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WO2019034186A1 - Estacion integral de trabajo para operacion, reparacion. monitoreo, almacenamiento, desplazamiento y exhibicion de impresoras 3d sin cerramientos, sus elementos y materiales - Google Patents

Estacion integral de trabajo para operacion, reparacion. monitoreo, almacenamiento, desplazamiento y exhibicion de impresoras 3d sin cerramientos, sus elementos y materiales Download PDF

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Publication number
WO2019034186A1
WO2019034186A1 PCT/CO2018/000020 CO2018000020W WO2019034186A1 WO 2019034186 A1 WO2019034186 A1 WO 2019034186A1 CO 2018000020 W CO2018000020 W CO 2018000020W WO 2019034186 A1 WO2019034186 A1 WO 2019034186A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cabin
printer
frame
station
module
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/CO2018/000020
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andres Gabriel SANCHEZ COMAS
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.)
Corporacion Universidas de la Costa Cuc
Original Assignee
Corporacion Universidas de la Costa Cuc
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 Corporacion Universidas de la Costa Cuc filed Critical Corporacion Universidas de la Costa Cuc
Publication of WO2019034186A1 publication Critical patent/WO2019034186A1/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • B29C64/364—Conditioning of environment
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    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
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    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a work station for a 3D printer, which allows to perform operations of operation, repair, monitoring, storage, movement, and display of the printer without enclosures, as well as its elements and materials, where the structure or station is portable and allows the manipulation of the printer so that it is ready for work in it in a comfortable, safe and simple way, reducing the need for constant calibration due to mismatches in the 3d printer.
  • the structure has technology capable of minimizing sudden movements, internet access for remote shutdown of the station and voice and video communication with remote technical support, temperature control, humidity and filtering of ultrafine particles, lighting, storage drawers, spaces and elements for working with DIY tools, and printing waste bins, which allows obtaining a complete station that has everything necessary for its operation and maintenance.
  • UPS reserve power module
  • implement visual monitoring systems and remote shutdown in 3D printers would involve modifying and making a series of adaptations to the machine, which for new users can result in a complex and delicate process, however, it can not always be verified in person. part of the manufacturing company if the part has finished or has been damaged. In both cases, there is a considerable waste of energy and much more when the piece takes a long time to manufacture and has been damaged in the middle or at the beginning of the printing.
  • this document has the disadvantage that it does not allow the proper movement of the printer, since the defined machine is the 3D printer, while not allowing the proper functioning of it since it does not include temperature and humidity control. Likewise, it does not present any type of module or system to perform remote assistance with technical service or provide maintenance over the internet.
  • the document CN 204547088 that discloses a closed cover of environmental protection for 3D printers, where the printer is located inside and has a cover that opens up to expose the printer and have access to it.
  • the enclosure has an air inlet and an air outlet, where a fan is installed and in the outlet a mesh that allows filtering the amount of outgoing or incoming particles.
  • this device has the disadvantage that it does not have elements for cooling and humidity control, but it is only an input with a fan that does not optimize the use of the printer and can present Subsequent problems with the use of it. Likewise, it does not present an internet connection system or remote service support module, while it is not indicated that it can be transported without the need to configure the printer again, which is totally undesirable and does not solve the existing problems.
  • the international patent application WO 2017040675 is related to a clean chamber for 3D printers, which is hermetic is provided so that a positive pressure can be created inside the chamber, so that the unfiltered air is sucked inwards from outside through a high efficiency filter such as a HEPA filter, using an electrically driven fan or pump, filtering at least 99% of particles and contaminants.
  • a high efficiency filter such as a HEPA filter
  • the state of the art discloses a series of devices or elements for protection of 3D printers, which are based on external structures that allow to isolate the printer and avoid contact with it, where in In some cases, the control of temperature and humidity is mentioned, and in others, all access to the interior of said enclosure is restricted.
  • an external structure or enclosure for an open architecture 3D printer which allows its transport easily without requiring additional configurations, while having storage compartments of material and that also has a remote connection module and internet access in order to allow remote assistance of technical service without the need for travel by the specialized technician.
  • the present invention is directed to a workstation for 3D Printer, which allows to perform operations of operation, repair, monitoring, storage, displacement, and display printers without enclosures, as well as their elements and materials, where the structure or station is portable and allows the manipulation of the printer so that it is ready for work in it in a comfortable and simple way, while not requiring constant calibration because the Encierro protects it at all times and prevents sudden movements.
  • the structure has technology capable of minimizing sudden movements, access to the internet for remote control of the station and voice and video communication with remote technical support, temperature control, humidity and filtering of ultrafine particles, drawers for storing tools, which allows obtain a complete station that has everything necessary for its operation and maintenance.
  • the work station of the present invention also comprises a reserve power module or UPS, which allows that, if there are problems or power cuts, the work can be continued or finished in an appropriate manner and the material is not lost. with which one is working, where said energy module can be external to the structure as such or it can also be included in its interior.
  • UPS reserve power module
  • the present invention can be described as a portable structure that allows the manipulation of a 3D printer, so that it is arranged for work in it in a comfortable and simple manner, where the structure has technology capable of minimize sudden movements, internet access, lighting, drawers for storing or storing tools, among other things, as a great practicality to monitor through video the state of the print and be able to perform a shutdown remotely, since these functionalities They are incorporated into the station ready to be used when the user needs it, avoiding the need to invest work and learning time in the implementation of this system. In addition, it allows to reduce remarkably the emission of ultra fine particles associated with the heating of the plastic to print a figure.
  • the station of the present invention provides users with a digital work environment and insurance without the need to make adaptations or structural or furniture modifications in the intended work environment, such as schools, laboratories or workshops, every time that the workstation easily adapts to any environment and the printer does not vary, it simply requires a power supply and computer input connection and works without problems.
  • Figure 1 corresponds to a general view of the station of the present invention where the two main elements of the same are shown separately, that is, the frame and the I3D cabin.
  • Figure 2 corresponds to a general view of the frame forming part of the station of the present invention, shown separately.
  • Figure 3 corresponds to a detailed view of the input store that is located in the upper part of the frame.
  • Figure 4 corresponds to a general view of the I3D Cabinet of the present invention corresponding to the element where the 3D printer is located, where the three main elements that make it up are shown, the 3D printing area and the section of reels, and separately the control and monitoring system.
  • Figure 5 corresponds to a general view of the 3D printing booth, where all the detailed elements of said component are shown.
  • Figure 6 corresponds to a detailed view of the retractable base of the 3D printing booth, where the elements that compose it are shown.
  • Figure 7 corresponds to a bottom view of the printing booth with the ventilation windows open.
  • Figure 8 corresponds to a general view of the printing booth that emphasizes the upper part in the section of reels, where the rails and supports of reels containing said material are shown. Also in this figure is included a detail of the elements that make up the reel bases, under the detail F.
  • Figure 9 corresponds to an exploded view of the heating and dehumidification module located in the upper part of the 3D printing booth and shown in figure 8 located behind the spool supports.
  • Figure 10 corresponds to a general view of the 3D printing booth showing the control and monitoring module, the connection area and the electrical channels in the 3D printing area.
  • Figure 11 corresponds to a detailed exploded view of the control and monitoring module shown in Figure 10.
  • Figure 12 corresponds to a front view of the 3D printing booth where the details of the elements that make up the Connection Area are shown.
  • Figure 13 shows a view of the details G and H corresponding to network connectors and power supply of the device of the present invention located at the rear of the 3D printing booth.
  • the present invention is directed to a station for the location of a 3D printer (I3D) in order to facilitate its use, transportation, monitoring, technical support, and preservation of the material, wherein said work station basically comprises a frame (1 ), and an I3D Cabin (2), where:
  • the frame (1) constitutes the structure of the entire station. In its middle part contains Lateral Work Shelves (3) in which you can either rest a laptop, or do DIY work related to 3D printing in conjunction with some Tool Organizers (4) located on the structure above of the shelves.
  • the frame (1) contains Tool Cabinet (5) that allows to contain in an orderly manner all the elements necessary to perform the tasks enlistment of finished parts, and support any process of maintenance or repair in the machine in-situ in conjunction with the elements that can be stored in a Spare Parts Cabinet (6).
  • the Frame (1) In the lower part of the frame (1) there are some Canecas (7) that allow to store in a classified way the defective pieces or residues from work enlistment of finished pieces.
  • the Frame (1) is supported on a System of Bearing and Amortization with which the workstation can be moved, it is composed of Pneumatic Wheels (8) at medium or low pressure and that in conjunction with Anti-vibratory elements Levelers (9) ) the vibrations produced by the movement of the station on irregular surfaces are damped, allowing the structure to be leveled on an inclined surface.
