KR102429812B1 - Extruder for 3d printer - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an extruder for a 3D printer. The extruder for a 3D printer comprises: a material container (110) having a material input port (112), into which a powdered material is input, on an upper surface; a driving motor (120) coupled to an upper part of the material container (110) and having a stirring shaft (121) inserted thereinto, which penetrates the material container (110) to be connected to a driving shaft in a vertical direction; a transfer screw (130) formed and extending from the stirring shaft (121) to a lower part of the material container (110), and rotating by driving of the driving motor (120); a screw housing (140) disposed to surround an outside of the transfer screw (130) and forming a space in which the material supplied from the material container (110) is transferred downward by rotational driving of the transfer screw (130); a nozzle (150) coupled to a lower part of the screw housing (140) and compressing the material by transfer pressure of the transfer screw (130); a heating block (160) coupled to a lower outer circumference of the screw housing (140) adjacent to the nozzle (150), and applying heat to the screw housing (140) so as to melt the powdered material; an input unit (180) receiving a type of materials to be used; and a control unit (190) differently controlling the rotational speed of the driving motor (120) and the heating temperature of the heating block (160) according to the type of materials input through the input unit (180). In addition, the material is one of a PLA material, ABS material, and metal material. According to the extruder of the present invention, even a 3D printer with the same configuration can be used as a 3D printer for metal or a PLA material printer.

Description

3D 프린터용 익스트루더{EXTRUDER FOR 3D PRINTER}EXTRUDER FOR 3D PRINTER

본 발명은 3D 프린터용 익스트루더에 관한 것으로서, 보다 자세히는 다양한 재료를 호환하여 사용할 수 있는 3D 프린터용 익스트루더에 관한 것이다. The present invention relates to an extruder for a 3D printer, and more particularly, to an extruder for a 3D printer that can be used interchangeably with various materials.

3D 프린터는 출력 재료의 연속적인 레이어를 2차원 프린터와 같이 출력하여 이를 적층함으로써 대상물을 만드는 제조장치이다. 3D 프린터는 3D 도면 데이타를 바탕으로 빠르게 대상물을 제작할 수 있어서 프로토타입 샘플 제작 등에 주로 사용된다.A 3D printer is a manufacturing device that outputs a continuous layer of an output material like a two-dimensional printer and laminates them to make an object. 3D printers are mainly used for prototyping samples because they can quickly produce objects based on 3D drawing data.

3D 프린터의 제품 성형방식은 광경화성 재료에 레이저 광선을 주사하여 광주사된 부분을 물체로 성형하는 방식(SLA), 성형재료를 절삭하여 성형하는 방식, 열가소성 재료를 용융하여 적층하는 방식(FDM 방식) 등이 있다.The product molding method of 3D printer is a method of forming a light-scanned part into an object by injecting a laser beam into a photocurable material (SLA), a method of cutting and molding a molding material, and a method of melting and laminating a thermoplastic material (FDM method) ), etc.

이들 중 열가소성 재료를 용융하여 적층하는 FDM 방식의 3D 프린터는 다른 방식의 3D 프린터에 비해 생산 단가가 저렴하여 가정용, 공업용으로 대중화되고 있는 추세이다.Among them, the FDM type 3D printer, which melts and laminates a thermoplastic material, has a lower production cost compared to other types of 3D printers, so it is becoming popular for home and industrial use.

열가소성 재료를 용융 토출하여 입체적인 구조물을 출력하는 작업은 3D 프린터의 익스트루더(Extruder)에서 이루어진다. Outputting a three-dimensional structure by melting and discharging a thermoplastic material is performed by an extruder of a 3D printer.

종래 3D 프린터의 익스트루더는 공급된 재료를 모터와 연결된 이송스크류에 의해 하부로 이송하여 노즐을 통해 압축하여 레이어를 형성하게 된다. 그런데, 종래 3D 프린터의 익스트루더는 하나의 재료만을 압출할 수 있는 형태로 구비되어 다양한 종류의 재료를 호환하여 사용할 수 없는 한계가 있었다. The extruder of the conventional 3D printer transfers the supplied material to the lower part by a transfer screw connected to a motor and compresses it through a nozzle to form a layer. However, the extruder of the conventional 3D printer is provided in a form that can extrude only one material, so there is a limitation in that various types of materials cannot be used interchangeably.

