ITMI20131174A1 - Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali. - Google Patents

Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali.

Info

Publication number
ITMI20131174A1
ITMI20131174A1 IT001174A ITMI20131174A ITMI20131174A1 IT MI20131174 A1 ITMI20131174 A1 IT MI20131174A1 IT 001174 A IT001174 A IT 001174A IT MI20131174 A ITMI20131174 A IT MI20131174A IT MI20131174 A1 ITMI20131174 A1 IT MI20131174A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
motor
support base
workpiece
along
head
Prior art date
Application number
IT001174A
Other languages
English (en)
Inventor
Giovanni Grieco
Marco Rizzuto
Original Assignee
Giovanni Grieco
Marco Rizzuto
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giovanni Grieco, Marco Rizzuto filed Critical Giovanni Grieco
Priority to IT001174A priority Critical patent/ITMI20131174A1/it
Priority to EP14176794.7A priority patent/EP2823953A1/en
Publication of ITMI20131174A1 publication Critical patent/ITMI20131174A1/it

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227Driving means
    • B29C64/232Driving means for motion along the axis orthogonal to the plane of a layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227Driving means
    • B29C64/236Driving means for motion in a direction within the plane of a layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227Driving means
    • B29C64/241Driving means for rotary motion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245Platforms or substrates
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45044Cutting
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49012Remove material by laser beam, air, water jet to form 3-D object
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/490233-D printing, layer of powder, add drops of binder in layer, new powder
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Description

Titolo: “DISPOSITIVO A CONTROLLO NUMERICO PER LA REALIZZAZIONE DI OGGETTI TRIDIMENSIONALI”
CAMPO TECNICO
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali, particolarmente adatto per applicazioni artigianali e/o hobbistiche o comunque in applicazioni che richiedono la realizzazione di oggetti di dimensioni contenute.
PRECEDENTI DELL’INVENZIONE
In applicazioni artigianali e/o hobbistiche, come ad esempio in applicazioni odontotecniche, di gioielleria, di calzoleria, modellistiche e simili, gli oggetti prodotti sono spesso esemplari unici o pezzi realizzati in piccolissime serie.
Infatti, solitamente gli artigiani lavorano su commissione, nel senso che realizzano oggetti su richiesta specifica del cliente e attagliati all’esigenza contingente dello stesso. A tal proposito si pensi ad un odontotecnico che deve realizzare una protesi dentale o a un aeromodellista che deve realizzare una parte del proprio modellino di velivolo. Chiaramente, anche in realtà industriali di piccole dimensioni può verificarsi l’esigenza di cui sopra, vale a dire di realizzare un oggetto o un dispositivo in tiratura molto limitata o in esemplare unico.
Per poter realizzare tali oggetti, è molto spesso importante disporre di un prototipo per valutare le caratteristiche ed apportare le necessarie correzioni al progetto originario al quale il prototipo si riferisce.
Solitamente, il prototipo viene definito e progettato digitalmente a computer con programmi di progettazione assistita (CAD) e, successivamente, ne viene realizzata una copia fisica. Sono noti dispositivi che, interfacciandosi con il progetto digitale, realizzano prototipi fisici in materiale polimerico.
Tra tali dispositivi rivestono un ruolo importante le stampanti 3D. Questo tipo di dispositivo prevede la realizzazione di un oggetto aggiungendo in modo controllato strati sovrapposti di materiale. Una stampante 3D lavora prendendo un file 3D da un computer e utilizzandolo per fare una serie di porzioni in sezione trasversale. Ciascuna porzione è poi stampata l’una in cima all’altra per creare l’oggetto. Particolarmente apprezzate sono le stampanti 3D ad “addizione di materiale” le quali utilizzano un ugello per depositare un polimero fuso su una struttura di supporto strato dopo strato. Dato che negli ultimi anni il costo delle stampanti 3D è crollato, esse sono divenute molto utilizzate in fase di prototipizzazione in contesti artigianali, hobbistici o in aziende di piccole dimensioni.
Grazie alle stampanti 3D, gli artigiani e le piccole aziende possono pertanto disporre autonomamente ed in tempi ragionevoli di prototipi delle proprie creazioni.
Tuttavia il processo per giungere all’oggetto finito pienamente funzionante richiede ulteriori lavorazioni.
