KR20230045290A - 제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법 - Google Patents

제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법 Download PDF

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KR20230045290A
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Abstract

본 발명은 제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세히 제품 성형의 효율성을 향상시킬 수 있는 제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예 일 측면에 따른 금속 분말을 적층 가공하는 제품 성형 장치에 있어서, 평면을 형성하며, 분말 공급부 및 제품 수용부가 형성되는 베이스부; 상기 베이스부에 수직하게 배치되는 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 회전축과 직교되는 방향으로 선형 이동 가능한 리코터부를 포함하는 리코터 어셈블리; 상기 베이스부의 상기 분말 공급부에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 금속 분말이 수용되는 분말공급 어셈블리; 상기 제품 수용부에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상면에 상기 리코터 유닛이 상기 분말공급 어셈블리로부터 상기 금속 분말을 공급하는 조형 어셈블리; 및 상기 조형 어셈블리의 상방에 배치되며, 상기 조형 어셈블리의 상면에 적어도 하나의 금속분말 레이어가 형성된 상태에서, 레이저를 조사하여 상기 금속 분말을 소결시키는 레이저 어셈블리;를 포함하고, 상기 회전축과 인접하는 상기 리코터부의 일단 및 상기 일단과 이격되는 타단의 각속도는 동일하며, 이동속도는 서로 다르고, 상기 리코터부가 회전되면서 상기 리코터부의 상기 일단 및 상기 타단이 형성하는 궤적 영역에, 상기 분말공급 어셈블리 및 상기 조형 어셈블리가 배치된다.

Description

제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING PRODUCTS AND METHOD FOR MANUFACTURING PRODUCTS USING THEREWITH}
본 발명은 제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 금속 분말을 적층 가공하는 제품을 형성하는 제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법에 관한 것이다.
지금까지의 제조업에서는, 제품을 생산하는 방식의 대표 기술은 절삭가공 통한 제품의 제조 또는 제품의 금형을 이용해 주조 등의 방식으로 부품을 생산하고 이를 조립하는 방식이 사용되어 왔다.
하지만 근래에 들어, 기존의 제작 방식과 다른 3차원(3 dimension; 3D) 데이터를 이용하여 목표하는 제품을 적층 가공하는 새로운 방식이 발생하였으며, 이에 대한 활발한 연구 및 관심이 높아지고 있다.
적층 가공이란 플라스틱과 같은 가공이 용이한 합성수지 재질부터, 스테인리스, 티타늄, 섬유 세라믹 등 다양한 재료를 분사하거나 녹이면서 쌓아서 완성된 형태를 만드는 가공기술이다.
이러한 적층 가공을 통하여 제품을 제작하는 장치인 3D 프린터는, 나노 스케일 수준의 정밀도로 복잡한 제품생산이 가능하며, 디지털 데이터로 설계된 모델을 출력해 제품을 생산하기에 신속한 피드백을 반영하여 시장요구에 대응이 가능하다.
또한, 제품 생산 시 일체로 형성된 제품이 제작됨으로 부품 조립을 최소화하여 고정 비용을 절감할 수 있으며, 이에 따라 제작 공정이 줄어들고 조립 중 발생할 수 있는 여러 불량 요인도 같이 사라져 완제품의 불량률을 낮출 수도 있다.
그리고, 부품이 줄어들고 기존의 부품들을 서로 결합하기 위한 볼트, 너트와 같은 체결 부품 또한 사라져 최종 제품의 무게 및 부피를 줄일 수 있다.
아울러, 기존의 공작기계로는 만들 수 없는 형상의 물건을 제작 가능하여, 기존의 공작기계의 작업난이도에 비해 낮은 작업난이도를 가진다.
그러나, 이러한 적층 가공은 제품 제작과정이 매질을 층층이 적층하기 때문에, 제품을 제작하는 과정에 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
한국특허공개　제10-1977333호(2019.05.03　등록)
이에 본 발명은, 제품 성형의 효율성을 향상시킬 수 있는 제품 성형 장치 및 이를 이용한 제품 성형 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 금속 분말을 적층 가공하는 제품 성형 장치에 있어서, 평면을 형성하며, 분말 공급부 및 제품 수용부가 형성되는 베이스부; 상기 베이스부에 수직하게 배치되는 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 회전축과 직교되는 방향으로 선형 이동 가능한 리코터부를 포함하는 리코터 어셈블리; 상기 베이스부의 상기 분말 공급부에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 금속 분말이 수용되는 분말공급 어셈블리; 상기 제품 수용부에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상면에 상기 리코터 유닛이 상기 분말공급 어셈블리로부터 상기 금속 분말을 공급하는 조형 어셈블리; 및 상기 조형 어셈블리의 상방에 배치되며, 상기 조형 어셈블리의 상면에 적어도 하나의 금속분말 레이어가 형성된 상태에서, 레이저를 조사하여 상기 금속 분말을 소결시키는 레이저 어셈블리;를 포함하고, 상기 회전축과 인접하는 상기 리코터부의 일단 및 상기 일단과 이격되는 타단의 각속도는 동일하며, 이동속도는 서로 다르고, 상기 리코터부가 회전되면서 상기 리코터부의 상기 일단 및 상기 타단이 형성하는 궤적 영역에, 상기 분말공급 어셈블리 및 상기 조형 어셈블리가 배치된다.
또한, 상기 리코터 어셈블리의 상기 리코터부는 상기 회전축을 중심으로 회전되는 제1 동작 및 상기 회전축에 직교하는 방향으로 슬라이딩 이동되는 제2 동작을 수행가능하게 설치되며, 상기 리코터부의 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작은 교번하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 리코터부가 기설정된 제1 위치에서 상기 회전축을 중심으로 180도 회전된 위치에 형성되는 제2 위치로 회전되는 상기 제1 동작이 수행된 다음, 상기 회전축에 인접하는 상기 리코터부의 일단이 상기 제1 위치 측으로 이동되고 상기 회전축과 이격되는 상기 리코터부의 타단이 상기 회전축 측으로 선형 이동되는 제2 동작이 수행될 수 있다.
또한, 상기 리코터 어셈블리는, 상기 리코터부가 회전 동작인 상기 제1 동작을 수행하도록, 상기 리코터부에 제1 회전력을 제공하는 제1 동력 전달부; 및 상기 리코터부가 직선 동작인 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 리코터부에 제2 회전력을 제공하는 제2 동력 전달부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 리코터부는, 일방향으로 길게 연장 형성되며 일면에 직선 기어 유닛이 형성되는 리코터부 몸체와, 상기 리코터부 몸체의 하측에 배치되며 탄성 재질로 형성되고 상기 금속 분말과 접촉되는 블레이드 유닛을 포함하고, 상기 제2 동력 전달부는, 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하며 상기 리코터부 몸체의 상기 직선 기어 유닛과 치합되는 회전 기어 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 동력 전달부는, 상기 리코터부 몸체의 일부가 삽입되며 제2 동력 전달부의 상기 회전 기어 유닛을 완전하게 감싸도록 내부 수용 공간이 형성되고 상기 회전 기어 유닛과 독립적으로 상기 회전 축을 중심으로 회전 가능한 회전 몸체부;를 포함하고, 상기 리코터부 몸체의 일부는, 상기 리코터부가 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작을 수행하는 동안, 상기 회전 몸체부의 상기 내부 수용 공간의 내면 일부와 계속 접촉되고, 상기 내부 수용 공간을 하방을 향하여 개구될 수 있다.
