KR101764058B1 - Metal filament for 3D printer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속합금 필라멘트(650)를 유도 가열코일(620)의 내부에 형성한 노즐(610)로 투입하고 녹이고 압출하여 유사한 온도로 가열된 챔버(500)의 내부에서 3차원으로 적층 하는 금속합금 필라멘트를 사용한 3D 프린터에 관한 것으로,
본 발명은 노즐의 외각을 원형으로 감싸며 내부에 냉각통로를 형성한 유도 가열코일로 가열된 노즐에 금속합금 필라멘트를 이송모터와 연결된 이송기어로 강제로 투입한다.
금속합금 적층 물(520)의 산화방지를 위하여 불활성 가스가 주입되고 외부와 열과 공기가 차단되고 가열된 챔버(500)의 내부에 설치되어 노즐과 상대적으로 3차원으로 이동하는 바닥 판(510)에 노즐에서 용해되어 압출된 금속합금 필라멘트(650)를 한 층씩 적층 하여 견고하게 부착되고 변형이 적은 금속합금 필라멘트용 3D프린터를 제공한다.The metal alloy filament 650 is injected into a nozzle 610 formed in the induction heating coil 620 and melted and extruded to form a metal alloy A 3D printer using a filament,
In the present invention, a metal alloy filament is forcedly fed into a feed gear connected to a feed motor to a nozzle heated by an induction heating coil which surrounds an outer periphery of the nozzle and forms a cooling passage therein.
An inert gas is injected to prevent the oxidation of the metal alloy stack 520 and the bottom plate 510 is installed inside the heated chamber 500 to block external heat and air and move in three dimensions relative to the nozzle The present invention provides a 3D printer for metal alloy filament that is formed by laminating layers of metal alloy filaments (650) melted and extruded from nozzles and firmly adhered thereto and being less deformed.
Description
본 발명은 금속합금 필라멘트(650)를 노즐(600)에서 용해하고 압출하여 바닥 판(510)에 3차원 적층 물(520)을 생성하는 3D 프린터에 관한 것으로,The present invention relates to a 3D printer for dissolving and extruding a metal alloy filament (650) in a nozzle (600) to produce a three-dimensional laminate (520) on a bottom plate (510)
보다 상세하게는 고주파 유도 가열코일(620)로 노즐을 가열하고 금속합금 필라멘트를 용해하고 압출하여 유사한 온도로 가열된 챔버(500) 내부의 하부 위치에 설치한 바닥 판에 한 층씩 적층 하므로 상호 간의 견고한 부착과 변형을 최소한 하는 금속합금 필라멘트용 3D 프린터에 관한 것이다.More specifically, since the nozzles are heated by the high frequency
종래의 3D 프린터는 히터 또는 고주파 유도가열을 이용하여 가열된 노즐에 공급된 열가소성 플라스틱 필라멘트 또는 금속합금 필라멘트를 녹여서 압출하고 바닥 판에 한 층씩 적층하여 3차원 조형물이 완성된다.In a conventional 3D printer, a thermoplastic plastic filament or a metal alloy filament supplied to a nozzle heated by a heater or high-frequency induction heating is melted and extruded, and a layer is layered on the bottom plate to complete a three-dimensional molding.
일반 3D 프린터는 노즐에서 용해된 플라스틱 필라멘트 또는 금속합금 필라멘트를 외부와 열린 공간에서 가열된 바닥 판에 한 층씩 적층 하므로 3차원 적층 물과 필라멘트의 상호 간의 격심한 온도차이에 의하여 상호 간의 부착이 취약하고 3차원 조형물의 냉각으로 인한 수축작용으로 변형이 심한 단점이 있었다.In general 3D printers, plastic filaments or metal alloy filaments dissolved in the nozzles are layered on the heated bottom plate in the open space, so that adhesion between the three-dimensional laminate and the filaments is weak due to a severe temperature difference between them And there is a disadvantage that the deformation is severe due to the contraction action due to the cooling of the three-dimensional molding.
