KR20170111623A - Three dimensional printer using induction heating bed - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 조형물이 형성되는 베드를 고주파 유도 가열 방식을 이용하여 가열할 수 있는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터에 관한 것으로, 3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출하는 압출부; 상기 압출부를 x축, y축 및 z축으로 이동시키는 이송부; 상기 3차원 조형물이 상부에 형성되는 조형판; 상기 조형판 내부에 배치되어 온도를 측정하는 온도센서; 상기 조형판의 전영역을 가열 가능하도록 상기 조형판의 하부에 마련되는 자력발생 코일; 상기 자력발생 코일에 교류 전류를 공급하는 인버터부; 및 상기 이송부의 이동 정도를 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도에 따라 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to a three-dimensional printer using a bed of an induction heating system capable of heating a bed on which a three-dimensional molding is formed by using a high-frequency induction heating method. The three-dimensional printer includes an extrusion unit for extruding a raw material for forming a three- A transfer unit for moving the extrusion unit in the x-axis, the y-axis, and the z-axis; A molding plate on which the three-dimensional molding is formed; A temperature sensor disposed inside the shaping plate for measuring temperature; A magnetic force generating coil provided at a lower portion of the shaping plate to heat the entire region of the shaping plate; An inverter unit for supplying an alternating current to the magnetic force generating coil; And a control unit for controlling the degree of movement of the conveyance unit and controlling an output of the alternating current supplied from the inverter unit according to the temperature measured by the temperature sensor.

Description

유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터{THREE DIMENSIONAL PRINTER USING INDUCTION HEATING BED}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a three-dimensional printer using an induction heating type bed,

본 발명은 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 3차원 조형물이 형성되는 베드를 고주파 유도 가열 방식을 이용하여 가열할 수 있는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional printer using an induction heating type bed, and more particularly, to a three-dimensional printer using an induction heating type bed capable of heating a bed on which a three-dimensional molding is formed by using a high- Printer.

3D 구조물을 형성하는 기술에는 열 가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식, 액체 상태의 '광경화성 수지'가 담긴 수조(Vat) 안에 레이저 빔을 투사하고 수조 안에 있는 조형물이 한 층(Layer) 씩 만들어질 때마다 수조가 층 두께만큼 하강하고 다시 레이저를 주사하여 입체 구조물을 형성하는 방식, 액체 상태의'광경화성 수지(빛을 받으면 경화되는 수지)'에 조형하고자 하는 모양의 빛을 투사하면서 수지를 층층이 굳혀 입체 구조물을 형성하는 방식, 잉크젯 프린터 원리를 이용하여 프린터 헤드의 노즐에서 액체 상태의 컬러 잉크와 경화물질(바인더)을 분말 원료에 압출하여 입체 구조물을 형성하는 방식 등 다양한 방식이 있다. 이 가운데 열 가소성 플라스틱류를 압출하여 적층하는 방식은 하나의 동일한 액화 원료(플라스틱, 왁스, 금속 등)를 지정(목표)된 범위에 적층시켜 입체 구조물을 완성 시킨다.Techniques for forming a 3D structure include a method in which a thermoplastic plastic is extruded and laminated, a laser beam is projected in a water tank (vat) containing a liquid photocurable resin, and a molding in a water tank is formed in a layer In this method, the water tank is lowered by the layer thickness every time the material is heated, and then the laser is injected again to form a three-dimensional structure. In the liquid state, the light is projected onto the photo- A method of forming a three-dimensional structure by solidifying a layer, and a method of forming a three-dimensional structure by extruding a color ink and a curing material (binder) in a liquid state from a nozzle of a print head into a powder raw material using an inkjet printer principle. Among them, a method of extruding and laminating thermoplastic plastics is to laminate one identical liquefying raw material (plastic, wax, metal, etc.) in a designated range to complete a three-dimensional structure.

