ES2735131T3 - Aparato de impresión en tres dimensiones y módulo de cabezal de impresión - Google Patents

Abstract

Un aparato de impresión en tres dimensiones (10) configurado para imprimir un objeto en tres dimensiones (20), que comprende: una base (100) que tiene una superficie portadora (110); un módulo de cabezal de impresión (200) dispuesto sobre la base (100), que comprende: un cabezal de impresión (200) que comprende un elemento de calentamiento (210), un canal de alimentación (220) y una boquilla (230), en el que el canal de alimentación (220) comprende una pluralidad de aletas de disipación de calor (222) dispuestas sobre una superficie exterior del canal de alimentación (220), el canal de alimentación (220) conecta la boquilla (230), y el elemento de calentamiento (210) está configurado para calentar la boquilla (230); un ventilador (310) dispuesto como corresponde al canal de alimentación (220) para proporcionar un flujo de aire; una cubierta de guiado de alimentación (320) conectada al canal de alimentación (220), y situada entre el ventilador (310) y el canal de alimentación (220); una cubierta de guiado (330) de la boquilla dispuesta como corresponde al ventilador (310) y extendida a la boquilla (230), en la que la cubierta de guiado (330) de la boquilla comprende una salida (332) de la boquilla, estando situada la salida (332) de la boquilla entre la boquilla (230) y la superficie portadora (110); y un controlador (600) acoplado eléctricamente al módulo de cabezal de impresión (500) para con trolar un material de fusión en caliente (400) que se transmite desde el canal de alimentación (220) a la boquilla (230), en el que el elemento de calentamiento (210) está configurado para calentar la boquilla (230) para que el material de fusión en caliente (400) se funda y realice la extrusión, y el material de fusión en caliente (400) se dispense sobre la superficie portadora (110) para formar el objeto en tres dimensiones (20), el controlador (600) controla el ventilador (310) para proporcionar un flujo de aire, y el flujo de aire es guiado desde las aletas de disipación de calor (222) a la salida de la boquilla (332) de la cubierta de guiado (330) de la boquilla, el aparato de impresión en tres dimensiones (10) se caracterizado en que el flujo de aire circula a través del canal de alimentación (220), la cubierta de guiado de alimentación (320) y la cubierta de guiado (330) de la boquilla a lo largo de una dirección perpendicular a una dirección axial del canal de alimentación (220).

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de impresión en tres dimensiones y módulo de cabezal de impresión

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

El campo técnico se refiere a un aparato de impresión en tres dimensiones (3D) y a un módulo de cabezal de impre­ sión, y se refiere en particular a un aparato de impresión en tres dimensiones y a un módulo de cabezal de impresión con un módulo de disipación de calor.

Descripción de la técnica relacionada

Junto con los avances en la fabricación asistida por ordenador (CAM), la industria manufacturera ha desarrollado la tecnología de impresión en tres dimensiones (3D) con la que se fabrican rápidamente productos a partir de un con­ cepto de diseño original. De hecho, la tecnología de impresión en 3D es un término general que se refiere a una serie de técnicas de creación rápida de prototipos (RP), y el principio básico es la fabricación por laminación, en la que se utiliza una máquina de creación rápida de prototipos para formar formas de sección transversal de una pieza de trabajo en el plano X - Y por medio de escaneado, desplazándose intermitentemente en un grosor de capa en las coordenadas Z y por último, formando objetos en 3D. La tecnología de impresión en 3D es aplicable independiente­ mente de las formas geométricas y la tecnología RP produce excelentes resultados, en particular para piezas com­ plejas, lo que ahorra esfuerzos y tiempo de procesamiento significativamente. La tecnología de impresión en 3D es capaz de presentar un objeto de un modelo digital en tres dimensiones diseñado por medio del software de diseño asistido por ordenador (cAd ) en el menor tiempo posible para que el usuario toque y realmente sienta la geometría del modelo, o incluso para probar la posibilidad de montaje de las partes y las funciones posibles.

El módulo de cabezal de impresión del aparato de impresión en 3D actual está compuesto principalmente por un tubo de alimentación, un dispositivo de calentamiento y una boquilla. La mayor parte de las materias primas utiliza­ das son materiales de formación de fusión en caliente. Estos materiales de formación son sólidos a temperatura ambiente. El material de formación sólido se transmite a la boquilla a través del tubo de alimentación, es fundido en caliente por el dispositivo de calentamiento y se extruye desde la boquilla, para formar un objeto en 3D capa por capa.

