KR101762667B1

KR101762667B1 - 3d 프린터용 필라멘트 공급 장치

Info

Publication number: KR101762667B1
Application number: KR1020160023655A
Authority: KR
Inventors: 조훈제; 조인제
Original assignee: 조훈제
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-07-31
Anticipated expiration: 2036-02-26

Abstract

본 발명은 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치에 관련된 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치는, 유입된 필라멘트를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동롤러와, 상기 제1 구동롤러와 이격되어 설치되며, 상기 필라멘트를 히트 노즐로 공급하는 제2 구동롤러 및 상기 제1 구동롤러와 상기 제2 구동롤러 사이에 설치되며, 상기 필라멘트를 가열하는 히팅 블록을 포함하고, 상기 필라멘트는 상기 히팅 블록에서 상기 제1 방향으로 연신되고, 상기 제2 구동롤러에서 배출된 상기 필라멘트의 굵기가 상기 제1 구동롤러로 유입되는 상기 필라멘트의 굵기보다 가늘 수 있다.

Description

3D 프린터용 필라멘트 공급 장치{A filament feeding apparatus for 3D printer}

본 발명은 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치에 관한 것이다.

3차원 프린팅은 재료를 자르거나 깎는 방법으로 입체물을 생성하는 절삭가공(subtractive manufacturing)과 반대되는 개념으로서 적층(additive) 방법을 통해 3차원 입체물을 제조하는 적층 가공(additive manufacturing) 방법이다. 3차원 프린팅을 위한 다양한 적층 방식이 존재하며, 3차원 프린팅에 활용하는 재료 또한, 폴리머, 금속, 종이, 목재, 식재료 등 매우 다양하다.

3차원 프린팅 중 하나의 방법은 재료가 되는 고체의 필라멘트를 녹여서 액상으로 변형하여 적층하는 것이다. 통상적으로 필라멘트는 드럼에 권취되어 저장되어 있으며, 필라멘트가 풀려서 노즐에 유입된 후 녹여서 토출될 수 있다.

필라멘트는 권취되어 장시간 보관되어 있는 동안 변형될 수 있으며, 필라멘트가 풀려지더라도 소정의 구간이 울통불퉁하게 된다. 필라멘트가 굴곡지게 되면 노즐에 장입시키기에 어려움이 있거나 노즐에서 열전달이 균일하지 않아 품질이 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 노즐에 주입하기 전에 굴곡진 필라멘트를 변형시켜서 균일한 굵기로 노즐에 유입시킴으로써 필라멘트의 품질을 향상시키는 공정이 필요하다.

본 발명의 일 측면은 필라멘트의 품질을 일정하게 유지하고, 미세하고 정교하게3D 프린팅 공정을 수행할 수 있는 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 유입된 필라멘트를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동롤러와, 상기 제1 구동롤러와 이격되어 설치되며, 상기 필라멘트를 히트 노즐로 공급하는 제2 구동롤러 및 상기 제1 구동롤러와 상기 제2 구동롤러 사이에 설치되며, 상기 필라멘트를 가열하는 히팅 블록을 포함하고, 상기 필라멘트는 상기 히팅 블록에서 상기 제1 방향으로 연신되고, 상기 제2 구동롤러에서 배출된 상기 필라멘트의 굵기가 상기 제1 구동롤러로 유입되는 상기 필라멘트의 굵기보다 가는, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2 구동롤러에서 토출되는 상기 필라멘트의 선 속도가 상기 제1 구동롤러로 유입되는 상기 필라멘트의 선 속도보다 크도록 상기 제1 구동롤러 및 상기 제2 구동롤러 중 적어도 하나의 회전 속도를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 구동롤러의 회전속도는 상기 제1 구동롤러의 회전속도보다 클 수 있다.

또한, 상기 히팅 블록은 상기 필라멘트의 유리 전이 온도보다 낮은 제1 온도로 상기 필라멘트를 가열할 수 있다.

