KR102544871B1 - Metal 3D printer capable of monitoring powder sieving recovery rate - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터는, 금속 3D 프린팅에 의해 특정 제품에 대한 프린팅이 완료된 후 금속 3D 프린팅 유닛의 성형 챔버에 잔류하는 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 시빙되는 과정에서의 회수율 - 상기 회수율은, 상기 성형 챔버에 잔류하는 잔류 분말의 분말량 대비 시빙 후에 최종적으로 회수되는 잔류 분말의 분말량과의 관계로 정의됨 - 을 모니터링 하기 위한 금속 3D 프린터로, 상기 금속 3D 프린팅 유닛 내의 성형 챔버에 잔류하는 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제1 잔류 분말량 감지부; 상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 흡입한 후, 후공정으로 펌핑하여 이송하기 위한 잔류 분말 이송 유닛 - 상기 잔류 분말 이송 유닛은, 상기 흡입된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제2 잔류 분말량 감지부를 구비함 - ; 상기 후공정과 대응되며, 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의해 이송된 상기 제2 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 이송 받아 상기 잔류 분말을 일시적으로 저장하는 잔류 분말 저장부, 상기 잔류 분말 저장부에 저장된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제3 잔류 분말량 감지부, 상기 잔류 분말 저장부에 저장된 상기 잔류 분말을 시빙하여 상기 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 하는 잔류 분말 시빙부, 상기 잔류 분말 시빙부에 의해 시빙된 상기 잔류 분말을 회수하기 위한 회수부, 및 상기 회수부에 회수된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제4 잔류 분말량 감지부를 구비하는 잔류 분말 가공 유닛; 및 상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 분말량 및 상기 제4 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 분말량을 기초로 하여 상기 회수율을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 정상 동작 여부에 대해 판단하는 제어 유닛;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention is a process of sieving to enable reuse of the residual powder remaining in the molding chamber of the metal 3D printing unit after printing of a specific product is completed by metal 3D printing A metal 3D printer for monitoring the recovery rate - the recovery rate is defined as a relationship between the powder amount of the residual powder remaining in the molding chamber and the amount of residual powder finally recovered after sieving, and the metal 3D a first residual powder amount detecting unit for detecting a powder amount of the residual powder remaining in the molding chamber in the printing unit; A residual powder conveying unit for inhaling the residual powder sensed by the first residual powder amount detection unit and then pumping and transferring the residual powder to a later process - the residual powder conveying unit determines the powder amount of the inhaled residual powder Equipped with a second residual powder amount sensor for sensing; A residual powder storage unit corresponding to the post-process and temporarily storing the residual powder by receiving the residual powder transferred by the residual powder transfer unit and detected by the second residual powder amount detection unit, the residual powder A third residual powder amount sensor for detecting the powder amount of the residual powder stored in the storage unit, a residual powder sieving unit for sieving the residual powder stored in the residual powder storage unit so that the residual powder can be reused, a residual powder processing unit having a recovery unit for recovering the residual powder sieved by the residual powder sieving unit, and a fourth residual powder amount detection unit for detecting a powder amount of the residual powder collected in the recovery unit; and monitoring the recovery rate based on the amount of powder detected by the first residual powder amount sensor and the amount of powder detected by the fourth residual powder amount sensor, and determining whether the operation is normal based on the monitoring result. It may be characterized by including; a control unit that determines.
Description
본 발명은 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 3D 프린팅 유닛에 의해 제품 제조가 완료된 이후 남게 되는 잔류 분말을 재사용할 수 있도록 하는데 사용되는 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터에 관한 것이다.The present invention relates to a metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate, and more particularly, to a powder sieving recovery rate used to reuse residual powder remaining after product manufacturing is completed by a metal 3D printing unit. It is about a metal 3D printer that can be monitored.
3차원 성형품을 가공하기 위한 장치로 3D 프린터가 사용되고 있으며, 3D 프린터에 의한 성형 방법은 비전문가도 손쉽게 성형품을 제작할 수 있다는 이점 때문에 점차 주조나 단조 등의 전통적인 성형 방법을 대체하고 있다.A 3D printer is used as a device for processing a three-dimensional molded article, and the molding method by a 3D printer is gradually replacing traditional molding methods such as casting or forging due to the advantage that even non-professionals can easily produce molded articles.
3D 프린터는 활자나 그림을 인쇄하듯이 입력된 2차원 도면을 바탕으로 실제 입체 모양을 그대로 제작하는 장치이며, 3D 프린팅 기술은 자동차, 건축, 의료, 예술 및 교육 분야 등으로 확대되고 있으며, 다양한 모형을 만들기 위한 용도로 광범위하게 사용되고 있다.A 3D printer is a device that produces real three-dimensional shapes based on input two-dimensional drawings, just like printing letters or pictures. It is widely used for making
3D 프린팅은 크게 보면 절삭형과 적층형으로 구분될 수 있으며, 이 중 재료 손실이 비교적 적은 적층형이 대부분을 차지하고 있다.3D printing can be broadly classified into cutting type and layering type, of which the layering type with relatively low material loss accounts for the majority.
적층형은 분말 소결 방식(Powder Bed Fusion, PBF)으로도 불리우고 있으며, 한국공개특허 제10-2017-0014618호에 개시된 바와 같이, 레이저를 투사하여 경화시키는 방법을 통해 적층해 가는 방식으로 특정 제품이 완성되도록 한다.The layered type is also called powder bed fusion (PBF), and as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2017-0014618, a specific product is completed by layering through a method of curing by projecting a laser. Let it be.
한국공개특허 제10-2017-0014618호에 개시된 바와 같이 종래의 적층형 3D 프린터는 레이저에 의해 분말이 조형물로 소결되는 빌드챔버의 하측에 잔여 분말이 퇴적되기 위한 수거챔버 및 수거챔버에 수거된 분말을 소정의 포집실로 이송시키는 수거 블레이드 등을 포함하고 있으며, 이를 통해 잔여 분말을 제거하는 방법이 개시되어 있다.As disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2017-0014618, a conventional multilayer 3D printer has a collection chamber for depositing residual powder on the lower side of a build chamber where powder is sintered into a sculpture by a laser and the powder collected in the collection chamber. It includes a collection blade for transferring to a predetermined collection chamber, and a method of removing residual powder through the collection blade is disclosed.
