KR20220038569A - 3D printer and its control for printing of high viscosity edible materials - Google Patents

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KR20220038569A
KR20220038569A KR1020200121093A KR20200121093A KR20220038569A KR 20220038569 A KR20220038569 A KR 20220038569A KR 1020200121093 A KR1020200121093 A KR 1020200121093A KR 20200121093 A KR20200121093 A KR 20200121093A KR 20220038569 A KR20220038569 A KR 20220038569A
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Abstract

The present invention relates to a 3D edible substance printer including an extrusion unit driven on a Z axis where an edible substance is printed and a controller controlling the same. The edible substance is composed of rice or a high-viscosity edible substance and a hydrocolloid composed of natural starch dough or starch. The extrusion unit includes an extruder (or nozzle) and a screw feeding unit communicating therewith. For extruder drive inertia minimization, the screw feeding unit is mounted in a printer body other than the extruder. The controller is capable of XY-axis driving including the Z-axis extruder and includes a controller compatible with a CNC machine controller. A feed rate (v) of the extruder is proportional to the diameter of the nozzle and the height of an extruded edible substance layer and inversely proportional to the diameter of a filament and the extrusion flow velocity of the edible substance.

Description

고점도 식용 물질을 출력하기 위한 3D 프린터 장치 및 제어방법 {3D printer and its control for printing of high viscosity edible materials}{3D printer and its control for printing of high viscosity edible materials}

본 발명은 식용 가능한 물질용 3D 프린터(이하 ‘프린터’는 3D 프린터를 칭한다)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밥, 녹말 반죽(starch paste), 밀가루 반죽, 채소, 과일 등의 식용 물질의 반죽을 효율적으로 3D 프린팅 할 수 있는 식용물질용 3D 프린터 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer for edible substances (hereinafter 'printer' refers to a 3D printer), and more particularly, to a dough of edible substances such as rice, starch paste, wheat flour, vegetables, fruits, etc. It relates to a 3D printer device for edible substances capable of efficiently 3D printing, and a method for controlling the same.

일반적으로 3D 프린터라 함은 3차원 모델링을 바탕으로 하여 아주 얇은 막(layer)를 한 층씩 쌓아 올림으로써, 원하는 제품을 입체적으로 성형하는 3차원 사출 성형기를 말한다.In general, a 3D printer refers to a three-dimensional injection molding machine that three-dimensionally molds a desired product by stacking up very thin layers one by one based on three-dimensional modeling.

3D 프린터는 대부분의 FFF(fused filament fabrication) 또는 FDM(fused deposition modeling) 방식이다. 300C도가 넘는 익스투러더, 히팅 체임버가 없는 FDM 3D 프린터는 PLA(polylactic acid), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), PETG(Glycolmodified Polyethylene Terephthalate), HIPS(high impact polystyrene), FPE(flexible polyester), 등 190C~250C도 사이에서 녹는 플라스틱만 사용 할 수 있는 것으로 한정되었다.Most 3D printers are FFF (fused filament fabrication) or FDM (fused deposition modeling) methods. FDM 3D printer that does not have an extruder over 300C and a heating chamber can be used at 190C such as PLA (polylactic acid), ABS (acrylonitrile butadiene styrene), PETG (Glycolmodified Polyethylene Terephthalate), HIPS (high impact polystyrene), FPE (flexible polyester), etc. Only plastics that melt between ~250C can be used.

최근 다양한 복합재료를 프린팅 하는 기술들이 개발되고 있다. 복합재료라 함은 시멘트 혼합재 또는 세라믹 수지재 또는, 금속 분말이나 카본 등의 무기질 재료가 첨가된 다양한 건축 자재, 또는 의료용 복합소재, 강화 플라스틱 등과, 이밖에 식품이나 음용 가능한 식자재 등도 예로 들 수 있다.Recently, technologies for printing various composite materials have been developed. Composite materials include cement mixtures, ceramic resin materials, various building materials to which inorganic materials such as metal powder or carbon are added, medical composite materials, reinforced plastics, etc., and other food or drinkable food materials.

