DE212022000106U1

DE212022000106U1 - 3D-Zeichnungsanordnung

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Publication number: DE212022000106U1
Application number: DE212022000106.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2023-08-22
Anticipated expiration: 2032-06-23
Also published as: WO2023245500A1

Abstract

3D-Zeichnungsanordnung zur Erzeugung eines geschmolzenen Materialflusses durch ein Filament (1) mit:
einer Zufuhrpassage (20);
einer Heizvorrichtung (50);
einem Filamentbewegungssystem (40); und
einer Steuereinheit (30), die einen Steuerkreis (31) und einen Fingerdetektor (32) aufweist, der elektrisch mit dem Steuerkreis (31) verbunden ist, wobei wenn der Fingerdetektor (32) die Präsenz eines mit dem Fingerdetektor (32) ausgerichteten Fingers eines Benutzers erfasst, der Steuerkreis (31) den Betrieb des Filamentbewegungssystem (40) startet, um das Filament (1) entlang der Zufuhrpassage (20) der Heizvorrichtung (50) zuzuführen, so dass das Filament (1) durch die Heizvorrichtung (50) erhitzt und geschmolzen wird, um den geschmolzenen Materialfluss zu erzeugen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine 3D (Dreidimensional)-Zeichnungsvorrichtung, insbesondere eine 3D-Zeichnungsanordnung, die so ausgebildet ist, dass sie leicht zu steuern und zu handhaben ist und dass ein Verwackeln der 3D-Zeichnungsanordnung während ihres Betriebs verhindert wird.
BESCHREIBUNG VOM STAND DER TECHNIK
Ein 3D-Druck-/ Zeichenstift ist in einer menschlichen Hand durch herkömmliche Zeichenvorgänge steuerbar, um ein 3D-Objekt auf einer Oberfläche eines beliebigen Objekts zu erzeugen, oder kann sogar direkt in der Luft zeichnen. Die Vorgänge erfordern keine Steuereinheit durch einen Computer oder eine entsprechende Software, so dass es sehr bequem zu bedienen ist.
Unter Bezugnahme der 1A und 1B der Zeichnungen hat die US-Patentveröffentlichung Nr. 20200398471 einen herkömmlichen 3D-Zeichenstift offenbart, der ein Gehäuse 2, eine mit dem Gehäuse 2 gekoppelte Düsenbaugruppe 3, einen in dem Gehäuse 2 angeordneten Motor 4, ein Getriebe 5, eine Heizeinheit 6 und einen oder mehrere mit dem Gehäuse 2 gekoppelte Aktuatoren 7 zum Aktivieren und Stoppen des Motors 4 aufweist, um die Bewegung eines Ausgangsmaterials 8 zu steuern, welches durch das mit dem Motor 4 gekoppelte Getriebe 5 angetrieben ist, um das Ausgangsmaterial 8 der Düsenbaugruppe 3 zuzuführen, so dass die Heizeinheit 6 das Ausgangsmaterial 8 schmilzt, um ein geschmolzenes Material bereitzustellen.
Der herkömmliche 3D-Zeichenstift hat jedoch mehrere Nachteile. Erstens sind die Aktuatoren 7 Tasten, die an der Außenfläche des Gehäuses 2 angebracht sind, so dass der Benutzer die Tasten drücken kann, um den Motor 4 zu aktivieren.
Genauer gesagt hat der herkömmliche 3D-Zeichenstift zwei Tasten, mit denen der Motor 4 aktiviert wird, damit er sich in verschiedene Richtungen oder in dieselbe Richtung, aber mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten dreht, oder um die Drehung des Motors 4 anzuhalten. Wenn das Ausgangsmaterial 8 geschmolzen wird, um ein geschmolzenes Material zu erzeugen, das kontinuierlich aus der Austrittsdüse der Düsenbaugruppe 3 austritt, muss die Taste, die als Schalter für die Betätigung des Motors 4 verwendet wird und den Motor 4 im Betriebszustand hält, während des Betriebs des 3D-Zeichenstifts kontinuierlich gedrückt werden. Allerdings ist es für den Benutzer leicht mit dem Finger auf einen der Aktuatoren 7 mit unterschiedlichen Druckkräften zu drücken und der gesamte 3D-Zeichenstift kann wackeln, was zu einem ungewollt abweichenden Zeichenfluss des ausgetretenen geschmolzenen Materials führen kann, so dass sich unerwünschte Materialreste auf dem erzeugten 3D-Objekt befinden können. Bei den Aktuatoren 7 handelt es sich um mechanische Tasten, die während der Benutzung gedrückt werden müssen, so dass sie nach häufigem Gebrauch leicht beschädigt sind. Ferner, wenn die Tasten an der Außenfläche des Gehäuses 2 angebracht sind, müssen zwischen dem Gehäuse 2 und den Tasten Lücken ausgebildet sein, um die Auf- und Abwärtsbewegung der Tasten zu ermöglichen, aber die Tasten sind oft oberhalb eines elektrischen Schaltkreises vorgesehen, so dass die Lücken die Wasserdichtigkeit des herkömmlichen 3D-Zeichenstifts beeinträchtigen. Mit anderen Worten, Wasser kann durch die Lücken in das Gehäuse 2 eindringen und den Stromkreis erreichen und zu einem Kurzschluss führen, welcher den Stromkreis beschädigt.
Zweitens, weist das Gehäuse 2 des herkömmlichen 3D-Zeichenstifts in der Regel zwei Gehäuseteile auf, die zusammengesetzt und miteinander fixiert sind, um den Motor 4, das Getriebe 5 und die Heizeinheit 6 im Gehäuse 2 zu fixieren und zu montieren. Nach der Montage des 3D-Zeichenstifts ist das Gehäuse 2 eine feste Komponente, die eine tragende Struktur für den Motor 4, das Getriebe 5 und die Heizeinheit 6 ist, die nicht gelöst werden kann, so dass das Gehäuse 2 nicht ausgetauscht werden kann. Das Gehäuse 2 ist jedoch derart geformt, dass es ein Aussehen wie ein Stift hat, um zwischen den Fingern eingeklemmt zu werden. Allerdings benötigen Kinder und Erwachsene möglicherweise unterschiedliche Größen des Gehäuses 2 für das Anpassen an ihre Finger. Die Gehäuse 2 müssen auch mit unterschiedlichen Dekorationsmustern gestaltet und lackiert werden, wenn die 3D-Zeichenstifte in verschiedenen Ländern verkauft werden, so dass die 3D-Zeichenstifte mit unterschiedlichen Designs der Gehäuse 2 in verschiedenen Produktionslinien von Beginn der Herstellung der 3D-Zeichenstifte zusammengebaut werden sollten, weshalb die Konfiguration des Gehäuses 2 des herkömmlichen 3D-Zeichenstifts dem Hersteller nicht erlaubt, die 3D-Zeichenstifte mit Gehäusen 2 mit unterschiedlichen Mustern und Größen schnell zu montieren.
Drittens, ist die Düsenbaugruppe 3 des herkömmlichen 3D-Zeichenstifts fest mit dem Gehäuse 2 verbunden, um das geschmolzene Material auszugeben, so dass die Form und Größe der Austrittsdüse der Düsenbaugruppe 3 fest sind und die Düsenbaugruppe 3 es dem Benutzer somit nicht ermöglicht, verschiedene Konfigurationen der Austrittsdüsen zu verwenden, um das 3D-Objekt mit bestimmten bevorzugten Mustern zu zeichnen.
Viertens, verwendet der herkömmliche 3D-Zeichenstift das Getriebe 5, das durch den Motor angetrieben ist, um das Ausgangsmaterial 8 kontinuierlich in Richtung der Düsenbaugruppe 3 zu befördern, so dass das Ausgangsmaterial 8 durch die Heizeinheit 6, die an der Düsenbaugruppe 3 angeordnet ist, geschmolzen werden kann. Vor dem Betrieb des konventionellen 3D-Zeichenstifts zum Austragen des geschmolzenen Materials sollte das Ausgangsmaterial 8 jedoch in den konventionellen 3D-Zeichenstift geladen werden, aber das Ausgangsmaterial 8 kann nur bis zu der dem Getriebe 5 entsprechenden Position eingelegt werden, da das Getriebe 5 die weitere Vorwärtsbewegung des Ausgangsmaterials 8 stoppt. Daher ist ein zusätzlicher Ausgangsmaterial-Lade-Schritt erforderlich, bei dem der Benutzer die Tasten der Aktuatoren 7 drücken muss, um den Motor 4 und das Getriebe 5 zu aktivieren, damit sich das vordere Ende des Ausgangsmaterials 8 zur Düsenbaugruppe 3 bewegt, was zeitaufwändig ist, da der Benutzer einen Moment warten muss, bevor die Austrittsdüse der Düsenbaugruppe 3 das geschmolzene Material ausstößt.
Darüber hinaus, gibt es einen Fall, dass das unbenutzte Ausgangsmaterial 8 aus dem herkömmlichen 3D-Zeichenstift entfernt werden oder durch ein neues Ausgangsmaterial 8 mit einer anderen Farbe ersetzt werden soll. Daher sollte die Steuereinheit des Betriebs des Motors 4 durch die Aktuatoren 7 so programmiert sein, dass die Umkehrdrehung des Motors 4 möglich ist. Zum Beispiel werden bei dem oben erwähnten herkömmlichen 3D-Zeichenstift die beiden Tasten der Aktuatoren 7 gleichzeitig gedrückt, um den Rückwärtsbetrieb des Motors 4 zu aktivieren, um das Ausgangsmaterial 8 aus dem Gehäuse 2 des herkömmlichen 3D-Zeichenstifts zu entnehmen, weshalb daher zwei oder mehr Aktuatoren 7 und eine komplizierte Programmierung der elektrischen Schaltung eingesetzt werden sollten, um die Steuereinheit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Ausgangsmaterials 8 zu ermöglichen. Der Motor 4 sollte mit unterschiedlichen Elektrodenpolaritäten bereitgestellt werden, um die beiden entgegengesetzten Drehrichtungen zu ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung liegt darin, dass sie eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitstellt, die derart ausgebildet ist, dass sie von einem Benutzer leicht kontrollierbar und bedienbar ist, und dass sie ein Wackeln der 3D-Zeichnungsanordnung während ihres Betriebs verhindert.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die in Reaktion auf die Detektion der Präsenz eines Fingers des Benutzers, der mit einem Fingerdetektor ausgerichtet ist, zu arbeiten beginnt, um den geschmolzenen Materialfluss zur Erzeugung eines 3D-Objekts auszugeben.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, bei der ein Platzieren oder Entfernen des Fingers des Benutzers auf dem/von dem Fingerdetektor in der Lage ist, den Betrieb eines Filamentbewegungssystems zu steuern, so dass die 3D-Zeichnungsanordnung bequem zu verwenden ist.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die es nicht erfordert, dass der Benutzer seinen oder ihren Finger verwendet, um eine relativ große Druckkraft auf eine Hülse auszuüben, um das Wackeln der 3D-Zeichnungsanordnung zu verhindern, so dass der Benutzer in der Lage ist, die Zeichentrajektorie des geschmolzenen Materialflusses genau zu kontrollieren, um das 3D-Objekt zu erzeugen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, bei der die Hülse nicht mit irgendwelchen Tasten oder Aktuatoren ausgestattet ist, so dass eine glatte äußere Oberfläche der Hülse vorgesehen ist, um mit ästhetischen und dekorativen Mustern bemalt zu werden, um das äußere ästhetische Erscheinungsbild der 3D-Zeichnungsanordnung zu verbessern. Die glatte äußere Oberfläche der Hülse ermöglicht es, dass die 3D-Zeichnungsanordnung derart geformt und konfiguriert ist, dass sie eher wie ein Zeichenstift aussieht.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die einfach zusammenbaubar ist, weil keine Tasten oder Aktuatoren auf der Hülse in einer solchen Weise montiert werden müssen, dass die Tasten oder Aktuatoren aus der Hülse herausragen, damit der Finger des Benutzers diese drücken und bedienen kann und die Hülse der vorliegenden Erfindung muss nur auf einen Hauptkörper der 3D-Zeichnungsanordnung gesteckt werden.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die mit einem Detektorsensor ausgestattet werden kann, der ein Erfassungssignal an einen Steuerkreis einer Steuereinheit senden kann, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems zu starten, so dass die 3D-Zeichnungsanordnung in Betrieb ist, um den geschmolzenen Materialfluss auszugeben.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die eine 3D-Zeichnungsbaugruppe bereitstellt, welche lösbar mit der Hülse gekoppelt werden kann, um es der Herstellung zu ermöglichen, eine Hülse aus Hülsen verschiedener Größen oder mit verschiedenen Lackiermustern auszuwählen und sie mit der 3D-Zeichnungsbaugruppe zu montieren, um so den unterschiedlichen Anforderungen von Kindern und Erwachsenen gerecht zu werden oder um den unterschiedlichen Bedürfnissen von Menschen aus verschiedenen Ländern zu entsprechen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Wasserdichtigkeit zu verbessern. Mit anderen Worten, erreicht Wasser eine Leiterplatte einer Steuereinheit in einem inneren Hohlraum in der Hülse nicht leicht.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die es dem Benutzer ermöglicht, eine Ausstoßdüse auszutauschen und ein Muster des geschmolzenen Materialflusses zu ändern, um die 3D-Objekte mit unterschiedlichen Konfigurationen zu erzeugen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, bei der die Hin- und Herbewegung mindestens einer Filament-Bewegungsschaufel in der Lage ist, ein Filament so zu führen, dass es sich vorwärts zur Ausstoßdüse bewegt, um den Vorwärtstransport des Filaments zu erzielen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, bei der eine Vielzahl von Filament-Bewegungsschaufeln angetrieben und verwendet werden, um das Filament wechselweise vorwärts zu bewegen, so dass das Filament kontinuierlich in Richtung der Ausstoßdüse zugeführt wird.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, bei der während des Vorwärtsbewegungsvorgangs des Filaments sich immer eine Filament-Bewegungsschaufel in deren Vorwärtsbewegungsprozess befindet, um das Filament vorwärts zu bewegen, so dass das Filament kontinuierlich in Richtung der Ausstoßdüse zugeführt wird.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, bei der ein vorderes Ende des Filaments einfach in die Ausstoßdüse in einem einzigen Filament-Ladeschritt ladbar ist, da die Filament-Bewegungsschaufel in einem elastischen Kontakt mit dem Filament gehalten ist, so dass die Filament-Bewegungsschaufel die Vorwärtsbewegung des Filaments nicht blockiert, wenn das Filament in die 3D-Zeichnungsanordnung geladen wird.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, bei der die Filament-Bewegungsschaufel mit dem Filament mithilfe einer Schaufelbewegungsbaugruppe trennbar ist, um einem Benutzer das Herausziehen des Filaments aus der Zufuhrpassage der 3D-Zeichnungsanordnung zu erleichtern, so dass ein Antriebsmotor des Filamentbewegungssystems nicht mit unterschiedlichen Elektrodenpolaritäten eingestellt werden muss, so dass es im Gegensatz zu dem herkömmlichen Zahnradantriebsmechanismus oder Schraubenantriebsmechanismus nicht erforderlich ist, die Drehung eines Motors umzukehren, um das Filament herauszuziehen.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer 3D-Zeichnungsanordnung, deren Aufbau einfach gestaltet ist und die leicht herstellbar ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich und sind durch die in den beigefügten Ansprüchen besonders hervorgehobenen Mittel und Kombinationen realisierbar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die oben genannten sowie andere Ziele und Vorteile durch eine 3D-Zeichnungsanordnung zur Erzeugung eines geschmolzenen Materialflusses durch ein Filament erreichbar, mit
einer Zufuhrpassage;
einer Heizvorrichtung;
einem Filamentbewegungssystems; und
