ES2901802T3 - Impresora tridimensional de modelado por deposición fundida - Google Patents

Abstract

Una impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida que comprende: una parte de boquilla (100) configurada para calentar un filamento a una temperatura suficiente para eyectar el filamento sobre una placa de impresión (300); la placa de impresión (300) sobre la que se apila el filamento eyectado desde la parte de boquilla (100), y una parte de enfriamiento (200) provista en la parte de boquilla (100) para enfriar la parte de boquilla (100); en donde la placa de impresión (300) incluye una placa térmica de silicio (330) configurada para aplicar calor a un objeto impreso apilado en un lado superior, y la placa térmica de silicio (330) aplica localmente calor desde un lado inferior del objeto impreso para endurecer el filamento eyectado desde la parte de boquilla (100) y simultáneamente evitar la contracción del filamento eyectado de la parte de boquilla (100), y caracterizado por que la parte de enfriamiento (200) incluye una placa inferior (232) provista de una placa térmica (236) configurada para generar calor a alta temperatura en un lado de la misma y que tiene una superficie superior a la que se une un papel cerámico para que el calor generado por la placa térmica (236) se irradie a un extremo inferior, la placa térmica (236) endurece el filamento eyectado desde la parte de boquilla (100) y simultáneamente aplica calor localmente a un lado superior del objeto impreso apilado en la placa de impresión (300), y la placa térmica de silicio (330) aplica calor localmente al lado inferior del objeto impreso.

Description

DESCRIPCIÓN

Impresora tridimensional de modelado por deposición fundida

[Campo técnico]

La presente invención se refiere a una tecnología de impresión tridimensional, y, más específicamente, a una impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida que utiliza un filamento de plástico de ingeniería que tiene una temperatura de fusión alta, asegura la estabilidad de un objeto impreso y la durabilidad de la fuerza adhesiva entre capas tridimensionales incluso en impresión a alta temperatura, y utiliza una energía mínima debido al calentamiento parcial y, por lo tanto, se miniaturiza.

[Antecedentes de la técnica]

Recientemente, se ha estado investigando activamente no solo en impresoras bidimensionales (impresora 2D) sino también en impresoras tridimensionales (impresoras 3D) capaces de imprimir objetos tridimensionales.

Una impresora tridimensional es un equipo configurado para fabricar un objeto tridimensional al apilar un material como un polímero (resina) en forma líquida o en polvo, un metal o similar en un método capa por capa según datos de diseño.

Lo anterior se origina en la creación rápida de prototipos (RP), que es una tecnología para modelar rápidamente una forma que se desea fabricar según un programa de aplicación gráfica tridimensional utilizando un láser y un material en polvo. El concepto anterior es lo opuesto a la fabricación sustractiva para producir materiales tridimensionales utilizando un método de corte o afeitado mediante mecanizado o láser.

Generalmente, los métodos de una impresora tridimensional configurada para fabricar tridimensionalmente productos mediante impresión incluyen un método de estereolitografía (SLA) que es un método basado en líquido, un método de sinterización selectiva por láser (SLS) que es un método basado en polvo, y un método de modelado por deposición fundida (en adelante, denominado método FDM) que es un método basado en sólidos.

En el método FDM, se apila un material termoplástico en forma de filamento fino usando un método para fundir los materiales termoplásticos en forma de filamento fino en una boquilla e imprimirlo en una forma de película delgada. La boquilla irradia calor a alta temperatura capaz de derretir el plástico y los plásticos deben ser curables a temperatura ambiente. Además, dado que la estructura y el método operativo de un aparato son simples en comparación con otros métodos para implementar una impresora tridimensional, los costes de equipo y de mantenimiento son bajos.

Para el filamento se utilizan diversos materiales plásticos, y ácido poliláctico (PLA), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), nailon, poliuretano y similares son plásticos convencionales que se han utilizado como material principal. Sin embargo, el filamento no se debe hacer de un plástico básico, sino de un plástico de ingeniería para satisfacer las demandas de los consumidores que desean productos terminados que tengan una alta durabilidad y resistencia térmica, de modo que el filamento pueda aplicarse a productos o prototipos en maquinaria, vehículos, el campo médico, el campo de la construcción y el campo de la electrónica, y para imprimir un plástico de ingeniería de este tipo con calidad comercial se necesita equipo de impresora tridimensional caro de gran tamaño que requiere un largo tiempo de espera antes de imprimir y consume una gran cantidad de energía para la impresión a alta temperatura.