  • the Frame (1) contains in the upper part the Inputs Warehouse (10) that allows storing material for 3D printing that has not begun to be used in a Storage Compartment (11), inside which a Heating Module is incorporated. and Dehumidification (12) that mitigates humidity and controls the low temperatures that may occur inside due to the temperature in the environment in which the Station is located. Work, this module is activated or deactivated in case the work environment is cold and damp, helping to preserve the integrity of input of 3D printing material.
  • the Supplies Warehouse (10) also comprises a door (13) and its respective lock for access and protection of the items stored therein.
  • the Cab of I3D (2) comprised by the Area of I3D (14), Section of Reels (15) and the Control and Monitoring System (16).
  • the 3D printing booth (X) can be incorporated and removed from the frame (1) in order to move the 3D printer more easily in case the work attachments offered by the frame (1) are not needed.
  • the I3D Area (14) of the I3D Cab (2) is where the 3D Printer (17) is inserted, fixed, manipulated and operated.
  • the I3D Area (14) provides an Electrical Supply Connector (18) to the 3D Printer, as well as a Network Connector (19) in case the I3D (17) can be connected to the network for the purposes of remote programming of the piece to be manufactured and a USB connector (20) to maintain a connection with the outside of the work station that allows local programming of the parts to be manufactured.
  • the I3D Area (14) also contains Air Extractors (21) arranged in inverted air flows in order to achieve a forced cooling that allows to maintain the adequate temperature during the 3D printing process with the help of a temperature sensor (22) .
  • Access to the 3D printer can be done through Access Doors (25) located on the front of the cabin that allow the incorporation and removal of the 3D Printer (17), preparation of a 3D printing, inspect or remove of a printed piece, and in addition, make repairs or calibrations easily and comfortably on the machine without having to remove it from the Cabin (2) since the I3D is located on a Retractable Base (26) that moves on some rails (27 ) that allows it to be removed from the cabin (1) to facilitate repair or maintenance work without having to remove it from its reference surface, mitigating the probability of decalibration of the machine.
  • Access Doors (25) located on the front of the cabin that allow the incorporation and removal of the 3D Printer (17), preparation of a 3D printing, inspect or remove of a printed piece, and in addition, make repairs or calibrations easily and comfortably on the machine without having to remove it from the Cabin (2) since the I3D is located on a Retractable Base (26) that moves on some rails (27 ) that allows it to be removed from the cabin (1) to facilitate repair or maintenance work
  • the Retractable Base (26) also contains within it a Anti-Vibration Bed (28) composed of a polymeric material in which the Embeds and floats a Fixation Base (29) on which the I3D rests and is fixed. Said Fixation Base (29) can be extracted from the Retractable Base (26) and placed on some other surface outside the Work Station so that the 3D Printer (17) can maintain the same reference surface and avoid the decalibration of the machine .
  • the side guards of the I3D Cabinet (2) and the Access Doors (25) have Observation Windows (30) that together with LED Strips (31) that provide illumination of the Printing Area (14), allow that the printing process can be monitored and appreciated in person at all times from outside the Workstation without exposing themselves to the risk of Ultra Fine Particles.
  • Reel Supports (33) are composed of Reel Bases (35) which each hold a Rolls of 3D Printing Material (36) on a few axes (37), the Reel Supports (33) count for each Roll of Material (36) with Slots (38) in which is inserted on the one hand the filament of the roll of material and on the other hand the guide of the filament that takes the material to the 3D Printer.
  • the Reel Supports (33) also has Acrylic Labels (39) to mark the type of material that is hung in the Reel Section (33), and that can be removed to erase and redial if the material is replaced .
  • This Heating and Dehumidification Module (12) controls the temperature and humidity levels inside the I3D Cabin (2) and especially in the Reel Section (14) when the 3D printer is not working, in order to preserve the material (36).
  • This Heating and Dehumidification Module (12) is composed of a Central Housing (40) in which Air Extractors (41) are incorporated in individual air channels, in each of which there is an Electrical Resistance (42) and a Dehumidifying Elements (43) as well as a Humidity and Temperature Sensor (44). These elements are covered with a Front Housing (45) and a Back Housing (46).
  • Both the Heating and Dehumidification module (12) located in the Reel Section (14) and the Heating and Dehumidification Module (12) located in the Inputs Warehouse (0) are controlled from a Monitoring and Control System (16) for maintain adequate levels of heat and humidity that are needed to maintain the material.
  • the I3D Cab (2) has a Control and Monitoring System (16) for the census of the environment variables and control of the electronic systems that support other functionalities. It is composed of a Control and Monitoring Module (47) and the Connections Area (48) which is where all the electrical and communication distribution and control systems are placed. Both are connected to each other through Electrical Channels (49) in the I3D Area (14) as well as with all the electrical and electronic elements of the Workstation.
  • the Control and Monitoring Module (47) is located on the front of the Reel Section (15) arranged outside the Work Station so that the user can manipulate it. This is made up of a Control Box (50) in which the Command Controller (51) and the Interface Housing (52) are incorporated.
  • This Interface is composed of a Screen (53), Command Buttons (54), LED Signaling Module (55), through which the user can activate or deactivate functionalities of the Workstation, observe the variables that it monitors , emit visual and sound alerts, and facilitate communication either for monitoring or remote technical support, since the Control and Monitoring Module (47) has built-in Speakers (56), a Microphone (57), and in the Control (50) a Chamber (58) which can observe towards the I3D Area (14) and out of this to through a Remote Viewing Window (59) located in the Access Door (34) in the Reel Section (15).
  • connection Area (48) there is the Electric Power Supply (59), the On / Off Switch (60), and the Network Connection Input (61) of the Work Station.
  • the Power Supply (59) gives a Connection Bay (62) to which the energy is distributed to the different electrical and electronic systems in the I3D Area (14), in the Reel Section (15), to the Module Control and Monitoring (47) and an External Electrical Supply (63) for the connection of computers and tools with which the user is ready to work at the station.
  • Another part of the power supply goes from the Connection Bay (62) to the Electric Backup System, which consists of the Battery Bank (64), the Load Controller (65), and a Current Inverter (66) to supply electricity if necessary.
  • the Network Connection Input (61) connects to a Network Controller (67) that allows the user to be linked in a Remote with the Workstation in order to make the configuration of the 3D Printer through the Network Connector (19) located in the Printing Area (14), and make voice and video communication transmissions and sending alerts visual and audible from the Control and Monitoring Module (47), as well as remote shutdown of the 3D Printer and all station functionalities through a Switching Bay (68).
  • the Network Controller (67) also provides the connection for an External Network Port (69) in order to provide communication to the PC that may be used in the Retractable Workbenches (3), so the PC can be connected with 3D Printer through an External USB Port (70) that connects to the USB Connector (20) located in the I3D Area (14).
  • the Workstation helps to guarantee the quality of the printing process by maintaining the appropriate temperature for an effective 3D printing process in the face of the low temperatures that arise in the work environment. through an automatic temperature control and a cabin that protects the piece to the exposure of drafts.
  • the Workstation helps to mitigate the exposure of users who are in the environment to Ultra Fine Particles that are generated in the environment due to the smoke product of the heating of the plastic material with which works the 3D Printers, as well as mitigate the spreading of these at the time of accessing the printing area since it has a continuous filtering system inside the cabin that contains the 3D printer that absorbs the PUF from the printing smoke.
  • the Workstation offers an energy backup to the printing process in case of power cuts or fluctuations, allowing the station to make the decision as to whether the backup power is enough to finish the printing process or not, being that the user can enter the estimated time to start printing on the Workstation.
  • the Workstation allows the user to remotely turn on the station, start a programming process in the I3D to start a printing process remotely, as well as monitor the own process of operation of the I3D and its elements.
  • the Workstation Allows local programming of the I3D through a USB connection available from outside to the 3D Station, as well as connecting computers to the Internet through network connectors.
  • the Workstation allows you to remotely observe and give voice prompts to a user who is next to the Workstation via the internet so that the user can start the I3D or remove and prepare a finished piece, without it being uncomfortably hands occupied with some other means of communication.
  • the Workstation allows staff to appreciate the process of printing from outside the Workstation safely for both these and I3D through some windows and lighting inside , as well as to protect the I3D from the air stream of an open public environment.
  • the Workstation Allows you to monitor the environment where the I3D is stored by sending video images via the Internet.
  • the Workstation provides a workspace for the preparation of finished parts, electrical connection for tools, board for the ordered placement of tools, and placement of laptops, or The Workstation allows to store the scrapped material in a classified way from the residual material, scraps of printing material, and defective parts for a later recycling process .
  • the Workstation allows the user to verify the state of the piece during the printing process through video images transmitted over the internet, and remotely turn off the I3D and the Workstation in order to avoid wasting electrical energy and material in a defective manufacturing process.
