KR20210120370A - A method for cooling cores of 3D printing using molding sand material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주물사 소재를 이용한 금형 내부 냉각채널의 3D 프린팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착제 분사형(BJ: Binder Jetting) 방식으로 냉각코어를 제조하는 주물사 소재를 이용한 금형 내부 냉각채널의 3D 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing method of a cooling channel inside a mold using a molding sand material, and more particularly, a 3D printing method of a cooling channel inside a mold using a molding sand material for manufacturing a cooling core by an adhesive jetting (BJ) method is about
몰드에 수지를 부어 굳히는 일을 반복하여 대량의 물품을 생산하는 금형산업에 있어서, 싸이클 타임(cycle time)이 중요하다.In the mold industry, which produces a large amount of goods by repeating pouring and hardening of resin into a mold, cycle time is important.
싸이클 타임은 물품 1개를 생산하는데 걸리는 시간인데, 빨리 굳혀야 다음 물품을 생산할 수 있으므로, 몰드의 빠른 냉각이 매우 중요하다. 이를 위해, 몰드에 냉각 채널을 형성하는 기술이 널리 사용된다.Cycle time is the time it takes to produce one item, and since the next item must be hardened quickly, it is very important to cool the mold quickly. For this purpose, the technique of forming cooling channels in the mold is widely used.
물품의 외형을 정의하는 몰드의 표면과 냉각 채널이 가까울수록 냉각 효과가 뛰어나 물품의 외형에 따른 형상적응형 냉각 채널도 사용되고 있다.The closer the cooling channel is to the surface of the mold defining the shape of the article, the better the cooling effect is, so the shape-adaptive cooling channel according to the shape of the article is also used.
그러나, 복잡한 형상의 경우 전통적인 가공 방법으로 몰드 내부에 형상적응형 냉각 채널을 형성하기 곤란하다.However, in the case of a complex shape, it is difficult to form a shape-adaptive cooling channel inside the mold by a traditional processing method.
3D 프린터는 복잡한 형상의 중공 구조를 갖는 물품을 출력할 수 있어서 형상적응형 냉각 채널이 형성된 몰드를 3D 프린터로 출력하는 것이 가능하다.The 3D printer can output an article having a hollow structure of a complex shape, so it is possible to output a mold having a shape-adaptive cooling channel to the 3D printer.
그러나, 3D 프린터로 출력한 몰드는 내부에 기공이 존재하여, 대량의 물품을 몰드로 성형할 경우 표면 박리 현상이 나타나는 문제점이 있었다.However, the mold output by the 3D printer has pores therein, so there is a problem in that the surface peeling phenomenon appears when a large amount of articles are molded into the mold.
(특허문헌 1) 공개특허공보 제10-2019-0055035호(2019.05.22.)(Patent Document 1) Patent Publication No. 10-2019-0055035 (2019.05.22.)
(특허문헌 2) 등록특허공보 제10-1784371호(2017.09.27.)(Patent Document 2) Registered Patent Publication No. 10-1784371 (2017.09.27.)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 접착제 분사형(BJ: Binder Jetting) 방식으로 냉각코어를 제조함에 따라 복잡한 형상의 냉각코어를 구현하고 제조시간을 획기적으로 단축시키는 주물사 소재를 이용한 금형 내부 냉각채널의 3D 프린팅 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to implement a cooling core of a complex shape and dramatically shorten the manufacturing time by manufacturing the cooling core in the adhesive jetting (BJ: Binder Jetting) method. To provide a 3D printing method of a cooling channel.
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 problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 있어서, (a) 베드에 상기 주물사 소재를 도포하는 단계; (b) 상기 주물사 소재에 액체 접착제를 분사하는 단계; 및 (c) 상기 냉각코어를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 냉각코어는 접착제 분사형(BJ: Binder Jetting) 방식에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법을 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material, comprising the steps of: (a) applying the molding sand material to a bed; (b) spraying a liquid adhesive on the molding sand material; and (c) manufacturing the cooling core, wherein the cooling core is manufactured by a binder jetting (BJ) method. .