El tubo de alimentación actual es una estructura tubular hueca y está hecho de materiales metálicos. Un lado del tubo de alimentación cerca del dispositivo de calentamiento puede fundir en caliente el material de formación dema­ siado pronto debido a la conducción de calor. Como consecuencia, el material de formación puede adherirse a la pared interna del tubo de alimentación. Una vez que el aparato de impresión en 3D se desconecta y el dispositivo de calentamiento se enfría, el material de formación que está adherido a la pared interior se endurece y obstruye el tubo de alimentación. Como resultado, no solo se reduce el rendimiento y la eficiencia del procedimiento de impresión realizado por el módulo de cabezal de impresión del aparato de impresión en 3D, sino que también se incrementa el costo adicional de mantener y limpiar el módulo de cabezal de impresión.

El documento CN 105082 543 A divulga un efector de aparato de impresión en 3D que comprende un soporte, un ventilador, una cubierta y medios de guiado de aire para calentar el miembro de base fijo. El soporte del efector está provisto para conectar un brazo de control del aparato de impresión en 3D y una base fija del elemento de calenta­ miento. La base fija del elemento de calentamiento se dispone en una boquilla para calentar el aparato de fijación de impresión en 3D. El efector del aparato de impresión en 3D puede resolver los problemas de que el flujo de aire de enfriamiento no sea eficiente, lo que resulta en un rango de concentración más pequeño del modelo de impresión de enfriamiento local que no es oportuno.

Sumario de la invención

La presente invención es proporcionada por la reivindicación adjunta 1. Se proporcionan realizaciones beneficiosas en las reivindicaciones dependientes. La siguiente revelación sirve para una mejor comprensión de la invención. Por consiguiente, la presente solicitud proporciona un aparato de impresión en tres dimensiones y un módulo de cabezal de impresión que puede realizar la disipación de calor al canal de alimentación y al material de fusión en caliente extruido desde la boquilla simultáneamente.

La presente solicitud proporciona un aparato de impresión en tres dimensiones que incluye una base, un módulo de cabezal de impresión y un controlador. La base tiene una superficie portadora. El módulo de cabezal de impresión está dispuesto sobre la base e incluye un cabezal de impresión, un ventilador para proporcionar un flujo de aire, una cubierta de guiado de alimentación conectada al canal de alimentación y situada entre el ventilador y el canal de alimentación, y una cubierta de guiado de la boquilla. El cabezal de impresión incluye un elemento de calentamiento, un canal de alimentación y una boquilla. El canal de alimentación se conecta a la boquilla. El elemento de calenta­ miento está configurado para calentar la boquilla. El ventilador está dispuesto como corresponde al canal de alimentación. La cubierta de guiado de la boquilla está dispuesta como corresponde al ventilador y se extiende hacia la boquilla. La cubierta de guiado de la boquilla incluye una salida de la boquilla situada entre la boquilla y la superficie portadora. El controlador está acoplado eléctricamente al cabezal de impresión y al ventilador para controlar un material de fusión en caliente que se transmite a la boquilla, y el elemento de calentamiento está configurado para calentar la boquilla para que el material de fusión en caliente se funda y sea dispensado sobre la superficie portado­ ra para formar un objeto 3D. El flujo de aire circula a través del canal de alimentación, la cubierta de guiado de ali­ mentación y la cubierta de guiado de la boquilla a lo largo de una dirección perpendicular a una dirección axial del canal de alimentación. El controlador también controla el ventilador para guiar el flujo de aire desde una pluralidad de aletas de disipación de calor a una salida de la boquilla de la cubierta de guiado de la boquilla.

La presente solicitud proporciona un módulo de cabezal de impresión configurado para estar dispuesto sobre una base de un aparato de impresión en tres dimensiones, para imprimir un objeto en tres dimensiones. El módulo de cabezal de impresión incluye un cabezal de impresión, un ventilador y una cubierta de guiado de la boquilla. El ca­ bezal de impresión incluye un elemento de calentamiento, un canal de alimentación y una boquilla. El canal de ali­ mentación se conecta a la boquilla. El elemento de calentamiento está configurado para calentar la boquilla. El ventilador está dispuesto como corresponde al canal de alimentación. La cubierta de guiado de la boquilla está dispuesta como corresponde al ventilador y se extiende hacia la boquilla. La cubierta de guiado de la boquilla incluye una sali­ da de la boquilla situada entre la boquilla y la superficie portadora.