  • the Workstation emits visual and audible warning signals, and sends information through the Internet for the user to evaluate in person or remotely if he wants to continue with the printing process in case of power outages or fluctuations, thus avoiding the loss of manufacturing hours that a piece can take, as well as allowing the user to take actions for low temperatures that can be presented by the environment where it is for the preservation of the printing material.
  • the station can give notice of anomalies in temperature, humidity, cuts, or power fluctuations, either through visual and audible warning signals to the local environment so that the user can take actions in person, or by sending messages or information Web way.
  • the Workstation helps to maintain the integrity of the printing material, on the one hand conserving the heat that is generated from the printing process in a special section where the rolls that are outside their packaging ready for the printing process are kept, and when the I3D is not working, the section has a humidity and temperature control system that maintains these adequate levels, even if there is no electricity supply thanks to the power backup that the station has.
  • the Workstation also helps to preserve even the material that has not been taken out of its packaging, since it allows it to be stored in another special section that also has another humidity and temperature control system in conjunction with energy backup.
  • the Workstation helps the repair process by the user can be assisted by a support service technician remotely allowing it to monitor or guide remotely via the internet through voice and video, allowing from a distance to communicate between the two being that the user can have their hands free to use the tools and do the relevant work on the machine .
  • the Workstation allows convenient access to all parts of the I3D without exposing it to descalibrations due to changes in the reference surface, since the base on which the I3D rests can slide out without having to extract it from the I3D Station.
  • the Workstation provides the user with a horizontal area of work in case the environment is not available, allowing to work with tools for repair or maintenance in a favorable way thanks to retractable shelves that are deployed at the user's convenience , even more so when you are in open public places.
  • the Workstation also allows the availability of tools and spare parts in a place that comfortably and versatilely accompanies the use of the I3D where it is required. o The Workstation also mitigates the descalibration of the I3D by absorbing the vibrations that may arise from the work with tools that can produce vibrations that are transmitted to the machine, since the I3D rests on an anti-vibration bed.
  • the Workstation allows to move the I3D safely without exposing it to descalibrations by the displacement so that the user does not expose the I3D to sudden movements or blows and leveling the horizontal reference thanks to a leveling anti-vibration system and low-pressure pneumatic bearings or medium pressure that mitigate the vibrations that can be generated by irregular terrains on which the Work Station moves and on means of transport. Medium and high frequency vibrations are mitigated thanks to the machine resting on an anti-vibration bed.
  • the Workstation mitigates the descalibration of the I3D when it needs to be moved to reduced work spaces since the I3D can be removed from the cab while still maintaining the reference surface on a rigid base in which the printing machine is secured, facilitating plus its mobility without decalibrating it.
  • the workstation of the present invention can be moved to move the printer that is inside it, but said movement is only external, that is, the reference plane is not moved of the printer, which allows to maintain the calibration of said printer without any type of modification and without requiring additional calibrations.
  • the workstation of the present invention can be described as a portable structure that allows manipulation of a 3D printer, in such a way that it is ready for work in it in a comfortable and simple manner.
  • the structure has technology able to minimize sudden movements, provide internet access, lighting, drawers to store tools, among other things, as a great practicality to monitor through video and print status and make a shutdown remotely, since these functionalities are incorporated in the station ready to be used when the user needs it, avoiding the need to invest work and learning time in the implementation of this system.
  • video transmission, reception and voice transmission are allowed, since the booth also has a microphone and speakers that allow for two-way communication with the person performing the maintenance remote or access the station and printer remotely, thus facilitating all remote repair processes that may be running on a 3D printer that may be under warranty, without invalidating this guarantee.
  • the rolls that feed the printer in two axes that can store up to 3 rolls of material, where each roll is mounted on a stand independent of the other rolls , and this support is the one that is mounted on the shaft, where said support has a label in which the name of the material can be written, as well as a notch for keep the tip of the material pressed so that it does not get tangled in the roll and is always available for adaptation to the 3D printer.
  • the frame or housing contains in the lower part a garbage basket, two drawers with special divisions each for the storage of tools, spare parts and 3D printing parts.
  • the present invention presents a series of advantages within which is the integration of all functionalities in a single workspace, while allowing remote monitoring of printing, and has means to Support for remote technical assistance.
  • the workstation allows any 3D printer without enclosure can be incorporated and removed in an environment that ensures safety and integrity by mitigating the need for adjustments and calibration when moving the machine from one side to another within the same enclosure of work, or else to other places.
  • it allows to have availability of necessary tools, elements and space, while the same system allows to preserve the integrity of the input material of the printer in use or stored when working in cold and humid environments, as it has been defined as throughout the present description.
  • the station of the invention presents ease and practicality for restricted work environments and new users such as laboratories, classrooms, workshops, exhibitions, where most of the needs when working with a 3D printer are covered with the proposed system, such as operation, tools, spare parts, monitoring, repair, technical assistance, electrical failures or cuts, displacements, misalignments, calibration and exhibition.
  • all of the above is independent of the printer, being able to incorporate the printer or by replacing it, only connecting it to the station defined in the present invention, fact that corresponds to a considerable advantage over the systems or similar elements existing in the state of the art, as previously defined.
  • the Workstation is composed of: • A Frame (1)
  • the frame (1) is composed of:
  • the Warehouse of Inputs (10) is composed of:
  • the Cabin (2) is composed of:
  • the reel supports (33) of the reel section (15) are composed of:
  • the Heating and Dehumidification Module (12) of the Reel Section (15) is composed of:
  • the I3D Area of the Cabin (2) is composed of:
  • the I3D Retractable Base (26) of the I3D Area is composed of;
  • the Control and Monitoring System (16) of the I3D Cab (2) consists of
  • the Control and Monitoring Module (47) of the Control and Monitoring System (6) is composed of
  • the Connection Area (48) of the Control and Monitoring System (16) consists of
  • Ultra Fine Smoke Particle Filter Module for 3D Printing of the I3D Area is composed of:

Landscapes

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Abstract

La presente invención se relaciona con una estación de trabajo para una impresora 3D, la cual permite realizar labores de operación, reparación, monitoreo, almacenamiento, desplazamiento, y exhibición de la impresora sin cerramientos, así como sus elementos y materiales, en donde la estructura o estación es portable y permite la manipulación de la impresora de forma que esta queda dispuesta para el trabajo en ella de una manera cómoda y sencilla, al tiempo que no requiere de calibración constante porque el encierro la protege en todo momento y evita movimientos bruscos, en donde la estructura cuenta con tecnología capaz de minimizar los movimientos bruscos, acceso a internet para control remoto, iluminación, gavetas para guardar herramientas, lo que permite obtener una estación completa que cuenta con todo lo necesario para su funcionamiento y mantenimiento.

Description

ESTACION INTEGRAL DE TRABAJO PARA OPERACIÓN- REPARACIÓN. MONjTOREO, ALMACENAMIENTO. DESPLAZAMIENTO Y EXHIBICION DE IMPRESORAS 3D SIN
CERRAMIENTOS. SUS ELEMENTOS Y MATERIALES
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se relaciona con una estación de trabajo para una impresora 3D, la cual permite realizar labores de operación, reparación, monitoreo, almacenamiento, desplazamiento, y exhibición de la impresora sin cerramientos, así como sus elementos y materiales, en donde la estructura o estación es portable y permite la manipulación de la impresora de forma que ésta queda dispuesta para el trabajo en ella de una manera cómoda, segura y sencilla, disminuyendo la necesidad de calibración constante por desajustes en la impresora 3d. La estructura cuenta con tecnología capaz de minimizar los movimientos bruscos, acceso a internet para apagado remoto de la estación y comunicación voz y video con soporte técnico remoto, control de temperatura, humedad y filtrado de partículas ultrafinas, iluminación, gavetas para guardar herramientas, espacios y elementos para el trabajo con herramientas de bricolaje, y canecas de desechos de impresión, lo que permite obtener una estación completa que cuenta con todo lo necesario para su funcionamiento y mantenimiento. Además, cuenta con un módulo de energía de reserva o UPS, el cual permite que, si hay problemas o cortes de energía, se pueda continuar el trabajo o terminarlo de forma adecuado y no se pierda el material con que se está trabajando. Así también controla la temperatura y humedad donde se almacena el material sin usar ayudando a preservarla y alargar su vida útil.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad, los usuarios u organizaciones que adquieren una impresora tridimensional o 3D para prototipo, les implica disponer de un espacio inicial de trabajo para colocar o ubicar la máquina, sin embargo a corto plazo es necesario acondicionar el espacio para la preparación de piezas terminadas y su almacenamiento, los desechos de piezas defectuosas y remanentes de la impresión, además de tener espacios para el trabajo con herramientas de bricolaje y computadores, almacenamiento de repuestos, herramientas y cantidades medidas de material insumo de la impresión 3D.