Los plásticos de ingeniería tienen una alta estabilidad debido a su alta resistencia, resistencia química, resistencia térmica, resistencia al vapor de agua y similares contra diversos entornos extremos en comparación con los plásticos básicos y, por lo tanto, se utilizan en diversos campos industriales, y, más específicamente, ya que los plásticos básicos tienen temperaturas de fusión inferiores o iguales a 250 °C, mientras que los plásticos de ingeniería tienen altas temperaturas de fusión superiores o iguales a 300 °C y son muy sensibles a la temperatura ambiente durante la fusión, debe evitarse la contracción de un objeto impreso debido al enfriamiento rápido durante un proceso de impresión en el que ocurre una gran disminución de temperatura en una parte de la boquilla, la temperatura ambiente debe mantenerse alta para que la fuerza adhesiva entre las capas sea suficiente durante la impresión, y todos los componentes de la boquilla y la impresora deben diseñarse para mantener la estabilidad y durabilidad en un ambiente de alta temperatura. En la presente invención, se usa Celsius como escala de temperatura.

En consecuencia, aunque una impresora tridimensional de método FDM convencional que usa un plástico de ingeniería tiene una estructura en la que el interior está completamente sellado y, por lo tanto, se evita la contracción del plástico y se mejora la resistencia de apilamiento entre las capas en un proceso de fusión y enfriamiento por aire de la parte de la boquilla al calentarla a 180 °C durante mucho tiempo, en este método, incluso cuando el objeto impreso es de tamaño pequeño, la temperatura de todo el aire interior que tiene un tamaño significativamente grande debe calentarse a 180 °C, y además, para ello, dado que es necesario un tiempo de precalentamiento inicial mayor o igual a cuatro horas, un tiempo de enfriamiento necesario para retirar el objeto impreso de una superficie inferior después de la impresión también es mayor o igual a cuatro horas, los costes de materiales de impresión y los componentes consumibles reemplazables son altos, la cantidad de energía necesaria para calentar el interior es muy grande, los costes de los equipos son altos y similares, la popularización en los campos industriales es lejana.

Además, una impresora tridimensional del método FDM convencional que utiliza un plástico de ingeniería se diseña con una hoja especial extendida para evitar la contracción del plástico en una placa de impresión y un sistema de succión al vacío se monta en una dirección hacia abajo para que el objeto impreso se una a una hoja por presión, y con este fin, dado que es necesaria una cámara de vacío separada y la hoja especial debe reemplazarse después de fabricar el objeto impreso, los costes de fabricación generales aumentan debido al tiempo de fabricación, los gastos de personal, la costosa hoja especial y similares.

Del documento WO 2015/060923 A1 se conoce un dispositivo de fabricación aditiva operable en diversos entornos de fuerza externa.

[Divulgación]

[Problema técnico]

La presente invención se dirige a proporcionar una impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida que evita la transmisión de la cantidad de calor generada desde una boquilla en una dirección hacia arriba y calienta una placa de impresión de aluminio en un extremo inferior de la misma a una temperatura alta para transferir calor localmente en forma de sándwich a una parte en la que se realiza la impresión y, por lo tanto, implementar la miniaturización de la impresión de plástico de ingeniería usando baja energía, elimina la contracción de un objeto impreso, maximiza la fuerza adhesiva entre capas, es capaz de usar un filamento de plástico de ingeniería que tiene una temperatura de fusión alta porque además se proporciona una boquilla hecha de un material de acero inoxidable (SUS) que tiene una excelente resistencia térmica, obtiene una calidad óptima dentro de un intervalo numérico según un valor de configuración de software definido, y tiene una placa de impresión en la que se proporciona una placa de aluminio anodizado duro y por lo tanto, tanto un material plástico básico como un material plástico de ingeniería son utilizables sin unir una hoja especial separada y un valor de configuración de software.

[Solución técnica]

Un aspecto de la presente invención proporciona una impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida según la reivindicación 1. La impresora tridimensional incluye una parte de boquilla configurada para calentar un filamento a una temperatura suficiente para eyectar el filamento sobre una placa de impresión, una parte de enfriamiento provista en la parte de la boquilla para enfriar la parte de boquilla, y la placa de impresión sobre la que se apila el filamento eyectado desde la parte de la boquilla, en donde la parte de la boquilla incluye una primera boquilla provista de un primer orificio de introducción conectado a un tubo de boquilla en el que se inserta el filamento y se configura una primera parte de eyección para eyectar el filamento, y un primer núcleo de aluminio acoplado a la primera boquilla para calentar el filamento introducido desde el primer orificio de introducción, en donde la parte de enfriamiento incluye una placa inferior que tiene un orificio pasante formado en el mismo de modo que la primera boquilla se encaja en la misma, provista de una placa térmica configurada para generar calor a alta temperatura, y que tiene una superficie superior a la que se une un papel cerámico, la placa de impresión incluye una placa térmica de silicio configurada para aplicar calor a un objeto impreso apilado en un lado superior, la placa térmica aplica calor localmente a un lado superior del objeto impreso apilado en la placa de impresión, y la placa térmica de silicio aplica calor localmente a un lado inferior del objeto impreso.

