KR20170139952A - Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen - Google Patents

Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen Download PDF

Info

Publication number
KR20170139952A
KR20170139952A KR1020160072613A KR20160072613A KR20170139952A KR 20170139952 A KR20170139952 A KR 20170139952A KR 1020160072613 A KR1020160072613 A KR 1020160072613A KR 20160072613 A KR20160072613 A KR 20160072613A KR 20170139952 A KR20170139952 A KR 20170139952A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dimensional
filament
unit
motor
shaping
Prior art date
Application number
KR1020160072613A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101887928B1 (en
Inventor
장중식
Original Assignee
국민대학교산학협력단
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 국민대학교산학협력단 filed Critical 국민대학교산학협력단
Priority to KR1020160072613A priority Critical patent/KR101887928B1/en
Publication of KR20170139952A publication Critical patent/KR20170139952A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101887928B1 publication Critical patent/KR101887928B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227—Driving means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/295—Heating elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

According to one aspect of the present invention, a three-dimensional printer head configured to form a three-dimensional article by discharging a forming melted liquid into a three-dimensional space is provided. Specifically, the three-dimensional printer head comprises: a head main body which includes a movement path in which forming filaments are inserted and move; a nozzle unit which is joined to a front end of the head main body to discharge a forming melted liquid of the forming filaments; a heating unit which heats the nozzle unit to melt the forming filaments and form a forming melted liquid; a first driving unit and a second driving unit which are mounted inside the head main body, are spaced apart from each other on a front end of the nozzle unit, and include a first motor and a second motor respectively, wherein the first motor and the second motor advance or withdraw the forming filaments by forward or reverse rotation; a moved amount measurement unit which measures an amount of the forming filaments moved; and a control unit which controls operation of at least one of the first driving unit and the second driving unit.

Description

3차원 프린터 헤드, 3차원 프린터 및 3차원 프린팅 펜{Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen}A three-dimensional printer head, a three-dimensional printer, and a three-dimensional printing pen (three-dimensional print head, three-dimensional printer and three-

본 발명은 3차원 프린터 헤드, 3차원 프린터 및 3차원 프린팅 펜에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 조형 필라멘트의 공급이 끊기더라도 헤드 내의 조형 필라멘트를 용이하게 제거할 수 있는 3차원 프린터 헤드, 3차원 프린터 및 3차원 프린팅 펜에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional printer head, a three-dimensional printer, and a three-dimensional printing pen. More particularly, the present invention relates to a three-dimensional printer head, a three-dimensional printer, and a three-dimensional printing pen capable of easily removing a shaping filament in a head even if supply of the shaping filament is interrupted.

3차원 프린터의 제품 조형 방식은 크게 대상 물체를 2차원의 평면형태로 한 층씩 쌓아 올려 3차원으로 적층하면서 용융 부착하여 형태를 만들어가는 적층형과, 재료덩어리를 조각하듯이 절삭해서 형태를 만들어가는 절삭형이 있다.The three-dimensional printers can be classified into two types: a stacking type in which a target object is stacked in a two-dimensional plane form, a three-dimensional stacking type in which objects are melted and attached to form a shape, and a cutting- There is brother.

적층형은 파우더(석고나 나일론 등의 가루)나 플라스틱 액체 또는 플라스틱 실을 종이보다 얇은 층(레이어)으로 겹겹이 쌓아 입체 형상을 만들어내는 방식으로서, 레이어가 얇을수록 정밀한 형상을 얻을 수 있고, 채색을 동시에 진행할 수 있는 장점이 있다.The laminated type is a method of forming a three-dimensional shape by layering a powder (gypsum or nylon powder), a plastic liquid, or a plastic yarn in a layer (layer) thinner than a paper. The thinner the layer is, There is an advantage to proceed.

절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아내 입체 형상을 만들어내는 방식으로서, 적층형에 비하여 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만, 재료가 많이 소모되고 컵처럼 안쪽이 파인 모양은 제작하기 어려우며 채색 작업을 따로 해야 하는 단점이 있다.The cutting type is a method of cutting a large lump into a three-dimensional shape, which is advantageous in that the finished product is more accurate than the laminated type. However, it is difficult to produce a shape in which the inside is fine like a cup, There is a drawback to doing so.

적층형의 일종으로, 열가소성 플라스틱으로 된 와이어 형태의 조형 필라멘트를 공급릴과 이송롤을 통해 공급하고 공급된 조형 필라멘트를 3차원이송기구에 장착된 히터 노즐에서 용융시켜서 배출하여 물체를 3차원으로 성형하는 필라멘트 용융 적층 조형방법이 있다.As a kind of laminate type, wire-shaped shaped filaments made of thermoplastics are supplied through a supply reel and a transfer roll, and the supplied shaped filaments are melted and discharged from a heater nozzle mounted in a three-dimensional transfer mechanism to form an object in three dimensions There is a filament melt laminate shaping method.

한편, 최근에는 펜 형태로 사용자가 손에 쥐고 3차원 공간 상에 조형 용융액을 토출하여 입체물을 형성하는 3차원 프린팅 펜에 대한 개발도 이루어지고 있다.Meanwhile, in recent years, a three-dimensional printing pen has been developed which forms a three-dimensional object by ejecting a molding melt onto a three-dimensional space while holding a user in the form of a pen.

조형 필라멘트를 히터 노즐이나 3차원 프린팅 펜에 공급하여 입체물을 형성하는 과정에서 조형 필라멘트가 끊어진 경우 히터 노즐이나 3차원 프린팅 펜 내부에 진입한 조형 필라멘트는 용융되지 않고 남게 되어 히터 노즐이나 3차원 프린팅 펜을 깨끗이 유지할 수 없다는 문제가 있다.When the shaping filament is broken in the course of forming the three-dimensional object by supplying the shaping filament to the heater nozzle or the three-dimensional printing pen, the shaping filament that has entered the heater nozzle or the three-dimensional printing pen remains without being melted, There is a problem in that it can not be kept clean.

본 발명은 조형 필라멘트의 공급이 끊기더라도 헤드 내부의 조형 필라멘트를 용이하게 제거할 수 있는 3차원 프린터 헤드, 3차원 프린터 및 3차원 프린팅 펜을 제공하는 것이다.The present invention provides a three-dimensional printer head, a three-dimensional printer, and a three-dimensional printing pen capable of easily removing the shaped filaments inside a head even if supply of the shaping filaments is cut off.

본 발명의 일 측면에 따르면, 3차원 공간 상에 조형 융용액을 토출하여 입체물을 조형하는 3차원 프린터 헤드로서, 조형 필라멜트가 삽입되어 이동하는 이동로가 형성되는 헤드 본체와; 상기 헤드 본체의 선단에 결합되고 상기 조형 필라멘트의 조형 용융액을 토출하는 노즐부와; 상기 노즐부를 가열하여 상기 조형 필라멘트를 용융하여 조형 용융액을 형성하는 가열유닛과; 상기 노즐부의 전단에 서로 이격되도록 상기 헤드 본체에 내장되며, 정, 역회전에 따라 상기 조형 필라멘트를 전진 또는 후진시키는 제1 모터와 제2 모터를 각각 구비하는 제1 구동부 및 제2 구동부와; 상기 조형 필라멘트의 이동량을 측정하는 이동량 측정부와; 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부 중 어느 하나 이상의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는, 3차원 프린터 헤드가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional printer head for forming a three-dimensional object by discharging a molding melt onto a three-dimensional space, the three-dimensional printer head comprising: a head body having a traveling path through which a molded pill- A nozzle unit coupled to a front end of the head body and discharging the molding melt of the shaping filament; A heating unit for heating the nozzle unit to melt the molding filament to form a molding melt; A first driving unit and a second driving unit installed in the head body so as to be spaced apart from each other at a front end of the nozzle unit and having a first motor and a second motor for advancing or retracting the shaping filament according to forward and reverse rotation; A movement amount measuring unit for measuring a movement amount of the shaping filament; And a control unit for controlling at least one of the first driving unit and the second driving unit.

상기 제어부는, 상기 조형 필라멘트가 인장되도록 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 회전시켜 상기 조형 필라멘트의 인장강도를 산정하는 연산부를 포함할 수 있다.The control unit may include an operation unit for calculating the tensile strength of the shaped filament by rotating the first motor and the second motor so that the shaped filament is pulled.

상기 3차원 프린터 헤드는, 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부 각각에 인접하여 배치되어 상기 조형 필라멘트의 위치 여부를 측정하는 근접 스위치를 더 포함할 수 있다.The three-dimensional printer head may further include a proximity switch disposed adjacent to each of the first driver and the second driver to measure whether the shaped filament is positioned.

상기 이동량 측정부는, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터 중 어느 하나 이상의 회전량을 측정하는 모터 엔코더를 포함할 수 있다.The movement amount measuring unit may include a motor encoder for measuring the amount of rotation of any one of the first motor and the second motor.

상기 노즐부는, 상기 조형 필라멘트가 삽입되는 이동로가 형성되는 노즐관과, 상기 노즐관의 단부에 배치되어 상기 조형 용융액이 토출되는 노즐촉을 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 가열유닛은, 상기 노즐관의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 조형 필라멘트를 용융하여 액상의 조형 용융액을 만드는 복수의 히팅부를 포함할 수 있다.The nozzle unit may include a nozzle tube in which a traveling path for inserting the shaping filament is formed and a nozzle tip disposed at an end of the nozzle tube and through which the molding melt is discharged. The plurality of heating units may be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the nozzle tube and may melt the molding filament to form a liquid molding melt.

