RU198006U1

RU198006U1 - 3D printer

Info

Publication number: RU198006U1
Application number: RU2020113898U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Гречухин; Иван Сергеевич Аникутин; Вадим Васильевич Куц; Михаил Сергеевич Разумов; Дмитрий Сергеевич Гридин; Алексей Вячеславович Олешицкий
Priority date: 2020-04-18
Filing date: 2020-04-18
Publication date: 2020-06-11

Abstract

(57) 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, например, для изготовления деталей машин, протезов, имплантатов, сувениров и других изделий любой формы сложности.Технической задачей является повышение точности формы изделий аддитивными методами за счет снижения погрешности формообразования.Техническая задача достигается за счет того, что 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус, печатающую головку, расположенную в корпусе, 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 основание рабочего стола выполнено таким образом, что рабочий стол имеет возможность поворота относительно оси Z, X, что в свою очередь позволяет при помощи контроллера управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей ориентировать деталь таким образом, чтобы ось печатающей головки совпадала с нормалью к ближайшей точкой поверхности детали, обеспечивая формирование поверхности детали участками наплавляемых слоев, имеющих больший радиус кривизны, снижая таким образом погрешность формообразования.Применение данного 3D-принтера обеспечит повышение точности формы изделий, получаемых аддитивными методами за счет снижения погрешности формообразования.(57) The utility model relates to the technology of manufacturing a three-dimensional (bulk) product (physical object) using a 3D digital 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, for example, for the manufacture of machine parts, prostheses, implants, souvenirs and other products of any form of complexity. The technical task is to increase the accuracy of the shape of the products by additive methods by reducing the accuracy of forming. The technical problem is achieved due to the fact that the 3D printer for the layered production of volumetric parts including a housing, a printhead 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, while the base of the desktop is made so that the desktop has the ability to rotate about the Z, X axis, which in turn allows using the process control controller layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts to orient the part so that the axis of the print head coincides with the normal to the nearest point on the surface of the part, ensuring the formation of the surface of the part with sections of deposited layers having a greater radius of curvature, thereby reducing the formation error. The use of this 3D printer will ensure improving the accuracy of the shape of products obtained by additive methods by reducing the accuracy of shaping.

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, может быть использована, например, для изготовления деталей машин, протезов, имплантатов, сувениров и других изделий сложной формы.The invention relates to the manufacturing technology of a three-dimensional (bulk) product (physical object) using a 3D digital 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, for example, for manufacturing machine parts, prostheses, implants, souvenirs and other products of complex shape.

Известен 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус, печатающую головку, расположенную в корпусе, 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 (патент на полезную модель РФ № 164 639 МПК B41F 17/00 опубликовано 10.09.2016).Known 3D printer for the layered production of volumetric parts, including a housing, a printhead located in the housing, mounted on a carriage and equipped with a module for moving it 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, made with the possibility of supplying consumables to the print head (patent for a utility model of the Russian Federation No. 164 639 IPC B41F 17/00 published on 09/10/2016).

Недостатком полезной модели является высокая погрешность формообразования изделий, полученных аддитивными методами.The disadvantage of the utility model is the high error in the shaping of products obtained by additive methods.

Технической задачей является повышение точности работы принтера а именно повышение точности создаваемой формы изделий аддитивными методами за счет снижения погрешности формообразования.The technical task is to increase the accuracy of the printer, namely increasing the accuracy of the created product shape by additive methods by reducing the accuracy of the formation.

Техническая задача достигается за счет того, что 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус, печатающую головку, расположенную в корпусе, 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; рабочий стол выполнен таким образом, что имеет возможность поворота вокруг оси Z, X, что позволяет при помощи контроллера управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей ориентировать деталь таким образом, чтобы ось печатающей головки совпадала с нормалью к ближайшей точкой поверхности детали, обеспечивая формирование поверхности детали участками наплавляемых слоев, имеющих больший радиус кривизны, снижая, таким образом, погрешность формообразования.The technical problem is achieved due to the fact that the 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, fixed on the base and equipped with a movement module 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 desktop is designed in such a way that it can be rotated around the Z, X axis, which allows using the controller for the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts to orient the part so that the axis of the print head coincides with the normal to the nearest point on the surface of the part, providing formation the surface of the part in sections of the deposited layers having a larger radius of curvature, thereby reducing the error in shaping.

Техническая сущность и принцип действия полезной модели поясняются фиг. 1 – вид спереди 3D-принтера; фиг. 2 – вид сверху 3D-принтера; фиг. 3 – основание рабочего стола 3D-принтера, фиг.4 - схема построения полусферы на принтере аналоге, фиг. 5 - схема построения полусферы на предлагаемом 3D-принтере.The technical nature and principle of operation of the utility model are illustrated in FIG. 1 is a front view of a 3D printer; FIG. 2 is a top view of a 3D printer; FIG. 3 - the base of the desktop 3D-printer, figure 4 is a diagram of the construction of a hemisphere on an analog printer, FIG. 5 is a diagram of the construction of a hemisphere on the proposed 3D printer.

