[go: up one dir, main page]

WO2017039480A1 - Способ печати на струйном 3d принтере - Google Patents

Способ печати на струйном 3d принтере Download PDF

Info

Publication number
WO2017039480A1
WO2017039480A1 PCT/RU2016/000121 RU2016000121W WO2017039480A1 WO 2017039480 A1 WO2017039480 A1 WO 2017039480A1 RU 2016000121 W RU2016000121 W RU 2016000121W WO 2017039480 A1 WO2017039480 A1 WO 2017039480A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle
printer
nozzles
printing
print head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2016/000121
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Виктор Владимирович ИСУПОВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to ES16842402T priority Critical patent/ES2923327T3/es
Priority to CN201680059384.1A priority patent/CN108367464B/zh
Priority to US15/757,059 priority patent/US10807307B2/en
Priority to PL16842402.6T priority patent/PL3345735T3/pl
Priority to EP16842402.6A priority patent/EP3345735B1/en
Publication of WO2017039480A1 publication Critical patent/WO2017039480A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227—Driving means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F17/00—Printing apparatus or machines of special types or for particular purposes, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/24—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of indefinite length
    • B29C41/32—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/02—Moulding by agglomerating
    • B29C67/04—Sintering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling

Definitions

  • the invention relates to the field of synthesis technologies, i.e. manufacturing of three-dimensional physical objects by additional deposition (layering) using, in particular, polymeric materials, and more specifically to 3D inkjet printing technologies.
  • the technical solution can find its application in the manufacture of three-dimensional models of a wide range of their subsequent use, in particular, science, education, engineering, medicine, etc.
  • the technology disclosed in the description of this solution relates to the field of 3D inkjet printing, which is most often implemented using a dispensing head, nozzle (s), setting and control elements for the operation of the 3D printer head, as well as polymer building (thermoplastics), as a working material .
  • the building material is fed through the nozzle of the dispensing head, and deposited as a sequence of tracks on the substrate in the ⁇ -plane. Then the print head rises relative to the substrate along the supplementary Matter axis (perpendicular to the ⁇ -plane) by one step, and the process is repeated to form a 3D object similar to the CAD model.
  • patent US7625200 published 01.12.2009 in which a 3D printer device and a method for printing on an inkjet 3D printer are disclosed, which includes controlled movement of a 3D printer print head, feeding at least two threads from fusible material to the print head, heating the threads by means of temperature-controlled heaters and alternately turning on one of the nozzles by means of the printer control module and feeding the filament under pressure into the active nozzle, but their heating does not stop even when inactive nye nozzles remain uncovered.
  • a disadvantage of the closest analogue is the low processability of the method, which is determined by the fact that when performing 3D inkjet printing of one product (one model) with different materials (for example, different colors or densities), work interruptions occur due to the fact that printing with two or more materials is accompanied by forced downtime (interruption) of inactive nozzles of the printer head, which is associated with the need to replace building material (for example, polymers of various properties) and its preparation paper, namely heating one nozzle and another heating.
  • building material for example, polymers of various properties
  • both nozzles remain heated, while plastic will flow from the idle nozzle in idle mode. Leaking plastic will fall on the print field, and thereby violate the print pattern.
  • a disadvantage of this device is that during interruptions in operation, plastic remains on the nozzle, which during idle time freezes and forms a flash, which, upon activation of the nozzle, interferes with pumping of the printing material and also violates the print pattern.
  • the objective of this technical solution is to develop a new method of printing on an inkjet 3D printer, which eliminates the above disadvantages.
  • the technical result of the claimed technical solution is to improve the quality of the obtained 3D models, while reducing the time to produce one 3D model.
  • This problem is solved as follows by creating a method of printing on an inkjet 3D printer including controlled movement of the print head of a 3D printer, feeding at least two filaments from fusible material to the print head, heating the filaments with temperature-controlled heaters, and alternately turning on one of the nozzles through the module printer control, and feeding the filament under pressure into the active nozzle.
  • the printer control module When switching the nozzles of the print head, the printer control module includes an eccentric motor, which transmits rotation to the eccentric, the movable platform, the path of which is limited and guided by the guide rollers, is driven around the axis of the axial screw, while moving the movable platform, one of the nozzles is brought into active position by disengaging the driven gear of the nozzle in the inactive position of the nozzle with the pinion gear and engaging the driven gear of the driven into the active gear decomposition of the nozzle, the movement of the moving platform moves the nozzle position relative to the valve nozzle, locking holes inactive nozzles and opening the opening of the active nozzle after full lock movable platform in the position of activation of the first nozzle 6 000121
  • the printer continues to print with the first nozzle; at the same time, when the print head moves, the cloud remaining on the inactive nozzle is cut off by the edge of the valve opening.
  • the cut-off area is removed by means of a cap placed on the guide of the print head.
  • the heat released by the heated nozzles is removed through holes made in the valve.
