KR102061729B1 - Hybrid 3D printer for heterogeneous material process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터에 관한 것으로서, 특히 베드에서 상하이동 가능하게 빌드 플레이트가 구비되고, 상기 빌드 플레이트의 양 옆에 형성된 소재공급홀을 통해 서로 다른 종류의 분말소재를 상향 공급하는 소재공급부가 구비되며, 상기 소재공급부에서 공급된 분말소재를 상기 베드 상에서 밀면서 이동하여 상기 빌드 플레이트의 상면에 적층하는 리코터 모듈이 구비된 메인챔버와; 상기 메인챔버의 빌드 플레이트 상면에 적층된 분말소재에 레이저빔을 조사하여 소결시키는 레이저 모듈을 포함하여 구성되어, 다양한 소재의 조합이 필요한 제품을 용이하게 성형할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a hybrid 3D printer for a heterogeneous material process, and in particular, the build plate is provided to be movable in the bed, and supplies different kinds of powder materials upward through material supply holes formed on both sides of the build plate. A main chamber having a recorder module configured to move the powder material supplied from the material supply part on the bed and to laminate the powder material on the upper surface of the build plate; It is configured to include a laser module for sintering by irradiating a laser beam to the powder material laminated on the upper surface of the build plate of the main chamber, there is an effect that can easily form a product that requires a combination of various materials.

Description

이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터{Hybrid 3D printer for heterogeneous material process}Hybrid 3D printer for heterogeneous material process

본 발명은 3D프린터에 관한 것으로서, 특히 다양한 이종소재를 조합하여 제품을 성형할 수 있는 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a 3D printer, and more particularly, to a hybrid 3D printer for a heterogeneous material process capable of forming a product by combining various heterogeneous materials.

일반적으로, 3D 프린터란 입체로 디자인된 형상을 플라스틱, 금속, 세라믹 등 각종 소재를 층층이 쌍아 제조하는 장치를 말한다. 3D 프린터는 소재를 레이저로 소결하는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식, 빛으로 소재를 굳히는 SLA(Stereolithography) 방식, 필라멘트를 용융하는 FFF(Fused Filament Fabrication) 방식 등을 포함한 다양한 방식이 있다.In general, a 3D printer refers to an apparatus for manufacturing a layered pair of various materials such as plastic, metal, ceramic, etc. in a shape designed in three dimensions. 3D printers come in a variety of ways, including SLS (Selective Laser Sintering), which sinters the material with laser, SLA (Stereolithography), which hardens the material with light, and Fused Filament Fabrication (FFF), which melts the filaments.

3D 프린터는 설계된 형상을 단순히 보여주는 초기 단계의 급속 조형 (RP, Rapid Prototype) 기술을 넘어서 금속, 석회, 합성수지, 고무 등의 재료를 직접 분사해 기계 부품이나 제작품을 찍어내는 임의 형상 제작(SFF, Solid Freeform Fabrication) 기술로 진화하고 있다.3D printers go beyond the early stages of rapid prototyping (RP) technology, which simply shows designed shapes, to create arbitrary shapes (SFF, Solid) by directly spraying materials such as metal, lime, resin, and rubber to stamp machine parts or products. Freeform Fabrication technology is evolving.

그러나, 지금까지 제시되고 있는 대부분의 3D 프린터는 한 가지 종류의 재료를 사용하여 소결하는 방식으로 제품을 제작하였기 때문에 다양한 기능을 갖거나 다양한 느낌을 제공하는 제품을 생산하는데는 일정한 한계가 있었다.However, since most of the 3D printers presented up to now have manufactured products by sintering using one kind of material, there are certain limitations in producing products having various functions or providing various feelings.

등록번호:10-1736568 (출원번호:10-2015-0062114, 발명의 명칭 : 다중재료 성형을 위한 3D 프린터용 헤드)Registration No: 10-1736568 (Application No.:10-2015-0062114, Title of the Invention: Head for 3D Printer for Forming Multi-Materials)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 이종의 소재를 사용하여 제품을 성형할 수 있는 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a hybrid 3D printer for a heterogeneous material process that can be molded using a variety of different materials.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터는 베드에서 상하이동 가능하게 빌드 플레이트가 구비되고, 상기 빌드 플레이트의 양 옆에 형성된 소재공급홀을 통해 서로 다른 종류의 분말소재를 상향 공급하는 소재공급부가 구비되며, 상기 소재공급부에서 공급된 분말소재를 상기 베드 상에서 밀면서 이동하여 상기 빌드 플레이트의 상면에 적층하는 리코터 모듈이 구비된 메인챔버와; 상기 메인챔버의 빌드 플레이트 상면에 적층된 분말소재에 레이저빔을 조사하여 소결시키는 레이저 모듈과; 상기 메인챔버의 옆에 설치되고, 내부에 빌드 플레이트가 구비되며, 상기 빌드 플레이트에 액상소재를 토출하는 액상 노즐과 필라멘트소재를 가열하여 토출하는 FDM 노즐이 구비된 서브챔버;를 포함하여 구성된다.Hybrid 3D printer for dissimilar materials process according to the present invention for solving the above problems is provided with a build plate to be movable in the bed, different types of powder through the material supply hole formed on both sides of the build plate A main chamber provided with a material supply unit for supplying a material upwardly, and having a recorder module configured to move the powder material supplied from the material supply part on the bed and to stack the material on the upper surface of the build plate; A laser module for sintering by irradiating a laser beam on a powder material laminated on an upper surface of the build plate of the main chamber; And a subchamber installed next to the main chamber and having a build plate therein, and having a liquid nozzle for discharging a liquid material and a FDM nozzle for heating and discharging the filament material on the build plate.