여기서, 3차원 프린터는 물체의 입체형상을 3차원 그래픽 설계 프로그램을 통해 분석하여 2차원 단면 형상 데이터 조합으로 생성한 후, 생성된 2차원 다면 형상 정보에 기초하여 ABS와 같은 플라스틱 등의 원료물질을 압출하여 출력 베드에 순차적으로 적층하고, 이를 통하여 물체의 입체 조형물을 제조하게 된다. 즉, 3차원 프린터의 구성요소 중 출력 베드는 압출되어 나온 원료물질을 적층시키기 위한 평판 형상의 구조물로서, 조형물은 출력 베드의 상부에 형성된다.Here, the three-dimensional printer analyzes the three-dimensional shape of the object through a three-dimensional graphic design program, generates a two-dimensional cross-sectional shape data combination, and then generates a raw material such as plastic such as ABS based on the generated two- Extruded and sequentially laminated on an output bed, thereby producing a stereoscopic molding of the object. That is, the output bed among the components of the three-dimensional printer is a flat plate-like structure for stacking the extruded raw materials, and the molding is formed on the upper part of the output bed.

종래의 FFF(Fused Filament Fabrication) 또는 FDM(Fused Deposition Modeling)로 불리는 이러한 기술 방식을 이용한 3차원 프린터는, 안정적인 출력을 위해서 베드에 별도의 테이프나 풀 등을 부착함으로써 출력된 3차원 조형물이 베드에 접착될 수 있도록 하고 있다.A three-dimensional printer using this technique called conventional FFF (Fused Filament Fabrication) or FDM (Fused Deposition Modeling) attaches a separate tape or paste to a bed for stable output, So that it can be bonded.

또한, 종래의 3차원 프린터는 대한민국공개특허공보 제10-2015-0049091호에 개시된 바와 같이 특수 코팅된 베드에 열을 가하여 출력된 3차원 조형물을 접착함으로써 안정적인 3차원 조형물을 획득하는 방식을 사용하고 있다.In addition, as disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0049091, a conventional three-dimensional printer uses a method of obtaining a stable three-dimensional molding by adhering a three-dimensional molding outputted by heating a specially coated bed have.

그러나, 상술한 종래의 베드 가열 방식에 의하면, 직류 전원을 사용하여 열을 생성하는 방식으로 열 손실이 크고 목표하는 온도까지 가열하는데 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 온도를 제어하기 어려운 문제점이 있다.However, according to the above-described conventional bed heating method, there is a problem that heat is generated by a method of generating heat by using a DC power source, and it takes a long time to heat up to a target temperature, and it is difficult to control the temperature.

대한민국공개특허공보 제10-2015-0049091호Korean Patent Publication No. 10-2015-0049091

본 발명은 상기한 종래의 3차원 프린터의 베드 가열 방식에서 발생되는 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고주파 유도 가열 방식을 이용하여 열 손실을 최소화함과 아울러 목표하는 온도에 도달하기까지의 시간을 단축할 수 있는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터를 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problem caused by the bed heating method of the conventional three-dimensional printer described above. It is an object of the present invention to minimize the heat loss by using the high frequency induction heating method, Dimensional printer using an induction heating type bed that can be shortened.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출하는 압출부; 상기 압출부를 x축, y축 및 z축으로 이동시키는 이송부; 상기 3차원 조형물이 상부에 형성되는 조형판; 상기 조형판 내부에 배치되어 온도를 측정하는 온도센서; 상기 조형판의 전영역을 가열 가능하도록 상기 조형판의 하부에 마련되는 자력발생 코일; 상기 자력발생 코일에 교류 전류를 공급하는 인버터부; 및 상기 이송부의 이동 정도를 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도에 따라 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a three-dimensional molding, the method including the steps of: extruding a raw material for forming a three-dimensional molding; A transfer unit for moving the extrusion unit in the x-axis, the y-axis, and the z-axis; A molding plate on which the three-dimensional molding is formed; A temperature sensor disposed inside the shaping plate for measuring temperature; A magnetic force generating coil provided at a lower portion of the shaping plate to heat the entire region of the shaping plate; An inverter unit for supplying an alternating current to the magnetic force generating coil; And a control unit for controlling the degree of movement of the conveyance unit and controlling an output of the alternating current supplied from the inverter unit according to the temperature measured by the temperature sensor.

