KR20150089240A - 3d 프린터 - Google Patents

3d 프린터 Download PDF

Info

Publication number
KR20150089240A
KR20150089240A KR1020140009634A KR20140009634A KR20150089240A KR 20150089240 A KR20150089240 A KR 20150089240A KR 1020140009634 A KR1020140009634 A KR 1020140009634A KR 20140009634 A KR20140009634 A KR 20140009634A KR 20150089240 A KR20150089240 A KR 20150089240A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
printer
unit
molten material
present
nozzle
Prior art date
Application number
KR1020140009634A
Other languages
English (en)
Inventor
노영진
Original Assignee
노영진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노영진 filed Critical 노영진
Priority to KR1020140009634A priority Critical patent/KR20150089240A/ko
Publication of KR20150089240A publication Critical patent/KR20150089240A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

본 발명은 용융재를 토출하는 프린터 헤드부; 및 상기 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 프린터 스테이지부를 포함하고, 상기 프린터 헤드부는 노즐부 및 상기 노즐부에 상기 용융재를 공급하기 위한 용융재 공급부를 포함하며, 상기 노즐부의 일정 영역에 위치하는 전계인가 장치 및 냉각수단을 더 포함하는 3D 프린터에 관한 것으로, 전계인가장치와 노즐부의 에어 배출에 의한 압력저하로 용융액이 빨리 토출되고, 또한, 냉각수단을 통해 고온의 용융상태인 용융재가 노즐부를 통해 토출되기 이전에, 일정 온도로 낮춰질 수 있기 때문에, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.

Description

3D 프린터{A 3D Printer}
본 발명은 3D 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄속도를 향상시킬 수 있는 3D 프린터에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 3D 프린팅법은 기존의 X축과 Y축의 2축 운동을 통하여 프린팅하는 2D 프린팅법과 비교하여, X축, Y축 및 Z축의 3축 운동을 통하여 프린팅하는 기법에 해당한다.
상기 3D 프린팅법은 적층방식 또는 형태를 만드는 방식에 따라 다양한 프린팅 방식이 존재하며, 예를 들어, 쾌속조형 방식과 FDM 방식 등이 있을 수 있다.
상기 쾌속조형 방식은 소프트웨어로 3차원 설계를 한 다음, 분말 또는 액체를 굳힌 층을 여러 겹 쌓아 3차원으로 인쇄하는 방식에 해당하며, FDM(Fused deposition modeling, 용융 증착 모델링) 방식은 일정한 고온에서 용융상태로 변화된 재질을 순차적으로 적층하면서 형성하는 방식에 해당한다.
기타, 3D 프린팅법에 대한 내용은 하기 문헌을 참조할 수 있다.
- 3D printing technology - ASTM F43 sub-committee on terminology (F2792)
- Large, Hollow Metal Parts by 3D Printing - Copyright 1989-2000, 3DPTM Laboratory, MIT
한편, 상기 FDM(Fused deposition modeling, 용융 증착 모델링) 방식에 있어서, 일정한 고온에서 용융상태로 변화된 재질을 순차적으로 적층함에 있어서, 고온의 용융상태에서 변화된 재질을 적층하기 때문에, 인쇄시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
즉, 고온의 용융상태에서 일정 온도로 냉각되어야만 인쇄된 물품이 견고하게 형성될 수 있을 것이므로, 고온의 용융상태가 일정 온도로 냉각되는 시간을 감안하여 인쇄를 해야하므로, 그만큼 인쇄시간이 많이 소요되는 점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인쇄 속도를 향상시킬 수 있는 3D 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 용융재를 토출하는 프린터 헤드부; 및 상기 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 프린터 스테이지부를 포함하고, 상기 프린터 헤드부는 노즐부 및 상기 노즐부에 상기 용융재를 공급하기 위한 용융재 공급부를 포함하며, 상기 노즐부의 일정 영역에 위치하는 냉각수단을 더 포함하는 3D 프린터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 냉각수단은 에어를 주입하기 위한 에어 주입구 및 상기 에어 주입구를 통해 주입된 에어를 배출하기 위한 에어 배출구를 포함하는 3D 프린터를 제공한다.