또한, 상기 제1 구동롤러 및 상기 제2 구동롤러 중 적어도 하나의 상측에 배치되고, 상기 필라멘트를 가압하는 가압롤러를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가압롤러는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 이동할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 필라멘트가 권취된 스풀과, 상기 스풀에서 풀린 상기 필라멘트를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동롤러와, 상기 제1 구동롤러와 이격되게 설치되며, 상기 필라멘트를 연속적으로 상기 제1 방향으로 공급하는 제2 구동롤러와, 상기 제1 구동롤러와 상기 제2 구동롤러 사이에 설치되며, 상기 필라멘트를 제1 온도로 가열하는 히팅 블록 및 상기 제2 구동롤러에서 토출된 상기 필라멘트가 유입되고, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 필라멘트를 가열하는 히트 노즐을 포함하는, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치를 제공한다.

또한, 상기 제2 구동롤러에서 배출된 상기 필라멘트의 굵기는 상기 제1 구동롤러로 유입되는 상기 필라멘트의 굵기보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치 및 이의 작동방법은 히팅 블록에 의해 필라멘트의 유연성을 증가시키고, 히트 노즐에서 토출되는 액상의 필라멘트의 토출량을 정량적으로 쉽게 조절하여, 정교하고 미세하게 3D 프린팅을 할 수 있다.

또한, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치 및 이의 작동방법은 히팅 블록이 필라멘트의 굵기를 조절할 수 있다. 유연한 필라멘트는 제1 방향으로 연신되어 굵기를 조절할 수 있으며, 제1 구동롤러와 제2 구동롤러의 속도를 조절하여 히트 노즐로 필라멘트를 주입할 수 있다.

또한, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치 및 이의 작동방법은 히팅 블록이 필라멘트를 예열하고, 히트 노즐에서 필라멘트를 녹일 수 있는바, 필라멘트의 품질을 향상시키고, 최종품의 제작시간을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 도1의 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치를 도시한 개념도이다.
도 4는 도1의 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치의 작동 방법을 도시한 블록 개념도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 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, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)를 도시한 개념도이고, 도 2는 도1의 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)의 구성을 도시한 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)는 스풀(10), 히트 노즐(20), 컨트롤러(30), 제1 구동롤러(110), 제2 구동롤러(120), 히팅 블록(130), 제1 가압롤러(140) 및 제2 가압롤러(150)를 포함할 수 있다. 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)는 스풀(10)에 권취된 필라멘트(F)를 히트 노즐(20)로 공급할 수 있다.

스풀(10)은 3D 프린팅의 원료인 필라멘트(F)가 감겨져 있다. 스풀(10)은 필라멘트(F)가 겹겹이 쌓여지며, 소정 범위로 굽혀진다. 필라멘트(F)가 스풀(10)에 장시간 보관되어 있었으므로, 풀어지더라도 필라멘트(F)는 적어도 일부 구간이 만곡된다. 히트 노즐(20)은 필라멘트(F)를 녹여서 제품을 제작할 수 있다.

제1 구동롤러(110), 제2 구동롤러(120) 및 히팅 블록(130)은 스풀(10)과 히트 노즐(20) 사이에 설치되어, 필라멘트(F)를 연신시켜서 필라멘트(F)의 굵기를 조절할 수 있다. 또한, 필라멘트(F)를 유연하게 하여, 굴곡된 필라멘트(F)를 펼 수 있다. 굽혀진 필라멘트(F)를 직선형태로 변형시킬 수 있다.

제1 구동롤러(110)는 스풀(10)에서 풀린 필라멘트(F)가 유입될 수 있다. 제1 구동롤러(110)는 필라멘트(F)를 제1 방향으로 이동시킬 수 있다. 제2 구동롤러(120)는 제1 구동롤러(110)와 이격되게 설치되고, 필라멘트(F)를 히트 노즐(20)로 이동 시킬 수 있다.

제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)는 구동부(미도시)에 연결되어 회전 할 수 있다. 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)는 상기 구동부에 각각 연결되어 동력을 전달 받거나, 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)는 하나의 구동부에 연결되어 동력을 전달 받을 수 있다. 제1 구동롤러(110)의 제1 회전속도와 제2 구동롤러(120)의 제2 회전속도는 컨트롤러(30)에 의해 제어될 수 있다.

