KR20230084966A - Composite powder additive manufacturing system and composite powder additive manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합 분말 적층 제조 시스템 및 복합 분말 적층 제조 방법에 관한 것으로서, 레이저빔을 이용한 금속 3차원 프린팅에서 레이저 조형 영향을 최소화하여 열에 의한 고경도 분말의 성능 저하를 최소화할 수 있는 복합 분말 적층 제조 시스템 및 복합 분말 적층 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite powder additive manufacturing system and a composite powder additive manufacturing method, which can minimize the performance degradation of high-hardness powder due to heat by minimizing the effect of laser molding in metal 3D printing using a laser beam. It relates to a system and a composite powder additive manufacturing method.
3차원 프린팅 기술은 3차원 입체 도면을 기반으로 3차원 공간 안에 인쇄하듯 물품을 만들어내는 적층 제조 기술을 말한다. 개발 초기에는 플라스틱 소재에만 국한되고 제한된 용도로 사용되었지만 나일론과 금속 등으로 범위가 확대되고, 휴대전화 케이스, 자동차 부속품까지 출력할 수 있는 정도로 전 산업분야에 응용되고 있는 추세이다.3D printing technology refers to additive manufacturing technology that creates items as if they were printed in a 3D space based on 3D solid drawings. In the early stage of development, it was limited to plastic materials and used for limited purposes, but the range has been expanded to nylon and metal, and it is being applied to all industrial fields to the extent that cell phone cases and automobile parts can be printed.
대다수 산업용 금속 3D 프린터는 금속 분말을 도포하고 원하는 부분만 레이저로 용융시켜 입체 조형물을 조형하는 선택적 레이저 소결(SLS) 방식을 따르고 있다. 이러한, 선택적 레이저 소결 방식은, 대량의 작은 입자 형태의 분말 소재를 작업테이블에 얇게 도포하여 분말층으로 만들고 높은 열의 레이저로 녹여 적층시켜 조형하는 방식으로서, 기존의 금속 주조 방법에 의해 제조되던 복잡한 형상의 제품 제조 뿐만 아니라, 고부가 산업 제품군인 인체 맞춤형 의료부품, 항공기용 부품, 군사용 부품 등의 높은 정밀도가 요구되는 제품에도 응용되어 적용될 수 있는 장점이 있다. 선택적 레이저 소결(SLS) 방식의 적층 제조 기술에서 적층 소재로서, 금속 분말, 고분자 분말 등 다양한 소재가 사용되고 있으며, 최근에는 입체 조형물의 고강도화를 위해 금속 분말에 텅스텐 카바이드(WC)나 다이아몬드와 같은 초경 분말을 혼합한 복합 분말의 사용도 증가하고 있는 추세이다.Most industrial metal 3D printers follow the selective laser sintering (SLS) method, which forms a three-dimensional object by applying metal powder and melting only the desired part with a laser. This selective laser sintering method is a method in which a large amount of small particle-type powder material is thinly coated on a work table to form a powder layer, melted with a high-heat laser, and laminated to form a shape. It has the advantage of being applied not only to manufacturing of products, but also to products requiring high precision such as human body customized medical parts, aircraft parts, and military parts, which are high value-added industrial products. In the selective laser sintering (SLS) additive manufacturing technology, various materials such as metal powder and polymer powder are used as additive materials. The use of composite powders mixed with is also increasing.
그러나, 이러한 종래의 복합 분말을 이용한 선택적 레이저 소결(SLS) 방식의 복합 분말 적층 제조 시스템 및 복합 분말 적층 제조 방법은, 레이저빔을 이용하여 상기 복합 분말의 선택적 소결 시, 복합 분말의 상면에 위치한 초경 분말에 상기 레이저빔이 직접 조사될 경우, 초경 분말에 열화가 발생되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 복합 분말로부터 조형되는 입체 조형물 또한 화학적 및 물리적 성질이 저하되어 전체적인 강도가 떨어지는 등 품질이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the selective laser sintering (SLS)-type composite powder additive manufacturing system and composite powder additive manufacturing method using such a conventional composite powder, when the composite powder is selectively sintered using a laser beam, the cemented carbide located on the upper surface of the composite powder When the laser beam is directly irradiated to the powder, there is a problem that deterioration occurs in the cemented carbide powder. Accordingly, there is a problem in that the quality of a three-dimensional object molded from the composite powder is also deteriorated, such as a decrease in overall strength due to a decrease in chemical and physical properties.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 상기 레이저빔에 의한 조형 단계 전에 복합 분말에 포함된 초경 분말이 복합 분말의 하층에 위치하도록 층분리를 함으로써, 초경 분말이 상기 레이저빔에 직접적으로 노출되어 열화가 발생되는 것을 방지할 수 있는 복합 분말 적층 제조 시스템 및 복합 분말 적층 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve various problems, including the above problems, by layer separation so that the cemented carbide powder contained in the composite powder is located in the lower layer of the composite powder before the molding step by the laser beam, the cemented carbide powder It is an object of the present invention to provide a composite powder additive manufacturing system and a composite powder additive manufacturing method capable of preventing deterioration caused by direct exposure to a laser beam. However, these tasks are illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 분말 적층 제조 시스템이 제공된다. 상기 복합 분말 적층 제조 시스템은, 상면에 작업 테이블이 형성되는 프레임 구조체로 형성되는 몸체; 상기 작업 테이블 상에서 상기 몸체의 폭 방향, 길이 방향 및 높이 방향 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 이동 가능하게 설치되어, 상기 작업 테이블을 향해서 레이저빔을 조사하는 프린팅 모듈; 상기 작업 테이블의 일측에 설치되고, 밀도와 입자크기가 서로 다른 제 1 분말 및 제 2 분말이 혼합된 복합 분말을 수용하는 소재 공급 모듈; 상기 소재 공급 모듈과 나란하게 일렬로 배치될 수 있도록 상기 작업 테이블의 타측에 설치되고, 상기 프린팅 모듈로부터 조사되는 상기 레이저빔에 의해 상기 소재 공급 모듈로부터 공급받은 상기 복합 분말이 선택적으로 소결되어 입체 조형물로 조형되는 조형 모듈; 상기 소재 공급 모듈 또는 상기 조형 모듈에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말을 제 1 층과 제 2 층으로 층분리시키는 층분리 모듈; 및 상기 프린팅 모듈과, 상기 소재 공급 모듈과, 상기 조형 모듈 및 상기 층분리 모듈과 전기적으로 연결되어, 이들을 각각 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a composite powder additive manufacturing system is provided. The composite powder additive manufacturing system includes a body formed of a frame structure on which a work table is formed; a printing module installed on the work table to be movable in at least one of the width direction, length direction, and height direction of the body, and irradiating a laser beam toward the work table; a material supply module installed on one side of the work table and accommodating composite powder in which a first powder and a second powder having different densities and particle sizes are mixed; It is installed on the other side of the work table so that it can be arranged in a line parallel to the material supply module, and the composite powder supplied from the material supply module is selectively sintered by the laser beam irradiated from the printing module to form a three-dimensional object. A molding module molded with; a layer separation module for separating the first and second powders into first and second layers by applying vibration to the composite powder accommodated in the material supply module or the shaping module; and a control unit that is electrically connected to the printing module, the material supply module, the shaping module, and the layer separation module and controls them, respectively.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 소재 공급 모듈은, 내부에 상기 조형 모듈로 공급될 상기 복합 분말이 수용될 수 있도록, 수용 공간이 형성되는 소재 공급 챔버; 상기 소재 공급 챔버의 내부에 승하강 가능하게 구비되어, 상기 조형 모듈로 공급될 상기 복합 분말의 양만큼 상기 복합 분말을 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출되게 밀어 올리는 소재 공급 스테이지; 상기 소재 공급 챔버로 상기 복합 분말을 공급하는 소재 공급부; 및 상기 소재 공급 스테이지에 의해 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 복합 분말이 상기 조형 모듈에 층(Layer) 형태로 도포될 수 있도록, 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 복합 분말을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 도포하는 소재 피딩부;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the material supply module may include a material supply chamber in which an accommodation space is formed so that the composite powder to be supplied to the molding module may be accommodated therein; a material supply stage provided inside the material supply chamber so as to be able to ascend and descend, and protrudingly push up the composite powder by an amount of the composite powder to be supplied to the molding module to an upper end of the material supply chamber; a material supply unit supplying the composite powder to the material supply chamber; and the composite powder protruding to the upper end of the material supply chamber is formed by the material supply stage so that the composite powder protruding to the upper end of the material supply chamber can be applied to the molding module in a layer form. It may include; a material feeding unit that applies by pushing in the direction of the module.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 조형 모듈은, 상기 소재 공급 챔버와 나란하게 일렬로 배치되고, 상기 소재 피딩부에 의해 공급된 상기 복합 분말이 수용되어 상기 입체 조형물이 조형될 수 있도록, 조형 공간이 형성되는 조형 챔버; 및 상기 조형 챔버의 내부에 승하강 가능하게 구비되어, 상면에 상기 복합 분말이 상기 소재 피딩부에 의해 층 형태로 도포되고, 상기 프린팅 모듈에서 조사되는 상기 레이저빔에 의해 층 형태로 도포된 상기 복합 분말이 선택적으로 소결됨으로써 상기 입체 조형물이 복수의 층으로 적층되어 조형되는 조형 스테이지;를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the molding module is arranged in a line parallel to the material supply chamber, and the composite powder supplied by the material feeding unit is accommodated so that the three-dimensional object can be molded. a molding chamber in which a space is formed; and the composite powder is applied in a layer form by the material feeding unit on an upper surface of the molding chamber and is provided in a layer form by the laser beam irradiated from the printing module. It may include; a shaping stage in which the three-dimensional object is formed by stacking a plurality of layers by selectively sintering the powder.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 소재 공급 챔버로, 상기 복합 분말이 상기 조형 스테이지 상에 하나의 층으로 도포될 분량 만큼 공급될 수 있도록, 상기 소재 공급 모듈에 제어신호를 인가하여 상기 소재 공급부를 구동시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit applies a control signal to the material supply module so that the composite powder can be supplied in an amount to be applied as one layer on the molding stage to the material supply chamber. By doing so, the material supply unit can be driven.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 층분리 모듈은, 상기 소재 공급 챔버 및 상기 소재 공급 스테이지 중 적어도 어느 한 곳에 진동을 인가하여, 상기 소재 공급 챔버에 수용된 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 1 진동부;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the layer separation module applies vibration to at least one of the material supply chamber and the material supply stage so that the composite powder accommodated in the material supply chamber is formed into the first powder. It may include; a first vibrating unit for layer-separating the first layer and the second layer formed of the second powder.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 소재 공급 챔버에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되는 층분리가 일어날 수 있도록, 상기 제 1 진동부에 제어신호를 인가할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit applies vibration to the composite powder accommodated in the material supply chamber so that the first layer formed of the first powder having a relatively low density and large particles is formed on the upper side. A control signal may be applied to the first vibrating part so that the second layer formed of the second powder having a relatively high density and a small particle size may be separated from the second layer formed on the lower side.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 소재 공급 스테이지를 상기 제 1 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 상기 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 1 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지 상에 도포시키고, 다시 상기 소재 공급 스테이지를 상기 제 2 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 상기 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 2 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지에 도포된 상기 제 1 층 상에 도포시킬 수 있도록, 상기 소재 공급 모듈에 제어신호를 인가하여 상기 소재 공급 스테이지 및 상기 소재 피딩부를 구동시킴으로써, 상기 소재 공급 챔버에서 층분리가 일어나 상측에 형성된 상기 제 1 층과 하측에 형성된 상기 제 2 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층이, 상기 조형 스테이지 상에서 상측에 형성된 상기 제 2 층과 하측에 형성된 상기 제 1 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층으로 형성되도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit raises the material supply stage by the height of the first layer, and then, with the material feeding unit, the first layer protruding from the upper end of the material supply chamber is placed in the molding module. After the material supply stage is raised by the height of the second layer, the second layer protruding from the upper end of the material supply chamber is pushed in the direction of the modeling module by the material feeding unit. Layer separation occurs in the material supply chamber by applying a control signal to the material supply module to drive the material supply stage and the material feeding unit so that the first layer applied to the molding stage can be applied by pushing the material to the molding stage. The layer of composite powder composed of the first layer formed on the upper side and the second layer formed on the lower side is formed on the molding stage, the layer of composite powder composed of the second layer formed on the upper side and the first layer formed on the lower side. can be formed into