Sobre la base de lo anterior, en el aparato de impresión en tres dimensiones de la presente solicitud, la cubierta de guiado de la boquilla está dispuesta como corresponde al ventilador y a la boquilla del cabezal de impresión, y la salida de la boquilla de la cubierta de guiado de la boquilla está situada entre la boquilla y la superficie portadora de la base para enfriar el material de fusión en caliente extruido sobre la superficie portadora desde la boquilla. Median­ te esta disposición, el aparato de impresión en tres dimensiones y el módulo de cabezal de impresión en la presente solicitud pueden realizar simultáneamente la disipación de calor tanto en el canal de alimentación como en el mate­ rial de fusión en caliente extruido sobre la superficie portadora desde la boquilla utilizando solo un ventilador. Por un lado, se puede evitar el problema de que el material de fusión en caliente se funda en el canal de alimentación antes de tiempo y obstruya el canal de alimentación causado por el canal de alimentación sobrecalentado. Por otro lado, la eficiencia de enfriamiento de formar el objeto en tres dimensiones sobre la base puede ser mejorada.

Para hacer más comprensibles las características y ventajas anteriores de la presente invención se describen en detalle varias realizaciones acompañadas de dibujos como sigue a continuación.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato de impresión en tres dimensiones de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 2 es un diagrama esquemático de un módulo de cabezal de impresión de acuerdo con una reali­ zación de la presente invención.

La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal que ilustra el módulo de cabezal de impresión de la figura 2.

La figura 4 y la figura 5 son diagramas esquemáticos de una cubierta de guiado de la boquilla desde dife­ rentes perspectivas de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 6 es un diagrama esquemático de un módulo de cabezal de impresión de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La figura 7 es una vista esquemática en sección transversal que ilustra el módulo de cabezal de impresión de la figura 6.

Descripción de las realizaciones

Se debe entender que tanto la descripción anterior como otras descripciones detalladas, características y ventajas pretenden describirse de manera más exhaustiva al proporcionar una realización acompañada con las figuras en la presente memoria descriptiva y en lo que sigue. En las siguientes realizaciones, las palabras utilizadas para indicar direcciones, tales como "arriba", "abajo", "delante", "detrás", "izquierda" y "derecha", simplemente se refieren a las direcciones en los dibujos que se acompañan. Por lo tanto, el lenguaje de dirección se utiliza para ilustrar en lugar de limitar la invención. En primer lugar, se debe señalar que los mismos números de referencia o etiquetas similares representan componentes iguales o similares en las realizaciones que siguen.

La figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato de impresión en tres dimensiones de acuerdo con una reali­ zación de la presente invención. La figura 2 es un diagrama esquemático de un módulo de cabezal de impresión de acuerdo con una realización de la presente invención. Haciendo referencia a la figura 1 y a la figura 2, en la presente realización, el aparato de impresión en tres dimensiones 10 está configurado para imprimir un objeto en tres dimen­ siones 20 de acuerdo con un modelo digital en tres dimensiones. El aparato de impresión en tres dimensiones 10 incluye una base 100, un módulo de cabezal de impresión 500 y un controlador 600. El módulo de cabezal de impre­ sión 500 está dispuesto de manera móvil sobre la base 100. En la presente realización, el aparato de impresión en tres dimensiones 10 incluye además un procesador, estando configurado el procesador para leer el modelo digital en tres dimensiones y controlar el módulo de cabezal de impresión 500 en relación con la base 100, en el que el mode­ lo digital en tres dimensiones puede ser un archivo digital de imagen en tres dimensiones creado por un ordenador servidor por medio de un diseño asistido por ordenador (CAD) o un software de modelado de animación.

Como se ha mencionado más arriba, la base 100 tiene una superficie portadora 110 configurada para transportar el material de fusión en caliente 400 extruido desde el módulo de cabezal de impresión 500. El módulo de cabezal de impresión 500 está dispuesto sobre la base 100. En detalle, en la presente realización, el aparato de impresión en tres dimensiones 10 incluye además un material de fusión en caliente 400 que se conecta al módulo de cabezal de impresión 500 como se muestra en la figura 1. El material de fusión en caliente 400 está configurado para entrar en una boquilla 230 a través del canal de alimentación del módulo de cabezal de impresión 500 para ser calentado y fundido, y a continuación ser extruido desde la boquilla 230 para ser dispensado capa por capa sobre una superficie portadora 110 de la base 100. Por consiguiente, el material de fusión en caliente 400 extruido sobre la superficie portadora 110 se apila para formar el objeto en tres dimensiones 20. Específicamente, el material de fusión en ca­ liente 400 está compuesto de material con características de fusión en caliente aplicables a los métodos de produc­ ción tales como la fabricación por filamentos fundido (FFF) o modelado por fusión y extrusión, etc.

