RU164639U1 - 3D-PRINTER "VEPR" - Google Patents
3D-PRINTER "VEPR" Download PDFInfo
- Publication number
- RU164639U1 RU164639U1 RU2016112221/12U RU2016112221U RU164639U1 RU 164639 U1 RU164639 U1 RU 164639U1 RU 2016112221/12 U RU2016112221/12 U RU 2016112221/12U RU 2016112221 U RU2016112221 U RU 2016112221U RU 164639 U1 RU164639 U1 RU 164639U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- print head
- carriage
- along
- plane
- printer
- Prior art date
Links
Images
Abstract
3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус, расположенную в корпусе печатающую головку, закрепленную на каретке и снабженную модулем ее перемещения в плоскости XY; рабочий стол, выполненный с возможностью подогрева рабочей поверхности, закрепленный на основании и снабженный модулем перемещения по оси Z; контроллер, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей; катушку (картридж) с проволочным расходным материалом, выполненную с возможностью подачи расходного материала в печатающую головку, при этом устройство для перемещения печатающей головки в плоскости XY включает две продольные и, по крайней мере, одну поперечную направляющие для перемещения печатающей головки в плоскости XY, где продольные направляющие расположены по оси Y и жестко закреплены на основании, а поперечная направляющая расположена по оси X между двумя продольными направляющими с возможностью перемещения по ним; каретку, на которой закреплена печатающая головка, выполненная с возможностью перемещения по поперечной направляющей; приводные ремни, предназначенные для перемещения каретки с печатающей головкой в плоскости XY, отличающийся тем, что для перемещения каретки по двум осям XY используется только один ремень, а сама каретка перемещается по рельсовым направляющим, причем количество механизмов подачи расходных материалов составляет не менее двух и расположены на корпусе, который конструктивно выполнен без внутреннего каркаса и из прозрачного материала.3D-printer for layer-by-layer manufacturing of volumetric parts, including a housing, a print head located in the housing, mounted on a carriage and equipped with a module for its movement in the XY plane; a desktop, made with the possibility of heating the working surface, mounted on the base and equipped with a module for moving along the Z axis; a controller configured to control the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts; a coil (cartridge) with wire consumables, configured to supply consumables to the print head, the device for moving the print head in the XY plane includes two longitudinal and at least one transverse guides for moving the print head in the XY plane, where longitudinal guides are located on the Y axis and rigidly fixed to the base, and the transverse guide is located on the X axis between two longitudinal guides with the possibility of movement along them; a carriage on which a print head is mounted, configured to move along a transverse guide; drive belts designed to move the carriage with the print head in the XY plane, characterized in that only one belt is used to move the carriage along the two XY axes, and the carriage itself moves along the rail guides, and the number of supply mechanisms for consumables is at least two and are located on the case, which is structurally made without an internal frame and from a transparent material.
Description
Полезная модель относится к технологии изготовления трехмерного (объемного) изделия (физического объекта) по цифровой 3D-модели методом экструзионного осаждения последовательных слоев текучего строительного материала, в частности, расплавленной полимерной нити, с помощью 3D-принтера и может быть использована для производства изделий в различных областях человеческой деятельности, например, деталей машин, протезов, имплантатов, сувениров и других изделий любой формы сложности.The utility model relates to the technology of manufacturing a three-dimensional (bulk) product (physical object) using a digital 3D model by extrusion deposition of successive layers of a flowing building material, in particular, a molten polymer filament, using a 3D printer and can be used to manufacture products in various areas of human activity, for example, machine parts, prostheses, implants, souvenirs and other products of any form of complexity.
Известен 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий печатающую головку, закрепленную на кронштейне с возможностью перемещения только в вертикальном направлении (по оси Z), каретку, снабженную модулем ее перемещения в плоскости только по оси X, на которой закреплен рабочий стол с автономным модулем перемещения в плоскости только по оси Y, контроллер, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей; емкость с расходным материалом, содержащую компрессор для подачи расходного материала в печатающую головку. В качестве расходного материала используются самотвердеющие материалы, такие как воск, термопластичные и эпоксидные смолы, расплавленные металлы, вспенивающиеся пластики, стекло и им подобные материалы [см. пат. США №5121329 по классу G06F 15/46, опубликованный 09.06.1992 г.].Known 3D printer for the layered production of volumetric parts, including a print head mounted on an arm with the ability to move only in the vertical direction (Z axis), a carriage equipped with a module for moving it in the plane only along the X axis, on which the desktop is mounted with a standalone a displacement module in the plane only along the Y axis, a controller configured to control the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts; a container with consumables containing a compressor for supplying consumables to the print head. Self-hardening materials such as wax, thermoplastic and epoxy resins, molten metals, foaming plastics, glass and the like are used as consumables [see US Pat. US No. 5121329 for
Данному техническому решению присущи, по крайней мере, три существенных недостатка, а именно. Во-первых, несовершенство привода перемещения печатающей головки, обусловленное креплением головки непосредственно на штанге, перемещающей ее в вертикальной плоскости, что вынуждает вместе с перемещением головки перемещать и систему подачи в головку строительного материала, а это приводит к появлению сил инерции из-за значительной массы перемещаемых узлов, что, в итоге, приводит к неточности или к погрешностям укладки по заданной траектории строительного материала; во-вторых, использование в качестве строительного материала полужидкой массы, подаваемой из емкости, требует использования системы трубопроводов, которые загрязняются застывающей массой строительного материала в период простоя принтера и требуют специального ухода; в-третьих, специфика используемого строительного материала требует определенного времени его застывания (даже с использованием отвердителей), что снижает производительность принтера в целом.This technical solution has at least three significant drawbacks, namely. Firstly, the imperfection of the drive for moving the print head, due to the mounting of the head directly on the rod, moving it in a vertical plane, which, together with moving the head, also moves the feed system into the head of the building material, and this leads to the appearance of inertia due to the considerable mass movable nodes, which, as a result, leads to inaccuracies or to errors in laying along a given trajectory of the building material; secondly, the use of a semi-liquid mass supplied from the tank as a building material requires the use of a piping system that is contaminated with the hardening mass of the building material during the downtime of the printer and requires special care; thirdly, the specificity of the building material used requires a certain time of solidification (even with the use of hardeners), which reduces the productivity of the printer as a whole.