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 층분리 모듈은, 상기 조형 챔버 및 상기 조형 스테이지 중 적어도 어느 한 곳에 진동을 인가하여, 상기 조형 챔버에 수용된 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 2 진동부;를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the layer separation module applies vibration to at least one of the shaping chamber and the shaping stage so that the composite powder accommodated in the shaping chamber is formed of the first powder. It may include; a layer and a second vibrating unit that separates the layer into the second layer formed of the second powder.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 조형 챔버에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되는 층분리가 일어날 수 있도록, 상기 제 2 진동부에 제어신호를 인가할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit applies vibration to the composite powder accommodated in the molding chamber so that the first layer formed of the first powder having a relatively low density and large particles is placed on the upper side. A control signal may be applied to the second vibrating part so that the second layer formed of the second powder having a relatively high density and a small particle size may be separated from the second layer formed on the lower side.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 층분리 모듈은, 상기 소재 공급 챔버 또는 상기 조형 챔버의 상방에 설치되고, 비젼 시스템(Vision System)을 이용한 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해, 상기 복합 분말을 이루는 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 감지하는 검사부;를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the layer separation module is installed above the material supply chamber or the molding chamber, and separates the composite powder through color or shape characteristics using a vision system. It may further include an inspection unit configured to detect a layer separation state of the first powder and the second powder.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 제 1 진동부 또는 상기 제 2 진동부에 제어신호를 인가하여, 상기 소재 공급 챔버에 수용된 상기 복합 분말 또는 상기 조형 챔버에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가 시, 상기 검사부를 통해 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 실시간으로 감지하고, 상기 복합 분말의 층분리 상태에 따라 상기 복합 분말의 완전한 층분리가 일어날 수 있도록, 상기 제 1 진동부 또는 상기 제 2 진동부를 피드백 제어하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 실시간으로 조절할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit applies a control signal to the first vibration unit or the second vibration unit to control the composite powder accommodated in the material supply chamber or the composite powder accommodated in the molding chamber. When vibration is applied, the layer separation state of the first powder and the second powder is sensed in real time through the inspection unit, and complete layer separation of the composite powder occurs according to the layer separation state of the composite powder, At least one of a vibration frequency, a vibration intensity, and a vibration time may be adjusted in real time by feedback-controlling the first vibration unit or the second vibration unit.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복합 분말 적층 제조 방법이 제공된다. 상기 복합 분말 적층 제조 방법은, 상기 소재 공급 모듈에 상기 복합 분말을 공급하는 복합 분말 공급 단계; 상기 소재 공급 모듈에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 1 층분리 단계; 상기 제 1 층과 상기 제 2 층으로 층분리가 완료된 상기 복합 분말을 상기 조형 모듈의 조형 스테이지 상에 도포하는 복합 분말 도포 단계; 및 상기 조형 모듈의 상기 조형 스테이지 상에 도포된 상기 복합 분말에 상기 프린팅 모듈로 상기 레이저빔을 조사하여, 층 형태로 도포된 상기 복합 분말을 선택적으로 소결시켜 상기 입체 조형물을 조형하는 조형 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a composite powder additive manufacturing method is provided. The composite powder additive manufacturing method may include a composite powder supply step of supplying the composite powder to the material supply module; a first layer separation step of applying vibration to the composite powder accommodated in the material supply module to separate the composite powder into the first layer formed of the first powder and the second layer formed of the second powder; a composite powder application step of applying the composite powder, which has been layer-separated into the first layer and the second layer, on a molding stage of the molding module; and a shaping step of shaping the three-dimensional object by irradiating the laser beam to the composite powder applied on the shaping stage of the shaping module with the printing module to selectively sinter the composite powder applied in the form of a layer. can include
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 복합 분말 공급 단계에서, 상기 소재 공급 모듈에 상기 복합 분말을 상기 조형 스테이지 상에 하나의 층으로 도포될 분량 만큼 공급할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the composite powder supply step, the composite powder may be supplied to the material supply module in an amount to be applied as one layer on the molding stage.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 제 1 층분리 단계에서, 상기 복합 분말은, 상기 소재 공급 모듈의 소재 공급 챔버 내에서, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되도록 층분리가 일어날 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the first layer separation step, the composite powder is formed of the first powder having a relatively low density and large particles in the material supply chamber of the material supply module. Layer separation may occur such that a first layer is formed on the upper side and the second layer formed of the second powder having a relatively high density and small particles is formed on the lower side.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 복합 분말 도포 단계에서, 상기 소재 공급 모듈의 소재 공급 스테이지를 상기 제 1 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 1 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지 상에 도포시키고, 다시 상기 소재 공급 스테이지를 상기 제 2 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 상기 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 2 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지에 도포된 상기 제 1 층 상에 도포시켜, 상기 소재 공급 챔버에서 층분리가 일어나 상측에 형성된 상기 제 1 층과 하측에 형성된 상기 제 2 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층이, 상기 조형 스테이지 상에서 상측에 형성된 상기 제 2 층과 하측에 형성된 상기 제 1 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층으로 형성되도록 할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the composite powder application step, after raising the material supply stage of the material supply module by the height of the first layer, the first protruding to the top of the material supply chamber as a material feeding part A layer is pushed in the direction of the molding module to be applied on the molding stage, and after raising the material supply stage by the height of the second layer, the second layer protrudes to the upper end of the material supply chamber with the material feeding part. is applied on the first layer applied to the molding stage by pushing in the direction of the molding module, and layer separation occurs in the material supply chamber to form the composite composed of the first layer formed on the upper side and the second layer formed on the lower side. A layer of powder may be formed as a layer of the composite powder composed of the second layer formed on the upper side and the first layer formed on the lower side on the molding stage.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 복합 분말 적층 제조 방법이 제공된다. 상기 복합 분말 적층 제조 방법은, 상기 소재 공급 모듈에 상기 복합 분말을 공급하는 복합 분말 공급 단계; 상기 소재 공급 모듈에 수용된 상기 복합 분말을 상기 조형 모듈의 조형 스테이지 상에 도포하는 복합 분말 도포 단계; 상기 조형 모듈의 상기 조형 스테이지 상에 도포된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 2 층분리 단계; 및 상기 조형 모듈의 상기 조형 스테이지 상에서 층분리가 완료된 상기 복합 분말에 상기 프린팅 모듈로 상기 레이저빔을 조사하여, 층 형태로 도포된 상기 복합 분말을 선택적으로 소결시켜 상기 입체 조형물을 조형하는 조형 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a composite powder additive manufacturing method is provided. The composite powder additive manufacturing method may include a composite powder supply step of supplying the composite powder to the material supply module; a composite powder coating step of applying the composite powder accommodated in the material supply module onto a shaping stage of the shaping module; Vibration is applied to the composite powder applied on the molding stage of the molding module to separate the composite powder into the first layer formed of the first powder and the second layer formed of the second powder. 2nd floor separation step; and a shaping step of shaping the three-dimensional object by irradiating the laser beam with the printing module to the composite powder layer-separated on the shaping stage of the shaping module, and selectively sintering the composite powder applied in a layered form; can include
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제 2 층분리 단계에서, 상기 복합 분말은, 상기 조형 모듈의 조형 챔버 내에서, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되도록 층분리가 일어날 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the second layer separation step, the composite powder is formed of the first powder having a relatively low density and large particles in the molding chamber of the molding module. Layer separation may occur such that the first layer is formed on the upper side and the second layer formed of the second powder having relatively high density and small particles is formed on the lower side.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제 1 층분리 단계 및 상기 제 2 층분리 단계는, 상기 복합 분말에 진동을 인가하는 진동 인가 단계; 상기 소재 공급 챔버 또는 상기 조형 챔버의 상방에 설치되고, 비젼 시스템(Vision System)을 이용한 검사부를 통해 층분리가 일어나는 상기 복합 분말의 상층 이미지를 수집하는 이미지 수집 단계; 및 상기 이미지에서 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해 상기 복합 분말의 상층의 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말의 비율을 평가하는 분말 비율 평가 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first layer separation step and the second layer separation step may include a vibration application step of applying vibration to the composite powder; An image collection step of collecting an upper layer image of the composite powder in which layer separation occurs through an inspection unit installed above the material supply chamber or the molding chamber and using a vision system; and a powder ratio evaluation step of evaluating the ratio of the first powder and the second powder in the upper layer of the composite powder through classification of color or shape characteristics in the image.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 분말 비율 평가 단계에서, 상기 복합 분말 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 목표 밀도에 도달된 것으로 판정되었을 경우, 상기 조형 단계까지의 단계를 실행하고, 상기 조형 단계 이후, 조형이 완료된 상기 입체 조형물의 분말 비율을 평가하는 제 1 평가 단계; 및 상기 입체 조형물의 물성을 평가하는 제 2 평가 단계;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the powder ratio evaluation step, when it is determined that the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder reaches the target density, the steps up to the molding step are performed, and the After the molding step, a first evaluation step of evaluating the powder ratio of the three-dimensional object on which the molding is completed; and a second evaluation step of evaluating physical properties of the three-dimensional object.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 분말 비율 평가 단계에서, 상기 복합 분말 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 상기 목표 밀도에 미달된 것으로 판정되었을 경우, 상기 목표 밀도와, 상기 제 1 평가 단계 및 상기 제 2 평가 단계의 각 평가 결과 간의 상관관계를 딥러닝하여 도출된 제조 데이터 기반 딥러닝 모델을 이용하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 재설정하는 진동 조건 조절 단계;를 실행하고, 상기 진동 인가 단계부터 재실행할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the powder ratio evaluation step, when it is determined that the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder is less than the target density, the target density and the first evaluation step And a vibration condition adjusting step of resetting at least one of vibration frequency, vibration intensity, and vibration time using a manufacturing data-based deep learning model derived by deep learning the correlation between each evaluation result of the second evaluation step. Execute, and may be re-executed from the vibration application step.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소재 공급 모듈 또는 조형 모듈에 수용된 복합 분말에 진동을 가하여, 브라질 땅콩 효과(Brazil nut effect)에 의해 복합 분말 내에서 층분리가 일어나도록 유도함으로써, 레이저빔에 의한 조형 단계 전에 복합 분말에 포함된 초경 분말이 복합 분말의 하층에 위치하도록 층분리를 하여, 조형 단계에서 초경 분말이 상기 레이저빔에 직접적으로 노출되어 열화에 의한 성능저하가 발생되는 것을 방지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention made as described above, vibration is applied to the composite powder accommodated in the material supply module or the molding module to induce layer separation in the composite powder by the Brazil nut effect. , Prior to the molding step by the laser beam, the cemented carbide powder included in the composite powder is layer-separated so that it is located in the lower layer of the composite powder, and the carbide powder is directly exposed to the laser beam in the molding step, resulting in degradation of performance due to deterioration that can be prevented
이에 따라, 복합 분말로부터 조형되는 입체 조형물 또한 화학적 및 물리적 성질이 저하되는 것을 방지하여, 고강도화된 입체 조형물을 높은 품질로 조형할 수 있는 복합 분말 적층 제조 시스템 및 복합 분말 적층 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, it is possible to implement a composite powder additive manufacturing system and a composite powder additive manufacturing method capable of forming high-strength three-dimensional objects with high quality by preventing degradation of chemical and physical properties of a three-dimensional object molded from the composite powder. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 복합 분말 적층 제조 시스템을 이용한 복합 분말 적층 제조 방법을 순서대로 나타내는 공정 순서도이다.