Del mismo modo, existen usuarios que adquieren este tipo de impresoras 3D con poco o nada de conocimiento en el manejo de la máquina y presentan una gran dificultad para la asistencia técnica remota por garantía, ya que dichas asistencias se realizan a través de llamadas telefónicas por el usuario al fabricante de la impresora, donde en la gran mayoría de casos los problemas no son resueltos con dicha llamada. Así, las empresas fabricantes de estas impresoras actualmente no suelen trasladarse a la ubicación del usuario, y menos si la empresa fabricante está en otra ciudad, o lo hacen con unos costos muy altos que son trasladados directamente al usuario final, hecho que es totalmente indeseable.
Así mismo, implementar sistemas de monitoreo visual y apagado remoto en impresoras 3D implicaría modificar y hacer una serie de adaptaciones a la máquina, lo cual para usuarios nuevos puede resultar en un proceso complejo y delicado, sin embargo, no siempre se puede verificar presencialmente por parte de la empresa fabricante si la pieza ha terminado o se ha dañado. En ambos casos, existe un desperdicio considerable de energía y mucho más cuando la pieza se demora mucho en fabricarse y se ha dañado a mitad o a inicio de la impresión.
Además, es conocido que las impresoras tridimensionales necesitan calentar el plástico o la materia prima para imprimir algún diseño, para ello utilizan filamentos PLA que emiten 20 mil millones de partículas ultra finas por minuto y filamentos ADS que emiten hasta 200 mil millones de partículas por minuto, donde dichas partículas pueden depositarse en los pulmones o el torrente sanguíneo de las personas y plantean riesgos considerables para la salud. Sumado a lo anterior, el mercado de las impresoras 3D es relativamente nuevo, no obstante, se estiman que para los próximos años estas dupliquen sus ventas, además el nivel de satisfacción del sector empresarial que han empezado a usar esta tecnología para sus compañías es bastante alto. Gartner (Gartner Inc. es una empresa consultora y de investigación de las tecnologías de la información con sede en Stamford, Connecticut, Estados Unidos) prevé que el próximo año se suministrarán más de 490.000 impresoras 3D en todo el mundo, y que en 2019 se superarán los 5,6 millones. Las impresoras de tecnología de modelado por extrusión representarán el 97,5 por ciento del total, debido a la disponibilidad de modelos asequibles. Además, las ventas mundiales de estos dispositivos han crecido hasta un 25%, y se espera que esta cifra siga en aumento para los próximos años, la compañía Wohlers Associates en su estudio sobre esta tecnología nos revela que la comercialización de este tipo de equipos con un costo menor a 5.000 dólares ha pasado de 163.999 a 278.385 unidades, lo que supone un aumento del 69,7%. Este auge se debe al precio más bajo que empiezan a tener estos periféricos, a pesar de lo cual producen modelos decentes. Así las cosas, en el estado del arte existe una pluralidad de divulgaciones relacionadas con dispositivos o sistemas para el transporte o mantenimiento de impresoras tridimensionales, dentro de los que se encuentra el documento US 2014288699 que describe una máquina dispensadora que es una impresora de 3D para crear un objeto tridimensional que tiene un encierro o una estructura externa que cuenta con un exterior y un interior, donde el interior recibe y aloja por lo menos una impresora 3D. Una interfaz para aceptar una instrucción asociada con un objeto a imprimir y para transmitir la instrucción a la impresora. Una sección de almacenamiento para almacenar un objeto impreso que suministra acceso a la parte impresa, pero limita o prohibe el acceso al interior. Los materiales se pueden almacenar al interior. No obstante, este documento presenta la desventaja que no permite el desplazamiento adecuado de la impresora, ya que la máquina definida es la impresora 3D, al tiempo que no permite el adecuado funcionamiento de la misma ya que no incluye control de temperatura y humedad. Así mismo, no presenta ningún tipo de módulo o sistema para realizar asistencia remota con servicio técnico o prestar mantenimiento por internet.
De otra parte, se tiene el documento CN 204547088 que divulga una cubierta cerrada de protección ambiental para impresoras 3D, donde la impresora se ubica al interior y cuenta con una tapa que se abre hacia arriba para exponer la impresora y tener acceso a la misma. En uno de los lados el encierro cuenta con entrada de aire y salida de aire, donde se instala un ventilador y en la salida una malla que permite filtrar la cantidad de partículas salientes o entrantes. Así, en la parte posterior se puede almacenar el material de trabajo.
Sin embargo, al igual que con el documento analizado previamente, este dispositivo presenta la desventaja que no cuenta con elementos para el control de refrigeración y humedad, sino que es solo una entrada con un ventilador que no optimiza el uso de la impresora y puede presentar problemas posteriores con el uso de la misma. Así mismo, no presenta un sistema de conexión a internet ni módulo de asistencia remota de servicio técnico, al tiempo que no se indica que pueda ser transportable sin necesidad de configurar nuevamente la impresora, lo cual es totalmente indeseable y no resuelve los problemas existentes.
Finalmente, la solicitud de patente internacional WO 2017040675 se relaciona con una cámara limpia para impresoras 3D, la cual es hermética está provista de modo que se puede crear una presión positiva dentro de la cámara, de modo que el aire sin filtrar se succiona hacia adentro desde el exterior a través de un filtro de alta eficiencia tal como un filtro HEPA, usando un ventilador o bomba accionada eléctricamente, filtrando por lo menos 99% de partículas y contaminantes. El aire filtrado luego se empuja dentro del área de impresión de 3D dentro de la cámara y fuera a través de las ranuras del marco de la cámara Esta tecnología suministra un ambiente limpio para impresión en 3D de modelos de tejido humano y órganos No obstante, el dispositivo descrito en este documento es para ser utilizado en impresión de órganos y tejido humano, con lo que se puede ver que se enfoca en ser una cámara limpia, pero no cuenta con demás elementos aislantes, al tiempo que no incluye un módulo de internet ni de asistencia remota de servicio técnico, por lo que es indeseable en su mantenimiento.
Teniendo en cuenta esta información definida en los párrafos anteriores, el estado del arte divulga una serie de dispositivos o elementos para protección de impresoras 3D, los cuales se basan en estructura externas que permiten aislar la impresora y evitar el contacto con la misma, donde en algunos casos se menciona el control de temperatura y humedad, y donde en otros se restringe todo acceso al interior de dicho encierro. Sin embargo, en el estado de la técnica no existe una divulgación que enseñe una estructura externa o un encierro para una impresora 3D de arquitectura abierta, el cual permita su transporte fácilmente sin requerir de configuraciones adicionales, al tiempo que cuente con compartimientos de almacenamiento de material y que además, tenga un módulo de conexión remota y de acceso a internet con el fin de permitir la asistencia remota de servicio técnico sin necesidad de desplazamientos por parte del técnico especializado. Así mismo, no existe un documento que define una estación completa con los elementos necesarios para gn funcionamiento autónomo y sencillo de una impresora 3D de arquitectura abierta.
De acuerdo con lo anterior, es claro y evidente que en el estado del arte existe una necesidad por diseñar e implementar una estructura o estación que permita el transporte de impresoras 3D, al tiempo que no afecte la configuración de la misma y cuente con elementos para hacer un monitoreo remoto de la impresora para poder prestar servicios de mantenimiento sin necesidad de requerir de desplazamientos de personal especializado para realizar dicha labor. AI mismo tiempo, se requiere que la estructura o estación cuente con elementos para el almacenamiento del material y evitar de esta forma el desperdicio del mismo, con el fin de poder reducir los costos de operación de las impresoras tridimensionales. RESUMEN DE LA INVENCIÓN
La presente invención está dirigida a una estación de trabajo para Impresora 3D, la cual permite realizar labores de operación, reparación, monitoreo, almacenamiento, desplazamiento, y exhibición impresoras sin cerramientos, así como sus elementos y materiales, en donde la estructura o estación es portable y permite la manipulación de la impresora de forma que ésta queda dispuesta para el trabajo en ella de una manera cómoda y sencilla, al tiempo que no requiere de calibración constante porque el encierro la protege en todo momento y evita movimientos bruscos. La estructura cuenta con tecnología capaz de minimizar los movimientos bruscos, acceso a internet para control remoto de la estación y comunicación voz y video con soporte técnico remoto, control de temperatura, humedad y filtrado de partículas ultrafinas, gavetas para guardar herramientas, lo que permite obtener una estación completa que cuenta con todo lo necesario para su funcionamiento y mantenimiento.
