特表 2024-544102 ３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-28

(54)【発明の名称】３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/209 20170101AFI20241121BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20241121BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20241121BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241121BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

B29C64/209

B29C64/118

B29C64/106

B33Y10/00

B33Y30/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023572833

(86)(22)【出願日】2022-12-14

(85)【翻訳文提出日】2023-11-24

(86)【国際出願番号】 KR2022020318

(87)【国際公開番号】W WO2024101528

(87)【国際公開日】2024-05-16

(31)【優先権主張番号】10-2022-0150064

(32)【優先日】2022-11-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517336290

【氏名又は名称】ティーアンドアール バイオファブ カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｔ ＆ Ｒ ＢＩＯＦＡＢ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】５４２ｈｏ，２３７ Ｓａｎｇｉｄａｅｈａｋ－ｒｏ Ｓｉｈｅｕｎｇ－ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １５０７３ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100087491

【弁理士】

【氏名又は名称】久門 享

(74)【代理人】

【識別番号】100104271

【弁理士】

【氏名又は名称】久門 保子

(72)【発明者】

【氏名】キム インホ

(72)【発明者】

【氏名】リュー チェヒョン

【テーマコード（参考）】

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F213WA25

4F213WA53

4F213WA84

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL32

4F213WL52

4F213WL74

4F213WL85

4F213WL92

(57)【要約】

本発明はノズルから吐出されるプリンティング材料を迅速に凝固させてプリンティング加工性を向上させることができる３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置に関し、プリンティング材料が収容されて吐出されるシリンジの下部に設置され、シリンジのノズルから吐出されたプリンティング材料およびノズル周囲の温度を下げてプリンティング材料の凝固時間を短縮させるための流体が噴射される噴射口が形成されたブロワ治具と、前記ブロワ治具に連結されて流体を常圧で伝達する空圧ホースを含むことを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プリンティング材料が収容されて吐出されるシリンジの下部に設置され、シリンジのノズルから吐出されたプリンティング材料およびノズル周囲の温度を下げてプリンティング材料の凝固時間を短縮させるための流体が噴射される噴射口が形成されたブロワ治具；および
前記ブロワ治具に連結されて流体を常圧で伝達する空圧ホース；を含む、３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置。

【請求項2】

前記ブロワ治具は、空圧ホースと連結されて流体が供給される中空管が備えられ、前記中空管の下部に空圧ホースを通じて供給される流体が噴射される噴射口が形成された噴射体が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置。

【請求項3】

前記中空管は、プリンティング材料が吐出されるシリンジのノズル終端の上部に備えられることを特徴とする、請求項２に記載の３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置。

【請求項4】

前記噴射体は、中空管の下部の周り全体に形成されるか、または下部の周りに一定の間隔をおいて複数個で形成され、噴射体に噴射口が少なくとも一つ以上で形成されることを特徴とする、請求項２に記載の３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置。

【請求項5】

前記空圧ホースは、制御部の制御により作動する流体流入装置に連結されることを特徴とする、請求項１に記載の３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置。

【請求項6】

前記噴射口の噴射角度は、材料が吐出される内側方向および継続して動いているノズルによって材料が吐出されて凝固している外側方向に向かうことを特徴とする、請求項２に記載の３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置に関し、より詳細には、ノズルから吐出されるプリンティング材料を迅速に凝固させてプリンティング加工性を向上させることができる３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置に関する。

【背景技術】

【0002】

３Ｄプリンタは複雑で多様な形状の出力物を別途の後処理加工がなくても高効率、低費用で製作することができる。

【0003】

現在まで多様な方式の３Ｄプリンタが開発されたが、そのうち大衆的に最も多く普及されて使われる３ＤプリンタはＦＤＭ（Fused Deposition Modelling）方式の３Ｄプリンタである。

【0004】

ＦＤＭ方式の３Ｄプリンタは細い糸のようなフィラメント形態の熱可塑性樹脂を高温のプリンティングノズルを通じて溶かして射出し、これを１層（layer）ずつ積層して出力物を完成させる方式である。

【0005】

ＦＤＭ方式の３Ｄプリンタの長所は、構造および技術的な運用方式が他の方式の３Ｄプリンタに比べて相対的に単純であるため、プリンタの価格、維持費用および保守費用が安価であることである。