여기서, 상기 조형판은, 자성체일 수 있다.Here, the shaping plate may be a magnetic body.

또한, 상기 조형판은, 상기 3차원 프린터에 착탈가능한 연결 구조를 통하여 부착될 수 있다.The shaping plate may be attached to the three-dimensional printer through a detachable connection structure.

한편, 상기 제어부는, 상기 온도센서에 의하여 측정되는 온도가 40℃ 미만인 경우에 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 출력이 증가하도록 제어하고, 상기 온도센서에 의하여 측정되는 온도가 200℃를 초과하는 경우에 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 출력이 감소하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, the control unit controls the output of the alternating current supplied by the inverter unit to increase when the temperature measured by the temperature sensor is less than 40 DEG C, and when the temperature measured by the temperature sensor exceeds 200 DEG C So that the output of the alternating current supplied by the inverter section is reduced.

또한, 상기 제어부는, 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 주파수를 조정함으로써 교류 전류의 출력을 제어할 수 있다.In addition, the control unit can control the output of the alternating current by adjusting the frequency of the alternating current supplied by the inverter unit.

한편, 상기 온도센서는, 상기 조형판 내 중심부에 마련된 공간 내에 배치될 수 있다.On the other hand, the temperature sensor may be disposed in a space provided in the center of the molding plate.

개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Embodiments of the disclosed technique may have effects that include the following advantages. It should be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, since the embodiments of the disclosed technology are not meant to include all such embodiments.

본 발명에 따른 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터는 3차원 조형물을 안정적으로 얻기 위하여 조형물의 바닥이 베드에 접착될 수 있도록 베드를 가열하는 경우에, 직류 전원에 의한 가열 방식이 아닌 고주파 유도 가열 방식을 이용하여 열 손실을 최소화함과 아울러 목표하는 온도에 도달하기까지의 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.In order to stably obtain a three-dimensional molding, the three-dimensional printer using the bed of the induction heating system according to the present invention is characterized in that when the bed is heated so that the bottom of the molding can be adhered to the bed, There is an effect that the heat loss can be minimized by using the heating method and the time to reach the target temperature can be shortened.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드의 일 실시예를 상부에서 바라본 투시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드의 다른 실시예를 상부에서 바라본 투시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터의 동작을 나타낸 흐름도이다.1 is a block diagram showing a three-dimensional printer using an induction heating type bed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a three-dimensional printer using an induction heating type bed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a perspective view of an induction heating type bed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a perspective view of a bed of an induction heating type according to another embodiment of the present invention, viewed from above.
4 is a flowchart illustrating an operation of a three-dimensional printer using an induction heating bed according to an embodiment of the present invention.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The description of the disclosed technique is merely an example for structural or functional explanation and the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

'제1', '제2' 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms " first, " " second, " and the like are used to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or "have" are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it is present and not to preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may take place differently from the stated order unless explicitly stated in a specific order in the context. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted to be consistent with meaning in the context of the relevant art and can not be construed as having ideal or overly formal meaning unless expressly defined in the present application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터를 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드의 일 실시예를 상부에서 바라본 도면이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드의 다른 실시예를 상부에서 바라본 도면으로, 도 1 내지 도 3b에 의하면 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터는, 압출부(100), 이송부(200), 조형판(310), 온도센서(320), 자력발생 코일(400), 인버터부(500) 및 제어부(600)를 포함한다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a three-dimensional printer using a bed of an induction heating system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a three-dimensional printer using an induction heating bed according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a top view of an embodiment of an induction heating type bed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a sectional view of a bed of an induction heating type according to an embodiment of the present invention. 1 to 3B, a three-dimensional printer using an induction heating type bed includes an extrusion portion 100, a transfer portion 200, a shaping plate 310, a temperature sensor 320 A magnetic force generating coil 400, an inverter unit 500, and a control unit 600.

