KR102227689B1 - Polymer based 3D printer with consolidation function - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본 발명에 의한 압밀 기능을 가진 3D 프린터에 관한 것이다. 본 발명에 의한 압밀 기능을 가진 3D 프린터는, 3D 프린팅용 재료가 토출되는 메인노즐이 탑재되고, 케이스에 3축(X,Y,Z축)에 대해 이동가능하게 설치되는 성형헤드; 상기 성형헤드의 메인노즐부터 토출된 재료가 적층되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 층을 이루면서 적층되는 상기 재료를, 최종 성형물 완성 이전에 압밀시켜 주기 위한 압밀장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a 3D printer having a consolidation function according to the present invention. A 3D printer having a consolidation function according to the present invention includes: a molding head mounted with a main nozzle from which a material for 3D printing is discharged, and movably installed in a case with respect to three axes (X, Y, and Z axes); A stage in which the material discharged from the main nozzle of the shaping head is stacked; And a consolidation device for consolidating the material to be laminated while forming a layer on the stage before completion of the final molded product.
Description
본 발명은 압밀 기능을 가진 3D 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필라멘트를 녹여 정해진 형상을 성형하는 FDM 방식 (혹은 이 방식을 포함한 섬유강화복합재료 성형)의 3D 프린터에 있어서 원재료의 강도보다 매우 낮은 강도로 성형되는 단점을 보완할 수 있도록 적층하는 과정에서 강도 향상을 위한 압밀공정을 수행할 수 있게 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터에 관한 것이다. The present invention relates to a 3D printer having a consolidation function, and more particularly, in a 3D printer of the FDM method (or fiber-reinforced composite material molding including this method) in which a filament is melted to form a predetermined shape, the strength of the raw material is much lower than that of the raw material. The present invention relates to a 3D printer having a consolidation function capable of performing a consolidation process to improve strength in the process of lamination to compensate for the disadvantages of forming with strength.
FDM 방식의 3D 프린터는, 가는 실 같은 필라멘트 형태의 열가소성 물질을 노즐 안에서 녹여 얇은 필름 형태로 출력하여 한층 한층 적층해 나가면서 3D 프린팅하는 장치로서, 사용되는 메인노즐 고열로 플라스틱 필라멘트를 녹이고 토출되는 필라멘트는 상온에서 경화됨으로써 3D 구조체 성형을 가능하게 한다. The FDM type 3D printer is a device that melts a thermoplastic material in the form of a filament like a fine thread in a nozzle, prints it in a thin film, and prints it in the form of a thin film.The main nozzle is a filament that melts and discharges plastic filaments with high heat. Is cured at room temperature to enable 3D structure molding.
이러한 FDM 방식의 3D 프린터는, 다른 방식의 3D 프린터에 비해 장치의 구조와 프로그램이 간단하기 때문에 장비 가격과 유지보수 비용이 낮은 장점이 있으나, 용융된 필라멘트를 정해진 경로에 적층하는 방식이므로 경화된 구조물의 밀도가 원재료 밀도에 비해 낮고, 용융접착 계면의 강도가 낮아 일반적으로 원재료의 강도보다 매우 낮은 단점이 있다. 특히, 고분자기지(polymer matrix) 섬유강화복합재료 3D 프린터의 경우도 섬유와 결합하는 고분자기지와의 계면 강도가 낮아 높은 강도를 기대하기 어려운 단점이 있다. Compared to other types of 3D printers, the FDM type 3D printer has the advantage of low equipment price and maintenance cost because the device structure and program are simpler than other types of 3D printers. The density of the raw material is lower than that of the raw material, and the strength of the melt-adhesive interface is low, which is generally very lower than that of the raw material. In particular, a polymer matrix fiber-reinforced composite material 3D printer has a disadvantage that it is difficult to expect high strength due to low interfacial strength with a polymer base that bonds to the fiber.
이러한 낮은 강도는 프린팅 공정 중 용융된 고분자 재료의 압밀과정이 누락되어 발생하는 경우가 많으므로 3D 프린팅과 압밀공정을 연계한 시스템 개발이 요구되고 있는 실정이다.Such low strength is often caused by the omission of the consolidation process of the molten polymer material during the printing process, and therefore, the development of a system linking 3D printing and the consolidation process is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 층을 형성시키면서 제품을 성형하는 도중에 압밀공정이 성형공정과 교번하여 수행될 수 있게 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터를 제공하고자 하는 것이다.The present invention was conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a 3D printer having a consolidation function that allows the consolidation process to be performed alternately with the molding process while forming a product while forming a layer. I want to.
