KR102288355B1

KR102288355B1 - 3d printing system

Info

Publication number: KR102288355B1
Application number: KR1020190138423A
Authority: KR
Inventors: 이강득
Original assignee: 이강득
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2021-08-09
Also published as: KR20210052879A

Abstract

본 발명은 적층재 필라멘트 전체를 용융시키기 위한 멜팅과정을 생략하여, 종래의 기술 대비 필라멘트의 출력속도 및 3D 출력물의 생산속도를 향상시킨 3D 프린팅 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서 필라멘트의 표면이 가열되도록 함으로써, 필라멘트 전체를 용융하는 멜팅과정을 생략하고 필라멘트의 공급과 토출이 동시에 이뤄지게 함에 따라, 필라멘트의 출력속도 및 3D 출력물의 생산속도를 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a 3D printing system that improves the output speed of the filament and the production speed of 3D output compared to the prior art by omitting the melting process for melting the entire filament of the laminate.
According to an embodiment of the present invention, the surface of the filament is heated while maintaining the solid state inside the filament, thereby omitting the melting process of melting the entire filament and simultaneously supplying and discharging the filament. It is possible to improve the printing speed and the production speed of 3D prints.

Description

3D printing system {3D PRINTING SYSTEM}

본 발명은 적층재 필라멘트 전체를 용융시키기 위한 멜팅과정을 생략하여, 종래의 기술 대비 필라멘트의 출력속도 및 3D 출력물의 생산속도를 향상시킨 3D 프린팅 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printing system that improves the output speed of the filament and the production speed of 3D output compared to the prior art by omitting the melting process for melting the entire filament of the laminate.

최근, 제품에 대한 3D 데이터를 이용하여 3D 출력물을 생산할 수 있는 3D 프린트의 사용량이 급증하고 있다.Recently, the use of 3D printers capable of producing 3D prints by using 3D data on products is rapidly increasing.

한편, 3D 프린터의 프린팅 방식은 FDM 방식, DLP 방식, SLA 방식, SLS 방식으로 구분된다.Meanwhile, the printing method of the 3D printer is divided into an FDM method, a DLP method, an SLA method, and an SLS method.

그중에서도, FDM 방식은 대상물체를 2차원의 평면 형태로 성형하면서 3차원으로 적층하여 형태를 만들어 가는 방식으로, 현재 가장 보편화된 출력 방식이다.Among them, the FDM method is a method of forming a shape by stacking a target object in a two-dimensional plane shape while forming a shape, and is currently the most common output method.

좀더 구체적으로, FDM 방식은 열가소성 수지로 된 와이어 형태의 필라멘트를 공급하고, 공급된 필라멘트를 XYZ 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 이송기구에 장착된 노즐을 통해 용융시켜 배출함으로써, 2차원 평면 형태를 만들면서 이를 작업대 상에서 적층하여 물체를 3차원으로 성형한다.More specifically, the FDM method supplies a filament in the form of a wire made of a thermoplastic resin and melts and discharges the supplied filament through a nozzle mounted on a three-dimensional transfer mechanism that is positioned in three XYZ directions, thereby forming a two-dimensional planar shape. As it is made, it is laminated on the workbench to shape the object in three dimensions.

즉, FDM 방식은 노즐측에 구비된 멜팅부를 통해, 공급되는 필라멘트 전체를 용융시키는 멜팅과정을 거친 뒤, 용융된 필라멘트를 노즐을 통해 압출함으로써 3D 출력물을 생산하는 것이다.That is, the FDM method produces a 3D output by extruding the molten filament through a nozzle after undergoing a melting process of melting the entire supplied filament through a melting unit provided on the nozzle side.

따라서, 종래의 FDM 방식은 공급되는 필라멘트를 멜팅부를 통해 용융하는 과정 및 용융된 상태로 압출된 필라멘트가 냉각되는 과정이 필요함에 따라, 필라멘트의 출력속도 및 3D 출력물의 생산속도가 저하되는 문제가 있다.Therefore, as the conventional FDM method requires a process of melting the supplied filament through the melting part and a process of cooling the extruded filament in a molten state, there is a problem in that the output speed of the filament and the production speed of the 3D output are reduced. .

뿐만 아니라, 종래의 FDM 방식은 용융된 필라멘트가 냉각되면서 노즐의 토출 단부가 쉽게 막힌다는 문제가 있다.In addition, the conventional FDM method has a problem that the discharge end of the nozzle is easily clogged while the molten filament is cooled.

