IT201900007734A1 - Una testa di stampante a 3D per l’impiego in una stampante a 3D, una stampante con una testa stampante a 3D di questo tipo, e un procedimento per il funzionamento di una stampante a 3D di questo tipo - Google Patents

Description

Titolo: “Una testa di stampante a 3D per l’impiego in una stampante a 3D, una stampante con una testa stampante a 3D di questo tipo, e un procedimento per il funzionamento di una stampante a 3D di questo tipo”

Descrizione

Sottofondo

Nel caso presente vengono rivelati una stampante a 3D, una testa di stampante a 3D per l’impiego in una stampante a 3D di questo tipo, e un procedimento per il funzionamento di una stampante a 3D di questo tipo e un prodotto stampato realizzato con una stampante 3D di questo tipo. Dettagli a questo riguardo sono definiti nelle rivendicazioni; però anche la descrizione e disegno contengono indicazioni rilevanti per la struttura e il funzionamento nonché per varianti del procedimento e componenti di dispositivo.

Stato della tecnica

La WO 2016 020150 A1 (Stubenruss) riguarda un dispositivo per la regolazione del flusso di granuli di granulato/di liquido per teste di stampante a 3D alimentate da granuli di granulato e/o liquidi. Quel sistema fornisce con un’alta resa di materiale (volume del materiale da stampa per unità di tempo) prodotti stampati altamente qualitativi in diversi materiali e sostanze additive con una alta precisione e spessore di strato uniforme. A tale riguardo la testa di stampante a 3D ivi rivelata possiede una camera con una superficie (di fondo) in cui è prevista un’apertura di uscita. Nella camera si trova una coclea di trasporto a spirale che alimenta il materiale da stampa all’apertura di uscita. Un generatore di forza sposta la coclea di trasporto a spirale in direzione della superficie, la distanza fra la coclea di trasporto a spirale e la superficie essendo impostabile con la pressione del materiale da stampa da alimentare.

La velocità di rotazione relativa fra la superficie e la coclea di trasporto a spirale è regolabile in dipendenza della pressione del materiale da stampa. Questa disposizione conduce granuli di granulato o liquidi attraverso un canale di alimentazione nella camera con la lastra presentante l’apertura di uscita. Attraverso l’apertura di uscita può uscire materiale da stampa fuso o liquido ottenuto dal granulato o dai liquidi. Il materiale da stampa viene condotto in direzione dell’apertura di uscita dalla camera o il materiale da stampa viene portato nuovamente in una direzione opposta all’apertura di uscita con rotazione della coclea di trasporto a spirale relativamente alla lastra, in presenza di pressione eccessiva del materiale da stampa la coclea di trasporto a spirale sollevandosi contro la forza assiale agente e decrescendo la efficacia della coclea di trasporto a spirale.

Nel caso del procedimento di stampa a stratificazione con fusione materiale plastico liquido o liquefatto (da calore) viene riportato da un ugello su un materiale plastico già presente, prima estratto per costruire per via additiva un elemento costruttivo o pezzo da lavorare. Con ciò il materiale plastico già presente non deve essere tanto caldo che esso si decomponga chimicamente o non raggiunga (più) le sue proprietà fisiche desiderate dopo il raffreddamento. La differenza di temperatura tra il materiale plastico già estratto e il materiale plastico da riportare nuovo sullo strato limite fra essi spesso non è sufficiente per assicurare la loro saldatura intima e uniforme.

Nella stampa 3D con deposito di materiale plastico o stampa 3D a stratificazione con fusione la configurazione raggiunta del prodotto stampato o del componente non corrisponde completamente alla configurazione desiderata, in quanto uno strato di materiale plastico riportato nuovo su uno strato presente del prodotto stampato si riduce al raffreddamento in maniera difficilmente prevedibile nelle sue dimensioni (altezza, larghezza, lunghezza). Questo ha come conseguenza che gli strati in materiale plastico già depositati vengono messi sotto pressione cosicché il prodotto stampato viene bombato o si distorce. Per evitare questo lo spazio sotto pressione in sistemi attuali di stampa 3D con deposito di materiale plastico viene riscaldato su una temperatura al di sotto della temperatura di fusione. Con ciò il materiale plastico riportato nuovo può scaricarsi più lentamente e strati di materiale plastico già depositati possono cedere, il che riduce la distorsione del prodotto stampato. Così il prodotto stampato raggiunge approssimativamente la configurazione desiderata. Questo modo di procedere ha tuttavia svantaggi: la velocità di stampa è fortemente limitata, in quanto a una temperatura aumentata nello spazio sotto pressione il prodotto risultante ha una ridotta stabilità geometrica. Con ciò il riporto di un nuovo strato di materiale plastico in un luogo non deve avvenire fino a che questo luogo è sufficientemente stabile geometricamente per un ulteriore riporto di uno strato nuovo di materiale plastico liquido. Anche gli attuatori (per esempio lungo assi X, Y e/o Z) del sistema di stampa, presenti nello spazio sotto pressione devono essere schermati per il mantenimento della precisione di posizionamento rispetto allo spazio riscaldato.

Un ulteriore modo di procedere per ridurre la distorsione è il raffreddamento del prodotto stampato per mezzo di un ventilatore che raffredda la zona attorno allo scarico del materiale plastico. Con raffreddamento rapido del prodotto stampato di materiale plastico in ritiro tira dietro il materiale dalla zona ancora liquida. Così meno tensione (trazione) si instaura nel prodotto stampato. Questo modo di procedere ha lo svantaggio che materiale plastico in arrivo dallo scarico incide su una superficie di riporto relativamente fredda e non si collega con questa completamente o intimamente. In questa maniera viene ridotta la stabilità intera del prodotto stampato. Disposizioni note impiegano radiatori di calore per esempio nella forma di luce laser o infrarossa. Una altra fonte di calore nota è una spirale di riscaldamento da alimentare con corrente per mettere a disposizione calore di radiazione. Anche una fonte di gas caldo diretta per esempio con un ventilatore è nota per lasciar fluire gas condizionato (per esempio aria o gas protettivo) sulla superficie.

Un modo di procedere e una disposizione di questo tipo è considerato nella WO2019 02 454 A1. In particolare ivi viene proposto un procedimento per il funzionamento di una stampante a 3D con una testa di stampante a 3D che comprende le seguenti fasi: immettere materiale da stampa liquido o solido in una camera attraverso una entrata e espellere materiale da stampa liquido o liquefatto dalla camera attraverso uno scarico su una superficie, immettere calore in una zona di saldatura della superficie nei dintorni dello scarico al riporto del materiale da stampa. Con ciò la immissione di calore può avvenire relativamente allo scarico in modo che nella zona di saldatura della superficie venga alimentato ulteriore calore per riscaldare nella zona di saldatura la superficie ein modo che la superficie rammollisca almeno sulla sua superficie superiore e si unisca al materiale da stampa da riportare nuovo. La immissione di calore nella superficie può avvenire prima e/o dopo il materiale plastico da riportare nuovo da obliquamente in alto lateralmente relativamente alla uscita. L’immissione di calore può essere dimensionata in modo che nella zona della coincidenza del materiale plastico da riportare nuovo sulla superficie questa diventi brevemente almeno liquida o liquefatta.

Lo scopo prefisso

Una testa di stampante a 3D deve produrre un prodotto da stampa per via additiva con alta qualità e resistenza.

Soluzione presentata

A tale scopo la testa di stampante a 3D/la stampante a 3D è configurata con la funzione e struttura qui rivelate e definite nella rivendicazione 1.