본 발명의 다른 목적은 성형물의 압밀 공정이 정밀하고 효율적으로 이루어질 수 있게 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a 3D printer having a consolidation function that enables the consolidation process of a molding to be accurately and efficiently performed.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 압밀 기능을 가진 3D 프린터는, 3D 프린팅용 재료가 토출되는 메인노즐이 탑재되고, 케이스에 3축(X,Y,Z축)에 대해 이동가능하게 설치되는 성형헤드; 상기 성형헤드의 메인노즐부터 토출된 재료가 적층되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 층을 이루면서 적층되는 상기 재료를, 최종 성형물 완성 이전에 압밀시켜 주기 위한 압밀장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A 3D printer having a consolidation function according to the present invention for achieving the above object is equipped with a main nozzle through which a material for 3D printing is discharged, and is installed to be movable about three axes (X, Y, Z axes) on the case. Forming head; A stage in which the material discharged from the main nozzle of the shaping head is stacked; And a consolidation device for consolidating the material to be laminated while forming a layer on the stage before completion of the final molded product.
상기 압밀장치는, 상기 성형헤드에 승강 가능하게 설치되어서, 상기 메인노즐 의한 성형물 성형시에는 상승 동작을 하여 그 메인노즐 간섭되지 않는 위치에 배치되고, 성형 공정이 중단되고 압밀 공정 수행시에는 하강 동작을 하여 상기 적층된 재료를 압밀시키는 프레스부재;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The consolidation device is installed to be elevating on the molding head, so that when the molding is formed by the main nozzle, it moves upward and is placed in a position where the main nozzle does not interfere, the molding process is stopped, and the consolidation process is lowered when the consolidation process is performed. And a press member for consolidating the laminated material.
상기 메인노즐은 상기 성형헤드에 승강 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. It is preferable that the main nozzle is installed to be elevating on the molding head.
상기 압밀장치는, 상기 성형헤드와는 이격된 위치에 설치되는 압밀용 지그와, 상기 압밀용 지그에 승강 가능하게 설치되는 프레스부재;를 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 스테이지는, 상기 케이스에 상대이동 가능하게 설치되어서, 상기 메인노즐에 의한 성형물 성형시에는 위치고정되고, 성형 공정이 중단되고 압밀 공정 수행시에는 상기 프레스부재 측으로 위치이동되도록 구성될 수 있다. The consolidation device may include a consolidation jig installed at a position spaced apart from the molding head, and a press member installed to be elevating and descending on the consolidation jig, and the stage moves relative to the case. It may be installed so that the position is fixed during molding of the molded product by the main nozzle, the molding process is stopped, and the position is moved toward the press member when the consolidation process is performed.
상기 프레스부재는 효과적인 압밀을 위해 열선과 같은 히팅수단을 포함하여 이루어져서, 프레싱 전이나 프레싱 과정 중 승온시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 더불어, 프레싱 부재를 실리콘 고무와 같은 연성재료로 구성하여 압밀시 성형물(A)에 균일한 압력을 가할 수 있게 할 수 있다.It is preferable that the press member includes a heating means such as a hot wire for effective consolidation, and is configured to increase the temperature before pressing or during the pressing process. In addition, the pressing member can be made of a soft material such as silicone rubber, so that a uniform pressure can be applied to the molded product A during consolidation.
본 발명은, 상기 스테이지에, 상기 성형물을 사이에 두고 그 성형물에 접근 및 이격 가능하도록 상대이동 가능하게 설치되고, 층을 이루면서 점진적으로 증가되는 높이를 갖는 성형물을 압밀시킬 수 있도록 상하로 승강 가능하게 설치되며, 상기 성형물과 경계를 이루는 대향면이 그 성형물의 외면과 대응되는 형성으로 형성되는 한 쌍의 압밀용 틀부재들을 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. The present invention is installed on the stage so as to be relatively movable so as to be accessible and spaced apart from the molded product with the molded product interposed therebetween, and the molded product having a height that gradually increases while forming a layer can be lifted up and down so as to be able to compact It is installed, and it is also possible to further include a pair of consolidation frame members formed in a shape corresponding to the outer surface of the molded object and the opposite surface forming the boundary with the molded object.
