KR20240059795A - Variable printing area 3d printer - Google Patents

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KR20240059795A
KR20240059795A KR1020220140423A KR20220140423A KR20240059795A KR 20240059795 A KR20240059795 A KR 20240059795A KR 1020220140423 A KR1020220140423 A KR 1020220140423A KR 20220140423 A KR20220140423 A KR 20220140423A KR 20240059795 A KR20240059795 A KR 20240059795A
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KR
South Korea
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plate
powder material
printer
printing area
variable printing
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KR1020220140423A
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Korean (ko)
Inventor
배성우
지승묵
김호윤
김현지
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주식회사 에스에프에스
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Abstract

프린팅 영역 가변형 3D 프린터가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 제1플레이트와, 상기 제1플레이트의 테두리를 감싸도록 배치되는 제2플레이트를 포함하는 빌드 플레이트; 내부에 분말 소재가 저장되며, 상기 분말 소재가 빌드 플레이트 상면에 도포되도록 하는 호퍼; 상기 빌드 플레이트 상면에 도포된 상기 분말 소재를 평탄화하는 리코터부;를 포함하며, 상기 빌드 플레이트는, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 서로 독립적으로 구동되며, 상기 제2플레이트는, 소정의 높이를 갖도록 마련되어 상기 제1플레이트가 하강 시 상기 제1플레이트 상면에 도포된 상기 분말 소재를 지지한다. 본 발명에 의하면, 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재가 도포되는 영역을 가변하되, 분말 소재가 도포되지 않는 영역은 조형 챔버의 기능을 수행할 수 있으며, 적층 조형물의 크기에 따라 필요 영역에만 분말 소재를 도포할 수 있는 프린팅 영역 가변형 3D 프린터가 제공된다.A 3D printer with a variable printing area is disclosed. A 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention includes a build plate including a first plate and a second plate disposed to surround an edge of the first plate; A hopper storing powder material therein and allowing the powder material to be applied to the upper surface of the build plate; It includes a recoater unit that flattens the powder material applied to the upper surface of the build plate, wherein the first plate and the second plate are driven independently of each other, and the second plate is positioned at a predetermined height. It is provided to support the powder material applied to the upper surface of the first plate when the first plate is lowered. According to the present invention, the area where the powder material is applied is variable depending on the size of the laminated sculpture, but the area where the powder material is not applied can perform the function of a modeling chamber, and the powder material is applied only to the required area depending on the size of the laminated sculpture. A 3D printer with a variable printing area that can apply is provided.

Description

프린팅 영역 가변형 3D 프린터{VARIABLE PRINTING AREA 3D PRINTER}Variable printing area 3D printer {VARIABLE PRINTING AREA 3D PRINTER}

본 발명은 프린팅 영역 가변형 3D 프린터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 적층 조형물의 크기에 따라 프린팅 영역의 크기를 가변할 수 있는, 프린팅 영역 가변형 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer with a variable printing area, and more specifically, to a 3D printer with a variable printing area that can vary the size of the printing area depending on the size of a laminated sculpture.

일반적으로 3D 프린터는 3차원 도면을 기반으로 3차원 공간에 인쇄하듯이 물품을 만들어내는 프린터를 의미한다. 3D 프린터는 개발 초기에 플라스틱 소재를 이용한 제한적 용도로 사용되었지만, 최근에는 금속, 세라믹, 나일론 등의 분말을 소재로 이용함으로써 휴대전화 케이스, 자동차 부속품까지 출력할 수 있는 정도로 전 산업분야에 응용되고 있는 추세이다.In general, a 3D printer refers to a printer that creates items based on a 3D drawing as if printing in a 3D space. In the early stages of development, 3D printers were used for limited purposes using plastic materials, but recently, by using powders such as metal, ceramic, and nylon, they are being applied to all industrial fields to the extent that they can print mobile phone cases and automobile accessories. It's a trend.

대다수 산업용 금속 3D 프린터는 금속 분말을 도포하고 원하는 부분만 레이저로 용융시켜 제품을 만드는 선택적 레이저 소결(SLS, Selective Laser Sintering) 방식을 따르고 있다. 그러나, 선택적 레이저 소결 방식은 정교한 제품 제작은 가능하지만, 대형 제품 제작이 어렵고 생산 속도가 느리다는 단점이 있다. 이에 따라 최근에는 분말 재료를 조형 챔버의 조형 스테이지 상에 도포하고 원하는 부분에 접착제를 분사해 제품을 만드는 바인더 젯(Binder-Jet) 방식이 부각되고 있다. 바인더 젯 방식은 더 빠른 속도로 많은 제품을 한 번에 출력할 수 있으며 제품 크기의 제약도 SLS 방식에 비해 적다는 장점이 있다. 이에 따라 최근에는 금속 분말을 소재로 하는 바인더 젯 3D 프린팅 방식에 대한 연구가 활발하다.Most industrial metal 3D printers follow the Selective Laser Sintering (SLS) method, which creates products by applying metal powder and melting only the desired part with a laser. However, although the selective laser sintering method is capable of producing sophisticated products, it has the disadvantage of being difficult to produce large products and having a slow production speed. Accordingly, the binder-jet method, which creates a product by applying powder material on the molding stage of a molding chamber and spraying adhesive on the desired area, has recently been highlighted. The binder jet method has the advantage of being able to print many products at once at a faster speed and having fewer restrictions on product size compared to the SLS method. Accordingly, research on binder jet 3D printing using metal powder has been active recently.

