WO2021060717A1 - 3d 프린터 및 3d 프린터용 센터카트리지모듈 - Google Patents

3d 프린터 및 3d 프린터용 센터카트리지모듈 Download PDF

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WO2021060717A1
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shaped
printer
filament
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김주용
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
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Definitions

  • the present invention relates to a 3D printer and a center cartridge module for a 3D printer, and more particularly, a single rod-shaped filament is lowered with a push rod while being inserted into an outward open type rod-shaped vertical hole to melt it into a molten filament by an underheating module.
  • 3D printing is made on the bed as a nozzle, so that the material is limited.
  • the present invention relates to a 3D printer and a center cartridge module for 3D printers that enable 3D printing as a single rod-shaped filament even if the filament of the filament cannot be prepared so that a three-dimensional article made of more diverse materials and more diverse colors can be freely prepared. .
  • a typical printer prints text or images on a two-dimensional plane such as paper, whereas a 3D printer forms a geometric item or a three-dimensional article, that is, a three-dimensional article, in a three-dimensional space by 3D printing.
  • FIG. 1 is a perspective view according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document (Korean Patent Publication No. 2015-0122504), and FIG. 2 is an exploded perspective view according to an embodiment of the head assembly for a 3D printer of the prior art document 3 is a front view according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document, Figure 4 is a perspective view of a melt spray unit according to an embodiment of the head assembly for a 3D printer of the prior art document, and Figure 5 is a prior art It is a front cross-sectional view according to an embodiment of the 3D printer head assembly of the document, Figure 6 is a side cross-sectional view according to an embodiment of the 3D printer head assembly of the prior art document, Figure 7 is a 3D printer head assembly of the prior art document It is a perspective view of the installed 3D printer.
  • the head assembly for a 3D printer includes a feeding body 210 having a vertical wall 211 formed at the top and a clamping part 212 formed at the front, as shown in FIGS. 1 to 7, and a vertical wall.
  • a roller bracket 220 that is rotatably installed on 211 and a feeding roller 223 is installed at one lower side, a feeding guide 230 installed on the clamping part 212 to guide the filament 50, and feeding Between the feeding gear 240, which is installed close to the roller 223 and pressurizes the filament 50 circumscribed to the feeding roller 223 by the driving force of the step motor 241, and the roller bracket 220 and the feeding guide 230
  • a feeding part 20 configured of a coil spring 250 that is installed to allow the roller bracket 220 to rotate elastically and to supply the filament 50;
  • the upper end of the clamping part 212 is coupled to the nozzle 310 into which the filament 50 supplied from the feeding part 20 is injected, and the filament 50 installed at one side of the nozzle 310 and injected into the nozzle 310
  • the filament 50 of the outer row is continuously supplied as an outer row from the feeding part 20 toward the nozzle 310 to provide a geometric article or a three-dimensional article, that is, a three-dimensional article. It is made to be able to form.
  • Center cartridge module for 3D printers and 3D printers that enables 3D printing as a single rod-shaped filament even when continuous single filaments cannot be prepared, allowing freely prepared three-dimensional articles made of more diverse materials and more diverse colors. In providing.
  • An object of the present invention is to provide a 3D printer and a center cartridge module for a 3D printer that can significantly reduce the overall size by taking the height of a push bar equal to the height of the center cartridge module by an outward open type vertical hole.
  • An object of the present invention is to be able to freely separate the push rod from the outward open-type rod-shaped vertical hole by ascending and retreating from the outward open-type rod-shaped vertical hole, as well as to lift the push rod after exhausting one rod-shaped filament.
  • Center for 3D printers and 3D printers capable of realizing faster and more diverse 3D printing by allowing the push rod to be freely separated by retreating in place rather than separating, and at the same time enabling one-step rotation of the center cartridge module at that moment. To provide a cartridge module.
  • the head is provided by a body mounted on the upper end of the housing and rotating, an upper lifting module provided in front of the upper portion of the body to raise and lower the lifting bar, and a push bar provided rotatably in front of the central part of the body and integrated with the lifting bar.
  • a center cartridge module having outwardly open-type rod-shaped vertical holes each receiving the descending rod-shaped filaments, and one of the rod-shaped rod-shaped vertical holes provided in front of the lower portion of the body is lowered by the push bar.
  • An under-heating module that melts and descends with molten filament when descending through the body, and a nozzle provided in front of the lower end of the body to discharge the molten filament melted by the under-heating module to 3D print a three-dimensional article on the bed.
  • the outwardly open-type rod-shaped vertical hole is evenly drilled along the outer periphery of the rollet-shaped rotary body at circular arc intervals to accommodate the rod-shaped filament, and a rod-shaped vertical hole serving as an elevating passage of the push rod, and a width smaller than the diameter of the rod-shaped filament.
  • it includes an open gap that is opened outwardly from the bar-shaped vertical hole to become a lifting path of the lifting bar.
  • center cartridge module for a 3D printer comprising a center cartridge module mounted on the head of the 3D printer
  • the center cartridge module includes outward open-type rod-shaped vertical holes spaced at equal intervals to accommodate the rod-shaped filaments individually,
  • the outward open type rod-shaped vertical hole is evenly drilled along the outer periphery of the rollet-shaped rotating body at circular intervals to accommodate the rod-shaped filament, and the rod-shaped vertical hole is outwardly directed from the rod-shaped vertical hole with a width smaller than the diameter of the rod-shaped filament.