  • Fig 1 General view of the print head of a 3D printer
  • FIG. 2 general view of the movable platform of the print head of the 3D printer in the initial position
  • Fig. 3 position of the print head in which the nozzle 9 is active
  • Fig. 4 position of the print head in which the nozzle 10 is active
  • Fig. 5 embodiment of a valve for nozzles.
  • valve for nozzles with heat sink holes shows a bottom view.
  • FIG. 1 -5 depict the following structural elements:
  • the first nozzle with a heater.
  • the method of printing on an inkjet 3D printer can be carried out as follows.
  • the necessary parameters and conditions for printing are determined, in particular: print resolution, speed of movement of the print head, thickness of the outer shell of the product, percentage of filling of the product with plastic material (from 0 - in the manufacture of hollow products, up to 100% ), the need to build supporting structures in the presence of attachments on the model, the cooling temperature of the part by controlling the operation mode of the print head fan, the need to add skirts to the base of the ZO-model for better adhesion of the initial layers of the product under construction to the surface of the desktop at the beginning of the printing process and to prevent the product from shifting during printing, the need to print the substrate, parameters characterizing the consumable (plastic), etc.
  • the temperature of the heater is selected to melt the plastic in the print head, the heating temperature of the surface of the desktop when printing the first layer of the ZO-model and the remaining layers.
  • the supporting structure can be built from the print material of the object itself with using one printhead, while the supporting structure is designed and placed with a gap relative to the model under construction to ensure its easy removal from the surface of the finished product.
  • the supporting structure may be made of another material using a second nozzle.
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PBA biodegradable, biocompatible, thermoplastic, aliphatic polyester
  • Polystyrene High Polyst which has similar characteristics to ABS thread in terms of shockproof TM and hardness and is completely soluble in Limonen - a liquid hydrocarbon.
  • Preparation of tasks for printing is as follows. After completing all the manipulations with the model to start printing, the model is transferred to a clear task for the printer. The task presented in the form 0121
  • a computer command language for example, g-code
  • g-code is formed in the process of cutting the model into many layers.
  • the number of layers is determined by the required resolution and is limited by the resolution capabilities of a particular printer model.
  • the necessary characteristics of the strength of the model, print resolution, print speed and the need to build supporting structures for attachments are determined.
  • Supporting structures are automatically formed in the process of cutting the model into layers, if necessary. They create reference planes for the elements of the part. Supporting structures can be made from the same material as the prototype being built, or can be made from other materials that are possible dissolve with water and other specialized fluids, depending on the version of the printer.).
  • the displacement vectors of the print head are constructed — the outline and internal structure depending on the selected parameters (wall thickness, percent filling, etc.).
  • the outer contour After clipping the next layer, the outer contour first emerges, then it is filled based on the percentage of completion. After passing through the entire height of the model, the support structures are built and then the task is exported to the finished file.
  • the position of the movable platform (1 1) is determined by the position sensor of the movable platform (1), which is limited by a position limiter (4).
  • the position sensor of the moving platform determines two states: position 1 and position 2.
  • Position 1 - determines the position necessary for the second nozzle (9) to work
  • position 2 - determines the position for the first nozzle (10) to work. If necessary, bring the nozzle 9 into the working position, the printer control module (motherboard) turns on the eccentric motor, which transmits rotation to the eccentric.
  • the driven gear of the second nozzle (7) disengages from the drive gear (6) and the driven gear of the first nozzle (8) engages with the drive gear (6).
  • Moving the movable platform (11) shifts the nozzle position relative to the nozzle valve (5, Fig. 1), locking the hole of the second nozzle (9) and opening the hole of the first nozzle (10).
  • the printer continues printing with the first nozzle.
  • the nozzle valve (5) can be made in the form of one of the following options.
  • the valve design can be represented as a single strip with holes for accommodating active nozzles, in which holes are also made, combined with the hole for nozzles to trim the flare.
  • the cutting edge of the hole for trimming the flake cuts off the remaining material from the nozzle moving from the active to the inactive position and at the same time the valve closes the inactive nozzle, and at the same time, the active nozzle is located in the hole of the bar.
  • figure 6 shows a variant with two arcuate holes.
  • the cut off the nozzle is removed by means of a cap placed on the guide of the print head.
  • the advantages of the proposed printer are the use of one extruder when changing the material, which is ensured by changing the position of the nozzles (moving them from the working position to the “waiting” position), which allows the quick change of the supply of working material to the extruder and, accordingly, the manufacture of a 3d model. Also, the quality of the products is improved due to the trimming of the flake from the inactive nozzle, which allows you to achieve high quality 3D printing and smooth operation of the device when the nozzle is activated. This provides a significant reduction in 3D printing time and, consequently, time costs for manufacturing 3D models. 16 000121
  • the plastic feed coefficient is 0.9-1 0.9-1 0.9-1 0.9-1 multiplier (selected using