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 주물사 소재는 산화알루미늄 및 열경화성수지로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the molding sand material may be characterized in that it is composed of aluminum oxide and a thermosetting resin.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열경화성수지는 상기 산화알루미늄을 둘러싸도록 코팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the thermosetting resin may be coated to surround the aluminum oxide.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 주물사 소재에서, 상기 산화알루미늄은 상기 주물사 소재의 95% 내지 99%로 구성되고, 상기 열경화수지는 상기 주물사 소재의 1% 내지 5%로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the molding sand material, the aluminum oxide is composed of 95% to 99% of the molding sand material, and the thermosetting resin is composed of 1% to 5% of the molding sand material, characterized in that can do.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 액체 접착제는 적어도 하나의 노즐로부터 분사되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in step (b), the liquid adhesive may be sprayed from at least one nozzle.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 적어도 하나의 노즐의 동작이 정지하여 상기 액체 접착제의 분사가 멈추는 단계; 및 (c2) 상기 냉각코어가 완성되었는지 확인하는 단계;를 포함하고, 상기 (c2) 단계에서, 상기 냉각코어가 완성된 경우 종료하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step (c) comprises: (c1) stopping the operation of the at least one nozzle to stop spraying the liquid adhesive; and (c2) checking whether the cooling core is completed, and in the step (c2), the cooling core is completed when it is completed.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 (c2) 단계에서 상기 냉각코어가 미완성인 경우, (c3) 상기 (a) 단계로 복귀하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step (c) may further include: (c3) returning to the step (a) when the cooling core is incomplete in the step (c2). can
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 접착제 분사형(BJ: Binder Jetting) 방식으로 냉각코어를 제조함에 따라 복잡한 형상의 냉각코어를 구현하고 제조시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.According to the effect of the present invention according to the configuration as described above, it is possible to realize a cooling core having a complicated shape and significantly shorten the manufacturing time by manufacturing the cooling core in a binder jetting (BJ) method.
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 effects, but it should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법의 주물사 소재를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 냉각코어 및 지지구조물을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 냉각코어를 나타낸 사시도이다.1 is a flowchart illustrating a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention.
2 (a) and (b) are views showing the molding sand material of the 3D printing method of the cooling core using the molding sand material according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a cooling core and a support structure manufactured by a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a cooling core manufactured by a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material 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, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar 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 interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided without excluding 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 terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법의 주물사 소재를 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention. 2 (a) and (b) are views showing the molding sand material of the 3D printing method of the cooling core using the molding sand material according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 있어서, (a) 베드에 주물사 소재를 도포하는 단계(S100), (b) 주물사 소재에 액체 접착제를 분사하는 단계(S200) 및 (c) 냉각코어(100)를 제조하는 단계(S300)를 포함하고, 냉각코어(100)는 접착제 분사형(BJ: Binder Jetting) 방식에 의해 제조된다.1, in the 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention, (a) applying the molding sand material to the bed (S100), (b) liquid adhesive on the molding sand material and (S200) and (c) manufacturing the cooling core 100 (S300), and the
상기 (a) 단계는 3D 프린터의 베드에 주물사 소재를 도포하는 단계로서, 이때의 3D 프린터는 접착제 분사형(BJ: Binder Jetting) 방식으로 냉각코어(300)를 제조한다.The step (a) is a step of applying the molding sand material to the bed of the 3D printer, wherein the 3D printer manufactures the cooling core 300 in a binder jetting (BJ) method.
상기 (b) 단계에서, 액체 접착제는 적어도 하나의 노즐로부터 분사된다. 구체적으로 적어도 하나의 노즐은 액체 접착제를 분사할 수 있는 분사노즐로서, 복수 개가 형성될 수 있다. 이러한 구성은 종래의 3D 프린팅 방식보다 빠르게 완제품을 제조할 수 있는 장점이 있다.In step (b), the liquid adhesive is sprayed from at least one nozzle. Specifically, at least one nozzle is a jet nozzle capable of jetting a liquid adhesive, and a plurality of nozzles may be formed. This configuration has the advantage of being able to manufacture a finished product faster than the conventional 3D printing method.