Questa stampante a 3D è attrezzata per lavorare materiale plastico granulare, polverulento o liquido o componenti in sistemi di materiale plastico in due o più parti (termoplastici, epossidi, acrilati, polilattidi, acrilestere-stirolo-acrilnitrile, polimetilmetacrilato, polietilene (PE), polivinilcloruro (PVC), polietilentereftalato (PET) o polietilentereftalato modificato con glicole (PETG), polietilennaftalato (PEN), acrilnitril-butadienstirolo-copolimerizzato (ABS), polivinilbutirrale (PVB), polimetilmetacrilato (PMMA), poliammide (PA), poliimmide (PI), polivinilalcool (PVA), polistirolo (PS), polivinilfenolo (PVP), polipropilene (PP), policarbonato (PC) e i loro derivati, ecc.), o anche metalli o leghe metalliche basso fondenti (stagno, piombo, gallio, alluminio, zinco, cadmio) come materiale da stampa. È anche possibile espellere materiali plastici liquidi reagenti a luce o calore con la testa di stampante qui rivelata e indurirli immediatamente con una fonte di luce o di calore associata alla testa di stampante. Nella stampante a 3D qui rivelata alla sostanza da stampa possono essere aggiunti per miscelazione, per influenzare le proprietà del materiale (densità [g/cm³], modulo E [MPa], allungamento alla rottura [%], resistenza a trazione [MPa], punto di fusione [C°], ecc.), additivi come particelle, trucioli o fibre da materiale tessile, vetro, carbone, metallo o simile. I termini “materiale da stampa”, ” plastica”, “materiale plastico” qui sono sinonimi e vengono impiegati anche per metalli o leghe di metallo ecc. La testa di stampante a 3D della stampante a 3D possiede una camera alla quale viene alimentato il materiale da lavorare (comandato/regolato). La camera della testa di stampante a 3D ha uno scarico. Lo scarico è disposto su un lato della testa di stampante a 3D che è rivolto a una superficie portante dell’elemento costruttivo da erigere. La uscita serve alla consegna controllata del materiale plastico dalla testa di stampa a 3D. Per la lavorazione del materiale termoplastico la testa di stampante a 3D comprende una camera riscaldabile sulla temperatura di fusione del materiale plastico (comandato/regolato).

La testa di stampante a 3D è prevista per il riporto di un materiale riscaldato e per ciò liquefatto. La testa di stampante a 3D può essere guidata con l’aiuto di un azionatore comandato relativamente alla superficie nella distanza rispetto a questa superficie. Dallo scarico della camera fluisce (comandato/regolato) almeno temporaneamente materiale plastico liquefatto sulla superficie. Questo può avvenire mentre la testa di stampante a 3D è guidata relativamente alla superficie nella distanza rispetto a questa.

Per via del contatto con la superficie il materiale plastico riportato aumenta dopo breve tempo la sua resistenza esso raffreddando/solidificando. Il materiale plastico riportato sulla superficie si collega almeno localmente con la superficie. Un riscaldamento della superficie prima/durante/dopo il riporto del materiale plastico migliora in modo determinante il collegamento del materiale plastico riportato con la superficie. Con una superficie qui è da intendere una zona del sottofondo per l’elemento costruttivo e/o di una superficie dell’elemento costruttivo che viene investita da almeno localmente con il materiale plastico nuovo. Sulla superficie il materiale plastico viene riportato con l’aiuto della testa di stampante a 3D. All’inizio della realizzazione dell’elemento costruttivo la superficie è una base (eventualmente riscaldata) in metallo, materiale plastico o vetro. Quando la testa di stampante a 3D ha già riportato uno o più spessori o nastri del materiale plastico sulla superficie, questi formano la superficie almeno localmente riscaldata e/o raffreddata. Così la superficie può essere la zona della base che viene investita con l’aiuto della testa di stampante a 3D con il materiale plastico, un primo spessore del materiale plastico venendo riportato sulla base e gli ulteriori spessori del materiale plastico sull’elemento costruttivo che si instaura.

Configurazioni e varianti

Per ottenere una saldatura di alto pregio nella zona di saldatura del prodotto da stampare ulteriore energia termica viene alimentata prima del riporto del nuovo materiale da stampa e dopo il riporto del nuovo materiale da stampa viene alimentato freddo. Questa ulteriore immissione di calore e di freddo proviene da rispettive fonti dirette con fluido condizionato (per esempio aria o gas protettivo per il riscaldamento e aria o acqua per il raffreddamento) che è diretto sotto pressione di più bar (per esempio circa 2 bar-circa 10 bar) sulla superficie da stampare del prodotto stampato. A tale scopo la testa di stampante a 3D ha per la costruzione additiva del prodotto stampato una camera che è attrezzata per ricevere attraverso una entrata, materiale da stampa liquido o solido. La camera ha uno scarico di materiale da stampa. Questo scarico del materiale da stampa è previsto e attrezzato per il riporto di materiale da stampa liquido o liquefatto su una superficie. La testa di stampa a 3D ha almeno un distributore di fluido associato allo scarico del materiale da stampa. Ciascuno di questi distributori di fluido è previsto e attrezzato per alimentare almeno un flusso di fluido sotto una rispettiva pressione vicino allo scarico di materiale da stampa. Almeno uno dei flussi di fluido è da portare per mezzo di almeno un dispositivo di condizionamento su una temperatura che si scosta da una temperatura dell’altro flusso di fluido degli altri flussi di fluido. I flussi di fluido sotto pressione sono previsti e dimensionati per condizionare e conformare materiale da stampa uscente dalla uscita di materiale da stampa e la superficie nei dintorni del materiale da stampa uscente dallo scarico di materiale da stampa. In una variante al posto o in aggiunta alla temperatura differente dei flussi di fluido è differente la pressione dei flussi di fluido.

La temperatura del fluido incidente sulla superficie, prima brevemente che dopo il materiale da stampa espulso nuovo arrivi su essa, è da impostare in dipendenza del materiale da stampa in modo che il materiale da stampa rammollisca per via del fluido rammollisca o appena non rammollisca ancora. Questo è per esempio il caso quando il fluido è per esempio impostato sulla temperatura di rammollimento del materiale da stampa o leggermente minore (per esempio circa fra 5 e 20 (o 30)°K rispetto alla temperatura di rammollimento del materiale da stampa. Insieme con il materiale da stampa per riportare nuovo questo porta a un breve superamento della temperatura di rammollimento del materiale da stampa già presente nella zona della superficie F e con ciò a una unione esente da sforzi interni e intima del materiale da stampa con quello da riportare nuovo.

La temperatura del fluido incidente sul materiale da stampa appena espulso è con ciò in dipendenza del materiale da stampa da impostare minore (per esempio circa fra 20 e 150 (o 200)°K) rispetto alla temperatura di rammollimento del materiale da stampa. Con ciò il fluido dovrebbe essere il più possibile freddo, affinché il materiale da stampa riportato nuovo venga raffreddato il più possibile rapidamente in modo che esso non si contragga ulteriormente più in maniera degna di nota rispetto alla successiva temperatura d’impiego.

A titolo di esempio polistirolo sindiotattico non rinforzato (PS-S) analogamente come il PS standard è stabile geometricamente fino appena al di sotto della temperatura di transizione a vetro (HDT/A di PS-S: 95 °C). Per stabilire la temperatura del fluido accanto a una variazione sperimentale della temperatura alla instaurazione del prodotto stampato può essere impiegato anche il procedimento HDT/A (heat disortion temperature). Qui una barra del materiale plastico da controllare viene caricata in una disposizione di riflessione su tre punti. Il momento di flessione non è costante lungo la lunghezza di barra sollecitata, ma aumenta dai punti di appoggio fino al punto di impegno del carico singolo. Nel corpo di campione è presente una sollecitazione di pressione massima di 1,80 N•mm². La disposizione di misurazione viene data in un bagno d’olio e caricata nello stato non riscaldato. La temperatura del bagno viene aumentato poi in continuo di 2K•min<-1>. I risultati dell’esame di stabilità geometrica non sono proprietà di materiale generalmente valide. Essi servono alla sorveglianza, controllo e esame, per esempio nella fabbricazione. Dall’aggiunta di additivi (fibre, ecc.) l’ambito della stabilità geometrica termica del materiale plastico può essere aumentato fino nella vicinanza della temperatura di fusione. Tipi di PS-S rinforzati con il 30% di fibre di vetro possono essere geometricamente stabili fino a circa 260 °C (HDT/A).

In maniera analoga anche per altri materiali plastici è da determinare la temperatura adatta del fluido.

Nella zona di saldatura del prodotto stampato da stampare l’energia termica aggiuntiva arriva da uno scarico diretta nella forma di fluido condizionato sotto una pressione di circa 2-10 bar, per esempio circa 7 bar sulla superficie da stampare del prodotto stampato. In questa maniera la superficie viene riscaldata in modo che al riporto del materiale plastico fuso da riportare nuovo con l’aiuto della testa di stampante a 3D ha luogo una unione migliorata/miscelazione/penetrazione dei materiali plastici (liquefatti/fusi/rammolliti) fra loro. È da aggiungere la compattazione e la (de)formazione avente luogo del materiale plastico fuso da riportare nuovo e del materiale plastico già presente almeno inizialmente fuso.

Con il riporto del materiale plastico fuso da riportare nuovo il materiale plastico riportato viene raffreddato insieme con il materiale plastico già espulso con l’aiuto di un flusso di fluido condizionato in modo definito. Così il materiale plastico già espulso e il materiale plastico riportato nuovo vengono portati su una temperatura che si trova sotto la temperatura di rammollimento.

