KR102300827B1 - 3D printer using selective laser sintering - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선택적 소결을 이용하여 3차원 구조물을 적층하는 장치의 후처리 공정 및 소재의 재활용을 효율적으로 수행할 수 있도록 3차원 구조물이 적층되어 있는 빌딩배드 등을 착탈 가능한 구조를 채용하고 챔버 내부의 압력에 의해 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있는 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치에 관한 것이다.
본 발명의 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치는 3차원 구조물이 선택적 레이저 소결에 의해 적층되는 빌딩배드와, 상기 빌딩배드에 선택적 레이저 소결을 위해 빌딩배드의 일측에 마련되어 분말소재를 공급하는 소재공급부와, 상기 소재공급부에 마련되어 있는 소재를 상기 빌딩배드로 밀면서 이동하여 상기 빌딩배드에 일정한 두께의 분말레이어를 형성하는 리코터 모듈과, 상기 빌딩배드 상에 형성된 분말레이어 중 3차원 구조물의 형상에 따라 선택적으로 소결하기 위해 레이저를 조사하는 레이저 모듈과, 상기 소재공급부와 빌딩배드를 사이에 두고 타측에 마련되고 상기 리코터 모듈이 빌딩배드에 분말레이어를 형성하고 남은 분말소재를 회수하는 회수부와, 상기 빌딩배드, 소재공급부, 회수부, 리코터 모듈, 레이저 모듈을 외부와 차단하고 내부에 일정한 압력으로 미리 설정된 불활성 가스로 채우는 챔버를 포함하여 이루어지고, 상기 챔버는 빌딩배드, 소재공급부, 회수부가 한 번에 노출되도록 개방되는 챔버 개폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치는 3차원 구조물의 적층 후 후처리 공정 및 소재의 재활용을 효율적으로 수행할 수 있고, 챔버 내부의 압력을 감지한 후 챔버 개폐를 제어함에 따라 압력차에 의한 안전사고를 방지할 수 있으며, 후처리 공정 및 소재의 재활용을 위해 빌딩배드 등을 착탈할 때 오결합이 되는 것을 원천적으로 방지할 수 있고, 챔버 개폐부에 자외선 등을 차단할 수 있는 검시창을 마련하여 적층 공정의 진행 상황을 체크할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an apparatus for stacking a three-dimensional structure using selective laser sintering, and more particularly, to an apparatus for stacking a three-dimensional structure using selective sintering to efficiently perform a post-processing process of an apparatus for stacking a three-dimensional structure and recycling of materials. It relates to a three-dimensional structure stacking device using selective laser sintering, which adopts a detachable structure for a building bed on which structures are stacked, and can prevent safety accidents that may occur due to pressure inside the chamber.
A three-dimensional structure stacking apparatus using selective laser sintering of the present invention includes a building bed in which a three-dimensional structure is stacked by selective laser sintering, and a material for supplying powder material provided on one side of the building bed for selective laser sintering to the building bed A recoater module for forming a powder layer of a certain thickness on the building bed by moving the material provided in the supply unit and the material supply unit while pushing it to the building bed, and the shape of the three-dimensional structure among the powder layers formed on the building bed. A laser module that irradiates a laser to selectively sinter according to the present invention, a recovery part that is provided on the other side with the material supply part and the building bed interposed therebetween and the recoater module forms a powder layer on the building bed and recovers the remaining powder material; , the building bed, the material supply unit, the recovery unit, the recoater module, and the laser module are blocked from the outside and made including a chamber filled with an inert gas preset at a constant pressure therein, the chamber is the building bed, the material supply unit, the recovery It is characterized in that it includes a chamber opening and closing portion that is opened to be exposed at one time.
The apparatus for stacking a three-dimensional structure using selective laser sintering of the present invention can efficiently perform a post-processing process and recycling of materials after lamination of a three-dimensional structure, and by sensing the pressure inside the chamber and controlling the opening and closing of the chamber, the pressure It can prevent safety accidents caused by cars, and it can fundamentally prevent misalignment when attaching and detaching a building bed for post-processing and recycling of materials, and can block UV rays at the opening and closing of the chamber. There is an effect that can check the progress of the lamination process by providing
Description
본 발명은 3차원 구조물을 레이저를 이용하여 소결(sintering)을 통해 적층하는 3차원 구조물 적층장치에 대한 것이다. 보다 상세하게는 3차원 구조물을 적층하는 챔버에서 적층 후 후처리를 효율적으로 수행하고 적층에 사용되는 분말소재를 보다 효율적으로 재활용하는 3차원 구조물 적층장치에 대한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional structure stacking apparatus for stacking a three-dimensional structure through sintering using a laser. More specifically, it relates to a three-dimensional structure stacking apparatus that efficiently performs post-processing after stacking in a chamber for stacking three-dimensional structures and more efficiently recycles powder materials used for stacking.