Перечисленные недостатки устранены в 3D-принтере для послойного изготовления объемных деталей, включающем корпус, расположенную в корпусе печатающую головку, закрепленную на каретке и снабженную модулем ее перемещения в плоскости XY; рабочий стол, выполненный с возможностью подогрева рабочей поверхности, закрепленный на основании и снабженный модулем поворота относительно оси Z; контроллер, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей; катушку (картридж) с проволочным расходным материалом, выполненную с возможностью подачи расходного материала в печатающую головку. При этом модуль перемещения каретки с печатающей головкой включает две направляющих (первую и вторую), расположенные параллельно друг другу, которые определяют первую ось перемещения для печатающей головки; перекладину, определяющую вторую ось перемещения печатающей головки, и первый конец которой подвижно соединен с первым направляющей, а второй - со второй; на перекладине подвижно закреплена каретка с печатающей головкой с возможностью перемещения вдоль второй оси; первую приводную систему, включающую первый приводной ремень, имеющий Н-образную геометрию расположения и образующий первый контур перемещения каретки с печатающей головкой по осям X и Y, а также вторую и третью приводные системы, включающие второй и третий приводные ремни, образующие второй и третий контуры перемещения, соответственно, при этом второй приводной ремень имеет Р-образную геометрию расположения, а третий ремень расположен симметрично относительно второго; ремни проходят вдоль перекладины, вдоль одной из направляющих и частично вдоль второй направляющей. Второй контур перемещения обеспечивает движение печатающей головки по оси X, а третий - поворот печатающей головки вокруг ее оси. Механизм перемещения предусматривает возможность использования дополнительных приводных ремней (контуров перемещения) [см. пат. США №8042425 по классу В66С 23/00, опубликованный 25.10.2011 г.].These shortcomings are eliminated in a 3D printer for the layered production of volumetric parts, including a housing, a print head located in the housing, mounted on a carriage and equipped with a module for its movement in the XY plane; a desktop, made with the possibility of heating the working surface, mounted on the base and equipped with a rotation module relative to the Z axis; a controller configured to control the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts; a coil (cartridge) with wire consumables, configured to supply consumables to the print head. In this case, the carriage moving module with the print head includes two guides (first and second) located parallel to each other, which define the first axis of movement for the print head; the crossbar defining the second axis of movement of the print head, and the first end of which is movably connected to the first guide, and the second to the second; on the crossbar, a carriage with a printhead is movably fixed with the possibility of movement along the second axis; a first drive system including a first drive belt having an H-shaped arrangement geometry and forming a first movement path of the carriage with the print head along the X and Y axes, as well as a second and third drive system, including a second and third drive belt, forming a second and third circuit moving, respectively, while the second drive belt has a P-shaped geometry, and the third belt is located symmetrically relative to the second; the belts run along the crossbar, along one of the guides and partially along the second guide. The second displacement loop provides the print head movement along the X axis, and the third - the rotation of the print head around its axis. The movement mechanism provides for the possibility of using additional drive belts (displacement loops) [see US Pat. US No. 8042425 for class B66C 23/00, published October 25, 2011].