[Efectos ventajosos]

Según la impresora tridimensional descrita anteriormente de un modelado por deposición fundida de la presente invención, un filamento de plástico de ingeniería que tiene una temperatura de fusión alta se puede eyectar usando una boquilla hecha de un material de acero inoxidable (SUS) que tiene una alta durabilidad térmica. Por consiguiente, la impresora tridimensional puede asegurar estabilidad y durabilidad incluso a una temperatura alta que es mayor o igual que las temperaturas de fusión de los plásticos básicos convencionales.

Además, en la presente invención, dado que un objeto impreso se calienta localmente mediante un núcleo de aluminio configurado para calentar el filamento a una temperatura suficiente, una placa térmica proporcionada en el objeto impreso y una placa de impresión proporcionada debajo del objeto impreso, el consumo de energía puede reducirse significativamente, el equipo se puede miniaturizar, y cuando se usa un plástico de ingeniería para el filamento, se puede mejorar la fuerza adhesiva entre las capas del objeto impreso y se puede prevenir la contracción al desviarse de un método convencional en el que el interior de una cámara es totalmente calentado.

Finalmente, se puede implementar una alta fuerza del objeto impreso debido a la configuración de parámetros de impresión optimizados para reducir eficientemente el consumo de energía, y se puede obtener un objeto impreso con una calidad óptima.

[Descripción de los dibujos]

La Figura 1 es una vista en perspectiva que ilustra una impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida según la presente invención.

La Figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra una parte de boquilla, una parte de enfriamiento y una placa de impresión en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en

perspectiva que ilustra la parte de boquilla de la Figura 2.

La Figura 4 es una vista en

perspectiva en despiece ordenado de la pieza de boquilla de la Figura 3.

La Figura 5 es una vista en

perspectiva que ilustra la parte de boquilla y la parte de enfriamiento de la Figura 2.

La Figura 6 es una vista en

sección transversal que ilustra una placa de impresión de la Figura 2.

La Figura 7 es una vista en perspectiva en sección transversal que ilustra una estructura de apilamiento observada al expandir una superficie de la placa de impresión de la Figura 2.

[Modos de la invención]

Se describirán realizaciones de la presente invención con referencia a ayudar suficientemente en la comprensión de la presente invención. Las realizaciones de la presente invención pueden modificarse a diversas formas, y el alcance de la presente invención no debe limitarse a las realizaciones que se describen a continuación en detalle. Se proporcionan realizaciones de la siguiente descripción para describir más completamente la siguiente descripción a los expertos en la técnica. Por consiguiente, la forma, el tamaño y similares de los elementos de los dibujos pueden exagerarse para una descripción más clara. Existe un caso en el que los mismos miembros en cada uno de los dibujos pueden mostrarse con el mismo número de referencia. Además, se omitirán las descripciones detalladas de funciones y configuraciones descritas que pueden oscurecer innecesariamente el espíritu de la presente invención.

La presente invención se inventó debido a la necesidad de aplicar tecnologías mejoradas a una boquilla que pueda asegurar la estabilidad y la durabilidad incluso a temperatura alta que sea mayor o igual a la temperatura en la que se funde un plástico convencional para imprimir desde una impresora 3D que utiliza un plástico de ingeniería que tiene una temperatura de fusión alta, un aparato de placa de impresión configurado para evitar que un objeto impreso caiga al piso o se deforme debido a la contracción, un aparato de enfriamiento configurado para mantener la estabilidad de un diamante policristalino interior (PCD) y una parte de conducción en un entorno de alta temperatura, y similares.

Como se muestra en la Figura 1, una impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida 1 (en lo sucesivo, una impresora tridimensional) según la presente invención está provista de un bastidor de base horizontal en forma cuadrangular 2 configurado para soportar una estructura básica y mantener una estado estable, y bastidores verticales 3 fijados a la parte delantera y trasera del bastidor de base horizontal 2. Como referencia, en el caso de la Figura 1, solo se muestra un bastidor vertical trasero 3 por conveniencia de modo que se pueda ver el interior, los bastidores 2 y 3 se fijan y ubican en el interior de una caja de impresora tridimensional que no se muestra.

En este caso, se fijan soportes de guía 4 a los bordes superiores de la caja y un par de barras de guía derecha e izquierda 10 en una dirección lateral y un par de barras de guía delantera y trasera 20 se fijan a los soportes de guía 4.

