KR101725876B1 - 나선형 공급관로가 형성된 3차원 프린터 공급노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원의 입체형상을 가지는 시제품을 제작하는 3차원 프린터에 구비되는 공급되는 노즐에 있어서,
상단부(110)에 하단부(130)로 외경의 크기가 점진적으로 감소하는 형상을 구비하고, 중심축에는 소정의 결합을 위해 형성된 축결합부(120)가 형성되는 노즐 본체부와;
상기 본체부의 상단부(110)의 중심축에 구비되고, 상기 축결합부(120)와 연통하여 형성되며 내주면에 결합을 안내하기 위해 방사상으로 안내슬릿(210)이 형성되어 구비되는 노즐결합부(20);를 포함하여 구성되는 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐에 관한 것이다.

Description

나선형 공급관로가 형성된 3차원 프린터 공급노즐 { supply nozzle with spiral supply duct for three dimentional printer }

본 발명은 3차원의 입체 형상을 가진 시제품(Prototype)을 제작하기 위한 3차원 프린터에 구비되는 공급되는 노즐에 관한 것으로써, 상단부(110)에 하단부(130)로 외경의 크기가 점진적으로 감소하는 형상을 구비하고, 중심축에는 소정의 결합을 위해 형성된 축결합부(120)가 형성되는 노즐 본체부와, 상기 본체부의 상단부(110)의 중심축에 구비되고, 상기 축결합부(120)와 연통하여 형성되며 내주면에 결합을 안내하기 위해 방사상으로 안내슬릿(210)이 형성되어 구비되는 노즐결합부(20); 포함하여 구성되는 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐에 관한 것이다.

일반적으로 3차원의 입체 형상을 가진 시제품(Prototype)을 제작하기 위해서는 설계도면에 의존하여 일일이 수작업에 의해 이루어지는 목업(mock-up) 제작방식과 컴퓨터 제어를 통한 CNC 밀링에 의한 제작방식 등이 있다.

이와 같은 목업 제작방식은 수작업에 의하므로 정교한 수치제어가 어렵고, 설계도면과 정확하게 일치하지 않을 뿐만 아니라 상당히 많은 시간이 소요되는 단점이 있으며, CNC 밀링에 의한 제작방식은 정교한 수치제어가 가능하지만 공구간섭에 의하여 가공하기 어려운 형상이 많다는 단점이 있었다.

이와 같은 단점으로 인해 최근에는 제품의 디자이너 및 설계자가 컴퓨터에서 만들어낸 3차원 모델링을 직접 이용하여 3차원 입체 형상의 시제품을 제작할 수 있는 3차원 프린터 방식이 등장하게 되었다.

3D 프린터의 제품성형 방식은 크게 대상물체를 2차원의 평면형태로 성형한 것을 3차원으로 적층하면서 용융 부착하여 형태를 만들어가는 이른바 첨가형과, 재료덩어리를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 절삭형이 있다. 그리고 첨가형의 일종으로 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송롤을 통해 공급하고 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 XYZ 세 방향으로 위치조절되는 3차원이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에서 적층하여 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 성형방법이 있다.

그런데 종래의 이런 필라멘트를 용융시켜 적층하는 3D 프린터는 종래에 단일의 색상으로 성형하는 것은 가능하지만 다양한 색상의 제품을 성형하기에는 어려움이 발생하였다. 색상을 교체하여 성형하려면 필라멘트 공급릴을 다른 색상의 필라멘트 공급릴로 교체한 후에 이를 다시 히터노즐로 연결하여야 하기 때문에 필라멘트의 교체에 따른 시간이 상당히 소요되고, 이러한 필라멘트의 교체에 따른 대기시간 동안 이미 성형된 용융부분이 경화되므로, 이어지는 부위에 불연속적인 이음매가 형성되어 제품의 외관이나 일체성이 저하되거나 재료의 분리 또는 구

