KR102895203B1

KR102895203B1 - 몰드 구성

Info

Publication number: KR102895203B1
Application number: KR1020217022111A
Authority: KR
Inventors: 에드문드 데이비드 어페나스트
Original assignee: 왓 더 퓨쳐 비.브이.
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2025-12-05
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: US12246481B2; AU2019410407B2; EP3898177C0; WO2020127807A1; EP3898177A1; AU2019410407A1; ES2985386T3; EP3898177B1; US20220097289A1; KR20210102959A

Abstract

본 발명은 적층 조형에 의해 폴리머 재료로 제조되고 또한 상부 영역(6b)으로서 물체의 형상에 대응하는 리세스(6a)로 구성된 몰드 체적(6)을 제공하는 몰드(2)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 물체를 형성하도록 배치된 열성형 성형 스테이션에 사용하기에 적합한 몰드 구성(1)에 관한 것이다. 하부 영역은 리세스 벽(8)에 의해 상부 영역으로부터 분할된다. 상기 하부 영역(7)에는, 상기 리세스 벽(8)의 하면(8a)을 상기 몰드의 바닥(5)에 있는 하나 또는 그 이상의 개구(10)와 유동 가능하게 연결하는 하나 또는 그 이상의 개방 공간(9), 냉각 수단(12) 및 냉각 매체 변위 수단(13) 그리고 냉각 매체 입구 개구(14) 및 냉각 매체 출구 개구(15)를 포함하는 몰드(2)의 바닥(5)과 대면하는 열교환기 모듈(11)이 제공된다.

Description

몰드 구성

본 발명은, 적층 조형(additive manufacturing)에 의해 폴리머 재료로 제조되고 또한 하나 또는 그 이상의 물체를 형성하도록 배치된 열성형 성형 스테이션(thermoforming forming station)에서 사용하기에 적절한, 몰드 구성에 관한 것이다.

US 2012/0289387호는 하나 또는 그 이상의 물체를 형성하도록 배치된 열성형 성형 스테이션에 사용하기에 적절한 몰드를 개시하고 있다. 상기 몰드는 열성형 성형 스테이션으로부터 쉽게 제거될 수 있고, 그리고 또 다른 몰드로 교체될 수 있다. 상기 몰드는 몰드를 위한 냉각 지지판에 의해 냉각된다. 이런 지지판은, 몰드가 교체될 때, 교체되지 않는다.

WO 2017/125488호는 몰드가 제공된 몰드 스테이션(mould station)을 개시하고 있으며, 여기서 상기 몰드는 폴리머로 제조되고 그리고 적층 조형에 의해 제조된다. 몰드에서 제조될 수 있는 열성형품(thermoformed product)은, 냉동과자(frozen confection)를 위한 용기이다. 폴리머 몰드에서 몰딩된 용기를 형성할 때는, 따뜻한 가요성 폴리머 시트가 몰드 내로 드로잉된다. 상기 몰드에서는, 시트가 냉각되어 경화된다. 그 후, 경화된 용기가 몰드로부터 제거되고, 몰드에서는 다음 몰딩된 용기가 제조될 수 있다. 적층 조형에 의해 제조된 몰드는, 예를 들어 낮은 열전도율 및 상기 몰드 내로 드로잉되는 상기 따뜻한 가요성 시트의 온도보다 더 낮은 유리 전이 온도(glass transition temperature)를 갖는 폴리머 재료로 제조될 수 있다.

WO 2017/125488호에 개시된 바와 같은 폴리머 몰드의 문제점은, 작동 온도에서 상기 시트와 몰드가 서로 접합될 수 있다는 점이다. 이는 몰드 상에 기계적 응력을 유발시킬 수 있다. 몰드가 적층 조형에 의해 제조되기 때문에, 이러한 추가적인 응력은 몰드에 기계적 손상을 보다 쉽게 유발시켜, 몰드 수명을 단축시킬 수 있다. 예를 들어, 금속 또는 세라믹 재료로 제조된 알려진 몰드는 이러한 단점을 갖지 않는다. 본 발명의 목적은, 높은 몰드 수명과 함께, 폴리머 몰드의 사용을 허용하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 이런 목적은 이하의 몰드 구성에 의해 달성된다.