그러나 금속 분말 소재는 가격이 상당히 고가인데, 금속 분말 베드를 활용하는 방식을 사용하기 위해서는 빌드 플레이트의 전면에 금속 분말 소재를 도포해야 한다. 즉, 작은 제품을 출력하는 경우에도 빌드 플레이트 전면에 소재를 도포해야하므로 많은 양의 금속 분말 소재가 필요하고, 이로 인한 상당한 비용이 소모되는 문제점이 있다. 즉 적층 조형물의 크기가 작은 경우에도 넓은 면적의 빌드 플레이트 전체에 금속 분말 소재를 도포 해야 하므로, 금속 3D 프린팅 공정을 위한 초기 비용이 증가하고 불필요한 부분까지 공정이 진행됨으로써 전체적인 프린팅 공정 시간이 길어져 작업 효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, metal powder materials are quite expensive, and in order to use the method using a metal powder bed, the metal powder material must be applied to the front of the build plate. In other words, even when printing a small product, the material must be applied to the front of the build plate, which requires a large amount of metal powder material, resulting in a significant cost. In other words, even if the size of the laminated sculpture is small, metal powder material must be applied to the entire build plate over a large area, which increases the initial cost for the metal 3D printing process and extends the overall printing process time by extending the process to unnecessary parts, reducing work efficiency. There is a problem with this.

대한민국 등록특허 제10-2343820호 (2021.12.22)Republic of Korea Patent No. 10-2343820 (2021.12.22) 일본 공개특허 특개2020-168787호 (2020.10.15)Japanese Patent Laid-Open No. 2020-168787 (2020.10.15)

본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재가 도포되는 영역을 가변할 수 있는 프린팅 영역 가변형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention is to provide a 3D printer with a variable printing area that can vary the area where the powder material is applied depending on the size of the laminated sculpture.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재가 도포되는 영역을 가변하되, 분말 소재가 도포되지 않는 영역은 조형 챔버의 기능을 수행할 수 있는 프린팅 영역 가변형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention varies the area to which the powder material is applied depending on the size of the laminated sculpture, but the area to which the powder material is not applied can function as a modeling chamber. The purpose is to provide a 3D printer with a variable printing area.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 적층 조형물의 크기에 따라 필요 영역에만 분말 소재를 도포할 수 있어, 제품의 크기가 작은 경우 분말의 소모량을 줄일 수 있는 프린팅 영역 가변형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention is a variable printing area that can apply powder material only to necessary areas depending on the size of the laminated sculpture, thereby reducing powder consumption when the product size is small. The purpose is to provide a 3D printer.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 출력하고자 하는 제품의 디자인에 따라 각각의 빌드 플레이트가 입체적으로 구동하여, 제품의 지지를 더욱 견고하게 할 뿐만 아니라, 이후 분말 소재의 제거가 쉬운 프린팅 영역 가변형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, in the variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention, each build plate is driven three-dimensionally according to the design of the product to be printed, which not only further strengthens the support of the product, but also further strengthens the support of the powder material. The purpose is to provide a 3D printer with a variable printing area that is easy to remove.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 제1플레이트와, 상기 제1플레이트의 테두리를 감싸도록 배치되는 제2플레이트를 포함하는 빌드 플레이트; 내부에 분말 소재가 저장되며, 상기 분말 소재가 빌드 플레이트 상면에 도포되도록 하는 호퍼; 상기 빌드 플레이트 상면에 도포된 상기 분말 소재를 평탄화하는 리코터부;를 포함하며, 상기 빌드 플레이트는, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 서로 독립적으로 구동되며, 상기 제2플레이트는, 소정의 높이를 갖도록 마련되어 상기 제1플레이트가 하강 시 상기 제1플레이트 상면에 도포된 상기 분말 소재를 지지한다.A 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention includes a build plate including a first plate and a second plate disposed to surround an edge of the first plate; A hopper that stores powder material therein and allows the powder material to be applied to the upper surface of the build plate; It includes a recoater unit that flattens the powder material applied to the upper surface of the build plate, wherein the first plate and the second plate are driven independently of each other, and the second plate is positioned at a predetermined height. It is provided to support the powder material applied to the upper surface of the first plate when the first plate is lowered.

여기서, 상기 제2플레이트는 복수 개의 영역으로 분할될 수 있다.Here, the second plate may be divided into a plurality of regions.

