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KR20190019532A - Three-dimensional object - Google Patents

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KR20190019532A
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김보경
김기원
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(주)센트롤
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Abstract

The present invention provides a three-dimensional printer comprising: a bed in which a powder material is stacked and sculptured; a powder supply unit supplying powder to the bed; and a spiral unit inserted into the powder supply unit to prevent agglomeration of powder. When powder is supplied to the bed, a predetermined temperature is applied to maintain the proper temperature of a powder material accommodated in a powder supply unit. Moreover, the agglomeration and cracking of a powder material accommodated in a powder supply unit can be prevented.

Description

삼차원 프린터{THREE-DIMENSIONAL OBJECT}[0001] THREE-DIMENSIONAL OBJECT [0002]

본 발명은 삼차원 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional printer.

일반적으로, CAD 프로그램으로 설계한 컴퓨터 파일에서 입체로 된 기계 부품 등을 인쇄하듯 실물모형을 만드는 장치를 삼차원 프린터라고 하며, 삼차원 프린터의 발전과 확산이 제조업계의 화두로 등장하였다.Generally, as a three-dimensional printer, a device that creates a real model as if it prints three-dimensional machine parts in a computer file designed by a CAD program is called a three-dimensional printer.

삼차원 프린터 방식에는 광경화성 수지에 레이저 광선을 주사하여 주사된 부분이 경화되는 원리를 이용한 SLA(Stereo Lithographic Apparatus)와, SLA에서의 광경화성 수지 대신에 기능성 고분자 또는 금속 분말을 사용하며 레이저 광선을 주사하여 고결(固結)시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering)와, 접착제가 칠해져 있는 종이를 원하는 단면으로 레이져 광선을 이용하여 절단하여 한층씩 적층하여 성형하는 LOM(Laminated Object Manufacturing)과, 잉크젯(Ink-Jet) 프린터 기술을 이용한 BPM(Ballistic Particle Manufacturing) 등이 있다. 레이저 기반 방법들은 1980년대 초반/1990년대 초반에 미국 오스틴의 UOT(University of Texas)에서 개발되었으며, 3D 프린팅 또는 선택적 레이저 소결로서 공지되어 있다.In the three-dimensional printer method, SLA (Stereo Lithographic Apparatus) which uses the principle that a scanned portion is cured by injecting a laser beam to a photo-curing resin and a functional polymer or metal powder are used in place of the photo- SLS (Selective Laser Sintering) using the principle of solidification and molding, Laminated Object Manufacturing (LOM) in which the adhesive-coated paper is cut by a laser beam in a desired cross section and laminated to form a layer, And Ballistic Particle Manufacturing (BPM) using Ink-Jet printer technology. Laser-based methods were developed at the University of Texas at UOT in Austin, USA in the early 1980's / early 1990's and are known as 3D printing or selective laser sintering.

SLS 기술로 종래의 중합체 분말을 비롯한 다양한 분말 물질로부터 높은 해상도 및 치수정밀도를 갖는 3차원 물품의 직접적 제조가 가능해졌다. SLS(Selective Laser Sintering)은 그 전문이 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,863,568호에 기재되어 있다. 선택적 레이저 소결법은 디티엠 코포레이션(DTM Corporation)에 의해 상용화되었다. 선택적 레이져 소결법은 얇은 분말층을 평면상에 펴는 것을 포함한다.SLS technology has enabled the direct production of three-dimensional articles with high resolution and dimensional accuracy from a variety of powder materials including conventional polymer powders. Selective Laser Sintering (SLS) is described in U.S. Patent No. 4,863,568, which is incorporated herein by reference in its entirety. Selective laser sintering was commercialized by DTM Corporation. Selective laser sintering involves spreading a thin layer of powder on a flat surface.