  • Including an open gap is characterized by the following features in its technical configuration.
  • the height of the push bar can be taken equal to the height of the center cartridge module by the outward open type vertical hole, so that the overall size can be greatly reduced.
  • the present invention allows the push rod to be freely separated from the outward open-type rod-shaped vertical hole by ascending and retreating from the outward open-type rod-shaped vertical hole as well as retreating in place, and after exhausting one rod-shaped filament, the push rod is lifted and released. It has the effect of allowing the push rod to be freely separated by retreating in place, and at the same time enabling one-step rotation of the center cartridge module at that moment, enabling faster and more diverse 3D printing to be realized.
  • outward open-type rod-shaped vertical holes are evenly arranged at circular arc intervals in the rollet-type rotating body so that a plurality of rod-shaped filaments can be inserted. There is an effect that can make 3D printing possible.
  • the rotation of the rollet-type rotating body is stopped when the push rod is raised or lowered, while the rollet-type rotating body is rotated one step when the push rod is detached from the outward open-type rod-shaped vertical hole to ensure speed and safety during operation for 3D printing.
  • FIG. 1 is a perspective view according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document.
  • FIG 3 is a front view according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document.
  • FIG. 4 is a perspective view of a melt spraying unit according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document.
  • FIG. 5 is a front cross-sectional view according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document.
  • FIG. 6 is a side cross-sectional view according to an embodiment of a head assembly for a 3D printer of the prior art document.
  • FIG. 7 is a perspective view of a 3D printer in which a head assembly for a 3D printer of the prior art document is installed.
  • FIG. 8 is a front view showing a 3D printer according to the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a head applied to a 3D printer according to the present invention.
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view of a main part showing the operation of the head applied to the 3D printer according to the present invention.
  • Fig. 11 is an enlarged perspective view of a main part showing a center cartridge module applied to a 3D printer according to the present invention.
  • FIG. 12 is a front view comparing the height of the 3D printer according to the present invention to an old 3D printer (3D printers of 10-2018-0050335 and 10-2019-0053451 previously applied by the applicant of the present application).
  • FIG. 13 is a perspective view showing the main parts of the lifting bar and push bar applied to the 3D printer according to the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view of a lower portion of the center cartridge module applied to the 3D printer according to the present invention.
  • a 3D printer comprising a housing (C) incorporating a bed (B) and a head (H),
  • the head (H) is mounted on the upper end of the housing (C) and rotated body (60), and an upper lifting module (70) provided in front of the upper portion of the body (60) to raise and lower the lifting bar (71), Outward open-type rod-shaped vertical holes 81 that are rotatably provided in front of the central portion of the body 60 and accommodate the rod-shaped filaments F that are lowered by the push rod 72 integrated with the lifting bar 71, respectively.
  • One of the rod-shaped filaments (F) is provided in the lower front of the provided center cartridge module (80) and the lower portion of the body (60) by the lowering of the push rod (72) to the outward open type rod-shaped vertical hole (81).
  • the outward open-type rod-shaped vertical hole 81 is evenly drilled at circular arc intervals along the outer periphery of the rollet-shaped rotating body 82 to accommodate the rod-shaped filament F and become an elevating passage for the push rod 72.
  • center cartridge module for a 3D printer comprising a center cartridge module 80 mounted on the head (H) of the 3D printer,
  • the center cartridge module 80 includes outwardly open-type vertical rod-shaped holes 81a spaced at equal intervals to accommodate the rod-shaped filaments (F) individually,
  • the outwardly open type rod-shaped vertical hole 81 is evenly drilled at circular arc intervals along the outer periphery of the rollet-shaped rotating body 82 to accommodate the rod-shaped filament (F), and the rod-shaped vertical hole 81a, and the rod-shaped filament. It is characterized in that it includes an open gap 81b opened outward from the vertical rod-shaped hole 81a with a width smaller than the diameter of (F).
  • Fig. 8 is a front view showing a 3D printer according to the present invention
  • Fig. 9 is a perspective view showing a head H applied to the 3D printer according to the present invention.
  • the 3D printer according to the present invention includes a bed (B) that is raised and lowered in the Z-axis direction, for example, a head (H) that is rotated in the XY-axis direction, and these beds ( It basically includes a case (C) with a built-in B) and a head (H).
  • the bed (B) is moved up and down in the Z-axis direction and the head (H) is rotated in the XY-axis direction so that the three-dimensional article (A) can be 3D printed.
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view of a main part showing the operation of the head H applied to the 3D printer according to the present invention
  • FIG. 11 is an enlarged perspective view of the main part showing the center cartridge module 80 applied to the 3D printer according to the present invention.
  • the head (H) applied to the 3D printer according to the present invention is mounted on the upper end of the enclosure (C) and rotated as shown in Figs. 8 to 11, and is provided in front of the upper portion of the body 60 to elevate and descend.