상기 포집실에 포집된 잔여 분말은 수작업에 의해 시빙기로 투입되게 되며, 시빙기에 의해 재사용이 불가능한 분말은 걸러진 후 재사용이 가능한 분말만 분리되게 된다.The remaining powder collected in the collection chamber is manually introduced into the sieving machine, and after the non-reusable powder is filtered out by the sieving machine, only the reusable powder is separated.
상기와 같은 종래의 잔여 분말을 제거하고 재사용이 가능하도록 하는 방법은 사용자가 3D 프린터 내부로부터 잔여 분말을 수거하고 이를 시빙기에 투입시키는 수작업이 반드시 필요하게 되며, 수작업의 특성 상 잔여 분말의 분산 등으로 인해 회수율이 감소된다는 심각한 문제를 초래하게 된다.The method of removing the conventional residual powder and enabling reuse as described above requires a manual operation in which the user collects the residual powder from the inside of the 3D printer and puts it into the sieving machine, and due to the nature of the manual operation, dispersion of the residual powder, etc. This causes a serious problem in that the recovery rate is reduced.
따라서, 3D 프린팅 후 발생되는 잔여 분말을 재사용하기 위해 가공하는 일련의 공정을 자동화하는 동시에 회수율의 감소를 미연에 방지하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.Therefore, there is an urgent need for research to automate a series of processing processes for reusing residual powder generated after 3D printing and at the same time prevent a reduction in recovery rate.
본 발명의 목적은 금속 3D 프린팅 유닛 내의 성형 챔버에 잔류하는 잔류 분말을 시빙 공정을 통해 재사용이 가능하도록 하는 유닛 내로 자동적으로 유입되도록 하여 종래의 수작업에 의한 회수율을 저하를 미연에 방지하는 동시에 회수 과정을 실시간으로 모니터링하여 회수 공정의 관리가 용이하도록 하는 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to automatically introduce the remaining powder remaining in the molding chamber in the metal 3D printing unit into a unit that enables reuse through a sieving process, thereby preventing the reduction in recovery rate due to conventional manual work in advance and at the same time recovering process It is to provide a metal 3D printer capable of monitoring the recovery rate of powder sieving to facilitate management of the recovery process by monitoring in real time.
본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터는, 금속 3D 프린팅에 의해 특정 제품에 대한 프린팅이 완료된 후 금속 3D 프린팅 유닛의 성형 챔버에 잔류하는 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 시빙되는 과정에서의 회수율 - 상기 회수율은, 상기 성형 챔버에 잔류하는 잔류 분말의 분말량 대비 시빙 후에 최종적으로 회수되는 잔류 분말의 분말량과의 관계로 정의됨 - 을 모니터링 하기 위한 금속 3D 프린터로, 상기 금속 3D 프린팅 유닛 내의 성형 챔버에 잔류하는 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제1 잔류 분말량 감지부; 상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 흡입한 후, 후공정으로 펌핑하여 이송하기 위한 잔류 분말 이송 유닛 - 상기 잔류 분말 이송 유닛은, 상기 흡입된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제2 잔류 분말량 감지부를 구비함 - ; 상기 후공정과 대응되며, 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의해 이송된 상기 제2 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 이송 받아 상기 잔류 분말을 일시적으로 저장하는 잔류 분말 저장부, 상기 잔류 분말 저장부에 저장된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제3 잔류 분말량 감지부, 상기 잔류 분말 저장부에 저장된 상기 잔류 분말을 시빙하여 상기 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 하는 잔류 분말 시빙부, 상기 잔류 분말 시빙부에 의해 시빙된 상기 잔류 분말을 회수하기 위한 회수부, 및 상기 회수부에 회수된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제4 잔류 분말량 감지부를 구비하는 잔류 분말 가공 유닛; 및 상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 분말량 및 상기 제4 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 분말량을 기초로 하여 상기 회수율을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 정상 동작 여부에 대해 판단하는 제어 유닛;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention is a process of sieving to enable reuse of the residual powder remaining in the molding chamber of the metal 3D printing unit after printing of a specific product is completed by metal 3D printing A metal 3D printer for monitoring the recovery rate - the recovery rate is defined as a relationship between the powder amount of the residual powder remaining in the molding chamber and the amount of residual powder finally recovered after sieving, and the metal 3D a first residual powder amount detecting unit for detecting a powder amount of the residual powder remaining in the molding chamber in the printing unit; A residual powder conveying unit for inhaling the residual powder sensed by the first residual powder amount detection unit and then pumping and transferring the residual powder to a later process - the residual powder conveying unit determines the powder amount of the inhaled residual powder Equipped with a second residual powder amount sensor for sensing; A residual powder storage unit corresponding to the post-process and temporarily storing the residual powder by receiving the residual powder transferred by the residual powder transfer unit and detected by the second residual powder amount detection unit, the residual powder A third residual powder amount sensor for detecting the powder amount of the residual powder stored in the storage unit, a residual powder sieving unit for sieving the residual powder stored in the residual powder storage unit so that the residual powder can be reused, a residual powder processing unit having a recovery unit for recovering the residual powder sieved by the residual powder sieving unit, and a fourth residual powder amount detection unit for detecting a powder amount of the residual powder collected in the recovery unit; and monitoring the recovery rate based on the amount of powder detected by the first residual powder amount sensor and the amount of powder detected by the fourth residual powder amount sensor, and determining whether the operation is normal based on the monitoring result. It may be characterized by including; a control unit that determines.
본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터의 상기 잔류 분말 이송 유닛은, 상기 흡입을 위해 미리 정해진 제1 시간 동안 흡입 동작이 진행되고, 상기 펌핑을 위해 미리 정해진 제2 시간 동안 펌핑 동작이 진행되며, 상기 잔류 분말 시빙부는, 상기 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 미리 정해진 제3 시간 동안 시빙 동작이 진행되며, 상기 제어 유닛은, 상기 회수율이 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하면, 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 흡인력, 상기 미리 정해진 제1 시간, 상기 미리 정해진 제2 시간, 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 펌핑력, 상기 미리 정해진 제3 시간 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the residual powder transfer unit of the metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention, the suction operation proceeds for a first predetermined time for the suction, and the pumping is performed for a second predetermined time for the pumping. The operation proceeds, and the residual powder sieving unit performs the sieving operation for a third predetermined time so that the residual powder can be reused, and the control unit detects an abnormal operation when the recovery rate exceeds a predetermined recovery rate range. If it is determined, from the next time, at least one of the suction force by the residual powder conveying unit, the first predetermined time, the second predetermined time, the pumping force by the residual powder conveying unit, and the third predetermined time is changed. It can be characterized as controlling.