도 3은 도 2의 복합 분말 적층 제조 방법의 제 1 층분리 단계를 더욱 구체적으로 나타내는 공정 순서도이다.
도 4 내지 도 8은 도 2의 복합 분말 적층 제조 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 9의 복합 분말 적층 제조 시스템을 이용한 복합 분말 적층 제조 방법을 순서대로 나타내는 공정 순서도이다.
도 11은 도 10의 복합 분말 적층 제조 방법의 제 2 층분리 단계를 더욱 구체적으로 나타내는 공정 순서도이다.
도 12 내지 도 15는 도 10의 복합 분말 적층 제조 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a composite powder additive manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process flow chart sequentially illustrating a composite powder additive manufacturing method using the composite powder additive manufacturing system of FIG. 1 .
FIG. 3 is a process flow chart showing a first layer separation step of the multilayer composite powder manufacturing method of FIG. 2 in more detail.
4 to 8 are cross-sectional views schematically showing each process of the composite powder additive manufacturing method of FIG. 2 .
9 is a schematic cross-sectional view of a composite powder additive manufacturing system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a process flow chart sequentially illustrating a composite powder additive manufacturing method using the composite powder additive manufacturing system of FIG. 9 .
FIG. 11 is a process flow chart showing a second layer separation step of the multilayer composite powder manufacturing method of FIG. 10 in more detail.
12 to 15 are cross-sectional views schematically illustrating each process of the composite powder additive manufacturing method of FIG. 10 .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of explanation.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, depending on, for example, manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the inventive concept should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in this specification, but should include, for example, a change in shape caused by manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템(1000)을 개략적으로 나타내는 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a composite powder
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템(1000)은, 크게, 몸체(100)와, 프린팅 모듈(200)과, 소재 공급 모듈(300)과, 조형 모듈(400) 및 층분리 모듈(500)을 포함하고, 이들과 각각 전기적으로 연결되어 제어할 수 있는 제어신호를 인가하는 제어부(600)를 함께 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 1, the composite powder
도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(100)는, 그 상면에 작업 테이블(110)이 형성되고, 프린팅 모듈(200)과, 소재 공급 모듈(300)과, 조형 모듈(400)과 층분리 모듈(500) 및 제어부(600)가 설치되어 지지될 수 있는 일종의 프레임 구조체일 수 있다. 예컨대, 이러한 몸체(100)는, 일체형 사출 구조물이나, 주물이나, 다양한 형상의 판재, 선재, 파이프재, 수직 부재, 수평 부재 및 경사 부재들을 서로 용접하거나 연결하여 이루어지는 프레임 구조체일 수 있다.As shown in FIG. 1, the
도 1에 도시된 바와 같이, 프린팅 모듈(200)은, 몸체(100)의 작업 테이블(110) 상에서 몸체(100)의 폭 방향, 길이 방향 및 높이 방향 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 이동 가능하게 설치되어, 작업 테이블(110)을 향해서 레이저빔(B)을 조사할 수 있다.As shown in FIG. 1, the
더욱 구체적으로, 프린팅 모듈(200)은, 몸체(100)의 작업 테이블(110) 상에서 X축, Y축 및 Z축, 즉, 3축으로 이동할 수 있는 프린팅 헤드(210)를 구비함으로써, 선택적 레이저 소결 방식으로, 후술될 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에 도포된 복합 분말(P) 층에 레이저빔(B)을 조사하여, 복합 분말(P) 층을 선택적으로 소결시킬 수 있다.More specifically, the
예컨대, 프린팅 모듈(200)은, 레이저 발광부(230)로부터 발생한 레이저빔(B)을 광학 렌즈(220)를 통해 전달 받아 집광하는 일종의 스캔 미러인 프린팅 헤드(210)가 이동하면서 레이저빔(B)을 복합 분말(P) 층에 조사함으로써, 복합 분말(P) 층을 선택적으로 소결시켜, 입체 조형물(1)을 층별로 적층하여 조형할 수 있다.For example, the
도 1에 도시된 바와 같이, 소재 공급 모듈(300)은, 작업 테이블(110)의 일측에 설치되고, 밀도와 입자크기가 서로 다른 제 1 분말 및 제 2 분말이 혼합된 복합 분말(P)을 수용할 수 있다. 또한, 조형 모듈(400)은, 소재 공급 모듈(300)과 나란하게 일렬로 배치될 수 있도록 작업 테이블(110)의 타측에 설치되고, 프린팅 모듈(200)로부터 조사되는 레이저빔(B)에 의해 소재 공급 모듈(300)로부터 공급받은 복합 분말(P)이 선택적으로 소결되어 입체 조형물(1)로 조형될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
더욱 구체적으로, 소재 공급 모듈(300)은, 내부에 조형 모듈(400)로 공급될 복합 분말(P)이 수용될 수 있도록, 수용 공간이 형성되는 소재 공급 챔버(310)와, 소재 공급 챔버(310)의 내부에 승하강 가능하게 구비되어, 조형 모듈(400)로 공급될 복합 분말(P)의 양만큼 복합 분말(P)을 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출되게 밀어 올리는 소재 공급 스테이지(320)와, 소재 공급 챔버(310)로 복합 분말(P)을 공급하는 소재 공급부(330) 및 소재 공급 스테이지(320)에 의해 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출된 복합 분말(P)이 조형 모듈(400)에 층(Layer) 형태로 도포될 수 있도록, 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출된 복합 분말(P)을 조형 모듈(400) 방향으로 밀어서 도포하는 소재 피딩부(340)를 포함할 수 있다.More specifically, the
또한, 조형 모듈(400)은, 소재 공급 챔버(310)와 나란하게 일렬로 배치되고, 소재 피딩부(340)에 의해 공급된 복합 분말(P)이 수용되어 입체 조형물(1)이 조형될 수 있도록, 조형 공간이 형성되는 조형 챔버(410) 및 조형 챔버(410)의 내부에 승하강 가능하게 구비되어, 상면에 복합 분말(P)이 소재 피딩부(340)에 의해 층 형태로 도포되고, 프린팅 모듈(200)에서 조사되는 레이저빔(B)에 의해 층 형태로 도포된 복합 분말(P)이 선택적으로 소결됨으로써 입체 조형물(1)이 복수의 층으로 적층되어 조형되는 조형 스테이지(420)를 포함할 수 있다.In addition, the
예컨대, 소재 공급 모듈(300)의 소재 공급부(330)가 소재 공급 챔버(310)의 상방으로 이동하여 소정 량의 복합 분말(P)을 투하하면, 복합 분말(P)이 소재 공급 스테이지(320) 상에 적층될 수 있다.For example, when the
이러한, 소재 공급 스테이지(320)는, 도시되진 않았지만, 소재 공급 챔버(310)의 하부에 설치된 구동부에 의해 승하강 구동될 수 있으며, 상승 구동하여 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420)에 도포될 양 만큼의 복합 분말(P)을 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출되도록 밀어 올리면, 블레이드(Blade) 형태로 형성된 소재 피딩부(340)가 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출된 복합 분말(P)을 조형 모듈(400) 방향으로 밀어서 조형 스테이지(420) 상에 고르게 도포시킬 수 있다.Although not shown, the
여기서, 소재 피딩부(340)는, 블레이드 형태로 형성되는 것을 예로 들었지만, 반드시 도 1에 국한되지 않고, 복합 분말(P)을 조형 스테이지(420) 상에 고르게 도포시키는 과정에서 복합 분말(P) 층을 가압할 용이하게 가압할 수 있도록, 롤러(Roller) 형태로 형성될 수도 있다.Here, the
또한, 도시되진 않았지만, 소재 공급 모듈(300)의 조형 챔버(410)의 소재 공급 모듈(300) 반대편 단부에는 분말 회수구가 형성되어, 소재 피딩부(340)에 의해 조형 스테이지(420) 상에 도포되고 남아 소재 공급 모듈(300)의 단부까지 밀린 복합 분말(P)을 포집하여 회수할 수 있다.In addition, although not shown, a powder collection hole is formed at the opposite end of the
이러한, 소재 공급 모듈(300)의 구동은, 제어부(600)의 제어신호에 의해 제어될 수 있으며, 이와 같은, 소재 공급 모듈(300)의 구동에 따라, 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에 복합 분말(P)이 층 형태로 고르게 도포될 수 있다.The driving of the
이와 같이, 조형 스테이지(420) 상에 복합 분말(P)이 층 형태로 고르게 도포되면, 프린팅 모듈(200)의 프린팅 헤드(210)가 조형 스테이지(420)의 상방에서 이동하면서 레이저빔(B)을 조사하여 복합 분말(P)을 선택적으로 소결시킴으로써, 입체 조형물(1)의 하나의 레이어를 적층시킬 수 있다.In this way, when the composite powder P is evenly applied in the form of a layer on the
이후, 다음 레이어의 적층을 위해 조형 스테이지(420)가 레이어의 두께 만큼 하강하여, 상술한 단계를 반복적으로 진행함으로써, 복수의 레이어를 적층하여 형성하면서 입체 조형물(1)을 조형할 수 있다.Thereafter, the shaping
상술한, 조형 과정에서, 층분리 모듈(500)은, 소재 공급 모듈(300)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 인가하여, 복합 분말(P)을 이루는 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말을 제 1 층(L1)과 제 2 층(L2)으로 층분리 시킬 수 있다.In the above-described molding process, the
더욱 구체적으로, 층분리 모듈(500)은, 소재 공급 챔버(310) 및 소재 공급 스테이지(320) 중 적어도 어느 한 곳에 진동을 인가하여, 소재 공급 챔버(310)에 수용된 복합 분말(P)을 상기 제 1 분말로 형성된 제 1 층(L1)과 제 2 분말로 형성된 제 2 층(L2)으로 층분리시키는 제 1 진동부(510)를 포함할 수 있다.More specifically, the
예컨대, 복합 분말(P)을 이루는 상기 제 1 분말은, 상대적으로 밀도가 낮고 입자 크기가 큰 분말이고, 상기 제 2 분말은, 상대적으로 밀도가 높고 입자 크기가 작은 분말일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제 1 분말은, 3.51g/cm3의 밀도를 가지는 다이아몬드 분말이고, 상기 제 2 분말은, 8.0g/cm3의 밀도를 가지는 스테인리스(STS 316L) 분말일 수 있다.For example, the first powder constituting the composite powder P may be a powder having a relatively low density and a large particle size, and the second powder may be a powder having a relatively high density and a small particle size. More specifically, the first powder may be a diamond powder having a density of 3.51 g/cm 3 , and the second powder may be a stainless steel (STS 316L) powder having a density of 8.0 g/cm 3 .