  • One of the center cartridge module 80 having outward open-type vertical rod-shaped holes 81 each receiving, and one of the rod-shaped filaments (F) provided in front of the lower portion of the body 60 by the lowering of the push rod 72
  • An underheating module 80 that melts and descends with a molten filament (Y) when descending through the outward open type rod-shaped vertical hole 81, and an underheating module 80 provided in front of the lower end of the body 60. It includes a nozzle (N) for discharging the melted filament (Y) by 3D printing as a three-
  • individual rod-shaped filaments (F) are outwardly open-type vertical rods. While being inserted into the hole 81, it is lowered with the push bar 72 and melted with the molten filament (Y) by the underheating module 80, and at the same time, 3D printing is performed on the bed (B) as a nozzle (N),
  • the body 60 is fixed to the upper end of the conventional housing (C), for example, is rotated in the XY axis direction, and the upper lifting module 70 raises and lowers the push bar 72 so that the center cartridge module 80
  • the rod-shaped filament (F) accommodated in any one of the outward open-type rod-shaped vertical holes 81 is lowered to the underheating module 80, and the underheating module 80 converts the rod-shaped filament (F) into the molten filament (Y). It descends so that it can be discharged onto the bed (B) through the nozzle (N).
  • FIG. 12 is a front view comparing the height of the 3D printer according to the present invention to an older 3D printer (3D printers of 10-2018-0050335 and 10-2019-0053451 previously applied by the applicant of the present application), and FIG. It is a perspective view of the main parts showing the lifting bar 71 and the push bar 72 applied to the 3D printer, and FIG. 14 is a perspective view of the lower portion of the center cartridge module 80 applied to the 3D printer according to the present invention.
  • the height for lifting the rod-shaped piston is inevitably increased, as well as time lag due to all the steps of the ascending operation until the rod-shaped piston is released.
  • the height of the push bar 72 can be taken equal to the height of the center cartridge module 80 by the outward open type bar vertical hole 81 as shown in FIG. 12(b), thus greatly reducing the overall size.
  • the push bar 72 can be freely separated from the outward open-type vertical hole 81 by ascending and retreating from the outward open-type rod-shaped vertical hole 81 as well as retreating in place.
  • the push rod 72 After exhausting one rod-shaped filament (F), the push rod 72 is not lifted and released, but is retracted in place, so that the push rod 72 is freely released, and at the same time, the center cartridge module 80 It is more desirable because it enables faster 3D printing by enabling one-step rotation.
  • the center cartridge module 80 includes a rollette type rotating body 82 in which the outward open type rod-shaped vertical holes 81 are evenly arranged at circular arc intervals.
  • the outward open-type vertical rod holes 81 are evenly arranged at circular arc intervals on the rollet-shaped rotating body 82 so that a plurality of rod-shaped filaments (F) can be inserted. It is preferable because it can enable continuous 3D printing by rotation of the whole 82, and in particular, the rotation of the rollet-type rotating body 82 is stopped when the push bar 72 is raised or lowered, whereas the outward open type rod-shaped vertical hole 81 ) When the push rod 72 is separated from the rollet-type rotating body 82 in one step to ensure speed and safety during operation for 3D printing, which is particularly preferable.
  • the outward open-type rod-shaped vertical hole 81 is evenly drilled at circular arc intervals along the outer periphery of the rollet-shaped rotary body 82 to accommodate the rod-shaped filament F and become a lifting passage for the push rod 72 It includes a vertical hole 81a and an open gap 81b that is opened outwardly from the vertical rod hole 81a with a width smaller than the diameter of the rod-shaped filament F to serve as a lifting passage for the lifting bar 71.
  • the push rod (72) While accommodating the rod-shaped filament (F) into the rod-shaped vertical hole (81a), the push rod (72) allows the rod-shaped filament (F) to be lowered, and the lifting bar (71) for lifting the push rod (72) is open gap As it can be lifted along (81b), the height of the push bar 72 can be taken equal to the height of the center cartridge module 80 as shown in (b) of FIG. 12, so that the overall size can be relatively reduced, As shown in FIG. 13, the push rod 72 can be separated from the vertical rod-shaped hole 81a after rising and detached along the open gap 81b as a retreat in place, thereby exhausting one rod-shaped filament (F). After that, the push bar 72 is not lifted and released, but is retracted in place, and at the same time, it is possible to rotate the center cartridge module 80 in one step, thereby enabling faster 3D printing.
  • the center cartridge module 80 can rotate the rollet-shaped rotating body 82 in one step according to the rotation of the center step motor 83 as shown in FIG. 14, and if necessary, the rod-shaped filament (F ) It is preferable to mass-produce three-dimensional objects (A) made of a variety of colors and materials by allowing the rollet-type rotating body 82 to be rotated in two steps or three steps by a program to selectively take the color and material of ). It is done.
  • the upper lifting module 70 includes a screw 74 for lifting the lifting bar 71 according to the forward and reverse rotation of the upper step motor 73 (if necessary, the lifting bar 71 can be moved up and down by belt drive.
  • the push bar 72 allows the rod-shaped filament F to descend quickly and stably.
  • the present invention can be used in 3D printer related industrial fields, and if necessary, a push rod and a rod-shaped vertical hole can be precisely matched to each other in a serrated shape or a polygonal shape.