또한, 본 발명은 제1극은 상기 노즐부의 일정 영역에 연결되고, 제2극은 상기 프린터 스테이지부의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치를 더 포함하는 3D 프린터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 노즐부의 끝단에 삽입되는 보조 노즐부를 더 포함하고, 상기 보조 노즐부는 상기 노즐부에 삽입되기 위한 삽입부; 상기 노즐부로부터 토출된 용융액이 토출되기 위한 용융액 토출부; 및 상기 용융액이 유동할 수 있는 중공부를 포함하는 3D 프린터를 제공한다.
또한, 본 발명은 제1극은 상기 노즐부의 일정 영역에 연결되고, 제2극은 상기 보조 노즐부의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치를 더 포함하는 3D 프린터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 중공부의 일정영역에 위치하는 절연재를 더 포함하는 3D 프린터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 절연재는 일정 홈을 포함하고, 상기 일정 홈은 상기 삽입부로부터 상기 용융액 토출부까지 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 에어 배출구는 상기 일정 홈과 연결되며, 상기 에어 배출구로부터 배출된 에어는 상기 일정 홈을 따라, 상기 삽입부로 유입되어 상기 용융액 토출부로 배출되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터를 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 3D 프린터는 용융재를 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함하고 있기 때문에, 고온의 용융상태인 용융재가 노즐부를 통해 토출되기 이전에, 일정 온도로 낮춰질 수 있기 때문에, 고온의 용융상태가 일정 온도로 냉각되는 시간을 감안할 필요가 없으므로, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 제1극은 노즐부의 일정 영역에 연결되고, 제2극은 프린터 스테이지부의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치를 포함하며, 상기 전계인가장치를 통해, 노즐부를 통해 토출되는 용융재의 낙하속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 노즐부와 상기 보조 노즐부의 사이에 전계영역을 형성함으로써, 상기 전계영역에서 낙하속도가 증가하게 되고, 따라서, 용융액의 낙하속도 증가에 따라, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 구조의 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터의 보조 노즐부를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 제4실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 제4실시예에 따른 3D 프린터의 보조 노즐부를 도시한 개략적인 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 구조의 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)는 대상물을 삼차원으로 움직여 평면과 곡면으로 이루어진 인쇄 대상물의 외부에 인쇄를 하기 위한 장치로서, 용융재를 토출하는 프린터 헤드부(20) 및 상기 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 프린터 스테이지부(11)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 먼저, 상기 프린터 헤드부(20)는 용융재를 토출하기 위한 노즐부(21)를 포함하고, 상기 노즐부(21)에 용융재를 공급하기 위한 용융재 공급부(22)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 분말상태의 재료를 고온으로 용융하여, 용융상태의 재료를 상기 용융재 공급부(22)에 공급할 수 있으며, 이와는 달리, 상기 용융재 공급부에 별도의 히팅부 및 분말상태 재료 컨테이너를 두고, 상기 히팅부에 의해 상기 분말상태 재료를 용융하여, 상기 용융재 공급부(22)에서 직접 용융상태의 재료를 형성할 수 있다.
이는 사용자의 필요에 따라, 변경가능한 것으로, 본 발명에서 상기 용융재 공급부의 구성을 제한하는 것은 아니다.
다만, 본 발명에서는 상기 용융재 공급부(22)를 통해, 상기 노즐부(21)에 용융상태의 재료, 즉, 용융재가 공급되는 것이 바람직하다.
다음으로, 프린터 스테이지부(11)는 상기 노즐부로부터 토출되는 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 영역으로, 즉, 상기 프린터 스테이지부(11)에 용융재가 적층됨으로써, 상기 프린터 스테이지부(11) 상에 대상물을 인쇄할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 3D 프린팅법은 기존의 X축과 Y축의 2축 운동을 통하여 프린팅하는 2D 프린팅법과 비교하여, X축, Y축 및 Z축의 3축 운동을 통하여 프린팅하는 기법에 해당한다.
따라서, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)는 X축, Y축 및 Z축의 3축 운동을 하기 위한 구동수단을 포함할 수 있다.
즉, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)는 X축 운동을 위한 제1축 구동수단, Y축 운동을 위한 제2축 구동수단 및 Z축 운동을 위한 제3축 구동수단을 포함할 수 있다.
한편, 상기에서는 제1축 구동수단 내지 제3축 구동수단이 각각 X축, Y축 및 Z축 운동을 하는 것으로 표현하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 각 방향에 따라, 예를 들면, 제1축 구동수단은 Y축 운동수단으로, 제2축 구동수단은 X축 구동수단으로, 제3축 구동수단은 Z축 운동수단으로 정의 내릴 수 있다.