그러나 이러한 복합재료 특히 식용재료는 필라멘트 타입의 열가소성 플라스틱이나 수지에 비해 상대적으로 점도가 높고 유동성이 저하되어 기존 3D 프린터의 노즐이나 관로가 막히는 등 장치의 고장이 빈번해지고 장치의 유지보수 면에서 불리한 문제점이 있었다. However, these composite materials, especially edible materials, have relatively high viscosity and lower fluidity compared to filament-type thermoplastics or resins, so frequent device failures such as clogging of nozzles or pipelines of existing 3D printers and disadvantages in device maintenance there was

이러한 프린터 물질의 유동성 문제를 해결하기 위해 프린팅 물질을 가압하는 실린더 타입의 프린터 또는 프린팅 물질을 회전익 등으로 가압하여 압출하는 스큐류 타입의 3D 프린터(공개특허공보 10-2019-0065622 참조)가 상용되고 있다. In order to solve the fluidity problem of the printer material, a cylinder-type printer that presses the printing material or a screw-type 3D printer that presses the printing material with a rotary blade and extrudes it (see Patent Publication No. 10-2019-0065622) is commercially available there is.

그러나 이러한 종래 필라멘트 타입, 실린터 타입 또는 스크류 타입의 프린터는 프린팅 물질을 압출하는 압출구동부(실린더-피스턴 구동부 또는 실린더-스큐류 구동부)가 익스트루더(extruder) 상에 탑재되어 있어 그 관성으로 인해 복합재료 특히 식용 물질을 프린팅 정밀도가 저하하는 문제점이 있다. However, in such a conventional filament-type, cylinder-type or screw-type printer, an extrusion driving part (cylinder-piston driving part or cylinder-screw driving part) for extruding the printing material is mounted on the extruder, and due to its inertia, There is a problem in that the printing precision of composite materials, especially edible substances, is lowered.

또한, 종래의 복합재료 프린터의 프린팅 레이어의 두께는 필라멘트 프린터의 레이어 보다 수십 배 정도 크게 되어 Z축을 구동하는 컨트롤러를 서로 호환하여 사용할 수 없어서 복합재료 프린터의 컨트롤러를 새로이 개발해야하는 문제점이 있다. In addition, the thickness of the printing layer of the conventional composite material printer is several tens of times greater than that of the filament printer, so that the controller driving the Z-axis cannot be used interchangeably, so there is a problem that a controller of the composite material printer needs to be newly developed.

나아가, 프린팅의 정밀도 및 효율은 프린팅 물질의 점도 및 유동 특성, 익스트루더 노즐의 직경 등 구조적 특성, 압출 압력 특성, 익스트루더의 이동 속도, 레이어의 두께 등에 영향을 받는데, 특히 밥이나 녹말 반죽의 유동 특성을 반영하지 못해 프린팅 정밀도 및 효율이 저하하는 문제가 있다. Furthermore, the precision and efficiency of printing are affected by the viscosity and flow characteristics of the printing material, structural characteristics such as the diameter of the extruder nozzle, the extrusion pressure characteristics, the extruder moving speed, and the thickness of the layer. There is a problem in that the printing precision and efficiency are lowered because the flow characteristics of the