조적 강도가 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점으로 인해 복수개의 히터노줄이 구비된 3D프린터가 개발되었으나, 이는 히터노즐을 복수개 구비하는 만큼 장치의 구조가 복잡하고 작업하는 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 장치의 제어가 상당히 어려운 문제점이 발생하였다. 또한 다른 색상을 갖는 필라멘트가 잘 혼합되지 못해 색상이 사용자가 원하는 색상으로 구현되지 못하는 단점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 3차원의 입체 형상을 가진 시제품(Prototype)을 제작하기 위한 3차원 프린터에 구비되는 공급되는 노즐에 관한 것으로써, 상단부(110)에 하단부(130)로 외경의 크기가 점진적으로 감소하는 형상을 구비하고, 중심축에는 소정의 결합을 위해 형성된 축결합부(120)가 형성되는 노즐 본체부와, 상기 본체부의 상단부(110)의 중심축에 구비되고, 상기 축결합부(120)와 연통하여 형성되며 내주면에 결합을 안내하기 위해 방사상으로 안내슬릿(210)이 형성되어 구비되는 노즐결합부(20); 포함하여 구성되는 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐을 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3차원의 입체형상을 가지는 시제품을 제작하는 3차원 프린터에 구비되는 공급되는 노즐에 있어서, 상단부(110)에 하단부(130)로 외경의 크기가 점진적으로 감소하는 형상을 구비하고, 중심축에는 소정의 결합을 위해 형성된 축결합부(120)가 형성되는 노즐 본체부와; 상기 본체부의 상단부(110)의 중심축에 구비되고, 상기 축결합부(120)와 연통하여 형성되며 내주면에 결합을 안내하기 위해 방사상으로 안내슬릿(210)이 형성되어 구비되는 노즐결합부(20);를 포함하여 구성되는 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐을 제공한다.

그리고, 상기 노즐본체부(10)의 상단부(110)에는, 소정의 정해진 간격마다 형성되는 원재료 투입공(111)이 형성되고, 상기 하단부(130)의 중심부에는 상기 원재료 투입공(111)과 연통되어 형성되는 원재료 토출공(131)이 형성되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 원재료 투입공(111)과 원재료 토출공(131)사이에는, 투입되는 원재료를 이송하는 공급관로(140)가 연통되어 구비되고, 상기 공급관로(140)는 상기 원재료 투입공(111)에서 원재료 토출공(131) 방향으로 축중심에 대해서 일방향으로 나선형으로 회전하면서 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원재료 투입공(111)과 원재료 토출공(131)사이에는, 투입되는 원재료를 이송하는 공급관로(140)가 연통되어 구비되고, 상기 공급관로(140)는 상기 상기 원재료 투입공(111)에서 원재료 토출공(131) 방향으로 스크류 형상으로 축중심에 대해서 회전하면서 형성되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐결합부(20)에는, 내경의 내주면에는 소정의 정해진 간격마다, 소정의 정해진 깊이를 가진 안내슬릿(210)이 방사상으로 형성되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 노즐본체부(10)에 대해서 3차원 프린터를 사용하기 전에, HHO 가스를 이용해서 1000 내지 1200℃의 온도로 1 내지 10초간 예열하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐에 의하면, 원재료 공급부에서 원재료 토출부 사이에 구비되는 공급관로(140)가 나선형으로 형성되어 구비됨으로써, 공급관로(140)를 통해서 공급되는 원재료의 원활하고 일정한 수준의 공급을 제공한다는 효과가 기대된다.

한편, 상기 노즐본체부(10)에 대해서 3차원 프린터를 사용하기 전에, HHO 가스를 이용해서 1000 내지 1200℃의 온도로 1 내지 10초간 예열하는 과정을 추가함으로써, 안정적인 원재료의 공급 및 3차원 프린팅 작업을 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 전체 외형을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 상측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 공급관로(140)의 구성을 나타낸 투시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 공급관로(140)의 구성을 나타낸 투시도이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 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.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 전체 외형을 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 상측면도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 저면도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 공급관로(140)의 구성을 나타낸 투시도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 공급관로(140)의 구성을 나타낸 투시도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐은 3차원 프린트의 일측에 구비되어, 가열된 원재료를 액체상태로 공급하도록 구비된다.

한편, 상기 공급노즐을 일체형 혹은 탈착형으로 구비되고, 상기 공급노즐의 내부에는 원재료 공급부에서 공급되는 원재료를 안내하는 공급관로가 형성된다. 상기 공급관로는 상기 공급노즐에 형성된 원재료 투입공에서 원재료 토출공으로 직선관로로 형성되어 구비되는 것이 일반적이다.

본 발명에서는 상기 공급노즐에 형성되어 구비되는 상기 공급관로의 형상을 중심축을 중심으로 해서 나선형으로 형성되는 공급노즐의 구성을 제공하는 것이다.

살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐의 구성은, 3차원의 입체형상을 가지는 시제품을 제작하는 3차원 프린터에 구비되는 공급되는 노즐에 있어서, 상단부(110)에 하단부(130)로 외경의 크기가 점진적으로 감소하는 형상을 구비하고, 중심축에는 소정의 결합을 위해 형성된 축결합부(120)가 형성되는 노즐 본체부와, 상기 본체부의 상단부(110)의 중심축에 구비되고, 상기 축결합부(120)와 연통하여 형성되며 내주면에 결합을 안내하기 위해 방사상으로 안내슬릿(210)이 형성되어 구비되는 노즐결합부(20)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 노즐본체부(10)의 상단부(110)에는, 소정의 정해진 간격마다 형성되는 원재료 투입공(111)이 형성되고, 상기 하단부(130)의 중심부에는 상기 원재료 투입공(111)과 연통되어 형성되는 원재료 토출공(131)이 형성되어 구비된다.