В данном техническом решении для позиционирования печатающей головки принтера использованы три контура перемещения, не связанные между собой. При этом в плоскости осей X-Y используется Н-образный контур и два мотора, установленных на шасси, а также два контура Р-образных ремней. При этом перемещение головки по оси X и по оси Y обеспечивает Н-образный контур посредством вращения моторов одновременно в одном или противоположном направлениях, соответственно. Остальные варианты реализации придают принтеру возможность управления печатающей головкой (вращение, перемещение по третьей координате) с помощью дополнительных контуров перемещения. Первый Н-образный контур обеспечивает минимальную массу подвижной части системы, геометрическую перпендикулярность осей X-Y и максимальную полезную рабочую площадь, однако расположение трех контуров ремней в разных плоскостях в динамике создает паразитные силы, увеличивающие нагрузку на подвижное соединение осей X-Y, что уменьшает ресурс работы системы перемещения и уменьшает ее надежность.In this technical solution, three displacement loops that are not interconnected are used to position the print head of the printer. Moreover, in the plane of the X-Y axes, an H-shaped contour and two motors mounted on the chassis, as well as two P-shaped belts are used. The movement of the head along the X axis and Y axis provides an H-shaped contour by rotating the motors simultaneously in one or opposite directions, respectively. Other implementation options give the printer the ability to control the print head (rotation, movement along the third coordinate) using additional contours of movement. The first H-shaped contour provides the minimum mass of the moving part of the system, the geometric perpendicularity of the XY axes and the maximum usable working area, however, the location of the three belt loops in different planes in the dynamics creates spurious forces that increase the load on the movable joint of the XY axes, which reduces the life of the movement system and reduces its reliability.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус, состоящий из несущей рамы и отдельной обшивки, расположенную в корпусе печатающую головку, закрепленную на каретке и снабженную модулем ее перемещения в плоскости XY и механизмом подачи расходного материала; рабочий стол, выполненный с возможностью подогрева рабочей поверхности, закрепленный на основании и снабженный модулем перемещения по оси Z; контроллер, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей; катушку (картридж) с проволочным расходным материалом, выполненную с возможностью подачи расходного материала в печатающую головку. При этом устройство для перемещения печатающей головки в плоскости XY включает две продольные и, по крайней мере, одну поперечную направляющие для перемещения печатающей головки в плоскости XY, выполненные в виде круглых валов, где продольные направляющие расположены по оси Y и жестко закреплены на основании, а поперечная направляющая расположена по оси X между двумя продольными направляющими с возможностью перемещения по ним; каретку, на которой закреплена печатающая головка, выполненная с возможностью перемещения по поперечной направляющей; два приводных ремня, концы которых закреплены на каретке с образованием двух связанных между собой контуров, предназначенных для перемещения каретки с печатающей головкой в плоскости XY посредством двух ведущих шкивов, соединенных с их приводами с возможностью независимого вращения шкивов в одном или противоположном направлениях, один из которых передает тяговое усилие на первый приводной ремень, а второй - на второй приводной ремень, при этом один из контуров образован Р-образным расположением первого ремня, а второй контур образован вторым ремнем, расположенным симметрично относительно расположения первого ремня с осью симметрии, расположенной параллельно продольным направляющим и на равноудаленном расстоянии от них, при этом рабочие части ремней двух контуров, проходящие вдоль поперечной направляющей, расположены в одной плоскости XY [см. пат.Российской Федерации №2552235 по классу B41F 17/00, опубликованный 10.06.2015 г.].The closest in essence and the effect achieved, taken as a prototype, is a 3D printer for the layered production of volumetric parts, including a housing consisting of a supporting frame and a separate casing, a print head located in the housing, mounted on the carriage and equipped with a module for its movement in the plane XY and consumable feeder; a desktop, made with the possibility of heating the working surface, mounted on the base and equipped with a module for moving along the Z axis; a controller configured to control the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts; a coil (cartridge) with wire consumables, configured to supply consumables to the print head. The device for moving the print head in the XY plane includes two longitudinal and at least one transverse guides for moving the print head in the XY plane, made in the form of round shafts, where the longitudinal guides are located on the Y axis and are rigidly fixed to the base, and the transverse guide is located on the X axis between two longitudinal guides with the possibility of movement along them; a carriage on which a print head is mounted, configured to move along a transverse guide; two drive belts, the ends of which are fixed on the carriage with the formation of two interconnected circuits designed to move the carriage with the print head in the XY plane by means of two drive pulleys connected to their drives with the possibility of independent rotation of the pulleys in one or opposite directions, one of which transfers traction to the first drive belt, and the second to the second drive belt, with one of the loops formed by the P-shaped arrangement of the first belt, and the second loop formed orym belt disposed symmetrically relative to the location of the first belt with a symmetry axis parallel to the longitudinal guide and equidistant distance from them, the working parts of belts of two loops extending along the lateral guide, disposed in a single XY plane [see. Pat. of the Russian Federation No. 2552235 in class B41F 17/00, published on 06/10/2015].
Основным существенным недостатком принтера, выбранного за прототип, является то, что для перемещения каретки по осям XY используется два ремня. Такая кинематическая схема требует использование дополнительных узлов для обвода каждого из ремней. Кроме того, два ремня, расположенных в одной плоскости, обязательно будут пересекаться, следовательно, появляется участок, где один ремень трется о другой, что приводит к их истиранию и растягиванию. Использование двух ремней автоматически приводит к увеличению мест их соединения и сопряжения, которые занимают определенное пространство, а это, в свою очередь, усложняет натяжение ремней и осуществление контроля и регулировку натяжения. То есть, использование в кинематической схеме известного принтера двух ремней для перемещения каретки, в целом, усложняет его конструкцию и обслуживание.The main significant drawback of the printer selected for the prototype is that two belts are used to move the carriage along the XY axes. Such a kinematic scheme requires the use of additional nodes to bypass each of the belts. In addition, two belts located in the same plane will necessarily intersect, therefore, a section appears where one belt rubs against the other, which leads to their abrasion and stretching. The use of two belts automatically leads to an increase in the places of their connection and conjugation, which occupy a certain space, and this, in turn, complicates the tension of the belts and the monitoring and adjustment of tension. That is, the use of two belts in the kinematic diagram of the known printer for moving the carriage, in general, complicates its design and maintenance.