종래에는 3차원 구조물 즉, 기계 부품이나 플라스틱 제품들을 절삭 가공이나 사출 등을 통해 제조해왔다. 최근에는 이러한 3차원 구조물을 횡단면 레이어를 적층하는 방식으로 제조하는 3D 프린터의 보급화가 점차 확산되고 있다.Conventionally, three-dimensional structures, ie, mechanical parts or plastic products, have been manufactured through cutting processing or injection molding. Recently, the popularization of 3D printers for manufacturing such 3D structures by stacking cross-sectional layers is gradually spreading.
3D 프린터는 적층하는 방식에 따라 여러 가지로 나뉘는데 분말소재를 레이저로 선택적으로 소결하는 SLS(Selective Laser Sintering), 필라멘트를 용융하여 적층한 후 소재를 경화하는 FDM(Fused Deposition Modeling), 광경화 소재에 빛을 조사하여 경화하는 SLA(Stereolithography) 등 다양한 방식이 존재하고 각 방식은 적층되는 3차원 구조물의 형상, 재질, 강도 등에 따라 강점과 약점이 있어 적층하고자 하는 3차원 구조물에 따라 취사선택된다.3D printers are divided into several types depending on the lamination method. SLS (Selective Laser Sintering), which selectively sinters powdered materials with a laser, FDM (Fused Deposition Modeling), which hardens materials after laminating by melting filaments, and photocuring materials There are various methods such as SLA (Stereolithography), which is cured by irradiating light, and each method has strengths and weaknesses depending on the shape, material, and strength of the 3D structure to be laminated.
초기의 3D 프린터는 설계된 형상을 단순히 보여주거나 시제작하는 급속 조형(RP, Rapid Prototype)에 사용되거나 사용자 개인용으로 맞춤형 구조물을 제작하는데 사용되는 것이 보통이었다.Early 3D printers were usually used for rapid prototyping (RP, Rapid Prototype) to simply show or prototype a designed shape, or to create custom structures for users.
최근에는 개인이 온라인을 통해 이미지를 첨부해 주문하는 맞춤형 제품을 제조하는데 활용되거나 금속 분말을 선택적으로 소결하여 적층하는 SLS 방식의 3D 프린터가 절삭이나 연마 등 종래의 가공방식을 통해 제조하기 어려운 부품이나 고강도의 항공 부품이나 맞춤형으로 제작되는 임플란트 등에 적용되고 있다.Recently, SLS-type 3D printers, which are used to manufacture customized products that individuals order by attaching an image online, or selectively sintered and laminated metal powder, are difficult to manufacture through conventional processing methods such as cutting or polishing. It is applied to high-strength aviation parts and custom-made implants.
SLS 방식의 3D 프린터는 한쪽에 금속분말이 담긴 소재 공급부를 두고 블레이드 등을 통해 얇은 레이어를 형성한 후 적층할 3차원 구조물의 횡단면 형상에 따라 레이저를 통해 선택적으로 소결하는 방식으로 3차원 구조물을 적층 형성하는 방식이다.The 3D printer of the SLS method places a material supply part containing metal powder on one side, forms a thin layer through a blade, etc. way of forming it.
SLS 방식의 3D 프린터는 매우 작은 금속분말이 사용되고 레이저를 통해 고온의 열을 가해 소결하는 방식으로 소결을 위해 금속분말 레이어에 레이저를 조사하는 과정에서 화재가 발생할 가능성이 매우 높기 때문에 SLS 방식의 3D 프린터는 챔버 내에 불활성 기체를 충진한 상태에서 적층이 이루어지는 것이 보통이다.The SLS-type 3D printer uses very small metal powder and sinters by applying high-temperature heat through a laser. For sintering, the SLS-type 3D printer has a very high chance of causing a fire while irradiating the laser on the metal powder layer. is usually stacked in a state in which the chamber is filled with an inert gas.