여기서, 상기 베드는 상기 빌드 플레이트와 소재공급부 사이에 덮개에 의해 개폐되는 드레인홀이 형성되어, 상기 리코터 모듈에 의해 밀린 분말소재가 하측으로 낙하되고, 낙하되는 분말소재는 회수통에 저장된다.Here, the bed is a drain hole is opened and closed by a cover between the build plate and the material supply part, the powder material pushed by the recorder module falls down, the powder material is stored in the recovery container.

그리고, 상기 소재공급부는 상기 베드의 하측에 위치되는 실린더와; 상기 실린더의 로드의 상단에 연결되어 상기 베드의 소재공급홀을 향해 상하로 움직이고, 상면에 분말소재가 적층되어 상기 소재공급홀을 통해 아래에서 위쪽으로 분말소재를 공급하는 저판과; 상기 저판을 둘러쌈으로써 저판의 상면에 적층된 분말소재의 외부 이탈을 방지하는 측벽;으로 구성된다.And, the material supply unit and the cylinder located on the lower side of the bed; A bottom plate connected to an upper end of the rod of the cylinder and moving up and down toward a material supply hole of the bed, and having a powder material laminated on an upper surface thereof to supply powder material from below to upward through the material supply hole; And a side wall which surrounds the bottom plate to prevent external detachment of the powder material laminated on the top surface of the bottom plate.

또한, 상기 리코터 모듈은 상기 베드의 상측에서 좌우로 이동하는 브라켓과; 상기 브라켓의 하단 양측에 설치되어 분말소재를 미는 블레이드와; 상기 브라켓의 측면에 설치된 레일과; 상기 레일을 따라 이동하는 다이얼 게이지;로 구성된다.In addition, the recorder module and a bracket for moving from side to side in the upper side of the bed; Blades installed on both sides of the lower end of the bracket to push the powder material; A rail installed on the side of the bracket; The dial gauge is moved along the rail.

또한, 상기 메인챔버의 빌드 플레이트와 상기 서브챔버의 빌드 플레이트에는 전열선이 내장된다.In addition, a heating wire is built in the build plate of the main chamber and the build plate of the subchamber.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터는 서로 다른 이종소재를 빌트 플레이트에 적층하여 제품을 성형할 수있기 때문에 다양한 소재의 조합이 필요한 제품이나 다양한 느낌을 주는 제품들을 용이하게 성형할 수 있는 이점이 있다.Hybrid 3D printer for the dissimilar material process of the present invention configured as described above can be formed by stacking different dissimilar materials on the built-in plate to form a product, or a product that requires a combination of various materials or products that give a variety of feelings easily. There is an advantage that can be molded.

또한, 분말 형태의 소재와 액상이나 필라멘트 형태의 소재도 조합하여 조형물을 만들 수 있기 때문에 조형물을 만드는 소재의 폭을 넓힐 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage in that it is possible to widen the width of the material to make the sculpture because it is possible to make the sculpture by combining the material of the powder form and the material of the liquid or filament form.

또한, 드레인홀을 통하여 분말소재를 외부로 배출시킬 수 있기 때문에 리코터 모듈의 움직임에 의하여 서로 다른 이종의 소재가 혼합될 가능성이 낮은 이점이 있다.In addition, since the powder material can be discharged to the outside through the drain hole, there is a low possibility that different kinds of materials are mixed by the movement of the recorder module.

도 1은 본 발명에 의한 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 3D프린터의 메인챔버를 보인 도.
도 3은 도 1에 도시된 하이브리드 3D프린터의 서브챔버를 보인 도.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 하이브리드 3D프린터를 이용하여 작업을 하는 모습을 보인 도.1 is a perspective view showing a hybrid 3D printer for dissimilar materials process according to the present invention.
Figure 2 is a view showing the main chamber of the hybrid 3D printer shown in FIG.
3 is a view showing a subchamber of the hybrid 3D printer shown in FIG.
Figures 4a to 4d is a view showing a state of working using the hybrid 3D printer shown in FIG.

이하, 본 발명에 의한 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a hybrid 3D printer for dissimilar material process according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 3D프린터의 메인챔버를 보인 도이며, 도 3은 도 1에 도시된 하이브리드 3D프린터의 서브챔버를 보인 도이다.1 is a perspective view showing a hybrid 3D printer for a heterogeneous material process according to the present invention, Figure 2 is a view showing the main chamber of the hybrid 3D printer shown in Figure 1, Figure 3 is a hybrid 3D printer shown in Figure 1 Figure shows a subchamber of.