einer Steuereinheit, die einen Steuerkreis und einen Fingerdetektor aufweist, der elektrisch mit dem Steuerkreis verbunden ist. Wenn der Fingerdetektor die Präsenz eines Fingers eines Benutzers erkennt, der mit dem Fingerdetektor ausgerichtet ist, startet der Steuerkreis den Betrieb des Filamentbewegungssystems, um das Filament entlang der Zufuhrpassage zu der Heizvorrichtung zuzuführen, so dass das Filament durch die Heizvorrichtung erhitzt und geschmolzen wird, um den geschmolzenen Materialfluss zu erzeugen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Fingerdetektor einen Lichtemitter zum Emittieren eines Detektionslichts und einen Lichtempfänger zum Empfangen des Detektionslichts auf, das von dem Finger des Benutzers reflektiert wird, wenn der Finger des Benutzers mit dem Fingerdetektor ausgerichtet ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die 3D-Zeichnungsanordnung ferner eine Hülse zum Festhalten für eine Hand des Benutzers, der Fingerdetektor ist in der Hülse aufgenommen und die Hülse ist aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt, um zu ermöglichen, dass das Detektionslicht von dem Lichtemitter durch diese dringbar ist, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Hülse aus einem transparenten Material hergestellt und die Steuereinheit weist ferner ein Leistungsmodul auf, und wenn das Leistungsmodul elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden ist, wird der Lichtemitter automatisch eingeschaltet, um das Detektionslicht auszusenden.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die 3D-Zeichnungsanordnung ferner eine Hülse zum Festhalten für eine Hand des Benutzers auf, der Fingerdetektor ist in der Hülse aufgenommen und die Hülse weist einen Platzierungsbereich auf, der aus einem transparenten Material hergestellt ist, um zu ermöglichen, dass das Detektionslicht von dem Lichtemitter durch diesen dringbar ist, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die 3D-Zeichnungsanordnung ferner eine Hülse zum Festhalten für eine Hand des Benutzers, der Fingerdetektor ist in der Hülse aufgenommen und die Hülse weist ein Fenster auf, damit das Detektionslicht von dem Lichtemitter durch diesen dringbar ist, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Lichtemitter derart konfiguriert, dass er ein Infrarot-Detektionslicht aussendet, und der Lichtempfänger ist derart konfiguriert, dass er das reflektierte Infrarot-Detektionslicht empfängt.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die Hülse eine glatte Außenfläche auf, wodurch es für den Finger des Benutzers nicht erforderlich ist, eine relativ große Druckkraft auf die Hülse auszuüben, wodurch ein Wackeln der 3D-Zeichnungsanordnung verhindert wird.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, empfängt der Lichtempfänger nicht das Detektionslicht, wenn der Finger des Benutzers entfernt wird und der Fingerdetektor erkennt ein Entfernen des Fingers des Benutzers, wodurch der Steuerkreis den Betrieb des Filamentbewegungssystems stoppt.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die 3D-Zeichnungsanordnung ferner einen Trägerrahmen mit einem Rahmenkörper auf, der die Steuereinheit und das Filamentbewegungssystem trägt und die Hülse ist lösbar mit dem Rahmenkörper des Trägerrahmens gekoppelt. Die 3D-Zeichnungsanordnung ist derart konfiguriert, dass sie ohne einen Aktuator zum Steuern des Betriebs der 3D-Zeichnungsanordnung und ohne ein Gehäuse als Träger fungiert.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die 3D-Zeichnungsanordnung ferner eine Düsenbaugruppe auf, mit einer Düsenkappe und der mit der Düsenkappe zusammengebauten Heizvorrichtung und die Düsenkappe ist lösbar mit dem Rahmenkörper des Trägerrahmens gekoppelt.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die 3D-Zeichnungsanordnung ferner eine Düsenbaugruppe mit einer Düsenkappe und einer Ausstoßdüse auf, die einstückig mit der Düsenkappe ausgebildet ist. Die Düsenkappe ist lösbar mit dem Rahmenkörper des Trägerrahmens gekoppelt, um ein leichtes Auswechseln der Düsenbaugruppe zu ermöglichen, und die Heizvorrichtung weist ein Heizelement und ein Heizrohr auf, das in der Düsenkappe aufgenommen und mit der Ausstoßdüse ausgerichtet ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Filamentbewegungssystem einen Antriebsmotor und eine Filament-Bewegungsschaufel auf. Wenn der Antriebsmotor in Betrieb ist, wird die Filament-Bewegungsschaufel angetrieben, sich hin und her zu bewegen, um das Filament zu veranlassen, sich vorwärts zu bewegen, wenn sich die Filament-Bewegungsschaufel vorwärts bewegt.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Filamentbewegungssystem ferner einen Antriebsrahmen, einen Bewegungssteuermechanismus mit einer Antriebswelle, die mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist, und ein Steuerrad auf, das auf der Antriebswelle angeordnet ist, um mit dem Antriebsrahmen in Eingriff zu gelangen. Die Filament-Bewegungsschaufel ist auf dem Antriebsrahmen montiert und wenn die Antriebswelle durch den Antriebsmotor zur Drehung angetrieben wird, das Steuerrad zur Drehung angetrieben wird, um den Antriebsrahmen zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung anzutreiben, was die Filament-Bewegungsschaufel zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung antreibt.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Filament-Bewegungsschaufel schräg an dem Antriebsrahmen befestigt.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Steuerrad eine vordere Antriebsfläche mit mindestens einer vorderen Spitzenposition, mindestens einer vorderen Talposition und mindestens zwei vorderen Übergangsflächen zwischen der vorderen Spitzenposition und der vorderen Talposition, und eine hintere Antriebsfläche mit mindestens einer hinteren Spitzenposition, mindestens einer hinteren Talposition und mindestens zwei hinteren Übergangsflächen zwischen der hinteren Spitzenposition und der hinteren Talposition auf. Der Antriebsrahmen weist eine vordere Eingriffsfläche und eine hintere Eingriffsfläche auf und eine Eingriffsnut ist zwischen der vorderen Eingriffsfläche und der hinteren Eingriffsfläche definiert. Das Steuerrad ist teilweise in der Eingriffsnut angeordnet und die vordere Antriebsfläche des Steuerrads ist derart angeordnet, dass sie in Kontakt mit der vorderen Eingriffsfläche des Antriebsrahmens steht, um den Antriebsrahmen vorwärts zu bewegen, und die hintere Antriebsfläche des Steuerrads ist derart angeordnet, dass sie in Kontakt mit der hinteren Eingriffsfläche des Antriebsrahmens steht, um den Antriebsrahmen anzutreiben, sich rückwärts zu bewegen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Filamentbewegungssystem eine Vielzahl von Steuerrädern, eine Vielzahl von Filament-Bewegungsschaufeln und eine Vielzahl von Antriebsrahmen auf, um das Filament wechselweise vorwärts zu bewegen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Antriebsrahmen ferner ein elastisches Halteelement auf, das die Filament-Bewegungsschaufel in einem elastischen Kontakt mit dem Filament hält.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Filamentbewegungssystem ferner eine Schaufelbewegungsbaugruppe zum Bewegen der Filament-Bewegungsschaufel und zur Trennung der Filament-Bewegungsschaufel von dem Filament, so dass das Filament aus der Zufuhrpassage herausziehbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung eine 3D-Zeichnungsbaugruppe zum Fördern eines Filaments und zum lösbaren Koppeln mit einer Hülse bereit, um eine 3D-Zeichnungsanordnung bereitzustellen, die derart konfiguriert ist, dass sie ohne einen Aktuator zum Steuern des Betriebs der 3D-Zeichnungsanordnung und ohne ein Gehäuse als Träger fungiert. Die 3D-Zeichnungsbaugruppe weist auf:

einen Trägerrahmen mit einem Rahmenkörper;
eine Steuereinheit, die auf dem Rahmenkörper des Trägerrahmens getragen ist;
ein Filamentbewegungssystem, das auf dem Rahmenkörper des Trägerrahmens getragen ist; und
eine Zufuhrpassage, die auf dem Rahmenkörper des Trägerrahmens getragen ist und das Filament ist unter Steuerung der Steuereinheit durch das Filamentbewegungssystem entlang der Zufuhrpassage vorwärts bewegbar, wobei durch die Abstützung des Rahmenkörpers des Trägerrahmens die Hülse nicht zum Befestigen und Montieren der Steuereinheit, des Filamentbewegungssystems und der Zufuhrpassage verwendet werden muss.

Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Rahmenkörper einen Hauptkörper zum Tragen der Steuereinheit und einen hinteren Sitzabschnitt zum Tragen des Filamentbewegungssystems auf.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das Filamentbewegungssystem ein Trägergehäuse, die Zufuhrpassage ein Zufuhrrohr und ein Förderrohr auf. Das Zufuhrrohr und das Förderrohr, die entlang einer Längsrichtung der 3D-Zeichnungsbaugruppe angeordnet sind, verlaufen durch das tragende Gehäuse des Filamentbewegungssystems hindurch und der hintere Sitzabschnitt des Rahmenkörpers weist eine Sitznut auf und das Trägergehäuse ist an der Sitznut des Rahmenkörpers gestützt oder getragen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist der Hauptkörper des Rahmenkörpers eine Beförderungsnut auf und das Förderrohr ist in der Beförderungsnut angeordnet.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hat das Trägergehäuse einen Aktionshohlraum, einen Zufuhrkanal zum Anbringen des Zufuhrrohrs und einen Förderkanal zum Anbringen des Förderrohrs. Der Zufuhrkanal und der Förderkanal stehen mit dem Aktionshohlraum in Verbindung, der zwischen dem Zufuhrrohr und dem Förderrohr ausgebildet ist, um einen Teil des Filaments für das Filamentbewegungssystem freizulegen, um das Filament vorwärts zu bewegen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Rahmenkörper des Trägerrahmens derart konfiguriert, dass die 3D-Zeichnungsbaugruppe mit den Hülsen verschiedener Konfigurationen koppelbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung eine 3D-Zeichnungsanordnung zur Erwärmung und zur Erzeugung eines geschmolzenen Materialflusses durch ein Filament bereit, mit
einer Zufuhrpassage;
einer Heizvorrichtung;
einem Filamentbewegungssystem mit einer Filament-Bewegungsschaufel; und
einer Steuereinheit. Das Filamentbewegungssystem ist unter der Steuerung der Steuereinheit in Betrieb, um die Filament-Bewegungsschaufel derart anzutreiben, dass sie sich vor- und zurückbewegt, um das Filament entlang der Zufuhrpassage zu der Heizvorrichtung zu führen, so dass das Filament durch die Heizvorrichtung erhitzt und geschmolzen wird, um den geschmolzenen Materialfluss zu erzeugen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung eine 3D-Zeichnungsanordnung zum Fördern eines Filaments bereit, mit
einer Hülse;
einem in der Hülse angeordneten Filamentbewegungssystem; und
einer Steuereinheit, die einen Steuerkreis und einen Detektorsensor aufweist, der in der Hülse angeordnet und verborgen ist. Wenn der Detektorsensor ein Detektionssignal an den Steuerkreis sendet, startet der Steuerkreis den Betrieb des Filamentbewegungssystems, um das Filament zu fördern.
Der Detektorsensor ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Mikrowellenradarsensor, einem pyroelektrischen Infrarotsensor, einem Hall-Sensor, einem Magnetowiderstandssensor, einem Magnetoimpedanzsensor, einem Verschiebungswandler und einem Gyrosensor besteht, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems zu starten oder zu stoppen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die vorliegende Erfindung eine 3D-Zeichnungsanordnung zur Steuerung der Bewegung eines Filaments bereit, mit
einer Hülse;
einem in der Hülse angeordneten Filamentbewegungssystem; und
einer Steuereinheit, die einen Steuerkreis und ein in der Hülse angeordnetes Mikrofon aufweist. Das Mikrofon erfasst die Stimme eines Benutzers, um den Steuerkreis zu aktivieren, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems und dadurch die Bewegung des Filaments zu steuern.
Nicht Teil der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer 3D-Zeichnungsanordnung, das die folgenden Schritte aufweist:

(a) Zusammenbauen einer 3D-Zeichnungsbaugruppe, die einen Trägerrahmen mit einem Rahmenkörper, einen am Rahmenkörper getragenen Zufuhrkanal, ein am Rahmenkörper gelagertes Filamentbewegungssystem und eine am Rahmenkörper getragene Steuereinheit aufweist; und
(b) Lösbares Aufziehen einer Hülse auf die 3D-Zeichnungsbaugruppe, um die 3D-Zeichnungsbaugruppe zu umschließen.

Nicht Teil der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs einer 3D-Zeichnungsanordnung, das die folgenden Schritte aufweist:

(A) Aussenden eines Detektionslichts; und
(B) Starten des Betriebs eines Filamentbewegungssystems, um ein Filament vorwärts zu bewegen als Reaktion auf den Empfang des von einem Finger des Benutzers reflektierten Detektionslichts.

Das Verfahren, welches nicht Teil der Erfindung ist, kann einen zusätzlichen Schritt des Anhaltens des Betriebs des Filamentbewegungssystems aufweisen, wenn ein Lichtempfänger das Detektionslicht nicht empfängt.
Weitere Ziele und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A ist eine perspektivische Ansicht auf einen herkömmlichen 3D-Zeichenstift.
1B ist eine perspektivische Ansicht, die ein Getriebe des herkömmlichen 3D-Zeichenstifts aus der 1A zeigt.
2 ist eine perspektivische Seitenansicht einer 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Explosionsdarstellung der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4A ist eine Explosionsdarstellung der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der obigen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die austauschbare Hülsen aufweist.
4B ist eine Explosionsdarstellung der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine austauschbare Hülse mit einer Vielzahl von Hülsenabschnitten aufweist.
5A ist eine perspektivische Seitenansicht, die eine erste alternative Ausführungsform der Hülse der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5B ist eine perspektivische Seitenansicht, die eine zweite alternative Ausführungsform der Hülse der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der obigen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5C ist eine perspektivische Seitenansicht, die eine dritte alternative Ausführungsform der Hülse der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine perspektivische Seiten-Teilansicht, die eine 3D-Zeichnungsbaugruppe der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der obigen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, mit der Hülse, die entlang der Schnittgeraden A-A der 2 geschnitten ist.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die die 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die in eine Hand eines Benutzers gesetzt ist.