이러한 경우, 조형 스테이지(420) 상에서, 복합 분말(P)에서 상기 제 1 분말로 이루어지는 제 1 층(L1)이 상기 제 2 분말로 이루어지는 제 2 층(L2)의 하측에 위치하여, 다이아몬드 분말인 상기 제 1 분말이 레이저빔(B)에 직접적으로 노출되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다.In this case, on the
이에 따라, 우선, 제어부(600)가, 소재 공급 모듈(300)에 제어신호를 인가하여 소재 공급부(330)를 구동시켜, 소재 공급 챔버(310)로, 복합 분말(P)을 조형 스테이지(420) 상에 하나의 층으로 도포될 분량 만큼 공급한 후, 이어서, 제 1 진동부(510)에 제어신호를 인가하여, 소재 공급 챔버(310)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 인가함으로써, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층(L1)이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층(L2)이 하측에 형성되도록 층분리를 시킬 수 있다.Accordingly, first, the
이러한, 층분리 현상은, 유동성이 좋고 밀도와 크기가 다른 두 분말을 혼합하는 경우에 작은 진동에 의해서도 밀도가 낮고 입자 크기가 큰 분말이 상부로 이동하는 현상이 발생하는 브라질 땅콩 효과(Brazil nut effect)에 의해 일어날 수 있다.This layer separation phenomenon is a Brazil nut effect in which, when two powders having good fluidity and different densities and sizes are mixed, the powder having a low density and a large particle size moves upward even by a small vibration. ) can be caused by
이때, 층분리 모듈(500)은, 소재 공급 챔버(310)의 상방에 설치되고, 비젼 시스템(Vision System)을 이용한 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해, 복합 분말(P)을 이루는 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 감지하는 검사부(530)를 포함함으로써, 제어부(600)는, 제 1 진동부(510)에 제어신호를 인가하여, 소재 공급 챔버(310)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 인가 시, 검사부(530)를 통해 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 실시간으로 감지하고, 복합 분말(P)의 층분리 상태에 따라 복합 분말(P)의 완전한 층분리가 일어날 수 있도록, 제 1 진동부(510)를 피드백 제어하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 실시간으로 조절할 수 있다.At this time, the
예컨대, 검사부(530)의 비젼 시스템 카메라에 칼라 필터를 적용할 경우, 색상의 차이로 다이아몬드 분말인 상기 제 1 분말과 스테인리스 분말인 상기 제 2 분말을 구분할 수 있다. 이러한 원리로, 복합 분말(P)의 층분리 시, 검사부(530)를 통해 복합 분말(P) 상층의 제 1 분말과 제 2 분말을 구분하고 그 비율을 평가함으로써, 복합 분말(P)의 층분리 상태를 감지할 수 있다.For example, when a color filter is applied to the vision system camera of the
이어서, 제어부(600)가, 소재 공급 모듈(300)에 제어신호를 인가하여 소재 공급 스테이지(320) 및 소재 피딩부(340)를 구동시켜, 소재 공급 스테이지(320)를 제 1 층(L1)의 높이 만큼 상승시킨 후, 소재 피딩부(340)로 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출된 상기 제 1 층(L1)을 상기 조형 모듈(400) 방향으로 밀어서 조형 스테이지(420) 상에 도포시키고, 다시 소재 공급 스테이지(320)를 제 2 층(L2)의 높이 만큼 상승시킨 후, 소재 피딩부(340)로 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출된 제 2 층(L2)을 조형 모듈(400) 방향으로 밀어서 조형 스테이지(420)에 도포된 제 1 층(L1) 상에 도포시킬 수 있다.Next, the
따라서, 소재 공급 챔버(310)에서 층분리가 일어나 상측에 형성된 제 1 층(L1)과 하측에 형성된 제 2 층(L2)으로 이루어진 복합 분말(P)의 층이, 소재 공급 모듈(300)의 구동에 의해 복합 분말(P)의 제 1 층(L1)과 제 2 층(L2)이 2회에 걸쳐 조형 모듈(400)로 순차적으로 도포됨으로써, 최종적으로 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에서 상측에 형성된 제 2 층(L2)과 하측에 형성된 제 1 층(L1)으로 이루어진 복합 분말(P)의 층으로 형성될 수 있다.Therefore, layer separation occurs in the
그러므로, 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에서, 복합 분말(P)의 층 중 다이아몬드 분말인 상기 제 1 분말로 이루어지는 제 1 층(L1)이 스테인리스 분말인 상기 제 2 분말로 이루어지는 제 2 층(L2)의 하측에 위치하여, 입체 조형물(1)의 조형 과정에서 초경 분말인 다이아몬드 분말이 레이저빔(B)에 직접적으로 노출되어 열화되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, on the
이하에서는, 상술한, 복합 분말 적층 제조 시스템(1000)을 이용하여, 복합 분말(P)을 이용한 입체 조형물(1)을 조형할 수 있는 복합 분말 적층 제조 방법에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a composite powder additive manufacturing method capable of modeling a three-
도 2는 도 1의 복합 분말 적층 제조 시스템(1000)을 이용한 복합 분말 적층 제조 방법을 순서대로 나타내는 공정 순서도이며, 도 3은 도 2의 복합 분말 적층 제조 방법의 제 1 층분리 단계(S210)를 더욱 구체적으로 나타내는 공정 순서도이다. 그리고, 도 4 내지 도 8은 도 2의 복합 분말 적층 제조 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.FIG. 2 is a process flow chart sequentially showing a composite powder additive manufacturing method using the composite powder
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 방법은, 복합 분말 공급 단계(S100)와, 제 1 층분리 단계(S210)와 복합 분말 도포 단계(S300) 및 조형 단계(S400) 순으로 진행될 수 있다.First, referring to FIG. 2, the composite powder additive manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a composite powder supply step (S100), a first layer separation step (S210), a composite powder application step (S300), and molding Steps (S400) may be performed in order.
예컨대, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복합 분말 공급 단계(S100)에서, 소재 공급 모듈(300)에 복합 분말(P)을 공급할 수 있다. 이때, 복합 분말 공급 단계(S100)에서 소재 공급 모듈(300)로 공급되는 복합 분말(P)의 양은, 조형 스테이지(420) 상에 하나의 층으로 도포될 분량 만큼 공급할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 2 and 4 , in the composite powder supply step ( S100 ), the composite powder P may be supplied to the
이어서, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 층분리 단계(S210)에서, 소재 공급 모듈(300)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 인가하여, 복합 분말(P)을 상기 제 1 분말로 형성된 제 1 층(L1)과 상기 제 2 분말로 형성된 제 2 층(L2)으로 층분리시킬 수 있다.Subsequently, as shown in FIGS. 2 and 5, in the first layer separation step (S210), vibration is applied to the composite powder P accommodated in the
예컨대, 제 1 층분리 단계(S210)에서, 복합 분말(P)은, 소재 공급 모듈(300)의 소재 공급 챔버(310) 내에서, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 제 1 층(L1)이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 제 2 층(L2)이 하측에 형성되도록 층분리가 일어날 수 있다.For example, in the first layer separation step (S210), the composite powder P is converted into the first powder, which is a powder having a relatively low density and large particles, in the
이러한, 제 1 층분리 단계(S210)의 공정에 대해 더욱 구체적으로 설명하면, 도 3의 공정 순서도에 도시된 바와 같이, 먼저, 진동 인가 단계(S211)에서, 복합 분말(P)에 진동을 인가할 수 있다. 이때, 이미지 수집 단계(S212)를 통해, 소재 공급 챔버(310)의 상방에 설치된 비젼 시스템을 이용한 검사부(530)를 통해 층분리가 일어나는 복합 분말(P)의 상층 이미지를 수집할 수 있다.If the process of the first layer separation step (S210) is described in more detail, as shown in the process flow chart of FIG. 3, first, in the vibration application step (S211), vibration is applied to the composite powder (P). can do. At this time, through the image collection step (S212), the upper layer image of the composite powder (P) in which the layer separation occurs may be collected through the
이어서, 분말 비율 평가 단계(S213)를 통해, 이미지 수집 단계(S212)에서 수집된 상기 이미지에서 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해 복합 분말(P)의 상층의 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말의 비율을 평가할 수 있다.Subsequently, through the powder ratio evaluation step (S213), the first powder and the second powder of the upper layer of the composite powder (P) are determined through the color or shape characteristic classification in the image collected in the image collection step (S212). ratio can be evaluated.