상기 복수의 히팅부 각각에는 상기 조형 용융액의 온도를 측정하는 온도센서가 구비될 수 있다.Each of the plurality of heating units may be provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the molding melt.

상기 노즐관은 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있다.The nozzle tube may be made of a metal material having a high thermal conductivity.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 내부 공간이 구획되는 프린터 본체와; 상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되는 스테이지와; 상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되며 상기 스테이지 상에 조형 용융액을 토출하여 입체물을 형성하는 상술한 3차원 프린터 헤드와; 상기 3차원 프린터 헤드가 결합되며, 상기 3차원 프린터 헤드를 이송하는 이송기구를 포함하는, 3차원 프린터가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a printer comprising: a printer body in which an internal space is defined; A stage disposed in the internal space of the printer body; A three-dimensional printer head which is disposed in the internal space of the printer main body and discharges a molding melt onto the stage to form a solid body; Wherein the three-dimensional printer head is combined, and a transport mechanism for transporting the three-dimensional printer head is provided.

상기 3차원 프린터는, 상기 3차원 프린터 헤드의 무게를 측정하는 헤드중량 측정부를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 조형 필라멘트가 권선되며, 상기 조형 필라멘트를 상기 3차원 프린터 헤드로 공급하는 필라멘트 공급릴을 더 포함할 수 있다.The three-dimensional printer may further include a head weight measuring unit for measuring the weight of the three-dimensional printer head. The apparatus may further include a filament supply reel to which the shaping filament is wound and supply the shaping filament to the 3D printer head.

그리고, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 사용자가 손에 쥐고 3차원 공간 상에 입체물을 프린팅하는 3차원 프린팅 펜으로서, 상기 사용자가 손으로 그립하며, 조형 필라멘트를 전진 또는 후진시키는 조작부가 구비된 펜 하우징과; 상기 펜 하우징에 내장되며, 상기 조작부의 작동에 따라 조형 용융액을 토출하는 상술한 3차원 프린터 헤드를 포함하는, 3차원 프린팅 펜이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional printing pen for holding a user's hand and printing a three-dimensional object on a three-dimensional space, the three-dimensional printing pen having an operating portion for gripping the user by hand and for advancing or retracting the shaping filament A pen housing; And a three-dimensional printer head which is built in the pen housing and discharges the molding melt according to the operation of the operating section.

본 발명의 실시예에 따르면, 조형 필라멘트의 공급이 끊기 더라도 노즐 내의 조형 필라멘트를 용이하게 제거할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, even if supply of the shaping filament is cut off, the shaping filament in the nozzle can be easily removed.

한편, 조형 필라멘트의 인장강도를 추정하여 그에 따른 용융 온도를 제어할 수 있다. On the other hand, the tensile strength of the shaped filament can be estimated and the melting temperature thereof can be controlled.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드의 작동 상태를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드를 포함하는 3차원 프린터를 간략히 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드를 포함하는 3차원 프린팅 펜을 간략히 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드를 포함하는 3차원 프린팅 펜의 사용 상태를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view schematically showing a three-dimensional printer head according to an embodiment of the present invention. Fig.
2 is a view for explaining an operating state of a three-dimensional printer head according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a three-dimensional printer including a three-dimensional printer head according to an embodiment of the present invention.
4 is a view schematically illustrating a three-dimensional printing pen including a three-dimensional printer head according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a use state of a three-dimensional printing pen including a three-dimensional printer head according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명에 따른 3차원 프린터 헤드, 3차원 프린터 및 3차원 프린팅 펜 의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of a three-dimensional printer head, a three-dimensional printer and a three-dimensional printing pen according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, The same reference numerals are assigned to the same elements and a duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드를 간략히 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a three-dimensional printer head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining an operating state of a three-dimensional printer head according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에는, 3차원 프린터 헤드(10), 조형 필라멘트(12), 조형 용융액(13), 헤드 본체(14), 이동로(16), 노즐부(18), 노즐관(20), 유입로(21), 노즐촉(22), 토출로(23), 가열유닛(24), 히팅부(26), 온도센서(28), 제1 구동부(30), 제2 구동부(32), 제1 모터(34), 제1 가동휠(36), 제1 아이들러(38), 제2 모터(40), 제2 가동휠(42), 제2 아이들러(44), 이동량 측정부(46), 모터 엔코더(47), 제1 근접 스위치(48), 제2 근접 스위치(50), 필라멘트 공급릴(52)이 도시되어 있다.1 and 2 show a three-dimensional printer head 10, a shaping filament 12, a molding melt 13, a head body 14, a moving path 16, a nozzle portion 18, a nozzle tube 20, A heating unit 24, a heating unit 26, a temperature sensor 28, a first driving unit 30, a second driving unit 32, The first motor 34, the first movable wheel 36, the first idler 38, the second motor 40, the second movable wheel 42, the second idler 44, the movement amount measuring unit 46 A motor encoder 47, a first proximity switch 48, a second proximity switch 50, and a filament supply reel 52 are shown.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)는, 3차원 공간 상에 조형 용융액(13)을 토출하여 입체물(11)을 조형하는 3차원 프린터 헤드(10)로서, 조형 필라멘트(12)가 삽입되어 이동하는 이동로(16)가 형성되는 헤드 본체(14)와; 헤드 본체(14)의 선단에 결합되고 조형 필라멘트(12)의 조형 용융액(13)을 토출하는 노즐부(18)와; 노즐부(18)를 가열하여 조형 필라멘트(12)를 용융하여 조형 용융액(13)을 형성하는 가열유닛(24)과; 노즐부(18)의 전단에 서로 이격되도록 헤드 본체(14)에 내장되며, 정, 역회전에 따라 조형 필라멘트(12)를 전진 또는 후진시키는 제1 모터(34)와 제2 모터(40)를 각각 구비하는 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32)와; 조형 필라멘트(12)의 이동량을 측정하는 이동량 측정부(46)와; 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32) 중 어느 하나 이상의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.A three-dimensional printer head 10 according to an embodiment of the present invention is a three-dimensional printer head 10 for forming a solid object 11 by discharging a molding melt 13 on a three-dimensional space, A head body 14 formed with a moving path 16 to which the moving body 16 is inserted and moved; A nozzle unit 18 coupled to a front end of the head main body 14 and discharging the molding melt 13 of the shaping filament 12; A heating unit (24) for heating the nozzle unit (18) to melt the shaped filament (12) to form a molding melt (13); A first motor 34 and a second motor 40 which are built in the head main body 14 so as to be spaced apart from each other at the front end of the nozzle unit 18 and forward or backward the shaping filament 12 according to forward and backward rotation, A first driving unit 30 and a second driving unit 32, respectively; A movement amount measuring section 46 for measuring the movement amount of the shaping filament 12; And a control unit (not shown) for controlling the operation of any one of the first driving unit 30 and the second driving unit 32.

본 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)는, 필라멘트 형태의 조형 필라멘트(12)가 공급되면 이를 조형 용융액(13)로 용융하여 토출하는 장치로서, 3차원 프린터(60)의 이송기구(58)에 장착되어 3차원 공간 상에 입체물(11)을 형성하거나 펜 형태로 제작되어 사용자가 손에 쥐고 3차원 공간 상에 입체물(11) 형성할 수 있다.The three-dimensional printer head 10 according to the present embodiment is an apparatus for melting and discharging the shaping melt 13 in the form of a filament type shaping filament 12, To form a three-dimensional object 11 on a three-dimensional space or to be formed in a pen shape so that a user can hold the object in a hand to form a three-dimensional object 11 in a three-dimensional space.

헤드 본체(14)에는 조형 필라멘트(12)가 삽입되어 이동하는 이동로(16)가 형성된다. 조형 필라멘트(12)는 열가소성 플라스틱, ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PLA(Polyactic acid) 등으로 이루어진 가느다란 선형의 재료로서, 3차원 프린터 헤드(10)에 필라멘트 형태로 공급된 후 가열에 의해 용융되면서 토출되는 3차원 프린터 재료이다. 조형 필라멘트(12)는 필라멘트 공급릴(52)에 감겨 있다가 제1 구동부(30), 제2 구동부(32)의 작동에 따라 선형의 형태로 3차원 프린터 헤드(10)로 공급될 수 있다.The head body 14 is provided with a traveling path 16 through which the shaping filaments 12 are inserted and moved. The shaping filament 12 is a thin linear material composed of thermoplastic plastic, ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PLA (Polyacetic acid), etc., and is supplied to the three-dimensional printer head 10 in a filament form, And is a three-dimensional printer material to be discharged. The shaping filament 12 is wound around the filament supply reel 52 and supplied to the three-dimensional printer head 10 in a linear form according to the operation of the first driving unit 30 and the second driving unit 32.

이동로(16)는 조형 필라멘트(12)가 삽입되어 이송되는 곳으로 조형 필라멘트(12)를 직선적으로 유지하도록 하며 조형 필라멘트(12)가 매끄럽게 이동될 수 있도록 내부는 마찰력이 작은 재질로 코팅될 수 있다.The traveling path 16 allows the shaping filament 12 to be linearly held to the place where the shaping filament 12 is inserted and transported and the inside can be coated with a material having a low frictional force so that the shaping filament 12 can be smoothly moved. have.

