KR20230156182A - 3d 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치 - Google Patents

3d 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치 Download PDF

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KR20230156182A
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한상준
이건호
한상우
신승철
유호진
전종호
김한솔
이현승
탁우현
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충북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치에 관한 것으로서, 호퍼를 통해 필라멘트 제조를 위한 필라멘트 조성물을 공급하기 위한 공급부, 상기 공급부를 통해 공급된 필라멘트 조성물을 압출부로 이동시키기 위한 이송부, 상기 압출부의 입구 측에 위치하여 상기 필라멘트 조성물을 가열하고, 가열에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 상기 압출부로 가압 이송하기 위한 가열부, 상기 가열부에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 압출 성형하기 위한 압출부, 상기 이송부를 구동시키기 위한 구동부 및 상기 구동부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치에서 열 전달 효율 향상 및 분산 효율 향상 등 필라멘트 압출기의 전반적인 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Description

3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치 {Apparatus for manufacturing composite conductive filament for 3D printer}
본 발명은 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치에 관한 것이다.
최근 3D 프린터가 다양한 산업분야에 활용되면서 적층 제조 연구가 활발해지고 있다. 특히 FDM(Fused Deposition Modeling) 등의 필라멘트를 용융하여 적층하는 방식의 3D 프린터가 대중화 되고 있다. 하지만 단일 재료를 사용하는 방식은 기술적 한계가 있어, 최근에는 다중 재료 적층 제조 동시 성형 연구가 대두되고 있다. 기계적/화학적 물성이 극단적으로 상이한 재료들을 단일 공정으로 동시에 적층 제조하는 기술은 적층 제조 분야에서 매우 도전적인 분야이며, 미래 적층 제조 기술을 선도할 핵심기술이다. 이는 기존에 프로토 타입 제작에 주로 이용되던 3D 프린팅 기술을, 단일 공정으로 내부에 회로 소자가 3차원 배열된 완제품의 제작으로 응용 분야를 확장시킬 수 있으므로, 금속 도선을 대체할 수 있는 전도성 필라멘트의 개발이 요구된다. 기존 필라멘트 소재로는 ABS와 PLA 등의 플라스틱 소재가 많이 사용되고 있으며, 특히 PLA 수지는 출력이 쉽고 친환경적인 특성을 가지고 있어 ABS보다 선호되고 있으나, 강도와 내구성이 약하고 전도성이 낮아 전기/전자 부품, 바이오 등과 같은 다양한 분야에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
등록특허 10-1878298
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 적층 제조 동시 성형의 재료로 사용되는 필라멘트를 사용자가 직접 제조할 수 있도록, 강도, 내구성, 전기 전도성, 유연성 등의 원료 펠렛의 소재별 특성을 이용하여 다양한 종류의 펠렛을 혼합하여 원하는 물성의 필라멘트 형태로 제조할 수 있도록 하는 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치에 관한 것으로서, 호퍼를 통해 필라멘트 제조를 위한 필라멘트 조성물을 공급하기 위한 공급부, 상기 공급부를 통해 공급된 필라멘트 조성물을 압출부로 이동시키기 위한 이송부, 상기 압출부의 입구 측에 위치하여 상기 필라멘트 조성물을 가열하고, 가열에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 상기 압출부로 가압 이송하기 위한 가열부, 상기 가열부에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 압출 성형하기 위한 압출부, 상기 이송부를 구동시키기 위한 구동부 및 상기 구동부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
상기 이송부는 상기 필라멘트 조성물을 이동시키기 위한 스크류가 구비된 실린더 형태로 구현될 수 있다.
상기 실린더의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 상기 실린더의 온도를 수신하고, 상기 실린더의 온도가 미리 설정된 온도 범위에 도달하면, 상기 가열부를 구동하여 상기 실린더를 예열할 수 있다.