본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터의 상기 제어 유닛은, 상기 회수율이 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하면, 상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과와 상기 제2 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과하는 여부를 판단하고, 상기 제2 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과와 제3 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단하며, 상기 제3 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과와 상기 제4 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.When the control unit of the metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention determines that the recovery rate exceeds a predetermined recovery rate range and is an abnormal operation, the detection result by the first residual powder amount detection unit and The detection result by the second residual powder amount sensor is compared, and it is determined whether the resulting value exceeds a range of a predetermined first loss rate, and the detection result by the second residual powder amount sensor and the third residual powder amount sensor are compared. The detection result by the powder amount detection unit is compared, and it is determined whether the resultant value exceeds a predetermined range of the second loss rate, and the detection result by the third residual powder amount detection unit and the fourth residual powder amount detection unit are determined. It may be characterized in that by comparing the detection result by negative, it is determined whether the resultant value exceeds a range of a predetermined third loss rate.
본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터의 상기 제어 유닛은, 상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 흡인력을 증대시키거나 상기 미리 정해진 제1 시간을 증가시키고, 상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 펌핑력을 증대시키거나 상기 미리 정해진 제2 시간을 증가시키며, 상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 차회부터 상기 미리 정해진 제3 시간을 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.When the control unit of the metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention determines that the predetermined first loss rate exceeds the range, the suction force by the residual powder transfer unit is increased from the next time, or Increasing the first predetermined time, and when it is determined that the range of the second predetermined loss rate is exceeded, increasing the pumping force by the residual powder conveying unit from the next time or increasing the second predetermined time, When it is determined that the range of the third predetermined loss rate is exceeded, the third predetermined time period may be increased from the next time.
본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터의 상기 제어 유닛은, 상기 차회 공정에 대한 회수율이 상기 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하면, 상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과하는지 여부, 상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과하는지 여부 및 상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고, 판단 결과, 상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 금속 3D 프린팅 유닛과 상기 잔류 분말 이송 유닛을 연결하는 제1 연결관의 관리가 필요하다고 판단하고, 상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 잔류 분말 이송 유닛과 상기 잔류 분말 가공 유닛을 연결하는 제2 연결관의 관리가 필요하다고 판단하며, 상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 잔류 분말 시빙부의 관리가 필요하다고 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.When the control unit of the metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention determines that the recovery rate for the next process exceeds the predetermined recovery rate range and determines that the operation is abnormal, the predetermined range of the first loss rate If it is determined whether it exceeds the range of the predetermined second loss rate and whether it exceeds the range of the predetermined third loss rate, and as a result of the determination, it is determined that the range of the first predetermined loss rate is exceeded. , When it is determined that management of the first connector connecting the metal 3D printing unit and the residual powder transfer unit is necessary, and it is determined that the range of the predetermined second loss rate is exceeded, the residual powder transfer unit and the residual powder It is determined that management of the second connection pipe connecting the processing units is necessary, and when it is determined that the range of the predetermined third loss rate is exceeded, it is determined that management of the residual powder sieving unit is required.
본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터에 의하면, 금속 3D 프린팅 유닛 내의 성형 챔버에 잔류하는 잔류 분말을 시빙 공정을 통해 재사용이 가능하도록 하는 장비 내로 자동적으로 유입되도록 하여 종래의 수작업에 의한 회수율을 저하를 미연에 방지할 수 있다.According to the metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention, the residual powder remaining in the molding chamber in the metal 3D printing unit is automatically introduced into the equipment that enables reuse through the sieving process, thereby enabling conventional manual work It is possible to prevent the decrease in recovery rate due to
또한, 회수 과정을 실시간으로 모니터링하여 회수 공정의 관리가 용이하도록 하는 동시에 회수 공정 시 문제가 발생되는 경우 문제를 유발시키는 구성요소의 확인이 가능하도록 하여 작업자의 편의성을 극대화할 수 있다.In addition, the recovery process can be monitored in real time to facilitate management of the recovery process, and at the same time, when a problem occurs during the recovery process, it is possible to check the components causing the problem, thereby maximizing operator convenience.
도 1은 본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터를 설명하기 위한 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터의 동작 순서를 설명하기 위한 순서도.1 is a block diagram for explaining a metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention.
Figure 2 is a flow chart for explaining the operating sequence of the metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add, change, delete, etc. other elements within the scope of the same spirit, through other degenerative inventions or the present invention. Other embodiments included within the scope of the inventive idea can be easily proposed, but it will also be said to be included within the scope of the inventive concept.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.In addition, components having the same function within the scope of the same idea appearing in the drawings of each embodiment are described using the same reference numerals.
도 1은 본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터를 설명하기 위한 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터(1000, 이하 "금속 3D 프린터"라 함)는, 금속 3D 프린팅에 의해 특정 제품에 대한 프린팅이 완료된 후 성형 챔버(110)에 잔류하는 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 시빙되는 과정에서의 회수율을 모니터링하여 회수 공정의 관리가 용이하도록 하는 동시에 회수 공정 시 문제가 발생되는 경우 문제를 유발시키는 원인을 즉각 확인할 수 있도록 하여 편의성을 증대시킬 수 있는 금속 3D 프린터에 대한 것이다.Referring to FIG. 1, a metal 3D printer (1000, hereinafter referred to as a "metal 3D printer") capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention is a molding chamber after printing for a specific product is completed by metal 3D printing. (110) monitoring the recovery rate in the sieving process so that the residual powder remaining in 110 can be reused so that the management of the recovery process is easy, and at the same time, if a problem occurs during the recovery process, the cause of the problem can be immediately identified It is about a metal 3D printer that can increase convenience.