또한, 본 발명은, 상기 성형물의 외면과 대응되는 형상의 내면을 갖는 압밀용 틀부재를, 그 성형물의 외측에 3D 프린팅에 의한 적층 방식으로 형성시킬 수 있게 하는 틀부재 성형장치;를 더 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 틀부재 성형장치는, 상기 성형헤드에 승강 가능하게 설치되어서 상기 메인노즐에 의한 성형물 성형시에는 상승 동작을 하여 그 메인노즐과 간섭되지 않는 위치에 배치되고 상기 압밀용 틀부재 성형시에는 하강 동작을 하여 상기 성형물의 외측에 압밀용 틀부재를 적층 형성시키는 서브 노즐;을 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. In addition, the present invention further comprises a frame member forming apparatus for forming a consolidation frame member having an inner surface having a shape corresponding to the outer surface of the molded article in a lamination method by 3D printing on the outer side of the molded article. The frame member forming apparatus is installed to be elevating to the forming head, so that when forming the molded product by the main nozzle, the frame member is formed at a position that does not interfere with the main nozzle by raising and lowering it. It is possible to include a sub-nozzle for stacking and forming a consolidation frame member on the outside of the molded article by performing a lowering operation at the time.
상기 서브 노즐로부터 토출되는 재료는 설탕과 소금 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the material discharged from the sub nozzle contains any one of sugar and salt.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 압밀 기능을 가진 3D 프린터는, 스테이지에 필라멘트 한 층을 용융하여 적층한 후 압밀공정을 하는 과정을 반복적으로 구현함으로써, 완성품의 밀도를 향상시켜 강도 보완을 가능하게 하고, 복합재료 프린팅의 경우 섬유와 고분자기지간의 접착강도를 증대시킬 수 있게 하는 효과를 가진다. In the 3D printer having the consolidation function according to the present invention having the configuration as described above, by repeatedly implementing the process of performing a consolidation process after melting and laminating a layer of filaments on a stage, the density of the finished product is improved to enhance strength. And, in the case of composite material printing, it has the effect of increasing the adhesive strength between the fiber and the polymer base.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압밀 기능을 가진 3D 프린터의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명 일실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명 일실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명 또 다른 실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명 또 다른 실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명 또 다른 실시예의 최종 성형물 성형 과정을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명 또 다른 실시예의 구성 및 성형공정과 압밀공정을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the configuration of a 3D printer having a consolidation function and an operation performed during a molding process according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining an operation performed during the consolidation process according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the configuration of an embodiment of the present invention and an operation performed during a molding process.
4 is a view for explaining an operation performed during the consolidation process according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the present invention and an operation performed during a molding process.
6 is a view for explaining an operation performed during the consolidation process according to another embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the present invention and an operation performed during a molding process.
8 is a view for explaining an operation performed during the consolidation process according to another embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a final molding process according to another embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the present invention and a forming process and a consolidation process.