Adicionalmente, la estación de trabajo de la presente invención también comprende un módulo de energía de reserva o UPS, el cual permite que, si hay problemas o cortes de energía, se pueda continuar el trabajo o terminarlo de forma adecuado y no se pierda el material con que se está trabajando, donde dicho módulo de energía puede ser externo a la estructura como tal o también puede estar incluido en su interior.
Así las cosas, la presente invención se puede describir como una estructura portable que permita la manipulación de una impresora 3D, de tal forma que quede dispuesta para el trabajo en ella de una manera cómoda y sencilla, en donde la estructura cuenta con tecnología capaz de minimizar los movimientos bruscos, acceso a internet, iluminación, gavetas para guardar o almacenar herramientas, entre otras cosas, como una gran practicidad para monitorear a través de video del estado de la impresión y poder realizar un apagado de forma remota, ya que estas funcionalidades están incorporadas en la estación listas para usarse cuando el usuario lo necesite, evitando la necesidad de invertir tiempo de trabajo y aprendizaje en la implementación de este sistema. Además, permite reducir notablemente la emisión de partículas ultra finas asociado al calentamiento del plástico para imprimir una figura.
De otra parte, la estación de la presente invención provee a los usuarios de un entorno digital de trabajo y seguro sin necesidad de realizar adaptaciones o modificaciones estructurales o de mueblería en el entorno de trabajo destinado, tal como colegios, laboratorios o talleres, toda vez que la estación de trabajo se adapta fácilmente a cualquier entorno y la impresora no se varía, simplemente requiere una conexión de suministro de energía y de entrada de computador y funciona sin inconvenientes. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La presente invención se entiende de forma más clara a partir de las siguientes figuras donde se muestran los componentes y resultados asociados a esta estructura o estación de trabajo, así como los elementos novedosos con respecto al estado del arte, en donde, las figuras no pretenden limitar el alcance de la invención, el cual está únicamente dado por las reivindicaciones adjuntas, en donde: La Figura 1 corresponde a una vista general de la estación de la presente invención donde se muestran de forma separada los dos elementos principales de la misma, es decir, el armazón y la cabina de I3D. La figura 2 corresponde a una vista general del armazón que forma parte de la estación de la presente invención, mostrado de forma separada.
La figura 3 corresponde a una vista en detalle del almacén de insumos que se ubica en la parte superior del armazón.
La figura 4 corresponde a una vista general de la Cabina de I3D de la presente invención que corresponde al elemento donde se ubica la impresora 3D, donde se muestran de forma los tres elementos principales que la conforman, el área de impresión 3D y la sección de carretes, y de forma separada el sistema de control y monitoreo.
La figura 5 corresponde a una vista general de la cabina de impresión 3D, donde se muestran todos los elementos detallados de dicho componente. La figura 6 corresponde a una vista detallada de la base retráctil de la cabina de impresión 3D, donde se muestra los elementos que la componen. La figura 7 corresponde a una vista inferior de la cabina de impresión con las ventanillas de ventilación abiertas.
La figura 8 corresponde a una vista general de la cabina de impresión que hace énfasis a la parte superior en la sección de carretes, donde se muestran los rieles y soportes de carretes que contienen dicho material. Además en esta figura se incluye un detalle de los elementos que componen las bases de carrete, bajo el detalle F. La figura 9 corresponde a una vista en despiece del módulo de calefacción y deshumidificación ubicado en la parte superior de la cabina de impresión 3D y que se muestra en la figura 8 ubicado detrás de los soportes de carretes. La figura 10 corresponde a una vista general de la cabina de impresión 3D donde se muestra el módulo de control y monitoreo, el área de conexiones y las canaletas eléctricas en el área de impresión 3D.
La figura 11 corresponde a una vista detallada en despiece del módulo de control y monitoreo mostrado en la figura 10.
La figura 12 corresponde a una vista frontal de la cabina de impresión 3D donde se muestran los detalles de los elementos que componen el Área de Conexiones. La figura 13 muestra una vista de los detalles G y H que corresponden a conectores de red y alimentación de energía del dispositivo de la presente invención ubicados en la parte posterior de la cabina de impresión 3D.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención está dirigida a una estación para la ubicación de una impresora 3D (I3D) con el fin de facilitar su uso, transporte, monitoreo, soporte técnico, y preservación del material, en donde dicha estación de trabajo comprende básicamente un Armazón (1), y una Cabina de I3D (2), en donde:
• El Armazón (1) constituye la estructura de toda la estación. En su parte media contiene unas Repisas de Trabajo Laterales (3) en las que se puede bien sea reposar un computador portátil, o realizar trabajos de bricolaje relacionados con la impresión 3D en conjunto con unos Organizadores de Herramientas (4) ubicados sobre la estructura arriba de las repisas. El Armazón (1) contiene Gabinete de Herramientas (5) que permite contener de forma ordenada todos los elementos necesarios para realizar las labores alistamiento de piezas terminadas, y apoyar cualquier proceso de mantenimiento o reparación en la máquina in-situ en conjunto con los elementos que se puede almacenar en un Gabinete de Repuestos (6).
En la parte inferior del Armazón (1) se encuentran unas Canecas (7) que permiten almacenar de forma clasificada las piezas defectuosas o residuos procedentes de labores alistamiento de piezas terminadas. El Armazón (1) esta soportado sobre un Sistema de Rodamiento y Amortización con los cuales se puede desplazar la estación de trabajo, está compuesto por Ruedas Neumáticas (8) a presión media o baja y que en conjunto con elementos Anti-vibratorios Niveladores (9) se amortiguan las vibraciones producidas por el desplazamiento de la estación en superficies irregulares, permiten nivelar la estructura sobre una superficie inclinada.
El Armazón (1) contiene en la parte superior el Almacén de Insumos (10) que permite almacenar material de para la impresión 3D que no haya empezado a usarse en un Compartimiento de Almacenaje (11), dentro del cual se incorpora un Módulo de Calefacción y Deshumidificacion (12) que mitiga la humedad y controla las bajas temperaturas que se puedan presentar al interior a causa de la temperatura en el entorno en el que se encuentre la Estación de Trabajo, este módulo se activa o desactiva en caso que el entorno de trabajo sea frío y húmedo, ayudando a preservar la integridad de insumo de material de impresión 3D. El Almacén de Insumos (10) comprende también una puerta (13) y su respectivo cerrojo para el acceso y resguardo de los elementos allí almacenados.
En la parte media del Armazón (1) también se ubica la Cabina dé I3D (2), comprendida por el Área de I3D (14), Sección de Carretes (15) y el Sistema de Control y Monitoreo (16). La cabina de Impresión 3D (X) se puede incorporar y extraer del Armazón (1) a fin de trasladar con mayor facilidad la Impresora 3D en caso de que no se necesiten los aditamentos de trabajo que ofrece el Armazón (1).
El Área de I3D (14) de la Cabina de I3D (2) es donde se inserta, fija, manipula y funciona la Impresora 3D (17). El Área de I3D (14) provee de un Conector de Suministro Eléctrico (18) a la Impresora 3D, así como de un Conector de Red (19) en caso de que la I3D (17) pueda estar conectada a la red para efectos de programación remota de la pieza a fabricar y un Conector USB (20) para mantener una conexión con el exterior de la Estación de Trabajo que permita realizar la programación local de las piezas a fabricar. El Área de I3D (14) contiene también Extractores de Aire (21) dispuestos en flujos de aire invertidos a fin de lograr una refrigeración forzada que permita mantener la temperatura adecuada durante el proceso de impresión 3D con ayuda de un sensor de temperatura (22). Estos Extractores de Aire (21) tienen incorporado Filtros de Humo (23) de Partículas Ultra Finas (PUF) para mitigar la emisión al ambiente donde se encuentre trabajando la Estación de Trabajo, producto del calentamiento del material de la Impresora 3D. Esta reducción de Partículas Ultra Finas al entorno de trabajo se reduce en gran medida ya que el Área de I3D (14) cuenta con un Módulo de Filtrado PUF (24) que de recirculan el aire al interior de la cabina de forma continua a través de unos filtros de humo de Partículas Ultra Finas y que en conjunto con otros dos módulos ubicados en la Sección de Carretes (15) funcionan durante el proceso de Impresión disminuyendo el riesgo de exposición al momento de que el usuario quiera acceder para retirar la pieza acabada o inspeccionar la pieza en proceso. El acceso a la impresora 3D se puede realizar a través de unas Puertas de Acceso (25) ubicadas en la parte frontal de la cabina que permiten la incorporación y extracción de la Impresora 3D(17), preparación de una impresión 3D, inspeccionar o retirar de una pieza impresa, y además, realizar reparaciones o calibraciones de forma fácil y cómoda sobre la maquina sin necesidad retirarla de la Cabina(2) ya que la I3D está ubicada sobre una Base Retráctil (26) que se desplaza sobre unos Rieles (27) que permite extraerla de la Cabina (1) para facilitar trabajos de reparación o mantenimiento sin tener que quitarla de su superficie de referencia mitigando la probabilidad de descalibración de la máquina. La Base Retráctil (26) contiene además dentro de sí una Cama Antivibratoria (28) compuesta por un material polimérico en la que se incrusta y flota una Base de Fijación (29) sobre la cual reposa y se fija la I3D. Dicha Base de Fijación (29) puede extraerse de la Base Retráctil (26) y colocarse sobre alguna otra superficie fuera de la Estación de Trabajo para que la Impresora 3D (17) pueda mantener la misma superficie de referencia y evitar la descalibración de la máquina.