이때, 분말 비율 평가 단계(S213)에서, 복합 분말(P) 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 목표 밀도에 도달된 것으로 판정되었을 경우, 후술될 복합 분말 도포 단계(S300) 및 조형 단계(S400)까지의 단계를 실행하고, 조형 단계(S400) 이후, 조형이 완료된 입체 조형물(1)의 분말 비율을 평가하는 제 1 평가 단계(S500) 및 입체 조형물(1)의 물성을 평가하는 제 2 평가 단계(S600)를 실행하여 입체 조형물(1)의 품질을 검증할 수 있다.At this time, in the powder ratio evaluation step (S213), when it is determined that the ratio of the first powder of the upper layer of the composite powder (P) has reached the target density, a composite powder application step (S300) and a molding step (S400) to be described later After executing the steps up to, and after the molding step (S400), the first evaluation step of evaluating the powder ratio of the three-dimensional object (1) for which the molding is completed (S500) and the second evaluation step of evaluating the physical properties of the three-dimensional object (1) By executing (S600), the quality of the three-
그러나, 분말 비율 평가 단계(S213)에서 복합 분말(P) 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 상기 목표 밀도에 미달된 것으로 판정되었을 경우, 복합 분말(P)의 층분리가 완전하게 이루어질 수 있도록, 상기 목표 밀도와, 제 1 평가 단계(S500) 및 제 2 평가 단계(S600)의 각 평가 결과 간의 상관관계를 딥러닝하여 도출된 제조 데이터 기반 딥러닝 모델을 이용하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 재설정하는 진동 조건 조절 단계(S700)를 실행하고, 진동 인가 단계(S211)부터 반복적으로 재실행할 수 있다. 이러한, 반복 루프는, 복합 분말(P)의 층분리가 완전하게 일어나 복합 분말(P) 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 목표 밀도에 도달될 때까지 반복될 수 있다.However, when it is determined in the powder ratio evaluation step (S213) that the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder P is less than the target density, the layer separation of the composite powder P can be completely achieved, Vibration frequency, vibration intensity and vibration time using a manufacturing data-based deep learning model derived by deep learning the correlation between the target density and each evaluation result of the first evaluation step (S500) and the second evaluation step (S600) The vibration condition adjusting step (S700) for resetting at least one of the above may be executed, and the vibration application step (S211) may be repeatedly re-executed. This repeating loop may be repeated until the layer separation of the composite powder P occurs completely and the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder P reaches a target density.
이어서, 도 2와, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 복합 분말 도포 단계(S300)에서, 제 1 층(L1)과 제 2 층(L2)으로 층분리가 완료된 복합 분말(P)을 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에 도포할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2, FIGS. 6 and 7, in the composite powder coating step (S300), the composite powder P, which has been layer-separated into the first layer L1 and the second layer L2, It may be applied on the
더욱 구체적으로, 복합 분말 도포 단계(S300)에서, 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 소재 공급 모듈(300)의 소재 공급 스테이지(320)를 제 1 층(L1)의 높이 만큼 상승시킨 후, 소재 피딩부(340)로 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출된 제 1 층(L1)을 조형 모듈(400) 방향으로 밀어서 조형 스테이지(420) 상에 도포시키고, 이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 다시 소재 공급 스테이지(320)를 제 2 층(L2)의 높이 만큼 상승시킨 후, 소재 피딩부(340)로 소재 공급 챔버(310)의 상단으로 돌출된 제 2 층(L2)을 조형 모듈(400) 방향으로 밀어서 조형 스테이지(420)에 도포된 제 1 층(L1) 상에 도포시킬 수 있다.More specifically, in the composite powder application step (S300), first, as shown in Figure 6, after raising the
이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 소재 공급 챔버(310)에서 층분리가 일어나 상측에 형성된 제 1 층(L1)과 하측에 형성된 제 2 층(L2)으로 이루어진 복합 분말(P)의 층이, 복합 분말 도포 단계(S300)를 통해서, 조형 스테이지(420) 상에서 상측에 형성된 제 2 층(L2)과 하측에 형성된 제 1 층(L1)으로 이루어진 복합 분말(P)의 층으로 형성될 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 8 , layer separation occurs in the
이어서, 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 조형 단계(S400)를 통해, 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에 도포된 상기 복합 분말(P)에 프린팅 모듈(200)로 레이저빔(B)을 조사하여, 층 형태로 도포된 복합 분말(P)을 선택적으로 소결시켜 입체 조형물(1)의 어느 한 횡단면을 조형할 수 있다.Then, as shown in FIGS. 2 and 8 , through the shaping step (S400), the
상술한, 과정은 입체 조형물(1)의 모든 횡단면의 조형이 완료될 때까지 반복적으로 실행될 수 있다.The above-described process may be repeatedly executed until the modeling of all cross sections of the three-
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른, 복합 분말 적층 제조 시스템(1000) 및 복합 분말 적층 제조 방법에 따르면, 소재 공급 모듈(300)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 가하여, 브라질 땅콩 효과(Brazil nut effect)에 의해 복합 분말(P) 내에서 층분리가 일어나도록 유도함으로써, 레이저빔(B)에 의한 조형 단계(S400) 전에 복합 분말(P)에 포함된 초경 분말이 복합 분말(P)의 하층에 위치하도록 층분리를 하여, 조형 단계(S400)에서 초경 분말이 레이저빔(B)에 직접적으로 노출되어 열화에 의한 성능저하가 발생되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, according to the composite powder
그러므로, 복합 분말(P)로부터 조형되는 입체 조형물(1) 또한 화학적 및 물리적 성질이 저하되는 것을 방지하여, 고강도화된 입체 조형물(1)을 높은 품질로 조형하는 효과를 가질 수 있다.Therefore, chemical and physical properties of the three-
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템(2000)을 개략적으로 나타내는 단면도이다.9 is a schematic cross-sectional view of a composite powder
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템(2000)은, 크게, 몸체(100)와, 프린팅 모듈(200)과, 소재 공급 모듈(300)과, 조형 모듈(400) 및 층분리 모듈(500)을 포함하고, 이들과 각각 전기적으로 연결되어 제어할 수 있는 제어신호를 인가하는 제어부(600)를 함께 포함할 수 있다.First, as shown in FIG. 9 , the composite powder
여기서, 층분리 모듈(500)을 제외한, 몸체(100)와, 프린팅 모듈(200)과, 소재 공급 모듈(300)과, 조형 모듈(400)과 제어부(600)에 대한 구성은, 상술한 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템(1000)들의 구성 요소와 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.Here, the configuration of the
도 9에 도시된, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 시스템(2000)의 층분리 모듈(500)은, 소재 공급 모듈(300)로부터 도포되어 조형 모듈(400)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 인가하여, 복합 분말(P)을 이루는 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말을 제 1 층(L1)과 제 2 층(L2)으로 층분리 시킬 수 있다.In the
더욱 구체적으로, 층분리 모듈(500)은, 조형 챔버(410) 및 조형 스테이지(420) 중 적어도 어느 한 곳에 진동을 인가하여, 조형 챔버(410)에 수용된 복합 분말(P)을 상기 제 1 분말로 형성된 제 1 층(L1)과 상기 제 2 분말로 형성된 제 2 층(L2)으로 층분리시키는 제 2 진동부(520)를 포함할 수 있다.More specifically, the
예컨대, 복합 분말(P)을 이루는 상기 제 1 분말은, 상대적으로 밀도가 낮고 입자 크기가 큰 분말이고, 상기 제 2 분말은, 상대적으로 밀도가 높고 입자 크기가 작은 분말일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제 1 분말은, 스테인리스 분말이고, 상기 제 2 분말은, 텅스텐 카바이드(WC) 분말일 수 있다.For example, the first powder constituting the composite powder P may be a powder having a relatively low density and a large particle size, and the second powder may be a powder having a relatively high density and a small particle size. More specifically, the first powder may be stainless steel powder, and the second powder may be tungsten carbide (WC) powder.