압출부(100)는, 3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출한다. 즉, 압출부(100)는, 필라멘트인 원료를 입력받아 열을 가하며, 열에 의하여 용융된 필라멘트를 압출하는데, 소정의 관(도시되지 않음)을 통하여 주입된 필라멘트를 용융·압출하여 조형판(319) 위에 조형물을 만든다. 여기서, 원료로서 열 가소성 수지를 이용하는 것이 바람직하고, 열 가소성 수지는 PLA(PolyLactic Acid, 폴리유산), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌), HDPE(High-Density PolyEthylene, 고밀도 폴리에틸렌), 나일론(Nylon), 레이우드(Laywood)인 필라멘트 형태로 제공되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 압출부(100)의 원료 토출 부분의 구경은 0.25mm 내지 0.4mm 구경을 가지는 것이 바람직하나, 원료의 종류 및 원료를 액화하는 온도에 따라 원료의 점성은 변화하므로 이에 한정되지 않는다.The extrusion part (100) extrudes a raw material for forming a three-dimensional molding. That is, the extruding part 100 receives the raw material as a filament, applies heat thereto, and extrudes the filament melted by heat. The filament injected through a predetermined pipe (not shown) is melted and extruded, ). Here, it is preferable to use a thermoplastic resin as the raw material. The thermoplastic resin may be a resin such as PLA (poly lactic acid), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), HDPE (High-Density PolyEthylene) Nylon, or laywood, but it is not limited thereto. The diameter of the raw material discharging portion of the extruding portion 100 is preferably 0.25 mm to 0.4 mm, but the viscosity of the raw material varies depending on the kind of raw material and the temperature at which the raw material is liquefied.

또한, 이송부(200)는, 제어부(600)의 제어 신호에 따라 압출부(100)를 x축, y축 및 z축으로 이동시킨다. 여기서, 이송부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이 압출부(100)를 승하강시키기 위한 수직 이송부(220) 및 압출부(100)를 x축 및 y축으로 이동시키기 위한 수평 이송부(210)를 포함할 수 있다. 이때, 수평 이송부(210) 및 수직 이송부(220) 각각은 이송 모터 및 이송 모터에 의해 정역 회전되는 리드 스크류(Lead screw)로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 압출부(100)를 이송시킬 수 있는 한 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)나 실린더를 사용할 수도 있다.The transfer unit 200 moves the extrusion unit 100 along the x-axis, the y-axis, and the z-axis in accordance with the control signal of the control unit 600. [ 2, the transfer unit 200 includes a vertical transfer unit 220 for moving the extrusion unit 100 up and down and a horizontal transfer unit 210 for moving the extrusion unit 100 in the x and y axes, ). In this case, each of the horizontal transfer unit 210 and the vertical transfer unit 220 may be a lead screw that is rotated in normal and reverse directions by the transfer motor and the transfer motor, but is not limited thereto. You can also use a voice coil motor or a cylinder.

한편, 조형판(310)은, 3차원 조형물이 상부에 형성되고, 자력발생 코일(400)에서 발생될 열을 전달받아 3차원 조형물의 하면이 조형판(310)의 상면에 접착될 수 있도록 한다. 이때, 조형판(310)은, 자성체 물질, 예를 들면, 철(Iron), 강철(Steel), 니켈(Nickel), 코발트(Cobalt), 일부 희토류 등, 바람직하게는, 철일 수 있으며, 이를 통하여 자력발생 코일(400)에 의하여 전달되는 열에 의한 가열 뿐 아니라 히스테리시스 손실, 즉, 자성체에 가해지는 자계의 변화에 의한 자화율의 변화에 의해 발생하는 에너지가 열로 변하는 현상에 의하여 온도 상승 시 보다 더 효율적일 수 있다.On the other hand, the shaping plate 310 is formed on the upper side of the three-dimensional shaping material and receives the heat generated from the magnetic force generating coil 400 so that the lower surface of the three-dimensional shaping material can be adhered to the upper surface of the shaping plate 310 . At this time, the shaping plate 310 may be a magnetic material, for example, iron, steel, nickel, cobalt, some rare earth, and the like, preferably iron. The energy generated by the change of the magnetic susceptibility due to the change of the magnetic field applied to the magnetic body changes to heat as well as the heat caused by the heat transmitted by the magnetic force generating coil 400, have.