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Abstract

본 발명은 낱개의 봉형필라멘트(F)를 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)에 끼운 상태에서 푸시봉(72)으로 하강시켜 언더히팅모듈(80)에 의한 용융필라멘트(Y)로 용융시킴과 동시에 노즐(N)로서 베드(B) 위에 3D 프린팅시키도록 함으로써, 소재의 한계[세라믹분말 또는 금속분말의 소재를 함유할 경우 외줄형태의 필라멘트의 제작이 어려움 => 와인딩이 안 되며 부러지는 현상이 나타남]로 연속된 외줄의 필라멘트를 마련치 못하는 경우라도 낱개의 봉형필라멘트(F)로서 3D 프린팅을 가능케 하여 더욱 다양한 소재 및 더욱 다양한 칼라로 이루어진 입체물품(A)을 자유자재로 마련토록 할 수 있는 3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈에 관한 발명이다.

Description

3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈
본 발명은 3D 프린터및 3D 프린터용 센터카트리지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 낱개의 봉형필라멘트를 외향 오픈타입 봉형수직홀에 끼운 상태에서 푸쉬봉으로 하강시켜 언더히팅모듈에 의한 용융필라멘트로 용융시킴과 동시에 노즐로서 베드 위에 3D 프린팅시키도록 하여 소재의 한계[세라믹분말 또는 금속분말의 소재를 함유할 경우 외줄형태의 필라멘트의 제작이 어려움 => 와인딩이 안 되며 부러지는 현상이 나타남]로 연속된 외줄의 필라멘트를 마련치 못하는 경우라도 낱개의 봉형필라멘트로서 3D 프린팅을 가능케 하여 더욱 다양한 소재 및 더욱 다양한 칼라로 이루어진 입체물품을 자유자재로 마련토록 할 수 있는 3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈에 관한 것이다.
통상적인 프린터는 종이와 같은 2차원 평면에 텍스트나 이미지를 인쇄하는 데 반하여, 3D 프린터는 3차원의 입체적인 공간에 기하학적 물품이나 입체적인 물품, 즉 입체물품을 3D 프린팅으로 형성한다.
도 1은 선행기술문헌(대한민국 공개특허공보 제2015-0122504호)의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 사시도이고, 도 2는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 분해 사시도이고, 도 3은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면도이고, 도 4는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 용융분사부 사시도이고, 도 5는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면 단면도이고, 도 6은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 측면 단면도이이며, 도 7은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리가 설치된 3D 프린터 사시도이다.
선행기술문헌에 따른 3D 프린터용 헤드 어셈블리는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상부에 세로벽(211)을 형성하고 전방에 클램핑부(212)를 형성한 피딩바디(210)와, 세로벽(211)에 회동 가능케 설치되고 일측 하부에 피딩롤러(223)가 설치되는 롤러브라켓(220)과, 클램핑부(212) 상부에 설치되어 필라멘트(50)를 안내하는 피딩가이드(230)와, 피딩롤러(223)와 근접 설치되어 피딩롤러(223)에 외접하는 필라멘트(50)를 스텝모터(241)의 구동력으로 압송하는 피딩기어(240)와, 롤러브라켓(220)과 피딩가이드(230) 간에 설치되어 롤러브라켓(220)이 탄력 회동케 하는 코일스프링(250)으로 구성되어 필라멘트(50)를 공급하는 피딩부(20)와; 클램핑부(212)에 상단부가 결합되어 피딩부(20)에서 공급되는 필라멘트(50)가 투입되는 노즐(310)과, 노즐(310) 일측에 설치되어 노즐(310)로 투입된 필라멘트(50)를 용융하는 히팅수단(320)으로 구성되어 피딩부(20)에서 공급되는 필라멘트(50)를 용융시켜 분사하는 용융분사부(30)와; 노즐(310)이 중앙에 형성된 통공부(412)를 관통하도록 피딩부(20) 하부에 설치되며 외측면에는 냉각팬(413)이 설치되어 냉각풍을 생산하는 냉각챔버(410)와, 냉각팬(413)에 의해 생산된 냉각풍을 중앙의 바람배출구(421)로 유도 배출하는 윈드가이드(420)로 구성되어 용융분사부(30)에서 분사된 용융액(51)을 냉각하는 쿨링부(40)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 구성으로 이루어진 선행기술문헌에 따른 3D 프린터용 헤드 어셈블리는 외줄의 필라멘트(50)가 피딩부(20)에서 노즐(310)을 향해 외줄로서 연속하여 공급되어 기하학적 물품이나 입체적인 물품, 즉 입체물품을 형성할 수 있는 것으로 되어 있다.