이러한 적어도 하나의 노즐은 기설정된 형상으로 액체 접착제를 주물사 소재에 분사하고, 이에 따라 주물사 소재에 액체 접착제가 접합되면서 1차적으로 냉각코어(100)의 일부가 형성된다.The at least one nozzle sprays a liquid adhesive to the molding sand material in a predetermined shape, and thus a part of the
상기 (c) 단계는, (c1) 적어도 하나의 노즐의 동작이 정지하여 액체 접착제의 분사가 멈추는 단계 및 (c2) 냉각코어(100)가 완성되었는지 확인하는 단계를 포함한다.Step (c) includes (c1) stopping the operation of at least one nozzle to stop spraying of the liquid adhesive, and (c2) checking whether the
또한, 상기 (c2) 단계에서, 냉각코어(100)가 완성된 경우 종료한다.In addition, in the step (c2), when the
한편, 상기 (c) 단계는, 상기 (c2) 단계에서 냉각코어(100)가 미완성인 경우, (c3) 상기 (a) 단계로 복귀하는 단계를 더 포함한다.Meanwhile, step (c) further includes (c3) returning to step (a) when the
그에 따라 상기 (a) 단계로 복귀하면, 베드에는 기존의 주물사 소재에 액체 접착제가 접착된 위로 다시 주물사 소재가 도포된 후 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계가 수행된다.Accordingly, when returning to step (a), the liquid adhesive is adhered to the bed and the molding sand material is applied again, and then the steps (b) and (c) are performed.
앞서 언급한 주물사 소재는 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같은 입자들로 형성될 수 있다. 특히, 주물사 소재는 산화알루미늄(Al2O3SiO2) 및 열경화성수지로 구성된다.The aforementioned molding sand material may be formed of particles as shown in (a) and (b) of FIG. 2 . In particular, the casting sand material is composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 SiO 2 ) and a thermosetting resin.
상기한 열경화성수지는 상기 산화알루미늄을 둘러싸도록 코팅된다.The thermosetting resin is coated to surround the aluminum oxide.
구체적으로 주물사 소재에서, 산화알루미늄은 주물사 소재의 95% 내지 99%로 구성되고, 열경화수지는 주물사 소재의 1% 내지 5%로 구성된다. 필요에 따라 함량비를 줄이고 추가적으로 디페닐메틸렌디아민을 넣을 수 있으며, 디페닐메틸렌디아민(C13H14N2)은 주물사 소재의 0.1% 내지 0.5%로 구성될 수 있다.Specifically, in the molding sand material, aluminum oxide is composed of 95% to 99% of the molding sand material, and the thermosetting resin is composed of 1% to 5% of the molding sand material. If necessary, the content ratio may be reduced and diphenylmethylenediamine may be additionally added, and diphenylmethylenediamine (C 13 H 14 N 2 ) may be composed of 0.1% to 0.5% of the molding sand material.
또한, 주물사 소재의 밀도는 2.7g/cm3(25°C), 주물사 소재의 녹는점은 1825°C인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the density of the molding sand material is 2.7g/cm 3 (25°C), and the melting point of the molding sand material is 1825°C.
도 2의 (a)는 주물사 소재를 100um단위로 확대하여 본 이미지이고, 도 2의 (b)는 주물사 소재를 10um단위로 확대하여 본 이미지이다.Fig. 2 (a) is an image of the molding sand material enlarged in units of 100 µm, and Fig. 2 (b) is an image of the molding sand material enlarged in units of 10 µm.