즉, 종래 익스트루더는 하나의 재료만을 압출할 수 있는 조건으로 설계되어 다른 종류의 재료를 압출할 수 없는 제약이 있었다. That is, the conventional extruder is designed under the condition that only one material can be extruded, so there is a limitation that other types of material cannot be extruded.

최근에는 3D 프린터에 사용되는 재료가 수지, 세라믹, 금속까지 다양해지고 있다. 이에 따라 종래 익스트루더를 이용할 경우 3D 프린터에 각 재료별 익스트루더가 각각 설계되어 결합되어야 하는 번거로움이 있었다. Recently, materials used in 3D printers are diversifying to resin, ceramic, and metal. Accordingly, when using a conventional extruder, there is a hassle in that the extruder for each material has to be designed and combined in a 3D printer.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 3D 프린터에 사용되는 다양한 재료별로 사용조건을 변경하여 사용할 수 있는 익스트루더를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and to provide an extruder that can be used by changing the conditions of use for various materials used in 3D printers.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from preferred embodiments of the present invention by those skilled in the art.

본 발명의 목적은 3D 프린터용 익스트루더에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 익스트루더는, 상면에 가루형태의 재료가 투입되는 재료투입구(112)가 구비되는 재료수용함(110)과; 상기 재료수용함(110)의 상부에 결합되며, 상기 재료수용함(110)를 관통하여 수직방향으로 구동축과 연결된 교반축(121)이 삽입되는 구동모터(120)와; 상기 교반축(121)으로부터 상기 재료수용함(110)의 하부로 연장형성되어 상기 구동모터(120)의 구동에 의해 회전되는 이송스크류(130)와; 상기 이송스크류(130)의 외부를 감싸게 배치되며 상기 이송스크류(130)의 회전구동에 의해 상기 재료수용함(110)로부터 공급된 재료가 하부로 이송되는 공간을 형성하는 스크류하우징(140)과; 상기 스크류하우징(140)의 하부에 결합되어 상기 이송스크류(130)의 이송압력에 의해 재료가 압축되는 노즐(150)과; 상기 노즐(150)과 인접한 상기 스크류하우징(140)의 하부 외주연에 결합되어 상기 스크류하우징(140)으로 열을 가하여 가루형태의 재료가 용융되게 하는 히팅블럭(160)과; 사용할 재료의 종류를 입력받는 입력부(180)와; 상기 입력부(180)를 통해 입력된 재료의 종류에 따라 상기 구동모터(120)의 회전속도와 상기 히팅블럭(160)의 히팅온도를 상이하게 제어하는 제어부(190)를 포함하며, 상기 재료는 PLA 소재, ABS 소재, 메탈소재 중 하나인 것을 특징으로 한다. The object of the present invention can be achieved by an extruder for a 3D printer. The extruder of the present invention includes a material receiving box 110 having a material input port 112 through which a powdery material is put on the upper surface; a drive motor 120 coupled to the upper portion of the material container 110 and into which the stirring shaft 121 connected to the drive shaft in the vertical direction is inserted through the material container 110; a transfer screw 130 extending from the stirring shaft 121 to the lower portion of the material container 110 and rotating by the driving of the driving motor 120; A screw housing 140 disposed to surround the outside of the transfer screw 130 and forming a space through which the material supplied from the material container 110 is transferred downward by the rotational driving of the transfer screw 130; a nozzle 150 coupled to a lower portion of the screw housing 140 to compress the material by the conveying pressure of the conveying screw 130; a heating block 160 coupled to the lower outer periphery of the screw housing 140 adjacent to the nozzle 150 to apply heat to the screw housing 140 to melt the powdery material; an input unit 180 for receiving an input of a type of material to be used; and a control unit 190 for differently controlling the rotation speed of the drive motor 120 and the heating temperature of the heating block 160 according to the type of material input through the input unit 180, wherein the material is PLA It is characterized in that it is one of material, ABS material, and metal material.

일 실시예에 따르면, 상기 재료수용함(110)의 내부에 수직하게 연장된 교반축(121)의 외주연에는 복수개의 교반날개(123)가 결합되어 상기 재료수용함(110) 내부의 재료를 교반할 수 있다. According to one embodiment, a plurality of stirring blades 123 are coupled to the outer periphery of the stirring shaft 121 extending vertically to the inside of the material container 110 to heat the material inside the material container 110 . can be stirred.

