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KR20210141209A - 3d printing apparatus and method - Google Patents

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KR20210141209A
KR20210141209A KR1020200058583A KR20200058583A KR20210141209A KR 20210141209 A KR20210141209 A KR 20210141209A KR 1020200058583 A KR1020200058583 A KR 1020200058583A KR 20200058583 A KR20200058583 A KR 20200058583A KR 20210141209 A KR20210141209 A KR 20210141209A
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KR
South Korea
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powder
binder
layer
amount
supplied
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020200058583A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김경복
윤나경
조신후
윤덕우
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200058583A priority Critical patent/KR20210141209A/en
Publication of KR20210141209A publication Critical patent/KR20210141209A/en
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Abstract

The present invention relates to 3D printing device and method which accurately calculate an amount of a binder to be sprayed to powder in order to print a high quality of an output. As the 3D printing device capable of printing powder, which is a material of an output, in a binder jet method, the 3D printing device according to one embodiment of the present invention comprises a case which provides an output space where the powder is supplied to be output; a building plate which is disposed in the output space of the case to be elevated; and a measuring plate which is disposed at an upper side of the building plate to measure the mass of the powder supplied to the output space.

Description

3D 프린팅 장치 및 방법{3D PRINTING APPARATUS AND METHOD}3D printing apparatus and method

본 발명은 3D 프린팅 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분말에 분사될 바인더의 양을 정확하게 연산하여 고품질의 출력물을 프린팅할 수 있는 3D 프린팅 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing apparatus and method, and more particularly, to a 3D printing apparatus and method capable of printing a high-quality output by accurately calculating the amount of a binder to be sprayed on a powder.

3D 프린팅은 3차원 구조 제품을 성형하는 기술로 3차원 구조물을 신속하게 성형할 수 있을 뿐만 아니라 조립/해체가 불가능한 형상도 제작할 수 있는 장점이 있다. 이러한 3D 프린팅은 본격적인 연구가 시작된 지 오래되었고, 종래에는 3D 프린팅이 가능한 소재에 한계가 있고, 장비가 고가여서 항공 우주 관련 부품제작이나 자동차 등의 시제작품 제작 등 제한적인 분야에만 활용되는 등 널리 보급되지는 않았었으나, 최근 여러 가지 분야에 널리 사용이 시도되고 되어 그 활용 영역이 넓어지고 있다.3D printing is a technology for forming three-dimensional structural products, and has the advantage of not only rapidly forming three-dimensional structures, but also producing shapes that cannot be assembled/disassembled. Such 3D printing has long since started full-scale research, and conventionally, there are limits to materials that can be 3D printed, and the equipment is expensive, so it is widely used in limited fields such as aerospace-related parts production or prototype production of automobiles, etc. However, it has been widely used in various fields recently, and its application area is expanding.

3D 프린팅 기술은 크게 분류하여, 고체형 재료를 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식, 액체형 재료를 사용하는 SLA(Setero Lithography Apparatus) 방식 및 DLP(Digital Lighting Processing) 방식, 파우더형 재료를 사용하는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식 등 다양한 방식이 실시되고 있다.3D printing technology is broadly classified into FDM (Fused Deposition Modeling) method using solid material, SLA (Setero Lithography Apparatus) method and DLP (Digital Lighting Processing) method using liquid material, SLS using powder material Various methods such as (Selective Laser Sintering) method are being implemented.

3D 프린팅 기술 중 바인더 젯(Binder jet) 방식은 분말을 얇게 적층한 분말 베드에 액상의 바인더를 분사하는 방식이다. Among 3D printing technologies, the binder jet method is a method of spraying a liquid binder onto a powder bed in which powder is thinly stacked.

도 1은 일반적인 바인더 젯 방식의 3D 프린팅 기술을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a 3D printing technology of a general binder jet method.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 출력공간에 구비된 빌딩 플레이트(20)의 상부에 출력물(Pr)의 소재가 되는 분말을 공급한다. 그리고 분말 코터(40)를 사용하여 공급된 분말(P)의 상면을 평평하게 정리한다. 이때 형성되는 층을 n층이라고 지칭하도록 한다.As shown in (a) of FIG. 1 , the powder, which is the material of the output Pr, is supplied to the upper portion of the building plate 20 provided in the output space. And the upper surface of the supplied powder (P) is arranged flat using the powder coater (40). The layer formed at this time will be referred to as an n-layer.

이렇게 n층을 형성하였다면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 출력물(Pr)의 형태에 따라 기 설계된 패턴으로 바인더 분사수단(50)을 이용하여 n층에 바인더(B)를 분사한다. If the n-layer is formed in this way, as shown in FIG.

그리고, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 바인더 경화수단(60)을 이용하여 n층에 분사된 바인더(B)를 경화시킴으로써 분말(P)과 바인더(B)과 혼합된 제 1 영역(P+B)이 출력물(Pr)로 형성되도록 한다. 이때 n층 중 바인더(B)가 혼합되지 않은 영역은 분말 상태로 그대로 유지되는 제 2 영역(Pl)으로 남게 된다.And, by curing the binder (B) sprayed on the n-layer using the binder curing means 60 as shown in (c) of FIG. P+B) is formed as the output Pr. At this time, the region in which the binder (B) is not mixed among the n-layer remains as the second region Pl maintained in a powder state.

이렇게 제 1 영역(P+B)이 출력물(Pr)의 일부분으로 형성되었다면, 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 빌딩 플레이트(20)를 n층의 두께만큼 하강시킨다.If the first region P+B is formed as a part of the output Pr, the building plate 20 is lowered by an n-layer thickness as shown in FIG. 1D.

그리고, n층의 상부에 분말(P)을 공급하여 n+1층을 형성한다.Then, the n+1 layer is formed by supplying the powder (P) to the upper portion of the n-layer.

이렇게 n+1층이 형성되면, 상기의 과정을 순차적으로 반복하여 원하는 형상을 출력물을 얻는다.When the n+1 layer is formed in this way, the above process is sequentially repeated to obtain an output having a desired shape.

상기의 과정을 반복 실시하여 원하는 형상의 출력물을 얻었다면, 빌딩 플레이트(20)에서 출력물을 언로딩시키고, 출력물(Pr)의 주변에 잔류된 제 2 영역(Pl)를 제거하여 출력물(Pr)의 출력을 완료한다.If the above process is repeated to obtain an output having a desired shape, the output is unloaded from the building plate 20, and the second area Pl remaining around the output Pr is removed to obtain an output of the output Pr. complete the output.