한국등록특허 제10-2014053호(등록일 : 2019. 08. 19일)Korean Patent Registration No. 10-2014053 (Registration Date: 2019.08.19)

이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서 필라멘트의 표면이 가열되도록 함으로써, 필라멘트 전체를 용융하는 멜팅과정을 생략하고 필라멘트의 공급과 토출이 동시에 이뤄지게 함에 따라, 필라멘트의 출력속도 및 3D 출력물의 생산속도를 향상시키는데 있다.Accordingly, the present invention has been devised in the background described above, and an object of the present invention is to heat the surface of the filament while maintaining the solid state inside the filament, thereby omitting the melting process of melting the entire filament and supplying and discharging the filament. By making this happen at the same time, the purpose is to improve the output speed of the filament and the production speed of 3D output.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 필라멘트가 공급되어 토출되는 노즐부; 및 상기 노즐부의 외측에서 상기 필라멘트가 가열되도록 발열되는 히팅부;를 포함하되, 상기 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서 상기 필라멘트의 표면이 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅 시스템을 제공한다.In order to achieve this object, an embodiment of the present invention includes a nozzle unit to which a filament is supplied and discharged; and a heating unit configured to heat the filament from the outside of the nozzle unit, wherein the inside of the filament is maintained in a solid state while heating the surface of the filament. It provides a 3D printing system.

본 발명의 일실시예에 의하면, 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서 필라멘트의 표면이 가열되도록 함으로써, 필라멘트 전체를 용융하는 멜팅과정을 생략하고 필라멘트의 공급과 토출이 동시에 이뤄지게 함에 따라, 필라멘트의 출력속도 및 3D 출력물의 생산속도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the surface of the filament is heated while maintaining the solid state inside the filament, thereby omitting the melting process of melting the entire filament and simultaneously supplying and discharging the filament. It is possible to improve the printing speed and the production speed of 3D prints.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 3D 프린팅 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 3D 프린팅 시스템의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 3D 프린팅 시스템의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 A부분의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3D 프린팅 시스템의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 의한 3D 프린팅 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a perspective view showing a 3D printing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically showing the internal structure of the 3D printing system of FIG. 1 .
3 is a diagram schematically showing the internal structure of a 3D printing system according to another embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of part A of FIG. 3 .
5 is a diagram schematically showing the internal structure of a 3D printing system according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing the configuration of a 3D printing system according to embodiments of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. When a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It should be understood that elements may be “connected,” “coupled,” or “connected.”

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 3D 프린팅 시스템을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a 3D printing system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 3D 프린팅 시스템의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view schematically showing the internal structure of the 3D printing system of FIG. 1 .

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 3D 프린팅 시스템의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically showing the internal structure of a 3D printing system according to another embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 A부분의 확대도이다.4 is an enlarged view of part A of FIG. 3 .

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3D 프린팅 시스템의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a diagram schematically showing the internal structure of a 3D printing system according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예들에 의한 3D 프린팅 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.6 is a block diagram showing the configuration of a 3D printing system according to embodiments of the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 3D 프린팅 시스템은, 필라멘트가 공급되어 토출되는 노즐부(101); 및 노즐부(101)의 외측에서 필라멘트가 가열되도록 발열되는 히팅부(103,301);를 포함하되, 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서 필라멘트의 표면이 가열되도록 하는 것을 특징으로 한다.As shown in these drawings, the 3D printing system according to an embodiment of the present invention includes a nozzle unit 101 to which a filament is supplied and discharged; and heating units 103 and 301 that generate heat to heat the filament from the outside of the nozzle unit 101, but characterized in that the surface of the filament is heated while the inside of the filament is maintained in a solid state.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 3D 프린팅 시스템에 대해 설명한다.Hereinafter, a 3D printing system according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 노즐부(101)는 내부에 열가소성 적층재인 필라멘트가 공급되어 토출되는 이송 중공이 형성된다.First, referring to FIGS. 1 and 2 , in the nozzle unit 101 according to an embodiment of the present invention, a filament, which is a thermoplastic laminate, is supplied therein and a hollow conveying hole is formed.

여기서, 필라멘트는 후술할 이송부(105)에 의해 노즐부(101)의 내측에서 이송된 후 노즐부(101)의 토출단부(107)로 토출될 수 있다.Here, the filament may be discharged to the discharge end 107 of the nozzle unit 101 after being conveyed from the inside of the nozzle unit 101 by a conveying unit 105 to be described later.

한편, 노즐부(101)는 일부영역이 히팅부(103)에 의해 발생된 열을 필라멘트로 전달함에 따라 필라멘트 표면을 가열할 수 있으며, 필라멘트와 밀착되는 면에 필라멘트와의 마찰을 저감시키기 위한 금속형태의 가이드 튜브(203)가 구비될 수 있다.On the other hand, the nozzle unit 101 can heat the surface of the filament as a partial area transfers the heat generated by the heating unit 103 to the filament, and a metal for reducing friction with the filament on the surface in close contact with the filament A guide tube 203 in the form of may be provided.