상기 이송부와 상기 가열부를 냉각시키기 위한 냉각부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 실린더의 온도가 상기 온도 범위를 초과하면, 상기 가열부의 구동을 중단하고, 상기 냉각부를 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 실린더의 온도가 상기 온도 범위 이하로 내려가면, 상기 냉각부의 구동을 중단하고, 다시 상기 가열부를 구동시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치에서 열 전달 효율 향상 및 분산 효율 향상 등 필라멘트 압출기의 전반적인 성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치는 기존 금속선을 대체할 수 있는 전도성 필라멘트 개발을 할 수 있는 제조 장비로서, 3D 프린팅의 응용분야를 확장시키며, 사용자의 필요에 따라 제작할 수 있는 환경을 제공하여 새로운 물성을 갖는 필라멘트의 개발에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 FDM 제조 방식으로 제조된 폐 플라스틱이나 사용하고 남은 필라멘트를 모아 펠렛화 과정을 거쳐 압출하면, 새 필라멘트를 제조할 수 있으므로 플라스틱 재활용 효과가 있어 환경 친화적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치의 내부 회로를 간략하게 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에서 열-전단 분산에 따른 실제 필라멘트 형상을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에서 네 번 분산된 TPU/CNT 전도성 필라멘트를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에서 CNT 함유에 따른 저항 편차를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 전도성 필라멘트의 전기전도도 특성을 정리한 도표이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 전도성 필라멘트의 전기전도도 특성을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명에서 제작된 TPU/CNT/Cu 복합체 필라멘트의 전기전도도 특성을 정리한 도표이다.
도 11은 본 발명에서 제작된 전도성 필라멘트를 이용한 포토다이오드 회로 구성을 예시한 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치는 코일 권선의 단면을 사각형으로 개선하여 실린더의 접촉면적을 넓혀 열전달 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 기존 압출기에서 스크류의 L/D(Length / Diameter)를 개선하여 펠렛의 용융, 혼합 효율을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 증가된 L/D에 따른 실린더 지지 포스트(브라켓)를 추가하여 구조를 개선하고 강성을 보강할 수 있다.
본 발명은 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치에 관한 것으로서, 호퍼를 통해 필라멘트 제조를 위한 필라멘트 조성물을 공급하기 위한 공급부, 상기 공급부를 통해 공급된 필라멘트 조성물을 압출부로 이동시키기 위한 이송부, 상기 압출부의 입구 측에 위치하여 상기 필라멘트 조성물을 가열하고, 가열에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 상기 압출부로 가압 이송하기 위한 가열부, 상기 가열부에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 압출 성형하기 위한 압출부, 상기 이송부를 구동시키기 위한 구동부 및 상기 구동부의 구동을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
상기 이송부는 상기 필라멘트 조성물을 이동시키기 위한 스크류가 구비된 실린더 형태로 구현될 수 있다.
상기 실린더의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 상기 실린더의 온도를 수신하고, 상기 실린더의 온도가 미리 설정된 온도 범위에 도달하면, 상기 가열부를 구동하여 상기 실린더를 예열할 수 있다.
상기 이송부와 상기 가열부를 냉각시키기 위한 냉각부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 실린더의 온도가 상기 온도 범위를 초과하면, 상기 가열부의 구동을 중단하고, 상기 냉각부를 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 실린더의 온도가 상기 온도 범위 이하로 내려가면, 상기 냉각부의 구동을 중단하고, 다시 상기 가열부를 구동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치의 구조를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치의 내부 회로를 간략하게 도시한 회로도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치는 공급부(110), 이송부(120), 가열부(130), 압출부(140), 제어부(150), 구동부(160), 냉각부(170)를 포함한다.
공급부(110)는 호퍼를 통해 필라멘트 제조를 위한 펠렛(pellet) 또는 분말을 공급하는 역할을 한다.
이송부(120)는 공급부(110)를 통해 공급된 펠렛 또는 분말을 가열부로 이동시키는 역할을 한다. 이송부(120)는 스크류가 구비된 실린더 형태로 구현될 수 있다.
가열부(130)는 이송부(120)로부터 이동된 펠렛 또는 분말을 가열하고, 가열에 의해 용융된 펠렛 또는 분말을 압출부(140)로 가압 이송하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 가열부(130)는 코일 히터로 구현될 수 있다.