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 익스트루더의 관성을 줄여 응답 정확도를 높이고, 밥과 같은 식용 프린팅 물질의 거동 특성에 적합한 제어방법을 제공하며, CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러를 사용하여 Z축 익스트루더를 용이하게 제어할 수 있는 식용 프린팅 물질을 프린팅하는 3D 프린터 장치 및 방법을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and improves response accuracy by reducing the inertia of the extruder, provides a control method suitable for the behavioral characteristics of edible printing materials such as rice, and is compatible with the controller of the CNC machine A 3D printer apparatus and method for printing an edible printing material that can easily control a Z-axis extruder using a possible controller are provided.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 식용 물질 3D 프린터는, 종래 Cartesian, CoreXY, Delta, H-bot의 구동방식을 사용하는 3D 프린터에 있어서, Z축 상에서 구동되는 압출유닛으로 구성되고, 익스트루더의 이송 속도는 노즐의 직경 및 압출되는 식용 물질 레이어 층의 높이에 비례하고 필라멘트의 직경 및 식용 물질의 압출 유속에 반비례하도록 익스트루더를 이송시키며, Z축 익스트루더를 포함한 XY축 구동을 위한 컨트롤러는 CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러를 사용할 수 있다.Edible material 3D printer according to the present invention for achieving the above object, in the conventional 3D printer using the drive method of Cartesian, CoreXY, Delta, H-bot, consists of an extrusion unit driven on the Z-axis, The extruder feed rate is proportional to the diameter of the nozzle and the height of the layer of extruded edible material layer, and the extruder feeds in inverse proportion to the filament diameter and the extruder flow rate of the edible material. As the controller for driving, a controller compatible with the controller of the CNC machine can be used.

상기 압출유닛은 익스트루더(또는 노즐) 및 이와 연통하는 스크류 피딩부로 구성되고 익스트루더의 구동 관성을 최소화하기 위해 스크류 피딩부는 익스트루더를 외의 프린터 바디에 탑재될 수 있다.The extrusion unit is composed of an extruder (or nozzle) and a screw feeding unit communicating therewith, and in order to minimize the driving inertia of the extruder, the screw feeding unit may be mounted on a printer body other than the extruder.

상기 식용 물질은 자연 상태의 전분 반죽, 밥(밥은 쌀과 보리의 곡식을 물에 넣고 물기가 없어지거나 풀어지지는 않도록 삶은 음식), 녹말로 구성된 하이드로 콜로이드일 수 있다. The edible material may be a hydrocolloid composed of starch dough in its natural state, rice (rice is a food that is boiled in a way that grains of rice and barley are put in water so as not to lose moisture or become loose), and starch.

상기 CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러는 상용되는 ‘Mach3’ 등일 수 있다. A controller compatible with the controller of the CNC machine may be a commercially available 'Mach3' or the like.

본 발명에 의한 식용 물질용 3D 프린터는, 익스트루더의 관성을 줄여 응답 정확도를 높이고, 밥과 같은 식용 프린팅 물질의 거동 특성에 적합한 제어방법을 제공하며, CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러를 사용하여 Z축 익스트루더를 용이하게 제어할 수 있는 식용 프린팅 물질을 프린팅하는 3D 프린터 장치 및 방법을 제공하는 효과가 있다.The 3D printer for edible materials according to the present invention increases the response accuracy by reducing the inertia of the extruder, provides a control method suitable for the behavioral characteristics of edible printing materials such as rice, and uses a controller compatible with the controller of the CNC machine Accordingly, there is an effect of providing a 3D printer apparatus and method for printing an edible printing material that can easily control the Z-axis extruder.

도 1은 종래기술로서 스크류 타입의 익스트루더를 사용하는 3D 프린터의 전체 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 식용 물질용 3D 프린터의 전체 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식용 물질용 3D 프린터에서 스크류 피딩부의 일부 절개도이다.
1 is an overall perspective view of a 3D printer using a screw-type extruder as a prior art.
2 is an overall perspective view of a 3D printer for edible substances according to an embodiment of the present invention.
3 is a partially cutaway view of the screw feeding part in the 3D printer for edible substances according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 식용 물질용 3D 프린터의 일 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, an embodiment of the 3D printer for edible substances according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.