3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус 1, расположенную в корпусе печатающую головку 2, закрепленную на каретке печатающей головки 3, имеющей возможность перемещения по оси Х посредством двигателя перемещения по оси Х 4, направляющих перемещения по оси Х 30, 31 и передачи винт-гайка для перемещения по оси Х 12; имеющей возможность перемещения по оси Y посредством двигателя перемещения по оси Y 13 направляющих перемещения по оси Y 32, 33 и передачи винт-гайка перемещения по оси Y 14; рабочий стол 5, выполненный с возможностью подогрева рабочей поверхности, закрепленный на основании 6, имеющем возможность перемещения по оси Z посредством двигателей перемещения по оси Z 15, 16 направляющих перемещения по оси Z 34, 35, 36, 37 и передач винт-гайка для перемещения по оси Z 17,18; при этом рабочий стол 5 закреплен на каретке основания 27 на валу поворота рабочего стола вокруг оси Z 29, имеет возможность поворота вокруг оси Х посредством вала поворота каретки основания вокруг оси Х 28, шестерен поворота каретки основания вокруг оси Х 23,24, ремня поворота каретки основания вокруг оси Х 25, двигателя поворота каретки основания вокруг оси Х 26; имеет возможность вращения вокруг оси Z посредством вала поворота рабочего стола вокруг оси Z 29, закрепленного на каретке основания 27, шестерен поворота рабочего стола относительно оси Z 19,20, ремня поворота рабочего стола относительно оси Z 21, двигателя поворота рабочего стола относительно оси Z 22, что позволяет посредством контроллера 8 управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей, ориентируя деталь 9 таким образом, чтобы ось печатающей головки 2 совпадала с нормалью к ближайшей точкой поверхности детали 9, обеспечивая формирование поверхности детали 9 участками наплавляемых слоев, имеющих больший радиус кривизны, снижая таким образом погрешность формообразования.A 3D printer for layer-by-layer manufacturing of volumetric parts, including a housing 1, a printhead 2 located in the housing, mounted on a printhead 3 carriage having the ability to move along the X axis by means of a movement motor along the X axis 4, guiding movements along the X axis 30, 31, and transmission screw-nut to move along the X-axis 12; having the ability to move along the Y axis by means of a movement motor along the Y axis 13 of the guides moving along the Y axis 32, 33 and transmitting the screw-nut movement along the Y axis 14; working table 5, made with the possibility of heating the working surface, mounted on the base 6, with the ability to move along the Z axis by means of movement engines along the Z axis 15, 16 guides to move along the Z axis 34, 35, 36, 37 and gears screw-nut to move along the Z axis 17.18; while the desktop 5 is mounted on the base carriage 27 on the rotation shaft of the desktop around the Z axis 29, has the ability to rotate around the X axis through the rotation shaft of the base carriage around the X axis 28, the rotation gears of the base carriage around the X axis 23,24, the carriage rotation belt base around the axis X 25, the engine rotates the carriage of the base around the axis X 26; has the ability to rotate around the Z axis by means of the desktop rotate shaft around the Z axis 29, mounted on the base carriage 27, the desktop rotate gears with respect to the Z axis 19.20, the desktop rotate belt with respect to the Z axis 21, the desktop rotate engine with respect to the Z 22 axis that allows through the controller 8 to control the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts, orienting the part 9 so that the axis of the printhead 2 coincides with the normal to the nearest point on the surface of the part 9, ensuring the formation of the surface of the part 9 by sections of deposited layers having a larger radius of curvature , thus reducing the accuracy of the formation.

Полезная модель работает следующим образом, контроллер 8, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей 9 управляет перемещением каретки 3 вдоль осей X,Y, а так же поворотом рабочего стола 5 вокруг оси Z и поворотом каретки основания рабочего стола 27 вокруг оси Х, ориентируя деталь 9 таким образом, чтобы ось печатающей головки 2 совпадала с нормалью к ближайшей точкой поверхности детали 9, обеспечивая формирование поверхности детали 9 участками наплавляемых слоев, имеющих больший радиус кривизны, снижая таким образом погрешность формообразования.The utility model works as follows, the controller 8, configured to control the process of layer-by-layer manufacturing (growing) of volumetric parts 9, controls the movement of the carriage 3 along the X, Y axes, as well as the rotation of the desktop 5 around the Z axis and the rotation of the carriage of the base of the desktop 27 around X axis, orienting the part 9 so that the axis of the print head 2 coincides with the normal to the nearest point on the surface of the part 9, ensuring the formation of the surface of the part 9 with sections of the deposited layers having a larger radius of curvature, thereby reducing the formation error.

Применение данного 3D-принтера обеспечит повышение точности формы изделий аддитивными методами за счет снижения погрешности формообразования.The use of this 3D printer will provide an increase in the accuracy of the shape of the products by additive methods by reducing the accuracy of shaping.

Проведенные исследования показали, что при формообразовании полусферы методом 3D-печати, АBS пластиком на устройствах, обеспечивающих ориентацию печатающей головки перпендикулярно оси печатающей головки, наблюдается снижение погрешности формообразования на 15%.Studies have shown that when forming a hemisphere by 3D printing, ABS plastic on devices that ensure the orientation of the print head perpendicular to the axis of the print head, a decrease in the error of forming by 15% is observed.

Claims

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 moving it 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, characterized in that the desktop is mounted on the base carriage on the rotation shaft of the desktop around the Z axis, has the ability to rotate around the X axis by means of the rotation shaft of the base carriage around the X axis, the gears of rotation of the base carriage around the X axis, the belt of rotation of the base carriage around the X axis, the rotation motor of the base carriage around the X axis; has the ability to rotate around the Z axis through the rotation shaft of the desktop around the Z axis, the rotation gears of the desktop relative to the Z axis, the rotation belt of the desktop relative to the Z axis, the rotation engine of the desktop relative to the Z axis.