한편, 일반적인 바인더 젯 방식의 3D 프린팅 기술은 고품질의 3차원 출력물을 형성시키기 위해서는 분말의 형상 및 입도의 사용이 제한적인 문제가 있다.On the other hand, the general binder jet 3D printing technology has a problem in that the use of the shape and particle size of the powder is limited in order to form a high-quality three-dimensional output.

3차원 출력물의 강도는 소재로 사용되는 분말과 바인더의 종류 및 바인더의 경화 상태에 의해 결정되는데, 바인더가 분말 사이에 완벽하게 침투하지 못하는 경우에는 출력물의 강도가 현저히 저하되는 문제가 발생된다.The strength of the 3D printout is determined by the type of powder and binder used as a material and the curing state of the binder.

그래서, 종래에는 단분산(mono dispersed)된 구형 분말(spherical particle)을 분말로 사용하고 있었기 때문에 소재 선택에 제한이 많은 문제가 있었고, 분말의 입도와 형상이 정밀하게 제어되어야 하는 단점이 있었다.Therefore, in the prior art, since mono-dispersed spherical particles were used as a powder, there were many problems in the selection of materials, and there was a disadvantage that the particle size and shape of the powder must be precisely controlled.

상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The content described as the background art above is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.

공개특허공보 제10-2018-000011153호 (2018.01.31)Laid-Open Patent Publication No. 10-2018-000011153 (2018.01.31)

본 발명은 분말이 공급되어 형성된 층의 기공 부피를 도출하여 분말에 분사될 바인더의 양을 정확하게 연산하여 분사함에 따라 고품질의 출력물을 프린팅할 수 있는 3D 프린팅 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a 3D printing apparatus and method capable of printing a high-quality output as the powder is supplied and the pore volume of the formed layer is derived, and the amount of the binder to be sprayed on the powder is accurately calculated and sprayed.

본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 프린팅 장치는 출력물의 소재가 되는 분말을 바인더 젯 방식으로 프린팅하는 3D 프린팅 장치로서, 상기 분말이 공급되어 출력되는 출력공간을 제공하는 케이스와; 상기 케이스의 출력공간에서 승하강되도록 배치되는 빌딩 플레이트와; 상기 빌딩 플레이트의 상면에 배치되어 출력공간으로 공급된 분말의 질량을 측정하는 측정 플레이트를 포함한다.A 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention is a 3D printing apparatus for printing a powder as a material of an output by a binder jet method, comprising: a case providing an output space through which the powder is supplied and output; a building plate arranged to be raised and lowered in the output space of the case; and a measuring plate disposed on the upper surface of the building plate to measure the mass of the powder supplied to the output space.

상기 케이스의 상부에 배치되어 상기 케이스의 출력공간으로 공급된 분말을 평평하게 정리하는 분말 코터와; 상기 케이스의 상부에 배치되어 상기 케이스의 출력공간으로 공급된 분말에 설계된 패턴 및 양으로 바인더를 분사하는 바인더 분사수단과; 상기 케이스의 상부에 배치되어 상기 바인더에 경화소스를 노출시켜 바인더를 경화시키는 바인더 경화수단을 더 포함한다.a powder coater disposed on the upper part of the case to flatten the powder supplied to the output space of the case; a binder spraying means disposed on the upper portion of the case and spraying the binder in a designed pattern and amount to the powder supplied to the output space of the case; It further includes a binder curing means disposed on the upper portion of the case to expose the curing source to the binder to cure the binder.

상기 측정 플레이트에서 측정되는 분말의 질량값을 이용하여 분말이 공급된 영역의 기공 부피를 연산하고, 연산된 기공 부피에 따라 상기 바인더 분사수단에서 분말로 분사되는 바인더의 양을 조정하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A control unit for calculating the pore volume of the area to which the powder is supplied by using the mass value of the powder measured by the measuring plate, and adjusting the amount of the binder sprayed as powder from the binder spraying means according to the calculated pore volume. characterized in that

상기 제어부는 측정된 분말의 질량값을 이용하여 공급된 분말의 충진밀도를 연산하고, 연산된 충진밀도를 이용하여 분말이 공급된 영역의 기공 부피를 연산하는 것을 특징으로 한다.The control unit calculates the packing density of the supplied powder using the measured mass value of the powder, and calculates the pore volume of the powder supplied region using the calculated packing density.

상기 측정 플레이트는 영역별로 구획되어 출력공간으로 공급된 분말의 영역별 질량을 측정하는 것을 특징으로 한다.The measurement plate is partitioned for each area and measures the mass of the powder supplied to the output space for each area.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 3D 프린팅 방법은 출력물의 소재가 되는 분말을 바인더 젯 방식으로 프린팅하는 3D 프린팅 방법으로서, 상기 분말을 출력공간에 공급하는 분말 공급단계와; 분말 코터를 사용하여 공급된 분말을 평평하게 정리하여 n층을 형성하는 레이어 형성단계와; n층의 질량값을 측정하는 질량 측정단계와; 측정된 분말의 질량값을 이용하여 n층에 분사되는 바인더의 양을 결정하는 바인더량 결정단계와; 결정된 바인더의 양을 출력물의 형태에 따라 설계된 패턴으로 n층에 분사하는 분사단계와; 경화소스를 n층에 분사된 바인더에 조사하여 바인더를 경화시키는 경화단계를 포함한다.On the other hand, a 3D printing method according to an embodiment of the present invention is a 3D printing method for printing a powder, which is a material of an output, in a binder jet method, comprising: a powder supplying step of supplying the powder to an output space; A layer forming step of flattening the supplied powder using a powder coater to form an n-layer; a mass measurement step of measuring the mass value of the n-layer; a binder amount determination step of determining the amount of the binder sprayed to the n-layer using the measured mass value of the powder; a spraying step of spraying the determined amount of binder on the n-layer in a pattern designed according to the shape of the output; and a curing step of curing the binder by irradiating a curing source to the binder sprayed on the n-layer.

상기 질량 측정단계는 n층을 영역별로 구획하여 각 영역별 질량을 별도로 측정하는 것을 특징으로 한다.The mass measurement step is characterized in that the n-layer is partitioned for each region and the mass for each region is separately measured.

상기 바인더량 결정단계는, 측정된 n층의 질량값을 이용하여 분말이 공급된 n층 내부의 기공 부피를 연산하고, 연산된 기공 부피에 바인더의 양을 결정하는 것을 특징으로 한다.The binder amount determining step is characterized by calculating the pore volume inside the n-layer to which the powder is supplied by using the measured mass value of the n-layer, and determining the amount of the binder in the calculated pore volume.