따라서, 본 발명에서 상기 X, Y, Z의 의미에 제한을 두는 것은 아니다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제1축 구동수단은 X축 운동을 위한 것으로, 제2축 구동수단은 Y축 운동을 위한 것으로, 제3축 구동수단은 Z축 운동을 위한 것으로 정의하여 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)는 X축 운동을 위한 제1축 구동수단(30), Y축 운동을 위한 제2축 구동수단(40) 및 Z축 운동을 위한 제3축 구동수단(50)을 포함할 수 있다.
이때, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)의 상기 프린터 헤드부(20)는 상기 제1축 구동수단(30)의 일정 영역에 위치하여, 상기 프린터 헤드부(20) 자체의 이동에 의하여, X축 운동을 할 수 있다.
또한, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)의 상기 프린터 스테이지부(11)는 상기 제2축 구동수단(40)의 일정 영역에 위치하여, 상기 프린터 스테이지부(11) 자체의 이동에 의하여, Y축 운동을 할 수 있다.
또한, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)의 상기 제1축 구동수단(30)이 상기 제3축 구동수단(50)과 연결되어, 상기 제1축 구동수단(30)이 상기 제3축 구동수단(50)을 통해 상하 수직운동을 함으로써, Z축 운동을 할 수 있다.
즉, 일반적인 구조의 3D 프린터(10)는 X축 운동을 위한 제1축 구동수단(30), Y축 운동을 위한 제2축 구동수단(40) 및 Z축 운동을 위한 제3축 구동수단(50)을 포함함으로써, X, Y, Z 축 운동을 할 수 있으며, X, Y, Z 축 운동을 하기 위한 각각의 구동수단은 이미 널리 알려진 기술분야에 해당하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 또한, 본 발명에서 이러한 구동수단의 종류에 제한을 두는 것은 아니다.
이상과 같은 일반적인 구조의 3D 프린터는 상기 용융재 공급부(22)를 통해, 상기 노즐부(22)에 용융상태의 재료, 즉, 용융재가 공급되어, 상기 노즐부(22)로부터 상기 프린터 스테이지부(11)에 용융재가 상기 프린터 스테이지부(11) 상에 대상물을 인쇄할 수 있다.
이때, 일정한 고온에서 용융상태로 변화된 재질을 순차적으로 적층함에 있어서, 고온의 용융상태에서 변화된 재질을 적층하기 때문에, 인쇄시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
즉, 고온의 용융상태에서 일정 온도로 냉각되어야만 인쇄된 물품이 견고하게 형성될 수 있을 것이므로, 고온의 용융상태가 일정 온도로 냉각되는 시간을 감안하여 인쇄를 해야하므로, 그만큼 인쇄시간이 많이 소요되는 점이 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 3D 프린터를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이다. 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터는 후술하는 바를 제외하고는 상술한 도 1의 일반적인 구조의 3D 프린터를 참조할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 용융재를 토출하는 프린터 헤드부(120) 및 상기 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 프린터 스테이지부(111)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 프린터 헤드부(120)는 용융재를 토출하기 위한 노즐부(121)를 포함하고, 상기 노즐부(121)에 용융재를 공급하기 위한 용융재 공급부(122)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 분말상태의 재료를 고온으로 용융하여, 용융상태의 재료를 상기 용융재 공급부(122)에 공급할 수 있으며, 이와는 달리, 상기 용융재 공급부에 별도의 히팅부 및 분말상태 재료 컨테이너를 두고, 상기 히팅부에 의해 상기 분말상태 재료를 용융하여, 상기 용융재 공급부(122)에서 직접 용융상태의 재료를 형성할 수 있다.
다만, 본 발명에서는 상기 용융재 공급부(122)를 통해, 상기 노즐부(121)에 용융상태의 재료, 즉, 용융재가 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 프린터 스테이지부(111)는 상기 노즐부로부터 토출되는 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 영역으로, 즉, 상기 프린터 스테이지부(111)에 용융재가 적층됨으로써, 상기 프린터 스테이지부(111) 상에 대상물을 인쇄할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 X축, Y축 및 Z축의 3축 운동을 하기 위한 구동수단을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 X축 운동을 위한 제1축 구동수단, Y축 운동을 위한 제2축 구동수단 및 Z축 운동을 위한 제3축 구동수단을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 X축 운동을 위한 제1축 구동수단(130), Y축 운동을 위한 제2축 구동수단(140) 및 Z축 운동을 위한 제3축 구동수단(150)을 포함할 수 있다.
