WO2016163861A1 - 분말 소결형 프린팅 장치 - Google Patents

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WO2016163861A1
WO2016163861A1 PCT/KR2016/005826 KR2016005826W WO2016163861A1 WO 2016163861 A1 WO2016163861 A1 WO 2016163861A1 KR 2016005826 W KR2016005826 W KR 2016005826W WO 2016163861 A1 WO2016163861 A1 WO 2016163861A1
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WO
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powder
workspace
print
chamber
support filter
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/005826
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English (en)
French (fr)
Inventor
우정현
Original Assignee
우정현
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a powder sintered printing apparatus, and more particularly, to a printing apparatus for providing a matching workspace of the workpiece to be performed by the user, and supplying the amount of powder required for the printing operation.
  • the above-mentioned US Pat. No. 5,382,308 and its parent patent describe a system of composite powders useful for selective laser sintering.
  • the composite powder consists of a powder mixture of materials having different melting (or bonding or separating) temperatures, such as, for example, a mixture of glass powder and alumina powder.
  • the patent also describes various examples of coating powders in which one material is coated with another material.
  • the selective laser sintering process is a thermal process in which an object is first formed by sintering or melting of a powder at a selected location in the layer by receiving sufficient energy to reach the melting or sintering temperature guided from the laser.
  • the portion of each powder layer that does not receive laser energy must remain unmelted and therefore must be kept below the melting or sintering temperature.
  • the temperature of the powder containing the laser energy is generally higher than the temperature of the underlying existing layer (melted or unmelted). In the selective laser sintering process, a significant thermal gradient occurs at the target surface of the powder.
  • the method of sintering using powder has a disadvantage in that injection must be performed after filling the powder with a larger space than the size of the object to be printed. As a result, injection of small objects takes a long time, and there is a problem that unnecessary powder is used.
  • the object injected by the method of sintering using powder, such as the selective laser sintering method there is an inconvenience that people have to remove it directly because the residual powder is attached.
  • the powder sintered printing device that can provide a variable working space that the user wants to perform the injection, supply the amount of powder required for the printing operation to increase the speed of the injection operation and minimize the waste of powder To provide.
  • the present invention is to provide a powder sintered printing apparatus that can automatically remove the residual powder attached to the workpiece after the injection is performed by the printing apparatus, to realize the automation of the continuous injection operation.
  • the chamber forming unit for variablely forming a print workspace;
  • a powder supply unit supplying molded powder to the print workspace;
  • at least one print head for sintering and printing the molded powder supplied to the print workspace.
  • the chamber forming unit may include: a forming chamber including a pair of chamber blocks formed at one side of the bent portion and the bending portions facing each other; A block driver configured to variably form the print workspace between the pair of chamber blocks by mutually approaching the pair of chamber blocks such that the pair of chamber blocks facing each other form a closed loop; And a disk provided in the print workspace to support the molded powder supplied to the print workspace.
  • the chamber forming unit may include a plurality of forming chambers which are provided telescopically of different sizes, and when a specific forming chamber of the plurality of forming chambers is set as a print work space, the forming chamber group in the set forming chamber may be formed. It may be characterized in that for supporting the molding powder supplied to the print workspace.
  • the chamber forming unit the body; A plurality of variable valves configured in the body to receive the molded powder and configured to automatically or manually change the diameter of the powder hole to which the molded powder is supplied; A powder supply guide member connecting the plurality of variable valves inside the body and having the print workspace formed therein; And it may include a support filter for supporting the molded powder supplied to the print workspace.
  • variable valve the plate; And one end fixed to the plate and rotatable, the blade including a plurality of wings, wherein the powder hole may be formed while the edge of each of the plurality of wings contacts the edge of two adjacent two wings.
  • the powder hole may be changed in diameter as the plurality of vanes rotate automatically or manually.
  • the chamber forming unit may further include an integrated driving unit connected to the plurality of variable valves to simultaneously rotate the plurality of vanes so that the powder holes formed in the plurality of variable valves have the same diameter.
  • the powder supply guide member a plurality of frames having an elastic; And connecting the plurality of frames to each other, the print workspace is formed therein, may include a frame connecting portion having a stretch.
  • the support filter unit may further include: a first support filter having a plurality of through holes having a diameter through which the molded powder can pass; And a second support filter sequentially stacked on the first support filter and having a through hole having the same pattern as the number of through holes of the first support filter, wherein the second support filter includes the first support filter and the second support filter. At least one may be rotatably configured so that the through hole of the first support filter and the through hole of the second support filter are opposed to each other.
  • the through hole of the first support filter and the through hole of the second support filter may further include a vibration unit for applying a vibration to the support filter.
  • the plate may include at least one magnet
  • the chamber forming unit may include a plurality of forming chambers configured by combining the variable valve and the supply guide member, and the plurality of forming chambers may be connected by the magnets.
  • the print workspace can be expanded.
  • the apparatus may include an elevating unit configured to elevate the disk, the forming chamber group, or the support filter unit along the print workspace.
  • the pair of chamber blocks may be formed by stacking a plurality of blocks.
  • the apparatus may further include an air injection unit provided in the pair of chamber blocks to remove the molded powder adhered to the workpiece by air spraying the workpiece printed in the print workspace.
  • the powder supply unit may include a plurality of nozzle holes through which the molded powder is injected, and may be reciprocated above the pair of blocks to supply the molded powder to the print workspace through the nozzle holes. It may include a powder nozzle body.
  • the molding powder supplied to the printing workspace may further include a scraper for scraping to form the same plane with the top end of the pair of blocks.
  • the apparatus may further include a plurality of auxiliary disks provided along a circumference of the disk to gradually increase an effective area of the print workspace.
  • the apparatus may further include a flap for blocking a gap between the disk and the auxiliary disk and between an adjacent pair of auxiliary disks.
  • the apparatus may further include a vacuum suction unit configured to suction and discharge the molded powder supplied to the print workspace into a vacuum.
  • the injection can be performed by variably setting a work space suitable for the size of the object that the user wants to inject, there is an effect of reducing the time required for powder flattening. In addition, there is an effect that can reduce the waste of unnecessary powder.
  • the 3D printer can automatically perform a predetermined injection even after the manager leaves the office, thereby increasing the production efficiency of the 3D printer using the selective laser sintering method.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pair of forming chambers according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a chamber forming part including a plurality of forming chambers according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a plan view of a chamber forming part including a plurality of forming chambers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary view of the lifting unit and the chamber forming unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is an exemplary view in which the workpiece is fixed by the workpiece support according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram in which a powder supply unit supplies powder to a forming chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary view of a powder supply unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is an exemplary layout view of a print head, a powder supply part, and a chamber forming part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is an exemplary view showing a powder supply unit and a chamber forming unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a portion of a chamber forming unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an exemplary view showing a powder supply guide member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of a chamber forming unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 13 is an exemplary view showing a state in which the support filter unit is lowered by the lifting unit according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of a support filter unit according to an embodiment of the present invention.
  • variable valve 15 is an exemplary view of a variable valve according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is another exemplary view of a variable valve according to an embodiment of the present invention.
  • first,” “second,” “first,” or “second,” as used herein may modify various components, regardless of order and / or importance, and may form a component. It is used to distinguish it from other components and does not limit the components.
  • the first support filter and the second support filter may be different support filters or the same support filters, regardless of the order or importance. That is, without departing from the scope of rights described in this document, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be renamed to the first component.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pair of forming chambers according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view of a chamber forming part including a plurality of forming chambers according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a plan view of a chamber forming part including a plurality of forming chambers according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary view of the lifting unit and the chamber forming unit according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is an exemplary view in which the workpiece is fixed by the workpiece support according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is an exemplary diagram in which a powder supply unit supplies powder to a forming chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary view of a powder supply unit according to an embodiment of the present invention.
  • 8 is an exemplary layout view of a print head, a powder supply part, and a chamber forming part according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is an exemplary view showing a powder supply unit and a chamber forming unit according to an embodiment of the present invention.
  • the chamber forming unit 100 Forming chamber 110; Chamber block 111; Forming chamber group 120; Disk 130; Workpiece support 140; Powder supply unit 200; Nozzle hole 210; Powder nozzle body 220; Print head 300; Elevating unit 400; Scraper 500; And workpiece 600; is shown.
  • the powder sintered printing method may include any printing method using a powder (or powder).
  • the powder treatment printing method may include a selective laser sintering (SLS) method.
  • SLS selective laser sintering
  • the present invention is not limited thereto, and the powder-processing printing method may use a color jet printing method of printing by injecting an adhesive and a color inkjet print on the powder.
  • Powder sintered printing apparatus according to an embodiment of the present invention, the chamber forming unit 100; Powder supply unit 200; And a print head 300.
  • the chamber forming unit 100 serves to variably form a print workspace. That is, the three-dimensional printer may form a powder layer to variably generate a workspace of a desired area (or size) to perform injection (ie, printing).
  • the forming chamber 110 may be constituted by a pair of chamber blocks, as shown in FIG. 1.
  • the pair of chamber blocks may be bent to one side and may be arranged to face each other.
  • each chamber block may be configured to have a '-' shape and face each other.
  • the pair of chamber blocks may be stacked in a plurality of blocks. Through this, the height of the chamber can be adjusted according to the height of the object to be printed. For example, a chamber block with a specific height can be coupled with a magnet.