또한, 다른 방식의 3D 프린터와 달리 선택적 소결에 의해 3차원 구조물이 적층이 되더라도 적층된 3차원 구조물이 소결되지 않은 금속분말에 둘러싸여 있어 3차원 구조물을 꺼내기 위한 후처리 공정이 필요하다.In addition, unlike other 3D printers, even if the three-dimensional structure is laminated by selective sintering, the stacked three-dimensional structure is surrounded by unsintered metal powder, so a post-processing process for taking out the three-dimensional structure is required.
종래에는 3차원 구조물이 적층되는 공간과 후처리가 이루어지는 공간이 동일한 챔버 내에서 이루어짐에 따라 후처리 공정이 매우 복잡하고 불편할 뿐만 아니라 소결에 사용되지 않은 분말소재를 회수하여 재활용하는 것이 어렵고 재활용의 효율성이 매우 떨어지는 문제가 있어왔다. 특히 고가의 금속분말이 사용하는 3차원 적층장치인 경우 재활용의 효율성이 3차원 구조물의 제조원가와 직결되어 있어 재활용의 효율을 높이는 것이 매우 중요한데 종래의 3차원 구조물 적층장치의 소재 재활용 효율이 낮은 것이 문제이다.Conventionally, as the space where the three-dimensional structure is stacked and the space where the post-processing is performed are made in the same chamber, the post-treatment process is very complicated and inconvenient, and it is difficult to recover and recycle the powder material not used for sintering, and the efficiency of recycling I've had this very falling problem. In particular, in the case of a 3D stacking device using expensive metal powder, it is very important to increase the recycling efficiency because the efficiency of recycling is directly related to the manufacturing cost of the 3D structure. am.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선택적 소결을 이용하여 3차원 구조물을 적층하는 장치의 후처리 공정 및 소재의 재활용을 효율적으로 수행할 수 있도록 3차원 구조물이 적층되어 있는 빌딩배드 등을 착탈 가능한 구조를 채용하고 챔버 내부의 압력에 의해 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있는 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치를 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, such as a building bed in which a three-dimensional structure is stacked so that the post-treatment process of an apparatus for stacking a three-dimensional structure using selective sintering and recycling of materials can be efficiently performed. To provide a three-dimensional structure stacking device using selective laser sintering that can adopt a detachable structure and prevent safety accidents that may occur due to pressure inside the chamber.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치는 3차원 구조물이 선택적 레이저 소결에 의해 적층되는 빌딩배드와, 상기 빌딩배드에 선택적 레이저 소결을 위해 빌딩배드의 일측에 마련되어 분말소재를 공급하는 소재공급부와, 상기 소재공급부에 마련되어 있는 소재를 상기 빌딩배드로 밀면서 이동하여 상기 빌딩배드에 일정한 두께의 분말레이어를 형성하는 리코터 모듈과, 상기 빌딩배드 상에 형성된 분말레이어 중 3차원 구조물의 형상에 따라 선택적으로 소결하기 위해 레이저를 조사하는 레이저 모듈과, 상기 소재공급부와 빌딩배드를 사이에 두고 타측에 마련되고 상기 리코터 모듈이 빌딩배드에 분말레이어를 형성하고 남은 분말소재를 회수하는 회수부와, 상기 빌딩배드, 소재공급부, 회수부, 리코터 모듈, 레이저 모듈을 외부와 차단하고 내부에 일정한 압력으로 미리 설정된 불활성 가스로 채우는 챔버를 포함하여 이루어지고, 상기 챔버는 빌딩배드, 소재공급부, 회수부가 한 번에 노출되도록 개방되는 챔버 개폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a three-dimensional structure stacking apparatus using selective laser sintering of the present invention includes a building bed in which a three-dimensional structure is laminated by selective laser sintering, and one side of the building bed for selective laser sintering on the building bed. A material supply unit for supplying a powder material provided in the refrigerator, a coater module for forming a powder layer of a certain thickness on the building bed by moving the material provided in the material supply unit while pushing it to the building bed, and minutes formed on the building bed A laser module irradiating a laser to selectively sinter according to the shape of a three-dimensional structure among Malay, and the material supply unit and the building bed are provided on the other side, and the recoater module forms a powder layer on the building bed. A recovery unit for recovering powder material, and a chamber for blocking the building bed, the material supply unit, the recovery unit, the recoater module, and the laser module from the outside and filling the inside with a preset inert gas at a constant pressure, the chamber is characterized in that it includes a chamber opening and closing part that is opened so that the building bed, the material supply part, and the recovery part are exposed at once.
