KR101802193B1 - Nozzle structure for three dimensional printer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 조형물 생성 작업 시에 조형판 표면에서 이탈한 원료가 노즐 구조에 부착되거나 노즐 구조 내부로 침투하는 것을 방지하는 3차원 프린터용 노즐 구조에 관한 것으로, 조형판, 상기 조형판을 향하는 방향으로 원료를 토출하는 노즐 구조 및 상기 노즐 구조에서 토출되는 원료에 의해 상기 조형판에 3차원 조형물이 형성되도록 상기 노즐 구조를 x축, y축 및 z축으로 이동시키는 이송부를 포함하는 3차원 프린터에 적용되는 상기 노즐 구조에 있어서, 3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출하고, 원료가 압출되는 단부에 원반형 돌기가 형성된 노즐부; 및 상기 노즐부의 외측에 결합되는 금속 블록과 상기 금속 블록의 내부에 설치되는 열선으로 이루어져 상기 노즐부를 가열하는 히팅부를 포함한다.The present invention relates to a nozzle structure for a three-dimensional printer which prevents a raw material separated from a surface of a molding plate during a three-dimensional molding production operation from adhering to a nozzle structure or penetrating into a nozzle structure, Dimensional printer, and a transfer unit for moving the nozzle structure in the x-axis, the y-axis, and the z-axis so that the three-dimensional molding is formed on the molding plate by the raw material discharged from the nozzle structure. A nozzle unit having a disk-like projection formed at an end portion of the raw material extruded from the raw material for forming the three-dimensional molding; And a heating unit for heating the nozzle unit, the heating unit including a metal block coupled to the outside of the nozzle unit, and a heat line installed inside the metal block.

Description

3차원 프린터용 노즐 구조{NOZZLE STRUCTURE FOR THREE DIMENSIONAL PRINTER}NOZZLE STRUCTURE FOR THREE DIMENSIONAL PRINTER [0002]

본 발명은 3차원 프린터용 노즐 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 3차원 조형물 생성 작업 시에 조형판 표면에서 이탈한 원료가 노즐 구조에 부착되거나 노즐 구조 내부로 침투하는 것을 방지하는 3차원 프린터용 노즐 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a nozzle structure for a three-dimensional printer, and more particularly, to a nozzle structure for a three-dimensional printer. More particularly, the present invention relates to a nozzle structure for a three- To a nozzle structure for a nozzle.

3D 구조물을 형성하는 기술에는 열 가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식, 액체 상태의 '광경화성 수지'가 담긴 수조(Vat) 안에 레이저 빔을 투사하고 수조 안에 있는 조형물이 한 층(Layer) 씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 하강하고 다시 레이저를 주사하여 입체 구조물을 형성하는 방식, 액체 상태의'광경화성 수지(빛을 받으면 경화되는 수지)'에 조형하고자 하는 모양의 빛을 투사하면서 수지를 층층이 굳혀 입체 구조물을 형성하는 방식, 잉크젯 프린터 원리를 이용하여 프린터 헤드의 노즐에서 액체 상태의 컬러 잉크와 경화물질(바인더)을 분말 원료에 압출하여 입체 구조물을 형성하는 방식 등 다양한 방식이 있다. 이 가운데 열 가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식은 하나의 동일한 액화 원료(플라스틱, 왁스, 금속 등)를 지정(목표)된 범위에 적층시켜 입체 구조물을 완성 시킨다.Techniques for forming a 3D structure include a method in which a thermoplastic plastic is extruded and laminated, a laser beam is projected in a water tank (vat) containing a liquid photocurable resin, and a molding in a water tank is formed in a layer In this method, the water tank is lowered by the layer thickness every time the material is heated, and then the laser is injected again to form a three-dimensional structure. In the liquid state, the light is projected onto the photo- A method of forming a three-dimensional structure by solidifying a layer, and a method of forming a three-dimensional structure by extruding a color ink and a curing material (binder) in a liquid state from a nozzle of a print head into a powder raw material using an inkjet printer principle. Among them, a method of extruding and laminating thermoplastic plastics is to laminate one identical liquefying raw material (plastic, wax, metal, etc.) in a designated range to complete a three-dimensional structure.