μm
μm
TAU-18171
TAU-18171
[표 1]은 주물사 소재에 대한 구체적인 정보를 명시한다.[Table 1] specifies specific information on the material of the casting sand.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 냉각코어 및 지지구조물을 나타낸 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 냉각코어를 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a cooling core and a support structure manufactured by a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention. 4 is a perspective view illustrating a cooling core manufactured by a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 도 3과 같은 냉각코어 및 지지구조물이 제조된다.A cooling core and a support structure as shown in FIG. 3 are manufactured by the 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 냉각코어(100)는 3D 프린터의 기설정된 형상에 따라 구현되며, 본 발명에서는 코어 형상으로 제조되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형상으로도 얼마든지 구현이 가능하다.Referring to FIGS. 3 and 4 , the
지지구조물(10)은 지지대(11) 및 지지판(12)을 포함한다.The
지지대(11)는 주조 금형의 내부에 결합되기 위한 구성요소로서, 본 발명의 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 냉각코어(100)와 함께 제조된다.The
지지대(11)는 육면체 형상을 가질 수 있으나, 주조 금형과 상응하여 결합될 수 있는 형상이면 어떠한 형상이든 무방하다.The
지지판(12)은 환형의 회전체 형상을 가질 수 있고, 본 발명의 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 냉각코어(100)와 함께 제조된다.The
지지판(12)은 지지대(11)와 냉각코어(100)를 연결하는 역할을 수행한다.The
전술한 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법은 구현하고자 하는 복잡한 형상도 쉽게 제조할 수 있고 기존의 3D 프린팅 방법보다 신속하고 용이하게 제조할 수 있다.The 3D printing method of the cooling core using the molding sand material described above can easily manufacture a complex shape to be implemented, and can be manufactured more quickly and easily than the conventional 3D printing method.
상기한 지지구조물(10)은 냉각코어(100)에 포함된다.The
도 4를 참조하면, 일체로 형성된 냉각코어(100) 및 지지구조물(10)은 주조 금형의 내부로 삽입된 후 주조공정 후 가열에 의해 지지구조물(10)만 녹아 최종적으로 지지구조물(10)이 제거된 냉각코어(100)만이 남게 된다.Referring to FIG. 4 , the
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 냉각코어가 적용된 주조 금형 내부의 냉각채널 형성방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of forming a cooling channel inside a casting mold to which a cooling core manufactured by a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention is applied will be described.
주조 금형 내부의 냉각채널 형성방법은 (a) 냉각코어를 제조하는 단계, (b) 금형의 내부에 냉각코어를 위치시키는 단계, (c) 금형의 내부로 융해금속을 주조하는 단계, (d) 융해금속을 냉각시키는 단계 및 (e) 공압 또는 수압으로 냉각코어를 제거하여 주조 금형 내부에 냉각채널을 형성시키는 단계를 포함한다.The method for forming a cooling channel inside the casting mold includes the steps of (a) manufacturing a cooling core, (b) positioning the cooling core inside the mold, (c) casting molten metal into the mold, (d) Cooling the molten metal and (e) removing the cooling core by pneumatic or hydraulic pressure to form a cooling channel inside the casting mold.
상기 (a) 단계는, (a1) 베드에 주물사 소재를 도포하는 단계, (a2) 주물사 소재에 액체 접착제 또는 레이저를 제공하는 단계 및 (a3) 냉각코어를 제조하는 단계를 포함한다.The step (a) includes (a1) applying a molding sand material to the bed, (a2) providing a liquid adhesive or laser to the molding sand material, and (a3) manufacturing a cooling core.
금형은 상형, 하형 및 융해금속을 포함한다.The mold includes an upper mold, a lower mold and molten metal.
다음, 상기 (b) 단계는, (b1) 상형 및 하형을 분리하는 단계, (b2) 하형의 내부로 냉각코어를 위치시키는 단계 및 (b3) 상형과 하형을 결합하는 단계를 포함한다.Next, step (b) includes (b1) separating the upper and lower molds, (b2) positioning a cooling core inside the lower mold, and (b3) combining the upper and lower molds.