상기 바인더량 결정단계는, n층에 공급되는 분말의 이론 밀도와 측정된 n층의 질량값을 이용하여 n층에 공급된 분말의 부피를 연산하고, 연산된 분말의 부피와 n층의 전체 부피를 비교하여 n층 내부의 기공 부피를 연산하는 것을 특징으로 한다.The binder amount determining step calculates the volume of the powder supplied to the n-layer using the theoretical density of the powder supplied to the n-layer and the measured mass value of the n-layer, and the calculated volume of the powder and the total volume of the n-layer It is characterized in that the pore volume inside the n-layer is calculated by comparing the

상기 바인더량 결정단계는, 실시간으로 결정된 바인더의 양과 초기 설정된 바인더의 양을 비교하여 보정량을 도출하고, 도출된 보정량에 따라 초기 설정된 바인더의 양을 보정하는 것을 특징으로 한다.The binder amount determining step derives a correction amount by comparing the amount of the binder determined in real time with the amount of the initially set binder, and correcting the initially set amount of the binder according to the derived correction amount.

경화단계 이후에는, n층의 상부에 대하여 상기 분말 공급단계 내지 경화단계를 순차적으로 다수 회 반복하는 것을 특징으로 한다.After the curing step, it is characterized in that the powder supply step to the curing step are sequentially repeated a plurality of times with respect to the upper portion of the n-layer.

본 발명의 실시예에 따르면, 빌딩 플레이트에 공급되어 형성된 층의 기공 부피를 도출하여 분사될 바인더의 양을 정확하게 결정함에 따라 고품질의 출력물을 구현할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the effect of realizing a high-quality output can be expected by accurately determining the amount of the binder to be sprayed by deriving the pore volume of the layer formed by being supplied to the building plate.

또한, 공정 중 분말의 질량을 측정하여 바인더의 양을 결정하기 때문에 분말의 입자 형태에 제한을 두지 않고 불규칙하거나 다양한 형태의 분말을 사용하여 3D 프린팅을 할 수 있다.In addition, since the amount of the binder is determined by measuring the mass of the powder during the process, 3D printing can be performed using irregular or various types of powder without limiting the particle shape of the powder.

이에 따라 어떤 소재군에서나 분말의 입도와 형상이 정밀하게 제어될 필요성이 없기 때문에 소재를 선택하거나 제공하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다.Accordingly, since there is no need to precisely control the particle size and shape of the powder in any material group, the cost for selecting or providing a material can be reduced.

도 1은 일반적인 바인더 젯 방식의 3D 프린팅 기술을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 이용하여 3D 프린팅을 실시하는 과정을 보여주는 도면이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 분말이 공급된 n층의 기공 부피를 도출하는 과정을 설명하는 도면이며,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 분말이 공급된 n층의 기공 부피를 도출하는 과정을 설명하는 도면이다.
1 is a view showing a 3D printing technology of a general binder jet method,
2 is a view showing a 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing a process of performing 3D printing using a 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 and 5 are views for explaining the process of deriving the pore volume of the n-layer to which the powder is supplied according to an embodiment of the present invention;
6 is a view for explaining a process of deriving the pore volume of the n-layer to which the powder is supplied according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art will be completely It is provided to inform you. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치를 이용하여 3D 프린팅을 실시하는 과정을 보여주는 도면이다.2 is a diagram showing a 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a process of performing 3D printing using the 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 장치는 출력물의 소재가 되는 분말을 바인더 젯 방식으로 프린팅하는 3D 프린팅 장치로서, 분말(P)이 공급되어 출력되는 출력공간을 제공하는 케이스(10)와; 케이스(10)의 출력공간에서 승하강되도록 배치되는 빌딩 플레이트(20)와; 빌딩 플레이트(20)의 상면에 배치되어 출력공간으로 공급된 분말(P)의 질량을 측정하는 측정 플레이트(30)를 포함한다.As shown in FIG. 2 , the 3D printing apparatus according to an embodiment of the present invention is a 3D printing apparatus that prints a powder, which is a material of an output, in a binder jet method, and provides an output space in which the powder P is supplied and output. a case 10 and; a building plate 20 arranged to be raised and lowered in the output space of the case 10; It is disposed on the upper surface of the building plate 20 and includes a measuring plate 30 for measuring the mass of the powder (P) supplied to the output space.

그리고, 케이스(10)의 상부에 배치되어 케이스(10)의 출력공간으로 공급된 분말(P)을 평평하게 정리하는 분말 코터(40)와; 케이스(10)의 상부에 배치되어 상기 케이스(10)의 출력공간으로 공급된 분말(P)에 설계된 형태 및 양으로 바인더(B)를 분사하는 바인더 분사수단(50)과; 케이스(10)의 상부에 배치되어 바인더(B)에 경화소스를 노출시켜 바인더(B)를 경화시키는 바인더 경화수단(60)을 더 포함한다.And, a powder coater 40 disposed on the upper portion of the case 10 to flatten the powder (P) supplied to the output space of the case 10; a binder spraying means 50 disposed on the case 10 and spraying the binder B in a designed shape and amount to the powder P supplied to the output space of the case 10; It further includes a binder curing means 60 disposed on the upper portion of the case 10 to expose the curing source to the binder (B) to cure the binder (B).

이때, 케이스(10), 빌딩 플레이트(20), 분말 코터(40), 바인더 분사수단(50) 및 바인더 경화수단(60)은 일반적인 바인더 젯(Binder jet) 방식의 3D 프린팅 장치의 구성과 동일 또는 유사하게 적용된다. 또한, 케이스(10), 빌딩 플레이트(20), 분말 코터(40), 바인더 분사수단(50) 및 바인더 경화수단(60)은 특정 형태 및 방식에 제한되는 것이 아니라 바인더 젯(Binder jet) 기술이 구현될 수 있는 다양한 형태 및 방식으로 변경되어 실시될 수 있을 것이다.At this time, the case 10, the building plate 20, the powder coater 40, the binder spraying means 50, and the binder curing means 60 are the same as the configuration of a general binder jet type 3D printing device or similarly applied. In addition, the case 10, the building plate 20, the powder coater 40, the binder spraying means 50 and the binder curing means 60 are not limited to a specific shape and method, but a binder jet technology It may be changed and implemented in various forms and methods that may be implemented.

예를 들어 케이스(10)는 내부에 출력공간을 제공하는 수단으로서, 상부와 하부가 개방된 형태의 함체로 이루어질 수 있다.For example, the case 10 is a means for providing an output space therein, and may be formed of a housing having an open top and a bottom.