Innanzi tutto occorre, se necessario, apportare modifiche al prototipo per renderlo pienamente conforme alle specifiche (motivo per il quale, del resto, viene realizzato il prototipo). Questa necessità viene solitamente assolta secondo due metodologie differenti. Si può infatti modificare il prototipo “a mano”, vale a dire operando manualmente sullo stesso, oppure, secondo una metodologia più precisa e più industrializzata, si possono apportare le volute modifiche al progetto digitale e sottoporre il prototipo ad ulteriori lavorazioni con dispositivi automatici a controllo numerico. Nel primo caso, una volta ottimizzato il prototipo, occorre ricostruire un modello digitale del prototipo definitivo. A tale scopo, si ricorre all’uso di scanner 3D (siano essi ottici o tastatori meccanici) che ricostruiscono in forma digitale la forma scansionata (si noti che la scansione di un oggetto tridimensionale potrebbe anche costituire l’incipit di tutto il processo nel caso in cui la specifica richiesta fosse di modificare qualcosa di già esistente). Nel secondo caso, occorre ad esempio posizionare il prototipo in una macchina utensile a controllo numerico e, ricorrendo a modifiche digitali del progetto digitale, effettuare lavorazioni meccaniche di asportazione di materiale pilotando la macchina a controllo numerico sulla scorta del progetto digitale modificato. Si noti che in entrambi i casi il processo è iterativo, nel senso che continua fintanto che il prototipo rispecchia appieno le necessarie specifiche.
Una volta definito il progetto digitale definitivo, occorre produrre l’oggetto vero e proprio. Nel caso in cui l’oggetto finale sia realizzato in materiale diverso da quello (polimerico) utilizzato dalla stampante 3D, l’oggetto finale viene solitamente realizzato per asportazione di materiale partendo da un blocco di materiale grezzo. In questo caso, occorre nuovamente utilizzare una macchina utensile a controllo numerico per procedere alla realizzazione dell’oggetto finale il quale, se necessario, può essere prodotto uguale a se stesso un numero indeterminato di volte. Effettivamente quest’ultima fase è quella che solitamente viene attuata nel caso di produzioni in un numero molto elevato di oggetti identici, dal momento che i vantaggi di tale procedura divengono evidenti (produzione veloce, efficiente e affidabile di oggetti tra di loro identici). Tuttavia nel caso in esame di produzioni di esemplari unici o in serie molto limitate, tale procedura si rivela troppo onerosa in termini economici. Infatti, come sopra detto, occorre disporre sia di una stampante 3D ad addizione di materiale (per produrre il prototipo), sia di uno scanner 3D (per scansionare il prototipo modificato e per scansionare l’oggetto di partenza da modificare), sia di una macchina utensile a controllo numerico ad asportazione di materiale (quantomeno per produrre l’oggetto finale). I costi di acquisto e di mantenimento di queste macchine, nonché il costo per alloggiare le macchine nei locali di lavorazione, si riflettono immediatamente sul costo di produzione dell’esemplare unico o dei pochi esemplari di una serie limitata, rendendo lo stesso molto costoso.
Per questo motivi, a volte accade che l’oggetto prodotto venga realizzato con tecniche tradizionali, meno costose ma sicuramente meno precise delle tecniche di produzione che prevedono l’uso di macchine a controllo numerico.
La Richiedente ha percepito che sarebbe molto vantaggioso poter disporre di un dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali che consenta la produzione di esemplari unici o in piccole serie a costi contenuti.
Compito tecnico della presente invenzione è pertanto mettere a disposizione un dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali avente costi di acquisto e di esercizio contenuti.
In particolare, è scopo della presente invenzione proporre un dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali in cui il rapporto tra volume (o ingombro) della macchina e volume massimo degli oggetti realizzabili sia il più basso possibile.
RIASSUNTO DELL’INVENZIONE
In accordo con la presente invenzione, il compito tecnico e lo scopo proposti vengono raggiunti mediante un dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali secondo le caratteristiche di una o più delle annesse rivendicazioni.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di realizzazione, data a titolo di esempio non limitativo con riferimento agli uniti disegni nei quali:
la figura 1 è una vista in esploso di un dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali in accordo con la presente invenzione; la figura 2 è un ingrandimento di alcune parti del dispositivo di figura 1; e
la figura 3 è un ingrandimento di alcune parti del dispositivo di figura 1 con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Con riferimento alla figura 1, un dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali in accordo con la presente invenzione è stato complessivamente indicato con il numero 1.
