KR20200087291A

KR20200087291A - 3d 프린터의 노즐 장치 및 이를 이용한 3d 프린터

Info

Publication number: KR20200087291A
Application number: KR1020180168182A
Authority: KR
Inventors: 한주석; 전명찬
Original assignee: 주식회사 스페이스디
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2020-07-21
Anticipated expiration: 2038-12-24
Also published as: KR102241778B1

Abstract

본 발명은 3D 프린터의 노즐 장치 및 이를 이용한 3D 프린터에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터의 노즐장치는, 재료가 수용되는 재료수용공간이 내부에 형성되어 있으며, 플렉서블한 재질로 형성되고, 하측에는 재료를 토출하기 위한 노즐부가 형성되는 파우치 유닛; 상기 파우치 유닛의 외면에 접촉되며, 상기 파우치 유닛을 가압하며, 상방 또는 하방으로 이동 가능한 스퀴즈 유닛; 및 상기 스퀴즈 유닛과 연결되며, 상기 스퀴즈 유닛을 상하 방향으로 이동시키는 구동 유닛;을 포함한다.

Description

3D 프린터의 노즐 장치 및 이를 이용한 3D 프린터{NOZZLE APPARATUS FOR 3D PRINTER AND 3D PRINTER USING THEREWITH}

본 발명은 3D 프린터의 노즐 장치 및 이를 이용한 3D 프린터에 관한 것이다.

3D 프린터는 3D 도면을 바탕으로 3차원 물체를 만들어내는 장치를 말하며, 가공의 용이성 등 여러 문제 덕분에 초창기에는 대부분 재료로 플라스틱을 사용하였지만 점차 종이, 고무, 콘크리트, 식품에 금속까지 재료의 범위가 점점 넓어지고 있어서 단순히 조형물 출력뿐만 아니라 건축, 설계 분야 및 식품 분야로 확대되고 있다.

한국공개특허 10-2017-0069429호(2017.06.21공개)

본 발명은 재료의 공급이 원활한 3D프린터의 노즐장치 및 이를 이용한 3D프린터를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 3D 프린터의 노즐장치는, 3D 프린터의 노즐 장치에 있어서, 재료가 수용되는 재료수용공간이 내부에 형성되어 있으며, 플렉서블한 재질로 형성되고, 하측에는 재료를 토출하기 위한 노즐부가 형성되는 파우치 유닛; 상기 파우치 유닛의 외면에 접촉되며, 상기 파우치 유닛을 가압하며, 상방 또는 하방으로 이동 가능한 스퀴즈 유닛; 및 상기 스퀴즈 유닛과 연결되며, 상기 스퀴즈 유닛을 상하 방향으로 이동시키는 구동 유닛;을 포함한다.

또한, 바닥면에 대하여 지지되는 메인 프레임부;를 더 포함하고, 상기 메인 프레임부는, 상기 바닥면에 대하여 고정되며 상하 방향으로 연장 형성되는 제1 수직 프레임과, 상기 제1 수직 프레임과 이격되며 상기 제1 수직 프레임과 동일한 방향으로 연장 형성되는 제2 수직 프레임과, 일측은 상기 제1 수직프레임의 상측과 연결되며 타측은 상기 제2 수직 프레임의 상측과 연결되는 수평 프레임을 포함하고, 상기 수평 프레임의 중앙에는 상기 파우치 유닛이 고정되기 위한 파우치 고정고리가 형성되며, 상기 파우치 유닛의 상측에 형성되는 고정홀에 상기 고정 고리부의 고정팁이통과되어, 상기 파우치 유닛이 상기 수평 프레임에 고정될 수 있다.

또한, 상기 파우치의 상기 노즐부는 상기 재료수용공간과 연통되며 하방을 향하여 돌출 형성되며, 상기 노즐부의 토출유로는 일자 형상으로 형성되며, 상기 재료수용공간의 단면 넓이는 상기 파우치 유닛의 상기 상측에서 상기 파우치의 상기 하측으로 갈수록 증가될 수 있다.