노즐부(18)는 헤드 본체(14)의 선단에 결합되고, 조형 필라멘트(12)의 조형 용융액(13)을 토출한다. 헤드 본체(14)의 이동로(16)를 통과하는 조형 필라멘트(12)는 헤드 본체(14)의 선단에 결합되는 노즐부(18)의 내부로 삽입되며, 노즐부(18)의 외주에 위치한 가열유닛(24)에 의해 노즐부(18)가 가열되면서 노즐부(18) 내부의 조형 필라멘트(12)가 조형 용융액(13)으로 용융되고 조형 필라멘트(12)의 지속적인 노즐부(18)로의 진입에 따른 압력으로 조형 용융액(13)이 노즐부(18)에서 토출된다.The nozzle unit 18 is coupled to the front end of the head main body 14 and discharges the molding melt 13 of the shaping filament 12. The shaping filament 12 passing through the moving path 16 of the head main body 14 is inserted into the nozzle portion 18 coupled to the front end of the head main body 14 and is located on the outer periphery of the nozzle portion 18 The nozzle unit 18 is heated by the heating unit 24 so that the shaping filaments 12 in the nozzle unit 18 are melted into the molding melt 13 and the entering of the shaping filament 12 into the nozzle unit 18 The molding molten liquid 13 is discharged from the nozzle portion 18 by the pressure corresponding to the pressure in the nozzle portion 18.

본 실시예에 따른 노즐부(18)는, 조형 필라멘트(12)가 삽입되는 이동로(16)가 형성되는 노즐관(20)과, 노즐관(20)의 단부에 배치되어 조형 용융액(13)이 토출되는 노즐촉(22)을 포함한다. 노즐관(20)에는 조형 필라멘트(12)의 직경과 거의 동일한 내경의 유입로(21)가 형성되어 있고 유입로(21)를 통해 조형 필라멘트(12)가 삽입되어 이동한다. 노즐관(20)의 단부에는 조형 용용액(13)이 토출되는 노즐촉(22)이 결합되는데 토출하고자 하는 조형 용융액(13)의 직경에 따라 노즐촉(22)에 형성되는 토출로(23)의 내경이 달라 질 수 있다. 노즐관(20)과 노즐촉(22)은 일체로 형성되거나 노즐촉(22)의 교체가 가능하도록 노즐관(20)과 노즐촉(22)이 분리될 수 있다.The nozzle unit 18 according to the present embodiment is provided with a nozzle tube 20 in which a traveling path 16 into which the shaping filament 12 is inserted is formed and a shaping molten liquid 13 disposed at the end of the nozzle tube 20, And a nozzle tip 22 to be discharged. The nozzle tube 20 is provided with an inflow passage 21 having an inner diameter substantially equal to the diameter of the shaped filament 12 and the shaped filament 12 is inserted through the inflow passage 21 and moved. A nozzle needle 22 through which the molding solution 13 is discharged is connected to an end of the nozzle tube 20 and is connected to the discharge passage 23 formed in the nozzle needle 22 in accordance with the diameter of the molding melt 13 to be discharged. Can be changed. The nozzle tube 20 and the nozzle cap 22 can be separated from each other so that the nozzle cap 20 and the nozzle cap 22 can be integrally formed or the nozzle cap 22 can be replaced.

노즐부(18)의 외측에는 노즐부(18)를 가열하기 위한 가열유닛(24)이 배치되는데 가열유닛(24)의 가열에 따른 열이 노즐부(18) 내부의 조형 필라멘트(12)로 효율적으로 전달될 수 있도록 노즐부(18)는 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 노즐부(18)는 황동, 알루미늄 등을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.A heating unit 24 for heating the nozzle unit 18 is disposed outside the nozzle unit 18 so that the heat due to the heating of the heating unit 24 is efficiently transmitted to the shaping filaments 12 inside the nozzle unit 18. [ The nozzle unit 18 may be made of a metal material having a high thermal conductivity. For example, the nozzle unit 18 may be made of a material including brass, aluminum, or the like.

가열유닛(24)은, 노즐부(18)를 가열하여 조형 필라멘트(12)를 용융하여 조형 용융액(13)을 형성한다. 노즐부(18)의 내부로 이동한 조형 필라멘트(12)는 가열유닛(24)의 노즐부(18)에 대한 가열에 따라 용융되면서 조형 용융액(13)으로 상변화가 일어난다. 조형 용융액(13)은 액상의 형태로서 조형 필라멘트(12)의 노즐부(18)로의 지속적인 진입에 따른 압력으로 노즐부(18)에서 토출된다.The heating unit 24 heats the nozzle unit 18 to melt the shaped filament 12 to form the molding melt 13. The shaping filament 12 moved to the inside of the nozzle unit 18 is melted by the heating of the nozzle unit 18 of the heating unit 24 and a phase change occurs to the molding melt 13. The molding melt 13 is discharged in the form of a liquid in the nozzle portion 18 under the pressure corresponding to the continuous entry of the shaped filament 12 into the nozzle portion 18.

본 실시예에 따른 가열유닛(24)은, 노즐관(20)의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 조형 필라멘트(12)를 용융하여 액상의 조형 용융액(13)을 만드는 복수의 히팅부(26)를 포함한다. 그리고, 복수의 히팅부(26) 각각에는 조형 용융액(13)의 온도를 측정하는 온도센서(28)가 구비된다.The heating unit 24 according to the present embodiment includes a plurality of heating units 26 arranged to be spaced apart from each other along the longitudinal direction of the nozzle tube 20 and to melt the shaped filaments 12 to form a liquid molten molding liquid 13 ). Each of the plurality of heating portions 26 is provided with a temperature sensor 28 for measuring the temperature of the molding melt 13.

히팅부(26)는 노즐관(20)의 길이 방향으로 따라 서로 이격되어 설치될 수 있는데, 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 노즐촉(22)에 인접하여 노즐관(20)에 서로 이격되어 배치되도록 구성하였다. 조형 필라멘트(12)가 노즐관(20)의 유입로(23)를 통해 진입하고 노즐촉(22)을 향하여 전진하는 과정에서 복수의 히팅부(26)에 의해 서서히 용융되도록 구성한 것이다. 예컨대, 단수로 히팅부를 구성하는 경우 조형 필라멘트를 정확한 용융 온도로 가열하지 않으면 완전히 용융되지 않은 조형 필라멘트의 알갱이들이 조형 용융액에 분포되어 정밀한 프린팅이 되지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 복수의 히팅부(26)를 일정 거리 이격시켜 노즐부(18)에 배치함으로써 최종 토출 시 완전히 용융된 조형 용융액(13)을 토출할 수 있도록 구성하였다.The heating section 26 may be installed apart from the nozzle tube 20 along the longitudinal direction of the nozzle tube 20. In this embodiment, as shown in FIG. 1, So as to be spaced apart from each other. The shaping filaments 12 are gradually melted by the plurality of heating portions 26 in the course of entering through the inflow path 23 of the nozzle tube 20 and advancing toward the nozzle neck 22. [ For example, in the case of constituting a heating part in singular form, unless the molding filament is heated to an accurate melting temperature, the granules of the molding filament that have not been completely melted may be distributed in the molding melt and may not be precisely printed. Therefore, in the present embodiment, a plurality of heating units 26 are arranged at the nozzle unit 18 with a certain distance therebetween, so that the molten molding melt 13 can be completely discharged at the time of final discharge.

복수의 히팅부(26) 각각에는 각 히팅부(26) 위치에서의 조형 용융액(13)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(28)가 부착되는데, 제어부(미도시)에서 각 히팅부(26)에서의 조형 용융액(13)의 온도에 따라 최적의 용융 온도를 결정하게 된다.Each of the plurality of heating units 26 is provided with a temperature sensor 28 capable of measuring the temperature of the molding melt 13 at the position of each heating unit 26. In the control unit (not shown) The optimum melting temperature is determined according to the temperature of the molding melt 13 in the melting furnace.

제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32)는, 노즐부(18)의 전단에 서로 이격되도록 헤드 본체(14)에 내장되며, 정, 역회전에 따라 조형 필라멘트(12)를 전진 또는 후진시키는 제1 모터(34)와 제2 모터(40)를 각각 구비한다. 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32)는, 헤드 본체(14)에 진입된 조형 필라멘트(12)를 전진시키거나 후진시키기 위한 구성으로서, 헤드 본체(14)의 내부에 내장되어 있다.The first driving part 30 and the second driving part 32 are built in the head main body 14 so as to be spaced apart from each other at the front end of the nozzle part 18 and move forward or backward The first motor 34 and the second motor 40, respectively. The first driving part 30 and the second driving part 32 are built in the head main body 14 for advancing or retracting the shaping filament 12 that has entered the head main body 14.