하나 또는 그 이상의 물체들을 형성하도록 배치된 열성형 성형 스테이션에 사용하기에 적절한 몰드 구성은,

적층 조형에 의해 폴리머 재료로 제조되고, 상단부, 측벽들, 및 상기 상단부로부터 이격되어 몰드 체적을 형성하는 바닥이 제공되는 몰드로서, 상기 몰드 체적은 상부 영역으로서 물체의 형상에 대응하는 리세스, 상기 상부 영역 아래로 연장되고 또한 리세스 벽에 의해 상기 상부 영역으로부터 분할되는 하부 영역으로 구성되며, 그리고 상기 하부 영역에는 상기 리세스 벽의 하면을 상기 몰드의 바닥의 하나 또는 그 이상의 개구에 흐름 가능하게 연결하는 하나 또는 그 이상의 개방 공간이 제공되는, 몰드;

냉각 수단, 냉각 매체 변위 수단, 냉각 매체 입구 개구, 및 냉각 매체 출구 개구를 포함하는, 상기 몰드의 상기 바닥과 대면하는 열교환기 모듈로서, 상기 냉각 매체 입구 개구 및 상기 냉각 매체 출구 개구는 상기 몰드의 상기 바닥의 상기 하나 또는 그 이상의 개구와 유체 연통되는, 열교환기 모듈,

을 포함한다.

본 출원인은, 열교환기 모듈을 가짐으로써, 상기 열성형 성형 스테이션이 높은 몰드 수명과 조합하여 보다 빠른 속도로 성형 물체를 생산하는 것을 허용할 수 있는 폴리머 몰드의 효과적인 냉각이 달성될 수 있음을 발견했다. 이하의 바람직한 실시예를 기재할 때, 추가의 이점이 기재될 것이다.

바닥(bottom), 최상부(top), 상부(upper), 하부(lower), 수평, 수직, 위(above), 및 아래(below)와 같은 용어의 기재에서는, 수평 시트가 열성형에 노출되는 열성형 성형 스테이션에서 몰드 구성의 바람직한 위치를 지칭한다. 이들 용어는 몰드 구성을 보다 명확하게 설명하는 데 사용되며, 또한 본 발명을 이런 위치의 몰드 구성으로만 제한하려고 의도되지는 않는다. 예를 들어, 이런 몰드 구성은 수직 배향된 시트가 열성형에 노출되는 것으로 인식될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따라 대향으로 위치된 2개의 몰드는, 취입 성형(blow moulding)에서처럼 사용될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 상부 몰드는 상부 영역 위에 하부 영역을 가질 것이다.

상기 몰드 구성은 하나 또는 그 이상의 물체를 형성하도록 배치된 열성형 성형 스테이션에 사용하기에 적절하다. 열성형 스테이션은 잘 알려져 있으며, 일반적으로 충전(filling) 스테이션, 밀봉 스테이션, 및 절단 스테이션도 포함하는 열성형 포장 기계의 일부이다. 적절한 열성형 포장 기계의 예로는 독일, 볼페르츠쉬벤데 소재의 멀티백 셉 하겐뮬러 게엠베하(Multivac Sepp Haggenmuller GmbH)로부터 입수할 수 있으며, 그리고 예를 들어 전술한 US 2012/0289387호에 개시된 것들이다.