El bloque de transferencia delantero y trasero 31 se conectan a las barras de guía delantera y trasera 20 para moverse de forma deslizante, y, en este caso, las barras de guía de transferencia 30 dispuestas en paralelo con las barras de guía derecha e izquierda 10 se fijan al bloque de transferencia delantero y trasero 31.

Se proporciona un motor paso a paso (no mostrado) para un control preciso en cada uno de los bloques de transferencia delantero y trasero 31, las barras de guía de transferencia 30 fijadas al bloque de transferencia delantero y trasero 31 se mueven de forma deslizante a través del control del motor paso a paso para ubicarse con precisión en dirección lateral.

De manera similar, un bloque de transferencia derecho e izquierdo 32 se conecta a las barras de guía de transferencia 30 para moverse de manera deslizante, en el bloque de transferencia derecho e izquierdo 32 se proporciona un motor paso a paso (no mostrado), y el bloque de transferencia derecho e izquierdo 32 se mueve de manera deslizante a través de control del motor paso a paso para ubicarlo con precisión en una dirección lateral.

Además, un cabezal de impresión 50 configurado para suministrar un filamento se instala en el bloque de transferencia derecho e izquierdo 32, y como se ha descrito anteriormente, el cabezal de impresión 50 puede controlar con precisión el posicionamiento en una superficie plana debido al movimiento deslizante del bloque de transferencia delantero y trasero 31 y el bloque de transferencia derecho e izquierdo 32.

Además, se proporciona una parte de boquilla 100 (mostrada en la Figura 2) provista de dos boquillas, cada una de las cuales tiene un diámetro predeterminado y se configura para eyectar un filamento calentado a una temperatura de fusión en una posición de transferencia en el cabezal de impresión 50, y una placa de impresión 300, en el que se endurece el filamento eyectado desde la boquilla, se proporciona debajo del cabezal de impresión 50.

En este caso, dado que la placa de impresión 300 está separada de la boquilla inicial en un intervalo predeterminado, el filamento eyectado desde la boquilla se fija a un extremo superior de la placa de impresión 300 y se endurece, y luego la placa de impresión 300 desciende en un intervalo predeterminado. Además, dado que de nuevo se eyecta un filamento desde la boquilla y se endurece sobre el filamento endurecido, se forma una forma particular mediante filamentos endurecidos secuencialmente y, por tanto, se puede fabricar un producto deseado.

A continuación, se describirá una tecnología en la que se puede usar un plástico de ingeniería a través de configuraciones adicionales sin calentar todo el aire en una caja según la presente invención, a diferencia de la técnica convencional.

La Figura 2 es una vista en perspectiva que ilustra una parte de boquilla, una parte de enfriamiento y una placa de impresión de la impresora tridimensional según la presente invención. Como se muestra en la Figura 2, la impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida según la presente invención incluye una parte de boquilla 100 configurada para calentar un filamento a una temperatura suficiente y eyectar el filamento sobre la placa de impresión, una parte de enfriamiento 200 provista en la parte de boquilla 100 y una placa de impresión 300 configurada para endurecer el filamento eyectado desde la boquilla 100 sobre el mismo y evitar la contracción del filamento.

La Figura 3 es una vista en perspectiva que ilustra la parte de boquilla de la presente invención y la Figura 4 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de la parte de boquilla de la Figura 3. Como se muestra en las Figuras 3 y 4, la parte de boquilla 100 incluye una primera boquilla 110 provista de un primer orificio de introducción 111 conectado a un tubo de boquilla 160 que tiene un extremo superior en el que se introduce el filamento y una primera parte de eyección cónica 112 configurada para eyectar el filamento, una segunda boquilla 120 provista de un segundo orificio de introducción 121 conectado a un tubo de boquilla 160 que tiene el extremo superior en el que se introduce el filamento y una segunda parte de eyección cónica 122 configurada para eyectar el filamento, un primer núcleo de aluminio 130 acoplado a la primera boquilla 110 para calentar el filamento introducido desde el primer orificio de introducción 111, un segundo núcleo de aluminio 140 acoplado a la segunda boquilla 120 para calentar el filamento introducido desde el segundo orificio de introducción 121, y una barra de montaje rectangular 150 acoplada a las boquillas 110 y 120.

En este caso, un filamento general hecho de un material que es ácido poliláctico (PLA), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), nailon, poliuretano o similares, que se utilizan generalmente, se puede introducir en el primer orificio de introducción 111, y un filamento hecho de un material plástico de ingeniería se puede introducir en el segundo orificio de introducción 112. Por consiguiente, en la presente invención, el par de boquillas 110 y 120 pueden proporcionarse para mejorar la velocidad de trabajo y una parte que forma una superficie de un producto terminado puede ser formado por el filamento básico y, además, una parte de bastidor que requiere durabilidad se puede formar del filamento de ingeniería para acelerar la velocidad de trabajo del producto terminado y mejorar la durabilidad.