일 실시예에 따르면, 상기 히팅블럭(160)의 내부에는 상기 스크류하우징(140)의 외주연에 권취된 히팅코일(161)이 구비될 수 있다. According to an embodiment, a heating coil 161 wound around the outer periphery of the screw housing 140 may be provided inside the heating block 160 .

본 발명에 따른 익스트루더는 투입되는 재료에 따라 그에 맞게 이송속도와 히팅온도를 조절할 수 있어 다양한 재료에 호환되어 사용될 수 있다. The extruder according to the present invention can be used interchangeably with a variety of materials because the feed speed and the heating temperature can be adjusted accordingly according to the input material.

이에 따라 동일한 구성의 3D 프린터라도 본 발명의 익스트루더의 결합에 의해 금속용 3D 프린터로도, PLA 소재 프린터로도 사용될 수 있게 된다. Accordingly, even a 3D printer of the same configuration can be used as a metal 3D printer or a PLA material printer by combining the extruder of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 익스트루더의 구성을 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 익스트루더의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 익스트루더가 재료를 압출하는 과정을 도시한 단면예시도,
도 4는 본 발명에 따른 익스트루더의 이송스크류의 구성을 도시한 측면도이다. 1 is a front view showing the configuration of an extruder according to the present invention;
2 is an exploded perspective view showing the configuration of an extruder according to the present invention,
Figure 3 is a cross-sectional view showing a process of extruder extruding material according to the present invention,
4 is a side view showing the configuration of the extruder transfer screw according to the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어 지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This example is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shape of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and configurations determined to unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 익스트루더(100)의 정면 구성을 도시한 정면도이고, 도 2는 익스트루더(100)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 3은 익스트루더(100)가 재료(A)를 압출하는 과정을 도시한 단면예시도이다. 1 is a front view showing the front configuration of the extruder 100 according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the extruder 100 in an exploded view, and FIG. 3 is the extruder 100 ) is a cross-sectional view showing the process of extruding material (A).

본 발명에 따른 익스트루더(100)는 3D 프린터에 결합되어 피인쇄품을 성형하는 재료를 압출한다. 이 때, 본 발명에 따른 익스트루더(100)는 다양한 종류의 재료에 맞게 압출조건을 조절하여 동일한 구조의 3D 프린터라도 다양한 재료로 피인쇄품을 성형할 수 있게 한다. The extruder 100 according to the present invention is coupled to a 3D printer to extrude a material for molding a printed article. At this time, the extruder 100 according to the present invention adjusts the extrusion conditions to suit various types of materials, so that even a 3D printer with the same structure can mold a printed article using various materials.

즉, 본 발명에 따른 익스트루더(100)는 PLA 소재, ABS 소재, 메탈소재 등 다양한 재료에 호환되어 사용될 수 있다. That is, the extruder 100 according to the present invention can be used interchangeably with various materials such as PLA material, ABS material, and metal material.

이에 따라 사용자는 하나의 3D 프린터에 본 발명에 따른 익스트루더(100)만 복수개로 구비하고 각 익스트루더(100)를 서로 다른 압출조건으로 맞춰 선택적으로 결합하여 사용할 경우 서로 다른 재료로 피인쇄물을 성형할 수 있는 장점이 있다. Accordingly, when a user has only a plurality of extruders 100 according to the present invention in one 3D printer and selectively combines each extruder 100 according to different extrusion conditions and uses them, different materials are used to print the object. It has the advantage that it can be molded.

본 발명에 따른 익스트루더(100)는 하나의 조립체 형태로 3D 프린터에 결합되어 사용된다. 본 발명에 따른 익스트루더(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 재료(A)가 수용되는 재료수용함(110)과, 재료수용함(110)의 상부에 구비되는 구동모터(120)와, 재료수용함(110)의 하부에 일정길이 형성되는 이송스크류(130)와, 이송스크류(130)의 외부를 감싸는 스크류하우징(140)과, 스크류하우징(140)의 하단에 결합된 노즐(150)과, 노즐(150)의 상부측 스크류하우징(140)의 외부를 감싸는 히팅블럭(160)과, 재료(A)의 종류를 입력받는 입력부(180)와, 입력부(180)를 통해 입력된 재료(A)의 종류에 따라 구동모터(120)와 히팅블럭(160)을 제어하는 제어부(190)를 포함한다. The extruder 100 according to the present invention is used in combination with a 3D printer in the form of one assembly. The extruder 100 according to the present invention includes a material accommodating box 110 in which the material A is accommodated, as shown in FIGS. 1 to 3 , and a driving motor ( 120), a transfer screw 130 having a predetermined length formed in the lower portion of the material container 110, a screw housing 140 surrounding the outside of the transfer screw 130, and the screw housing 140 coupled to the lower end Through the nozzle 150, the heating block 160 surrounding the outside of the screw housing 140 on the upper side of the nozzle 150, the input unit 180 that receives the type of the material A, and the input unit 180 It includes a control unit 190 for controlling the driving motor 120 and the heating block 160 according to the type of the input material (A).

