3DCarbon fiber-polymer composites 3D printers including filament cutting devices

• Main Authors: OH JE HA, SONG JOON HYUK, PARKRA
• Format: Patent
• Language: English; Korean
• Published: 16.06.2020
• Subjects: ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY; ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OFTHREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVEAGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING,STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING; CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING,CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING; HAND CUTTING TOOLS; INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS; PERFORMING OPERATIONS; SEVERING; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDEDFOR; SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; TRANSPORTING; WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE, IN GENERAL

The present invention relates to a carbon fiber-polymer composite 3D printer including a filament cutting device so as to cut polymer composite manufactured while including carbon fibers into appropriate sizes to use the polymer composite on the 3D printer. According to the present invention, the 3D printer includes a filament supply unit, a nozzle, and a rod, wherein the nozzle includes carbon fiber filament cutting module including: (i) a hollow casing; (ii) a power supply module fixed on a mounting plate disposed in a horizontal state in the casing; (iii) a carbon fiber filament supply module for transferring the supplied filament to the filament cutting module; and (iv) a sliding block and a lower cutter. 본 발명은 탄소섬유를 포함하여 제조된 고분자 복합재를 3D 프린터 상에서 사용하기 위하여 적절한 크기로 절단할 수 있는 탄소섬유 필라멘트 절단 장치를 포함하는 탄소섬유-고분자 복합재 3D프린터에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 탄소섬유-고분자 복합재 필라멘트를 공급하는 필라멘트 공급부; (b) 상기 공급부에서 공급되는 필라멘트를 가열하여 분사하는 노즐; 및 (c) 상기 노즐의 높이 및 위치를 조절할 수 있는 로드를 포함하는 3D프린터에 있어서, 상기 노즐은 (i) 중공의 케이싱(10); (ii) 상기 케이싱(10) 내에 수평한 상태로 배치되는 거치 플레이트(140) 상에 고정되는 동력 공급 모듈(20); (iii) 상기 동력 공급 모듈(20)에 이격된 상태로 상기 거치 플레이트(140) 상에서 수직한 방향으로 결합되어 상기 필라멘트 공급부에서 공급되는 필라멘트를 필라멘트 절단모듈(40)로 전달하는 탄소섬유 필라멘트 공급 모듈(30); 및 (iv) 상기 탄소섬유 필라멘트 공급 모듈(30)의 하부 상에 수평 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 배치되는 슬라이딩 블럭(410) 및 상기 슬라이딩 블럭(410)의 하부상에서 상기 케이싱(10) 상에서 요동 없이 고정 결합되는 하부 커터(430)를 포함하는 탄소섬유 필라멘트 절단 모듈(40);을 포함하며, 상기 탄소섬유 필라멘트 공급 모듈(30)을 통해 탄소섬유 필라멘트가 공급되는 과정에서, 상기 동력 공급 모듈(20)은 상기 슬라이딩 블럭(410)을 상기 하부 커터(430)에 대해 일정한 시간 간격으로 슬라이딩 운동하도록 외력을 가하고, 상기 외력이 가해진 상부 커터(420)는 상기 동력 공급 모듈(20)에 의해 가해진 외력이 해제되는 경우에는 상기 케이싱(10)과 상기 상부 커터(420) 사이에 배치된 탄성 부재(50)를 통해서 원상복귀되며, 상기 탄소섬유-고분자 복합재 필라멘트는 (1) 열가소성 수지 95 내지 99.9 중량부; 및 (2) 탄소섬유는 0.1 내지 5 중량부;를 포함하며, 상기 탄소섬유는 10 내지 1,000nm 두께의 강화 계면상을 가지고, 상기 탄소섬유 100 중량부에 계면재료 0.5 내지 30 중량부를 포함하여 상기탄소섬유의 표면에 강화 계면상을 형성하며, 상기 계면재료는 강인화제 및 이행제를 포함하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 절단장치를 포함하는 탄소섬유-고분자 복합재 3D프린터를 제공한다.