8 ist eine seitliche Querschnittansicht entlang der Schnittgeraden B-B der 7, die die Erfassung eines Fingers des Benutzers durch einen Fingerdetektor der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine weitere Explosionsansicht der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Filamentbewegungssystems der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der obigen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11A und 11 B sind jeweils Explosionsansichten des Filamentbewegungssystems der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine weitere Explosionsansicht des Filamentbewegungssystems der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13A und 13B sind jeweils vergrößerte perspektivische Seitenansichten, die einen Bewegungssteuermechanismus des Filamentbewegungssystems der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
14 ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht, die den Eingriff zwischen dem Bewegungssteuermechanismus und vier Filamentbewegungsbaugruppen des Filamentbewegungssystems der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
15A und 15B sind schematische Seitenansichten, die das Filamentbewegungssystem der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Ausgangszustand zeigen.
16A und 16B sind schematische Seitenansichten, die das Filamentbewegungssystem der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Viertel des Bewegungszyklus darstellen.
17A und 17B sind jeweils schematische Seitenansichten, die das Filamentbewegungssystem der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in zwei Vierteln des Bewegungszyklus zeigen.
18A und 18B sind schematische Seitenansichten, die das Filamentbewegungssystem der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in drei Vierteln des Bewegungszyklus zeigen.
19A und 19B sind schematische Seitenansichten, die das Filamentbewegungssystem der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem Ende des Bewegungszyklus zeigen.
20A ist eine schematische Seitenansicht, die eine Schaufelbewegungsbaugruppe des Filamentbewegungssystems der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20B ist eine schematische Seitenansicht, die die Schaufelbewegungsbaugruppe des Filamentbewegungssystems der 3D-Zeichnungsanordnung zeigt, die betrieben wird, um ein Filament gemäß der obigen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu entnehmen.
21 ist eine Explosionsansicht, die eine 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist eine perspektivische Seitenansicht zur Veranschaulichung der 3D-Zeichnungsanordnung gemäß der obigen ersten alternativen Ausführungsform der obigen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die lösbar mit verschiedenen Düsenbaugruppen gekoppelt ist.
23 ist eine Querschnittansicht entlang der Schnittgeraden C-C der 22.
24 ist eine perspektivische Seitenansicht, die eine 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
25 ist eine Querschnittansicht entlang der Schnittgeraden D-D der 24.
26 ist eine perspektivische Seitenansicht, die eine 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer dritten alternativen Ausführungsform der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung soll es der Fachperson ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen und zu verwenden. Bevorzugte Ausführungsformen sind in der folgenden Beschreibung nur als Beispiele vorgesehen und Modifikationen sind den Fachpersonen offensichtlich. Die in der folgenden Beschreibung definierten allgemeinen Prinzipien können auch auf andere Ausführungsformen, Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und Anwendungen angewendet werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die Fachperson sollte verstehen, dass in der Offenbarung der vorliegenden Erfindung Begriffe wie „längs“, „seitlich“, „oben“, „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „senkrecht“, „horizontal“, „oben“, „unten“, „innen“, „außen“ usw. die Beziehungen von Richtungen oder Positionen angeben, welche auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beziehungen von Richtungen oder Positionen basieren, welche nur dazu dienen, Beschreibungen der vorliegenden Erfindung zu erleichtern und zu vereinfachen, und dienen nicht dazu, anzuzeigen oder zu implizieren, dass die genannte Vorrichtung oder das Element auf die spezifische Richtung beschränkt ist oder in der spezifischen Richtung betrieben oder konfiguriert ist. Daher sind die oben genannten Begriffe nicht als Einschränkungen der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
Unter Bezugnahme der 2 bis 20B ist eine 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Fördern und Schmelzen eines Filaments 1 dargestellt, um einen geschmolzenen Materialfluss bereitzustellen, der zur Erzeugung eines 3D-Objekts verwendet wird. Die 3D-Zeichnungsanordnung weist eine 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 auf, mit einem Trägerrahmen 10, einer Zufuhrpassage 20, einer Steuereinheit 30, einem Filamentbewegungssystem 40 und einer Heizvorrichtung 50. Der Trägerrahmen 10 ist dafür vorgesehen, die Komponenten der 3D-Zeichnungsanordnung zu tragen, die Zufuhrpassage 20 stellt einen Weg zum Führen der Bewegung des Filaments 1 bereit, die Steuereinheit 30 ist dafür vorgesehen, den Betrieb der 3D-Zeichnungsanordnung zu steuern, und das Filamentbewegungssystem 40 ist dafür vorgesehen, das Filament 1 dazu anzutreiben, sich vorwärts in Richtung der Heizvorrichtung 50 zu bewegen, welche dafür vorgesehen ist, das Filament 1 zu erhitzen und zu schmelzen, um den geschmolzenen Materialfluss bereitzustellen, der zum Erzeugen des 3D-Objekts verwendet wird.
Das Filament 1 ist ein festes, heiß-schmelzendes Material, wie z.B. PLA (Polymilchsäure) oder ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), das durch die Heizvorrichtung 50 erhitzt und geschmolzen wird und zur Bildung des 3D-Objekts extrudiert und abgekühlt wird. Die Heizvorrichtung 50 weist ein Heizelement 51, das elektrisch mit der Steuereinheit 30 verbunden ist und das Filament 1 mittels elektrischem Erhitzen erwärmt, und ein Heizrohr 52 auf, das mit der Zufuhrpassage 20 in Eingriff steht, um das Filament 1 aus der Zufuhrpassage 20 aufzunehmen. Das Heizelement 51 ist um das Heizrohr 52 herum angeordnet. Es ist ersichtlich, dass das Heizelement 51 ein Heizwiderstandsdraht, ein Heizfilm, ein metallkeramisches Heizelement (MCH), ein PTC-Heizelement oder dergleichen sein kann. Darüber hinaus, kann die 3D-Zeichnungsanordnung dieser Ausführungsform eine Ausstoßdüse 53 aufweisen, die einstückig mit dem Heizrohr 52 ausgebildet ist, um den geschmolzenen Materialstrom zu extrudieren. Die Heizvorrichtung 50 kann ferner einen Temperaturdetektor 54 aufweisen, der auf dem Heizelement 51 angeordnet ist, um dessen Temperatur zu erfassen, so dass die Steuerung des Heizvorgangs des Heizelements 51 durch die Steuereinheit 30 erleichtert ist.
Wie in den 2 bis 8 der Zeichnungen gezeigt ist, weist die Steuereinheit 30 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform einen Steuerkreis 31, einen Fingerdetektor 32, der elektrisch mit dem Steuerkreis 31 verbunden und an dem Steuerkreis 31 angebracht ist, um einen Finger des Benutzers mithilfe des Fingerdetektors 32 zu erfassen, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40 zu steuern, und ein Leistungsmodul 33 auf, das elektrisch mit dem Steuerkreis 31 verbunden ist. Mit anderen Worten, wie in den 7 und 8 der Zeichnungen gezeigt ist, sendet der Fingerdetektor 32 ein Detektionssignal an den Steuerkreis 31, wenn der Finger des Benutzers über dem Fingerdetektor 32 platziert und von dem Fingerdetektor 32 erfasst wird und der Steuerkreis 31 startet den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40, um das Filament 1 anzuregen, sich entlang der Zufuhrpassage 20 in Richtung der Heizvorrichtung 50 vorwärts zu bewegen. Wenn der Finger des Benutzers von der Position oberhalb des Fingerdetektors 32 entfernt wird, sendet der Fingerdetektor 32 ein Freigabesignal an den Steuerkreis 31, und der Steuerkreis 31 stoppt den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40, um die Vorwärtsbewegung des Filaments 1 zu stoppen.
Genauer gesagt, weist der Fingerdetektor 32 dieser Ausführungsform einen Lichtemitter 321 zum Emittieren eines Detektionslichts und einen Lichtempfänger 322 zum Empfangen des Detektionslichts auf, das von dem Finger des Benutzers reflektiert wird. Das Detektionslicht kann ein rotes Licht oder ein Infrarotlicht sein. Das Leistungsmodul 33 kann eine wieder aufladbare Batterie aufweisen, die den Steuerkreis 31 und das Filamentbewegungssystem 40 mit Strom versorgt. Alternativ ist das Leistungsmodul 33 derart angepasst, um an eine externe Stromquelle angeschlossen zu werden, so dass die externe Stromquelle in der Lage ist, den Steuerkreis 31 und das Filamentbewegungssystem 40 über das Leistungsmodul 33 mit elektrischer Energie zu versorgen.
Dementsprechend wenn das Leistungsmodul 33 die wieder aufladbare Batterie aufweist, kann der Steuerkreis 31 mit einem Schalter versehen sein, der den Steuerkreis 31 elektrisch mit der wieder aufladbaren Batterie verbindet, so dass, wenn der Schalter eingeschaltet ist, der Fingerdetektor 32 in Betrieb ist, welcher elektrisch mit dem Steuerkreis 31 verbunden ist, um dem Lichtemitter 321 zu ermöglichen, das Detektionslicht zu senden. Alternativ wenn das Leistungsmodul 33 elektrisch mit der externen Stromquelle verbunden ist, liefert die externe Stromquelle sofort und automatisch die elektrische Energie an den Steuerkreis 31 und den Fingerdetektor 32, so dass der Fingerdetektor 32 durch die externe Stromquelle mit Strom versorgt wird, um automatisch seinen Betrieb zu starten und den Lichtemitter 321 zu aktivieren, um das Detektionslicht zu senden. Wenn der Finger des Benutzers über dem Fingerdetektor 32 positioniert ist, wird das Detektionslicht von dem Finger des Benutzers reflektiert und in Richtung des Lichtempfängers 322 projiziert und wenn eine ausreichende Menge des Detektionslichts von dem Lichtempfänger 322 empfangen wird, sendet der Fingerdetektor 32 das Detektionssignal an den Steuerkreis 31, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40 zu starten und das Filament 1 anzutreiben, sich entlang der Zufuhrpassage 20 in Richtung der Heizvorrichtung 50 zu bewegen. Wenn der Finger des Benutzers aus der Position über dem Fingerdetektor 32 entfernt wird, empfängt der Lichtempfänger 322 das vom Lichtemitter 321 ausgesendete Detektionslicht nicht, woraufhin der Fingerdetektor 32 das Freigabesignal an den Steuerkreis 31 sendet und der Steuerkreis 31 stoppt den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40, um die Vorwärtsbewegung des Filaments 1 zu stoppen.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform, wie sie in den 3 bis 5C der Zeichnungen gezeigt ist, kann die 3D-Zeichnungsanordnung ferner eine Hülse 60 aufweisen, die eine abnehmbare Schutzhülse ist, die über die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 gestülpt ist. Die Hülse 60 besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, welches das vom Lichtemitter 321 ausgesendete Detektionslicht durchlässt, um die Präsenz des Fingers des Benutzers zu erfassen. Das lichtdurchlässige Material der Hülse 60 kann aus einem Material bestehen, das das Detektionslicht, bspw. das Infrarotlicht, durchlässt oder das lichtdurchlässige Material der Hülse 60 besteht aus einem transparenten Kunststoffmaterial wie PS (Polystyrol), PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PC (Polycarbonat).
Wenn der Fingerdetektor 32 eingeschaltet ist, wie in 8 der Zeichnungen gezeigt ist und der Finger des Benutzers auf die Hülse 60 oberhalb des Fingerdetektors 32 gelegt wird, dringt das von dem Lichtemitter 321 ausgesendete Detektionslicht durch die Hülse 60 und erreicht den Finger des Benutzers, so dass das Detektionslicht von dem Finger des Benutzers reflektiert wird und in Richtung des Lichtempfängers 322 projiziert wird, so dass der Steuerkreis 31 den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40 startet. Wenn der Finger des Benutzers von der Hülse 60 entfernt wird, wird das Detektionslicht durch die Hülse 60 hindurchgehen und in einen äußeren Bereich an einer Außenseite der 3D-Zeichnungsanordnung projiziert, woraufhin der Steuerkreis 31 den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40 stoppt.
Eine Fachperson sollte verstehen, dass, wenn der Fingerdetektor 32 eingeschaltet ist, der Lichtemitter 321 derart konfiguriert sein kann, dass er kontinuierlich das Detektionslicht aussendet, wenn der Fingerdetektor 32 und der Lichtempfänger 322 dementsprechend kontinuierlich das reflektierte Detektionslicht erfassen oder der Lichtemitter 321 kann derart konfiguriert sein, dass er das Detektionslicht in einem vorbestimmten Zeitintervall aussendet und der Lichtempfänger 322 entsprechend das reflektierte Detektionslicht in dem vorbestimmten Zeitintervall empfängt und erfasst, und entsprechend kann der Fingerdetektor 32 derart konfiguriert sein, dass er eine Entscheidung darüber trifft, ob der Lichtempfänger 322 das reflektierte Detektionslicht in dem vorbestimmten Zeitintervall empfangen hat, um zu bestimmen, ob das Detektionssignal oder das Freigabesignal gesendet werden soll.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform, wenn der Fingerdetektor 32 die Präsenz des Fingers des Benutzers über dem Fingerdetektor erkennt, beginnt die 3D-Zeichnungsanordnung zu arbeiten, um den geschmolzenen Materialfluss zur Erzeugung des 3D-Objekts auszugeben, so dass die Platzierung auf dem oder das Entfernen des Fingers des Benutzers vom Fingerdetektor den Betrieb des Filamentbewegungssystems steuert, so dass die 3D-Zeichnungsanordnung einfach bedienbar ist. Darüber hinaus, ist es nicht erforderlich, dass der Benutzer eine relativ große Druckkraft auf die Hülse 60 durch seinen Finger auszuüben, der Finger des Benutzers kann sogar keinen Kontakt mit der Hülse 60 haben, so dass das Wackeln der 3D-Zeichnungsanordnung vermeidbar ist, das durch das Drücken des Fingers des Benutzers resultiert. Somit ist die Zeichnungstrajektorie des geschmolzenen Materialflusses zur Erzeugung des 3D-Objekts durch den Benutzer präzise steuerbar.
Darüber hinaus ist die Hülse 60, die vorzugsweise derart geformt ist, dass sie ein äußeres Erscheinungsbild wie ein Stift hat, und nicht mit irgendwelchen Tasten oder Aktuatoren ausgestattet ist, so dass eine glatte Außenfläche 61 der Hülse 60 bereitstellbar ist, um mit ästhetischen und dekorativen Mustern bemalt zu werden, um das äußere ästhetische Erscheinungsbild der 3D-Zeichnungsanordnung zu verbessern, die als 3D-Zeichenstift ausgeführt ist. Die glatte Außenfläche 61 der Hülse 60 ermöglicht es, die 3D-Zeichnungsanordnung derart zu konfigurieren, dass sie eher wie ein Zeichenstift aussieht.
In Bezug auf 4A der Zeichnungen, da keine Tasten oder Aktuatoren auf der Hülse 60 montiert werden müssen, ist es nur erforderlich die Hülse 60 der vorliegenden Erfindung auf die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 der 3D-Zeichnungsanordnung zu schieben, so dass die Montage und das Auswechseln der Hülse 60 auf der 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 einfach gestaltet ist. Dementsprechend können Hülsen 60 mit unterschiedlichen Größen oder Hülsen 60 mit unterschiedlichen Konfigurationen und unterschiedlichen Dekorationsmustern lösbar auf die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 aufgesteckt werden, um das Auswechseln der abnehmbaren Hülsen 60 zu erleichtern.