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области технологий синтеза, т.е. изготовления трехмерных физических объектов добавочным нанесением (наслоением) с использованием полимерных материалов, а точнее к технологиям струйной 3D печати. Способ печати на струйном 3D принтере включает управляемое перемещение печатающей головки 3D принтера, подачу, по меньшей мере, двух нитей из плавкого материала в печатающую головку, разогрев нитей посредством нагревателей с контролируемой температурой, попеременное включение одного из сопел посредством модуля управления принтера и подачу нити под давлением в активное сопло. При переключении сопел модуль управления принтера включает модуль перемещения печатающей головки, который переводит одно из сопел в активное положение. При этом перемещение подвижной платформы смещает положения сопел относительно клапана для сопел, запирая отверстия неактивных сопел и открывая отверстие активного сопла. После полной фиксации подвижной платформы в положении активации активного сопла принтер продолжает печать активным соплом. Технический результат состоит в повышении качества получаемых 3D моделей.

Description

СПОСОБ ПЕЧАТИ НА СТРУЙНОМ 3D ПРИНТЕРЕ
Изобретение относится к области технологий синтеза, т.е. изготовления трехмерных физических объектов добавочным нанесением (наслоением) с использованием, в частности, полимерных материалов, а точнее к технологиям струйной 3D печати. Техническое решение может найти свое применение при изготовлении трехмерных моделей широкой сферы их последующего использования, в частности, науке, образовании, инженерии, медицине и пр.
Раскрытая в описании настоящего решения технология относится к области струйной 3D печати, реализуемой, чаще всего, с использованием раздаточной головки, сопла (сопел), элементов настройки и контроля за работой головки 3D принтера, а также полимерного строительного (термопластика), в качестве рабочего материала.
Из уровня техники известны аналогичные технические решения, сущность которых заключается в том, что раздаточная головка струйного 3D принтера выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика (полимерного материала). Капли быстро застывают, формируя при этом слои будущего объекта.
Так из - уровня техники известен способ печати на 3D принтере со сменяемыми модулями (соплами) печати - WO 2015038072, (BIO3D TECHNOLOGIES PTE LTD, SG), В 33 Y 10/00, от 19.03.2015г.
Аналогичные решения раскрыты в следующей патентной документации: CN 203945698, (CHEN LIANG), 19.11.2014 г., - «Раздаточная головка 3D принтера», CN 203945690, (INSTITUTE OF AUTOMATION OF HEILONGJIANG ACADEMY OF SCIENCES), 19.11.2014 r. - «3D принтер на основе БП», CN 104149352, (SANYA SIHAI INNOVATIVE ELECTRICAL AND MECHANICAL ENGINEERING CO., LTD, CHEN MINGQIAO), 19.11.2014 г. - «Раздаточная головка 3D принтера».
Также из уровня техники известна технология струйной 3D печати, в частности, из описаний к патентам США: US 5121329, «Stratasys, Ιηα», опубл.: 09.06.1992г., - «Способ и устройства создания 3D объектов», US 5340433, «Stratasys, Inc.», опубл.: 23.08.1994г. - «Устройство для создания 3D объектов», US 5738817, «Stratasys, Ιηα», опубл.: 14.04.1998г., «Автоматическое дозирование в процессе 3D печати», US 5764521, «Stratasys, Ιηα», опубл.: 09.06.1998г. - «Способ и устройство для БП», US 6022207, «Stratasys, Ιηα», опубл.: 08.02.2000г. - «Мультиэкструдер»
В указанных патентах раскрыта технология и используемые при ее осуществлении устройства (оборудование): построения ЗО-объектов по заранее подготовленной модели методом «слой за слоем» путем экструзионного осаждения строительного материала (чаще всего полимерного).
При этом строительный материал подается через сопло раздаточной головки, и осаждается в виде последовательности дорожек на подложке в ΧΥ-плоскости. Затем печатающая головка поднимается относительно подложки по оси Ζ (перпендикулярной ΧΥ-плоскости) на один шаг, и процесс повторяется для формирования ЗО-объекта, подобного CAD- модели.
В указанных аналогах для осуществления необходимых технологических операций, связанных с заменой рабочего строительного материала, приходилось отводить головку принтера с экструдером из зоны печати а также дополнительно нагревать и остужать сопла, что занимало дополнительное время.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели патент US7625200 опубл.01.12.2009, в котором раскрыто устройство 3D принтера и способ печати на струйном 3D принтере включающий управляемое перемещение печатающей головки 3D принтера , подачу по меньшей мере двух нитей из плавкого материала в печатающую головку, разогрев нитей посредством нагревателей с контролируемой температурой и попеременное включение одного из сопел посредством модуля управления принтера, и подачу нити под давлением в активное сопло, но их нагрев не прекращается и в неактивные сопла остаются неприкрытыми.
Недостатком наиболее близкого аналога является низкая технологичность способа, определяющаяся тем, что при осуществлении струйной 3D печати одного изделия (одной модели) различными материалами (например, различных цветов или плотности) возникают перерывы в работе, вызванные тем, что печатать одновременно двумя и более материалами сопровождается вынужденным простоем (перерывом в работе) неактивных сопел головки принтера, что связано с необходимостью замены строительного материала (например, полимеры различных свойств) и его подготовки к работе, а именно разогрева одного сопла и нагрева другого. При использовании устройства наиболее близкого аналога оба сопла остаются нагретым, при этом из нерабочего сопла, находящегося в режиме простоя будет течь пластик. Вытекающий пластик будет попадать на поле печати, и тем самым нарушать рисунок печати. Также недостатком указанного устройства является то, что при перерывах в работе на сопле остается пластик, который во время простоя застывает и образуется облой, который при при активации сопла мешает нагнетать печатающий материал и также нарушает рисунок печати.