다음, 상기 (c) 단계는, (c1) 융해금속을 준비하는 단계, (c2) 금형의 내부와 연통하도록 주입관을 하형에 연결하는 단계, (c3) 주입관으로 융해금속을 주입하는 단계 및 (c4) 금형의 내부로 주입된 융해금속을 냉각시키는 단계를 포함한다.Next, the step (c) is, (c1) preparing the molten metal, (c2) connecting the injection tube to the lower mold to communicate with the inside of the mold, (c3) injecting the molten metal into the injection tube, and (c4) cooling the molten metal injected into the mold.
상기 (c3) 단계에서, 융해금속은 주입관을 따라 상형, 하형 및 냉각코어가 이루는 공간을 채우게 된다.In the step (c3), the molten metal fills the space formed by the upper mold, the lower mold, and the cooling core along the injection pipe.
이후, 상기 (c4) 단계가 진행되면, 상형, 하형 및 냉각코어(100)가 이루는 공간을 채운 융해금속은 냉각되어 주조 금형이 되고, 주조 금형의 내부에는 냉각채널이 형성된다.Then, when the step (c4) proceeds, the molten metal filling the space formed by the upper mold, the lower mold, and the
다음, 상기 (d) 단계에서는, 융해금속을 냉각시켜 융해금속이 하형과 완전히 결합되어 고체화될 때까지 기다린다.Next, in step (d), the molten metal is cooled to wait until the molten metal is completely combined with the lower mold and solidified.
추가적으로 상기 (d) 단계 이후, 냉각코어(100)와 연결된 지지구조물(10)의 적어도 일부를 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.Additionally, after step (d), the method may further include cutting at least a portion of the
구체적으로 융해금속이 고체화되면, 도 3에 도시된 것과 같이 냉각코어(100)와 냉각코어(100)에 연결된 지지대(12)를 절단한다. 이때, 지지대(12)와 냉각코어(100)가 연결된 부분에 다수의 홀이 형성되는데, 이중 도 4에 도시된 주입관 입구(30)와 주입관 출구(40)를 제외한 모든 다수의 홀을 냉각코어(100)와 유사한 소재의 물질로 막는다.Specifically, when the molten metal is solidified, the
이에 따라 냉각코어(100)에는 주입관 입구(30)와 주입관 출구(40)만이 있게 된다.Accordingly, the
마지막으로 상기 (e) 단계는, (e1) 냉각코어(100)의 끝단과 연통하도록 제거부(미도시)를 연결하는 단계, (e2) 제거부를 통하여 공압 또는 수압을 제공하는 단계, (e3) 공압 또는 수압에 의해 냉각코어(100)가 주조 금형의 외부로 배출되어 제거되는 단계 및 (e4) 주조 금형의 내부에 냉각채널(100)이 형성되는 단계를 포함한다.Finally, step (e) includes (e1) connecting a removal unit (not shown) to communicate with the end of the
상기 (e1) 단계에서, 냉각코어(100)의 끝단은 주입관 입구(30) 및 주입관 출구(40)를 의미한다.In the step (e1), the ends of the
상기 (e1) 단계, 상기 (e2) 단계, 상기 (e3) 단계 및 상기 (e4) 단계를 수행하면 최종적으로 주조 금형이 제조된다.When step (e1), step (e2), step (e3), and step (e4) are performed, a casting mold is finally manufactured.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 냉각코어를 이용한 형상적응형 냉각채널이 적용된 주조 금형을 설명하도록 한다.Hereinafter, a casting mold to which a shape-adaptive cooling channel using a cooling core manufactured by a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material according to an embodiment of the present invention is applied will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 형상적응형 냉각채널이 적용된 주조 금형은 금형의 내부에 주물사 소재로 3D 프린팅된 냉각코어(100)를 위치시켜 주조한 후 냉각코어(100)를 제거하여 냉각채널이 형성되는 형상적응형 냉각채널이 적용된 주조 금형에 있어서, 냉각코어(100) 및 금형을 포함하며, 전술한 내용을 모두 포함한다.In the casting mold to which the shape adaptive cooling channel is applied according to an embodiment of the present invention, a
더욱 상세하게, 냉각코어(100)는, 냉각코어(100)의 측부에 위치하는 적어도 하나의 지지판(11) 및 적어도 하나의 지지판(11)과 냉각코어(100)의 측부를 연결하는 적어도 하나의 지지대(12)를 포함하고, 적어도 하나의 지지판(11)은 적어도 하나의 하형홈에 삽입되어 고정된다.In more detail, the
냉각코어(100)는 스프링과 유사한 형상을 가질 수 있으며, 3D 프린팅에 의해 제조되므로 이보다 더 복잡한 형상으로도 구현 가능하다. 즉, 도 2, 도 3에 도시된 냉각코어(100)는 예시적으로 도시하였을 뿐, 형상적으로 이에 한정되지 않는다.The
금형은 상형, 하형 및 융해금속을 포함한다.The mold includes an upper mold, a lower mold and molten metal.