여기서, 상기 제2플레이트의 테두리를 감싸도록 배치되며 복수 개의 영역으로 분할되는 제3플레이트를 더 포함하며, 분할된 각각의 상기 제3플레이트의 내면은, 분할된 각각의 상기 제2플레이트의 외면과 대응될 수 있다.Here, it further includes a third plate arranged to surround the edge of the second plate and divided into a plurality of regions, wherein the inner surface of each divided third plate is the outer surface of each divided second plate. can be responded to.

여기서, 상기 호퍼는, 내부에 상기 분말 소재가 저장되며, 상기 빌드 플레이트 측으로 상기 분말 소재가 배출되는 도포 슬릿이 형성되는 몸체부; 프린팅 영역에 따라 상기 도포 슬릿을 선택적으로 차폐하는 차폐부;를 포함할 수 있다.Here, the hopper includes a body portion in which the powder material is stored and an application slit through which the powder material is discharged toward the build plate is formed; It may include a shielding portion that selectively shields the application slit depending on the printing area.

여기서, 상기 도포 슬릿의 길이는 상기 빌드 플레이트의 길이 이상일 수 있다.Here, the length of the application slit may be longer than or equal to the length of the build plate.

여기서, 상기 차폐부는 상기 몸체부의 하단의 형상에 대응되는 홈부가 형성되며, 상기 몸체부의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동될 수 있다.Here, the shielding part is formed with a groove corresponding to the shape of the bottom of the body part, and can be slidably moved along the longitudinal direction of the body part.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to embodiments of the present invention, there are at least the following effects.

본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터에 의하면 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재가 도포되는 영역을 가변할 수 있다.According to the variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention, the area where the powder material is applied can be varied depending on the size of the laminated sculpture.

또한, 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재가 도포되는 영역을 가변하되, 분말 소재가 도포되지 않는 영역은 분말 소재가 도포되는 영역에 대해 조형 챔버의 기능을 수행할 수 있다.In addition, the area to which the powder material is applied varies depending on the size of the laminated sculpture, and the area to which the powder material is not applied may function as a modeling chamber relative to the area to which the powder material is applied.

또한, 빌드 플레이트의 분할된 각 영역이 독립적으로 승강됨으로써, 조형물의 형상에 따라 조형물을 지지하는 수단으로 작용될 수 있다.Additionally, each divided region of the build plate can be independently raised and lowered, thereby serving as a means of supporting the sculpture according to the shape of the sculpture.

또한, 적층 조형물의 크기에 따라 필요 영역에만 분말 소재를 도포할 수 있다.Additionally, depending on the size of the laminated sculpture, the powder material can be applied only to necessary areas.

또한, 적층 조형물의 지지를 더욱 견고하게 할 수 있으며, 분말 소재의 제거가 용이하다.In addition, the support of the laminated sculpture can be made more solid, and the powder material can be easily removed.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited to the contents exemplified above, and further various effects are included in the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 빌드 플레이트의 개략적인 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 빌드 플레이트의 개략적인 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 빌드 플레이트의 작동설명도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼의 개략적인 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼의 개략적인 저면사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼의 개략적인 정면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼와 빌드 플레이트 간의 관계설명도
도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 작동 설명도이다.1 is a schematic perspective view of a build plate of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic plan view of a build plate of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an operational diagram of a build plate of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic perspective view of a hopper of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic bottom perspective view of the hopper of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic front view of the hopper of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram illustrating the relationship between the hopper and the build plate of the variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.
8 to 13 are diagrams illustrating the operation of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 이에 대해 상세한 설명에 상세하게 설명한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

설명에 앞서 상세한 설명에 기재된 용어에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. Prior to explanation, terms used in the detailed description will be explained. In the following embodiments, terms such as first and second are used not in a limiting sense but for the purpose of distinguishing one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit of the present invention. Additionally, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as 'include' or 'have' mean the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof described in the specification, and one or more other features or components. This does not preclude the possibility of addition.

또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.Additionally, in the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are shown arbitrarily for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown.

본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재가 도포되는 영역을 가변하되, 분말 소재가 도포되지 않는 영역은 조형 챔버의 기능을 수행할 수 있으며, 적층 조형물의 크기에 따라 필요 영역에만 분말 소재를 도포할 수 있는 프린팅 영역 가변형 3D 프린터에 관한 것이다.A 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention changes the area where the powder material is applied depending on the size of the laminated sculpture, but the area where the powder material is not applied can perform the function of a modeling chamber, and the laminated sculpture This relates to a 3D printer with a variable printing area that can apply powder material only to the required area depending on the size of the sculpture.

본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터는, 빌드 플레이트(100)와, 분말 도포 장치를 포함한다.A 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention includes a build plate 100 and a powder application device.