작업대는 인쇄헤드에 대해 좌표계에서 X, Y, Z의 세 축 방향 또는 일부 방향으로(인쇄헤드가 움직이는 제품도 있음) 이동하며 분말소재가 작업대 상의 정해진 위치에 적층하게 된다. 이러한 작업대의 이동은 작업대와 연결된 스크류 등에 의해 각 축 방향의 이동이 정확히 제어됨으로써 분말소재가 정확한 위치에 적층된다.The workbench moves in three axes or in some directions (some of which the printhead moves) in the coordinate system with respect to the printhead, and the powder material is stacked at a predetermined position on the workbench. Such movement of the workbench is precisely controlled in each axial direction by a screw or the like connected to the workbench, so that the powder material is stacked at the correct position.

그러나 분말소재가 정확한 위치에 적층될 때마다, 분말 재료의 고온 온도가 유지 되어야 되는데, 작업대 및 분말소재를 수용하는데 불과한 케이싱만으로는 분말 소재의 온도 유지가 어려울 뿐만 아니라, 분말소재를 수용하는 분말 공급부에서 온도 유지가 어려워 뭉침이나 균열이 발생되는 문제점이 있었다.However, whenever the powder material is stacked at the correct position, the high temperature of the powder material must be maintained. It is difficult to maintain the temperature of the powder material only with the casing only accommodating the work table and the powder material, There is a problem that the temperature is difficult to maintain and lumps and cracks are generated.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 베드로 분말을 공급시킬 때, 분말 공급부에 수용되는 분말 소재의 적정온도를 유지하도록 소정의 온도를 인가할 뿐만 아니라, 분말 공급부에 수용되는 분말 소재의 뭉침과 균열을 방지할 수 있는 삼차원 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-described problems, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a powder feed apparatus, And it is an object of the present invention to provide a three-dimensional printer capable of preventing cracking.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분말소재가 적층 조형되는 베드; 상기 베드로 분말을 공급하는 분말 공급부; 상기 분말 공급부 내부에 삽입되어, 분말의 뭉침을 방지하는 나선부;를 포함한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, A bed in which a powder material is laminated and formed; A powder supply unit for supplying the bed powder; And a spiral portion inserted into the powder supply portion to prevent the powder from clumping.

상기 나선부는, 내부에 설치되어, 분말의 적정온도를 유지하는 온도유지부를 포함할 수 있다. The spiral portion may include a temperature holding portion provided inside and holding a proper temperature of the powder.

본 발명에 따른 삼차원 프린터는 베드로 공급하는 분말소재의 온도를 유지함으로써, 생성 입체물의 품질이 향상되는 효과를 갖는다.The three-dimensional printer according to the present invention has the effect of improving the quality of the generated stereoscopic material by maintaining the temperature of the powder material supplied to the bed.

또한, 분말 공급부에 수용되는 분말 소재의 뭉침과 균열을 방지하는 효과를 갖는다.Further, it has an effect of preventing lump and cracking of the powder material contained in the powder supply part.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 삼차원 프린터를 나타낸 도면,
도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 나선부를 나타낸 도면이다.1 illustrates a three-dimensional printer according to an exemplary embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a view showing a spiral portion of the three-dimensional printer shown in FIG. 1. FIG.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order that the present invention can be easily carried out by those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.In addition, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly define the concept of the term to describe its invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 삼차원 프린터를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 삼차원 프린터의 나선부를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a spiral portion of the three-dimensional printer shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 삼차원 프린터는 베드(100)와, 분말 공급부(200) 및 나선부(300)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a three-dimensional printer according to the present invention includes a bed 100, a powder supply unit 200, and a spiral unit 300.