  • the method of stacking the chamber blocks is not limited thereto, and various methods, such as a method of coupling the male and female portions of the connection part provided in each chamber block, may be applied.
  • the disk 130 may be provided in the print workspace to support the molding powder supplied to the print workspace. That is, the disk 130 may serve to support a powder layer on which printing is performed in an internal workspace formed by a pair of chamber blocks.
  • the chamber forming unit 100 may include a lifting unit 400.
  • the elevating unit 400 may perform a function of elevating the disk 130 along the print workspace.
  • auxiliary disks 130 may be further included.
  • Auxiliary disk 130 is provided along the circumference of the disk 130, when the effective area of the print workspace is increased by the variable of the chamber block by the block drive unit, the disk 130 to match the effective area of the workspace Can perform the function of extension.
  • another embodiment of the chamber forming unit 100 includes: a plurality of forming chambers 110; And an elevation unit 400.
  • the forming chambers 110 may correspond to chambers of the same shape, which are successively formed in different sizes. That is, the plurality of forming chambers 110 may include a first forming chamber 110 having a large inner area and a second forming chamber 110 having a narrow inner area, and forming an inner surface of the first forming chamber 110. The outer surface of the second forming chamber 110 may be in contact. For example, the plurality of forming chambers 110 may be formed in a shape of ' ⁇ ' different in size. A plurality of quadrangle forming chambers 110 are continuously arranged on the bottom surface of the three-dimensional printing apparatus, and a quadrangle in the output space is set by setting a quadrangle forming chamber 110 having a size desired for printing by an output space.
  • the forming chambers 110 may be constantly lowered down. That is, the forming chamber 110 may set the forming chambers 110 inside the minimum forming chamber 110 including the object to be injected by the user.
  • the square forming chambers 110 in the settled workspace ie, moved downward) may play the same role as the disk 130.
  • the elevating unit 400 may perform a function of constantly elevating a plurality of forming chambers 110 in a forming chamber 110 corresponding to a work space along an outer surface of the print workspace.
  • the lifting unit 400 may form a powder layer having a specific thickness by lowering the plurality of forming chambers 110 of the workspace by the same specific interval for laminating powder.
  • the chamber forming unit 100 may further include an air injection unit.
  • An air injector is provided inside the chamber forming the work space to perform a function of removing the molded powder attached to the work 600 by air spraying the printed work 600 in the print workspace. Can be. Conventionally, the user directly removes the residual powder attached to the workpiece 600 by hand, but an air injection unit is provided in the chamber forming unit 100 to automatically remove the residual powder through the injection after the injection is completed. have.
  • the chamber forming unit 100 may further include a flap.
  • the flap may perform a function of blocking a gap between the disk 130 and the auxiliary disk 130 and a pair of adjacent auxiliary disks 130.
  • the flap may be provided in a gap between the plurality of forming chambers 110 to prevent the powder from entering into the gap.
  • the chamber forming unit 100 may further include a workpiece support 140.
  • Workpiece support 140 as shown in Figure 5, when removing the powder adhered to the workpiece 600 by the air injector, or to remove the residual powder by the vacuum suction unit to retreat, It performs the function of fixing the 600 does not fall.
  • the workpiece support 140 may be included in the chamber forming part 100 during the printing operation, and may be provided toward the workpiece 600 to remove the powder to support the workpiece 600.
  • the powder supply unit 200 performs a function of supplying a molding powder to the print workspace. That is, the powder supply unit 200 may supply the molding powder only to the workspace set corresponding to the size of the workpiece 600 to be injected. Although not specifically illustrated in FIGS. 6 and 7, the powder supply unit 200 may be operated in connection with a mechanical or electrical configuration (eg, an actuator, a frame or an electric circuit, etc.) that drives to move toward the print workspace. have.
  • a mechanical or electrical configuration eg, an actuator, a frame or an electric circuit, etc.
  • the powder supply unit 200 a plurality of nozzle holes 210; And a powder nozzle body 220.
  • the nozzle hole 210 corresponds to a hole through which the molding powder is injected. 6 and 9, the plurality of nozzle holes 210 may be provided at regular intervals in the powder nozzle body to be described later in the powder supply unit, the horizontal length of the powder nozzle body than the horizontal or vertical length of the working space In the long case, only a certain number of nozzle holes 210 suitable for the size of the workspace may be utilized.
  • the powder nozzle body 220 forms a plurality of nozzle holes 210, and includes a pair of chamber blocks or a specific shape forming chamber including the work space (that is, the work 600 to be injected). 110) can be reciprocated above the inner space) to supply the molding powder to the print workspace through the nozzle hole (210).
  • the powder nozzle body 220 may be formed in a straight line shape and may move while supplying the formed powder in the x-axis or y-axis direction at the lower end of the printer head 300 corresponding to the laser module.
  • the print head performs a function of sintering (or freezing) the molded powder supplied to the print workspace to print.
  • the print head may sinter (or solidify) the molding powder using a chemical solidifying material, UV, or laser that solidifies the molding powder supplied to the print workspace, wherein the print head is at least one.
  • the above may be included in the powder sintered (or solidified) printing apparatus.
  • an embodiment of the present invention may further include a scraper (500).
  • the scraper 500 is provided to be reciprocated above the work space (ie, the forming chamber 110) so that the molding powder supplied to the print workspace is flush with the uppermost end of the forming chamber 110. Scraping (i.e., flattening the powder) If the scraper 500 is not provided, the nozzle layer 210 may not form a powder layer having a constant thickness unless the nozzle hole 210 is very tightly provided. Thus, there is a need for a scraper 500 to move at a certain height after powder feeding and to planarize the powder layer.
  • the scraper 500 may be coupled to the powder supply unit 200, as shown in FIG. 7, and may perform a flattening operation immediately after the powder supply unit moves the upper end of the chamber forming unit 100 to supply powder. Since flattening is performed immediately after spraying a certain amount of powder from the top, it is possible to perform a more delicate powder lamination and planarization than the conventional method.
  • the powder sintered printing apparatus may include a roller in place of or in combination with the scraper 500.
  • the roller may be combined with the powder supply unit 200 in the same manner as the scraper 500 to planarize the upper end of the chamber forming unit 100.
  • an embodiment of the present invention may include a vacuum suction unit.
  • the vacuum suction unit may perform a function of suctioning and discharging the molded powder supplied to the print workspace into a vacuum.
  • the vacuum suction unit sucks and discharges the remaining powder after the printing operation so that the remaining powder can be used again, and the residual powder attached to the workpiece 600 is also removed by the air injection of the air injection unit so that the powder can be sucked immediately. You can prevent this from flying.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a part of the chamber forming unit 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 11 is an exemplary view showing a powder supply guide member 700 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 12 is a perspective view of a chamber forming unit 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 13 is an exemplary view showing a state in which the support filter unit 740, 750 is lowered by the lifting unit according to an embodiment of the present invention.
  • 14 is a plan view of the support filter unit 740, 750 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 15 is an exemplary view of a variable valve 112 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 16 is Another exemplary view of a variable valve 112 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 as a specific configuration of the chamber forming unit 100 corresponding to FIGS. 10 to 16, a body 800 constituting the chamber forming unit 100 and a plurality of variable valves configured in the body 800 are described. (112_1, 112_2, 112_3) are shown.
  • the body 800 may be formed of various materials, and the inside of the body 800 may be empty, but is not limited thereto.
  • the body 800 illustrated in FIG. 10 is illustrated as not being formed below the variable valve 112_3 positioned below for convenience of description, the body 800 is further extended in the upper or lower direction to support the filter unit as shown in FIG. 12 ( It may be configured to further include 740, 750.
  • variable valve 112 is configured in the body 800 to receive the molded powder, and may be configured to automatically or manually change the diameter R of the powder hole to which the molded powder is supplied. As a non-limiting example, as shown in FIG. 10, three variable valves 112_1, 112_2, and 112_3 may be fixed or installed inside the body 800.
  • variable valve 112 includes a plate 119 including or provided with at least one magnet 113 and one end fixed to the plate 119 to be rotatable, and have a plurality of wings 114 having an edge. ) May be included.
  • the variable valve 112 may be driven, for example, on the principle of an aperture used in a camera or the like.
  • the integrated drive unit 117 may be automatically rotated or manually rotated by a user through a combination with an electrical configuration (eg, a motor) and a mechanical configuration (eg, a tooth gear, etc.).
  • an electrical configuration eg, a motor
  • a mechanical configuration eg, a tooth gear, etc.
  • the diameter of the powder hole 115 formed in the variable valve 112 of FIG. 15 is controlled by the operation of the integrated drive unit 117 (moving clockwise). It can be seen that as shown in the larger.
  • the plate 119 may include at least one protrusion (not shown), each of the plurality of wings 114, the plate 119 or the plurality of wings 114 is rotated As a guide groove (not shown) of a predetermined length to accommodate the protrusion may be formed. As the projection moves in the guide groove formed in a predetermined pattern, a powder hole having a predetermined diameter R may be formed while the edges of the plurality of wings contact the edges of two adjacent wings.
  • each of the plurality of wings 114 may include at least one protrusion, and thus, the plate 119 may include a guide groove having a predetermined length to accommodate the protrusion.
  • at least one of the variable valve 112 and the body 800 may support the plate 119 and the plurality of vanes 114 as the plate 119 and the plurality of vanes 114 rotate. It may further include a support 118.