여기서, 3차원 프린터는 물체의 입체형상을 3차원 그래픽 설계 프로그램을 통해 분석하여 2차원 단면 형상 데이터 조합으로 생성한 후, 생성된 2차원 다면 형상 정보에 기초하여 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PLA(Poly Lactic Acid) 등과 같은 플라스틱 등의 원료물질을 압출하여 조형판(Bed)에 순차적으로 적층하고, 이를 통하여 물체의 입체 조형물을 제조하게 된다.Here, the three-dimensional printer analyzes the three-dimensional shape of an object through a three-dimensional graphic design program and generates a two-dimensional cross-sectional shape data combination. Then, based on the generated two-dimensional polygonal shape information, ABS (acrylonitrile butadiene styrene), PLA Poly Lactic Acid) and the like are sequentially extruded and laminated on a molding plate, thereby producing a stereoscopic molding of an object.

위와 같은 3차원 프린터는, 조형 작업 중에 간헐적으로 조형판의 표면에서 이탈한 용융된 원료가 압출기(Extruder) 기능을 수행하는 노즐(Nozzle)의 외벽에서부터 노즐에 열을 가하는 히터(Heater)의 내부까지 부착되어 노즐, 히터 등의 파손을 야기하는 바, 대한민국공개특허공보 제10-2015-0049734호에 개시된 바와 같이 노즐 부분을 분해하여 보수를 가능케 하는 기술이 적용되고 있다.The above-described three-dimensional printer is a three-dimensional printer in which molten raw materials separated from the surface of a molding plate intermittently during the molding operation extend from the outer wall of a nozzle performing an extruder function to the inside of a heater A nozzle, a heater and the like are damaged. As disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0049734, a technique for disassembling and repairing a nozzle portion is applied.

그러나, 상술한 종래의 3차원 프린터의 압출기 기능을 수행하는 노즐 구조에 의하면, 노즐 자체 뿐 아니라 히터 및 그 부근에 배치된 온도 센서 등 다수의 부품에 대하여 파손을 일으키므로 노즐 부분을 분해하여 보수할 때마다 추가적인 비용이 발생하며, 이를 방지하기 위해서는 주기적으로 노즐 부분을 분해하여 부착된 원료를 제거해야 하는 불편함이 있었다.However, according to the nozzle structure for performing the function of the extruder of the conventional three-dimensional printer described above, breakage is caused not only in the nozzle itself but also in many parts such as a heater and a temperature sensor disposed in the vicinity thereof, There is an additional inconvenience in that it is necessary to disassemble the nozzle portion periodically to remove the adhered raw material.

대한민국공개특허공보 제10-2015-0049734호Korean Patent Publication No. 10-2015-0049734

본 발명은 상기한 종래의 3차원 프린터의 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 3차원 프린터가 ABS 등의 원료를 압출하여 3차원 조형물을 생성하는 작업을 수행하는 경우에, 3차원 조형물이 상부에 형성되는 조형판 표면에서 이탈한 원료가 압출을 수행하는 노즐 구조에 부착되거나 노즐 구조 내부로 침투하는 것을 방지하는 3차원 프린터용 노즐 구조를 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problem of the conventional three-dimensional printer described above. In the case where a three-dimensional printer extrudes a raw material such as ABS to produce a three-dimensional sculpture, There is provided a nozzle structure for a three-dimensional printer which prevents a raw material separated from a surface of a formed plate to be formed from being adhered to a nozzle structure for performing extrusion or penetrating into a nozzle structure.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 조형판, 상기 조형판을 향하는 방향으로 원료를 토출하는 노즐 구조 및 상기 노즐 구조에서 토출되는 원료에 의해 상기 조형판에 3차원 조형물이 형성되도록 상기 노즐 구조를 x축, y축 및 z축으로 이동시키는 이송부를 포함하는 3차원 프린터에 적용되는 상기 노즐 구조에 있어서, 3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출하고, 원료가 압출되는 단부에 원반형 돌기가 형성된 노즐부; 및 상기 노즐부의 외측에 결합되는 금속 블록과 상기 금속 블록의 내부에 설치되는 열선으로 이루어져 상기 노즐부를 가열하는 히팅부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head including a shaping plate, a nozzle structure for discharging a raw material in a direction toward the shaping plate, and a three-dimensional shaping material formed on the shaping plate by the raw material discharged from the nozzle structure And a feeder for moving the nozzle structure in the x-axis, the y-axis, and the z-axis so as to move the nozzle structure in the nozzle structure, wherein the raw material for forming the three-dimensional molding is extruded, A nozzle unit having a disk-shaped projection; And a heating unit for heating the nozzle unit, the heating unit including a metal block coupled to the outside of the nozzle unit, and a heat line installed inside the metal block.