또한, 상기 리코터부는, 상기 리코터부 몸체의 이면에 배치되는 제1 가이드부를 더 포함하고, 상기 회전 몸체부는, 상기 리코터부 상기 제1 가이드부와 치합되는 제2 가이드부를 포함하고, 상기 제1 가이드부 및 제2 가이드부 중 어느 하나에는 상기 제1 동작에 대하여 직교하며 상기 제2 동작에 대하여 평행한 가이드홈이 형성되고, 상기 제1 가이드부 및 제2 가이드부 중 중 다른 하나에는 상기 가이드홈에 삽입되는 가이드돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전 몸체부는, 상기 내부 수용 공간의 측면 일부의 상기 내부 수용 공간의 상면과 마주보는 제1 몸체 유닛과, 상기 내부 수용 공간의 측면의 다른 일부와 마주보는 제2 몸체 유닛을 포함하고, 상기 제2 가이드부는, 상기 제1 몸체 유닛과 상기 제2 몸체 유닛이 상호 연결되는 부분에 형성될 수 있다.
또한, 기설정된 제1 시점에서 상기 리코터부의 상기 블레이드 유닛은, 상기 제1 시점을 기준으로 상기 리코터부의 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작이 순차로 수행된 제2 시점에서 상기 리코터부의 상기 블레이드 유닛과 상기 회전축을 중심으로 동일한 거리만큼 이격된 위치에 위치될 수 있다.
또한, 상기 제2 시점을 기준으로 상기 리코터부의 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작이 순차로 수행된 상태에서 상기 리코터부의 상기 블레이드 유닛은 상기 제1 시점의 상기 블레이드 유닛의 위치와 동일할 수 있다.
또한, 상기 리코터 어셈블리는, 상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부에 선택적으로 회전력을 전달하는 단일의 구동 유닛; 및 상기 구동 유닛의 상기 회전력을 상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부 중 어느 하나에 전달하기 위한 스위칭부를 포함하고, 상기 스위칭부에 의하여 상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부는 상호 배타적으로 상기 구동 유닛의 회전력을 전달받을 수 있다.
또한, 상기 구동 유닛은, 상기 회전축을 중심으로 회전되는 회전 샤프트를 포함하고, 상기 스위칭부는, 상기 회전 샤프트와 함께 회전되며 상기 회전 샤프트의 연장 방향에 대하여 슬라이딩 가능하고, 일측에는 제1 스위칭 기어가 형성되고 타측에는 제2 스위칭 기어가 형성되는 스위칭 유닛과, 상기 스위칭 유닛을 제1위치 및 상기 제1 위치와 다른 제2 위치로 교번하여 이동시키는 스위칭 구동 유닛을 포함하고, 상기 제1 동력 전달부는 상기 제1 스위칭 기어와 치합되는 제1 동력 전달기어가 형성되고 상기 회전 몸체부에 고정되는 제1 동력 전달기어부를 포함하고, 상기 제2 동력 전달부는 상기 제2 스위칭 기어와 치합되는 제2 동력 전달기어가 형성되고 상기 회전 기어 유닛와 함께 회전되는 제2 동력 전달기어부를 포함하며, 상기 스위칭 유닛이 상기 제1 위치에 위치되는 경우, 상기 제1 스위칭 기어와 상기 제1 동력 전달기어가 치합되며, 상기 스위칭 유닛이 상기 제2 위치에 위치되는 경우, 상기 제2 스위칭 기어와 상기 제2 동력 전달기어가 치합될 수 있다.
또한, 상기 스위칭부 및 상기 구동 유닛은 상기 베이스부를 사이에 두고 상기 리코터부와 이격되며, 상기 스위칭 구동 유닛은 상기 베이스부의 하면에 고정되고, 상하방향으로 이동 가능한 스위칭 브래킷을 포함하고, 상기 스위칭부는 일측은 상기 스위칭 브래킷에 고정되며 타측은 상기 스위칭 유닛에 고정되는 연결 브래킷을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 궤적 영역은, 상기 리코터부가 상기 제1 동작의 수행을 개시하는 위치부터 상기 분말공급 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제1 서브 궤적 영역과, 상기 제1 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 조형 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제2 서브 궤적 영역과, 상기 제2 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 제2 동작의 수행을 개시하는 위치까지의 영역인 제3 서브 궤적 영역을 포함하고, 상기 제1 서브 궤적 영역과 상기 제3 서브 궤적 영역에서의 상기 리코터부의 이동속도는 상기 제2 서브 궤적 영역에서의 상기 리코터부의 이동속도 보다 빠를 수 있다.
또한, 상기 베이스부에는 상기 제3 궤적 영역에 위치되며, 잔여 금속 분말이 유입되는 분말 회수홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 궤적 영역은, 원호부와 직선부를 포함하는 반원 형상으로 형성되며, 기설정된 제1 시점에서 상기 리코터부가 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작을 순차로 수행하는 제2 시점까지 상기 리코터부가 회전되는 제1 궤적 영역과, 상기 제2 시점에서 상기 리코터부가 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작을 순차적으로 수행하는 제3 시점까지의 상기 리코터부가 회전되는 제2 궤적 영역으로 형성되며, 상기 제1 궤적 영역과 상기 제2 궤적 영역의 크기는 동일하며, 상기 제1 궤적 영역의 상기 직선부는 상기 제2 궤적 영역의 직선부와 상기 회전축을 사이에 두고 대칭될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예의 다른 측면에 따른 금속 분말을 적층 가공하는 제품 성형 장치를 이용한 제품 성형 방법은 회전축을 중심으로 회전 가능한 리코터부가 이동하여 베이스부의 분말 공급부을 통과하여 상기 분말 공급부의 금속 분말을 이송하는 재료 이송 단계; 상기 리코터부가 이동하여 상기 금속 분말을 상기 베이스부의 제품 수용부에 분배하는 재료 분배 단계; 상기 리코터부가 완전하게 상기 제품 수용부에서 이탈된 상태에서, 상기 베이스부의 상면에 분배된 상기 금속 분말을 레이저 소결시키는 소결 단계; 상기 리코터부가 상기 회전축과 직교되는 방향으로 슬라이딩 이동되어, 상기 재료 이송 단계의 시작 위치로 상기 리코터부가 이동되는 리코터부 복귀 단계;를 포함한다.
또한, 상기 리코터부 복귀 단계 및 상기 재료 이송 단계는 상기 소결 단계와 동시에 수행되며, 상기 재료 분배 단계는 상기 소결 단계가 종료된 다음 수행될 수 있다.