Además, el filamento hecho de un material plástico básico introducido en el primer orificio de introducción 111 se puede introducir en el segundo orificio de introducción 121 y, por consiguiente, las dos boquillas izquierda y derecha pueden usarse por separado o simultáneamente para mejorar la velocidad de trabajo.

Dado que el filamento hecho del material plástico básico se ablanda a una temperatura alta, que es transferida por el primer núcleo de aluminio 130, para ser eyectado, la primera parte de eyección 112 de la primera boquilla 110 se puede formar de un material de latón que tenga una alta conductividad de calor.

Como se describe en los antecedentes de la técnica, el filamento hecho de material plástico de ingeniería puede transformarse en una boquilla formada de material de latón que tiene una temperatura de fusión mayor o igual a 350 °C. En consecuencia, dado que el filamento hecho de material plástico de ingeniería se ablanda a una temperatura alta mayor o igual a 350 °C transferida por el segundo núcleo de aluminio 140 para ser eyectado, la segunda parte de eyección 122 de la segunda boquilla 120 se puede formar de un material de acero inoxidable (SUS) para imprimir de forma estable lo anterior.

En los núcleos de aluminio 130 y 140, los orificios de introducción de cable térmico 132 y 142 se forman para pasar a través de los núcleos de aluminio 130 y 140 de modo que se introduzca un cable térmico (no mostrado) que proporciona una temperatura alta y, además, se forman para ser rebajados en los mismos orificios de sensor 132 y 142 en los que se introducen sensores de temperatura (no mostrados) configurados para comprobar la temperatura de cada uno de los núcleos de aluminio 130 y 140.

Además, en los núcleos de aluminio 130 y 140, un papel cerámico que tiene un alto efecto de aislamiento térmico se une a una superficie exterior para minimizar la pérdida de calor de modo que el calor suministrado desde el alambre térmico no se irradie hacia el exterior y se transfiera intensamente a las boquillas 110 y 120.

Un motor paso a paso de filamento (no mostrado) conectado al tubo de boquilla 160 en el que se introduce el filamento y configurado para empujar el filamento al interior del tubo de boquilla con una presión precisa en un lado del tubo de boquilla 160 se forma en cada uno de los orificios de introducción 111 y 121 de la boquilla. Dado que la implementación de funcionamiento del motor paso a paso de filamento es evidente para los expertos en la técnica, se omitirá una descripción detallada.

La Figura 5 es una vista en perspectiva que ilustra la parte de boquilla y la parte de enfriamiento de la presente invención. Como se muestra en la Figura 5, la parte de enfriamiento 200 puede incluir una placa radiante 210, un ventilador 220 configurado para enfriar la placa radiante 210 y un miembro de transferencia 230 hecho de aluminio.

La placa radiante 210 se acopla a la barra de montaje 150 y al motor paso a paso de filamento o al tubo de boquilla 160 para reducir la temperatura transferida desde los núcleos de aluminio 130 y 140. En consecuencia, se puede resolver un problema en el que el filamento se ablanda en el motor paso a paso de filamento antes de llegar a las boquillas 110 y 120 y, por lo tanto, puede que no se suministre al tubo de la boquilla con una presión predeterminada.

Además, el miembro de transferencia 230 puede encajarse y fijarse a una pluralidad de orificios de fijación 151 (véase la Figura 4) formados en la barra de montaje 150 para pasar a través de la barra de montaje 150 a una profundidad predeterminada y un papel cerámico se une a una superficie exterior del miembro de transferencia 230 para evitar que la alta temperatura se transfiera desde los núcleos de aluminio 130 y 140 desde la barra de montaje 150.

Además, en una realización de la impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida según la presente invención, una placa inferior 232 hecha de un material de aluminio y configurada para cubrir una superficie inferior del miembro de transferencia 230, excepto las boquillas 110 y 120, puede proporcionarse para evitar la pérdida de alta temperatura.

En detalle, la placa inferior 232 se acopla al miembro de transferencia 230 de modo que se forma un orificio pasante 233 en la placa inferior 232 y las boquillas 110 y 120 se encajan en el mismo. Por consiguiente, puede evitarse la transferencia de calor a alta temperatura generado desde las boquillas 110 y 120 por la placa inferior 232 en una dirección hacia arriba. Además, una caja inferior 234 hecha de aluminio se acopla con pernos a la placa inferior 232 en un extremo inferior de la placa inferior 232 para sellar una parte inferior de la parte de enfriamiento 200. En este caso, un orificio pasante 235 en el que las boquillas 110 y 120 también se forman en la caja inferior 234.