또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 내부에 상기 히팅부 및 상기 노즐부의 일부가 수용되도록 형성되고, 하부에 상기 노즐부의 단부가 노출되는 개구를 구비하며, 열전달을 방지하는 열차단용 덮개부를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a nozzle assembly including: a nozzle assembly having an opening for receiving the heating unit and a part of the nozzle unit, and an opening for exposing an end of the nozzle unit, And a heat-shielding cover covering the heat-shielding cover.

여기서, 상기 열차단용 덮개부의 상기 개구는, 상기 원반형 돌기의 가장자리에 의하여 폐쇄되는 형상일 수 있다.Here, the opening of the heat insulating lid may be closed by the edge of the disk-shaped projection.

또한, 상기 노즐부는, 황동으로 형성될 수 있다.Further, the nozzle unit may be formed of brass.

한편,상기 열차단용 덮개부는, 초 내열성 실리콘 고무로 형성될 수 있다.On the other hand, the heat shroud cover may be formed of a super heat resistant silicone rubber.

개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Embodiments of the disclosed technique may have effects that include the following advantages. It should be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, since the embodiments of the disclosed technology are not meant to include all such embodiments.

본 발명에 따른 3차원 프린터용 노즐 구조는 3차원 프린터가 ABS 등의 원료를 압출하여 3차원 조형물을 생성하는 작업을 수행하는 경우에, 3차원 조형물이 상부에 형성되는 조형판 표면에서 이탈한 원료가 압출을 수행하는 노즐 구조에 부착되거나 노즐 구조 내부로 침투하는 것을 방지하는 효과가 있다.The nozzle structure for a three-dimensional printer according to the present invention is characterized in that when a three-dimensional printer extrudes a raw material such as ABS to produce a three-dimensional sculpture, the three- Is prevented from adhering to the nozzle structure for performing the extrusion or penetrating into the nozzle structure.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 프린터용 노즐 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 프린터용 노즐 구조가 3차원 프린터에 장착된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIGS. 1A to 1D are views showing a nozzle structure for a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view illustrating a structure of a nozzle structure for a three-dimensional printer according to an exemplary embodiment of the present invention.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The description of the disclosed technique is merely an example for structural or functional explanation and the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

'제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms " first, " " second, " and the like are used to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or "have" are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it is present and not to preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may take place differently from the stated order unless explicitly stated in a specific order in the context. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted to be consistent with meaning in the context of the relevant art and can not be construed as having ideal or overly formal meaning unless expressly defined in the present application.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 프린터용 노즐 구조(100)를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 3차원 프린터용 노즐 구조(100)가 3차원 프린터에 장착된 모습을 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 1a 내지 도 1d에 의하면 3차원 프린터용 노즐 구조(100)는, 노즐부(110), 히팅부(120) 및 열차단용 덮개부(130)를 포함할 수 있다.FIGS. 1A to 1D illustrate a nozzle structure 100 for a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates a nozzle structure 100 for a three-dimensional printer according to an embodiment of the present invention. 1A to 1D, a nozzle structure 100 for a three-dimensional printer includes a nozzle unit 110, a heating unit 120, and a heat shielding lid 130 (see FIG. 1) ).