각각의 구동부(30, 32)는 조형 필라멘트(12)의 외주 일측에 접하도록 배치되는 아이들러(38, 44)(idler)와, 조형 필라멘트(12)의 타측에 접하도록 배치되고 모터에 결합되는 가동휠(36, 42)을 포함할 수 있고, 모터(34, 40)에 결합된 가동휠(36, 42)의 정, 역 회전에 따라 가동휠(36, 42)과 조형 필라멘트(12)의 마찰력에 의해 조형 필라멘트(12)가 전진되거나 후진되도록 구성될 수 있다. Each of the driving portions 30 and 32 includes idler 38 and 44 idler disposed so as to be in contact with one side of the outer periphery of the shaping filament 12 and movable member 30 disposed in contact with the other side of the shaping filament 12, And the frictional force between the movable wheels 36 and 42 and the shaped filament 12 according to the forward and reverse rotation of the movable wheels 36 and 42 coupled to the motors 34 and 40 The shaping filament 12 may be advanced or retracted by the projecting filament 12.

모터(34, 40)의 회전축과 가동휠(36, 42) 사이에는 다양한 기어비를 갖는 기어(미도시)가 배치되어 가동휠(36, 42)의 회전량을 조절할 수 있다. 한편, 가동휠(36, 42)의 외주에는 조형 필라멘트(12)와의 마찰력을 높이기 위한 톱니가 형성될 수 있다.Gears (not shown) having various gear ratios are disposed between the rotation axes of the motors 34 and 40 and the movable wheels 36 and 42, so that the amount of rotation of the movable wheels 36 and 42 can be adjusted. On the outer circumference of the movable wheels 36 and 42, teeth for increasing frictional force with the shaping filament 12 may be formed.

통상, 조형 필라멘트를 전진시키거나 후진시키기 위한 구동부와 조형 필라멘트를 용융하여 토출하는 노즐부는 서로 이격되어 배치되는 경우가 많은데, 본 실시예에서는 노즐부(18)가 부착되는 헤드 본체(14)의 내부에 제1 구동부(30)와 제2 구동부(32)를 배치하여 3차원 프린터 헤드(10)를 모듈화함으로써 다른 프린팅 기기와의 결합 호환성을 높였다. 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)를 펜 형태의 프린팅 장치에 장착하여 3차원 프린팅 펜(70)을 구성할 수 있다.In general, the driving parts for advancing or retracting the shaping filaments and the nozzle parts for melting and discharging the shaping filaments are often spaced apart from each other. In this embodiment, the inside of the head main body 14 to which the nozzle part 18 is attached Dimensional printer head 10 is modularized by disposing the first driving unit 30 and the second driving unit 32 on the first printing unit 10, thereby enhancing the compatibility with other printing units. For example, as shown in FIG. 4, the three-dimensional printing pen 70 can be constructed by mounting the three-dimensional printer head 10 according to the present embodiment in a pen-type printing apparatus.

본 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)는 두 개의 구동부(30, 32)를 구비하는데 이는 조형 필라멘트(12)가 끊긴 경우 조형 필라멘트(12)의 배출을 용이하게 하기 위함이다. The three-dimensional printer head 10 according to the present embodiment includes two driving portions 30 and 32 for facilitating the discharge of the shaping filaments 12 when the shaping filament 12 is broken.

예를 들어, 하나의 모터로 구동부를 구성하는 경우, 모터의 회전축에 결합되는 가동휠이 조형 필라멘트의 외주에 접촉되어 모터의 정, 역 회전에 따라 조형 필라멘트를 전진시키거나 후진하게 되는데, 조형 필라멘트가 중간 끊겨 가동휠을 통과하면 조형 필라멘트의 이동이 멈추게 되고 조형 필라멘트가 프린터 헤드 내에 위치하게 된다. 그리고, 조형 필라멘트의 이동이 없으면 노즐부 내부에 압력이 발생하지 않아 조형 용융액 또한 토출이 이루어지지 않는다. 이 경우 3차원 프린터 헤드의 재작동을 위하여 내부의 조형 필라멘트를 제거하여야 하는데 모터가 조형 필라멘트를 통과하여 접촉되어 있지 않기 때문에 모터의 작동으로는 내부의 조형 필라멘트를 제거하기 어렵다. For example, when the driving unit is constituted by one motor, the movable wheel coupled to the rotation shaft of the motor is brought into contact with the outer periphery of the shaping filament, and the shaping filament is advanced or retracted in accordance with forward and reverse rotation of the motor. The molding filament stops moving and the shaped filament is positioned in the printer head. If there is no movement of the shaping filament, no pressure is generated in the nozzle portion, and the molding melt is not discharged. In this case, the inner shaping filament must be removed for re-operation of the three-dimensional printer head. Since the motor is not in contact with the shaping filament, it is difficult to remove the inner shaping filament by the operation of the motor.

따라서, 본 실시예에서는 노즐부(18)의 전단에 서로 이격되도록 두 개의 구동부(30, 32)를 두어 내부의 조형 필라멘트(12)를 제거할 수 있도록 구성하였다. 도 2를 참조하면, 제1 구동부(30)의 제1 모터(34)의 작동에 따라 조형 필라멘트(12)가 노즐부(18)를 향하여 전진하게 되는데 조형 필라멘트(12)가 끊긴 경우, 제1 모터(34)의 제1 가동휠(36)을 통과한 조형 필라멘트(12)는 헤드 본체(14) 내부에 위치하게 된다. 이때, 내부에 위치하는 조형 필라멘트(12)를 제거하기 위해 노즐부(18)에 인접하여 배치되는 제2 구동부(32)의 제2 모터(40)를 회전시켜 내부의 조형 필라멘트(12)를 후진시키면 다시 조형 필라멘트(12)가 제1 구동부(30)의 제1 가동휠(36)에 위치하고 제1 모터(34)를 역방향으로 회전시켜 내부의 조형 필라멘트(12)를 헤드 본체(14)에서 제거할 수 있다.Accordingly, in this embodiment, two driving units 30 and 32 are provided on the front end of the nozzle unit 18 so as to be spaced apart from each other, thereby removing the built-up filament 12 therein. 2, when the first shaping filament 12 is advanced toward the nozzle unit 18 according to the operation of the first motor 34 of the first driving unit 30 and the shaping filament 12 is broken, The shaping filament 12 having passed through the first movable wheel 36 of the motor 34 is positioned inside the head main body 14. At this time, the second motor 40 of the second driving part 32 disposed adjacent to the nozzle part 18 is rotated to remove the shaping filaments 12 located inside, The shaping filament 12 is again located on the first moving wheel 36 of the first driving part 30 and the first motor 34 is rotated in the opposite direction to remove the inner shaping filament 12 from the head main body 14 can do.

한편, 노즐부(18) 내부에 남아 있는 조형 용융액(13)은 조형 필라멘트(12)의 공급이 없기 때문에 노즐부(18) 내부에 남겨 되는데, 가열유닛(24)의 가열과 함께 새로운 조형 필라멘트(12)를 헤드 본체(14)로 투입하여 노즐부(18)로 진입시켜 내부의 조형 용융액(13)을 제거할 수 있다.The molding melt 13 remaining in the nozzle portion 18 is left inside the nozzle portion 18 because the shaping filament 12 is not supplied. 12 may be introduced into the nozzle unit 18 by being introduced into the head main body 14 to remove the molding melt 13 therein.

이동량 측정부(46)는, 헤드 본체(14) 내부를 이동하는 조형 필라멘트(12)의 이동량을 측정한다. 가열유닛(24)의 노즐부(18)에 대한 가열온도는 노즐부(18)로 공급되는 조형 필라멘트(12)의 양에 따라 일정하게 유지할 필요가 있다. 따라서, 가열유닛(24)의 가열온도가 미리 결정된 경우 노즐부(18)로 공급되는 조형 필라멘트(12)의 양을 일정하게 할 필요가 있다. 본 실시에에서는 이동량 측정부(46)에 의해 조형 필라멘트(12)의 이동량을 측정하여 노즐부(18)로 공급되는 조형 필라멘트(12)의 양을 일정하게 유지하도록 제어한다. 이동량 측정부(46)에 의해 조형 필라멘트(12)의 이동량이 많다고 판단되면 제어부에서 모터의 회전량을 낮추어 조형 필라멘트(12)의 공급량을 줄이고 이동량이 적다고 판단되면 모터의 회전량을 높여 조형 필라멘트(12)의 공급량을 높이게 된다. 이동량 측정부(46)는 모터의 회전량을 측정할 수 있는 모터 엔코더(47)(encoder)를 포함할 수 있다. 모터 엔코더(47)에 의해 모터의 회전량을 측정하고, 모터에 결합된 가동휠의 직경을 알 수 있으면 모터의 회전에 따른 조형 필라멘트(12)의 이동량을 산정할 수 있다.The movement amount measuring unit 46 measures the movement amount of the shaping filament 12 moving inside the head main body 14. [ The heating temperature of the heating unit 24 with respect to the nozzle unit 18 needs to be kept constant in accordance with the amount of the shaping filament 12 supplied to the nozzle unit 18. [ Therefore, when the heating temperature of the heating unit 24 is predetermined, it is necessary to keep the amount of the shaping filaments 12 supplied to the nozzle unit 18 constant. In this embodiment, the amount of movement of the shaping filament 12 is measured by the movement amount measuring unit 46, and the amount of the shaping filament 12 supplied to the nozzle unit 18 is controlled to be constant. If it is determined by the movement amount measuring unit 46 that the amount of movement of the shaping filament 12 is large, the control unit reduces the amount of rotation of the motor to reduce the supply amount of the shaping filament 12, Thereby increasing the supply amount of the exhaust gas. The movement amount measuring unit 46 may include a motor encoder 47 capable of measuring the amount of rotation of the motor. If the rotation amount of the motor is measured by the motor encoder 47 and the diameter of the movable wheel coupled to the motor is known, the movement amount of the shaped filament 12 according to the rotation of the motor can be calculated.