이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이하의 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아님은 당연할 것이다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.In the following description, in order to clarify an understanding of the present invention, a description of known techniques for features of the present invention will be omitted. The following embodiments are detailed descriptions to aid understanding of the present invention, and it will be natural that the scope of the present invention is not limited. Accordingly, an equivalent invention that performs the same function as the present invention will also fall within the scope of the present invention.
그리고, 이하의 설명에서 동일한 식별 기호는 동일한 구성을 의미하며, 불필요한 중복적인 설명 및 공지 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 발명의 배경이 되는 기술에 대한 기재 내용과 중복되는 이하의 본 발명의 각 실시예에 관한 설명 역시 생략하기로 한다.In addition, in the following description, the same identification symbols mean the same configuration, and unnecessary redundant descriptions and descriptions of known technologies will be omitted. In addition, the description of each of the embodiments of the present invention, which overlaps with the description of the technology behind the background of the present invention, will also be omitted.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 압밀 기능을 가진 3D 프린터를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a 3D printer having a consolidation function according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압밀 기능을 가진 3D 프린터의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the configuration of a 3D printer having a consolidation function and an operation performed during a molding process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating an operation performed during the consolidation process according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압밀 기능을 가진 3D 프린터는, 성형 공정과 교번하여 압밀 공정이 수행되게 함으로써 성형물(A)의 강도를 보완할 수 있게 하는 것으로, 성형헤드(10)와 스테이지(20)와 압밀장치를 포함하여 이루어진다.As shown in these drawings, the 3D printer having a consolidation function according to an embodiment of the present invention allows the consolidation process to be performed by alternating with the molding process to compensate the strength of the molded article (A). It comprises a
상기 성형헤드(10)는, 3D 프린팅용 재료가 토출되는 메인노즐(12)이 탑재되는 부분으로, 케이스에 3축(X,Y,Z축)에 대해 이동가능하게 설치되어서 그 케이스에 마련된 스테이지(20)에 3차원 성형물(A) 형성을 가능하게 한다. The
이러한 성형헤드(10)에는, 3D 프린팅용 재료들 중 하나인 가는 실 같은 필라멘트 형태의 열가소성 물질을 상기 메인노즐(12) 안에서 녹여 토출시킬 수 있도록, 상기 재료를 히팅시키기 위한 히팅장치(도시되지 않음)가 마련된다. In this forming
상기 스테이지(20)는, 상기 성형헤드(10)의 메인노즐(12)부터 토출된 재료가 적층되는 부분이다. The
상기 압밀장치는, 상기 스테이지(20)에 층을 이루면서 적층되는 상기 재료를, 최종 성형물(A) 완성 이전에 압밀시켜 주기 위한 것으로, 도 1과 같이 한 층을 성형한 후 다음 층 성형 이전에 도 2와 같이 압밀공정을 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다. The consolidation device is for consolidating the material to be laminated while forming a layer on the
이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 압밀 기능을 가진 3D 프린터는, 스테이지(20)에 필라멘트 한 층을 용융하여 적층한 후 압밀공정을 하는 과정을 반복적으로 구현함으로써, 완성품의 밀도를 향상시켜 강도 보완을 가능하게 하고, 복합재료 프린팅의 경우 섬유와 고분자기지간의 접착강도를 증대시킬 수 있게 하는 효과를 가진다. The 3D printer having a consolidation function according to an embodiment of the present invention having such a configuration improves the density of the finished product by repeatedly implementing the process of performing a consolidation process after melting and laminating a layer of filaments on the
상기 압밀장치는, 상기 성형헤드(10)에 승강 가능하게 설치되는 프레스부재(14)를 포함하여 이루어져서, 성형헤드(10)에 탑재된 메인노즐(12)과 간섭없이 압밀 공정 수행을 가능하게 한다.The consolidation device includes a
즉, 상기 프레스부재(14)는, 도 1과 같이 상기 메인노즐(12)에 의한 성형물(A) 성형시에는 상승 동작을 하여 그 메인노즐(12) 간섭되지 않는 위치에 배치되고, 도 2와 같이 성형 공정이 중단되고 압밀 공정 수행시에는 하강 동작을 하여 상기 적층된 재료를 압밀시킨다.That is, the
여기서, 상기 프레스부재(14)는 프레싱 전이나 프레싱 과정에서 필라멘트 용융온도 근처까지 승온됨으로써 압밀효과를 극대화시킬 수 있도록, 상기 성형헤드에 마련된 히팅장치와는 별개의 히팅수단(도시되지 않음)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 더불어, 프레싱 부재를 실리콘 고무와 같은 연성재료로 구성하여 압밀시 프레스의 형상에 크게 영향을 받지 않고 성형물(A)에 비교적 균일한 압력을 부여할 수 있도록 구성될 수 있다. Here, the
상기 메인노즐(12)은 위치고정시켜 두고 상기 프레스부재(14)만을 승강시키도록 구성되어서, 상기 프레스부재(14)에 의한 압밀공정과 상기 메인노즐(12)에 의한 성형공정 수행시 간섭이 발생하지 않도록 구성될 수 있으나, 본 실시예에서는 상기 메인노즐(12) 또한 프레스부재(14)와 마찬가지로 상기 성형헤드(10)에 승강 가능하게 설치되어서 성형공정과 압밀공정의 교번 동작을 더욱 원활하게 구현할 수 있게 된다. The