이어서, 히팅부(103)는 노즐부(101)의 외측에 구비되어 필라멘트를 가열하기 위한 열을 공급한다.Subsequently, the heating unit 103 is provided on the outside of the nozzle unit 101 to supply heat for heating the filament.

이러한 히팅부(103)의 구조에 대한 일예를 좀더 구체적으로 설명하면, 히팅부(103)는, 노즐부(101)의 외측면에 설치되는 히팅블럭(205); 및 히팅블럭(205)에 구비되고, 히팅블럭(205)을 통해 필라멘트를 가열하기 위한 열이 노즐부(101)로 전달되도록, 히팅블럭(205)을 가열하는 발열부재(207);를 포함한다.When describing an example of the structure of the heating unit 103 in more detail, the heating unit 103 includes a heating block 205 installed on the outer surface of the nozzle unit 101; and a heating member 207 provided in the heating block 205 and configured to heat the heating block 205 so that heat for heating the filament through the heating block 205 is transferred to the nozzle unit 101 . .

히팅블럭(205)은 노즐부(101)의 외측면에 설치되는데, 일예로 노즐부(101)의 외측면을 감싸도록 구비되어 발열부재(207)에 의해 발생된 열을 노즐부(101)로 전달한다.The heating block 205 is installed on the outer surface of the nozzle unit 101 , for example, is provided to surround the outer surface of the nozzle unit 101 , and heat generated by the heating member 207 is transferred to the nozzle unit 101 . transmit

그리고, 발열부재(207)는 히팅블럭(205)에 접하도록 구비되어 히팅블럭(205)을 가열할 수 있는데, 발열부재(207)는 일예로 히팅블럭(205)의 내측에 구비되어 제어부(605)의 발열제어신호(s1)에 의해 제어될 수 있다.And, the heating member 207 is provided to be in contact with the heating block 205 to heat the heating block 205, the heating member 207 is provided inside the heating block 205, for example, the control unit 605 ) can be controlled by the heating control signal s1.

즉, 발열부재(207)는 제어부(605)의 발열제어신호(s1)에 의해 ON/OFF 되며, 발열시 온도가 제어될 수 있다.That is, the heating member 207 is turned ON/OFF by the heating control signal s1 of the controller 605, and the temperature can be controlled when heating.

한편, 본 발명의 일실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서, 필라멘트의 표면(F)이 가열되도록 하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, one embodiment of the present invention is characterized in that, as described above, the surface (F) of the filament is heated while the inside of the filament is maintained in a solid state.

이는, 공급되는 필라멘트 전체를 용융하는 멜팅과정을 생략하고, 필라멘트가 이송되는 과정에서 필라멘트 표면을 가열함으로써 필라멘트의 공급과 토출이 동시에 이뤄지게 하기 위함이다.This is to omit the melting process of melting the entire filament to be supplied, and to heat the filament surface while the filament is transported so that the supply and discharge of the filament are made at the same time.

이를 위해, 본 발명의 일실시예는, 이송부(105), 온도센서(603), 강도센서(601) 및 제어부(605)를 더 포함한다.To this end, an embodiment of the present invention further includes a transfer unit 105 , a temperature sensor 603 , a strength sensor 601 and a control unit 605 .

먼저, 이송부(105)는 필라멘트가 노즐부(101)로 공급되어 노즐부(101)의 토출단부(107)로 토출되도록 필라멘트를 이송시킨다.First, the transfer unit 105 transfers the filament so that the filament is supplied to the nozzle unit 101 and discharged to the discharge end 107 of the nozzle unit 101 .

일예로, 이송부(105)는 외측면이 필라멘트와 접하도록 구성되는 가압롤러 형태로 제공될 수 있는데, 이로써 이송부(105)는 제어부(605)의 이송제어신호(s2)에 의해 회전되어 필라멘트를 이송시키게 된다.As an example, the conveying unit 105 may be provided in the form of a pressure roller configured so that the outer surface is in contact with the filament, whereby the conveying unit 105 is rotated by the conveying control signal s2 of the control unit 605 to convey the filament will make it

이어서, 온도센서(605)는 발열부재(207)의 온도를 감지하여 발열부재(207)의 실시간 온도와 대응되는 발열정보(i2)를 제어부(605)로 전송한다.Subsequently, the temperature sensor 605 detects the temperature of the heating member 207 and transmits the heating information i2 corresponding to the real-time temperature of the heating member 207 to the controller 605 .

이를 위해 온도센서(605)는 히팅블럭(205)에 구비될 수 있다.For this, the temperature sensor 605 may be provided in the heating block 205 .

