KR102236007B1

KR102236007B1 - Integral 3D printer

Info

Publication number: KR102236007B1
Application number: KR1020190098108A
Authority: KR
Inventors: 이병백; 이호준
Original assignee: 주식회사신도리코
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2021-04-08
Also published as: KR20210019620A

Abstract

본 발명은 본체의 일측 하부에 배치되고, 광경화성 수지가 수용되는 조형 수조; 상기 조형 수조의 하부에서 상기 조형 수조에 수용된 광경화성 수지에 광을 조사하여 조형물이 생성되도록 하는 광원; 상기 본체의 일측 상부에서 Z 방향 이송 기구에 의해 수직방향(Z 방향)으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 조형 수조 안에 수용된 상태에서 상기 광원의 조사에 의해 저면에 조형물이 부착되는 베드 유닛; 및 상기 본체의 타측에서 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 베드 유닛의 저면에 부착된 조형물을 수용하여 조형물을 세척하는 세척 챔버를 포함하는 일체형 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention is disposed under one side of the main body, a molding tank in which a photocurable resin is accommodated; A light source for generating a sculpture by irradiating light to the photocurable resin accommodated in the modeling tank below the modeling tank; A bed unit installed to be movable in a vertical direction (Z direction) by a Z-direction transfer mechanism at an upper portion of the main body, and to which a sculpture is attached to a bottom surface by irradiation of the light source in a state accommodated in the modeling tank; And a washing chamber installed to be movable in a horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism from the other side of the main body, and to wash the sculpture by receiving the sculpture attached to the bottom of the bed unit. About.

Description

일체형 ３Ｄ 프린터{Integral 3D printer}All-in-one 3D printer {Integral 3D printer}

본 발명은 3D 조형물을 조형하는 조형 장치와 3D 조형물을 건조(경화) 및/또는 세척하는 후처리 장치가 일체로 형성된 일체형 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to an all-in-one 3D printer in which a molding apparatus for molding a 3D sculpture and a post-processing apparatus for drying (curing) and/or washing the 3D sculpture are integrally formed.

일반적으로 3차원 입체 형상을 가진 3D 조형물을 제작하기 위해서는 도면에 의존하여 수작업에 의해 이루어지는 목합 제작 방식과 CNC 밀링에 의한 제작 방법 등이 널리 알려져 있다.In general, in order to produce a 3D sculpture having a three-dimensional three-dimensional shape, a method of manufacturing a wood composite by hand depending on a drawing and a method of manufacturing by CNC milling are widely known.

그러나 목합 제작 방식은 수작업에 의하므로 정교한 수치제어가 어렵고 많은 시간이 소요되며, CNC 밀링에 의한 제작 방법은 정교한 수치제어가 가능하지만 공구 간섭으로 인해 가공하기 어려운 형상이 많다.However, since the wood composite manufacturing method is manual, precise numerical control is difficult and takes a lot of time, and the manufacturing method by CNC milling allows sophisticated numerical control, but there are many shapes that are difficult to process due to tool interference.

따라서 최근에는 제품의 설계자가 CAD나 CAM을 이용하여 3차원 모델링 데이터를 생성하고, 생성한 데이터를 이용하여 3차원 입체 형상의 조형물을 제작하는 이른바 3차원 프린팅 방법이 등장하게 되었으며, 이러한 3D 프린터는 산업, 생활, 의학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.Therefore, in recent years, a so-called 3D printing method has emerged in which a product designer creates 3D modeling data using CAD or CAM and uses the generated data to produce a 3D stereoscopic sculpture. It is used in various fields such as industry, life, and medicine.

3D 프린터는 재료의 연속적인 레이어를 2차원 프린터와 같이 출력하여 이를 적층함으로써 대상물을 만드는 제조장치이다. 3D 프린터는 디지털화된 도면 정보를 바탕으로 빠르게 대상물을 제작할 수 있어서 프로토타입 샘플 제작 등에 주로 사용된다.A 3D printer is a manufacturing device that creates an object by outputting a continuous layer of material like a 2D printer and laminating it. 3D printers are mainly used for making prototype samples because they can quickly produce objects based on digitized drawing information.

3D 프린터의 제품 성형방식은 광경화성 재료에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 광경화수지 조형 방식(SLA; Stereo Lithography Apparatus) 또는 열가소성 필라멘트를 용융하여 적층하는 선택적 레이저 용융 방식(SLM; Selective laser melting) 등이 있다.The product molding method of a 3D printer is a photocurable resin molding method (SLA; Stereo Lithography Apparatus) in which a laser beam is injected into a photocurable material and the lighted part is formed into an object, or a selective laser melting method in which a thermoplastic filament is melted and laminated ( SLM; Selective laser melting).

이러한 3D 프린터의 성형 방식 중에서 광경화수지 조형 방식의 3D 프린터는 광경화성 액체 수지가 저장된 수조에 레이저 광을 조사하여 액체 수지를 경화시킴으로써 3차원 물체를 성형하도록 구성된다.Among the molding methods of such a 3D printer, a 3D printer of a photocurable resin molding method is configured to mold a three-dimensional object by irradiating a laser light to a tank in which the photocurable liquid resin is stored to cure the liquid resin.

그런데, 종래의 광경화수지 조형 방식의 3D 프린터는 조형물을 조형하기 위해 조형 수조 및 베드를 구비한 조형 장치 그리고 조형물을 경화 및 세척하기 위해 경화 챔버 및 세척 챔버를 구비한 후처리 장치가 서로 분리되어 설치됨으로써 장치 전체의 크기가 커져 설치 공간의 제약이 있었다. However, in the conventional 3D printer of the photocurable resin molding method, a molding device having a molding tank and a bed for molding a sculpture, and a post-treatment device having a curing chamber and a washing chamber for curing and cleaning the sculpture are separated from each other Due to the installation, the overall size of the device was increased, and the installation space was limited.