노즐부(110)는, 3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출한다. 즉, 노즐부(110)는, 원료인 필라멘트(1100) 등을 입력받아 히팅부(120)로부터 전달된 열을 가하며, 열에 의하여 용융된 원료(1200)를 압출하는데, 소정의 경로(140)을 통하여 주입된 필라멘트를 용융·압출하여 조형판(200) 위에 조형물을 만든다. 여기서, 원료로서 열 가소성 수지를 이용하는 것이 바람직하고, 열 가소성 수지는 PLA, ABS, HDPE(High-Density PolyEthylene, 고밀도 폴리에틸렌), 나일론(Nylon), 레이우드(Laywood)를 필라멘트 형태로 제공되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 노즐부(110)의 원료 토출 부분의 구경은 0.25mm 내지 0.4mm 구경을 가지는 것이 바람직하나, 원료의 종류 및 원료를 액화하는 온도에 따라 원료의 점성은 변화하므로 이에 한정되지 않는다.The nozzle unit 110 extrudes a raw material for forming a three-dimensional molding. That is, the nozzle unit 110 receives heat from the heating unit 120 by receiving the filament 1100 as a raw material, and exerts a predetermined path 140 to extrude the melted raw material 1200 by heat The injection filament is melted and extruded to form a molding on the molding plate 200. It is preferable to use a thermoplastic resin as the raw material, and it is preferable that the thermoplastic resin is provided in the form of filaments such as PLA, ABS, HDPE (High-Density PolyEthylene), Nylon, and Laywood But is not limited thereto. The diameter of the raw material discharging portion of the nozzle portion 110 is preferably 0.25 mm to 0.4 mm, but the viscosity of the raw material varies depending on the type of raw material and the temperature at which the raw material is liquefied.

이때, 노즐부(110)에는, 원료가 압출되는 단부에 원반형 돌기(111)가 형성되는데, 이와 같은 원반형 돌기(111)에 의하여 조형판을 이탈한 플라스틱 용융 물질이 노즐부(110)를 통하여 히팅부(120)에 유입되는 것을 방지할 수 있다.At this time, a disc-like protrusion 111 is formed at an end of the nozzle unit 110 where the raw material is extruded. The plastic molten material, which has been separated from the molding plate by the disc-shaped protrusion 111, It is possible to prevent the foreign matters from flowing into the unit 120.

한편, 노즐부(110) 및 그 단부에 형성된 원반형 돌기(111)는 황동(Brass), 스테인레스(Stainless Steel)와 같은 금속, 바람직하게는 황동으로 구성되어 노즐부(110)의 단부에 히팅부(120)에서 전달된 열이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 원반형 돌기(111)는 노즐부(110)의 단부의 열을 균일하게 분산시켜줌으로써 열집중으로 인한 3차원 조형물의 품질 저하를 방지하게 된다.The nozzle unit 110 and the disk-shaped protrusions 111 formed on the end thereof are made of metal such as brass or stainless steel, preferably brass, 120 can be prevented from being concentrated. That is, the disk-like projections 111 uniformly disperse the heat of the end portion of the nozzle unit 110, thereby preventing deterioration of the quality of the three-dimensional molding due to heat concentration.

또한, 히팅부(120)는, 노즐부(110)의 외측에 결합되는 금속 블록과 금속 블록의 내부에 설치되는 열선으로 이루어져 노즐부(110)를 가열한다. 즉, 히팅부(120)는, 노즐부(110)의 외주면에 형성된 금속 블록으로, 제어부(400)의 제어에 의하여 가열되는 내부의 열선에 의하여 고온의 열을 발생시키고, 발생된 고온의 열을 노즐부(110)로 전달하게 된다.The heating unit 120 includes a metal block coupled to the outside of the nozzle unit 110 and a heating line disposed inside the metal block to heat the nozzle unit 110. That is, the heating unit 120 is a metal block formed on the outer circumferential surface of the nozzle unit 110. The heating unit 120 generates heat of high temperature by internal heat rays heated under the control of the control unit 400, To the nozzle unit (110).