그러나 본 발명은 노즐과 유사한 온도로 가열된 챔버의 내부에 설치한 바닥 판에 금속합금 필라멘트를 고주파 유도 가열코일로 가열된 노즐에서 녹여서 압출하여 한 층씩 적층 하므로 3차원 적층 물의 상호 간의 견고한 부착과 수축작용으로 인한 변형을 작게 하는 것이다.However, in the present invention, metal alloy filaments are melted in a nozzle heated by a high-frequency induction heating coil on a bottom plate installed in a chamber heated to a temperature similar to that of a nozzle, and are extruded one by one so that solid adhesion and shrinkage And the deformation due to the action is reduced.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도 1에 제시한 바와 같이 In order to achieve the above object, according to the present invention,
노즐의 외부를 나선형으로 감싼 유도 가열코일(620)에 고주파 발생기(660)에서 발생한 유도 가열전류를 공급하여 노즐을 가열한다. An induction heating current generated in the
전후, 좌우로 슬라이딩하는 하부 슬라이더 베드(200)의 상단위치에 외부와 열과 공기가 차단하고 히터로 가열된 챔버(500)를 설치한다.A
상하로 슬라이딩하는 상부 슬라이더 베드(300)에 부착된 파이프 형상의 노즐 몸체(600)의 하부에 노즐을 설치한다.A nozzle is installed at a lower portion of a pipe-
노즐에서 용해되어 압출되는 금속합금 필라멘트가 챔버의 내부의 하부 위치에 설치하여 노즐과 상대적으로 3차원으로 이동하는 바닥 판(510)에 한 층씩 적층 하여 3차원 적층 물(520)을 생성하는 것을 특징으로 한다.The metal alloy filament melted and extruded in the nozzle is installed at a lower position inside the chamber, and is laminated one by one on the
외부공기와 열이 차단되고 가열된 챔버(500)의 내부에 불활성 가스통(700)에서 생성된 가스를 공급하여 금속합금 3차원 적층 물의 산화를 방지한다.External air and heat are blocked and gas generated in the
본 발명은 용해되어 노즐에서 압출된 금속합금 필라멘트와 유사한 온도로 가열된 챔버의 내부에서 한 층씩 적층 하므로 상호 간의 견고한 부착과 변형이 적은 3차원 적층 물을 형성할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of forming a three-dimensional laminate with less solid adhesion and less deformation between layers because the layers are laminated one by one inside the chamber heated to a temperature similar to that of the metal alloy filament melted and extruded from the nozzle.
도 1은 본 발명 금속합금 필라멘트용 3차원 프린터의 전면 사시도.
도 2는 본 발명 금속합금 필라멘트용 3차원 프린터의 후면 사시도.
도 3은 본 발명 3차원 프린터의 챔버와 노즐 몸체의 위치 이동도.
도 4는 본 발명 금속합금 필라멘트용 3차원 프린터의 노즐 몸체 구성도.
도 5는 본 발명 금속합금 필라멘트용 3차원 프린터의 노즐 상세도.
도 6는 본 발명 금속합금 필라멘트용 3차원 프린터의 슬라이딩 부쉬 상세도.1 is a front perspective view of a three-dimensional printer for metal alloy filament according to the present invention.
2 is a rear perspective view of a three-dimensional printer for metal alloy filament according to the present invention.
FIG. 3 is a positional view of a chamber and a nozzle body of a three-dimensional printer according to the present invention. FIG.
4 is a block diagram of a nozzle body of a three-dimensional printer for metal alloy filament according to the present invention.
5 is a detailed view of a nozzle of a three-dimensional printer for metal alloy filament according to the present invention.