또한, 상기 스퀴즈 유닛은, 상기 파우치 유닛의 일면과 접촉되는 제1 가압 유닛과, 상기 파우치 유닛을 사이에 두고 상기 제1 가압 유닛과 이격되며 상기 파우치 유닛의 타면과 접촉되는 제2 가압유닛과, 일단이 상기 제1 가압 유닛이 회전 가능하게 연결되는 제1 가압 브래킷과, 일단이 상기 제2 가압 유닛이 회전 가능하게 연결되는 제2 가압 브래킷과, 상기 제1 가압 브래킷의 타단 및 상기 제2 가압 브래킷의 타단과 연결되며 상기 제1 가압 브래킷 및 상기 제2 가압 브래킷의 회전 중심을 제공하며 선택적으로 회전을 제한하는 회전 고정부를 포함할 수 있다.

상기 제2 가압 유닛과 상기 구동 유닛이 연결되며, 상기 구동 유닛은 상기 스퀴즈 유닛을 사이에 두고 상호 이격되는 한 쌍으로 마련되며, 상기 구동 유닛이 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 바닥면에 고정되는 구동 프레임 유닛;을 더 포함하고, 제1 구동 유닛은 상기 제2 가압 유닛의 일단과 연결되며, 상기 제1 구동 유닛과 이격되는 제2 구동 유닛은 상기 제2 가압 유닛의 타단과 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예의 다른 측면에 따른 3D 프린터는, 작업 대상물이 안착되는 스테이지 유닛; 재료가 수용되는 재료수용공간이 내부에 형성되어 있으며, 플렉서블한 재질로 형성되고, 하측에는 재료를 토출하기 위한 노즐부가 형성되는 파우치 유닛, 상기 파우치 유닛의 외면에 접촉되며, 상기 파우치 유닛을 가압하며 상방 또는 하방으로 이동 가능한 스퀴즈 유닛, 및 상기 스퀴즈 유닛과 연결되며, 상기 스퀴즈 유닛을 상하 방향으로 이동시키는 구동 유닛을 포함하는 노즐 장치;를 포함하고, 상기 파우치는, 상기 파우치의 상기 타측에서 상기 수용공간과 연통되며 하방을 향하여 돌출 형성되는 노즐부를 포함하고, 상기 노즐부는 상기 스테이지 유닛의 상면을 향하며, 상기 노즐 장치의 상기 스퀴즈 유닛이 상기 파우치 유닛의 외면을 가압한 상태에서 하방으로 이동되어 상기 내용물을 상기 스테이지 유닛이 상면에 공급한다.

또한, 상기 스테이지 유닛은 X 축 방향, Y 축 방향 및 Z 축 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 이동 가능하며, 상기 노즐 장치는 상기 바닥면에 대하여 고정될 수 있다.

또한, 상기 노즐 장치 및 상기 스테이지 유닛을 수용하기 위한 수용 공간을 형성하며, 외형을 형성하는 케이싱 유닛; 상기 케이싱 유닛의 상기 수용 공간에 배치되며, 상하 방향으로 길게 연장 형성되는 포스트 유닛; 및 일단은 상기 파우치의 상기 노즐부와 연결되며, 타단은 상기 케이싱 유닛 및 상기 포스트 유닛 중 어느 하나와 연결되는 한 쌍의 파우치 고정스트링;을 더 포함할 수 있다.

제안되는 실시예에 의하면, 재료의 공급이 원활한 3D프린터의 노즐장치 및 이를 이용한 3D프린터가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터를 보여주는 도면이다.
도 2은 도 1의 3D 프린터의 케이스가 제거된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 3D 프린터의 노즐 장치를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 노즐 장치의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 3D 프린터에서 재료가 공급되는 과정을 보여주는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.

이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터를 보여주는 도면이며, 도 2은 도 1의 3D 프린터의 케이스가 제거된 상태를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 3은 도 2의 3D 프린터의 노즐 장치를 확대하여 보여주는 도면이며, 도 4는 도 3의 노즐 장치의 일부를 확대하여 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터(1)는 식품 재료 등과 같이 점성이 있는 액체 또는 젤 타입의 재료를 토출하여, 3차원 형태의 조형물을 출력한다.