Задача данного технического решения заключается в разработке нового способа печатания на струйном 3D принтере, позволяющим устранить указанные выше недостатки.
Технический результат заявленного технического решения заключается в повышение качества получаемых 3D моделей, при уменьшении времени на изготовление одной 3D моделей.
Указанная задача решается следующим образом за счет создания способа печати на струйном 3D принтере включающего управляемое перемещение печатающей головки 3D принтера , подачу по меньшей мере двух нитей из плавкого материала в печатающую головку, разогрев нитей посредством нагревателей с контролируемой температурой и попеременное включение одного из сопел посредством модуля управления принтера, и подачу нити под давлением в активное сопло. При переключении сопел печатающей головки модуль управление принтера включает мотор эксцентрика, который передает вращение на эксцентрик, подвижная платформа, траектория движения которой ограничивается и направляется направляющими роликами, приводится в движение вокруг оси осевого винта, в процессе перемещения подвижной платформы одно из сопел приводится в активное положение посредством расцепление ведомой шестерни приводимого в неактивное положение сопла с ведущей шестерней и зацепление ведомой шестерни приводимого в активное положение сопла, при этом перемещение подвижной платформы смещает положения сопел относительно клапана для сопел, запирая отверстия неактивных сопел и открывая отверстие активного сопла, после полной фиксации подвижной платформы в положении активации первого сопла 6 000121
5
принтер продолжает печать первым соплом, одновременно при перемещении печатающей головки облой остающийся на неактивном сопле срезается кромкой отверстия клапана.
В одном из вариантов осуществления способа при перемещении печатающей головки 3D принтера срезанный облой снимается посредством колпачка, размещенного на направляющей печатающей головки.
В другом варианте осуществления способа отведение тепла выделяемого нагретыми соплами осуществляется посредством отверстий, выполненных в клапане.
Ниже приводятся графические материалы, поясняющие сущность заявленного решения, никоим образом не ограничивающие любые иные варианты осуществления заявленного решения.
На фиг 1 : общий вид печатающей головки 3D принтера,
На фиг. 2: общий вид подвижной платформы печатающей головки 3D принтера в исходном положении,
На фиг 3 : положение печатающей головки, в котором активно сопло 9, На фиг 4: положение печатающей головки, в котором активно сопло 10, На фиг 5: вариант выполнения клапана для сопел.
На фиг.6: вариант выполнения клапана для сопел с теплоотводящими отверстиями показан вид снизу.
На фиг. 1 -5 изображены следующие элементы конструкции:
1. Направляющие ролики.
2. Осевой винт. 3. Эксцентрик.
4. Позиционный ограничитель.
5. Клапан для сопел.
6. Ведущая шестерня.
7. Ведомая шестерня второго сопла.
8. Ведомая шестерня первого сопла.
9. Второе сопло с нагревателем.
10. Первое сопло с нагревателем.
11. Подвижная платформа.
Способ печати на струйном 3D принтере может быть осуществлен следующим образом.
На предварительном этапе печати на струйном 3D принтере определяются необходимые параметры и условия для печати, в частности: разрешающую способность печати, скорость перемещения печатающей головки, толщину внешней оболочки изделия, процент заполнения изделия материалом пластика (от 0 - при изготовлении полых изделий, до 100%), необходимость построения поддерживающих структур при наличии навесных элементов у модели, температуру охлаждения детали посредством управления режимом работы вентилятора печатающей головки, необходимость добавления «юбки» к основанию ЗО-модели для лучшей адгезии начальных слоев строящегося изделия к поверхности рабочего стола в начале процесса печати и предотвращения смещения изделия в процессе печати, необходимость печати подложки, параметры, характеризующие расходный материал (пластик) и т.д. Под каждый пластик выбирают температуру нагревателя для расплавления пластика в печатающей головке, температуру нагрева поверхности рабочего стола при печати первого слоя ЗО-модели и остальных слоев. Поддерживающая структура может быть построена из материала печати самого объекта с использованием одной печатающей головки, при этом поддерживающую структуру проектируют и размещают с зазором относительно строящейся модели для обеспечения ее легкого удаления с поверхности готового изделия. Поддерживающая структура может быть выполнена из другого материала с использованием второго сопла. Некоторые вышеуказанные параметры указаны в таблице 1 на примере пластиков АБС(акрилонитрилбутадиенстирол)— ударопрочной технической термопластической смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом, РЬА-биоразлагаемого,биосовместимого, термопластичного, алифатического полиэфира, и HIPS (High Impact Polystyrene)- высопрочного полистирола, который имеет схожие характеристики с ABS -нитью в плане ударопрочное™ и твердости и полностью растворим в Лимонене (Limonen)- жидком углеводороде.
Используется HIPS как материал поддержки для ABS.
Перед началом печати на персональном компьютере с помощью графического программного обеспечения, (например, Компас 3D, AutoCad, SolidWorks, Blender, 3ds Max, Google SketchUp) формируют ЗБ-модель, которая должна соответствовать параметрам принтера. После чего сформированную модель загружают в соответствующее программное обеспечение (ПО) (например, Polygon, Slic3r, KISSlicer), обеспечивающее разбиение модели на слои (в соответствии с параметрами настройки принтера) и подготовку задания для печати. По окончанию подготовки задания, проверяют готовность принтера к печати и передают задание на печать в принтер средствами доступных интерфейсов.
Подготовку задания для печати осуществляют следующим образом. После окончания всех манипуляций с моделью для старта печати переводят модель в понятное для принтера задание. Задание, представленное в виде 0121
8
компьютерного языка команд, например, g-code, образуется в процессе разрезания модели на множество слоев. Количество слоев определяется необходимым разрешением и ограничивается возможностями по разрешению конкретной модели принтера. В процессе подготовки задания определяют необходимые характеристики прочности модели, разрешение печати, скорость печати и необходимость построения поддерживающих структур под навесные элементы.
(Поддерживающие структуры - элементы которые автоматически формируются в процессе разрезания модели на слои, в случае необходимости. Они создают опорные плоскости для элементов детали. Поддерживающие структуры могут выполняться из того же материала, что и выстраивающийся прототип, а может выполняться из других материалов, которые возможно растворить водой и другими специализированными жидкостями, в зависимости от модификации принтера.).
По каждому слою строят векторы перемещения печатающей головки - контур и внутреннюю структуру в зависимости от выбранных параметров (толщины стенки, процента заполнения и т.д.).
После отсечения очередного слоя сначала вырисовывается внешний контур, затем производится его заливка исходя из процента заполнения. После прохода по всей высоте модели, производится построение поддерживающих структур и далее задание экспортируется в готовый файл.
После подготовки задания для печати устанавливают соединение с принтером. Проверяют работоспособность всех механических узлов принтера, наличие установленных расходных материалов. После чего загружают подготовленное задание в контроллер принтера через сетевой интерфейс или переносной носитель.
По окончанию всех подготовок запускают печать.
При необходимости смены материала производится переключение сопел печатающей головки с минимальным прерыванием процесса печатания. Положение подвижной платформы ( 1 1 ) определяется датчиком положения подвижной платформы ( 1 ), которое ограничивается позиционным ограничителем ( 4 ). Датчик положения подвижной платформы определяет два состояния: позиция 1 и позиция 2. Позиция 1 - определяет положение необходимое для работы второго сопла ( 9 ), позиция 2 - определяет положение для работы первого сопла ( 10 ). При необходимости привести в рабочее положение сопло 9 модуль управления принтером ( материнская плата ) включает мотор эксцентрика, который передает вращение на эксцентрик.
Подвижная платформа ( 11 ), траектория движения которой ограничивается и направляется направляющими роликами ( 1 ), приводится в движение вокруг оси осевого винта ( 2 ). В процессе перемещения подвижной платформы ( 1 1 ) из положения активного сопла 9 в активное сопло 10 происходит расцепление ведомой шестерни второго сопла ( 7 ) с ведущей шестерней ( 6 ) и зацепление ведомой шестерни первого сопла ( 8 ) с ведущей шестерней ( 6 ). Перемещение подвижной платформы ( 11 ) смещает положения сопел относительно клапана для сопел ( 5, рис 1 ), запирая отверстие второго сопла ( 9 ) и открывая отверстие первого сопла ( 10 ). После полной фиксации подвижной платформы ( 1 1 ) в положении активации первого сопла принтер продолжает печать первым соплом. Клапан сопел ( 5 ) может быть выполнен в виде одного из следующих вариантов. Конструкция клапана может быть представлена, как единая планка с отверстиями для размещения активных сопел, в которой также выполнены отверстия, совмещенные с отверстием для сопел для обрезки облоя.
При переходе подвижной платформы из одного положения, в котором активно одно из сопел в положение, в котором активно другое сопло, режущая кромка отверстия для обрезки облоя срезает остатки материала с сопла переходящего из активного в неактивное положение и одновременно клапан запирает неактивное сопло, и одновременно, активное сопло размещается в отверстии планки.
Для отведения тепла, выделяемого нагретыми соплами на клапане в месте размещения неактивного сопла выполнены дугообразные отверстия, на фиг.6 показан вариант с двумя дугообразными отверстиями.
Срезанный с сопла облой снимается посредством колпачка, размещенного на направляющей печатающей головки.
Преимущества заявляемого принтера заключаются в использование одного экструдера при смене материала, которое обеспечивается сменой положения сопел (отведения их из рабочего положения в положение «ожидание»), за счет чего достигается возможность быстрой смены подачи рабочего материала в экструдер и, соответственно, изготовление 3d модели. Также качество изделий повышается за счет обрезки облоя с неактивного сопла, которое позволяет при активации сопла добиться высокого качества 3D печати и бесперебойной работы устройства. Это обеспечивает существенное сокращение времени 3D печати и, соответственно, временных затрат на изготовление 3D моделей. 16 000121
И
Таблица 1
Параметры АБС PLA HIPS
Температура экструдера (сопла) и 230-250/230 230- 250 первого слоя/ остальных слоев, 200/20
0
Температура стола и 90-115/90 70/40 115 первого слоя/ остальных слоев,
Коэффициент подачи пластика - 0,9-1 0,9-1 0,9-1 множитель (подбирается при помощи
калибровочных шаблонов и задает
скорость перемещения шестеренок
электродвигателя печатающей головки, и,
соответственно, скорость перемещения
печатающей головки и скорость подачи
нити в печатающую головку)

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ печати на струйном 3D принтере включающий управляемое перемещение печатающей головки 3D принтера, подачу по меньшей мере двух нитей из плавкого материала в печатающую головку, разогрев нитей посредством нагревателей с контролируемой температурой и попеременное включение одного из сопел посредством модуля управления принтера, и подачу нити под давлением в активное сопло, отличающийся тем, что при переключении сопел печатающей головки модуль управления принтера включает модуль перемещения печатающей головки, который переводит одно из сопел в активное положение, при этом перемещение подвижной платформы смещает положения сопел относительно клапана для сопел, запирая отверстия неактивных сопел и открывая отверстие активного сопла, после полной фиксации подвижной платформы в положении активации активного сопла принтер продолжает печать активным соплом.
2. Способ печати на струйном 3D принтере по п.1, в котором модель перемещения печатающей головки содержит мотор эксцентрика, который передает вращение на эксцентрик, подвижная платформа, траектория движения которой ограничивается и направляется направляющими роликами, приводится в движение вокруг оси осевого винта, в процессе перемещения подвижной платформы одно из сопел приводится в активное положение посредством расцепление ведомой шестерни приводимого в неактивное положение сопла с ведущей шестерней и зацепление ведомой шестерни приводимого в активное положение сопла.
3. Способ печати на струйном 3D принтере по п.1, в котором при перемещении печатающей головки облой, остающийся на неактивном сопле, срезается кромкой отверстия клапана.
4. Способ печати на струйном 3D принтере по п.1, отличающийся тем, что при перемещении печатающей головки 3D принтера срезанный облой снимается посредством колпачка, размещенного на направляющей печатающей головки.
5. Способ печати на струйном 3D принтере по п.1 , отличающийся тем, что отведение тепла, выделяемого нагретыми соплами осуществляется посредством отверстий, выполненных в клапане.
PCT/RU2016/000121 2015-09-04 2016-03-04 Способ печати на струйном 3d принтере Ceased WO2017039480A1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES16842402T ES2923327T3 (es) 2015-09-04 2016-03-04 Método de impresión en una impresora de chorro 3D
CN201680059384.1A CN108367464B (zh) 2015-09-04 2016-03-04 在3d喷射打印机上打印的方法
US15/757,059 US10807307B2 (en) 2015-09-04 2016-03-04 Method of printing with a 3D jet printer
PL16842402.6T PL3345735T3 (pl) 2015-09-04 2016-03-04 Sposób drukowania z wykorzystaniem drukarki atramentowej 3d
EP16842402.6A EP3345735B1 (en) 2015-09-04 2016-03-04 Method of printing on a 3d jet printer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137736 2015-09-04
RU2015137736A RU2609179C1 (ru) 2015-09-04 2015-09-04 Способ печати на струйном 3d-принтере

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017039480A1 true WO2017039480A1 (ru) 2017-03-09

Family

ID=58188140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000121 Ceased WO2017039480A1 (ru) 2015-09-04 2016-03-04 Способ печати на струйном 3d принтере

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10807307B2 (ru)
EP (1) EP3345735B1 (ru)
CN (1) CN108367464B (ru)
ES (1) ES2923327T3 (ru)
PL (1) PL3345735T3 (ru)
RU (1) RU2609179C1 (ru)
WO (1) WO2017039480A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108790143A (zh) * 2018-06-13 2018-11-13 上海应用技术大学 一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置及其使用方法
WO2022232005A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-03 Snap Inc. 3d printing onto existing structures

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2678006C2 (ru) * 2017-05-04 2019-01-22 Общество с ограниченной ответственностью "ПИКАСО 3Д" (ООО "Пикасо 3Д") Способ и устройство очистки печатающей головки 3D принтера и очиститель устройства очистки печатающей головки 3D
RU2692895C1 (ru) * 2018-06-15 2019-06-28 Петр Петрович Усов Способ послойной печати одноцветных и многоцветных изделий
RU188301U1 (ru) * 2018-06-25 2019-04-05 Петр Петрович Усов Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий
CN109366996B (zh) * 2018-11-30 2019-07-05 中科院广州电子技术有限公司 一种v型切换打印头的双料挤出系统
EP3908450B1 (de) * 2019-01-09 2024-03-13 AM Design e.U. Werkzeugeinheit
DK3976376T3 (da) * 2019-05-31 2023-12-11 Erkan Ates Printhoved til additiv fremstilling
CN110587974B (zh) * 2019-09-28 2021-10-15 南通新路海工业科技有限公司 用于熔丝制造型3d打印机的打印头组件
CN111605197B (zh) * 2020-06-15 2025-08-19 深圳市创想三维科技有限公司 3d打印机自动换料装置及自动换料方法
CN112677478B (zh) * 2020-12-04 2021-11-30 中国科学院力学研究所 一种热电偶瞬态热流传感器的3d打印加工装置及方法
WO2022139620A1 (ru) * 2020-12-25 2022-06-30 Общество с ограниченной ответственностью "АРКОДИМ" Печатающая головка и способ печати
CZ310171B6 (cs) 2021-03-12 2024-10-23 Václav Ing.arch Hájek Sestava tiskové hlavy 3D tiskárny a 3D tiskárna s touto sestavou
CN115139520B (zh) * 2021-03-29 2024-11-12 碳塑科技股份有限公司 增材制造系统以及增材制造方法
WO2023086861A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-19 Essentium Ipco, Llc Topographic compensation for a three-dimensional dual nozzle printer head printer
CN114953438B (zh) 2022-05-13 2023-03-17 南京航空航天大学 用于连续纤维打印的可换喷嘴打印头及打印方法
CN115214137B (zh) 2022-07-13 2023-08-01 深圳市创想三维科技股份有限公司 切换装置及3d打印设备
KR102792847B1 (ko) * 2022-10-24 2025-04-14 (주)포유에듀테크 점토를 성형소재로 하는 3d 프린터 카트리지의 점토 유출 방지 가이드

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6129872A (en) * 1998-08-29 2000-10-10 Jang; Justin Process and apparatus for creating a colorful three-dimensional object
US20020008335A1 (en) * 1995-09-27 2002-01-24 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US20090035405A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Stratasys, Inc. Extrusion head for use in extrusion-based layered deposition modeling

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5121329A (en) 1989-10-30 1992-06-09 Stratasys, Inc. Apparatus and method for creating three-dimensional objects
US5764521A (en) 1995-11-13 1998-06-09 Stratasys Inc. Method and apparatus for solid prototyping
US5738817A (en) 1996-02-08 1998-04-14 Rutgers, The State University Solid freeform fabrication methods
US6022207A (en) 1998-01-26 2000-02-08 Stratasys, Inc. Rapid prototyping system with filament supply spool monitoring
US6030199A (en) * 1998-02-09 2000-02-29 Arizona Board Of Regents, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Apparatus for freeform fabrication of a three-dimensional object
US6776602B2 (en) * 1999-04-20 2004-08-17 Stratasys, Inc. Filament cassette and loading system
US7168935B1 (en) * 2002-08-02 2007-01-30 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solid freeform fabrication apparatus and methods
US7939003B2 (en) * 2004-08-11 2011-05-10 Cornell Research Foundation, Inc. Modular fabrication systems and methods
US7604470B2 (en) * 2006-04-03 2009-10-20 Stratasys, Inc. Single-motor extrusion head having multiple extrusion lines
US8353591B2 (en) 2006-04-20 2013-01-15 Kabushiki Kaisha Isowa Apparatus and method for printing corrugated cardboard sheets
US7744364B2 (en) * 2007-06-21 2010-06-29 Stratasys, Inc. Extrusion tip cleaning assembly
US9314970B2 (en) * 2013-02-27 2016-04-19 CEL Technology Limited Fluid-dispensing head for a 3D printer
WO2015038072A1 (en) 2013-09-12 2015-03-19 Bio3D Technologies Pte Ltd A 3d printer with a plurality of interchangeable printing modules and methods of using said printer
CN103465633B (zh) * 2013-09-17 2015-06-24 长春市明威科技有限公司 单电机双喷头3d打印机喷头机构
US20150140147A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 Joshua Frost Konstantinos Two-motor multi-head 3d printer extrusion system
CN203945690U (zh) 2014-01-22 2014-11-19 黑龙江省科学院自动化研究所 基于熔融沉积快速成型技术的3d打印机
CN203945698U (zh) 2014-07-21 2014-11-19 陈亮 一种3d打印机头
CN104129167B (zh) * 2014-08-07 2016-09-28 北京汇天威科技有限公司 3d打印机多色打印喷头装置
CN104149352B (zh) 2014-08-27 2017-09-01 深圳万为智能制造科技有限公司 3d打印机用打印头
DE102015103377B4 (de) 2014-11-13 2021-04-29 Multec Gmbh Druckkopf für 3D-Druck