La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal que ilustra el módulo de cabezal de impresión de la figura 2. Se hace referencia a la figura 2 y a la figura 3. En detalle, el módulo de cabezal de impresión 500 incluye un cabezal de impresión 200, un ventilador 310 y una cubierta de guiado 330 de la boquilla, en el que el cabezal de impresión 200 incluye un elemento de calentamiento 210, un canal de alimentación 220 y una boquilla 230. El canal de alimentación 220 está conectado a la boquilla 230. Como ejemplo, el elemento de calentamiento 210 puede estar dispuesto en la boquilla 230 para calentar la boquilla 230. Por consiguiente, el material de fusión en caliente 400 puede entrar en la boquilla 230 a través del canal de alimentación 220 por transmisión, por ejemplo, de un rodillo de alimentación, para ser calentado y fundido. Después de eso, el material de fusión en caliente 400 se extruye desde la boquilla 230 y se imprime sobre la superficie portadora 110 de la base 100 capa por capa. El controlador 600 está acoplado eléctricamente al módulo de cabezal de impresión 500, para controlar el material de fusión en caliente 400 que se transmite desde el canal de alimentación 220 a la boquilla 230. El elemento de calentamiento 210 está confi­ gurado para calentar la boquilla 230 de manera que el material de fusión en caliente 400 pueda ser fundido y extrusionado, y dispensado sobre la superficie portadora 110 de la base 100 para imprimir el objeto en tres dimensiones 20.

Como se ha mencionado más arriba, el ventilador 310 está dispuesto como corresponde al canal de alimentación 220 e incluye un lado de entrada de aire 312 y un lado de salida de aire 314. En la presente realización, el módulo de cabezal de impresión 500 incluye además una cubierta de guiado de alimentación 320, en la que la cubierta de guiado de alimentación 320 conecta el canal de alimentación 220 y está situada entre el ventilador 310 y el canal de alimentación 220 para ayudar al canal de alimentación 220 a realizar la disipación de calor, para evitar el problema de que el material de fusión en caliente 400 se funda en el canal de alimentación 220 antes de tiempo y obstruya el canal de alimentación 220 debido al sobrecalentamiento del canal de alimentación 220. Además, en la presente realización, el canal de alimentación 220 incluye adicionalmente una pluralidad de aletas de disipación de calor 222 dispuestas sobre una superficie exterior del canal de alimentación 220, para ayudar adicionalmente a que el canal de alimentación 220 realice la disipación de calor. La cubierta de guiado 330 de la boquilla está dispuesta como corresponde al ventilador 310 y se extiende a la boquilla 230. La cubierta de guiado 330 de la boquilla incluye una salida 332 de la boquilla situada entre la boquilla 230 y la superficie portadora 110 de la base 100. Además, la salida 332 de la boquilla puede disponerse en una posición situada por encima de la superficie portadora 110 y que se corresponde con el objeto en tres dimensiones 20, para enfriar indirectamente el material de fusión en caliente 400 dispensado sobre la superficie portadora 110 desde la boquilla 230. Por lo tanto, el objeto en tres dimensiones 20 se puede enfriar y solidificar gradualmente para evitar que el objeto en tres dimensiones 20 se agriete debido a la caída brusca de la temperatura. El controlador 600 controla el ventilador 310 para proporcionar un flujo de aire, el flujo de aire es guiado a la salida 332 de la boquilla de la cubierta de guiado 330 de la boquilla por las aletas de disipación de calor 222 del canal de alimentación 220.

Por medio de esta disposición, el módulo de cabezal de impresión 500 y el aparato de impresión en tres dimensio­ nes 10 que utilizan el mismo pueden realizar simultáneamente la disipación de calor en el canal de alimentación 220 y en el material de fusión en caliente 400 extruido sobre la superficie portadora 110 desde la boquilla 230 utilizando un único ventilador 310. Por un lado, el problema de que el material de fusión en caliente 400 se funda en el canal de alimentación 220 antes de tiempo y obstruya el canal de alimentación 220 como consecuencia del sobrecalenta­ miento del canal de alimentación 220, se puede evitar. Por otro lado, la eficiencia de enfriamiento y solidificación del objeto en tres dimensiones 20 puede ser mejorada.