In Bezug auf 4B der Zeichnungen kann die abnehmbare Hülse 60 eine Vielzahl von Hülsenabschnitten 65 aufweisen, die miteinander verbindbar sind, so dass der Benutzer in der Lage ist, einen beliebigen Hülsenabschnitt 65 zu ersetzen, so dass die gesamte Konfiguration der Hülse 60 änderbar ist.
Des Weiteren sollte bei dem herkömmlichen 3D-Zeichenstift das Gehäuse 2 aus zwei miteinander montierten Gehäusehälften bestehen und die Düsenbaugruppe 3, der Motor 4 und das Getriebe 5 sind alle am Gehäuse 2 montiert. So sollte gleich zu Beginn der Herstellung des herkömmlichen 3D-Zeichenstifts eine erste Gehäusehälfte befestigt werden, um den Motor 4 und das Räderwerk 5 zu montieren, und nachdem die Komponenten befestigt und zusammengebaut sind, wird eine zweite Gehäusehälfte auf die erste Gehäusehälfte montiert, um das gesamte Gehäuse 2 zur Aufnahme des Motors 4 und des Getriebes 5 zu bilden und die Verbindung der Düsenbaugruppe 3 mit dem Gehäuse 2 zu ermöglichen. Andererseits, ermöglicht die Ausgestaltung der abnehmbaren Hülse 60 dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die einfache Herstellung der 3D-Zeichnungsanordnung. Mit anderen Worten können die Komponenten der 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 zusammengebaut und auf dem Trägerrahmen 10 getragen werden, dann wird die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 von der Hülse 60 ummantelt, so dass die abnehmbare Hülse 60 der vorliegenden Erfindung nicht für den Zusammenbau der Komponenten der 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 erforderlich ist und somit ist sie an der 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 zusammenbaubar, nachdem alle Komponenten in deren Position installiert worden sind.
Da die Hülse 60 die gesamte glatte Außenfläche 61 aufweist, wird auch die Wasserdichtigkeit der 3D-Zeichnungsanordnung verbessert. Mit anderen Worten kann Wasser nicht so leicht in den Steuerkreis 31 der Steuereinheit 30 in einem inneren Hohlraum der Hülse 60 gelangen, da kein Spalt in der glatten Außenfläche 61 der Hülse 60 ausgebildet ist.
Wie in 2 der Zeichnungen dargestellt ist, ist die Hülse 60 aus dem transparenten Material herstellbar und der Benutzer ist in der Lage, die innere Struktur der 3D-Zeichnungsanordnung zu sehen und die Bewegung des Filaments 1 kann auch vom Benutzer gesehen werden, wenn die Zufuhrpassage 20 derart konfiguriert ist, dass sie das Filament 1 teilweise freilegt, so dass der Benutzer den Betrieb der 3D-Zeichnungsanordnung sehen kann, welcher das Filament 1 drängt sich vorwärts zu bewegen.
Wie in 5A der Zeichnungen gezeigt ist, kann die Hülse 60 in einer ersten alternativen Ausführungsform aus einem transparenten Material ausgebildet und mit einem Indikator 62 versehen sein, welcher einen Platzierungsbereich 63 zum Anzeigen der Position angibt, die zum Platzieren des Fingers des Benutzers vorgesehen ist. Der Indikator 62 kann eine Markierungslinie sein, die in einer kreisförmigen, rechteckigen oder dreieckigen Form ausgebildet ist und der Platzierungsbereich 63 ist innerhalb der Markierungslinie des Indikators 62, oberhalb des Fingerdetektors 32 festgelegt, um mit dem Fingerdetektor 32 ausgerichtet zu sein.
Wie in 5B der Zeichnungen gezeigt ist, kann die Hülse 60 in einer zweiten alternativen Ausführungsform mit einem Platzierungsbereich 63 versehen sein, der aus einem lichtdurchlässigen Material, wie z. B. einem transparenten Material, hergestellt ist, um die Position anzuzeigen, die zum Platzieren des Fingers des Benutzers vorgesehen ist. Der Platzierungsbereich 63 ist oberhalb des Fingerdetektors 32 angeordnet, um mit dem Fingerdetektor 32 ausgerichtet zu sein, so dass das von dem Lichtemitter 321 ausgesendete Detektionslicht hindurchgeht und von dem Finger des Benutzers reflektiert wird, wenn der Finger des Benutzers auf dem Platzierungsbereich 63 platziert ist. Dementsprechend kann der gesamte Körper der Hülse 60 aus einem undurchsichtigen Material hergestellt sein, während nur der Platzierungsbereich 63 aus dem transparenten Material hergestellt ist.
Wie in 5C der Zeichnungen gezeigt ist, kann die Hülse 60 in einer dritten alternativen Ausführungsform mit einem Fenster 64 versehen sein, das mit dem Fingerdetektor 32 ausgerichtet ist. Dementsprechend wird, wenn der Finger des Benutzers über dem Fenster 64 platziert ist, das von dem Lichtemitter 321 ausgesendete Detektionslicht durch das Fenster 64 dringen und von dem Finger des Benutzers reflektiert, so dass der Lichtempfänger 322 das von dem Finger des Benutzers reflektierte Detektionslicht empfängt, wodurch der Steuerkreis 31 das Filamentbewegungssystem 40 aktiviert. Dementsprechend ist der gesamte Körper der Hülse 60 in dieser dritten alternativen Ausführungsform aus einem undurchsichtigen Material herstellbar.
Gemäß dieser in den 3 und 9 der Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsform, weist der Trägerrahmen 10 einen Rahmenkörper 11 auf und die Steuereinheit 30 ist auf dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 montiert und nicht mit der Hülse 60 zusammengebaut. Der Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 ist konfiguriert, um die Steuereinheit 30 zu tragen. Darüber hinaus kann das Filamentbewegungssystem 40 dieser bevorzugten Ausführungsform auch von dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 getragen werden. Wenn die Hülse 60 nicht auf der 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 montiert ist, ist die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 bereits funktionstüchtig das Filament 1 zuzuführen und das Filament 1 zu schmelzen, um den dosierten Filamentfluss zum Zeichnen und Erzeugen des 3D-Objekts bereitzustellen.
Wie in den 3 und 9 der Zeichnungen gezeigt ist, ist der Steuerkreis 31 der Steuereinheit 30 eine Leiterplatte, die auf dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 angebracht und getragen ist. Das Filamentbewegungssystem 40 weist ein Trägergehäuse 41 auf, das ebenfalls auf dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 anbringbar und tragbar ist, so dass die Steuereinheit 30 und das Filamentbewegungssystem 40 alle auf dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 montiert sind.
Wie in 9 der Zeichnungen dargestellt ist, weist die Zufuhrpassage 20 ein Zufuhrrohr 21 und ein Förderrohr 22 zum Führen der Bewegung des Filaments 1 auf. Ein vorderes Ende des Filaments 1 ist durch ein Einlassende 211 des Zufuhrrohrs 21 in das Zufuhrrohr 21 einführbar und durch ein Auslassende 212 des Zufuhrrohrs 21 aus dem Zufuhrrohr 21 ausführbar und das vordere Ende des Filaments 1 ist durch ein Einlassende 221 des Förderrohrs 22 in das Förderrohr 22 eintretbar und anschließend durch ein Auslassende 222 des Förderrohrs 22 aus dem Förderrohr 22 austretbar, so dass das vordere Ende des Filaments 1 schließlich in das Heizrohr 52 der Heizvorrichtung 50 eingeführt wird.
Der Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 weist einen Hauptkörper 111 auf, der eine Fördernut 1111 definiert, sowie einen Hinterabschnitt 112, der eine Sitzrille 1121 definiert, und einen Frontendabschnitt 113, der einen inneren Kanal 1131 definiert. Der Hauptkörper 111, der Hinterabschnitt 112 und der Frontendabschnitt 113 sind miteinander verbunden und sind vorzugsweise einstückig ausgebildet. Der Steuerkreis 31 der Steuereinheit 30 ist am Hauptkörper 111 des Rahmenkörpers 11 angeordnet. Das Förderrohr 22 der Zufuhrpassage 20 ist in der Fördernut 1111 des Hauptkörpers 111 des Rahmenkörpers 11 angeordnet, der Frontendabschnitt 113 des Rahmenkörpers 11 weist den inneren Kanal 1131 auf, der mit der Fördernut 1111 in Verbindung steht, um den Durchlauf des Filaments 1 zu ermöglichen und auch die Bewegung des Filaments 1 entlang der inneren Fördernut 1111 und des inneren Kanals 1131 einzuschränken, um die unerwünschte Abweichungsbewegung des Förderrohrs 22 der Zufuhrpassage 20 zu verhindern.
Das Trägergehäuse 41 des Filamentbewegungssystems 40, das an der Sitzrille 1121 des Hinterabschnitts 112 des Rahmenkörpers 11 getragen ist, lässt das Auslassende 212 des Zufuhrrohrs 21 der Zufuhrpassage 20 durchlaufen und lässt das Einlassende 221 des Förderrohrs 22 der Zufuhrpassage 20 durchlaufen, so dass das Zufuhrrohr 21 und das Förderrohr 22 der Zufuhrpassage 20 mit dem Trägergehäuse 41 des Filamentbewegungssystems 40 zusammensetzbar sind.
Das Filamentbewegungssystem 40 kann so ausgeführt sein, dass es einen Zahnradantriebsmechanismus oder einen Schraubenantriebsmechanismus zum Vorwärtsbewegen des Filaments 1 aufweist. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform, wie sie in den 10 bis 19B der Zeichnungen gezeigt ist, weist das Filamentbewegungssystem 40 einen Antriebsmotor 42, einen Bewegungssteuermechanismus 4 3 und eine Filamentbewegungsbaugruppe 44 auf. Dabei sind der Antriebsmotor 42, der Bewegungssteuermechanismus 43 und die Filamentbewegungsbaugruppe 44 in dem Trägergehäuse 41 montiert.
In dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Filamentbewegungsbaugruppe 44 eine Filament-Bewegungsschaufel 441 und einen Antriebsrahmen 442 auf, um die Filament-Bewegungsschaufel 441 schräg zu montieren. Die Filament-Bewegungsschaufel 441 wird durch den Antriebsrahmen 441, den Bewegungssteuermechanismus 43 und den Antriebsmotor 42 angetrieben, um sich hin- und herzubewegen, so dass das Filament 1 nach vorne bewegt wird.
Genauer gesagt, weist der Bewegungssteuermechanismus 43 eine Antriebswelle 431, die betriebsmäßig mit dem Antriebsmotor 42 gekoppelt ist, und ein Steuerrad 432 auf, das auf der Antriebswelle 431 montiert ist, um von der Antriebswelle 431 in Drehung versetzt zu werden, wenn der Antriebsmotor 42 in Betrieb ist, um die Antriebswelle 431 in Drehung zu versetzen. Der Antriebsrahmen 442 ist mit dem Steuerrad 432 so verbunden, dass die Drehbewegung des Steuerrads 432 den Antriebsrahmen 442 dazu antreibt, sich wiederholt vor und zurück zu bewegen, so dass die geneigte Filament-Bewegungsschaufel 441 gleichzeitig dazu angetrieben wird, sich zusammen mit dem Antriebsrahmen 442 zu bewegen, um das Filament 1 vorwärts zu bewegen, wenn sich die Filament-Bewegungsschaufel 441 nach vorne bewegt.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Filament-Bewegungsschaufel 441 so antreibbar, dass sie sich vor- und zurückbewegt, um den Vorschub des Filaments 1 zu erzielen. Die Filament-Bewegungsschaufel 441 hat ein Kontaktende 4411, das für einen Reibungskontakt mit dem Filament 1 geeignet ist und in eine äußere Oberfläche des Filaments 1 schneiden kann, um das Filament 1 vorwärts zu bewegen, wenn die Filament-Bewegungsschaufel 441 angetrieben wird, sich vorwärts zu bewegen. Da die Filament-Bewegungsschaufel 441 schräg ausgefahren ist und ein spitzer Winkel zwischen der Filament-Bewegungsschaufel 441 und dem Filament 1 vorliegt, ist die Filament-Bewegungsschaufel 441 während der Rückwärtsbewegung der Filament-Bewegungsschaufel 441 so konfiguriert, dass sie das Filament 1 nicht dazu antreibt, sich rückwärts zu bewegen, so dass während eines Bewegungszyklus der Filament-Bewegungsschaufel 441 das Filament 1 dazu angetrieben werden kann, sich mit einer vorbestimmten Distanz vorwärts zu bewegen.
Genauer gesagt, wie in den 13A und 13B der Zeichnungen gezeigt ist, weist das Steuerrad 432 eine vordere Antriebsfläche 4321 und eine hintere Antriebsfläche 4322 an zwei gegenüberliegenden Seiten auf. Der Antriebsrahmen 442 hat eine Eingriffsnut 4423 und weist eine vordere Eingriffsfläche 4421 und eine hintere Eingriffsfläche 4422 an den beiden gegenüberliegenden Seiten der Eingriffsnut 4423 auf. Das Steuerrad 432 ist teilweise in der Eingriffsnut 4423 des Antriebsrahmens 442 angeordnet, um den Antriebsrahmen 442 anzutreiben und wiederholt vor und zurück zu bewegen.
Die vordere Antriebsfläche 4321 ist eine gekrümmte Fläche mit mindestens einer vorderen Spitzenposition 43211, mindestens einer vorderen Talposition 43212 und mindestens zwei vorderen Übergangsflächen 43213 zwischen der vorderen Spitzenposition 43211 und der vorderen Talposition 43212. Die hintere Antriebsfläche 4322 ist eine gekrümmte Fläche mit mindestens einer hinteren Spitzenposition 43221, mindestens einer hinteren Talposition 43222 und mindestens zwei hinteren Übergangsflächen 43223 zwischen der hinteren Spitzenposition 43221 und der hinteren Talposition 43222. Jede der vorderen Übergangsflächen 43213 und der vorderen Übergangsflächen 43223 kann eine geneigte Fläche oder eine gekrümmte Fläche sein.
Vorzugsweise ist, nach dem Entfalten, jede der vorderen Übergangsflächen 43213 und der hinteren Übergangsflächen 43223 als eine parabolisch gekrümmte Fläche dargestellt, so dass das Steuerungsrad 432 den entsprechenden Antriebsrahmen 442 zur Bewegung antreibt, um eine Bewegung mit konstanter Beschleunigung zu erzeugen. Die Bewegung mit konstanter Beschleunigung kann förderlicher sein, um starre Stöße zu vermeiden und hat die Vorteile eines relativ kleinen Startdrehmoments und einer relativ großen Last.