또한, 종래의 광경화수지 조형 방식의 3D 프린터는 세척 챔버가 개방된 구조로서, 세척 용액으로 인한 냄새가 발생하고 세척 용액이 증발하거나 오염될 수 있는 문제가 있었다.In addition, the conventional 3D printer of the photocurable resin molding method has a structure in which the cleaning chamber is opened, and there is a problem that a odor due to the cleaning solution may be generated and the cleaning solution may be evaporated or contaminated.

선행기술문헌 1: 공개특허공보 제10-2019-0001752호(2019.01.07)Prior Art Document 1: Unexamined Patent Publication No. 10-2019-0001752 (2019.01.07)

선행기술문헌 2: 등록특허공보 제10-1821772호(2018.01.18)Prior Art Document 2: Registered Patent Publication No. 10-1821772 (2018.01.18)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 조형 장치와 후처리 장치를 일체로 구성하여 설치 공간의 제약을 최소화할 수 있는 일체형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an integrated 3D printer capable of minimizing the limitation of installation space by integrally configuring a modeling device and a post-processing device.

또한, 본 발명은 세척 용액의 냄새 발생을 억제하고 세척 용액을 보존할 수 있는 일체형 3D 프린터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an integrated 3D printer capable of suppressing the occurrence of odors of the cleaning solution and preserving the cleaning solution.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 본체의 일측 하부에 배치되고, 광경화성 수지가 수용되는 조형 수조; 상기 조형 수조의 하부에서 상기 조형 수조에 수용된 광경화성 수지에 광을 조사하여 조형물이 생성되도록 하는 광원; 상기 본체의 일측 상부에서 Z 방향 이송 기구에 의해 수직방향(Z 방향)으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 조형 수조 안에 수용된 상태에서 상기 광원의 조사에 의해 저면에 조형물이 부착되는 베드 유닛; 및 상기 본체의 타측에서 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 베드 유닛의 저면에 부착된 조형물을 수용하여 조형물을 세척하는 세척 챔버를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is disposed under one side of the main body, a modeling tank in which a photocurable resin is accommodated; A light source for generating a sculpture by irradiating light to the photocurable resin accommodated in the modeling tank below the modeling tank; A bed unit installed to be movable in a vertical direction (Z direction) by a Z-direction transfer mechanism at an upper portion of the main body, and to which a sculpture is attached to a bottom surface by irradiation of the light source in a state accommodated in the modeling tank; And a washing chamber installed to be movable in a horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism from the other side of the main body, and to receive the sculpture attached to the bottom surface of the bed unit to wash the sculpture.

추가적으로, 상기 본체의 일측 상부에는 상기 세척 챔버에서 세척된 조형물을 후 경화시키는 경화 챔버가 설치되고, 상기 경화 챔버는 조형물을 경화시키는 자외선 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a curing chamber for curing the sculpture washed in the washing chamber after curing is installed on one side of the main body, and the curing chamber includes an ultraviolet light source for curing the sculpture.

여기서, 상기 경화 챔버의 하부에는 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동하여 상기 경화 챔버를 밀폐시키고 상기 자외선 광원으로부터 조사된 광이 상기 경화 챔버 내부에 반사되도록 하는 리플렉터 셔터가 설치되는 것을 특징으로 한다.Here, a reflector shutter is installed below the curing chamber by moving in a horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism to seal the curing chamber and reflecting light irradiated from the ultraviolet light source into the curing chamber. It is characterized by that.

바람직하게는, 상기 세척 챔버는 상하로 나란하게 배치된 제1 세척 챔버 및 제2 세척 챔버를 포함하고, 상기 제2 세척 챔버의 하부에는 상기 조형 수조에 광경화성 수지를 공급하는 광경화성 수지 탱크가 설치되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the washing chamber includes a first washing chamber and a second washing chamber arranged vertically and side by side, and a photocurable resin tank for supplying a photocurable resin to the modeling tank is disposed below the second washing chamber. It characterized in that it is installed.

더 바람직하게는, 상기 제1 세척 챔버, 제2 세척 챔버 및 상기 광경화성 수지 탱크는 전방으로 인출 가능하게 서랍 형태로 상기 본체에 설치되고, 상기 제1 세척 챔버 및 제2 세척 챔버는 각각 손잡이가 구비된 전면 패널을 구비하고, 상기 전면 패널은 Y 방향 이송 기구에 의해 수평방향(Y 방향)으로 이동 가능하고, 상기 제1 세척 챔버 및 제2 세척 챔버는 각각 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동 가능하도록 상기 전면 패널과 연결되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the first cleaning chamber, the second cleaning chamber, and the photocurable resin tank are installed in the main body in the form of a drawer to be pulled out forward, and the first cleaning chamber and the second cleaning chamber each have a handle A front panel is provided, and the front panel is movable in a horizontal direction (Y direction) by a Y-direction transfer mechanism, and the first and second cleaning chambers are each horizontally ( It is characterized in that it is connected to the front panel so as to be movable in the X direction).