6 is a detailed view of a sliding bush of a three-dimensional printer for metal alloy filament according to the present invention.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1에 제시한 바와 같이,As shown in Figure 1,
메인프레임(100)의 하부에 설치한 전후, 좌우로 이동하는 하부 슬라이딩 베드(200)의 상단위치에 전면에 문짝을 설치하고 단열재를 내장한 외부 벽면을 구비한 챔버(500)를 설치한다.A
노즐에서 압출된 금속합금 필라멘트와 유사한 온도의 바닥 판(520)을 챔버의 내부의 하부위치에 설치하여 3차원 적층 물(520)과 견고한 부착을 유도한다.A
수직프레임(400)의 상부의 중앙위치에 상하로 이동하는 상부 슬라이딩 베드(300)에 파이프 형상의 노즐 몸체(600)를 설치한다. A
메인프레임(100)에 설치한 4개의 기둥 위에 부착되고 챔버와 분리된 뚜껑 판(550)의 상부 중앙위치에 파이프 형상의 노즐 몸체(600)의 이동통로를 중앙에 형성한 슬라이딩 부쉬(560)를 설치하여 상하 이동을 도모한다.A
파이프 형상의 노즐 몸체의 하부에 위치한 노즐의 외부를 감싸며 나선형으로 형성한 고주파 유도 가열코일(620)을 부착하여 노즐을 가열한다.The nozzle is heated by attaching a high frequency
원형 릴(651)에서 출발한 금속합금 필라멘트를 노즐에서 용해하고 압출하여 노즐과 상대적으로 3차원으로 이동하는 바닥 판에 한 층씩 적층 하여 3차원 적층 물을 생성한다.The metal alloy filament starting from the
도 2에 제시한 바와 같이,As shown in FIG. 2,
고주파 전원발생기(800)에서 생성된 고주파 전력을 연결선(350)을 통하여 고주파 발생기(660)로 공급하고 노즐 몸체(600)에 형성한 내부 파이프를 관통하여 하부에 위치한 유도 가열코일에 공급한다. The high frequency power generated by the high
금속합금 필라멘트의 산화의 방지를 위하여 불활성 가스통(700)에서 발생한 가스를 호스를 통하여 챔버의 내부로 공급하여 노즐에서 용해되어 압출된 고온의 금속합금 필라멘트의 산화 피박을 방지하여 적층 시 서로 견고한 결합을 유도한다.In order to prevent the oxidation of the metal alloy filament, gas generated from the
냉각기(900)에서 발생한 냉각수를 과열방지를 위하여 연결호스를 통하여 슬라이딩 부쉬(560)에 공급하고 또한, 연결선(350)을 통하여 노즐 몸체의 내부에 수직방향으로 형성한 내부 파이프(640)를 관통하여 냉각 통(630)에 공급한다.The cooling water generated in the
도 3은 챔버와 노즐 몸체의 위치이동을 표현한 것으로,3 illustrates the movement of the chamber and the nozzle body,
전후, 좌우로 이동하는 하부 슬라이딩 베드(200) 위에 전면에 문짝을 설치하고 단열재를 내장한 외부 벽면을 형성한 챔버(500)의 내부 하부위치에 바닥 판을 설치한다.A door is installed on the front side of the lower sliding
상하로 이동하는 상부 슬라이더 베드(300)에 부착된 파이프 형상의 노즐 몸체(600)를 슬라이딩하는 통로를 중앙에 형성한 슬라이딩 부쉬(560)에 삽입한다.A passage for sliding the pipe-
메인프레임과 4개의 기둥 위에 부착되고 챔버의 외부 벽면과 분리된 단열재를 내장한 뚜껑 판(550)의 상부 중앙위치에 슬라이딩 부쉬를 부착한다. A sliding bush is attached to the main frame and the upper central position of the
위와 같은 구조로 파이프 형상의 노즐 몸체의 하부에 설치한 노즐과 상대적으로 3차원으로 이동하는 바닥 판(510)에 노즐에서 용해되어 압출된 금속합금 필라멘트를 한 층씩 적층 하여 3차원 적층 물(520)을 생성한다.The three-
도 4는 노즐 몸체(600)의 전체 구성을 표현한 것으로,4 is a view showing the entire configuration of the
원형 릴(651)에서 출발한 금속합금 필라멘트(650)는 노즐 몸체의 상단에 위치한 이송모터와 연결된 이송기어(652)를 이용하여 파이프 형상의 노즐 몸체의 내부를 관통하여 하단에 위치한 노즐(610)로 이송한다.The
노즐 몸체의 상단에 설치한 고주파 발생기(660)에서 생성된 고주파 전류를 고정전극(680)을 통하여 하단에 설치한 유도가열 코일(620)에 공급한다.The high frequency current generated by the
