IT201600068843A1 - Stampante 3d laser - Google Patents

Stampante 3d laser

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IT201600068843A1
IT201600068843A1 IT102016000068843A IT201600068843A IT201600068843A1 IT 201600068843 A1 IT201600068843 A1 IT 201600068843A1 IT 102016000068843 A IT102016000068843 A IT 102016000068843A IT 201600068843 A IT201600068843 A IT 201600068843A IT 201600068843 A1 IT201600068843 A1 IT 201600068843A1
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Giuseppe Corsini
Gabriele Carloni
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Description

“STAMPANTE 3D LASER”
La presente invenzione è relativa ad una stampante 3D laser.
In particolare, la presente invenzione è relativa ad una stampante 3D laser del tipo comprendente un vano tubolare sostanzialmente verticale, che si estende verso il piano a partire da un piano estremità; una piattaforma elevatrice impegnata in maniera scorrevole nel vano tubolare; un gruppo di alimentazione per alimentare un materiale in polvere sulla piattaforma elevatrice; ed una testa di stampa laser per sinterizzare il materiale in polvere disposto sulla piattaforma elevatrice.
La piattaforma elevatrice viene abbassata progressivamente per consentire al gruppo di alimentazione di alimentare di volta in volta un nuovo strato di materiale in polvere sulla piattaforma elevatrice al termine di ogni ciclo operativo della testa di stampa laser.
Generalmente, il gruppo di alimentazione comprende un dosatore per alimentare una quantità determinata di materiale in polvere sulla piattaforma elevatrice ed un distributore per distribuire il materiale in polvere sulla piattaforma elevatrice stessa.
Il dosatore comprende, normalmente, una ruota a palette o con camera di dosaggio configurata per trasferire il materiale in polvere da un serbatoio di contenimento alla piattaforma elevatrice.
Il distributore comprende, normalmente, una piastra allungata, che viene avanzata trasversalmente per distribuire il materiale in polvere sulla piattaforma elevatrice.
Le stampanti 3D laser note del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente discendenti dal fatto che, per garantire un dosaggio corretto e preciso del materiale in polvere sulla piattaforma elevatrice, la ruota a palette o con camera di dosaggio deve presentare tolleranze di lavorazione relativamente elevate ed è, quindi, relativamente complessa e costosa.
Scopo della presente invenzione è di realizzare una stampante 3D laser che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e che sia di semplice ed economica attuazione.
Secondo la presente invenzione viene realizzata una stampante 3D laser come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
la figura 1 è una vista laterale schematica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una preferita forma di attuazione della stampante 3D laser della presente invenzione;
le figure 2 e 3 sono due viste laterali schematiche, con parti asportate per chiarezza, di un primo particolare della stampante 3D laser della figura 1 illustrato in due differenti posizioni operative;
la figura 4 è una vista prospettica schematica di un primo particolare delle figure 2 e 3;
la figura 5 è una vista schematica in pianta, con parti asportate per chiarezza, di un secondo particolare delle figure 2 e 3;
la figura 6 è una vista laterale schematica, con parti asportate per chiarezza, di un secondo particolare della stampante 3D laser della figura 1 illustrato in due differenti posizioni operative;
la figura 7 è una vista laterale schematica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di un particolare della figura 6;
la figura 8 è una vista prospettica schematica di un terzo particolare delle figure 2 e 3; e
la figura 9 è una vista prospettica schematica di un quarto particolare delle figure 2 e 3.
Con riferimento alle figure 1, 2, e 3, con 1 è indicata, nel suo complesso, una stampante 3D laser per la realizzazione di oggetti 2 tridimensionali per sinterizzazione di un materiale 3 in polvere tramite una testa 4 laser.
La stampante 1 comprende un telaio 5 di supporto comprendente, a sua volta, un corpo 6 scatolato inferiore ed un corpo 7 scatolato superiore collegati fra loro in corrispondenza di un piano P di separazione sostanzialmente orizzontale.
Il corpo 6 alloggia al proprio interno un vano 8 tubolare, il quale presenta un asse 9 longitudinale parallelo ad una direzione 10 sostanzialmente verticale e perpendicolare al piano P, si estende verso il basso a partire dal piano P, e presenta una sezione trasversale di forma sostanzialmente quadrata.