본 발명의 목적은 낱개의 봉형필라멘트를 외향 오픈타입 봉형수직홀에 끼운 상태에서 푸쉬봉으로 하강시켜 언더히팅모듈에 의한 용융필라멘트로 용융시킴과 동시에 노즐로서 베드 위에 3D 프린팅시키도록 하여 소재의 한계로 연속된 외줄의 필라멘트를 마련치 못하는 경우라도 낱개의 봉형필라멘트로서 3D 프린팅을 가능케 하여 더욱 다양한 소재 및 더욱 다양한 칼라로 이루어진 입체물품을 자유자재로 마련토록 할 수 있는 3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 외향 오픈타입 봉형수직홀에 의해 푸쉬봉의 높이를 센터카트리지모듈의 높이와 동일하게 취할 수 있어 전체 크기를 크게 줄일 수 있는 3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 푸쉬봉을 외향 오픈타입 봉형수직홀로부터 상승 후 이탈뿐만 아니라 제자리 후퇴로서 외향 오픈타입 봉형수직홀로부터 자유롭게 이탈시킬 수 있게 되어, 하나의 봉형필라멘트를 소진한 후 푸쉬봉을 상승시켜 이탈시키는 것이 아닌 제자리 후퇴로서 푸쉬봉을 자유자재로 이탈되도록 함과 동시에 그 순간 센터카트리지모듈의 원 스텝 회전까지 가능케 하여 보다 신속하고도 다양한 3D 프린팅을 실현케 할 수 있는 3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 다수 개의 봉형필라멘트들을 끼워 넣을 수 있도록 외향 오픈타입 봉형수직홀들을 롤렛형회전체에 원호 간격으로 균등하게 배치시켜 소재의 한계로 인한 연속적이지 않은 구조임에도 불구하고 롤렛형회전체의 회전에 의한 지속적인 3D 프린팅을 가능케 할 수 있는 3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
베드 및 헤드를 내장한 함체를 포함하는 3D 프린터에 있어서,
상기 헤드는 상기 함체의 상단에 장착되어 회동되는 바디와, 상기 바디의 상부 전방에 마련되어 승강바를 승강시키는 어퍼승강모듈과, 상기 바디의 중부 전방에 회전 가능하게 마련되어 상기 승강바에 일체화된 푸시봉에 의해 하강되는 봉형필라멘트들을 각각 수용하는 외향 오픈타입 봉형수직홀들을 구비한 센터카트리지모듈과, 상기 바디의 하부 전방에 마련되어 상기 푸시봉의 하강에 의해 상기 봉형필라멘트들 중 어느 하나가 상기 외향 오픈타입 봉형수직홀을 통해 하강될 경우 용융필라멘트로 용융시키면서 하강토록 하는 언더히팅모듈과, 상기 바디의 하단 전방에 마련되어 상기 언더히팅모듈에 의해 용융된 상기 용융필라멘트를 토출시켜 상기 베드 위에 입체물품으로 3D 프린팅시키는 노즐을 포함하고,
상기 외향 오픈타입 봉형수직홀은 상기 롤렛형회전체의 외주연을 따라 원호 간격으로 균등하게 뚫려져 상기 봉형필라멘트를 수용하면서 상기 푸시봉의 승강통로가 되는 봉형수직홀과, 상기 봉형필라멘트의 직경보다 작은 폭으로 상기 봉형수직홀로부터 외향으로 오픈되어 상기 승강바의 승강통로가 되는 오픈갭을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
3D 프린터의 헤드에 장착되는 센터카트리지모듈을 포함하는 3D 프린터용 센터카트리지모듈에 있어서,
상기 센터카트리지모듈은 봉형필라멘트들을 낱개씩 수용할 수 있도록 등간격으로 각각 이격된 외향 오픈형 봉형수직홀들을 포함하고,
상기 외향 오픈타입 봉형수직홀은 상기 롤렛형회전체의 외주연을 따라 원호 간격으로 균등하게 뚫려져 상기 봉형필라멘트를 수용하는 봉형수직홀과, 상기 봉형필라멘트의 직경보다 작은 폭으로 상기 봉형수직홀로부터 외향으로 오픈된 오픈갭을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 다음 특징으로 한다.
본 발명은 낱개의 봉형필라멘트를 외향 오픈타입 봉형수직홀에 끼운 상태에서 푸쉬봉으로 하강시켜 언더히팅모듈에 의한 용융필라멘트로 용융시킴과 동시에 노즐로서 베드 위에 3D 프린팅시키도록 함으로써, 소재의 한계[세라믹분말 또는 금속분말의 소재를 함유할 경우 외줄형태의 필라멘트의 제작이 어려움 => 와인딩이 안 되며 부러지는 현상이 나타남]로 연속된 외줄의 필라멘트를 마련치 못하는 경우라도 낱개의 봉형필라멘트로서 3D 프린팅을 가능케 하여 더욱 다양한 소재 및 더욱 다양한 칼라로 이루어진 입체물품을 자유자재로 마련토록 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 외향 오픈타입 봉형수직홀에 의해 푸쉬봉의 높이를 센터카트리지모듈의 높이와 동일하게 취할 수 있어 전체 크기를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 푸쉬봉을 외향 오픈타입 봉형수직홀로부터 상승 후 이탈뿐만 아니라 제자리 후퇴로서 외향 오픈타입 봉형수직홀로부터 자유롭게 이탈시킬 수 있게 되어, 하나의 봉형필라멘트를 소진한 후 푸쉬봉을 상승시켜 이탈시키는 것이 아닌 제자리 후퇴로서 푸쉬봉을 자유자재로 이탈되도록 함과 동시에 그 순간 센터카트리지모듈의 원 스텝 회전까지 가능케 하여 보다 신속하고도 다양한 3D 프린팅을 실현케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다수 개의 봉형필라멘트들을 끼워 넣을 수 있도록 외향 오픈타입 봉형수직홀들을 롤렛형회전체에 원호 간격으로 균등하게 배치시켜 소재의 한계로 인한 연속적이지 않은 구조임에도 불구하고 롤렛형회전체의 회전에 의한 지속적인 3D 프린팅을 가능케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 푸쉬봉의 승강시 롤렛형회전체의 회전을 멈추도록 하는 반면 외향 오픈타입 봉형수직홀로부터 푸쉬봉의 이탈시 롤렛형회전체를 원 스텝 회전시켜 3D 프린팅을 위한 동작시의 신속성 및 안전성을 함께 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 사시도.