본 발명에 사용된 용어는 다음과 같이 정의한다. 밥은 쌀과 보리의 곡식을 물에 넣고 물기가 없어지거나 풀어지지는 않도록 삶은 음식이다. 밥의 주된 화학적 성분은 녹말 또는 전분일 수 있다. 전분은 α (1-4) 및 α (1-6) 글리코시드 결합으로 연결된 반복 포도당 단위를 포함할 수 있다. 밥의 물리적 특성은 반죽형태일 수 있으며, 바람직한 거동은 전단 강도가 일반적인 빵 반죽이나 핫케이크 반죽 보다 크고 자중에 의해 자유낙하하지 않는 정도의 점도를 가질 수 있다. 또한, 전분 분자는 수소 결합을 통해 물과 상호 작용할 수 있는 많은 수산기를 포함할 수 있는데 수산기는 전분 분자의 점도를 증가시킬 수 있다. 이하 밥 또는 고점도 식용 물질을 동일한 개념으로 사용한다. The terms used in the present invention are defined as follows. Rice is a food made by boiling rice and barley grains in water so that they do not lose moisture or become loose. The main chemical component of rice may be starch or starch. Starch may contain repeating glucose units linked by α (1-4) and α (1-6) glycosidic bonds. The physical properties of the rice may be in the form of a dough, and a desirable behavior may have a viscosity to the extent that the shear strength is greater than that of general bread dough or hotcake dough and it does not fall freely due to its own weight. In addition, starch molecules may contain many hydroxyl groups that can interact with water through hydrogen bonds, which can increase the viscosity of starch molecules. Hereinafter, rice or high-viscosity edible material is used as the same concept.

도 1은 종래기술로서 스크류 타입의 익스트루더를 사용하는 3D 프린터의 전체 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 식용 물질용 3D 프린터의 전체 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식용 물질용 3D 프린터에서 스크류 피딩부의 일부 절개도이다. 1 is an overall perspective view of a 3D printer using a screw-type extruder as a prior art, FIG. 2 is an overall perspective view of a 3D printer for edible substances according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention It is a partial cutaway view of the screw feeding part in the 3D printer for edible substances according to

본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터는 도 2에 도시된 바와 같이 Cartesian 구동장치를 가지지만 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 3D 프린터는 압출유닛(10)과 CNC 머신의 컨트롤러와 과 호환 가능한 컨트롤러(20)플 포함할 수 있다. The 3D printer according to the embodiment of the present invention has a Cartesian driving device as shown in FIG. 2, but is not limited thereto. The 3D printer according to the present invention may include an extrusion unit 10 and a controller 20 compatible with the controller of the CNC machine.

상기 압출유닛(20) 도 3에 도시된 바와 같이 익스트루더(11); 스크류 피딩부(12); 이들을 연통하는 이송관(13)으로 구성된다. The extruder 11 as shown in Figure 3 of the extrusion unit 20; screw feeding unit 12; It is comprised by the conveyance pipe 13 which communicates them.

상기 CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러는 상용되는 ‘Mach3’ 등일 수 있다. Mach3는 일반적인 컴퓨터를 CNC 머신 컨트롤러로 변환한다. Mach3는 대부분의 Windows PC에서 G 코드를 처리하여 모터 (스테퍼 및 서보)의 동작을 제어한다. 일반적인 3D 프린터는 G 코드로 제어되는 수치제어 장치인 점에서 CNC 머신과 동일하다. 따라서 종래 필라멘트를 열로 녹여서 사용하는 3D 프린터의 컨트롤러를 식품 물질 프린터에 사용하기 위해서는 많은 G 코드 변경이 필요했으나, 대신 CNC 컨트롤러를 사용하면 G 코드 변경 없이 용이하게 식용 물질 프린터를 제어할 수 있게 된다. A controller compatible with the controller of the CNC machine may be a commercially available 'Mach3' or the like. Mach3 transforms a regular computer into a CNC machine controller. Mach3 processes G-code on most Windows PCs to control the motion of motors (steppers and servos). A typical 3D printer is identical to a CNC machine in that it is a numerical control device controlled by G code. Therefore, many G code changes were required to use the conventional 3D printer controller that melts the filament with heat to the food material printer, but if a CNC controller is used instead, it is possible to easily control the edible material printer without changing the G code.