한편, 상기 세척 챔버의 상부에는 스프링에 의해 수직방향으로 탄성 지지되어 상기 세척 챔버의 개방된 상부를 밀폐하는 밀폐 캡이 설치되고, 상기 밀폐 캡은 일측면이 경사진 사면으로 형성되고, 상기 세척 챔버가 세척을 위해 상기 베드 유닛 측으로 이동한 후 원위치로 복귀할 때, 상기 밀폐 캡의 사면이 상기 세척 챔버의 상단과 접촉하면서 상기 세척 챔버의 수평방향 이동을 허용하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, a sealing cap is installed on the upper part of the cleaning chamber, which is elastically supported in a vertical direction by a spring to seal the open upper part of the cleaning chamber, and the sealing cap has one side formed as an inclined slope, and the cleaning chamber Is moved to the bed unit for washing and then returns to the original position, the slope of the sealing cap is in contact with the upper end of the washing chamber to allow horizontal movement of the washing chamber.

부가적으로, 상기 본체의 전면에는 상기 베드 유닛, 상기 조형 수조 및 상기 경화 챔버를 육안으로 확인할 수 있고 상기 베드 유닛 상에 조형된 조형물을 인출할 수 있도록 개폐 가능한 투명 소재의 도어가 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, a door made of a transparent material that can be opened and closed so that the bed unit, the modeling tank, and the curing chamber can be visually checked and the molded object on the bed unit can be withdrawn is installed on the front side of the main body. do.

본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형 수조와 베드 유닛의 옆에 세척 챔버들이 수평방향으로 이동 가능하게 설치되어, 조형물의 조형 후 베드 유닛이 초기 위치로 복귀하기 전에 세척 챔버에서 조형물의 세척이 이루어짐으로써, 세척 챔버와 같은 후처리 장치를 본체와 별도로 구비할 필요없이 조형 장치와 일체로 형성할 수 있다. 따라서, 3D 프린터의 전체 크기를 감소시켜 설치 공간의 제약을 해소할 수 있다.The all-in-one 3D printer according to the present invention is installed so that the washing chambers are movable horizontally next to the modeling tank and the bed unit, so that after the sculpture is formed, the sculpture is washed in the washing chamber before the bed unit returns to the initial position. , It is possible to integrally form a post-treatment device such as a washing chamber with a modeling device without having to provide a separate unit from the main body. Therefore, it is possible to reduce the overall size of the 3D printer, thereby solving the limitation of the installation space.

또한, 본 발명에 따르면, 세척 챔버들이 원위치로 복귀시 밀폐 캡에 의해 밀폐되기 때문에, 세척 용액의 증발로 인한 냄새가 발생하기 않고, 세척 용액의 오염을 방지할 수 있어 세척 용액을 온전하게 보존할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the cleaning chambers are sealed by the sealing cap when they return to their original positions, no smell due to evaporation of the cleaning solution is generated, and contamination of the cleaning solution can be prevented, thus preserving the cleaning solution intact. I can.

도 1은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 내부를 전면에서 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 사용 예를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 내부를 측면에서 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 세척 챔버를 도시한 사시도로서, 세척 챔버가 사용되지 않는 상태를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 세척 챔버를 도시한 사시도로서, 세척 챔버가 사용중인 상태를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 세척 챔버를 도시한 사시도로서, 세척 챔버가 개방된 상태를 나타낸 도면,
도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 세척 챔버와 밀폐 캡을 개념적으로 도시한 도면으로서, 도 8a는 세척 챔버와 밀폐 캡이 결합되기 전의 상태를 나타낸 도면이고, 도 8b는 세척 챔버와 밀폐 캡이 결합된 상태를 나타낸 도면,
도 9a 내지 9e는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 작동 과정을 순차적으로 도시한 측면도로서, 도 9a는 조형 전 초기 상태를 나타낸 도면이고, 도 9b는 조형 중인 상태를 나타낸 도면이고, 도 9c는 제1 세척 챔버가 조형물을 세척하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 9d는 제2 세척 챔버가 조형물을 세척하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 9e는 경화 챔버가 조형물을 후경화시키는 상태를 나타낸 도면.1 is a perspective view schematically showing an integrated 3D printer according to the present invention,
2 is a perspective view showing the interior of the integrated 3D printer according to the present invention from the front,
3 is a perspective view showing an example of using the all-in-one 3D printer according to the present invention,
4 is a perspective view showing the interior of the integrated 3D printer according to the present invention from the side,
5 is a perspective view showing a cleaning chamber of an integrated 3D printer according to the present invention, showing a state in which the cleaning chamber is not used;
6 is a perspective view showing the cleaning chamber of the integrated 3D printer according to the present invention, a view showing a state in which the cleaning chamber is in use;
7 is a perspective view showing a cleaning chamber of the integrated 3D printer according to the present invention, a view showing a state in which the cleaning chamber is open;
8A and 8B are views conceptually showing a cleaning chamber and a sealing cap of an integrated 3D printer according to the present invention, and FIG. 8A is a view showing a state before the cleaning chamber and the sealing cap are coupled, and FIG. 8B is a Drawing showing the state in which the sealing cap is engaged,
9A to 9E are side views sequentially showing the operation process of the all-in-one 3D printer according to the present invention, FIG. 9A is a view showing an initial state before molding, FIG. 9B is a view showing a state under molding, and FIG. 9C is 1 is a view showing a state in which the cleaning chamber cleans the sculpture, FIG. 9D is a view showing a state in which the second washing chamber cleans the sculpture, and FIG. 9E is a view showing a state in which the curing chamber post-cures the sculpture.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the all-in-one 3D printer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, in the following description of the present invention, terms referring to the components of the present invention are named in consideration of the functions of the respective components, and should not be understood as limiting the technical components of the present invention. Will be.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 수직방향으로 길게 연장된 본체(100), 광경화성 수지가 수용되는 조형 수조(110), 광경화성 수지를 경화시키기 위한 광을 조사하는 광원(120), 경화된 광경화성 수지로 생성된 조형물이 부착되는 베드 유닛(130) 및 조형물을 세척하는 세척 챔버(140)를 포함한다.1 to 3, the all-in-one 3D printer according to the present invention includes a body 100 extending in a vertical direction, a modeling tank 110 in which a photocurable resin is accommodated, and irradiating light for curing a photocurable resin. It includes a light source 120, a bed unit 130 to which a sculpture made of a cured photocurable resin is attached, and a washing chamber 140 for washing the sculpture.