그리고, 도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 하이브리드 3D프린터를 이용하여 작업을 하는 모습을 보인 도이다.4A through 4D are diagrams illustrating work using the hybrid 3D printer shown in FIG. 1.

본 발명에 의한 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터는 프레임(10)과, 상기 프레임(10) 상측에 설치되는 메인챔버(20)와, 상기 메인챔버(20)의 상측에 설치되는 레이저 모듈(30)과, 상기 프레임(10) 상측에 설치되되 상기 메인챔버(20)의 바로 옆에 설치되는 서브챔버(40);를 포함하여 구성된다.Hybrid 3D printer for a heterogeneous material process according to the present invention is the frame 10, the main chamber 20 is installed on the frame 10, the laser module 30 is installed on the upper side of the main chamber 20 And a subchamber 40 installed above the frame 10 and installed next to the main chamber 20.

상기 메인챔버(20)는 바닥에 베드(21)와 빌드 플레이트(22)가 구비되고, 상기 빌드 플레이트(22)의 좌우 양 옆에는 소재공급부(23)가 구비되며, 상기 베드(21)의 상측에는 리코터 모듈(24)이 구비된다.The main chamber 20 is provided with a bed 21 and a build plate 22 on the bottom, and the material supply unit 23 is provided on the left and right sides of the build plate 22, the upper side of the bed 21 The recorder module 24 is provided.

상기 베드(21)는 프레임(10)의 상면에 고정 설치되어 작업면을 제공하는 것으로서, 중간 부분에 구비된 빌드 플레이트(22)의 양 옆에 소재공급홀(21a)이 각각 하나씩 형성된다. 그리고, 베드(21)는 빌드 플레이트(22)와 소재공급부(23) 사이, 즉 빌드 플레이트(22)와 양측에 형성된 소재공급홀(21a) 사이에 각각 하나씩의 드레인홀(21c)이 형성된다.The bed 21 is fixed to the upper surface of the frame 10 to provide a working surface, each of the material supply holes (21a) is formed on each side of the build plate 22 provided in the middle portion. In addition, each of the beds 21 is provided with one drain hole 21c between the build plate 22 and the material supply unit 23, that is, between the build plate 22 and the material supply holes 21a formed at both sides thereof.

상기 소재공급홀(21a)은 빌드 플레이트(22)의 상면에 적층될 분말소재가 공급되는 통로이다.The material supply hole 21a is a passage through which the powder material to be stacked on the upper surface of the build plate 22 is supplied.

상기 드레인홀(21c)은 빌드 플레이트(22)에 분말소재를 적층하는 작업을 하는 중에 빌드 플레이트(22)의 상면에 적층되지 않고 베드(21) 상면에 산재한 분말소재가 발생되었을 때, 이 분말소재를 리코터 모듈(24)로 밀어서 이에 밀린 분말소재가 베드(21) 하측으로 낙하되는 통로이다. The drain hole 21c is not laminated on the upper surface of the build plate 22 while the powder material scattered on the upper surface of the bed 21 is generated during the lamination of the powder material on the build plate 22. Is a passage through which the powder material pushed by the recorder module 24 falls down the bed 21.

이와 같은 드레인홀(21c)은 덮개(21d)에 의해 개폐된다. 따라서, 드레인홀(21c)이 필요한 경우에는 덮개(21d)를 개방하고, 그렇지 않은 경우에는 드레인홀(21c)에 덮개(21d)를 설치하여 드레인홀(21c)을 막는다.The drain hole 21c is opened and closed by the cover 21d. Therefore, when the drain hole 21c is required, the cover 21d is opened. Otherwise, the cover 21d is provided in the drain hole 21c to close the drain hole 21c.

그리고, 드레인홀(21c)의 하측에는 회수통(21e)이 설치된다. 따라서 드레인홀(21c)을 통해 낙하되는 분말소재는 회수통(21e)에 모여 저장된다.And a recovery container 21e is provided below the drain hole 21c. Therefore, the powder material falling through the drain hole 21c is collected and stored in the recovery container 21e.

상기 빌드 플레이트(22)는 3D프린터를 이용하여 성형 공정을 수행할 때 소재분말이 적층되는 곳으로서, 실린더에 연결되어 베드(21)에서 상하이동 가능하게 구비된다. 즉 베드(21)의 소재공급홀(21a) 사이에는 소재공급홀(21a)과 동일한 모양과 크기를 갖는 출입홀(21b)이 형성되는데, 이 출입홀(21b)을 통하여 빌드 플레이트(22)가 베드(21)의 상하로 직선운동한다. 이러한 메인챔버(20)의 빌드 플레이트(22)에는 전열선(22a)이 내장되어 상면에 적층된 소재분말에 소결을 위한 열을 가한다.The build plate 22 is a place where the material powder is stacked when performing the molding process using the 3D printer, is connected to the cylinder is provided to be movable in the bed (21). That is, the entrance hole 21b having the same shape and size as the material supply hole 21a is formed between the material supply holes 21a of the bed 21, and the build plate 22 is formed through the access hole 21b. Linear movement of the bed 21 up and down. The heating plate 22a is built in the build plate 22 of the main chamber 20 to apply heat for sintering to the material powder stacked on the upper surface.