상기 식용 물질은 자연 상태의 전분 반죽, 밥 또는 고점도 식용 물질일 수 있다. 따라서 고점도 식용 물질의 프린팅의 정밀도 및 효율은 프린팅 물질의 점도 및 유동 특성, 익스트루더 노즐의 직경 등 구조적 특성, 압출 압력 특성, 익스트루더의 이동 속도, 레이어의 두께 등에 영향을 받는다. The edible material may be a raw starch dough, rice or a high viscosity edible material. Therefore, the precision and efficiency of printing high-viscosity edible materials are affected by the viscosity and flow characteristics of the printing material, structural characteristics such as the diameter of the extruder nozzle, extrusion pressure characteristics, the extruder moving speed, and the thickness of the layer.

고점도 식용 물질의 프린팅은 고점도로 인해 식용 물질의 압출 속도와 익스트루더의 이동속도를 독립적으로 제어할 수 있어야 한다. 출력된 프린팅을 관찰하는 전통적인 슬라이서 방법을 활용하여 프린팅 과정이 영향을 미치는 제반 변수를 도출하기 위해 어떤 기준 값에 다다른 슬라이서를 산출한 G 코드를 조사한다. The printing of high-viscosity edible materials requires that the extrusion speed of the edible material and the extruder's movement speed can be controlled independently due to the high viscosity. Using the traditional slicer method of observing the printed output, examine the G code that produced the slicer that reached a certain reference value to derive all the variables that the printing process affects.

G 코드는 다음과 같은 포맷을 가지고 있다. G1*X(x1)*Y(y1)*Z(z1)*E(e)*F(f). G1은 인쇄 명령이고, X, Y 및 Z 필드는 노즐 위치를 결정한다. E 필드는 압출된 필라멘트의 길이(e)를 나타내고 F 필드는 필라멘트 압출속도(f)를 나타낸다. e 및 f의 값은 각각 mm 및 mm/min 단위이다. 다음과 같은 식이 성립한다(이하 ‘(1)식’이라 한다) G code has the following format. G1*X(x1)*Y(y1)*Z(z1)*E(e)*F(f). G1 is the print command, and the X, Y and Z fields determine the nozzle position. The E field represents the length (e) of the extruded filament and the F field represents the filament extrusion rate (f). The values of e and f are in mm and mm/min, respectively. The following equation is established (hereinafter referred to as ‘(1) equation’)

e = ((D노즐직경)2*(레이어 층의 높이)*압출 계수*익스트루더의 이동거리*1.273)/((D필라멘트)2*D노즐) --(1)식e = ((D nozzle diameter ) 2 * (layer layer height) * extrusion coefficient * extruder travel distance * 1.273)/((D filament ) 2 * D nozzle ) --(1) formula

따라서, 익스트루더의 이동속도(v)는 아래 식(이하 ‘(2)식’이라 한다)에 의해 정해진다. 여기서 익스트루더의 속도의 단위는 mm/sec이다. 여기서 익스트루더의 이동경로는 노즐이 현재 위치(x0, y0, z0)에서 새 좌표(x1, y1, z1)로 이동하기 위해 이동해야하는 거리이다. 분 단위의 압출기간은 e 및 f 값에서 계산할 수 있다.Therefore, the extruder's moving speed (v) is determined by the following equation (hereinafter referred to as '(2) equation'). Here, the unit of extruder speed is mm/sec. Here, the extruder's movement path is the distance the nozzle must travel to move from the current position (x 0 , y 0 , z 0 ) to the new coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ). The extrusion duration in minutes can be calculated from the values of e and f.