조형 수조(110)는 본체(100)의 일측 하부에 배치되고, 내부에 광경화성 수지가 수용되며, 베드 유닛(130)이 수직방향으로 출입할 수 있도록 상면이 개방된 형태를 갖는다.The modeling tank 110 is disposed under one side of the main body 100, a photocurable resin is accommodated therein, and has an open upper surface so that the bed unit 130 can enter and exit in a vertical direction.

광원(120)은 조형 수조(110)의 하부에 배치되고, 조형 수조(110)에 수용된 광경화성 수지에 광을 조사하여 조형 수조(110)에 인입된 베드 유닛(130) 상에 조형물이 생성되도록 한다. 여기서, 광원(120)은 레이저 광원 또는 LED 광원일 수 있다.The light source 120 is disposed under the modeling tank 110 and irradiates light to the photocurable resin accommodated in the modeling tank 110 so that a sculpture is generated on the bed unit 130 inserted into the modeling tank 110. do. Here, the light source 120 may be a laser light source or an LED light source.

베드 유닛(130)은 본체(100)의 일측 상부에 배치되고, Z 방향 이송 기구에 의해 수직방향으로, 즉 Z 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 여기서, Z 방향 이송 기구는 베드 유닛(130)을 Z 방향으로 안내하는 가이드 레일(10) 및 베드 유닛(130)을 Z 방향으로 이동시키기 위해 구동력을 발생시키는 구동 모터(미도시)를 포함할 수 있다. The bed unit 130 is disposed on one side of the main body 100 and is installed to be movable in the vertical direction, that is, in the Z direction by a Z-direction transfer mechanism. Here, the Z-direction transfer mechanism may include a guide rail 10 for guiding the bed unit 130 in the Z direction and a drive motor (not shown) that generates a driving force to move the bed unit 130 in the Z direction. have.

베드 유닛(130)은 조형 수조(110)와 동일한 수직축 상에 설치되고, Z 방향 이송 기구에 의해 하방으로 이동하여 조형 수조(110) 안에 인입될 수 있다. 이에 따라, 베드 유닛(130)이 조형 수조(110) 안에 인입된 상태에서, 광원(120)이 작동하여 광경화성 수지에 광이 조사되면, 베드 유닛(130)의 저면에 경화된 광경화성 수지가 적층되면서 조형물이 생성된다.The bed unit 130 may be installed on the same vertical axis as the modeling tank 110 and moved downward by a Z-direction transfer mechanism to be introduced into the modeling tank 110. Accordingly, when the light source 120 is operated and light is irradiated to the photocurable resin while the bed unit 130 is inserted into the modeling tank 110, the photocurable resin cured on the bottom of the bed unit 130 is Sculptures are created as they are stacked.

세척 챔버(140)는 본체(100)의 타측, 정확하게는 조형 수조(110)와 베드 유닛(130)이 배치된 수직축과는 이격된 위치에서 조형 수조(110)와 베드 유닛(130) 사이의 높이에 설치된다. 이 세척 챔버(140)는 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향으로, 즉 X 방향(여기서는, 본체(100)의 전면에 의해 정의되는 평면 상에서 수평방향)으로 이동 가능하다. 여기서, X 방향 이송 기구는 세척 챔버(140)를 X 방향으로 안내하는 가이드 레일(21, 22) 및 세척 챔버(140)를 X 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 구동 모터(미도시)를 포함할 수 있다.The cleaning chamber 140 is the height between the modeling tank 110 and the bed unit 130 at a position spaced apart from the other side of the main body 100 and a vertical axis in which the modeling tank 110 and the bed unit 130 are disposed. It is installed on. The cleaning chamber 140 is movable in a horizontal direction by an X-direction transfer mechanism, that is, in the X direction (here, in a horizontal direction on a plane defined by the front surface of the main body 100). Here, the X-direction transfer mechanism includes guide rails 21 and 22 for guiding the washing chamber 140 in the X direction, and a drive motor (not shown) that generates a driving force for moving the washing chamber 140 in the X direction. can do.

조형 수조(110)에서 생성된 조형물을 구비한 베드 유닛(130)이 상방으로 이동할 때, 세척 챔버(140)는 X 방향 이동 기구에 의해 X 방향으로 이동하여 베드 유닛(130)의 저면에 부착된 조형물을 수용한 후 내부의 세척 용액으로 조형물을 세척한다.When the bed unit 130 with the sculpture created in the modeling tank 110 moves upward, the washing chamber 140 moves in the X direction by the X direction movement mechanism and is attached to the bottom surface of the bed unit 130. After receiving the sculpture, the sculpture is washed with the internal washing solution.

한편, 세척 챔버(140)의 하부에는, 즉 광원(120)이 설치된 공간의 옆에는 조형 수조(110)에 광경화성 수지를 공급하는 광경화성 수지 탱크(150)가 설치될 수 있다.Meanwhile, a photocurable resin tank 150 for supplying a photocurable resin to the modeling tank 110 may be installed below the cleaning chamber 140, that is, next to a space in which the light source 120 is installed.