개방 공간, 몰드 바닥의 개구, 열교환 모듈의 냉각 매체 입구 개구 및 냉각 매체 출구 개구, 냉각 수단, 및 냉각 매체 변위 수단은 적절하게는 냉각 매체 흐름을 위한 하나 또는 그 이상의 냉각 매체 흐름 경로의 일부이며, 사용 시, 상기 냉각 매체 흐름은 상기 리세스 벽의 하면을 냉각한다. 이런 방식으로, 상기 냉각 매체는 냉각 매체 흐름 경로를 따를 때 재사용될 수 있다. 상기 냉각 매체는 냉각 수단에 의해 온도가 감소될 것이다. 냉각된 냉각 매체는 몰드 바닥의 개구를 통해 상기 리세스 벽의 하면으로 상기 개방 공간으로 흐를 것이다. 여기서 상기 냉각 매체는 리세스 벽의 온도를 원하는 낮은 온도로 냉각시키거나 적어도 유지시킨다. 온도가 증가될 사용된 냉각 매체는, 냉각 수단에서 차후 사용을 위해 냉각된다. 이런 냉각 매체 흐름 경로를 따라 냉각 매체를 가압하는 냉각 매체 변위 수단은, 열교환 모듈 내에서 냉각 수단의 상류 또는 하류에 위치될 수 있다. 냉각 매체 입구 및 냉각 매체 출구 개구는 별도의 개구일 수 있으며, 또는 냉각 매체가 한쪽에서는 일 방향으로 그리고 상기 동일한 개구의 대향측에서는 대향 방향으로 흐르는 동일한 개구일 수도 있다.

상기 냉각 수단은 에어 흐름을 냉각시키는 데 적절한 임의의 냉각 수단일 수 있다. 바람직하게는, 상기 냉각 수단은 보다 차가운 표면에 대해, 간접 열교환에 의해 냉각 매체를 냉각시킨다. 이런 표면은 큰 열교환 영역을 바람직하게 갖는다. 상기 표면은 금속이 바람직하다. 바람직한 냉각 수단은 금속 핀(fin)이다. 이들 금속 핀은 하나 또는 그 이상의 냉각 매체 흐름 경로에 제공된다. 이런 방식으로, 냉각 매체가 최적으로 냉각될 것이다. 상기 핀 자체는 보다 차가운 액체 또는 에어 매체를 상기 핀 내로 흐르게 함으로써 냉각될 수 있다. 상기 핀은, 바람직하게는 온도 센서 및 컨트롤러를 포함하는 온도 제어 루프와 조합하여, 펠티에 효과 냉각 유닛(Peltier effect cooling unit)에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 상기 핀은 금속 표면에 직접 연결된다. 이러한 직접 연결에 있어서, 상기 핀은 상대적으로 따뜻한 금속 핀과 낮은 온도를 갖는 금속 표면 사이의 열전도에 의해 온도가 감소된다. 상기 금속 표면 자체는 몰드 구성의 바닥의 일부일 수 있다. 상기 몰드 구성의 바닥은, 예를 들어 전술한 US 2012/0289387호에 개시된 바와 같이, 상기 바닥과 상기 열성형 성형 스테이션의 냉각된 지지판 사이의 열전도율에 의해 다시 온도가 감소될 수 있다.

상기 냉각 매체는 액체 냉각 매체일 수 있다. 적절한 액체 냉각 매체로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 아릴 에테르, 또는 선택적으로 물과 조합된 글리세롤이다. 바람직하게는, 상기 냉각 매체는 부식 억제제를 선택적으로 포함하는 물이다. 보다 바람직하게는, 상기 냉각 매체는 가스 냉각 매체, 적절하게는 에어 또는 질소이고, 그 중에서 에어가 바람직하다.

상기 냉각 매체 변위 수단은 적절하게는 액체 매체 변위 수단이고, 바람직하게는 상기 냉각 매체가 액체일 때는 펌프이다. 상기 냉각 매체 변위 수단은 적절하게는 냉각 매체가 가스일 때는 가스 변위 수단이고, 보다 구체적으로 냉각 매체가 에어일 때는 에어 변위 수단이다. 가스 또는 바람직한 에어 변위 수단은, 몰드 구성 내에서 가스 또는 에어를 변위시키는 임의의 적절한 수단일 수 있다. 예를 들면, 환풍기(ventilator), 바람직하게는 원심 팬(centrifugal fan) 및 접선 팬(tangential fan)이 있다. 상기 환풍기는 외부 전원에 의해 전원이 적절히 공급된다.