도 2는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 분해 사시도.
도 3은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면도.
도 4는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 용융분사부 사시도.
도 5는 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 정면 단면도.
도 6은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리의 실시 예에 따른 측면 단면도.
도 7은 선행기술문헌의 3D 프린터용 헤드 어셈블리가 설치된 3D 프린터 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 3D 프린터를 나타내는 정면도.
도 9는 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드를 나타내는 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드의 동작을 나타내는 요부 확대 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 센터카트리지모듈을 나타내는 요부 확대 사시도.
도 12는 본 발명에 따른 3D 프린터를 구형 3D 프린터(본원 출원인이 선 특허출원한 10-2018-0050335 및 10-2019-0053451의 3D 프린터)와 높이를 대비한 정면도.
도 13은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 승강바 및 푸쉬봉을 나타내는 요부 사시도.
도 14는 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 센터카트리지모듈의 하부를 바라본 사시도.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태로서, 본 발명은,
베드(B) 및 헤드(H)를 내장한 함체(C)를 포함하는 3D 프린터에 있어서,
상기 헤드(H)는 상기 함체(C)의 상단에 장착되어 회동되는 바디(60)와, 상기 바디(60)의 상부 전방에 마련되어 승강바(71)를 승강시키는 어퍼승강모듈(70)과, 상기 바디(60)의 중부 전방에 회전 가능하게 마련되어 상기 승강바(71)에 일체화된 푸시봉(72)에 의해 하강되는 봉형필라멘트(F)들을 각각 수용하는 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)들을 구비한 센터카트리지모듈(80)과, 상기 바디(60)의 하부 전방에 마련되어 상기 푸시봉(72)의 하강에 의해 상기 봉형필라멘트(F)들 중 어느 하나가 상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)을 통해 하강될 경우 용융필라멘트(Y)로 용융시키면서 하강토록 하는 언더히팅모듈(80)과, 상기 바디(60)의 하단 전방에 마련되어 상기 언더히팅모듈(80)에 의해 용융된 상기 용융필라멘트(Y)를 토출시켜 상기 베드(B) 위에 입체물품(A)으로 3D 프린팅시키는 노즐(N)을 포함하고,
상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)은 상기 롤렛형회전체(82)의 외주연을 따라 원호 간격으로 균등하게 뚫려져 상기 봉형필라멘트(F)를 수용하면서 상기 푸시봉(72)의 승강통로가 되는 봉형수직홀(81a)과, 상기 봉형필라멘트(F)의 직경보다 작은 폭으로 상기 봉형수직홀(81a)로부터 외향으로 오픈되어 상기 승강바(71)의 승강통로가 되는 오픈갭(81b)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태로서, 본 발명은,
3D 프린터의 헤드(H)에 장착되는 센터카트리지모듈(80)을 포함하는 3D 프린터용 센터카트리지모듈에 있어서,
상기 센터카트리지모듈(80)은 봉형필라멘트(F)들을 낱개씩 수용할 수 있도록 등간격으로 각각 이격된 외향 오픈형 봉형수직홀(81a)들을 포함하고,
상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)은 상기 롤렛형회전체(82)의 외주연을 따라 원호 간격으로 균등하게 뚫려져 상기 봉형필라멘트(F)를 수용하는 봉형수직홀(81a)과, 상기 봉형필라멘트(F)의 직경보다 작은 폭으로 상기 봉형수직홀(81a)로부터 외향으로 오픈된 오픈갭(81b)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 3D 프린터 및 3D 프린터용 센터카트리지모듈의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 3D 프린터를 나타내는 정면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드(H)를 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 3D 프린터는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 예를 들면 Z축 방향으로 승강되는 베드(B)와, 예를 들면 XY축 방향으로 회동되는 헤드(H)와, 이들 베드(B) 및 헤드(H)를 내장한 함체(C)를 기본적으로 포함한다.
함체(C) 내에서 베드(B)가 Z축 방향으로 승강됨과 동시에 헤드(H)가 XY축 방향으로 회동되면서 입체물품(A)을 3D 프린팅시킬 수 있도록 하는 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드(H)의 동작을 나타내는 요부 확대 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 센터카트리지모듈(80)을 나타내는 요부 확대 사시도이다.
본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 헤드(H)는 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이 함체(C)의 상단에 장착되어 회동되는 바디(60)와, 바디(60)의 상부 전방에 마련되어 승강바(71)를 승강시키는 어퍼승강모듈(70)과, 바디(60)의 중부 전방에 회전 가능하게 마련되어 승강바(71)에 일체화된 푸시봉(72)에 의해 하강되는 봉형필라멘트(F)들을 각각 수용하는 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)들을 구비한 센터카트리지모듈(80)과, 바디(60)의 하부 전방에 마련되어 푸시봉(72)의 하강에 의해 봉형필라멘트(F)들 중 어느 하나가 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)을 통해 하강될 경우 용융필라멘트(Y)로 용융시키면서 하강토록 하는 언더히팅모듈(80)과, 바디(60)의 하단 전방에 마련되어 언더히팅모듈(80)에 의해 용융된 용융필라멘트(Y)를 토출시켜 베드(B) 위에 입체물품(A)으로 3D 프린팅시키는 노즐(N)을 포함한다.