상세히, 제2 구동롤러(120)에서 토출되는 필라멘트(F)의 선 속도는 제1 구동롤러(110)로 유입되는 필라멘트(F)의 선 속도보다 크도록 컨트롤러(30)에 의해 제어 될 수 있다. 필라멘트(F)는 히팅 블록(130)에 의해 연신되므로, 필라멘트(F)는 유입속도보다 토출속도가 더 커야 한다.

제1 구동롤러(110)의 제1 회전속도(V1)는 제2 구동롤러(120)의 제2 회전속도(V2)보다 작을 수 있다. 제2 회전속도(V2)가 제1 회전속도(V1)보다 크게 하여, 제1 구동롤러(110)로 유입되는 필라멘트(F)의 선 속도가 제2 구동롤러(120)에서 토출되는 필라멘트(F)의 선 속도보다 작게 할 수 있다. 즉, 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)의 크기가 유사하더라도, 컨트롤러(30)는 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)의 회전속도를 조절하여, 필라멘트의 유입속도보다 토출속도가 크게 할 수 있다.

히팅 블록(130)은 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120) 사이에 설치될 수 있다. 히팅 블록(130)은 이동하는 필라멘트(F)에 열을 가하여, 필라멘트(F)를 유연하게 한다. 히팅 블록(130)은 제1 온도로 필라멘트(F)에 열을 전달 할 수 있다. 제1 온도는 필라멘트(F)의 유리 전이 온도(Tg)보다 낮은 온도로 정의될 수 있다. 히팅 블록(130)에서 가하는 온도가 유리 전이 온도(Tg)보다 낮으므로, 필라멘트(F)는 소정의 유연성을 갖도록 변형될 수 있다.

히팅 블록(130)은 발열하여 필라멘트(F)에 열을 전달하는 구성으로, 히팅 블록(130)의 형상 및 구성은 특정 형상이나 구성에 한정되지 않는다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 히팅 블록(130)은 하우징(131), 제1 전원(132) 및 제1 가열라인(133)을 구비한 것을 중심으로 설명한다.

히팅 블록(130)은 컨트롤러(30)에 연결되어, 제1 전원(132)의 인가여부가 제어될 수 있다. 컨트롤러(30)는 제1 온도를 조절할 수 있다.

히팅 블록(130)은 필라멘트(F)를 연신시켜서, 제2 구동롤러(120)에서 배출된 필라멘트의 제2 굵기(d2)는 제1 구동롤러(110)로 유입되는 필라멘트(F)의 제1 굵기(d1)보다 가늘게 할 수 있다. 필라멘트(F)는 히팅 블록(130)에 의해 유연하게 변형되고, 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)의 속도 차이로 인해 제1 방향으로 연신될 수 있다. 따라서, 히팅 블록(130)을 통과한 필라멘트는 굵기가 가늘어 질 수 있다.

제1 가압롤러(140)는 제1 구동롤러(110)의 상측에 설치될 수 있다. 필라멘트(F)는 제1 구동롤러(110)와 제1 가압롤러(140) 사이의 간극을 통과하여 히팅 블록(130)으로 유입될 수 있다. 제1 가압롤러(140)는 제2 방향으로 이동할 수 있어, 제1 구동롤러(110)와 제1 가압롤러(140) 사이의 간극을 조절할 수 있다.

제1 가압롤러(140)는 제1 가압부(141)와 제1 선형이동부(142)를 구비할 수 있다. 제1 가압부(141)는 필라멘트(F)와 접촉하는 부분으로, 회전 가능하게 설치될 수 있다. 제1 선형이동부(142)는 일측은 제1 가압부(141)와 연결되고 타측은 다른 구성에 지지될 수 있다.

제1 가압롤러(140)는 컨트롤러(30)와 연결될 수 있으며, 컨트롤러(30)는 제1 선형이동부(142)가 제2 방향으로 이동시켜 제1 구동롤러(110)와 제1 가압롤러(140) 사이의 간극을 조절할 수 있다.