이때, 도 1b는 히팅부(120)와 결합하기 전의 노즐부(110)를 도시한 측면도로서, 도 1b에 도시된 노즐부(110)의 상부(112)가 히팅부(120) 내에 형성된 홀(도시되지 않음)과 결합하여 노즐부(110)가 히팅부(120)에서 발생한 열을 전달받을 수 있도록 한다.1B is a side view of the nozzle unit 110 before the nozzle unit 110 is coupled with the heating unit 120. The upper part 112 of the nozzle unit 110 shown in FIG. (Not shown) to allow the nozzle unit 110 to receive heat generated in the heating unit 120. [

또한, 열차단용 덮개부(130)는, 내부에 히팅부(120) 및 노즐부(110)의 일부가 수용되도록 형성되고, 하부에 노즐부(110)의 단부가 노출되는 개구를 구비하며, 열전달을 방지하는 역할을 한다. 열차단용 덮개부(130)는, 히팅부(120) 및 노즐부(110)의 온도를 유지하는 역할을 수행함으로써 에너지 보존 측면에서 유리할 뿐만 아니라 압출 온도가 일정하게 유지되므로 3차원 조형물의 품질 향상에도 기여할 수 있다. 아울러, 열차단용 덮개부(130)는, 사용자가 3차원 프린터의 작업 공간 내에서 3차원 조형물을 꺼내는 등의 동작을 수행하는 경우에 고온의 히팅부(120)에 사용자의 손이 닿음으로써 화상을 입는 것을 방지하는 손 보호의 역할도 수행할 수 있다.The heat shielding lid 130 is formed so as to receive a part of the heating unit 120 and the nozzle unit 110 therein and has an opening through which the end of the nozzle unit 110 is exposed, . The heat-shielding lid 130 serves to maintain the temperature of the heating unit 120 and the nozzle unit 110, thereby not only being advantageous in terms of energy conservation but also maintaining the extrusion temperature constant, You can contribute. In addition, when the user performs an operation such as pulling out a three-dimensional object in the work space of the 3D printer, the heat-shielding lid 130 touches the high-temperature heating unit 120 with the user's hand, It can also serve as hand protection to prevent wearing.

여기서, 열차단용 덮개부(130)는, 약 300℃의 고온에서도 고무의 탄성을 유지할 수 있는 초 내열성 실리콘 고무(High heat resistance silicon rubber)인 것이 바람직하다. 아울러, 열차단용 덮개부(130)는, 인열 강도(Internal tearing strength, N/mm)가 높은 것이 바람직하며, 이에 따라 고인열 또는 초인열 실리콘 고무가 사용될 수 있다. 히팅부(120)를 일반 고무로 감싸는 경우에는, 히팅부(120)의 발열 온도가 약 100℃를 넘어가면서 고무의 탄성이 유지될 수 없는 문제점이 있다.It is preferable that the heat shielding lid 130 is a high heat resistance silicone rubber capable of maintaining the elasticity of the rubber even at a high temperature of about 300 캜. In addition, it is preferable that the heat-shading lid 130 has a high tearing strength (N / mm), and thus a high thermal or super heat silicone rubber can be used. When the heating unit 120 is wrapped with ordinary rubber, the elasticity of the rubber can not be maintained while the heating temperature of the heating unit 120 exceeds about 100 ° C.

한편, 열차단용 덮개부(130) 하단에 있는 개구는, 노즐부(110) 단부에 형성된 원반형 돌기(111) 가장자리에 의하여 폐쇄되는 형상일 수 있다. 즉, 원반형 돌기(111)가 열차단용 덮개부(130) 개구의 마개 역할을 수행하여 열차단용 덮개부(130) 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있다. 일반적으로, 돌기가 없는 형태의 노즐이 장착된 3차원 프린터에 있어서, 히팅 블럭에 고무 캡을 씌우는 경우 필라멘트가 용융되어 형성된 이물질이 노즐 외벽을 타고 빨려들어가 고무 캡 내부에 덩어리를 이루고, 이러한 덩어리에 의하여 고무 캡이 파손되는 일도 발생할 수 있다. 따라서, 노즐부(110) 단부에 형성된 원반형 돌기(111)는, 열차단용 덮개부(130)의 파손을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.The opening at the lower end of the heat shielding lid 130 may be closed by the edge of the disc-shaped protrusion 111 formed at the end of the nozzle unit 110. That is, the disk-shaped protrusion 111 serves as a stopper for the opening of the heat-shielding lid 130, thereby preventing foreign matter from entering into the heat-laden lid 130. In general, when a rubber cap is placed on a heating block in a three-dimensional printer equipped with a projection-free nozzle, a foreign substance formed by melting the filament is sucked on the outer wall of the nozzle to form a mass inside the rubber cap, The rubber cap may be damaged. Therefore, the disc-shaped protrusion 111 formed at the end of the nozzle unit 110 can prevent the damage of the heat-shroud cover 130.