  • the depth, length, and shape of the protrusion and the guide groove may be variously designed by a predetermined standard or a user policy so that the powder holes may be formed while the edges of the plurality of wings 114 are in contact with each other.
  • the forming chamber 110 configured by the combination of the variable valve 112 and the supply guide member 700 may be connected to the other forming chamber by the magnet 113 of the variable valve 112. Can be combined.
  • the upper variable valve 112_1 or the lower variable valve 112_3 of the forming chamber 110 may be coupled to the upper variable valve or the lower variable valve of the forming chamber other than the forming chamber 110 through the magnet. have.
  • the plurality of forming chambers are connected by the magnets 113 included in or formed on the plate 119, thereby ensuring a print workspace as much as a user desires.
  • the shape, thickness, length, etc. of the magnet 113 is not limited to a specific form.
  • the integrated driver 117 simultaneously operates (eg rotates) the plurality of vanes 114 such that the powder holes formed in the plurality of variable valves 112_1, 112_2, and 112_3 all have the same diameter.
  • the integrated drive unit 117 may include a variable valve operation unit 117_1, 117_2, 117_3 and the operation connection unit 117_5.
  • the operation connector 117_5 is connected to the plurality of variable valve operation units 117_1, 117_2, and 117_3 so that each variable valve operation unit 117_1, 117_2, and 117_3 is supported to be operated (eg, rotated) to the same degree by all. Can be performed.
  • Each of the variable valves 112_1, 112_2, and 112_3 may further include accommodation spaces 116_1, 116_2, and 116_3 for operating the integrated driver 117.
  • a powder supply guide member 700 is shown.
  • the powder supply guide member 700 connects the plurality of variable valves 112 to the inside of the body 800, and a print workspace is formed inside the body 800.
  • the powder supply guide member 700 may have an open top and bottom surfaces, and may be formed of various materials having elasticity and elasticity.
  • the powder supply guide member 700 may connect the plurality of frames 710 and 720 having elasticity and the plurality of frames 710 and 720 to each other, and include a frame connecting part 730 having elasticity.
  • the interior of the body 800 may be empty, so that when the molding powder is supplied to the powder hole of the variable valve 112, the supplied molding powder is dispersed into the empty space of the body 800. Can be. Accordingly, the powder supply guide member 700 may be inserted into or configured inside the body 800 to form a cylindrical print workspace having a diameter of the powder hole of the variable valve 112.
  • the frame connecting portion 730 is shown to be contracted inwardly, but may be formed to have the same or similar diameter as that of the frames 710 and 720.
  • the diameter of the frame connecting portion 730 is also changed as the diameter of the powder hole of the variable valve 122_2 is changed. It may be configured to be.
  • the chamber forming unit 100 may include the forming chamber 110 in which the powder supply guide member 700 of FIG. 11 is inserted into the body 800 of FIG. 10.
  • the upper and lower surfaces (or the bottom surface) of the forming chamber 110 are open as much as the diameter of the powder hole formed by the variable valve, and the print workspace in a part of the frame connecting portion 730 surrounding the inner surface of the open area. This can be formed.
  • the forming chamber 110 may include a molding powder 715 and a workpiece 600 in which some of the molding powder 715 is sintered by a laser in the print workspace.
  • the chamber forming unit 100 may include support filter units 740 and 750 supporting the molding powder 715 supplied to the print workspace under the open lower surface of the forming chamber 110. .
  • the chamber forming unit 100 may further include an elevating unit 600 for elevating the support filter unit 740 along the print workspace.
  • the chamber forming unit 100 receives the lifting powder 600, the workpiece 600 lowered by the lifting unit 600 and the molded powder passed through the support filter unit 740, 750.
  • It may include a base frame 760.
  • the support filter units 740 and 750 may be moved up and down by the lifting unit 500 inside the base frame 760.
  • the base frame 760 may be configured as a partial region of the body 800 that is distinguished from the forming chamber 110 on the body 800, but is not limited thereto.
  • the base frame 760 may be configured separately from the forming chamber 100 or the body 800, and has a diameter larger than or equal to the lower diameter of the forming chamber 100 so as to have the frame 720. It may be formed to accommodate).
  • a space may be formed between the frame 720 and the support filter parts 740 and 750 while the support filter parts 740 and 750 are lowered along the elevating part 400. Since the lower surface of the forming chamber 110 is partially open, the space is filled with the molding powder 715 discharged from the open lower surface, and the filled molding powder 715 is formed in the printing work space of FIG. 12. The powder 715 may be supported. In addition, as the sintering work is performed, the work 600 gradually lowered may be discharged through the open lower surface of the forming chamber 110.
  • the workpiece 600 may be formed by the following process by the configuration of FIGS. 12 and 13.
  • the molding powder 715 is filled in the print workspace to the uppermost upper surface of the forming chamber 110 opened to have a predetermined diameter R.
  • the molding powder 715 is sintered from the uppermost top surface to a predetermined depth by the laser of the print head 300.
  • the sintered portion is formed at the lowermost end of the workpiece 600, and is formed into an open lower surface of the forming chamber 110 while the support filter portions 740 and 750 descend to a predetermined depth according to the elevating portion 400.
  • the powder 715 is discharged.
  • the molded powder 715 is discharged to some extent and no longer discharged, the molded powder 715 is filled to the uppermost upper surface of the forming chamber 110 again. After that, the sintering, lowering, and feeding operations are repeated until the work 600 is completed.
  • the lower surface of the forming chamber 110 is contacted with or fixed to the supporting filter portions 740 and 750, and the lower surface and the supporting filter portion 740 of the forming chamber 110 by the elevating portion 400. , 750 can all be lowered.
  • the body 800 and the base frame 760 of the forming chamber 110 may be composed of one body 800, the lower variable valve 112_3 is in the upper body / inside the body 800 It may be configured to be movable in the downward direction.
  • the stretchable frame connecting portion 730 may extend in the downward direction in the body 800 according to the lowering operation so that the print work space may extend in the depth direction.
  • the molding powder 715 is filled to the uppermost upper surface of the forming chamber 110 again, and then until the workpiece 600 is completed. Sintering, lowering and feeding operations can be repeated.
  • the support filter units 740 and 750 may include a first support filter 740 and a second support filter 750.
  • first support filter 740 a plurality of through holes 741 having a diameter through which the molded powder 715 may pass may be formed in a predetermined pattern.
  • the second support filter 750 is continuously stacked on the first support filter 740, and the through holes 751 having the same pattern as the number of through holes 741 of the first support filter 740 are formed. Can be formed.
  • At least one of the first support filter 740 and the second support filter 750 may include a through hole 741 of the first support filter 740 and a through hole of the second support filter 750. 751 may be configured to be rotatable so as to face or not face each other.
  • the molded powder 175 is not discharged.
  • the molded powder 175 may be supported by the support filter unit 740,. Pass 750 may be moved to a separate storage space or vacuum suction.
  • the powder sintered printing apparatus may further include a vibrator (not shown).
  • the vibrator may include a configuration (for example, a motor and a sector connecting the motor and the support filter part) to vibrate the support filter part when the through hole of the first support filter and the through hole of the second support filter face each other. It may include. Thereby, the molded powder 715 can be discharged more effectively through the support filter portion 715. According to the present invention as described above, has the following various effects.
  • the 3D printer can automatically perform a predetermined injection even after the manager leaves the office, thereby increasing the production efficiency of the 3D printer using the selective laser sintering method.

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Abstract

본 발명은 분말 소결형 프린팅 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 분말 소결형 프린팅 장치는, 프린트 작업공간을 가변 형성하는 챔버 형성부; 상기 프린트 작업공간에 성형 분말을 공급하는 분말 공급부; 및 상기 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 소결하여 프린트하는 적어도 하나의 프린트 헤드를 포함한다. 본 발명에 따르면, 사용자가 사출하고 싶은 물체의 크기에 적합한 작업 공간을 설정하여 사출을 수행할 수 있으므로, 분말 평탄화를 위해 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 불필요한 분말의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 설정된 작업공간에 해당하는 형성챔버 내에 분말을 공급하면서 바로 평탄화를 수행할 수 있어서, 프린팅 소요시간을 줄일 수 있다.

Description

분말 소결형 프린팅 장치
본 발명은 분말 소결형 프린팅 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 사용자가 사출을 수행하고자 하는 작업물의 부합하는 작업공간을 제공하며, 프린팅 작업에 필요한 분말의 양을 공급하는 프린팅 장치에 관한 것이다.
최근의 진보에 의해 소량의 원형 부품과 완성된 부품 등의 입체 물체를 캐드(CAD) 데이터 베이스로부터 직접 생산하는 분야를 이루었다. 종래의 기계가공 등의 절삭 공정에 반하여, 특히, 부가 공정의 사용을 통해 상기 부품을 생산하는 다양한 기술이 공지되었다. 상기 물체의 생산을 위한 중요한 부가 공정은 DTM사에 의해 개발되고 대중화된 선택적 레이저 소결법이다. 선택적 레이저 소결법 공정에 따르면 물체의 교차부에 대응하는 선택된 위치에 분말이 용융되도록 레이저 빔 등의 지향된 에너지 빔에 의해 층 방향 형태로 분말이 주사된다. 각 층 내부의 용융된 지점은 이전에 용융된 층의 용융된 부위에 부착되고, 그래서, 상기 방식으로 제조된 일련의 층이 완성된 부품을 이룬다. 그러므로, 에너지 빔 주사의 컴퓨터 제어는 캐드(CAD) 데이터 베이스에서의 설계를 물리적 물체로 직접 변환하는 것을 가능하게 한다.