제2 가압롤러(150)는 제2 구동롤러(120)의 상측에 설치될 수 있으며, 제2 가압롤러(150)와 제2 구동롤러(120) 사이의 간극을 조절할 수 있다. 제2 가압롤러(150)는 제2 가압부(151)와 제2 선형이동부(152)를 구비할 수 있다. 제2 가압부(151)와 제2 선형이동부(152)는 제1 가압롤러(140)의 제1 가압부(141)와 제1 선형이동부(142)와 동일 또는 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 가압롤러(150)는 컨트롤러(30)와 연결될 수 있으며, 컨트롤러(30)는 제2 선형이동부(152)를 제2 방향으로 이동시켜서 제2 구동롤러(120)와 제2 가압롤러(150) 사이의 간극을 조절할 수 있다.

컨트롤러(130)는 제3 센서(173)와 제4 센서(174)로부터 필라멘트(F)의 굵기에 관한 데이터를 전송 받고, 제1 가압롤러(140)나 제2 가압롤러(150)의 위치를 조절하여 필라멘트(F)의 굵기를 조절할 수 있다.

3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)는 복수개의 센서들을 구비할 수 있다. 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)는 필라멘트(F)의 이동속도를 측정하는 센서들과, 필라멘트(F)의 굵기를 측정하는 센서들을 구비할 수 있다.

상세히, 제1 센서(171)는 제1 구동롤러(110)의 입구단에 설치되어 필라멘트(F)의 유입속도를 측정할 수 있으며, 제2 센서(172)는 제2 구동롤러(120)의 출구단에 설치되어 필라멘트(F)의 토출속도를 측정할 수 있다.

제3 센서(173)는 제1 구동롤러(110)의 입구단에 설치되어 제1 구동롤러(110)의 입구단에 설치되어 유입되는 필라멘트(F)의 제1 굵기(d1)를 측정할 수 있다. 제4 센서(174)는 제2 구동롤러(120)의 출구단에 설치되어 제2 구동롤러(120)에서 토출되는 필라멘트(F)의 제2 굵기를 측정할 수 있다.

컨트롤러(30)는 제1 센서(171) 내지 제4 센서(174)와 연결되어, 필라멘트(F)의 굵기 또는 토출 속도를 제어할 수 있다. 상세히, 컨트롤러(30)는 제1 센서(171) 또는 제2 센서(172)와 전기적으로 연결되어 필라멘트(F)의 제1 방향으로의 이동속도를 모니터링 할 수 있으며, 전송받은 데이터를 기초로 제1 구동롤러(110)의 회전속도나 제2 구동롤러(120)의 회전속도를 제어할 수 있다.

또한, 컨트롤러(30)는 제3 센서(173) 또는 제4 센서(174)와 전기적으로 연결되어 필라멘트(F)의 굵기를 모니터링 할 수 있으며, 전달받은 데이터를 기초로 컨트롤러(30)는 히팅 블록(130)의 제1 온도를 조절할 수 있다.

히트 노즐(20)은 노즐 바디(21)와 가열부(22)를 구비할 수 있다. 가열부(22)는 제2 전원(22a)과 제2 가열라인(22b)을 구비할 수 있다. 히트 노즐(20)은 제2 구동롤러(120)에서 토출된 필라멘트(F)가 장입되어 가열부(22)에 의해 열을 전달 받아 녹을 수 있도록 한다.

가열부(22)는 제2 온도로 필라멘트(F)를 가열할 수 있다. 제2 온도는 유리 전이 온도(Tg) 이상의 온도로 정의될 수 있다. 필라멘트(F)는 가열부(22)에 의해 녹여지고, 노즐 바디(21)에서 토출되어, 베이스 플레이트(5)에 출력물이 제작될 수 있다.

제1 가이드 롤러(51)는 제1 구동롤러(110)의 입구단에 설치될 수 있다. 제1 가이드 롤러(51)는 굴곡진 필라멘트(F)를 제1 구동롤러(110)로 안내 할 수 있다. 제2 가이드 롤러(52)는 제2 구동롤러(120)의 출구단에 설치될 수 있다. 제2 가이드 롤러(52)는 토출된 필라멘트(F)를 히트 노즐(20)로 안내할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)의를 도시한 개념도이다.