La immissione di energia termica dal flusso di fluido nella superficie/elemento costruttivo avviene in una variante prima e/o dopo il materiale plastico da riportare nuovo. Alternativamente la immissione di energia termica dal flusso di fluido avviene parallelamente o sotto un angolo acuto rispetto all’ugello della stampante/allo scarico della testa di stampante. La immissione di energia termica dal flusso di fluido è dimensionata in una variante in modo che nella zona dell’incontro l’uno sull’altro del materiale plastico già espulso con il materiale plastico da riportare nuovo questo è brevemente almeno morbido o liquido. Con “brevemente” con ciò è da intendere un lasso di tempo di circa 0,2 -2 secondi, questo lasso di tempo dipendendo dalla capacità termica specifica del materiale plastico, dalla larghezza e altezza del materiale plastico da riportare nuovo, e dalla velocità di spostamento (ca. 0,8 m/s-ca. 1,5 m/s con ca. 5 m/s²- ca. 30 m/s² di accelerazione rispettivamente decelerazione) della testa di stampante a 3D. In dipendenza della velocità di spostamento della testa di stampante a 3D relativamente alla superficie/all’elemento costruttivo la immissione di calore dal flusso di fluido in una variante è dimensionata in modo che sia rammollita/liquefatta rispettivamente una zona di circa 2 – 5 mm del materiale plastico nei dintorni dello scarico della testa di stampante a 3D. In dipendenza della superficie di passaggio dello scarico della testa di stampante a 3D e della sua distanza dalla superficie/dall’elemento costruttivo la immissione di calore dal flusso di fluido è dimensionata in una variante in modo che sia rammollita/liquefatta rispettivamente una zona di circa 2 - 10 volte la superficie di passaggio dello scarico nei dintorni dello scarico della testa di stampante a 3D. Con “nei dintorni dello scarico” in entrambe queste varianti è da intendere una zona della superficie circolare, a forma di settore di cerchio, ovale o a forma di striscia della superficie che si trova sotto lo scarico o parte radialmente da questo.

In una variante la immissione di calore dal flusso di fluido avviene soltanto in una zona che viene appena investita dall’ugello della stampante della testa di stampante a 3D. Con ”appena investito” con ciò sia inteso che l’ugello di stampante a 3D/scarico ha lambito dapprima (0,1 -0,2secondi) la zona o l’ugello di stampante a 3D/scarico viene investito/a entro breve (0,01– 0,2 secondi).

Con immissione di energia termica dal flusso di fluido qui è intesa una variazione della temperatura della zona della superficie in cui il materiale plastico incide sulla superficie e precisamente prima o dopo che il materiale plastico ha lasciato la testa di stampante a 3D. Viene riscaldata in particolare una zona della superficie che viene investita entro breve dalla testa di stampante a 3D.

Per evitare che l’ulteriore calore porti a un surriscaldamento del materiale plastico e questo si scomponi chimicamente, in una variante viene misurata la temperatura della parte di stampa-prima e/o dopo il materiale plastico da riportare nuovonella zona di saldatura. Questo può avvenire per esempio per mezzo di un sensore infrarosso, una telecamera termica o un altro sensore di temperatura a contatto o senza contatto. In dipendenza del risultato di misura con un comando vengono regolate la temperatura e/o la pressione dal flusso di fluido per ottimizzare la qualità della saldatura.

La superficie e il materiale plastico aderiscono fra loro dopo i loro riporti. Dal riscaldamento il materiale plastico della superficie viene rammollito/fuso sulla sua superficie superiore. Il materiale plastico fuso si collega poi con il materiale della superficie chiaramente meglio, in quanto con un sottofondo riscaldato/fuso è ridotta la tensione superficiale del materiale fuso collegante questo sottofondo. Ne risulta una penetrazione migliorata dei materiali plastici nello strato limite e una aderenza da questa risultante del materiale plastico riportato. Poiché il percorso di spostamento della testa di stampante a 3D può comprendere corrispondentemente al contorno del prodotto stampato da instaurare curve o pieghe, la fonte di calore/fonte di freddo è da accompagnare corrispondentemente al percorso di spostamento della testa di stampante a 3D. Per ciò si offre una disposizione della testa di stampante a 3D, in cui i distributori di fluido sono associati spazialmente e/o strutturalmente allo scarico del materiale da stampa. I distributori di fluido sono in particolare attrezzati per ricevere i flussi di fluido sotto la rispettiva pressione attraverso alimentazioni di fluido e trasportarli miratamente e concentratamente con poca distanza di pochi millimetri sulla superficie/sul materiale plastico. Con ciò per mezzo di una disposizione valvolare è da comandare almeno uno di entrambi i flussi di fluido. Questa disposizione è da vedere nel contrasto con per esempio ventilatori o aspiratori, in cui aria ambientale riscaldata viene soffiata nella vicinanza dello scarico del materiale da stampa.

In una variante i distributori di fluido sono previsti e attrezzati per erogare come flussi di fluido gas sotto pressione e/o liquido. Con ciò il primo flusso di fluido è da adattare con la sua temperatura a una temperatura di rammollimento del materiale da stampa. Il primo flusso di fluido serve per riscaldare una prima zona presente in una direzione di riporto del materiale da stampa anteriormente allo scarico del materiale da stampa. Il secondo flusso di fluido è da adattare con la sua temperatura alla temperatura di solidificazione del materiale da stampa. Il secondo flusso di fluido serve per raffreddare una seconda zona presente in una direzione di riporto del materiale da stampa posteriormente allo scarico del materiale da stampa.

Affinché il materiale da stampa non si deformi o non in maniera degna di nota, un flusso di fluido freddo o getto di fluido viene diretto sotto pressione sul materiale da stampa riportato nuovo. Con ciò il materiale da stampa viene raffreddato e contemporaneamente premuto contro il materiale plastico già presente. Il flusso di fluido sotto pressione diretto miratamente sul materiale impasta il materiale da stampa insieme con il materiale plastico già presente nella fase di raffreddamento dipendentemente dalla forma e dall’orientamento del distributore di fluido lateralmente e/o in direzione longitudinale. La o le uscite del distributore di fluido si trovano a una distanza maggiore rispetto allo scarico del materiale da stampa strettamente sopra il materiale già presente e/o il materiale riportato nuovo. Lo o gli scarichi del distributore di fluido sono sostanzialmente così larghi o leggermente più stretti rispetto allo scarico del materiale da stampa nella sua dimensione trasversale. Lo o gli scarichi del distributore di fluido si trovano rispetto allo scarico del materiale da stampa sullo stesso livello o leggermente rientranti in direzione assiale.

Gas sotto pressione (aria, azoto (N2), gas protettivo, ecc.) si raffredda fortemente uscendo dallo o dagli scarichi del distributore di fluido secondo la legge di Boyle-Mariotte e ha nel confronto con aria da un ventilatore o aspiratore, un effetto raffreddante più chiaro.

Per via del raffreddamento forte del materiale da stampa dopo il riporto anche la saldatura degli spessori del materiale da stampa potrebbe essere negativamente pregiudicata. Questo viene impedito per il fatto, e addirittura sopra-compensato che la zona (spaziale) prima dello scarico di materiale da stampa (nel tempo) viene riscaldata prima del riporto di materiale da stampa nuovo con il flusso di fluido caldo, sotto una pressione alta. Con ciò il materiale da stampa liquido dalla uscita di materiale da stampa incide su un sottofondo preriscaldato, almeno quasi liquido e si salda con questo.

Affinché nel caso di un cambio di direzione della testa di stampante a 3D il flusso di fluido raffreddante e quello riscaldante sia sempre orientato nella suddetta maniera con riferimento alla direzione di movimento della testa di stampante a 3D, i distributori di fluido hanno per ciascuno di entrambi i flussi o getti di fluido lungo il perimetro dell’uscita del materiale da stampa e a una distanza radiale esigua rispetto a questa più uscite. Queste uscite sono attrezzate per lasciar incidere i flussi di fluido con pressione e/o temperatura da predeterminare in modo comandato su materiale da stampa uscente dallo scarico del materiale da stampa e sulla superficie nei dintorni del materiale da stampa uscente dallo scarico del materiale da stampa. In una variante le uscite del flusso di fluido caldo sono disposte radiali fra l’uscita del materiale da stampa e l’uscita del flusso del fluido freddo. In un’altra variante le uscite del flusso di fluido freddo sono disposte radiali fra lo scarico del materiale da stampa e l’uscita del flusso del fluido caldo.