상기 방법 및 그 수행을 위한 장치는 1981년 1월 27일자로 허여된 미국 특허 제 4,247,508호와, 1993년 10월 12일자로 허여된 미국 특허 제 5,252,264호와, 1994년 10월 4일자로 허여된 미국 특허 제5,352,405호에 더욱 상세히 기술되어 있으며, 상기 모든 특허는 DTM 사에 양도되었으며, 본원에 참조로 활용된다. 또한, 텍사스 시스템의 대학 평의원 위원회에 허여된 1989년 9월 9일자로 허여된 미국 특허 제4,865,538호와, 1991년 5월 21일자로 허여된 미국 특허 제 5,017,753호와, 1990년 7월 3일자로 허여된 미국 특허 제 4,938,816호와, 1990년 7월 31일자로 허여된 미국 특허 제 4,994,817호와, 1991년 12월 31일자로 허여된 미국 특허 제 5,076,869호와, 1994년 3월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,296,062호와, 1995년 1월 17일자로 출원된 미국 특허 제 5,382,308호에 더욱 상세히 제공되고, 본원에 참조로 활용된다. 선택적 레이저 소결법에서 더욱 개선된 사항과, 선택적 레이저 소결법을 수행하는 기계 및 진보된 시스템은 1992년 10월 13일자로 허여된 미국 특허 제 5,155,321호와, 1992년 10월 13일자로 허여된 미국 특허 제 5,155,324호 및 국제공개공보 제 92/08556호에 기술되고, 본원에 참조로 활용된다.
상기 참조 특허 및 텍사스 시스템 대학의 평의원 위원회에 허여되고 본원에 참조로 활용된 1992년 10월 20일자로 허여된 미국 특허 제 5,156,697호와, 1992년 9월 15일자로 허여된 미국 특허 제5,147,587호와, 1993년 1월 26일자로 허여된 미국 특허 제 5,182,170호에 기술된 바와 같이 플라스틱과 왁스와, 금속과, 세라믹 등을 포함하는 다양한 재료와 재료의 조합이 상기 방법에 따라 가공될 수 있다. 부가적으로, 상기 특허 및 출원에 기술된 바와 같이, 선택적 레이저 소결법은 기계가공 등의 종래의 절삭하는 공정에 의해서는 제작이 불가능한 매우 복잡한 형태와 형상의 부품을 생산할 수 있다. 상기 복잡성은 기존 층에 남은 용융되지 않은 분말에 의해 제공되는 물체의 상부에 걸쳐진 용융된 부분의 자연스러운 지지에 의해 가능해진다.
명확하게, 상기 미국 특허 제 5,382,308호 및 그 모체가 되는 특허는 선택적 레이저 소결법에 유용한 복합 재료 분말의 시스템을 기술했다. 상기 복합재료 분말은 예로서, 유리 분말과 알루미나 분말의 혼합물 같은 용융(또는, 결합이나 분리)온도가 다른 재료의 분말 혼합물로 구성된다. 또한, 상기 특허는 한 재료가 다른 재료로 피복된 피복 분말의 다양한 예를 기술한다.
상기 선택적 레이저 소결법 공정은 일차적으로 레이저로부터 안내되는 용융이나 소결 온도에 도달하기에 충분한 에너지를 수용하여 층의 선택된 위치에서 분말의 소결이나 용융에 의해 물체가 형성되는 열공정이다. 레이저 에너지를 수용하지 않은 각 분말 층의 상기 부분은 용융되지 않은 상태로 남아야하고 그러므로 반드시 용융이나 소결 온도보다 낮게 유지되어야 한다. 부가적으로, 레이저 에너지를 수용하는 분말의 온도는 일반적으로 기초를 이루는 기존층(용융되었거나 용융되지 않은)의 온도보다 높다. 선택적 레이저 소결법 공정에서 분말의 목표 표면에서 현저한 열구배가 발생한다.
선택적 레이저 소결법과 같이 분말을 사용하여 소결하는 방식은, 프린팅을 수행할 물체의 크기에 비해 넓은 공간을 분말을 채운 후 사출을 수행하여야 하는 불편함이 있다. 이에 의해서 작은 물체의 사출시간이 오래 걸리며, 불필요한 분말이 사용되는 문제가 있다. 또한, 선택적 레이저 소결법과 같이 분말을 사용하여 소결하는 방식에 의해 사출된 물체에는 잔여분말이 붙어 있어서 사람들이 직접 이를 제거하여야 하는 불편함이 있었다.
따라서, 사용자가 사출을 수행하고자 하는 작업물의 부합하는 가변적인 작업공간을 제공하고 프린팅 작업에 필요한 분말의 양을 공급하여 사출작업의 속도를 향상시키며 분말의 낭비를 최소화할 수 있는 분말 소결형 프린팅 장치를 제공하고자 한다.
또한, 프린팅장치에 의해 사출이 수행된 후 작업물에 부착된 잔여분말을 자동으로 제거하여, 연속된 사출 작업의 자동화를 구현할 수 있는 분말 소결형 프린팅 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 분말 소결형 프린팅 장치는, 프린트 작업공간을 가변 형성하는 챔버 형성부; 상기 프린트 작업공간에 성형 분말을 공급하는 분말 공급부; 및 상기 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 소결하여 프린트하는 적어도 하나의 프린트 헤드를 포함한다.
또한, 상기 챔버 형성부는, 일측에 벤딩된 벤딩부를 형성하고, 상기 벤딩부가 상호 대향하도록 배치되는 한 쌍의 챔버 블록으로 이루어진 형성 챔버; 상호 대향하는 상기 한 쌍의 챔버 블록이 폐루프를 이루도록 상기 한 쌍의 챔버 블록를 상호 접근시켜, 상기 한 쌍의 챔버 블록 사이에 상기 프린트 작업공간을 가변 형성하는 블록 구동부; 및 상기 프린트 작업공간에 마련되어, 상기 프린트 작업공간으로 공급된 상기 성형 분말을 지지하는 디스크를 포함할 수 있다.
또한, 상기 챔버 형성부는, 상이한 크기의 텔레스코픽 가능하게 마련된 복수의 형성챔버;를 포함하며, 상기 복수의 형성챔버 중 특정한 형성챔버가 프린트 작업공간으로 설정되면, 상기 설정된 형성챔버 내의 형성챔버 그룹은 상기 프린트 작업공간으로 공급된 상기 성형 분말을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 챔버 형성부는, 바디; 상기 바디에 구성되어 상기 성형 분말을 공급받으며, 상기 성형 분말이 공급되는 분말 홀의 직경이 자동 또는 수동으로 변경되도록 구성되는 복수의 가변 밸브; 상기 바디의 내부에서 상기 복수의 가변 밸브를 연결시키고, 내부에 상기 프린트 작업공간이 형성되는 분말공급 가이드 부재; 및 상기 프린트 작업공간으로 공급된 성형 분말을 지지하는 지지 필터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변 밸브는, 플레이트; 및 일단이 상기 플레이트에 고정되어 회전 가능하도록 구성되고, 테두리를 가지는 복수의 날개들을 포함하고, 상기 복수의 날개들 각각의 테두리가 인접한 양측 두 날개의 테두리와 맞닿으면서 상기 분말 홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 분말 홀은 상기 복수의 날개들이 자동 또는 수동으로 회전함에 따라서 직경이 변경될 수 있다.
또한, 상기 챔버 형성부는, 상기 복수의 가변 밸브에 연결되어, 상기 복수의 가변 밸브에서 형성되는 분말 홀들이 모두 동일한 직경을 가지도록 상기 복수의 날개들을 동시에 회전시키는 통합 구동부를 더 포함할 수 있다.또한, 상기 분말공급 가이드 부재는, 탄성을 가지는 복수의 프레임; 및 상기 복수의 프레임 상호간을 연결시키고, 내부에 상기 프린트 작업공간이 형성되며, 신축성을 가지는 프레임 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지 필터부는, 상기 성형 분말이 통과될 수 있는 직경을 가지는 복수의 관통 홀이 소정 패턴으로 형성된 제1 지지 필터; 및 상기 제1 지지 필터에 연속적으로 적층되며, 상기 제1 지지 필터의 관통 홀의 개수와 패턴이 동일한 관통홀이 형성되는 제2 지지 필터를 포함하며, 상기 제1 지지 필터 및 상기 제2 지지 필터 중 적어도 하나는 상기 제1 지지 필터의 관통홀과 상기 제2 지지 필터의 관통홀이 대향되거나 대향되지 않도록 회전 가능하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 지지 필터의 관통홀과 상기 제2 지지 필터의 관통홀이 대향되는 경우, 상기 지지 필터부에 진동을 가하는 진동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 플레이트는 적어도 하나의 자석을 포함하고, 상기 챔버 형성부는, 상기 가변 밸브 및 상기 공급 가이드 부재의 결합으로 구성된 형성 챔버가 복수로 구비되며, 상기 자석에 의해 상기 복수의 형성 챔버가 연결됨으로써 상기 프린트 작업공간이 확장될 수 있다.