Вторым существенным недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является то, что механизм подачи расходного материала расположен непосредственно на каретке, что, априори, подразумевает более низкую скорость и точность работы данного элемента конструкции из-за увеличения веса подвижной части конструкции в целом, и действующих на нее сил инерции при перемещении. К тому же, такая компоновочная схема способствует растяжению и преждевременному износу ремней перемещения, усложняет доступ к узлу подачи при периодическом его обслуживании. Также, следует отметить, что двигатель механизма подачи, находящийся непосредственно над нагревательными элементами, перегревается, что негативно сказывается на его работе.The second significant drawback of the known technical solution adopted for the prototype is that the supply mechanism of the consumable material is located directly on the carriage, which, a priori, implies a lower speed and accuracy of this structural element due to the increase in the weight of the moving part of the structure as a whole, and the forces of inertia acting on it when moving. In addition, this layout scheme contributes to the stretching and premature wear of the travel belts, complicates access to the feed unit during periodic maintenance. It should also be noted that the feed motor located directly above the heating elements overheats, which negatively affects its operation.
Очередной существенный недостаток прототипа заключается в том, что его корпус состоит из несущей рамы и отдельно обшивки, что увеличивает вес конструкции и усложняет доступ во время обслуживания.Another significant drawback of the prototype is that its body consists of a supporting frame and a separate casing, which increases the weight of the structure and complicates access during maintenance.
Четвертым существенным недостатком известного технического решения является то, что данный принтер может работать только с одним расходным материалом, что обусловлено наличием только одного картриджа и одного механизма подачи расходного материала, а это ограничивает технические возможности получения изделий с разными свойствами. Увеличить количество расходных материалов, например, до двух видов, в данной компоновочной схеме не представляется возможным, поскольку в этом случае пришлось бы устанавливать на каретке второй механизм подачи расходного материала, что еще в большей степени увеличит ее вес, ухудшит обзор, снизит точность перемещения каретки, о чем уже говорилось выше.The fourth significant drawback of the known technical solution is that this printer can only work with one consumable material, which is due to the presence of only one cartridge and one supply mechanism for the consumable material, and this limits the technical ability to obtain products with different properties. It is not possible to increase the number of consumables, for example, to two types, in this layout scheme, since in this case a second supply mechanism for the consumable would have to be installed on the carriage, which would further increase its weight, worsen visibility, and reduce the accuracy of carriage movement as mentioned above.
Пятым существенным недостатком известного принтера, принятого за прототип является то, что в качестве направляющих для перемещения каретки используют круглые валы с линейными подшипниками или бронзовыми втулками (подшипник скольжения). Линейные подшипники, как известно, имеют меньшую точность и больший люфт, а подшипники скольжения при минимальных посадочных зазорах, необходимых для обеспечения высокой точности и плавности движения, быстро истираются, т.е. имеют существенно меньший ресурс работы.The fifth significant disadvantage of the known printer, adopted for the prototype is that as guides for moving the carriage use round shafts with linear bearings or bronze bushings (sliding bearing). Linear bearings, as you know, have less accuracy and greater play, and plain bearings, with the minimum seating clearances necessary to ensure high accuracy and smoothness of movement, wear out quickly, i.e. have a significantly smaller resource of work.
Таким образом, перечисленные технические недостатки, присущие известному техническому решению, в совокупности, усложняют его конструкцию и обслуживание, приводят к снижению ресурса работы ременных передач и подшипниковых узлов из-за их преждевременного износа, снижают точность изготовления объемных деталей и ограничивают функциональные возможности (один расходный материал), а это, в свою очередь, вызывает необходимость дальнейшего совершенствования известной конструкции принтера.Thus, the listed technical disadvantages inherent in the known technical solution, in aggregate, complicate its design and maintenance, lead to a reduction in the service life of belt drives and bearing assemblies due to their premature wear, reduce the accuracy of manufacturing volumetric parts and limit functionality (one expense material), and this, in turn, necessitates further improvement of the known printer design.