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020008335A1 (en) * 1995-09-27 2002-01-24 3D Systems, Inc. Selective deposition modeling method and apparatus for forming three-dimensional objects and supports
US6129872A (en) * 1998-08-29 2000-10-10 Jang; Justin Process and apparatus for creating a colorful three-dimensional object
US20090035405A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Stratasys, Inc. Extrusion head for use in extrusion-based layered deposition modeling

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3345735A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108790143A (zh) * 2018-06-13 2018-11-13 上海应用技术大学 一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置及其使用方法
CN108790143B (zh) * 2018-06-13 2022-04-01 上海应用技术大学 一种可连续工作的活塞式挤出喷头装置及其使用方法
WO2022232005A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-03 Snap Inc. 3d printing onto existing structures

Also Published As

Publication number Publication date
US10807307B2 (en) 2020-10-20
PL3345735T3 (pl) 2022-10-24
EP3345735B1 (en) 2022-04-20
US20180250878A1 (en) 2018-09-06
CN108367464B (zh) 2020-10-27
EP3345735A4 (en) 2019-04-17
EP3345735A1 (en) 2018-07-11
ES2923327T3 (es) 2022-09-26
RU2609179C1 (ru) 2017-01-30
CN108367464A (zh) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2609179C1 (ru) Способ печати на струйном 3d-принтере
RU161249U1 (ru) Печатающая головка струйного 3d принтера
JP6932493B2 (ja) ３次元物体プリンタ用の押出印刷ヘッド
US11014287B2 (en) Methods and apparatuses for additively manufacturing rubber
CN107336437B (zh) 在三维打印物品中形成集成接口的系统和方法
CN104802401B (zh) 聚合物喷洒沉积方法及系统
US10065354B2 (en) 3D printer system with circular carousel and multiple material delivery systems
US20170050381A1 (en) System and method to control a three-dimensional (3d) printer
JP6298169B2 (ja) 構築材料プロファイル
KR101479900B1 (ko) 3ｄ 프린팅 장치 및 방법, 이를 이용한 방파제 단위 유닛 제조 방법
US20170157831A1 (en) System and method for operation of multi-nozzle extrusion printheads in three-dimensional object printers
JP6595170B2 (ja) 立体物造形装置及び立体物造形方法
US10894361B2 (en) Three-dimensional forming apparatus and method of forming three-dimensional object
US20210362412A1 (en) Methods and apparatus for processing and dispensing material during additive manufacturing
US20170157828A1 (en) Three-dimensional object printer with multi-nozzle extruders and dispensers for multi-nozzle extruders and printheads
EP3628468B1 (en) Device for creating supports, formworks, constructions or structures made of foamed plastics
CN110062691B (zh) 基于挤出的增材制造方法
CN106853676B (zh) Fdm-3d打印的伴随雕削留顶过度物件的层积方法
JP2017149141A (ja) 三次元円筒形物体を造形するための方法およびデバイス
JP2022514143A (ja) 容易な除去のための犠牲構造を有する付加製造のための方法及びシステム
JP2021530376A (ja) 付加製造のための廃棄物処理
CN108602279A (zh) 配置增材制造中层生成时间
CN106891517B (zh) 彩色fdm-3d打印机的铺层垂遁换色方法
JP2019038166A (ja) 三次元造形装置および三次元造形方法
RU2706134C2 (ru) Устройство высокоскоростной печатной головки для 3D-принтера, с возможностью цветной 3D-печати

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16842402

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15757059

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016842402

Country of ref document: EP