또한, 상기 디스크, 상기 형성챔버 그룹, 또는 상기 지지 필터부를 상기 프린트 작업공간을 따라 승강시키는 승강부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 챔버 블록은 복수의 블록으로 적층 형성될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 챔버 블록에 마련되어, 상기 프린트 작업공간에서 프린트된 작업물에 공기 분사하여 상기 작업물에 붙어 있는 상기 성형 분말을 제거하는 공기 분사부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분말 공급부는, 상기 성형 분말이 분사되는 복수의 노즐공을 형성하며, 상기 한 쌍의 블록의 상방에 왕복이동 가능하게 마련되어 상기 노즐공을 통해 상기 프린트 작업공간으로 상기 성형 분말을 공급하는 분말 노즐체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프린트 작업공간에 공급된 상기 성형 분말이 상기 한 쌍의 블록의 최상단부와 동일 평면을 이루도록 스크레이핑하는 스크레이퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스크의 둘레를 따라 마련되어, 상기 프린트 작업공간의 유효 면적을 점진적으로 증대시키는 복수의 보조 디스크를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스크와 상기 보조 디스크 사이, 및 인접하는 한 쌍의 보조 디스크 사이의 틈새를 차단하는 플랩을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 진공으로 흡입 배출하는 진공 흡입부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.
첫째, 사용자가 사출하고 싶은 물체의 크기에 적합한 작업 공간을 가변적으로 설정하여 사출을 수행할 수 있으므로, 분말 평탄화를 위해 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 불필요한 분말의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 설정된 작업공간에 해당하는 형성챔버 내에 분말을 공급하면서 바로 평탄화를 수행할 수 있어서, 프린팅 소요시간을 줄일 수 있다.
셋째, 사출된 물건에 붙어있는 잔여분말을 자동으로 제거할 수 있어 간편하다. 또한, 사출작업 및 잔여분말제거작업을 자동으로 수행하여, 3차원 프린팅을 자동으로 연속해서 수행할 수 있다. 이를 통해, 관리자가 퇴근한 이후의 시간에도 3차원 프린터가 자동으로 예정된 사출작업을 수행할 수 있어, 선택적 레이저 소결 방식을 이용한 3차원 프린터의 생산효율이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 한 쌍의 형성챔버의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 형성챔버를 포함하는 챔버 형성부의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 형성챔버를 포함하는 챔버 형성부의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 승강부 및 챔버 형성부의 예시도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 작업물지지체에 의해 작업물이 고정된 예시도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 분말 공급부가 분말을 형성챔버에 공급하는 예시도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 분말 공급부의 예시도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 프린터 헤드, 분말 공급부 및 챔버 형성부의 예시 배치도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 분말 공급부 및 챔버 형성부를 도시한 예시도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부 중 일부를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 분말공급 가이드 부재를 도시한 예시도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 지지 필터부가 승강부에 의해 하강된 상태의 예시도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 지지 필터부의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브의 예시도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브의 다른 예시도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 지지 필터와 제2 지지 필터는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 지지 필터이거나 서로 동일한 지지 필터일 수 있다. 즉, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 한 쌍의 형성챔버의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 형성챔버를 포함하는 챔버 형성부의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 형성챔버를 포함하는 챔버 형성부의 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 승강부 및 챔버 형성부의 예시도면이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 작업물지지체에 의해 작업물이 고정된 예시도면이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 분말 공급부가 분말을 형성챔버에 공급하는 예시도면이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 분말 공급부의 예시도면이다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 프린터 헤드, 분말 공급부 및 챔버 형성부의 예시 배치도이다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 분말 공급부 및 챔버 형성부를 도시한 예시도면이다.
도 1 내지 도 9에는 챔버 형성부(100); 형성챔버(110); 챔버 블록(111); 형성챔버 그룹(120); 디스크(130); 작업물지지체(140); 분말 공급부(200); 노즐공(210); 분말 노즐체(220); 프린트 헤드(300); 승강부(400); 스크레이퍼(500); 및 작업물(600);이 도시된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 프린팅 장치에 대해 설명하기로 한다.
상기 분말 소결형 프린팅 방식은, 분말(또는 파우더)를 이용한 모든 프링팅 방식을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 분말처리형 프린팅 방식은, 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering; 이하 SLS) 방식을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니며, 분말처리형 프린팅 방식은 분말에 접착제와 컬러 잉크젯 프린트를 주입하여 프린팅하는 컬러젯팅 프린팅 방식(Color Jetting Printing)을 사용할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분말 소결형 프린팅 장치는, 챔버 형성부(100); 분말 공급부(200); 및 프린트 헤드(300)를 포함한다.
챔버 형성부(100)는, 프린트 작업공간을 가변 형성하는 역할을 수행한다. 즉, 3차원 프린터가 분말층을 형성하여 사출(즉, 프린팅)을 수행할 원하는 면적(또는 크기)의 작업공간을 가변적으로 생성할 수 있다.
상기 챔버 형성부(100)의 일실시예는, 형성챔버(110); 블록 구동부; 및 디스크(130);를 포함할 수 있다.
형성챔버(110)는, 도 1에서와 같이, 한 쌍의 챔버 블록으로 구성될 수 있다. 한 쌍의 챔버 블록는 일측에 벤딩된 벤딩부를 형성하고, 상기 벤딩부가 상호 대향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 각각의 챔버 블록은 'ㄱ'자 형태로 구성되어 상호 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 챔버 블록은 복수의 블록으로 적층 형성될 수 있다. 이를 통해, 프린팅을 수행할 물체의 높이에 맞게 챔버의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 특정한 높이를 가진 챔버 블록은 자석을 구비하여 결합될 수 있다. 다만, 챔버 블록을 적층하는 방법은 이에 한정되지 아니하고, 각 챔버 블록에 구비된 연결부의 암수 부분을 결합하는 방식 등의 다양한 방식을 적용할 수 있다.
블록 구동부는 상호 대향하는 상기 한 쌍의 챔버 블록이 폐루프를 이루도록 상기 한 쌍의 챔버 블록을 상호 접근시켜, 상기 한 쌍의 챔버 블록 사이에 상기 프린트 작업공간을 가변 형성하는 기능을 수행할 수 있다.
디스크(130)는 상기 프린트 작업공간에 마련되어, 상기 프린트 작업공간으로 공급된 상기 성형 분말을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 디스크(130)는 한쌍의 챔버 블록에 의해 형성된 내부의 작업공간에서 프린팅이 수행되는 분말층을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부(100)는, 승강부(400)를 포함할 수 있다. 승강부(400)는 상기 디스크(130)를 상기 프린트 작업공간을 따라 승강시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 복수의 보조 디스크(130)를 더 포함할 수 있다. 보조 디스크(130)는 상기 디스크(130)의 둘레를 따라 마련되어, 블록 구동부에 의한 챔버 블록의 가변으로 프린트 작업공간의 유효 면적이 증대되는 경우, 작업공간의 유효 면적에 부합하게 디스크(130)를 확장하는 기능을 수행할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 챔버 형성부(100)의 다른 일실시예는, 복수의 형성챔버(110); 및 승강부(400);를 포함한다.
형성챔버(110)는 상이한 크기로 연속적으로 형성된, 동일한 형상의 챔버에 해당할 수 있다. 즉, 복수의 형성챔버(110)는 내부 면적이 큰 제1형성챔버(110)와 내부 면적이 좁은 제2형성챔버(110)를 포함할 수 있으며, 제1형성챔버(110)의 내측면과 제2형성챔버(110)의 외측면이 접할 수 있다. 예를 들어, 복수의 형성챔버(110)는, 크기가 상이한 'ㅁ' 모양으로 형성될 수 있다. 3차원 프린팅 장치의 바닥 면에 연속적으로 크기가 변하는 복수의 사각형 형성챔버(110)가 배치되어 있고, 사용자가 프린팅을 원하는 크기의 사각형 형성챔버(110)를 출력공간으로 설정하여 설정된 출력공간 내의 사각형 형성챔버(110)들이 아래로 일정하게 내려가도록 할 수 있다. 즉, 형성챔버(110)형성부가 사용자가 사출을 수행할 물체를 포함하는 최소의 형성챔버(110) 내부의 형성챔버(110)들을 침강시킬 수 있다. 상기 침강(즉, 아래로 이동)되는 작업공간 내부의 사각형 형성챔버(110)들은 상기 디스크(130)와 동일한 역할을 수행할 수 있다.