Il raffreddamento successivo della superficie e/o del materiale plastico riportato migliora la precisione dimensionale dell’elemento costruttivo risultante, in quanto il materiale plastico riportato indurisce rapidamente e non perde la sua configurazione desiderata. Nella stessa qual misura il riscaldamento della superficie eseguito nella maniera descritta (pressione, temperatura, espulsione concentrata mirata del flusso di fluido) prima del materiale plastico da riportare aumenta la sua unione intima e povera di tensioni con il materiale plastico già presente.

Per l’orientamento dei flussi di fluido, adattato nel tempo con il movimento della testa di stampante a 3D, in una variante differenti zone di uscita dei distributori di fluido sono attrezzati lungo un perimetro dello scarico di materiale da stampa. Queste zona di uscita servono per lasciare incidere i flussi di fluido con pressione e/o temperatura da predeterminare comandati sul materiale da stampa uscente dallo scarico di materiale da stampa e sulla superficie nei dintorni del materiale da stampa uscente dallo scarico di materiale da stampa. A tale scopo almeno un diaframma da spostare è previsto sulle zone di uscita con almeno una schermatura. Così la fuoriuscita diretta almeno di uno dei flussi di fluido sotto pressione è da influenzare lungo il perimetro dello scarico di materiale da stampa nella suddetta maniera.

Queste zone di uscita sono realizzate in altre varianti da due o più ugelli da pilotare singoli o come gruppo che orientano rispettivamente flussi di fluido almeno approssimativamente unitari sotto pressione/condizionati sul materiale da stampa. Le differenti zone di uscita dei distributori di fluido lungo il perimetro dello scarico di materiale da stampa sono attrezzate per lasciare incidere i flussi di fluido con pressione e/o temperatura da predeterminare comandati sul materiale da stampa uscente dallo scarico di materiale da stampa e sulla superficie nei dintorni del materiale da stampa uscente dallo scarico di materiale da stampa. A tale scopo lo scarico di materiale da stampa per almeno uno dei flussi di fluido è circondato da almeno due uscite o ugelli che sono da alimentare attraverso una rispettiva disposizione valvolare comandati con il rispettivo flusso di fluido.

In una variante la disposizione valvolare ha un corpo valvolare girevole e/o spostabile comandato. Con ciò il corpo valvolare è attrezzato per liberare o intercettare nelle sue diverse posizioni di rotazione e/o di spostamento singoli o più canali per il rispettivo flusso di fluido verso le uscite e/o i distributori di fluido.

In una ulteriore variante la disposizione valvolare ha più valvole da comandare singole. Queste valvole sono attrezzate per liberare o intercettare singoli o più canali per il rispettivo flusso di fluido verso le uscite e/o i distributori di fluido. Queste valvole sono o valvole di inserimento-disinserimento o valvole proporzionali. Esse possono essere azionate elettricamente da disposizioni di elettromagneti o da disposizioni bimetalliche o di metalli a memoria (per esempio NiTi). Metallo a memoria NiTi può contrarsi con riscaldamento per esempio elettrico (alimentazione con corrente) di circa il 5%-circa il 7% della lunghezza originale. Al raffreddamento esso assume nuovamente la lunghezza originale.

In una variante della testa di stampante a 3D almeno una delle uscite è orientata sullo scarico del materiale da stampa in modo che il flusso di fluido corrispondente sia adatto e destinato per soffiare via depositi di materiale da stampa ivi presenti. Preferibilmente depositi vengono soffiati via analogamente allo scarico di materiale da stampa con riferimento alla direzione di movimento/di stampa della testa di stampante a 3D.

In una variante della testa di stampante a 3D almeno uno dei distributori di fluido si trova in collegamento di fluido da comandare e/o condizionare con una fonte di aria, azoto, gas protettivo messi sotto pressione.

In una variante della testa di stampante a 3D allo scarico di materiale da stampa sono associati almeno due distributori di fluido, in cui sullo scarico del materiale da stampa almeno uno degli almeno due distributori di fluido è provvisto di una disposizione di un ugello venturi con una entrata sul lato del distributore di fluido e uno scarico rivolto verso la superficie. Con ciò in una variante all’ugello venturi è associato un dispositivo riscaldante per riscaldare il fluido attraversante l’ugello venturi su una temperatura predeterminata.

Con ciò in una variante del dispositivo riscaldante associato all’ugello venturi è da comandare con inserimento/disinserimento e/o a riguardo della sua potenza riscaldante.

Come ulteriore soluzione del suddetto problema viene proposta una stampante a 3D, comprendente una testa di stampante a 3D con una o più delle caratteristiche precedenti, la quale è da muovere relativamente a un alloggiamento per un prodotto stampato lungo almeno un asse geometrico, in cui alla stampante a 3D è associato un comando che è attrezzato per muovere per mezzo almeno un azionatore di asse la testa di stampante a 3D relativamente all’alloggiamento.

Alternativamente o in aggiunta è previsto un azionamento per la coclea di trasporto a spirale relativamente alla camera per espellere materiali stampa dalla apertura di uscita controllato sull’alloggiamento. A questa testa di stampante a 3D sono associati distributori di fluido con una o più delle proprietà strutturali o funzionali precedentemente illustrate.

Come ulteriore soluzione del suddetto problema viene proposto un procedimento per il funzionamento di una stampante a 3D con una testa di stampante a 3D, con le seguenti fasi:

immettere materiale da stampa liquido o solido in una camera attraverso una entrata e espellere materiale da stampa liquido o liquefatto dalla camera attraverso uno scarico di materiale da stampa su una superficie,

alimentare almeno due flussi di fluido sotto una rispettiva pressione verso rispettivi distributori di fluido associati allo scarico di materiale da stampa,

portare almeno uno di entrambi i flussi di fluido per mezzo di almeno un dispositivo di condizionamento su una temperatura che si scosta da una temperatura dell’altro di entrambi i flussi di fluido,

gettare entrambi i flussi di fluido sotto pressione per condizionare e formare materiale da stampa uscente dallo scarico del materiale da stampa e la superficie nei dintorni del materiale da stampa uscente dallo scarico di materiale da stampa.

Come ulteriore soluzione del suddetto problema viene proposto un prodotto stampato a 3D, ottenibile per mezzo di una stampante a 3D presentante una testa di stampante a 3D con uno o più aspetti di dispositivo precedenti e/o per mezzo di un procedimento con uno o più aspetti di procedimento precedenti. È da annotare che nonostante siano rivelati qui ambiti numerici e valori numerici, tutti i valori numerici sono da considerare come parimenti rivelati fra i valori rivelati e ogni sotto ambito all’interno dei detti ambiti. È inoltre da rimandare al fatto che, mentre è indicato un numero per un rapporto fra le diverse dimensioni dei componenti qui descritti, che componenti speciali del tipo qui descritto non devono realizzare obbligatamente ogni rapporto o tutti i rapporti fra le diverse dimensioni qui indicate.

Breve descrizione del disegno

Ulteriori scopi, caratteristiche, vantaggi e possibilità di applicazione risultano dalla seguente descrizione di alcuni esempi di realizzazione e dei disegni appartenenti. Con ciò tutte le caratteristiche descritte e/o rappresentate nelle Figure formano per se o in qualsiasi combinazione l’oggetto qui rivelato, anche indipendentemente dal loro raggruppamento nelle rivendicazioni o dalle loro rivendicazioni dipendenti.

La Figura 1 rappresenta una vista in sezione laterale schematica attraverso una testa di stampante a 3D che materializza una variante della soluzione qui presentata, allo scarico il materiale da stampa essendo associati due distributori di fluido che lasciano uscire due flussi di fluido concentrici, anulari, sotto pressione attorno allo scarico di materiale da stampa.

La Figura 2 rappresenta in una vista prospettica schematica una stampante a 3D con la testa di stampante a 3D.

La Figura 3 rappresenta in una vista dall’alto schematica uno scarico di materiale da stampa della testa di stampante a 3D, allo scarico di materiale da stampa essendo associati due distributori di fluido che lasciano uscire due flussi di fluido concentrici, anulari sotto una rispettiva pressione attorno allo scarico di materiale da stampante.

Le Figura 4a-4c rappresentano in una vista prospettica schematica una ulteriore variante di una disposizione valvolare in differenti posizioni per alimentare una pluralità di ugelli singoli di un distributori di fluido con flusso del fluido sotto pressione.