그리고, 강도센서(601)는 히팅부(301)에 의해 발열된 필라멘트의 강도를 센싱하여, 필라멘트의 강도정보(i1)를 제어부(605)로 전송한다.Then, the strength sensor 601 senses the strength of the filament heated by the heating unit 301, and transmits the strength information (i1) of the filament to the control unit 605.

이를 위해 강도센서(601)는 노즐부(101)의 토출단부(107) 측에 구비되어 필라멘트의 강도를 센싱할 수 있다.To this end, the strength sensor 601 may be provided on the discharge end 107 side of the nozzle unit 101 to sense the strength of the filament.

이와 달리, 강도센서(601)는 노즐부(101)를, 필라멘트 적층베드(미도시)를 기준으로 X, Y, Z 축 방향으로 제어하기 위한 구동부(미도시)에 구비되며, 노즐부(101)를 구동시키는 경우 필라멘트에 의해 발생되는 반력을 센싱하여 필라멘트의 강도를 센싱할 수 있다.On the other hand, the intensity sensor 601 is provided in the driving unit (not shown) for controlling the nozzle unit 101 in the X, Y, and Z axis directions based on the filament laminated bed (not shown), and the nozzle unit 101 ), the strength of the filament can be sensed by sensing the reaction force generated by the filament.

이로써, 본 발명의 일실시예는 필라멘트의 강도를 측정하여, 필라멘트가 기설정된 설정값 만큼 적절하게 가열되었는지 센싱할 수 있다.Accordingly, an embodiment of the present invention can sense whether the filament is properly heated by a preset value by measuring the strength of the filament.

한편, 제어부(605)는 제어신호를 통해 앞서 설명한 이송부(105)와 발열부재(207)를 제어한다.On the other hand, the control unit 605 controls the transfer unit 105 and the heating member 207 described above through the control signal.

구체적으로, 제어부(605)는 온도센서(603)로부터 인가된 발열정보(i2)를 통해 발열제어신호(s1)를 출력하여, 발열부재(207)를 ON/OFF 시키거나 발열부재(207)의 온도를 제어한다.Specifically, the control unit 605 outputs a heating control signal s1 through the heating information i2 applied from the temperature sensor 603 to turn on/off the heating member 207 or Control the temperature.

즉, 제어부(605)는 발열정보(i2)를 통해 발열부재(207)가 적절한 온도로 발열되도록 한다.That is, the control unit 605 causes the heating member 207 to heat to an appropriate temperature through the heating information i2.

또한, 제어부(605)는 강도센서(601)로부터 인가된 강도정보(i1)를 통해 이송제어신호(s2)를 출력하여, 이송부(105)를 제어한다.In addition, the controller 605 controls the transfer unit 105 by outputting a transfer control signal s2 through the intensity information i1 applied from the intensity sensor 601 .

즉, 제어부(605)는 필라멘트의 강도정보(i1)가 설정값 대비 낮은 경우 필라멘트가 기준 설정값 대비 과열되었다고 판단하고, 이송제어신호(s2)를 출력하여 이송부(105)의 회전속도를 높이게 된다.That is, when the strength information (i1) of the filament is lower than the set value, the control unit 605 determines that the filament is overheated compared to the reference set value, and outputs the transfer control signal (s2) to increase the rotational speed of the transfer unit 105. .

이때, 필라멘트는 원래 속도보다 노즐부(101)를 빠르게 통과하여 발열부재(207)에 의해 가열되는 시간이 단축된다.At this time, the filament passes through the nozzle unit 101 faster than the original speed, and the heating time by the heating member 207 is shortened.

이와 반대로, 제어부(605)는 필라멘트의 강도정보(i1)가 설정값 대비 높은 경우 필라멘트의 가열정도가 기준 설정값 대비 낮다고 판단하고, 이송제어신호(s2)를 출력하여 이송부(105)의 회전속도를 낮추게 된다.Conversely, when the intensity information (i1) of the filament is higher than the set value, the control unit 605 determines that the heating degree of the filament is lower than the reference set value, and outputs the transfer control signal (s2) to the rotation speed of the transfer unit 105 will lower

이때, 필라멘트는 원래 속도보다 노즐부(101)를 느리게 통과하여 발열부재(207)에 의해 가열되는 시간이 연장된다.At this time, the filament passes through the nozzle unit 101 slower than the original speed, and the heating time by the heat generating member 207 is extended.

이로써, 본 발명의 일실시예는, 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서 필라멘트의 표면이 가열된 상태(용융된 상태)로 필라멘트를 출력 및 적층할 수 있으며, 이에 따라 필라멘트를 용융하는 멜팅과정 및 용융된 필라멘트를 냉각하는 과정을 생략함으로써 필라멘트의 출력속도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, the filament can be output and laminated while the surface of the filament is heated (molten state) while maintaining the solid state inside the filament, and accordingly, a melting process for melting the filament And it is possible to improve the output speed of the filament by omitting the process of cooling the molten filament.