【0006】

また、プリンティングノズルが２つ装着された二重射出ＦＤＭ方式の３Ｄプリンタ（dual nozzle FDM 3D printer）は、互いに異なる二つの材料で構成された複合材料を利用して複雑なパターンが適用された構造物を追加の加工なしに効率的に製作することができる。

【0007】

ただし、ＦＤＭ方式の３Ｄプリンタは出力物が積層方式で完成されるため、出力物が崩れ落ちたり屈曲が激しくて表面状態が悪く、相対的に製作速度が遅いという短所がある。

【0008】

また、従来には熱可塑性合成高分子材料を吐出するためには、材料に熱を加えて材料を溶かした後、粘度が高い液状で吐出しなければならない。この時、吐出された材料が完全に凝固していない状態の上に吐出を進める場合、構造体の形状が歪んだり積層が不可な場合が発生し、このような現象を防ぐためには、材料が凝固した後にならないと追加の積層が不可能であるので材料の凝固時間による製作時間を多く所要するという短所がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】大韓民国登録特許公報第１０－２２１０７２１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、本発明は前記の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、プリンティング材料が吐出されるノズル部位に送風装置を設置することによって、送風装置のブロワ治具を通じて噴射された流体が吐出されたプリンティング材料を迅速に凝固させて短い時間内に次の層を積層できるため、構造物が崩れ落ちたり表面に屈曲が発生せず、製作時間を最小化しプリンティング加工性を向上させることができる３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記目的を達成するための本発明の実施例に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置は、プリンティング材料が収容されて吐出されるシリンジの下部に設置され、シリンジのノズルから吐出されたプリンティング材料およびノズル周囲の温度を下げてプリンティング材料の凝固時間を短縮させるための流体が噴射される噴射口が形成されたブロワ治具と、前記ブロワ治具に連結されて流体を常圧で伝達する空圧ホースを含むことができる。

【0012】

前記ブロワ治具は空圧ホースと連結されて流体が供給される中空管が備えられ、前記中空管の下部に空圧ホースを通じて供給される流体が噴射される噴射口が形成された噴射体が備えられ得る。

【0013】

前記中空管はプリンティング材料が吐出されるシリンジのノズル終端の上部に備えられ得る。

【0014】

前記中空管はシリンジのノズル周囲を囲みながら円の形態またはＵ字状で形成され得る。

【0015】

前記噴射体は中空管の下部の周り全体に形成されるか、または下部の周りに一定の間隔をおいて複数個で形成され、噴射体に噴射口が少なくとも一つ以上で形成され得る。

【0016】

前記噴射口を通じて噴射される流体は圧縮空気や窒素、ヘリウム、二酸化炭素のうちいずれか一つを使うことができる。

【0017】

前記空圧ホースは制御部の制御により作動する流体流入装置に連結され得る。
前記噴射口の噴射角度は材料が吐出される内側方向に向かい得る。

【発明の効果】

【0018】

以上で説明した通り、本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置によると、プリンティング材料が収容されて吐出されるシリンジのノズル部位に流体を噴射する送風装置を設置することによって、ノズルから吐出されたプリンティング材料またはその周囲の温度を噴射口から噴射される流体によって下げることになるので、プリンティングされる材料の凝固時間を短縮させて短い時間内に次の層を積層して構造物のプリンティング品質およびプリンティング加工性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の設置状態を図示した正面図である。

【図2】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の設置状態を図示した斜視図である。

【図3】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置が設置されるシリンジを図示した切断面図である。

【図4】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した斜視図である。

【図5】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した正面図である。

【図6】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した底面図である。

【図7】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した切断面図である。

【図8】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の一例を図示した底面図である。

【図9】図８に係る送風装置を図示した切断面図である。

【図10】本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の他の一例を図示した底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明は多様な変更を加えることができ、多様な実施例を有することができるところ、特定実施例を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。

【0021】

図面において、本発明の実施例は図示された特定の形態に制限されるものではなく、明確性を期するために誇張されたものである。本明細書で特定の用語が使われたが、これは本発明を説明するための目的で使われたものであって、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の権利範囲を制限するために使われたものではない。