이와 같이, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터는 조형 수조(110)와 베드 유닛(130)의 옆에 세척 챔버(140)가 수평방향으로 이동 가능하게 설치되어, 조형물의 조형 후 베드 유닛(130)이 초기 위치로 복귀하기 전에 세척 챔버(140)에서 조형물의 세척이 이루어짐으로써, 세척 챔버와 같은 후처리 장치를 본체(100)와 별도로 구비할 필요없이 조형 장치와 일체로 형성할 수 있다. 따라서, 3D 프린터의 전체 크기를 감소시켜 설치 공간의 제약을 해소할 수 있다.As described above, in the integrated 3D printer according to the present invention, the washing chamber 140 is installed to be movable in the horizontal direction next to the modeling tank 110 and the bed unit 130, so that the bed unit 130 is Since the sculpture is washed in the washing chamber 140 before returning to the initial position, a post-treatment device such as a washing chamber can be integrally formed with the modeling device without having to be provided separately from the main body 100. Therefore, it is possible to reduce the overall size of the 3D printer, thereby solving the limitation of the installation space.

추가적으로, 본체(100)의 일측 상부에는 경화 챔버(160)가 설치될 수 있다(도 9a 내지 9e 참조). 이 경화 챔버(160)는 내부에 조형물을 후 경화시키기 위해 자외선 광원(161)을 구비한다. 그리고, 세척 챔버(140)에서 세척이 완료된 후 베드 유닛(130)이 초기 위치로 복귀한 경우에, 베드 유닛(130)은 경화 챔버(160) 내부로 인입되어 조형물이 후 경화된다.Additionally, a curing chamber 160 may be installed on one side of the main body 100 (see FIGS. 9A to 9E). The curing chamber 160 includes an ultraviolet light source 161 in order to cure the sculpture afterwards. In addition, when the bed unit 130 returns to the initial position after washing is completed in the washing chamber 140, the bed unit 130 is brought into the curing chamber 160 and the sculpture is cured afterwards.

여기서, 경화 챔버(160)의 하부에는 리플렉터 셔터(162; reflector shutter)(도 9a 내지 9e 참조)가 설치된다, 이 리플렉터 셔터(162)는 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동하여 경화 챔버(160)를 밀폐시킨다. 즉, 리플렉터 셔터(162)는 조형물이 부착된 베드 유닛(130)이 초기 위치로 복귀한 상태에서 경화 챔버(160)를 밀폐시키고, 자외선 광원(161)으로부터 조사된 광이 경화 챔버(160) 내부에서 반사되도록 하는 역할을 한다.Here, a reflector shutter 162 (refer to FIGS. 9A to 9E) is installed under the curing chamber 160, and the reflector shutter 162 is moved in a horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism. Thus, the curing chamber 160 is sealed. That is, the reflector shutter 162 seals the curing chamber 160 in a state in which the bed unit 130 to which the sculpture is attached has returned to the initial position, and the light irradiated from the ultraviolet light source 161 is inside the curing chamber 160 It plays a role to make it reflect from.

한편, 전술한 세척 챔버(140)는 상하로 나란하게 배치된 제1 세척 챔버(140a) 및 제2 세척 챔버(140b)를 포함하고, 제2 세척 챔버(140b)의 하부에는 조형 수조(110)에 광경화성 수지를 공급하는 광경화성 수지 탱크(150)가 배치된다.On the other hand, the above-described washing chamber 140 includes a first washing chamber 140a and a second washing chamber 140b arranged vertically and side by side, and a modeling tank 110 at a lower portion of the second washing chamber 140b A photocurable resin tank 150 for supplying a photocurable resin is disposed therein.

바람직하게는, 제1 세척 챔버(140a), 제2 세척 챔버(140b) 및 광경화성 수지 탱크(150)는 본체(100)의 전방으로, 즉 Y 방향(여기서는, 본체(100)의 측면에 의해 정의되는 평면상에서 수평방향)으로 인출 가능한 서랍 형태로 본체(100)에 설치된다.Preferably, the first cleaning chamber 140a, the second cleaning chamber 140b, and the photocurable resin tank 150 are in the front of the body 100, that is, in the Y direction (here, by the side of the body 100). It is installed in the main body 100 in the form of a drawer that can be drawn out in a horizontal direction on a defined plane.

도 4 내지 7을 참조하면, 제1 세척 챔버(140a)와 제2 세척 챔버(140b)는 각각 손잡이(141)가 구비된 전면 패널(142)을 구비한다. 전면 패널(141)은 Y 방향 이송 기구에 의해 수평방향, 즉 Y 방향으로 이동 가능하며, 세척 챔버(140a, 140b)의 폐쇄시 본체(100)의 전면과 동일 평면상에 놓인다. 또한, 세척 챔버(140a, 140b)는 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동 가능하도록 전면 패널(141)과 연결된다. 여기서, Y 방향 이송 기구는 본체(100)의 측면에 Y 방향으로 배치된 가이드 레일(31, 32)로 이루어질 수 있다.4 to 7, each of the first and second cleaning chambers 140a and 140b includes a front panel 142 provided with a handle 141. The front panel 141 is movable in a horizontal direction, that is, in the Y direction by a Y-direction transfer mechanism, and is placed on the same plane as the front surface of the main body 100 when the cleaning chambers 140a and 140b are closed. In addition, the cleaning chambers 140a and 140b are connected to the front panel 141 so as to be movable in the horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism. Here, the Y-direction transfer mechanism may include guide rails 31 and 32 disposed on the side of the main body 100 in the Y direction.