재료수용함(110)은 내부에 재료(A)가 저장되며, 스크류하우징(140)을 향해 재료(A)를 배출한다. 재료수용함(110)은 도면에 도시되지 않았으나 3D 프린터의 내부에 고정된다. The material container 110 is stored therein the material (A), and discharges the material (A) toward the screw housing (140). Although not shown in the drawing, the material container 110 is fixed to the inside of the 3D printer.

도 2에 도시된 바와 같이 재료수용함(110)의 상부에는 덮개(111)가 구비된다. 덮개(111)의 중심에는 교반축(121)을 내부로 삽입하는 축삽입공(111a)이 관통형성된다. 또한, 덮개(111)의 전면에는 사용자가 재료(A)를 재료수용함(110)으로 투입하는 재료투입구(112)가 일정면적 형성된다. 재료수용함(110)에는 가루 형태의 재료(A)가 투입된다. As shown in FIG. 2 , a cover 111 is provided on the upper portion of the material container 110 . A shaft insertion hole (111a) for inserting the stirring shaft 121 into the center of the cover 111 is formed through. In addition, a predetermined area is formed on the front surface of the cover 111 , the material inlet 112 for the user to put the material (A) into the material container (110). Material (A) in the form of powder is put into the material container (110).

재료수용함(110)의 전면에는 투명한 재료관찰창(113)이 일정면적 형성된다. 사용자는 외부에서 재료관찰창(113)을 통해 재료수용함(110)의 재료 잔여량을 확인할 수 있다. A transparent material observation window 113 is formed in a predetermined area on the front of the material container 110 . The user may check the remaining amount of material in the material container 110 through the material observation window 113 from the outside.

구동모터(120)는 재료수용함(110)의 상부에 구비되어 재료수용함(110)의 재료(A)가 외부로 압출될 수 있도록 구동력을 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이 구동모터(120)의 하부에 구동축(미도시)과 연장되게 교반축(121) 및 이송스크류(130)가 구비된다. 이에 의해 구동모터(120)의 회전구동에 의해 교반축(121)과 이송스크류(130)가 연동하여 회전된다. The drive motor 120 is provided on the upper portion of the material container 110 to provide a driving force so that the material (A) of the material container 110 can be extruded to the outside. As shown in FIG. 2 , a stirring shaft 121 and a transfer screw 130 are provided at a lower portion of the driving motor 120 to extend with a driving shaft (not shown). Thereby, the stirring shaft 121 and the transfer screw 130 are rotated in conjunction with each other by the rotational driving of the driving motor 120 .

제어부(190)는 구동모터(120)의 회전속도를 조절하여 투입되는 재료별 이송속도를 조절하게 된다. The control unit 190 controls the rotation speed of the driving motor 120 to adjust the feed rate for each input material.

교반축(121)은 덮개(111)의 축삽입공(111a)을 통해 재료수용함(110)의 내부에 수직하게 삽입되어 재료수용함(110)의 바닥을 관통하여 하부로 연장된다. 교반축(121)의 하부에는 이송축(131)이 일체로 연장형성된다. The stirring shaft 121 is vertically inserted into the inside of the material container 110 through the shaft insertion hole 111a of the cover 111 and extends downward through the bottom of the material container 110 . A transfer shaft 131 is integrally extended under the stirring shaft 121 .

교반축(121)의 외주연에는 복수개의 교반날개(123)가 구비된다. 교반날개(123)는 도 3에 도시된 바와 같이 교반축(121)의 구동시 재료수용함(110) 내부를 회전하며 내부의 재료(A)롤 교반하게 된다. A plurality of stirring blades 123 are provided on the outer periphery of the stirring shaft 121 . The stirring blade 123 rotates the inside of the material container 110 when the stirring shaft 121 is driven as shown in FIG. 3 and agitates the inside of the material (A).