한편, 조형판(200)은, 3차원 조형물이 상부에 형성되고, 발열 기능을 통하여 3차원 조형물의 하면이 조형판(200)의 상면에 접착될 수 있도록 할 수 있다.On the other hand, the molding plate 200 can be formed such that a three-dimensional molding is formed on the upper side, and the lower face of the three-dimensional molding can be bonded to the upper face of the molding plate 200 through the heat generating function.

또한, 조형판(200)은, 도 2에 도시된 바와 같은 3차원 프린터에 착탈가능한 연결구조(도시되지 않음)를 통하여 부착될 수 있으며, 이를 통하여 완성된 3차원 조형물을 3차원 프린터 기기 외부로 이동시키는 데 있어서 편의성을 제공하는 용도 등에 기여하게 된다.The molding plate 200 may be attached to the three-dimensional printer as shown in FIG. 2 through a detachable connection structure (not shown). The finished three-dimensional molding may be connected to the outside of the three- Thereby contributing to the convenience of use in shifting.

또한, 이송부(300)는, 제어부(400)의 제어 신호에 따라 노즐부(110)를 x축, y축 및 z축으로 이동시킨다. 여기서, 이송부(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이 노즐부(110)를 승하강시키기 위한 수직 이송부(320) 및 노즐부(110)를 x축 및 y축으로 이동시키기 위한 수평 이송부(310)를 포함할 수 있다. 이때, 수평 이송부(310) 및 수직 이송부(320) 각각은 이송 모터 및 이송 모터에 의해 정역 회전되는 리드 스크류(Lead screw)로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 노즐부(110)를 이송시킬 수 있는 한 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)나 실린더를 사용할 수도 있다.The transfer unit 300 moves the nozzle unit 110 along the x-axis, the y-axis, and the z-axis in accordance with the control signal of the control unit 400. 2, the transfer unit 300 includes a vertical transfer unit 320 for moving the nozzle unit 110 up and down and a horizontal transfer unit 310 for moving the nozzle unit 110 in the x and y axes, ). In this case, each of the horizontal transfer part 310 and the vertical transfer part 320 may be a lead screw that is rotated in a forward and reverse direction by a feed motor and a feed motor. However, the present invention is not limited thereto, You can also use a voice coil motor or a cylinder.

한편, 제어부(400)는, 본 발명의 3차원 프린터의 전반적인 동작을 제어하고, 도 2에 도시된 바와 같이 외부 PC 등에 연결되어 사용자에게 다양한 인터페이스를 제공할 수 있다.Meanwhile, the control unit 400 controls the overall operation of the three-dimensional printer of the present invention, and may be connected to an external PC or the like as shown in FIG. 2 to provide various interfaces to the user.