또한, 상기 빌딩배드는 빌딩배드의 양측에 마련되는 소재공급부 및 회수부와 각각 맞춤 결합되도록 가이드 레일이 마련되어 있고, 상기 소재공급부 및 회수부에도 상기 빌딩배드에 마련되는 가이드 레일과 결합되는 도킹 홈이 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, the building bed is provided with guide rails to be individually coupled to the material supply and recovery units provided on both sides of the building bed, and the material supply and recovery units also have a docking groove coupled to the guide rails provided in the building bed. characterized in that it is provided.
또한, 상기 빌딩배드 양측에 마련되는 가이드 레일은 상기 소재공급부 및 회수부에 마련된 도킹 홈과 맞춤 결합되되 소재공급부 측 가이드 레일과 회수부 측 가이드 레일의 형상이 상이하게 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, the guide rails provided on both sides of the building bed are custom-coupled with the docking grooves provided in the material supply unit and the recovery unit, and the guide rails on the material supply side and the guide rails on the recovery unit have different shapes.
또한, 상기 빌딩배드와 빌딩배드의 양측에 마련되는 소재공급부 및 회수부는 일체형으로 형성되고 상기 챔버로부터 탈부착이 원활히 이루어지도록 소재공급부 및 회수부의 측면부에 가이드 롤러가 마련되며 챔버측 롤러 레일과 결합되는 것을 특징으로 한다.In addition, the material supply unit and the recovery unit provided on both sides of the building bed and the building bed are integrally formed, and guide rollers are provided on the side surfaces of the material supply unit and the recovery unit so that attachment and detachment from the chamber is smoothly performed, and coupled with the chamber side roller rail. characterized.
또한, 상기 소재공급부 및 회수부에 설치되는 가이드 롤러는 챔버에 마련되는 롤러 레일과 맞춤결합되고, 좌우측의 오결합을 막기 위해 그 형상이 상이한 것을 특징으로 한다.In addition, the guide rollers installed in the material supply unit and the recovery unit are custom-coupled with the roller rails provided in the chamber, and have different shapes to prevent erroneous coupling of the left and right sides.
또한, 상기 챔버 개폐부는 세이프티락 모듈이, 상기 챔버 내부에는 챔버 내부의 압력을 검출하는 압력센서가 설치되고, 상기 세이프티락 모듈은 상기 압력센서를 통해 검출된 챔버 내부 압력이 일정압력 이상인 경우에는 챔버 개폐가 이루어지지 않도록 제어되는 것을 특징으로 한다.In addition, the chamber opening and closing unit includes a safety lock module, and a pressure sensor for detecting the pressure inside the chamber is installed in the chamber. It is characterized in that it is controlled so that opening and closing is not made.
또한, 상기 챔버 개폐부는 상기 챔버의 전면부 전체가 개방되도록 마련되고,In addition, the chamber opening and closing portion is provided so that the entire front portion of the chamber is opened,
상기 챔버 개폐부에는 상기 빌딩배드의 적층상황을 포함하여 챔버 내부를 관찰할 수 있는 검시창이 마련되며, 상기 검시창은 자외선 영역대의 레이저를 차단하는 차단막이 포함되는 것을 특징으로 한다.The chamber opening and closing part is provided with a viewing window for observing the inside of the chamber including the stacking status of the building bed, the viewing window is characterized in that it includes a blocking film for blocking the laser in the ultraviolet region.
이상과 같은 구성의 본 발명은 3차원 구조물의 적층 후 후처리 공정 및 소재의 재활용을 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.The present invention having the above configuration has the effect of efficiently performing post-treatment process and material recycling after lamination of the three-dimensional structure.
또한, 챔버 내부의 압력을 감지한 후 챔버 개폐를 제어함에 따라 압력차에 의한 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of preventing a safety accident due to a pressure difference by controlling the opening and closing of the chamber after sensing the pressure inside the chamber.