Il dispositivo 1 comprende una struttura di contenimento 2, per esempio un telaio al quale sono applicati pannelli di rivestimento o pannelli di rivestimento autoportanti tra di loro vincolati. All’interno della struttura di contenimento 2 sono alloggiati tutti i componenti necessari al funzionamento del dispositivo 1.
In particolare, all’interno della struttura di contenimento 2 è prevista una testa di lavorazione 3 la quale è dotata di almeno un ugello di stampa predisposto per fondere e deporre strati sovrapposti di materiale polimerico. Tale ugello di stampa è di tipo convenzionale e di per sé noto ed è un tipico ugello estrusore di una stampante 3D ad addizione di materiale polimerico.
Il dispositivo 1 comprende una base di appoggio 4 affacciata alla testa di lavorazione 3 e comprendente una prima superficie 4a predisposta per ricevere gli strati di materiale polimerico depositati dall’ugello di stampa (figura 1). Tale prima superficie 4a è preferibilmente rivestita in vetro o comunque in materiale a bassa conducibilità termica, liscia ed uniforme. Preferibilmente, tale prima superficie 4a è dotata di organi di riscaldamento (per esempio resistenze elettriche) per favorire la polimerizzazione del materiale depositato.
Per consentire una movimentazione reciproca tra testa di lavorazione 3 e la basa di appoggio 4, sono previsti organi di traslazione 5 attivi su tre assi X, Y, Z di movimentazione mutuamente ortogonali. In particolare, gli organi di movimentazione 5 comprendono un primo motore 6 predisposto per traslare la testa di lavorazione 3 lungo una prima direzione X, un secondo motore 7 predisposto per traslare il primo motore 6 lungo una seconda direzione Y perpendicolare alla prima direzione X ed un terzo motore 8 predisposto per traslare la base di appoggio 4 lungo una terza direzione Z perpendicolare alla prima Y e seconda X direzione. Tale terza direzione Z è sostanzialmente perpendicolare al piano in cui giace la base di appoggio 4 (figura 2). Preferibilmente, il primo 6, il secondo 7 ed il terzo 8 motore sono motori elettrici. In particolare, il terzo motore 8 è attivo su una slitta 9 la quale scorre nella terza direzione Z (verticale) lungo aste di guida 10 che si sviluppano parallelamente alla terza direzione Z. Tale terzo motore 8 pone in rotazione una vite senza fine 11, disposta parallelamente alle citate aste di guida 10, sulla quale agisce una ghiera filettata 11a solidale alla slitta 9 (figura 3). Il piano di appoggio 4 è solidale alla slitta 9 e può quindi alzarsi ed abbassarsi rispetto alla testa di lavorazione 3 (figura 2). Il primo motore 6 è attivo su almeno una slitta 12, preferibilmente una coppia di slitte contrapposte, che scorre lungo una rispettiva asta di guida 13 posta parallelamente alla prima direzione X. Si noti che la testa di lavorazione 3 è solidale a tale slitta 12. Il secondo motore 7 è portato da una slitta 14 di una coppia di slitte contrapposte 14, 14a guidate lungo aste di guida 15 parallele alla seconda direzione Y. Le aste di guida 13 del primo motore 6 sono solidali alle, e si sviluppano tra, le slitte 14, 14a del secondo motore 7. In questo modo, quando il secondo motore 7 trasla lungo la seconda direzione Y, il primo motore 6 trasla anch’esso lungo tale direzione.