Wenn der Antriebsmotor 42 die Antriebswelle 431 des Bewegungssteuermechanismus 43 zur Drehung antreibt, dreht sich auch das Steuerrad 432, so dass sich die vordere Spitzenposition 43211, die vordere Talposition 43212 und die vorderen Übergangsflächen 43213 der vorderen Antriebsfläche 4321 periodisch in die Eingriffsnut 4423 drehen, um mit der vorderen Eingriffsfläche 4421 des Antriebsrahmens 442 in Kontakt zu kommen, um den Antriebsrahmen 442 vorwärts zu bewegen, und die hintere Spitzenposition 43221, die hintere Talposition 43222 und die hinteren Übergangsflächen 43223 der hinteren Antriebsfläche 4322 drehen sich ebenfalls periodisch in die Eingriffsnut 4423, um in Kontakt mit der hinteren Eingriffsfläche 4422 des Antriebsrahmens 442 zu kommen, um den Antriebsrahmen 442 rückwärts zu bewegen.
Die vordere Spitzenposition 43211 der vorderen Antriebsfläche 4321 des Steuerrades 432 ist mit der hinteren Talposition 43222 der hinteren Antriebsfläche 4322 des Steuerrades 432 an zwei gegenüberliegenden Seiten des Steuerrades 432 ausgerichtet. Die vordere Talposition 43212 der vorderen Antriebsfläche 4321 des Steuerrads 432 ist mit der hinteren Spitzenposition 43221 der hinteren Antriebsfläche 4322 des Steuerrads 432 auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Steuerrads 432 ausgerichtet.
Genauer gesagt, wenn das Steuerrad 432 zum Drehen angetrieben wird und die Kontaktposition zwischen der vorderen Eingriffsfläche 4421 des Antriebsrahmens 442 und der vorderen Antriebsfläche 4321 des Steuerrads 432 sich allmählich von der vorderen Talposition 43212 zur vorderen Spitzenposition 43211 entlang einer der vorderen Übergangsflächen 43213 ändert, wird der Antriebsrahmen 422 von der vorderen Antriebsfläche 4321 des Steuerrads 432 geschoben und angetrieben, um in eine Position mit der größten Vorwärtsverschiebung bewegt zu werden. Gleichzeitig ändert sich die Kontaktposition zwischen der hinteren Eingriffsfläche 4422 des Antriebsrahmens 442 und der hinteren Antriebsfläche 4322 des Steuerrads 432 allmählich von der hinteren Spitzenposition 43221 zu der hinteren Talposition 43222 entlang einer der hinteren Übergangsflächen 43223 während dieses Zeitraums zum Vorwärtsbewegen des Antriebsrahmens 442, um die Filament-Bewegungsschaufel 441 anzutreiben, sich vorwärts zu bewegen und das Filament 1 anzuregen, sich vorwärts zu bewegen, um das Filament 1 in Richtung der Heizvorrichtung 50 zu führen.
Wenn das Steuerrad 432 kontinuierlich zur Drehung angetrieben ist, ändert sich die Kontaktposition zwischen der hinteren Eingriffsfläche 4422 des Antriebsrahmens 442 und der hinteren Antriebsfläche 4322 des Steuerrads 432 allmählich von der hinteren Talposition 43222 zur hinteren Spitzenposition 43221 entlang einer anderen der hinteren Übergangsflächen 43223 und der Antriebsrahmen 422 wird von der hinteren Antriebsfläche 4322 des Steuerrads 432 geschoben und angetrieben, um in eine Position mit der größten Rückwärtsverschiebung bewegt zu werden. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die Kontaktposition zwischen der vorderen Eingriffsfläche 4421 des Antriebsrahmens 442 und der vorderen Antriebsfläche 4321 des Steuerrads 432 allmählich von der vorderen Spitzenposition 43211 zu der vorderen Talposition 43212 entlang einer anderen der vorderen Übergangsflächen 43213 während dieses Zeitraums zum Rückwärtsbewegen des Antriebsrahmens 442, um die Position des Antriebsrahmens 442 zurückzusetzen und einen Bewegungszyklus der Filamentbewegungsbaugruppe 44 abzuschließen.
Dementsprechend wird, wenn der obige Vorgang wiederholt wird, der Antriebsrahmen 442 der Filamentbewegungsbaugruppe 44 angetrieben, um sich hin und her zu bewegen, so dass das Filament 1 angetrieben wird, um sich in den Vorwärtsbewegungsperioden der Filamentbewegungsbaugruppe 44 während der Bewegungszyklen der Filamentbewegungsbaugruppe 44 vorwärts zu bewegen.
Wenn der Fingerdetektor 32 die Präsenz des Fingers des Benutzers über dem Fingerdetektor 32 auf der Hülse 60 erfasst, startet der Steuerkreis 31 der Steuereinheit 30 den Betrieb des Antriebsmotors 42 des Filamentbewegungssystems 40, um die Filament-Bewegungsschaufel 441 anzutreiben und das Filament 1 vorwärts zu bewegen. Wenn der Fingerdetektor 32 die Abwesenheit des Fingers des Benutzers oberhalb des Fingerdetektors 32 auf der Hülse 60 erfasst, stoppt der Steuerkreis 31 der Steuereinheit 30 den Betrieb des Antriebsmotors 42 des Filamentbewegungssystems 40, um die Bewegung des Filaments 1 zu stoppen.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform, wie sie in 9, 11A, 11 B und 12 der Zeichnungen gezeigt ist, weist das Trägergehäuse 41 des Filamentbewegungssystems 40 zwei Gehäusehälften 411 auf, die miteinander zusammengebaut sind, um das Trägergehäuse 41 mit einem Aufnahmehohlraum 412 zur Aufnahme des Antriebsmotors 42, des Bewegungssteuermechanismus 43 und der Filamentbewegungsbaugruppe 44 zu bilden. Genauer gesagt, hat der Aufnahmehohlraum 412 einen Schutzhohlraum 4121 zur Aufnahme des Antriebsmotors 42 und einen Aktionshohlraum 4122 zur Aufnahme der Filamentbewegungsbaugruppe 44, um den Raum für die Filament-Bewegungsschaufel 441 bereitzustellen und um auf das Filament 1 einzuwirken.
Das Trägergehäuse 41 hat ferner einen Zufuhrkanal 416, der mit dem Aktionshohlraum 4122 in Verbindung steht, um das Zufuhrrohr 21 der Zufuhrpassage 20 anzubringen, und einen Förderkanal 417, der mit dem Aktionshohlraum 4122 in Verbindung steht, um das Förderrohr 22 der Zufuhrpassage 20 anzubringen. Dementsprechend ist das Auslassende 212 des Zufuhrrohrs 21 von dem Einlassende 221 des Förderrohrs 22 beabstandet, so dass ein Abschnitt des Filaments 1, der sich in dem Aktionshohlraum 4122 befindet und zwischen dem Auslassende 212 des Zufuhrrohrs 21 und dem Einlassende 221 des Förderrohrs 22 positioniert ist, für die Filament-Bewegungsschaufel 441 freigelegt ist, um eine Vorwärtsschubkraft auf diesen Abschnitt des Filaments 1 auszuüben, wenn die Filament-Bewegungsschaufel 441 durch den Antriebsrahmen 422 zur Vorwärtsbewegung angetrieben wird.
Darüber hinaus kann die Zufuhrpassage 20 als ein Zufuhrpfad ausgeführt sein, der durch die Struktur der Komponenten des Filamentbewegungssystems 40 und des Trägerrahmens 10 gebildet ist. Mit anderen Worten, das Zufuhrrohr 21 und das Förderrohr 21 sind nicht zwingend erforderlich. Die Zufuhrpassage 20 kann der Zufuhrpfad sein, der den Zufuhrkanal 416, den Förderkanal 417 und die Fördernut 1111 des Rahmenkörpers 11 des Trägerrahmens 10 aufweist und das Filament 1 ist direkt im Zufuhrpfad anordenbar.
Ferner sieht diese bevorzugte Ausführungsform eine Zufuhrbaugruppe 200 vor, die die Zufuhrpassage 20, das Trägergehäuse 41 und den Trägerrahmen 10 aufweisen. Die Zuführungsbaugruppe 200 ist derart angeordnet, dass sie die Komponenten des Filamentbewegungssystems 40 und die Komponenten der Steuereinheit 30 trägt, so dass kein Gehäuse erforderlich ist, das als Träger zum Tragen dieser Komponenten fungiert. Darüber hinaus, sind alternativ die Zufuhrpassage 20, das Trägergehäuse 41 und der Trägerrahmen 10 der Zufuhrbaugruppe 20 keine unabhängigen Komponenten, sondern sind einstückig ausbildbar, um ein integrales Teil zu bilden.
Darüber hinaus, kann das Filamentbewegungssystem 40 zwei oder mehr der Filamentbewegungsbaugruppen 44 aufweisen. Zum Beispiel kann das Filamentbewegungssystem 40 zwei Filamentbewegungsbaugruppen 44 aufweisen, die gleichzeitig durch das Steuerrad 432 angetrieben werden, um das Filament 1 abwechselnd vorwärts zu bewegen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform, die in den 12 bis 19B der Zeichnungen dargestellt ist, weist das Filamentbewegungssystem 40 zwei Steuerräder 432 und vier Filamentbewegungsbaugruppen 44 auf, um das Filament 1 kontinuierlich vorwärts zu bewegen. Dementsprechend sind zwei Filamentbewegungsbaugruppen 44 der vier Filamentbewegungsbaugruppen 44 mit einem der beiden Steuerräder 432 durch die entsprechenden Eingriffsnuten 4423 in Eingriff. Mit anderen Worten, eines der beiden Steuerräder 432 ist teilweise in zwei Eingriffsnuten 4423 der beiden Filamentbewegungsbaugruppen 44 angeordnet, um die beiden Filamentbewegungsbaugruppen 44 gleichzeitig vor- und zurückzubewegen. Während der Vorwärtsbewegung des Filaments 1 befindet sich immer eine der vier Filamentbewegungsbaugruppen 44 in der Vorwärtsbewegungsperiode des Bewegungszyklus, um das Filament 1 zur Vorwärtsbewegung anzutreiben.
Genauer gesagt, weist der Bewegungssteuermechanismus 43 zwei Steuerräder 432 auf, die ein erstes Steuerrad 432a und ein zweites Steuerrad 432b aufweisen, und die vier Filamentbewegungsbaugruppe 44 weisen eine erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a, eine zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b, eine dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c und eine vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d auf. Die erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a und die zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b sind miteinander gruppiert, um eine erste Gruppe von Filamentbewegungsbaugruppen zu bilden, die durch das erste Steuerrad 432a antreibbar sind, um sich abwechselnd vor und zurück zu bewegen, die dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c und die vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d sind miteinander gruppiert, um eine zweite Gruppe von Filamentbewegungsbaugruppen zu bilden, die durch das zweite Steuerrad 432b antreibbar sind, um sich abwechselnd vor und zurück zu bewegen.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform beträgt, vorzugsweise, die Anzahl der vorderen Spitzenpositionen 43211 jedes der beiden Steuerräder 2K+1, die Anzahl der vorderen Talpositionen 43212 jedes der beiden Steuerräder 2K+1, die Anzahl der hinteren Spitzenpositionen 43221 jedes der beiden Steuerräder 2K+1 und die Anzahl der hinteren Talpositionen 43222 jedes der beiden Steuerräder 2K+1. Dabei gilt K ∈ N+ und N+ ist eine Menge von positiven natürlichen Zahlen.
Als Beispiel weist jedes der Steuerräder 432 dieser bevorzugten Ausführungsform drei vordere Spitzenpositionen 43211, drei vordere Talpositionen 43212 und sechs vordere Übergangsflächen 43213 an der vorderen Antriebsfläche 4321 auf, und jedes der Steuerräder 432 dieser bevorzugten Ausführungsform weist drei hintere Spitzenpositionen 43221, drei hintere Talpositionen 43222 und sechs hintere Übergangsflächen 43223 an der hinteren Antriebsfläche 4322 auf.
Die erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a und die zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b stehen beide mit dem ersten Steuerrad 432a in Eingriff und sind so konfiguriert, dass, wenn die erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a zur Vorwärtsbewegung angetrieben wird, die zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b zur Rückwärtsbewegung angetrieben wird. Mit anderen Worten, wenn die Kontaktposition zwischen der ersten Filamentbewegungsbaugruppe 44a und dem ersten Steuerrad 432a an einer Vorderseite die vordere Spitzenposition ist, ist die Kontaktposition zwischen der zweiten Filamentbewegungsbaugruppe 44b und dem ersten Steuerrad 432a die vordere Talposition, und wenn die Kontaktposition zwischen der ersten Filamentbewegungsbaugruppe 44a und dem ersten Steuerrad 432a an einer Vorderseite die vordere Talposition ist, ist die Kontaktposition zwischen der zweiten Filamentbewegungsbaugruppe 44b und dem ersten Steuerrad 432a die vordere Spitzenposition.
Die dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c und die vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d sind beide mit dem zweiten Steuerrad 432b in Eingriff und sind so konfiguriert, dass, wenn die dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c angetrieben wird, sich vorwärts zu bewegen, die vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d angetrieben wird, sich rückwärts zu bewegen. Mit anderen Worten, wenn die Kontaktposition zwischen der dritten Filamentbewegungsbaugruppe 44c und dem zweiten Steuerrad 432b an einer Vorderseite die vordere Spitzenposition ist, ist die Kontaktposition zwischen der vierten Filamentbewegungsbaugruppe 44d und dem zweiten Steuerrad 432b die vordere Talposition, und wenn die Kontaktposition zwischen der dritten Filamentbewegungsbaugruppe 44c und dem zweiten Steuerrad 432b an einer Vorderseite die vordere Talposition ist, ist die Kontaktposition zwischen der vierten Filamentbewegungsbaugruppe 44d und dem zweiten Steuerrad 432b die vordere Spitzenposition.
Außerdem ist, wie in 14 der Zeichnungen gezeigt ist, entlang einer Längsrichtung jede der vorderen Spitzenpositionen 43211 eines Steuerrades 432 mit einer Position auf einer der vorderen Übergangsflächen 43213 des anderen Steuerrades 432 ausgerichtet. Wie in den 15A und 15B der Zeichnungen gezeigt ist, wenn sich die vier Filamentbewegungsbaugruppen in der Ausgangsposition befinden, hat die erste Gruppe der Filamentbewegungsbaugruppen jeweils Kontakt mit den mittleren Positionen der vorderen Übergangsflächen 43213 und der hinteren Übergangsflächen 43223, während die zweite Gruppe der Filamentbewegungsbaugruppen jeweils Kontakt mit den Spitzenpositionen oder Talpositionen hat. Zum Beispiel hat die dritte Filamentbewegungsbaugruppe Kontakt mit der vorderen Spitzenposition 43211 und der hinteren Talposition 43222 und die vierte Filamentbewegungsbaugruppe hat Kontakt mit der vorderen Talposition 43212 und der hinteren Spitzenposition 43221. Wie in den 15A bis 19B der Zeichnungen gezeigt ist, ermöglicht diese Konfiguration, dass es immer zwei Filamentbewegungsbaugruppen 44 gibt, die sich in der Vorwärtsbewegungsperiode befinden, um das Filament 1 vorwärts zu bewegen.
Genauer gesagt, wie in den 16A und 16B der Zeichnungen gezeigt ist, bewegen sich bei einer Viertel Periode des Bewegungszyklus die erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a und die dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c vorwärts, um das Filament 1 vorwärts zu bewegen, und die zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b und die vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d bewegen sich rückwärts.