선행기술문헌에 공지된 외줄의 필라멘트(50)를 피딩부(20)에서 연속적으로 공급하여 기하학적인 물품이나 입체적인 물품으로 프린팅시키는 것과 달리 본 발명에서는 낱개의 봉형필라멘트(F)를 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)에 끼운 상태에서 푸시봉(72)으로 하강시켜 언더히팅모듈(80)에 의한 용융필라멘트(Y)로 용융시킴과 동시에 노즐(N)로서 베드(B) 위에 3D 프린팅시키도록 함으로써, 선행기술문헌과 같이 소재의 한계[세라믹분말 또는 금속분말의 소재를 함유할 경우 외줄형태의 필라멘트의 제작이 어려움 => 와인딩이 안 되며 부러지는 현상이 나타남]로 연속된 외줄의 필라멘트를 마련치 못하는 경우라도 낱개의 봉형필라멘트(F)로서 3D 프린팅을 가능케 하여 더욱 다양한 소재 및 더욱 다양한 칼라로 이루어진 입체물품(A)을 자유자재로 마련토록 할 수 있어 더욱 바람직하게 된다.
이때, 바디(60)는 통상의 함체(C)의 상단에 고정되어 예를 들면 XY축 방향으로 회동되고, 어퍼승강모듈(70)은 푸시봉(72)을 승강시켜 센터카트리지모듈(80)의 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)들 중 어느 하나에 수용된 봉형필라멘트(F)를 언더히팅모듈(80)로 하강시키고, 언더히팅모듈(80)은 봉형필라멘트(F)를 용융필라멘트(Y)로 하강시켜 노즐(N)을 통해 베드(B) 위로 토출될 수 있도록 하는 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 3D 프린터를 구형 3D 프린터(본원 출원인이 선 특허출원한 10-2018-0050335 및 10-2019-0053451의 3D 프린터)와 높이를 대비한 정면도이고, 도 13은 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 승강바(71) 및 푸시봉(72)을 나타내는 요부 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 3D 프린터에 적용된 센터카트리지모듈(80)의 하부를 바라본 사시도이다.
도 12의 (a) 도면과 같이 구형의 3D 프린터일 경우 봉형피스톤을 승강시키기 위한 높이가 커질 수밖에 없을 뿐만 아니라 봉형피스톤을 이탈시키기까지 상승동작의 모든 과정을 거쳐야만 하여 시간이 지체될 수밖에 없지만, 본 발명일 경우 도 12의 (b) 도면과 같이 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)에 의해 푸시봉(72)의 높이를 센터카트리지모듈(80)의 높이와 동일하게 취할 수 있어 전체 크기를 크게 줄일 수 있으며, 도 13에 도시된 화살표와 같이 푸시봉(72)을 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)로부터 상승 후 이탈뿐만 아니라 제자리 후퇴로서 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)로부터 자유롭게 이탈시킬 수 있게 되어, 하나의 봉형필라멘트(F)를 소진한 후 푸시봉(72)을 상승시켜 이탈시키는 것이 아닌 제자리 후퇴로서 푸시봉(72)을 자유자재로 이탈되도록 함과 동시에 그 순간 센터카트리지모듈(80)의 원 스텝 회전까지 가능케 하여 보다 신속한 3D 프린팅을 실현케 할 수 있어 더욱 바람직하게 된다.
이때, 센터카트리지모듈(80)은 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)을 원호 간격으로 균등하게 배치한 롤렛형(Roulette Type)회전체(82)를 포함한다.
다수 개의 봉형필라멘트(F)들을 끼워 넣을 수 있도록 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)들을 롤렛형회전체(82)에 원호 간격으로 균등하게 배치시켜 소재의 한계로 인한 연속적이지 않은 구조임에도 불구하고 롤렛형회전체(82)의 회전에 의한 지속적인 3D 프린팅을 가능케 할 수 있어 바람직하게 되고, 특히 푸시봉(72)의 승강시 롤렛형회전체(82)의 회전을 멈추도록 하는 반면 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)로부터 푸시봉(72)의 이탈시 롤렛형회전체(82)를 원 스텝 회전시켜 3D 프린팅을 위한 동작시의 신속성 및 안전성을 함께 보장케 하여 특히 바람직하게 된다.
구체적으로, 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)은 롤렛형회전체(82)의 외주연을 따라 원호 간격으로 균등하게 뚫려져 봉형필라멘트(F)를 수용하면서 푸시봉(72)의 승강통로가 되는 봉형수직홀(81a)과, 봉형필라멘트(F)의 직경보다 작은 폭으로 봉형수직홀(81a)로부터 외향으로 오픈되어 승강바(71)의 승강통로가 되는 오픈갭(81b)을 포함한다.