Il secondo motore 7 comprende un pignone ingranato su una fascia dentata 16 che si sviluppa lungo la prima direzione Y. Tale fascia dentata 16 è realizzata in materiale flessibile ed è solidale alla struttura di contenimento 2. In questo modo, quando il secondo motore 7 viene azionato, il pignone ruota ingranando la fascia dentata 16 e facendo avanzare le slitte 14, 14a ed il secondo motore stesso lungo la seconda direzione Y. Si noti che questo particolare cinematismo consente di ridurre al minimo eventuali vibrazioni trasmesse dalla struttura di contenimento 2 al secondo motore 7 e viceversa, dal momento che tra questi due elementi è interposto un materiale flessibile. Preferibilmente, la fascia dentata 16 è chiusa ad anello intorno alla struttura di contenimento 2 ed è vincolata alla slitta 14a contrapposta alla slitta 14 che porta il secondo motore 7. La fascia dentata 16 è rinviata da pulegge per potersi sviluppare lungo tutto il perimetro della struttura di contenimento 2. Tale caratteristica consente di eliminare qualsiasi coppia torcente che il secondo motore 7 potrebbe trasmettere alla propria slitta, dal momento che tale coppia torcente viene perfettamente equilibrata dalla reazione vincolare offerta dal vincolo della fascia dentata 16 sulla slitta 14 contrapposta alla slitta 14 che porta il secondo motore 14. Questo vantaggio è particolarmente rilevante quando il dispositivo opera come macchina utensile ad asportazione di materiale (come risulterà maggiormente chiaro nel prosieguo). Il primo motore 6 comprende un pignone che impegna una cinghia dentata 17 (solo schematizzata in figura 2) chiusa ad anello su una puleggia che si sviluppa lungo la prima direzione X. La testa di lavorazione è solidale alla cinghia dentata 17 in modo tale da poter essere traslata quando la cinghia dentata viene posta in movimento dal primo motore 6.
All’ugello di stampa viene alimentato un cordone 100 di materiale polimerico (preferibilmente guidato all’interno di una guaina) che trova alloggiamento in una bobina 18 posta all’interno della struttura di contenimento 2 (figura 1). In particolare, il cordone di materiale polimerico viene inviato all’ugello da un motore elettrico 19 il quale agisce sul cordone stesso impartendogli una spinta assiale che ne provoca lo srotolamento dalla bobina e l’avanzamento verso l’ugello. Tale motore elettrico 19 è solidale alla slitta 9 del terzo motore 8 (figura 3). Preferibilmente, il motore elettrico 19 è posto al di sotto della base di appoggio 4. Inoltre, preferibilmente, il motore elettrico 19 è un motore passo passo a velocità angolare variabile.
Da quanto sopra si può apprezzare la funzione di stampante 3D della struttura descritta, consentendo di realizzare prototipi e/o manufatti.
Vantaggiosamente, la testa di lavorazione 3 comprende inoltre un utensile di lavorazione per asportazione di materiale, come ad esempio una fresa, intercambiabile in funzione della specifica lavorazione da attuare.
Tale utensile di lavorazione per asportazione di materiale è quindi in grado di operare lavorazioni meccaniche su un pezzo da lavorare consentendo di realizzare oggetti finiti con lo stesso dispositivo utilizzato per realizzare il prototipo e/o il manufatto in materiale polimerico. Inoltre, tale utensile di lavorazione per asportazione di materiale è in grado di rifinire e/o modificare il prototipo realizzato per renderlo perfettamente conforme alle specifiche richieste.
La base di appoggio 4 comprende una seconda superficie, opposta alla prima 4a, la quale è predisposta per fungere da superficie di riscontro per consentire ad un pezzo da lavorare di essere trattenuto stabilmente. Per esporre la prima o la seconda superficie alla testa di lavorazione 3, è sufficiente rimuovere la base di appoggio 4 dai propri supporti e rimontarla orientando opportunamente le due superfici.
Per consentire una lavorazione del pezzo su un quarto asse oltre ai tre assi X, Y, Z sopra citati, il dispositivo 1 comprende inoltre organi rotazionali 20 attivabili sul pezzo da lavorare per porre in rotazione lo stesso rispetto alla testa di lavorazione (figura 3). Gli organi rotazionali 20 definiscono un asse di rotazione R per il pezzo da lavorare perpendicolare a due X, Z e parallelo ad uno Y dei tre assi di movimentazione della testa di lavorazione. Gli organi rotazionali 20 comprendono un attuatore elettrico 20a collegato ad un albero di rotazione e un elemento di vincolo 21, predisposto a ricevere in impegno stabile un portapezzo, vincolato in rotazione all’albero di rotazione. In questo modo, applicando un portapezzo all’elemento di vincolo 21 e serrando il pezzo da lavorare sul portapezzo è possibile presentare il pezzo in lavorazione alla testa di lavorazione 3 in qualunque posizione angolare lungo l’asse di rotazione R.