제어부(미도시)는 이동량 측정부(46)의 측정에 따라 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32) 중 어느 하나 이상의 작동을 제어한다. 제어부는 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit, MCU) 형태로 헤드 본체(14)에 내장되거나, 헤드 본체(14)의 외부에 컨트롤러 형태로 결합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어부는 이동량 측정부(46)에 의한 조형 필라멘트(12)의 이동량에 따라 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32) 중 어느 하나 이상의 작동을 제어할 수 있다. The control unit (not shown) controls the operation of any one of the first driving unit 30 and the second driving unit 32 according to the measurement of the movement amount measuring unit 46. The control unit may be embedded in the head main body 14 in the form of a micro controller unit (MCU), or may be coupled to the outside of the head main body 14 in a controller form. The control unit can control the operation of any one of the first driving unit 30 and the second driving unit 32 according to the movement amount of the shaping filament 12 by the movement amount measuring unit 46. [

조형 필라멘트(12)의 전진 및 후진을 위하여 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32)를 함께 작동시키거나 둘 중 하나를 작동시킬 수 있다. 본 실시예에서는 정상 상태일 때는 제1 구동부(30)의 제1 모터(34)의 정, 역회전으로 조형 필라멘트(12)를 전진시키거나 후진되도록 구성하고, 조형 필라멘트(12)가 끊기는 등 비정상 상태일 때는 제1 구동부(30)와 제2 구동부(32)가 개별적 제어되도록 구성하였다.The first driving part 30 and the second driving part 32 may be operated together or both of them may be operated for advancing and retracting the shaping filament 12. [ The shaping filament 12 is advanced or retracted by the forward and reverse rotation of the first motor 34 of the first driving unit 30 in the normal state and the shaping filament 12 is cut off, The first driving unit 30 and the second driving unit 32 are separately controlled.

한편, 제어부는, 조형 필라멘트(12)가 인장되도록 제1 모터(34)와 상기 제2 모터(40)를 회전시켜 조형 필라멘트(12)의 인장력을 산정하는 연산부(미도시)를 포함할 수 있다. 이를 통해 조형 필라멘트(12)의 인장강도를 측정할 수 있다. The control unit may include an operation unit (not shown) for rotating the first motor 34 and the second motor 40 to tension the shaped filament 12 to calculate the tensile force of the shaped filament 12 . Whereby the tensile strength of the shaped filament 12 can be measured.

제1 가동휠(36)과 제2 가동휠(42)을 조형 필라멘트(12)에 접촉시킨 상태에서 조형 필라멘트(12)가 인장되도록 제1 모터(34)와 제2 모터(40)를 회전시키면 제1 가동휠(36)과 제2 가동휠(42) 사이의 조형 필라멘트(12)가 인장된다. 도 1을 참고하면, 제1 모터(34)를 시계 방향으로 회전시키고, 제2 모터(40)를 반시계 방향으로 회전시키면 그 사이의 조형 필라멘트(12)에서는 인장이 일어나게 된다. 이때, 제1 모터(34) 및 제2 모터(40)에 발생하는 토크력(torque) 산정하고 이로부터 조형 필라멘트(12)에 가해지는 인장력을 산정할 수 있다. 지속적인 제1 모터(34)와 제2 모터(40)의 회전에 따라 조형 필라멘트(12)의 파단이 일어났을 때에 연산부는 조형 필라멘트(12)에 가해지는 인장력을 인장강도로 결정할 수 있다. When the first motor 34 and the second motor 40 are rotated so that the shaping filament 12 is pulled in a state where the first movable wheel 36 and the second movable wheel 42 are in contact with the shaping filament 12 The molded filament 12 between the first movable wheel 36 and the second movable wheel 42 is pulled. 1, when the first motor 34 is rotated in the clockwise direction and the second motor 40 is rotated in the counterclockwise direction, a tension is generated in the formed filaments 12 therebetween. At this time, the torque generated in the first motor 34 and the second motor 40 can be calculated, and the tensile force applied to the shaped filament 12 can be calculated. When the shaping filament 12 is broken due to the continuous rotation of the first motor 34 and the second motor 40, the calculating section can determine the tensile strength to be applied to the shaping filament 12 as the tensile strength.

연구에 따르면, 동일한 재질로 만들어진 조형 필라멘트라도 인장강도에 따라 용융온도가 달라질 수 있다고 하고 있는데, 상술한 방법에 의해 먼저 3차원 프린터 헤드(10)에 투입되는 조형 필라멘트(12)의 인장 강도를 측정하고, 인장 강도에 따라 가열유닛(24)의 노즐부(18)를 가열하는 온도를 결정할 수 있다.According to the research, it is said that the melting temperature can be changed according to the tensile strength even if the molding filament made of the same material is used. By measuring the tensile strength of the molding filament 12 inserted into the three-dimensional printer head 10 And the temperature at which the nozzle unit 18 of the heating unit 24 is heated according to the tensile strength can be determined.

한편, 지속적인 제1 모터(34)와 제2 모터(40)의 회전에 따라 조형 필라멘트(12)에 파단이 발생할 수 있는데, 이러한 파단에 따른 조형 필라멘트912)의 위치 여부를 인지하기 위해, 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32)에 인접하여 근접 스위치(48, 50)를 배치할 수 있다. On the other hand, in order to recognize the position of the shaped filament 912 due to the breakage of the shaped filament 12 due to the continuous rotation of the first motor 34 and the second motor 40, The proximity switches 48 and 50 can be disposed adjacent to the driving unit 30 and the second driving unit 32. [

근접 스위치(48, 50)는 물체가 접근하거나 사라질 때 스위치 동작을 하도록 구성된 것으로서, 제1 모터(34)와 제2 모터(40)의 회전에 따라 조형 필라멘트(12)가 파단이 발생하였을 때 파단된 각각의 조형 필라멘트(12)가 제1 모터(34)와 제2 모터(40)의 방향으로 이동하게 되는데, 이때 제1 구동부(30) 및 제2 구동부(32)에 인접한 근접 스위치(48, 50)가 조형 필라멘트(12)가 통과하는 것을 인지하여 스위치 동작을 하게 된다. 스위치 동작이 일어났을 때를 조형 필라멘트(12)의 판단 시점으로 보고 이때의 인장력을 조형 필라멘트(12)의 인장강도로 결정할 수 있다.The proximity switches 48 and 50 are configured to perform a switch operation when an object approaches or disappears. When the first and second motors 34 and 40 rotate and the shaped filament 12 is broken, Each of the shaped filaments 12 moves in the direction of the first motor 34 and the second motor 40. At this time, the proximity switches 48, 48 adjacent to the first and second driving portions 30, 50 recognize that the shaped filaments 12 pass and perform the switching operation. When the switch operation has occurred, the tension of the shaping filament 12 can be determined as the determination time of the shaping filament 12, and the tensile strength at that time can be determined as the tensile strength of the shaping filament 12.

이하에서는 본 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)의 작동 상태를 설명하기로 한다. 필라멘트 공급릴(52)에 감겨 있던 조형 필라멘트(12)가 헤드 본체(14)로 삽입되면서 제1 모터(34)까지 진입되면 제1 모터(34)를 회전시켜 조형 필라멘트(12)를 노즐부(18)까지 진입시킨다. 이때, 노즐부(18)의 외측에 있던 가열유닛(24)은 노즐부(18)를 가열하여 노즐부(18)로 진입한 조형 필라멘트(12)를 용융하여 조형 용융액(13)을 형성한다. 제1 모터(34)의 회전에 따라 조형 필라멘트(12)가 지속적으로 노즐부(18)로 진입하면서 조형 용융액(13)을 밀어 노즐부(18)에서 토출시킨다. 이때, 이동량 측정부(46)에서는 조형 필라멘트(12)의 이동량을 지속적으로 측정하여 이동량에 따라 제어부에서 제1 구동부(30)의 작동을 제어하게 된다. Hereinafter, the operating state of the three-dimensional printer head 10 according to the present embodiment will be described. When the shaping filament 12 wound on the filament supply reel 52 is inserted into the head main body 14 and enters the first motor 34, the first motor 34 is rotated to move the shaping filament 12 to the nozzle portion 18). The heating unit 24 located outside the nozzle unit 18 heats the nozzle unit 18 to melt the shaped filament 12 that has entered the nozzle unit 18 to form the molding melt 13. The shaping filament 12 continues to enter the nozzle portion 18 as the first motor 34 rotates and the molding molten liquid 13 is pushed and discharged from the nozzle portion 18. At this time, the movement amount measuring unit 46 continuously measures the movement amount of the shaping filament 12 and controls the operation of the first driving unit 30 by the control unit according to the movement amount.