상기 열교환 모듈은 한 세트의 냉각 수단 및 냉각 매체 변위 수단의 열(row)로 구성되어 있으며, 이에 의해 상기 열교환 모듈과 상기 몰드의 개방 공간 또는 2개 이상의 몰드의 개방 공간들 사이에, 2개 이상의 냉각 매체 경로 길을 생성한다. 바람직하게는, 상기 열교환 모듈은 2개 이상의 냉각 매체 변위 수단의 열, 및 냉각 매체 변위 수단의 상기 열에 평행하고 그리고 이에 인접하여 배치된 금속 핀의 열로 구성된 한 세트의 열을 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 열교환 모듈은 다음 세트에 평행하고 그리고 이에 인접하여 배치되는 이러한 세트를 다수 포함한다. 보다 바람직하게는, 2, 3, 또는 4개의 이러한 세트가 제공된다. 상기 냉각 매체 변위 수단이 원심 팬인 경우, 이들은 열교환 모듈의 냉각 매체 출구 개구의 열을 향해 상방으로 지향되는 냉각 매체 출구를 갖는 것이 바람직하다.

상기 몰드 구성은, 본 발명에 따른 폴리머 몰드처럼 열전도율이 낮은 몰드가 사용될 때 특히 유리하다. 이러한 몰드는 종래 기술의 열성형 포장 기계에 의해 효율적으로 냉각되지 않을 수 있다. 예를 들어, US 2012/0289387호의 기계는 상기 몰드를 위한 냉각된 지지 장소를 개시하고 있다. 이는 대부분의 금속 몰드에 충분하다. 그러나 열전도율이 낮은 몰드가 사용된다면, 이러한 냉각 장치로는 충분하지 않다. 따라서 본 발명은 특히 전술한 금속 핀의 열전도율보다 적어도 10배, 특히 50배 더 낮은 재료의 열전도율을 갖는 몰드에 관한 것이다.

몰드 구성은, 몰드가 열성형 성형 스테이션의 작동 온도보다 낮은 유리 전이 온도를 갖는 폴리머로 제조되는 경우, 폴리머 시트를 형성하기 위해 몰드가 사용될 때 특히 유리하며, 여기서 상기 폴리머의 용융 온도는 열성형 성형 스테이션의 작동 온도보다 더 높다. 열성형 성형 스테이션의 작동 온도는, 폴리머 시트가 폴리머 몰드 내로 드로잉될 때 폴리머 시트의 온도로서 정의된다. 폴리머 시트의 온도는 상기 시트의 유리 전이 온도와 상기 시트의 용융 온도 사이의 온도가 적절하다. 따라서 적절하게는, 몰드 구성은 상기 폴리머 몰드의 유리 전이 온도와 상기 폴리머 몰드의 용융 온도 사이의 작동 온도에서 작동하기에 적절하며, 여기서 상기 작동 온도는 시트의 유리 전이 온도와 시트의 용융 온도 사이이기도 하다. 폴리머 몰드에 적절한 가능한 폴리머의 예로는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리락틱산(polylactic acid)(PLA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG), 및 나일론이다. 폴리머 시트에 적절한 가능한 폴리머의 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 고충격 폴리스티렌(HIPS), 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)이다.

몰드는 3D 프린팅에 의해 얻어진다. 바람직하게는, 몰드의 리세스 벽은 3D 프린팅이라고도 지칭되는 적층 조형(additive manufacturing)에 의해 얻어지는데, 그 이유는 각기 다른 금형을 가공할 필요없이 하나의 몰드를 상이한 디자인으로 제조할 수 있게 하기 때문이다. 보다 바람직하게는, 몰드의 개구에 제공된 상단부, 측벽, 및 바닥은 적층 조형에 의해 제조되어, 개방 공간이 제공된 하부 영역으로 나타난다.