베드(100)는, 케이싱(110) 내부에 위치한다. 그리고 베드(100)는 피스톤(120)을 이용해 Z축 방향으로 수직 이동할 수 있도록 설치된다. 또한 베드(100)는 상면에 놓여진 분말소재가 레이저에 의해 소결되면, 피스톤(120)에 의해 아래로 수직 하강하여 소결된 분말소재 위에 새로운 분말소재가 일정두께로 적층될 수 있도록 한다. 또한 케이싱(110)은 분말소재가 놓여진 베드(100)를 수용하고, 베드(100)에 분말소재가 적층될 때, 피스톤(120)의 높낮이 조절에 따라 상, 하로 결합 이동된다. 또한 케이싱(110)은 베드(100)의 상하운동에 대해 직접 가이드 역할을 하거나, 별도의 가이드부재가 설치될 수 있다. 즉, 베드(100)의 외벽과, 케이싱(110)의 내벽에는 가이드부재; 예를 들면, 스크류, 레일 등으로 체결 결합될 수 있을 뿐만 아니라, 상, 하로 이동 가능한 수단이면 그 수단으로 대체 가능하다. 또한 케이싱(110)은 베드(100) 상면에 분말소재가 적층되기 위해, 상측에는 개구부(111)가 형성될 수 있다.The bed (100) is located inside the casing (110). The bed 100 is installed to vertically move in the Z-axis direction using the piston 120. In addition, when the powder material placed on the upper surface of the bed 100 is sintered by the laser, a new powder material can be stacked on the powder material sintered down vertically by the piston 120 to a certain thickness. The casing 110 accommodates the bed 100 on which the powder material is placed and moves upward and downward according to the height adjustment of the piston 120 when the powder material is stacked on the bed 100. In addition, the casing 110 may serve as a guide for up-and-down movement of the bed 100, or may be provided with a separate guide member. That is, the outer wall of the bed 100 and the inner wall of the casing 110 are provided with guide members; For example, it can be fastened with a screw, a rail, or the like, but can be replaced with a means that can move up and down. In addition, the casing 110 may be formed with an opening 111 on the upper side thereof in order to stack the powder material on the upper surface of the bed 100.

분말 공급부(200)는 베드(100)에 인접하게 위치한다. 그리고 분말 공급부(200)는 베드(100)의 상부에 분말층을 형성하고 남은 분말을 저장하는 분말 저장부(210)를 더 포함할 수 있다.The powder feeder 200 is located adjacent to the bed 100. The powder supply unit 200 may further include a powder storage unit 210 that forms a powder layer on the top of the bed 100 and stores the remaining powder.

분말 공급부(200)는 분말 저장부(210)와 더불어 베드(100)와 일렬로 배치되는 것이 바람직하다. 코터기(220)가 분말 공급부(200)에서 베드(100)로 이동하면서 베드(100)의 상부에 분말층을 평탄하게 형성하게 하고, 코터기(220)가 베드(100)에서 분말 공급부(200)로 이동하면서 베드(100)에 분말층을 형성하고 남은 분말이 분말 저장부(210)로 이동되면서 저장되게 된다.The powder supply part 200 is preferably arranged in line with the bed 100 together with the powder storage part 210. The coater 220 moves from the powder feeder 200 to the bed 100 to form a powder layer on the top of the bed 100 and the coater 220 moves from the bed 100 to the powder feeder 200 The powder layer is formed on the bed 100 and the remaining powder is stored while being transferred to the powder storage part 210.

코터기(220)는 별도의 이동부재(미도시) 및 진공부재(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 이동부재(미도시)는 코터기(220)를 베드(100)의 상부에서 좌우로 이동시키는 역할을 하고, 진공부재(미도시)는 코터기(220)가 분말 공급부(200)에 저장된 분말을 흡입 후 베드(100)의 상부로 배출하는 역할을 한다.The coater machine 220 preferably includes a separate moving member (not shown) and a vacuum member (not shown). The moving member (not shown) serves to move the cotter machine 220 from the upper part of the bed 100 to the left and right and the vacuum member (not shown) causes the cotter machine 220 to move the powder stored in the powder supply part 200 And discharges it to the upper portion of the bed 100 after suction.