여기서, 본 발명에서 사용되는 회수율에 대해 정의하면, 상기 회수율은 상기 성형 챔버(110)에 잔류하는 잔류 분말의 분말량 대비 시빙 후에 최종적으로 회수되는 잔류 분말의 분말량의 관계, 즉, 비율 관계를 의미할 수 있다.Here, if the recovery rate used in the present invention is defined, the recovery rate is the relationship between the powder amount of the residual powder remaining in the
본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)는 금속 3D 프린팅 유닛(100), 잔류 분말 이송 유닛(200) 및 잔류 분말 가공 유닛(300) 및 전체적인 동작을 제어하는 제어 유닛(400) 등을 포함할 수 있다.The
상기 금속 3D 프린팅 유닛(100)은 분말 소결 방식(Powder Bed Fusion, PBF)의 적층형 장비로, 성형 챔버(110) 내에서 레이저를 분말층에 투사하여 경화시키는 단계를 반복적으로 수행하여 제품을 제작할 수 있는 장비로, 공지의 장비가 적용될 수 있다.The metal
상기 금속 3D 프린팅 유닛(100)은 장비 내의 성형 챔버(110)에 제품의 프린팅이 완료된 후 잔류하는 잔류 분말의 분말량을 감지할 수 있는 제1 잔류 분말량 감지부(120)를 포함할 수 있다.The metal
여기서, 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)는 잔류 분말의 분말량을 감지할 수 있는 구성이면 모두 적용 가능하며, 예를 들어 공지의 로드셀 등일 수 있다.Here, the first residual
한편, 상기 성형 챔버(110)에 잔류하는 잔류 분말은 상기 금속 3D 프린팅 유닛(100) 내의 별도의 수집공간에 수집된 상태에서 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)에 의해 분말량이 감지될 수 있다.Meanwhile, the residual powder remaining in the
이 경우, 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)는 상기 수집공간을 규정하는 일면에 부착되는 위치 센서 등을 포함할 수 있으며, 상기 위치 센서는 상기 수집공간에 수집된 잔류 분말의 층 높이를 감지하고 상기 수집공간의 사이즈 또는 상기 수집공간의 부피 등을 기초로 하여 잔류 분말의 분말량을 도출할 수 있게 한다.In this case, the first residual
한편, 상기 수집공간에 수집된 잔류 분말의 층은 별도의 진동 수단에 의해 평평한 상태로 유지될 수 있다.Meanwhile, the layer of residual powder collected in the collection space may be maintained in a flat state by a separate vibrating means.
상기 잔류 분말 이송 유닛(200)은 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 제1 연결관(C1)을 통해 흡입하기 위한 흡입부(210), 상기 흡입부(210)에 의해 흡입된 상기 잔류 분말을 포집하기 위한 잔류 분말 포집부(220), 상기 잔류 분말 포집부(220)에 포집된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제2 잔류 분말량 감지부(230), 및 상기 제2 잔류 분말량 감지부(230)에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 후공정으로 펌핑하여 제2 연결관(C2)을 통해 이송시키기 위한 펌핑부(240) 등을 포함할 수 있다.The residual
상기 흡입부(210)는 흡입력을 제공할 수 있는 구성이면 모두 적용 가능할 수 있으며, 상기 흡입력은 제어 유닛(400)에 의해 조절될 수 있다.The
상기 흡입부(210)는 잔류 분말의 흡입을 위해 미리 정해진 제1 시간 동안 제어 유닛(400)에 의해 흡입 동작이 진행될 수 있다.The inhalation operation of the
상기 펌핑부(240)는 펌핑력을 제공할 수 있는 구성이면 모두 적용 가능할 수 있으며, 상기 펌핑력은 상기 제어 유닛(400)에 의해 조절될 수 있다.The
상기 펌핑부(240)는 잔류 분말의 펌핑을 위해 미리 정해진 제2 시간 동안 제어 유닛(400)에 의해 펌핑 동작이 진행될 수 있다.The
한편, 제2 잔류 분말량 감지부(230)는 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)와 동일한 구성일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the second residual powder
상기 잔류 분말 포집부(220)에 포집된 잔류 분말의 층은 별도의 진동 수단에 의해 평평한 상태로 유지될 수 있다.The layer of residual powder collected in the residual
잔류 분말 가공 유닛(300)은 상기 후공정이 진행되기 위한 구성요소로, 상기 후공정과 대응되며, 잔류 분말 저장부(310), 제3 잔류 분말량 감지부(320), 잔류 분말 시빙부(330), 회수부(340) 및 제4 잔류 분말량 감지부(350) 등을 포함할 수 있다.The residual
상기 잔류 분말 저장부(310)는 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)에 의해 이송된 상기 제2 잔류 분말량 감지부(230)에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 이송 받아 상기 잔류 분말을 일시적으로 저장하기 위한 공간을 제공하는 구성으로, 상기 펌핑부(240)에 의해 펌핑되어 상기 제2 연결관(C2)을 통해 이송된 잔류 분말을 일시적으로 저장할 수 있다.The residual
상기 제3 잔류 분말량 감지부(320)는 상기 잔류 분말 저장부(310)에 저장된 잔류 분말의 분말량을 감지할 수 있는 구성으로, 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120) 또는 제2 잔류 분말량 감지부(230)와 동일한 구성일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The third residual
여기서, 상기 잔류 분말 저장부(310)에 저장된 잔류 분말의 층은 별도의 진동 수단에 의해 평평한 상태로 유지될 수 있다.Here, the layer of residual powder stored in the residual
상기 잔류 분말 시빙부(330)는 상기 잔류 분말 저장부(310)에 저장된 상기 잔류 분말을 시빙하여 상기 잔류 분말의 적어도 일부가 재사용이 가능하도록 할 수 있으며, 소정 크기의 격자로 형성된 일종의 체일 수 있다.The residual
상기 잔류 분말 시빙부(330)는 격자에 의해 형성된 간극의 크기에 기초하여 통과되어 재사용이 가능한 잔류 분말을 선별할 수 있다.The residual
상기 잔류 분말 시빙부(330)는 잔류 분말의 선별에 의한 재사용이 가능하도록 미리 정해진 제3 시간 동안 시빙 동작이 진행될 수 있다.The residual
상기 회수부(340)는 상기 잔류 분말 시빙부에 의해 시빙된 상기 잔류 분말을 회수하기 위한 구성으로, 상기 회수부(340)에 회수된 잔류 분말은 재사용이 가능한 잔류 분말 일 수 있다.The
상기 제4 잔류 분말량 감지부(350)는 상기 회수부(340)에 회수된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 구성으로, 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120), 제2 잔류 분말량 감지부(230) 또는 제3 잔류 분말량 감지부(320)와 동일한 구성일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The fourth residual
여기서, 상기 회수부(340)에 저장된 잔류 분말의 층은 별도의 진동 수단에 의해 평평한 상태로 유지될 수 있다.Here, the layer of residual powder stored in the
제어 유닛(400)은 금속 3D 프린팅 유닛(100), 잔류 분말 이송 유닛(200) 및 잔류 분말 가공 유닛(300)의 전체적인 동작을 제어할 수 있으며, 특히, 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)에 의해 감지된 분말량 및 상기 제4 잔류 분말량 감지부(350)에 의해 감지된 분말량을 기초로 하여 회수율을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 정상 동작 여부에 대해 판단할 수 있다.The
한편, 상기 제어 유닛(400)은 상기 회수율이 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하면, 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)에 의한 흡인력, 상기 미리 정해진 제1 시간, 상기 미리 정해진 제2 시간, 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)에 의한 펌핑력, 상기 미리 정해진 제3 시간 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하여 차회부터의 회수율이 상기 미리 정해진 회수율 범위 내에 위치하도록 할 수 있다.On the other hand, when the