또한, 조형판(310)은, 도 2에 도시된 바와 같은 3차원 프린터에 착탈가능한 연결구조(도시되지 않음)를 통하여 부착될 수 있으며, 이를 통하여 완성된 3차원 조형물을 3차원 프린터 기기 외부로 이동시키는 데 있어서 편의성을 제공하는 용도 등에 기여하게 된다.The molding plate 310 may be attached to the three-dimensional printer as shown in FIG. 2 through a detachable connection structure (not shown), and the finished three-dimensional molding may be attached to the outside of the three- Thereby contributing to the convenience of use in shifting.

한편, 온도센서(320)는, 조형판(310)의 내부에 배치되어 온도를 측정하며, 측정된 온도를 제어부(600)로 전달한다. 여기서, 온도센서(320)는, 백금측온저항 온도센서(Platinum Resistance Temperature Detector), 열전대(Thermocouple), 써미스터(Thermistor) 및 IC(Integrated Circuit) 온도센서일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 접촉식 또는 비접촉식 방식의 센서가 모두 적용될 수 있다.Meanwhile, the temperature sensor 320 is disposed inside the molding plate 310 to measure the temperature, and transmits the measured temperature to the controller 600. The temperature sensor 320 may be a Platinum Resistance Temperature Detector, a thermocouple, a thermistor, and an IC (Integrated Circuit) temperature sensor. However, the temperature sensor 320 may be a contact type or a non- All sensors can be applied.

또한, 온도센서(320)는, 온도 측정의 신뢰성 향상을 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 조형판(310) 내 중심부에 마련된 공간 내에 배치되는 것이 바람직하다.The temperature sensor 320 is preferably disposed in a space provided in the center of the molding plate 310 as shown in FIG. 2 for improving the reliability of temperature measurement.

한편, 자력발생 코일(400)은, 조형판(310)의 전영역을 가열 가능하도록 도 2에 도시된 바와 같이 조형판(310)의 하부에 마련된다. 즉, 자력발생 코일(400)은, 인버터부(500)로부터 교류 전류를 인가받아 코일 구조 내부에 배치된 금속 도전체에 와전류 손실 및 히스테리시스 손실에 의한 열 에너지를 생성하고, 생성된 열 에너지를 조형판(310)에 전달하게 된다.On the other hand, the magnetic force generating coil 400 is provided below the shaping plate 310 as shown in FIG. 2 so that the entire area of the shaping plate 310 can be heated. That is, the magnetic force generating coil 400 generates thermal energy due to the eddy current loss and the hysteresis loss in the metal conductor disposed in the coil structure by receiving the alternating current from the inverter unit 500, To the plate 310.

이때, 자력발생 코일(400)은, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 조형판(310) 중 3차원 조형물이 상부에 배치될 수 있는 작업 영역을 고루 가열할 수 있도록 다양한 형태로 배치 가능하다.3A and 3B, the magnetic force generating coil 400 may be arranged in various forms so as to heat the work area in which the three-dimensional molding of the molding plate 310 can be arranged at an upper portion .

또한, 인버터부(500)는, 전원(도시되지 않음)으로부터 전압을 인가받아 제어부(600)의 제어에 의한 스위칭 구동 동작을 통하여 자력발생 코일(400)에 교류 전류를 공급한다. 특히, 인버터부(500)는, 제어부(600)에 의하여 결정된 출력의 전류를 자력발생 코일(400)에 공급할 수 있으며, 고주파 전류를 자력발생 코일(400)에 인가함으로써 자력발생 코일(400)에서 발생하는 열 에너지를 증가시킬 수 있다.The inverter unit 500 receives a voltage from a power source (not shown), and supplies an alternating current to the magnetic force generating coil 400 through a switching drive operation under the control of the controller 600. [ In particular, the inverter unit 500 can supply the output current determined by the control unit 600 to the magnetic force generating coil 400, and by applying a high frequency current to the magnetic force generating coil 400, The generated heat energy can be increased.