В основу полезной модели поставлена задача упрощения конструкции 3D-принтера с одновременным повышением точности воспроизведения печатных изделий по моделям и расширение функциональных возможностей за счет изменения кинематической схемы механизма перемещения каретки и изменения местонахождения узлов путем внесения соответствующих конструктивных изменений в кинематическую схему принтера.The utility model is based on the task of simplifying the design of a 3D printer while increasing the accuracy of reproducing printed products by model and expanding functionality by changing the kinematic diagram of the carriage movement mechanism and changing the location of nodes by making appropriate design changes to the printer kinematic diagram.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном 3D-принтере для послойного изготовления объемных деталей, включающем корпус, расположенную в корпусе печатающую головку, закрепленную на каретке и снабженную модулем ее перемещения в плоскости XY; рабочий стол, выполненный с возможностью подогрева рабочей поверхности, закрепленный на основании и снабженный модулем перемещения по оси Z; контроллер, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей; катушку (картридж) с проволочным расходным материалом, выполненную с возможностью подачи расходного материала в печатающую головку, при этом устройство для перемещения печатающей головки в плоскости XY включает две продольные и, по крайней мере, одну поперечную направляющие для перемещения печатающей головки в плоскости XY, где продольные направляющие расположены по оси Y и жестко закреплены на основании, а поперечная направляющая расположена по оси X между двумя продольными направляющими с возможностью перемещения по ним; каретку, на которой закреплена печатающая головка, выполненная с возможностью перемещения по поперечной направляющей; приводные ремни, предназначенные для перемещения каретки с печатающей головкой в плоскости XY, согласно предложению, для перемещения каретки по двум осям XY используется только один ремень, а сама каретка перемещается по рельсовым направляющим, причем количество механизмов подачи расходных материалов составляет не менее двух и расположены на корпусе принтера, который конструктивно выполнен без внутреннего каркаса и из прозрачного материала.The solution to this problem is achieved by the fact that in the well-known 3D printer for the layered production of volumetric parts, including a housing, a print head located in the housing, mounted on a carriage and equipped with a module for its movement in the XY plane; a desktop, made with the possibility of heating the working surface, mounted on the base and equipped with a module for moving along the Z axis; a controller configured to control the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts; a coil (cartridge) with wire consumables, configured to supply consumables to the print head, the device for moving the print head in the XY plane includes two longitudinal and at least one transverse guides for moving the print head in the XY plane, where longitudinal guides are located on the Y axis and rigidly fixed to the base, and the transverse guide is located on the X axis between two longitudinal guides with the possibility of movement along them; a carriage on which a print head is mounted, configured to move along a transverse guide; drive belts designed to move the carriage with the print head in the XY plane, according to the proposal, only one belt is used to move the carriage along two XY axes, and the carriage itself moves along the rail guides, and the number of supply mechanisms for consumables is at least two and are located on printer housing, which is structurally made without an internal frame and of transparent material.
Использование одного ремня для перемещения каретки по двум координатным осям, с одной стороны, упрощает конструкцию (уменьшается количество узлов перемещения, обводных шкивов), а, с другой стороны, положительно сказывается на перпендикулярность осей, точности позиционирования каретки в пространстве, исключается истирание ремня (отсутствует пересечение), упрощается натяжение ремня и контроль за его натяжением.The use of one belt to move the carriage along two coordinate axes, on the one hand, simplifies the design (the number of displacement nodes, bypass pulleys decreases), and, on the other hand, it positively affects the perpendicularity of the axes, the accuracy of carriage positioning in space, the abrasion of the belt is excluded (no intersection), the belt tension and control over its tension are simplified.
Перенесение механизмов подачи расходных материалов на корпус принтера позволяет снизить вес каретки, уменьшает инерцию перемещения и вес каретки, также упрощается обслуживание и облегчается доступ к механизмам подачи, а вынесение двигателей за пределы «горячей зоны», находящейся над поверхностью рабочего стола (платформы), исключает их перегрев.The transfer of the supply mechanisms of consumables to the printer allows to reduce the weight of the carriage, reduces the inertia of the carriage and the weight of the carriage, it also simplifies maintenance and access to the feeding mechanisms, and moving the engines outside the "hot zone" above the surface of the desktop (platform) eliminates their overheating.
Отказ от внутреннего каркаса и использование несущего корпуса, собираемого всего из нескольких элементов, распределяющих жесткость одновременно в нескольких направлениях, уменьшает вес конструкции и облегчает доступ к узлам, расположенным внутри корпуса.The rejection of the inner frame and the use of the bearing housing, assembled from just a few elements distributing stiffness simultaneously in several directions, reduces the weight of the structure and facilitates access to the nodes located inside the housing.
Благодаря расположению механизмов подачи расходных материалов на корпусе (а не на каретке), появляется возможность одновременной печати (выращивания) двумя и более материалами с различными физическими свойствами, например, температурами плавления, цветом, прочностными характеристиками, совмещая их в одном изделии (композитные структуры).Due to the location of the supply mechanisms of consumables on the body (and not on the carriage), it becomes possible to simultaneously print (grow) two or more materials with different physical properties, for example, melting points, color, strength characteristics, combining them in one product (composite structures) .
Использование более точных рельсовых направляющих позволяет увеличить ресурс их работы, они имеют меньшие габариты, более высокую точность хода, меньший люфт подшипников механизма перемещения.The use of more accurate rail guides allows to increase the resource of their work, they have smaller dimensions, higher accuracy of travel, less play of the bearings of the movement mechanism.
Таким образом, совокупность заявляемых существенных признаков, характеризующих заявленную конструкцию 3D-принтера, полученных в результате внесения соответстующих конструктивных изменений в его узлы и их переориентация в пространстве, позволяют достичь некоторого положительного технического результата, сформулированного в постановке задачи.Thus, the totality of the claimed essential features characterizing the claimed design of the 3D printer, obtained as a result of the introduction of appropriate structural changes in its nodes and their reorientation in space, allow to achieve some positive technical result formulated in the statement of the problem.