또한, 후처리 공정 및 소재의 재활용을 위해 빌딩배드 등을 착탈할 때 오결합이 되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can fundamentally prevent misalignment when attaching and detaching a building bed for the post-treatment process and recycling of materials.
또한, 챔버 개폐부에 자외선 등을 차단할 수 있는 검시창을 마련하여 적층 공정의 진행 상황을 체크할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can check the progress of the lamination process by providing a viewing window that can block ultraviolet rays and the like in the chamber opening and closing part.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 빌딩배드의 정면도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 소재공급부, 빌딩배드, 회수부가 일체화된 정면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치의 정면도이다.1 is a perspective view of a three-dimensional structure stacking apparatus using selective laser sintering according to an embodiment of the present invention;
2 is a front view of a building bed according to a first embodiment of the present invention;
3 is a front view in which the material supply unit, the building bed, and the recovery unit are integrated according to a second embodiment of the present invention;
4 is a front view of a three-dimensional structure stacking apparatus using selective laser sintering according to an embodiment of the present invention.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a three-dimensional structure lamination apparatus using selective laser sintering according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 빌딩배드의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 소재공급부, 빌딩배드, 회수부가 일체화된 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 챔버 개폐부를 나타내는 도면이다.1 is a perspective view of a three-dimensional structure stacking apparatus using selective laser sintering according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of a building bed according to a first embodiment of the present invention, and FIG. A front view of the material supply unit, the building bed, and the recovery unit are integrated according to the second embodiment, and FIG. 4 is a view showing the chamber opening and closing unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치는 금속분말을 리코터 모듈(400)을 이용하여 빌딩배드(100)에 얇은 금속분말 레이어를 형성하고 레이저를 조사하여 선택적인 소결을 통해 3차원 구조물을 적층하는 장치이다.The three-dimensional structure stacking apparatus using the selective laser sintering of the present invention forms a thin metal powder layer on the