또한, 상기 리코터부가 회전되면서 상기 리코터부의 상기 일단 및 상기 타단이 형성하는 궤적 영역은, 상기 리코터부가 상기 회전축을 기준으로 한 회전 동작인 제1 동작의 수행을 개시하는 위치부터 상기 분말공급 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제1 서브 궤적 영역과, 상기 제1 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 조형 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제2 서브 궤적 영역을 포함하고, 상기 재료 이송 단계에서, 상기 리코터부는 상기 제1 서브 궤적 영역을 이동하며, 상기 재료 분배 단계에서, 상기 리코터부는 상기 제2 서브 궤적 영역을 이동하고, 상기 재료 이송 단계가 수행된 상태에서, 상기 리코터부는 상기 소결 단계가 종료될 때까지, 상기 재료 이송 단계가 완료된 위치에 대기할 수 있다.
또한, 상기 궤적 영역은, 상기 제2 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 리코터가 상기 회전축과 직교되는 방향으로 슬라이딩 운동하는 제2 동작의 수행을 개시하는 위치까지의 영역인 제3 서브 궤적 영역을 더 포함하고, 상기 제품 수용부에 분배되지 않은 잔여 금속 분말을 스위핑하여, 상기 베이스부의 분말 회수홀에 이송시키며, 상기 제3 서브 궤적 영역을 이동하는 재료 처리 단계를 더 포함하고, 상기 재료 처리 단계는, 상기 재료 분배 단계 및 상기 리코터부 복귀 단계 사이에 수행되며, 상기 소결 단계가 수행되는 시간은, 상기 재료 처리 단계, 상기 리코터부 복귀 단계 및 상기 재료 이송 단계가 순차적으로 수행되는 시간보다 크거나 같을 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 제품 성형의 효율성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제품 성형 장치이다.
도 2는 도 1의 리코터 어셈블리를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 리코터 어셈블리가 분해된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 리코터 어셈블리가 제1 동작을 수행시의 A-A 선도에 따른 단면을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 리코터 어셈블리가 제2 동작을 수행시의 A-A 선도에 따른 단면을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 리코터부가 제1 동작의 수행을 개시하기 전 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 리코터부가 제1 동작을 수행하여, 제1 서브 궤적 영역을 통과한 시점의 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 리코터부가 제1 동작을 수행하여, 제2 서브 궤적 영역을 통과한 시점의 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8의 리코터부가 제1 동작을 수행하여, 제3 서브 궤적 영역이 종료된 시점의 상태를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 리코터부가 제2 동작을 수행하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10의 리코터부가 제2 동작을 종료한 시점의 상태를 보여주는 도면이다.
도 12(a)는 도 6의 제1 동작을 수행하기 전 상태의 리코터 어셈블리의 단면을 보여주는 도면이다.
도 12(b)는 도 11의 제2 동작을 종료한 상태의 리코터 어셈블리의 단면을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 1의 제품 성형 장치를 이용한 제품 성형 방법을 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제품 성형 장치를 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1의 리코터 어셈블리를 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2의 리코터 어셈블리의 분해된 상태를 보여주는 도면이다. 또한, 도 4는 도 2의 리코터 어셈블리가 제1 동작을 수행시의 A-A 선도에 따른 단면을 보여주는 도면이며, 도 5는 도 2의 리코터 어셈블리가 제2 동작을 수행시의 A-A 선도에 따른 단면을 보여주는 도면이다.
먼저, 도 1 내지 도 5을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제품 성형 장치(1)는 작업 공간을 제공하는 챔버(500)와, 챔버(500) 내부에 마련되며 평면을 형성하며 분말 공급부(512), 제품 수용부(513) 및 분말 회수홀(514)이 형성되는 베이스부(510)와, 베이스부(510)에 수직하게 배치되는 회전축(2)을 중심으로 회전 가능하며, 회전축(2)과 직교되는 방향으로 선형 이동 가능한 리코터부(110)를 포함하는 리코터 어셈블리(100)와, 베이스부(510)의 분말 공급부(512)에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 금속 분말이 수용되는 분말공급 어셈블리(200)와, 제품 수용부(513)에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상면에 리코터 유닛(110)이 분말공급 어셈블리(200)로부터 상기 금속 분말을 공급하는 조형 어셈블리(300)와, 조형 어셈블리(300)의 상방에 배치되며, 조형 어셈블리(300)의 상면에 적어도 하나의 금속분말 레이어가 형성된 상태에서, 레이저를 조사하여 상기 금속 분말을 소결시키는 레이저 어셈블리(400)를 포함한다. 한편, 챔버(500)는 상기 작업 공간에 불활성 기체를 공급하는 불활성 가스 공급부를 더 포함할 수 있으며, 챔버(500)는 일면에 형성되는 도어에 의하여 상기 작업 공간이 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 분말 공급부(512), 제품 수용부(513) 및 분말 회수홀(514)은 베이스부(510)에 관통 형성될 수 있으며, 예시적으로 분말 공급부(512) 및 제품 수용부(513)는 원형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제품 성형 장치(1)는, 리코터부(110)가 회전축(A)을 중심으로 회전하며, 분말공급 어셈블리(200)의 금속 분말을 조형 어셈블리(300)의 상면에 이송한다. 그 다음, 상기 금속 분말이 도포된 조형 어셈블리(300)의 상면에 레이저를 조사하여, 상기 금속 분말이 원하는 패턴으로 형성되도록 하고, 이러한 과정이 반복되면서, 입체적인 제품을 형성할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 제품 성형 장치(1)는, 리코터부(110)의 상기 분말 공급 과정 및 정위치 복귀 과정이 보다 신속하게 이루어지도록 함으로써, 전체적인 공정 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
이에, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 제품 성형 장치(1)의 리코터 어셈블리(100)의 구성을 보다 상세하게 설명한다.
리코터 어셈블리(100)는 리코터부(110)를 회전축(2) 중심으로 회전하는 제1 동작을 수행하도록 리코터부(110)에 제1 회전력을 제공하는 제1 동력 전달부(120), 리코터부(110)를 회전축(2)과 직교되는 방향으로 선형 이동하는 제2 동작을 수행하도록 리코터부(110)에 제2 회전력을 제공하는 제2 동력 전달부(130), 제1 동작과 제2 동작을 교번하게 동작할 수 있도록 제1 동력 전달부(120)와 제2 동력 전달부(130) 중 어느 하나에 연결되는 스위칭부(140), 제1 동력 전달부(120) 및 제2 동력 전달부(130)에 선택적으로 회전력을 전달하는 단일의 구동 유닛(160)을 포함하고, 구동 유닛(160)은 회전축(2)을 중심으로 회전되는 회전 샤프트(150)를 포함한다. 또한, 리코터 어셈블리(100)는 리코터 어셈블리(100)와 베이스부(510)를 결합하는 하부 고정 하우징(170)와 상부 고정 하우징(180)을 포함하며, 리코터 어셈블리(100)의 구동을 원활하게 하는 윤활 유닛(190), 윤활 유닛(190)을 고정시키는 체결 유닛(191) 및 리코터 어셈블리(100)를 배치하기 위해 형성된 베이스부(510)의 개구를 밀폐시키기 위한 패킹 유닛(192)을 더 포함한다.