Vantaggiosamente, il citato attuatore elettrico degli organi rotazionali 20 è il motore elettrico 19 sopra descritto utilizzato per alimentare il cordone di materiale polimerico all’ugello di stampa.
In questo modo si ottiene una perfetta sinergia tra modalità operativa come stampante 3D e come macchina utensile, dal momento che le due modalità operative condividono sia organi che devono espletare la stessa funzione in entrambe le modalità operative (come ad esempio gli organi di movimentazione 5) sia organi che espletano operazioni diverse in funzione della lavorazione in corso (come il caso del motore elettrico 19), consentendo di ottenere un dispositivo compatto e con contenuti costi di realizzazione e gestione.
In particolare, per consentire al motore elettrico 19 di funzionare sia da alimentatore del cordone in materiale polimerico sia da organo rotazionale 20 per il pezzo da lavorare, il motore elettrico 19 comprende un primo albero di trasmissione rotante intorno ad un asse di rotazione parallelo all’asse di rotazione R degli organi rotazionali 20 e accoppiato meccanicamente all’elemento di vincolo 21 ed un secondo albero di trasmissione accoppiato meccanicamente ad un cinematismo attivo sul cordone in materiale polimerico per farlo avanzare. Il primo ed il secondo albero di trasmissione sono meccanicamente accoppiati ad un albero motore del motore elettrico 19 (per esempio mediante coppie coniche o altri tipi di differenziali). Preferibilmente, il motore elettrico 19 è di tipo passo passo, in modo tale da poterne controllare la posizione angolare. Nella forma realizzativa preferita dell’invenzione il motore elettrico 19 compie una rotazione completa ogni 200 passi in un tempo compreso tra 2 secondi e 5 minuti. Vantaggiosamente, la velocità angolare del motore elettrico 19 può essere variata in funzione della modalità operativa. In particolare, quando il motore elettrico 19 viene attivato per alimentare il cordone in materiale polimerico, la velocità angolare del motore è inferiore alla velocità angolare dello stesso quando attivato per porre in rotazione il pezzo da lavorare. Analogamente, quando il motore elettrico 19 viene attivato per alimentare il cordone in materiale polimerico, la coppia del motore è superiore alla coppia dello stesso quando attivato per porre in rotazione il pezzo da lavorare. Si noti che quando viene utilizzato l’organo di rotazione 20 per porre in rotazione un pezzo da lavorare, la base di appoggio 4 viene rimossa per consentire alla testa di lavorazione di raggiungere il pezzo da lavorare.
Da quanto sopra si comprende come sia possibile lavorare un pezzo per asportazione di materiale, in modo tale da realizzare l’oggetto finale.
Ancora, il dispositivo 1 comprende una testa di scansione 22 predisposta per mappare morfologicamente un oggetto tridimensionale. La testa di scansione 22 può essere solidale alla testa di lavorazione 3 oppure può essere solidale al telaio della struttura di contenimento 2. La testa di scansione 22 misura la distanza relativa tra le varie parti dell’oggetto in scansione ed un punto fisso, in modo tale da poter ricostruire un’immagine 3D dell’oggetto scansionato. Questo consente, ad esempio, di creare un modello digitale 3D del prototipo modificato e di realizzare l’oggetto finale partendo da tale scansione. La testa di lavorazione 3 può inoltre comprendere un tastatore (non illustrato) per la scansione 3D di un oggetto. Tale tastatore è predisposto per essere movimentato dagli organi di movimentazione 5 ed entrare in contatto con un oggetto posto in rotazione dagli organi rotazionali 20. I punti di contatto tra tastatore ed oggetto vengono memorizzati per ricostruire un’immagine digitale 3D dell’oggetto tastato.
La movimentazione della testa di lavorazione 3, della testa di scansione 22, e dei vari motori sopra descritti è pilotata digitalmente da un’unità di comando e controllo la quale può essere interfacciata con programmi di modellizzazione 3D.
L’invenzione raggiunge gli scopi proposti.
Infatti, con un unico dispositivo contenuto all’interno di una stessa struttura di contenimento è possibile realizzare prototipi, modificare gli stessi e procedere alla realizzazione dell’oggetto finale, nonché partire da un manufatto per ricostruirne un’immagine digitale, modificare la stessa e produrre manufatti modificati in esemplari unici o in piccole serie.