숙련된 수취인(addressee)은 석고[예를 들어, 울티메이커(Ultimaker)에 의해 제조된 FDM 3D 프린터, SLS 프린터, 예를 들어 쓰리디 시스템즈(3D Systems)에 의해 제조된 ProX SLS 6100, 에이치피 서모플라스틱스(HP thermoplastics)에 의해 제조된 MJF 프린터, 광중합화된 폴리머, 또는 열가소성 분말과 같은 열소결된 재료]를 포함한 다양한 재료로 인쇄하는 다양한 3D 프린팅 기술을 사용할 수 있다. 적절한 재료 및 적층 조형 기술의 구체적인 예로는 융합 증착 모델링(Fused Deposition Modelling; FDM), 선택적 레이저 소결된(Selectively Laser Sintered; SLS) 나일론, 및 선택적 레이저 소결된(Selectively Laser Sintered; SLS) Alumide®를 사용하여 제조된 ABS 플라스틱이다.

리세스 표면의 두께는 0.5 내지 5 mm가 바람직하다. 이런 표면에는, 몰드 구성의 상단부와 상기 몰드의 개방 공간을 유동 가능하게 연결하는 개구가 제공될 수 있다. 이러한 구멍은 직경이 2 mm 미만, 바람직하게는 직경이 1 mm 미만이 적절하다. 상기 개구는, 냉각 매체가 실질적으로 열교환 모듈 내에 남아있을 동안, 성형 프로세스 중 에어가 상기 몰드를 통해 빠져 나가는 것을 허용한다. 이들 개구와는 별도로, 상기 몰드의 하부 영역에 존재하는 하나 또는 그 이상의 공간은, 상부 영역으로부터 기밀 밀봉되는 것이 바람직하다. 냉각 매체가 에어와는 상이한 액체이거나 또는 가스인 경우, 에어가 빠져 나가기 위한 드레인(drain)이 적절하게 제공된다. 이런 드레인은 하부 영역의 개방 공간과는 유체 연통되지 않는 것이 적절하다. 이런 드레인은, 이하에 기재되는 바와 같이, 상기 개구에 유동 가능하게 연결된 리세스 표면에 특별히 인쇄되고 그리고 상기 탈출된 에어를 몰드 또는 용기의 외측으로 지향시키는 채널일 수 있다.

상기 몰드는 열교환 모듈 위에 위치된다. 동일하거나 또는 상이한 형상의 리세스를 갖는 여러 개의 몰드가, 하나의 열교환 모듈 위에 위치될 수 있다. 바람직하게는 상기 몰드 또는 몰드들은, 단일의 용기 내의 열교환 모듈 위에 위치된다. 이러한 용기는 금속 바닥, 측벽들, 및 몰드의 리세스가 위에서 접근 가능하도록 개방된 상단부를 가질 수 있다. 상기 용기의 금속 바닥은 냉각 수단의 금속 핀에 적절히 연결되며, 여기서는 상기 핀이 연결되는 전술한 냉각된 표면이 용기의 바닥의 일부이다.

바람직하게는, 상기 몰드는 용기에 제거 가능하게 고정된다. 이는 용기에서 동일한 열교환 모듈과 함께 상이한 형상의 리세스를 갖는 상이한 몰드들의 다중 조합을 허용한다. 상기 제거 가능하게 고정된 몰드는 하나 또는 그 이상의 몰드를 고정하기에 적절한 몰드 홀더에 적절하게 배치되며, 상기 몰드 홀더 및 하나 또는 그 이상의 몰드는 용기 내에서 상기 열교환 모듈의 상부에 위치되며, 이에 따라 몰드를 상기 열교환 모듈에 대해 고정한다. 몰드의 고정은, 열성형 프로세스에서 몰드의 리세스 벽의 상면에 일시적으로 부착될 수 있는 몰딩된 필름에 의해 몰드 구성으로부터 몰드가 리프팅되는 것을 방지한다.