리코터부(110)는 일방향으로 길게 연장 형성되는 리코터부 몸체(1100), 리코터부 몸체(1100)의 일면에 형성되는 직선 기어 유닛(1101), 리코터부 몸체(1100) 이면에 형성되는 제1 가이드부(1102), 리코터부 몸체(1100)의 하측에 배치되며 탄성 재질로 형성되고 금속 분말과 접촉되는 블레이드 유닛(1103)을 포함한다.
한편, 제1 동력 전달부(120)는 리코터부 몸체(1100)의 일부가 삽입되며 제2 동력 전달부(130)의 회전 기어 유닛(1310)을 완전하게 감싸도록 내부 수용 공간(1213)이 형성되고 회전 기어 유닛(1310)과 독립적으로 회전축(2)을 중심으로 회전 가능한 회전 몸체부(1210)를 포함한다.
리코터부 몸체(1100)의 일부는 리코터부(110)이 제1 동작 및 제2 동작을 수행하는 동안, 회전 몸체부(1210)의 내부 수용 공간(1213)의 내면 일부와 계속 접촉되며, 내부 수용 공간(1213)은 하방을 향하여 개구되어 형성된다.
또한, 회전 몸체부(1210)는 리코터부(110)의 제1 가이드부(1102)와 치합되는 제2 가이드부(1214)를 포함하고, 제1 가이드부(1102) 및 제2 가이드부(1214) 중 어느 하나에는 제1 동작에 대하여 직교하며 제2 동작에 대하여 평행한 가이드홈이 형성되고, 제1 가이드부(1102) 및 제2 가이드부(1214) 중 다른 하나에는 가이드홈에 삽입되는 가이드돌기가 형성된다.
회전 몸체부(1210)는 내부 수용 공간(1213)의 측면 일부의 내부 수용 공간(1213)의 상면과 마주보는 제1 몸체 유닛(1211)과, 내부 수용 공간(1213)의 측면의 다른 일부와 마주보는 제2 몸체 유닛(1212)을 포함하고, 제2 가이드부(1214)는, 제1 몸체 유닛(1211)과 제2 몸체 유닛(1212)이 상호 연결되는 부분에 형성된다.
그리고 제1 동력 전달부(120)는 회전 몸체부(1210)에 고정되는 제1 동력 전달기어부(1200)를 포함하고, 제1 동력 전달기어부(1200)는 스위칭부(140)에부터 회전력을 전달받는 제1 동력 전달기어(1201)를 포함한다.
한편, 제2 동력 전달부(130)는 회전축(2)을 중심으로 회전하는 제2 동력 전달기어부(1300)와 제2 동력 전달기어부(1300)와 연결되고, 리코터부 몸체(1100)의 직선 기어 유닛(1101)과 치합되는 회전 기어 유닛(1310)을 포함한다.
이때, 제2 동력 전달기어부(1300)는 스위칭부(140)로부터 회전력을 전달받는 제2 동력 전달기어(1301)를 포함한다.
한편, 스위칭부(140)는 제1 동력 전달부(120)와 제2 동력 전달부(130) 중 어느 하나에 구동 유닛(160)의 회전력을 전달한다. 즉, 제1 동력 전달부(120)와 제2 동력 전달부(130)는 스위칭부(140)에 의하여 상호 배타적으로 구동 유닛(160)의 회전력을 전달받는다.
스위칭부(140)은 회전 샤프트(150)와 함께 회전되며, 회전 샤프트(150)의 연장 방향에 대하여 슬라이딩 가능하고, 일측에는 제1 스위칭 기어(1401)가 형성되고 타측에는 제2 스위칭 기어(1402)가 형성되는 스위칭 유닛(1400)과, 스위칭 유닛(1400)을 제1 위치 및 제1 위치와 다른 제2 위치로 교번하여 이동시키는 스위칭 구동 유닛(1410)을 포함한다.
그리고, 스위칭 유닛(1400)이 제1 위치에 위치되는 경우, 제1 스위칭 기어(1401)와 제1 동력 전달기어(1201)가 치합되며, 스위칭 유닛(1400)이 제2 위치에 위치되는 경우, 제2 스위칭 기어(1402)와 제2 동력 전달기어(1301)가 치합된다.
한편, 스위칭부(140) 및 구동 유닛(160)은 베이스부(510)를 사이에 두고 리코터부(110)와 이격되어 배치되고, 스위칭 구동 유닛(1410)은 베이스부(510) 하면에 고정된다.
이때, 스위칭 구동 유닛(1410)은 스위칭 구동 몸체(1414)와 스위칭 구동 몸체(1414) 하부에 형성되는 상하방향으로 이동 가능한 스위칭 브래킷(1411)을 포함하고, 일측은 스위칭 브래킷(1411)에 고정되며 타측은 스위칭 유닛(1400)에 고정되는 연결 브래킷(1412) 및 일측은 스위칭 구동 몸체(1414)에 고정되며 타측은 하부 고정 하우징(170)에 고정되는 고정 브래킷(1413)을 포함한다.
즉, 스위칭 구동 유닛(1410)에 의하여 스위칭 유닛(1400)이 상하방향으로 이동되어, 스위칭 구동 유닛(1410)이 제1 위치에 위치되는 경우 리코터부(110)는 제1 동작을 수행하며, 스위칭 구동 유닛(1410)이 제2 위치에 위치되는 경우 리코터부(110)은 제2 동작을 수행한다.
한편, 기설정된 제1 시점에서 리코터부(110)의 블레이드 유닛(1103)은, 제1 시점을 기준으로 리코터부(110)의 제1 동작 및 제2 동작이 순차로 수행된 제2 시점에서 리코터부(110)의 블레이드 유닛(1103)과 회전축(2)을 중심으로 동일한 거리만큼 이격된 위치에 위치하며, 제2 시점을 기준으로 리코터부(110)의 제1 동작 및 제2 동작이 순차로 수행된 상태에서 리코터부(110)의 블레이드 유닛(1103)은 제1 시점의 블레이드 유닛(1103)의 위치와 동일하다.
이때, 기설정된 제1 시점은 바람직하게 최초 제품 성형 장치(1)을 작동 시의 시점이다.
제안되는 실시예에 의하면, 단일의 구동 유닛(160)의 회전력을 스위칭부(140)에 의하여 제1 동력 전달부(120) 또는 제2 동력 전달부(130) 중 어느 하나에 전달하므로 복수의 구동 유닛을 필요로 하지 않아 컴팩트한 구조 및 크기를 가지는 장점이 있다.