이러한, 경우, 조형 스테이지(420) 상에서, 복합 분말(P)에서 상기 제 2 분말로 이루어지는 제 2 층(L2)이 상기 제 1 분말로 이루어지는 제 1 층(L1)의 하측에 위치하여, 텅스텐 카바이드(WC) 분말인 상기 제 2 분말이 레이저빔(B)에 직접적으로 노출되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다.In this case, on the
이에 따라, 제어부(600)가, 층분리 모듈(500)에 제어신호를 인가하여 제 2 진동부(520)를 구동시켜, 조형 챔버(410)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 인가하여, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 제 1 층(L1)이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 제 2 분말로 형성된 제 2 층(L2)이 하측에 형성되도록 층분리를 시킬 수 있다.Accordingly, the
이러한, 층분리 현상은, 유동성이 좋고 밀도와 크기가 다른 두 분말을 혼합하는 경우에 작은 진동에 의해서도 밀도가 낮고 입자 크기가 큰 분말이 상부로 이동하는 현상이 발생하는 브라질 땅콩 효과(Brazil nut effect)에 의해 일어날 수 있다.This layer separation phenomenon is a Brazil nut effect in which, when two powders having good fluidity and different densities and sizes are mixed, the powder having a low density and a large particle size moves upward even by a small vibration. ) can be caused by
이때, 층분리 모듈(500)은, 조형 챔버(410)의 상방에 설치되고, 비젼 시스템(Vision System)을 이용한 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해, 복합 분말(P)을 이루는 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 감지하는 검사부(530)를 포함함으로써, 제어부(600)는, 제 2 진동부(520)에 제어신호를 인가하여, 조형 챔버(410)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 인가 시, 검사부(530)를 통해 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 실시간으로 감지하고, 복합 분말(P)의 층분리 상태에 따라 복합 분말(P)의 완전한 층분리가 일어날 수 있도록, 제 2 진동부(520)를 피드백 제어하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 실시간으로 조절할 수 있다.At this time, the
예컨대, 검사부(530)의 비젼 시스템 카메라를 이용하여, 스테인리스 분말인 상기 제 1 분말과, 텅스텐 카바이드(WC) 분말인 상기 제 2 분말의 그 입자 크기나 형상의 차이를 구분할 수 있다. 이러한 원리로, 복합 분말(P)의 층분리 시, 검사부(530)를 통해 복합 분말(P) 상층의 제 1 분말과 제 2 분말을 구분하고 그 비율을 평가함으로써, 복합 분말(P)의 층분리 상태를 감지할 수 있다.For example, by using the vision system camera of the
따라서, 소재 공급 모듈(300)로부터 공급되어 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에 도포된 복합 분말(P)은, 조형 모듈(400) 내에서 층분리가 일어나 최종적으로 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에서 상측에 형성된 제 1 층(L1)과 하측에 형성된 제 2 층(L2)으로 이루어진 복합 분말(P)의 층으로 형성될 수 있다.Therefore, the composite powder P supplied from the
그러므로, 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에서, 복합 분말(P)의 층 중 텅스텐 카바이드(WC) 분말인 상기 제 2 분말로 이루어지는 제 2 층(L2)이 스테인리스 분말인 상기 제 1 분말로 이루어지는 제 1 층(L1)의 하측에 위치하여, 입체 조형물(1)의 조형 과정에서 초경 분말인 텅스텐 카바이드(WC) 분말이 레이저빔(B)에 직접적으로 노출되어 열화되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, on the
이하에서는, 상술한, 복합 분말 적층 제조 시스템(2000)을 이용하여, 복합 분말(P)을 이용한 입체 조형물(1)을 조형할 수 있는 복합 분말 적층 제조 방법에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a composite powder additive manufacturing method capable of modeling a three-
도 10은 도 9의 복합 분말 적층 제조 시스템(2000)을 이용한 복합 분말 적층 제조 방법을 순서대로 나타내는 공정 순서도이고, 도 11은 도 10의 복합 분말 적층 제조 방법의 제 2 층분리 단계를 더욱 구체적으로 나타내는 공정 순서도이다. 그리고, 도 12 내지 도 15는 도 10의 복합 분말 적층 제조 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.10 is a process flow chart sequentially showing a composite powder additive manufacturing method using the composite powder
먼저, 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 분말 적층 제조 방법은, 복합 분말 공급 단계(S100)와, 복합 분말 도포 단계(S300)와, 제 2 층분리 단계(S220) 및 조형 단계(S400) 순으로 진행될 수 있다.First, referring to FIG. 10, the composite powder additive manufacturing method according to another embodiment of the present invention includes a composite powder supply step (S100), a composite powder application step (S300), a second layer separation step (S220), and The modeling step (S400) may be performed in order.
예컨대, 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이, 복합 분말 공급 단계(S100)에서, 소재 공급 모듈(300)에 복합 분말(P)을 공급할 수 있다. 이때, 복합 분말 공급 단계(S100)에서 소재 공급 모듈(300)로 공급되는 복합 분말(P)의 양은, 조형 스테이지(420) 상에 하나의 층으로 도포될 분량 만큼 공급할 수도 있으나, 복합 분말(P)의 층분리가 소재 공급 모듈(300)이 아닌 조형 모듈(400)에서 이루어짐으로써, 소재 공급 모듈(300)로 공급되는 복합 분말(P)의 양은, 조형 스테이지(420) 상에 복수의 층으로 도포될 분량 만큼 충분한 양으로 공급되어도 무방할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 10 and 12 , in the composite powder supply step ( S100 ), the composite powder P may be supplied to the
이어서, 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이, 복합 분말 도포 단계(S300)에서, 소재 공급 모듈(300)에 수용된 복합 분말(P)을 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에 도포할 수 있다.Subsequently, as shown in FIGS. 10 and 13 , in the composite powder application step (S300), the composite powder P accommodated in the
이어서, 도 10 및 도 14에 도시된 바와 같이, 제 2 층분리 단계(S220)에서, 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에 도포된 복합 분말(P)에 진동을 인가하여, 복합 분말(P)을 상기 제 1 분말로 형성된 제 1 층(L1)과 상기 제 2 분말로 형성된 제 2 층(L2)으로 층분리시킬 수 있다.Subsequently, as shown in FIGS. 10 and 14 , in the second layer separation step (S220), vibration is applied to the composite powder P applied on the
예컨대, 제 2 층분리 단계(S220)에서, 복합 분말(P)은, 조형 모듈(400)의 조형 챔버(410) 내에서, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 제 1 층(L1)이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 제 2 분말로 형성된 제 2 층(L2)이 하측에 형성되도록 층분리가 일어날 수 있다.For example, in the second layer separation step (S220), the composite powder P is formed of the first powder, which is a powder having a relatively low density and large particles, in the
이러한, 제 2 층분리 단계(S220)의 공정에 대해 더욱 구체적으로 설명하면, 도 11의 공정 순서도에 도시된 바와 같이, 먼저, 진동 인가 단계(S221)에서, 복합 분말(P)에 진동을 인가할 수 있다. 이때, 이미지 수집 단계(S222)를 통해, 조형 챔버(410)의 상방에 설치된 비젼 시스템을 이용한 검사부(530)를 통해 층분리가 일어나는 복합 분말(P)의 상층 이미지를 수집할 수 있다.If the process of the second layer separation step (S220) is described in more detail, as shown in the process flow chart of FIG. 11, first, in the vibration application step (S221), vibration is applied to the composite powder (P). can do. At this time, through the image collection step ( S222 ), an upper layer image of the composite powder (P) in which layer separation occurs may be collected through the
이어서, 분말 비율 평가 단계(S223)를 통해, 이미지 수집 단계(S222)에서 수집된 상기 이미지에서 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해 복합 분말(P)의 상층의 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말의 비율을 평가할 수 있다.Then, through the powder ratio evaluation step (S223), the first powder and the second powder of the upper layer of the composite powder (P) are determined through the color or shape characteristic classification in the image collected in the image collection step (S222). ratio can be evaluated.
이때, 분말 비율 평가 단계(S223)에서, 복합 분말(P) 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 목표 밀도에 도달된 것으로 판정되었을 경우, 후술될 조형 단계(S400)까지의 단계를 실행하고, 조형 단계(S400) 이후, 조형이 완료된 입체 조형물(1)의 분말 비율을 평가하는 제 1 평가 단계(S500) 및 입체 조형물(1)의 물성을 평가하는 제 2 평가 단계(S600)를 실행하여 입체 조형물(1)의 품질을 검증할 수 있다.At this time, in the powder ratio evaluation step (S223), when it is determined that the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder (P) has reached the target density, the steps up to the molding step (S400) to be described later are executed, and the molding After step (S400), the first evaluation step (S500) of evaluating the powder ratio of the three-dimensional object (1) and the second evaluation step (S600) of evaluating the physical properties of the three-dimensional object (1) are executed to obtain a three-dimensional object The quality of (1) can be verified.
그러나, 분말 비율 평가 단계(S223)에서 복합 분말(P) 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 상기 목표 밀도에 미달된 것으로 판정되었을 경우, 복합 분말(P)의 층분리가 완전하게 이루어질 수 있도록, 상기 목표 밀도와, 제 1 평가 단계(S500) 및 제 2 평가 단계(S600)의 각 평가 결과 간의 상관관계를 딥러닝하여 도출된 제조 데이터 기반 딥러닝 모델을 이용하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 재설정하는 진동 조건 조절 단계(S700)를 실행하고, 진동 인가 단계(S221)부터 반복적으로 재실행할 수 있다. 이러한, 반복 루프는, 복합 분말(P)의 층분리가 완전하게 일어나 복합 분말(P) 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 목표 밀도에 도달될 때까지 반복될 수 있다.However, when it is determined in the powder ratio evaluation step (S223) that the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder P is less than the target density, the layer separation of the composite powder P can be completely achieved, Vibration frequency, vibration intensity and vibration time using a manufacturing data-based deep learning model derived by deep learning the correlation between the target density and each evaluation result of the first evaluation step (S500) and the second evaluation step (S600) The vibration condition adjusting step (S700) for resetting at least one of the above may be executed, and the vibration application step (S221) may be repeatedly re-executed. This repeating loop may be repeated until the layer separation of the composite powder P occurs completely and the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder P reaches a target density.