상형은 육면체 형상을 가질 수 있다. 상형의 상부에는 원기둥 형상으로 홈이 형성될 수 있다. 상형의 하부 꼭지점 부분에는 하방으로 돌출되는 제1 돌출부 및 상방으로 함입된 제1 오목부가 형성된다.The image may have a hexahedral shape. A groove may be formed in the upper part of the upper die in a cylindrical shape. A first protrusion protruding downward and a first concave portion recessed upward are formed in the lower vertex portion of the upper die.
하형은 상형과 결합한다.The lower form is combined with the upper form.
또한, 하형은 내부가 비어 있는 중공 형상을 가져서 냉각코어(100)를 수용할 수 있다.In addition, the lower mold may have a hollow shape with an empty interior to accommodate the
하형의 내측면에는 하형의 외측면을 향하여 함입되는 적어도 하나의 하형홈이 형성된다.At least one lower mold groove recessed toward the outer surface of the lower mold is formed on the inner surface of the lower mold.
융해금속은 냉각코어가 위치한 하형의 내부로 주입되어 고화된다. 구체적으로 융해금속은 융해되어 액체인 상태로 주입관을 통해 상형, 하형 및 하형(220)의 내부에 위치한 냉각코어(100)가 이루는 공간으로 주입되고, 냉각되어 고체 상태로 변하게 된다.The molten metal is injected into the lower mold where the cooling core is located and solidified. Specifically, the molten metal is melted and injected into the space formed by the
이후, 냉각코어(100)는 상형 및 하형의 외부로 배출되어 제거되며, 그에 따라 최종적으로 냉각채널이 형성된 주조 금형이 제조된다.Thereafter, the
냉각채널은 냉각코어(100)가 제거되면서 융해금속의 내부에 형성된다.The cooling channel is formed inside the molten metal while the
구체적으로 냉각채널은 융해금속의 내측면을 따라 융해금속의 내부에 형성된다. 특히, 냉각채널은 융해금속의 내측면과 동일한 거리로 이격되도록 형성된다.Specifically, the cooling channel is formed inside the molten metal along the inner surface of the molten metal. In particular, the cooling channels are formed to be spaced apart from the inner surface of the molten metal by the same distance.
상형과 하형 사이에 형성되는 내부공간에서 사출성형, 금속성형 등을 통하여 완제품이 제조되는데, 상기한 완제품은 냉각채널로 유입되는 냉각수에 의해 균일한 냉각온도가 균일하게 전달됨에 따라 뒤틀림 없이 원하는 형상을 구현할 수 있다.The finished product is manufactured through injection molding and metal molding in the inner space formed between the upper and lower molds. can be implemented
종래기술에 따른 건드릴 공법으로 제조된 기존금형은 기존금형 본체 및 기존금형 본체의 내부에 형성되는 냉각채널로 구성되어 있으나, 냉각채널이 리니어한 형태로만 제작된다.The existing mold manufactured by the gun drill method according to the prior art is composed of an existing mold body and a cooling channel formed inside the existing mold body, but the cooling channel is manufactured only in a linear form.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법에 의해 제조된 냉각코어가 적용된 주조 금형 내부의 냉각채널 형성방법에 의해 제조된 주조 금형은 3D 프린팅 방법을 이용하여 복잡한 형상의 냉각코어 및 냉각채널을 구현하기 위한 것으로 그 형상적 제한됨이 없다.On the other hand, the casting mold manufactured by the method of forming a cooling channel inside the casting mold to which the cooling core is applied, manufactured by the 3D printing method of the cooling core using the molding sand material according to an embodiment of the present invention, is complex using the 3D printing method. The shape of the cooling core and cooling channel is not limited thereto.