이하에서는 도 2를 참조로 하여 본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)의 동작 순서에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the operation sequence of the
도 2는 본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터의 동작 순서를 설명하기 위한 순서도이다.Figure 2 is a flow chart for explaining the operating sequence of the metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)는 금속 3D 프린팅에 의해 제품을 제작하는 제1 단계(S10), 금속 3D 프린팅 유닛(100)의 성형 챔버(110) 내의 잔류 분말의 분말량을 감지하는 제2 단계(S20), 성형 챔버(110) 내의 잔류 분말을 흡입하는 제3 단계(S30), 잔류 분말 포집부(220)에 포집된 잔류 분말의 분말량을 감지하는 제4 단계(S40), 잔류 분말 포집부(220)에 포집된 잔류 분말을 펌핑하는 제5 단계(S50), 잔류 분말 저장부(310)에 저장된 잔류 분말의 분말량을 감지하는 제6 단계(S60), 잔류 분말을 시빙하는 제7 단계(S70), 회수부(340)에 회수된 잔류 분말의 분말량을 감지하는 제8 단계(S80) 및 회수율을 산정하는 제9 단계(S90)가 진행되어 잔류 분말의 시빙 회수율을 모니터링 할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
상기 제1 단계(S10)는 금속 3D 프린팅 유닛(100)에 의해 특정 제품을 성형하는 단계로, 여기서 사용되는 금속 분말은 티타늄 및/또는 코발트크롬(CoCr)을 주성분으로 하는 금속 분말일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The first step (S10) is a step of molding a specific product by the metal
상기 제1 단계(S10)에 의해 특정 제품의 성형이 완료되면, 상기 특정 제품은 상기 금속 3D 프린팅 유닛(100)의 성형 챔버(110)로부터 외부로 인출되게 되며, 상기 성형 챔버(110) 내에는 성형에 사용되지 못한 잔류 분말이 존재하게 된다.When the molding of the specific product is completed by the first step (S10), the specific product is drawn out from the
상기 제2 단계(S20)는 상기 성형 챔버(110) 내의 잔류 분말의 분말량을 감지하는 단계로, 제1 잔류 분말량 감지부(120)에 의해 진행될 수 있다.The second step (S20) is a step of detecting the powder amount of the remaining powder in the
상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)에 의해 상기 성형 챔버(110) 내의 잔류 분말의 분말량의 감지가 완료되면, 잔류 분말 이송 유닛(200)의 흡입부(210)가 특정 흡입력 상태로 미리 정해진 제1 시간 동안 동작하는 제3 단계(S30)가 진행된다.When the detection of the powder amount of the residual powder in the
상기 제3 단계(S30)에 의해 상기 성형 챔버(110) 내의 잔류 분말은 제1 연결관(C1)을 통해 흡입되어 잔류 분말 포집부(220)에 포집되게 되며, 포집이 완료되면 제4 단계(S40)가 진행된다.By the third step (S30), the residual powder in the
상기 제4 단계(S40)는 제2 잔류 분말량 감지부(230)에 의해 상기 잔류 분말 포집부(220)에 포집된 잔류 분말의 분말량을 감지하는 단계일 수 있다.The fourth step ( S40 ) may be a step of detecting the powder amount of the residual powder collected in the residual
상기 제2 잔류 분말량 감지부(230)에 의해 상기 잔류 분말 포집부(220)에 포집된 잔류 분말의 분말량의 감지가 완료되면, 잔류 분말 이송 유닛(200)의 펌핑부(240)가 특정 펌핑력 상태로 미리 정해진 제2 시간 동안 동작하는 제5 단계(S50)가 진행된다.When the detection of the powder amount of the residual powder collected in the residual
상기 제5 단계(S50)에 의해 상기 잔류 분말 포집부(220)에 포집된 잔류 분말은 제2 연결관(C2)을 통해 펌핑되어 잔류 분말 가공 유닛(300)의 잔류 분말 저장부(310)에 일시적으로 저장되게 된다.The residual powder collected in the residual
상기 잔류 분말 저장부(310)에 잔류 분말이 저장되면, 제4 잔류 분말량 감지부(350)에 의해 상기 잔류 분말 저장부(310)에 저장된 잔류 분말의 분말량이 감지되는 제6 단계(S60)가 진행된다.When the residual powder is stored in the residual
상기 제7 단계(S70)는 상기 제4 잔류 분말량 감지부(350)에 의해 감지된 잔류 분말이 잔류 분말 시빙부(330)를 통과하여 시빙되는 단계일 수 있다.The seventh step ( S70 ) may be a step in which the residual powder sensed by the fourth residual powder
상기 제7 단계(S70)를 통한 시빙 과정은 미리 정해진 제3 시간 동안 진행되게 되며, 상기 제7 단계(S70)가 완료되면, 재사용이 가능한 잔류 분말은 회수부(340)에 회수되게 된다.The sieving process through the seventh step (S70) proceeds for a predetermined third time, and when the seventh step (S70) is completed, the remaining powder that can be reused is recovered in the
상기 잔류 분말이 회수부(340)에 회수되면, 제4 잔류 분말량 감지부(350)에 의해 상기 회수부(340)에 회수된 잔류 분말의 분말량을 감지하는 제8 단계(S80)가 진행된다.When the residual powder is recovered in the
한편, 제8 단계(S80)가 완료되면, 제어 유닛(400)에 의해 회수율이 산정되는 제9 단계(S90)가 진행된다.Meanwhile, when the eighth step (S80) is completed, the ninth step (S90) in which the recovery rate is calculated by the
상기 회수율은 전술한 바와 같이 제1 잔류 분말량 감지부(120)에 의해 감지되는 상기 성형 챔버(110)에 잔류하는 잔류 분말의 분말량 대비 제4 잔류 분말량 감지부(350)에 의해 감지되는 시빙 후에 최종적으로 회수되는 잔류 분말의 분말량의 관계, 즉, 비율 관계를 의미할 수 있다.As described above, the recovery rate is determined by comparing the powder amount of the residual powder remaining in the
상기 제어 유닛(400)은 회수율을 산정하여 상기 회수율을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)의 정상 동작 여부에 대해 판단하게 된다.The
여기서, 상기 정상 동작으로 판단하기 위한 상기 회수율은 미리 정해진 회수율 범위로 정의될 수 있으며, 상기 미리 정해진 회수율 범위는 본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)을 구성하는 각 구성요소의 성능, 동작 시간 등을 고려한 수학적인 방법, 과학적인 방법 또는 경험칙적인 방법 등을 통해 산출할 수 있다.Here, the recovery rate for determining the normal operation may be defined as a predetermined recovery rate range, and the predetermined recovery rate range includes performance, operation time, etc. of each component constituting the
상기 제어 유닛(400)은 제9 단계(S90)를 통해 산정된 상기 회수율이 미리 정해진 회수율 범위를 초과하면 비정상 동작으로 판단하게 되며, 이 경우 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)에 의한 흡인력, 상기 미리 정해진 제1 시간, 상기 미리 정해진 제2 시간, 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)에 의한 펌핑력, 상기 미리 정해진 제3 시간 중 적어도 하나가 변경되도록 구성요소를 제어할 수 있다.The