또한, 리코터 어셈블리(110)의 리코터부(110)가 회전축(2) 중심으로 회전 시, 회전축(2)과 인접하는 리코터부(110)의 일단 및 상기 일단과 이격되는 타단의 각속도는 동일하게 형성되며, 이동속도는 서로 다르게 형성된다. 그리고, 리코터부(110)가 회전되면서 리코터부의 일단 및 타단이 형성하는 궤적 영역(A)에, 분말공급 어셈블리(200) 및 조형 어셈블리(300)가 배치된다.
또한, 리코터부(110)가 회전축(2)을 중심으로 회전하는 제1 동작 및 회전축(2)에 직교하는 방향으로 슬라이딩 이동 또는 선형 이동되는 제2 동작은 서로 교번하여 수행되어 리코터부(110)는 분말공급 어셈블리(200)와 조형 어셈블리(300)의 상단을 일방향으로만 지나간다.
제안되는 실시예에 의하면, 리코터부(110)는 분말공급 어셈블리(200)와 조형 어셈블리(300)의 상단을 일방향으로만 지나감으로 공급된 금속 분말의 방향성이 향상될 수 있으며, 금속분말 레이어에 대한 간섭을 최소화하는 장점이 있다. 또한, 제1 동작이 수행된 이후 레이저 어셈블리(400)가 레이저를 조사하는 중 제2 동작이 수행될 수 있어 제품을 성형하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 제품 성형 장치(1) 중 리코터 어셈블리(100)의 리코터부(110)에 대해서 보다 상세히 설명한다.
도 6은 도 2의 리코터부가 제1 동작의 수행을 개시하기 전 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6의 리코터부가 제1 동작을 수행하여, 제1 서브 궤적 영역을 통과한 시점의 상태를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 8은 도 7의 리코터부가 제1 동작을 수행하여, 제2 서브 궤적 영역을 통과한 시점의 상태를 보여주는 도면이고, 도 9는 도 8의 리코터부가 제1 동작을 수행하여, 제3 서브 궤적 영역을 통과한 시점의 상태를 보여주는 도면이다. 또한, 도 10은 도 9의 리코터부가 제2 동작을 수행하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 11은 도 10의 리코터부가 제2 동작을 종료한 시점의 상태를 보여주는 도면이다. 도 12(a)는 도 6의 제1 동작을 수행하기 전 상태의 리코터 어셈블리의 단면도를 보여주는 도면이며, 도 12(b)는 도 11의 제2 동작을 종료한 상태의 리코터 어셈블리의 단면도를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 12를 참조하면, 리코터부(110)가 기설정된 제1 위치에서 회전축(2)을 중심으로 180도 회전된 위치에 형성되는 제2 위치로 회전되는 제1 동작이 수행된 다음, 회전축(2)에 인접하는 리코터부(110)의 일단이 제1 위치 측으로 이동되고 회전축(2)과 이격되는 리코터부의 타단이 회전축(2) 측으로 선형 이동되는 제2 동작을 수행한다.
이때, 기설정된 제1 시점은 바람직하게 최초 제품 성형 장치(1)을 작동 시의 시점이다.
한편, 궤적영역(A)은 리코터부(110)가 제1 동작의 수행을 개시하는 위치부터 분말공급 어셈블리(200)의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제1 서브 궤적 영역(AS1)과, 제1 서브 궤적 영역(AS1)이 종료된 위치에서 조형 어셈블리(300)의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제2 서브 궤적 영역(AS2)과, 제2 서브 궤적 영역(AS2)이 종료된 위치에서 제2 동작의 수행을 개시하는 위치까지의 영역인 제3 서브 궤적 영역(AS3)을 포함한다.
이때, 제1 서브 궤적 영역(AS1)과 제3 서브 궤적 영역(AS3)에서의 리코터부(110)의 이동속도는 제2 서브 궤적 영역(AS2)에서의 리코터부(110)의 이동속도 보다 빠르다. 이는, 제2 서브 궤적 영역(AS2)을 리코터부(110)가 통과하는 과정에서, 조형 어셈블리(300)의 상면에 상기 금속 분말을 보다 균일하게 공급하기 위하여, 상대적으로 제1 서브 궤적 영역(AS1)과 제3 서브 궤적 영역(AS3)에서의 리코터부(110)의 이동속도보다 제2 서브 궤적 영역(AS2)에서의 리코터부(110)의 이동속도는 작게 형성된다.
또한, 궤적 영역(A)은, 원호부와 직선부를 포함하는 반원 형상으로 형성되며, 기설정된 제1 시점(t1)에서 리코터부(110)가 제1 동작 및 제2 동작을 순차로 수행하는 제2 시점(t2)까지 리코터부(110)가 회전되는 제1 궤적 영역(A1)과, 제2 시점에서 리코터부(110)가 제1 동작 및 제2 동작을 순차적으로 수행하는 제3 시점(t3)까지의 리코터부(110)가 회전되는 제2 궤적 영역(A2)으로 형성된다.
이때, 제1 궤적 영역(A1)과 제2 궤적 영역(A2)의 크기는 동일하며, 제1 궤적 영역(A1)의 직선부는 제2 궤적 영역(A2)의 직선부와 회전축(2)을 사이에 두고 대칭된다.
또한, 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2)에서의 리코터부(110)는 도 12(a)와 도 12(b)에 도시된 것과 같이 회전축(2)을 중심으로 동일한 거리만큼 이격된 위치에 위치하고, 제1 시점과 제3 시점에서의 리코터부(110)의 위치는 동일하다.
즉, 리코터부(110)의 위치는, 최초 시작 시점인 제1 시점(t1)과 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작이 2회 반복된 시점인 제3 시점(t3)에서 동일하다. 그리고, 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작이 1회 수행된 시점인 제2 시점(t2)에서의 리코터부(110)의 위치는 제1 시점(t1) 및 제3 시점(t3)에서의 리코터부(110)의 위치와 중심축(2)을 사이에 두고 동일한 거리만큼 이격된다.
한편, 제3 궤적 영역에 해당되는 베이스부(510)에는 잔여 금속 분말이 유입되는 분말 회수홀(514)이 형성된다. 즉, 제1 동작이 종료된 리코터부(110) 하방에 분말 회수홀(514)이 배치된다.
제안되는 실시예에 의하면, 1 서브 궤적 영역과 제3 서브 궤적 영역에서의 리코터부(110)의 이동속도는 제2 서브 궤적 영역에서의 리코터부(110)의 이동속도 보다 빠름으로 제품을 성형하는데 걸리는 시간을 단축시키며, 제2 서브 궤적 영역에서의 리코터부(110)의 이동속도는 1 서브 궤적 영역과 제3 서브 궤적 영역에서의 리코터부(110)의 이동속도 보다 작게 형성됨으로써 조형 어셈블리(300)의 상면에 정밀한 금속분말 레이어를 형성시킬 수 있다.
이하에서는, 전술한 제품 성형 장치(1)를 이용하여 제품을 성형하는 방법을 상세히 설명한다.
도 13은 도 1의 제품 성형 장치를 이용하여 제품을 성형하는 방법을 보여주는 도면이다.