그래서 빌딩 플레이트(20)는 케이스(10)의 출력공간에 배치되어 승하강되도록 배치된다. 이때 빌딩 플레이트(20)는 출력공간의 평단면 형상에 대응되는 형상을 갖는 평판으로 마련되어 그 하부에 승하강수단이 마련될 수 있다.So, the building plate 20 is disposed in the output space of the case 10 so as to be raised and lowered. At this time, the building plate 20 may be provided as a flat plate having a shape corresponding to the flat cross-sectional shape of the output space, and an elevating means may be provided at a lower portion thereof.

그리고, 분말 코터(40)는 바(bar) 형태로 구비되어, 케이스(10)의 상부에 배치된다. 그래서 분말 코터(40)가 케이스(10)의 출력공간의 상부영역에서 수평방향으로 이동되면서 출력공간으로 공급된 분말의 상부 표면을 평평하게 정리시킨다.In addition, the powder coater 40 is provided in the form of a bar, and is disposed on the upper portion of the case 10 . Thus, the powder coater 40 moves in the horizontal direction in the upper region of the output space of the case 10 to flatten the upper surface of the powder supplied to the output space.

바인더 분사수단(50)은 출력물(Pr)의 형태에 따라 기 설정된 패턴 및 양에 따라 바인더(B)를 분사하는 수단으로서, 분말 코터(40)와 같이 케이스(10)의 상부에 배치되어 출력공간의 상부영역에서 수평방향으로 이동되면서 출력공간에 공급된 분말(P)로 바인더(B)를 분사시킨다.The binder spraying means 50 is a means for spraying the binder B according to a preset pattern and amount according to the shape of the output Pr, and is disposed on the upper portion of the case 10 like the powder coater 40 to the output space The binder (B) is sprayed with the powder (P) supplied to the output space while moving in the horizontal direction in the upper region of the

바인더 경화수단(60)은 분말 코터(40) 및 바인더 분사수단(50)과 같이 케이스(10)의 상부에 배치되어 출력공간의 상부영역에서 수평방향으로 이동되면서 출력공간에 분사된 바인더(B)에 경화 소스를 제공한다. 이때 경화 소스는 적외선(IR) 및 자외선(UV) 등과 같은 다양한 소스가 적용될 수 있다.The binder curing means 60 is disposed on the upper portion of the case 10 like the powder coater 40 and the binder spraying means 50 and is moved in the horizontal direction in the upper region of the output space and the binder (B) sprayed into the output space. to provide a curing source. In this case, various sources such as infrared (IR) and ultraviolet (UV) may be applied as the curing source.

한편, 본 실시예에서는 빌딩 플레이트(20)에 공급되는 분말(P)의 질량을 실시간으로 측정하여 바인더(B)의 분사량을 결정할 수 있도록 출력공간으로 공급되는 분말(P)의 질량을 측정하는 측정 플레이트(30)를 구비한다.Meanwhile, in this embodiment, the mass of the powder (P) supplied to the building plate 20 is measured in real time to determine the injection amount of the binder (B), so that the mass of the powder (P) supplied to the output space is measured A plate 30 is provided.

측정 플레이트(30)는 빌딩 플레이트(20)의 상면에 배치되어 출력공간으로 공급된 분말의 질량을 측정하는 수단으로서, 질량을 측정할 수 있는 다양한 방식의 측정수단이 적용될 수 있다.The measuring plate 30 is disposed on the upper surface of the building plate 20 and is a means for measuring the mass of the powder supplied to the output space, and various measuring means for measuring the mass may be applied.

예를 들어 측정 플레이트(30)는 평판 형태의 정밀 저울이 적용될 수 있다.For example, the measuring plate 30 may be a precision scale in the form of a flat plate.

그리고, 본 실시예는 측정 플레이트(30)에서 실시간으로 측정되는 분말(P)의 질량값을 이용하여 분말(P)이 공급된 영역의 기공 부피를 연산하고, 연산된 기공 부피에 따라 상기 바인더 분사수단(50)에서 분말(P)로 분사되는 바인더(B)의 양을 조정하는 제어부가 더 구비된다.And, in this embodiment, the pore volume of the area to which the powder P is supplied is calculated using the mass value of the powder P measured in real time by the measuring plate 30, and the binder is sprayed according to the calculated pore volume. A control unit for adjusting the amount of the binder (B) sprayed to the powder (P) in the means (50) is further provided.

이때 제어부는 측정된 분말(P)의 질량값을 이용하여 공급된 분말(P)의 충진밀도를 연산하고, 연산된 충진밀도를 이용하여 분말이 공급된 영역의 기공 부피를 연산한다.At this time, the control unit calculates the packing density of the supplied powder (P) using the measured mass value of the powder (P), and calculates the pore volume of the region to which the powder is supplied using the calculated packing density.

그래서, 제어부에서 실시간으로 결정된 바인더(B)의 양과 초기 설정된 바인더의 양을 비교하여 보정량을 도출하고, 도출된 보정량에 따라 초기 설정된 바인더(B)의 양을 실시간으로 보정한다.Therefore, the controller compares the amount of the binder (B) determined in real time with the amount of the initially set binder to derive a correction amount, and corrects the initially set amount of the binder (B) in real time according to the derived correction amount.

한편, 본 발명에서는 빌딩 플레이트(20)에 공급되는 분말의 영역별 질량을 영역별로 측정하여 보다 정확한 바인더(B)의 양을 도출할 수 있다.On the other hand, in the present invention, it is possible to derive a more accurate amount of the binder (B) by measuring the mass of each area of the powder supplied to the building plate 20 for each area.

이를 위하여 측정 플레이트(30)는 영역별로 구획되어 출력공간으로 공급된 분말(P)의 영역별 질량을 측정할 수 있도록 구비된다.To this end, the measurement plate 30 is provided so as to measure the mass of the powder (P) for each region divided by region and supplied to the output space.

예를 들어 평판 형태로 구비되는 측정 플레이트(30)를 소정 영역으로 구획하여 구획된 영역에서 각각 개별적으로 질량을 측정할 수 있도록 측정 플레이트(30)를 마련한다. 부연하자면, 평판 형태를 다수개로 분할하여 분할된 영역별로 각각 정밀 저율을 배치하여 측정 플레이트(31 ~ 36)를 구현할 수 있을 것이다.For example, the measuring plate 30 provided in the form of a flat plate is divided into predetermined regions, and the measuring plate 30 is provided so that the mass can be individually measured in each of the divided regions. In other words, it will be possible to implement the measuring plates 31 to 36 by dividing the plate shape into a plurality of pieces and placing a precision low rate for each divided area.