도 3을 참조하면, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치는 제1 구동롤러(210), 제2 구동롤러(220), 히팅 블록(230), 제1 가압롤러(240), 제2 가압롤러(250), 회전축(261) 및 조인트부(262)를 구비할 수 있다. 제1 구동롤러(210), 제2 구동롤러(220), 히팅 블록(230), 제1 가압롤러(240) 및 제2 가압롤러(250)는 본 발명의 일실시예의 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)의 제1 구동롤러(110), 제2 구동롤러(120), 히팅 블록(130), 제1 가압롤러(140), 제2 가압롤러(150)와 실질적으로 동일한바, 이하에서는 약술 또는 생략하기로 한다.

제1 구동롤러(210)의 제3 반경(R3)은 제2 구동롤러(220)의 제4 반경(R4)보다 작게 설치될 수 있다. 제1 구동롤러(210)의 제3 반경(R3)이 제2 구동롤러(220)의 제4 반경(R4)보다 작고, 제1 구동롤러(210)와 제2 구동롤러(220)가 같은 회전속도(V3)를 가지면, 제1 구동롤러(210)에 유입되는 필라멘트(F)의 선속도가 제2 구동롤러(220)에서 토출되는 필라멘트(F)의 선속도보다 작을 수 있다. 즉, 제1 구동롤러(210)와 제2 구동롤러(220)의 크기를 조절하여 필라멘트(F)의 유입속도와 토출속도를 조절할 수 있다.

제1 구동롤러(210)와 제2 구동롤러(220)는 회전축(261)에 의해 연결될 수 있다. 회전축(261)은 구동부(미도시)와 연결되어 구동력을 전달 받을 수 있다. 회전축(261)이 제1 구동롤러(210) 및 제2 구동롤러(220)에 구동력을 동시에 전달하는바, 제1 구동롤러(210)와 제2 구동롤러(220)의 구동시간의 차이로 인한 필라멘트(F)의 처짐이나 절단 등을 방지 할 수 있다. 또한. 구동부를 최소화 하고, 제1 구동롤러(210)와 제2 구동롤러(220) 사이의 거리를 최소화 하여 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치의 부피를 최소화 할 수 있다.

회전축(261)은 조인트부(262)에 의해 분리 가능하도록 설치될 수 있다. 또한, 조인트부(262)는 복수개의 기어모듈(미도시)을 구비하여, 제1 구동롤러(210)의 회전속도와 제2 구동롤러(220)의 회전속도를 조절할 수 있다.

도 4는 도1의 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)의 작동 방법을 도시한 블록도시이다.

도 4를 참조하면, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1)를 이용하여, 최종품을 제작하는 방법은 스풀(10)에 권취된 필라멘트(F)가 제1 구동롤러(110)에 유입되는 단계(S10)와, 히팅 블록이 필라멘트를 제1 온도로 가열하는 단계(S20)와, 연신된 필라멘트(F)가 제2 구동롤러(120)에서 토출되는 단계(S30) 및 히트 노즐이 필라멘트(F)를 제2 온도로 가열하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.

스풀(10)에 권취된 필라멘트(F)가 제1 구동롤러(110)에 유입되는 단계(S10)는 필라멘트(F)가 스풀(10)에서 풀어져서, 제1 구동롤러(110)에 장입될 수 있다. 필라멘트(F)는 스풀(10)에 감겨져 있었으므로, 풀어지더라도 소정의 구간이 만곡되게 변형될 수 있다. 제1 구동롤러(110)의 상측에 배치된 제1 가압롤러(140)는 필라멘트(F)를 소정의 힘으로 가압하여, 필라멘트(F)를 직선으로 변형시킬 수 있다.

히팅 블록이 필라멘트를 제1 온도로 가열하는 단계(S20)는 히팅 블록(130)이 필라멘트(F)를 제1 온도로 가열하여 필라멘트(F)를 유연하게 변형할 수 있다. 제1 온도는 필라멘트(F)의 유리 전이 온도(Tg)보다 낮은 온도인바, 필라멘트는 녹지는 않으나, 연신될 수 있을 정도로 유연해 질 수 있다.

연신된 필라멘트(F)가 제2 구동롤러(120)에서 토출되는 단계(S30)는 필라멘트(F)를 연신시켜서 토출할 수 있다. 히팅 블록(130)에 의해 유연해진 필라멘트(F)는 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)의 속도 차이로 인해 연신될 수 있다.