La Figura 5 rappresenta in una vista schematica uno scarico di materiale da stampa della testa di stampante a 3D secondo la Figura 1, allo scarico di materiale da stampa essendo associati due distributori di fluido che hanno due anelli di ugelli singoli disposti concentrici che lasciano uscire comandati da una disposizione valvolare flussi di fluido sotto una rispettiva pressione attorno allo scarico il materiale da stampa.

La Figura 6 rappresenta in una rappresentazione in sezione laterale schematica ingrandita uno scarico di materiale da stampa con due distributori di fluido associati, il distributore di fluido essendo equipaggiato per fluido riscaldante con un ugello venturi.

La Figura 7 rappresenta in una rappresentazione in sezione laterale schematica ingrandita uno scarico di materiale da stampa con due distributori di fluido associati, il distributore di fluido essendo equipaggiato per fluido riscaldante con un ugello venturi.

Descrizione dettagliata del disegno

Una testa di stampante a 3D 100 rappresentata nella Figura 1 possiede una camera a forma di vaso 110 che è da chiudere con un coperchio 112. Il coperchio 112 presenta una entrata 114 per poter alimentare materiale da stampa liquido o solido DM alla camera 110. Come materiale da stampa DM per la testa di stampante 100 possono essere impiegati materiale plastico granulare, polverulento o liquido o componenti di sistemi di materiale plastico in due o più parti, però anche metalli o leghe metalliche basso-fondenti. La camera a forma di vaso 110 e il coperchio 112 sono in acciaio nella variante rappresentata. Sono impiegabili però anche altri materiali. La camera 110 ha su una superficie 116 (nella Figura 1 la sua superficie di fondo) un’apertura di uscita 120 configurata come ugello per il materiale da stampa DM. All’interno della camera 110 è disposta una coclea di trasporto a spirale 130. Questa coclea di trasporto a spirale 130 serve per alimentare attraverso l’entrata 114 materiale da stampa DM (materiale plastico) in arrivo nella camera 110 all’apertura di uscita 120. A tale scopo nella variante rappresentata la coclea di trasporto a spirale 130 è accoppiata con un azionatore 132. Dettagli relativamente alla struttura e funzione della coclea di trasporto a spirale 130 risultano dalla WO 2016 020 150 A1 (Stubenruss) e non saranno qui ulteriormente discussi. L’azionatore 132 è attrezzato - per mezzo di un comando 250 - per ruotare la coclea di trasporto a spirale 130 relativamente alla camera 110 in modo che la coclea di trasporto a spirale 130, più precisamente detto il suo lato frontale inferiore 134 nella Figura 1, ruoti a una distanza dalla superficie 116 della camera 110. Questa distanza comporta in dipendenza del tipo del materiale da stampa DM, dalla sua viscosità e dai suoi eventuali additivi soltanto alcuni 100 µm (100 µm – 500 µm) fino a pochi mm (circa 2-5). Questa distanza può variare in dipendenza della pressione del materiale da stampa DM.

Lo scarico 120 è disposto su un lato della testa di stampante a 3D (nella Figura 1 il lato inferiore) che è diretto verso una superficie F dell’elemento costruttivo. Questo scarico 120 permette l’uscita comandata del materiale da stampa DM dalla testa di stampante a 3D. Per la lavorazione di materiale termoplastico la camera 110 possiede un dispositivo riscaldante 130 per riscaldare il materiale termoplastico sulla sua temperatura di fusione. Nello scarico 120 è prevista una valvola meccanica 140, il cui elemento valvolare 192 è disposto su una barra nel centro del lato frontale inferiore 134 della coclea di trasporto a spirale 130. Questo elemento valvolare 142 giunge in uno spazio 144 previsto nello scarico 120. A seconda della posizione assiale dell’elemento valvolare 142 questo intercetta lo scarico 120 o lo libera.

Quando l’elemento valvolare 142 viene ritirato con la coclea di trasporto a spirale 130 in direzione della superficie 116 della camera 110 fino a che viene intercettata l’entrata di materiale da stampa DM nello spazio 144, questo ritiro comporta anche un risucchio sul materiale da stampa DM nello scarico 120 in direzione verso la coclea di trasporto a spirale 130. In questa maniera viene interrotta la erogazione di materiale da stampa DM sul prodotto stampato DE. Per fondere il materiale da stampa DM e influenzare la sua viscosità, se esso viene introdotto come granulato o polvere nella camera 110, serve una spirale di riscaldamento 138 che è presente nel fondo della camera 110 e la cui potenza riscaldante viene regolata parimenti dal comando 250. A tale scopo in una maniera non ulteriormente dettagliata la temperatura del materiale da stampa DM viene rilevata nella camera e segnalata al comando 250.

La stampante a 3D con una testa di stampante a 3D 100 qui presentata muove questa, come rappresentato nella Figura 2, relativamente a un alloggiamento piano 300 per un prodotto stampato DE lungo almeno un asse geometrico x, y, z. A tale scopo la stampante a 3D ha il comando 250, il quale muove per mezzo di rispettivi azionatori d’asse X-A, Y-A, Z-A la testa di stampante a 3D 100 e l’alloggiamento 300 relativamente fra loro e aziona anche l’azionatore 132 per la coclea di trasporto a spirale 130 nella camera 100 per estrarre il materiale da stampa dall’apertura di uscita 120 controllato sull’alloggiamento 300. Così il prodotto stampato a 3D DE è ottenibile per mezzo della stampante a 3D con la testa di stampa a 3D e nel modo di procedere qui illustrato.

La testa di stampante a 3D 100 ha nella variante mostrata nella Figura 1 due distributori di fluido 150 associati allo scarico di materiale da stampa 120. Questi entrambi i distributori di fluido 150 sono integrati nella variante mostrata in una unità 200 e configurati come una pluralità di ugelli 150a,150b rispettivamente disposti concentrici attorno all’uscita 120 del materiale da stampa. Questi ugelli 150a,150b servono alla alimentazione di due flussi di fluido H, K sotto una rispettiva pressione p1, p2 vicino allo scarico 120 del materiale da stampa. Con ciò l’uno di entrambi i flussi di fluido H, K-qui il flusso di fluido H - è da portare per mezzo del dispositivo di condizionamento 160 (vedasi anche Figura 5) su una temperatura T1 che si scosta dalla temperatura T2 all’altro di entrambi i flussi di fluido K, che è più alta nella presente variante.

Entrambi i flussi di fluido H, K sotto pressione, contenenti per esempio azoto, gas protettivo, aria o simile, sono previsti e dimensionati per condizionare e formare materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 del materiale da stampa e la superficie F nei dintorni del materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 di materiale da stampa sulla base della loro rispettiva pressione p1, p2 rispettivamente temperatura T1, T2. La unità 200 con i distributori di fluido 150 per entrambi i flussi di fluido H (per caldo) e K (per freddo) viene mossa insieme con la testa di stampante a 3D 100 lungo questo percorso di spostamento ed è con ciò orientata sul percorso di spostamento nei dintorni della apertura di uscita 120 per agire sul materiale plastico nella zona di saldatura VB nei dintorni della apertura di uscita 120.

Nella testa di stampante a 3D 100 i distributori di fluido 150 sono spazialmente e/o strutturalmente associati all’uscita 120 del materiale da stampa. Come rappresentato nella Figura 1, i distributori di fluido 150 circondano lo scarico 120 del materiale da stampa in direzione perimetrale. I distributori di fluido 150 sono attrezzati per ricevere i flussi di fluido H, K sotto la rispettiva pressione p1, p2 attraverso alimentazioni di fluido 170 e trasportarli con leggera distanza di pochi millimetri, nell’esempio mostrato circa 1 mm-circa 9 mm, mirati e concentrati sulla superficie/materiale da stampa DM. Con ciò per mezzo di rispettive disposizioni valvolari 180 i flussi di fluido H, K sono miratamente da inserire e disinserire lungo il perimetro della apertura di uscita 120 per formare il materiale da stampa DM nella zona di saldatura VB con la pressione e/o la temperatura dei flussi di fluido H, K.

A tale scopo i distributori di fluido 150 erogano nella variante mostrata gas sotto pressione come flussi di fluido H, K. Almeno per il raffreddamento in una variante viene impiegato anche liquido. Liquido eventualmente rimanente viene poi soffiato via prima del riporto dello spessore successivo in materiale da stampa DM mediante il gas (protettivo) condizionato.