적절하게는, 열교환 모듈을 포함하는 용기는, 예를 들어 전술한 US 2012/0289387호에 개시된 예와 같이, 열성형 성형 스테이션의 냉각된 지지판 상에 위치될 수 있도록 설계된다. 사용 시, 용기의 금속 바닥은 온도가 감소된다. 열전도에 의해, 상기 금속 표면과 상기 연결된 금속 핀이 냉각될 수 있다.

적절하게는, 상기 열성형 성형 스테이션 및 용기는 모듈식 구성(modular configuration)의 일부로서, 상기 용기가 본 발명에 따른 상이한 용기로 교체되는 것을 허용한다.

하나의 열교환 모듈은 2 이상의 몰드의 하단부에 유동 가능하게 연결될 수 있다. 이들 몰드들은 동일하거나 또는 상이한 형상을 가질 수 있다.

상기 몰드 구성은, 수평으로 배향된 시트가 위로부터 몰드 내로 드로잉되는 열성형 성형 스테이션에 사용될 수 있다. 이러한 성형품(moulded product)은 식품 포장에 사용될 수 있다. 상기 성형품에 식품이 첨가된 후에는, 이러한 성형품의 상부에 평탄한 시트가 밀봉될 수 있다. 상기 몰드 구성은 수직 배향된 시트가 몰드 내로 옆으로 드로잉되도록 배향될 수도 있다. 성형품의 상이한 형상의 부품을 동일하게 제조하는 데 적절하도록, 전술한 바와 같이 배향될 수 있는 2개의 몰드 구성을 사용하는 것도 가능하다. 그 후, 이들 부품은 밀봉되거나 함께 용접되어, 성형 제품(shaped product)을 형성할 수 있다. 이러한 성형 제품은 식품을 포장하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 식품은 식품을 첨가한 후에 폐쇄될 수 있는 개구를 통해, 이러한 조합된 제품에 첨가될 수 있다.

본 발명은 이하의 비 제한적인 도 1-6을 사용하여 설명될 것이다.

도 1은 상단부(3), 측벽들(4), 및 상기 상단부(3)와 이격되어 몰드 체적(6)을 정의하는 바닥(5)이 제공된 몰드(2)를 도시하고 있으며, 상기 몰드 체적(6)은 상부 영역(6b)으로서 물체의 형상에 대응하는 리세스(6a)로 구성된다.

도 2는 도 1의 몰드(2)의 횡단면을 도시하고 있다. 상부 영역(6b)의 아래로 연장되는 하부 영역(7)은, 리세스 벽(8)에 의해 상부 영역(6b)으로부터 분할되며, 상기 하부 영역(7)에는 리세스 벽(8)의 하면(8a)을 상기 몰드(2)의 바닥(5)에 있는 하나의 큰 단일 개구(10)와 유동 가능하게 연결하는, 하나 또는 그 이상의 개방 공간(9)이 제공된다.

도 3은 도 1-2의 4개의 몰드(2)가 단일 용기(19)에서 열교환 모듈(11)과 조합되는 방법에 대한 분해도를 도시하고 있다. 상기 용기는 금속 바닥(20), 측벽ㄷ드들, 및 상기 몰드(2)의 리세스(6a)가 위로부터 접근할 수 있는 개방된 상단부(22)를 갖는다. 상기 4개의 몰드(2)는 아래로부터 몰드 홀더(23) 내에 끼워진다. 상기 몰드 홀더(23)를 용기(19)에 나사로 고정함으로써, 몰드가 혼합된다. 몰드 홀더(23)의 간단한 해제에 의해, 상기 몰드(2)는 다른 몰드(2)로 교체될 수 있다.