Si noti che sia la stampa 3D che la lavorazione per asportazione di materiale avvengono nello stesso spazio di lavorazione, vale a dire avvengono nello stesso spazio fisico (contenuto all’interno della struttura di contenimento), commutando il dispositivo 1 tra una condizione di stampa 3D , una condizione di lavorazione per asportazione di materiale. Nello stesso spazio fisico di lavoro è inoltre possibile eseguire scansioni 3D di manufatti.
Questo consente di disporre di un unico dispositivo avente ingombri contenuti e costi di gestione contenuti (dal momento che la meccanica che realizza la stampa 3D e ampiamente condivisa con la meccanica che realizza la lavorazione per asportazione di materiale e che realizza la scansione 3D).
Chiaramente un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti alle configurazioni sopra descritte. Ad esempio, la testa di scansione 22 può essere utilizzata per scansionare un oggetto e consentirne una perfetta riproduzione. Tale riproduzione può essere attuata sia utilizzando il dispositivo in modalità di stampa 3D sia in modalità di lavorazione per asportazione di materiale, in funzione del materiale con il quale deve essere realizzata tale copia ed in funzione dello scopo di tale copia. Tali varianti e modifiche sono tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali comprendente una struttura di contenimento (2) contenente: una testa di lavorazione (3) comprendente almeno un ugello di stampa per fondere e deporre strati sovrapposti di materiale polimerico, e un utensile di lavorazione per asportazione di materiale; una base di appoggio (4) affacciata a detta testa di lavorazione (3) e comprendente una prima superficie (4a) predisposta per ricevere detti strati sovrapposti di materiale polimerico; organi di traslazione (5) attivi tra detta testa di lavorazione (3) e detta base di appoggio (4) predisposti per traslare reciprocamente detta testa di lavorazione (3) rispetto a detta base di appoggio (4) e/o viceversa, detti organi di traslazione (5) definendo tre assi (X, Y, Z) di movimentazione mutuamente ortogonali; organi rotazionali (20) attivabili su un pezzo da lavorare per porre in rotazione detto pezzo da lavorare rispetto a detta testa di lavorazione (3), detti organi rotazionali (20) definendo un asse di rotazione (R) per detto pezzo da lavorare perpendicolare a due (X, Z) e parallelo ad uno (Y) di detti tre assi di movimentazione.
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detti organi rotazionali (20) comprendono un attuatore elettrico (20a) collegato ad un albero di trasmissione e un elemento di vincolo (21), predisposto a ricevere in impegno stabile un portapezzo, vincolato in rotazione a detto albero di rotazione.
  3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 comprendente inoltre un motore elettrico (19) per alimentare un cordone (100) di materiale polimerico da una bobina (18) a detto ugello di stampa; detto motore elettrico (19) definendo inoltre detto attuatore elettrico (20a) di detti organi rotazionali.
  4. 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detta base di appoggio (4) comprende una seconda superficie opposta alla prima (4a) predisposta per ricevere in impegno un pezzo da lavorare; detta base di appoggio (4) essendo commutabile tra una posizione di deposizione in cui detta prima superficie (4a) è affacciata a detta testa di lavorazione (3) ed una posizione di asportazione in cui detta seconda superficie è affacciata a detta testa di lavorazione (3).
  5. 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detti organi di traslazione (5) comprendono un primo motore (6) predisposto per traslare detta testa di lavorazione (3) lungo una prima direzione (X), un secondo motore (7) predisposto per traslare detta testa di lavorazione (3) lungo una seconda direzione (Y) perpendicolare a detta prima direzione (X) ed un terzo motore (8) predisposto per traslare detta base di appoggio (4) lungo una terza direzione (Z) perpendicolare alla prima (X) e seconda (Y) direzione; detta terza direzione (Z) essendo sostanzialmente perpendicolare al piano in cui giace detta base di appoggio (4).
  6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui detto secondo motore (7) comprende un pignone ingranato su una fascia dentata (16) che si sviluppa lungo detta seconda direzione (Y), detta fascia dentata (16) essendo realizzata in materiale flessibile ed essendo solidale a detta struttura di contenimento (2).
  7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detto secondo motore (7) è portato da una slitta (14) di una coppia di slitte contrapposte (14, 14a) guidate lungo aste di guida (15) parallele alla seconda direzione (Y); detta fascia dentata (16) essendo chiusa ad anello intorno alla struttura di contenimento (2) ed essendo vincolata alla slitta (14a) contrapposta alla slitta (14) che porta il secondo motore (7).