In particolare nelle varianti mostrate il primo flusso di fluido H è da adattare con la sua temperatura T1 alla temperatura di rammollimento del materiale da stampa DM. Il primo flusso di fluido H serve per riscaldare una prima zona presente in una direzione di riporto P del materiale da stampa DM prima della uscita 120 di materiale da stampa. Il secondo flusso di fluido K è da adattare con la sua temperatura T2 alla temperatura di solidificazione del materiale da stampa DM. Questo secondo flusso di fluido K serve per raffreddare una seconda zona presente in una direzione di riporto P del materiale da stampa DM dopo l’uscita di materiale da stampa. Analogamente a tale riguardo in una ulteriore variante anche la determinazione della rispettiva pressione di entrambi i flussi di fluido H, K è differente in dipendenza del lavoro di impasto o di deformazione necessario sul materiale da stampa DM.

In una variante i distributori di fluido 150 erogano come flussi di fluido H, K gas sotto pressione e/o liquido. Con ciò il secondo flusso di fluido P2 è adattare con la sua pressione P2 a una viscosità del materiale da stampa DM da espellere. Esso serve per spingere il materiale da stampa DM contro la superficie F e impastarlo e collegarlo con questa.

La viscosità è una proprietà caratteristica del materiale da stampa espulso. La grandezza di misura viscosità caratterizza la resistenza contro la deformazione plastica che subentra con lo scorrimento. Fluidi nella maggior parte dei casi vengono suddivisi in tre categorie, materiali basso-, medio - e molto viscosi. I limiti degli ambiti si trovano attorno a circa 300 mPas per il passaggio fra materiali basso- e medio -viscosi e da circa 8000 MPas iniziano i fluidi molto viscosi. La pressione e la temperatura di entrambi i flussi di fluido H, K sono con ciò impostate in modo che la viscosità del materiale da stampa già espulso dapprima venga abbassata (il materiale da stampa già espulso viene portato almeno oltre la sua temperatura di vetro o la sua temperatura di fusione), poi viene espulso il nuovo materiale da stampa, e successivamente la viscosità del materiale da stampa già espulso e del materiale da stampa nuovo viene aumentata controllata (il materiale da stampa già espulso e il nuovo materiale da stampa vengono portati insieme nella vicinanza o al di sotto della temperatura di solidificazione).

I distributori di fluido 150 hanno in una ulteriore variante relativamente a un perimetro dello scarico di materiale da stampa 120 più ugelli o uscite 150a,150b,…, per lasciar incidere i flussi di fluido H, K con pressione da predeterminare P1, P2 e/o temperatura T1, T2 da predeterminare miratamente sul materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 di materiale da stampa e la superficie F nei dintorni del materiale da stampa DM uscente nei dintorni dello scarico 120 del materiale da stampa.

Queste più uscite 150a,150b,… dei distributori di fluido 150 lungo un perimetro dell’uscita 120 di materiale da stampa sono attrezzate per lasciare incidere i flussi di fluido H, K con pressione P1, P2 e/o temperatura T1, T2 da predeterminare comandati sul materiale da stampa DM uscente dallo scarico (120) il materiale da stampa e la superficie F miratamente (diretti) nei dintorni del materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 del materiale da stampa. Con ciò da riscaldare o raffreddare anche una prima zona presente in una direzione di riporto P del materiale da stampa DM prima dello scarico 120 del materiale da stampa. È da raffreddare o riscaldare una seconda zona presente in una direzione di riporto del materiale da stampa dopo lo scarico 120 del materiale da stampa.

In una variante differenti zone di uscite dei distributori di fluido 150 lungo un perimetro della uscita 120 del materiale da stampa sono attrezzate per lasciar incidere miratamente i flussi di fluido H, K con pressione P1, P2 da predeterminare e/o temperatura T1, T2 da determinare comandati su materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 del materiale da stampa e la superficie F nei dintorni del materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 del materiale da stampa. In questa variante rappresentata nella Figura 3 è previsto un diaframma 500 a forma anulare circolare con due schermature concentriche 610,620. Questo diaframma 600 è da spostare a motore in una maniera non rappresentata nel dettaglio nel suo orientamento perimetrale attorno allo scarico 120 del materiale da stampa. Con ciò la schermatura 610 disposta radialmente più all’interno e la schermatura 620 disposta radialmente più all’esterno liberano rispettivamente zone fra loro contrapposte di scarichi 640,650 a forma di fessura anulare, attraverso i quali entrambi i flussi di fluido H, K lungo il perimetro dell’uscita 120 del materiale da stampa incidono in posizioni differenti miratamente sul materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 del materiale da stampa e la superficie F nei dintorni del materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 del materiale da stampa e condizionano e formano questo.

Una variante di una disposizione valvolare 700, rappresentata nelle Figure 4a-c alimenta differenti ugelli o le zone di uscita 150a,150b,… dei distributori di fluido 150 lungo un perimetro dello scarico 120 del materiale da stampa. Gli ugelli o le zone di uscita 150a,150b,… sono per esempio quelli mostrati nella Figura 1 per lasciar incidere i flussi di fluido H, K con pressione P1, P2 da predeterminare e/o temperatura T1, T2 da determinare comandati sul materiale da stampa DM uscente dallo scarico 120 del materiale da stampa DM. A tale scopo attorno allo scarico 120 del materiale da stampa per entrambi i flussi di fluido H, K sono previste rispettivamente più uscite 150a,150b,…che sono da alimentare attraverso una rispettiva disposizione valvolare mostrata nelle Figure 4a-4b comandate con il rispettivo flusso di fluido H, K.

Secondo le Figure 4a-4c la disposizione valvolare 700 ha un corpo valvolare 710 girevole e/o spostabile comandato che è attrezzato per liberare o intercettare in differenti posizioni di rotazione e/o di spostamento del corpo valvolare 710 singoli o più canali per il rispettivo flusso di fluido H o K verso le uscite o i distributori di fluido.

A tale scopo il corpo valvolare 710 sostanzialmente cilindrico atto ad essere portato in differenti posizioni di rotazione e/o di spostamento si trova in un alloggiamento tubolare chiuso 720. L’alloggiamento 720 ha una coperta 730 con una alimentazione 735 per il rispettivo flusso di fluido H o K. Lungo il perimetro dell’alloggiamento 720 sono previste aperture 740 per condotti di fluido che portano a uscite corrispondenti 150a,150b,… dei distributori di fluido 150. Il corpo valvolare 710 ha un corpo cilindrico, in cui è ricavata una scanalatura trapezoidale 750 che si allarga verso la coperta 730 dell’alloggiamento 720. Dipendentemente dalla posizione di rotazione e di spostamento del corpo valvolare 713 vengono liberate o intercettate differenti aperture 740 in modo che i flussi di fluido H, K arrivino verso uscite prescelte 150a,150b,… lungo il perimetro dello scarico 120. I condotti dalle aperture 740 verso gli attacchi 170 dei distributori di fluido 150 non sono mostrati per una migliore comprensione.

La Figura 5 rappresenta una variante della testa di stampante a 3D secondo la Figura 1, lo scarico 120 del materiale da stampa circondando due distributori di fluido 150 in una unità 200. Con ciò sono previsti due anelli di ugelli singoli 150a,b disposti concentrici che lasciano uscire comandati da una disposizione valvolare 190 flussi di fluido H, K rispettivamente sotto pressione attorno allo scarico 120 del materiale da stampa. La disposizione valvolare 190 ha nella variante mostrata una pluralità di valvole a 2/2 vie che intercettano o liberano azionati da un comando elettronico con differenti ugelli singoli 150a,b in maniera desiderata del rispettivo flusso di fluido con la sua impostazione di temperatura e di pressione p1, T1; p2, T2 adattata alle esigenze del materiale da stampa e del processo di stampa. Per la migliore comprensione non sono mostrati tutte le valvole a 2/2 vie e neanche tutti i condotti verso gli attacchi 170 dei distributori di fluido 150.