한편, 도 3은 본 발명의 일실시예의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명 일실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이다. Meanwhile, FIG. 3 is a view for explaining a configuration of an embodiment of the present invention and an operation performed during a molding process, and FIG. 4 is a view for explaining an operation performed during a consolidation process according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 채용된 압밀 장치(40)는, 성형헤드(30)와는 이격된 위치에 설치되는 압밀용 지그(42)와, 상기 압밀용 지그(42)에 승강 가능하게 설치되는 프레스부재(44)를 포함하여 이루어진다. The
그리고, 성형물(A)이 만들어지는 스테이지(50)는, 케이스에 상대이동 가능하게 설치되어서, 도 3와 같이 메인노즐에 의한 성형물(A) 성형시에는 위치고정되고, 도 4와 같이 성형 공정이 중단되고 압밀 공정 수행시에는 상기 프레스부재(44) 측으로 위치이동된다.And, the
상기 스테이지(50)를 이동시키기 위한 구성은 도시되지는 않았지만, 예컨대 모터에 의해 회전되고 스테이지(50)의 이동방향을 따라 길게 형성되는 이송스크류와 그 이송스크류의 회전운동을 스테이지(50)의 직선운동으로 변환시켜 주는 너트부재로 구현할 수 있음은 물론이다. Although the configuration for moving the
즉, 상기 너트부재를 상기 스테이지(50)의 성형물(A)이 놓이는 적층면(상면)과 반대측에 마련된 하면에 형성시키고, 상기 이송스크류를 너트부재에 나사결합시키는 것에 의해 상기 스테이지(50)를 이동시킬 수 있게 하는 구조를 구현시킬 수 있게 된다. That is, by forming the nut member on the lower surface provided on the opposite side to the stacking surface (upper surface) on which the molded product A of the
이러한 구성을 가지는 본 실시예는 기존 3D 프린터와는 별도로 압밀 장치(40)를 마련하여 두고 스테이지(50)를 압밀 장치(40) 측으로 이동시키는 구조 변경에 의해 성형 공정 및 압밀 공정 수행이 가능하게 됨으로써, 기존 3D 프린터의 구조를 크게 변형시키지 않고도 추가적인 압밀 공정 수행을 가능하게 하는 장점을 도출한다.In this embodiment having such a configuration, a
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압밀 기능을 가진 3D 프린터를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a 3D printer having a consolidation function according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명 또 다른 실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the present invention and an operation performed during a molding process, and FIG. 6 is a view for explaining an operation performed during the consolidation process according to another embodiment of the present invention.
본 실시예는, 스테이지(70)에 적층 형성되는 성형물(A)과 인접한 위치에 설치되고 상기 성형물(A)과 경계를 이루는 대향면이 그 성형물(A)의 외면과 대응되는 형성으로 형성되는 적어도 한 쌍의 압밀용 틀부재(60)들을 포함하여 이루어진다.In this embodiment, at least, the facing surface is installed at a position adjacent to the molding (A) that is formed stacked on the stage (70), and the opposite surface forming the boundary with the molding (A) is formed to correspond to the outer surface of the molding (A). It consists of a pair of consolidation frame members (60).
이러한 한 쌍의 압밀용 틀부재(60)들은, 도 5와 같이, 상기 성형물(A)을 사이에 두고 서로 대향 배치되되, 도 6의 (a)와 같이 상기 스테이지(70)에, 상기 성형물(A)을 사이에 두고 그 성형물(A)에 접근 및 이격 가능하도록 상대이동 가능하게 설치되고, 또한 도 6의 (b)와 같이 층을 이루면서 점진적으로 증가되는 높이를 갖는 성형물(A)을 압밀시킬 수 있도록 상하로 승강 가능하게 설치된다. Such a pair of
상기 압밀용 틀부재(60)를 승강시키기 위한 구성은 다양한 구조로 구현할 수 있으나, 도시되지는 않았지만 예컨대, 상기 압밀용 틀부재(60)가 놓여진 승강 브라켓(72)을 실린더 또는 모터와 이송스크류 조합으로 구현할 수 있음은 물론이다. The configuration for raising and lowering the
또한, 상기 압밀용 틀부재(60)들은 성형대상인 성형물이 복잡한 형상인 경우에 필요에 따라 한 쌍이 아니라 여러 피스로 구성될 수 있음은 물론이다. In addition, it goes without saying that the
이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 도 5와 같이, 압밀용 틀부재(60)가 성형물(A)에 대해 이격된 상태에서 메인노즐(82)을 이용하여 성형공정을 수행하고, 도 6의 (a)와 같이 압밀용 틀부재(60)를 성형물(A)에 접근시킨 후 프레스부재(84)와 압밀용 틀부재(60)를 이용하여 압밀공정을 수행할 수 있도록 구성됨으로써, 압밀의 정밀성을 더욱 향상시킬 수 있게 한다. In the present embodiment having such a configuration, as shown in FIG. 5, the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 구성 및 성형공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명 또 다른 실시예의 압밀공정시 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 본 발명 또 다른 실시예의 최종 성형물(A) 성형 과정을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the present invention and an operation performed during the molding process, FIG. 8 is a view for explaining the operation performed during the consolidation process according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 The present invention is a view for explaining the final molding (A) molding process of another embodiment.