Дальнейшая сущность предложенного технического решения поясняется совместно с иллюстративным материалом, на котором изображено следующее: фиг. 1 - передний план предложенного 3D-принтера; фиг. 2 - верхний план предложенного 3D-принтера; фиг. 3 - конструкция печатающей головки предложенного 3D-принтера.A further essence of the proposed technical solution is illustrated in conjunction with illustrative material, which depicts the following: FIG. 1 is the foreground of the proposed 3D printer; FIG. 2 - top plan of the proposed 3D printer; FIG. 3 - design of the print head of the proposed 3D printer.
Предложенный 3D-принтер состоит корпуса 1 с боковыми стенками из прозрачного материала, что позволяет визуально наблюдать для процессом послойного изготовления объемных деталей, в котором расположена печатающая головка 2, закрепленная на каретке 3 с модулем ее перемещения в плоскости XY, включающем приводные двигатели 4, обводные шкивы 5 для ремня 6 и продольные рельсовые направляющие 7. В корпусе 1 также расположен рабочий стол 8 с возможностью подогрева его рабочей поверхности, и снабженный модулем его перемещения по оси Z (перпендикулярно плоскости XY), включающем винтовую пару 9, приводимую во вращение двигателем (не показан) и вертикальные направляющие 10. На фасадной части корпуса расположен дисплей 11 контроллера для отображения информации о текущей печати. С внешней стороны задней части корпуса 1 установлены катушки 12 (картриджи, бобины) с проволочным расходным материалом, который подается в печатающую головку 2 с помощью механизмов подачи 13. В данном примере количество катушек 12 составляет две, но может быть и больше, в зависимости от решаемых технологических задач и количества видов расходного материала с различными свойствами.The proposed 3D printer consists of a
Ремень 6, огибая обводные шкивы 5, проходит вдоль продольных рельсовых направляющих 7 и вдоль поперечной балки 14, образуя так называемый двутавровый двойной контур. Ремень 6 приводится в движение с помощью двух двигателей 4, расположенных по углам внутри корпуса 1. Двигатели 4 могут работать как синхронно, так и по отдельности, что в совокупности обеспечивает перемещение каретки 3 отдельно по координатам X и Y одновременно в плоскости XY.The
Печатающая головка 2 содержит экструдер, включающий нагреватель 15 любой известной конструкции, например, выполненный в виде резистора, внутри которого расположен сердечник из материала с высокой теплопроводностью, например, алюминия, через который проходит канал 16 для расплава пластиковой проволоки, соединенный с соплом 17. Нагреватель 15 снабжен датчиком температуры 18, и закреплен на несущей пластине каретки 3 через термоизолятор 19, изготовленный из материала с низкой теплопроводностью, например, нержавеющей стали.The
Предложенный 3D-принтер работает следующим образом.The proposed 3D printer operates as follows.
Перед началом печати на 3D-принтере определяют необходимые параметры и условия для печати, в частности, разрешающую способность печати, скорость перемещения печатающей головки 2, толщину внешней оболочки изделия, процент заполнения изделия материалом пластика (от 0% - при изготовлении полых деталей, до 100% - при изготовлении сплошных деталей), необходимость построения поддерживающих структур при наличии навесных элементов у модели, температуру охлаждения детали посредством управления режимом работы вентилятора печатающей головки 2, необходимость добавления «юбки» к основанию 3D-модели для лучшей адгезии начальных слоев строящегося изделия в поверхности рабочего стола 8 в начале процесса печати и предотвращения смещения изделия в процессе печати, необходимость печати подложки (для случая, когда изделие состоит из множества отдельно стоящих элементов для снижения риска ошибки), параметры, характеризующие расходный материал (пластик) и т.д. Под каждый пластик выбирают температуру нагревателя 15 для расплавления пластика в печатающей головке 2, температуру нагрева рабочего стола 8 при печати первого слоя 3D-модели и остальных слоев. Поддерживающая структура может быть построена из материала печати самого объекта с использованием одной печатающей головки 2, 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 17.Before printing on a 3D printer, the necessary parameters and conditions for printing are determined, in particular, the print resolution, the speed of movement of the
Перед началом печати на персональном компьютере с помощью соответствующего графического программного обеспечения, например, Компас 3D, AutoCad, SolidWorks, Blender, 3ds Max, Google SketchUp формируют 3D-модель, которая должна соответствовать параметрам принтера. После чего сформированную модель загружают в соответствующее программное обеспечение, 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. После подготовки задания для печати устанавливают соединение с принтером. Проверяют работоспособность всех механических узлов принтера, наличие необходимых расходных материалов. После чего загружают подготовленное задание в контроллер принтера через сетевой интерфейс или переносной носитель. По окончанию всех подготовок запускают печать. После запуска печати разогреваются до заданных температур сопло 17 и поверхность рабочего стола 8, печатная головка 2 и рабочий стол 8 совершают поиск нулевых координат по осям XYZ, и далее запускается сам процесс печати изделия на рабочем столе 8.Before printing on a personal computer using the appropriate graphics software, for example, Compass 3D, AutoCad, SolidWorks, Blender, 3ds Max, Google SketchUp form a 3D model that must match the printer settings. After that, the generated model is loaded into the appropriate software, which provides the model splitting into layers (in accordance with the printer settings) and preparing the print job. At the end of the preparation of the job, check the printer’s readiness for printing and transfer the print job to the printer using the available interfaces. After preparing the print job, connect to the printer. Check the operability of all mechanical components of the printer, the presence of the necessary consumables. After that, the prepared task is loaded into the printer controller via the network interface or portable media. At the end of all preparations, printing is started. After the start of printing, the