여기서, 제어부(400)는, 3차원 조형물에 관한 수평 슬라이싱 파일 내 명령에 따라 이송부(300)의 이동 정도를 제어한다. 예를 들면, 제어부(400)는, STL(STereoLithography) 형식으로 저장된 그래픽 파일이 슬라이싱된 G 코드 등을 통하여 3차원 조형물을 형성하기 위한 수평 단면의 각 좌표 및 위 좌표에 따른 경로를 따라 노즐부(110)를 진행시키는 이송부(300)의 이동 정도를 지정하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(400)는, G 코드 등의 데이터로부터 수평 이송부(310) 및 수직 이송부(320)의 작업을 분배하고, 분배된 작업에 따라 수평 이송부(310) 및 수직 이송부(320)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제어부(400)는, 수평 이송부(310)를 구동하기 위하여 X축 부호화부(도시되지 않음) 및 Y축 부호화부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.Here, the control unit 400 controls the degree of movement of the conveyance unit 300 according to a command in the horizontal slicing file with respect to the three-dimensional sculpture. For example, the control unit 400 may be configured to display a graphic file stored in a STL (StereoLithography) format on a coordinate system of a horizontal section for forming a three-dimensional sculpture through a sliced G code or the like, 110 may be generated by controlling the movement of the transfer unit 300. That is, the control unit 400 distributes the work of the horizontal transfer unit 310 and the vertical transfer unit 320 from data such as G code and controls the horizontal transfer unit 310 and the vertical transfer unit 320 according to the distributed work A control signal can be generated. Here, the control unit 400 may include an X-axis encoding unit (not shown) and a Y-axis encoding unit (not shown) to drive the horizontal transfer unit 310.

한편, 제어부(400)는, 3차원 프린터의 안정된 조형물의 생성을 위하여, 조형판(200)의 온도를 적절하게 유지할 수 있다.On the other hand, the controller 400 can appropriately maintain the temperature of the molding plate 200 for generating a stable molding of the three-dimensional printer.

도 1a 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 3차원 프린터용 노즐 구조(100)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the nozzle structure 100 for a three-dimensional printer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 2B.

먼저, 도 1b는 히팅부(120)와 결합하기 전의 노즐부(110)를 도시한 측면도로, 노즐부(110)의 상부(112)가 히팅부(120)에 형성된 홀 등에 결합하게 된다.1B is a side view of the nozzle unit 110 before the nozzle unit 110 is coupled with the heating unit 120. The upper part 112 of the nozzle unit 110 is coupled to a hole formed in the heating unit 120 or the like.

또한, 도 1a는 노즐부(110)와 히팅부(120)의 결합 후, 열차단용 덮개부(130)를 씌우기 전의 형태를 나타낸 사시도로서, 열차단용 덮개부(130)를 노즐부(110)-히팅부(120) 결합 어셈블리에 아래에서 윗 방향(A)으로 덧씌우는 것이 가능하다.1A is a perspective view showing a state before the lid 130 is attached after the nozzle unit 110 and the hitting unit 120 are coupled to each other. It is possible to overlay the heating part 120 coupling assembly from below in the upward direction A. [

도 1c 및 도 1d는 열차단용 덮개부(130)까지 결합된 본 발명의 3차원 프린터용 노즐 구조를 도시한 사시도 및 측면도로서, 열차단용 덮개부(130)에 의하여 노즐부(110) 및 히팅부(120)의 온도를 유지할 수 있다. 여기서, 열차단용 덮개부(130)가 결합되면, 노즐부(110)에 형성된 원반형 돌기(111)가 열차단용 덮개부(130)의 개구를 폐쇄하는 것을 알 수 있다.1C and 1D are a perspective view and a side view of the nozzle structure for a three-dimensional printer according to the present invention, which is coupled to the heat shield lid 130. The nozzle lid 110 and the heating part Thereby maintaining the temperature of the substrate 120. Here, it can be seen that when the thermal shielding lid 130 is coupled, the disk-shaped protrusion 111 formed on the nozzle 110 closes the opening of the thermal shielding lid 130.

도 2에 도시된 바와 같이 노즐 구조(100)를 장착한 3차원 프린터는 필라멘트(1100) 형태인 원료를 소정의 경로(140)를 통하여 노즐부(110)로 공급하게 된다.As shown in FIG. 2, a three-dimensional printer equipped with a nozzle structure 100 feeds a raw material in the form of a filament 1100 to a nozzle unit 110 through a predetermined path 140.

이때, 제어부(400)는, 히팅부(120) 내 열선이 가열될 수 있도록 제어하고, 열선에 의해 생성된 열 에너지는 노즐부(110)에 전달된다.At this time, the controller 400 controls the heating element of the heating element 120 to be heated, and the thermal energy generated by the heating element is transmitted to the nozzle element 110.