이때, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 일반적인 구조의 3D 프린터(100)의 상기 프린터 헤드부(120)는 상기 제1축 구동수단(130)의 일정 영역에 위치하여, 상기 프린터 헤드부(120) 자체의 이동에 의하여, X축 운동을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 상기 프린터 스테이지부(111)는 상기 제2축 구동수단(140)의 일정 영역에 위치하여, 상기 프린터 스테이지부(111) 자체의 이동에 의하여, Y축 운동을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 상기 제1축 구동수단(130)이 상기 제3축 구동수단(150)과 연결되어, 상기 제1축 구동수단(130)이 상기 제3축 구동수단(150)을 통해 상하 수직운동을 함으로써, Z축 운동을 할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 X축 운동을 위한 제1축 구동수단(130), Y축 운동을 위한 제2축 구동수단(140) 및 Z축 운동을 위한 제3축 구동수단(150)을 포함함으로써, X, Y, Z 축 운동을 할 수 있으며, X, Y, Z 축 운동을 하기 위한 각각의 구동수단은 이미 널리 알려진 기술분야에 해당하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 하며, 또한, 본 발명에서 이러한 구동수단의 종류에 제한을 두는 것은 아니다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터(100)는 상기 노즐부(121)의 일정 영역에 위치하는 냉각수단(160)을 포함한다.
상기 냉각수단(160)은 상술한 용융재의 온도를 낮추기 위한 것으로, 상기 노즐부(121)의 끝단으로 냉각재를 분사하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 냉각수단(160)은 에어를 주입하기 위한 에어 주입구(161) 및 상기 에어 주입구를 통해 주입된 에어를 배출하기 위한 에어 배출구(162)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 냉각수단(160)은 상기 에어 주입구(161)를 통해 에어를 주입하고, 주입된 에어는 상기 에어 배출구(162)를 통해 배출되어, 노즐부로부터 토출된 상기 용융재의 온도를 일정 온도로 낮출 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 에어 주입구에는 압축공기가 주입될 수 있으며, 상기 압축공기를 제공하기 위한 별도의 공기압축수단, 즉, 콤프레셔 장치를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일반적인 3D 프린터의 경우, 고온의 용융상태에서 변화된 재질을 적층하기 때문에, 고온의 용융상태에서 일정 온도로 냉각되어야만 인쇄된 물품이 견고하게 형성될 수 있을 것이므로, 고온의 용융상태가 일정 온도로 냉각되는 시간을 감안하여 인쇄를 해야하므로, 그만큼 인쇄시간이 많이 소요되는 점이 있다.
하지만, 본 발명에서는 상기 용융재를 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함하고 있기 때문에, 고온의 용융상태인 용융재가 노즐부를 통해 토출되기 이전에, 일정 온도로 낮춰질 수 있기 때문에, 고온의 용융상태가 일정 온도로 냉각되는 시간을 감안할 필요가 없으므로, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이다. 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터는 후술하는 바를 제외하고는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터를 참조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 3D 프린터는 용융재를 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함함으로써, 인쇄시간을 단축시킬 수 있었다.