상기와 같이 구성된 3D 프린팅 장치를 이용하여 3D 프린팅하는 방법에 대하여 설명한다.A method of 3D printing using the 3D printing apparatus configured as described above will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 3D 프린팅 방법은 출력물의 소재가 되는 분말을 바인더 젯 방식으로 프린팅하는 3D 프린팅 방법이다.The 3D printing method according to an embodiment of the present invention is a 3D printing method of printing a powder, which is a material for an output, using a binder jet method.

3D 프린팅을 위하여 먼저 분말을 출력공간에 공급한다.(분말 공급단계)For 3D printing, powder is first supplied to the printing space. (Powder supply step)

분말 공급단계에서는 별도로 마련되어 케이스(10)의 출력공간으로 분말(P)을 공급하는 분말 공급수단을 이용하여 케이스(10)의 출력공간으로 분말(P)을 공급한다. 그래서 측정 플레이트(30)가 구비된 빌딩 플레이트(20)의 상부면에 분말(P)을 충분히 공급한다.In the powder supply step, the powder (P) is supplied to the output space of the case (10) by using a powder supply means for supplying the powder (P) to the output space of the case (10) provided separately. Therefore, the powder P is sufficiently supplied to the upper surface of the building plate 20 provided with the measuring plate 30 .

이때 사용되는 분말(P)은 출력물(Pr)에 따라 다양하게 선택되어 적용될 수 있다. 예를 들어 분말로는 모래, 세라믹 분말, 금속 분말, 플라스틱, 우드 입자, 섬유 물질, 셀룰로오스 및 락토오스 분말 등이 선택적으로 사용될 수 있다.In this case, the powder P used may be variously selected and applied according to the output Pr. For example, as the powder, sand, ceramic powder, metal powder, plastic, wood particles, fiber material, cellulose and lactose powder, etc. may be selectively used.

그리고, 도 3의 (a)와 같이 분말 코터(40)를 사용하여 공급된 분말을 평평하게 정리하여 n층을 형성한다.(레이어 형성단계)Then, as shown in Fig. 3 (a), using the powder coater 40, the supplied powder is arranged flat to form an n-layer. (Layer forming step)

이때 n층의 높이는 빌딩 플레이트(20)의 위치에 따라 결정된다.At this time, the height of the n-floor is determined according to the position of the building plate 20 .

그리고, 측정 플레이트(30)를 작동시켜 n층의 질량값을 실시간으로 측정한다.(질량 측정단계)Then, the measurement plate 30 is operated to measure the mass value of the n-layer in real time. (Mass measurement step)

이때 빌딩 플레이트(20)의 상부영역에 형성된 n층에 대하여 분말(P)의 전체 질량을 측정할 수 있지만, n층을 영역별로 구획하여 각 영역별 질량을 별도로 측정할 수 있다. At this time, the total mass of the powder P may be measured for the n-layer formed in the upper region of the building plate 20 , but the n-layer may be partitioned for each region and the mass for each region may be measured separately.

한편, n층 질량값이 측정되면 측정된 분말(P)의 질량값을 이용하여 n층에 분사되는 바인더(B)의 양을 결정한다.(바인더량 결정단계)On the other hand, when the mass value of the n-layer is measured, the amount of the binder (B) sprayed to the n-layer is determined using the measured mass value of the powder (P). (Binder amount determination step)

바인더량 결정단계는 측정된 n층의 질량값을 이용하여 분말(P)이 공급된 n층 내부의 기공 부피를 연산하고, 연산된 기공 부피에 바인더(B)의 양을 결정하는 단계이다.The binder amount determining step is a step of calculating the pore volume inside the n-layer to which the powder (P) is supplied by using the measured mass value of the n-layer, and determining the amount of the binder (B) in the calculated pore volume.

바인더(B)의 양을 결정하기 전에 n층을 형성하기 위하여 공급되는 분말(P)의 이론밀도를 이용하여 바인더(B)의 양이 초기 설정된다.Before determining the amount of the binder (B), the amount of the binder (B) is initially set using the theoretical density of the powder (P) supplied to form the n-layer.

한편, 설정된 n층의 높이와 분말(P)이 공급되는 빌딩 플레이트(20)의 면적을 이용하면 n층의 전체 부피를 도출할 수 있다. 그리고, 실시간으로 측정되는 n층의 질량값과 분말(P)의 이론 밀도를 이용하여 n층의 전체 부피 중 분말(P)이 차지하는 분말의 부피를 연산한다. 그래서 n층의 전체 부피와 실시간으로 연산된 분말(P)의 부피 차이만큼이 n층의 기공 부피가 된다.On the other hand, by using the set height of the n-floor and the area of the building plate 20 to which the powder P is supplied, the total volume of the n-floor can be derived. And, by using the mass value of the n-layer measured in real time and the theoretical density of the powder P, the volume of the powder occupied by the powder P among the total volume of the n-layer is calculated. So, the difference between the total volume of the n-layer and the real-time calculated volume of the powder P becomes the pore volume of the n-layer.

이렇게 기공 부피가 연산되면 이를 이용하여 n층에서의 출력물(Pr)에 해당되는 영역에 분사될 바인더(B)의 양을 결정할 수 있는 것이다.When the pore volume is calculated in this way, it is possible to determine the amount of the binder (B) to be sprayed on the area corresponding to the output (Pr) in the n-layer using this.

그래서, 실시간으로 결정된 바인더(B)의 양과 초기 설정된 바인더(B)의 양을 비교하여 보정량을 도출하고, 도출된 보정량에 따라 초기 설정된 바인더(B)의 양을 보정한다.So, a correction amount is derived by comparing the amount of the binder (B) determined in real time with the amount of the initially set binder (B), and the amount of the initially set binder (B) is corrected according to the derived correction amount.