Además, el flujo de aire proporcionado por el ventilador 310 circula a través del canal de alimentación 220 para en­ friar en primer lugar el canal de alimentación 220. A continuación, el flujo de aire con una temperatura más alta des­ pués de fluir a través del canal de alimentación 220 circula hacia la cubierta de guiado 330 de la boquilla para ser enfriado en la cubierta de guiado 330 de la boquilla. Por último, el flujo de aire ligeramente enfriado sale de la salida 332 de la boquilla para enfriar el material de fusión en caliente 400 extruido desde la boquilla 230. En otras palabras, el flujo de aire provisto al principio por el ventilador 310 tiene una primera temperatura, y el flujo de aire después de fluir a través del canal de alimentación 220 tiene una segunda temperatura. La segunda temperatura es más alta que la primera temperatura. Finalmente, el flujo de aire que sale de la salida 332 de la boquilla tiene una tercera tempe­ ratura. La tercera temperatura se encuentra entre la primera temperatura y la segunda temperatura. Específicamen­ te, la primera temperatura está entre 20°C y 30°C, la segunda temperatura es de aproximadamente 100°C y la terce­ ra temperatura es de aproximadamente 50°C. Por consiguiente, el módulo de cabezal de impresión 500 de la pre­ sente realización realiza directamente la disipación de calor al canal de alimentación 220 mediante el uso de un flujo de aire con una temperatura más baja, y enfría el material de fusión en caliente 400 extruido de la boquilla 230 me­ diante el uso de un flujo de aire con una temperatura más alta con el fin de evitar que el objeto en tres dimensiones 20 formado se agriete debido a la caída brusca de la temperatura. Por lo tanto, la presente realización puede mejo­ rar efectivamente la tasa de rendimiento de la impresión en tres dimensiones.

En detalle, la cubierta de guiado de alimentación 320 incluye una entrada de alimentación 322 y una salida de ali­ mentación 324 como se muestra en la figura 3, en la que la entrada de alimentación 322 se conecta al lado de salida de aire 314 del ventilador 310 y la salida de alimentación 324 se conecta al canal de alimentación 222. Por lo tanto, el ventilador 310 extrae el flujo de aire del lado de entrada de aire 312 y expulsa el flujo de aire desde el lado de salida de aire 314. El flujo de aire circula a continuación desde la entrada de alimentación 322 a la salida de alimen­ tación 324 por una guiado de la cubierta de guiado de alimentación 320, para realizar la disipación de calor al canal de alimentación 222 conectado a la salida de alimentación 324.

En la presente realización, la cubierta de guiado de alimentación 330 conecta el canal de alimentación 220. De ma­ nera más específica, la cubierta de guiado 330 de la boquilla y la cubierta de guiado de alimentación 320 están dis­ puestas en dos lados opuestos del canal de alimentación 220 respectivamente. La cubierta de guiado 330 de la boquilla incluye una entrada de la boquilla 334 y una cámara de guiado 336. La entrada de la boquilla 334 se conec­ ta el canal de alimentación 220, y la cámara de guiado 336 se conecta entre la entrada de la boquilla 334 y la salida 332 de la boquilla. Por esta disposición, el flujo de aire puede fluir a la cubierta de guiado 330 de la boquilla a través de la entrada de la boquilla 334 después de preformar la disipación de calor en el canal de alimentación 220, y ser guiado a la salida 332 de la boquilla a través de la cámara de guiado 336, con el fin de enfriar el material de fusión en caliente 400 extruido de la boquilla 230. Brevemente, la trayectoria de flujo del flujo de aire puede ilustrarse como la flecha discontinua representada en la figura 3, el ventilador 310 aspira el flujo de aire y lo hace circular hacia el canal de alimentación 220 por la guiado de la cubierta de guiado de alimentación 320, para realizar la disipación de calor hacia el canal de alimentación 220. A continuación, el flujo de aire sale por la salida 332 de la boquilla situada entre la boquilla 230 y la superficie portadora 110 de la base 100 por la guiado de la cubierta de guiado 330 de la boquilla para enfriar el material de fusión en caliente 400 extruido desde la boquilla 230.