한편, 제어부(600)는, 본 발명의 3차원 프린터의 전반적인 동작을 제어하고, 도 2에 도시된 바와 같이 외부 PC 등에 연결되어 사용자에게 다양한 인터페이스를 제공할 수 있다.Meanwhile, the control unit 600 controls the overall operation of the three-dimensional printer of the present invention, and may be connected to an external PC or the like as shown in FIG. 2 to provide various interfaces to the user.

여기서, 제어부(600)는, 3차원 조형물에 관한 수평 슬라이싱 파일 내 명령에 따라 이송부(200)의 이동 정도를 제어한다. 예를 들면, 제어부(600)는, STL(STereoLithography) 형식으로 저장된 그래픽 파일이 슬라이싱된 G 코드 등을 통하여 3차원 조형물을 형성하기 위한 수평 단면의 각 좌표 및 위 좌표에 따른 경로를 따라 압출부(100)를 진행시키는 이송부(200)의 이동 정도를 지정하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(400)는, G 코드 등의 데이터로부터 수평 이송부(210) 및 수직 이송부(220)의 작업을 분배하고, 분배된 작업에 따라 수평 이송부(210) 및 수직 이송부(220)를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제어부(400)는, 수평 이송부(210)를 구동하기 위하여 X축 부호화부(도시되지 않음) 및 Y축 부호화부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.Here, the control unit 600 controls the degree of movement of the transfer unit 200 according to a command in the horizontal slicing file with respect to the three-dimensional molding. For example, the control unit 600 displays the graphic file stored in the STL (STEREO LITHOGRAPHIC) format on the coordinate system of the horizontal cross-section for forming the 3D sculpture through the sliced G code or the like, The control unit 100 may generate a control signal for specifying the degree of movement of the conveyance unit 200 for advancing the conveyance unit 200. That is, the control unit 400 distributes the work of the horizontal transfer unit 210 and the vertical transfer unit 220 from data such as G code and controls the horizontal transfer unit 210 and the vertical transfer unit 220 according to the distributed work A control signal can be generated. Here, the control unit 400 may include an X-axis encoding unit (not shown) and a Y-axis encoding unit (not shown) to drive the horizontal transfer unit 210.

또한, 제어부(600)는, 온도센서(320)에서 측정된 온도에 따라 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 출력을 제어하게 된다. 이때, 제어부(600)는, 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 주파수를 증가시킴에 따라 자력발생 코일(400)에서 발생하는 열 에너지를 증가시킬 수 있고, 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 주파수를 감소시킴에 따라 자력발생 코일(400)에서 발생하는 열 에너지를 감소시킬 수도 있다. 여기서, 제어부(600)는, 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 크기를 조정함으로써 자력발생 코일(400)의 발열량을 조절할 수도 있다.The control unit 600 controls the output of the alternating current supplied from the inverter unit 500 according to the temperature measured by the temperature sensor 320. At this time, the control unit 600 increases the frequency of the alternating current supplied by the inverter unit 500, thereby increasing the heat energy generated in the magnetic force generating coil 400, It is possible to reduce the heat energy generated in the magnetic force generating coil 400 by reducing the frequency of the alternating current. Here, the controller 600 may adjust the amount of heat generated by the magnetic force generating coil 400 by adjusting the magnitude of the alternating current supplied from the inverter unit 500.