또한, 상기 원재료 투입공(111)과 원재료 토출공(131)사이에는, 투입되는 원재료를 이송하는 공급관로(140)가 연통되어 구비되고, 상기 공급관로(140)는 상기 원재료 투입공(111)에서 원재료 토출공(131) 방향으로 축중심에 대해서 일방향으로 나선형으로 회전하면서 형성되어 구비된다.심에 대해서 일방향으로 나선형으로 회전하면서 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 원재료 투입공(111)과 원재료 토출공(131)사이에는, 투입되는 원재료를 이송하는 공급관로(140)가 연통되어 구비되고, 상기 공급관로(140)는 상기 상기 원재료 투입공(111)에서 원재료 토출공(131) 방향으로 스크류 형상으로 축중심에 대해서 회전하면서 형성되어 구비되어 구성된다.

또한, 상기 노즐결합부(20)에는, 내경의 내주면에는 소정의 정해진 간격마다, 소정의 정해진 깊이를 가진 안내슬릿(210)이 방사상으로 형성되어 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 노즐본체부(10)에 대해서 3차원 프린터를 사용하기 전에, HHO 가스를 이용해서 1000 내지 1200℃의 온도로 1 내지 10초간 예열하는 공정을 추가하여 수행하도록 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐에 의하면, 원재료 공급부에서 원재료 토출부 사이에 구비되는 공급관로(140)가 나선형으로 형성되어 구비됨으로써, 공급관로(140)를 통해서 공급되는 원재료의 원활하고 일정한 수준의 공급을 제공한다는 효과가 기대된다.

한편, 상기 노즐본체부(10)에 대해서 3차원 프린터를 사용하기 전에, HHO 가스를 이용해서 1000 내지 1200℃의 온도로 1 내지 10초간 예열하는 과정을 추가함으로써, 안정적인 원재료의 공급 및 3차원 프린팅 작업을 수행할 수 있게 된다.

10. 노즐본체부 20. 노즐결합부
110. 상단부 120. 축결합부
130. 하단부 111. 원재료 투입공
131. 원재료 토출공 140. 공급관로
210. 안내슬릿

Claims (6)

1. 3차원의 입체형상을 가지는 시제품을 제작하는 3차원 프린터에 구비되는 공급되는 노즐에 있어서,
   상단부(110)에 하단부(130)로 외경의 크기가 점진적으로 감소하는 형상을 구비하고, 중심축에는 소정의 결합을 위해 형성된 축결합부(120)가 형성되는 노즐 본체부와;
   상기 본체부의 상단부(110)의 중심축에 구비되고, 상기 축결합부(120)와 연통하여 형성되며 내주면에 결합을 안내하기 위해 방사상으로 안내슬릿(210)이 형성되어 구비되는 노즐결합부(20);를 포함하여 구성되고,
   상기 노즐본체부(10)의 상단부(110)에는,
   소정의 정해진 간격마다 형성되는 원재료 투입공(111)이 형성되고, 상기 하단부(130)의 중심부에는 상기 원재료 투입공(111)과 연통되어 형성되는 원재료 토출공(131)이 형성되어 구비되는 것을 특징으로 하고,
   상기 원재료 투입공(111)과 원재료 토출공(131)사이에는,
   투입되는 원재료를 이송하는 공급관로(140)가 연통되어 구비되고, 상기 공급관로(140)는 상기 원재료 투입공(111)에서 원재료 토출공(131) 방향으로 축중심에 대해서 일방향으로 나선형으로 회전하면서 형성되거나 스크류 형상으로 축중심에 대해서 회전하면서 형성되어지는 것을 특징으로 하며,
   상기 노즐결합부(20)에는, 내경의 내주면에는 소정의 정해진 간격마다, 소정의 정해진 깊이를 가진 안내슬릿(210)이 방사상으로 형성되어 구비되는 것을 특징으로 하며,
   상기 노즐본체부(10)에 대해서 3차원 프린터를 사용하기 전에, HHO 가스를 이용해서 1000 내지 1200℃의 온도로 1 내지 10초간 예열하는 것을 특징으로 하는나선형 공급관로(140)가 형성된 3차원 프린터 공급노즐.
   
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