La figura 4 y la figura 5 son diagramas esquemáticos de una cubierta de guiado de la boquilla desde diferentes pers­ pectivas de acuerdo con una realización de la presente invención. Se hace referencia a las figuras 3 a 5. El flujo de aire circula al interior de la cubierta de guiado 330 de la boquilla después de realizar la disipación de calor al canal de alimentación 220, por lo que el flujo de aire circula hacia la cubierta de guiado 330 de la boquilla con una tempe­ ratura más alta. Por lo tanto, en la presente realización, la cubierta de guiado 330 de la boquilla puede incluir ade­ más una pluralidad de aletas de guiado 338 como se muestra en la figura 4, y las aletas de guiado pueden estar dispuestas en la cámara de guiado 336, para aumentar el área de contacto entre el flujo de aire y la cubierta de guiado 330 de la boquilla para mejorar la eficiencia del intercambio de calor, y enfriar aún más el flujo de aire que circula a través del canal de alimentación 220.

Además, el área de la sección transversal de la entrada de la boquilla 334 es sustancialmente más grande que el área de la sección transversal de la salida 332 de la boquilla, por lo tanto, el flujo de aire puede acumularse en la cámara de guiado 336, de modo que la corriente de aire no puede salir de la boquilla de salida 332 suavemente. Por consiguiente, en la presente realización, la cubierta de guiado 330 de la boquilla incluye además una pluralidad de orificios de guiado 339, que pueden estar dispuestos en la cámara de guiado 336 de manera que una parte del flujo de aire puede ser evacuada desde los orificios de guiado 339, para reducir la presión en la cámara de guiado 336 y la parte restante del flujo de aire puede ser evacuada de la salida 332 de la boquilla sin problemas.

La figura 6 es un diagrama esquemático de un módulo de cabezal de impresión de acuerdo con otra realización de la presente invención. La figura 7 es una vista esquemática en sección transversal que ilustra el módulo de cabezal de impresión de la figura 6. Se debe observar que el módulo de cabezal de impresión 500 de la presente realización es similar al módulo de cabezal de impresión 500 de la figura 2 y de la figura 3. Por lo tanto, los números de referen­ cia y una parte del contenido en la realización anterior se usan en las presentes realizaciones, en las que los mismos números de referencia indican los mismos componentes o similares, y se omite la descripción repetida de los mis­ mos contenidos técnicos. Para una descripción detallada de las partes omitidas, la referencia se puede encontrar en la realización anterior, y ninguna descripción repetida está contenida en las presentes realizaciones. Haciendo refe­ rencia a la figura 6 y a la figura 7, la siguiente descripción se refiere a las diferencias entre el módulo de cabezal de impresión 500 de la presente realización y el módulo de cabezal de impresión 500 de la figura 2 y de la figura 3.

En la presente realización, la cubierta de guiado de alimentación 320 incluye una entrada de alimentación 322 y una salida de alimentación 324, en la que la entrada de alimentación 322 conecta el canal de alimentación 220 y la salida de alimentación 324 se conecta al lado de entrada de aire 312 del ventilador 310. En otras palabras, en la realiza­ ción de la figura 2, el lado de salida de aire 314 del ventilador 310 está orientado hacia el canal de alimentación 220 de manera que el flujo de aire que entra en el ventilador 310 es soplado hacia el canal de alimentación 220 a través de la cubierta de guiado de alimentación 320. En la presente realización, el lado de entrada de aire 312 del ventila­ dor 310 está orientado hacia el canal de alimentación 220, para hacer que el flujo de aire fluya a través del canal de alimentación 220 directamente, y se introduzca en el lado de entrada de aire 312 del ventilador 310 a través de la cubierta de guiado de alimentación 320.

Como se ha mencionado más arriba, la salida de alimentación 324 conecta el lado de entrada de aire 312 del venti­ lador 310 y la cubierta de guiado 330 de la boquilla conecta el lado de salida de aire 314 del ventilador 310. Es decir, el ventilador 310 se conecta entre la cubierta de guiado de alimentación 320 y la cubierta de guiado 330 de la boqui­ lla. Por lo tanto, el flujo de aire circula a través del canal de alimentación 220 en primer lugar y a continuación se dirige hacia el lado de entrada de aire 312 del ventilador 310 a través de la cubierta de guiado de alimentación 320. Después de eso, el flujo de aire es soplado al interior de la cubierta de guiado 330 de la boquilla desde el lado de salida de aire 314 del ventilador 310. En detalle, la cubierta de guiado 330 de la boquilla incluye una entrada 334 de la boquilla y una cámara de guiado 336, en la que la cámara de guiado 336 está conectada entre la entrada de la boquilla 334 y la salida 332 de la boquilla y la cubierta de guiado 330 de la boquilla está conectada al lado de salida de aire 314 del ventilador 310 con la entrada 334 de la boquilla.