3D 프린터(1)는, 베이스유닛(100)과, 스테이지 유닛(300)과, 노즐 장치(400)와, 케이싱 유닛(200)과, 포스트 유닛(700)을 포함한다.

보다 상세히, 베이스유닛(100)은, 테이블(미도시)에 대하여 3D 프린터(1)을 지지하며, 스테이지 유닛(300)과, 노즐 장치(400)와, 케이싱 유닛(200)과, 상기 포스트 유닛(700)의 지지 위치를 제공한다. 이때, 베이스유닛(100)의 상면을 3D 프린터의 바닥면이라고 할 수 있다.

스테이지 유닛(300)은, 베이스유닛(100)에 대하여 지지되며, 상면에는 작업대상물(미도시)이 안착될 수 있도록 판상형태로 형성될 수 있다. 스테이지 유닛(300)은 X 축 방향, Y 축 방향 및 Z 축 방향 중 적어도 어느 하나의 축 방향으로 이동 가능하게 형성된다. 본 실시예에서 스테이지 유닛(300)은 예시적으로 X 축 방향, Y 축 방향 및 Z 축 방향, 즉 3개 축 방향으로 모두 이동 가능하게 형성된다. 또한, 스테이지유닛(300)이 Z 축 방향을 중심으로 회전 가능하게 형성되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다.

케이싱 유닛(200)은, 노즐 장치(400) 및 스테이지 유닛(300)을 수용하기 위한 수용 공간을 형성하며, 3D 프린터(1)의 외형을 형성한다. 케이싱 유닛(200)은 복수의 판상 부재가 결합되어, 형성될 수 잇다.

포스트 유닛(700)은, 3D 프린터(1)의 강도를 보강하기 위하여 케이싱 유닛(200)의 상기 수용 공간에 배치되며, 상하 방향으로 길게 연장 형성된다.

노즐 장치(400)는, 스테이지 유닛(300)에 대하여 재료를 공급하여 스테이지 유닛(100)에서 3차원 조형물이 형성되도록 하며, 재료(S)의 공급 과정에서 병목 현상의 발생을 억제하여, 스테이지 유닛(300) 방향에 대한 재료(S)의 공급이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

보다 상세히, 노즐 장치(400)는, 재료(S)가 수용되며 플렉서블한 재질로 형성되는 파우치 유닛(500)과, 파우치 유닛(500)의 외면에 접촉되며, 파우치 유닛(500)을 가압하며 파우치 유닛(500)의 일측에서 파우치 유닛(500)의 타측 방향으로 이동 가능한 스퀴즈 유닛(440)과, 스퀴즈 유닛(440)과 연결되며 스퀴즈 유닛(400)을 상하 방향으로 이동시키는 구동 유닛(430)과, 일측은 상기 바닥면과 연결되어 파우치 유닛(500)을 베이스 유닛(100)의 상기 바닥면에 대하여 지지하는 메인 프레임부(410)와, 구동 유닛(430)이 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며 일단이 상기 바닥면에 고정되는 구동 프레임 유닛(420)을 포함한다.

메인 프레임부(410)는 상기 바닥면에 대하여 고정되며 상하 방향으로 연장 형성되는 제1 수직 프레임(411)과, 제1 수직 프레임(411)과 이격되며 제1 수직 프레임(411)과 동일한 방향으로 연장 형성되는 제2 수직 프레임(413)과, 일측은 제1 수직프레임(411)의 상측과 연결되며 타측은 제2 수직 프레임(413)의 상측과 연결되는 수평 프레임(412)을 포함한다. 그리고, 수평 프레임(412)의 중앙에는 파우치 유닛(500)이 고정되기 위한 파우치 고정고리부(415)가 형성되며, 파우치 유닛(500)의 타측(520)에 형성되는 고정홀(521)에 고정 고리부(415)의 고정팁(416)이 통과되어 파우치 유닛(500)이 수평 프레임(412)에 고정될 수 있다.