Wie in den 17A und 17B der Zeichnungen dargestellt ist, bewegen sich die zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b und die dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c bei zwei Viertel Periode des Bewegungszyklus vorwärts, um das Filament 1 vorwärts zu bewegen, während sich die erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a und die vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d rückwärts bewegen.
Wie in den 18A und 18B der Zeichnungen dargestellt ist, bewegen sich die zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b und die vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d bei der dreiviertel Periode des Bewegungszyklus vorwärts, um das Filament 1 vorwärts zu bewegen, während sich die erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a und die dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c rückwärts bewegen.
Wie in den 19A und 19B der Zeichnungen dargestellt ist, bewegen sich bei der letzten Viertel Periode des Bewegungszyklus die erste Filamentbewegungsbaugruppe 44a und die vierte Filamentbewegungsbaugruppe 44d vorwärts, um das Filament 1 vorwärts zu bewegen, während sich die zweite Filamentbewegungsbaugruppe 44b und die dritte Filamentbewegungsbaugruppe 44c rückwärts bewegen.
Ferner, wenn eine der beiden Filamentbewegungsbaugruppen 44 in eine Position mit der größten Verschiebung bewegt ist und beginnt, sich vorwärts zu bewegen, bewegt sich die andere Filamentbewegungsbaugruppe 44 immer noch vorwärts und befindet sich in einer mittleren Position zwischen der vorderen größten Verschiebung und der hinteren größten Verschiebung, so dass mindestens eine Filament-Bewegungsschaufel 441 gegen das Filament 1 drückt, um sich vorwärts zu bewegen. Somit wird das Filament 1 kontinuierlich weiter angetrieben, um sich vorwärts zu bewegen.
Darüber hinaus, weist das Trägergehäuse 41 zwei Aktionshohlräume 4122 zur Aufnahme der beiden Gruppen von Filamentbewegungsbaugruppen 44 auf. Darüber hinaus, weist das Trägergehäuse 41 vier Begrenzungsnuten 413 zur Führung und Begrenzung der Bewegung der vier Antriebsrahmen 442 der vier Filamentbewegungsbaugruppen 44 auf. Genauer gesagt, weist jeder der Antriebsrahmen 442 einen Halteabschnitt 4424 an dessen Rückseite auf, der in der entsprechenden Begrenzungsrille 413 gleitet, um die Gleitbewegung des entsprechenden Antriebsrahmens 442 zu führen. Das Trägergehäuse 41 weist zwei Begrenzungswände 414 an zwei Seiten der entsprechenden Begrenzungsnut 413 auf, um eine Länge der entsprechenden Begrenzungsnut 413 zu definieren.
Wie in 15A der Zeichnungen gezeigt ist, ist jeder der Filament-Bewegungsschaufeln 441, die aus Metall hergestellt sein können, in einer geneigten Montagenut 4425 des entsprechenden Antriebsrahmens 442 montierbar. Alternativ kann jeder der Filament-Bewegungsschaufeln 441 aus einer starren Platte bestehen, die einstückig mit dem entsprechenden Antriebsrahmen 442 ausbildbar ist. Darüber hinaus, weist jeder der Antriebsrahmen 442 ein elastisches Halteelement 4426 auf, das gegen die entsprechende Filament-Bewegungsschaufel 441 vorgespannt ist, so dass jede Filament-Bewegungsschaufel 441 in elastischem Kontakt mit dem Filament 1 haltbar ist. Das elastische Halteelement 4426 kann ein integraler Bestandteil des entsprechenden Antriebsrahmens 442 sein oder eine elastische Feder, die in dem entsprechenden Antriebsrahmen 442 montiert ist.
Darüber hinaus, hat jede Filament-Bewegungsschaufel 441 einen Kontakt mit dem Filament 1 unter einer elastischen Druckkraft des entsprechenden elastischen Halteelements 4426, so dass ein Durchmesser des Filaments 1 eine relativ große Toleranz haben kann, womit es sich von dem herkömmlichen 3D-Druckstift unterscheidet, der eine relativ strenge Durchmessertoleranz für das Filament 1 hat.
Dementsprechend ermöglicht die Konfiguration des Filamentbewegungssystems 40 einen einfachen Ladevorgang des Filaments 1. Mit anderen Worten, ein vorderes Ende des Filaments 1 kann leicht in die Ausstoßdüse 53 in einem einzigen Filament-Ladeschritt geladen werden, weil jede Filament-Bewegungsschaufel 441 in einem elastischen Kontakt mit dem Filament 1 gehalten ist, so dass jede Filament-Bewegungsschaufel 441 die Vorwärtsbewegung des Filaments 1 nicht blockiert, wenn das Filament 1 in die 3D-Zeichnungsanordnung geladen wird. Genauer gesagt, ist das Filament 1 vom Benutzer durch das Einlassende 211 in das Zufuhrrohr 21 der Zufuhrpassage 20 einführbar und das vordere Ende des Filaments 1 kann die Filament-Bewegungsschaufeln 441 wegschieben, so dass das vordere Ende des Filaments 1 durch das Einlassende 221 in das Förderrohr 22 gelangt, und schließlich ist das vordere Ende des Filaments 1 kontinuierlich schiebbar, um vorwärts bewegt zu werden und um das Heizrohr 52 und die Ausstoßdüse 53 der Heizvorrichtung 50 zu erreichen.
Darüber hinaus, kann der Trägerrahmen 10 eine vordere Kappe 12 mit einem Ausgangsloch 121 und eine hintere Kappe 13 mit einem Einlass 131, einem Verbindungsloch 132 und einem Befestigungsloch 133 aufweisen. Sowohl die vordere Kappe 12 als auch die hintere Kappe 13 sind mit dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 verbunden. Die vordere Kappe 12 umschließt die Heizvorrichtung 40 und das Ausgangsloch 121 ist auf die Ausstoßdüse 43 ausgerichtet. Der Einlass 131 der hinteren Kappe 13 ist zum Einführen des Filaments 1 vorgesehen und das Verbindungsloch 132 ist derart angeordnet, dass die externe Stromquelle elektrisch mit dem Leistungsmodul 33 der Steuereinheit 30 verbindbar ist.
Wie in den 9 bis 11 B und den 20A und 20B der Zeichnungen gezeigt ist, weist das Filament-Bewegungssystem 40 dieser Ausführungsform ferner eine Schaufelbewegungsbaugruppe 45 zum Trennen jeder Filament-Bewegungsschaufel 411 vom Filament 1, um dem Benutzer das Herausziehen des Filaments 1 aus der Zufuhrpassage 20 der 3D-Zeichnungsanordnung zu erleichtern, so dass das unbenutzte Filament 1 herausnehmbar ist oder für eine Gelegenheit, die den Austausch eines neuen Filaments einer anderen Farbe erfordert. Genauer gesagt, weist die Schaufelbewegungsbaugruppe 45 ein Schieberelement 451 auf, das an einer Außenseite der hinteren Kappe 13 angeordnet ist, eine Verbindungswelle 452, die durch das Befestigungsloch 133 der hinteren Kappe 13 verläuft, ein oder mehrere Schaufelbewegungselemente 453 und ein Rückstellelement 454, das am Trägergehäuse 41 montiert ist. Das Trägergehäuse 41 weist ferner ein oder mehrere Eingriffslöcher 415 auf, durch die das eine oder die mehreren Schaufelbewegungselemente 453 in den Aktionsbereich 4122 hineinragen können.
Wie in den 20A und 20B der Zeichnungen zu sehen ist, wird wenn das Schieberelement 451 vom Benutzer gedrückt wird, jedes der Schaufelbewegungselemente 453 zusammen mit der Verbindungswelle 452 bewegt, um eine Schubkraft auf eine Gruppe der Filament-Bewegungsschaufeln 411 auszuüben, um die Gruppe der Filament-Bewegungsschaufeln 411 mit dem Filament 1 zu trennen, wodurch das vordere Ende des Filaments 1 direkt zurückgezogen und aus der 3D-Zeichnungsanordnung durch die Zufuhrpassage 20 entfernbar ist, so dass die Filament-Bewegungsschaufeln 411 die Rückwärtsbewegung des Filaments 1 nicht blockieren. Bei diesem Filament-Rückziehvorgang wird das Rückstellelement 454, das als Feder ausgeführt sein kann, zusammengedrückt und wenn das Filament 1 herausgenommen und das Schieberelement 451 losgelassen wird, stellt das Rückstellelement 454 automatisch seine ursprüngliche Position wieder her, um die Schaufelbewegungsanordnung 45 zurückzustellen.
Es ist erwähnenswert, dass die mechanische Struktur der Schaufelbewegungsbaugruppe 45 in der Lage ist, das Herausziehen des Filaments 1 zu ermöglichen, so dass der Antriebsmotor 42 des Filamentbewegungssystems 40 nicht mit unterschiedlichen Elektrodenpolaritäten eingestellt werden muss, so dass es im unterschiedlich zu dem konventionellen Zahnradantriebsmechanismus oder Schraubenantriebsmechanismus ist, welches die Umkehrung der Drehung eines Motors erfordert, um das Filament 1 herauszuziehen.
Im Folgenden wird ein Verfahren, welches nicht Teil der Erfindung ist, zur Herstellung der 3D-Zeichnungsanordnung beschrieben, das einen Schritt zum Zusammenbau der 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 und einen Schritt zum Zusammenbau der Hülse 60 aufweist.
Mit anderen Worten, kann bei der Herstellung der 3D-Zeichnungsanordnung die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100, die den Trägerrahmen 10, die Zufuhrpassage 20, die Steuereinheit 30, das Filamentbewegungssystem 40 und die Heizvorrichtung 50 aufweist, zuerst zusammengebaut und dann die Hülse 60 mit einem gewünschten Muster ausgewählt werden, um sie an der 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 anzubringen. Die Zufuhrpassage 20, die Steuereinheit 30, das Filamentbewegungssystem 40 und die Heizvorrichtung 50 werden stabil von dem Trägerrahmen 10 getragen und müssen nicht mit der Hülse 60 zusammengebaut werden, so dass die Konfiguration der Hülse 60 leicht zu entwerfen ist und die Hülse 60 ist mit der äußeren glatten Oberfläche 51 ausbildbar, um mit einem gewünschten Beschichtungsmuster lackiert zu werden.
Darüber hinaus, weist dieses Verfahren, welches nicht Teil der Erfindung ist, zum Erzeugen des geschmolzenen Materialflusses durch die 3D-Zeichnungsanordnung einen Schritt des Startens des Filamentbewegungssystems 40 zum Vorwärtsbewegen des Filaments und einen Schritt des Erhitzens des Filaments 1 zum Erzeugen des geschmolzenen Materialflusses auf.
Im Schritt Starten des Filamentbewegungssystems 40 detektiert der Fingerdetektor 32 die Präsenz des Fingers des Benutzers über dem Fingerdetektor 32 durch den Lichtemitter 321 und den Lichtempfänger 322 und der Steuerkreis 31 startet den Betrieb des Antriebsmotors 42 des Filamentbewegungssystems 40, so dass jede Filament-Bewegungsschaufel 441 durch den Antriebsrahmen 442 und das Steuerrad 432 angetrieben wird, um sich hin und her zu bewegen und das Filament 1 zu drängen, sich vorwärts zu bewegen, wenn jede Filament-Bewegungsschaufel 441 in ihrer Vorwärtsbewegungsperiode ist. Es ist nicht notwendig, dass der Finger des Benutzers eine relative Kraft auf die Hülse 60 ausübt, so dass das Wackeln der 3D-Zeichnungsanordnung verhindert wird.
In dem Schritt Erhitzen des Filaments 1 wird das vordere Ende des Filaments 1 kontinuierlich in das Heizrohr 52 durch das Filamentbewegungssystem 40 zugeführt, so dass das Filament 1 kontinuierlich erhitzt und durch das Heizelement 41 in dem Heizrohr 52 geschmolzen wird und der geschmolzene Materialfluss wird dann durch die Ausstoßdüse 53 extrudiert.
Unter Bezugnahme auf die 21 bis 23 der Zeichnungen ist eine 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die 3D-Zeichnungsanordnung weist die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 auf, die den Trägerrahmen 10, die Zufuhrpassage 20, die Steuereinheit 30 und das Filamentbewegungssystem 40 aufweist. Die 3D-Zeichnungsanordnung dieser Ausführungsform weist ferner die Hülse 60 und eine Düsenbaugruppe 70 auf, die eine Düsenkappe 71 und die Heizvorrichtung 50 aufweist, die an der Düsenkappe 71 angebracht ist.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Düsenbaugruppe 70 auch mit dem Trägerrahmen 10 zusammengebaut. Genauer gesagt, ist die Düsenkappe 71 an zwei Seiten mit zwei Halteschlitzen 711 ausgebildet, während der Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 zwei Haltestifte 114 aufweist, die in den entsprechenden Halteschlitzen 711 haltbar sind, um die Düsenkappe 71 mit dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 zu befestigen. Dementsprechend ist jeder der Halteschlitze 711 derart konfiguriert, dass die Düsenkappe 71 gedreht wird, um mit dem Rahmenkörper 11 montiert zu werden, wenn die beiden Haltestifte 114 jeweils in den beiden entsprechenden Halteschlitzen 711 in Position gehalten werden. Wie in 22 der Zeichnungen gezeigt ist, ist die Düsenbaugruppe 70 leicht austauschbar, da die Düsenbaugruppe 70 lösbar mit dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 montiert ist.
Darüber hinaus, weist der Steuerkreis 31 der Steuereinheit 30 eine elektrische Verbindungsschnittstelle 311 auf, die für die elektrische Verbindung mit der Heizvorrichtung 50 geeignet ist. Daher ist die Düsenbaugruppe 70 eine abnehmbare Baugruppe, die mit dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 zusammengebaut oder davon gelöst werden kann.
Unter Bezugnahme der 24 und 25 der Zeichnungen ist eine 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die 3D-Zeichnungsanordnung weist die 3D-Zeichnungsbraugruppe 100 auf, die den Trägerrahmen 10, die Zufuhrpassage 20, die Steuereinheit 30, das Filamentbewegungssystem 40 und die Heizvorrichtung 50 aufweist.
Die 3D-Zeichnungsanordnung dieser Ausführungsform weist ferner die Hülse 60 und eine Düsenbaugruppe 70 auf, die eine Düsenkappe 71 und eine mit der Düsenkappe 71 einstückig ausgebildete Ausstoßdüse 72 aufweist. Das Heizelement 51 und das Heizrohr 52 der Heizvorrichtung 50 sind elektrisch mit dem Steuerkreis 31 der Steuereinheit 30 verbunden und montiert. Das Heizrohr 52 drückt gegen die Innenfläche der Düsenkappe 71, so dass es auf die Ausstoßdüse 72 ausgerichtet ist. In ähnlicher Weise ist die Düsenkappe 71 an zwei Seiten mit zwei Halteschlitzen 711 versehen, während der Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 zwei Haltestifte 114 aufweist, die in den entsprechenden Halteschlitzen 711 haltbar sind, um die Düsenkappe 71 lösbar mit dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 zu koppeln.