압출부(140)는 노즐을 통해 용융된 펠렛 또는 분말을 압출하는 방식으로 필라멘트를 성형하는 역할을 한다.
구동부(160)는 이송부(120)를 구동시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 구동부(160)는 모터로 구현될 수 있으며, 모터를 통해 이송부(120)의 스크류를 구동시킬 수 있다.
냉각부(170)는 이송부(120)와 가열부(130)를 냉각시키는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 냉각부(170)는 쿨링 팬으로 구현될 수 있다.
이송부(120)는 실리더로 구현되고, 이 실린더에 코일 히터가 연결되어 가열되는 방식이고, 제어부(150)는 온도 센서(310)를 통해 측정된 실린더의 온도값을 수신한다. 제어부(150)는 이송부(실린더)(120)의 온도가 사용자에 의해 미리 설정된 온도에 도달할 때 까지 코일 히터가 가열되도록 하며, 실린더에서 측정된 온도가 설정된 온도보다 높으면 코일 히터의 작동을 멈추고, 가열부(130) 하단에 구비된 쿨링팬을 가동하여 이송부(120)를 냉각시킨다. 그리고, 제어부(150)는 이송부(120)의 온도가 설정된 온도 범위 이하로 내려가면, 다시 코일 히터를 구동시켜서 사용자의 의해 설정된 온도 범위에 수렴하도록 지속적으로 피드백하여 제어한다. 본 발명의 일 실시예에서 쿨링팬을 상시 구동될 수 있고, 이를 통해 이송부(120)와 가열부(130)의 과열을 방지할 수 있다.
본 발명에서 코일 히터에서 코일 권선의 단면을 사각형으로 하여 실린더의 접촉면적을 넓힘으로써, 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 모터(160)는 감속기와 연결되어 최대 24rpm까지 제어가 가능하고, 플렉시블 타입 모터 커플러를 이용하여 감속기의 샤프트와 스크류의 축 정렬 불량(misalignment)이 보정된 상태로 연결될 수 있다.
그리고, 실린더 외경에 접촉한 코일 히터 권선의 단면은 사각형으로서, 접촉면적을 넓혀 열 전달 효율을 높인다.
이송부(120)에서 스크류의 루트(Root) 직경은 압출부(140)로 갈수록 커지는 형태로서, 실린더 내 이송되는 펠렛에 가해지는 압력을 증가시킨다.
본 발명에서 가열부(130)인 히터의 열과 펠렛의 전단 작용으로 펠렛이 용융되고, 용융 펠렛 기질에 금속 분말(예를 들어, Ag 파우더, Cu 파우더) 등의 전도성 재료 또는 CNT, 카본블랙, 풀러렌 등이 섞인 채 노즐을 통해 1차 압출된다.
1차 압출된 필라멘트는 펠렛화 과정을 거쳐 다시 공급부(110)의 호퍼로 공급되고, 열-전단 분산 과정을 반복하면서 기질 내 입자들이 고르게 분산될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4에서 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 방법의 각 단계를 수행하는 주체는 제어부(150)일 수 있다.
도 4를 참조하면, 사용자에 의해 미리 설정된 온도 범위에 따라 가열부(130)를 구동시킨다(S401). 예를 들어, 사용자에 의해 미리 설정된 온도가 250 ℃이고, 이에 따라 열원인 코일 히터를 예열시킨다.
다음, 이송부(120)의 온도를 측정하여 현재 온도가 설정된 온도 범위 이내이면(S403), 모터 스위치(320)를 연결하여 구동부(160)의 모터를 구동시킨다(S405). 예를 들어, 코일 히터가 예열되어 이송부의 온도가 설정된 온도 범위 이내로 들어오면, 구동부(160)를 통해 이송부(120)의 스크류를 작동시킨다. 예를 들어, 제어부(150)는 15 RPM의 속도로 스크류를 작동시킬 수 있다.