히트 노즐(20)이 필라멘트(F)를 제2 온도로 가열하는 단계(S40)는 히트 노즐(20)로 유입된 필라멘트(F)를 녹일 수 있다. 제2 온도는 필라멘트(F)의 유리 전이 온도(Tg) 이상의 온도인바, 필라멘트(F)는 녹고 히트 노즐(20)에서 토출될 수 있다.

3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1) 및 이의 작동방법은 히팅 블록(130)에 의해 필라멘트(F)의 유연성을 증가시켜 필라멘트(F)의 조절을 쉽게 할 수 있다. 히팅 블록(130)은 유리 전이 온도(Tg)보다 낮은 온도로 필라멘트(F)를 가열하여 필라멘트(F)의 유연성을 크게 할 수 있다. 유연성이 향상되면 필라멘트(F)는 히트 노즐(20)에 쉽게 장입될 수 있으며, 히트 노즐(20)에서 토출되는 필라멘트(F)의 액상 토출량을 쉽게 조절하여, 정교하고 미세한 최종품을 제작할 수 있다.

또한, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1) 및 이의 작동방법은 히팅 블록(130)이 필라멘트(F)의 굵기를 조절하는데 사용되는 것이다. 유연한 필라멘트(F)는 제1 방향으로 연신되어 굵기를 조절할 수 있으며, 제1 구동롤러(110)와 제2 구동롤러(120)의 속도를 조절하여 히트 노즐(20)로 필라멘트(F)를 주입할 수 있다.

또한, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치(1) 및 이의 작동방법은 히팅 블록(130)이 필라멘트(F)를 예열하고, 히트 노즐(20)에서 필라멘트(F)를 녹일 수 있는바, 필라멘트(F)의 품질을 향상시키고, 최종품 제작시간을 줄일 수 있다. 필라멘트(F)는 히팅 블록(130)에 의해 소정의 유연성을 가지도록 예열되는바, 히트 노즐(20)에서 빨리 녹을 수 있다. 또한, 필라멘트(F)는 히트 노즐(20)에서 예열된 뒤에 녹으므로 액상의 필라멘트(F)의 온도분포가 균일하게 형성될 수 있어 필라멘트(F)의 품질을 향상시킬 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1: 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치
10: 스풀
20: 히트 노즐
30: 컨트롤러
110: 제1 구동롤러
120: 제2 구동롤러
130: 히팅 블록
140: 제1 가압롤러
150: 제2 가압롤러
261: 회전축
262: 조인트부

Claims

유입된 필라멘트를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동롤러;
상기 제1 구동롤러와 이격되어 설치되며, 상기 필라멘트를 히트 노즐로 공급하는 제2 구동롤러;
상기 제1 구동롤러와 상기 제2 구동롤러 사이에 설치되며, 상기 필라멘트의 유리 전이 온도 보다 낮은 제1 온도로 상기 필라멘트를 가열하는 히팅 블록; 및
상기 제2 구동롤러에서 토출된 상기 필라멘트가 유입되고, 상기 유리 전이 온도 이상의 제2 온도로 상기 필라멘트를 가열하는 히트 노즐;을 포함하고,
상기 필라멘트는 상기 히팅 블록에서 상기 제1 방향으로 연신되어, 상기 제2 구동롤러에서 배출된 상기 필라멘트의 굵기가 상기 제1 구동롤러로 유입되는 상기 필라멘트의 굵기보다 가늘며, 상기 히트 노즐에서 토출된 상기 필라멘트는 액체 상태인, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 구동롤러에서 토출되는 상기 필라멘트의 선 속도가 상기 제1 구동롤러로 유입되는 상기 필라멘트의 선 속도보다 크도록 상기 제1 구동롤러 및 상기 제2 구동롤러 중 적어도 하나의 회전 속도를 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하는, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 구동롤러의 회전속도는 상기 제1 구동롤러의 회전속도보다 큰, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치.
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제1 항에 있어서,
상기 제1 구동롤러 및 상기 제2 구동롤러 중 적어도 하나의 상측에 배치되고, 상기 필라멘트를 가압하는 가압롤러;를 더 포함하는, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치.
제5 항에 있어서,
상기 가압롤러는 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 이동하는, 3D 프린터용 필라멘트 공급 장치.
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