본 실시예는 성형물(A)의 압밀시 그 압밀의 정밀성을 높일 수 있게 하는 압밀용 틀부재(B)를 성형하기 위한 틀부재 성형장치를 더 포함하여 이루어진다. The present embodiment further comprises a frame member forming apparatus for forming a consolidation frame member (B), which makes it possible to increase the precision of the consolidation during consolidation of the molded product (A).
즉, 상기 틀부재 성형장치는, 상기 성형물(A)의 외면과 대응되는 형상의 내면을 갖는 압밀용 틀부재(B)를, 그 성형물(A)의 외측에 3D 프린팅에 의한 적층 방식으로 형성시킬 수 있게 하는 것으로, 성형헤드(100)에 탑재된 메인 노즐(102)과는 별개로 서브 노즐(104)을 포함하여 이루어진다.That is, the frame member molding apparatus is to form a consolidation frame member (B) having an inner surface of a shape corresponding to the outer surface of the molded product (A) by a lamination method by 3D printing on the outside of the molded product (A). In order to be able to do so, it includes a
상기 서브 노즐(104)은, 상기 성형헤드(100)에 승강 가능하게 설치되어서 도 7의 (b)와 같이 상기 메인 노즐(102)에 의한 성형물(A) 성형시에는 상승 동작을 하여 그 메인 노즐(102)과 간섭되지 않는 위치에 배치되고, 도 7의 (a)와 같이 상기 압밀용 틀부재(B) 성형시에는 하강 동작을 하여 상기 성형물(A)의 외측에 압밀용 틀부재(B)를 적층 형성시킨다.The sub-nozzle 104 is installed to be elevating in the forming
이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 도 7과 같이 메인 노즐(102)과 서브 노즐(104)을 이용하여 성형물(A)과 함께 압밀용 틀부재(B)를 성형하고, 도 8의 (a)와 같이 프레스부재(110)를 이용하여 압밀공정을 수행할 수 있게 하며, 도 9의 (a)와 같이 층을 이루면서 최종 성형물(A)과 압밀용 틀부재(B)를 형성시킨 후 도 9의 (b)와 같이 물이나 기타 용매로 압밀용 틀부재(B)를 녹여 최종 성형물(A)만 남길 수 있도록 구성됨으로써, 압밀 정밀성 향상을 위한 틀부재를 별도의 설비에 의하지 않고 제품 성형공정시 함께 형성할 수 있도록 하여, 정밀하고 효율적인 압밀 기능 구현을 통해 제품의 강도를 더욱 향상시킬 수 있게 한다. In the present embodiment having such a configuration, as shown in FIG. 7, a frame member for consolidation (B) is formed together with a molded object (A) using the
상기 서브 노즐(104)로부터 토출되는 재료는 3D 프린팅 재료로 사용되고 있는 설탕과 소금 중 어느 하나를 포함하여 이루어져서, 비교적 저가이면서 주변에서 쉽게 입수할 수 있는 재료를 용매로 사용할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. It is preferable that the material discharged from the sub-nozzle 104 contains any one of sugar and salt used as a 3D printing material, so that a material that is relatively inexpensive and readily available in the vicinity can be used as a solvent. .
도 10은 본 발명 또 다른 실시예의 구성 및 성형공정과 압밀공정을 설명하기 위한 도면이다. 10 is a view for explaining the configuration of another embodiment of the present invention and a forming process and a consolidation process.