계속해서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 3D 프린팅 시스템은, 필라멘트가 공급되어 토출되는 노즐부(101); 및 노즐부(101)의 외측에서 필라멘트가 가열되도록 발열되는 히팅부(301);를 포함한다.Continuingly, referring to Figure 3, the 3D printing system according to another embodiment of the present invention, the filament is supplied to the nozzle unit 101 to be discharged; and a heating unit 301 configured to heat the filament from the outside of the nozzle unit 101 .

이와 더불어, 본 발명의 다른 실시예는 히팅부(301)에 연결되어 히팅부(301)측으로 외부 공기를 공급하되, 히팅부(301)에 의해 형성된 열풍을 필라멘트로 분사하는 분사부(401)가 형성된 열풍분사모듈(307);을 더 포함한다.In addition, another embodiment of the present invention is connected to the heating unit 301 to supply external air to the heating unit 301 side, but the injection unit 401 for injecting the hot air formed by the heating unit 301 into a filament The formed hot air spray module 307; further includes.

즉, 본 발명의 다른 실시예는, 본 발명의 일실시예와 달리 열풍분사모듈(307)로부터 분사되는 열풍을 이용하여 필라멘트의 표면을 가열한다.That is, in another embodiment of the present invention, the surface of the filament is heated by using the hot air sprayed from the hot air spray module 307, unlike the one embodiment of the present invention.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 히팅부(301)는, 본 발명의 일실시예에 의한 히팅부(103)와 달리 열풍분사모듈(307)에 의해 공급되는 외부공기를 가열한다.Accordingly, the heating unit 301 according to another embodiment of the present invention heats the outside air supplied by the hot air spray module 307, unlike the heating unit 103 according to an embodiment of the present invention.

이러한, 히팅부(301)의 구조를 좀더 구체적으로 설명하면, 히팅부(301)는 노즐부(101)에 구비되며 열풍분사모듈(307)에 의해 외부공기가 유입되도록 공기유입홀(309)이 형성된 히팅블럭(303); 및 공기유입홀(309)에 구비되어 공기유입홀(309)로 유입되는 외부공기를 가열하는 발열부재(305)를 포함한다.When describing the structure of the heating unit 301 in more detail, the heating unit 301 is provided in the nozzle unit 101 and the air inlet hole 309 is provided so that external air is introduced by the hot air spray module 307. formed heating block 303; and a heating member 305 provided in the air inlet hole 309 to heat the external air flowing into the air inlet hole 309 .

여기서, 발열부재(305)는 앞서 설명한 제어부(605)의 발열제어신호(s1)에 의해 제어될 수 있다.Here, the heating member 305 may be controlled by the heating control signal s1 of the controller 605 described above.

계속해서, 열풍분사모듈(307)은 히팅부(301)에 의해 형성된 열풍을 필라멘트로 분사하는 분사부(401)를 포함한다.Subsequently, the hot air spraying module 307 includes a spraying unit 401 for spraying the hot air formed by the heating unit 301 into a filament.

여기서, 분사부(401)는 노즐부(101)의 토출단부(107)와 일정간격 이격형성되어, 토출단부(107)로 토출되는 필라멘트를 향해 열풍을 분사하는 제1분사부(403);를 포함한다.Here, the injection unit 401 is formed spaced apart from the discharge end 107 of the nozzle unit 101 at a predetermined interval, and a first injection unit 403 for jetting hot air toward the filament discharged to the discharge end 107; include

또한, 분사부(401)는 제1분사부(403)와 일정간격 이격형성되고, 제1분사부(403)에 의해 1차 가열된 필라멘트를 향해 열풍을 분사하는 제2분사부(405);를 더 포함한다.In addition, the injection unit 401 is formed to be spaced apart from the first injection unit 403 at a predetermined interval, and a second injection unit 405 for jetting hot air toward the filament heated primarily by the first injection unit 403; further includes

한편, 이러한 열풍분사모듈(307)의 구조를 좀더 구체적으로 설명하면, 열풍분사모듈(307)은 히팅부(301)의 일측에 연결되어 히팅부(301) 측으로 외부공기를 공급하는 에어공급부(311); 및 일측이 히팅부(301)의 타측에 연결되되, 내측에 히팅부(301)로부터 열풍이 유입되는 열풍유로(313)가 형성되고 타측에 열풍유로(313)와 연통되는 분사부(401)가 형성된 열풍분사부(315);를 포함한다.On the other hand, if the structure of the hot air spray module 307 will be described in more detail, the hot air spray module 307 is connected to one side of the heating unit 301 to supply external air to the heating unit 301. The air supply unit 311 ); And one side is connected to the other side of the heating unit 301, a hot air flow path 313 through which hot air is introduced from the heating unit 301 is formed on the inside, and the injection unit 401 communicating with the hot air flow path 313 is formed on the other side. The formed hot air spraying unit 315; includes.