Nella Figura 6 è rappresentato lo scarico 120 del materiale da stampa per la espulsione o ’estrazione di materiale da stampa DM sulla superficie F. Allo scarico 120 del materiale da stampa sono associati due distributori di fluido 150a,150b. Poiché la testa di stampante 100 viene spostata con alta velocità (ca.0,8 m/s-ca. 1,5 m/s con ca.5 m/s² - ca. 30 m/s² di accelerazione rispettivamente decelerazione), per cui risulta un tempo di azione molto breve del fluido condizionato sulla superficie F, in alcune varianti è previsto di riscaldare il fluido riscaldante (nella Figura 6 a sinistra) espulso in direzione di movimento prima dell’uscita 120 del materiale da stampa fino a 500 °C. Così entro una durata di azione breve del fluido sulla superficie F può essere efficacemente raggiunta la sua fusione iniziale. Poiché l’isolamento termico fra le alimentazioni dei fluidi raffreddanti e dei fluidi riscaldanti su uno spazio così stretto attorno allo scarico 120 sarebbe dispendioso, la variante rappresentata prevede di soffiare fluido con almeno approssimativamente temperatura ambientale sotto alta pressione in una disposizione di un ugello venturi 150c. Questo ugello venturi 150c viene riscaldato per mezzo di un dispositivo riscaldante (per esempio induttivo o a resistenza) non ulteriormente rappresentato sulla temperatura necessaria. Il fluido premuto attraverso l’ugello di venturi 150c si riscalda e porta dopo l’uscita dall’ugello venturi 150c il materiale della superficie F alla fusione. Per via della disposizione aperta anche dal lato di entrata dell’ugello venturi 150c la pressione del fluido nell’ugello venturi 150c può essere rapidamente ridotta, in quanto al disinserimento del fluido può sfuggire la pressione nell’ugello venturi 150c sia anche all’estremità dal lato di uscita sia anche all’estremità dal lato di entrata del ugello venturi 150c. Questo porta a una durata di reazione molto breve per la commutazione degli ugelli venturi riscaldati e quelli non riscaldati 150c lungo il perimetro attorno allo scarico 120 del materiale da stampa per esempio nel caso di un cambio di direzione della testa di stampante. Quando tutti i distributori di fluido 150a, 150b sono equipaggiati di un ugello venturi 150c riscaldabile comandato, allora è anche possibile riscaldare nel caso di un cambio di direzione verso il lato invece di ruotare la testa di stampante, differenti ugelli venturi 150c.

Nella Figura 7 è rappresentata una ulteriore variante dello scarico 120 del materiale da stampa per la espulsione di materiale da stampa DM sulla superficie F. Allo scarico 120 del materiale da stampa sono associati due distributori di fluido 150a,150b. Poiché la testa di stampante 100-qui non ulteriormente rappresentata-viene spostata con un’alta velocità (ca. 0,8 m/s-ca. 1,5 m/s con ca. 5 m/s² - ca. 30 m/s² di accelerazione rispettivamente decelerazione), per cui risulta una durata di reazione molto breve per fluido condizionato sulla superficie F, in alcune varianti è previsto di riscaldare il fluido riscaldante (nella Figura 7 a destra), espulso prima dello scarico 120 del materiale da stampa, fino a 500 °C. Così entro una durata di azione breve del fluido sulla superficie F può essere raggiunta efficacemente la sua fusione iniziale. La alimentazione di fluido ha a una distanza radiale differente, con riferimento all’asse longitudinale centrale dello scarico 120 del materiale da stampa, uno scarico ulteriormente disposto all’interno e uno scarico disposto ulteriormente all’esterno. Lo scarico disposto ulteriormente all’esterno è configurato come anello che circonda lo scarico 120 del materiale da stampa e nel quale è prevista una disposizione di più per esempio 4, 8, 12, 16…ugelli venturi 150c a forma di segmenti anulari. Ogni questo ugello venturi 150c è da riscaldare per mezzo di un rispettivo riscaldante (per esempio induttivo o a resistenza) non ulteriormente rappresentato sulla temperatura necessaria. Il fluido premuto attraverso l’ugello venturi 150c si riscalda e porta dopo l’uscita dall’ugello venturi 150c il materiale della superficie F alla fusione. Per via della disposizione aperta anche dal lato di entrata dell’ugello venturi 150c la pressione di fluido nell’ugello venturi 150c può essere rapidamente ridotta, in quanto al disinserimento del fluido la pressione dell’ugello venturi 150c può sfuggire sia anche estremità dal lato di uscita sia anche all’estremità dal lato di entrata dell’ugello venturi 150c. Questo porta a una durata di reazione molto breve per la commutazione degli ugelli venturi riscaldati 150c lungo il perimetro attorno alla uscita 120 del materiale da stampa per esempio nel caso di un cambio di direzione della testa di stampante. Lo scarico 150d disposto ulteriormente radiale trasporta il fluido con temperatura ambientale sul materiale da stampa DM espulso fresco e raffredda così la superficie F. L’alimentazione di fluido anulare è configurata girevole. Così possono essere realizzati cambi di direzione rapidi della testa di stampante, in cui preferibilmente un ugello venturi 150c disposto anteriormente in direzione di movimento, dotato di un dispositivo riscaldante, viene investito con fluido, e l’uscita 150d con fluido raffreddante si trova sempre posteriormente in direzione di movimento.