봉형수직홀(81a) 속으로 봉형필라멘트(F)를 수용하면서 푸시봉(72)으로 봉형필라멘트(F)를 하강시킬 수 있도록 하고, 푸시봉(72)을 승강시키는 승강바(71)가 오픈갭(81b)을 따라 승강될 수 있게 되어 도 12의 (b) 도면과 같이 푸시봉(72)의 높이를 센터카트리지모듈(80)의 높이와 대등하게 취할 수 있어 전체 크기를 상대적으로 줄일 수 있고, 도 13에 도시된 바와 같이 푸시봉(72)을 봉형수직홀(81a)로부터 상승 후 이탈뿐만 아니라 제자리 후퇴로서 오픈갭(81b)을 따라 이탈시킬 수 있게 되어, 하나의 봉형필라멘트(F)를 소진한 후 푸시봉(72)을 상승시켜 이탈시키는 것이 아닌 제자리 후퇴로서 이탈되도록 함과 동시에 그 상태에서 센터카트리지모듈(80)의 원 스텝 회전까지 가능케 하여 보다 신속한 3D 프린팅을 실현케 할 수 있는 것이다.
이때, 센터카트리지모듈(80)은 도 14에 도시된 바와 같이 센터스텝모터(83)의 회전에 따라 롤렛형회전체(82)를 원 스텝 회전시킬 수 있도록 할 수 있고, 필요에 따라서 봉형필라멘트(F)의 색상 및 재질을 선택적으로 취할 수 있도록 프로그램에 의해 롤렛형회전체(82)를 투 스텝 또는 쓰리 스텝 회전시킬 수 있도록 하여 보다 다양한 칼라 및 소재로 된 입체물품(A)을 양산케 할 수 있어 바람직하게 된다.
그리고, 어퍼승강모듈(70)은 어퍼스텝모터(73)의 정역 회전에 따라 승강바(71)를 승강시키는 스크류(74)를 포함하여{필요에 따라서 승강바(71)를 벨트구동으로 승강시킬 수 있도록 할 수도 있음] 신속하고도 안정되게 푸시봉(72)으로 하여금 봉형필라멘트(F)의 하강을 가능토록 한다.
본 발명은 3D 프린터 관련 산업분야에 이용될 수 있으며, 필요에 따라서 푸시봉 및 봉형수직홀은 상호간 톱니형이나 다각형 등으로 정밀한 합치를 이룰 수 있도록 할 수 있음은 물론이다.

Claims (6)

  1. 베드(B) 및 헤드(H)를 내장한 함체(C)를 포함하는 3D 프린터에 있어서,
    상기 헤드(H)는 상기 함체(C)의 상단에 장착되어 회동되는 바디(60)와, 상기 바디(60)의 상부 전방에 마련되어 승강바(71)를 승강시키는 어퍼승강모듈(70)과, 상기 바디(60)의 중부 전방에 회전 가능하게 마련되어 상기 승강바(71)에 일체화된 푸시봉(72)에 의해 하강되는 봉형필라멘트(F)들을 각각 수용하는 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)들을 구비한 센터카트리지모듈(80)과, 상기 바디(60)의 하부 전방에 마련되어 상기 푸시봉(72)의 하강에 의해 상기 봉형필라멘트(F)들 중 어느 하나가 상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)을 통해 하강될 경우 용융필라멘트(Y)로 용융시키면서 하강토록 하는 언더히팅모듈(80)과, 상기 바디(60)의 하단 전방에 마련되어 상기 언더히팅모듈(80)에 의해 용융된 상기 용융필라멘트(Y)를 토출시켜 상기 베드(B) 위에 입체물품(A)으로 3D 프린팅시키는 노즐(N)을 포함하고,
    상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)은 상기 롤렛형회전체(82)의 외주연을 따라 원호 간격으로 균등하게 뚫려져 상기 봉형필라멘트(F)를 수용하면서 상기 푸시봉(72)의 승강통로가 되는 봉형수직홀(81a)과, 상기 봉형필라멘트(F)의 직경보다 작은 폭으로 상기 봉형수직홀(81a)로부터 외향으로 오픈되어 상기 승강바(71)의 승강통로가 되는 오픈갭(81b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센터카트리지모듈(80)은 상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)을 원호 간격으로 균등하게 배치한 롤렛형회전체(82)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센터카트리지모듈(80)은 센터스텝모터(83)의 회전에 따라 상기 롤렛형회전체(82)를 원 스텝 회전시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어퍼승강모듈(70)은 어퍼스텝모터(73)의 정역 회전에 따라 상기 승강바(71)를 승강시키는 스크류(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  5. 3D 프린터의 헤드(H)에 장착되는 센터카트리지모듈(80)을 포함하는 3D 프린터용 센터카트리지모듈에 있어서,
    상기 센터카트리지모듈(80)은 봉형필라멘트(F)들을 낱개씩 수용할 수 있도록 등간격으로 각각 이격된 외향 오픈형 봉형수직홀(81a)들을 포함하고,
    상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)은 상기 롤렛형회전체(82)의 외주연을 따라 원호 간격으로 균등하게 뚫려져 상기 봉형필라멘트(F)를 수용하는 봉형수직홀(81a)과, 상기 봉형필라멘트(F)의 직경보다 작은 폭으로 상기 봉형수직홀(81a)로부터 외향으로 오픈된 오픈갭(81b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 센터카트리지모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센터카트리지모듈(80)은 상기 외향 오픈타입 봉형수직홀(81)을 원호 간격으로 균등하게 배치한 롤렛형회전체(82)를 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 센터카트리지모듈.
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