본 발명의 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치는 적층 형성하고자 하는 3차원 구조물이 레이저 소결에 의해 적층되는 빌딩배드(100)와 빌딩배드(100)로 금속분말 소재를 공급하기 위해 금속분말 소자가 저장되고 빌딩배드(100)에 금속분말 레이어의 형성 시 금속분말의 일정량을 리코터 모듈(400)이 밀 수 있도록 일정량의 금속분말 소재를 위로 밀어올리는 소재공급부(200)와 리코터 모듈(400)이 빌딩배드(100)에 금속분말 레이어를 형성하고 남은 금속분말소재를 회수하는 회수부(300)와 소재공급부(200)의 금속분말을 밀어 빌딩배드(100)에 얇은 금속분말 레이어를 형성하는 리코터 모듈(400)과 빌딩배드(100), 소재공급부(200), 회수부(300) 등을 내부에 수용하고 소결 시 화재발생을 방지하기 위해 불활성 기체가 채워진 챔버(10) 및 챔버(10)의 전면부에 마련되어 개방 시 빌딩배드(100), 소재공급부(200), 회수부(300)가 모두 개방되는 챔버 개폐부(500)를 포함하여 이루어진다.The three-dimensional structure stacking device using selective laser sintering of the present invention is a metal powder element to supply a metal powder material to the
본 발명의 빌딩배드(100)는 3차원 구조물이 적층되는 구성으로 소재공급부(200)에서 공급되는 금속분말을 리코터 모듈(400)이 밀면서 빌딩배드(100) 상부에 얇은 레이어를 형성하고 3차원 구조물의 횡단면에 따라 레이저를 선택적으로 조사되어 소결되는 구성이다. 빌딩배드(100)에서 리코터 모듈(400)이 레이어를 형성하고 선택적 소결이 이루어지고 나면 빌딩배드(100)는 다음 레이어의 형성을 위해 아래 방향으로 레이어의 두께만큼 이동하게 되고, 소재공급부(200)는 금속분말 소재를 공급하기 위해 일정 두께만큼 상승하게 된다. 리코터 모듈(400)은 소재공급부(200)의 상부로부터 빌딩배드(100)를 거쳐 회수부(300)까지 왕복운동한다. 이렇게 리코터 모듈(400)이 빌딩배드(100)를 지나 회수부(300)가지 이동함으로써 빌딩배드(100)에 얇은 분말 레이어를 형성하고 남은 금속분말을 회수부(300)로 밀어 넣는다. 빌딩배드(100)에서 적층이 이루어지고 나면 종래의 경우 적층이 이루어진 챔버(10) 내에서 3차원 구조물 주위의 소재를 제거하는 등 적층된 3차원 구조물의 후처리 공정을 수행하였는데 이 경우 소재의 회수과정이 원활하게 이루어지지 않아 소재의 회수율이 낮은 문제가 있고 챔버(10) 내에 소재가 흩어져 챔버(10) 내부의 청소나 유지보수가 복잡하고 어려운 문제가 있었다. 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 제1실시예는 빌딩배드(100)에서 적층이 이루어지고 난 후 빌딩배드(100)를 장치로부터 분리하여 후처리 공정을 처리하기 위한 별도의 설비로 이송하여 처리한다. The
빌딩배드(100)의 분리를 원활히 처리하기 위해 빌딩배드(100)의 양측면에는 양측면에 위치하는 소재공급부(200) 및 회수부(300)와 결합하는 가이드레일(110, 120)이 마련되고 소재공급부(200) 및 회수부(300)에는 가이드레일(110, 120)과 결합되는 도킹홈(210, 310)이 마련된다. 가이드레일(110, 120)과 도킹홈(210, 310)은 서로 맞춤 결합되는 형상을 갖도록 구성된다. 예를 들어 빌딩배드(100)의 좌측에 소재공급부(200)가 위치하고 우측에 회수부(300)가 마련되는 경우 빌딩배드(100)의 좌측에 마련되는 가이드레일(110)은 소재공급부(200) 측 도킹홈(210)과 맞춤 결합되고, 우측에 마련되는 가이드레일(120)은 회수부(300) 측 도킹홈(310)과 맞춤 결합된다. 특히 빌딩배드(100)의 좌우측에 마련되는 가이드레일(110, 120)은 빌딩배드(100)를 후공정 처리 후 다시 설치할 때 오결합을 방지하기 위해 서로 상이한 형상으로 구성되어 오결합을 원천적으로 방지한다. 예를 들어 좌우측 가이드레일(110, 120)을 암수로 형성하여 반대쪽으로 결합되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 결합 시 빌딩배드(100)의 무게가 상당하므로 가이드 레일(110, 120) 또는 도킹홈(210, 310)에는 롤러를 설치하여 부드럽게 탈부착이 이루어지도록 할 수 있다.In order to smoothly process the separation of the
본 발명의 제2실시예는 소재공급부(200)와 빌딩배드(100) 및 회수부(300)가 일체형으로 형성되어 후처리 공정을 위해 소재공급부(200), 빌딩배드(100), 회수부(300)를 한꺼번에 옮기는 구성이다. 제1실시예와 달리 소재공급부(200), 회수부(300) 모두가 이동하므로 후처리를 위한 탈부착이 무게나 부피 측면에서 어렵기는 하지만 아직 사용되지 않은 소재와 사용 후 소재 등을 한꺼번에 처리할 수 있어 소재의 재활용율이 높고 재사용을 위해 소재공급부(200)에 소재를 충진하고 회수부(300) 내의 소재를 필터링 한 후 소재공급부(200)로 공급하는 등 후처리 공정과 적층을 위한 사전작업을 한꺼번에 처리할 수 있는 장점이 있다.In the second embodiment of the present invention, the