Es ist erwähnenswert, dass die Düsenbaugruppe 70 leicht austauschbar ist, da sie lösbar mit dem Rahmenkörper 11 des Trägerrahmens 10 verbunden ist. Wie in 24 der Zeichnungen dargestellt ist, sind die Ausstoßdüsen 72 derart konfigurierbar, dass sie Ausstoßöffnungen 721 mit unterschiedlichen Durchmessern haben, so dass eine Ausstoßöffnung 721 mit einem relativ großen Durchmesser in der Lage ist, einen großen Materialstrom auszustoßen, und eine Ausstoßöffnung 721 mit einem relativ kleinen Durchmesser in der Lage ist, einen kleinen Materialstrom zu extrudieren, um die Menge des geschmolzenen Materialstroms zum Zeichnen und Erzeugen des 3D-Objekts genau zu kontrollieren.
Darüber hinaus, sind die austauschbaren Düsenbaugruppen 70 derart konfiguriert, dass die Ausstoßdüsen 72 mit unterschiedlichen Konfigurationen austauschbar sind, um den geschmolzenen Materialstrom in unterschiedlichen Formen bereitzustellen. Zum Beispiel können in der Ausstoßdüse 72 eine Vielzahl von Schlitzen 722 ausgebildet sein.
Unter Bezugnahme der 26 der Zeichnungen ist eine 3D-Zeichnungsanordnung gemäß einer dritten alternativen Ausführungsform der oben genannten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die 3D-Zeichnungsanordnung weist die Hülse 60 und die 3D-Zeichnungsbaugruppe 100 auf, die den Trägerrahmen 10, die Zufuhrpassage 20, die Steuereinheit 30 und das Filamentbewegungssystem 40 sowie die Heizvorrichtung 50 aufweist.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit 30 dieser Ausführungsform einen Detektorsensor 34 auf, der ein Erfassungssignal an den Steuerkreis 31 senden kann, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems 40 zu starten, so dass die 3D-Zeichnungsanordnung in Betrieb ist, um den geschmolzenen Materialstrom zu auszustoßen.
Der Detektorsensor 34 kann ein Mikrowellenradarsensor sein, der die vom Finger des Benutzers reflektierten Mikrowellen detektiert, ein pyroelektrischer Infrarotsensor, der die vom Finger des Benutzers, der auf der Hülse 60 liegt, abgestrahlte Wärme detektiert, ein Hall-Sensor, ein Magneto-Widerstandssensor, oder ein Magnetoimpedanzsensor, der die Präsenz des Fingers des Benutzers über dem Detektorsensor 34 auf der Hülse 60 erfasst, oder ein Verschiebungswandler, der die Bewegung des Fingers des Benutzers erfasst, um den Betrieb des Antriebsmotors 42 des Filamentbewegungssystems 40 zu starten oder zu stoppen. Alternativ kann der Detektorsensor 34 ein Touchscreen sein, der an der vorderen Kappe 12, der hinteren Kappe 13 oder an der Hülse 60 vorgesehen ist.
Der Detektorsensor 34 kann auch ein Gyrosensor sein, der die Bewegung der 3D-Zeichnungsanordnung erfasst, die in der Hand des Benutzers gehalten wird, um den Betrieb des Antriebsmotors 42 des Filamentbewegungssystems 40 zu steuern. Wenn beispielsweise eine Drehung im Uhrzeigersinn in Bezug auf eine zentrale Achse der 3D-Zeichnungsanordnung durch den Gyrosensor erfasst wird, startet der Steuerkreis 31 den Betrieb des Antriebsmotors 42 und wenn eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn in Bezug auf eine zentrale Achse der 3D-Zeichnungsanordnung durch den Gyrosensor erfasst wird, stoppt der Steuerkreis 31 den Betrieb des Antriebsmotors 42. Es ist erwähnenswert, dass, wenn der Detektorsensor 34 dieser Ausführungsform verwendet wird, die Hülse 60 aus einem transparenten oder einem nicht transparenten Material hergestellt sein kann.
Die Steuereinheit 30 kann ferner ein Mikrofon 35 aufweisen, das in der Lage ist, eine Stimme des Benutzers zu erkennen, so dass der Benutzer in der Lage ist, zu dem Mikrofon 35 zu sprechen, um den Betrieb des Antriebsmotors 42 des Filamentbewegungssystems 40 zu starten oder zu stoppen.
Eine Fachperson wird verstehen, dass die in den Zeichnungen gezeigte und oben beschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft ist und nicht als einschränkend angesehen werden soll.
Es ist also klar, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung vollständig und effektiv erreicht werden. Die Ausführungsformen wurden zur Veranschaulichung der funktionellen und strukturellen Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben und sind ohne Abweichung von diesen Prinzipien änderbar. Daher umfasst die vorliegende Erfindung alle Änderungen, die unter den Geist und den Anwendungsbereich der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

3D-Zeichnungsanordnung zur Erzeugung eines geschmolzenen Materialflusses durch ein Filament (1) mit: einer Zufuhrpassage (20); einer Heizvorrichtung (50); einem Filamentbewegungssystem (40); und einer Steuereinheit (30), die einen Steuerkreis (31) und einen Fingerdetektor (32) aufweist, der elektrisch mit dem Steuerkreis (31) verbunden ist, wobei wenn der Fingerdetektor (32) die Präsenz eines mit dem Fingerdetektor (32) ausgerichteten Fingers eines Benutzers erfasst, der Steuerkreis (31) den Betrieb des Filamentbewegungssystem (40) startet, um das Filament (1) entlang der Zufuhrpassage (20) der Heizvorrichtung (50) zuzuführen, so dass das Filament (1) durch die Heizvorrichtung (50) erhitzt und geschmolzen wird, um den geschmolzenen Materialfluss zu erzeugen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Fingerdetektor (32) einen Lichtemitter (321) zum Emittieren eines Detektionslichts und einen Lichtempfänger (322) zum Empfangen des Detektionslichts aufweist, das von dem Finger des Benutzers reflektiert wird, wenn der Finger des Benutzers mit dem Fingerdetektor (32) ausgerichtet ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2 ferner mit einer Hülse (60) zum Festhalten für eine Hand des Benutzers, wobei der Fingerdetektor (32) in der Hülse (60) aufgenommen ist, wobei die Hülse (60) aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt ist, so dass das Detektionslicht von dem Lichtemitter (321) durch die Hülse (60) hindurchtreten kann, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die Hülse (60) aus einem transparenten Material hergestellt ist, wobei die Steuereinheit (30) ferner ein Leistungsmodul (33) aufweist, und wenn das Leistungsmodul (33) elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden ist, der Lichtemitter (321) automatisch eingeschaltet wird, um das Detektionslicht zu senden.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2, ferner mit einer Hülse (60) zum Festhalten einer Hand des Benutzers, wobei der Fingerdetektor (32) in der Hülse (60) aufgenommen ist, wobei die Hülse (60) einen Platzierungsbereich (63) aufweist, der aus einem transparenten Material hergestellt ist, damit das Detektionslicht von dem Lichtemitter (321) durch die Hülse (60) hindurchtreten kann, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2, ferner mit einer Hülse (60) zum Festhalten einer Hand des Benutzers, wobei der Fingerdetektor (32) in der Hülse (60) aufgenommen ist, wobei die Hülse (60) ein Fenster (64) aufweist, durch welches das Detektionslicht von dem Lichtemitter (321) hindurchtreten kann ist, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2, wobei der Lichtemitter (321) derart konfiguriert ist, dass er ein Infrarot-Detektionslicht aussendet, und der Lichtempfänger (322) derart konfiguriert ist, dass er das reflektierte Infrarot-Detektionslicht empfängt.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Hülse (60) eine glatte Außenfläche (61) aufweist, wobei der Finger des Benutzers keine relativ große Druckkraft auf die Hülse (60) ausüben muss, um ein Wackeln der 3D-Zeichnungsanordnung zu verhindern.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2, wobei wenn der Finger des Benutzers entfernt wird, der Lichtempfänger (322) das Detektionslicht nicht empfängt und der Fingerdetektor (32) ein Entfernen des Fingers des Benutzers erfasst und der Steuerkreis (31) den Betrieb des Filamentbewegungssystems (40) stoppt.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 3, ferner mit einem Trägerrahmen (10) mit einem Rahmenkörper (11), der die Steuereinheit (30) und das Filamentbewegungssystem (40) trägt, wobei die Hülse (60) lösbar mit dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) gekoppelt ist, wobei die 3D-Zeichnungsanordnung ohne einen Aktuator zur Steuerung des Betriebs der 3D-Zeichnungsanordnung und ohne ein Gehäuse als Träger oder Stütze konfiguriert ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 10, ferner mit einer Düsenbaugruppe (70), welche eine Düsenkappe (71) und die Heizvorrichtung (50) aufweist, die mit der Düsenkappe (71) zusammengebaut ist, wobei die Düsenkappe (71) lösbar mit dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) gekoppelt ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 10, mit einer zusätzlichen Düsenbaugruppe (70), welche eine Düsenkappe (71) und eine Ausstoßdüse (72) aufweist, die einstückig mit der Düsenkappe (71) ausgebildet ist, wobei die Düsenkappe (71) lösbar mit dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) gekoppelt ist, um ein einfaches Auswechseln der Düsenbaugruppe (70) zu ermöglichen, wobei die Heizvorrichtung (50) ein Heizelement (51) und ein Heizrohr (52) aufweist, das in der Düsenkappe (71) aufgenommen und mit der Ausstoßdüse (72) ausgerichtet ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2, wobei das Filamentbewegungssystem (40) einen Antriebsmotor (42) und eine Filament-Bewegungsschaufel (441) aufweist, wobei wenn der Antriebsmotor (42) in Betrieb ist, die Filament-Bewegungsschaufel (441) angetrieben wird, sich hin und her zu bewegen, um das Filament (1) zu drängen, sich vorwärts zu bewegen, wenn sich die Filament-Bewegungsschaufel (441) vorwärts bewegt.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 13, wobei das Filamentbewegungssystem (40) ferner einen Antriebsrahmen (442) und einen Bewegungssteuermechanismus (43) aufweist, der eine Antriebswelle (431), die mit dem Antriebsmotor (42) gekoppelt ist, und ein Steuerrad (432) aufweist, das auf der Antriebswelle (431) angeordnet ist, um mit dem Antriebsrahmen (442) in Eingriff zu kommen, wobei die Filament-Bewegungsschaufel (441) an dem Antriebsrahmen (442) angebracht ist, wobei wenn die Antriebswelle (431) durch den Antriebsmotor (42) zur Drehung angetrieben wird, das Steuerrad (432) zur Drehung angetrieben wird, um den Antriebsrahmen (442) zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung anzutreiben, wodurch die Filament-Bewegungsschaufel (441) zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung angetrieben wird.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 14, wobei die Filament-Bewegungsschaufel (441) schräg an dem Antriebsrahmen (442) angebracht ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 15, wobei das Steuerrad (432) eine vordere Antriebsfläche (4321), die mindestens eine vordere Spitzenposition (43211), mindestens eine vordere Talposition (43212) und mindestens zwei vordere Übergangsflächen (43213) zwischen der vorderen Spitzenposition (43211) und der vorderen Talposition (43212) aufweist, sowie eine hintere Antriebsfläche (4322) aufweist, die mindestens eine hintere Spitzenposition (43221), mindestens eine hintere Talposition (43222) und mindestens zwei hintere Übergangsflächen (43223) zwischen der hinteren Spitzenposition (43221) und der hinteren Talposition (43222) aufweist, wobei der Antriebsrahmen (442) eine vordere Eingriffsfläche (4421) sowie eine hintere Eingriffsfläche (4422) aufweist, wobei eine Eingriffsnut (4423) zwischen der vorderen Eingriffsfläche (4421) und der hinteren Eingriffsfläche (4422) definiert ist, wobei das Steuerrad (432) teilweise in der Eingriffsnut (4423) angeordnet ist, wobei die vordere Antriebsfläche (4321) des Steuerrads (432) derart angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit der vorderen Eingriffsfläche (4421) des Antriebsrahmens (442) steht, um den Antriebsrahmen (442) anzutreiben, sich vorwärts zu bewegen, wobei die hintere Antriebsfläche (4322) des Steuerrads (432) derart angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit der hinteren Eingriffsfläche (4422) des Antriebsrahmens (442) steht, um den Antriebsrahmen (442) anzutreiben, sich rückwärts zu bewegen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 16, wobei das Filamentbewegungssystem (40) eine Vielzahl der Steuerräder (432), eine Vielzahl der Filament-Bewegungsschaufeln (441) und eine Vielzahl der Antriebsrahmen (442) aufweist, um abwechselnd das Filament (1) zu drängen, sich vorwärts zu bewegen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 16, wobei der Antriebsrahmen (442) ferner ein elastisches Halteelement (4426) aufweist, das die Filament-Bewegungsschaufel (441) in einem elastischen Kontakt mit dem Filament (1) hält.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 16, wobei das Filamentbewegungssystem (40) ferner eine Schaufelbewegungsbaugruppe (45) zum Bewegen der Filament-Bewegungsschaufel (441) aufweist, um die Filament-Bewegungsschaufel (441) von dem Filament (1) zu trennen, so dass das Filament (1) aus der Zufuhrpassage (20) herausziehbar ist.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) zum Fördern eines Filaments (1) und zum lösbaren Koppeln mit einer Hülse (60), um eine 3D-Zeichnungsanordnung ohne einen Aktuator zum Steuern des Betriebs der 3D-Zeichnungsanordnung und ohne ein als Träger oder Stütze fungierendes Gehäuse bereitzustellen, wobei die 3D-Zeichnungsbaugruppe (100) aufweist: einen Trägerrahmen (10) mit einem Rahmenkörper (11); eine Steuereinheit (30), die auf dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) getragen ist; ein Filamentbewegungssystem (40), das auf dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) getragen ist; und eine Zufuhrpassage (20), die auf dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) getragen ist und das Filament (1) unter Steuerung der Steuereinheit (30) durch das Filamentbewegungssystem (40) entlang der Zufuhrpassage (20) vorwärts bewegt ist, wobei durch das Tragen durch des Rahmenkörpers (11) des Trägerrahmens (10) die Hülse (60) nicht für die Befestigung und den Zusammenbau der Steuereinheit (30), des Filamentbewegungssystems (40) und der Zufuhrpassage (20) verwendet werden muss.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 20, wobei der Rahmenkörper (11) einen Hauptkörper (111) zum Tragen der Steuereinheit (30) und einen hinteren Sitzabschnitt (112) zum Tragen des Filamentbewegungssystems (40) aufweist.