한편, 조형 필라멘트(12)가 중간 끊겨 3차원 프린터 헤드(10) 내부에 위치하는 조형 필라멘트(12)를 제거하고자 하는 경우에는 프린터 헤드(10) 내부의 조형 필라멘트(12)가 제1 가동휠(36)까지 후진되도록 제2 모터(40)의 제2 가동휠(42)를 회전시킨다. 내부의 조형 필라멘트(12)가 제1 가동휠(36)까지 후진되면 제1 모터(34)를 역회전시켜 내부의 조형 필라멘트(12)를 프린터 헤드(10)의 외부에 배출하게 된다.On the other hand, when the shaping filament 12 is interrupted to remove the shaping filament 12 located inside the three-dimensional printer head 10, the shaping filament 12 in the printer head 10 is removed from the first moving wheel 36 of the second motor 40 to rotate the second movable wheel 42 of the second motor 40 backward. The inner shaping filament 12 is discharged to the outside of the printer head 10 by reversely rotating the first motor 34 when the inner shaping filament 12 is retracted to the first movable wheel 36. [

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)를 포함하는 3차원 프린터(60)를 간략히 도시한 도면이다. 3 is a view schematically showing a three-dimensional printer 60 including a three-dimensional printer head 10 according to an embodiment of the present invention.

도 3에는, 3차원 프린터 헤드(10), 입체물(11), 조형 필라멘트(12), 필라멘트 공급릴(52), 프린터 본체(54), 스테이지(56), 이송기구(58), 3차원 프린터(60)가 도시되어 있다.3, a three-dimensional printer head 10, a solid body 11, a shaping filament 12, a filament supply reel 52, a printer body 54, a stage 56, a feed mechanism 58, (60) are shown.

본 실시예에 3차원 프린터 헤드(10)는 3차원 프린터(60)의 이송기구(58)에 부착되어 스테이지(56) 상에 입체물(11)을 형성할 수 있다. In this embodiment, the three-dimensional printer head 10 can be attached to the conveying mechanism 58 of the three-dimensional printer 60 to form the solid object 11 on the stage 56. [

본 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)가 결합된 3차원 프린터(60)는, 내부 공간이 구획되는 프린터 본체(54)와; 프린터 본체(54)의 내부 공간에 배치되는 스테이지(56)와; 프린터 본체(54)의 내부 공간에 배치되며 스테이지(56) 상에 조형 용융액(13)을 토출하여 입체물(11)을 형성하는 상술한 3차원 프린터 헤드(10)와; 3차원 프린터 헤드(10)가 결합되며, 3차원 프린터 헤드(10)를 이송하는 이송기구(58)를 포함한다.The three-dimensional printer 60 to which the three-dimensional printer head 10 according to the present embodiment is coupled includes a printer main body 54 in which an inner space is defined; A stage 56 disposed in an internal space of the printer main body 54; The three-dimensional printer head 10 described above which is disposed in the internal space of the printer main body 54 and discharges the molding melt 13 on the stage 56 to form the solid object 11; Dimensional printer head 10 and a transport mechanism 58 for transporting the three-dimensional printer head 10. The three-

프린터 본체(54)는, 3차원 프린터(60)의 몸체를 이루는 것으로, 내부공간이 구획된다. 프린터 본체(54)는, 내부공간이 구획되도록 설치되는 다수의 프레임과, 프레임을 감싸는 투명 패널 등으로 이루어질 수 있다.The printer main body 54 constitutes the body of the three-dimensional printer 60, and the inner space is partitioned. The printer main body 54 may include a plurality of frames provided so as to partition the inner space, and a transparent panel that surrounds the frames.

프린터 본체(54)의 내부공간에는 본 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)가 결합되며, 3차원 프린터 헤드(10)를 3차원적으로 이동시키는 이송기구(58)가 구비된다. A three-dimensional printer head 10 according to the present embodiment is coupled to the internal space of the printer main body 54 and a conveying mechanism 58 for three-dimensionally moving the three-dimensional printer head 10 is provided.

스테이지(56)는, 프린터 본체(54)의 내부공간에 배치된다. 스테이지(56)는 3차원 프린터 헤드(10)에서 토출되는 조형 용융액(13)이 적층되어 입체물(11)이 형성되는 곳으로서, 3차원 프린터 헤드(10)의 이동을 위한 이송기구(58)와 별도로 스테이지(56)가 2차원적으로 이동될 수 있다.The stage 56 is disposed in the inner space of the printer main body 54. The stage 56 is a stage where the molding melt 13 discharged from the three-dimensional printer head 10 is laminated and the solid object 11 is formed. The stage 56 includes a conveying mechanism 58 for moving the three-dimensional printer head 10 The stage 56 can be moved two-dimensionally.

3차원 프린터 헤드(10)는, 프린터 본체(54)의 내부공간에 배치되며 스테이지(56) 상에 조형 용융액을 토출하여 입체물(11)을 형성한다. 3차원 프린터 헤드(10)는 스테이지(56)에 대향하여 배치되며 3차원 프린터 헤드(10)에서 토출되는 조형 용융액이 스테이지(56)에 적층되면서 입체물(11)을 형성한다.The three-dimensional printer head 10 is disposed in the internal space of the printer main body 54 and discharges the molding melt onto the stage 56 to form a solid body 11. [ The three-dimensional printer head 10 is disposed opposite to the stage 56 and the molding melt discharged from the three-dimensional printer head 10 is stacked on the stage 56 to form a solid body 11.

이송기구(58)에는 3차원 프린터 헤드(10)가 결합되며, 이송기구(58)에 의해 3차원 프린터 헤드(10)가 3차원적으로 이동하면서 스테이지(56) 상에 조형 용융액을 토출하여 입체물(11)을 형성하게 된다.The three-dimensional printer head 10 is coupled to the conveying mechanism 58. The three-dimensional printer head 10 is three-dimensionally moved by the conveying mechanism 58 to eject the molding melt onto the stage 56, (11).

한편, 3차원 프린터(60)는, 상술한 3차원 프린터 헤드(10)의 무게를 측정하는 헤드중량 측정부(미도시)를 포함할 수 있다. 히팅부의 가열에 따라 조형 필라멘트(12)가 액체 상태의 조형 용융액으로 상변화가 이루어지는 경우 물리적으로 중량이 변동이 발생하게 되는데, 히팅부에서의 조형 용융액의 온도 측정과 함께 3차원 프린터 헤드(10)의 무게를 측정하여 3차원 프린터 헤드(10)의 무게의 변화가 일어날 때의 조형 용융액(13)의 온도를 해당 조형 필라멘트(12)의 최적의 용융 온도를 선정할 수 있다.On the other hand, the three-dimensional printer 60 may include a head weight measuring unit (not shown) for measuring the weight of the three-dimensional printer head 10 described above. When the shaping filament 12 is phase-changed into a liquid molding melt in accordance with the heating of the heating portion, the weight of the molding filament 12 physically varies. The temperature of the molding melt in the heating portion is measured, The optimum melting temperature of the shaping filament 12 can be selected by measuring the temperature of the molding melt 13 when the weight of the three-dimensional printer head 10 changes.

그리고, 3차원 프린팅 과정에서 프린팅에 오류가 발생하는 경우 이미 조형된 입체물(11)이 폐기될 수 있는데 이는 고가의 조형 소스의 낭비를 초래한다. 이와 같이, 프린팅 오류에 의해 생성된 입체 폐기물을 재활용하여 조형 필라멘트(12)를 제조하는 것이 가능하다. 이러한 다양한 재질로 이루어진 입체 폐기물을 혼합하여 조형 필라멘트(12)를 제조하는 경우 재활용된 조형 필라멘트(12)의 용융온도를 결정하기가 쉽게 않다. If an error occurs in the printing in the 3D printing process, the already formed stereoscopic object 11 may be discarded, which causes a waste of the expensive molding source. In this manner, it is possible to manufacture the shaping filament 12 by recycling the three-dimensional waste produced by the printing error. It is difficult to determine the melting temperature of the recycled molded filament 12 when the molded filament 12 is manufactured by mixing the three-dimensional wastes made of various materials.

본 실시예에서는 복수의 히팅부에 의해 조형 필라멘트(12)를 용융하는 과정에서 각 히팅부에서의 조형 용융액(13)의 온도 측정과 함께 3차원 프린터 헤드(10)의 무게를 측정하여 3차원 프린터 헤드(10)의 무게의 변화가 일어날 때의 조형 용융액의 온도를 해당 조형 필라멘트(12)의 최적의 용융 온도를 선정한다. In the present embodiment, in the process of melting the shaped filament 12 by a plurality of heating portions, the temperature of the molding melt 13 in each heating portion is measured and the weight of the three-dimensional printer head 10 is measured, The temperature of the molding melt at the time when the weight of the head 10 changes is selected as the optimum melting temperature of the shaping filament 12.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)를 포함하는 3차원 프린팅 펜(70)을 간략히 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)를 포함하는 3차원 프린팅 펜(70)의 사용 상태를 도시한 도면이다.FIG. 4 is a schematic view illustrating a three-dimensional printing pen 70 including a three-dimensional printer head 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross- Dimensional printing pen 70 including the printing unit 10 shown in FIG.