투입되는 재료가 하나의 재료만으로 형성된 경우도 있으나, 복수개의 재료가 혼합된 경우도 있다. 이 경우 교반날개(123)가 회전하며 재료를 고르게 혼합하게 된다. In some cases, the input material is formed of only one material, but in some cases, a plurality of materials are mixed. In this case, the stirring blade 123 rotates to evenly mix the materials.

이송스크류(130)는 교반축(121)의 하부에 연장형성되어 재료(A)를 노즐(150)을 향해 이송한다. 이송스크류(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 축방향으로 형성된 이송축(131)과, 이송축(131)의 외주연에 나선형태로 돌출되게 형성된 이송날개(133)를 포함한다. The transfer screw 130 is formed extending under the stirring shaft 121 to transfer the material (A) toward the nozzle (150). The transfer screw 130 includes a transfer shaft 131 formed in the axial direction as shown in FIG. 4 and a transfer blade 133 formed to protrude in a spiral form from the outer periphery of the transfer shaft 131 .

여기서, 이송날개(133)의 외경은 도 3에 도시된 바와 같이 스크류하우징(140)의 내경보다 작게 형성되어 스크류하우징(140)과 이송날개(133) 사이에서 재료(A)가 하부로 이송될 수 있게 한다. Here, the outer diameter of the transfer blade 133 is formed smaller than the inner diameter of the screw housing 140 as shown in FIG. 3 , so that the material A is transferred to the lower part between the screw housing 140 and the transfer blade 133 . make it possible

이송날개(133)의 높이(d)는 재료수용함(110)의 재료를 충분한 이송압력으로 이송할 수 있게 형성되는 것이 바람직하다. The height (d) of the conveying blade 133 is preferably formed to be able to convey the material of the material container 110 with a sufficient conveying pressure.

스크류하우징(140)은 이송스크류(130)의 외부를 감싸 재료(A)를 하부로 이송한다. 스크류하우징(140)의 하부에는 노즐(150)이 구비된다. 노즐(150)은 이송스크류(130)의 회전에 의해 발생된 이송압력에 의해 하강되는 재료(A)를 외부로 압출한다. The screw housing 140 surrounds the outside of the transfer screw 130 to transfer the material (A) to the lower portion. A nozzle 150 is provided under the screw housing 140 . The nozzle 150 extrudes the material (A) lowered by the conveying pressure generated by the rotation of the conveying screw 130 to the outside.

히팅블럭(160)은 도 3에 도시된 바와 같이 스크류하우징(140)의 하부 외주연을 감싸게 구비되어 스크류하우징(140)으로 열(H)을 가한다. 히팅블럭(160)은 내부에 스크류하우징(140)의 외주면을 복수회 권취한 히팅코일(161)을 포함한다. 히팅코일(161)은 제어부(190)에 의해 전원이 공급되면 발열한다. The heating block 160 is provided to surround the lower outer periphery of the screw housing 140 as shown in FIG. 3 to apply heat H to the screw housing 140 . The heating block 160 includes a heating coil 161 in which the outer peripheral surface of the screw housing 140 is wound a plurality of times. The heating coil 161 generates heat when power is supplied by the control unit 190 .

히팅코일(161)에서 발생된 열(H)은 스크류하우징(140) 내부의 재료(A)로 공급되고, 가루 형태의 재료(A)는 용융되며 얇은 필라멘트 형태로 노즐(150) 외부로 토출된다. The heat (H) generated in the heating coil 161 is supplied to the material (A) inside the screw housing 140, and the material (A) in powder form is melted and discharged to the outside of the nozzle 150 in the form of a thin filament. .

방열부(170)는 히팅블럭(160)에서 발생된 열(H)이 스크류하우징(140)을 따라 상부로 전달되지 않도록 열을 차단한다. 히팅블럭(160)에서 발생된 열(H)이 스크류하우징(140)을 따라 상부로 전달되면 가루 형태의 재료가 미리 가열된 후 희망하는 형상으로 성형되기 전에 경화되어 성형품질이 저하될 수 있다. The heat dissipation unit 170 blocks the heat so that the heat (H) generated by the heating block 160 is not transferred to the upper part along the screw housing 140 . When the heat (H) generated by the heating block 160 is transferred to the upper part along the screw housing 140, the powdery material is heated in advance and then hardened before being molded into a desired shape, thereby reducing the molding quality.

이에 따라 방열부(170)는 히팅블럭(160)의 위치에서 재료(A)가 열을 공급받아 용융될 수 있도록 열이 타 영역으로 전달되지 못하도록 차단한다. Accordingly, the heat dissipation unit 170 blocks the heat from being transferred to other areas so that the material (A) can be melted by being supplied with heat at the location of the heating block 160 .

방열부(170)는 도시된 바와 같이 냉각팬(171)의 형태로 구비되거나, 열을 냉각할 수 있는 다양한 형태로 구비될 수 있다. The heat dissipation unit 170 may be provided in the form of a cooling fan 171 as shown, or may be provided in various forms capable of cooling heat.

입력부(180)는 사용자로부터 투입되는 재료(A)의 종류를 입력받는다. 입력부(180)는 도면에 도시되지 않았으나 재료수용함(110)의 외측 또는 덮개(111)의 상면에 입력패널 형태로 구비될 수 있다. The input unit 180 receives the type of the input material (A) from the user. Although not shown in the drawing, the input unit 180 may be provided in the form of an input panel on the outside of the material container 110 or on the upper surface of the cover 111 .

입력부(180)에는 사용될 수 있는 다양한 재료가 표시되고, 사용자는 표시된 재료들 중 사용을 희망하는 재료를 선택한다. Various materials that can be used are displayed on the input unit 180 , and the user selects a desired material from among the displayed materials.

제어부(190)는 입력부(180)를 통해 입력된 재료의 물성에 맞게 이송스크류(130)가 재료를 이송하고, 히팅블럭(160)이 재료를 히팅하도록 구동모터(120)와 히팅블럭(160)을 제어한다. The control unit 190 controls the drive motor 120 and the heating block 160 so that the transfer screw 130 transfers the material according to the physical properties of the material input through the input unit 180 and the heating block 160 heats the material. to control

제어부(190)에는 사용될 수 있는 다양한 재료별로 적합한 구동모터(120)의 회전속도와 히팅블럭(160)의 가열온도가 데이터베이스화되어 저장된다. 입력부(180)를 통해 사용자가 희망하는 재료를 선택하면, 제어부(190)는 선택된 재료에 대응되는 구동조건, 즉, 구동모터(120)의 회전속도와 히팅블럭(160)의 가열온도를 검색하고, 검색된 구동조건에 맞게 익스트루더(100)가 동작되도록 구동모터(120)와 히팅블럭(160)을 제어한다. In the control unit 190, the rotation speed of the driving motor 120 and the heating temperature of the heating block 160 suitable for various materials that can be used are stored in a database. When the user selects a desired material through the input unit 180, the control unit 190 searches the driving condition corresponding to the selected material, that is, the rotational speed of the driving motor 120 and the heating temperature of the heating block 160, and , controls the driving motor 120 and the heating block 160 to operate the extruder 100 according to the searched driving conditions.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 익스트루더(100)의 사용과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. A process of using the extruder 100 according to the present invention having such a configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .

본 발명에 따른 익스트루더(100)는 3D 프린터의 내부에 결합되어 재료(A)를 압출하는데 사용된다. 익스트루더(100)가 설치되면, 사용자는 입력부(180)를 통해 사용하고자 하는 재료(A)를 선택한다. The extruder 100 according to the present invention is coupled to the inside of the 3D printer and used to extrude the material (A). When the extruder 100 is installed, the user selects the material A to be used through the input unit 180 .

사용가능한 재료는 PLA 소재, ABS 소재, 메탈소재 등이 가능하다. 그리고 메탈소재도 마그네슘, 알루미늄, 스틸, 코발트, 니켈, 구리, 지르코늄 등 다양하게 세분하여 사용이 가능하다. Available materials include PLA material, ABS material, and metal material. In addition, the metal material can be subdivided into various subdivisions such as magnesium, aluminum, steel, cobalt, nickel, copper, and zirconium.