상기 소재공급부(23)는 소재공급홀(21a)을 통하여 서로 다른 종류의 분말 소재를 상향 공급한다. 부연 설명을 하면, 본 발명은 동일한 구성을 갖는 소재공급부(23)가 빌드 플레이트(22)의 양 옆에 각각 하나씩 설치되는데, 이러한 소재공급부(23)는 실린더(23a)와, 상기 실린더(23a)에 연결되는 저판(23b)과, 상기 저판(23b)을 둘러싸는 측벽(23c)으로 구성된다.The material supply unit 23 supplies different kinds of powder materials upward through the material supply hole 21a. In detail, the present invention is provided with a material supply unit 23 having the same configuration, one each on each side of the build plate 22, this material supply unit 23 is a cylinder 23a and the cylinder 23a It consists of a bottom plate 23b connected to and a side wall 23c surrounding the bottom plate 23b.

상기 실린더(23a)는 베드(21) 하측의 프레임(10)에 설치되어 저판(23b)이 상하로 움직일 수 있도록 한다.The cylinder 23a is installed in the frame 10 under the bed 21 to allow the bottom plate 23b to move up and down.

상기 저판(23b)은 실린더(23a)의 로드(23d) 상단에 연결되어 실린더(23a)의 동작에 따라 베드(21)의 소재공급홀(21a)을 향해 상하로 움직인다. 이러한 저판(23b)의 상면에는 분말소재가 일정높이로 적층되어 소재공급홀(21a)을 통해 아래에서 위쪽으로 분말소재를 공급한다. 즉 저판(23b)이 위쪽으로 움직이면 저판(23b)의 상면에 적층된 분말소재 중 가장 위쪽에 있는 분말소재가 소재공급홀(21a)을 통해 베드(21)의 상면으로 노출된다. 그리고, 저판(23b)에는 전열선을 내장하여 저판(23b)의 상면에 적층된 분말소재에 열을 가할 수도 있다.The bottom plate 23b is connected to the upper end of the rod 23d of the cylinder 23a and moves up and down toward the material supply hole 21a of the bed 21 according to the operation of the cylinder 23a. On the upper surface of the bottom plate 23b, the powder material is stacked at a predetermined height to supply the powder material from the bottom to the top through the material supply hole 21a. That is, when the bottom plate 23b moves upward, the powder material at the top of the powder materials stacked on the top surface of the bottom plate 23b is exposed to the top surface of the bed 21 through the material supply hole 21a. The heating plate may be embedded in the bottom plate 23b to apply heat to the powder material laminated on the top surface of the bottom plate 23b.

한편, 본 발명에서는 이종소재를 이용하여 성형(조형)작업을 하기 때문에 빌드 플레이트(22)의 좌측에 위치하는 저판(23b)에는 금속분말을 적층하고 있고, 빌드 플레이트(22)의 우측에 위치하는 저판(23b)에는 폴리머분말을 적층하고 있어서 조형에 필요한 분말소재를 취사선택할 수 있다.On the other hand, in the present invention, because the molding (molding) work using a dissimilar material, metal powder is laminated on the bottom plate 23b located on the left side of the build plate 22, and is located on the right side of the build plate 22. A polymer powder is laminated on the bottom plate 23b so that the powder material required for molding can be selected.

상기 측벽(23c)은 저판(23b)의 상면에 적층된 분말소재가 붕괴되어 저판(23b) 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 저판(23b)을 둘러싸면서 베드(21)의 저면 부분에 설치된다.The side wall 23c is to prevent the powder material laminated on the upper surface of the bottom plate 23b from collapsing and escaping out of the bottom plate 23b. The side wall 23c is installed on the bottom portion of the bed 21 while surrounding the bottom plate 23b. do.

상기 리코터 모듈(24)은 소재공급부(23)에서 공급된 분말소재를 베드(21) 상에서 밀면서 이동하여 빌드 플레이트(22)의 상면에 적층하는 것이다. 본 발명은 동일한 구성을 갖는 리코터 모듈(24)을 좌우에 각각 하나씩 설치하고 있는데, 좌측에 있는 리코터 모듈(24)은 좌측의 소재공급부(23)에서 제공하는 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층하고, 우측에 있는 리코터 모듈(24)은 우측의 소재공급부(23)에서 제공하는 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층한다.The recorder module 24 is to move and push the powder material supplied from the material supply unit 23 on the bed 21 to be laminated on the upper surface of the build plate (22). According to the present invention, the recorder module 24 having the same configuration is installed one by one on each side, and the recorder module 24 on the left side is provided with the powder material provided by the material supply unit 23 on the left side of the build plate 22. On the right side, the recorder module 24 on the right side laminates the powder material provided by the material supply unit 23 on the right side to the build plate 22.

이러한 리코터 모듈(24)은 브라켓(24a)과, 상기 브라켓(24a)에 설치되는 블레이드(24b)와, 상기 브라켓(24a)에 설치되는 레일(24c)과, 상기 레일(24c)에 설치되는 다이얼 게이지(24d)로 구성된다.The recorder module 24 is installed on the bracket 24a, the blade 24b installed on the bracket 24a, the rail 24c installed on the bracket 24a, and the rail 24c. It consists of the dial gauge 24d.