본 발명의 제2실시예에서는 상술한 냉각수단과 함께, 전계인가장치(170)를 통해 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터는, 제1극(171)은 노즐부(121)의 일정 영역에 연결되고, 제2극(172)은 프린터 스테이지부(111)의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치(170)를 포함하며, 상기 전계인가장치를 통해, 노즐부를 통해 토출되는 용융재의 낙하속도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 노즐부에는 음극을 연결하고, 상기 프린터 스테이지부에는 양극을 연결하여, 상기 노즐부와 상기 프린터 스테이지부의 사이에 전계영역을 형성함으로써, 상기 노즐부에서 토출된 용융액이 전계영역에서 낙하속도가 증가하게 되고, 따라서, 용융액의 낙하속도 증가에 따라, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
도 4a는 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터의 보조 노즐부를 도시한 개략적인 사시도이다. 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터는 후술하는 바를 제외하고는 상술한 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터를 참조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 3D 프린터는 제1극은 노즐부(121)의 일정 영역에 연결되고, 제2극은 프린터 스테이지부(111)의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치를 포함하며, 상기 전계인가장치를 통해, 노즐부를 통해 토출되는 용융재의 낙하속도를 증가시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에서는 별도의 보조 노즐부(190)을 통해, 노즐부(121)에 직접 전계를 인가함으로써, 용융액의 낙하속도 증가에 따라, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터는 상기 노즐부(121)의 끝단에 삽입되는 보조 노즐부(190)를 포함한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 보조 노즐부(190)는 노즐부에 삽입되기 위한 삽입부(191)를 포함하고, 상기 노즐부로부터 토출된 용융액이 토출되기 위한 용융액 토출부(192)를 포함하며, 상기 용융액이 유동할 수 있는 중공부를 포함한다.
즉, 상기 보조 노즐부는 상기 삽입부를 통해 상기 노즐부와 체결될 수 있으며, 상기 노즐부에서 토출된 용융액은 상기 중공부를 통해 유동하여, 상기 용융액 토출부를 통해 최종 토출되게 된다.
이때, 상기 중공부의 일정영역에는 절연재(193)를 포함할 수 있으며, 상기 절연재는 상기 보조 노즐부와 상기 노즐부의 연결을 견고하게 할 뿐만 아니라, 보조 노즐부와 노즐부의 쇼트를 방지할 수 있다.
계속해서, 도 4a를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터는 제1극(181)은 노즐부(121)의 일정 영역에 연결되고, 제2극(182)은 보조 노즐부(190)의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치(180)를 포함하며, 상기 전계인가장치를 통해, 노즐부를 통해 토출되는 용융재의 낙하속도를 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 보조 노즐부와 상기 노즐부에 전계를 인가함에 있어서, 이들의 쇼트를 방지하기 위해, 상기 보조 노즐부의 중공부의 일정영역에는 절연재를 포함시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 제3실시예에서는 예를 들어, 상기 노즐부에는 음극을 연결하고, 상기 보조 노즐부에는 양극을 연결하여, 상기 노즐부와 상기 보조 노즐부의 사이에 전계영역을 형성함으로써, 상기 전계영역에서 낙하속도가 증가하게 되고, 따라서, 용융액의 낙하속도 증가에 따라, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제4실시예에 따른 3D 프린터를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 제4실시예에 따른 3D 프린터의 보조 노즐부를 도시한 개략적인 사시도이다. 본 발명의 제4실시예에 따른 3D 프린터는 후술하는 바를 제외하고는 상술한 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터를 참조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 3D 프린터는 별도의 보조 노즐부(190)을 통해, 노즐부(121)에 직접 전계를 인가함으로써, 용융액의 낙하속도 증가에 따라, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
이때, 상기 보조 노즐부(190)는 노즐부에 삽입되기 위한 삽입부(191); 상기 노즐부로부터 토출된 용융액이 토출되기 위한 용융액 토출부(192); 및 상기 용융액이 유동할 수 있는 중공부를 포함하며, 상기 중공부의 일정영역에는 절연재(193)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에서는 상기 절연재(193)는 일정 홈(196a, 196b)을 포함한다.
상기 일정 홈(196a, 196b)은 상기 보조 노즐부의 삽입부(191)로부터 상기 용융액 토출부(192)까지 연장되어 형성될 수 있으며, 이때, 도 5b에서는 상기 일정 홈이 2개인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명에서는 적어도 1개 이상일 수 있다.
계속해서, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 3D 프린터는 냉각수단(160)을 포함하며, 상기 냉각수단(160)은 에어를 주입하기 위한 에어 주입구(161) 및 상기 에어 주입구를 통해 주입된 에어를 배출하기 위한 에어 배출구(162)를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 에어 배출구(162)는 상기 절연재(193)의 일정 홈(196a, 196b)과 연결되어 있다.
즉, 상기 에어 배출구로부터 배출된 에어는 상기 절연재의 일정 홈을 따라, 상기 보조 노즐부의 삽입부(191)로 유입되어 상기 용융액 토출부(192)로 배출될 수 있다.