본 실시예에서 빌드 플레이트(100)와, 분말 도포 장치 등의 구성은 빌드 플레이트(100)는 전체적인 틀을 형성하는 프레임(미도시) 상에 설치될 수 있다. 프레임(미도시)은 내부에 조형 챔버(미도시)가 수납되는 조형 챔버 수납부(미도시)가 형성되고, 상면에 안착되는 작업 테이블(T) 상에 분말 도포 장치와 프린팅부(미도시)가 설치되는 구조체일 수 있다. 작업 테이블(T)은 조형 챔버 수납부(미도시)와 대응되는 위치에 조형 챔버 상면의 형상과 대응되는 형상의 개구부가 형성될 수 있다.In this embodiment, the build plate 100 and the powder coating device may be installed on a frame (not shown) that forms the overall frame. The frame (not shown) has a molding chamber storage unit (not shown) inside which a molding chamber (not shown) is stored, and a powder application device and a printing unit (not shown) are placed on a work table (T) seated on the upper surface. It may be a structure in which is installed. The work table T may have an opening formed in a shape corresponding to the shape of the upper surface of the molding chamber at a position corresponding to the molding chamber storage portion (not shown).

조형 챔버는 조형 챔버 수납부에 수납되며, 상방이 개방된 박스 형상으로 마련됨으로써 분말 소재(P)가 수용되어 입체 조형물이 조형되는 내부공간이 형성된다. 조형 챔버는 조형 챔버 수납부에 레일 타입으로 장착되어 수납되거나 배출될 수 있다. 프레임(미도시)의 개구부는 조형 챔버의 상면 형상과 대응되는 형상으로 마련되어 조형 챔버가 조형 챔버 수납부에 수납되면 상방이 개구된 상태가 된다.The molding chamber is stored in the molding chamber storage part and is provided in the shape of a box with an open top, thereby forming an internal space in which the powder material (P) is accommodated and a three-dimensional sculpture is molded. The molding chamber is mounted in a rail type on the molding chamber storage unit and can be stored or discharged. The opening of the frame (not shown) is provided in a shape corresponding to the shape of the upper surface of the molding chamber, so that when the molding chamber is stored in the molding chamber storage unit, the upper side is opened.

조형 챔버 내부에는 빌드 플레이트(100)가 수용된다. 빌드 플레이트(100)는 조형 챔버 내부에서 승강 가능하게 마련된다. 빌드 플레이트(100)는 초기에 작업 테이블(T)의 개구부와 편평한 높이만큼 상승되어 있다가, 호퍼(200), 리코터(미도시) 및 프린팅부에 의하여 분말 소재(P)와 바인더가 교번으로 적층됨에 따라 하강되며, 나중에는 조형 챔버 내부에 많은 양의 분말이 쌓이게 된다.A build plate 100 is accommodated inside the molding chamber. The build plate 100 is provided to be lifted up and down inside the molding chamber. The build plate 100 is initially raised to a level similar to the opening of the work table (T), and then the powder material (P) and binder are alternately supplied by the hopper 200, recoater (not shown), and printing unit. It falls as it is stacked, and later a large amount of powder accumulates inside the molding chamber.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 빌드 플레이트의 개략적인 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 빌드 플레이트의 개략적인 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 빌드 플레이트의 작동설명도이다.Figure 1 is a schematic perspective view of a build plate of a 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a schematic plan view of a build plate of a 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is an operational diagram of a build plate of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에서 빌드 플레이트(100)는 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)를 포함한다. 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)는, 빌드 플레이트(100)의 일 영역으로서, 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재(P)가 도포되는 영역이 가변되도록 한다.In this embodiment, the build plate 100 includes a first plate 110 and a second plate 120. The first plate 110 and the second plate 120 are one area of the build plate 100, and allow the area where the powder material P is applied to vary depending on the size of the laminated sculpture.

본 실시예에서 제1플레이트(110)는 횡단면이 사각형 형상으로 마련되며, 제2플레이트(120)는 제1플레이트(110)의 테두리를 감싸도록 배치된다.In this embodiment, the first plate 110 has a square cross-section, and the second plate 120 is arranged to surround the edge of the first plate 110.

이 때, 제1플레이트(110)와 제2플레이트(120)는 서로 독립적으로 구동된다. 즉 각각 개별적인 구동부(모터 등)에 의해 독립적으로 조형 챔버 내부에서 승강가능하게 마련될 수 있다.At this time, the first plate 110 and the second plate 120 are driven independently of each other. That is, each can be independently raised and lowered inside the molding chamber by an individual driving unit (motor, etc.).

여기서 제2플레이트(120)는 복수 개의 영역으로 분할될 수 있다. 복수 개의 영역으로 분할되는 경우, 각 영역 또한 개별적으로 구동된다.Here, the second plate 120 may be divided into a plurality of areas. When divided into multiple areas, each area is also driven individually.

즉 빌드 플레이트(100)는 여러 개의 영역으로 분할되며, 각 영역은 개별적으로 구동된다.That is, the build plate 100 is divided into several regions, and each region is driven individually.