이어서, 도 10 및 도 15에 도시된 바와 같이, 조형 단계(S400)를 통해, 조형 모듈(400)의 조형 스테이지(420) 상에서 층분리가 완료된 복합 분말(P)에 프린팅 모듈(200)로 레이저빔(B)을 조사하여, 층 형태로 도포된 복합 분말(P)을 선택적으로 소결시켜 입체 조형물(1)의 어느 한 횡단면을 조형할 수 있다.Then, as shown in FIGS. 10 and 15 , through the shaping step (S400), the layer-separated composite powder P on the
상술한, 과정은 입체 조형물(1)의 모든 횡단면의 조형이 완료될 때까지 반복적으로 실행될 수 있다.The above-described process may be repeatedly executed until the modeling of all cross sections of the three-
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 복합 분말 적층 제조 시스템(2000) 및 복합 분말 적층 제조 방법에 따르면, 조형 모듈(400)에 수용된 복합 분말(P)에 진동을 가하여, 브라질 땅콩 효과(Brazil nut effect)에 의해 복합 분말(P) 내에서 층분리가 일어나도록 유도함으로써, 레이저빔(B)에 의한 조형 단계(S400) 전에 복합 분말(P)에 포함된 초경 분말이 복합 분말(P)의 하층에 위치하도록 층분리를 하여, 조형 단계(S400)에서 초경 분말이 레이저빔(B)에 직접적으로 노출되어 열화에 의한 성능저하가 발생되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, according to the composite powder
그러므로, 복합 분말(P)로부터 조형되는 입체 조형물(1) 또한 화학적 및 물리적 성질이 저하되는 것을 방지하여, 고강도화된 입체 조형물(1)을 높은 품질로 조형하는 효과를 가질 수 있다.Therefore, chemical and physical properties of the three-
상술한 복합 분말 적층 제조 시스템(100, 200)의 실시예 들에서, 층분리 모듈(500)의 소형 공급 모듈(300)에 진동을 인가하는 제 1 진동부(510)와 조형 모듈(400)에 진동을 인가하는 제 2 진동부(520)가, 별도의 복합 분말 적층 제조 시스템(100, 200)에 각각 설치되는 것을 예로 들었지만, 층분리 모듈(500)의 제 1 진동부(510) 및 제 2 진동부(520)가 하나의 복합 분말 적층 제조 시스템에 설치되어, 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 재질에 따라 선택적으로 구동될 수도 있음은 물론이다.In the embodiments of the composite powder
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1: 입체 조형물
100: 몸체
110: 작업 테이블
200: 프린팅 모듈
210: 프린팅 헤드
220: 광학 렌즈
230: 레이저 발광부
300: 소재 공급 모듈
310: 소재 공급 챔버
320: 소재 공급 스테이지
330: 소재 공급부
340: 소재 피딩부
400: 조형 모듈
410: 조형 챔버
420: 조형 스테이지
500: 층분리 모듈
510: 제 1 진동부
520: 제 2 진동부
530: 검사부
600: 제어부
B: 레이저빔
P: 복합 분말
L1: 제 1 층
L2: 제 2 층
1000, 2000: 복합 분말 적층 제조 시스템1: Three-dimensional sculpture
100: body
110: work table
200: printing module
210: printing head
220: optical lens
230: laser emitting unit
300: material supply module
310: material supply chamber
320: material supply stage
330: material supply unit
340: material feeding unit
400: modeling module
410: molding chamber
420: molding stage
500: layer separation module
510: first vibration unit
520: second vibration unit
530: inspection unit
600: control unit
B: laser beam
P: composite powder
L1: first layer
L2: second layer
1000, 2000: Composite Powder Additive Manufacturing Systems
Claims (20)
상기 작업 테이블 상에서 상기 몸체의 폭 방향, 길이 방향 및 높이 방향 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 이동 가능하게 설치되어, 상기 작업 테이블을 향해서 레이저빔을 조사하는 프린팅 모듈;
상기 작업 테이블의 일측에 설치되고, 밀도와 입자크기가 서로 다른 제 1 분말 및 제 2 분말이 혼합된 복합 분말을 수용하는 소재 공급 모듈;
상기 소재 공급 모듈과 나란하게 일렬로 배치될 수 있도록 상기 작업 테이블의 타측에 설치되고, 상기 프린팅 모듈로부터 조사되는 상기 레이저빔에 의해 상기 소재 공급 모듈로부터 공급받은 상기 복합 분말이 선택적으로 소결되어 입체 조형물로 조형되는 조형 모듈;
상기 소재 공급 모듈 또는 상기 조형 모듈에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말을 제 1 층과 제 2 층으로 층분리시키는 층분리 모듈; 및
상기 프린팅 모듈과, 상기 소재 공급 모듈과, 상기 조형 모듈 및 상기 층분리 모듈과 전기적으로 연결되어, 이들을 각각 제어하는 제어부;
를 포함하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.A body formed of a frame structure on which a work table is formed on an upper surface;
a printing module installed on the work table to be movable in at least one of the width direction, length direction, and height direction of the body, and irradiating a laser beam toward the work table;
a material supply module installed on one side of the work table and accommodating composite powder in which a first powder and a second powder having different densities and particle sizes are mixed;
It is installed on the other side of the work table so that it can be arranged in a line parallel to the material supply module, and the composite powder supplied from the material supply module is selectively sintered by the laser beam irradiated from the printing module to form a three-dimensional object. A molding module molded with;
a layer separation module for separating the first and second powders into first and second layers by applying vibration to the composite powder accommodated in the material supply module or the shaping module; and
a control unit electrically connected to the printing module, the material supply module, the shaping module, and the layer separation module, and controlling them respectively;
, Composite powder additive manufacturing system comprising a.
상기 소재 공급 모듈은,
내부에 상기 조형 모듈로 공급될 상기 복합 분말이 수용될 수 있도록, 수용 공간이 형성되는 소재 공급 챔버;
상기 소재 공급 챔버의 내부에 승하강 가능하게 구비되어, 상기 조형 모듈로 공급될 상기 복합 분말의 양만큼 상기 복합 분말을 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출되게 밀어 올리는 소재 공급 스테이지;
상기 소재 공급 챔버로 상기 복합 분말을 공급하는 소재 공급부; 및
상기 소재 공급 스테이지에 의해 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 복합 분말이 상기 조형 모듈에 층(Layer) 형태로 도포될 수 있도록, 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 복합 분말을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 도포하는 소재 피딩부;
플 포함하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 1,
The material supply module,
a material supply chamber in which an accommodation space is formed to accommodate the composite powder to be supplied to the molding module;
a material supply stage provided inside the material supply chamber so as to be able to ascend and descend, and protrudingly push up the composite powder by an amount of the composite powder to be supplied to the molding module to an upper end of the material supply chamber;
a material supply unit supplying the composite powder to the material supply chamber; and
The composite powder protruding to the upper end of the material supply chamber is applied to the shaping module in a layer form by the material supply stage, so that the composite powder protrudes to the shaping module. Material feeding unit for applying by pushing in the direction;
A composite powder additive manufacturing system comprising a fl.
상기 조형 모듈은,
상기 소재 공급 챔버와 나란하게 일렬로 배치되고, 상기 소재 피딩부에 의해 공급된 상기 복합 분말이 수용되어 상기 입체 조형물이 조형될 수 있도록, 조형 공간이 형성되는 조형 챔버; 및
상기 조형 챔버의 내부에 승하강 가능하게 구비되어, 상면에 상기 복합 분말이 상기 소재 피딩부에 의해 층 형태로 도포되고, 상기 프린팅 모듈에서 조사되는 상기 레이저빔에 의해 층 형태로 도포된 상기 복합 분말이 선택적으로 소결됨으로써 상기 입체 조형물이 복수의 층으로 적층되어 조형되는 조형 스테이지;
를 포함하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 2,
The modeling module,
a molding chamber disposed in parallel with the material supply chamber and having a molding space so that the composite powder supplied by the material feeding unit is accommodated and the three-dimensional object is molded; and
It is provided to be able to go up and down inside the molding chamber, and the composite powder is applied in a layer form by the material feeding unit on the upper surface, and the composite powder is applied in a layer form by the laser beam irradiated from the printing module. a molding stage in which the three-dimensional object is laminated into a plurality of layers by selectively sintering the three-dimensional object;
, Composite powder additive manufacturing system comprising a.
상기 제어부는,
상기 소재 공급 챔버로, 상기 복합 분말이 상기 조형 스테이지 상에 하나의 층으로 도포될 분량 만큼 공급될 수 있도록, 상기 소재 공급 모듈에 제어신호를 인가하여 상기 소재 공급부를 구동시키는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 3,
The control unit,
A composite powder additive manufacturing system in which a control signal is applied to the material supply module to drive the material supply unit so that the composite powder can be supplied to the material supply chamber in an amount to be applied as one layer on the molding stage. .
상기 층분리 모듈은,
상기 소재 공급 챔버 및 상기 소재 공급 스테이지 중 적어도 어느 한 곳에 진동을 인가하여, 상기 소재 공급 챔버에 수용된 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 1 진동부;
를 포함하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 3,
The layer separation module,
By applying vibration to at least one of the material supply chamber and the material supply stage, the composite powder accommodated in the material supply chamber is converted into the first layer formed of the first powder and the second layer formed of the second powder. A first vibrating unit for layer separation;
, Composite powder additive manufacturing system comprising a.
상기 제어부는,
상기 소재 공급 챔버에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되는 층분리가 일어날 수 있도록, 상기 제 1 진동부에 제어신호를 인가하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 5,
The control unit,
By applying vibration to the composite powder accommodated in the material supply chamber, the first layer formed of the first powder having a relatively low density and large particles is formed on the upper side, and the powder having a relatively high density and small particles A control signal is applied to the first vibrating part so that the second layer formed of the second powder of phosphorus can cause layer separation formed on the lower side, the composite powder additive manufacturing system.
상기 제어부는,
상기 소재 공급 스테이지를 상기 제 1 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 상기 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 1 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지 상에 도포시키고, 다시 상기 소재 공급 스테이지를 상기 제 2 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 상기 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 2 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지에 도포된 상기 제 1 층 상에 도포시킬 수 있도록, 상기 소재 공급 모듈에 제어신호를 인가하여 상기 소재 공급 스테이지 및 상기 소재 피딩부를 구동시킴으로써, 상기 소재 공급 챔버에서 층분리가 일어나 상측에 형성된 상기 제 1 층과 하측에 형성된 상기 제 2 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층이, 상기 조형 스테이지 상에서 상측에 형성된 상기 제 2 층과 하측에 형성된 상기 제 1 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층으로 형성되도록 하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 6,
The control unit,
After raising the material supply stage by the height of the first layer, the material feeding unit pushes the first layer protruding from the upper end of the material supply chamber in the direction of the molding module to apply the material onto the molding stage. After raising the material supply stage by the height of the second layer, the material feeding unit pushes the second layer protruding from the upper end of the material supply chamber toward the molding module, so that the first layer applied to the molding stage is formed. By applying a control signal to the material supply module to drive the material supply stage and the material feeding part, layer separation occurs in the material supply chamber so that the first layer formed on the upper side and the first layer formed on the lower side may be applied to the material supply chamber. The composite powder additive manufacturing system, wherein the composite powder layer composed of two layers is formed of the composite powder layer composed of the second layer formed on the upper side and the first layer formed on the lower side on the molding stage.
상기 층분리 모듈은,
상기 조형 챔버 및 상기 조형 스테이지 중 적어도 어느 한 곳에 진동을 인가하여, 상기 조형 챔버에 수용된 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 2 진동부;
를 포함하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 3,
The layer separation module,
By applying vibration to at least one of the shaping chamber and the shaping stage, the composite powder accommodated in the shaping chamber is layer-separated into the first layer formed of the first powder and the second layer formed of the second powder a second vibrating unit;
, Composite powder additive manufacturing system comprising a.
상기 제어부는,
상기 조형 챔버에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되는 층분리가 일어날 수 있도록, 상기 제 2 진동부에 제어신호를 인가하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 8,
The control unit,
By applying vibration to the composite powder accommodated in the molding chamber, the first layer formed of the first powder having a relatively low density and large particles is formed on the upper side, and the powder having a relatively high density and small particles A control signal is applied to the second vibrating unit so that layer separation in which the second layer formed of the second powder is formed on the lower side occurs, the composite powder additive manufacturing system.
상기 층분리 모듈은,
상기 소재 공급 챔버 또는 상기 조형 챔버의 상방에 설치되고, 비젼 시스템(Vision System)을 이용한 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해, 상기 복합 분말을 이루는 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 감지하는 검사부;
를 더 포함하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 5 or 8,
The layer separation module,
It is installed above the material supply chamber or the molding chamber, and the layer separation state of the first powder and the second powder constituting the composite powder is determined through color or shape characteristic classification using a vision system. Inspection unit to detect;
Further comprising a, composite powder additive manufacturing system.