상기 승강부(400)는, 도 4에서와 같이, 작업공간에 상응하는 형성챔버(110) 내의 복수의 형성챔버(110)를 상기 프린트 작업공간의 외면을 따라 일정하게 승강시키는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, SLS방식에 해당하는 경우, 승강부(400)는 분말을 적층을 위해 동일한 특정 간격만큼 작업공간의 복수의 형성챔버(110)를 하강시켜 특정한 두께의 분말 층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부(100)는, 공기 분사부를 더 포함할 수 있다. 공기 분사부는, 작업공간을 형성하는 챔버의 내측에 마련되어, 상기 프린트 작업공간에서 프린트된 작업물(600)에 공기 분사하여 상기 작업물(600)에 붙어 있는 상기 성형 분말을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 기존에는 작업물(600)에 붙어있는 남은 잔여분말을 사용자가 직접 손으로 제거하였으나, 챔버 형성부(100) 내에 공기 분사부가 구비되어 사출이 완료된 후 공기분사를 통해 자동으로 잔여분말을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부(100)는, 플랩을 더 포함할 수 있다. 상기 플랩은, 상기 디스크(130)와 상기 보조 디스크(130) 사이, 및 인접하는 한 쌍의 보조 디스크(130) 사이의 틈새를 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 플랩은 복수의 형성챔버(110) 사이의 틈새에 구비되어, 분말이 틈새로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부(100)는, 작업물지지체(140);를 더 포함할 수 있다. 작업물지지체(140)는, 도 5에서와 같이, 상기 공기 분사부에 의해 작업물(600)에 붙어있는 분말을 제거하거나, 후출하는 진공 흡입부에 의해 잔여 분말을 제거할 경우, 작업물(600)이 넘어지지 않도록 고정하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 작업물지지체(140)는 프린팅 작업 시에는 챔버 형성부(100) 내에 포함되어 있다가, 분말 제거 시에 작업물(600) 쪽으로 제공되어 작업물(600)을 지지할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 분말 공급부(200)는, 상기 프린트 작업공간에 성형 분말을 공급하는 기능을 수행한다. 즉, 분말 공급부(200)는 사출을 원하는 작업물(600)의 크기에 상응하게 설정된 작업공간에만 성형분말을 공급할 수 있다. 도 6 및 도 7에서 구체적으로 도시되어 있지 않으나, 분말 공급부(200)는 프린트 작업공간을 향하여 이동할 수 있도록 구동시키는 기계적 또는 전기적 구성(예: 액츄에이터, 프레임 또는 전기회로 등)과 연결되어 동작될 수 있다.
분말 공급부(200)의 일실시예는, 복수의 노즐공(210); 및 분말 노즐체(220)를 포함할 수 있다. 상기 노즐공(210)은 상기 성형 분말이 분사되는 구멍에 해당한다. 도 6 및 도 9에서와 같이, 복수의 노즐공(210)은 분말공급부의 후술하는 분말노즐체에 일정한 간격으로 구비될 수 있으며, 분말노즐체의 가로 길이가 작업공간의 가로 또는 세로의 길이보다 긴 경우에는 작업공간의 크기에 맞는 특정 개수의 노즐공(210)만 활용할 수 있다.
분말 노즐체(220)는 복수의 노즐공(210)을 형성하며, 상기 작업공간(즉, 사출작업을 수행할 작업물(600)을 포함하는, 한 쌍의 챔버블록 또는 특정한 형상의 형성챔버(110) 내부 공간)의 상방에 왕복이동 가능하게 마련되어 상기 노즐공(210)을 통해 상기 프린트 작업공간으로 상기 성형 분말을 공급할 수 있다.
분말 노즐체(220)는 직선 형상으로 형성되어, 레이저 모듈에 해당하는 프린터 헤드(300)의 하단에서 x 축 또는 y 축 방향으로 형성 분말을 공급하며 이동할 수 있다.
프린트 헤드는, 도 8에서와 같이, 상기 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 소결(또는 고결)하여 프린트하는 기능을 수행한다. 한정되지 않는 예로서, 프린트 헤드는 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 고형화 시키는 화학적 고형화 물질, UV, 또는 레이저를 이용하여 상기 성형 분말을 소결(또는 고결)할 수 있고, 이러한 프린트 헤드는 적어도 하나 이상이 분말 소결(또는 고결)형 프린팅 장치에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는, 스크레이퍼(500);를 더 포함할 수 있다. 스크레이퍼(500)는, 상기 작업공간(즉, 형성챔버(110))의 상방에 왕복이동 가능하게 마련되어, 상기 프린트 작업공간에 공급된 상기 성형 분말이 상기 형성챔버(110)의 최상단부와 동일 평면을 이루도록 스크레이핑(즉, 분말의 평탄화 작업)하는 기능을 할 수 있다. 스크레이퍼(500)를 구비하지 않으면, 노즐공(210)이 아주 촘촘하게 구비되지 않는 이상 일정한 두께의 분말층을 형성하지 못한다. 따라서 분말 공급 후에 특정 높이에서 이동하며 분말 층의 평탄화를 수행할 스크레이퍼(500)가 필요하다.
또한, 스크레이퍼(500)는, 도 7에서와 같이, 분말 공급부(200)에 결합되어, 분말공급부가 챔버 형성부(100) 상단을 이동하며 분말을 공급한 후 바로 평탄화 작업을 수행할 수 있다. 일정한 파우더 양을 위에서 분사한 후 바로 평탄화를 수행하므로, 기존의 방식에 비해 더욱 섬세한 분말 적층 및 평탄화를 수행할 수 있다.
한정되지 않는 실시예에 따르면, 분말 소결형 프린팅 장치는 스크레이퍼(500)에 대신하여 또는 병합하여 롤러를 포함할 수 있다. 이 경우, 롤러는 스크레이퍼(500)와 마찬가지로 분말 공급부(200)와 결합되어 챔버 형성부(100)의 상단을 평탄화 작업할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는, 진공 흡입부를 포함할 수 있다. 진공 흡입부는 상기 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 진공으로 흡입 배출하는 기능을 수행할 수 있다. 진공 흡입부는 프린팅 작업을 수행한 후 남은 분말을 흡입 배출하여 잔여분말을 다시 사용할 수 있도록 하며, 작업물(600)에 붙어있는 잔여분말 또한 공기 분사부의 공기 주입에 의해 제거된 후 바로 흡입되도록 하여 분말이 날리는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 챔버 형성부(100)의 다른 일실시예를 도 10 내지 15를 참조하여 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부(100) 중 일부를 나타내는 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 분말공급 가이드 부재(700)를 도시한 예시도면이며, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 형성부(100)의 사시도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 지지 필터부(740, 750)가 승강부에 의해 하강된 상태의 예시도면이며, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 지지 필터부(740), 750)의 평면도이고, 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브(112)의 예시도면이며, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브(112)의 다른 예시도면이다.
도 10 내지 도 16에 해당하는 챔버 형성부(100)의 구체적인 구성으로서 도 10을 먼저 살펴보면, 챔버 형성부(100)를 구성하는 바디(800) 및 상기 바디(800)에 구성되는 복수의 가변 밸브(112_1, 112_2, 112_3)가 도시된다. 상기 바디(800)는 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 내부는 비어 있을 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고, 도 10에서 도시되는 바디(800)는 설명의 편의를 위해 하부에 위치한 가변 밸브(112_3) 이하로 형성되지 않는 것처럼 도시되나, 상부 또는 하부 방향으로 더 연장되어 도 12와 같이 지지 필터부(740, 750)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.
가변 밸브(112)는 바디(800)에 구성되어 성형 분말을 공급받으며, 성형 분말이 공급되는 분말 홀의 직경(R)이 자동 또는 수동으로 변경되도록 구성될 수 있다. 한정되지 않는 예로서, 이러한 가변 밸브(112)는 도 10에서 도시되는 바와 같이 3개의 가변 밸브(112_1, 112_2, 112_3)가 바디(800) 내부에 고정되거나 설치될 수 있다.
또한, 가변 밸브(112)는 적어도 하나의 자석(113)을 포함하거나 구비하는 플레이트(119) 및 일단이 상기 플레이트(119)에 고정되어 회전 가능하도록 구성되고, 테두리를 가지는 복수의 날개들(114)을 포함할 수 있다. 이러한 가변 밸브(112)는 예를 들어, 카메라 등에서 사용되는 조리개의 원리로 구동될 수 있다.
구체적으로, 통합 구동부(117)에 의해 상기 복수의 날개들(114) 및 상기 플레이트(119)중 적어도 하나가 회전되면, 복수의 날개들(114) 각각의 테두리가 인접한 양측 두 날개의 테두리와 맞닿으면서 소정 직경(R)을 가지는 분말 홀이 형성될 수 있다. 이러한 통합 구동부(117)는 전기적인 구성(예: 모터) 및 기계적인 구성(예: 톱니 기어 등)과의 조합을 통해 자동으로 회전되거나 사용자에 의해 수동으로 회전될 수도 있다.
예를 들어, 도 15 및 도 16을 비교하여 살펴보면, 도 15의 가변 밸브(112)에서 형성되는 분말 홀(115)의 직경이 통합 구동부(117)의 조작(시계 방향으로 이동)에 의해 도 16에서 도시되는 바와 같이 더 커진 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 동작을 위해, 플레이트(119)는 적어도 하나의 돌기(미도시)를 포함할 수 있고, 복수의 날개들(114) 각각은 상기 플레이트(119) 또는 상기 복수의 날개들(114)이 회전함에 따라 상기 돌기가 수용될 수 있는 소정 길이의 가이드 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 돌기가 소정 패턴으로 형성된 상기 가이드 홈을 이동함에 따라서 복수의 날개들 각각의 테두리가 인접한 양측 두 날개의 테두리와 맞닿으면서 소정 직경(R)을 가지는 분말 홀이 형성될 수 있다.
또한, 이와 반대로 복수의 날개들(114) 각각이 적어도 하나의 돌기를 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 플레이트(119)가 상기 돌기를 수용할 수 있는 소정 길이의 가이드 홈을 포함할 수도 있다. 또한, 가변 밸브(112) 및 바디(800) 중 적어도 하나에서는 플레이트(119) 및 복수의 날개들(114)이 회전함에 따라 상기 플레이트(119) 및 복수의 날개들(114)을 지지할 수 있는 지지부(118)를 더 포함할 수 있다.