본 발명의 제2실시예는 일체화된 소재공급부(200), 빌딩배드(100), 회수부(300)의 탈부착을 위해 좌우측에 가이드 롤러(220, 320)가 마련된다. 챔버(10) 측에는 가이드 롤러(220, 320)와 맞춤 결합되도록 롤러 레일(12, 14)이 마련된다. 제1실시예와 마찮가지로 오결합을 방지하기 위해 가이드 롤러(220, 320)의 형상이 상이하게 구성되며 탈부착을 부드럽게 수행하기 위해 롤러가 설치될 수 있다.In the second embodiment of the present invention, guide
또한, 제1실시예 및 제2실시예에서 빌딩배드(100) 및 소재공급부(200), 회수부(300)에 상하 이동을 위한 동력을 전달하거나 빌딩배드(100)의 히팅을 위한 전력을 공급하는 등 탈부착 시 챔버(10)와 구동력, 전력을 공급하기 위한 결합이 필요할 수 있고 이러한 구동력 및 전력을 위한 결합은 탈부착 후 별도의 작업이 필요없도록 일정한 위치에 원터치로 결합되는 구성을 마련할 수 있다.In addition, in the first and second embodiments, power for vertical movement is transmitted to the
챔버(10)는 빌딩배드(100), 소재공급부(200), 회수부(300)를 포함하여 3차원 구조물의 적층이 이루어지는 공간을 둘러싸는 구성이다. 통상적으로 금속분말의 크기가 매우 작고 고온의 레이저를 분말에 조사하여 소결이 이루어짐에 따라 내부에서 화재가 발생할 가능성이 매우 높다. 따라서 챔버(10) 내에는 이러한 화재발생을 방지하기 위해 불활성 기체(아르곤 등)로 채우고 일정한 압력을 유지하게 된다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 후처리 공정의 원활한 처리를 위해 빌딩배드(100) 또는 일체화된 소재공급부(200), 회수부(300)를 탈부착할 필요성이 있다. 종래에는 챔버(10) 내부에서 후처리 공정이 이루어짐에 따라 빌딩배드(100) 상단정도를 커버하는 챔버 개방이 이루어졌으나 본 발명의 챔버(10)는 소재공급부(200), 빌딩배드(100), 회수부(300)가 모두 한번에 개방되도록 전면이 오픈되는 챔버 개폐부(500)를 포함한다. 챔버 개폐부(500)에는 세이프티락 모듈(510)이 설치되는데 이는 앞서 설명한 바와 같이 챔버(10) 내부에는 소결 시 화재발생을 막기 위해 일정한 압력의 불활성 기체가 채워져 있는데 개방 시 압력차에 의해 사고가 발생할 수 있다. 이러한 사고 발생을 방지하기 위해 챔버(10) 내부의 압력을 검출하는 압력센서(530)를 마련하고 압력센서(530)에서 검출되는 챔버(10) 내부의 압력이 일정압력 이상인 경우 세이프티락 모듈(510)은 챔버 개폐부(500)가 열리지 않도록 제어한다. 또한, 챔버(10) 내에서 3차원 구조물이 적층되는 상황이나 챔버(10) 내부의 상황을 체크하기 위해 빌딩배드(100) 등을 한번에 점검할 수 있는 챔버 개폐부(500) 내 적절한 위치에 검시창(520)을 마련할 수 있다. 다만, 챔버(10) 내부에는 레이저가 조사되는 만큼 UV 파장대의 레이저를 차단하기 위한 차단막을 더 포함할 수 있다.The
챔버 : 10 빌딩배드 : 100
소재공급부 : 200 회수부 : 300
리코터 모듈 : 400 챔버 개폐부 : 500Chamber: 10 Building bed: 100
Material supply unit: 200 Recovery unit: 300
Recoater module: 400 Chamber opening and closing part: 500
Claims (7)
3차원 구조물이 선택적 레이저 소결에 의해 적층되는 빌딩배드와,
상기 빌딩배드에 선택적 레이저 소결을 위해 빌딩배드의 일측에 마련되어 분말소재를 공급하는 소재공급부와,
상기 소재공급부에 마련되어 있는 소재를 상기 빌딩배드로 밀면서 이동하여 상기 빌딩배드에 일정한 두께의 분말레이어를 형성하는 리코터 모듈과,
상기 빌딩배드 상에 형성된 분말레이어 중 3차원 구조물의 형상에 따라 선택적으로 소결하기 위해 레이저를 조사하는 레이저 모듈과,
상기 소재공급부와 빌딩배드를 사이에 두고 타측에 마련되고 상기 리코터 모듈이 빌딩배드에 분말레이어를 형성하고 남은 분말소재를 회수하는 회수부와,
상기 빌딩배드, 소재공급부, 회수부, 리코터 모듈, 레이저 모듈을 외부와 차단하고 내부에 일정한 압력으로 미리 설정된 불활성 가스로 채우는 챔버를 포함하여 이루어지고,
상기 챔버는 빌딩배드, 소재공급부, 회수부가 한 번에 노출되도록 개방되는 챔버 개폐부를 포함하되,
상기 챔버 개폐부는 챔버의 전면부 전체에 마련되며, 개방 시 챔버의 전면부 전체가 노출되도록 개방되고,
상기 빌딩배드는 빌딩배드의 양측에 마련되는 소재공급부 및 회수부와 각각 맞춤 결합되도록 가이드 레일이 마련되어 있고, 상기 소재공급부 및 회수부에도 상기 빌딩배드에 마련되는 가이드 레일과 결합되는 도킹 홈이 마련되며,
상기 빌딩배드 양측에 마련되는 가이드 레일은 상기 소재공급부 및 회수부에 마련된 도킹 홈과 맞춤 결합되되 소재공급부 측 가이드 레일과 회수부 측 가이드 레일의 형상이 상이하게 마련되고,
상기 소재공급부, 빌딩배드 또는 회수부는 상기 챔버 개폐부를 통해 개방된 전면부로 탈부착이 이루어지는 것을 특징으로 하는 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치.