Mediante esta disposición, el flujo de aire puede fluir adicionalmente hacia la cubierta de guiado 330 de la boquilla a través de la entrada de la boquilla 334 después de realizar la disipación de calor al canal de alimentación 220. A continuación, el flujo de aire puede ser guiado a la salida 332 de la boquilla a través de la cámara de guiado 336 para enfriar el material de fusión en caliente 400 extruido desde la boquilla 230. Brevemente, la trayectoria de flujo del flujo de aire se puede ilustrar como la flecha discontinua representada en la figura 7; al extraer el aire con el ventilador 310, el flujo de aire circula a través del canal de alimentación 220 para realizar la disipación de calor del canal de alimentación 220. A continuación, el flujo de aire es aspirado al interior del ventilador 310 a través de la cubierta de guiado de alimentación 320, y se expulsa del ventilador 310 para que circule al interior de la cubierta de guiado 330 de la boquilla, de manera que el flujo de aire se evacúe de la salida 332 de la boquilla situada entre la boquilla 332 y la superficie portadora110 de la base 100 por una guiado de la cubierta de guiado 330 de la boquilla, para enfriar el material de fusión en caliente 400 extruido desde la boquilla 230.

Además, la cubierta de guiado 330 de la boquilla también puede incluir una pluralidad de aletas de guiado 338 y una pluralidad de orificios de guiado 339 en la presente realización como se muestra en la figura 4, en la que las aletas de guiado 338 pueden estar dispuestas en la cámara de guiado 336 para aumentar el área de contacto entre el flujo de aire y la cubierta de guiado 330 de la boquilla y mejorar la eficiencia del intercambio de calor, para enfriar el flujo de aire que circula a través del canal de alimentación 220. Además, un área de la sección transversal de la entrada de la boquilla 334 es sustancialmente mayor que un área de la sección transversal de la salida 332 de la boquilla, por lo que los orificios de guiado 339 están dispuestos en la cámara de guiado 336 para hacer que parte del flujo de aire se descargue desde los orificios de guiado 339. Por lo tanto, la presión en la cámara de guiado 336 se puede reducir y el flujo de aire puede ser evacuado desde la salida 332 de la boquilla sin problemas.

En resumen, en el módulo de cabezal de impresión y en el aparato de impresión en tres dimensiones que utiliza el mismo de la invención, la cubierta de guiado de alimentación está conectada al canal de alimentación y está situada entre el ventilador y el canal de alimentación, para ayudar a guiar el flujo de aire hacia el canal de alimentación para realizar la disipación del calor. Además, la cubierta de guiado de la boquilla está dispuesta como corresponde al ventilador y se extiende hacia la boquilla del módulo de cabezal de impresión, y la salida de la boquilla de la cubierta de guiado de la boquilla está situada entre la boquilla y la superficie portadora de la base, para enfriar el material de fusión en caliente extruido sobre la superficie portadora desde la boquilla. Mediante esta disposición, el módulo de cabezal de impresión y el aparato de impresión en tres dimensiones que utilizan el mismo de la invención, pueden realizar simultáneamente la disipación de calor al canal de alimentación y al material de fusión en caliente extruido sobre la superficie portadora desde la boquilla utilizando únicamente un ventilador. Por un lado, se puede evitar el problema de que el material de fusión en caliente se funda en el canal de alimentación antes de tiempo y obstruya el canal de alimentación debido al canal de alimentación sobrecalentado. Por otro lado, se puede mejorar la eficiencia de enfriamiento y solidificación del objeto en tres dimensiones. Por consiguiente, se puede reducir el coste de pro­ ducción del módulo de cabezal de impresión y el aparato de impresión en tres dimensiones que utiliza el mismo. Además, también se puede mejorar la calidad y la eficiencia de la impresión en tres dimensiones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de impresión en tres dimensiones (10) configurado para imprimir un objeto en tres dimensiones (20), que comprende:

una base (100) que tiene una superficie portadora (110);

un módulo de cabezal de impresión (200) dispuesto sobre la base (100), que comprende:

un cabezal de impresión (200) que comprende un elemento de calentamiento (210), un canal de alimentación (220) y una boquilla (230), en el que el canal de alimentación (220) comprende una pluralidad de aletas de disipación de calor (222) dispuestas sobre una superficie exterior del canal de alimentación (220), el canal de alimentación (220) conecta la boquilla (230), y el elemento de calentamiento (210) está configurado para calentar la boquilla (230);

un ventilador (310) dispuesto como corresponde al canal de alimentación (220) para proporcionar un flujo de aire;

una cubierta de guiado de alimentación (320) conectada al canal de alimentación (220), y situada entre el ventilador (310) y el canal de alimentación (220);

una cubierta de guiado (330) de la boquilla dispuesta como corresponde al ventilador (310) y ex­ tendida a la boquilla (230), en la que la cubierta de guiado (330) de la boquilla comprende una sali­ da (332) de la boquilla, estando situada la salida (332) de la boquilla entre la boquilla (230) y la su­ perficie portadora (110); y

un controlador (600) acoplado eléctricamente al módulo de cabezal de impresión (500) para con­ trolar un material de fusión en caliente (400) que se transmite desde el canal de alimentación (220) a la boquilla (230), en el que el elemento de calentamiento (210) está configurado para calentar la boquilla (230) para que el material de fusión en caliente (400) se funda y realice la extrusión, y el material de fusión en caliente (400) se dispense sobre la superficie portadora (110) para formar el objeto en tres dimensiones (20), el controlador (600) controla el ventilador (310) para proporcionar un flujo de aire, y el flujo de aire es guiado desde las aletas de disipación de calor (222) a la salida de la boquilla (332) de la cubierta de guiado (330) de la boquilla, el aparato de impresión en tres dimensiones (10) se caracterizado en que

el flujo de aire circula a través del canal de alimentación (220), la cubierta de guiado de alimentación (320) y la cubierta de guiado (330) de la boquilla a lo largo de una dirección perpendicular a una dirección axial del canal de alimentación (220).

2. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cubierta de guiado de alimentación (320) comprende una entrada de alimentación (322) y una salida de alimentación (324), la entrada de alimentación (322) está conectada al canal de alimentación ( 220), y la salida de alimentación (324) está conectada a un lado de entrada de aire (312) del ventilador (310).

3. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cubierta de guiado (330) de la boquilla está conectada a un lado de salida de aire (314) del ventilador (310).

4. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ventilador (310) está conectado entre la cubierta de guiado de alimentación (320) y la cubierta de guiado (330) de la boqui­ lla.

5. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cubierta de guiado de alimentación (320) comprende una entrada de alimentación (322) y una salida de alimentación (324), la salida de alimentación (324) está conectada al canal de alimentación ( 220), y la entrada de alimentación (322) está conectada a un lado de salida de aire (314) del ventilador (310).

6. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cubierta de guiado (330) de la boquilla está conectada al canal de alimentación (220).

7. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cubierta de guiado (330) de la boquilla y la cubierta de guiado de alimentación (320) están dispuestas en dos lados opues­ tos del canal de alimentación (220), respectivamente.

8. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cubierta de guiado (330) de la boquilla comprende una entrada (334) de la boquilla y una cámara de guiado (336), la cáma­ ra de guiado (336) está conectada entre la entrada (334) de la boquilla y la salida (332) de la boquilla.

9. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la entrada (334) de la boquilla está conectada a un lado de salida de aire (314) del ventilador (310).

10. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la entrada (334) de la boquilla está conectada al canal de alimentación (220).

11. El aparato de impresión en tres dimensiones de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la cubierta de guiado (330) de la boquilla comprende una pluralidad de aletas de guiado (338) dispuestas en la cámara de guiado (336).

12. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la cubierta de guiado (330) de la boquilla comprende una pluralidad de orificios de guiado (339) dispuestos en la cámara de guiado (336).

13. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que un área en sec­ ción transversal de la entrada (334) de la boquilla es sustancialmente mayor que un área en sección transversal de la salida (332) de la boquilla.

14. El aparato de impresión en tres dimensiones (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la salida (332) de la boquilla está dispuesta como corresponde al objeto en tres dimensiones (20) para enfriar el material de fusión en caliente (400) extruido de la boquilla (230).