Пример конкретного выполнения. Промышленный образец 3D-принтера «ВеПР» (Вектор Перспективного Развития) предложенной конструкции реализует «метод послойного наплавления» (FFF - Fused Filament Fabrication), обеспечивающий получение объемных деталей высокой точности. Принтер имеет следующие технические характеристики:An example of a specific implementation. The industrial design of the VePR 3D printer (Vector of Prospective Development) of the proposed design implements the “Fused Filament Fabrication” method (FFF), which provides high-precision volume parts. The printer has the following specifications:
Предложенный 3D-принтер не содержит в своем составе ни одного конструктивного элемента или материала, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития науки и техники, в частности, в области приборостроения, следовательно, предложенное техническое решение соответствует условию «промышленная применимость», имеет технические и иные преимущества перед известными аналогами, что подтверждает возможность достижения технического результата заявляемым объектом. В известных источниках патентной, научно-технической и иной информации не обнаружено 3D-принтеров с указанной совокупностью существенных признаков, следовательно, предложенные технические решения соответствуют критерию «новизна», то есть, полностью отвечают критериям патентоспособности, предъявляемым к полезным моделям.The proposed 3D printer does not contain a single structural element or material that could not be reproduced at the present stage of development of science and technology, in particular in the field of instrumentation, therefore, the proposed technical solution meets the condition of "industrial applicability", has technical and other advantages over known analogues, which confirms the possibility of achieving a technical result by the claimed object. In the well-known sources of patent, scientific, technical and other information, no 3D printers were found with the indicated combination of essential features, therefore, the proposed technical solutions meet the “novelty” criterion, that is, they fully meet the patentability criteria for utility models.
Существенное отличие заявляемого 3D-принтера от ранее известных заключается в том, что используется только один ремень для перемещения каретки по двум координатным осям, а сама печатающая головка максимально разгружена путем вынесения подающих механизмов за ее пределы, а также корпус выполнен из прозрачного материала. Указанные отличительные особенности, в совокупности, позволяет предельно упростить конструкцию, предупредить появление сил инерции, и именно так добиться отличного качества печати объемных изделий одновременно несколькими проволоками. Ни одно из известных технико-технологических решений аналогичного назначения не может одновременно обладать всеми перечисленными свойствами, поскольку не содержат в своем составе всей совокупности заявленных существенных признаков, характеризующих заявленное техническое решение в целом.A significant difference between the claimed 3D printer and the previously known ones is that only one belt is used to move the carriage along two coordinate axes, and the print head itself is unloaded as much as possible by moving the feeding mechanisms beyond its limits, and the case is made of transparent material. These distinctive features, in aggregate, make it possible to extremely simplify the design, prevent the appearance of inertia forces, and in this way achieve excellent print quality of bulk products simultaneously with several wires. None of the well-known technical and technological solutions of a similar purpose can simultaneously possess all of the listed properties, since they do not contain the entire combination of the claimed essential features characterizing the claimed technical solution as a whole.
К техническим преимуществам заявленного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее:The technical advantages of the claimed technical solution, in comparison with the prototype, include the following:
- упрощение конструкции за счет использования всего одного ремня для перемещения печатающей головки по двум координатным осям;- simplification of the design by using only one belt to move the print head along two coordinate axes;
- высокая точность печати за счет облегчения печатающей головки вследствие освобождения ее от механизмов подачи проволок, что позволило полностью исключить появления сил инерции;- high printing accuracy due to the ease of the print head due to its release from the wire feeders, which completely eliminated the appearance of inertia forces;
- полная визуализация процесса изготовления объемных деталей за счет того, что корпус выполнен из прозрачного материала;- full visualization of the manufacturing process of volumetric parts due to the fact that the body is made of transparent material;
- высокая точность перемещения каретки за счет использования рельсовых направляющих.- high accuracy of carriage movement due to the use of rail guides.
После описания предложенного 3D-принтера, специалистам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные модификации элементов и узлов принтера, в частности, количества сопел и их размеры, используемых материалов, типов нагревателей, могут изменяться в зависимости от поставленных задач и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной области знаний и рассматриваются таковыми, как находящиеся в пределах объема предложенного технического решения.After describing the proposed 3D printer, it should be apparent to those skilled in the art that all of the above is illustrative only and not restrictive as presented by this example. Numerous possible modifications of printer elements and assemblies, in particular, the number of nozzles and their sizes, materials used, types of heaters, can vary depending on the tasks and, of course, are within the scope of one of the usual and natural approaches in this field of knowledge and are considered such as being within the scope of the proposed technical solution.