구체적으로, 전면 패널(141)은 X 방향으로 배열된 가이드 홈(143)을 구비하고, 세척 챔버(140a, 140b)는 이 가이드 홈(143)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩 바(144)를 구비한다. 이에 따라, 전면 패널(141)이 고정된 상태에서, 세척 챔버(140a, 140b)만이 X 방향 이송 기구에 의해 X 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 세척 챔버(140a, 140b)가 원위치에 있는 경우, 전면 패널(141)의 손잡이(142)를 잡아당기면, 전면 패널(141)과 세척 챔버(140a, 140b)가 함께 본체(100) 밖으로 인출될 수 있다.Specifically, the front panel 141 has a guide groove 143 arranged in the X direction, and the cleaning chambers 140a and 140b have a sliding bar 144 that is slidably coupled to the guide groove 143 do. Accordingly, when the front panel 141 is fixed, only the washing chambers 140a and 140b can be moved in the X direction by the X-direction transfer mechanism. In addition, when the washing chambers 140a and 140b are in their original positions, when the handle 142 of the front panel 141 is pulled, the front panel 141 and the washing chambers 140a and 140b are pulled out of the main body 100 together. Can be.

도 8a 및 8b를 참조하면, 세척 챔버(140a, 140b)의 상부에는 스프링(146)에 의해 수직방향으로 본체(100)에 탄성 지지되는 밀폐 캡(147)이 설치된다. 이 밀폐 캡(147)은 세척 챔버(140a, 140b)의 상부에 위치할 때 스프링(146)의 탄성력에 의해 하방으로 가압되어 세척 챔버(140a, 140b)의 개방된 상부를 밀폐한다.8A and 8B, a sealing cap 147 that is elastically supported to the main body 100 in a vertical direction by a spring 146 is installed on the upper portions of the washing chambers 140a and 140b. When the sealing cap 147 is positioned above the washing chambers 140a and 140b, it is pressed downward by the elastic force of the spring 146 to seal the open upper portions of the washing chambers 140a and 140b.

여기서, 밀폐 캡(147)은 일측면(Z 방향 이송 기구의 가이드 레일(10)을 향하는 면)이 경사진 사면(147a)으로 형성된다. 이에 따라, 세척 챔버(140a, 140b)가 세척을 위해 베드 유닛(130) 측으로 이동한 후 다시 원위치로 복귀할 때, 밀폐 캡(147)의 사면(147a)이 세척 챔버(140a, 140b)의 상단과 접촉하면서 세척 챔버(140a, 140b)가 원활하게 X 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 밀폐 캡(147)의 사면(147a)은 세척 챔버(140a, 140b)의 원활한 수평방향 이동을 허용한다.Here, the sealing cap 147 is formed as a slope 147a in which one side (a surface facing the guide rail 10 of the Z-direction transfer mechanism) is inclined. Accordingly, when the washing chambers 140a and 140b move toward the bed unit 130 for washing and then return to their original position, the slopes 147a of the sealing cap 147 are at the top of the washing chambers 140a and 140b. The washing chambers 140a and 140b may smoothly move in the X direction while contacting with. That is, the slope 147a of the sealing cap 147 allows smooth horizontal movement of the washing chambers 140a and 140b.

부가적으로, 밀폐 캡(147)은 본체(100)의 전면을 향하는 면 역시 경사진 사면으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 세척 챔버(140a, 140b)가 Y 방향으로 이동할 때 세척 챔버(140a, 140b)의 원활한 수평방향 이동을 가능하게 한다.In addition, it is preferable that the sealing cap 147 is formed as an inclined slope as well as a surface facing the front surface of the body 100. This enables smooth horizontal movement of the cleaning chambers 140a and 140b when the cleaning chambers 140a and 140b move in the Y direction.

다시 도 3을 참조하면, 본체(100)의 조형 장치(조형 수조 및 베드 유닛) 측에는 개폐 가능한 도어(101)가 설치된다. 이 도어(101)는 베드 유닛(130), 조형 수조(110) 및 경화 챔버(160)를 육안으로 확인할 수 있도록 투명 소재로 이루어진다. 이러한 도어(101)에 의해, 작업자는 조형물의 조형 상황을 육안으로 확인할 수 있고, 본체(100)의 전면에 구비된 도어(101)를 열어 완성된 조형물을 용이하게 인출할 수 있다.Referring back to FIG. 3, a door 101 that can be opened or closed is installed on the side of the molding apparatus (the modeling tank and the bed unit) of the main body 100. The door 101 is made of a transparent material so that the bed unit 130, the modeling tank 110, and the curing chamber 160 can be visually confirmed. With the door 101, the operator can visually check the molding situation of the sculpture, and can easily take out the finished sculpture by opening the door 101 provided in the front of the main body 100.

한편, 본체(100)의 전면 타측 상부, 즉 제2 세척 챔버(140b)의 상부에는 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 작동을 조작하기 위한 조작 패널(102)이 구비된다.Meanwhile, an operation panel 102 for manipulating the operation of the integrated 3D printer according to the present invention is provided at an upper portion of the other front side of the main body 100, that is, an upper portion of the second washing chamber 140b.

이하, 도 9a 내지 9e를 참조하면, 본 발명에 따른 일체형 3D 프린터의 작동을 설명한다.Hereinafter, referring to Figs. 9A to 9E, the operation of the all-in-one 3D printer according to the present invention will be described.

도 9a를 참조하면, 초기 상태에서, 베드 유닛(130)은 본체(100)의 일측 상부에 위치하고, 세척 챔버들(140a, 140b)은 본체(100)의 타측에 수직방향으로 나란하게 배치되어 있다. 이 상태에서, 리플렉터 셔터(162)는 경화 챔버(160)의 저면이 개방되도록 우측으로 이동해 있으며, 세척 챔버들(140a, 140b)은 밀폐 캡(147)에 의해 밀폐되어 있다.Referring to FIG. 9A, in an initial state, the bed unit 130 is positioned above one side of the main body 100, and the washing chambers 140a and 140b are disposed in a vertical direction parallel to the other side of the main body 100. . In this state, the reflector shutter 162 is moved to the right so that the bottom surface of the curing chamber 160 is opened, and the cleaning chambers 140a and 140b are sealed by the sealing cap 147.