노즐 몸체의 상단에 설치한 연결선(350)에 출발한 냉각수 호스(670)를 수직방향으로 형성한 내부 파이프(640)와 연결하여 노즐 몸체의 하부에 위치한 냉각수 내부통로를 내부에 형성한 유도가열 코일(620)과 냉각 통(630)에 냉각수를 공급한다.An induction heating coil to form a cooling water internal passage in connected to a
챔버의 상부에 설치한 뚜껑 판(550)의 상부 중앙위치에 부착한 슬라이딩 부쉬(560)에 냉각수 발생기(900)에서 생성한 냉각수를 공급한다.The cooling water generated by the
도 5는 노즐의 구성을 표현한 것으로,5 is a view showing a configuration of a nozzle,
냉각수 내부통로를 내부에 구비하고 유도 가열 코일(620)과 열 전대 온도센서(690)의 관통통로를 내부에 수직으로 형성한 냉각 통(630)을 파이프 형상의 노즐 몸체(600)의 하단에 형성한다.A
노즐 몸체의 내부에 형성한 내부 파이프(640)를 관통한 냉각수는 냉각 통의 내부에 투입되어 회전하고 상부로 배출되어 노즐 몸체 하단부의 과열을 방지한다.The cooling water passing through the
금속합금 필라멘트(650)는 파이프 형상의 노즐 몸체의 내부를 수직으로 관통하고 냉각 통(630)의 중앙에 형성한 통로를 관통하여 노즐(610)에 투입된다.The
고주파발생기(660)에서 생성된 고주파 전류는 고정전극(680)과 연결된 냉각 통(630)의 내부에 형성한 외부와 절연된 수직통로(641)를 관통하여 하부에 설치한 유도 가열 코일(620)에 공급한다.The high frequency current generated by the
'C' 형상의 클립(691)의 중심부에 형성한 구멍을 노즐의 상단부에 삽입하여 볼트 조임으로 부착한다. A hole formed at the center of the 'C' shaped
'C' 형상의 클립의 내부에 형성한 수직 구멍에 열 전대 온도센서(690)를 삽입, 부착하고 신호전선은 냉각 통의 내부에 형성한 수직통로를 관통하여 상단으로 연결한다.A
도 6은 챔버의 뚜껑 판에 구비한 슬라이딩 부쉬의 구성을 표현한 것으로,6 is a view showing the configuration of the sliding bush provided on the lid plate of the chamber,
슬라이딩 부쉬(560)의 중앙 위치에 파이프 형상의 노즐 몸체의 통로를 형성하고 하단 위치에 원형 테두리를 형성하여 단열재를 내장한 뚜껑 판(550)과 볼트(590)로 연결한다.A passage of a nozzle body of a pipe shape is formed at the center of the sliding
슬라이딩 부쉬의 외부 수직 벽면에 냉각수 원형통로를 형성하고 양옆에 구비한 냉각수 투입(570)과 배출(580)용 호스 연결구에 냉각기에서 생성된 냉각수를 공급하여 노즐 몸체의 과열을 방지한다. A cooling water circulation passage is formed on the outer vertical wall surface of the sliding bush and coolant generated from the cooler is supplied to the hose connection ports for the
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명*
100 : 메인 프레임 200 : 하부 슬라이딩 베드
300 : 상부 슬라이드 베드 350 : 연결선 400 : 수직 프레임
500 : 챔버 510 : 바닥 판 520 : 3차원 적층 물
550 : 챔버 뚜껑 판 560 : 슬라이딩 부쉬 570 : 투입구
580 : 배출구 590 : 연결 볼트
600 : 노즐 몸체 610 : 노즐 620 : 유도 가열코일
630 : 냉각통 640 : 내부 파이프 641 : 수직통로
650 : 금속합금 필라멘트 651 : 원형 릴 652 : 이송기어
660 : 고주파 발생기 670 : 냉각수 호스 680 : 고정전극
690 : 열전대 온도센서 691 : 'C' 형 클립
700 : 불활성 가스통 800 : 고주파 전원 발생기 900 : 냉각수 발생기BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
100: Main frame 200: Lower sliding bed
300: upper slide bed 350: connecting line 400: vertical frame
500: chamber 510: bottom plate 520: three-dimensional laminate
550: chamber lid plate 560: sliding bushing 570:
580: Outlet 590: Connecting bolt
600: nozzle body 610: nozzle 620: induction heating coil
630: cooling trough 640: inner pipe 641: vertical passage