Квинтэссенцией предложенного технического решения является то, что перемещение каретки в двух направлениях осуществляется с помощью одного ремня, каретка перемещается по направляющим рельсового типа, печатающая головка освобождена от механизмов подачи проволок, а корпус выполнен из прозрачного материала, и именно эти обстоятельства, в совокупности, позволили приобрести предложенному 3D-принтеру перечисленные выше и иные преимущества. Изменение предложенного принципа перемещения каретки, размещение на ней дополнительных узлов и проч., ограничат спектр преимуществ, перечисленных выше, и не могут считаться новыми техническими решениями в данной области знаний, поскольку иные, подобные заявленному принтеру, уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, а потому не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, подлежащими защите охранными документами.The quintessence of the proposed technical solution is that the carriage is moved in two directions using one belt, the carriage moves along the rail type guides, the print head is freed from the wire feed mechanisms, and the casing is made of transparent material, and these circumstances, together, allowed purchase the proposed 3D printer as listed above and other benefits. Changing the proposed principle of moving the carriage, placing additional nodes on it, etc., will limit the range of advantages listed above, and cannot be considered new technical solutions in this field of knowledge, since others, like the claimed printer, no longer require any creative approach from designers and engineers, and therefore cannot be considered the results of their creative activities or new intellectual property subject to protection by title documents.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016112221/12U RU164639U1 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | 3D-PRINTER "VEPR" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016112221/12U RU164639U1 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | 3D-PRINTER "VEPR" |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU164639U1 true RU164639U1 (en) | 2016-09-10 |
Family
ID=56893179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016112221/12U RU164639U1 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | 3D-PRINTER "VEPR" |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU164639U1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU173739U1 (en) * | 2017-05-18 | 2017-09-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | 3D PRINTER |
| RU182905U1 (en) * | 2017-12-08 | 2018-09-05 | Дмитрий Сергеевич Тюшевский | Kinematic diagram of the drive belt of the working head of a 3D printer |
| RU186514U1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-01-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВОПЛОЩЕНИЕ" | 3D DELTA PRINTER |
| WO2019022775A1 (en) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Modulating a three-dimensional printer system based on a selected mode |
| RU197232U1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью "СМТК-ЕМЕА" | DEVICE FOR STORING AND DELIVERY OF THE SUPPLIES FOR THE 3D PRINTER |
| RU213762U1 (en) * | 2022-05-30 | 2022-09-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" | 3D printer printing device |
-
2016
- 2016-03-31 RU RU2016112221/12U patent/RU164639U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU173739U1 (en) * | 2017-05-18 | 2017-09-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | 3D PRINTER |
| WO2019022775A1 (en) * | 2017-07-28 | 2019-01-31 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Modulating a three-dimensional printer system based on a selected mode |
| US11260599B2 (en) | 2017-07-28 | 2022-03-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Modulating a three-dimensional printer system based on a selected mode |
| US11701836B2 (en) | 2017-07-28 | 2023-07-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Modulating a three-dimensional printer system based on a selected mode |
| RU182905U1 (en) * | 2017-12-08 | 2018-09-05 | Дмитрий Сергеевич Тюшевский | Kinematic diagram of the drive belt of the working head of a 3D printer |
| RU186514U1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-01-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВОПЛОЩЕНИЕ" | 3D DELTA PRINTER |
| RU197232U1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью "СМТК-ЕМЕА" | DEVICE FOR STORING AND DELIVERY OF THE SUPPLIES FOR THE 3D PRINTER |
| RU213762U1 (en) * | 2022-05-30 | 2022-09-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Ниагара" | 3D printer printing device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU164639U1 (en) | 3D-PRINTER "VEPR" | |
| Shah et al. | Large-scale 3D printers for additive manufacturing: design considerations and challenges | |
| RU2552235C1 (en) | Device of displacement of print head for 3d-printer | |
| CN108127913B (en) | Intelligent 3D printing system and its Method of printing | |
| EP2523799B1 (en) | Method for generating and building support structures with deposition-based digital manufacturing systems | |
| Günther et al. | Continuous 3D-printing for additive manufacturing | |
| TWI571380B (en) | A printing method for three-dimensional object and system thereof | |
| CN104001915A (en) | Equipment for manufacturing large-size metal part in high energy beam additive manufacturing mode and control method of equipment | |
| CN104441656A (en) | Three-dimensional printer and printing method thereof | |
| US11667072B2 (en) | Liquid metal printing | |
| WO2016171598A1 (en) | A three-dimensional imaging apparatus for modeling a colored three-dimensional object | |
| JP2018108721A (en) | 3d printer | |
| CN106239909A (en) | A kind of 3D print system | |
| CN110918988B (en) | Laser scanning path planning method and additive manufacturing method | |
| CN107127967A (en) | Three-dimensional printer and its Method of printing | |
| CN105666888B (en) | A kind of numerical control former based on FDM technology | |
| CN203470904U (en) | High surface precision 3D printer | |
| CN107303726A (en) | The straight line counterweight method and its printer of FDM3D printer | |
| CN107344417A (en) | The swiveling jet nozzle FDM3D impact systems and component that profile is divided and ruled with filling | |
| US11654614B2 (en) | Method of printing semi-crystalline materials utilizing extrusion based additive manufacturing system | |
| CN108202472B (en) | FDM forming method of balance component with distribution amount and 3D printer thereof | |
| Tsao et al. | Freeform additive manufacturing by vari-directional vari-dimensional material deposition | |
| JPWO2020044522A1 (en) | Powder bed melt coupling device | |
| CN209851600U (en) | Novel three-dimensional printer | |
| EP3939773A1 (en) | Method and device for producing articles by additive manufacturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170401 |