구체적으로, 상기 제어 유닛(400)은 상기 회수율이 상기 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하는 경우, 하기와 같이 추가로 특정 조건 여부를 판단하게 된다.Specifically, when the recovery rate exceeds the predetermined recovery rate range and determines that the operation is abnormal, the
상기 제어 유닛(400)은 상기 제1 잔류 분말량 감지부(120)에 의한 감지 결과와 상기 제2 잔류 분말량 감지부(230)에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과하는 여부를 판단할 수 있다.The
그리고, 상기 제어 유닛(400)은 상기 제2 잔류 분말량 감지부(230)에 의한 감지 결과와 제3 잔류 분말량 감지부(320)에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.Then, the
또한, 상기 제어 유닛(400)은 상기 제3 잔류 분말량 감지부(320)에 의한 감지 결과와 상기 제4 잔류 분말량 감지부(350)에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.In addition, the
여기서, 상기 미리 정해진 제1 손실율은 잔류 분말 이송 유닛(200)의 흡입부(210)가 특정 흡입력 상태로 미리 정해진 제1 시간 동안 동작되어 성형 챔버(110)로부터 제1 연결관(C1)을 통해 잔류 분말 포집부(220)로 잔류 분말이 이송되는 과정에서 발생될 수 밖에 없는 손실율을 의미할 수 있으며, 상기 손실율 및 미리 정해진 제1 손실율의 범위는 상기 특정 흡입력의 크기, 상기 미리 정해진 제1 시간 및 상기 제1 연결관(C1)의 상태 등을 고려한 수학적인 방법, 과학적인 방법 또는 경험칙적인 방법 등을 통해 산출되게 된다.Here, the predetermined first loss rate is determined when the
상기 미리 정해진 제2 손실율은 잔류 분말 이송 유닛(200)의 펌핑부(240)가 특정 펌핑력 상태로 미리 정해진 제2 시간 동안 동작되어 상기 잔류 분말 포집부(220)로부터 제2 연결관(C2)을 통해 잔류 분말 저장부(310)로 잔류 분말이 이송되는 과정에서 발생될 수 밖에 없는 손실율을 의미할 수 있으며, 상기 손실율 및 미리 정해진 제2 손실율의 범위는 상기 특정 펌핑력의 크기, 상기 미리 정해진 제2 시간 및 상기 제2 연결관(C2)의 상태 등을 고려한 수학적인 방법, 과학적인 방법 또는 경험칙적인 방법 등을 통해 산출되게 된다.The predetermined second loss rate is determined when the
상기 미리 정해진 제3 손실율은 잔류 분말 저장부(310)에 저장된 잔류 분말이 미리 정해진 제3 시간 동안 잔류 분말 시빙부(330)를 통과하여 회수부(340)로 회수되는 과정에서 발생될 수 밖에 없는 손실율을 의미할 수 있으며, 상기 손실율 및 미리 정해진 제3 손실율의 범위는 잔류 분말 저장부(310)의 내벽의 상태, 잔류 분말 시빙부(330)의 상태 및 미리 정해진 제3 시간 등을 고려한 수학적인 방법, 과학적인 방법 또는 경험칙적인 방법 등을 통해 산출되게 된다.The predetermined third loss rate inevitably occurs in the process in which the residual powder stored in the residual
상기 제어 유닛(400)은 상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 이에 대한 1차적인 원인을 잔류 분말 이송 유닛(200)의 흡인부(210)의 흡인력 저하 또는 미리 정해진 제1 시간의 부족이라고 판단하여, 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)의 흡인부(210)에 의한 흡인력을 증대시키거나 상기 미리 정해진 제1 시간을 증가시키도록 상기 흡인부(210)를 제어할 수 있다.When the
상기 제어 유닛(400)은 상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 이에 대한 1차적인 원인을 잔류 분말 이송 유닛(200)의 펌핑부(240)의 펌핑력 저하 또는 미리 정해진 제2 시간의 부족이라고 판단하여, 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)의 펌핑부(240)에 의한 펌핑력을 증대시키거나 상기 미리 정해진 제2 시간을 증가시키도록 상기 펌핑부(240)를 제어할 수 있다.If the
상기 제어 유닛(400)은 상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 이에 대한 1차적인 원인을 시빙에 필요한 미리 정해진 제3 시간의 부족이라고 판단하여, 차회부터 상기 미리 정해진 제3 시간을 증가시키도록 제7 단계(S70)의 진행 시간을 증가시킬 수 있다.When the
상기와 같이 제어 유닛(400)은 제9 단계(S90)를 통해 회수율을 산정하고 이를 통해 비정상 동작이라고 판단하면 전술한 방법으로 손실율를 산정하고 손실율에 따라 차회 회수율 공정부터는 특정 구성요소 등을 제어하여 정상 동작으로 작동하도록 할 수 있는 것이다.As described above, the
한편, 제어 유닛(400)은 상기와 같은 방법으로 특정 구성요소 등을 제어했음에도 불구하고 차회 공정에 대한 제9 단계(S90)를 통해 산정되는 회수율이 미리 정해진 회수율 범위를 초과함으로 인하여 본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)이 비정상 동작이라고 판단하는 경우, 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과하는지 여부, 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과하는지 여부 및 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.On the other hand, the
판단 결과, 상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 제어 유닛(400)은 이에 대한 원인을 상기 금속 3D 프린팅 유닛(100)와 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)를 연결하는 제1 연결관(C1)에 있다고 판단하여 상기 제1 연결관(C1)의 관리가 필요하다고 판단할 수 있다.As a result of the determination, if it is determined that the range of the predetermined first loss rate is exceeded, the
또한, 상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 제어 유닛(400)은 이에 대한 원인을 상기 잔류 분말 이송 유닛(200)와 상기 잔류 분말 가공 유닛(300)를 연결하는 제2 연결관(C2)에 있다고 판단하여 상기 제2 연결관(C2)의 관리가 필요하다고 판단할 수 있다.In addition, if it is determined that the range of the predetermined second loss rate is exceeded, the
또한, 상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 제어 유닛(400)은 이에 대한 원인을 잔류 분말 시빙부(330)에 있다고 판단하여 상기 잔류 분말 시빙부(330)의 관리가 필요하다고 판단할 수 있다.In addition, if it is determined that the range of the predetermined third loss rate is exceeded, the
상기 제어 유닛(400)은 관리가 필요하다고 판단된 결과에 대해서는 별도의 출력수단을 통해 사용자에게 알려줄 수 있으며, 이 경우 사용자는 본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)을 정지시키고 관리가 필요한 구성요소를 세척 등의 점검을 하게 된다.The
사용자의 점검이 완료되면, 본 발명에 따른 금속 3D 프린터(1000)는 다시 동작하게 되며, 이로 인해 회수율에 문제가 없는 상태로 안정적으로 잔류 분말의 회수가 진행되게 된다.When the user's inspection is completed, the
상기와 같이 본 발명에 따른 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터(1000)는 금속 3D 프린팅 유닛(100) 내의 성형 챔버(110)에 잔류하는 잔류 분말을 시빙 공정을 통해 재사용이 가능하도록 하는 장비 내로 자동적으로 유입되도록 하여 종래의 수작업에 의한 회수율을 저하를 미연에 방지할 수 있다.As described above, the
또한, 회수 과정을 실시간으로 모니터링하여 회수 공정의 관리가 용이하도록 하는 동시에 회수 공정 시 문제가 발생되는 경우 문제를 유발시키는 구성요소의 확인이 가능하도록 하여 작업자의 편의성을 극대화할 수 있다.In addition, the recovery process can be monitored in real time to facilitate management of the recovery process, and at the same time, when a problem occurs during the recovery process, it is possible to check the components causing the problem, thereby maximizing operator convenience.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.In the above, the configuration and characteristics of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art, and therefore such changes or modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