에어공급부(311)는 히팅부(301)의 상측에 구비되어 공기유입홀(309)로 외부공기를 공급한다.The air supply unit 311 is provided on the upper side of the heating unit 301 to supply external air to the air inlet hole 309 .

이러한 에어공급부(311)는 일예로, 내부에서 회전되는 송풍팬(미도시)이 구비되어, 공기유입홀(309)로 외부공기를 공급할 수 있다.The air supply unit 311 is provided with a blowing fan (not shown) rotating inside, for example, to supply external air to the air inlet hole 309 .

이어서, 열풍분사부(315)는 일측이 히팅부(301)에 하측에 연결되며, 내측에 히팅블럭(303)의 공기유입홀(309)과 연통되는 열풍유로(313)가 형성된다.Then, one side of the hot air spraying unit 315 is connected to the lower side of the heating unit 301 , and a hot air flow path 313 communicating with the air inlet hole 309 of the heating block 303 is formed inside.

또한, 열풍분사부(315)는 타측에 필라멘트가 관통되며 열풍이 분사되는 열풍홀(407)이 형성된다.In addition, the hot air blowing unit 315 has a filament through the other side and a hot air hole 407 through which the hot air is injected is formed.

여기서, 열풍홀(407)은 열풍분사부(315)에, 열풍분사부(315)의 높이방향으로 관통형성될 수 있는데, 이러한 열풍홀(407)은 일예로 원형으로 형성될 수 있다.Here, the hot air hole 407 may be formed through the hot air spray unit 315 in the height direction of the hot air spray unit 315 , and the hot air hole 407 may be formed in a circular shape, for example.

한편, 열풍분사부(315)는 타측에 앞서 설명한 분사부(401)가 형성될 수 있는데, 이러한 열풍분사부(315)의 구조를 좀더 구체적으로 설명하면, 열풍분사부(315)는 열풍홀(407)의 둘레방향을 따라 형성되며 열풍홀(407)의 내측으로 관통되는 필라멘트를 향해 열풍을 분사하는 제1분사부(403)와, 제1분사부(403)와 일정간격 이격되고, 제1분사부(403)에 의해 1차 가열된 필라멘트를 향해 열풍을 분사하여 필라멘트를 2차 가열시키는 제2분사부(405)를 포함한다.On the other hand, the hot air spraying unit 315 may have the above-described spraying part 401 formed on the other side. If the structure of the hot air spraying part 315 will be described in more detail, the hot air spraying part 315 is a hot air hole ( The first injection unit 403 formed along the circumferential direction of the 407 and spraying hot air toward the filament penetrating the inside of the hot air hole 407, and the first injection unit 403 and spaced apart from each other by a predetermined distance, the first and a second injection unit 405 for secondary heating of the filament by injecting hot air toward the filament heated primarily by the injection unit 403 .

여기서, 제2분사부(405)는 열풍분사부(315)의 바닥면에 형성될 수 있는데, 이로써 열풍분사부(315)는 노즐부(101)의 토출단부(107)로 토출되는 필라멘트를 향해 열풍을 분사하여 필라멘트를 1차 가열할 수 있고, 적층베드(미도시)에 적층된 필라멘트를 향해 열풍을 분사하여 필라멘트를 2차 가열할 수 있다.Here, the second jetting unit 405 may be formed on the bottom surface of the hot air jetting unit 315 , whereby the hot air jetting unit 315 is directed toward the filament discharged to the discharge end 107 of the nozzle unit 101 . The filament may be primarily heated by spraying hot air, and the filament may be secondarily heated by spraying hot air toward the filaments stacked on the lamination bed (not shown).

이로써, 본 발명의 다른 실시예는 노즐부(101)를 통해 토출된 필라멘트의 표면(F)에 1차로 용융영역을 형성하고, 적층베드에 적층된 필라멘트의 표면(F)에 2차로 용융영역을 형성함으로써, 적층된 필라멘트와 노즐부(101)로부터 토출된 필라멘트가 용이하게 결합되게 할 수 있다.Accordingly, in another embodiment of the present invention, a molten region is first formed on the surface (F) of the filaments discharged through the nozzle unit 101, and the molten region is secondarily formed on the surface (F) of the filaments stacked on the lamination bed. By forming, the stacked filaments and the filaments discharged from the nozzle unit 101 can be easily combined.