파우치 유닛(500)은, 내부에 재료(S)가 충진되는 재료 수용 공간(미도시)가 형성되며, 예시적으로 실리콘, 고무, 연성 플라스틱 또는 무른 금속재질로 형성될 수 있다. 상기 재료수용공간의 단면 넓이는 파우치 유닛(500)의 상측(520)에서 하측(510)으로 갈수록 증가된다. 즉, 파우치 유닛(500)은 상측(520)에서 하측(510)으로 갈수록 역사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다.

파우치 유닛(500)의 하측(510)에는 상기 재료 수용 공간과 연통되는 재료를 토출하기 위한 노즐부(530)가 형성된다. 파우치 유닛(500)에서 재료가 토출되는 과정에서, 재료의 토출을 멈추는 리트랙션 동작을 수행하는 경우, 파우치 유닛(500)의 리트랙션되는 부분에서 재료(S)의 병목 현상이 발생하게 된다. 리트랙션되는 부분에서 재료(S)의 병목 현상이 발생하게 되면, 재료(S)의 리트랙션이 원활하게 이루어지지 않고, 재료(S)의 토출이 멈추지 않고 재료(S)가 노즐부(530) 측으로 노출되는 문제가 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 노즐 장치(400)의 노즐부(530)의 토출유로는 일자 형태로 형태로 형성됨으로써, 리트랙션이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

파우치 유닛(500)의 상측(510)에는 고정 고리부(415)의 고정팁(416)이 통과되기 위한 고정홀(520)이 형성되며, 고정홀(520)은 파우치 유닛(500)의 두께 방향으로 이격되는 한쌍으로 마련되며, 각각의 고정홀(520)은 파우치 유닛(500)의 상측(510)의 단부측 몸체에 각각 형성된다. 그리고, 고정 고리부(415)의 고정팁(416) 또한 한 쌍의 고정홀(520)에 각각 끼워질 수 있도록 한 쌍으로 마련될 수 있다.

스퀴즈 유닛(440)은, 파우치 유닛(500)의 일면과 접촉되는 제1 가압 유닛(441)과, 파우치 유닛(500)을 사이에 두고 제1 가압 유닛(441)과 이격되며 파우치 유닛(500)의 타면과 접촉되는 제2 가압유닛(442)과, 일단이 제1 가압 유닛(441)이 회전 가능하게 연결되는 제1 가압 브래킷(443)과, 일단이 제2 가압 유닛(442)이 회전 가능하게 연결되는 제2 가압 브래킷(444)과, 제1 가압 브래킷(443)의 타단 및 제2 가압 브래킷(444)의 타단과 연결되며 제1 가압 브래킷(443) 및 상기 제2 가압 브래킷(444) 회전 중심을 제공하며 선택적으로 회전을 제한하는 회전 고정부(445)를 포함한다. 제1 가압 브래킷(443), 제2 가압 브래킷(444) 및 회전 고정부(445)는 제1 가압 유닛(441) 및 제2 가압 유닛(442)의 일단 및 타단에 연결되는 한 쌍으로 각각 마련될 수 있으며, 제1 가압 유닛(441) 및 제2 가압 유닛(442)은 좌우 방향으로 연장 형성되는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 제2 가압 유닛(442)은 구동 유닛(430)과 연결된다. 제1 가압 유닛(441)과 구동 유닛(430) 사이에는, 제2 가압 유닛(442) 및 구동 유닛(430)을 연결시키기 위한 연결 프레임(446)이 배치된다.

구동 유닛(430)은, 스퀴즈 유닛(440)을 사이에 두고 상호 이격되는 한 쌍으로 마련되며, 구동 프레임 유닛(420)도 한쌍으로 마련되며 각각의 구동 유닛(430)이 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 바닥면에 고정된다. 구동 프레임 유닛(420)의 상측은 수평 프레임(412)과 연결된다.