만약, 주조 금형 본체의 외측면이 굴곡지고 곡면으로 이루어져 있다고 할지라도 본 발명에 따라 냉각코어(100) 및 냉각채널이 주조 금형 본체의 외측면과 동일한 거리를 유지하면서 이격되도록 대응하게 형성시킬 수 있다.Even if the outer surface of the casting mold body is curved and has a curved surface, according to the present invention, the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into 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 illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise 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 indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 지지구조물
11: 지지대
12: 지지판
30: 주입관 입구
40: 주입관 출구
100: 냉각코어10: support structure
11: support
12: support plate
30: inlet of injection tube
40: injection pipe outlet
100: cooling core
Claims (7)
(a) 베드에 상기 주물사 소재를 도포하는 단계;
(b) 상기 주물사 소재에 액체 접착제를 분사하는 단계; 및
(c) 상기 냉각코어를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 냉각코어는 접착제 분사형(BJ: Binder Jetting) 방식에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법.
In the 3D printing method of a cooling core using a molding sand material,
(a) applying the molding sand material to the bed;
(b) spraying a liquid adhesive on the molding sand material; and
(c) manufacturing the cooling core;
The cooling core is a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material, characterized in that manufactured by an adhesive jetting (BJ: Binder Jetting) method.
상기 주물사 소재는 산화알루미늄 및 열경화성수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법.
According to claim 1,
The molding sand material is a 3D printing method of a cooling core using a molding sand material, characterized in that it consists of aluminum oxide and a thermosetting resin.
상기 열경화성수지는 상기 산화알루미늄을 둘러싸도록 코팅되는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법.
3. The method of claim 2,
The 3D printing method of the cooling core using the molding sand material, characterized in that the thermosetting resin is coated to surround the aluminum oxide.
상기 주물사 소재에서,
상기 산화알루미늄은 상기 주물사 소재의 95% 내지 99%로 구성되고,
상기 열경화수지는 상기 주물사 소재의 1% 내지 5%로 구성되는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법.
3. The method of claim 2,
In the molding sand material,
The aluminum oxide is composed of 95% to 99% of the casting sand material,
The 3D printing method of the cooling core using the molding sand material, characterized in that the thermosetting resin is composed of 1% to 5% of the molding sand material.
상기 (b) 단계는,
상기 액체 접착제는 적어도 하나의 노즐로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법.
According to claim 1,
Step (b) is,
The 3D printing method of the cooling core using the molding sand material, characterized in that the liquid adhesive is sprayed from at least one nozzle.
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 적어도 하나의 노즐의 동작이 정지하여 상기 액체 접착제의 분사가 멈추는 단계; 및
(c2) 상기 냉각코어가 완성되었는지 확인하는 단계;를 포함하고,
상기 (c2) 단계에서, 상기 냉각코어가 완성된 경우 종료하는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법.
6. The method of claim 5,
The step (c) is,
(c1) stopping the operation of the at least one nozzle to stop spraying the liquid adhesive; and
(c2) checking whether the cooling core is completed;
In the step (c2), the 3D printing method of the cooling core using the molding sand material, characterized in that the end when the cooling core is completed.
상기 (c) 단계는,
상기 (c2) 단계에서 상기 냉각코어가 미완성인 경우,
(c3) 상기 (a) 단계로 복귀하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주물사 소재를 이용한 냉각코어의 3D 프린팅 방법.7. The method of claim 6,
The step (c) is,
When the cooling core is incomplete in step (c2),
(c3) returning to step (a); 3D printing method of a cooling core using a molding sand material, characterized in that it further comprises.
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