본 실시예에는 제품 성형 장치(1)를 이용한 제품 성형 방법에 관한 구성으로, 제품 성형 장치(1) 구성에 있어서는 도 1 내지 도 12에서 도시되는 제품 성형 장치(1)의 구성과 실직적으로 동일하므로, 중복되는 내용에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략하게 언급하며, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 13을 참조하면, 앞서서 설명한 제품 성형 장치(1)를 이용한 제품 성형 방법에 있어서,
먼저, 회전축(2)을 중심으로 회전 가능한 리코터부(110)가 이동하여 베이스부(510)의 분말 공급부(512)을 통과하여 분말 공급부(512)의 금속 분말을 이송하는 재료 이송 단계(S110)가 수행된다.
그 다음, 리코터부(110)가 이동하여 금속 분말을 베이스부(510)의 제품 수용부(513)에 분배하는 재료 분배 단계(S120)가 수행된다.
그 다음, 리코터부(110)가 완전하게 제품 수용부(513)에서 이탈된 상태에서, 베이스부(510)의 상면에 분배된 금속 분말을 레이저 소결시키는 소결 단계(S130)가 수행된다.
그 다음, 리코터부(110)가 회전축(2)과 직교되는 방향으로 슬라이딩 이동되어, 재료 이송 단계(S110)의 시작 위치로 리코터부(110)가 이동되는 리코터부 복귀 단계(S150)가 수행된다.
이때, 리코터부 복귀 단계(S150) 및 재료 이송 단계(S110)는 소결 단계(S130)와 동시에 수행되며, 재료 분배 단계(S120)는 소결 단계(S130)가 종료된 다음 수행된다.
보다 상세히, 재료 이송 단계(S110)에서, 리코터부(110)는 제1 서브 궤적 영역(AS1)을 이동하며, 재료 분배 단계(S120)에서, 리코터부(110)는 제2 서브 궤적 영역(AS2)을 이동하고, 재료 이송 단계(S110)가 수행된 상태에서, 리코터부(110)는 소결 단계(S130)가 종료될 때까지, 재료 이송 단계(S110)가 완료된 위치에 대기한다.
한편, 재료 분배 단계(S120)가 수행된 다음, 제품 수용부(513)에 분배되지 않은 잔여 금속 분말을 스위핑하여, 베이스부(510)의 분말 회수홀(514)에 이송시키는, 제3 서브 궤적 영역을 이동하는 재료 처리 단계(S140)가 수행된다.
이때, 재료 처리 단계(S140)는, 재료 분배 단계(S120) 및 리코터부 복귀 단계(S150) 사이에 수행되며, 소결 단계(S130)가 수행되는 시간은, 재료 처리 단계(S140), 리코터부 복귀 단계(S150) 및 재료 이송 단계(S110)가 순차적으로 수행되는 시간보다 크거나 같다. 즉, 소결 단계(S130)가 수행되는 시간 동안, 재료 처리 단계(S140), 리코터부 복귀 단계(S150) 및 재료 이송 단계(S110)가 수행됨으로써, 제품 성형 공정 시간이 단축될 수 있는 장점이 있다.
한편, 리코터부 복귀 단계(S150) 수행된 다음, 제품 성형 작업의 종료를 판단하는 작업 종료 단계(S160)가 수행되어, 작업을 종료하거나 각 수행 단계를 반복 수행한다.
제안되는 일 실시예에 의하면, 리코터부 복귀 단계(S150) 및 재료 이송 단계(S110)는 소결 단계(S130)와 동시에 수행되어 제품을 성형하는데 걸리는 시간을 효율적으로 사용할 수 있다.
보다 상세히, 재료 이송 단계(S110)가 수행된 상태에서, 리코터부(110)는 소결 단계(S130)가 종료될 때까지, 리코터부 복귀 단계(S150)를 수행하고 재료 이송 단계(S110)가 완료된 위치에 대기하여, 소결 단계(S130)가 종료되면 신속하게 재료 분배 단계(S120)가 수행되어 제품 성형 시간을 단축시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1 : 제품 성형 장치 2 : 회전축
100 : 리코터 어셈블리 110 : 리코터부
1100 : 리코터 몸체부 1101 : 직선 기어 유닛
1102 : 제1 가이드부 1103 : 블레이드 유닛
120 : 제1 동력 전달부 1200 : 제1 동력 전달기어부
1201 : 제1 동력 전달기어 1210 : 회전 몸체부
1211 : 제1 몸체부 1212 : 제2 몸체부
1213 : 내부공간 1214 : 제2 가이드부
130 : 제2 동력 전달부 1300 : 제2 동력 전달기어부
1301 : 제2 동력 전달기어 1310 : 회전 기어 유닛
140 : 스위칭부 1400 : 스위칭 유닛
1401 : 제1 스위칭 기어 1402 : 제2 스위칭 기어
1410 : 스위칭 구동 유닛 1411 : 스위칭 브래킷
1412 : 연결 브래킷 1413 : 고정 브래킷
1414 : 스위칭 구동 몸체
150 : 회전 샤프트 160 : 구동 유닛
170 : 하부 고정 하우징 180 : 상부 고정 하우징
190 : 윤활 유닛 191 : 체결 유닛
192 : 패킹 유닛
200 : 분말 공급 어셈블리 300 : 조형 어셈블리
400 : 레이저 어셈블리
500 : 챔버 510 : 베이스부
512 : 분말 공급부 513 : 제품 수용부
514 : 분말 회수홀
A : 궤적영역 A1 : 제1 궤적 영역
A2 : 제2 궤적 영역 A3 : 제3 궤적 영역
AS1 : 제1 서브 궤적 영역 AS2 : 제2 서브 궤적 영역
AS3 : 제3 서브 궤적 영역

Claims (20)

  1. 금속 분말을 적층 가공하는 제품 성형 장치에 있어서,
    평면을 형성하며, 분말 공급부 및 제품 수용부가 형성되는 베이스부;
    상기 베이스부에 수직하게 배치되는 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 상기 회전축과 직교되는 방향으로 선형 이동 가능한 리코터부를 포함하는 리코터 어셈블리;
    상기 베이스부의 상기 분말 공급부에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 금속 분말이 수용되는 분말공급 어셈블리;
    상기 제품 수용부에 상하 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상면에 상기 리코터 유닛이 상기 분말공급 어셈블리로부터 상기 금속 분말을 공급하는 조형 어셈블리; 및
    상기 조형 어셈블리의 상방에 배치되며, 상기 조형 어셈블리의 상면에 적어도 하나의 금속분말 레이어가 형성된 상태에서, 레이저를 조사하여 상기 금속 분말을 소결시키는 레이저 어셈블리;를 포함하고,
    상기 회전축과 인접하는 상기 리코터부의 일단 및 상기 일단과 이격되는 타단의 각속도는 동일하며, 이동속도는 서로 다르고,
    상기 리코터부가 회전되면서 상기 리코터부의 상기 일단 및 상기 타단이 형성하는 궤적 영역에, 상기 분말공급 어셈블리 및 상기 조형 어셈블리가 배치되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 리코터 어셈블리의 상기 리코터부는 상기 회전축을 중심으로 회전되는 제1 동작 및 상기 회전축에 직교하는 방향으로 슬라이딩 이동되는 제2 동작을 수행가능하게 설치되며,