Las guardas laterales de la Cabina de I3D (2) y las Puertas de Acceso (25) tienen unas Ventanillas de Observación (30) que en conjunto con unas Cinta LED (31) que provee de iluminación el Área de Impresión (14), permite que el proceso de impresión puede ser monitoreado y apreciado presencialmente en todo momento desde el exterior de la Estación de Trabajo sin exponerse al riesgo de las Partículas Ultra Finas.
En la parte superior de la Cabina de I3D (2) arriba del Área de Impresión (14) se encuentra la Sección de Carretes (15), esta tiene en su parte superior unos Rieles (32) que sostienen unos Soportes de Carretes (33) que se pueda deslizar hacia afuera el material a través de una Puerta de Acceso (34) todo dispuesto de forma para esta sección en especial a fin de evitar la pérdida de calor en la parte superior de la Cabina de I3D y exponer el material que esta fuera de su empaque, al frió, la humedad y luz del ambiente al momento de acceder al Área de Impresión. Estos Soportes de Carretes (33) se componen de unas Bases de Carretes (35) que mantienen cada uno un Rollos de Material de Impresión 3D (36) sobre unos ejes (37), Los Soportes de Carretes (33) cuentan para cada Rollo de Material (36) con unas Ranuras (38) en la que se inserta por una parte el filamento del rollo de material y por otra parte la guía del filamento que lleva el material a la Impresora 3D. Los Soportes de Carretes (33) cuenta también con Etiquetas (39) acrílicas para marcar el tipo de material que está colgado en la Sección de Carretes (33), y que se pueden retirar para borrar y volver a marcar en caso de reemplazar el material. En la Sección de Carretes (15) se encuentra otro Modulo de Calefacción y Deshumidificacion (12) que controla los niveles de temperatura y humedad al Interior de la Cabina de I3D (2) y en especial en la Sección de Carretes (14) cuando la Impresora 3D no está funcionando, a fin de preservar el material (36). Este Módulo de Calefacción y Deshumidificacion (12) está compuesto por una Carcasa Central (40) en la cual se incorporan unos Extractores de Aire (41 ) en canales de aire individuales, en cada uno de los cuales se encuentra una Resistencia Eléctrica (42) y un Elementos Deshumidificadores (43) así también un Sensor de Humedad y Temperatura (44). Estos elementos se cubren con una Carcasa Frontal (45) y una Carcasa Trasera (46). Tanto el módulo Calefacción y Deshumidificacion (12) ubicado en la Sección de Carretes (14) como el Modulo de Calefacción y Deshumidificacion (12) ubicado en el Almacén de Insumos ( 0) se controlan desde un Sistema de Control y Monitoreo (16) para mantener los niveles de calor y humedad adecuados que se necesitan para mantener el material. La Cabina de I3D (2) posee un Sistema de Control y Monitoreo (16) para el censando de las variables de ambiente y control de los sistemas electrónicos que dan soporte a otras funcionalidades. Este compuesto por un Módulo de Control y Monitoreo (47) y el Área de Conexiones (48) que es donde están colocados todos los sistemas de distribución y control eléctrico y de comunicación. Ambas están conectadas entre sí a través de unas Canaletas Eléctricas (49) en el Área de I3D (14) así como con todos los elementos eléctricos y electrónicos de la Estación de Trabajo.
El Modulo de Control y Monitoreo (47) se encuentra ubicado en la parte frontal de la Sección de Carretes (15) dispuesto hacia afuera de la Estación de Trabajo para que el usuario pueda manipularlo. Este está compuesto por una Caja de Control (50) en la cual se incorpora el Controlador de Mando (51) y la Carcasa Interfaz (52). Esta Interfaz está compuesta por una Pantalla (53), Botones de Mando (54), Modulo de Señalización LED (55), a través de los cuales el usuario puede activar o desactivar funcionalidades de la Estación de Trabajo, observar las variables que esta monitorea, emitir alertas visuales y sonoras, y facilitar la comunicación ya sea para monitoreo o soporte técnico remoto, ya que el Modulo de Control y Monitoreo (47) lleva incorporado unos Parlantes (56), un Micrófono (57), y en la Caja de Control (50) una Cámara (58) la cual puede observar hacia el Área de I3D (14) y hacia fuera de este a través de una Ventanilla para Observación Remota (59) ubicada en la Puerta de Acceso (34) en la Sección de Carretes (15).
En el Área de Conexión (48) se disponen la Alimentación Eléctrica (59), el Switch de Encendido y Apagado (60), y la Entrada de Conexión de Red (61) de la Estación de Trabajo. La Alimentación Eléctrica (59) da a una Bahía de Conexión (62) a la cual se distribuye la energía a los distintos sistemas eléctricos y electrónicos en el Área de I3D (14), en la Sección de Carretes (15), al Módulo de Control y Monitoreo (47) y a un Suministro Eléctrico Externo (63) para la conexión de computadores y herramientas con las que el usuario se disponga a trabajar en la estación. Otra parte del suministro eléctrico va desde la Bahía de Conexión (62) al Sistema de Respaldo Eléctrico compuesto por el Banco de Baterías (64), Controlador de Carga (65), y un Inversor de Corriente (66) a fin suministrar electricidad en caso de corte de fluido eléctrico a la Impresora 3D, al control de temperatura y humedad de la Cabina de I3D (2) y del Almacén de Insumos ( 0) a fin de evitar el deterioro del material de impresión 3D, y suministrar electricidad de respaldo al Módulo de Control y Monitoreo (47) de forma que este pueda registrar incidentes de cortes o fluctuaciones de energía para encender las alarmas visuales y sonoras, y posterior al restablecimiento del suministro eléctrico envíe una alerta a través de la red de comunicación. La Entrada de Conexión de Red (61) conecta con una Controladora de Red (67) que permite enlazar al usuario de forma remota con la Estación de Trabajo a fin de poder realizar la configuración de la Impresora 3D a través del Conector de Red (19) ubicada en el Área de Impresión (14), y realizar las transmisiones de comunicación voz y video y el envío de alertas visuales y sonoras desde el Modulo de Control y Monitoreo (47), así como también el apagado remoto de la Impresora 3D y de todas las funcionalidades de la estación a través de una Bahía de Conmutación (68). La Controladora de Red (67) provee también la conexión para un Puerto de Red Externo (69) a fin de proveer comunicación al PC que pueda estar siendo usado en las Repisas Retráctiles de Trabajo (3), así también la PC se podrá conectar con la Impresora 3D a través de un Puerto USB Externo (70) que conecta con el Conector USB (20) ubicado en el Área de I3D (14).
Ahora bien, a continuación se definen las funcionalidades y valor agregado que ofrece la estación de trabajo de la presente invención para la operación, preservación del material, monitoreo, soporte técnico, transporte y exhibición de Impresoras 3D sin cerramiento, en donde se tiene lo siguiente:
• Operación:
o La Estación de Trabajo ayuda a garantizar la calidad del proceso de impresión manteniendo la temperatura adecuada para un efectivo proceso de impresión 3D frente a las bajas temperaturas que se presenten en el entorno de trabajo a través de un control automático de temperatura y una cabina que protege a la pieza a la exposición de corrientes de aire. La Estación de Trabajo ayuda a mitiga la exposición de los usuarios que se encuentren en el entorno a Partículas Ultra Finas que se generan en el ambiente debido al humo producto del calentamiento del material plástico con el que trabaja las Impresoras 3D, así también mitiga el esparcimiento de estas al momento de acceder al área de impresión ya que cuenta con un sistema de filtrado continuo dentro de la cabina que contiene la Impresora 3D que absorbe las PUF del humo de la impresión.
La Estación de Trabajo ofrece un respaldo de energía al proceso de impresión en caso de cortes o fluctuaciones en el fluido eléctrico, permitiendo que la estación tome la decisión de si la energía de respaldo es suficiente para poder terminar el proceso de impresión o no, siendo que el usuario puede ingresar el tiempo estimado de inicio de impresión en la Estación de Trabajo.