구동 유닛(430)의 제1 구동 유닛(430a)은 스퀴즈 유닛(440)의 제2 가압 유닛(442)의 일측과 연결되며, 제1 구동 유닛(430a)과 이격되는 제2 구동 유닛(430b)은 제2 가압 유닛(442)의 타측과 연결된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 3D 프린터(1)는, 일단은 파우치(500)의 노즐부(530)와 연결되며, 타단은 케이싱 유닛(200) 및 포스트 유닛(700) 중 어느 하나와 연결되는 한 쌍의 파우치 고정스트링(600)을 더 포함한다. 고정 스트링(600)은 파우치(500)의 노즐부(530)의 위치가 안정적으로 유지되도록 함으로써, 보다 고품질의 조형물을 형성할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 3D 프린터(1)의 노즐 장치(400)는, 파우치 유닛(500)의 양면에 접촉되며 파우치 유닛(500)의 상기 재료 수용공간을 가압하는 스퀴즈 유닛(440)을 예시적으로 파우치 유닛(500)의 상측(520)에서 하측 방향(530)으로 이동시킴으로써, 파우치 유닛(500)의 상기 재료 수용공간에 충전된 재료(S)가 토출되록 한다.

이하에서는 본 실시예에 따른 3D 프린터(1)의 노즐 장치(400)에서 재료(S)가 토출되는 과정을 상세하게 설명한다.

도 5 및 도 6은 도 1의 3D 프린터에서 재료가 공급되는 과정을 보여주는 도면이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 먼저 노즐 장치(400)의 스퀴즈 유닛(440)의 제1 가입 유닛(441)과 제2 가압 유닛(442)가 상호 이격되도록, 제1 가압 브래킷(443)과 제2 가압 브래킷(444)를 기설정된 각도(제1 각도)로 벌려 놓는다. 이때, 제1 가압 브래킷(443)과 제2 가압 브래킷(444)은 회전 고정부(445)를 중심으로 움직일 수 있다.

그 다음, 수평 프레임(412)의 고정 고리부(415)에 파우치 유닛(500)의 상측(520)을 고정시켜, 파우치 유닛(500)이 메인 프레임부(410)에 대하여 고정되도록 한다.

그 다음, 스퀴즈 유닛(440)의 제1 가입 유닛(441)과 제2 가압 유닛(442)이 각각 파우치 유닛(500)의 일면 및 이면과 접촉된 상태에서 파우치 유닛(500)의 상기 재료수용공간을 가압하도록, 제1 가압 브래킷(443)과 제2 가압 브래킷(444)를 기설정된 제2 각도로 조정한다. 이때, 상기 제2 각도는 상기 제1 각도보다 작게 형성된다.

그 다음, 제1 가압 브래킷(443)과 제2 가압 브래킷(444)이 상기 제2 각도로 유지되도록, 회전 고정부(445)를 고정시킨다. 예시적으로 회전 고정부(445)는 스크류 타입일 수 있으며, 회전 고정부(445)가 릴리즈 된 상태에서는 제1 가압 브래킷(443)과 제2 가압 브래킷(444)이 회전 고정부(445)를 중심으로 자유롭게 회전될 수 있으며, 회전 고정부(445)가 고정된 상태에서는 제1 가압 브래킷(443)과 제2 가압 브래킷(444)의 움직임이 제한된다.

그 다음, 도 6을 참조하면, 파우치 유닛(500)의 노즐부(530)의 씌워진 커버 부재(미도시)를 제거하여, 노즐부(530)의 상기 토출유로가 스테이지 유닛(300)의 상면을 바라보도록 한다.