제2플레이트(120)는 소정의 높이를 갖도록 마련된다. 이에 따라, 제2플레이트(120)가 고정된 상태에서 제1플레이트(110)가 하강하는 경우, 제1플레이트(110) 상면에 도포된 분말 소재(P)들을 측방에서 지지할 수 있다. 즉, 제2플레이트(120)는 소정의 높이를 갖도록 마련되어, 제1플레이트(110)가 하강하는 경우 제1플레이트(110)에 대해 조형챔버 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 제2플레이트(120)의 높이는 제1플레이트(110)의 최대 하강거리(깊이) 이상으로 마련되는 것이 바람직하다.The second plate 120 is provided to have a predetermined height. Accordingly, when the first plate 110 is lowered while the second plate 120 is fixed, the powder material P applied to the upper surface of the first plate 110 can be supported from the side. That is, the second plate 120 is provided to have a predetermined height and can function as a molding chamber for the first plate 110 when the first plate 110 descends. At this time, it is preferable that the height of the second plate 120 is set to be greater than or equal to the maximum descending distance (depth) of the first plate 110.

한편 제1플레이트(110) 또한 소정의 높이를 갖도록 마련된다. 이에 따라 제2플레이트(120)가 상대적으로 하강하는 경우 제1플레이트(110)가 제2플레이트(120)에 대해 조형챔버 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 제1플레이트(110)의 높이는 제2플레이트(120)의 최대 하강거리(깊이) 이상으로 마련되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the first plate 110 is also provided to have a predetermined height. Accordingly, when the second plate 120 is relatively lowered, the first plate 110 can perform the function of a molding chamber for the second plate 120. At this time, it is preferable that the height of the first plate 110 is set to be greater than or equal to the maximum descending distance (depth) of the second plate 120.

나아가 빌드 플레이트(100)는 제3플레이트(130)를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the build plate 100 may further include a third plate 130.

제3플레이트(130)는 제2플레이트(120)의 테두리를 감싸도록 배치되며 복수 개의 영역으로 분할된다. 제3플레이트(130)의 각 영역 또한 독립적으로 구동된다. The third plate 130 is arranged to surround the edge of the second plate 120 and is divided into a plurality of areas. Each area of the third plate 130 is also driven independently.

즉 중앙부에 제1플레이트(110)가 배치되며, 제1플레이트(110)를 감싸도록 제2플레이트(120)가 형성되며, 제2플레이트(120)를 감싸도록 제3플레이트(130)가 배치되어, 빌드 플레이트(100)의 최외측이 제3플레이트(130)가 된다.That is, the first plate 110 is disposed in the center, the second plate 120 is formed to surround the first plate 110, and the third plate 130 is disposed to surround the second plate 120. , the outermost side of the build plate 100 becomes the third plate 130.

이 때 분할된 각각의 제3플레이트(130)의 내면은, 분할된 각각의 제2플레이트(120)의 외면과 대응된다. 그리고 제3플레이트(130) 또한 소정의 높이를 갖도록 마련된다. 이에 따라, 제2플레이트(120)가 상대적으로 하강하는 경우 제3플레이트(130)가 제2플레이트(120)에 대해 조형챔버 기능을 수행할 수 있다. 즉, 제3플레이트(130)의 내측 테두리가 제2플레이트(120)의 외측 테두리에 대응됨으로써, 각각의 제3플레이트(130)는 대응되는 제2플레이트(120)에 대해 조형 챔버로서의 기능을 수행할 수 있다. 제3플레이트(130)의 높이는 제2플레이트(120)의 최대 하강거리(깊이) 이상으로 마련되는 것이 바람직하다.At this time, the inner surface of each divided third plate 130 corresponds to the outer surface of each divided second plate 120. And the third plate 130 is also provided to have a predetermined height. Accordingly, when the second plate 120 is relatively lowered, the third plate 130 can perform the function of a molding chamber for the second plate 120. That is, the inner edge of the third plate 130 corresponds to the outer edge of the second plate 120, so that each third plate 130 functions as a molding chamber for the corresponding second plate 120. can do. The height of the third plate 130 is preferably set to be greater than or equal to the maximum descending distance (depth) of the second plate 120.

이에 따라, 조형물의 크기에 따라 대응되는 영역에만 분말 소재(P)를 도포함으로써 분말 소재(P)의 낭비를 줄일 수 있다.Accordingly, the waste of the powder material (P) can be reduced by applying the powder material (P) only to the area corresponding to the size of the sculpture.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼의 개략적인 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼의 개략적인 저면사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼의 개략적인 정면도이다.Figure 4 is a schematic perspective view of a hopper of a 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is a schematic bottom perspective view of a hopper of a 3D printer with a variable printing area according to an embodiment of the present invention. 6 is a schematic front view of the hopper of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.

분말 도포 장치는 호퍼(200) 및 리코터를 포함한다.The powder application device includes a hopper 200 and a recoater.