Dado que la placa inferior 232 se hace de material de aluminio y, por lo tanto, tiene un efecto de aislamiento térmico en el que el calor generado por las boquillas 110 y 120 no asciende hacia arriba, se puede unir un papel cerámico a una superficie exterior de la placa inferior 232 para mejorar aún más el efecto de aislamiento térmico.

Mientras tanto, los orificios de guía 231, que se configuran para pasar a través del miembro de transferencia 230 de modo que se encajen las barras de guía de transferencia 30 (véase la Figura 1), se forman en el miembro de transferencia 230, y así la barra de montaje 150 puede transferirse. Por consiguiente, las ubicaciones de las boquillas 110 y 120 acopladas a la barra de montaje 150 pueden controlarse con precisión. Dado que el control de ubicación de las boquillas 110 y 120 se describe en la técnica anterior y no es una característica de la presente invención, se omitirá una descripción detallada de las mismas.

La Figura 6 es una vista en sección transversal que ilustra la placa de impresión 300 de la presente invención. Como se muestra en la Figura 6, la placa de impresión 300 es un área en la que se endurece el filamento eyectado desde las boquillas 110 y 120 y se coloca el producto terminado, y se une un papel cerámico 320 a un extremo superior de una placa plana 310, y después de colocar una placa térmica de silicio 330 en el extremo superior, luego se fija una placa de anodización dura 340 usando un perno para evitar la pérdida de calor debido a la transferencia a una parte inferior de la placa de impresión 300 del calor y distribuir uniformemente el calor sobre una superficie plana cuando se desecha el filamento ablandado a una temperatura inicial alta. Como referencia, la placa de anodización dura 340 tiene la forma que se muestra en la Figura 7, y cuando se eyecta el filamento a alta temperatura, puede evitarse que caiga al suelo y se deforme debido a la contracción.

Además, se puede insertar bimetal en un lado de la placa de impresión 300, y en este caso, dado que la temperatura de la placa de impresión 300 no permanece solo en una parte particular y se extiende uniformemente sobre la superficie plana, cuando la placa de impresión 300 se sobrecalienta, se puede detener un proceso de impresión debido a una operación del bimetal o se puede evitar el sobrecalentamiento apagando la energía. Además, dado que un sensor de temperatura se une a un lado de la placa de impresión 300, la temperatura de la placa de impresión 300 puede comprobarse de forma coherente.

Particularmente, cuando se usa el plástico de ingeniería que tiene la temperatura de fusión alta, se debe mantener un estado predeterminado de alta temperatura en el objeto impreso para evitar la contracción del filamento a alta temperatura eyectado desde la boquilla y mantener la fuerza adhesiva entre capas. Sin embargo, dado que el calor generado por la placa de impresión 300, es decir, desde un piso, no se transfiere suficientemente a un lado superior en el objeto impreso apilado sobre la placa de impresión 300 a una altura predeterminada, se produce una grieta debido a la contracción en una parte superior del objeto impreso y, en consecuencia, la fuerza adhesiva en un extremo superior del objeto impreso del filamento disminuye y, por lo tanto, se producen con frecuencia productos defectuosos.

Por consiguiente, en otra realización de la impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida de la presente invención, con referencia a la Figura 5 de nuevo, una placa térmica 236 configurada para recibir energía para generar una temperatura alta puede insertarse en la placa inferior 232. En este caso, la placa inferior 232 puede controlarse de modo que la temperatura de la placa térmica 236 ubicada en la misma pueda aumentar a 200 °C y se puede controlar para que funcione solo cuando se utiliza el plástico de ingeniería.

En este caso, dado que el papel cerámico se une a una superficie superior (en la dirección del dibujo) de la placa inferior 232, se puede evitar la transferencia de calor a alta temperatura generado desde la placa térmica 236 en una dirección hacia arriba y el calor a alta temperatura se puede transferir localmente a la parte superior del objeto impreso que se encuentra debajo.

Además, dado que el calor se aplica localmente al lado superior del objeto impreso apilado en la placa de impresión 300 a la altura predeterminada cuando se usa el plástico de ingeniería, el filamento de plástico de ingeniería eyectado desde la boquilla se puede unir de manera estable al lado superior del objeto impreso. En consecuencia, el aire usado convencionalmente en la caja no tiene que calentarse por completo, y dado que se puede disminuir el tiempo de precalentamiento y el tiempo de enfriamiento, el interior de la impresora tridimensional se mantiene a una temperatura óptima mientras se imprime el objeto impreso. Por consiguiente, se pueden utilizar tanto un material plástico básico como un material plástico de ingeniería.

En consecuencia, dado que el objeto impreso obtiene un efecto de calentamiento sándwich debido al calor generado desde arriba y desde abajo al concentrar el calor generado por las boquillas 110 y 120 en una dirección hacia abajo y generar calor desde la placa térmica de silicio 330 de la placa de impresión 300, la temperatura del objeto impreso se puede mantener a alta temperatura durante mucho tiempo.