이렇게 실시간으로 바인더(B)의 양이 보정되어 결정되었다면 도 3의 (b)와 같이 바인더 분사수단(50)을 이용하여 결정된 바인더(B)의 양을 출력물(Pr)의 형태에 따라 기 설계된 패턴으로 n층에 분사한다.(분사단계)If the amount of the binder (B) is corrected and determined in real time in this way, the amount of the binder (B) determined by using the binder spraying means 50 as shown in FIG. to the n-layer with

그리고, 도 3의 (c)와 같이 바인더 경화수단(60)을 이용하여 경화소스를 n층에 분사된 바인더(B)에 조사하고, 바인더를 경화시킨다.(경화단계)And, as shown in FIG. 3(c), using the binder curing means 60, a curing source is irradiated to the binder B sprayed on the n-layer, and the binder is cured. (curing step)

그래서, n층에 분사된 바인더(B)를 경화시킴으로써 분말과 바인더(B)과 혼합된 제 1 영역(P+B)이 출력물(Pr)로 형성되도록 한다. 이때 n층 중 바인더(B)가 혼합되지 않은 영역은 분말 상태로 그대로 유지되는 제 2 영역(Pl)으로 남게 된다.So, by curing the binder (B) sprayed on the n-layer, the first region (P+B) mixed with the powder and the binder (B) is formed as an output (Pr). At this time, the region in which the binder (B) is not mixed among the n-layer remains as the second region Pl maintained in a powder state.

이렇게 제 1 영역(P+B)이 출력물(Pr)의 일부분으로 형성되었다면, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 빌딩 플레이트(20)를 n층의 두께만큼 하강시킨다.If the first region P+B is formed as a part of the output Pr, the building plate 20 is lowered by an n-layer thickness as shown in FIG. 3D.

그리고, n층의 상부에 분말(P)을 공급하여 n+1층 형성한다.Then, the n+1 layer is formed by supplying the powder (P) to the upper portion of the n-layer.

이렇게 n+1층이 형성되면, 상기의 과정을 순차적으로 반복하여 원하는 형상을 출력물(Pr)을 얻는다.When the n+1 layer is formed in this way, the above process is sequentially repeated to obtain an output Pr having a desired shape.

상기의 과정을 반복 실시하여 원하는 형상의 출력물(Pr)을 얻었다면, 빌딩 플레이트(20)에서 출력물(Pr)을 언로딩시키고, 출력물(Pr)의 주변에 잔류된 제 2 영역(Pl)를 제거하여 출력물(Pr)의 출력을 완료한다.If the above process is repeated to obtain an output Pr with a desired shape, the output Pr is unloaded from the building plate 20, and the second region Pl remaining around the output Pr is removed. to complete the output of the output Pr.

다음으로, 도면을 참조하여 분말이 공급된 n층의 기공 부피를 도출하여 바인더의 분사량을 결정하는 과정을 설명한다.Next, a process of determining the injection amount of the binder by deriving the pore volume of the n-layer to which the powder is supplied will be described with reference to the drawings.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 분말이 공급된 n층의 기공 부피를 도출하는 과정을 설명하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 분말이 공급된 n층의 기공 부피를 도출하는 과정을 설명하는 도면이다.4 and 5 are views for explaining a process of deriving the pore volume of the n-layer to which the powder is supplied according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is the n-layer to which the powder is supplied according to another embodiment of the present invention. It is a diagram explaining the process of deriving the pore volume of

도 4에 도시된 바와 같이 n층을 형성하는 빌딩 플레이트 면적은 300*300mm이고, n층의 높이는 0.5mm이다.As shown in Fig. 4, the area of the building plate forming the n-layer is 300*300 mm, and the height of the n-layer is 0.5 mm.

이때 분말은 입도가 7 ㎛인 제 1 분말(P1)과 입도가 2.8 ㎛인 제 2 분말(P2)을 혼합하여 n층을 형성하였다. 이때 제 1 분말(P1)과 제 2 분말(P2)은 모두 SUS304 bimodal 분말로서, 밀도는 7.90g/㎤이다. 그리고, 바인더(B)는 monobutyl ether(EGBE), isopropanol, ethylene glycol를 이용한다. 이때 바인더(B)가 분사되어야 할 n층의 면적을 100*100mm로 설계하였다.At this time, the powder was formed by mixing the first powder (P1) having a particle size of 7 μm and the second powder (P2) having a particle size of 2.8 μm to form an n-layer. At this time, the first powder (P1) and the second powder (P2) are both SUS304 bimodal powder, and the density is 7.90 g/cm 3 . And, the binder (B) uses monobutyl ether (EGBE), isopropanol, ethylene glycol. At this time, the area of the n-layer to be sprayed with the binder (B) was designed to be 100 * 100 mm.

만약 실시간으로 측정된 n층의 전체 질량이 315g로 측정되었다면, n층의 충진밀도(packing density)는 0.797가 된다. 즉 n층에 분말이 위치하지 않는 기공은 0.203, 즉 n층의 기공율은 전체 부피에 대하여 20.3%인 것을 도출할 수 있다.If the total mass of the n-layer measured in real time is measured to be 315 g, the packing density of the n-layer is 0.797. That is, it can be derived that the pores in which the powder is not located in the n-layer are 0.203, that is, the porosity of the n-layer is 20.3% with respect to the total volume.

따라서, n층에 분사되어야 할 바인더(B)의 양은 바인더(B)가 분사되어야 할 영역의 부피에 대하여 기공율을 곱하여 결정할 수 있다.Therefore, the amount of the binder (B) to be sprayed on the n-layer may be determined by multiplying the porosity by the volume of the region to which the binder (B) is to be sprayed.

따라서, 100mm*100mm*0.5mm*0.203 = 1.015로서, n층에 분사되어야 할 바인더(B)의 양은 1.015 ㎤(㎖)가 필요하다는 것을 도출할 수 있다.Therefore, as 100mm*100mm*0.5mm*0.203 = 1.015, it can be derived that the amount of the binder (B) to be sprayed to the n-layer is 1.015 cm 3 (ml).

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이 n층을 형성하는 빌딩 플레이트 면적은 300*300mm이고, n층의 높이는 0.5mm로서, 도 4의 경우에 동일하게 적용하였다.Next, as shown in FIG. 5 , the area of the building plate forming the n-layer was 300*300 mm, and the height of the n-layer was 0.5 mm, and the same was applied in the case of FIG. 4 .

그리고, 분말도 도 4의 경우에 마찬가지로 입도가 7 ㎛인 제 1 분말(P1)과 입도가 2.8 ㎛인 제 2 분말(P2)을 혼합하여 n층을 형성하였고, 제 1 분말(P1)과 제 2 분말(P2)은 모두 SUS304 bimodal 분말로서, 밀도는 7.90g/㎤이다. 그리고, 바인더(B)는 monobutyl ether(EGBE), isopropanol, ethylene glycol를 이용한다. 그리고 바인더(B)가 분사되어야 할 n층의 면적을 100*100mm로 설계하였다.Also, in the case of FIG. 4, the n-layer was formed by mixing the first powder P1 having a particle size of 7 μm and the second powder P2 having a particle size of 2.8 μm in the same manner as in the case of FIG. 4, and the first powder P1 and the first powder P1 Both powders (P2) are SUS304 bimodal powders, and the density is 7.90 g/cm 3 . And, the binder (B) uses monobutyl ether (EGBE), isopropanol, ethylene glycol. And the area of the n-layer to which the binder (B) is to be sprayed was designed to be 100 * 100 mm.