  8. 8. Dispositivo secondo la 3, in cui detto motore elettrico (19) è posto al di sotto di detta base di appoggio (4).
  9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 e 5, in cui detto motore elettrico (19) è solidale a detta base di appoggio (4) per traslare lungo detta terza direzione (Z).
  10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre una testa di scansione (22) predisposta per mappare morfologicamente un oggetto tridimensionale.
IT001174A 2013-07-12 2013-07-12 Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali. ITMI20131174A1 (it)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT001174A ITMI20131174A1 (it) 2013-07-12 2013-07-12 Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali.
EP14176794.7A EP2823953A1 (en) 2013-07-12 2014-07-11 Numerically-controlled device for manufacturing three-dimensional objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT001174A ITMI20131174A1 (it) 2013-07-12 2013-07-12 Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITMI20131174A1 true ITMI20131174A1 (it) 2015-01-13

Family

ID=49226313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT001174A ITMI20131174A1 (it) 2013-07-12 2013-07-12 Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali.

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2823953A1 (it)
IT (1) ITMI20131174A1 (it)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107139478A (zh) * 2017-05-05 2017-09-08 南安市智德机械设备有限公司 一种能够自动装卸料丝的智能3d打印设备
RU2717274C1 (ru) * 2019-03-11 2020-03-19 Общество с ограниченной ответственностью "СТЕРЕОТЕК" Способ изготовления изделий с помощью аддитивных технологий и устройство для его осуществления
CN111674039A (zh) * 2020-07-09 2020-09-18 哈尔滨坤程科技有限公司 一种光固化3d打印机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5590454A (en) * 1994-12-21 1997-01-07 Richardson; Kendrick E. Method and apparatus for producing parts by layered subtractive machine tool techniques
EP0967067A1 (en) * 1995-12-31 1999-12-29 Shinko Sellbic Co., Ltd. Moldless molding method using no mold and apparatus therefor
US20100310786A1 (en) * 2007-11-29 2010-12-09 3M Innovative Pr Properties Company Three-dimensional fabrication

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5590454A (en) * 1994-12-21 1997-01-07 Richardson; Kendrick E. Method and apparatus for producing parts by layered subtractive machine tool techniques
EP0967067A1 (en) * 1995-12-31 1999-12-29 Shinko Sellbic Co., Ltd. Moldless molding method using no mold and apparatus therefor
US20100310786A1 (en) * 2007-11-29 2010-12-09 3M Innovative Pr Properties Company Three-dimensional fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
EP2823953A1 (en) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9506485B2 (en) Hierarchical functional digital materials
ITMI20131174A1 (it) Dispositivo a controllo numerico per la realizzazione di oggetti tridimensionali.
JP2017159638A (ja) 立体印刷装置
KR102289979B1 (ko) 3d 프린터 및 이를 구비한 생산 시스템
KR20180000277A (ko) 3d 프린터
KR101692141B1 (ko) 삼차원 구조물 제조장치 및 방법
KR20160043872A (ko) 3d 프린터
CN112499375A (zh) 3d打印耗材缠绕机
CN1060698C (zh) 可完成多种快速原型制造工艺的多功能设备
CN203817946U (zh) 一种金属镜面抛光机
CN108582766A (zh) 一种无固体支撑的光敏树脂打印方法
ITTO971155A1 (it) Testa operatrice per una macchina laser
CN108779837A (zh) 可重构加工中心
US9844916B2 (en) Method and system for solid object manufacturing
CN106077791A (zh) 一种实用性强的切割机
WO2018188385A1 (zh) 激光选区熔化装置及3d打印机
KR101801457B1 (ko) 3d 프린터 장치
KR20170050476A (ko) 압축 수납이 가능한 압출 성형 3차원 프린터
EP3046724B1 (en) Cartesian pipe facer
ITBO20010481A1 (it) Gruppo bordatore per la bordatura di pannelli di legno o simili
CN106042395A (zh) 一种3d打印头的双向传动装置
KR20190002866A (ko) 열선 조각기
CN207496021U (zh) 一种3d打印机z轴控制调平结构
Hotař et al. Present state of 3D printing from glass
KR20190098809A (ko) 동시 다중 출력 3d 프린터