한편, 제어부(600)는, 3차원 프린터의 안정된 조형물의 생성을 위하여, 조형판(310)의 온도를 적절하게 유지할 수 있다. 즉, 제어부(600)는, 온도센서(320)에 의하여 측정되는 온도가 40℃ 미만인 경우에 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 출력이 증가하도록 제어하고, 온도센서(320)에 의하여 측정되는 온도가 200℃를 초과하는 경우에 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 출력이 감소하도록 제어할 수 있다. 이때, 조형판(310)의 온도가 40℃ 미만인 경우에는 3차원 조형물의 하면이 조형판(310)의 상면에 접착되지 않을 수 있고, 조형판(310)의 온도가 200℃를 초과하는 경우에는 3차원 조형물이 용융되어 원하는 형태가 유지되지 않을 우려가 있다.On the other hand, the controller 600 can appropriately maintain the temperature of the molding plate 310 in order to generate a stable molding of the three-dimensional printer. That is, the control unit 600 controls the output of the alternating current supplied by the inverter unit 500 to increase when the temperature measured by the temperature sensor 320 is less than 40 ° C, The output of the alternating current supplied from the inverter unit 500 can be controlled to decrease. If the temperature of the molding plate 310 is lower than 40 ° C, the lower surface of the molding body 310 may not be adhered to the upper surface of the molding plate 310. If the temperature of the molding plate 310 exceeds 200 ° C There is a possibility that the desired shape is not maintained because the three-dimensional molding is melted.

또한, 제어부(600)는, 사용자가 설정한 온도 범위를 입력받아 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 출력을 조정함으로써 조형판(310)의 온도를 그 범위 내에서 유지할 수도 있다.The control unit 600 may also receive the temperature range set by the user and adjust the output of the alternating current supplied by the inverter unit 500 to maintain the temperature of the molding plate 310 within the range.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터의 동작을 나타낸 흐름도로서, 도 1 내지 도 4을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a three-dimensional printer using an induction heating type bed according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 4, The operation of the three-dimensional printer used will now be described.

먼저, 제어부(600)는, 인버터부(500)를 통하여 자력발생 코일(400)에 교류 전류를 인가한다(S100).First, the control unit 600 applies an alternating current to the magnetic force generating coil 400 through the inverter unit 500 (S100).

다음에, 자력발생 코일(400)은, 와전류 손실 및 히스테리시스 손실에 의하여 열 에너지를 생성한다(S200). 이때, 자력발생 코일(400)은 주로 와전류 손실에 의하여 열 에너지를 생성하게 된다.Next, the magnetic force generating coil 400 generates thermal energy by eddy current loss and hysteresis loss (S200). At this time, the magnetic force generating coil 400 generates heat energy mainly by eddy current loss.

이후에, 자력발생 코일(400)에 의하여 발생된 열은 조형판(310)에 전달되고(S300), 조형판(310) 내부에 마련된 온도센서(320)에 의하여 온도가 측정된다(S400).Thereafter, the heat generated by the magnetic force generating coil 400 is transmitted to the shaping plate 310 (S300), and the temperature is measured by the temperature sensor 320 provided inside the shaping plate 310 (S400).

다음에, 제어부(600)는, 온도센서(320)에 의하여 측정된 온도의 크기를 판단하는데(S500), 측정된 온도가 40℃ 이상 200℃ 이하인 경우에는, 제어부(600)는 인버터부(500)에 의하여 인가되는 교류 전류의 출력을 조정하지 않으며, 계속적으로 온도센서(320)에 의하여 측정된 온도를 입력받게 된다.Next, the controller 600 determines the magnitude of the temperature measured by the temperature sensor 320 (S500). If the measured temperature is 40 deg. C or more and 200 deg. C or less, the controller 600 controls the inverter unit 500 , And receives the temperature measured by the temperature sensor 320 continuously.

한편, 측정된 온도가 40℃ 미만이거나 200℃를 초과하는 경우에는, 제어부(600)는 인버터부(500)에 의하여 인가되는 교류 전류의 출력을 조정한 후(S600), 온도센서(320)에 의하여 측정된 온도를 계속적으로 확인하게 된다.On the other hand, if the measured temperature is less than 40 ° C or exceeds 200 ° C, the controller 600 adjusts the output of the alternating current applied by the inverter unit 500 (S 600) Thereby continuously checking the measured temperature.