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 21, wobei das Filamentbewegungssystem (40) ein Trägergehäuse (41) aufweist, wobei die Zufuhrpassage (20) ein Zufuhrrohr (21) und ein Förderrohr (22) aufweist, wobei das Zufuhrrohr (21) und das Förderrohr (22), die entlang einer Längsrichtung der 3D-Zeichnungsbaugruppe (100) angeordnet sind, das Trägergehäuse (41) des Filamentbewegungssystems (40) durchdringen, wobei der hintere Sitzabschnitt (112) des Rahmenkörpers (11) eine Sitznut (1121) aufweist, wobei das Trägergehäuse (41) an der Sitznut (1121) des Rahmenkörpers (11) abgestützt oder getragen ist.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 22, wobei der Hauptkörper (111) des Rahmenkörpers (11) eine Fördernut (1111) aufweist, wobei das Förderrohr (22) in der Fördernur (1111) angeordnet ist.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 22, wobei das Trägergehäuse (41) einen Aktionshohlraum (4122), einen Zufuhrkanal (416) zum Anbringen des Zufuhrrohrs (21) und einen Förderkanal (417) zum Anbringen des Förderrohrs (22) aufweist, wobei der Zufuhrkanal (416) und der Förderkanal (417) mit dem Aktionshohlraum (4122) in Verbindung stehen, der zwischen dem Zufuhrrohr (21) und dem Förderrohr (22) ausgebildet ist, um einen Teil des Filaments (1) für das Filamentbewegungssystem (40) freizulegen, wodurch das Filament (1) angetrieben wird, sich vorwärts zu bewegen.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 22, wobei der Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) derart konfiguriert ist, dass die 3D-Zeichnungsbaugruppe (100) mit den Hülsen (60) unterschiedlicher Konfigurationen koppelbar ist.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 20, wobei das Filamentbewegungssystem (40) einen Antriebsmotor (42) und eine Filament-Bewegungsschaufel (441) aufweist, woebi wenn der Antriebsmotor (42) in Betrieb ist, die Filament-Bewegungsschaufel (441) angetrieben wird, sich hin und her zu bewegen, um das Filament (1) zu drängen, sich vorwärts zu bewegen, wenn sich die Filament-Bewegungsschaufel (441) vorwärts bewegt.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 26, wobei das Filamentbewegungssystem (40) ferner einen Antriebsrahmen (442) und einen Bewegungssteuermechanismus (43) mit einer Antriebswelle (431), die mit dem Antriebsmotor (42) gekoppelt ist, und ein Steuerrad (432) aufweist, das auf der Antriebswelle (431) angeordnet ist, um mit dem Antriebsrahmen (442) in Eingriff zu kommen, wobei die Filament-Bewegungsschaufel (441) an dem Antriebsrahmen (442) angebracht ist, wobei wenn die Antriebswelle (431) durch den Antriebsmotor (42) zur Drehung angetrieben wird, das Steuerrad (432) zur Drehung angetrieben wird, um den Antriebsrahmen (442) zur Hin- und Herbewegung anzutreiben, so dass die Filament-Bewegungsschaufel (441) zur Hin- und Herbewegung angetrieben wird.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 27, wobei die Filament-Bewegungsschaufel (441) schräg an dem Antriebsrahmen (442) angebracht ist, wobei das Steuerrad (432) eine vordere Antriebsfläche (4321), die mindestens eine vordere Spitzenposition (43211), mindestens eine vordere Talposition (43212) und mindestens zwei vordere Übergangsflächen (43213) zwischen der vorderen Spitzenposition (43211) und der vorderen Talposition (43212) aufweist, sowie eine hintere Antriebsfläche (4322) aufweist, die mindestens eine hintere Spitzenposition (43221), mindestens eine hintere Talposition (43222) und mindestens zwei hintere Übergangsflächen (43223) zwischen der hinteren Spitzenposition (43221) und der hinteren Talposition (43222) aufweist, wobei der Antriebsrahmen (442) eine vordere Eingriffsfläche (4421) und eine hintere Eingriffsfläche (4422) aufweist, wobei eine Eingriffsnut (4423) zwischen der vorderen Eingriffsfläche (4421) und der hinteren Eingriffsfläche (4422) definiert ist, wobei das Steuerrad (432) teilweise in der Eingriffsnut (4423) angeordnet ist, wobei die vordere Antriebsfläche (4321) des Steuerrads (432) derart angeordnet ist, dass sie mit der vorderen Eingriffsfläche (4421) des Antriebsrahmens (442) in Kontakt steht, um den Antriebsrahmen (442) anzutreiben, sich vorwärts zu bewegen, wobei die hintere Antriebsfläche (4322) des Steuerrads (432) derart angeordnet ist, dass sie mit der hinteren Eingriffsfläche (4422) des Antriebsrahmens (442) in Kontakt steht, um den Antriebsrahmen (442) anzutreiben, sich rückwärts zu bewegen.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 28, wobei das Filamentbewegungssystem (40) zwei der Steuerräder (432), vier der Filament-Bewegungsschaufeln (441) und vier der Antriebsrahmen (442) aufweist, wobei zwei der Filament-Bewegungsschaufeln (441) gleichzeitig von einem der Steuerräder (432) angetrieben sind, um das Filament (1) abwechselnd zu drängen, sich vorwärts zu bewegen, wobei der Antriebsrahmen (442) ferner ein elastisches Halteelement (4426) aufweist, das die Filament-Bewegungsschaufel (441) in einem elastischen Kontakt mit dem Filament (1) hält, wobei das Filamentbewegungssystem (40) ferner eine Schaufelbewegungsbaugruppe (45) zum Bewegen der Filament-Bewegungsschaufel (441) aufweist, um die Filament-Bewegungsschaufel (441) von dem Filament (1) zu trennen, so dass das Filament (1) aus der Zufuhrpassage (20) herausziehbar ist.
3D-Zeichnungsbaugruppe (100) nach Anspruch 20, wobei die Steuereinheit (30) einen Steuerkreis (31) und einen Fingerdetektor (32) aufweist, der elektrisch mit dem Steuerkreis (31) verbunden ist, wobei der Fingerdetektor (32) einen Lichtemitter (321) zum Emittieren eines Detektionslichts und einen Lichtempfänger (322) zum Empfangen des Detektionslichts aufweist, das von dem Finger des Benutzers reflektiert wird, wenn der Finger des Benutzers mit dem Fingerdetektor (32) ausgerichtet ist, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems (40) durch den Steuerkreis (31) zu steuern.
3D-Zeichnungsanordnung zum Erhitzen und zum Erzeugen eines geschmolzenen Materialflusses durch ein Filament (1) mit: einer Zufuhrpassage (20); einer Heizvorrichtung (50); einem Filamentbewegungssystem (40) mit einer Filament-Bewegungsschaufel (441); und einer Steuereinheit (30), wobei das Filamentbewegungssystem (40) unter der Steuerung der Steuereinheit (30) in Betrieb ist, um die Filament-Bewegungsschaufel (441) anzutreiben, damit sie sich vor und zurückbewegt, wodurch das Filament (1) entlang der Zufuhrpassage (20) zu der Heizvorrichtung (50) geführt wird, so dass das Filament (1) durch die Heizvorrichtung (50) erhitzt und geschmolzen wird, um den geschmolzenen Materialfluss zu erzeugen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 31, wobei der Fingerdetektor (32) einen Lichtemitter (321) zum Emittieren eines Detektionslichts und einen Lichtempfänger (322) zum Empfangen des Detektionslichts aufweist, das von dem Finger des Benutzers reflektiert wird, wenn der Finger des Benutzers mit dem Fingerdetektor (32) ausgerichtet ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 32 ferner mit einer Hülse (60) zum Festhalten für eine Hand des Benutzers, wobei der Fingerdetektor (32) in der Hülse (60) aufgenommen ist, wobei die Hülse (60) aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt ist, so dass das Detektionslicht von dem Lichtemitter (321) hindurchtreten kann, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 32, wobei die Hülse (60) aus einem transparenten Material hergestellt ist, wobei die Steuereinheit (30) ferner ein Leistungsmodul (33) aufweist, wobei wenn das Leistungsmodul (33) elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden ist, der Lichtemitter (321) automatisch eingeschaltet wird, um das Detektionslicht zu senden.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 32 ferner mit einer Hülse (60) zum Festhalten für eine Hand des Benutzers, wobei der Fingerdetektor (32) in der Hülse (60) aufgenommen ist, wobei die Hülse (60) einen Platzierungsbereich (63) aus einem transparenten Material aufweist, sodass das Detektionslicht von dem Lichtemitter (321) hindurchtreten kann, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 32 ferner mit einer Hülse (60) zum Festhalten für eine Hand des Benutzers, wobei der Fingerdetektor (32) in der Hülse (60) aufgenommen ist, wobei die Hülse (60) ein Fenster (64) aufweist, so dass das Detektionslicht von dem Lichtemitter (321) hindurchtreten kann, um den Finger des Benutzers zu erreichen.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 32, wobei der Lichtemitter (321) derart konfiguriert ist, dass er ein Infrarot-Detektionslicht aussendet, und der Lichtempfänger (322) derart konfiguriert ist, dass er das reflektierte Infrarot-Detektionslicht empfängt.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 33, wobei die Hülse (60) eine glatte Außenfläche (61) aufweist, so dass der Finger des Benutzers keine relativ große Druckkraft auf die Hülse (60) ausüben muss, um ein Wackeln der 3D-Zeichnungsanordnung zu verhindern.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 32, wobei wenn der Finger des Benutzers entfernt wird, der Lichtempfänger (322) das Detektionslicht nicht empfängt, und der Fingerdetektor (32) ein Entfernen des Fingers des Benutzers erfasst und der Steuerkreis (31) den Betrieb des Filamentbewegungssystems (40) stoppt.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 33 ferner mit einem Trägerrahmen (10), der einen Rahmenkörper (11) aufweist, welcher die Steuereinheit (30) und das Filamentbewegungssystem (40) trägt, wobei die Hülse (60) lösbar mit dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) gekoppelt ist, wobei die 3D-Zeichnungsanordnung ohne einen Aktuator zur Steuerung des Betriebs der 3D-Zeichnungsanordnung und ohne ein Gehäuse als Träger oder Stütze konfiguriert ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 40 ferner mit einer Düsenbaugruppe (70), welche eine Düsenkappe (71) und die Heizvorrichtung (50) aufweist, die mit der Düsenkappe (71) zusammengebaut ist, wobei die Düsenkappe (71) lösbar mit dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) gekoppelt ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 40 ferner mit einer Düsenbaugruppe (70), welche eine Düsenkappe (71) und eine Ausstoßdüse (72) aufweist, die einstückig mit der Düsenkappe (71) ausgebildet ist, wobei die Düsenkappe (71) lösbar mit dem Rahmenkörper (11) des Trägerrahmens (10) gekoppelt ist, um ein einfaches Auswechseln der Düsenbaugruppe (70) zu ermöglichen, wobei die Heizvorrichtung (50) ein Heizelement (51) und ein Heizrohr (52) aufweist, das in der Düsenkappe (71) aufgenommen und mit der Ausstoßdüse (72) ausgerichtet ist.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 2, wobei das Filamentbewegungssystem (40) einen Antriebsmotor (42) und eine Filament-Bewegungsschaufel (441) aufweist, wobei wenn der Antriebsmotor (42) in Betrieb ist, die Filament-Bewegungsschaufel (441) angetrieben wird, sich vor- und zurückzubewegen, um das Filament (1) zu drängen, sich vorwärts zu bewegen, wenn sich die Filament-Bewegungsschaufel (441) vorwärts bewegt, wobei das Filamentbewegungssystem (40) ferner einen Antriebsrahmen (442) und einen Bewegungssteuerungsmechanismus (43) mit einer Antriebswelle (431), die mit dem Antriebsmotor (42) gekoppelt ist, und ein Steuerrad (432) aufweist, das auf der Antriebswelle (431) angeordnet ist, um mit dem Antriebsrahmen (442) in Eingriff zu kommen, wobei die Filament-Bewegungsschaufel (441) an dem Antriebsrahmen (442) angebracht ist, wobei wenn die Antriebswelle (431) durch den Antriebsmotor (42) zur Drehung angetrieben wird, das Steuerrad (432) zur Drehung angetrieben wird, um den Antriebsrahmen (442) zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung anzutreiben, um so die Filament-Bewegungsschaufel (441) zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung anzutreiben, wobei die Filament-Bewegungsschaufel (441) schräg an dem Antriebsrahmen (442) angebracht ist, wobei das Steuerrad (432) eine vordere Antriebsfläche (4321), die mindestens eine vordere Spitzenposition (43211), mindestens eine vordere Talposition (43212) und mindestens zwei vordere Übergangsflächen (43213) zwischen der benachbarten vorderen Spitzenposition (43211) und der vorderen Talposition (43212), sowie eine hintere Antriebsfläche (4322) aufweist, die mindestens eine hintere Spitzenposition (43221), mindestens eine hintere Talposition (43222) und mindestens zwei hintere Übergangsflächen (43223) zwischen der benachbarten hinteren Spitzenposition (43221) und der hinteren Talposition (43222) aufweist, wobei der Antriebsrahmen (442) eine vordere Eingriffsfläche (4421) und eine hintere Eingriffsfläche (4422) aufweist, wobei eine Eingriffsnut (4423) zwischen der vorderen Eingriffsfläche (4421) und der hinteren Eingriffsfläche (4422) definiert ist, wobei das Steuerrad (432) teilweise in der Eingriffsnut (4423) angeordnet ist, wobei die vordere Antriebsfläche (4321) des Steuerrads (432) derart angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit der vorderen Eingriffsfläche (4421) des Antriebsrahmens (442) steht, um den Antriebsrahmen (442) anzutreiben, sich vorwärts zu bewegen, wobei die hintere Antriebsfläche (4322) des Steuerrads (432) derart angeordnet ist, dass sie in Kontakt mit der hinteren Eingriffsfläche (4422) des Antriebsrahmens (442) steht, um den Antriebsrahmen (442) anzutreiben, sich rückwärts zu bewegen.
3D-Zeichnungsanordnung zur Förderung eines Filaments (1) mit: einer Hülse (60); einem in der Hülse (60) angeordneten Filamentbewegungssystem (40); und einer Steuereinheit (30), die einen Steuerkreis (31) und einen Detektorsensor (34) aufweist, der in der Hülse (60) angeordnet und verborgen ist, wobei wenn der Detektorsensor (34) ein Detektionssignal an den Steuerkreis (31) sendet, der Steuerkreis (31) den Betrieb des Filamentbewegungssystems (40) startet, um das Filament (1) zu fördern.
3D-Zeichnungsanordnung nach Anspruch 44, wobei der Detektorsensor (34) aus der Gruppe aus einem Mikrowellen-Radarsensor, einem pyroelektrischen Infrarotsensor, einem Hall-Sensor, einem Magneto-Widerstandssensor, einem Magneto-Impedanzsensor, einem Verschiebungswandler und einem Gyrosensor ausgewählt ist, um den Betrieb des Filamentbewegungssystems (40) zu starten oder zu stoppen.
3D-Zeichnungsanordnung zur Steuerung der Bewegung eines Filaments (1) mit: einer Hülse (60); einem in der Hülse (60) angeordneten Filamentbewegungssystem (40); und einer Steuereinheit (30) mit einem Steuerkreis (31) und einem in der Hülse (60) angeordneten Mikrofon (35), wobei das Mikrofon (35) die Stimme eines Benutzers erfasst, um den Steuerkreis (31) für den Betrieb des Filamentbewegungssystems (40) zu aktivieren und dadurch die Bewegung des Filaments (1) zu steuern.