In an apparatus for stacking a three-dimensional structure using selective laser sintering,
A building bed in which a three-dimensional structure is laminated by selective laser sintering,
A material supply unit provided on one side of the building bed for selective laser sintering to the building bed and supplying a powder material;
A recoater module for forming a powder layer of a certain thickness on the building bed by moving the material provided in the material supply unit while pushing it to the building bed;
A laser module irradiating a laser to selectively sinter according to the shape of a three-dimensional structure among the powder layers formed on the building bed;
a recovery unit provided on the other side with the material supply unit and the building bed interposed therebetween and the recoater module forms a powder layer on the building bed and recovers the remaining powder material;
The building bed, the material supply unit, the recovery unit, the recoater module, and the laser module are blocked from the outside and are made including a chamber filled with an inert gas preset at a constant pressure inside,
The chamber includes a chamber opening and closing part that is opened so that the building bed, the material supply part, and the recovery part are exposed at once,
The chamber opening and closing portion is provided on the entire front portion of the chamber, and is opened so that the entire front portion of the chamber is exposed when opened,
The building bed is provided with guide rails to be individually coupled to the material supply and recovery units provided on both sides of the building bed, and the material supply and recovery units are also provided with docking grooves coupled to the guide rails provided in the building bed. ,
The guide rails provided on both sides of the building bed are custom-coupled with the docking grooves provided in the material supply unit and the recovery unit, and the guide rails on the material supply side and the guide rails on the recovery unit have different shapes,
The three-dimensional structure stacking device using selective laser sintering, characterized in that the material supply unit, the building bed or the recovery unit is detachably attached to the front part opened through the chamber opening and closing part.
상기 챔버 개폐부는 세이프티락 모듈이, 상기 챔버 내부에는 챔버 내부의 압력을 검출하는 압력센서가 설치되고,
상기 세이프티락 모듈은 상기 압력센서를 통해 검출된 챔버 내부 압력이 일정압력 이상인 경우에는 챔버 개폐가 이루어지지 않도록 제어되는 것을 특징으로 하는 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치.
In claim 1,
A safety lock module is installed in the chamber opening and closing unit, and a pressure sensor detecting the pressure inside the chamber is installed in the chamber;
The safety lock module is a three-dimensional structure stacking device using selective laser sintering, characterized in that the chamber opening and closing is controlled not to be made when the internal pressure of the chamber detected by the pressure sensor is equal to or higher than a predetermined pressure.
상기 챔버 개폐부는 상기 챔버의 전면부 전체가 개방되도록 마련되고,
상기 챔버 개폐부에는 상기 빌딩배드의 적층상황을 포함하여 챔버 내부를 관찰할 수 있는 검시창이 마련되며, 상기 검시창은 자외선 영역대의 레이저를 차단하는 차단막이 포함되는 것을 특징으로 하는 선택적 레이저 소결을 이용한 3차원 구조물 적층장치.In claim 6,
The chamber opening and closing portion is provided so that the entire front portion of the chamber is opened,
3 using selective laser sintering, characterized in that the chamber opening and closing part is provided with a viewing window for observing the inside of the chamber including the stacking status of the building bed, and the viewing window includes a blocking film for blocking the laser in the ultraviolet region Dimensional Structure Laminator.
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