상기 브라켓(24a)은 베드(21)의 상측에서 좌우로 이동가능하게 설치된다. The bracket 24a is installed to be movable from side to side on the bed 21.

상기 블레이드(24b)는 브라켓(24a)의 하단 양측에 설치되어 분말소재를 민다. 즉, 베드(21)의 소재공급홀(21a) 상측으로 분말소재가 일정한 높이로 노출되면 블레이드(24b)가 노출된 분말소재를 밀면서 빌드 플레이트(22) 쪽으로 직선운동을 하게 되고, 결국 베드(21)의 출입홀(21b)에서 하측으로 약간 이동함으로써 베드(21)의 상면보다 약간 낮은 곳에 위치하는 빌드 플레이트(22)의 상면에 분말소재를 적층하게 된다. The blade 24b is installed on both sides of the lower end of the bracket 24a to push the powder material. That is, when the powder material is exposed to a constant height above the material supply hole 21a of the bed 21, the blade 24b pushes the exposed powder material and moves linearly toward the build plate 22, and eventually the bed 21 By slightly moving downward from the entrance hole (21b) of the) to the powder material is laminated on the upper surface of the build plate 22 located slightly lower than the upper surface of the bed (21).

이때, 소재공급홀(21a)과 빌드 플레이트(22) 사이에 위치한 드레인홀(21c)은 덮개(21d)에 의해 밀폐됨으로써 분말소재가 빌드 플레이트(22)에 도달하기 전에 드레인홀(21c)을 통하여 낙하되는 것을 방지한다. 즉 좌측의 리코터 모듈(24)이 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층할 때는 좌측에 있는 드레인홀(21c)의 덮개(21d)를 닫고, 우측의 리모터 모듈(24)이 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층할 때는 우측에 있는 드레인홀(21c)의 덮개(21d)를 닫는다.
그리고, 빌드 플레이트(22)에 분말소재를 적층한 블레이드(24b)는 빌드 플레이트(22)를 지나쳐서 그 앞에 있는 덮개(21d)가 개방된 드레인홀(21c)까지 이동을 한다. 이러한 블레이드(24b)의 운동에 의하여 빌드 플레이트(22)에 적층되지 않고 개방된 드레인홀(21c)까지 밀려 온 분말소재는 드레인홀(21c)을 통하여 베드(21)의 하측으로 낙하된다.At this time, the drain hole 21c located between the material supply hole 21a and the build plate 22 is sealed by the cover 21d, so that the powder material is discharged through the drain hole 21c before reaching the build plate 22. To prevent it from falling. That is, when the recorder module 24 on the left stacks the powder material on the build plate 22, the lid 21d of the drain hole 21c on the left side is closed, and the right remote module 24 controls the powder material. When laminating | stacking on the build plate 22, the cover 21d of the drain hole 21c on the right side is closed.
And the blade 24b which laminated | stacked the powder material on the build plate 22 moves past the build plate 22 to the drain hole 21c in which the cover 21d in front was opened. By the movement of the blade 24b, the powder material pushed up to the open drain hole 21c without being stacked in the build plate 22 falls down the bed 21 through the drain hole 21c.

상기 레일(24c)은 브라켓(24a)의 일측면에 수평하게 설치된다.The rail 24c is horizontally installed on one side of the bracket 24a.

상기 다이얼 게이지(24d)는 레일(24c)을 따라 이동가능하게 설치되는데, 이 다이얼 게이지(24d)는 베드(21)의 상면 또는 빌드 플레이트(22)의 상면으로부터 블레이드(24b)가 어느 높이에 설치되어 있는지를 측정하여 블레이드(24b)가 적정한 높이에 위치될 수 있도록 한다.The dial gauge 24d is installed to be movable along the rail 24c, which is mounted at a certain height by the blade 24b from the upper surface of the bed 21 or the upper surface of the build plate 22. The blade 24b is positioned at an appropriate height.

상기 레이저 모듈(30)은 메인챔버(20)의 빌드 플레이트(22) 상면에 적층된 분말소재에 레이저빔을 조사하여 소결시킨다.The laser module 30 is sintered by irradiating a laser beam on the powder material laminated on the upper surface of the build plate 22 of the main chamber 20.

본 발명은 두 개의 서로 다른 분말소재, 즉 금속분말과 폴리머분말을 사용하여 조형작업을 하기 때문에 레이저 모듈(30)에도 이 종류가 다른 2개의 분말을 소결시킬 수 있는 2개의 소결레이저가 구비된다.In the present invention, since the molding operation is performed using two different powder materials, that is, metal powder and polymer powder, the laser module 30 is also provided with two sintering lasers capable of sintering two different powders.

상기 서브챔버(40)는 내부에 빌드 플레이트(41)가 구비되고, 액상 노즐과 FDM 노즐(43)이 구비된다.The subchamber 40 is provided with a build plate 41 therein, and a liquid nozzle and an FDM nozzle 43 are provided.