Le varianti precedentemente descritte del procedimento e del dispositivo servono soltanto alla migliore comprensione della struttura, del funzionamento e delle proprietà della soluzione presentata; esse non limitano la rivelazione per esempio agli esempi di realizzazione. Le Figure sono schematiche, proprietà e effetti essenziali essendo rappresentati parzialmente chiaramente ingranditi per evidenziare le funzioni, i principi di azione, configurazioni e caratteristiche tecniche. Con ciò ogni funzionamento, ogni principio, ogni configurazione tecnica e ogni caratteristica che è/sono rivelato/a/i nelle Figure o nel testo, può essere liberamente e in modo qualsiasi combinato/a con tutte le rivendicazioni, ogni caratteristica nel testo e nelle altre Figure, altri funzionamenti, principi, configurazioni e caratteristiche tecniche che sono contenute in questa rivelazione o ne risultano da questa così che tutte le combinazioni pensabili sono da attribuire alla soluzione descritta. Con ciò sono comprese anche combinazioni fra tutte le singole esposizioni nel testo, cioè in ogni capo verso del testo, nelle rivendicazioni e anche combinazioni fra diverse varianti nel testo, nelle dimensioni e nelle Figure. I dettagli di dispositivo e di procedimento precedentemente illustrati sono rappresentati nel collegamento; è però da rimandare al fatto che essi sono combinabili fra loro anche indipendentemente fra loro e anche liberamente l’uno con l’altro. I rapporti mostrati nelle Figure delle singole parti e capoversi di esse fra loro e le loro dimensioni e proporzioni non sono da intendersi limitanti. Singole dimensioni e proporzioni possono invece anche scostandosi da quelle mostrate. Anche le rivendicazioni non limitano la rivelazione e quindi le possibilità di combinazione di tutte le caratteristiche presentata. Tutte le caratteristiche presentate sono qui rivelate anche singole e in combinazione con tutte le altre caratteristiche.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una testa di stampante a 3D (100) per la costruzione additiva di un prodotto di stampa, con - una camera (110) che è attrezzata per ricevere attraverso una entrata (114) materiale di stampa liquido o solido (DM), in cui - la camera (110) presenta uno scarico(120) di materiale di stampa, previsto e attrezzato per riportare materiale di stampa liquido o liquefatto (DM) su una superficie (F), e la testa di stampante a 3D (100) almeno due - distributori di fluido (150) che sono associati allo scarico (120) di materiale di stampa che sono rispettivamente previsti e attrezzati per la alimentazione di almeno due flussi di fluido (H, K) sotto una rispettiva pressione (p1, p2) nella vicinanza dello scarico (120) del materiale di stampa, in cui - almeno uno dei flussi di fluido (H, K) è da portare per mezzo di un dispositivo di condizionamento (160) su una temperatura (T1, T2) che si scosta da una temperatura (T1, T2) dell’altro/degli altri flussi di fluido (H, K), - i flussi di fluido (H, K) sotto pressione sono previsti e dimensionati per condizionare e formare materiale di stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale di stampa e la superficie (F), nei dintorni del materiale di stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale di stampa.
2. 2. La testa di stampante a 3D (100) secondo la rivendicazione 1, in cui i distributori di fluido (150) - sono associati spazialmente e/o strutturalmente allo scarico (120) e al materiale di stampa; e - sono attrezzati per ricevere i flussi di fluido (F1, F2) sotto una rispettiva pressione (p1, p2) attraverso alimentazioni di fluido (170), e - per trasportare miratamente e concentricamente con distanza esigua di alcuni millimetri sulla superficie/il materiale di stampa (DM), in cui per mezzo di almeno una disposizione valvolare (180) è da comandare almeno uno dei flussi di fluido (H, K), in cui il materiale di stampa è da formare preferibilmente in dipendenza della pressione e/o della temperatura dei flussi di fluido.
3. 3. La testa di stampante a 3D (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i distributori di fluido (150) sono previsti e attrezzati per erogare gas sotto pressione e/o liquido come flussi di fluido (H, K), in cui - il primo flusso di fluido (H) è da adattare con la sua temperatura (T1) a una temperatura di rammollimento del materiale di stampa (DM) e serve per riscaldare una prima zona presente in una direzione di riporto del materiale di stampa anteriormente allo scarico (120) del materiale di stampa, e - il secondo flusso di fluido (K) è da adattare con la sua temperatura (T2) alla temperatura di solidificazione del materiale di stampa (DM) e serve per raffreddare una seconda zona presente in una direzione di riporto del materiale di stampa posteriormente allo scarico (120) del materiale di stampa.
4. 4. La testa di stampante a 3D (100) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui i distributori di fluido (150) sono previsti e attrezzati per erogare gas sotto pressione e/o liquido come flussi di fluido (H, K), in cui - il secondo flusso di fluido (K) è adattare con la sua pressione (P2) a una viscosità del materiale di stampa (DM) da espellere e serve per spingere il materiale di stampa contro la superficie (F) e unirlo con questa.
5. 5. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui i distributori di fluido (150) hanno relativamente a un perimetro dello scarico (120) del materiale di stampa più uscite (150a,150b,…) che sono attrezzate per lasciare incidere i flussi di fluido (H, K) con pressione (P1, P2) e/o temperatura (T1, T2) da predeterminare comandati sul materiale di stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale di stampa e la superficie (F) nei dintorni del materiale di stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale di stampa.
6. 6. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui più uscite (150a,150b,…) dei distributori di fluido (150) sono un perimetro dello scarico (120) del materiale di stampa sono attrezzate per lasciare incidere i flussi di fluido (F1, F2) con pressione (P1, P2) e/o temperatura (T1, T2) da predeterminare comandati sul materiale di stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale di stampa e la superficie (F) nei dintorni del materiale di stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale di stampa, in cui è da raffreddare o riscaldare anche una prima zona presente in una direzione di riporto del materiale di stampa anteriormente allo scarico (120) del materiale di stampa e/o è da riscaldare o raffreddare una seconda zona presente in una direzione di riporto del materiale di stampa posteriormente allo scarico (120) del materiale da stampa.
7. 7. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui differenti zone di uscita (150a,150b,…) dei distributori di fluido (150) lungo un perimetro dello scarico (120) del materiale da stampa sono attrezzate per lasciar incidere flussi di fluido (H, K) con pressione (P1, P2) e/o temperatura (T1, T2) da predeterminare comandati su materiale da stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale di stampa e la superficie (F) nei dintorni del materiale da stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale da stampa, almeno un diaframma da spostare essendo dotato di almeno una schermatura per influenzare almeno uno dei flussi di fluido (H, K) lungo il perimetro dello scarico (120) del materiale da stampa.
8. 8. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui differenti zone di uscita (150a,150b,…) dei distributori di fluido (150) lungo un perimetro dello scarico (120) del materiale da stampa sono attrezzate per lasciar incidere flussi di fluido (H, K) con pressione (P1, P2) e/o temperatura (T1, T2) da predeterminare comandati su materiale da stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale da stampa e la superficie (F) nei dintorni del materiale da stampa (DM) uscente dallo scarico (120) del materiale da stampa, attorno allo scarico (120) del materiale da stampa per almeno uno dei flussi di fluido (H, K) essendo previste almeno due uscite (150a,150b,…) che sono da alimentare attraverso una rispettiva disposizione valvolare comandati con il rispettivo flusso di fluido (H, K).
9. 9. La testa di stampante a 3D (100) secondo la precedente rivendicazione, in cui la disposizione valvolare presenta un corpo valvolare girevole e/o spostabile comandato, in cui il corpo valvolare è attrezzato per liberare o intercettare in differenti posizioni di rotazione e/o di spostamento del corpo valvolare singoli o più canali per il rispettivo flusso di fluido (H, K) verso le uscite (150a, 150b, …) e/o i distributori di fluido (150).
10. 10. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la disposizione valvolare presenta più valvole singole da comandare che sono attrezzate per liberare o intercettare uno o più canali per il rispettivo flusso di fluido (H, K) verso le uscite (150a,150b,…) e/o i distributori di fluido (150).
11. 11. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno una delle uscite (150a,150b…) è orientata sullo scarico (120) dal materiale da stampa in modo che il corrispondente flusso di fluido (H, K) è adatto e destinato per soffiare via depositi di materiale da stampa (DM) allo scarico (120) del materiale da stampa, in cui è da soffiare via preferibilmente il deposito anteriormente allo scarico (120) del materiale da stampa con riferimento alla direzione di movimento/stampa della testa di stampante a 3D (100).
12. 12. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui la alimentazione di fluido presenta a una distanza radiale differente con riferimento all’asse longitudinale centrale dello scarico (120) del materiale da stampa uno scarico disposto ulteriormente all’interno e uno scarico disposto ulteriormente all’esterno, in cui lo scarico disposto ulteriormente all’esterno dello scarico (120) del materiale di stampa circonda a forma anulare, in cui è prevista una disposizione di più, per esempio 4, 8, 12,16… ugelli venturi (150c) a forma di segmento annullare da riscaldare e lo scarico (150d) disposta ulteriormente radialmente all’interno è attrezzata per espellere fluido in direzione di trasporto posteriormente allo scarico (120) del materiale da stampa sulla superficie F, l’alimentazione di fluido a forma di anello essendo configurata girevole.
13. 13 . La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno uno dei distributori di fluido (150) si trova in collegamento di fluido da comandare e/o condizionare con una fonte sotto pressione di aria, azoto, gas protettivo.
14. 14. La testa di stampante a 3D (100) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui allo scarico (120) del materiale da stampa sono associati almeno due distributori di fluido (150a,150b), in cui allo scarico di almeno di uno degli almeno due distributori di fluido (150a,150b) è prevista una disposizione di un ugello venturi (150c) con una entrata sul lato del distributore di fluido e uno scarico rivolto verso la superficie (F).
15. 15. La testa di stampante a 3D (100) secondo la precedente rivendicazione, in cui all’ugello venturi (150c) è associato un dispositivo riscaldante per riscaldare fluido attraversante l’ugello venturi (150c) su una temperatura predeterminata
16. 16. La testa di stampante a 3D (100) secondo la precedente rivendicazione, in cui il dispositivo riscaldante associato all’ugello venturi (150c) è da comandare con inserimento/disinserimento e/o a riguardo della sua potenza riscaldante.
17. 17. Una stampante a 3D, comprendente una testa di stampante a 3D con una o più delle caratteristiche dalle precedenti rivendicazioni, in cui la testa di stampante a 3D è da muovere relativamente a un alloggiamento per un prodotto di stampa lungo almeno un asse geometrico, in cui alla stampante a 3D è associato un comando che è attrezzato per muovere per mezzo di almeno un azionatore d’asse la testa di stampante a 3D relativamente all’alloggiamento. Alternativamente o in aggiunta essendo previsto un azionatore per una coclea di trasporto a spirale in una camera della testa di stampante a 3D per espellere materiale da stampa da una apertura di uscita dalla camera controllato sull’alloggiamento e in cui alla testa di stampante a 3D sono associati distributori di fluido con una o più delle proprietà strutturali o funzionali precedentemente illustrate.
18. 18. Un procedimento per il funzionamento di una stampante a 3D con una testa di stampante a 3D con le seguenti fasi: immettere materiale da stampa liquido o solido in una camera attraverso una entrata, e espellere materiale da stampa liquido o liquefatto dalla camera attraverso uno scarico di materiale da stampa su una superficie, alimentare almeno due flussi di fluido sotto una rispettiva pressione verso rispettivi distributori di fluido associati allo scarico del materiale da stampa, portare almeno uno di entrambi i flussi di fluido per mezzo di almeno un dispositivo di condizionamento su una temperatura che si scosta da una temperatura dell’altro di entrambi i flussi di fluido, gettare entrambi i flussi di fluido sotto pressione per condizionare e formare materiale da stampa uscente dallo scarico del materiale da stampa e la superficie nei dintorni del materiale stampa uscente dallo scarico del materiale da stampa.
19. 19. Un prodotto di stampa a 3D, ottenibile per mezzo di una stampante a 3D presentante una testa di stampante a 3D con uno o più aspetti di dispositivo precedenti e/o per mezzo di un procedimento con uno o più degli aspetti di procedimento precedente.