몰드(2)를 구비한 몰드 홀더(23)가 용기에 배치되었을 때, 모두 4개의 몰드(2)의 단일 개구(10)는, 냉각 매체로서 에어를 사용하여 상기 열교환 모듈(11)의 상부측에 제공된 에어 입구(14) 및 에어 출구(15) 개구와 개방된 유체 연통을 이룬다. 조립되었을 때, 몰드(2) 아래의 공간은 몰드 위 공간으로부터 분리되어 기밀된다. 상기 리세스 벽(8)에는 시트 성형품이 제조될 때 에어가 빠져 나가는 것을 허용하는 작은 개구(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 몰드 자체. 또한 열 성형 프로세스 중 과잉 에어가 순식간에 빠져 나갈 수 있도록 진공 펌프가 부착될 수 있는 개구(24) 또는 단방향 밸브가 도시되어 있다. 상기 용기(19)의 바닥(20)에 있는 오목부(25)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 열성형 성형 스테이션의 냉각된 지지판(27)의 레일(26)에 끼워진다.

도 4는 냉각 매체로서 에어를 사용하고, 또한 에어 변위 수단(13)으로서 4 세트(28)의 원심 팬(31) 및 각각의 몰드(2) 아래에 위치된 금속 핀(32)이 제공된 열교환 모듈(11)을 도시한다. 몰드당 6개의 원심 팬(31)이 제공된다. 에어는 금속 핀(32)을 따라 개구(14)를 통해 원심 팬(31)으로 흘러, 상향으로 에어 출구(15)로 흐른다. 이런 구성에 있어서, 에어는 동일한 개구(14,15)를 통해 하향으로 그리고 상향으로 흘러, 6개의 대향하는 에어 경로가 생성된다.

도 5는 도 3의 조립된 용기(19)의 횡단면도를 도시하고 있다. 에어 흐름은 개방 공간(9), 몰드(2)의 바닥(5)에 있는 개구(10), 원심 팬(31), 금속 핀(32)으로부터, 그리고 다시 에어 출구 개구(15)를 통해 개방 공간(9)으로 도시되어 있다. 이런 차가운 에어 흐름은 리세스 벽(8)의 하면(8a)을 냉각시킬 것이다.

도 6은 열성형 성형 스테이션의 냉각된 지지판(27) 상의 레일(26)에 배치된 도 5의 조립된 용기를 도시하고 있다. 상기 조립된 용기는 분리되어, 즉 열성형 성형 스테이션 없이 사용될 수도 있다. 이는 상대적으로 따뜻한 몰드가 열성형 성형 스테이션으로부터 제거될 때 유리할 수 있다. 에어 흐름을 유지함으로써, 상기 몰드는 열성형 성형 스테이션으로부터 분해될 동안 추가로 냉각될 수 있다.