호퍼(200)는 내부에 저장된 분말 소재(P)가 작업 테이블(T) 상면 및 빌드 플레이트(100) 상에 도포되도록 하며, 리코터는 작업 테이블(T) 상면 및 빌드 플레이트(100) 상에 도포된 분말 소재(P)들을 평탄화하여 분말층(F)을 형성하는 구성이다. The hopper 200 allows the powder material (P) stored inside to be applied on the upper surface of the work table (T) and the build plate 100, and the recoater allows the powder material (P) stored inside to be applied on the upper surface of the work table (T) and the build plate 100. It is a configuration that flattens the powder materials (P) to form a powder layer (F).

호퍼(200)는 제1방향으로 이동되면서 작업 테이블(T) 상면 및 빌드 플레이트(100) 상에 분말 소재(P)를 도포할 수 있다. 이 때 리코터는 호퍼(200)의 도포와 동시에 즉, 호퍼(200)의 후방에 배치되어 제1방향을 따라 이동하면서 분말 소재(P)를 평탄화할 수 있다. 또는 호퍼(200)가 제1방향으로 이동하면서 작업 테이블(T) 상면 및 빌드 플레이트(100) 상에 분말 소재(P) 도포를 완료한 후, 리코터는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 이동하면서 분말 소재(P)를 균일한 높이로 평탄화할 수 있다. 리코터는 롤러, 블레이드 중 어느 하나를 이용하거나, 롤러와 블레이드를 모두 이용할 수 있다. The hopper 200 may apply the powder material P on the upper surface of the work table T and the build plate 100 while moving in the first direction. At this time, the recoater can be placed at the rear of the hopper 200 at the same time as the application of the hopper 200 and move along the first direction to flatten the powder material P. Alternatively, after completing the application of the powder material (P) on the upper surface of the work table (T) and the build plate 100 while the hopper 200 moves in the first direction, the recoater moves in the second direction opposite to the first direction. While moving, the powder material (P) can be flattened to a uniform height. The recoater can use either rollers or blades, or both rollers and blades.

호퍼(200)는 내부에 분말 소재(P)를 저장할 수 있도록 내부 공간이 형성된 몸체부(210)를 포함한다. 그리고 몸체부(210)의 상단 일측에는 분말 소재(P)가 투입되는 분말 유입구(220)가 형성된다. 몸체부(210)의 하단에는 분말 소재(P)가 하방으로 배출되는 도포 슬릿(230)이 형성된다. The hopper 200 includes a body portion 210 in which an internal space is formed to store the powder material P therein. And a powder inlet 220 is formed on one upper side of the body 210 into which the powder material P is introduced. An application slit 230 is formed at the bottom of the body 210 through which the powder material P is discharged downward.

호퍼(200) 내부에는 스크류(240)가 회전 가능하게 설치되어, 분말 유입구(220)로 투입되는 분말 소재(P)가 호퍼(200) 내부 공간에서 축 방향으로 골고루 분산 상태로 채워지도록 할 수 있다.A screw 240 is rotatably installed inside the hopper 200, so that the powder material P introduced into the powder inlet 220 is evenly distributed in the axial direction in the inner space of the hopper 200. .

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 호퍼와 빌드 플레이트 간의 관계설명도이다.Figure 7 is a diagram illustrating the relationship between a hopper and a build plate of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에서 도포 슬릿(230)의 길이는 빌드 플레이트(100)의 길이 이상으로 마련된다. 바람직하게는 도포 슬릿(230)의 길이는 빌드 플레이트(100)의 길이에 대응된다. 즉, 도포 슬릿(230)의 길이는 최외측 빌드 플레이트(100)(즉 제3플레이트(130))의 외측 테두리 간의 간격과 동일할 수 있다.In this embodiment, the length of the application slit 230 is provided to be longer than the length of the build plate 100. Preferably, the length of the application slit 230 corresponds to the length of the build plate 100. That is, the length of the application slit 230 may be equal to the distance between the outer edges of the outermost build plate 100 (ie, the third plate 130).

그리고 호퍼(200)는 차폐부(250)를 더 포함할 수 있다. 차폐부(250)는 몸체부(210)의 하단에 장착되어 프린팅 영역에 따라 도포 슬릿(230)을 선택적으로 차폐하는 구성이다. 본 실시예에서 차폐부(250)는 한 쌍으로 마련될 수 있다. And the hopper 200 may further include a shielding portion 250. The shielding unit 250 is mounted at the bottom of the body 210 and selectively shields the application slit 230 depending on the printing area. In this embodiment, the shielding portion 250 may be provided as a pair.

그리고 차폐부(250)는 몸체부(210)의 하단의 형상에 대응되는 홈부가 형성될 수 있으며, 몸체부(210)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동될 수 있다. 몸체부(210)의 하단 양단으로부터 한 쌍의 차폐부(250)가 이동하면서 도포 슬릿(230)을 선택적으로 차폐할 수 있다.Additionally, the shielding portion 250 may be formed with a groove corresponding to the shape of the bottom of the body portion 210 and may be slidably moved along the longitudinal direction of the body portion 210. A pair of shielding portions 250 may move from both lower ends of the body portion 210 to selectively shield the application slit 230 .