650: metal alloy filament 651 : round reel 652: feed gear
660: High frequency generator 670: Cooling water hose 680: Fixed electrode
690: Thermocouple temperature sensor 691: 'C' type clip
700: Inert gas cylinder 800: High frequency power generator 900: Cooling water generator
Claims (5)
금속합금 필라멘트를 강제이송하는 이송모터와 연결된 이송기어 ;A feed gear connected to a feed motor for forcibly feeding the metal alloy filament;
금속합금 필라멘트를 녹이고 압출하는 유도 가열코일로 가열된 노즐;A nozzle heated by an induction heating coil for melting and extruding the metal alloy filament;
하단에 노즐을 부착한 파이프 형상의 노즐 몸체(600)가 삽입되어 상하로 슬라이딩 되도록 챔버의 뚜껑판 상부에 형성한 슬라이딩 부쉬(560);A sliding bush 560 formed on the top of the lid plate of the chamber so that the nozzle body 600 having a nozzle shape with a nozzle attached thereto is inserted and slid up and down;
챔버의 내부에 위치한 바닥 판에 3차원 적층 물이 쌓이는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속합금 필라멘트용 3D 프린터.Wherein the three-dimensional stack is stacked on a bottom plate located in the interior of the chamber.
내부에 수직방향으로 노즐과 연결된 상부의 냉각 통(630)을 냉각하기 위한 냉각수 투입과 배출용 내부 파이프(640)와 수직방향으로 노즐을 가열하기 위한 유도 가열코일 형성하고 슬라이딩 부쉬(560)에 삽입하여 상하로 슬라이딩하는 파이프 형상의 노즐 몸체(600)를 설치하는 것을 특징으로 하는 금속합금 필라멘트용 3D 프린터.An induction heating coil for heating the nozzle in the vertical direction with the inner pipe 640 for cooling water injection and discharge for cooling the upper cooling chamber 630 connected to the nozzle in the vertical direction is formed and inserted into the sliding bush 560 And a nozzle body (600) of a pipe shape sliding up and down.
챔버와 분리되고 단열재를 내장한 챔버의 뚜껑 판(550)을 챔버의 상부 위치에 설치하고 파이프 형상의 노즐 몸체(600)의 상하 이동을 위하여 슬라이딩통로를 수직방향으로 형성한 슬라이딩 부쉬(560)를 챔버의 뚜껑 판의 상단의 중앙위치에 부착하는 것을 특징으로 하는 금속합금 필라멘트용 3D 프린터. A sliding bushing 560 which is separated from the chamber and has a lid plate 550 of a chamber in which a heat insulating material is installed is installed at an upper position of the chamber and a sliding passage is formed in a vertical direction for vertically moving the pipe- Wherein the cap is attached to a central position of the upper end of the lid plate of the chamber.
노즐 몸체의 과열을 방지하기 위하여 냉각수의 내부통로를 형성하고 벽면의 양옆에 냉각수 투입과 배출용 연결구(570,580)를 구비한 슬라이딩 부쉬(560)를 설치한 것을 특징으로 하는 금속합금 필라멘트용 3D 프린터. Wherein a sliding bushing (560) having cooling water inlet and outlet ports (570, 580) is provided on both sides of the wall surface to form an internal passage of cooling water to prevent overheating of the nozzle body.
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