Claims

하나 또는 그 이상의 물체들을 형성하도록 배치된 열성형 성형 스테이션에 사용하기에 적합한 몰드 구성(1)에 있어서,
적층 조형에 의해 폴리머 재료로 제조되고, 상단부(3), 측벽들(4), 및 상기 상단부(3)로부터 이격되어 몰드 체적(6)을 형성하는 바닥(5)이 제공되는 하나 또는 그 이상의 몰드(2)로서, 상기 몰드 체적(6)은 상부 영역(6b)과 하부 영역(7)을 포함하고, 상기 몰드 체적(6)은 상기 물체의 형상에 대응하는 0.5 mm 내지 5 mm 두께의 리세스 벽(8)을 갖는 리세스(6a)로 구성되고, 상기 상부 영역(6b)은 상기 리세스 벽(8) 위로 연장되고, 상기 하부 영역(7)은 상기 상부 영역(6b) 아래로 연장되고 또한 상기 리세스 벽(8)에 의해 상기 상부 영역으로부터 분할되고, 그리고 상기 하부 영역(7)에는 상기 리세스 벽(8)의 하면(8a)을 상기 몰드(2)의 상기 바닥(5)의 하나 또는 그 이상의 개구(10)에 흐름 가능하게 연결하는 하나 또는 그 이상의 개방 공간(9)이 제공되는, 상기 하나 또는 그 이상의 몰드(2);
냉각 수단(12), 하나 또는 그 이상의 냉각 가스 변위 수단(13), 냉각 매체 입구 개구(14), 및 냉각 매체 출구 개구(15)를 포함하는, 상기 하나 또는 그 이상의 몰드(2)의 상기 바닥(5)과 대면하는 열교환기 모듈(11)로서, 상기 냉각 매체 입구 개구(14) 및 상기 냉각 매체 출구 개구(15)는 상기 몰드(2)의 상기 바닥(5)의 상기 하나 또는 그 이상의 개구(10)와 유체 연통되는, 상기 열교환기 모듈(11),
을 포함하고,
상기 하나 또는 그 이상의 몰드(2)는 단일 용기(19) 내에서 상기 열교환기 모듈(11) 위에 위치되고, 상기 용기는 금속 바닥(20), 측벽들(21), 및 상기 몰드(2)의 상기 리세스(6a)가 위로부터 접근할 수 있도록 개방된 상단부를 갖고,
상기 하나 또는 그 이상의 몰드(2)는 제거될 수 있고,
상기 하나 또는 그 이상의 몰드(2)는 몰드 홀더(23)에 제거 가능하게 위치되고, 상기 몰드 홀더(23) 및 상기 하나 또는 그 이상의 몰드(2)는 상기 용기(19) 내에서 상기 열교환기 모듈(11)의 상부에 위치되며, 이에 따라 상기 하나 또는 그 이상의 몰드(2)를 상기 열교환기 모듈(11)에 대해 고정하는, 몰드 구성.
청구항 1에 있어서,
상기 개방 공간(9), 상기 몰드(2)의 상기 바닥(5)에 있는 상기 개구(10), 상기 열교환기 모듈(11)의 상기 냉각 매체 입구 개구(14) 및 상기 냉각 매체 출구 개구(15), 상기 냉각 수단(12), 및 상기 하나 또는 그 이상의 냉각 가스 변위 수단(13)은 냉각 매체 흐름을 위한 하나 또는 그 이상의 냉각 매체 흐름 경로들(16)의 일부이며, 사용 시, 상기 냉각 매체 흐름은 상기 리세스 벽(8)의 상기 하면(8a)을 냉각시키는, 몰드 구성.
청구항 2에 있어서,
상기 냉각 수단(12)은, 상기 하나 또는 그 이상의 냉각 매체 흐름 경로들(16)에 존재하는 금속 핀(16)이며, 금속 표면(17)에 직접 연결되며, 사용 시 상기 핀은 상대적으로 따뜻한 상기 금속 핀(16)과 차가운 금속 표면(17) 사이의 열전도에 의해 온도가 감소되는, 몰드 구성.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 가스 변위 수단(13)은 환풍기인, 몰드 구성.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 가스 변위 수단(13)은 원심 팬(31)인, 몰드 구성.
청구항 3에 있어서,
상기 열교환기 모듈(11)은, 사용 시 복수의 반대되는 냉각 매체 흐름을 생성하기 위해, 2개 이상의 냉각 가스 변위 수단(13) 및 상기 냉각 매체 입구 및 상기 냉각 매체 출구 개구에 대해 위치된 금속 핀(16)의 세트(28)로 구성되며, 상기 세트는 하나의 몰드를 냉각하는 치수를 갖는, 몰드 구성.
청구항 6에 있어서,
상기 냉각 가스 변위 수단(13)은 상기 냉각 매체 출구 개구(15)의 열(row)을 향해 상향으로 지향된 냉각 매체 출구를 갖는 원심 팬(31)인, 몰드 구성.
청구항 1에 있어서,
하나의 열교환기 모듈(11)은 2개 이상의 몰드(2)의 하단부에 유동 가능하게 연결되는, 몰드 구성.
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