도 9b에 도시된 바와 같이, 조형 작업이 시작되면, 베드 유닛(130)은 Z 방향 이송 기구에 의해 수직 하방으로 이동하여 조형 수조(110) 안으로 인입된다. 그러면, 광원(120)이 작동하여 광경화성 수지에 광을 조사함으로써, 베드 유닛(130)의 저면에 조형물이 적층된다.As shown in FIG. 9B, when the modeling operation starts, the bed unit 130 moves vertically downward by a Z-direction transfer mechanism and is brought into the modeling tank 110. Then, the light source 120 operates and irradiates light to the photocurable resin, so that the sculpture is stacked on the bottom surface of the bed unit 130.

조형물의 조형이 완료되면, 도 9c에 도시된 바와 같이, Z 방향 이송 기구에 의해 베드 유닛(130)이 상방으로 이동하고, X 방향 이송 기구에 의해 제1 세척 챔버(140a)가 X 방향으로 이동하여 베드 유닛(130) 아래에 위치한다. 그리고 나서, 베드 유닛(130)은 다시 하방으로 이동하여 제1 세척 챔버(140a) 안에 수용된다. 그러면, 베드 유닛(130) 상에 생성된 조형물은 세척 용액에 의해 1차 세척된다.When the molding of the sculpture is completed, the bed unit 130 moves upward by the Z-direction transfer mechanism, and the first washing chamber 140a moves in the X direction by the X-direction transfer mechanism, as shown in FIG. 9C. It is located under the bed unit 130. Then, the bed unit 130 moves downward again and is accommodated in the first washing chamber 140a. Then, the sculpture created on the bed unit 130 is first washed by the washing solution.

조형물의 1차 세척이 완료되면, 도 9d에 도시된 바와 같이, X 방향 이송 기구에 의해 제1 세척 챔버(140a)는 원위치로 복귀한다. 이때, 제1 세척 챔버(140a)는 밀폐 캡(147)에 의해 상면이 밀폐되기 때문에, 세척 용액의 증발로 인한 냄새가 발생하기 않고, 세척 용액의 오염을 방지할 수 있어 세척 용액을 온전하게 보존할 수 있다. 이와 동시에, Z 방향 이송 기구에 의해 베드 유닛(130)이 상방으로 이동하고, X 방향 이송 기구에 의해 제2 세척 챔버(140b)가 X 방향으로 이동하여 베드 유닛(130) 아래에 위치한다. 그리고 나서, 베드 유닛(130)은 다시 하방으로 이동하여 제2 세척 챔버(140b) 안에 수용된다. 그러면, 베드 유닛(130) 상에 생성된 조형물은 세척 용액에 의해 2차 세척된다.When the primary cleaning of the sculpture is completed, as shown in FIG. 9D, the first cleaning chamber 140a returns to its original position by the X-direction transfer mechanism. At this time, since the upper surface of the first cleaning chamber 140a is sealed by the sealing cap 147, no odor is generated due to evaporation of the cleaning solution, and contamination of the cleaning solution can be prevented, thus preserving the cleaning solution intact. can do. At the same time, the bed unit 130 moves upward by the Z-direction transfer mechanism, and the second washing chamber 140b moves in the X-direction by the X-direction transfer mechanism to be located under the bed unit 130. Then, the bed unit 130 moves downward again and is accommodated in the second washing chamber 140b. Then, the sculpture created on the bed unit 130 is secondarily washed by the washing solution.

조형물의 2차 세척이 완료되면, 도 9e에 도시된 바와 같이, X 방향 이송 기구에 의해 제2 세척 챔버(140b)는 원위치로 복귀한다. 이와 동시에, Z 방향 이송 기구에 의해 베드 유닛(130)이 원위치로 복귀하여 경화 챔버(160) 내부에 수용된다. 그러면, 리플렉터 셔터(162)가 X 방향 이송 기구에 의해 X 방향으로 이동하여 경화 챔버(160)의 개방된 저면을 폐쇄하고, 자외선 광원(161)이 작동하여 경화 챔버(160) 내부의 조형물을 후 경화시킨다.When the secondary washing of the sculpture is completed, as shown in FIG. 9E, the second washing chamber 140b returns to its original position by the X-direction transfer mechanism. At the same time, the bed unit 130 is returned to its original position by the Z-direction transfer mechanism and is accommodated in the curing chamber 160. Then, the reflector shutter 162 moves in the X direction by the X-direction transfer mechanism to close the open bottom of the curing chamber 160, and the ultraviolet light source 161 operates to remove the sculpture inside the curing chamber 160. Cure.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims. In addition, a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention, and all technical ideas within the scope equivalent to the present invention are It should be construed as being included in the scope of rights.