Il vano 8 è limitato da una parete 11 laterale impegnata in maniera scorrevole da una piattaforma 12 elevatrice, la quale si estende perpendicolarmente alla direzione 10, ed è mobile lungo il vano 8 nella direzione 10 stessa sotto la spinta di un dispositivo di azionamento noto e non illustrato.
La piattaforma 12 è collegata con un dispositivo vibrante noto e non illustrato atto ad impartire alla piattaforma 12 stessa delle vibrazioni secondo una legge determinata.
Il vano 8 è inserito all’interno di una camera 13 di raccolta, la quale si estende verso il basso a partire dal piano P, si estende, inoltre, attorno alla parete 11, ed è limitata da una parete 14 laterale.
Le pareti 11, 14 definiscono fra loro un canale 15 anulare, il quale comunica con il vano 8 tramite una pluralità di aperture 16 ricavate in un punto intermedio della parete 11 e distribuite attorno all’asse 9.
Secondo quanto illustrato nella figura 5, il canale 15 presenta una sezione di ingresso avente una forma sostanzialmente ad U, ed è chiuso dal piano P in corrispondenza di un suo quarto lato.
La camera 13 presenta una uscita 17 del materiale 3 dal canale 15, ed è limitata da una parete 18 di fondo configurata per avanzare il materiale 3 verso l’uscita 17, in particolare inclinata verso il basso.
La stampante 1 comprende, inoltre, un gruppo 19 di alimentazione per alimentare il materiale 3 sulla piattaforma 12.
Il gruppo 19 comprende un serbatoio 20 superiore montato al disopra del corpo 7, ed una unità 21 di dosaggio e distribuzione montata al disopra del piano P e collegata con il serbatoio 20 tramite un condotto 22 di alimentazione vibrante.
Con riferimento alle figure 2, 3, 8, e 9, l’unità 21 comprende un dispositivo 23 di dosaggio comprendente, a sua volta, un tubo 24 interno fisso, il quale presenta un asse 25 longitudinale parallelo al piano P e trasversale alla direzione 10, è accoppiato in maniera angolarmente fissa al telaio 5, e comunica con il condotto 22.
Il tubo 24 presenta una feritoia 26, la quale è ricavata attraverso il tubo 24 parallelamente all’asse 25, ed è affacciata al piano P.
Il dispositivo 23 comprende, inoltre, un tubo 27 esterno rotante, il quale si estende attorno al tubo 24 coassialmente all’asse 25, ed è accoppiato in maniera girevole al tubo 24 per ruotare, rispetto al tubo 24 e sotto la spinta di un dispositivo 28 di azionamento, attorno all’asse 25 stesso.
Il tubo 27 presenta una feritoia 29, la quale è ricavata attraverso il tubo 27, ed è avvolta ad elica attorno all’asse 25 secondo un angolo di sostanzialmente 180°.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2, 3, e 4, l’unità 21 comprende, inoltre, un distributore 30, il quale presenta la forma di una tramoggia convergente verso il piano P, si estende in una direzione 31 parallela all’asse 25, ed è montato tra il piano P ed il dispositivo 23 di dosaggio.
Il distributore 30 è limitato inferiormente da una faccia 32 piana, ed è provvisto di una spatola 33, la quale si estende nella direzione 31, e sporge verso il basso dalla faccia 32 stessa.
Il distributore 30 è mobile, rispetto al dispositivo 23 di dosaggio ed al disopra del vano 8, in una direzione 34 di avanzamento parallela al piano P ed ortogonale alle direzioni 10 e 31 con un moto rettilineo alternativo comprendente una corsa di andata ed una corsa di ritorno.
A questo proposito è opportuno precisare che, al termine della corsa di ritorno, il distributore 30 si dispone al disotto del dispositivo 23 di dosagggio.
Il distributore 30 viene spostato nella direzione 34 da un dispositivo 35 di azionamento comprendente un convogliatore 36 a cinghia comprendente, a sua volta, una cinghia 37 avvolta ad anello attorno ad una coppia di pulegge 38, di cui una motorizzata in maniera intermittente, montate per ruotare attorno a rispettivi assi 39 di rotazione paralleli fra loro ed alla direzione 31.
Il dispositivo 35 comprende, inoltre, una piastra 40 di aggancio, la quale è fissata alla cinghia 37, e porta collegato un bilanciere 41 sporgente verso l’alto dal distributore 30.
