurality of heated and melted filaments during a printing operation for outputting the output material;
The 3D printer is configured to rotate the screw unit in a second direction opposite to the first direction to retract the output material remaining in the nozzle hole to the rear in a state in which the printing operation is stopped.
용융된 상기 필라멘트의 점도에 기반하여, 상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격이 조정되는 것을 특징으로 하고,
상기 필라멘트의 점도가 큰 경우의 상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격은, 상기 필라멘트의 점도가 작은 경우의 상기 노즐부와 상기 스크류부 사이의 간격 보다 큰 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.According to claim 1,
Based on the viscosity of the melted filament, characterized in that the distance between the nozzle part and the screw part is adjusted,
The distance between the nozzle part and the screw part when the viscosity of the filament is high is greater than the distance between the nozzle part and the screw part when the viscosity of the filament is small.
상기 필라멘트의 점도는, 사용자가 입력한 점도 정보인 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.16. The method of claim 15,
The viscosity of the filament is a three-dimensional printer, characterized in that the viscosity information input by the user.
상기 필라멘트의 점도는, 상기 구동부가 상기 스크류부를 회전시킬 때, 상기 스크류부를 회전시키는데 투입되는 토크의 크기에 기반하여 연산되며,
제1 필라멘트가 투입된 상태에서 상기 스크류부의 회전에 소요되는 제1 토크의 크기가 제2 필라멘트가 투입된 상태에서 상기 스크류부의 회전에 소요되는 제2 토크의 크기보다 큰 경우, 상기 제1 필라멘트의 점도는 상기 제2 필라멘트의 점도보다 큰 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 3차원 프린터.16. The method of claim 15,
The viscosity of the filament is calculated based on the amount of torque applied to rotate the screw when the driving unit rotates the screw,
When the magnitude of the first torque required to rotate the screw part in the state in which the first filament is input is greater than the magnitude of the second torque required to rotate the screw part in the state in which the second filament is input, the viscosity of the first filament is 3D printer, characterized in that it is determined to be greater than the viscosity of the second filament.
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