그리고, 공급부(110)를 통해 필라멘트 제조를 위한 조성물을 공급한다(S407). 본 발명의 일 실시예에서 호퍼를 통해 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 펠렛과 CNT가 순차적으로 공급될 수 있다. 또는 본 발명의 다른 실시예에서 호퍼를 통해 TPU 펠렛, CNT 및 금속 분말이 순차적으로 공급될 수 있다. 여기서, 금속 분말은 구리(Cu)일 수 있다. 각 구성요소의 구체적인 조성비에 관해서는 후술하기로 한다.
다음, 이송부(120)는 공급부(110)를 통해 공급된 조성물을 압출부(140)로 이동시킨다(S409). 이때, 가열부(130)는 압출부(140)의 이동하는 조성물을 가열한다.
압출부(140)는 가열부(130)에 의해 부분적으로 용융된 조성물을 필라멘트 형태로 압출 성형한다(S411). 예를 들어, 압출부(140)는 노즐을 통해 조성물을 압출 성형할 수 있다.
그리고, 압출부(140)를 통해 나온 소정 크기의 필라멘트에 대해 미리 정해진 횟수(N회)만큼 S407 내지 S413 단계를 반복한다(S413, S415). 예를 들어, 압출부(140)를 통해 나온 필라멘트를 소정 크기로 절단하여 S407 내지 S413 단계를 네 번 반복할 수 있다.
이처럼 본 발명에서 반복적인 열-전단 분산을 하는 이유는 TPU 기질 내에 CNT가 용이하게 분포할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, CNT% 농도가 높아질수록 점성이 높아지기 때문에 반복적인 분산이 요구된다.
도 5는 본 발명에서 열-전단 분산에 따른 실제 필라멘트 형상을 도시한 것이다.
도 5에서 (a)는 두 번 분산한 실시예이고, (b)는 네 번 분산한 실시예이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 4회 이상부터 표면 조도가 양호하고 필라멘트 형태로서 강성이 유지될 수 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 최소 분산 횟수는 4회 이상이다.
이처럼 반복적인 열-전단은 TPU 기질 내 CNT 침투성 상승 효과로 분산 정도가 증가하여 필라멘트 강성 및 표면 조도 개선 결과로 나타났다.
도 6은 본 발명에서 네 번 분산된 TPU/CNT 전도성 필라멘트를 도시한 것이다.
도 6에서 CNT가 11.7%, 15%, 20%, 23.3%, 25%d인 경우의 전도성 필라멘트가 예시되어 있다.
도 6을 참조하여 조성비를 살펴보면, TPU가 77%이고, CNT가 23% 까지 유연성 및 내구성이 우수하였으며 비틀림, 굽힘, 인장 부하에도 유지가 가능하였다. 그러나 CNT가 25% 이상부터는 유연성이 저하되고 경도가 높아지는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명에서 CNT 함유에 따른 저항 편차를 도시한 그래프로서, 4회 실시한 분산 결과를 도시한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 네 번 분산 결과 제작된 전체 길이 5 m 의 필라멘트에 대한 저항 측정 결과, CNT 함유가 높아질수록 저항 편차가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과를 통해 반복된 분산을 통해 TPU 내에 고농도 CNT는 입자가 쉽게 분포할 수 있는 개연성이 있다는 것을 확인할 수 있다. 즉 낮은 분산에서도 균질한 성질을 확보할 수 있으나, 전술한 결과를 통해 고농도 CNT의 경우 4회 이상 분산을 실시해야 필라멘트 강성을 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 전도성 필라멘트의 전기전도도 특성을 정리한 도표로서, TPU와 CNT의 조성비에 따른 전기전도도 수치가 나타나 있다.
도 8을 참조하면, TPU가 76.7 %, CNT가 23.3 % 인 경우에 전기전도도가 8.08로 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 전도성 필라멘트의 전기전도도 특성을 도시한 그래프이다.
도 9를 참조하면, CNT 함유량이 증가할수록 전기전도도 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히 CNT 함유량이 23%에서 유연성도 유지하며, 8.08 S/cm 수준의 우수한 전기전도도를 확보한 것을 확인할 수 있다. 고농도 CNT 일수록 약간의 온도만 가해도 쉽게 응집하여 점성이 증가하기 때문에 분산시키기 위한 더 높은 열-전단 또는 반복적인 분산이 요구된다.