그 다음, 스퀴즈 유닛(440)의 제2 가압 유닛(442)과 연결된 구동 유닛(430a, 430b)이 외부 신호에 의하여 하방으로 이동하게 되면, 스퀴즈 유닛(440)도 하방으로 이동하게 된다. 이때, 스퀴즈 유닛(440)의 제1 가압 유닛(441) 및 제2 가압 유닛(442)은 파우치 유닛(500)의 양면을 가압한 상태에서 하방으로 이동하게 되며, 이에 의하여 파우치 유닛(500)의 상기 재료수용공간에 충전된 재료(S)는 노출부(530)를 통하여 스테이지 유닛(300) 측으로 토출된다. 스퀴즈 유닛(440)의 제1 가압 유닛(441) 및 제2 가압 유닛(442)은 각각 제1 가압 브래킷(443) 및 제2 가압 브래킷(444)과의 연결 부분에 대하여 회전가능한 원기둥 형상으로 형성됨으로써, 제1 가압 유닛(441) 및 제2 가압 유닛(442)은 스퀴즈 유닛(440)이 상방 또는 하방으로 이동되는 과정에서, 파우치 유닛(500)의 외면에 대하여 회전되면서 이동하게 된다. 제1 가압 유닛(441) 및 제2 가압 유닛(442)의 외면은 예시적으로 파우치 유닛(500)의 외면에 대하여 마찰계수가 높은 재질로 형성될 수 있다.

한편, 3D 프린터(1)가 재료(S)의 토출을 일시 중단하는 리트랙션 동작을 수행하는 경우, 스퀴즈 유닛(440)과 연결되는 구동 유닛(430a, 430b)이 상방으로 기설정된 거리만큼 이동되며, 이에 의하여 스퀴즈 유닛(440)도 구동 유닛(430a, 430b)이 이동된 거리만큼 상방으로 이동하게 된다. 스퀴즈 유닛(440)이 상방으로 이동하게 되면, 스퀴즈 유닛(440)이 접촉된 파우치 유닛(500)의 상기 재료수용공간에 기설정된 크기의 공간이 형성되며, 상기 공간의 형성에 따라 상기 재료수용공간의 내부 압력이 감소하게 되어, 노즐부(430) 측의 재료가 외부로 토출되지 않고 상기 재료수용공간 측으로 유입된다.

이때, 스테이지 유닛(300)은, X축, Y축 및 Z 축에 대하여 이동 가능하며, 상기 Z 축에 대하여 회전 가능하게 마련됨으로써, 노즐 장치(400)에서 스테이지 유닛(300)측에 공급되는 재료(S)에 의하여 원하는 형상의 3차원 조형물이 형성되도록 할 수 있다.

본 실시예에서, 스테이지 유닛(300)이 X축, Y축 및 Z 축에 대하여 이동 가능하며, 상기 Z 축에 대하여 회전 가능하게 마련되는 구성으로 설명되고 있으나, 스테이지 유닛(300)이 베이스 유닛(100)에 대하여 고정되며, 노즐 장치(400)가 X축, Y축 및 Z 축에 대하여 이동가능하게 마련되는 구성 또한 본 발명의 실시예에 포함된다. 또한 스테이지 유닛(300)이 X 축에 대해서만 이동 가능하며, 노즐 장치(400)가 Y 출에 대하여 이동 가능한 구성도 가능하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

3D 프린터의 노즐 장치에 있어서,
재료가 수용되는 재료수용공간이 내부에 형성되어 있으며, 플렉서블한 재질로 형성되고, 하측에는 재료를 토출하기 위한 노즐부가 형성되는 파우치 유닛;
상기 파우치 유닛의 외면에 접촉되며, 상기 파우치 유닛을 가압하며, 상방 또는 하방으로 이동 가능한 스퀴즈 유닛; 및
상기 스퀴즈 유닛과 연결되며, 상기 스퀴즈 유닛을 상하 방향으로 이동시키는 구동 유닛;을 포함하는 3D 프린터의 노즐 장치.
제1 항에 있어서,
바닥면에 대하여 지지되는 메인 프레임부;를 더 포함하고,
상기 메인 프레임부는, 상기 바닥면에 대하여 고정되며 상하 방향으로 연장 형성되는 제1 수직 프레임과, 상기 제1 수직 프레임과 이격되며 상기 제1 수직 프레임과 동일한 방향으로 연장 형성되는 제2 수직 프레임과, 일측은 상기 제1 수직프레임의 상측과 연결되며 타측은 상기 제2 수직 프레임의 상측과 연결되는 수평 프레임을 포함하고,
상기 수평 프레임의 중앙에는 상기 파우치 유닛이 고정되기 위한 파우치 고정고리가 형성되며,
상기 파우치 유닛의 상측에 형성되는 고정홀에 상기 고정 고리부의 고정팁이통과되어, 상기 파우치 유닛이 상기 수평 프레임에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 노즐 장치.
제2 항에 있어서,
상기 파우치의 상기 노즐부는 상기 재료수용공간과 연통되며 하방을 향하여 돌출 형성되며,
상기 노즐부의 토출유로는 일자 형상으로 형성되며,
상기 재료수용공간의 단면 넓이는 상기 파우치 유닛의 상기 상측에서 상기 파우치의 상기 하측으로 갈수록 증가되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터의 노즐 장치.
제1 항에 있어서,
상기 스퀴즈 유닛은, 상기 파우치 유닛의 일면과 접촉되는 제1 가압 유닛과, 상기 파우치 유닛을 사이에 두고 상기 제1 가압 유닛과 이격되며 상기 파우치 유닛의 타면과 접촉되는 제2 가압유닛과, 일단이 상기 제1 가압 유닛이 회전 가능하게 연결되는 제1 가압 브래킷과, 일단이 상기 제2 가압 유닛이 회전 가능하게 연결되는 제2 가압 브래킷과, 상기 제1 가압 브래킷의 타단 및 상기 제2 가압 브래킷의 타단과 연결되며 상기 제1 가압 브래킷 및 상기 제2 가압 브래킷의 회전 중심을 제공하며 선택적으로 회전을 제한하는 회전 고정부를 포함하는 3D 프린터의 노즐 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제2 가압 유닛과 상기 구동 유닛이 연결되며,
상기 구동 유닛은 상기 스퀴즈 유닛을 사이에 두고 상호 이격되는 한 쌍으로 마련되며,
상기 구동 유닛이 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 바닥면에 고정되는 구동 프레임 유닛;을 더 포함하고,
제1 구동 유닛은 상기 제2 가압 유닛의 일단과 연결되며, 상기 제1 구동 유닛과 이격되는 제2 구동 유닛은 상기 제2 가압 유닛의 타단과 연결되는 3D 프린터의 노즐 장치.
3D 프린터에 있어서,
작업 대상물이 안착되는 스테이지 유닛;
재료가 수용되는 재료수용공간이 내부에 형성되어 있으며, 플렉서블한 재질로 형성되고, 하측에는 재료를 토출하기 위한 노즐부가 형성되는 파우치 유닛, 상기 파우치 유닛의 외면에 접촉되며, 상기 파우치 유닛을 가압하며 상방 또는 하방으로 이동 가능한 스퀴즈 유닛, 및 상기 스퀴즈 유닛과 연결되며, 상기 스퀴즈 유닛을 상하 방향으로 이동시키는 구동 유닛을 포함하는 노즐 장치;를 포함하고,
상기 파우치는, 상기 파우치의 상기 타측에서 상기 수용공간과 연통되며 하방을 향하여 돌출 형성되는 노즐부를 포함하고,
상기 노즐부는 상기 스테이지 유닛의 상면을 향하며,
상기 노즐 장치의 상기 스퀴즈 유닛이 상기 파우치 유닛의 외면을 가압한 상태에서 하방으로 이동되어 상기 내용물을 상기 스테이지 유닛이 상면에 공급하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제6 항에 있어서,
상기 스테이지 유닛은 X 축 방향, Y 축 방향 및 Z 축 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 이동 가능하며,
상기 노즐 장치는 상기 바닥면에 대하여 고정되는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.
제7 항에 있어서,
상기 노즐 장치 및 상기 스테이지 유닛을 수용하기 위한 수용 공간을 형성하며, 외형을 형성하는 케이싱 유닛;
상기 케이싱 유닛의 상기 수용 공간에 배치되며, 상하 방향으로 길게 연장 형성되는 포스트 유닛;
일단은 상기 파우치의 상기 노즐부와 연결되며, 타단은 상기 케이싱 유닛 및 상기 포스트 유닛 중 어느 하나와 연결되는 한 쌍의 파우치 고정스트링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터.