사용자는 희망하는 재료를 선택하고, 선택된 재료를 가루형태로 재료투입구(112)를 통해 재료수용함(110)에 투입한다. 3D 프린터를 구동하면, 익스트루더(100)로 전원이 인가된다. 사용자가 PLA 소재를 선택한 경우, 제어부(190)는 PLA 소재에 적합한 이송스크류(130)의 이송속도와 히팅블럭(160)의 가열온도로 동작되도록 구동모터(120)와 히팅코일(161)을 제어한다. The user selects a desired material, and puts the selected material into the material container 110 through the material inlet 112 in the form of a powder. When the 3D printer is driven, power is applied to the extruder 100 . When the user selects the PLA material, the control unit 190 controls the drive motor 120 and the heating coil 161 to operate at the transfer speed of the transfer screw 130 suitable for the PLA material and the heating temperature of the heating block 160 . do.

이에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 구동모터(120)가 동작하면, 교반축(121)과 이송축(131)이 함께 회전되고, 재료(A)가 교반된 후 스크류하우징(140)을 따라 하강하게 된다. 이송스크류(130)의 이송압력에 의해 이송되면서 재료(A)는 히팅블럭(160)에서 인가하는 열(H)을 전달받아 가열되고, 노즐(150)을 통해 필라멘트 형태로 압출된다. Accordingly, when the driving motor 120 is operated as shown in FIG. 3 , the stirring shaft 121 and the conveying shaft 131 are rotated together, and the material A is stirred and then descends along the screw housing 140 . will do While being conveyed by the conveying pressure of the conveying screw 130 , the material A is heated by receiving heat H applied from the heating block 160 , and is extruded in the form of a filament through the nozzle 150 .

압출된 재료(A')는 3D 도면데이타에 따라 한 층 한층 적층되며 피인쇄물(P)을 성형하게 된다. The extruded material (A') is laminated one layer at a time according to the 3D drawing data and the to-be-printed object (P) is molded.

한편, 본 발명의 익스트루더(100)가 다른 3D 프린터에 결합되고, 사용자가 금속재료를 선택할 경우 금속재료에 맞게 구동모터(120)와 히팅블럭(160)이 동작하게 된다. On the other hand, when the extruder 100 of the present invention is coupled to another 3D printer, and the user selects a metal material, the driving motor 120 and the heating block 160 operate according to the metal material.

이에 따라 본 발명의 익스트루더(100)가 압출하는 재료(A)의 종류에 따라 동일한 구성을 갖는 3D 프린터가 금속 프린터로도 PLA 소재 프린터로도 사용될 수 있게 된다. Accordingly, a 3D printer having the same configuration according to the type of material (A) extruded by the extruder 100 of the present invention can be used as a metal printer or a PLA material printer.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 익스트루더는 투입되는 재료에 따라 그에 맞게 이송속도와 히팅온도를 조절할 수 있어 다양한 재료에 호환되어 사용될 수 있다. As described above, the extruder according to the present invention can be used interchangeably with a variety of materials because the feed speed and the heating temperature can be adjusted accordingly according to the input material.

이에 따라 동일한 구성의 3D 프린터라도 본 발명의 익스트루더의 결합에 의해 금속용 3D 프린터로도, PLA 소재 프린터로도 사용될 수 있게 된다. Accordingly, even a 3D printer of the same configuration can be used as a metal 3D printer or a PLA material printer by combining the extruder of the present invention.

이상에서 설명된 본 발명의 익스트루더의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments of the extruder of the present invention described above are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be aware that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be able Therefore, it will be well understood that the present invention is not limited to the forms recited in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents and substitutions falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 익스트루더 110 : 재료수용함
111 : 덮개 111a : 축삽입공
112 : 재료투입구 113 : 재료관찰창
120 : 구동모터 121 : 교반축
123 : 교반날개 130 : 이송스크류
131 : 이송축 133 : 이송날개
140 : 스크류하우징 150 : 노즐
160 : 히팅블럭 161 : 히팅코일
170 : 방열부 180 : 입력부
190 : 제어부
A : 가루 재료
A’ : 용융재료100: extruder 110: material container
111: cover 111a: shaft insertion hole
112: material inlet 113: material observation window
120: drive motor 121: stirring shaft
123: stirring blade 130: transfer screw
131: feed shaft 133: feed blade
140: screw housing 150: nozzle
160: heating block 161: heating coil
170: heat dissipation unit 180: input unit
190: control unit
A: Powder material
A': molten material

Claims (3)