<Ejemplo experimental>

Se realizó una prueba para obtener un objeto impreso de alta calidad usando un plástico de ingeniería a través de las configuraciones descritas anteriormente de la presente invención, y se pudo obtener una calidad comparable a la calidad de equipos costosos usando solo una configuración simple.

En particular, cuando se utilizó el filamento de plástico de ingeniería como material eyectado utilizando las configuraciones anteriores, se pudo obtener un objeto impreso con una calidad óptima dentro de un intervalo numérico según los parámetros a definir. Los parámetros se definen a continuación.

1. Temperatura de boquilla: una temperatura de la segunda parte de eyección 122 configurada para fundir y descargar el filamento de ingeniería.

2. Temperatura de placa de impresión: una temperatura de la placa de impresión 300 a partir de la que se imprime el objeto impreso.

3. Temperatura de placa inferior: una temperatura de la placa inferior 232 configurada para calentar el filamento impreso en un estado de estar unido alrededor de la boquilla desde arriba, que puede ser ajustada por la placa térmica 236 ubicada en la placa inferior 232.

4. Altura de capa: una altura de una capa cuando el objeto impreso se corta a una altura predeterminada para dividirse en una pluralidad de capas y apilarse capa por capa desde la segunda parte de eyección 122.

5. Grosor de superficie (anchura de borde sobre altura): el grosor de una superficie del objeto impreso cuando se descarga un borde del objeto impreso, es decir, la superficie del objeto impreso, en donde la superficie tiene una forma lineal y el grosor del superficie se refiere al grosor de una línea.

6. Grosor interior (anchura de relleno sobre grosor): un grosor del interior cuando se descarga el interior (relleno) del objeto impreso, en donde un filamento se descarga hacia el interior en forma de múltiples líneas para mejorar la durabilidad de modo que el objeto impreso no se desplome.

7. Velocidad de impresión: velocidad a la que se mueve la segunda parte de eyección 122 mientras descarga el filamento.

A continuación, el intervalo numérico de los parámetros derivados de la prueba se muestra como en la [Tabla 1] que se describirá a continuación.

[Tabla 1]

1. Temperatura de boquilla: cuando la temperatura de la segunda parte de eyección 122 es menor que un valor predeterminado, la fuerza adhesiva entre las capas del objeto impreso disminuye y, por lo tanto, la resistencia se degrada. Además, cuando la temperatura es mayor que el valor predeterminado, la cantidad de descarga aumenta excesivamente y, por lo tanto, se degrada la calidad de la superficie del objeto impreso.

2. Temperatura de placa de impresión: cuando la temperatura de la placa de impresión 300 sobre la que se asienta el filamento es inferior a un valor predeterminado, se descubre un fenómeno en el que el objeto impreso se contrae y se dobla cuando se asienta o se separa de la placa de impresión 300. Además, cuando la temperatura de la placa de impresión 300 es mayor que el valor predeterminado, se descubre un fenómeno en el que la forma de un extremo inferior del objeto impreso no se endurece y por lo tanto se desploma o la parte inferior del objeto impreso se carboniza.

3. Temperatura de placa inferior: cuando la temperatura de la placa inferior 232 es menor que un valor predeterminado, se produce una grieta debido a una diferencia de temperatura entre el extremo superior y el extremo inferior del objeto impreso que está algo asentado sobre la placa de impresión. Además, cuando la temperatura de la placa inferior 232 es mayor que el valor predeterminado, la forma del objeto impreso no se endurece y, por tanto, se desploma.

En este caso, la temperatura de placa de impresión y la temperatura de placa inferior se ajustan dentro del intervalo numérico predeterminado y se pueden ajustar para que sean similares entre sí.

4. Altura de capa: cuando la altura de una capa es menor que un valor predeterminado, la fuerza del objeto impreso disminuye, y cuando la altura de una capa es mayor que el valor predeterminado, el grado de precisión de la superficie del objeto impreso disminuye.

5. Grosor de superficie y grosor interior: cuando cada uno del grosor de la superficie y el grosor interno es menor que un valor predeterminado, la probabilidad de que se forme un espacio libre en el objeto impreso es alta, y cuando cada uno del grosor de superficie y el grosor interior es mayor que el valor predeterminado, la calidad de superficie del objeto impreso se degrada.

6. Velocidad de impresión: la velocidad de impresión se relaciona directamente con la productividad de los productos y se obtuvo como un valor de prueba óptimo con el parámetro descrito anteriormente.