다만, 도 5에서는 실시간으로 측정된 n층의 전체 질량이 175.5g로 측정되었다. 따라서 n층의 충진밀도(packing density)는 0.494가 된다. 즉 n층에 분말이 위치하지 않는 기공은 0.506, 즉 n층의 기공율은 전체 부피에 대하여 50.6%인 것을 도출할 수 있다.However, in FIG. 5 , the total mass of the n-layer measured in real time was measured to be 175.5 g. Therefore, the packing density of the n-layer becomes 0.494. That is, it can be derived that the pores in which the powder is not located in the n-layer are 0.506, that is, the porosity of the n-layer is 50.6% of the total volume.

따라서, n층에 분사되어야 할 바인더(B)의 양은 바인더(B)가 분사되어야 할 영역의 부피에 대하여 기공율을 곱하여 결정할 수 있다.Accordingly, the amount of the binder (B) to be sprayed on the n-layer may be determined by multiplying the porosity by the volume of the region to which the binder (B) is to be sprayed.

따라서, 100mm*100mm*0.5mm*0.506 = 2.53로서, n층에 분사되어야 할 바인더(B)의 양은 2.53 ㎤(㎖)가 필요하다는 것을 도출할 수 있다.Therefore, as 100mm*100mm*0.5mm*0.506 = 2.53, it can be derived that the amount of the binder (B) to be sprayed on the n-layer is 2.53 ㎤ (ml).

상기의 도 4 및 도 5의 경우에서 확인할 수 있듯이, 분말의 크기에 상관없이 실시간으로 측정되는 n층의 질량값을 이용하여 바인더의 분사량을 정확하게 결정할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.As can be seen in the case of FIGS. 4 and 5, it can be confirmed that the injection amount of the binder can be accurately determined using the mass value of the n-layer measured in real time regardless of the size of the powder.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 n층의 질량을 영역별로 분할하여 영역별로 분사되는 바인더의 양을 결정하는 과정을 설명한다.Next, as shown in FIG. 6 , a process of dividing the mass of the n-layer for each region and determining the amount of the binder sprayed for each region will be described.

도 6에 도시된 바와 같이 n층을 형성하는 빌딩 플레이트 면적은 300*300mm이고, n층의 높이는 0.5mm로서, 도 4 및 도 5의 경우에 동일하게 적용하였다.As shown in FIG. 6 , the area of the building plate forming the n-layer was 300*300 mm, and the height of the n-layer was 0.5 mm, and the same was applied in the case of FIGS. 4 and 5 .

그리고, 분말도 도 4 및 도 5의 경우에 마찬가지로 입도가 7 ㎛인 제 1 분말(P1)과 입도가 2.8 ㎛인 제 2 분말(P2)을 혼합하여 n층을 형성하였고, 제 1 분말(P1)과 제 2 분말(P2)은 모두 SUS304 bimodal 분말로서, 밀도는 7.90g/㎤이다. 그리고, 바인더(B)는 monobutyl ether(EGBE), isopropanol, ethylene glycol를 이용한다. 그리고 바인더(B)가 분사되어야 할 n층의 면적을 100*100mm로 설계하였다.Also, in the case of FIGS. 4 and 5, the n-layer was formed by mixing the first powder P1 having a particle size of 7 μm and the second powder P2 having a particle size of 2.8 μm in the same manner as in FIGS. 4 and 5, and the first powder P1 ) and the second powder (P2) are both SUS304 bimodal powder, and the density is 7.90 g/cm 3 . And, the binder (B) uses monobutyl ether (EGBE), isopropanol, ethylene glycol. And the area of the n-layer to which the binder (B) should be sprayed was designed to be 100 * 100 mm.

다만, 도 6에서는 6개로 분할된 측정 플레이트(31 ~ 36)를 이용하여 각 영역별로 n층의 질량을 측정하였고, 그 결과 각각 29.1284g, 28.8425g, 30.1214g, 29.7235g, 29.8442g, 30.1415g으로 측정되었다. 따라서, n층의 충진밀도는 영역별로 각각 0.491, 0.486, 0.508, 0.501, 0.503, 0.508가 된다. 즉 n층에 분말이 위치하지 않는 기공의 비율은 각각 0.509, 0.514, 0.492, 0.499, 0.497, 0.492인 것을 도출할 수 있다.However, in FIG. 6, the mass of the n-layer was measured for each region using the measurement plates 31 to 36 divided into six, and as a result, 29.1284 g, 28.8425 g, 30.1214 g, 29.7235 g, 29.8442 g, 30.1415 g, respectively. was measured as Accordingly, the packing density of the n-layer becomes 0.491, 0.486, 0.508, 0.501, 0.503, and 0.508 for each region, respectively. That is, it can be derived that the ratio of pores in which the powder is not located in the n-layer is 0.509, 0.514, 0.492, 0.499, 0.497, and 0.492, respectively.

따라서, 각 영역별로 분할된 n층에 분사되어야 할 바인더(B)의 양은 바인더(B)가 분사되어야 할 영역의 부피에 대하여 기공율을 곱하여 결정할 수 있다.Accordingly, the amount of the binder (B) to be sprayed into the n-layer divided for each area may be determined by multiplying the porosity by the volume of the area to which the binder (B) is to be sprayed.

따라서, 각 영역별로 분사되어야 할 바인더(B)의 양은 0.41㎤(㎖), 0.405㎖, 0.423㎖, 0.417㎖, 0.419㎖, 0.423㎖가 필요하다는 것을 도출할 수 있다.Accordingly, it can be derived that the amount of the binder (B) to be sprayed for each area is 0.41 cm 3 (ml), 0.405 ml, 0.423 ml, 0.417 ml, 0.419 ml, 0.423 ml.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and is defined by the following claims. Accordingly, those of ordinary skill in the art can variously change and modify the present invention within the scope without departing from the spirit of the claims to be described later.