상면에 가루형태의 재료가 투입되는 재료투입구(112)가 구비되는 재료수용함(110)과;
상기 재료수용함(110)의 상부에 결합되며, 상기 재료수용함(110)를 관통하여 수직방향으로 구동축과 연결된 교반축(121)이 삽입되는 구동모터(120)와;
상기 교반축(121)으로부터 상기 재료수용함(110)의 하부로 연장형성되어 상기 구동모터(120)의 구동에 의해 회전되는 이송스크류(130)와;
상기 이송스크류(130)의 외부를 감싸게 배치되며 상기 이송스크류(130)의 회전구동에 의해 상기 재료수용함(110)로부터 공급된 재료가 하부로 이송되는 공간을 형성하는 스크류하우징(140)과;
상기 스크류하우징(140)의 하부에 결합되어 상기 이송스크류(130)의 이송압력에 의해 재료가 압축되는 노즐(150)과;
상기 노즐(150)과 인접한 상기 스크류하우징(140)의 하부 외주연에 결합되어 상기 스크류하우징(140)으로 열을 가하여 가루형태의 재료가 용융되게 하는 히팅블럭(160)과;
사용할 재료의 종류를 입력받는 입력부(180)와;
상기 입력부(180)를 통해 입력된 재료의 종류에 따라 상기 구동모터(120)의 회전속도와 상기 히팅블럭(160)의 히팅온도를 상이하게 제어하는 제어부(190)를 포함하며,
상기 재료는 PLA 소재, ABS 소재, 메탈소재 중 하나이고,
상기 재료수용함(110)의 내부에 수직하게 연장된 교반축(121)의 외주연에는 복수개의 교반날개(123)가 결합되어 상기 재료수용함(110) 내부의 재료를 교반하며,
상기 히팅블럭(160)의 내부에는 상기 스크류하우징(140)의 외주연에 권취된 히팅코일(161)이 구비되는 것에 있어서,
상기 재료수용함(110)의 전면에 외부에서 재료의 잔여량을 확인 할 수 있는 재료관찰창(113)과,
상기 재료수용함(110)에서 가루 형태의 재료가 스크류하우징(140)을 따라 하부에 있는 노즐(150)로 이송되는 과정에서 스크류하우징(140)의 외주면을 복수회 권취한 히팅코일(161)에서 발생된 열(H)이 스크류하우징(140)을 따라 상부로 전달되면 가루 형태의 재료가 미리 가열되어 성형되기 전에 경화되는 것을 방지하고자 타 영역으로 열이 전달되는 것을 차단할 수 있는 냉각팬(171) 형태로 구비된 방열부(170)로 구성 된 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 익스트루더.a material accommodating box 110 provided with a material inlet 112 into which a powdery material is put on the upper surface;
a drive motor 120 coupled to the upper portion of the material container 110 and into which the stirring shaft 121 connected to the drive shaft in the vertical direction is inserted through the material container 110;
a transfer screw 130 extending from the stirring shaft 121 to the lower portion of the material container 110 and rotating by the driving of the driving motor 120;
A screw housing 140 disposed to surround the outside of the transfer screw 130 and forming a space through which the material supplied from the material container 110 is transferred downward by the rotational driving of the transfer screw 130;
a nozzle 150 coupled to a lower portion of the screw housing 140 to compress the material by the conveying pressure of the conveying screw 130;
a heating block 160 coupled to the lower outer periphery of the screw housing 140 adjacent to the nozzle 150 to apply heat to the screw housing 140 to melt the powdery material;
an input unit 180 for receiving an input of a type of material to be used;
and a control unit 190 for differently controlling the rotational speed of the driving motor 120 and the heating temperature of the heating block 160 according to the type of material input through the input unit 180,
The material is one of PLA material, ABS material, and metal material,
A plurality of stirring blades 123 are coupled to the outer periphery of the stirring shaft 121 vertically extending inside the material container 110 to stir the material inside the material container 110,
In that the heating coil 161 wound around the outer periphery of the screw housing 140 is provided inside the heating block 160,
A material observation window 113 that can check the remaining amount of material from the outside on the front of the material container 110,
In the heating coil 161, the outer peripheral surface of the screw housing 140 is wound a plurality of times in the process in which the powdery material is transferred along the screw housing 140 to the nozzle 150 located in the lower part of the material container 110. When the generated heat (H) is transferred to the upper part along the screw housing 140, a cooling fan 171 that can block the transfer of heat to other areas in order to prevent the powdery material from being heated in advance and hardened before being molded. Extruder for 3D printer, characterized in that it consists of a heat dissipation unit 170 provided in the form. 삭제delete 삭제delete
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