고 용융점 소재의 압출적층성형을 위한 우수한 방열특성을 갖는 3차원 프린터 노즐부 기구설계 (Structural Design of 3D Printer Nozzle with Superior Heat Dissipation Characteristics for Deposition of Materials with High Melting Point)

서지정보

· 발행기관 : 한국전자통신학회
· 수록지 정보 : 한국전자통신학회 논문지 / 15권 / 2호 / 313 ~ 318페이지
· 저자명 : 김완진, 이상욱

초록

300°C 이상의 높은 용융점을 갖는 소위 엔지니어링 플라스틱은 기구적인 강성과 내화학성 및 마찰 및 마모 성능이 우수하여 여러 산업에서 금속을 대체하는 소재로 각광받고 있다. 본 연구에서는 용융적층모델링 공법을 기반으로 하는 3D 프린터에서 높은 용융점을 갖는 엔지니어링 플라스틱을 조형할 수 있도록 방열특성이 우수한 3D 프린터 노즐부의 구조를 설계하고 이를 해석적으로 검증하였다. 높은 온도로 가열되는 히트블럭과 필라멘트가 이송되는 노즐상부 간의 단열 및 신속한 냉각을 위하여, 열전도계수가 낮은 열차단부(히트브레이크부)를 2중으로 구성하였고, 열차단부에 생성되는 열이 냉각핀을 통해 대기에 의해 냉각되는 구조를 적용하였다. 개선된 노즐부 구조설계를 통해 종래 3D 프린터의 BCnozzle과 비교할 때, 히트싱크부에서의 온도를 50% 가량 낮출 수 있었으며, 히트블럭에 직접적으로 연결된 히트브레이크부 최종단의 정상상태 온도를 14% 가량 낮출 수 있었다.

영어초록

As engineering plastics having a melting point of higher than 300°C have a high mechanical rigidity, chemical resistance, friction and abrasion performance, those are being highlighted as metal replacement materials in various industries. In this study, 3D printer nozzle with excellent heat dissipation characteristics is designed and analytically verified to form engineering plastics with high melting points in 3D printers based on the melt-lamination modeling method. In order to insulate between the heat block heated to a melting point of filament material and the upper part of the nozzle where the filament is transferred, heat brake part with low thermal conductivity was designed to have two separate parts. And a cooling fin structure is further applied to heat brake part to lower steady-state temperature by air convection. Optimized structural design on FDM nozzle part reduces the temperature at the heat sink and at the end part of heat brake by 50% and 14% respectively, compared to the conventional BCnozzle structure.

참고자료

· 없음