다시 말하면, 제어부(600)는, 온도센서(320)에 의하여 측정되는 온도가 40℃ 미만인 경우에 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 출력이 증가하도록 제어하고, 온도센서(320)에 의하여 측정되는 온도가 200℃를 초과하는 경우에 인버터부(500)가 공급하는 교류 전류의 출력이 감소하도록 제어하게 된다.In other words, the control unit 600 controls the output of the alternating current supplied from the inverter unit 500 to increase when the temperature measured by the temperature sensor 320 is less than 40 ° C, And controls the output of the alternating current supplied from the inverter unit 500 to decrease when the measured temperature exceeds 200 ° C.

이러한 개시된 기술인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 개시된 기술의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although the disclosed method and apparatus have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. I will understand that. Accordingly, the true scope of protection of the disclosed technology should be determined by the appended claims.

100: 압출부
200: 이송부
310: 조형판
320: 온도센서
400: 자력발생 코일
500: 인버터부
600: 제어부100: extrusion part
200:
310:
320: Temperature sensor
400: magnetic force generating coil
500: Inverter section
600:

Claims (6)

3차원 조형물을 형성하기 위한 원료를 압출하는 압출부;
상기 압출부를 x축, y축 및 z축으로 이동시키는 이송부;
상기 3차원 조형물이 상부에 형성되는 조형판;
상기 조형판 내부에 배치되어 온도를 측정하는 온도센서;
상기 조형판의 전영역을 가열 가능하도록 상기 조형판의 하부에 마련되는 자력발생 코일;
상기 자력발생 코일에 교류 전류를 공급하는 인버터부; 및
상기 이송부의 이동 정도를 제어하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도에 따라 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터.
An extruder for extruding a raw material for forming a three-dimensional sculpture;
A transfer unit for moving the extrusion unit in the x-axis, the y-axis, and the z-axis;
A molding plate on which the three-dimensional molding is formed;
A temperature sensor disposed inside the shaping plate for measuring temperature;
A magnetic force generating coil provided at a lower portion of the shaping plate to heat the entire region of the shaping plate;
An inverter unit for supplying an alternating current to the magnetic force generating coil; And
And a control unit controlling the movement of the conveyance unit and controlling the output of the alternating current supplied from the inverter unit according to the temperature measured by the temperature sensor.
청구항 1에 있어서,
상기 조형판은, 자성체인 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
The molding plate is a three-dimensional printer using a bed of induction heating type which is a magnetic body.
청구항 2에 있어서,
상기 조형판은, 상기 3차원 프린터에 착탈가능한 연결 구조를 통하여 부착되는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터.
The method of claim 2,
Wherein the shaping plate is attached to the three-dimensional printer through a detachable connection structure.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 온도센서에 의하여 측정되는 온도가 40℃ 미만인 경우에 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 출력이 증가하도록 제어하고, 상기 온도센서에 의하여 측정되는 온도가 200℃를 초과하는 경우에 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 출력이 감소하도록 제어하는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit controls the output of the alternating current supplied by the inverter unit to increase when the temperature measured by the temperature sensor is less than 40 DEG C and when the temperature measured by the temperature sensor exceeds 200 DEG C A three-dimensional printer using an induction heating type bed in which an output of an alternating current supplied by an inverter is reduced.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는, 상기 인버터부가 공급하는 교류 전류의 주파수를 조정함으로써 교류 전류의 출력을 제어하는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터.
The method of claim 4,
Wherein the control unit controls the output of the alternating current by adjusting the frequency of the alternating current supplied by the inverter unit.
청구항 5에 있어서,
상기 온도센서는, 상기 조형판 내 중심부에 마련된 공간 내에 배치되는 유도 가열 방식의 베드를 이용한 3차원 프린터.The method of claim 5,
Wherein the temperature sensor is disposed in a space provided in a central portion of the shaping plate.
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