10: 케이스 20: 빌딩 플레이트
30: 측정 플레이트 40: 분말 코터
50: 바인더 분사수단 60: 바인더 경화수단
10: case 20: building plate
30: measuring plate 40: powder coater
50: binder spraying means 60: binder curing means

Claims (11)

출력물의 소재가 되는 분말을 바인더 젯 방식으로 프린팅하는 3D 프린팅 장치로서,
상기 분말이 공급되어 출력되는 출력공간을 제공하는 케이스와;
상기 케이스의 출력공간에서 승하강되도록 배치되는 빌딩 플레이트와;
상기 빌딩 플레이트의 상면에 배치되어 출력공간으로 공급된 분말의 질량을 측정하는 측정 플레이트를 포함하는 3D 프린팅 장치.
A 3D printing device for printing a powder, which is a material for an output, in a binder jet method, comprising:
a case providing an output space through which the powder is supplied and output;
a building plate arranged to be raised and lowered in the output space of the case;
3D printing apparatus including a measuring plate disposed on the upper surface of the building plate to measure the mass of the powder supplied to the output space.
청구항 1에 있어서,
상기 케이스의 상부에 배치되어 상기 케이스의 출력공간으로 공급된 분말을 평평하게 정리하는 분말 코터와;
상기 케이스의 상부에 배치되어 상기 케이스의 출력공간으로 공급된 분말에 설계된 패턴 및 양으로 바인더를 분사하는 바인더 분사수단과;
상기 케이스의 상부에 배치되어 상기 바인더에 경화소스를 노출시켜 바인더를 경화시키는 바인더 경화수단을 더 포함하는 3D 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
a powder coater disposed on the upper portion of the case to flatten the powder supplied to the output space of the case;
a binder spraying means disposed on the upper portion of the case and spraying the binder in a designed pattern and amount to the powder supplied to the output space of the case;
The 3D printing apparatus further comprising a binder curing means disposed on the upper portion of the case to harden the binder by exposing the curing source to the binder.
청구항 2에 있어서,
상기 측정 플레이트에서 측정되는 분말의 질량값을 이용하여 분말이 공급된 영역의 기공 부피를 연산하고, 연산된 기공 부피에 따라 상기 바인더 분사수단에서 분말로 분사되는 바인더의 양을 조정하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
3. The method according to claim 2,
A control unit for calculating the pore volume of the region to which the powder is supplied is calculated using the mass value of the powder measured by the measuring plate, and adjusting the amount of the binder sprayed from the binder spraying means to the powder according to the calculated pore volume. 3D printing apparatus, characterized in that.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 측정된 분말의 질량값을 이용하여 공급된 분말의 충진밀도를 연산하고, 연산된 충진밀도를 이용하여 분말이 공급된 영역의 기공 부피를 연산하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
4. The method according to claim 3,
The control unit calculates the packing density of the supplied powder by using the measured mass value of the powder, and 3D printing apparatus, characterized in that it calculates the pore volume of the powder supplied area using the calculated packing density.
청구항 1에 있어서,
상기 측정 플레이트는 영역별로 구획되어 출력공간으로 공급된 분말의 영역별 질량을 측정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 장치.
The method according to claim 1,
3D printing apparatus, characterized in that the measurement plate is partitioned for each area and measures the mass of each area of the powder supplied to the output space.
출력물의 소재가 되는 분말을 바인더 젯 방식으로 프린팅하는 3D 프린팅 방법으로서,
상기 분말을 출력공간에 공급하는 분말 공급단계와;
분말 코터를 사용하여 공급된 분말을 평평하게 정리하여 n층을 형성하는 레이어 형성단계와;
n층의 질량값을 측정하는 질량 측정단계와;
측정된 분말의 질량값을 이용하여 n층에 분사되는 바인더의 양을 결정하는 바인더량 결정단계와;
결정된 바인더의 양을 출력물의 형태에 따라 설계된 패턴으로 n층에 분사하는 분사단계와;
경화소스를 n층에 분사된 바인더에 조사하여 바인더를 경화시키는 경화단계를 포함하는 3D 프린팅 방법.
A 3D printing method for printing a powder, which is a material for an output, in a binder jet method, comprising:
a powder supply step of supplying the powder to the output space;
A layer forming step of flattening the supplied powder using a powder coater to form an n-layer;
a mass measurement step of measuring the mass value of the n-layer;
a binder amount determining step of determining the amount of the binder sprayed to the n-layer using the measured mass value of the powder;
a spraying step of spraying the determined amount of the binder on the n-layer in a pattern designed according to the shape of the output;
A 3D printing method comprising a curing step of curing the binder by irradiating a curing source to the binder sprayed on the n-layer.
청구항 6에 있어서,
상기 질량 측정단계는 n층을 영역별로 구획하여 각 영역별 질량을 별도로 측정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
7. The method of claim 6,
The mass measurement step is a 3D printing method, characterized in that the n-layer is partitioned for each region and the mass for each region is separately measured.
청구항 6에 있어서,
상기 바인더량 결정단계는, 측정된 n층의 질량값을 이용하여 분말이 공급된 n층 내부의 기공 부피를 연산하고, 연산된 기공 부피에 바인더의 양을 결정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
7. The method of claim 6,
The binder amount determining step is a 3D printing method, characterized in that by calculating the pore volume inside the n-layer to which the powder is supplied by using the measured mass value of the n-layer, and determining the amount of the binder in the calculated pore volume.
청구항 8에 있어서,
상기 바인더량 결정단계는,
n층에 공급되는 분말의 이론 밀도와 측정된 n층의 질량값을 이용하여 n층에 공급된 분말의 부피를 연산하고, 연산된 분말의 부피와 n층의 전체 부피를 비교하여 n층 내부의 기공 부피를 연산하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
9. The method of claim 8,
The binder amount determination step,
Calculate the volume of the powder supplied to the n-layer using the theoretical density of the powder supplied to the n-layer and the measured mass value of the n-layer, and compare the calculated volume of the powder with the total volume of the n-layer. 3D printing method, characterized in that calculating the pore volume.
청구항 8에 있어서,
상기 바인더량 결정단계는,
실시간으로 결정된 바인더의 양과 초기 설정된 바인더의 양을 비교하여 보정량을 도출하고, 도출된 보정량에 따라 초기 설정된 바인더의 양을 보정하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
9. The method of claim 8,
The binder amount determination step,
3D printing method, characterized in that by comparing the amount of the binder determined in real time with the amount of the initially set binder, and deriving a correction amount, and correcting the initially set amount of the binder according to the derived correction amount.
청구항 6에 있어서,
경화단계 이후에는, n층의 상부에 대하여 상기 분말 공급단계 내지 경화단계를 순차적으로 다수 회 반복하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 방법.
7. The method of claim 6,
3D printing method, characterized in that after the curing step, sequentially repeating the powder supply step to the curing step a plurality of times with respect to the upper portion of the n-layer.
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