이후에, 노즐부(110)는, 히팅부(120)로부터 전달받은 열 에너지에 의해 필라멘트(1100)를 용융하여 3차원 조형물을 생성하기 위한 용융된 원료(1200)를 조형판(200) 상부 소정의 위치에 낙하시킨다.Thereafter, the nozzle unit 110 melts the filament 1100 by the thermal energy transferred from the heating unit 120 to form a molten raw material 1200 for forming a three-dimensional molding, .

한편, 노즐부(110)에 형성된 원반형 돌기(111)가 열차단용 덮개부(130)의 개구를 폐쇄하는 마개 역할을 수행하므로, 3차원 조형물 생성 시 조형판(200)을 벗어난 이물질이 열차단용 덮개부(130)로 유입되지 않는다.Since the disk-shaped protrusion 111 formed on the nozzle unit 110 serves as a stopper for closing the opening of the heat-generating unit lid 130, foreign substances, which are out of the molding plate 200, (130).

이러한 개시된 기술인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 개시된 기술의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although the disclosed method and apparatus have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. I will understand that. Accordingly, the true scope of protection of the disclosed technology should be determined by the appended claims.

100: 노즐 구조
110: 노즐부
120: 히팅부
130: 열차단용 덮개부
200: 조형판
300: 이송부
400: 제어부
1100: 필라멘트
1200: 용융된 원료100: Nozzle structure
110: nozzle part
120:
130: heat-shroud cover
200: plastic plate
300:
400:
1100: filament
1200: melted raw material

Claims (5)

조형판, 상기 조형판을 향하는 방향으로 원료를 토출하는 노즐 구조 및 상기 노즐 구조에서 토출되는 원료에 의해 상기 조형판에 3차원 조형물이 형성되도록 상기 노즐 구조를 x축, y축 및 z축으로 이동시키는 이송부를 포함하는 3차원 프린터에 적용되는 상기 노즐 구조에 있어서,
3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출하고, 원료가 압출되는 단부에 원반형 돌기가 형성된 노즐부;
상기 노즐부의 외측에 결합되는 금속 블록과 상기 금속 블록의 내부에 설치되는 열선으로 이루어져 상기 노즐부를 가열하는 히팅부; 및
내부에 상기 히팅부 및 상기 노즐부의 일부가 수용되도록 형성되고, 하부에 상기 노즐부의 단부가 노출되는 개구를 구비하며, 초 내열성 실리콘 고무로 형성되어 열전달을 방지하는 열차단용 덮개부를 포함하고,
상기 열차단용 덮개부의 상기 개구는, 상기 원반형 돌기의 가장자리에 의하여 폐쇄되는 형상이며,
상기 원반형 돌기는, 상기 조형판을 벗어난 이물질이 상기 열차단용 덮개부로 유입되지 않도록 상기 열차단용 덮개부의 개구를 폐쇄하는 마개 역할을 수행하는 3차원 프린터용 노즐 구조.
The nozzle structure is moved in the x-axis, the y-axis, and the z-axis so that the three-dimensional molding is formed on the molding plate by the raw material discharged from the nozzle structure and the nozzle structure for discharging the raw material in the direction toward the shaping plate. The nozzle structure being applied to a three-dimensional printer including a transfer section for transferring a plurality of nozzles,
A nozzle unit for extruding a raw material for forming a three-dimensional sculpture and having a disk-like projection formed at an end portion where the raw material is extruded;
A heating unit for heating the nozzle unit, the heating unit including a metal block coupled to the outside of the nozzle unit and a heat line installed inside the metal block; And
And a cover for heat shielding which is formed of ultra-high heat-resistant silicone rubber and prevents heat transfer, and has an opening through which the end of the nozzle is exposed,
The opening of the heat-shielding lid portion has a shape closed by an edge of the disk-
Wherein the disc-shaped protrusion serves as a stopper for closing an opening of the heat-shading lid unit so that a foreign matter off the shaping plate does not flow into the heat-shading lid unit.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 노즐부는, 황동으로 형성된 3차원 프린터용 노즐 구조.
The method according to claim 1,
Wherein the nozzle unit is formed of brass.
삭제delete
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