v = (익스트루더의 이동경로)/(e/f) = √(x1 - x0)2 + (y1 - y0)2 + (z1 - z0)2 /(e/f) ----------(2)식v = (Extruder's movement path)/(e/f) = √(x 1 - x 0 ) 2 + (y 1 - y 0 ) 2 + (z 1 - z 0 ) 2 /(e/f) ----------(2) formula

프린트된 식용 물질의 레이어의 직경 또는 높이는 익스트루더의 이동속도(v) 및 레이어의 압출속도(Q)에 의해 정해진다. 여기서 레이어의 압출속도(Q)의 단위는 mm3/sec이다. 타원형 단면을 가진 압출된 레이어의 폭을 a, 높이를 b라 할 때 아래 식(이하 ‘(3)식’이라 한다)이 성립한다. The diameter or height of the layer of printed edible material is determined by the extruder's travel speed (v) and the layer's extrusion speed (Q). Here, the unit of the extrusion rate (Q) of the layer is mm3/sec. When the width of the extruded layer with an elliptical cross section is a and the height is b, the following formula (hereinafter referred to as ‘Equation (3)’) holds.

Q/v = (π*a*b)/4 -----------------------(3)식Q/v = (π*a*b)/4 -----------------------(3)Equation

상기 (1)식 내지 (3)식에 의하면, 레이어의 압출속도(Q)와 익스트루더의 이동속도(v)와의 관계는 다음과 같은 식(이하 ‘(4)식’이라 한다)으로 표현된다. According to the formulas (1) to (3), the relationship between the layer extrusion speed (Q) and the extruder moving speed (v) is expressed by the following formula (hereinafter referred to as '(4) formula') do.

Q = (π*a*b)/4*(익스트루더의 이동경로)/(e/f) = √(x1 - x0)2 + (y1 - y0)2 + (z1 - z0)2 /(e/f)--(4)식Q = (π*a*b)/4*(extruder's path)/(e/f) = √(x 1 - x 0 ) 2 + (y 1 - y 0 ) 2 + (z 1 - z 0 ) 2 /(e/f)--(4)

정리하면, 본 발명에 의한 식용 물질 3D 프린터는, 식용 물질을 프린팅하는 Z축 상에서 구동되는 압출유닛과 이를 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 식용 물질은 밥 또는 고점도 식용 물질, 자연 상태의 전분 반죽 또는 녹말로 구성된 하이드로 콜로이드로 구성되고; 상기 압출유닛은 익스트루더(또는 노즐) 및 이와 연통하는 스크류 피딩부로 구성되고 익스트루더의 구동 관성을 최소화하기 위해 스크류 피딩부는 익스트루더를 외의 프린터 바디에 탑재되고; 상기 컨트롤러는 Z축 익스트루더를 포함한 XY축 구동할 수 있으며 CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러를 포함하며, 상기 익스트루더의 이송속도(v)는 노즐의 직경 및 압출되는 식용 물질 레이어 층의 높이에 비례하고 필라멘트의 직경 및 식용 물질의 압출 유속에 반비례하는 것을 특징으로 한다. In summary, the edible material 3D printer according to the present invention includes an extrusion unit driven on the Z-axis for printing an edible material and a controller for controlling the same, wherein the edible material is rice or high-viscosity edible material, starch dough in a natural state, or composed of hydrocolloids composed of starch; the extrusion unit is composed of an extruder (or nozzle) and a screw feeding unit communicating therewith, and the screw feeding unit is mounted on a printer body other than the extruder in order to minimize the driving inertia of the extruder; The controller includes a controller capable of XY-axis driving including a Z-axis extruder and compatible with a controller of a CNC machine, and the feed rate (v) of the extruder depends on the diameter of the nozzle and the layer of the layer of edible material being extruded. It is characterized in that it is proportional to the height and inversely proportional to the diameter of the filament and the extrusion flow rate of the edible material.