En consecuencia, la calidad de superficie y la resistencia del objeto impreso se mejoraron dentro del intervalo numérico de los parámetros, la contracción del objeto impreso disminuyó y el objeto impreso se pudo imprimir de forma estable. Además, podría resolverse el problema en el que el desperdicio de energía es grande y el tiempo de calentamiento es largo porque el costoso equipo convencional no tiene configuraciones de la placa inferior y la placa de impresión configuradas para calentar el objeto impreso desde arriba y desde abajo a diferencia de la presente invención y por lo tanto se ajusta a la fuerza para precalentar todo un espacio de sellado después de aumentar la temperatura a 180 °C.

Es decir, se puede obtener una calidad de superficie excelente sin precalentar completamente el aire en el aparato al aplicar los valores predeterminados de los parámetros.

Las realizaciones descritas anteriormente de la impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida de la presente invención son solo realizaciones ejemplares, y los expertos en la técnica deben entender que se pueden realizar diversos cambios a partir de las descripciones anteriores.

Por consiguiente, se puede entender que la presente invención no se limita a las formas mencionadas en las descripciones detalladas.

Por consiguiente, el alcance de la presente invención debe ser definido por las reivindicaciones adjuntas.

[Números de referencia]

100: parte de boquilla 110: primera boquilla

111: primer orificio de introducción 112: primera parte de eyección 120: segunda boquilla 121: segundo orificio de introducción 122: segunda parte de eyección 130: primer núcleo de aluminio 140: segundo núcleo de aluminio 150: barra de montaje

151: orificio de fijación 200: parte de enfriamiento

210: placa radiante 220: ventilador

230: miembro de transferencia 231: orificio de guía

232: placa inferior 233: agujero pasante

234: caja inferior 300: placa de impresión

310: placa plana 320: papel cerámico

330: placa térmica de silicio 340: placa de anodización dura

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Una impresora tridimensional de un modelado por deposición fundida que comprende:

una parte de boquilla (100) configurada para calentar un filamento a una temperatura suficiente para eyectar el filamento sobre una placa de impresión (300);

la placa de impresión (300) sobre la que se apila el filamento eyectado desde la parte de boquilla (100), y una parte de enfriamiento (200) provista en la parte de boquilla (100) para enfriar la parte de boquilla (100); en donde la placa de impresión (300) incluye una placa térmica de silicio (330) configurada para aplicar calor a un objeto impreso apilado en un lado superior, y la placa térmica de silicio (330) aplica localmente calor desde un lado inferior del objeto impreso para endurecer el filamento eyectado desde la parte de boquilla (100) y simultáneamente evitar la contracción del filamento eyectado de la parte de boquilla (100), y caracterizado por que la parte de enfriamiento (200) incluye una placa inferior (232) provista de una placa térmica (236) configurada para generar calor a alta temperatura en un lado de la misma y que tiene una superficie superior a la que se une un papel cerámico para que el calor generado por la placa térmica (236) se irradie a un extremo inferior, la placa térmica (236) endurece el filamento eyectado desde la parte de boquilla (100) y simultáneamente aplica calor localmente a un lado superior del objeto impreso apilado en la placa de impresión (300), y la placa térmica de silicio (330) aplica calor localmente al lado inferior del objeto impreso.

2. La impresora tridimensional de la reivindicación 1, en donde la parte de boquilla (100) incluye una primera boquilla (110) provista de un primer orificio de introducción (111) conectado a un tubo de boquilla (160) en el que se introduce el filamento y una primera parte eyección (112) configurada para eyectar el filamento, y una segunda boquilla (120) provista de un segundo orificio de introducción (121) conectado al tubo de boquilla (160) en el que se introduce el filamento y una segunda parte de eyección (122) hecha de un material de acero inoxidable (SUS) y configurado para eyectar el filamento.

3. La impresora tridimensional de la reivindicación 2, en donde:

la primera parte de eyección (112) se hace de un material de latón y en uso eyecta un filamento hecho de un material que tiene una temperatura de fusión menor o igual a 270 °C;

la segunda parte de eyección (122) se hace de SUS y en uso eyecta un filamento hecho de un material que tiene una temperatura de fusión superior o igual a 300 °C; y

un filamento de plástico de ingeniería de alta temperatura de fusión y un filamento de plástico básico se pueden utilizar simultáneamente.

4. La impresora tridimensional de la reivindicación 1, en donde:

la temperatura de la segunda parte de eyección (122) es de 350 a 380 °C;

la temperatura de la placa de impresión (300) es de 170 a 220 °C;

la temperatura de la placa inferior (232) es de 180 a 220 °C;

la altura de una capa del filamento descargado desde la segunda parte de eyección (122) es de 0,2 a 0,3 mm; el grosor de superficie y el grosor interior son de 1,1 a 3 mm; y

una velocidad de impresión es de 30 a 80 mm/s.