본 실시예는, 성형물(A)의 외면과 대응되는 형상의 내면을 갖는 압밀용 틀부재(B)를, 그 성형물(A)의 외측에 3D 프린팅에 의한 적층 방식으로 형성시킬 수 있게 하는 틀부재 성형장치를 더 포함하되, 앞에서 설명한 실시예들과는 달리, 틀부재 성형장치로 상기 성형물 성형을 위한 메인노즐(112)이 채용되었다. In this embodiment, a frame member for consolidation (B) having an inner surface of a shape corresponding to the outer surface of the molded product (A) can be formed on the outside of the molded product (A) in a lamination method by 3D printing It further includes a molding device, but unlike the above-described embodiments, a
즉, 상기 메인노즐(112)로 상기 성형물(A) 뿐만 아니라 틀부재(B)도 적층 형성할 수 있도록 하여, 틀부재(B) 성형을 위한 별도의 성형 장치가 요구되지 않게 됨에 따라, 설비의 간소화를 이룰 수 있게 한다. That is, as the
다만, 이러한 실시예에 의하면 틀부재(B)를 성형물(A)로부터 원활하게 분리시킬 수 있도록, 상기 메인노즐(112)로 상기 성형물(A)과 틀부재(B)를 적층 형성하되, 그 성형물(A)과 틀부재(B) 사이에 갭(G)이 형성되게 하는 것이 바람직하다. However, according to this embodiment, the molded product A and the frame member B are stacked with the
이와 같이, 성형물(A)과 틀부재(B) 사이에 갭이 형성되는 실시예에 의하면, 틀부재(B)의 성형이 원활하게 이루어질 수 있게 하는 장점이 있으나, 압밀 과정에서 성형물(A)의 틀부재(B)에 대한 상대위치가 고정되지 않을 수 있다. In this way, according to the embodiment in which the gap is formed between the molded product (A) and the frame member (B), there is an advantage that the molding of the frame member (B) can be made smoothly, but in the consolidation process, the molded product (A) is The relative position to the frame member (B) may not be fixed.
따라서, 이러한 점을 보완하기 위해 그 갭(G)의 일부분을 브릿지(E) 형태로 성형하여 성형물(A)과 틀부재(B)가 서로 연결되게 하며, 상기 성형물(A) 성형 완료 후에는 상기 브릿지(E)를 통해 연결되어 있는 성형물(A)과 틀부재(B)를 서로 분리시켜 줄 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. Therefore, in order to compensate for this point, a part of the gap (G) is formed in the form of a bridge (E) so that the molding (A) and the frame member (B) are connected to each other, and after the molding (A) is completed, the It is preferable to be configured to separate the molded material (A) and the frame member (B) connected through the bridge (E) from each other.
이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. Various embodiments of the present invention have been described above, but the present embodiment and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention, and are included in the specification and drawings of the present invention. It will be apparent that all modified examples and specific embodiments that can be easily inferred by a person skilled in the art within the scope of the technical idea are included in the scope of the present invention.
10:성형헤드 12:메인노즐
14:프레스부재 20:스테이지
A:성형물10: molding head 12: main nozzle
14: press member 20: stage
A: Molded object
Claims (9)
상기 성형헤드의 메인노즐부터 토출된 재료가 적층되는 스테이지;
상기 스테이지에 층을 이루면서 적층되는 상기 재료를, 최종 성형물 완성 이전에 압밀시켜 주기 위한 압밀장치; 및
상기 스테이지에, 상기 성형물을 사이에 두고 그 성형물에 접근 및 이격 가능하도록 상대이동 가능하게 설치되고, 층을 이루면서 점진적으로 증가되는 높이를 갖는 성형물을 압밀시킬 수 있도록 상하로 승강 가능하게 설치되며 상기 성형물과 경계를 이루는 대향면이 그 성형물의 외면과 대응되는 형성으로 형성되는 한 쌍의 압밀용 틀부재들;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터.A molding head mounted with a main nozzle through which a material for 3D printing is discharged, and installed to be movable about three axes (X, Y, and Z axes) on the case;
A stage in which the material discharged from the main nozzle of the shaping head is stacked;
A consolidation device for consolidating the material to be laminated while forming a layer on the stage before completion of a final molded product; And
On the stage, it is installed to be relatively movable so as to be accessible and spaced apart from the molding with the molding interposed therebetween, and it is installed so as to be able to move up and down so that the molding having a height that gradually increases while forming a layer can be compacted, and the molding A 3D printer having a consolidation function, comprising: a pair of frame members for consolidation, in which an opposing surface bordered by a formation corresponding to the outer surface of the molded article is formed.
상기 압밀장치는, 상기 성형헤드에 승강 가능하게 설치되어서, 상기 메인노즐 의한 성형물 성형시에는 상승 동작을 하여 그 메인노즐과 간섭되지 않는 위치에 배치되고, 성형 공정이 중단되고 압밀 공정 수행시에는 하강 동작을 하여 상기 적층된 재료를 압밀시키는 프레스부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터.The method of claim 1,
The consolidation device is installed so as to be elevating on the molding head, so that when the molded product is formed by the main nozzle, it moves upward and is placed in a position where it does not interfere with the main nozzle, the molding process is stopped, and the consolidation process is lowered. A 3D printer having a consolidation function, comprising: a press member for consolidating the laminated material by operation.
상기 메인노즐은 상기 성형헤드에 승강 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터.The method of claim 2,
The main nozzle 3D printer with a consolidation function, characterized in that installed to be elevating to the molding head.