한편, 본 발명의 다른 실시예는, 본 발명의 일실시예와 같이 필라멘트 전체를 용융하는 멜팅과정을 생략하고, 필라멘트가 이송되는 과정에서 필라멘트 표면을 가열함으로써 필라멘트의 공급과 토출이 동시에 이뤄지게 하기 위해, 이송부(105), 온도센서(603), 강도센서(601) 및 제어부(605)를 더 포함할 수 있으며, 본 발명의 일실시예와 동일한 효과를 내도록 이러한 구성들이 적절하게 적용될 수 있음은 물론이다.On the other hand, another embodiment of the present invention omits the melting process of melting the entire filament as in the embodiment of the present invention, and heats the surface of the filament while the filament is transported. , may further include a transfer unit 105, a temperature sensor 603, a strength sensor 601 and a control unit 605, these configurations can be appropriately applied to achieve the same effect as an embodiment of the present invention, of course am.

한편, 도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 3D 프린팅 시스템은, 필라멘트가 공급되어 토출되는 노즐부(101); 및 노즐부(101)의 외측에서 필라멘트가 가열되도록 발열되는 히팅부(103); 및 히팅부(103)에 연결되어 히팅부(103)측으로 외부 공기를 공급하되, 히팅부(103)에 의해 형성된 열풍을 필라멘트로 분사하는 열풍분사모듈(501);을 포함한다.On the other hand, referring to FIG. 5 , the 3D printing system according to another embodiment of the present invention includes a nozzle unit 101 to which a filament is supplied and discharged; And a heating unit 103 that heats the filament to be heated from the outside of the nozzle unit 101; and a hot air spray module 501 connected to the heating part 103 to supply external air to the heating part 103 side, and spray the hot air formed by the heating part 103 into a filament.

즉, 본 발명의 또 다른 실시예는, 본 발명의 일실시예에 의한 노즐부(101) 및 히팅부(103)의 구조에, 본 발명의 다른 실시예에 의한 열풍분사모듈(307)의 구조가 적용된 것을 특징으로 한다.That is, another embodiment of the present invention is the structure of the nozzle unit 101 and the heating unit 103 according to one embodiment of the present invention, and the structure of the hot air spray module 307 according to another embodiment of the present invention. is applied.

여기서, 본 발명의 노즐부(101) 및 히팅부(103)의 구조는 앞서 설명한 바 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.Here, since the structures of the nozzle unit 101 and the heating unit 103 of the present invention have been previously described, overlapping descriptions will be omitted.

한편, 열풍분사모듈(501)은 히팅부(103)의 외측에 구비된다.On the other hand, the hot air spray module 501 is provided on the outside of the heating unit (103).

이러한 열풍분사모듈(501)의 구조를 좀더 구체적으로 설명하면, 열풍분사모듈(501)은 외부공기가 유입되는 유입부(503)와, 유입부(503)와 연결되되 히팅블럭(205)의 외측에 형성되어 유입부(503)를 통해 유입된 외부공기가 가열되는 가열유로(505) 및 가열유로(505)에서 가열된 외부공기(열풍)가 토출되는 열풍토출부(507)를 포함한다.When the structure of the hot air spray module 501 is described in more detail, the hot air spray module 501 is connected to the inlet 503 through which external air is introduced, and the inlet 503, and is connected to the outside of the heating block 205 . It is formed in and includes a heating passage 505 in which the external air introduced through the inlet 503 is heated, and a hot air outlet 507 in which the external air (hot air) heated in the heating passage 505 is discharged.

여기서, 열풍토출부(507)는 열풍분사모듈(501)의 하부에 형성되어, 적층된 필라멘트를 향해 열풍을 분사한다.Here, the hot air discharge unit 507 is formed in the lower portion of the hot air spray module 501, and sprays hot air toward the stacked filaments.

즉, 본 발명의 또 다른 실시예는, 히팅블럭(205)이 노즐부(101)의 내측으로 이송되는 필라멘트를 1차 가열할 수 있고, 열풍분사모듈(501)이 노즐부(101)를 통해 토출되어 적층된 필라멘트를 향해 열풍을 분사하여 필라멘트를 2차 가열할 수 있다.That is, in another embodiment of the present invention, the heating block 205 may first heat the filament transferred to the inside of the nozzle unit 101 , and the hot air spray module 501 may be configured to operate through the nozzle unit 101 . By spraying hot air toward the discharged and stacked filaments, the filaments can be heated secondary.