도 4 및 도 5에는, 3차원 프린터 헤드(10), 입체물(11), 조형 필라멘트(12), 조형 용융액(13), 헤드 본체(14), 이동로(16), 노즐부(18), 노즐관(20), 노즐촉(22), 토출로(23), 가열유닛(24), 히팅부(26), 온도센서(28), 제1 구동부(30), 제2 구동부(32), 제1 모터(34), 제1 가동휠(36), 제1 아이들러(38), 제2 모터(40), 제2 가동휠(42), 제2 아이들러(44), 이동량 측정부(46), 모터 엔코더(47), 제1 근접 스위치(48), 제2 근접 스위치(50), 조작부(62), 펜 하우징(64), 3차원 프린팅 펜(70)이 도시되어 있다.4 and 5 show the three-dimensional printer head 10, the three-dimensional object 11, the shaping filament 12, the molding melt 13, the head body 14, the moving path 16, the nozzle portion 18, The nozzle tube 20, the nozzle choke 22, the discharge passage 23, the heating unit 24, the heating unit 26, the temperature sensor 28, the first driving unit 30, the second driving unit 32, The first motor 34, the first movable wheel 36, the first idler 38, the second motor 40, the second movable wheel 42, the second idler 44, the movement amount measuring unit 46, A motor encoder 47, a first proximity switch 48, a second proximity switch 50, an operating portion 62, a pen housing 64, and a three-dimensional printing pen 70 are shown.

상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 3차원 프린터 헤드(10)는 헤드 본체(14) 내부에 구동부가 내장되어 있기 때문에 모듈화가 가능하고, 모듈화된 3차원 프린터 헤드(10)를 펜 형태의 프린팅 장치에 장착하여 3차원 프린팅 펜(70)을 구성할 수 있다.As described above, in the three-dimensional printer head 10 according to the present embodiment, since the driving unit is built in the head main body 14, the three-dimensional printer head 10 can be modularized, So that the three-dimensional printing pen 70 can be constructed.

본 실시예에 따른 3차원 프린팅 펜(70)은, 사용자가 손에 쥐고 3차원 공간 상에 입체물(11)을 프린팅하는 3차원 프린팅 펜(70)으로서, 사용자가 손으로 그립하며 조형 필라멘트(12)를 전진 또는 후진시키는 조작부(62)가 구비된 펜 하우징(64)과; 상기 펜 하우징(64)에 내장되며, 조작부(62)의 작동에 따라 조형 용융액(13)을 토출하는 상술한 3차원 프린터 헤드(10)를 포함한다.The three-dimensional printing pen 70 according to the present embodiment is a three-dimensional printing pen 70 for holding a user in the hand and printing a solid object 11 on a three-dimensional space, A pen housing 64 provided with an operating portion 62 for advancing or retracting the pen housing 64; Dimensional printer head 10 which is built in the pen housing 64 and discharges the molding melt 13 in accordance with the operation of the operating part 62. [

3차원 프린팅 펜(70)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 손에 쥐고 조작부(62)에 작동에 따라 조형 용융액(13)을 토출하거나 중단시켜 3차원 공간 상에 입체물(11)을 프린팅할 수 있다. 조작부(62)에는 조형 필라멘트(12)를 전진시키거나 후진시키도록 전진 버튼, 후진 버튼 등이 구비될 수 있으며, 사용자가 3차원 프린팅 펜(70)을 손에 쥔 상태에서 전진 버튼이나 후진 버튼을 눌러 조형 용융액(13)을 토출하면서 입체물(11)을 형성하게 된다.4, the three-dimensional printing pen 70 has a structure in which a user holds the stereoscopic material 11 on the three-dimensional space by releasing or stopping the molding melt 13 in accordance with the operation on the operating part 62 Printing can be done. The operation unit 62 may be provided with a forward button or a backward button for moving the shaping filament 12 forward or backward. When the user holds the three-dimensional printing pen 70 in the hand, the forward button or the backward button So that the solidified material 11 is formed while ejecting the molding melt 13.

조형 필라멘트(12)는 필라멘트 공급릴에 권선된 상태에서 3차원 프린팅 펜(70)에 공급되거나, 일정 길이의 조형 필라멘트(12)(예를 들면, 30cm 길이의 조형 필라멘트(12))를 개별적으로 삽입하면서 공급할 수 있다. The shaping filament 12 is supplied to the three-dimensional printing pen 70 in a state of being wound on the filament supply reel or the shaping filament 12 (for example, the shaping filament 12 having a length of 30 cm) It can be supplied while being inserted.

일정 길이의 조형 필라멘트(12)를 개별적 삽입하면서 공급하는 경우 상술한 조형 필라멘트(12)의 끊김 상태와 유사한 상황이 발생할 수 있고 이 경우 두 개의 구동부(30, 32)에 의해 내부의 조형 필라멘트(12)를 용이하게 제거할 수 있다.In the case of supplying the shaped filaments 12 with a certain length while inserting the shaped filaments 12 separately, a situation similar to the disconnected state of the shaping filaments 12 may occur. In this case, the two shaped driving filaments 12, Can be easily removed.

펜 하우징(64)에는 조형 필라멘트(12)를 전진 또는 후진시키는 조작부(62)가 구비될 수 있으며, 사용자에 의해 그립되는 부분이다. 사용자가 손으로 직접 쥐고 3차원 입체물(11)을 조형하기 때문에 사용 중 손에 이탈되지 않도록 그립감이 좋게 펜 하우징(64)을 형성할 필요가 있다. 펜 하우징(64)의 내부에는 상술한 3차원 프린터 헤드(10)가 내장되어 있으며 펜 하우징(64)의 조작부(62)의 조작에 따라 조형 필라멘트(12)가 전진하거나 후진되도록 조작부(62)와 제어부가 전기적으로 연결된다.The pen housing 64 may be provided with a manipulation part 62 for advancing or retracting the shaping filament 12 and is a part gripped by the user. It is necessary to form the pen housing 64 with a good grip feeling so that the user can grip the hand and hold the three-dimensional solid object 11, so that the pen housing 64 is not detached from the hand during use. The three dimensional printer head 10 described above is built in the pen housing 64 and the operation portion 62 and the operation portion 62 are moved forward and backward in accordance with the operation of the operating portion 62 of the pen housing 64 The control unit is electrically connected.

이외의 구성요소는 상술한 바와 같거나 유사하므로 그 설명을 생략한다.The other constituent elements are the same as or similar to those described above, and the description thereof will be omitted.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10: 3차원 프린터 헤드 12: 조형 필라멘트
13: 조형 용융액 14: 헤드 본체
16: 이동로 18: 노즐부
20: 노즐관 21: 유입로
22: 노즐촉 23: 토출로
24: 가열유닛 26: 히팅부
28: 온도센서 30, 32: 구동부
34, 40: 모터 36, 42: 가동휠
38, 44: 아이들러 46: 이동량 측정부
47: 모터 엔코더 48, 50: 근접 스위치
52: 필라멘트 공급릴 54: 프린터 본체
56: 스테이지 58: 이송기구
60: 3차원 프린터 62: 조작부
64: 펜 하우징 70: 3차원 프린팅 펜10: three-dimensional printer head 12: shaped filament
13: Molded melt 14: Head body
16: moving path 18: nozzle part
20: Nozzle tube 21: Inflow path
22: nozzle tack 23: discharge path
24: heating unit 26: heating unit
28: temperature sensor 30, 32:
34, 40: motor 36, 42:
38, 44: idler 46:
47: motor encoder 48, 50: proximity switch
52: filament supply reel 54: printer main body
56: stage 58:
60: three-dimensional printer 62:
64: pen housing 70: three-dimensional printing pen

Claims (11)