Para aquellas I3D que pueden conectarse a internet, la Estación de Trabajo permite al usuario de forma remota encender la estación, iniciar un proceso de programación en la I3D para iniciar un proceso de impresión de forma remota, así como monitorear el proceso propio de funcionamiento de la I3D y sus elementos.
La Estación de Trabajo Permite hacer una programación local de la I3D a través de una conexión USB disponible desde el exterior al interior de la Estación 3D, así como conectar computadores a internet a través de conectores de red.
La Estación de Trabajo permite observar y dar indicaciones por voz de forma remota a un usuario que este junto a la Estación de Trabajo vía internet para que este ponga a funcionar la I3D o retire y prepare una pieza terminada, sin que este incómodamente deba tener las manos ocupadas con algún otro medio de comunicación.
Al tener que trasladar la I3D a un entorno público, la Estación de Trabajo permite al personal apreciar el proceso de impresión desde fuera de la Estación de Trabajo de forma segura tanto para estos como para la I3D a través de unas ventanillas e iluminación en su interior, así como de proteger la I3D de las corriente de aire de un entorno público abierto. La Estación de Trabajo Permite vigilar el entorno donde se encuentre guardado la I3D enviando transmitiendo imágenes de video a través de internet.
La Estación de Trabajo proporciona un espacio de trabajo para el alistamiento de piezas terminadas, conexión eléctrica para herramientas, tablero para la colocación ordenada de herramientas, y colocación de computadores portátiles, o La Estación de Trabajo permite almacenar el material desechado de forma clasificada proveniente del material residual, retazos de material de impresión, y piezas defectuosas para un posterior proceso de reciclado.
Monitoreo:
o La Estación de Trabajo permite que el usuario verifique el estado de la pieza durante el proceso de impresión a través de imágenes de video transmitidas por internet, y de forma remota apagar la I3D y la Estaciona de Trabajo fin de evitar desperdiciar energía eléctrica y material en un proceso defectuoso de fabricación.
o La Estación de Trabajo emite señales visuales y sonoras de alerta, y envía a través de internet información para que el usuario evalué presencialmente o remotamente si quiere continuar con el proceso de impresión en caso de cortes o fluctuaciones del suministro eléctrico evitando así la perdida de horas de fabricación que puede tomar una pieza, así como también permita al usuario tomar acciones para bajas temperas que se puedan presentar por el entorno donde se encuentre para la preservación del material de impresión. o La estación puede dar aviso de anomalías en la temperatura, humedad, cortes, o fluctuaciones de energía, bien sea a través de señales visuales y sonoras de alerta al entorno local para que el usuario pueda tomar acciones presencialmente, o bien enviando mensajes o información vía web.
Preservación del material:
o La Estación de Trabajo ayuda a mantener la integridad del material de impresión, por una parte conservando el calor que se genera del proceso de impresión en una sección especial donde se mantienen los rollos que están fuera de su empaque dispuesto para el proceso de impresión, y cuando la I3D no esté funcionando la sección cuenta con un sistema de control de humedad y temperatura que mantiene estos niveles adecuados aun así no se cuente con suministro eléctrico gracias al respaldo de energía con el que cuenta la estación. o La Estación de Trabajo ayuda también a preservar incluso el material que no ha sido sacada de su empaque, ya que permite almacenarlo en otra sección especial que cuenta también con otro sistema de control de humedad y temperatura en conjunto con el respaldo de energía.
Soporte Técnico y Reparaciones:
o La Estación de Trabajo ayuda a que el proceso de reparación por el usuario puede ser asistido por un servicio de soporte técnico de forma remota permitiendo que este supervise o guie de forma remota vía internet a través de voz y video, permitiendo desde la distancia comunicarse entre ambos siendo que el usuario puede tener las manos libres para usar las herramientas y hacer los trabajos pertinentes sobre la máquina.
La Estación de Trabajo permite acceder de forma cómoda a todas las partes de la I3D sin exponerla a descalibraciones por cambios de la superficie de referencia, ya que la base sobre la que reposa la I3D puede deslizarse hacia afuera sin tener que extraerla de la Estación de Trabajo
La Estación de Trabajo provee al usuario de un área horizontal de trabajo en caso de que en el entorno no se cuente con ellas, permitiendo trabajar con herramientas para la reparación o mantenimiento de forma favorable gracias a unas repisas retráctiles que se despliegan a comodidad del usuario, más aún cuando se encuentre en lugares públicos abiertos.
La Estación de Trabajo permite también tener en el sitio donde se encuentre la disponibilidad de herramientas y repuestos de forma que acompañen cómoda y versátilmente el uso de la I3D donde se requiera. o La Estación de Trabajo mitiga también la descalibración de la I3D al absorber las vibraciones que se puedan presentar producto del trabajo con herramientas que puedan producir vibraciones que se transmitan a la máquina, ya que la I3D reposa sobre una cama antivibratoria.
Transporte:
o La Estación de Trabajo permite trasladar la I3D de forma segura sin exponerla a descalibraciones por el desplazamiento de forma que el usuario no exponga la I3D a movimientos bruscos o golpes y nivelar la referencia horizontal gracias a un sistema antivibratorio nivelatorio y unos rodamientos neumáticos a baja o media presión que mitigan las vibraciones que se puedan generar por terrenos irregulares sobre los que se desplace la Estación de Trabajo y en medios de transporte. Vibraciones de media y alta frecuencia se mitigan gracias a que la maquina reposa sobre una cama antivibratoria.
o Facilita mantener la integridad de la máquina y su nivel de calibración en caso de que solo se cuente con superficies de trabajo a distancias del suelo y que no se necesiten superficies de trabajo, herramientas, repuestos y los insumos almacenados, ya que la I3D la cabina que contiene la I3D se puede extraer de la Estación de Trabajo sin que el usuario exponga la máquina de impresión a descalibraciones por el desplazamiento por movimientos bruscos o golpes, manteniendo aun así muchas de las funcionalidades de operación, preservación de material, control y monitoreo y soporte técnico.
La Estación de Trabajo mitiga la descalibración de la I3D cuando necesite ser traslada a espacios de trabajo reducido ya que la I3D puede extraerse de la cabina manteniendo aun la superficie de referencia sobre una base rígida en la que la máquina de impresión está asegurada, facilitando aún más su movilidad sin descalibrarla.
En primer lugar, es importante tener en cuenta el hecho que la estación de trabajo de la presente invención se puede desplazar para mover la impresora que se encuentra en su interior, pero dicho movimiento es únicamente externo, es decir no se mueve el plano de referencia de la impresora, lo que permite mantener la calibración de dicha impresora sin ningún tipo de modificación y sin requerir de calibraciones adicionales. De este modo, se puede establecer que la estación de trabajo de la presente invención se puede describir como una estructura portable que permite la manipulación de una impresora 3D, de tal forma que quede dispuesta para el trabajo en ella de una manera cómoda y sencilla. Así, la estructura cuenta con tecnología capaz de minimizar los movimientos bruscos, proveer acceso a internet, iluminación, gavetas para guardar herramientas, entre otras cosas, como una gran practicidad para monitorear a través de video et estado de la impresión y hacer un apagado de forma remota, ya que estas funcionalidades están incorporadas en la estación listas para usarse cuando el usuario lo necesite, evitando la necesidad de invertir tiempo de trabajo y aprendizaje en la ¡mplementación de este sistema. Ahora bien, a través de la conexión a internet se permite la transmisión de video, hacer recepción y trasmisión de voz, ya que la cabina además cuenta con un micrófono y parlantes que permiten tener una comunicación de doble vía con la persona que realiza el mantenimiento remoto o accede de forma remota a la estación y la impresora, facilitando de este modo todos los procesos de reparación a distancia que se puedan estar ejecutando en una impresora 3D que pueda estar en garantía, sin invalidar dicha garantía.
En una modalidad de la invención, en la parte superior de la cabina se encuentran suspendidos los rollos que alimentan a la Impresora en dos ejes que pueden almacenar hasta 3 rollos de material, en donde cada rollo se monta en un soporte independiente a los otros rollos, y este soporte es el que se monta en el eje, donde dicho soporte cuenta con una etiqueta en la que se puede escribir el nombre del material, así como una muesca para mantener presionada la punta del material a fin de que no se enrede en el rollo y esté siempre disponible para su adaptación a la impresora 3D.
En otra modalidad de la invención, el armazón o carcasa contiene en la parte inferior una cesta de basura, dos gavetas con divisiones especiales cada una para el almacenamiento de herramientas, repuestos y piezas de impresión 3D.