상기 빌드 플레이트(41)는 액상 노즐(42)과 FDM 노즐(43)에서 토출되는 소재가 적층되는 곳으로서, 이러한 빌드 플레이트(41)에는 전열선(41a)이 내장된다.The build plate 41 is a place where the material discharged from the liquid nozzle 42 and the FDM nozzle 43 is stacked. The build plate 41 has a heating wire 41a embedded therein.

상기 액상 노즐(42)은 서브챔버(40) 내에서 XYZ축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 잉크와 같은 액상소재를 빌드 플레이트(41) 상면에 토출한다. 이렇게 토출된 액상소재는 전열선(41a)의 발열에 의해 열이 가해질 때 소결된다.The liquid nozzle 42 is installed to be movable in the XYZ axis direction in the subchamber 40, and discharges a liquid material such as ink onto the upper surface of the build plate 41. The liquid material discharged in this way is sintered when heat is applied by heat generation of the heating wire 41a.

상기 FDM(Fused Deposition Modeling) 노즐(43)은 서브챔버(40) 내에서 XYZ축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 필라멘트소재를 가열하여 빌드 플레이트(41) 상면에 토출한다.The FDM (Fused Deposition Modeling) nozzle 43 is installed in the subchamber 40 so as to be movable in the XYZ axis direction, and heats the filament material to discharge the upper surface of the build plate 41.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터의 작동과정을 왼쪽의 소재공급부에는 금속분말이 적층되어 있고 오른쪽의 소재공급부에는 폴리머분말이 적층되어 있다고 가정하고 간단히 살펴보면 다음과 같다.The operation process of the hybrid 3D printer for the heterogeneous material process according to the present invention configured as described above will be briefly assumed that the metal powder is laminated on the material supply part on the left side and the polymer powder is laminated on the material supply part on the right side.

먼저, 빌드 플레이트(22)의 상면이 베드(21)의 상면보다 약간 아래에 위치되도록 하고, 왼쪽의 소재공급부(23)의 저판(23b)을 위로 올려 적층된 금속분말의 상단부분이 베드(21)의 상면으로 노출되도록 함과 아울러 오른쪽의 소재공급부(23) 저판(23b)을 위로 올려 적층된 폴리머분말의 상단부분이 베드(21)의 상면으로 노출되도록 한다.First, the upper surface of the build plate 22 is positioned slightly below the upper surface of the bed 21, and the upper part of the metal powder laminated by raising the bottom plate 23b of the material supply unit 23 on the left side is the bed 21 The upper portion of the polymer powder laminated on the right side of the material supply part 23 bottom plate 23b is lifted upward to expose the upper surface of the bed 21.

이런 상태에서 왼쪽의 리코터 모듈(24)을 오른쪽으로 움직여서 금속분말을 빌드 플레이트(22) 쪽으로 민다. 이때 왼쪽의 드레인홀(21c)은 덮개(21d)에 의하여 막혀 있다. In this state, the metal powder is pushed toward the build plate 22 by moving the left recorder module 24 to the right. At this time, the drain hole 21c on the left side is blocked by the cover 21d.

이렇게 왼쪽의 리코터 모듈(24)을 오른쪽으로 움직여 금속분말을 빌드 플레이트(22)에 적층한 후 이 리코터 모듈(24)이 빌드 플레이트(22)를 지나쳐 통과하도록 하여 오른쪽의 드레인홀(21c)까지 이동시킨다. 이때 오른쪽의 드레인홀(21c)은 덮개(21d)가 제거되어 개방상태이다. 이러한 과정을 통해 빌드 플레이트(22)에 적층되지 않은 금속분말이 오른쪽에 있는 드레인홀(21c)을 통해 낙하된다.The left recorder module 24 is moved to the right to stack the metal powder on the build plate 22, and then the recorder module 24 passes through the build plate 22 to pass through the drain hole 21c on the right side. Move to At this time, the drain hole 21c on the right side is opened with the cover 21d removed. Through this process, the metal powder not stacked on the build plate 22 is dropped through the drain hole 21c on the right side.

빌드 플레이트(22)에 금속분말이 적층되었으면 레이저 모듈(30)을 작동시켜 금속분말을 소결한다.When the metal powder is stacked on the build plate 22, the laser module 30 is operated to sinter the metal powder.

이후, 빌드 플레이트(22)의 상면에서 소결된 금속분말의 상면이 베드(21)의 상면보다 약간 아래에 위치되도록 빌드 플레이트(22)를 하강시키고, 오른쪽의 소재공급부(23) 저판(23b)을 위로 올려 적층된 폴리머분말의 상단부분이 베드(21)의 상면으로 노출되도록 함과 아울러 왼쪽의 소재공급부(23) 저판(23b)을 위로 올려 적층된 금속분말의 상단부분이 베드(21)의 상면으로 노출되도록 한다.Thereafter, the build plate 22 is lowered such that the top surface of the sintered metal powder is slightly below the top surface of the bed 21 on the top surface of the build plate 22, and the bottom plate 23b of the material supply part 23 on the right side is removed. The upper portion of the laminated polymer powder is exposed to the upper surface of the bed 21, and the upper portion of the metal powder laminated on the left side of the material supply part 23 bottom plate 23b is lifted upward to form the upper surface of the bed 21. To be exposed.