Il bilanciere 41 è incernierato alla piastra 40 per ruotare, rispetto alla piastra 40, attorno ad un asse 42 di fulcro parallelo alla direzione 31 tra una posizione operativa abbassata (illustrata in linea continua nella figura 6), in cui il piano di simmetria verticale del distributore 30 è perpendicolare al piano P, ed una posizione di riposo sollevata (illustrata in linea tratteggiata nella figura 6), in cui il piano di simmetria verticale del distributore 30 è inclinato rispetto al piano P e la spatola 33 è sollevata dal piano P stesso.
Con riferimento alle figure 6 e 7, il distributore 30 viene bloccato nelle sue posizioni operativa e di riposo da un dispositivo 43 di bloccaggio comprendente una coppia di cave 44, le quali sono ricavate sulla piastra 40, e sono circonferenzialmente allineate fra loro attorno all’asse 42.
Il dispositivo 43 comprende, inoltre, una sfera 45 di aggancio, la quale è montata in un braccio superiore del bilanciere 41, e viene spostata, e normalmente mantenuta, in una posizione di bloccaggio, in cui la sfera 45 impegna una delle cave 44, da una molla 46 interposta tra il bilanciere 41 e la sfera 45 stessa.
Al termine della corsa di ritorno, il distributore 30 viene spostato nella sua posizione operativa da un primo elemento 47 di fine-corsa atto a pervenire a contatto di un braccio inferiore del bilanciere 41.
Al termine della corsa di andata, il distributore viene spostato nella sua posizione di riposo da un secondo elemento 48 di fine-corsa atto a pervenire a contatto del braccio inferiore del bilanciere 41.
La stampante 1 comprende, infine, un dispositivo 49 di ricircolo del materiale 3 raccolto nella camera 13 ed alimentato all’uscita 17.
Il dispositivo 49 comprende un serbatoio 50 inferiore disposto al disotto dell’uscita 17; uno scivolo 51 estendentesi tra l’uscita 17 ed il serbatoio 50; un filtro 52 montato all’ingresso dello scivolo 51; ed una coclea 53 atta a trasferire il materiale 3 dal serbatoio 50 al serbatoio 20.
Il funzionamento della stampante 1 verrà ora descritto a partire da un istante in cui:
la piattaforma 12 è disposta ad una distanza dal piano P approssimante lo spessore di uno strato di materiale 3; e il distributore 30 è disposto nella sua posizione operativa ed al disotto del dispositivo 23 di dosaggio.
Il tubo 27 esterno rotante viene posto in rotazione attorno all’asse 25 dal dispositivo 28 di azionamento in modo da consentire alla feritoia 29 di allinearsi radialmente alla feritoia 26 e di definire una apertura di uscita (non illustrata) del materiale 3 dal dispositivo 23 di dosaggio.
Dal momento che la feritoia 29 è avvolta ad elica attorno all’asse 25 secondo un angolo sostanzialmente pari a 180°, la citata apertura di uscita (non illustrata) del materiale 3 dal dispositivo 23 avanza progressivamente lungo l’asse 25 in modo da depositare uno strato omogeneo di materiale 3 all’interno del distributore 30.
Al termine di una rotazione di 180° del tubo 27 attorno all’asse 25, la feritoia 29 disimpegna la feritoia 26, e l’apertura di uscita (non illustrata) viene chiusa durante la successiva rotazione di 180° del tubo 27 stesso.
Una volta alimentato il materiale 3 all’interno del distributore 30, il distributore 30 viene spostato al disopra del vano 8 con la sua corsa di andata nella direzione 34 in modo da distribuire il materiale 3 sulla piattaforma 12.
Al termine della sua corsa di andata, il distributore 30 viene in primo luogo spostato nella sua posizione di riposo dall’elemento 48, e viene quindi spostato al disopra del vano 8 con la sua corsa di ritorno senza interferire con il materiale 3.
Al termine della corsa di ritorno, il distributore 30 viene nuovamente spostato nella sua posizione operativa dall’elemento 47.
Il ciclo operativo dell’unità 21 di dosaggio e distribuzione sopra descritto viene ripetuto e combinato con l’abbassamento della piattaforma 12 in modo da realizzare un oggetto 2.
Durante la realizzazione dell’oggetto 2, la piattaforma 12 è sempre disposta al disopra delle aperture 16.