이때, 본 발명에서 상기 보조 노즐부의 삽입부로 에어를 유입시켜 상기 용융액 토출부로 에어를 배출시키는 것은, 용융액의 냉각과 함께, 용융액의 낙하속도를 동시에 증가시키기 위함이다.
즉, 상기 보조 노즐부의 삽입부로 공급된 에어, 즉, 압축공기에 의하여, 상기 삽입부는 베르누이 원리에 따른 압력의 저하가 발생하게 되고, 이러한 삽입부의 압력저하는 용융액의 배출속도를 증가시키게 된다.
또한, 이와 동시에, 상기 압축공기는 상기 용융액의 온도를 낮출수 있기 때문에, 본 발명에서는, 상기 삽입부로 공급되어 상기 용융액 토출부로 배출되는 압축공기를 통하여, 용융액의 냉각과 함께, 용융액의 낙하속도를 동시에 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제4실시예에서도 상술한 제3실시예와 동일하게, 상기 보조 노즐부(190)을 통해, 노즐부(121)에 직접 전계를 인가함으로써, 용융액의 낙하속도 증가에 따라, 인쇄시간을 단축시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 보조 노즐부를 통해, 노즐부에 직접 전계를 인가시켜 용융액의 낙하속도를 증가시키고, 또한, 베르누이 원리에 따른 압력 저하를 통해, 용융액의 낙하속도를 증가시킴으로써, 용융액의 낙하속도를 보다 더 증가시킬 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 용융재를 토출하는 프린터 헤드부; 및
    상기 용융재를 적층하여 대상물을 인쇄하기 위한 프린터 스테이지부를 포함하고,
    상기 프린터 헤드부는 노즐부 및 상기 노즐부에 상기 용융재를 공급하기 위한 용융재 공급부를 포함하며,
    상기 노즐부의 일정 영역에 위치하는 냉각수단을 더 포함하는 3D 프린터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은 에어를 주입하기 위한 에어 주입구 및 상기 에어 주입구를 통해 주입된 에어를 배출하기 위한 에어 배출구를 포함하는 3D 프린터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제1극은 상기 노즐부의 일정 영역에 연결되고, 제2극은 상기 프린터 스테이지부의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치를 더 포함하는 3D 프린터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 노즐부의 끝단에 삽입되는 보조 노즐부를 더 포함하고,
    상기 보조 노즐부는 상기 노즐부에 삽입되기 위한 삽입부; 상기 노즐부로부터 토출된 용융액이 토출되기 위한 용융액 토출부; 및 상기 용융액이 유동할 수 있는 중공부를 포함하는 3D 프린터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제1극은 상기 노즐부의 일정 영역에 연결되고, 제2극은 상기 보조 노즐부의 일정 영역에 연결되는 전계인가장치를 더 포함하는 3D 프린터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중공부의 일정영역에 위치하는 절연재를 더 포함하는 3D 프린터.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 절연재는 일정 홈을 포함하고,
    상기 일정 홈은 상기 삽입부로부터 상기 용융액 토출부까지 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 에어 배출구는 상기 일정 홈과 연결되며,
    상기 에어 배출구로부터 배출된 에어는 상기 일정 홈을 따라, 상기 삽입부로 유입되어 상기 용융액 토출부로 배출되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
KR1020140009634A 2014-01-27 2014-01-27 3d 프린터 KR20150089240A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140009634A KR20150089240A (ko) 2014-01-27 2014-01-27 3d 프린터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140009634A KR20150089240A (ko) 2014-01-27 2014-01-27 3d 프린터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150089240A true KR20150089240A (ko) 2015-08-05

Family

ID=53885728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140009634A KR20150089240A (ko) 2014-01-27 2014-01-27 3d 프린터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150089240A (ko)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105945243A (zh) * 2016-07-14 2016-09-21 辽宁森远增材制造科技有限公司 砂型制作用激光3d打印机的真空上料布料装置
KR20170032118A (ko) 2015-09-14 2017-03-22 장동규 3d 프린터