De acuerdo con lo definido anteriormente, la presente invención presenta una serie de ventajas dentro de las que se encuentra la integración de todas las funcionalidades en un solo espacio de trabajo, al tiempo que permite realizar monitoreo remoto de la impresión, y cuenta con medios para el apoyo a la asistencia técnica remota. Además, la estación de trabajo permite que cualquier impresora 3D sin cerramiento se puede incorporar y extraer en un entorno que garantice la seguridad e integridad mitigando la necesidad de ajustes y calibración al momento de mover la máquina de un lado a otro dentro del mismo recinto de trabajo, o bien a otros lugares. Así mismo, permite tener disponibilidad de herramientas, elementos y espacio necesarios, al tiempo que el sistema mismo permite preservar la integridad del material insumo de la impresora en uso o almacenado cuando se trabaja en ambientes fríos y húmedos, tal como se ha definido a lo largo de la presente descripción. Sumado a lo anterior, la estación de la invención presenta facilidad y practicidad para ambientes de trabajo restringidos y nuevos usuarios como laboratorios, salones de clase, talleres, exhibiciones, en donde la mayoría de las necesidades al momento de trabajar una impresora 3D están cubiertas con el sistema propuesto, tal como operación, herramientas, repuestos, monitoreo, reparación, asistencia técnica, fallas o cortes eléctricos, desplazamientos, desajustes, calibración y exhibición. Además, todo lo anterior es independiente de la impresora, pudiendo incorporar la impresora o bien reemplazándola, solo conectándola a la estación definida en la presente invención, hecho que corresponde a una ventaja considerable sobre los sistemas o elementos similares existentes en el estado del arte, como se definieron previamente.
De forma resumida, y con el fin de ayudar con el entendimiento de la presente invención, en una forma preferida pero sin limitación, a continuación se enuncian y se enlistan todos los componentes que forman parte de la arquitectura del sistema de la presente invención, en donde dichos componentes no pretenden en ningún momento limitar el alcance de la invención y las modificaciones evidentes para el experto en la materia se encuentran dentro del alcance del presente documento, en donde se tiene lo siguiente:
La Estación de Trabajo se compone de: • Un Armazón (1)
• Una Cabina (2)
- El Armazón (1) está compuesto de:
• Almacén de Insumos (10)
• Repisas Retráctiles de Trabajo (3)
• Organizador de herramientas (4)
• Gabinetes de Herramientas (5)
• Gabinete de Repuestos (6)
• Canecas para reciclado de material de impresión (7)
• Antivibratorios Nivelatorios (9)
• Rodamientos Neumáticos (8)
- El Almacén de Insumos (10) está compuesto por:
• Compartimiento de almacenaje (11)
• Módulo de Calefacción y Deshumidificacion (12)
• Puerta de Acceso abatible con cerrojo (13)
La Cabina (2) está compuesta por:
• Sección de carretes ( 5)
• Área de I3D (14)
• Sistema de Control y Monitoreo (16) La Sección de Carretes (15) de la Cabina (2) está compuesto por:
• Rieles (32)
• Soportes de Carretes (33)
• Módulo de Calefacción y Deshumidificación (12)
• Puerta de Acceso Abatible Retráctil (34)
Los soportes de Carretes (33) de la Sección de carretes (15) están compuestos por:
• Base de Carretes (34)
• Ejes de Carretes (37)
• Ranuras de guía de filamento (38)
é
• Etiquetas de identificación acrílicas (39)
El Modulo de Calefacción y Deshumidificación (12) de la Sección de carretes (15) está compuesto por:
• Carcasa Central (40)
• Carcasa Frontal (45)
• Carcasa Trasera (46)
• Extractores de Aire (41)
• Resistencia Eléctrica (42)
• Sensor de Temperatura y de Humedad (44)
Puerta de Acceso Abatible Retráctil (34) de la Sección de carretes (15): • Ventanilla de observación para monitoreo por video vía internet (59)
El Área de I3D de la Cabina (2) está compuesta por:
• Ventanillas de Observación (30)
• Puertas de Acceso con Ventanillas (25)
• Iluminación LED (31)
• Suministro Eléctrico para la I3D (18)
• Conexión USB para la I3D (20)
• Conexión de Red para la I3D (19)
• Base Retráctil de I3D (26)
• Módulo de Filtrado de Partículas Ultra Finas de Humo de Impresión 3D (24)
• Extractores de Aire en flujo de aire invertido (21)
• Sensor de Temperatura (22)
• Filtros de Filtros de Partículas Ultra Finas (23)
La Base Retráctil de I3D (26) del Área de I3D está compuesta por;
• Rieles (27)
• Cama Antivibratoria (28)
• Base de soporte a la I3D (29)
• Mesa retráctil de trabajo externo (24) El Sistema de Control y Monitoreo (16) de la Cabina de I3D (2) se compone de
• Módulo de Control y Monitoreo (47)
• Área de Conexiones (48)
• Conductos Eléctricos y de Red (49)
El Modulo de Control y Monitoreo (47) del Sistema de Control y Monitoreo ( 6) se compone de
• Caja de Control (50)
• Cámara Web Rotativa (58)
• Controlador Electrónico (51)
• Carcasa Interfaz (52)
• Display (53)
• Botonera (54)
• Modulo LED Señalización (55)
• Parlantes (56)
• Micrófono (57)
El Área de Conexiones (48) del Sistema de Control y Monitoreo (16) se compone de
• Entrada de Suministro de Electricidad (59)
• Switch (60)
• Bahía de Conexión (62) Bahía de Conmutación (68)
Banco de Baterías (64)
Regulador de Carga (65)
Inversor de Corriente (66)
Entrada de Red de Comunicación (61)
Controladora de Red (67)
Conector externo de red (69)
Conector Externo de Energía Eléctrica (63)
Conector Externo USB (70)
Módulo de Filtrado de Partículas Ultra Finas de Humo de Impresión 3D del Área de I3D está compuesto por:
• Carcasa
• Extractores de Aire
• Filtros de Partículas Ultra Finas

Claims

REIVINDICACIONES
1. Una estación integral de trabajo para impresoras 3D, caracterizada porque comprende:
· un armazón o carcasa externa que cuenta con ruedas y elementos antivibratorios niveladores;
• una cabina ubicada en la parte media del armazón o carcasa, la cual es deslizable hacia adentro y afuera del armazón y extraible del mismo, la cual se conecta eléctricamente a la impresora;
· un sistema de suministro eléctrico conectado a la cabina;
• un módulo de captura de imágenes y video ubicado al interior de la cabina
• un sistema de timbre y alerta compuesto por un interruptor de sonidos y luces de alerta;
· mecanismo de iluminación para la cabina, el cual se ubica al interior de la cabina;
• unas ventanillas ubicadas en las tapas laterales de la cabina;
• una puerta de acceso ubicada en la parte frontal de la cabina;
• un compartimiento inferior de elementos ubicado debajo de la base de soporte de la impresora de la cabina;
• extractores de aire con filtro de aire incorporado, los cuales se ubican al interior de la cabina y se disponen con flujos de aire invertidos; • un módulo de calefacción y deshumidificación ubicado en la sección de carretes;
• un módulo de filtrado continuo de partículas ultrafinas (PUF) ubicado en el área de I3D;
· módulo de sensores de temperatura ubicados al interior de la cabina y que se conectan con los extractores de aire;
• un compartimiento o elemento de soporte para material de impresión, ubicado en la parte superior de la cabina;
• unas repisas desplegables ubicadas en las partes laterales y frontales del armazón o carcasa;
• un sistema de conexiones eléctricas en la cabina, ubicado a los lados de la misma;
• un sistema de control eléctrico ubicado en la parte posterior de la cabina; y
· un estante o compartimientos de almacenamiento de material de insumo de la impresora sin usar, el cual se ubica en la parte superior del armazón y que tiene incorporado componentes de control de la humedad y temperatura. 2. La estación de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la cabina además cuenta con un puerto Ethernet ubicado tanto en la parte exterior como en la interior. La estación de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la cabina además cuenta con micrófono, parlantes y cámara de video.
La estación de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque la cabina además comprende un módulo o sistema de control y monitoreo compuesto por un módulo de control y monitoreo y un área de conexiones, conectados entre sí a través de unas canaletas eléctricas en el área de I3D.
La estación de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque el armazón cuenta con un soporte compuesto por dos o más ejes de almacenamiento de rollos ubicados en la parte superior de la cabina.
La estación de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el soporte de rollos comprende una etiqueta y una muesca de presión del material.
La estación de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque el armazón o carcasa contiene en la parte inferior una cesta de basura, dos gavetas con divisiones de almacenamiento de herramientas, repuestos y piezas de impresión.
8. La estación de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque además comprende una base retráctil que a su vez contiene una cama antivibratoria compuesta por un material polimérico. 9. La estación de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizada porque el armazón o carcasa comprende en su parte superior un almacén de insumos y dentro del cual se ubica el Módulo de Calefacción y Deshumidificacion.
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