10, 21, 22, 31, 32: 가이드 레일
100: 본체 101: 도어
102: 조작 패널 110: 조형 수조
120: 광원 130: 베드 유닛
140: 세척 챔버 140a: 제1 세척 챔버
140b: 제2 세척 챔버 141: 전면 패널
142: 손잡이 143: 가이드 홈
144: 슬라이딩 바 146: 스프링
147: 밀폐 캡 147a: 사면
150: 광경화성 수지 탱크 160: 경화 챔버
161: 자외선 광원 162: 리플렉터 셔터10, 21, 22, 31, 32: guide rail
100: main body 101: door
102: operation panel 110: molding tank
120: light source 130: bed unit
140: washing chamber 140a: first washing chamber
140b: second cleaning chamber 141: front panel
142: handle 143: guide groove
144: sliding bar 146: spring
147: sealing cap 147a: slope
150: photocurable resin tank 160: curing chamber
161: ultraviolet light source 162: reflector shutter

Claims

본체의 일측 하부에 배치되고, 광경화성 수지가 수용되는 조형 수조;
상기 조형 수조의 하부에서 상기 조형 수조에 수용된 광경화성 수지에 광을 조사하여 조형물이 생성되도록 하는 광원;
상기 본체의 일측 상부에서 Z 방향 이송 기구에 의해 수직방향(Z 방향)으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 조형 수조 안에 수용된 상태에서 상기 광원의 조사에 의해 저면에 조형물이 부착되는 베드 유닛; 및
상기 본체의 타측에서 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 베드 유닛의 저면에 부착된 조형물을 수용하여 조형물을 세척하는 세척 챔버를 포함하고,
상기 세척 챔버의 상부에는 스프링에 의해 수직방향으로 탄성 지지되어 상기 세척 챔버의 개방된 상부를 밀폐하는 밀폐 캡이 설치되고,
상기 밀폐 캡은 일측면이 경사진 사면으로 형성되고, 상기 세척 챔버가 세척을 위해 상기 베드 유닛 측으로 이동한 후 원위치로 복귀할 때, 상기 밀폐 캡의 사면이 상기 세척 챔버의 상단과 접촉하면서 상기 세척 챔버의 수평방향 이동을 허용하는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
A molding tank disposed under one side of the main body and accommodating a photocurable resin;
A light source for generating a sculpture by irradiating light to the photocurable resin accommodated in the modeling tank below the modeling tank;
A bed unit installed to be movable in a vertical direction (Z direction) by a Z-direction transfer mechanism at an upper portion of the main body, and to which a sculpture is attached to a bottom surface by irradiation of the light source in a state accommodated in the modeling tank; And
It is installed to be movable in a horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism from the other side of the main body, and includes a washing chamber for washing the sculpture by receiving the sculpture attached to the bottom surface of the bed unit,
A sealing cap is installed on the upper part of the washing chamber to be elastically supported in a vertical direction by a spring to seal the open upper part of the washing chamber,
The sealing cap is formed with an inclined slope on one side, and when the cleaning chamber moves to the bed unit for cleaning and then returns to its original position, the slope of the sealing cap is in contact with the upper end of the cleaning chamber and the cleaning All-in-one 3D printer, characterized in that to allow horizontal movement of the chamber.

제1항에 있어서,
상기 본체의 일측 상부에는 상기 세척 챔버에서 세척된 조형물을 후 경화시키는 경화 챔버가 설치되고, 상기 경화 챔버는 조형물을 경화시키는 자외선 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
The method of claim 1,
An integrated 3D printer, characterized in that a curing chamber is installed on one side of the main body to cure the sculpture washed in the washing chamber after curing, and the curing chamber includes an ultraviolet light source to cure the sculpture.

제2항에 있어서,
상기 경화 챔버의 하부에는 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동하여 상기 경화 챔버를 밀폐시키고 상기 자외선 광원으로부터 조사된 광이 상기 경화 챔버 내부에 반사되도록 하는 리플렉터 셔터가 설치되는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
The method of claim 2,
A reflector shutter is installed below the curing chamber by moving in a horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism to seal the curing chamber and reflecting light irradiated from the ultraviolet light source into the curing chamber. All-in-one 3D printer.

제1항에 있어서,
상기 세척 챔버는 상하로 나란하게 배치된 제1 세척 챔버 및 제2 세척 챔버를 포함하고, 상기 제2 세척 챔버의 하부에는 상기 조형 수조에 광경화성 수지를 공급하는 광경화성 수지 탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
The method of claim 1,
The washing chamber includes a first washing chamber and a second washing chamber arranged vertically and side by side, and a photocurable resin tank for supplying a photocurable resin to the modeling tank is installed below the second washing chamber. All-in-one 3D printer.

제4항에 있어서,
상기 제1 세척 챔버, 제2 세척 챔버 및 상기 광경화성 수지 탱크는 전방으로 인출 가능하게 서랍 형태로 상기 본체에 설치되고,
상기 제1 세척 챔버 및 제2 세척 챔버는 각각 손잡이가 구비된 전면 패널을 구비하고, 상기 전면 패널은 Y 방향 이송 기구에 의해 수평방향(Y 방향)으로 이동 가능하고, 상기 제1 세척 챔버 및 제2 세척 챔버는 각각 X 방향 이송 기구에 의해 수평방향(X 방향)으로 이동 가능하도록 상기 전면 패널과 연결되는 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.
The method of claim 4,
The first cleaning chamber, the second cleaning chamber, and the photocurable resin tank are installed in the main body in the form of a drawer to be pulled out forward,
Each of the first and second cleaning chambers has a front panel provided with a handle, and the front panel is movable in a horizontal direction (Y direction) by a Y-direction transfer mechanism, and the first and second cleaning chambers 2 All-in-one 3D printer, characterized in that the washing chamber is connected to the front panel so as to be movable in a horizontal direction (X direction) by an X-direction transfer mechanism.

제2항에 있어서,
상기 본체의 전면에는 상기 베드 유닛, 상기 조형 수조 및 상기 경화 챔버를 육안으로 확인할 수 있고 상기 베드 유닛 상에 조형된 조형물을 인출할 수 있도록 개폐 가능한 투명 소재의 도어가 설치된 것을 특징으로 하는 일체형 3D 프린터.The method of claim 2,
An all-in-one 3D printer, characterized in that a door made of a transparent material that can be opened and closed so that the bed unit, the modeling tank, and the curing chamber can be visually checked and the modeled object on the bed unit can be withdrawn on the front of the body. .

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