따라서 조형물의 크기가 빌드 플레이트(100)보다 다소 작아 제1플레이트(110)에서만 조형이 가능한 경우, 차폐부(250)는 슬라이딩 이동되어 제2플레이트(120)와 제3플레이트(130)에 대응되는 도포 슬릿(230)의 영역을 차폐하고, 호퍼(200)가 구동되면 제1플레이트(110)의 상면에만 분말 소재(P)가 도포된다.Therefore, when the size of the sculpture is somewhat smaller than the build plate 100 and can be formed only on the first plate 110, the shielding portion 250 is slidably moved to form a structure corresponding to the second plate 120 and the third plate 130. The area of the application slit 230 is shielded, and when the hopper 200 is driven, the powder material P is applied only to the upper surface of the first plate 110.

이에 따라 조형물의 크기에 따라 대응되는 영역에만 분말 소재(P)를 도포함으로써 분말 소재(P)의 낭비를 줄일 수 있다.Accordingly, waste of the powder material (P) can be reduced by applying the powder material (P) only to the area corresponding to the size of the sculpture.

다만, 차폐부(250)는 반드시 한 쌍으로 마련되는 것은 아니며, 3개 이상으로도 마련될 수 있음은 물론이다.However, it goes without saying that the shielding units 250 are not necessarily provided as a pair, but may also be provided in three or more pieces.

나아가 차폐부(250)는 모터 등을 통해 구동되도록 마련될 수 있다. 즉 적층되는 조형물의 각 층의 평면 이미지에 대응하여 차폐부(250)의 위치가 변경되도록 모터 등의 구성이 제어될 수 있다.Furthermore, the shield 250 may be provided to be driven through a motor or the like. That is, the configuration of the motor, etc. can be controlled so that the position of the shielding unit 250 is changed in response to the planar image of each layer of the stacked sculpture.

또한, 조형물의 형상에 대응하여 선택적으로 분말 소재(P)를 도포하고 바인더를 분사하여 적층할 수도 있다.In addition, powder material (P) may be selectively applied and a binder sprayed to laminated the sculpture in accordance with the shape of the sculpture.

도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 영역 가변형 3D 프린터의 작동 설명도이다.8 to 13 are diagrams illustrating the operation of a variable printing area 3D printer according to an embodiment of the present invention.

도 8과 같은 형상의 조형물을 적층조형하는 것으로 예를 들면, 도 9와 같이 제3플레이트(130)에만 분말 소재(P)가 도포되도록 차폐부(250)를 설정한 뒤 바인더를 분사하고, 제3플레이트(130)만 하강한다. 다른 플레이트에도 분말 소재(P)가 필요한 층이 될 때까지 동일한 적층공정을 반복한다.(도 10 참조) 이 과정에서 제3플레이트(130)에 적층된 분말 소재(P)들은 제2플레이트(120)에 의해 지지될 수 있다.For example, by layering a sculpture of the shape shown in FIG. 8, the shielding portion 250 is set so that the powder material P is applied only to the third plate 130 as shown in FIG. 9, then the binder is sprayed, and the third plate 130 is sprayed with a binder. Only plate 3 (130) is lowered. The same lamination process is repeated on other plates until the required layer of powder material (P) is reached (see FIG. 10). In this process, the powder material (P) laminated on the third plate 130 is divided into the second plate 120. ) can be supported by.

이 후 다른 플레이트에도 분말 소재(P)가 필요한 층이 되면, 차폐부(250)를 제어하여 분말 소재(P)가 해당 플레이트에 도포되도록 설정한다. 그리고 일련의 바인더 분사 - 도포 공정을 수행하여 조형물을 인쇄한다.(도 11 및 도 12 참조)Afterwards, when another plate also becomes a layer requiring the powder material (P), the shielding unit 250 is controlled to set the powder material (P) to be applied to the corresponding plate. Then, a series of binder injection-application processes are performed to print the sculpture (see Figures 11 and 12).

일반적으로 금속 분말 소재(P)를 이용하는 경우 인쇄된 분말을 지지하는 등의 용도로 조형물과 별도로 ‘부가 구조물’을 함께 인쇄하는 경우가 많다. 그러나 본 실시예에서는 위와 같은 조형물을 인쇄 시 제2플레이트(120)가 ‘부가 구조물’ 역할을 수행할 수 있어 별도의 ‘부가 구조물’이 필요하지 않다.(도 12 및 도 13 참조)In general, when using metal powder material (P), an ‘additional structure’ is often printed separately from the sculpture for purposes such as supporting the printed powder. However, in this embodiment, when printing the above sculpture, the second plate 120 can serve as an ‘additional structure’, so a separate ‘additional structure’ is not required (see FIGS. 12 and 13).