상기 압밀장치는, 상기 성형헤드와는 이격된 위치에 설치되는 압밀용 지그와, 상기 압밀용 지그에 승강 가능하게 설치되는 프레스부재;를 포함하여 이루어지고,
상기 스테이지는, 상기 케이스에 상대이동 가능하게 설치되어서, 상기 메인노즐에 의한 성형물 성형시에는 위치고정되고, 성형 공정이 중단되고 압밀 공정 수행시에는 상기 프레스부재 측으로 위치이동되는 것을 특징으로 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터.The method of claim 1,
The consolidation device includes a consolidation jig installed at a position spaced apart from the molding head, and a press member installed to be elevating and descending on the consolidation jig,
The stage is installed to be relatively movable in the case, and the position is fixed when the molded product is formed by the main nozzle, the forming process is stopped, and when the consolidation process is performed, the stage is moved to the press member side. 3D printer with a laptop.
상기 틀부재 성형장치는, 상기 성형헤드에 승강 가능하게 설치되어서 상기 메인노즐에 의한 성형물 성형시에는 상승 동작을 하여 그 메인노즐과 간섭되지 않는 위치에 배치되고 상기 압밀용 틀부재 성형시에는 하강 동작을 하여 상기 성형물의 외측에 압밀용 틀부재를 적층 형성시키는 서브 노즐;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터. A molding head mounted with a main nozzle through which a material for 3D printing is discharged, and installed to be movable about three axes (X, Y, and Z axes) on the case; A stage in which the material discharged from the main nozzle of the shaping head is stacked; A consolidation device for consolidating the material to be laminated while forming a layer on the stage before completion of a final molded product; And a frame member forming apparatus for forming a consolidation frame member having an inner surface of a shape corresponding to the outer surface of the molded product in a lamination method by 3D printing on the outside of the molded product, and
The frame member molding device is installed to be elevating to the molding head, so that when the molded product is formed by the main nozzle, it moves upward and is disposed at a position where it does not interfere with the main nozzle, and when the consolidation frame member is formed, it moves downward. 3D printer having a consolidation function, comprising: a sub-nozzle for laminating and forming a consolidation frame member on the outside of the molded article.
상기 서브 노즐로부터 토출되는 재료는 설탕과 소금 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터.The method of claim 6,
3D printer with a consolidation function, characterized in that the material discharged from the sub-nozzle comprises any one of sugar and salt.
상기 메인노즐로 상기 성형물과 틀부재를 적층 형성하되, 그 성형물과 틀부재 사이에 갭이 형성되게 하고, 그 갭의 일부분을 브릿지 형태로 성형하여 성형물과 틀부재가 서로 연결되게 하며, 상기 성형물 성형 완료 후에는 상기 브릿지를 통해 연결되어 있는 성형물과 틀부재를 서로 분리시켜 줄 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 압밀 기능을 가진 3D 프린터The method of claim 8,
The molded product and the frame member are stacked and formed with the main nozzle, and a gap is formed between the molded product and the frame member, and a part of the gap is formed in a bridge shape so that the molded product and the frame member are connected to each other, and the molding is formed. After completion, a 3D printer with a consolidation function, characterized in that it is configured to separate the molded object and the frame member connected through the bridge from each other.
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Citations (4)
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KR101642408B1 (en) * | 2015-09-18 | 2016-07-25 | 주식회사 네오시즈 | Raw material pressure device for a 3D printer and 3D printer using it |
KR20170062689A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 명지훈 | Three-dimensional printing apparatus |
KR101952947B1 (en) | 2017-07-10 | 2019-02-28 | 한국철도기술연구원 | Powder accumulating apparatus for minimization of support production for 3d printing |
KR102009146B1 (en) | 2017-12-20 | 2019-08-09 | 창원대학교 산학협력단 | A three dimensional printing method using metal powder |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101642408B1 (en) * | 2015-09-18 | 2016-07-25 | 주식회사 네오시즈 | Raw material pressure device for a 3D printer and 3D printer using it |
KR20170062689A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 명지훈 | Three-dimensional printing apparatus |
KR101952947B1 (en) | 2017-07-10 | 2019-02-28 | 한국철도기술연구원 | Powder accumulating apparatus for minimization of support production for 3d printing |
KR102009146B1 (en) | 2017-12-20 | 2019-08-09 | 창원대학교 산학협력단 | A three dimensional printing method using metal powder |
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