물론, 본 발명의 또 다른 실시예 또한, 필라멘트 전체를 용융하는 멜팅과정을 생략하고, 필라멘트가 이송되는 과정에서 필라멘트 표면을 가열함으로써 필라멘트의 공급과 토출이 동시에 이뤄지게 하기 위해, 이송부(105), 온도센서(603), 강도센서(601) 및 제어부(605)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 구성들이 본 발명의 일실시예와 동일한 효과를 내도록 적절하게 적용될 수 있음은 물론이다.Of course, another embodiment of the present invention also omits the melting process of melting the entire filament, and by heating the surface of the filament in the process of being transported, the supply and discharge of the filament at the same time, the transfer unit 105, the temperature The sensor 603, the intensity sensor 601 and the control unit 605 may be further included, and of course, these configurations may be appropriately applied to achieve the same effect as an embodiment of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 필라멘트의 내부는 고체상태가 유지되도록 하면서 필라멘트의 표면이 가열되도록 함으로써, 필라멘트 전체를 용융하는 멜팅과정을 생략하고 필라멘트의 공급과 토출이 동시에 이뤄지게 함에 따라, 필라멘트의 출력속도 및 3D 출력물의 생산속도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the surface of the filament is heated while maintaining the solid state inside the filament, thereby omitting the melting process of melting the entire filament and simultaneously supplying and discharging the filament. As it is made, it is possible to improve the output speed of the filament and the production speed of the 3D output.

또한, 본 발명은 노즐부(101)의 토출단부(107)로 토출되는 필라멘트를 1차 가열한 뒤, 적층베드(미도시)에 적층된 필라멘트를 2차 가열함으로써, 적층된 필라멘트와 토출된 필라멘트를 용이하게 결합할 수 있다.In addition, in the present invention, the filaments discharged to the discharge end 107 of the nozzle unit 101 are first heated, and then the filaments stacked on a laminated bed (not shown) are heated secondarily, so that the laminated filaments and the discharged filaments are heated. can be easily combined.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.In the above, even though all the components constituting the embodiment of the present invention are described as being combined or operating in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the components may operate by selectively combining one or more.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, terms such as "comprises", "comprises" or "have" described above mean that the corresponding component may be embedded, unless otherwise specified, excluding other components. Rather, it should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning in the context of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

101 : 노즐부
103 : 히팅부
105 : 이송부
107 : 토출단부
203 : 가이드 튜브
205 : 히팅블럭
207 : 발열부재
301 : 히팅부
303 : 히팅블럭
305 : 발열부재
307 : 열풍분사모듈
309 : 공기유입홀
311 : 에어공급부
313 : 열풍유로
315 : 열풍분사부
401 : 분사부
403 : 제1분사부
405 : 제2분사부
407 : 열풍홀
501 : 열풍분사모듈
503 : 유입부
505 : 가열유로
507 : 열풍토출부
601 : 강도센서
603 : 온도센서
605 : 제어부101: nozzle unit
103: heating unit
105: transfer unit
107: discharge end
203: guide tube
205: heating block
207: heating member
301: heating unit
303: heating block
305: heating member
307: hot air injection module
309: air inlet hole
311: air supply unit
313: hot air flow path
315: hot air blowing part
401: injection part
403: first injection unit
405: second injection unit
407: hot air hall
501: hot air injection module
503: inlet
505: heating oil
507: hot air discharge unit
601: strength sensor
603: temperature sensor
605: control unit

Claims

a nozzle unit to which a filament is supplied and discharged;
a transfer unit for transferring the filament so that the filament is supplied to the nozzle unit and discharged to the discharge end of the nozzle unit;
a strength sensor provided on the side of the discharge end of the nozzle unit to sense the strength of the filament;
a control unit for controlling the transfer unit by outputting a transfer control signal through the intensity information applied from the intensity sensor; and
Including; a heating unit that heats the filament so as to be heated from the outside of the nozzle unit;
The nozzle unit is provided with a guide tube for reducing friction with the filament on a surface in close contact with the filament,
3D printing system, characterized in that the surface of the filament is heated while the inside of the filament is maintained in a solid state.

According to claim 1,
The heating unit,
a heating block installed on the outer surface of the nozzle unit; and
a heating member provided in the heating block to heat the heating block so that heat for heating the filament is transferred to the nozzle unit through the heating block;
3D printing system comprising a.

According to claim 1,
a hot air spraying module connected to the heating unit to supply external air to the heating unit, and provided with an injection unit configured to spray the hot air formed by the heating unit into the filament;
3D printing system comprising a.

4. The method of claim 3,
The spray unit,
a first injection unit spaced apart from the discharge end of the nozzle unit by a predetermined distance and spraying the hot air toward the filament discharged to the discharge end;
3D printing system comprising a.

5. The method of claim 4,
a second injection unit spaced apart from the first injection unit at a predetermined distance and spraying the hot air toward the filament that is primarily heated by the first injection unit;
3D printing system comprising a.

4. The method of claim 3,
The hot air spray module,
an air supply unit connected to one side of the heating unit to supply external air to the heating unit; and
a hot air spraying unit having one side connected to the other side of the heating unit, a hot air flow path through which the hot air is introduced from the heating unit is formed inside, and the jetting unit communicating with the hot air flow path at the other side;
3D printing system comprising a.