3차원 공간 상에 조형 융용액을 토출하여 입체물을 조형하는 3차원 프린터 헤드로서,
조형 필라멜트가 삽입되어 이동하는 이동로가 형성되는 헤드 본체와;
상기 헤드 본체의 선단에 결합되고 상기 조형 필라멘트의 조형 용융액을 토출하는 노즐부와;
상기 노즐부를 가열하여 상기 조형 필라멘트를 용융하여 상기 조형 용융액을 형성하는 가열유닛과;
상기 노즐부의 전단에 서로 이격되도록 상기 헤드 본체에 내장되며, 정, 역회전에 따라 상기 조형 필라멘트를 전진 또는 후진시키는 제1 모터와 제2 모터를 각각 구비하는 제1 구동부 및 제2 구동부와;
상기 조형 필라멘트의 이동량을 측정하는 이동량 측정부와;
상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부 중 어느 하나 이상의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는, 3차원 프린터 헤드.
A three-dimensional printer head for forming a three-dimensional object by discharging a molding melt onto a three-dimensional space,
A head main body having a traveling path through which the molded pillar melts are inserted and moved;
A nozzle unit coupled to a front end of the head body and discharging the molding melt of the shaping filament;
A heating unit for heating the nozzle unit to melt the molding filaments to form the molding melt;
A first driving unit and a second driving unit installed in the head body so as to be spaced apart from each other at a front end of the nozzle unit and having a first motor and a second motor for advancing or retracting the shaping filament according to forward and reverse rotation;
A movement amount measuring unit for measuring a movement amount of the shaping filament;
And a controller for controlling at least one of the first driver and the second driver.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 조형 필라멘트가 인장되도록 상기 제1 모터와 상기 제2 모터를 회전시켜 상기 조형 필라멘트의 인장강도를 산정하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 프린터 헤드.
The method according to claim 1,
Wherein,
And a calculating unit for calculating a tensile strength of the shaping filament by rotating the first motor and the second motor so that the shaping filament is pulled.
제1항에 있어서,
상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부 각각에 인접하여 배치되어 상기 조형 필라멘트의 위치 여부를 측정하는 근접 스위치를 더 포함하는, 3차원 프린터 헤드.
The method according to claim 1,
Further comprising a proximity switch disposed adjacent to each of the first driver and the second driver to measure the position of the shaping filament.
제1항에 있어서,
상기 이동량 측정부는, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터 중 어느 하나 이상의 회전량을 측정하는 모터 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는, 3차원 프린터 헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the movement amount measuring unit includes a motor encoder for measuring an amount of rotation of any one of the first motor and the second motor.
제1항에 있어서,
상기 노즐부는,
상기 조형 필라멘트가 삽입되는 이동로가 형성되는 노즐관과, 상기 노즐관의 단부에 배치되어 상기 조형 용융액이 토출되는 노즐촉을 포함하며,
상기 가열유닛은,
상기 노즐관의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 상기 조형 필라멘트를 용융하여 액상의 조형 용융액을 만드는 복수의 히팅부를 포함하는, 3차원 프린터 헤드.
The method according to claim 1,
In the nozzle unit,
And a nozzle cap disposed at an end of the nozzle tube and through which the molding melt is discharged,
The heating unit includes:
And a plurality of heating portions spaced apart from each other along the longitudinal direction of the nozzle tube to melt the shaped filament to form a liquid molding melt.
제5항에 있어서,
상기 복수의 히팅부 각각에는 상기 조형 용융액의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 것을 특징으로 하는, 3차원 프린터 헤드.
6. The method of claim 5,
Wherein each of the plurality of heating portions is provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the molding melt.
제1항에 있어서,
상기 노즐관은 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 3차원 프린터 헤드.
The method according to claim 1,
Wherein the nozzle tube is made of a metal material having a high thermal conductivity.
내부 공간이 구획되는 프린터 본체와;
상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되는 스테이지와;
상기 프린터 본체의 상기 내부 공간에 배치되며 상기 스테이지 상에 조형 용융액을 토출하여 입체물을 형성하는 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 3차원 프린터 헤드와;
상기 3차원 프린터 헤드가 결합되며, 상기 3차원 프린터 헤드를 이송하는 이송기구를 포함하는, 3차원 프린터.
A printer body in which an internal space is defined;
A stage disposed in the internal space of the printer body;
The three-dimensional printer head according to any one of claims 1 to 7, which is disposed in the internal space of the printer main body and discharges the molding melt on the stage to form a solid body;
Wherein the three-dimensional printer head is coupled to the three-dimensional printer head, and wherein the three-dimensional printer head is coupled to the three-dimensional printer head.
제8항에 있어서,
상기 3차원 프린터 헤드의 무게를 측정하는 헤드중량 측정부를 더 포함하는, 3차원 프린터.
9. The method of claim 8,
And a head weight measuring section for measuring the weight of the three-dimensional printer head.
제8항에 있어서,
상기 조형 필라멘트가 권선되며, 상기 조형 필라멘트를 상기 3차원 프린터 헤드로 공급하는 필라멘트 공급릴을 더 포함하는, 3차원 프린터.
9. The method of claim 8,
Further comprising a filament supply reel to which the shaping filament is wound and supplies the shaping filament to the three-dimensional printer head.
사용자가 손에 쥐고 3차원 공간 상에 입체물을 프린팅하는 3차원 프린팅 펜으로서,
상기 사용자가 손으로 그립하며, 조형 필라멘트를 전진 또는 후진시키는 조작부가 구비된 펜 하우징과;
상기 펜 하우징에 내장되며, 상기 조작부의 작동에 따라 조형 용융액을 토출하는 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 3차원 프린터 헤드를 포함하는, 3차원 프린팅 펜.
1. A three-dimensional printing pen for holding a user's hand and printing a three-dimensional object on a three-dimensional space,
A pen housing having a manipulation part for gripping the user by hand and for moving the shaping filament forward or backward;
The three-dimensional printing pen according to any one of claims 1 to 7, which is embedded in the pen housing and discharges the molding melt according to the operation of the operating portion.
KR1020160072613A 2016-06-10 2016-06-10 Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen KR101887928B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160072613A KR101887928B1 (en) 2016-06-10 2016-06-10 Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160072613A KR101887928B1 (en) 2016-06-10 2016-06-10 Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170139952A true KR20170139952A (en) 2017-12-20
KR101887928B1 KR101887928B1 (en) 2018-09-06

Family

ID=60931679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160072613A KR101887928B1 (en) 2016-06-10 2016-06-10 Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101887928B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102012772B1 (en) * 2018-07-17 2019-08-21 전지혁 Extruder and material supplied thereto
KR102157979B1 (en) * 2020-01-10 2020-09-18 고경자 3D pens with multiple colors
KR102213672B1 (en) * 2020-09-28 2021-02-05 김두만 Craft coloring device
KR20210027748A (en) * 2019-09-03 2021-03-11 비즈텍코리아 주식회사 3d printer for capable to discharge precise volume
KR20210083803A (en) * 2019-12-27 2021-07-07 비즈텍코리아 주식회사 3d printer for capable to discharge precise volume and controlling method thereof
WO2023184718A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 Jiangsu Haoyu Electronic Technology Co., Ltd Handheld 3d drawing arrangement and reciprocating filament moving system and filament moving method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200071860A (en) * 2018-12-05 2020-06-22 이성웅 3D printing pen with multicolor forming
KR102424705B1 (en) * 2021-02-18 2022-07-22 심재영 Assembled 3D pen with air-cooled structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150003106U (en) * 2012-12-05 2015-08-17 와블웍스, 인크. Hand-held three-dimensional drawing device
KR101572185B1 (en) * 2014-02-21 2015-11-26 (주) 디토스 Apparatus and method for automatic monitoring of filament feeding in FDM 3D printer
KR20150137153A (en) * 2014-05-28 2015-12-09 (주) 디토스 Apparatus and method for automatic loading and unloading of filament in 3D printer
WO2016014543A1 (en) * 2014-07-22 2016-01-28 Stratasys, Inc. Gear-based liquefier assembly for additive manufacturing system, and methods of use thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150003106U (en) * 2012-12-05 2015-08-17 와블웍스, 인크. Hand-held three-dimensional drawing device
KR101572185B1 (en) * 2014-02-21 2015-11-26 (주) 디토스 Apparatus and method for automatic monitoring of filament feeding in FDM 3D printer
KR20150137153A (en) * 2014-05-28 2015-12-09 (주) 디토스 Apparatus and method for automatic loading and unloading of filament in 3D printer
WO2016014543A1 (en) * 2014-07-22 2016-01-28 Stratasys, Inc. Gear-based liquefier assembly for additive manufacturing system, and methods of use thereof

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102012772B1 (en) * 2018-07-17 2019-08-21 전지혁 Extruder and material supplied thereto
KR20210027748A (en) * 2019-09-03 2021-03-11 비즈텍코리아 주식회사 3d printer for capable to discharge precise volume
KR20210083803A (en) * 2019-12-27 2021-07-07 비즈텍코리아 주식회사 3d printer for capable to discharge precise volume and controlling method thereof
KR102157979B1 (en) * 2020-01-10 2020-09-18 고경자 3D pens with multiple colors
KR102213672B1 (en) * 2020-09-28 2021-02-05 김두만 Craft coloring device
WO2023184718A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 Jiangsu Haoyu Electronic Technology Co., Ltd Handheld 3d drawing arrangement and reciprocating filament moving system and filament moving method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101887928B1 (en) 2018-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101887928B1 (en) Three dimensional print head, three dimensional printer and three dimensional printing pen
KR101681203B1 (en) Apparatus for feeding/discharging filament for 3D printer
EP3299151B1 (en) Three-dimensional printer head for discharging multiple molding melt solutions and three-dimensional printer comprising same
US8512024B2 (en) Multi-extruder
KR101441030B1 (en) Extruder for 3-dimentional printer
US11104120B2 (en) Three-dimensional printing system, three-dimensional printing method, molding device, fiber-containing object, and production method thereof
JP6170542B2 (en) Hand-held 3D drawing device
WO2017150186A1 (en) Three-dimensional printing apparatus and three-dimensional printing method
US20170190109A1 (en) Multi-filament three-dimensional printing
US20180207869A1 (en) Apparatus for driving filament spool of 3d printer
KR101682599B1 (en) a method for automatic loading and unloading of filament in 3D printer
US20140120196A1 (en) Quick-release extruder
JP6803822B2 (en) Filament heater configured to facilitate heat treatment of filaments for extruder heads in 3D object printers
JP6527539B2 (en) Three-dimensional printing method and three-dimensional printing apparatus
KR101679194B1 (en) Multi color 3d printer
KR101719245B1 (en) The material feeding device and method for 3d printer
KR20150126120A (en) The material feeding device and method for 3d printer
KR20170122557A (en) Three dimensional printer using solid modeling pellet
WO2016030761A2 (en) Method of 3d printing and pen therefor
KR20170056836A (en) Extruder for 3d printer and multicolor 3d printer with the same
KR101645250B1 (en) Apparatus for feeding/discharging filament for 3D printer
KR101720684B1 (en) Extruding System for filament in 3D printer
KR20170096357A (en) Apparatus for detecting filament of 3D printer
KR102272626B1 (en) Supply Apparatus of Filament for 3D Printer
CN206344462U (en) 3D printer extruder structure

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant