KR20160016985A

KR20160016985A - multi color 3D printer

Info

Publication number: KR20160016985A
Application number: KR1020160007698A
Authority: KR
Inventors: 김현철
Original assignee: 김현철
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2016-02-15
Anticipated expiration: 2036-01-21
Also published as: KR101641709B1

Abstract

본 발명은 단일의 노즐과 단일의 노즐히터를 사용해서 멀티컬러 제품성형이 가능한 3차원 프린터 장치 및 그 구동 방법이다.{multi color 3D printer}
본 발명은 단일의 노즐(17)과 단일의 노즐히터(11)를 사용해서 멀티컬러 제품성형이 가능한 3차원 프린터 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, FDM (Fused Deposition Modeling)방식 3차원 프린터에 복수의 압출기(8)를 단일의 노즐히터(17)와 단일의 노즐(11)을 사용해서 다양한 재료의 사용, 다양한 색의 구현하는 것이 가능한 헤드(6)로 이루어진 3차원 프린터 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
단일의 노즐(17)과 단일의 노즐히터(11)로 다수의 색상을 표현할 수 있도록 구동함으로써, 경제적으로 제작비용 및 구동비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 압출기(8)는 적어도 2개로 구성되어 적어도 2개의 재료 및 적어도 2개의 색상을 각각 공급함으로써, 필라멘트를 공급할 때 적어도 2가지 재질의 필라멘트를 공급하는 것이 가능하고, 적어도 2가지 색상의 필라멘트를 공급하는 것이 가능하므로, 조형물의 다양한 색을 구현할 수 있다는 효과가 있다.
프레임(1)의 상부에 배치되는 X축 직선이동기구(4)와 Y축 직선이동기구(5)에 탑재되어 XY축 방향으로 위치 조절되는 헤드(6)와, 상기 헤드(6)에 대하여 상대적으로 Z축 방향으로 위치 조절되는 Z축 직선 이동기구(16)에 탑재되는 베드(2)와, 상기 프레임(1)의 한쪽에 배치되며 철사형태로 된 복수의 열가소성 필라멘트(7)를 헤드블록(10)으로 각각 이송하는 복수의 필라멘트 압출기(8)를 구비하고, 상기 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)은 상기 복수의 필라멘트(7)가 개별적으로 도입되는 복수의 도입공(10-a)이 형성되고, 이들 복수의 도입공(10-a)이 단일의 통로로 합류되어 배출되는 단일의 배출공(10-b)이 형성된 것으로 이 단일의 배출공(10-b)을 통해 단일의 필라멘트(7)가 단일의 노즐히터(11)와 단일의 노즐(17)을 통과하는 구조를 되어 있고, 상기 노즐(17)의 XYZ 축 상의 위치조절과 상기 복수의 필라멘트 압출기(8)의 이송동작을 개별적으로 제어하는 컨트롤러(3)와 상기 프레임(1)의 내 측에 배치되는 노즐클리너(12)를 포함하는 3차원 프린터로 이루어져 있다.The present invention relates to a three-dimensional printer apparatus capable of forming a multicolor product by using a single nozzle and a single nozzle heater, and a driving method thereof. {Multi color 3D printer}
The present invention relates to a three-dimensional printer apparatus capable of forming a multicolor product using a single nozzle (17) and a single nozzle heater (11) and a driving method thereof, Dimensional printer apparatus composed of a head 6 capable of using various materials and various colors by using a single nozzle heater 17 and a single nozzle 11 and a driving method thereof .
A plurality of colors can be expressed by a single nozzle 17 and a single nozzle heater 11, thereby making it possible to economically reduce manufacturing cost and driving cost.
Further, the extruder 8 is constituted by at least two, and it is possible to supply filaments of at least two materials when feeding filaments by supplying at least two materials and at least two colors, respectively, and at least two colors of filaments It is possible to realize various colors of the molding objects.
Axis linear movement mechanism 4 disposed on the upper side of the frame 1 and a head 6 mounted on the Y-axis linear movement mechanism 5 and adjusted in position in the XY axis direction, And a plurality of thermoplastic filaments 7 arranged on one side of the frame 1 and in the form of a wire are connected to a head block (not shown) And a plurality of filament extruders 8 for feeding the plurality of filaments 7 to the head 6. Each of the plurality of filament extruders 8 has a plurality of filaments 7, a) is formed, and a single discharge hole 10-b is formed in which the plurality of introduction holes 10-a are merged and discharged as a single passage, and a single discharge hole 10- The filaments 7 of the nozzles 17 pass through the single nozzle heater 11 and the single nozzle 17 and the filaments 7 on the XYZ axes Dimensional printer including a controller 3 for individually controlling the position adjustment and the feeding operation of the plurality of filament extruders 8 and a nozzle cleaner 12 disposed on the inner side of the frame 1. [

Description

A three-dimensional printer device capable of forming a multicolor product using a single nozzle and a single nozzle heater, and a driving method thereof [

본 발명은 단일의 노즐과 단일의 노즐히터를 사용하여 멀티컬러 제품성형이 가능한 3D 프린터 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FDM (Fused Deposition Modeling)방식 3차원 프린터에서 복수의 압출기를 단일의 노즐히터와 단일의 노즐과 단일의 헤드블록으로 구성된 헤드를 이용하여 다양한 재료의 사용, 다양한 색의 구현이 가능한 3차원 프린터 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a 3D printer device capable of forming a multicolor product by using a single nozzle and a single nozzle heater, and more particularly, to a 3D printer device and a method of driving the same by a plurality of extruders in a FDM (Fused Deposition Modeling) The present invention relates to a three-dimensional printer apparatus capable of using various materials and various colors by using a single nozzle heater, a single nozzle and a single head block, and a driving method thereof.

최근 3차원 프린터는 양산품을 생산하기 전 시제품을 만들기 위해 사용되고 있는데, 이는 실제 상품에 어떤 문제점이 있는지 알아보기 위하여 실제상품을 만드는 대신 3차원 프린터를 이용하여 실제상품과 똑같은 시제품을 만들어, 비용과 시간을 절약하며 실제상품의 문제점을 알아볼 수 있기 때문이다.Recently, 3D printers have been used to make prototypes before producing mass products. In order to find out what kind of problems with real products, 3D printers are used to make prototypes exactly like real products, And can identify the problem of the actual product.

이러한 3차원 프린터는 캐드시스템과 같은 소프트웨어를 통해 모형화된 3차원 형상을 복수의 얇은 단면 층으로 분할한 슬라이스 데이터로 변경한 후에 이를 사용하여 판형 시트를 조형하고, 이를 적층 하여 조형물을 완성한다. 이렇게 판 형태의 시트를 조형하는 방법으로 쾌속조형 방식이 개발되어있다.In such a three-dimensional printer, a three-dimensional shape modeled through software such as a CAD system is converted into slice data divided into a plurality of thin cross-sectional layers, and then a plate-shaped sheet is formed using the same and then laminated to complete a molding. The rapid prototyping method has been developed as a method of molding a sheet in the form of a plate.

이러한 쾌속조형 방식에는 석고나 나일론 등의 가루를 사용하는 파우더를 이용한 쾌속조형 방식, 광경화성 플라스틱을 녹인 액체(레진)를 사용하는 플라스틱 액체를 이용한 쾌속조형 방식, 플라스틱을 실처럼 짜아낸 고체를 이용한 조형 방식으로 나눌 수 있다.Such rapid prototyping methods include a rapid prototyping method using powders using gypsum or nylon powder, a rapid prototyping method using a plastic liquid using a liquid (resin) obtained by dissolving photo-curable plastics, It can be divided into formative method.

그 중에서도, 열가소성 소재(플라스틱)를 실처럼 짜아낸 고체상태인 필라멘트를 이용한 조형 방식에는 대표적으로 FDM (Fused Deposition Modeling)방식이 있는데, 이는 열가소성 수지를 압출하여 적층하며 조형하는 방식으로, 압출기를 통해 필라멘트를 공급하면, 공급된 필라멘트는 필라멘트를 녹일 수 있는 온도로 가열된 노즐을 통해 액체상태로 압출되어 한 층씩 적층되며 조형물이 완성된다.Among them, FDM (Fused Deposition Modeling) system is a typical molding method using a filament which is a solid state in which a thermoplastic material (plastic) is woven like a thread. This is a method of extruding and laminating a thermoplastic resin, When the filament is fed, the supplied filament is extruded into a liquid state through a nozzle heated to a temperature at which the filament can be melted and laminated one by one to complete the molding.

하지만, 종래 FDM방식 3차원 프린터의 압출기는 하나의 공급기에 하나의 노즐로 구성되어 다양한 재료의 사용, 다양한 색 변경하는 것이 한계가 있다는 문제점이 있었다.However, the extruder of the conventional FDM type three-dimensional printer is constituted of one nozzle in one feeder, and there is a limitation in using various materials and changing various colors.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 멀티 노즐을 구현하는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 멀티 노즐이 연동하여 동일평면상에 있을 경우 프린트 중에 작동하지 않는 노즐이 조형물과 접촉하여 조형물이 베드로부터 떨어질 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 노즐이 이동경로가 바뀌는 지점에서 정지한 후 다음 압출 구간으로 이동할 때 과다 압출이나 미달 압출이 발생하여 동일평면상 보다 높은 구간이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.In order to solve the above problems, research has been actively carried out to realize multi-nozzles. However, if the multi-nozzles are co-operating and coplanar, nozzles not operating during printing may come in contact with the molding objects, There is a problem. Further, there is a problem that when the nozzle is stopped at a point where the movement path changes, and then moved to the next extrusion section, excessive extrusion or under-extrusion occurs, resulting in a higher section than on the same plane.

그리고 3차원 프린터 구동 시 필라멘트를 녹이기 위하여 노즐을 가열하는데 가열된 상태로 장시간 유지됨에 따라, 멀티 노즐의 사용하지 않는 노즐에서 잔류물이 흘러나와 조형물에 오염을 유발시킬 수 있고, 설계되지 않은 구간에 압출되어 단차가 발생하거나 노즐 입구에 잔류물이 경화되어 노즐과 조형물의 접촉이 발생하며 불량 조형물이 생성될 수 있다는 문제점이 있다.As the nozzle is heated to melt the filament during the operation of the three-dimensional printer, the nozzle is maintained in a heated state for a long time, so that residues may flow from the unused nozzles of the multi-nozzle to cause contamination of the molding. There is a problem that a step is generated by extrusion and the residue is hardened at the nozzle inlet, so that contact between the nozzle and the molding is generated and a defective molding is generated.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 노즐 내에 음의 압력을 가하여 잔류물이 흘러나오지 않도록 조절할 수 있으나, 이 또한, 노즐이 장시간 고온에 노출될 경우 중력에 의한 녹은 필라멘트의 흘러내림이 발생하며, 사용 시 그 양을 정확히 제어할 수 없어 표면의 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.In order to solve the above problems, negative pressure is applied to the nozzle to control the flow of residues. However, when the nozzle is exposed to high temperature for a long time, the melted filament flows down due to gravity, There is a problem that the quality of the surface is deteriorated because the amount of time can not be controlled accurately.

본 발명은 종래의 열가소성 필라멘트소재를 사용하여 용융 및 적층 하는 타입의 3D 프린터의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 구조가 간단하면서도 복수의 색상으로 성형품을 성형할 수 있는 새로운 구조의 3D 프린터를 제공하고자 하는 것이다. 또한, 본 발명은 복수의 컬러를 구현하더라도 색상이 혼합되거나 불연속적인 이음매가 형성되지 않아서 제품의 외관이나 일체성 또는 구조적 강도가 저하되지 않는 새로운 구조의 3D 프린터 장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the problems of a conventional 3D printer in which a thermoplastic filament material is melted and laminated. The present invention is a 3D printer having a simple structure and capable of molding a molded article in a plurality of colors . It is another object of the present invention to provide a novel 3D printer device and a method of driving the same that do not cause color blending or discontinuous seam formation even if a plurality of colors are implemented so that the appearance, .

본 발명의 한 특징에 따르면, 프레임(1)의 상부에 배치되는 X축 직선이동기구(4)와 Y축 직선이동기구(5)에 탑재되어 XY축 방향으로 위치 조절되는 헤드(6)와, 상기 헤드(6)에 대하여 상대적으로 Z축 방향으로 위치 조절되는 Z축 직선이동기구(16)에 탑재되는 베드(2)와, 상기 프레임(1)의 한쪽에 배치되며 철사형태로 된 복수의 열가소성 필라멘트(7)를 상기 헤드블록(10)으로 각각 이송하는 복수의 필라멘트 압출기(8)를 구비하고, 상기 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)은 상기 복수의 필라멘트(7)가 개별적으로 도입되는 복수의 도입공(10-a)이 형성되고, 이들 복수의 도입공(10-a)이 단일의 통로로 합류되어 배출되는 단일의 배출공(10-b)이 형성된 것으로 이 단일의 배출공(10-b)을 통해 단일의 필라멘트(7)가 단일의 노즐히터(11)와 단일의 노즐(17)을 통과하는 구조를 되어 있고, 상기 노즐(17)의 XYZ축상의 위치조절과 상기 복수의 필라멘트 압출기(8)의 이송동작을 개별적으로 제어하는 컨트롤러(3)와 상기 프레임(1)의 내 측에 배치되는 노즐 클리너(12)를 포함하는 3D 프린터이다.According to one aspect of the present invention, there are provided an X-axis linear movement mechanism 4 disposed on the upper portion of the frame 1, a head 6 mounted on the Y-axis linear movement mechanism 5 and adjusted in position in the XY axis direction, A bed (2) mounted on a Z-axis linear movement mechanism (16) whose position is adjusted relative to the head (6) in the Z-axis direction; a plurality of thermoplastic And a plurality of filament extruders (8) for feeding the filaments (7) to the head block (10), wherein the head block (10) installed in the head (6) A plurality of introduction holes 10-a are formed and a single discharge hole 10-b is formed in which the plurality of introduction holes 10-a are merged and discharged into a single passage, A single filament 7 is passed through the single nozzle heater 11 and the single nozzle 17 through the hole 10-b A controller 3 for individually controlling the position of the nozzle 17 on the XYZ axis and the feeding operation of the plurality of filament extruders 8 and a nozzle cleaner 12 arranged on the inner side of the frame 1 ).

프레임(1)의 X축 직선이동기구(4)와 Y축 직선이동기구(5)에 탑재되어 XY축 방향으로 위치 조절되며 필라멘트압출기(8)로부터 필라멘트가 이송 공급되어 용융상태로 배출되는 3D 프린터용 헤드(6)에 있어서, 상기 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)은 상기 복수의 필라멘트(7)가 개별적으로 도입되는 복수의 도입공(10-a)이 형성되고, 이들 복수의 도입공(10-a)이 단일의 통로로 합류되어 배출되는 단일의 배출공(10-b)이 형성된 것으로 이 단일의 배출공(10-b)을 통해 단일의 필라멘트(7)가 단일의 노즐히터(11)과 단일의 노즐(17)을 통과하는 구조를 특징으로 하는 3차원 프린터용 헤드이다.Axis linear moving mechanism 4 and the Y-axis linear moving mechanism 5 of the frame 1 and is regulated in the XY-axis direction and the filaments are fed and fed from the filament extruder 8 to be discharged in a molten state. The head block 10 of the head 6 is provided with a plurality of introduction holes 10-a through which the plurality of filaments 7 are individually introduced, A single discharge hole 10-b is formed through which the introduction hole 10-a is merged and discharged as a single passage. Through this single discharge hole 10-b, a single filament 7 is injected into the single nozzle 10- Dimensional printer head characterized by a structure that passes through the heater (11) and the single nozzle (17).

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 모형화 프로그램을 통해 3차원 형상을 모형화한 뒤, 복수의 얇은 단면 층으로 분할한 슬라이스 정보로 변환하는 제1단계와, 다수의 상기 필라멘트를 다수의 상기 압출기를 통과해 상기 가이드튜브의 내부를 통과해 상기 헤드블록 상단에 각각 장착시키는 제2단계와, 단일의 상기 노즐히터를 이용해 단일의 상기 노즐을 가열시키는 제3단계와, 상기 노즐을 통해 첫 번째 필라멘트가 압출되어 상기 슬라이스 정보에 따라 정해진 영역의 라인만큼 상기 베드 상부에 프린트되는 제4단계와, 두 번째 필라멘트로 교체하기 위해 상기 헤드가 상기 노즐클리너 위치로 이동하는 제5단계와, 상기 두 번째 필라멘트가 상기 헤드블록 내부의 상기 배출공을 지나 상기 노즐 내부에 투입되기 위해서는 상기 첫 번째 필라멘트를 상기 배출공내에서 제거해 주어야 하기 때문에 상기 첫 번째 필라멘트의 맨 앞 단이 상기 배출공과 상기 도입공을 지나 상기 헤드블록 상단부로 후퇴해서 대기상태로 전환하는 제6단계와, 상기 노즐 내부에 남아있는 상기 첫 번째 필라멘트 잔류물을 완전히 제거하기 위해 상기 두 번째 필라멘트를 노즐을 통해 강제 배출해서 상기 노즐 내부를 두 번째 필라멘트로만 채워주는 제7단계와, 상기 노즐 외부에 붙어있는 상기 두 번째 필라멘트 찌꺼기를 제거해 주어야만 프린트시 출력물 외관에 이물질이 형성되지 않기 때문에 상기 배출구를 이용해 상기 노즐 외부에서 상기 두 번째 필라멘트 찌꺼기를 제거해 주는 제8단계와, 상기 노즐을 통해 상기 두 번째 필라멘트가 압출되어 상기 슬라이스 정보에 따라 정해진 영역의 라인만큼 베드 상부에 프린트되는 제9단계와, 상기 제4단계에서 제9단계를 수행해서 베드 상부에 하나의 적층(one layer) 프린트가 완성된 제10단계와, 상기 제10단계를 통해 제작된 제1 적층 높이만큼 상기 베드가 하강하여 이동하는 제11단계와, 상기 제4단계에서 제11단계를 수행한 후 상기 제1 적층 시트의 상부에 다음 적층 시트를 프린트하는 제12단계와, 상기 첫 번째 필라멘트로 교체하기 위해 상기 헤드가 상기 노즐 클리너 위치로 이동하는 제13단계와, 상기 첫 번째 필라멘트가 상기 헤드블록 내부의 상기 배출공을 지나 상기 노즐 내부에 투입되기 위해서는 상기 두 번째 필라멘트를 상기 배출공 내에서 제거해 주어야 하기 때문에 상기 두 번째 필라멘트의 맨 앞 단이 상기 배출공과 상기 도입공을 지나 상기 헤드블록 상단부로 후퇴해서 대기상태로 전환하는 제14단계와, 상기 노즐 내부에 남아있는 상기 두 번째 필라멘트잔류물을 완전히 제거하기 위해 상기 첫 번째 필라멘트를 노즐을 통해 강제 배출해서 상기 노즐 내부를 첫 번째 필라멘트로만 채워주는 제15단계와, 상기 노즐 외부에 붙어있는 상기 첫 번째 필라멘트 찌꺼기를 제거해 주어야만 프린트 시 출력물 외관에 이물질이 형성되지 않기 때문에 상기 배출구를 이용해 상기 노즐 외부에서 상기 첫 번째 필라멘트 찌꺼기를 제거해 주는 제16단계와, 상기 노즐을 통해 상기 첫 번째 필라멘트가 압출되어 상기 슬라이스 정보에 따라 정해진 영역의 라인만큼 베드 상부에 프린트되는 제17단계와, 제작하고자 하는 조형물이 완성될 때까지 상기 제5단계 및 제17단계를 반복 수행하는 제18단계를 포함하는 단일의 상기 노즐과 단일 상기 노즐히터를 사용해서 멀티컬러 제품성형이 가능한 3D 프린터 장치의 구동 방법이다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for modeling a three-dimensional shape using a modeling program, the method comprising: a first step of converting a three-dimensional shape into a slice information divided into a plurality of thin cross- A second step of passing through the inside of the guide tube through the extruder of the extruder and mounting the extruder on an upper end of the head block, a third step of heating a single nozzle using a single nozzle heater, A fourth step in which the first filament is extruded and printed on the upper portion of the bed by a line of a predetermined region according to the slice information, a fifth step in which the head moves to the nozzle cleaner position to replace with the second filament, In order for the second filament to be injected into the nozzle through the discharge hole in the head block, A sixth step in which the front end of the first filament is retracted to the upper end of the head block through the discharge hole and the introduction hole to be switched to a standby state because the filament must be removed from the discharge hole; A second step of removing the first filament residue from the nozzle by forcefully discharging the second filament through the nozzle to completely fill the nozzle filament with the second filament; A second step of removing the second filament residue from the outside of the nozzle using the discharging port since no foreign matter is formed on the outer surface of the outputting object during printing, At the top of the bed, A step 10 in which one layer print is completed on the upper part of the bed by performing the ninth step of laminating the first layer stacked on the bed, A step 11 in which the bed is moved downward; a step 12 in which after the eleventh step is performed in the fourth step, a next laminated sheet is printed on the first laminated sheet; In order to inject the first filament into the nozzle through the discharge hole in the head block, the second filament should be removed from the discharge hole The first end of the second filament is retracted to the upper end of the head block through the discharge hole and the introduction hole to switch to the standby state, A step 15 for forcibly discharging the first filament through the nozzle to completely remove the second filament residue remaining in the nozzle and filling the inside of the nozzle with only the first filament; Removing the first filament residue from the outside of the nozzle by using the discharge port since no foreign matter is formed on the outer surface of the outputting object when the first filament residue is removed; A seventh step of printing on the upper part of the bed by a line of a predetermined area according to the slice information, and a step of repeating the fifth step and the seventeenth step until the molding to be manufactured is completed, And multi-color products using a single nozzle heater Which is a driving method of a 3D printer apparatus.

본 발명에 따르면, 열가소성 필라멘트소재를 사용하여 용융 및 적층 하는 3D 프린터에서 복수의 필라멘트압출기(8)를 구비하고, 상기 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)은 상기 복수의 필라멘트(7)가 개별적으로 도입되는 복수의 도입공(10-a)이 형성되고, 이들 복수의 도입공(10-a)이 단일의 통로로 합류되어 배출되는 단일의 배출공(10-b)이 형성된 것으로 이 단일의 배출공(10-b)을 통해 단일의 필라멘트(7)가 단일의 노즐히터(11)과 단일의 노즐(17)을 통과하는 구조를 되어 있어, 복수의 필라멘트(7)를 다른 색상의 필라멘트소재로 사용하는 경우에 멀티컬러를 구현할 수 있는 새로운 3D 프린터가 제공된다. A plurality of filament extruders 8 are provided in a 3D printer which is melted and laminated using a thermoplastic filament material, and a head block 10 installed in the head 6 has a plurality of filaments 7, A plurality of introduction holes 10-a into which the plurality of introduction holes 10-a are individually introduced are formed and a single discharge hole 10-b is formed in which the plurality of introduction holes 10- A single filament 7 is passed through a single nozzle heater 11 and a single nozzle 17 through a single discharge hole 10-b so that the plurality of filaments 7 can be arranged in different colors New 3D printers are available that can implement multicolor when used as filament materials.

또한, 단일의 노즐을 사용하여, 필라멘트 소재의 변경에 따른 이음매 부분의 경화 정도의 차이에 따른 부착력 저하나 재료의 분리, 구조적 일체성이나 강도의 취약, 이음매로 인한 외관의 저하 등의 문제점이 해소된다.In addition, by using a single nozzle, it is possible to solve problems such as adhesion deterioration due to difference in curing degree of the joint part due to the change of the filament material, separation of materials, weakness of structural integrity or strength, do.

또한, 본 발명에 따르면, 컬러가 다른 필라멘트뿐만 아니라 재료의 용융과 적층 성형에 영향을 주지 않는 범위 내에서 물성과 기능을 달리하는 서로 다른 필라멘트 소재를 이용하여 복합재료 성형품을 제조할 수도 있다.Further, according to the present invention, it is also possible to produce a molded composite article using different filament materials having different physical properties and functions within a range that does not affect melting of the material and lamination molding as well as other filaments having different colors.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 압출기와 단일 헤드블록, 단일 노즐히터와 단일 노즐 및 노즐 클리너로 이루어진 3차원 프린터장치의 외관도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 압출기와 단일 헤드블록, 단일 노즐히터와 단일 노즐 및 노즐 클리너로 이루어진 3차원 프린터의 내부 구조를 나타내 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 압출기와 단일 헤드블록, 단일 노즐히터와 단일 노즐 및 노즐 클리너로 이루어진 3차원 프린터의 구성 원리를 나타내는 개략도.
도 4는 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)과 노즐히터(11)와 노즐(17)의 구성도와 A-A 부분 단면도.
도 5는 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)의 내부구조를 나타내는 A-A 부분 단면도.
도 6은 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)과 노즐히터(11)와 노즐(17)의 조립된 단면으로 필라멘트(7)가 번갈아 작동하는 원리를 나타내는 원리도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일의 노즐과 단일의 노즐히터를 사용해서 멀티컬러 제품성형이 가능한 3차원 프린터의 구동방법을 도시한 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an external view of a three-dimensional printer apparatus comprising a plurality of extruders, a single head block, a single nozzle heater, a single nozzle and a nozzle cleaner according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing an internal structure of a three-dimensional printer including a plurality of extruders, a single head block, a single nozzle heater, a single nozzle, and a nozzle cleaner according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view showing the construction principle of a three-dimensional printer comprising a plurality of extruders, a single head block, a single nozzle heater, a single nozzle and a nozzle cleaner according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a cross-sectional view of the head block 10, the nozzle heater 11, and the nozzle 17 installed in the head 6; Fig.
5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, showing the internal structure of the head block 10 installed in the head 6. FIG.
6 is a principle view showing a principle in which the filament 7 alternately operates in the assembled cross-section of the head block 10, the nozzle heater 11 and the nozzle 17 installed in the head 6. Fig.
7 is a flowchart illustrating a method of driving a three-dimensional printer capable of forming a multicolor product using a single nozzle and a single nozzle heater according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위는 이들 실시 예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. These examples are for further illustrating the present invention, and the scope of rights of the present invention is not limited to these examples.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 압출기와 단일 헤드블록, 단일 노즐히터와 단일 노즐 및 노즐 클리너로 이루어진 3차원 프린터장치의 외관도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 압출기와 단일 헤드블록, 단일 노즐히터와 단일 노즐 및 노즐 클리너로 이루어진 3차원 프린터의 내부 구조를 나타내 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 복수의 압출기와 단일 헤드블록, 단일 노즐히터와 단일 노즐 및 노즐클리너로 이루어진 3차원 프린터의 구성 원리를 나타내는 개략도이고, 도 4는 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)과 노즐히터(11)와 노즐(17)의 구성도와 A-A 부분 단면도이고, 도 5는 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)의 내부구조를 나타내는 A-A 부분 단면도이고, 도 6은 헤드(6)에 설치되는 헤드블록(10)과 노즐히터(11)와 노즐(17)의 조립된 단면으로 필라멘트(7)가 번갈아 작동하는 원리를 나타내는 원리도이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view of a three-dimensional printer apparatus including a plurality of extruders, a single head block, a single nozzle heater, a single nozzle, and a nozzle cleaner according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a three-dimensional printer including a plurality of extruders, a single head block, a single nozzle heater, a single nozzle, and a nozzle cleaner. FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the head block 10, the nozzle heater 11, and the nozzle 17 provided in the head 6. FIG. 4 is a schematic view showing the construction principle of the three- 5 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 6 showing the internal structure of the head block 10 installed in the head 6, and FIG. 6 is a sectional view of the head block 10 and the nozzle heater 11 And the nozzle 17, Fig. 5 is a principle view showing a principle in which the filament 7 alternately operates on an assembled cross section of the filament.

도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 대략 직육면체 형태의 프레임(1)의 상부에 리니어가이드(4-a)를 따라 X축 방향을 따라 왕복 슬라이드 되는 리니어 블록(4-b)을 포함하는 X축 직선이동기구(4)와, 이 직선이동기구(4)의 한쪽에 형성되는 리니어 가이드(5-a)을 따라 Y축 방향으로 왕복 슬라이드 되는 리니어블록(5-b)을 포함하는 Y축 직선이동기구(5)를 포함한다. 이러한 X 및 Y축 직선이동기구는 예시적인 것으로서 그 형태와 방식은 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 이 리니어블록(4-b)에는 본 발명에 따른 헤드(10)가 장착된다.As shown in the drawing, according to a preferred embodiment of the present invention, the linear block 4-b is reciprocally slid along the linear guide 4-a along the X-axis direction on the upper part of the substantially rectangular parallelepiped frame 1 And a linear block 5-b reciprocally slid in the Y-axis direction along a linear guide 5-a formed on one side of the linear movement mechanism 4, And an axial linear movement mechanism (5). These X and Y axis linear movement mechanisms are illustrative, and their shapes and methods can be variously changed. The head 10 according to the present invention is mounted on the linear block 4-b.

그리고 이 헤드(10)의 하부에는 수직 설치된 가이드 샤프트(15)와 이 가이드 샤프트(15)를 따라 승강 되는 리니어베어링을 포함하는 승강블록(14)과 이 승강블록(14)의 Z축 이송을 위한 Z축 이송기구(16)가 구비된다. 그리고 성형물이 성형되는 베드(2)가 승강블록(14)에 장착되어 승강된다. 도시된 실시 예에서는 헤드(6)가 XY축 방향으로 평면상에서 수평 이동되고, 베드(2)가 승강블록(14)을 따라 Z축 방향으로 수직 이동되는 것으로 설명되었으나, 이와 달리 헤드(6)과 베드(2)의 위치가 3차원적으로 위치 조절될 수 있는 다른 방법이 채택될 수 있음은 물론이다. 예를 들어 베드(2)가 아니라 헤드(6)가 승강 될 수도 있고, 또한 베드(2)가 수평 이동될 수도 있을 것이다.A lift block 14 including a guide shaft 15 vertically installed at a lower portion of the head 10 and a linear bearing 15 raised and lowered along the guide shaft 15; A Z-axis feed mechanism 16 is provided. And the bed 2 on which the molded product is molded is mounted on the elevating block 14 and elevated. In the illustrated embodiment, the head 6 is horizontally moved in the XY-axis direction in the plane and the bed 2 is vertically moved in the Z-axis direction along the lifting block 14, It is needless to say that another method in which the position of the bed 2 can be three-dimensionally adjusted can be adopted. For example, not the bed 2 but the head 6 may be raised or lowered, and the bed 2 may be moved horizontally.

그리고 프레임(1)의 한쪽에는 철사형태의 열가소성 필라멘트(7)를 전진이송시키는 복수의 필라멘트 압출기 (8)가 구비된다. 열가소성 필라멘트로는 대표적으로 PLA, PVC, ABS, PPS 수지를 예로 들 수 있으나, 이들 수지 외에도 적합한 물성을 가진 다른 수지 또는 신소재가 사용될 수 있다. 이들 필라멘트 압출기(8)에는 모터(8-a)가 구비되어, 프레임(1)의 한쪽에 병렬 배치되는 복수의 필라멘트공급릴(13)로 부터 공급되는 각각의 필라멘트(7)를 전진 이송시킨다. 이 필라멘트 압출기(8)의 후단에는 이들 필라멘트(7)의 이송을 유도하는 가이드튜브(9)가 배치된다. 필라멘트 압출기(8)와 필라멘트 공급릴(13)의 설치위치는 적절하게 변경될 수 있다. 상기 XYZ축 직선이동기구와 필라멘트 압출기(8)는 성형할 물체의 3D데이터에 따라서 컨트롤러(3)의 제어에 의해 개별적으로 작동된다.A plurality of filament extruders 8 are provided on one side of the frame 1 for feeding the thermoplastic filament 7 in the form of a wire forward. Examples of the thermoplastic filament include PLA, PVC, ABS and PPS resins, but other resins or new materials having suitable physical properties besides these resins can be used. The filament extruder 8 is provided with a motor 8-a to feed forward each filament 7 fed from a plurality of filament feed reels 13 disposed in parallel on one side of the frame 1. At the rear end of the filament extruder 8, a guide tube 9 for guiding the feeding of the filaments 7 is disposed. The installation positions of the filament extruder 8 and the filament supply reel 13 can be appropriately changed. The XYZ axis linear movement mechanism and the filament extruder 8 are individually operated under the control of the controller 3 in accordance with the 3D data of the object to be molded.

한편, 필라멘트 압출기(8)의 가이드튜브(9)는 프레임(1) 상부의 X축 직선이동기구(4)에 탑재된 헤드블록(10)으로 연결된다. 이 헤드블록(10)은 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 필라멘트(7)가 개별적으로 공급되는 복수의 도입공(10-a)과, 이들 도입공(10-a)이 단일의 통로로 합류되어 배출되는 단일의 배출공(10-b) 이 형성되어 있다. 그리고 이들 각각의 도입공(10-a)을 통해 공급되는 각각의 필라멘트(7)는 컨트롤러(3)의 제어에 따라 상기 필라멘트 압출기(8)를 개별적으로 제어함으로써 선택적으로 공급되어 배출공(10-b)으로 투입된다.On the other hand, the guide tube 9 of the filament extruder 8 is connected to the head block 10 mounted on the X-axis linear movement mechanism 4 on the upper part of the frame 1. [ 5, the head block 10 includes a plurality of introduction holes 10-a through which a plurality of filaments 7 are individually fed, and a plurality of injection holes 10- A single discharge hole 10-b is formed to be merged and discharged. Each of the filaments 7 fed through each of the introduction holes 10-a is selectively supplied by controlling the filament extruder 8 under the control of the controller 3, b).

배출공(10-b)으로 투입된 하나의 필라멘트(7)는 헤드블록(10) 아래에 위치한 노즐히터(11)에 의해 충분하고 적절한 정도로 가열되어 노즐(17)을 통해 배출되면서 베드(2) 상에 3차원의 성형물을 순차적으로 적층 하여 성형하게 된다.One filament 7 charged into the discharge hole 10-b is sufficiently heated by the nozzle heater 11 positioned below the head block 10 and heated to a proper degree and discharged through the nozzle 17, The three-dimensional molding is sequentially laminated and formed.

이러한 구조에 따라 서로 다른 필라멘트 압출기(8)를 통해 서로 다른 컬러의 필라멘트(7)를 공급한다면 컨트롤러(3)의 제어에 따라 성형부위별로 서로 다른 컬러의 제품을 연속적으로 성형할 수가 있으며, 이와 같이 서로 다른 컬러의 성형재료의 이음매가 없이 매끄러운 멀티컬러의 성형품을 달성할 수 있다. 따라서 이음매 부위에서 발생할 수 있는 부착력의 저하나 재료의 분리 또는 구조적 일체성의 약화나 외관 품질의 저하를 방지할 수 있다. 그리고 만일 서로 다른 필라멘트 압출기(8)에서 재료의 용융과 적층 성형에 영향을 주지 않는 범위 내에서 물성이나 기능을 달리하는 서로 다른 필라멘트(7) 소재를 이송 공급한다면 기능성이 우수한 복합재료 성형품을 달성할 수 있을 것이다.According to this structure, if the filaments 7 of different colors are supplied through different filament extruders 8, products of different colors can be continuously formed according to the control of the controller 3, It is possible to achieve a smooth multicolor molded article without joints of molding materials of different colors. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the adhesive force that may occur at the joint portion, detachment of the material, deterioration of the structural integrity, and deterioration of the appearance quality. If different filament extruders (8) transport and supply different filament (7) materials having different properties or functions within a range that does not affect the melting of the material and the lamination molding, It will be possible.

도시된 실시 예에서는 2가지의 필라멘트(7)가 2개의 필라멘트 공급릴(13)과 2개의 필라멘트 압출기(8)를 통해 공급 이송되는 것으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 2가지 이상의 필라멘트(7)가 2개 이상의 필라멘트압출기(8) 및 2가지 이상의 필라멘트공급릴(13)을 통해 공급되고 이송될 수 있음은 물론이다.In the illustrated embodiment, two filaments 7 are fed and fed through two filament feed reels 13 and two filament extruders 8, but this is illustrative only and two or more filaments 7 The filament extruder 8 and the filament feeder reel 13 may be fed and transported through the two or more filament extruders 8 and two or more filament feed reels 13. [

한편, 도 7을 참고하면 본 발명에 의한 단일의 노즐과 단일의 노즐히터를 사용해서 멀티컬러 제품성형이 가능한 3차원 프린터의 구동방법은, 모형화 프로그램을 통해 3차원 형상을 모형화한 뒤, 복수의 얇은 단면 층으로 분할한 슬라이스 정보로 변환하는 제1단계와(S1),Referring to FIG. 7, a method of driving a three-dimensional printer capable of forming a multicolor product using a single nozzle and a single nozzle heater according to the present invention includes modeling a three-dimensional shape through a modeling program, Into slice information divided into thin slice layers; (S1)

이때, 상기 모형화 프로그램은 오토캐드, 3D 맥스, 솔리드웍스, 카티아, 스케치업, 마야, 인벤토, 프로엔지니어 등을 포함하는 3차원 모형화 프로그램이 가능하다. 상기 3차원 모형화 프로그램으로 조형물의 3차원 형상을 모형화하고, 이를 STL 파일로 변환한 뒤 슬라이스 작업을 하고, 이를 3차원 프린터가 인식할 수 있는 G-Code로 변환한다.At this time, the modeling program can be a three-dimensional modeling program including AutoCAD, 3D Max, SolidWorks, Catia, SketchUp, Maya, Invento, Pro Engineer, and the like. The three-dimensional modeling program is used to model the three-dimensional shape of the object, convert it into an STL file, and then perform a slicing operation and convert it into a G-code that can be recognized by a three-dimensional printer.

,,

복수의 상기 필라멘트(7)를 복수의 상기 압출기(8)를 통과해 상기 가이드튜브(9)의 내부를 통과해 상기 헤드블록(10) 상단에 각각 장착시키는 제2단계와(S2),A second step of passing a plurality of the filaments 7 through a plurality of the extruders 8 and passing through the inside of the guide tube 9 and mounting the filaments 7 on the upper end of the head block 10;

단일의 상기 노즐히터(11)를 이용해 단일의 상기 노즐(17)을 가열시키는 제3단계와(S3),A third step (S3) of heating a single nozzle (17) using a single nozzle heater (11)

상기 제3단계에서 가열된 상기 노즐(17)을 통해 첫 번째 필라멘트(7-a)가 압출되어 상기 슬라이스 정보에 따라 정해진 영역의 라인만큼 상기 베드(2) 상부에 프린트되는 제4단계와(S4),A fourth step in which the first filament 7-a is extruded through the nozzle 17 heated in the third step and is printed on the bed 2 by a line of a predetermined region according to the slice information, ),

상기 제4단계가 완료되면 두 번째 필라멘트(7-b)로 교체하기 위해 상기 헤드(6)가 상기 노즐 클리너(12) 위치로 이동하는 제5단계와 (S5),A fifth step (S5) of moving the head (6) to the position of the nozzle cleaner (12) to replace with the second filament (7-b)

상기 제5단계가 완료되면 상기 두 번째 필라멘트(7-b)가 상기 헤드블록(10) 내부의 상기 배출공(10-b)을 지나 상기 노즐(17) 내부에 투입되기 위해서는 상기 첫 번째 필라멘트(7-a)를 상기 배출공(10-b) 내에서 제거해 주어야 하기 때문에 상기 첫 번째 필라멘트(7-a)의 맨 앞 단이 상기 배출공(10-b)과 상기 도입공(10-a)을 지나 상기 헤드블록(10) 상단부로 후퇴해서 대기상태로 전환하는 제6단계와 (S6),In order for the second filament 7-b to pass through the discharge hole 10-b in the head block 10 and into the nozzle 17 after the fifth step is completed, A of the first filament 7-a must be removed in the discharge hole 10-b so that the front end of the first filament 7-a is separated from the discharge hole 10-b and the introduction hole 10- (S6) of moving backward to the upper end of the head block (10)

상기 제6단계가 완료되면 상기 노즐(17) 내부에 남아있는 상기 첫 번째 필라멘트(7-a) 잔류물을 완전히 제거하기 위해 상기 두 번째 필라멘트(7-b)를 노즐을 통해 강제 배출해서 상기 노즐(17) 내부를 두 번째 필라멘트로(7-b)만 채워주는 제7단계와(S7),When the sixth step is completed, the second filament 7-b is forcibly discharged through the nozzle to completely remove the first filament 7-a remaining in the nozzle 17, (7), (7) and (7), filling only the second filament (7-b)

상기 제7단계가 완료되면 상기 노즐(17) 외부에 붙어있는 상기 두 번째 필라멘트(7-b) 찌꺼기를 제거해 주어야만 프린트시 출력물 외관에 이물질이 형성되지 않기 때문에 상기 배출구(12)를 이용해 상기 노즐(17) 외부에서 상기 두 번째 필라멘트(7-b) 찌꺼기를 제거해 주는 제8단계와 (S8),If the seventh step is completed, the second filament 7-b attached to the outside of the nozzle 17 must be removed to prevent foreign matter from being formed on the outer surface of the output during printing. Therefore, 17), removing the second filament (7-b)

상기 제3단계에서 가열된 상기 노즐(17)을 통해 상기 두 번째 필라멘트(7-b)가 압출되어 상기 슬라이스 정보에 따라 정해진 영역의 라인만큼 베드(2) 상부에 프린트되는 제9단계와 (S9),B) the ninth step in which the second filament 7-b is extruded through the nozzle 17 heated in the third step and is printed on the upper part of the bed 2 by a line of a predetermined region according to the slice information, ),

상기 제4단계에서 제9단계를 수행해서 베드(2) 상부에 하나의 적층(one layer) 프린트가 완성된 제10단계와 (S10),In the fourth step, the ninth step is performed to complete one layer print on the bed 2,

상기 제10단계를 통해 제작된 제1 적층 높이만큼 상기 베드(2)가 하강하여 이동하는 제11단계와 (S11),An eleventh step (S11) in which the bed (2) moves down by a first stack height produced through the step (10)

상기 제4단계에서 제11단계를 수행한 후 상기 제1 적층 시트의 상부에 다음 적층 시트를 프린트하는 제12 단계와(S12),A twelfth step (S12) of printing the next laminated sheet on the first laminated sheet after the eleventh step in the fourth step,

상기 제12단계가 완료되면 상기 첫 번째 필라멘트(7-a)로 교체하기 위해 상기 헤드(6)가 상기 노즐클리너(12) 위치로 이동하는 제13단계와 (S13),A step (13) of moving the head (6) to a position of the nozzle cleaner (12) to replace with the first filament (7-a)

상기 제13단계가 완료되면 상기 첫 번째 필라멘트(7-a)가 상기 헤드블록(10) 내부의 상기 배출공(10-b)을 지나 상기 노즐(17) 내부에 투입되기 위해서는 상기 두 번째 필라멘트(7-b)를 상기 배출공(10-b) 내에서 제거해 주어야 하기 때문에 상기 두 번째 필라멘트(7-b)의 맨 앞 단이 상기 배출공(10-b)과 상기 도입공(10-a)을 지나 상기 헤드블록(10) 상단부로 후퇴해서 대기상태로 전환하는 제14단계와(S14),In order for the first filament 7-a to pass into the nozzle 17 through the discharge hole 10-b in the head block 10 after the step 13 is completed, the second filament 7- The first end of the second filament 7-b must be removed from the discharge hole 10-b and the introduction hole 10-b since the first filament 7-b must be removed in the discharge hole 10- (S14) of moving backward to the upper end of the head block (10)

상기 제14단계가 완료되면 상기 노즐(17) 내부에 남아있는 상기 두 번째 필라멘트(7-b) 잔류물을 완전히 제거하기 위해 상기 첫 번째 필라멘트(7-a)를 노즐을 통해 강제 배출해서 상기 노즐(17) 내부를 첫 번째 필라멘트로(7-a)만 채워주는 제15단계와(S15),When the step 14 is completed, the first filament 7-a is forcibly discharged through the nozzle to completely remove the second filament 7-b residues remaining in the nozzle 17, (15) and (15) for filling only the first filament (7-a)

상기 제15단계가 완료되면 상기 노즐(17) 외부에 붙어있는 상기 첫 번째 필라멘트(7-a) 찌꺼기를 제거해 주어야만 프린트 시 출력물 외관에 이물질이 형성되지 않기 때문에 상기 배출구(12)를 이용해 상기 노즐(17) 외부에서 상기 첫 번째 필라멘트(7-a) 찌꺼기를 제거해 주는 제16단계와 (S16),When the step 15 is completed, the first filament 7-a attached to the outside of the nozzle 17 must be removed to prevent foreign matter from being formed on the outer surface of the output during printing. Therefore, (S16), removing the first filament (7-a)

상기 제3단계에서 가열된 상기 노즐(17)을 통해 상기 첫 번째 필라멘트(7-a)가 압출되어 상기 슬라이스 정보에 따라 정해진 영역의 라인만큼 베드(2) 상부에 프린트되는 제17단계와(S17),A step 17 in which the first filament 7-a is extruded through the nozzle 17 heated in the third step and is printed on the upper part of the bed 2 by a line of a predetermined region according to the slice information, ),

제작하고자 하는 조형물이 완성될 때까지 상기 제5단계 및 제17단계를 반복 수행하는 제18단계(S18)를 완료하여 조형물이 완성된다.Step S18 of repeating the fifth and seventeenth steps is completed until the sculpture to be manufactured is completed, and the sculpture is completed.

1. 프레임
2. 베드
3. 컨트롤러
4. X축 이송기구
4-a : 리니어 가이드
4-b : 리니어 블록
5. Y축 이송기구
5-a : 리니어 가이드
5-b : 리니어 블록
6. 헤드
7. 필라멘트
7-a : 첫 번째 필라멘트
7-b : 두 번째 필라멘트
8. 압출기
8-a : 모터
9. 필라멘트 가이드튜브
10. 헤드블록
10-a : 도입공
10-b : 배출공
11. 노즐히터
12. 노즐 클리너
13. 필라멘트 공급릴
14. 승강블록
15. 샤프트
16. Z축 이송기구
17. 노즐
18. 히터가이드튜브1. Frame
2. Bed
3. Controller
4. X axis feed mechanism
4-a: Linear guide
4-b: Linear block
5. Y-axis feed mechanism
5-a: Linear guide
5-b: Linear block
6. Head
7. Filament
7-a: first filament
7-b: second filament
8. Extruder
8-a: Motor
9. Filament guide tube
10. Head block
10-a: introduction ball
10-b: Exhaust hole
11. Nozzle heater
12. Nozzle Cleaner
13. Filament supply reel
14. Lift block
15. Shaft
16. Z-axis feed mechanism
17. Nozzles
18. Heater guide tube

Claims

Axis linear movement mechanism 4 disposed on the upper side of the frame 1 and a head 6 mounted on the Y-axis linear movement mechanism 5 and adjusted in position in the XY axis direction, And a plurality of thermoplastic filaments (7) disposed on one side of the frame (1) and in the form of a wire are mounted on the Z axis linear moving mechanism (16) And a plurality of filament extruders (8) for feeding the plurality of filaments (7) to the head (10), wherein the head block (10) a single discharge hole 10-b is formed in which the plurality of introduction holes 10-a are merged and discharged as a single passage, and the single discharge hole 10-b is formed The single filament 7 has a single nozzle heater 11, a single nozzle 17 having one inlet hole and one outlet hole structure (3) for controlling the position of the nozzle (17) on the XYZ axis and the feeding operation of the plurality of filament extruders (8), and a controller (3) arranged on the inner side of the frame The nozzle cleaner (12).

The method according to claim 1,
Axis linear moving mechanism 4 and the Y-axis linear moving mechanism 5 of the frame 1 and is regulated in the XY-axis direction and the filaments are fed and fed from the filament extruder 8 to be discharged in a molten state. The head block 10 of the head 6 is provided with a plurality of introduction holes 10-a through which the plurality of filaments 7 are individually introduced, A single discharge hole 10-b is formed through which the introduction hole 10-a is merged and discharged as a single passage. Through this single discharge hole 10-b, a single filament 7 is injected into the single nozzle 10- And a nozzle (17) having a structure of a heater (11), one inlet hole and one outlet hole,

The method according to claim 1,
The plurality of extruders (8) are constituted by at least two or more and supply at least two or more materials and at least two or more colors, respectively, and a single nozzle heater (11) and a single nozzle (17) (10), and a nozzle cleaner (12).

A first step of modeling a three-dimensional shape through a modeling program and then converting the three-dimensional shape into slice information divided into a plurality of thin slice layers;
A second step of passing a plurality of the filaments 7 through a plurality of the extruders 8 and passing through the inside of the guide tube 9 and mounting the filaments 7 on the upper end of the head block 10;
A third step (S3) of heating a single nozzle (17) using a single nozzle heater (11)
A fourth step in which the first filament 7-a is extruded through the nozzle 17 heated in the third step and is printed on the bed 2 by a line of a predetermined region according to the slice information, ),
A fifth step (S5) of moving the head (6) to the position of the nozzle cleaner (12) to replace with the second filament (7-b)
In order for the second filament 7-b to pass through the discharge hole 10-b in the head block 10 and into the nozzle 17 after the fifth step is completed, A of the first filament 7-a must be removed in the discharge hole 10-b so that the front end of the first filament 7-a is separated from the discharge hole 10-b and the introduction hole 10- (S6) of moving backward to the upper end of the head block (10)
When the sixth step is completed, the second filament 7-b is forcibly discharged through the nozzle to completely remove the first filament 7-a remaining in the nozzle 17, (7), (7) and (7), filling only the second filament (7-b)
If the seventh step is completed, the second filament 7-b attached to the outside of the nozzle 17 must be removed to prevent foreign matter from being formed on the outer surface of the output during printing. Therefore, 17), removing the second filament (7-b)
B) the ninth step in which the second filament 7-b is extruded through the nozzle 17 heated in the third step and is printed on the upper part of the bed 2 by a line of a predetermined region according to the slice information, ),
In the fourth step, the ninth step is performed to complete one layer print on the bed 2,
An eleventh step (S11) in which the bed (2) moves down by a first stack height produced through the step (10)
A twelfth step (S12) of printing the next laminated sheet on the first laminated sheet after the eleventh step in the fourth step,
A step (S13) of moving the head (6) to a position of the nozzle cleaner (12) to replace with the first filament (7-a)
In order for the first filament 7-a to pass into the nozzle 17 through the discharge hole 10-b in the head block 10 after the step 13 is completed, the second filament 7- The first end of the second filament 7-b must be removed from the discharge hole 10-b and the introduction hole 10-b since the first filament 7-b must be removed in the discharge hole 10- (S14) of moving backward to the upper end of the head block (10)
When the step 14 is completed, the first filament 7-a is forcibly discharged through the nozzle to completely remove the second filament 7-b residues remaining in the nozzle 17, (15) and (15) for filling only the first filament (7-a)
When the step 15 is completed, the first filament 7-a attached to the outside of the nozzle 17 must be removed to prevent foreign matter from being formed on the outer surface of the output during printing. Therefore, (S16), removing the first filament (7-a)
A step 17 in which the first filament 7-a is extruded through the nozzle 17 heated in the third step and is printed on the upper part of the bed 2 by a line of a predetermined region according to the slice information, ),
A single nozzle (17) including a nozzle (17) including a step (18) of repeating the fifth and seventeenth steps until the object to be manufactured is completed and a single nozzle heater (11) Method of driving a 3D printer apparatus capable of forming a product

5. The method of claim 4,
The plurality of extruders (8) are constituted by at least two or more and supply at least two or more materials and at least two or more colors, respectively, and a single nozzle heater (11) and a single nozzle (17) (10), and a nozzle cleaner (12).