    상기 리코터부의 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작은 교번하여 수행되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 리코터부가 기설정된 제1 위치에서 상기 회전축을 중심으로 180도 회전된 위치에 형성되는 제2 위치로 회전되는 상기 제1 동작이 수행된 다음, 상기 회전축에 인접하는 상기 리코터부의 일단이 상기 제1 위치 측으로 이동되고 상기 회전축과 이격되는 상기 리코터부의 타단이 상기 회전축 측으로 선형 이동되는 제2 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 리코터 어셈블리는,
    상기 리코터부가 회전 동작인 상기 제1 동작을 수행하도록, 상기 리코터부에 제1 회전력을 제공하는 제1 동력 전달부; 및
    상기 리코터부가 직선 동작인 상기 제2 동작을 수행하도록, 상기 리코터부에 제2 회전력을 제공하는 제2 동력 전달부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 리코터부는, 일방향으로 길게 연장 형성되며 일면에 직선 기어 유닛이 형성되는 리코터부 몸체와, 상기 리코터부 몸체의 하측에 배치되며 탄성 재질로 형성되고 상기 금속 분말과 접촉되는 블레이드 유닛을 포함하고,
    상기 제2 동력 전달부는, 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하며 상기 리코터부 몸체의 상기 직선 기어 유닛과 치합되는 회전 기어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 동력 전달부는, 상기 리코터부 몸체의 일부가 삽입되며 상기 제2 동력 전달부의 상기 회전 기어 유닛을 완전하게 감싸도록 내부 수용 공간이 형성되고 상기 회전 기어 유닛과 독립적으로 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 회전 몸체부;를 포함하고,
    상기 리코터부 몸체의 일부는, 상기 리코터부가 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작을 수행하는 동안, 상기 회전 몸체부의 상기 내부 수용 공간의 내면 일부와 계속 접촉되고,
    상기 내부 수용 공간은 하방을 향하여 개구되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 리코터부는, 상기 리코터부 몸체의 이면에 배치되는 제1 가이드부를 더 포함하고,
    상기 회전 몸체부는, 상기 리코터부의 상기 제1 가이드부와 치합되는 제2 가이드부를 포함하고,
    상기 제1 가이드부 및 제2 가이드부 중 어느 하나에는 상기 제1 동작에 대하여 직교하며 상기 제2 동작에 대하여 평행한 가이드홈이 형성되고, 상기 제1 가이드부 및 제2 가이드부 중 다른 하나에는 상기 가이드홈에 삽입되는 가이드돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 회전 몸체부는, 상기 내부 수용 공간의 측면 일부의 상기 내부 수용 공간의 상면과 마주보는 제1 몸체 유닛과, 상기 내부 수용 공간의 측면의 다른 일부와 마주보는 제2 몸체 유닛을 포함하고,
    상기 제2 가이드부는, 상기 제1 몸체 유닛과 상기 제2 몸체 유닛이 상호 연결되는 부분에 형성되는 제품 성형 장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    기설정된 제1 시점에서 상기 리코터부의 상기 블레이드 유닛은, 상기 제1 시점을 기준으로 상기 리코터부의 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작이 순차로 수행된 제2 시점에서 상기 리코터부의 상기 블레이드 유닛과 상기 회전축을 중심으로 동일한 거리만큼 이격된 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 시점을 기준으로 상기 리코터부의 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작이 순차로 수행된 상태에서 상기 리코터부의 상기 블레이드 유닛은 상기 제1 시점의 상기 블레이드 유닛의 위치와 동일한 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 리코터 어셈블리는,
    상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부에 선택적으로 회전력을 전달하는 단일의 구동 유닛; 및
    상기 구동 유닛의 상기 회전력을 상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부 중 어느 하나에 전달하기 위한 스위칭부를 포함하고,
    상기 스위칭부에 의하여 상기 제1 동력 전달부 및 상기 제2 동력 전달부는 상호 배타적으로 상기 구동 유닛의 회전력을 전달받는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 구동 유닛은, 상기 회전축을 중심으로 회전되는 회전 샤프트를 포함하고,
    상기 스위칭부는, 상기 회전 샤프트와 함께 회전되며 상기 회전 샤프트의 연장 방향에 대하여 슬라이딩 가능하고, 일측에는 제1 스위칭 기어가 형성되고 타측에는 제2 스위칭 기어가 형성되는 스위칭 유닛과, 상기 스위칭 유닛을 제1위치 및 상기 제1 위치와 다른 제2 위치로 교번하여 이동시키는 스위칭 구동 유닛을 포함하고,
    상기 제1 동력 전달부는 상기 제1 스위칭 기어와 치합되는 제1 동력 전달기어가 형성되고 상기 회전 몸체부에 고정되는 제1 동력 전달기어부를 포함하고,
    상기 제2 동력 전달부는 상기 제2 스위칭 기어와 치합되는 제2 동력 전달기어가 형성되고 상기 회전 기어 유닛와 함께 회전되는 제2 동력 전달기어부를 포함하며,
    상기 스위칭 유닛이 상기 제1 위치에 위치되는 경우, 상기 제1 스위칭 기어와 상기 제1 동력 전달기어가 치합되며, 상기 스위칭 유닛이 상기 제2 위치에 위치되는 경우, 상기 제2 스위칭 기어와 상기 제2 동력 전달기어가 치합되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 스위칭부 및 상기 구동 유닛은 상기 베이스부를 사이에 두고 상기 리코터부와 이격되며,
    상기 스위칭 구동 유닛은 상기 베이스부의 하면에 고정되고, 상하방향으로 이동 가능한 스위칭 브래킷을 포함하고,
    상기 스위칭 구동 유닛은 일측은 상기 스위칭 브래킷에 고정되며 타측은 상기 스위칭 유닛에 고정되는 연결 브래킷을 더 포함하는 제품 성형 장치.