이러한 돌기 및 가이드 홈의 깊이, 길이 및 형태는 복수의 날개들(114)의 테두리가 서로 맞닿으면서 가변되는 분말 홀이 형성될 수 있도록 미리 정해진 규격 또는 사용자 정책에 의해 다양하게 설계될 수 있다.
도시되어 있지 않으나, 다양한 실시예에 따르면, 가변 밸브(112) 및 상기 공급 가이드 부재(700)의 결합으로 구성된 형성 챔버(110)는 가변 밸브(112)의 자석(113)에 의해 다른 형성 챔버와 결합될 수 있다. 예를 들어, 형성 챔버(110)의 상부 가변 밸브(112_1) 또는 하부 가변 밸브(112_3)는 상기 형성 챔버(110)와 다른 형성 챔버의 상부 가변 밸브 또는 하부 가변 밸브와 상기 자석을 통해 결합될 수 있다. 이와 같이, 플레이트(119)에 포함되거나 형성된 자석(113)에 의해 상기 복수의 형성 챔버가 연결됨으로써 사용자가 원하는 만큼의 프린트 작업공간이 확보될 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에서는 상기 자석(113)의 형태, 두께, 길이 등을 특정 형태로 제한하는 것은 아니다.
다시 도 10을 살펴보면, 통합 구동부(117)는 복수의 가변 밸브들(112_1, 112_2, 112_3)에서 형성되는 분말 홀들이 모두 동일한 직경을 가지도록 복수의 날개들(114)을 동시에 조작(예: 회전)시킬 수 있다. 이를 위해, 통합 구동부(117)는 가변 밸브 조작부(117_1, 117_2, 117_3) 및 조작 연결부(117_5)를 포함할 수 있다. 예컨대, 조작 연결부(117_5)는 복수의 가변밸브 조작부(117_1, 117_2, 117_3)에 연결되어 각 가변밸브 조작부(117_1, 117_2, 117_3)가 모두 동일한 정도로 조작(예: 회전)되기 위해 지지되는 프레임 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 가변 밸브들(112_1, 112_2, 112_3) 각각은 통합 구동부(117)가 조작되기 위한 수용 공간(116_1, 116_2, 116_3)을 더 포함할 수 있다.
도 11에서는 분말공급 가이드 부재(700)가 도시된다. 분말공급 가이드 부재(700)는 상기 바디(800)의 내부에서 상기 복수의 가변 밸브(112)를 연결시키고, 상기 바디(800)의 내부에서 프린트 작업공간이 형성되는 구성이다. 이러한 분말공급 가이드 부재(700)는 윗면과 밑면이 개방된 구성일 수 있으며, 탄성과 신축성을 가지는 다양한 소재로 구성될 수 있다.
구체적으로, 분말공급 가이드 부재(700)는 탄성을 가지는 복수의 프레임(710, 720) 및 상기 복수의 프레임(710, 720) 상호간을 연결시키고, 신축성을 가지는 프레임 연결부(730)를 포함할 수 있다. 한정되지 않는 예로서, 바디(800)의 내부는 비어 있는 상태일 수 있으므로, 가변 밸브(112)의 분말 홀로 성형분말이 공급되는 경우, 공급된 성형분말이 바디(800)의 빈 공간 내부로 분산될 수 있다. 따라서, 분말공급 가이드 부재(700)가 바디(800) 내부에 삽입되거나 구성됨으로써 가변 밸브(112)의 분말 홀의 직경을 가지는 원통 형의 프린트 작업공간이 형성될 수 있다.
도 11에서는 프레임 연결부(730)가 내측으로 수축되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 프레임(710, 720)의 직경과 동일 또는 유사한 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 도 12와 같이 특정 가변 밸브(122_2)의 내주면이 프레임 연결부(730)의 외주면과 결합되거나 접착됨으로써, 가변 밸브(122_2)의 분말 홀의 직경이 변경됨에 따라 프레임 연결부(730)의 직경도 변경될 수 있도록 구성될 수도 있다.
도 12를 참조하면, 챔버 형성부(100)는 도 11의 분말공급 가이드 부재(700)가 도 10의 바디(800)의 삽입된 형태의 형성 챔버(110)를 포함할 수 있다. 이러한 형성 챔버(110)의 윗면과 하부면(또는 밑면)은 가변 밸브에 의해 형성된 분말 홀의 직경만큼 개방된 형태이며, 상기 개방된 영역의 내부면을 감싸는 프레임 연결부(730)의 일부에서 프린트 작업공간이 형성될 수 있다. 그리고, 형성 챔버(110)는 상기 프린트 작업공간에 성형 분말(715) 및 상기 성형 분말(715) 중 일부가 레이저에 의해 소결된 작업물(600)을 포함할 수 있다. 또한, 챔버 형성부(100)는 상기 형성 챔버(110)의 개방된 하부면 아래에서 상기 프린트 작업공간으로 공급된 성형 분말(715)을 지지하는 지지 필터부(740, 750)를 포함할 수 있다. 그리고, 챔버 형성부(100)는 상기 지지 필터부(740)를 프린트 작업공간을 따라 승강시키는 승강부(600)를 더 포함할 수 있다.
한정되지 않는 실시예로서, 챔버 형성부(100)는 승강부(600), 승강부(600)에 의해 하강되는 작업물(600) 및 지지 필터부(740, 750)를 통과한 성형 분말을 수용하는 베이스 프레임(760)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 지지 필터부(740, 750)는 베이스 프레임(760)의 내부에서 승강부(500)에 의해 상하로 이동할 수 있다. 이러한 베이스 프레임(760)은 바디(800) 상에서 형성 챔버(110)와 구별되는 바디(800)의 일부 영역으로 구성될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 베이스 프레임(760)은 형성 챔버(100) 또는 바디(800)와 별도로 구성될 수 있으며, 형성 챔버(100)의 하부 직경과 동일하거나 미소하게 더 큰 직경을 가지어 상기 프레임(720)을 수용하도록 형성될 수도 있다.
도 13을 참조하면, 지지 필터부(740, 750)가 승강부(400)에 따라 하강되면서 프레임(720)과 지지 필터부(740, 750) 사이에 공간이 형성될 수 있다. 형성 챔버(110)의 하부면이 일부 개방된 상태이므로 상기 공간은 상기 개방된 하부면에서 배출된 성형 분말(715)로 채워지게 되고, 채워진 성형 분말(715)은 도 12의 프린트 작업 공간의 성형 분말(715)을 지지할 수 있다. 그리고, 소결 작업 처리과정이 진행됨에 따라 점차적으로 하강된 작업물(600)이 형성 챔버(110)의 개방된 하부면을 통과하여 배출될 수 있다.
한정되지 않는 예로서, 상기 도 12 및 도 13의 구성에 의해 작업물(600)은 다음과 같은 과정으로 형성될 수 있다. 먼저, 소정 직경(R)을 가지도록 개방된 형성 챔버(110)의 최상단 윗면까지 성형 분말(715)이 프린트 작업공간에 채워진다. 다음으로, 프린트 헤드(300)의 레이저를 통해 상기 최상단 윗면부터 소정 깊이까지의 성형 분말(715)이 소결된다. 이렇게 소결된 부분은 작업물(600)의 최하단부로 형성되고, 승강부(400)에 따라 지지 필터부(740, 750)가 미리 정해진 깊이로 하강되면서 형성 챔버(110)의 개방된 하부면으로 성형 분말(715)이 배출된다. 어느 정도 성형 분말(715)이 배출되어 더 이상 배출되지 않으면, 다시 형성 챔버(110)의 최상단 윗면까지 성형 분말(715)이 채워지게 된다. 이후 작업물(600)이 완성될 때까지 소결, 하강, 공급 작업을 반복하게 된다.
다만, 본 발명의 다양한 실시예가 상기와 같은 과정으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 형성 챔버(110)의 하부면은 지지 필터부(740, 750)와 접촉되거나 고정된 상태에서 승강부(400)에 의해 상기 형성 챔버(110)의 하부면 및 지지 필터부(740, 750)가 모두 하강될 수 있다. 이 경우, 형성 챔버(110)의 바디(800)와 베이스 프레임(760)은 하나의 바디(800)로 구성될 수 있고, 하부의 가변 밸브(112_3)는 상기 바디(800)에 내부에서 상/하부 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 그러면, 상기 바디(800)의 내부에서 상기 하강 동작에 따라 신축성 있는 프레임 연결부(730)가 하부 방향으로 늘어나면서 프린트 작업 공간이 깊이 방향으로 연장될 수 있다. 소결된 작업물(600)의 일부 및 성형 분말(715)이 하강되면, 다시 형성 챔버(110)의 최상단 윗면까지 성형 분말(715)이 채워지게 되고, 이후 작업물(600)이 완성될 때까지 소결, 하강, 공급 작업을 반복될 수 있다.