상기 CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러는 상용되는 ‘Mach3’일 수 있으며, 상기 익스트루더의 압출유속(Q)는 상기 (4)식을 만족하는 것을 특징으로 한다. The controller compatible with the controller of the CNC machine may be a commercially available 'Mach3', and the extrusion flow rate (Q) of the extruder is characterized in that the above expression (4) is satisfied.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다. As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10 : 압출유닛
11 : 익스트루더
12 : 스크류 피딩부
13 : 이송관
20 : 컨트롤러
30 : 식용 물질
40 :GUI
100 : 토출유닛
120 : 토출하우징
150 : 토출구동부
200 : 수직이송부
300 : 수평이송부
10: extrusion unit
11: Extruder
12: screw feeding part
13: transfer pipe
20: controller
30: edible substances
40 :GUI
100: discharge unit
120: discharge housing
150: discharge drive part
200: vertical transfer unit
300: horizontal transfer unit

Claims (3)

3D 프린터에 있어서, 식용 물질을 프린팅 하는 Z축 상에서 구동되는 압출유닛과 이를 제어하는 컨트롤러; 상기 식용 물질은 밥 또는 고점도 식용 물질, 자연 상태의 전분 반죽 또는 녹말로 구성된 하이드로 콜로이드로 구성되고; 상기 압출유닛은 익스트루더(또는 노즐) 및 이와 연통하는 스크류 피딩부로 구성되고 익스트루더의 구동 관성을 최소화하기 위해 스크류 피딩부는 익스트루더를 외의 프린터 바디에 탑재되고; 상기 컨트롤러는 Z축 익스트루더를 포함한 XY축 구동할 수 있으며 CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 식용 물질용 3D 프린터 장치.A 3D printer comprising: an extrusion unit driven on the Z-axis for printing edible substances and a controller for controlling the same; said edible material is composed of rice or high viscosity edible material, starch dough in its natural state or hydrocolloid composed of starch; the extrusion unit is composed of an extruder (or nozzle) and a screw feeding unit communicating therewith, and the screw feeding unit is mounted on a printer body other than the extruder in order to minimize the driving inertia of the extruder; The controller is capable of driving the XY axis including the Z-axis extruder, and a 3D printer device for edible substances, characterized in that it comprises a controller compatible with the controller of the CNC machine. 제1항에 있어서,
상기 익스트루더의 이송속도(v)는 노즐의 직경 및 압출되는 식용 물질 레이어 층의 높이에 비례하고 필라멘트의 직경 및 식용 물질의 압출 유속(Q)에 반비례하는 것을 특징으로 하는 식용 물질용 3D 프린터 장치.
The method of claim 1,
The feed rate (v) of the extruder is proportional to the diameter of the nozzle and the height of the extruded edible material layer layer and is inversely proportional to the diameter of the filament and the extrusion flow rate (Q) of the edible material 3D printer for edible substances Device.
제2항에 있어서,
상기 CNC 머신의 컨트롤러와 호환 가능한 컨트롤러는 상용되는 ‘Mach3’일 수 있으며, 상기 익스트루더의 압출 유속(Q)는 아래 (4)식을 만족하는 것을 특징으로 하는 식용 물질용 3D 프린터 장치.

Q = (π*a*b)/4*(익스트루더의 이동경로)/(e/f) = √(x1 - x0)2 + (y1 - y0)2 + (z1 - z0)2 /(e/f)

3. The method of claim 2,
The controller compatible with the controller of the CNC machine may be a commercially available 'Mach3', and the extrusion flow rate (Q) of the extruder is a 3D printer device for edible substances, characterized in that it satisfies the following (4) equation.

Q = (π*a*b)/4*(extruder's path)/(e/f) = √(x 1 - x 0 ) 2 + (y 1 - y 0 ) 2 + (z 1 - z 0 ) 2 /(e/f)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115194975A (en) * 2022-04-21 2022-10-18 深圳力越新材料有限公司 Preparation method of modified 3D printing powder material

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