  14. 제2 항에 있어서,
    상기 궤적 영역은, 상기 리코터부가 상기 제1 동작의 수행을 개시하는 위치부터 상기 분말공급 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제1 서브 궤적 영역과, 상기 제1 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 조형 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제2 서브 궤적 영역과, 상기 제2 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 제2 동작의 수행을 개시하는 위치까지의 영역인 제3 서브 궤적 영역을 포함하고,
    상기 제1 서브 궤적 영역과 상기 제3 서브 궤적 영역에서의 상기 리코터부의 이동속도는 상기 제2 서브 궤적 영역에서의 상기 리코터부의 이동속도 보다 빠른 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 베이스부에는 상기 제3 궤적 영역에 위치되며, 잔여 금속 분말이 유입되는 분말 회수홀이 형성되는 제품 성형 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 궤적 영역은, 원호부와 직선부를 포함하는 반원 형상으로 형성되며,
    기설정된 제1 시점에서 상기 리코터부가 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작을 순차로 수행하는 제2 시점까지 상기 리코터부가 회전되는 제1 궤적 영역과,
    상기 제2 시점에서 상기 리코터부가 상기 제1 동작 및 상기 제2 동작을 순차적으로 수행하는 제3 시점까지의 상기 리코터부가 회전되는 제2 궤적 영역으로 형성되며,
    상기 제1 궤적 영역과 상기 제2 궤적 영역의 크기는 동일하며,
    상기 제1 궤적 영역의 상기 직선부는 상기 제2 궤적 영역의 직선부와 상기 회전축을 사이에 두고 대칭되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 장치.
  17. 금속 분말을 적층 가공하는 제품 성형 장치를 이용한 제품 성형 방법에 있어서,
    회전축을 중심으로 회전 가능한 리코터부가 이동하여 베이스부의 분말 공급부을 통과하여 상기 분말 공급부의 금속 분말을 이송하는 재료 이송 단계;
    상기 리코터부가 이동하여 상기 금속 분말을 상기 베이스부의 제품 수용부에 분배하는 재료 분배 단계;
    상기 리코터부가 완전하게 상기 제품 수용부에서 이탈된 상태에서, 상기 베이스부의 상면에 분배된 상기 금속 분말을 레이저 소결시키는 소결 단계;
    상기 리코터부가 상기 회전축과 직교되는 방향으로 슬라이딩 이동되어, 상기 재료 이송 단계의 시작 위치로 상기 리코터부가 이동되는 리코터부 복귀 단계;를 포함하는 제품 성형 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 리코터부 복귀 단계 및 상기 재료 이송 단계는 상기 소결 단계와 동시에 수행되며,
    상기 재료 분배 단계는 상기 소결 단계가 종료된 다음 수행되는 것을 특징으로 하는 제품 성형 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 리코터부가 회전되면서 상기 리코터부의 상기 일단 및 상기 타단이 형성하는 궤적 영역은, 상기 리코터부가 상기 회전축을 기준으로 한 회전 동작인 제1 동작의 수행을 개시하는 위치부터 상기 분말공급 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제1 서브 궤적 영역과, 상기 제1 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 조형 어셈블리의 상면을 지난 위치까지의 영역인 제2 서브 궤적 영역을 포함하고,
    상기 재료 이송 단계에서, 상기 리코터부는 상기 제1 서브 궤적 영역을 이동하며,
    상기 재료 분배 단계에서, 상기 리코터부는 상기 제2 서브 궤적 영역을 이동하고,
    상기 재료 이송 단계가 수행된 상태에서, 상기 리코터부는 상기 소결 단계가 종료될 때까지, 상기 재료 이송 단계가 완료된 위치에 대기하는 것을 특징으로 하는 제품 성형 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 궤적 영역은, 상기 제2 서브 궤적 영역이 종료된 위치에서 상기 리코터가 상기 회전축과 직교되는 방향으로 슬라이딩 운동하는 제2 동작의 수행을 개시하는 위치까지의 영역인 제3 서브 궤적 영역을 더 포함하고,
    상기 제품 수용부에 분배되지 않은 잔여 금속 분말을 스위핑하여, 상기 베이스부의 분말 회수홀에 이송시키며, 상기 제3 서브 궤적 영역을 이동하는 재료 처리 단계를 더 포함하고,
    상기 재료 처리 단계는, 상기 재료 분배 단계 및 상기 리코터부 복귀 단계 사이에 수행되며,
    상기 소결 단계가 수행되는 시간은, 상기 재료 처리 단계, 상기 리코터부 복귀 단계 및 상기 재료 이송 단계가 순차적으로 수행되는 시간보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 제품 성형 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116727691A (zh) * 2023-07-11 2023-09-12 浙江拓博环保科技有限公司 基于数字化管理的金属3d打印方法及系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020195746A1 (en) * 2001-06-22 2002-12-26 Hull Charles W. Recoating system for using high viscosity build materials in solid freeform fabrication
JP2004143581A (ja) * 2002-08-27 2004-05-20 Matsushita Electric Works Ltd 三次元形状造形物の製造装置
JP2016087906A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 武藤工業株式会社 立体構造物製造方法及び装置
US20180141125A1 (en) * 2016-11-22 2018-05-24 Sodick Co., Ltd. Laminating and shaping apparatus
US20180281113A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 General Electric Company Scan strategies for efficient utilization of laser arrays in direct metal laser melting (dmlm)
KR20180107861A (ko) * 2017-03-23 2018-10-04 (주)컨셉션 레이저 3d 프린터 기술 기반 와이퍼형 호퍼를 이용한 최적분말 공급장치
KR101906553B1 (ko) * 2017-03-09 2018-10-11 원광이엔텍 주식회사 와이퍼 및 롤러 구조를 이용한 분말 공급 방식을 갖는 3d 레이저 프린터 장치
US20180369918A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 General Electric Company Laser shock peening within an additive manufacturing process
KR20190023945A (ko) * 2017-08-30 2019-03-08 (주)한조 와이퍼형 분말공급부를 갖는 3d 프린팅 장치

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020195746A1 (en) * 2001-06-22 2002-12-26 Hull Charles W. Recoating system for using high viscosity build materials in solid freeform fabrication
JP2004143581A (ja) * 2002-08-27 2004-05-20 Matsushita Electric Works Ltd 三次元形状造形物の製造装置
JP2016087906A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 武藤工業株式会社 立体構造物製造方法及び装置
US20180141125A1 (en) * 2016-11-22 2018-05-24 Sodick Co., Ltd. Laminating and shaping apparatus
KR101906553B1 (ko) * 2017-03-09 2018-10-11 원광이엔텍 주식회사 와이퍼 및 롤러 구조를 이용한 분말 공급 방식을 갖는 3d 레이저 프린터 장치
KR20180107861A (ko) * 2017-03-23 2018-10-04 (주)컨셉션 레이저 3d 프린터 기술 기반 와이퍼형 호퍼를 이용한 최적분말 공급장치
US20180281113A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 General Electric Company Scan strategies for efficient utilization of laser arrays in direct metal laser melting (dmlm)
US20180369918A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 General Electric Company Laser shock peening within an additive manufacturing process
KR20190023945A (ko) * 2017-08-30 2019-03-08 (주)한조 와이퍼형 분말공급부를 갖는 3d 프린팅 장치
KR101977333B1 (ko) 2017-08-30 2019-05-13 (주)컨셉션 와이퍼형 분말공급부를 갖는 3d 프린팅 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116727691A (zh) * 2023-07-11 2023-09-12 浙江拓博环保科技有限公司 基于数字化管理的金属3d打印方法及系统
CN116727691B (zh) * 2023-07-11 2023-11-17 浙江拓博环保科技有限公司 基于数字化管理的金属3d打印方法及系统

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