【0022】

本明細書で「および／または」という表現は前後に羅列された構成要素のうち少なくとも一つを含む意味で使われる。また、「連結される／結合される」という表現は他の構成要素と直接的に連結されたり、他の構成要素を通じて間接的に連結されるものを含む意味で使われる。本明細書で単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含む。また、明細書で使われる「含む」または「含む」と言及された構成要素、段階、動作および素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作および素子の存在または追加を意味する。

【0023】

実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各側（膜）、領域、パッドまたはパターンの「上／うえ（on）」にまたは「下／した（under）」に形成されるという記載は、直接（directly）または他の層を介在して形成されるものをすべて含む。各層の上／うえまたは下／したに対する基準は図面を基準として説明する。

【0024】

以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明すると、次の通りである。

【0025】

図１は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の設置状態を図示した正面図であり、図２は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の設置状態を図示した斜視図であり、図３は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置が設置されるシリンジを図示した切断面図であり、図４は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した斜視図であり、図５は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した正面図であり、図６は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した底面図であり、図７は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置を図示した切断面図であり、図８は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の一例を図示した底面図であり、図９は図８に係る送風装置を図示した切断面図であり、図１０は本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置の他の一例を図示した底面図である。

【0026】

図１～図１０に図示された通り、本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置１００は、３Ｄプリンタヘッド１０にプリンティング材料１が収容されて吐出されるシリンジ２０のノズル２１部位に備えられて、ノズル２１から吐出されたプリンティング材料１およびノズル周囲の温度を下げてプリンティング材料１を迅速に凝固させるための役割をする。

【0027】

この時、使われるプリンティング材料１は熱可塑性高分子からなり得、前記熱可塑性高分子は特に制限されないが加熱を通じて流体のような流れ性を有することができる高分子であって、例えば、ラクチド（lactide）、カプロラクトン（caprolactone）、グリコライド（glycolide）、ジオキサノン（dioxanone）、プロピレン（Propylene）、エチレン（Ethylene）、塩化ビニル（vinyl chloride）、ブタジエン（butadiene）、メチルメタアクリレート（methyl methacrylate）、アクリル酸、２－ヒドロキシエチルメタクリレート（2-hydroxyethlymethacrylate）、カーボネート（carbonate）およびポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate）、ＡＢＳ（Acrylonitrile butadiene styrene）、ＰＣＬ（polycaprolactone）、ＡＳＡ（Acrylonitrile-Styrene-Acrylate）、ＳＡＮ（Styrene-Acrylonitrile copolymer）、ＰＳ（Polystyrene）、ＰＰＳＦ／ＰＰＳＵ（Polyphenylsulfone）、Polyetherimide、ＰＬＡ（Polylactic acid）、ＰＤＬ（Poly-d-lysine）等の３Ｄプリンティングが可能な材料からなる群から選択された一つ以上を含むことができる。

【0028】

また、本発明に係る３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置１００は、シリンジ２０のノズル２１終端の上部に設置され得る。この時、送風装置１００はノズル２１終端の上部でシリンジ２０の下端の間に備えられることが好ましい。

【0029】

図４～図７でのように、前記送風装置１００はブロワ治具１１０と、空圧ホース１２０を含むことができる。

【0030】

前記ブロワ治具１１０はプリンティング材料１が収容されて吐出されるシリンジ２０下部のノズル２１終端の上部に設置され、流体が噴射されてシリンジ２０のノズル２１から吐出されたプリンティング材料１およびノズル周囲の温度を下げてプリンティング材料１の凝固時間を短縮させることができる。

【0031】

また、前記ブロワ治具１１０は流体が供給される空圧ホース１２０と連結されて流体が供給される中空管１１１が備えられ、前記中空管１１１の下部に空圧ホース１２０を通じて供給される流体が噴射される噴射口１１３が形成された噴射体１１２が備えられ得る。この時、前記噴射体１１２は中空管１１１の内部と連通して一体化され得る。

【0032】

前記中空管１１１はプリンティング材料１が吐出されるシリンジ２０のノズル２１終端の上部に備えられ得る。また、前記中空管１１１はシリンジ２０のノズル２１周囲を囲みながら円の形態またはＵ字状で形成され得るが、これに限定されず、多様な形態で形成されることが好ましい。