또한 분말 공급부(200) 및 분말 저장부(210)는 별도의 승하강기구(230)와 연결되어 승하강기구(230)의 동작에 의해 챔버(10)의 내부에서 상하로 슬라이드 이동하면서 승강 및 하강하게 된다. 승하강기구(230)는 제어부(미도시)에 의해 제어되므로 베드(100)의 승하강은 제어부(미도시)에 의해 제어된다.The powder supplying unit 200 and the powder storing unit 210 are connected to a separate raising and lowering mechanism 230 to move up and down in the chamber 10 by the operation of the raising and lowering mechanism 230, . Since the lifting mechanism 230 is controlled by a control unit (not shown), the lifting and lowering of the bed 100 is controlled by a control unit (not shown).

나선부(300)는 분말 공급부(200) 내부에 삽입되어, 분말의 뭉침을 방지하도록 일정기간 동안 회전한다. 이때, 나선부(300)는 분말의 뭉침 및 균열이 일어나는 것을 방지하기 위해, 분말의 적정온도를 유지하는 온도유지부(310)를 구비할 수 있다. 온도유지부(310)는 직접적으로 분말에 닿지 않도록 하여 그을음 또는 타는 현상을 방지할 수 있도록 나선부(300)의 내부에 삽입되는 것이 바람직하다. 더불어 온도유지부(310)는 열선일 수 있다. 다만 이는 열선으로 한정하는 것은 아니고, 열이 발생되는 열발생부이면 그 발생부로 대체 가능하다.The spiral part 300 is inserted into the powder supply part 200 and rotates for a predetermined period to prevent the powder from clumping. At this time, the spiral part 300 may include a temperature holding part 310 for maintaining an appropriate temperature of the powder in order to prevent the powder from clumping and cracking. It is preferable that the temperature holding part 310 is inserted into the spiral part 300 so as not to directly touch the powder and prevent the occurrence of soot or rubbing. In addition, the temperature holding unit 310 may be a hot wire. However, it is not limited to the heat line, but it can be replaced with the generation portion if the heat generating portion in which heat is generated.

한편 나선부(300)는 모터(미도시)에 의해 회전 작동되고, 도시되지 않았지만 승하강기구(230)와 결합되는 축이 내부에 설치될 수 있다. On the other hand, the spiral portion 300 is rotated by a motor (not shown), and a shaft coupled to the lifting mechanism 230 may be installed therein.

따라서, 베드(100)로 공급하는 분말소재의 온도를 유지함으로써, 생성 입체물의 품질이 향상되는 효과를 갖는다.Therefore, by maintaining the temperature of the powder material supplied to the bed 100, the quality of the resulting solid object is improved.

또한, 분말 공급부(200)에 수용되는 분말 소재의 뭉침과 균열을 방지하는 효과를 갖는다.Further, it has an effect of preventing lump and cracking of the powder material contained in the powder supplying part 200.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10 : 챔버
100 : 베드
110 : 케이싱
120 : 피스톤
111 : 개구부
200 : 분말 공급부
210 : 분말 저장부
220 : 코터기
230 : 승하강기구
300 : 나선부
310 : 온도유지부10: chamber
100: Bed
110: casing
120: piston
111: opening
200: Powder supply part
210: Powder storage part
220: Coater machine
230: lifting mechanism
300: spiral part
310: Temperature holding portion

Claims (2)

분말소재가 적층 조형되는 베드;
상기 베드로 분말을 공급하는 분말 공급부;
상기 분말 공급부 내부에 삽입되어, 분말의 뭉침을 방지하는 나선부;를 포함하는 삼차원 프린터.
A bed in which a powder material is laminated and formed;
A powder supply unit for supplying the bed powder;
And a spiral portion inserted into the powder supply portion to prevent the powder from aggregating.
청구항 1에 있어서,
상기 나선부는,
내부에 설치되어, 분말의 적정온도를 유지하는 온도유지부를 포함하는 삼차원 프린터.
The method according to claim 1,
The spirally-
And a temperature holding unit installed inside the heating unit and maintaining a proper temperature of the powder.
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Patent event date: 20190326

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20181012

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

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