이런 상태에서 오른쪽의 리코터 모듈(24)을 왼쪽으로 움직여서 폴리머분말을 빌드 플레이트(22) 쪽으로 민다. 이때 오른쪽의 드레인홀(21c)은 덮개(21d)에 의하여 막혀 있다. In this state, the polymer powder is pushed toward the build plate 22 by moving the right recorder module 24 to the left. At this time, the drain hole 21c on the right side is blocked by the cover 21d.

이렇게 오른쪽의 리코터 모듈(24)을 왼쪽으로 움직여 폴리머분말을 빌드 플레이트(22)의 상면에서 소결된 금속분말의 상면에 적층한 후 이 리코터 모듈(24)이 빌드 플레이트(22)를 지나쳐 통과하도록 하여 왼쪽의 드레인홀(21c)까지 이동시킨다. 이때 왼쪽의 드레인홀(21c)은 덮개(21d)가 제거되어 개방상태이다. 이러한 과정을 통해 빌드 플레이트(22)의 금속분말 상면에 적층되지 않은 폴리머분말이 왼쪽에 있는 드레인홀(21c)을 통해 낙하된다.In this manner, the right recorder module 24 is moved to the left to stack the polymer powder on the upper surface of the sintered metal powder on the upper surface of the build plate 22, and then the recorder module 24 passes through the build plate 22. To the left drain hole 21c. At this time, the drain hole 21c on the left side is opened with the cover 21d removed. Through this process, the polymer powder not laminated on the upper surface of the metal powder of the build plate 22 is dropped through the drain hole 21c on the left side.

빌드 플레이트(22)의 금속분말 상면에 폴리머분말이 적층되었으면 레이저 모듈(30)을 작동시켜 폴리머분말을 소결한다.When the polymer powder is laminated on the metal powder upper surface of the build plate 22, the laser module 30 is operated to sinter the polymer powder.

위와 같은 작업을 반복하여 원하는 높이로 금속분말과 폴리머분말을 교차 적층하여 조형물을 만든다.By repeating the above operation, the metal powder and the polymer powder are laminated at the desired height to make a sculpture.

그런 다음, 필요한 경우 메인챔버(20)에서 만들어진 조형물을 바로 옆의 서브챔버(40)로 옮겨 액상소재나 필라멘트소재를 적층하여 조형물을 완성한다.Then, if necessary, the sculptures made in the main chamber 20 are transferred to the next subchamber 40 to stack the liquid material or the filament material to complete the sculpture.

10: 프레임 20: 메인챔버
21: 베드 21a: 소재공급홀
21b: 출입홀 21c: 드레인홀
21d: 덮개 21e: 회수통
22: 빌드 플레이트 22a: 전열선
23: 소재공급부 23a: 실린더
23b: 저판 23c: 측벽
24: 리코터 모듈 24a: 브라켓
24b: 블레이드 24c: 레일
24d: 다이얼 게이지 30: 레이저 모듈
40: 서브챔버 41: 빌드 플레이트
41a: 전열선 42: 액상 노즐
43: FDM 노즐10: frame 20: main chamber
21: Bed 21a: material supply hole
21b: access hole 21c: drain hole
21d: cover 21e: waste container
22: build plate 22a: heating wire
23: material supply unit 23a: cylinder
23b: bottom plate 23c: side wall
24: recorder module 24a: bracket
24b: blade 24c: rail
24d: dial gauge 30: laser module
40: subchamber 41: build plate
41a: heating wire 42: liquid nozzle
43: FDM nozzle

Claims (8)