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 적층 조형물의 크기에 따라 분말 소재가 도포되는 영역을 가변하되, 분말 소재가 도포되지 않는 영역은 조형 챔버의 기능을 수행할 수 있으며, 적층 조형물의 크기에 따라 필요 영역에만 분말 소재를 도포할 수 있는 프린팅 영역 가변형 3D 프린터가 제공된다.As described above, according to the present invention, the area where the powder material is applied is variable depending on the size of the laminated sculpture, but the area where the powder material is not applied can perform the function of a modeling chamber, and the area where the powder material is not applied can perform the function of a modeling chamber, and the area where the powder material is not applied can be adjusted according to the size of the laminated sculpture. A 3D printer with a variable printing area that can apply powder material only to one area is provided.

본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.The use of any examples or illustrative terms (e.g., etc.) in the present invention is merely to describe the present invention in detail, and unless limited by the claims, the scope of the present invention is limited by the examples or illustrative terms. It doesn't work. Additionally, those skilled in the art will recognize that various modifications, combinations, and changes may be made according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the spirit of the present invention, as well as the claims described below, as well as any scope equivalent to or equivalently changed from this claim, shall fall within the scope of the spirit of the present invention. It will be said that it belongs.

1000 : 프린팅 영역 가변형 3D 프린터
100 : 빌드 플레이트 110 : 제1플레이트
120 : 제2플레이트 130 : 제3플레이트
200 : 호퍼 210 : 몸체부
220 : 분말 유입구 330 : 도포 슬릿
240 : 스크류 250 : 차폐부1000: 3D printer with variable printing area
100: build plate 110: first plate
120: second plate 130: third plate
200: Hopper 210: Body portion
220: powder inlet 330: application slit
240: screw 250: shielding part

Claims (6)

제1플레이트와, 상기 제1플레이트의 테두리를 감싸도록 배치되는 제2플레이트를 포함하는 빌드 플레이트;
내부에 분말 소재가 저장되며, 상기 분말 소재가 빌드 플레이트 상면에 도포되도록 하는 호퍼;
상기 빌드 플레이트 상면에 도포된 상기 분말 소재를 평탄화하는 리코터부;를 포함하며,
상기 빌드 플레이트는,
상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 서로 독립적으로 구동되며,
상기 제2플레이트는, 소정의 높이를 갖도록 마련되어 상기 제1플레이트가 하강 시 상기 제1플레이트 상면에 도포된 상기 분말 소재를 지지하는
프린팅 영역 가변형 3D 프린터.
A build plate including a first plate and a second plate disposed to surround an edge of the first plate;
A hopper storing powder material therein and allowing the powder material to be applied to the upper surface of the build plate;
It includes a recoater unit that flattens the powder material applied to the upper surface of the build plate,
The build plate is,
The first plate and the second plate are driven independently of each other,
The second plate is provided to have a predetermined height to support the powder material applied to the upper surface of the first plate when the first plate is lowered.
3D printer with variable printing area.
 제1항에 있어서,
상기 제2플레이트는 복수 개의 영역으로 분할되는 프린팅 영역 가변형 3D 프린터.
According to paragraph 1,
The second plate is a variable printing area 3D printer divided into a plurality of areas.
 제2항에 있어서,
상기 제2플레이트의 테두리를 감싸도록 배치되며 복수 개의 영역으로 분할되는 제3플레이트를 더 포함하며,
분할된 각각의 상기 제3플레이트의 내면은, 분할된 각각의 상기 제2플레이트의 외면과 대응되는
프린팅 영역 가변형 3D 프린터.
According to paragraph 2,
It further includes a third plate arranged to surround an edge of the second plate and divided into a plurality of regions,
The inner surface of each divided third plate corresponds to the outer surface of each divided second plate.
3D printer with variable printing area.
 제1항에 있어서,
상기 호퍼는,
내부에 상기 분말 소재가 저장되며, 상기 빌드 플레이트 측으로 상기 분말 소재가 배출되는 도포 슬릿이 형성되는 몸체부;
프린팅 영역에 따라 상기 도포 슬릿을 선택적으로 차폐하는 차폐부;를 포함하는
프린팅 영역 가변형 3D 프린터.
According to paragraph 1,
The hopper is,
a body portion in which the powder material is stored and an application slit through which the powder material is discharged toward the build plate is formed;
A shielding portion that selectively shields the application slit depending on the printing area; comprising a.
3D printer with variable printing area.
 제3항에 있어서,
상기 도포 슬릿의 길이는 상기 빌드 플레이트의 길이 이상인
프린팅 영역 가변형 3D 프린터.
According to paragraph 3,
The length of the application slit is greater than or equal to the length of the build plate.
3D printer with variable printing area.
 제4항에 있어서,
상기 차폐부는 상기 몸체부의 하단의 형상에 대응되는 홈부가 형성되며,
상기 몸체부의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동되는
프린팅 영역 가변형 3D 프린터.According to clause 4,
The shielding portion is formed with a groove corresponding to the shape of the bottom of the body portion,
Sliding along the longitudinal direction of the body part
3D printer with variable printing area.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020168787A (en) 2019-04-03 2020-10-15 株式会社Ihi Lamination molding apparatus
KR102343820B1 (en) 2020-11-23 2021-12-28 주식회사 에스에프에스 Variable printing area 3D printing system

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