100: 금속 3D 프린팅 유닛
110: 성형 챔버
120: 제1 잔류 분말량 감지부
200: 잔류 분말 이송 유닛
210: 흡입부
220: 잔류 분말 포집부
230: 제2 잔류 분말량 감지부
240: 펌핑부
300: 잔류 분말 가공 유닛
310: 잔류 분말 저장부
320: 제3 잔류 분말량 감지부
330: 잔류 분말 시빙부
340: 회수부
350: 제4 잔류 분말량 감지부
400: 제어 유닛
1000: 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터
C1: 제1 연결관
C3: 제2 연결관100: metal 3D printing unit
110: molding chamber
120: first residual powder amount detection unit
200: residual powder conveying unit
210: inlet
220: residual powder collecting unit
230: second residual powder amount detection unit
240: pumping unit
300: residual powder processing unit
310: residual powder storage unit
320: third residual powder amount detection unit
330: residual powder sieving unit
340: recovery unit
350: fourth residual powder amount detection unit
400: control unit
1000: Metal 3D printer capable of monitoring powder sieving recovery rate
C1: first connector
C3: second connector
Claims (5)
상기 금속 3D 프린팅 유닛 내의 성형 챔버에 잔류하는 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제1 잔류 분말량 감지부;
상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 흡입한 후, 후공정으로 펌핑하여 이송하기 위한 잔류 분말 이송 유닛 - 상기 잔류 분말 이송 유닛은, 상기 흡입된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제2 잔류 분말량 감지부를 구비함 - ;
상기 후공정과 대응되며, 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의해 이송된 상기 제2 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 상기 잔류 분말을 이송 받아 상기 잔류 분말을 일시적으로 저장하는 잔류 분말 저장부, 상기 잔류 분말 저장부에 저장된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제3 잔류 분말량 감지부, 상기 잔류 분말 저장부에 저장된 상기 잔류 분말을 시빙하여 상기 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 하는 잔류 분말 시빙부, 상기 잔류 분말 시빙부에 의해 시빙된 상기 잔류 분말을 회수하기 위한 회수부, 및 상기 회수부에 회수된 상기 잔류 분말의 분말량을 감지하기 위한 제4 잔류 분말량 감지부를 구비하는 잔류 분말 가공 유닛; 및
상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 분말량 및 상기 제4 잔류 분말량 감지부에 의해 감지된 분말량을 기초로 하여 상기 회수율을 모니터링하고, 모니터링 결과에 기초하여 정상 동작 여부에 대해 판단하는 제어 유닛;를 포함하며,
상기 잔류 분말 이송 유닛은,
상기 흡입을 위해 미리 정해진 제1 시간 동안 흡입 동작이 진행되고, 상기 펌핑을 위해 미리 정해진 제2 시간 동안 펌핑 동작이 진행되며,
상기 잔류 분말 시빙부는,
상기 잔류 분말의 재사용이 가능하도록 미리 정해진 제3 시간 동안 시빙 동작이 진행되며,
상기 제어 유닛은,
상기 회수율이 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하면, 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 흡인력, 상기 미리 정해진 제1 시간, 상기 미리 정해진 제2 시간, 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 펌핑력, 상기 미리 정해진 제3 시간 중 적어도 하나가 변경되도록 제어하며,
상기 제어 유닛은,
상기 회수율이 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하면,
상기 제1 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과와 상기 제2 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과하는 여부를 판단하고,
상기 제2 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과와 제3 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단하며,
상기 제3 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과와 상기 제4 잔류 분말량 감지부에 의한 감지 결과를 비교하여, 결과 값이 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단하며,
상기 제어 유닛은,
상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 흡인력을 증대시키거나 상기 미리 정해진 제1 시간을 증가시키고,
상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 차회부터 상기 잔류 분말 이송 유닛에 의한 펌핑력을 증대시키거나 상기 미리 정해진 제2 시간을 증가시키며,
상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 차회부터 상기 미리 정해진 제3 시간을 증가시키며,
상기 제어 유닛은,
상기 차회 공정에 대한 회수율이 상기 미리 정해진 회수율 범위를 초과하여 비정상 동작으로 판단하면, 상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과하는지 여부, 상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과하는지 여부 및 상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과하는지 여부를 판단하고,
판단 결과, 상기 미리 정해진 제1 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 금속 3D 프린팅 유닛과 상기 잔류 분말 이송 유닛을 연결하는 제1 연결관의 관리가 필요하다고 판단하고, 상기 미리 정해진 제2 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 잔류 분말 이송 유닛과 상기 잔류 분말 가공 유닛을 연결하는 제2 연결관의 관리가 필요하다고 판단하며, 상기 미리 정해진 제3 손실율의 범위를 초과한다고 판단하면, 상기 잔류 분말 시빙부의 관리가 필요하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3D 프린터.The recovery rate in the process of being sieved to enable reuse of the residual powder remaining in the molding chamber of the metal 3D printing unit after the printing of a specific product by metal 3D printing is completed - the recovery rate is the residual powder remaining in the molding chamber In a metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate for monitoring - defined as the relationship between the powder amount and the powder amount of the residual powder finally recovered after sieving,
a first residual powder amount detecting unit for detecting a powder amount of the residual powder remaining in the molding chamber in the metal 3D printing unit;