전열선(22a)이 내장된 빌드 플레이트(22)가 베드(21)에서 상하이동 가능하게 구비되고, 상기 빌드 플레이트(22)의 좌우 양 옆에 형성된 소재공급홀(21a)을 통해 서로 다른 종류의 분말소재를 상향 공급하는 소재공급부(23)가 구비되며, 상기 소재공급부(23)에서 공급된 분말소재를 상기 베드(21) 상에서 밀면서 이동하여 상기 빌드 플레이트(22)의 상면에 적층하는 한 쌍의 리코터 모듈(24)이 좌우에 각각 구비된 메인챔버(20)와; 상기 메인챔버(20)의 빌드 플레이트(22) 상면에 적층된 분말소재에 레이저빔을 조사하여 소결시키는 레이저 모듈(30);을 포함하며,
상기 베드(21)는 상기 빌드 플레이트(22)와 소재공급부(23) 사이에 덮개(21d)에 의해 개폐되는 드레인홀(21c)이 각각 형성되어 상기 리코터 모듈(24)에 의해 밀린 분말소재가 하측으로 낙하되되, 상기 드레인홀(21c)의 하측에는 낙하되는 분말소재를 저장하는 회수통(21e);이 설치되며,
상기 리코터 모듈(24)은 상기 베드(21)의 상측에서 좌우로 이동하는 브라켓(24a)과; 상기 브라켓(24a)의 하단 양측에 설치되어 분말소재를 미는 블레이드(24b)와; 상기 브라켓(24a)의 측면에 설치된 레일(24c)과; 상기 레일(24c)을 따라 이동하는 다이얼 게이지(24d);로 구성되며,
좌측에 있는 리코터 모듈(24)은 좌측의 소재공급부(23)에서 제공하는 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층하고, 우측에 있는 리코터 모듈(24)은 우측의 소재공급부(23)에서 제공하는 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층하되,
좌측의 리코터 모듈(24)이 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층할 때는 좌측에 있는 드레인홀(21c)의 덮개(21d)를 닫고, 우측의 리모터 모듈(24)이 분말소재를 빌드 플레이트(22)에 적층할 때는 우측에 있는 드레인홀(21c)의 덮개(21d)를 닫으며,
빌드 플레이트(22)에 분말소재를 적층한 블레이드(24b)는 빌드 플레이트(22)를 지나쳐서 그 앞에 있는 덮개(21d)가 개방된 드레인홀(21c)까지 이동을 하여 빌드 플레이트(22)에 적층되지 않은 분말소재를 드레인홀(21c)을 통해 낙하시키는 것을 특징으로 하는 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터.
The build plate 22 in which the heating wires 22a are embedded is provided to be movable in the bed 21, and different kinds of powders are formed through the material supply holes 21a formed on the left and right sides of the build plate 22. The material supply unit 23 for supplying the material upward is provided, a pair of ricoh to move the powder material supplied from the material supply unit 23 on the bed 21 while moving to laminated on the upper surface of the build plate 22 A main chamber 20 having a rotor module 24 provided on each side; It includes; and a laser module 30 for sintering by irradiating a laser beam to the powder material laminated on the upper surface of the build plate 22 of the main chamber 20,
The bed 21 is a powder material that is pushed by the recorder module 24 is formed between the build plate 22 and the material supply unit 23, the drain hole (21c) is opened and closed by the cover 21d Dropping down to the lower side, the lower side of the drain hole (21c) recovery container (21e) for storing the powder material to fall; is installed,
The recorder module 24 has a bracket (24a) to move left and right from the upper side of the bed (21); Blades 24b installed on both sides of the lower end of the bracket 24a to push the powder material; A rail 24c provided on the side of the bracket 24a; And a dial gauge 24d moving along the rail 24c.
The recorder module 24 on the left stacks the powder material provided by the material supply unit 23 on the left side to the build plate 22, and the recorder module 24 on the right side uses the material supply unit 23 on the right side. To provide a powder material laminated to the build plate 22,
When the left recorder module 24 stacks the powder material on the build plate 22, the cover 21d of the drain hole 21c on the left side is closed, and the right remote module 24 builds the powder material. When laminating on the plate 22, the cover 21d of the drain hole 21c on the right side is closed,
The blade 24b in which the powder material is laminated on the build plate 22 passes through the build plate 22 and moves to the drain hole 21c in which the cover 21d in front thereof is opened, so that it is not laminated on the build plate 22. Hybrid 3D printer for heterogeneous material process, characterized in that the powder material is dropped through the drain hole (21c).
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 소재공급부(23)는 상기 베드(21)의 하측에 위치되는 실린더(23a)와;
상기 실린더(23a)의 로드(23d)의 상단에 연결되어 상기 베드(21)의 소재공급홀(21a)을 향해 상하로 움직이고, 상면에 분말소재가 적층되어 상기 소재공급홀(21a)을 통해 아래에서 위쪽으로 분말소재를 공급하는 저판(23b)과;
상기 저판(23b)을 둘러쌈으로써 저판(23b)의 상면에 적층된 분말소재의 외부 이탈을 방지하는 측벽(23c);으로 구성된 것을 특징으로 하는 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터.
The method according to claim 1,
The material supply unit 23 and the cylinder (23a) located on the lower side of the bed 21;
It is connected to the upper end of the rod (23d) of the cylinder (23a) moves up and down toward the material supply hole (21a) of the bed 21, the powder material is laminated on the upper surface through the material supply hole (21a) And bottom plate 23b for supplying the powder material upward;
Hybrid 3D printer for heterogeneous materials process, characterized in that consisting of; the side plate (23c) surrounding the bottom plate (23b) to prevent the outer separation of the powder material laminated on the upper surface of the bottom plate (23b).
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 메인챔버(20)의 옆에 설치되고, 내부에 빌드 플레이트(41)가 구비되며, 상기 빌드 플레이트(41)에 액상소재를 토출하는 액상 노즐(42)과 필라멘트소재를 가열하여 토출하는 FDM 노즐(43)이 구비된 서브챔버(40);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터.
The method according to claim 1,
It is installed next to the main chamber 20, the build plate 41 is provided therein, the FDM nozzle for heating and discharging the liquid nozzle 42 and the filament material to discharge the liquid material to the build plate 41 Hybrid 3D printer for dissimilar materials process, characterized in that it further comprises; (43) is provided with a sub-chamber (40).
청구항 7에 있어서,
상기 서브챔버(40)의 빌드 플레이트(41)에는 전열선(41a)이 내장된 것을 특징으로 하는 이종소재 공정을 위한 하이브리드 3D프린터.The method according to claim 7,
Hybrid 3D printer for a heterogeneous material process, characterized in that the heating plate 41a is built in the build plate 41 of the subchamber (40).
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