상기 제어부는,
상기 제 1 진동부 또는 상기 제 2 진동부에 제어신호를 인가하여, 상기 소재 공급 챔버에 수용된 상기 복합 분말 또는 상기 조형 챔버에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가 시, 상기 검사부를 통해 상기 제 1 분말 및 상기 제 2 분말의 층분리 상태를 실시간으로 감지하고, 상기 복합 분말의 층분리 상태에 따라 상기 복합 분말의 완전한 층분리가 일어날 수 있도록, 상기 제 1 진동부 또는 상기 제 2 진동부를 피드백 제어하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 실시간으로 조절하는, 복합 분말 적층 제조 시스템.According to claim 10,
The control unit,
When a control signal is applied to the first vibration unit or the second vibration unit to apply vibration to the composite powder accommodated in the material supply chamber or the composite powder accommodated in the molding chamber, the first powder through the inspection unit And detecting the layer separation state of the second powder in real time, and feedback-controlling the first vibration unit or the second vibration unit so that complete layer separation of the composite powder can occur according to the layer separation state of the composite powder. A composite powder additive manufacturing system that adjusts at least one or more of vibration frequency, vibration intensity, and vibration time in real time.
상기 소재 공급 모듈에 상기 복합 분말을 공급하는 복합 분말 공급 단계;
상기 소재 공급 모듈에 수용된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 1 층분리 단계;
상기 제 1 층과 상기 제 2 층으로 층분리가 완료된 상기 복합 분말을 상기 조형 모듈의 조형 스테이지 상에 도포하는 복합 분말 도포 단계; 및
상기 조형 모듈의 상기 조형 스테이지 상에 도포된 상기 복합 분말에 상기 프린팅 모듈로 상기 레이저빔을 조사하여, 층 형태로 도포된 상기 복합 분말을 선택적으로 소결시켜 상기 입체 조형물을 조형하는 조형 단계;
를 포함하는, 복합 분말 적층 제조 방법.In the composite powder additive manufacturing method using the composite powder additive manufacturing system according to claim 1,
a composite powder supply step of supplying the composite powder to the material supply module;
a first layer separation step of applying vibration to the composite powder accommodated in the material supply module to separate the composite powder into the first layer formed of the first powder and the second layer formed of the second powder;
a composite powder application step of applying the composite powder, which has been layer-separated into the first layer and the second layer, on a molding stage of the molding module; and
a shaping step of irradiating the laser beam to the composite powder applied on the shaping stage of the shaping module with the printing module and selectively sintering the composite powder applied in a layer form to shape the three-dimensional object;
, Composite powder additive manufacturing method comprising a.
상기 복합 분말 공급 단계에서,
상기 소재 공급 모듈에 상기 복합 분말을 상기 조형 스테이지 상에 하나의 층으로 도포될 분량 만큼 공급하는, 복합 분말 적층 제조 방법.According to claim 12,
In the step of supplying the composite powder,
The composite powder additive manufacturing method of supplying the composite powder to the material supply module in an amount to be applied as one layer on the molding stage.
상기 제 1 층분리 단계에서,
상기 복합 분말은, 상기 소재 공급 모듈의 소재 공급 챔버 내에서, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되도록 층분리가 일어나는, 복합 분말 적층 제조 방법.According to claim 12,
In the first layer separation step,
In the composite powder, in the material supply chamber of the material supply module, the first layer formed of the first powder having a relatively low density and large particles is formed on the upper side, and a relatively high density and small particles are formed. Layer separation occurs so that the second layer formed of the second powder, which is a powder, is formed on the lower side, the composite powder laminated manufacturing method.
복합 분말 도포 단계에서,
상기 소재 공급 모듈의 소재 공급 스테이지를 상기 제 1 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 1 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지 상에 도포시키고, 다시 상기 소재 공급 스테이지를 상기 제 2 층의 높이 만큼 상승시킨 후, 상기 소재 피딩부로 상기 소재 공급 챔버의 상단으로 돌출된 상기 제 2 층을 상기 조형 모듈 방향으로 밀어서 상기 조형 스테이지에 도포된 상기 제 1 층 상에 도포시켜, 상기 소재 공급 챔버에서 층분리가 일어나 상측에 형성된 상기 제 1 층과 하측에 형성된 상기 제 2 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층이, 상기 조형 스테이지 상에서 상측에 형성된 상기 제 2 층과 하측에 형성된 상기 제 1 층으로 이루어진 상기 복합 분말의 층으로 형성되도록 하는, 복합 분말 적층 제조 방법.15. The method of claim 14,
In the composite powder application step,
After raising the material supply stage of the material supply module by the height of the first layer, the material feeding unit pushes the first layer protruding from the upper end of the material supply chamber toward the shaping module and applies it on the shaping stage, After raising the material supply stage again by the height of the second layer, the material feeding unit pushes the second layer protruding from the upper end of the material supply chamber toward the molding module, so that the material applied to the molding stage It is applied on one layer, and layer separation occurs in the material supply chamber, so that the layer of the composite powder consisting of the first layer formed on the upper side and the second layer formed on the lower side is formed on the upper side on the molding stage. Composite powder additive manufacturing method to be formed as a layer of the composite powder consisting of a layer and the first layer formed on the lower side.
상기 소재 공급 모듈에 상기 복합 분말을 공급하는 복합 분말 공급 단계;
상기 소재 공급 모듈에 수용된 상기 복합 분말을 상기 조형 모듈의 조형 스테이지 상에 도포하는 복합 분말 도포 단계;
상기 조형 모듈의 상기 조형 스테이지 상에 도포된 상기 복합 분말에 진동을 인가하여, 상기 복합 분말을 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층과 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층으로 층분리시키는 제 2 층분리 단계; 및
상기 조형 모듈의 상기 조형 스테이지 상에서 층분리가 완료된 상기 복합 분말에 상기 프린팅 모듈로 상기 레이저빔을 조사하여, 층 형태로 도포된 상기 복합 분말을 선택적으로 소결시켜 상기 입체 조형물을 조형하는 조형 단계;
를 포함하는, 복합 분말 적층 제조 방법.In the composite powder additive manufacturing method using the composite powder additive manufacturing system according to claim 1,
a composite powder supply step of supplying the composite powder to the material supply module;
a composite powder coating step of applying the composite powder accommodated in the material supply module onto a shaping stage of the shaping module;
Vibration is applied to the composite powder applied on the molding stage of the molding module to separate the composite powder into the first layer formed of the first powder and the second layer formed of the second powder. 2nd floor separation step; and
a shaping step of irradiating the laser beam to the composite powder layer-separated on the shaping stage of the shaping module with the printing module, and selectively sintering the composite powder applied in a layer form to shape the three-dimensional object;
, Composite powder additive manufacturing method comprising a.
상기 제 2 층분리 단계에서,
상기 복합 분말은, 상기 조형 모듈의 조형 챔버 내에서, 상대적으로 밀도가 낮고 입자가 큰 분말인 상기 제 1 분말로 형성된 상기 제 1 층이 상측에 형성되고, 상대적으로 밀도가 높고 입자가 작은 분말인 상기 제 2 분말로 형성된 상기 제 2 층이 하측에 형성되도록 층분리가 일어나는, 복합 분말 적층 제조 방법.17. The method of claim 16,
In the second layer separation step,
The composite powder is a powder having a relatively high density and small particles, wherein the first layer formed of the first powder having a relatively low density and large particles is formed on the upper side in the molding chamber of the molding module. Layer separation occurs so that the second layer formed of the second powder is formed on the lower side, the composite powder additive manufacturing method.
상기 제 1 층분리 단계 및 상기 제 2 층분리 단계는,
상기 복합 분말에 진동을 인가하는 진동 인가 단계;
상기 소재 공급 챔버 또는 상기 조형 챔버의 상방에 설치되고, 비젼 시스템(Vision System)을 이용한 검사부를 통해 층분리가 일어나는 상기 복합 분말의 상층 이미지를 수집하는 이미지 수집 단계; 및
상기 이미지에서 색상 또는 형상의 특성 구분을 통해 상기 복합 분말의 상층의 상기 제 1 분말과 상기 제 2 분말의 비율을 평가하는 분말 비율 평가 단계;
를 포함하는, 복합 분말 적층 제조 방법.According to claim 14 or 17,
The first layer separation step and the second layer separation step,
a vibration application step of applying vibration to the composite powder;
An image collection step of collecting an upper layer image of the composite powder in which layer separation occurs through an inspection unit installed above the material supply chamber or the molding chamber and using a vision system; and
a powder ratio evaluation step of evaluating a ratio of the first powder and the second powder in the upper layer of the composite powder through color or shape characteristics in the image;
, Composite powder additive manufacturing method comprising a.
상기 분말 비율 평가 단계에서,
상기 복합 분말 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 목표 밀도에 도달된 것으로 판정되었을 경우, 상기 조형 단계까지의 단계를 실행하고,
상기 조형 단계 이후,
조형이 완료된 상기 입체 조형물의 분말 비율을 평가하는 제 1 평가 단계; 및
상기 입체 조형물의 물성을 평가하는 제 2 평가 단계;
를 더 포함하는, 복합 분말 적층 제조 방법.According to claim 18,
In the powder ratio evaluation step,
When it is determined that the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder has reached the target density, the steps up to the molding step are executed;
After the molding step,
A first evaluation step of evaluating the powder ratio of the three-dimensional object on which the molding is completed; and
A second evaluation step of evaluating physical properties of the three-dimensional object;
Further comprising a, composite powder additive manufacturing method.
상기 분말 비율 평가 단계에서,
상기 복합 분말 상층의 상기 제 1 분말의 비율이 상기 목표 밀도에 미달된 것으로 판정되었을 경우, 상기 목표 밀도와, 상기 제 1 평가 단계 및 상기 제 2 평가 단계의 각 평가 결과 간의 상관관계를 딥러닝하여 도출된 제조 데이터 기반 딥러닝 모델을 이용하여 진동 주파수, 진동 강도 및 진동 시간 중 적어도 어느 하나 이상을 재설정하는 진동 조건 조절 단계;를 실행하고,
상기 진동 인가 단계부터 재실행하는, 복합 분말 적층 제조 방법.According to claim 19,
In the powder ratio evaluation step,
When it is determined that the ratio of the first powder in the upper layer of the composite powder is less than the target density, the correlation between the target density and each evaluation result of the first evaluation step and the second evaluation step is deep-learned Executing a vibration condition adjusting step of resetting at least one of vibration frequency, vibration intensity, and vibration time using the derived manufacturing data-based deep learning model;
Composite powder additive manufacturing method, which is re-executed from the vibration application step.
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