【0033】

前記噴射体１１２は中空管１１１の下部の周り全体に形成されるか、または下部の周りに一定の間隔をおいて複数個で形成され得る。また、前記噴射口１１３は噴射体１１２に少なくとも一つ以上で形成され得る。すなわち、前記噴射口１１３を通じて流体が噴射される方向を、プリンティング構造物によりプリンティング材料１が吐出される内側方向に噴射されるか継続して動いているノズル２１によって材料が吐出されて凝固している外側方向へ向かって噴射されて、広い面積に広がって噴射され得る。

【0034】

前記噴射口１１３は、プリンティングされる３Ｄ構造物に応じて数量、角度、大きさが異なるように形成され得る。

【0035】

一方、前記噴射口１１３を通じて噴射される流体は圧縮空気、窒素、ヘリウム、二酸化炭素などのうちいずれか一つを使うことができるが、これに限定されず、他の流体も使用できることが好ましい。

【0036】

前記空圧ホース１２０はブロワ治具１１０に連結されて流体を中空管１１１の内部に供給させることができる。また、前記空圧ホース１２０は制御部２００の制御により噴射圧力に合うように流体が流入する流体流入装置３００に連結され得る。すなわち、前記制御部２００で設定された圧力により流体流入装置３００を通じて前記空圧ホース１２０に設定された圧力の流体が供給されながら中空管１１１を経て噴射口１１３に噴射されることによって、プリンティングしようとする３Ｄ構造物に合うように流体を噴射させることができる。この時、流体流入装置３００を通じて流入した流体はすぐに空圧ホース１２０で連結および使用が可能であるので、制御部２００は選択的に使うことができる。

【0037】

前記のような構造からなる本発明の３Ｄ構造物プリンティング加工改善のための送風装置による作用状態を詳察すると、下記の通りである。

【0038】

前記プリンティング材料１が収容されるシリンジ２０の下端、すなわちノズル２１の終端の上部に空圧ホース１２０が連結されたブロワ治具１１０を設置することによって、前記シリンジ２０に収容されたプリンティング材料１がノズル２１を通じて吐出されて３Ｄ構造物が積層されながらプリンティングされる時、空圧ホース１２０を通じて常圧の流体が中空管１１１の内部に供給されて噴射口１１３を通じて噴射されて、プリンティング材料１の吐出と共に流体が噴射されることによって積層されたプリンティング材料１が迅速に凝固され得る。

【0039】

そして、前記送風装置１００が、プリンティング材料１が吐出されるノズル２１の終端の上部に設置されることによって、ノズル２１を通じてプリンティング材料１が吐出されて積層されると、噴射口１１３がプリンティングされる３Ｄ構造物に近く位置して噴射口１１３から噴射される流体が３Ｄ構造物に速やかに到達して、吐出された材料の迅速な凝固により短い時間内に次の層を積層させることができる。

【0040】

また、前記噴射体１１２の下部に一定の間隔をおいて複数個の噴射口１１３が形成されることによって、中空管１１１の内部に供給される流体が噴射口１１３を通じて噴射される時にノズル２１から吐出されてプリンティングされるプリンティング材料１が均一に凝固され得るため、３Ｄ構造物の表面に屈曲が発生しなくなる。

【0041】

以上の本発明の詳細な説明ではそれによる特別な実施例についてのみ記述した。しかし、本発明は詳細な説明で言及される特別な形態に限定されないものと理解されるべきであり、かえって添付された請求の範囲によって定義される本発明の精神と範囲内にあるすべての変形物と均等物および代替物を含むものと理解されるべきである。

【0042】

すなわち、本発明は前述した特定の実施例および説明に限定されず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形実施が可能であり、そのような変形は本発明の保護範囲内にあることになる。

【符号の説明】

【0043】

１０：３Ｄプリンタヘッド
２０：シリンジ
２１：ノズル
１００：送風装置
１１０：ブロワ治具
１１１：中空管
１１２：噴射体
１１３：噴射口
１２０：空圧ホース
２００：制御部
３００：流体流入装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】