A residual powder conveying unit for inhaling the residual powder sensed by the first residual powder amount detection unit and then pumping and transferring the residual powder to a later process - the residual powder conveying unit determines the powder amount of the inhaled residual powder Equipped with a second residual powder amount sensor for sensing;
A residual powder storage unit corresponding to the post-process and temporarily storing the residual powder by receiving the residual powder transferred by the residual powder transfer unit and detected by the second residual powder amount detection unit, the residual powder A third residual powder amount sensor for detecting the powder amount of the residual powder stored in the storage unit, a residual powder sieving unit for sieving the residual powder stored in the residual powder storage unit so that the residual powder can be reused, a residual powder processing unit having a recovery unit for recovering the residual powder sieved by the residual powder sieving unit, and a fourth residual powder amount detection unit for detecting a powder amount of the residual powder collected in the recovery unit; and
Monitoring the recovery rate based on the powder amount detected by the first residual powder amount sensor and the powder amount detected by the fourth residual powder amount sensor, and determining whether or not the normal operation is performed based on the monitoring result Including; a control unit that
The residual powder conveying unit,
A suction operation is performed for a first predetermined time for the suction, and a pumping operation is performed for a second predetermined time for the pumping;
The remaining powder sieving part,
A sieving operation is performed for a predetermined third time so that the remaining powder can be reused,
The control unit,
If the recovery rate exceeds the predetermined recovery rate range and is determined to be an abnormal operation, from the next time, the suction force by the residual powder transfer unit, the first predetermined time, the second predetermined time, and the pumping force by the residual powder transfer unit , Control so that at least one of the predetermined third time is changed,
The control unit,
If the recovery rate exceeds the predetermined recovery rate range and is determined to be an abnormal operation,
Comparing the detection result by the first residual powder amount detection unit and the detection result by the second residual powder amount detection unit, determining whether the result value exceeds a range of a predetermined first loss rate;
The detection result by the second residual powder amount detection unit and the detection result by the third residual powder amount detection unit are compared to determine whether the result value exceeds a range of a predetermined second loss rate,
Comparing the detection result by the third residual powder amount detection unit with the detection result by the fourth residual powder amount detection unit, determining whether the resultant value exceeds a range of a predetermined third loss rate,
The control unit,
If it is determined that the range of the first predetermined loss rate is exceeded, the suction force by the residual powder conveying unit is increased from the next time or the first predetermined time is increased,
If it is determined that the range of the second predetermined loss rate is exceeded, the pumping force by the residual powder conveying unit is increased from the next time or the second predetermined time is increased,
If it is determined that the range of the third predetermined loss rate is exceeded, the third predetermined time is increased from the next time,
The control unit,
If the recovery rate for the next process exceeds the predetermined recovery rate range and is determined to be an abnormal operation, whether or not the first predetermined loss rate range is exceeded, whether the predetermined second loss rate range is exceeded, and the predetermined range Determining whether the range of the third loss rate is exceeded,
As a result of the determination, if it is determined that the range of the predetermined first loss rate is exceeded, it is determined that management of the first connection pipe connecting the metal 3D printing unit and the residual powder transfer unit is necessary, and the predetermined second loss rate If it is determined that the range is exceeded, it is determined that management of the second connection pipe connecting the residual powder transfer unit and the residual powder processing unit is necessary, and if it is determined that the range of the predetermined third loss rate is exceeded, the residual powder A metal 3D printer capable of monitoring the powder sieving recovery rate, characterized in that it is determined that management of the sieving unit is necessary.
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