본 발명의 다른 실시예에서 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 조성물로서 TPU, CNT 및 금속 분말 복합체를 제안한다. 여기서 금속 분말은 구리(Cu)일 수 있다.
도 10은 본 발명에서 제작된 TPU/CNT/Cu 복합체 필라멘트의 전기전도도 특성을 정리한 도표로서, TPU와 CNT에서 Cu 분말을 혼합한 결과이다.
도 10을 참조하면, Cu 분말 함유로 인해 TPU/CNT 조성물 대비 저항 감소 효과가 관찰되므로, 폴리머 기질 내에 금속 분말은 전자들이 이동할 수 있는 도전 경로를 형성하기에 유용하다. 따라서 Cu 분말의 함유는 TPU/CNT 대비 개선된 전기전도도를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 10에서 CNT 20%의 경우, Cu 16.6% 분말을 혼합하면, CU 분말을 혼합하지 않은 것보다 약 2배의 전기전도도를 개선시킬 수 있다.
도 11은 본 발명에서 제작된 전도성 필라멘트를 이용한 포토다이오드 회로 구성을 예시한 것이다.
도 11에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 방식으로 제작된 전도성 필라멘트를 이용하여, 폐회로를 구성하는 고체 전도성 재료로 활용할 수 있다.
기존 3D 프린팅용 전도성 필라멘트는 금속 분말에 의해 경도가 높으며 전기전도도가 낮아 전기/전자 부품, 바이오센서, 회로 등 분야에 적합하지 않았다. 그러나 본 발명에서 제안하는 전도성 필라멘트는 TPU의 유연성과 내구성이 유지함과 동시에 우수한 전기전도도를 확보하였다. 또한 적층 기술을 위해 개발된 필라멘트 형태이므로 최근 급부상한 다중 재료의 적층 시스템의 단일 공정에 유연한 회로 소자 등의 기능성 재료로서 활용이 가능하다.
이외에도 본 발명에서 제안하는 전도성 필라멘트는 기존 고성능/다기능 전자 기기의 유연한 회로를 적층 시 발생하는 재료적 한계를 보완하여 공정 효율을 개선시킬 수 있다. 즉, 다중 재료 적층 시스템에서 두 개 이상의 적층 기술이 병합될 필요가 없으며, 다중 재료 단일 공정으로 구현 가능하다. 따라서 한 번의 공정으로 구조물 내부에 도선을 적층할 수 있으므로 전기/전자 기기 설계 자유도가 높아진다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
110 공급부 120 이송부
130 가열부 140 압출부
150 제어부 160 구동부
170 냉각부 310 온도 센서
320 구동 스위치

Claims (5)

  1. 호퍼를 통해 필라멘트 제조를 위한 필라멘트 조성물을 공급하기 위한 공급부;
    상기 공급부를 통해 공급된 필라멘트 조성물을 압출부로 이동시키기 위한 이송부;
    상기 압출부의 입구 측에 위치하여 상기 필라멘트 조성물을 가열하고, 가열에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 상기 압출부로 가압 이송하기 위한 가열부;
    상기 가열부에 의해 용융된 필라멘트 조성물을 압출 성형하기 위한 압출부;
    상기 이송부를 구동시키기 위한 구동부; 및
    상기 구동부의 구동을 제어하기 위한 제어부
    를 포함하는 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송부는 상기 필라멘트 조성물을 이동시키기 위한 스크류가 구비된 실린더 형태인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 실린더의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 상기 실린더의 온도를 수신하고, 상기 실린더의 온도가 미리 설정된 온도 범위에 도달하면, 상기 가열부를 구동하여 상기 실린더를 예열하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이송부와 상기 가열부를 냉각시키기 위한 냉각부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 실린더의 온도가 상기 온도 범위를 초과하면, 상기 가열부의 구동을 중단하고, 상기 냉각부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실린더의 온도가 상기 온도 범위 이하로 내려가면, 상기 냉각부의 구동을 중단하고, 다시 상기 가열부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 복합체 전도성 필라멘트 제조 장치.
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