도 14에서, 지지 필터부(740, 750)의 구체적인 구성이 도시된다. 다양한 실시예에 따르면, 지지 필터부(740, 750)는 제1 지지 필터(740) 및 제2 지지 필터(750)를 포함할 수 있다. 제1 지지 필터(740)는 성형 분말(715)이 통과될 수 있는 직경을 가지는 복수의 관통 홀(741)이 소정 패턴으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 지지 필터(750)는 상기 제1 지지 필터(740)에 연속적으로 적층되며, 상기 제1 지지 필터(740)의 관통 홀(741)의 개수와 패턴이 동일한 관통홀(751)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 지지 필터(740) 및 상기 제2 지지 필터(750) 중 적어도 하나는 상기 제1 지지 필터(740)의 관통홀(741)과 상기 제2 지지 필터(750)의 관통홀(751)이 대향되거나 대향되지 않도록 회전 가능하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 지지 필터(740)의 관통홀(741)과 상기 제2 지지 필터(750)의 관통홀(751)과 대향되지 않는 경우(a), 성형 분말(175)은 배출되지 않는 반면, 제1 지지 필터(740)의 관통홀(741)과 상기 제2 지지 필터(750)의 관통홀(751)과 대향되는 경우(b), 성형 분말(175)은 지지 필터부(740, 750)를 통과하여 별도의 저장 공간 또는 진공 흡입부로 이동할 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 분말 소결형 프린팅 장치는 진동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 진동부는 상기 제1 지지 필터의 관통홀과 상기 제2 지지 필터의 관통홀이 대향되는 경우, 상기 지지 필터부에 진동을 가하는 구성(예: 모터 및 상기 모터와 지지 필터부를 연결하는 섹터)을 포함할 수 있다. 이에 의해, 성형 분말(715)이 보다 효과적으로 지지 필터부(715)를 통해 배출될 수 있다.상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.
첫째, 사용자가 사출하고 싶은 물체의 크기에 적합한 작업 공간을 설정하여 사출을 수행할 수 있으므로, 분말 평탄화를 위해 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 불필요한 분말의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 설정된 작업공간에 해당하는 형성챔버 내에 분말을 공급하면서 바로 평탄화를 수행할 수 있어서, 프린팅 소요시간을 줄일 수 있다.
셋째, 사출된 물건에 붙어있는 잔여분말을 자동으로 제거할 수 있어 간편하다. 또한, 사출작업 및 잔여분말제거작업을 자동으로 수행하여, 3차원 프린팅을 자동으로 연속해서 수행할 수 있다. 이를 통해, 관리자가 퇴근한 이후의 시간에도 3차원 프린터가 자동으로 예정된 사출작업을 수행할 수 있어, 선택적 레이저 소결 방식을 이용한 3차원 프린터의 생산효율이 높아지는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (19)

  1. 프린트 작업공간을 가변 형성하는 챔버 형성부;
    상기 프린트 작업공간에 성형 분말을 공급하는 분말 공급부; 및
    상기 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 소결하여 프린트하는 적어도 하나의 프린트 헤드를 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 형성부는,
    일측에 벤딩된 벤딩부를 형성하고, 상기 벤딩부가 상호 대향하도록 배치되는 한 쌍의 챔버 블록으로 이루어진 형성 챔버;
    상호 대향하는 상기 한 쌍의 챔버 블록이 폐루프를 이루도록 상기 한 쌍의 챔버 블록를 상호 접근시켜, 상기 한 쌍의 챔버 블록 사이에 상기 프린트 작업공간을 가변 형성하는 블록 구동부; 및
    상기 프린트 작업공간에 마련되어, 상기 프린트 작업공간으로 공급된 상기 성형 분말을 지지하는 디스크를 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 형성부는,
    상이한 크기의 텔레스코픽 가능하게 마련된 복수의 형성챔버;를 포함하며,
    상기 복수의 형성챔버 중 특정한 형성챔버가 프린트 작업공간으로 설정되면, 상기 설정된 형성챔버 내의 형성챔버 그룹은 상기 프린트 작업공간으로 공급된 상기 성형 분말을 지지하는 것을 특징으로 하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버 형성부는,
    바디;
    상기 바디에 구성되어 상기 성형 분말을 공급받으며, 상기 성형 분말이 공급되는 분말 홀의 직경이 자동 또는 수동으로 변경되도록 구성되는 복수의 가변 밸브;
    상기 바디의 내부에서 상기 복수의 가변 밸브를 연결시키고, 내부에 상기 프린트 작업공간이 형성되는 분말공급 가이드 부재; 및
    상기 프린트 작업공간으로 공급된 성형 분말을 지지하는 지지 필터부를 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 가변 밸브는,
    플레이트; 및
    일단이 상기 플레이트에 고정되어 회전 가능하도록 구성되고, 테두리를 가지는 복수의 날개들을 포함하고,
    상기 복수의 날개들 각각의 테두리가 인접한 양측 두 날개의 테두리와 맞닿으면서 상기 분말 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 분말 홀은 상기 복수의 날개들이 자동 또는 수동으로 회전함에 따라서 직경이 변경되는 것을 특징으로 하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 챔버 형성부는,
    상기 복수의 가변 밸브에 연결되어, 상기 복수의 가변 밸브에서 형성되는 분말 홀들이 모두 동일한 직경을 가지도록 상기 복수의 날개들을 동시에 회전시키는 통합 구동부를 더 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 분말공급 가이드 부재는,
    탄성을 가지는 복수의 프레임; 및
    상기 복수의 프레임 상호간을 연결시키고, 내부에 상기 프린트 작업공간이 형성되며, 신축성을 가지는 프레임 연결부를 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 지지 필터부는,
    상기 성형 분말이 통과될 수 있는 직경을 가지는 복수의 관통 홀이 소정 패턴으로 형성된 제1 지지 필터; 및
    상기 제1 지지 필터에 연속적으로 적층되며, 상기 제1 지지 필터의 관통 홀의 개수와 패턴이 동일한 관통홀이 형성되는 제2 지지 필터를 포함하며,
    상기 제1 지지 필터 및 상기 제2 지지 필터 중 적어도 하나는 상기 제1 지지 필터의 관통홀과 상기 제2 지지 필터의 관통홀이 대향되거나 대향되지 않도록 회전 가능하게 구성되는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 지지 필터의 관통홀과 상기 제2 지지 필터의 관통홀이 대향되는 경우, 상기 지지 필터부에 진동을 가하는 진동부를 더 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 플레이트는 적어도 하나의 자석을 포함하고,
    상기 챔버 형성부는,
    상기 가변 밸브 및 상기 공급 가이드 부재의 결합으로 구성된 형성 챔버가 복수로 구비되며,
    상기 자석에 의해 상기 복수의 형성 챔버가 연결됨으로써 상기 프린트 작업공간이 확장되는 것을 특징으로 하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  12. 제2항 내지 제4항에 있어서,
    상기 디스크, 상기 형성챔버 그룹, 또는 상기 지지 필터부를 상기 프린트 작업공간을 따라 승강시키는 승강부를 더 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 챔버 블록은 복수의 블록으로 적층 형성되는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  14. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 챔버 블록에 마련되어, 상기 프린트 작업공간에서 프린트된 작업물에 공기 분사하여 상기 작업물에 붙어 있는 상기 성형 분말을 제거하는 공기 분사부를 더 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  15. 제2항 내지 제4항에 있어서,
    상기 분말 공급부는,
    상기 성형 분말이 분사되는 복수의 노즐공을 형성하며, 상기 한 쌍의 블록의 상방에 왕복이동 가능하게 마련되어 상기 노즐공을 통해 상기 프린트 작업공간으로 상기 성형 분말을 공급하는 분말 노즐체를 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  16. 제2항 내지 제4항에 있어서,
    상기 프린트 작업공간에 공급된 상기 성형 분말이 상기 한 쌍의 블록의 최상단부와 동일 평면을 이루도록 스크레이핑하는 스크레이퍼를 더 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 디스크의 둘레를 따라 마련되어, 상기 프린트 작업공간의 유효 면적을 점진적으로 증대시키는 복수의 보조 디스크를 더 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 디스크와 상기 보조 디스크 사이, 및 인접하는 한 쌍의 보조 디스크 사이의 틈새를 차단하는 플랩을 더 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 작업공간에 공급된 성형 분말을 진공으로 흡입 배출하는 진공 흡입부를 포함하는, 분말 소결형 프린팅 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220250298A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 The Japan Steel Works, Ltd. Mold clamping device and injection molding machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010261072A (ja) * 2009-05-07 2010-11-18 Htl:Kk 電子ビーム造形方法
US20110252618A1 (en) * 2010-04-17 2011-10-20 Evonik Degussa Gmbh Apparatus for reducing the size of the lower construction chamber of a laser sintering installation
EP2431113A1 (en) * 2009-05-15 2012-03-21 Panasonic Corporation Layered-modeling device and method using said device for manufacturing three-dimensional objects
EP2687305A1 (en) * 2008-07-18 2014-01-22 MTT Technologies Limited Manufacturing apparatus and method
WO2014199150A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-18 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2687305A1 (en) * 2008-07-18 2014-01-22 MTT Technologies Limited Manufacturing apparatus and method
JP2010261072A (ja) * 2009-05-07 2010-11-18 Htl:Kk 電子ビーム造形方法
EP2431113A1 (en) * 2009-05-15 2012-03-21 Panasonic Corporation Layered-modeling device and method using said device for manufacturing three-dimensional objects
US20110252618A1 (en) * 2010-04-17 2011-10-20 Evonik Degussa Gmbh Apparatus for reducing the size of the lower construction chamber of a laser sintering installation
WO2014199150A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-18 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220250298A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 The Japan Steel Works, Ltd. Mold clamping device and injection molding machine
US11926084B2 (en) * 2021-02-05 2024-03-12 The Japan Steel Works, Ltd. Mold clamping device and injection molding machine

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