Una volta realizzato l’oggetto 2, la piattaforma 12 viene abbassata al disotto delle aperture 16 e posta in vibrazione in modo da consentire al materiale 3 di uscire dal vano 8, entrare nella camera 13, ed avanzare verso l’uscita 17.
Il materiale 3 viene avanzato dall’uscita 17 attraverso il filtro 52, lungo lo scivolo 51, e nel serbatoio 50, e viene infine nuovamente alimentato nel serbatoio 20 dalla coclea 53.
A proposito di quanto sopra esposto è opportuno precisare che la stampante 1 è provvista di una centralina elettronica di controllo (non illustrata) configurata per controllare selettivamente la velocità di rotazione del tubo 27 attorno all’asse 25 quando le feritoie 26, 29 sono affacciate fra loro in modo da compensare le differenti pressioni del materiale 3 alle estremità del tubo 24.
In particolare, la velocità di rotazione del tubo 27 è minore quando l’apertura di uscita (non illustrata) del materiale 3 dal dispositivo 23 di dosaggio è disposta in corrispondenza del’estremità del tubo 24 più lontana dal condotto 22 e maggiore quando l’apertura di uscita (non illustrata) del materiale 3 dal dispositivo 23 di dosaggio è disposta in corrispondenza del’estremità del tubo 24 più vicina al condotto 22 stesso.
La stampante 1 presenta, quindi, il vantaggio che il dispositivo 23 di dosaggio consente di dosare il materiale 3 all’interno del distributore 30 in maniera omogenea ed uniforme per l’intera lunghezza del tubo 24.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1.- Stampante 3D laser comprendente un vano tubolare (8) sostanzialmente verticale, il quale si estende verso il basso a partire da un piano (P); una piattaforma elevatrice (12) impegnata in maniera scorrevole nel vano tubolare (8); un gruppo di alimentazione (19) montato al disopra del piano (P) per alimentare un materiale in polvere (3) sulla piattaforma elevatrice (12); ed una testa di stampa laser (4) per sinterizzare il materiale in polvere (3) disposto sulla piattaforma elevatrice (12); il gruppo di alimentazione (19) comprendendo un dosatore (23) per alimentare una quantità determinata di materiale in polvere (3) sulla piattaforma elevatrice (12) ed un distributore (30) per distribuire il materiale in polvere (3) sulla piattaforma elevatrice (12) stessa; e caratterizzata dal fatto che il dosatore (23) comprende un tubo interno (24) ed un tubo esterno (27), i quali sono coassiali fra loro, sono mobili uno rispetto all’altro attorno ad un asse di rotazione (25), e presentano rispettive aperture (26, 29) configurate per affacciarsi radialmente fra loro a seguito del moto attorno all’asse di rotazione (25) in modo da definire una uscita del materiale in polvere (3) dal dosatore (23). 2.- Stampante 3D laser secondo la rivendicazione 1, in cui l’apertura (26) del tubo interno (24) presenta la forma di una feritoia parallela all’asse di rotazione (25). 3.- Stampante 3D laser secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’apertura (29) del tubo esterno (27) presenta la forma di una feritoia avvolta ad elica attorno al, e lungo il, detto asse di rotazione (25). 4.- Stampante 3D laser secondo la rivendicazione 3, in cui l’apertura (29) del tubo esterno (27) è avvolta ad elica attorno al, e lungo il, detto asse di rotazione (25) secondo un angolo di sostanzialmente 180°. 5.- Stampante 3D laser secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il tubo interno (24) è fisso ed il tubo esterno (27) è montato per ruotare attorno all’asse di rotazione (25). 6.- Stampante 3D laser secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni e comprendente, inoltre, una centralina elettronica di controllo configurata per controllare selettivamente la velocità di rotazione del tubo esterno (27) attorno all’asse di rotazione (25) in funzione della posizione dell’uscita del materiale in polvere (3) dal dosatore (23) lungo l’asse di rotazione (25) stesso. 7.- Stampante 3D laser secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il distributore (30) presenta la forma di una tramoggia convergente verso il piano (P), ed è configurato per ricevere il materiale in polvere (3) dal dosatore (23). 8.- Stampante 3D laser secondo la rivendicazione 7, in cui il distributore (30) è limitato da una faccia inferiore (32), e presenta una spatola (33) sporgente verso il basso dalla faccia inferiore (32) stessa. 9.- Stampante 3D laser secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il distributore (30) è montato tra il piano (P) ed il dosatore (23).
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