WO2018121176A1 (zh) * 2016-12-26 2018-07-05 唐富强 一种全彩3d打印喷头
KR20190000580A (ko) * 2017-06-23 2019-01-03 충남대학교산학협력단 3d 프린터 시스템 및 이를 이용한 3d 출력 방법
KR20190046187A (ko) * 2017-10-25 2019-05-07 한국기계연구원 사출형상의 유지가 가능한 구조체 제조 장치
KR20190053472A (ko) 2017-11-10 2019-05-20 김선호 보호가스 냉각형 아크 수축노즐을 이용한 3d프린터의 냉각 시스템
KR102332535B1 (ko) * 2020-07-17 2021-12-01 비즈 주식회사 표면 평탄화가 가능한 와이어 아크 직접에너지적층 3d 프린팅 장치
KR102402644B1 (ko) * 2021-04-02 2022-05-26 재단법인 한국탄소산업진흥원 3d 프린터용 컴팩터
KR20240012035A (ko) 2022-07-20 2024-01-29 이성웅 출력물의 내구성 향상을 위한 3d 프린터
WO2024101528A1 (ko) * 2022-11-11 2024-05-16 주식회사 티앤알바이오팹 3d 구조물 프린팅 가공 개선을 위한 송풍장치

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170032118A (ko) 2015-09-14 2017-03-22 장동규 3d 프린터
CN105945243A (zh) * 2016-07-14 2016-09-21 辽宁森远增材制造科技有限公司 砂型制作用激光3d打印机的真空上料布料装置
CN105945243B (zh) * 2016-07-14 2017-11-24 辽宁森远增材制造科技有限公司 砂型制作用激光3d打印机的真空上料布料装置
WO2018121176A1 (zh) * 2016-12-26 2018-07-05 唐富强 一种全彩3d打印喷头
KR20190000580A (ko) * 2017-06-23 2019-01-03 충남대학교산학협력단 3d 프린터 시스템 및 이를 이용한 3d 출력 방법
KR20190046187A (ko) * 2017-10-25 2019-05-07 한국기계연구원 사출형상의 유지가 가능한 구조체 제조 장치
KR20190053472A (ko) 2017-11-10 2019-05-20 김선호 보호가스 냉각형 아크 수축노즐을 이용한 3d프린터의 냉각 시스템
KR102332535B1 (ko) * 2020-07-17 2021-12-01 비즈 주식회사 표면 평탄화가 가능한 와이어 아크 직접에너지적층 3d 프린팅 장치
KR102402644B1 (ko) * 2021-04-02 2022-05-26 재단법인 한국탄소산업진흥원 3d 프린터용 컴팩터
KR20240012035A (ko) 2022-07-20 2024-01-29 이성웅 출력물의 내구성 향상을 위한 3d 프린터
WO2024101528A1 (ko) * 2022-11-11 2024-05-16 주식회사 티앤알바이오팹 3d 구조물 프린팅 가공 개선을 위한 송풍장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150089240A (ko) 3d 프린터
CN104943176B (zh) 基于图像识别技术的3d打印机及其打印方法
JP6646378B2 (ja) 三次元造形装置
TW396076B (en) Method and apparatus for the formation of a free-form three-dimensional article without the use of a mold of the three-dimensional article and the three-dimensional article formed thereby
JP6478212B2 (ja) 三次元構造物の造形方法及び三次元構造物の造形装置
JP2013056466A (ja) 造形装置、除粉装置、造形システム及び造形物の製造方法
CN105728728A (zh) 一种非晶合金材料制备与成形一体化的3d打印方法及装置
KR101760832B1 (ko) 아크 용접방식을 갖는 3d 프린터의 냉각 시스템
US10773342B2 (en) 3D printing device and operation method thereof
CN112895441B (zh) 连续功能梯度材料和结构一体化制造的3d打印装置及方法
CN103600072B (zh) 多金属液态喷射沉积增材制造设备
US20150239165A1 (en) 3d printer
CN109878072B (zh) 一种气体辅助微通道基材成形3d打印设备
KR20190067403A (ko) 3d 프린팅 시스템
CN103691946A (zh) 一种金属3d打印机
CN206623400U (zh) 一种3d打印机中打印平台的刚性调平机构
JP2019077939A (ja) 積層造形装置
CN106312064A (zh) 一种整合机加工技术的金属三维打印方法及其设备
KR20200071804A (ko) 3d 프린터
CN209718638U (zh) 3d打印机的磁性建模平台
CN204196268U (zh) 三维打印机
CN211917719U (zh) 一种电性集成一体化的3d打印装置
CN104382214B (zh) 一种食品打印成型机
KR101667204B1 (ko) 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템
KR101664988B1 (ko) 3d 프린터의 로드 어셈블리

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application