PL244367B1 - Sposób drukowania teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków polimerowych, mineralnych i fryt szklanych na panelach elewacyjnych i do wnętrz oraz sterowana komputerowo głowica do druku teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków - Google Patents

Abstract

Istotą sposobu jest to, że przy pomocy programu komputerowego dzieli się obraz źródłowy w formie bitmapy, na klastry o powierzchni kwadratów o wymiarach 25 mm x 25 mm, następnie definiuje jego kolor wypadkowy, następnie buduje się cyfrowy model tego kwadratu zależnie od potrzeby z pięciu lub czterech lub trzech lub dwóch lub jednego koloru za pomocą 25-ciu punktów tworzących klaster, następnie przy użyciu drukarki 3D wyposażonej w napęd CNC sterowany programem komputerowym, który zarządza ruchem napędu w osiach X, Y, Z wystrzeliwuje się z głowicy drukującej drukarki 3D, wyposażonej w pięć modułów drukujących, który każdy ma po pięć dysz drukujących jednym kolorem płynnej masy/zaprawy tynkarskiej, pojedyncze krople o średnicy 3 – 4 mm na fragment podłoża lub podobrazia, o polu kwadratu o wymiarach 5 mm x 5 mm. Głowica, charakteryzuje się tym, że posiada pięć modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) połączonych korpusem, wyposażonych w pięć dysz (20) drukujących, przy czym każdy z modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) przeznaczony jest do drukowania jednym z pięciu kolorów masy lub zaprawy, to jest czerwonym lub żółtym lub niebieskim lub białym lub czarnym, przy czym do każdego modułu drukującego (2, 3, 4, 5, 6) podpięty jest za pomocą węży zasilających (7), odpowiednio do każdego z modułów drukujących jeden z pięciu zbiorników (8, 9, 10, 11, 12) masy lub zaprawy tynkarskiej, przy czym w każdym z modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) zainstalowany jest tłoczek wraz z iglicą dozującą odpowiednią ilość wystrzeliwanej masy/zaprawy.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób drukowania teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków polimerowych, mineralnych i fryt szklanych na panelach elewacyjnych i do wnętrz, których specyficzną cechą jest wypukłość pojedynczych kolorowych kropel zaprawy narzucanych na podłoże/podobrazie w porządku wynikającym z obliczeń specjalnie do tego celu napisanego programu komputerowego oraz sterowana komputerowo głowica do druku teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków, która umożliwia drukowanie, to znaczy nakładanie lub wystrzeliwanie porcji zaprawy na podłoże - podobrazie w formie kropli. Barwne obrazy konwertowane są z klasycznych cyfrowych plików fotograficznych i bitmap. Głowica zasilana jest z kaset z zaprawą w pięciu kolorach: czerwonym, żółtym, niebieskim, białym i czarnym.

Zdefiniowano zapotrzebowanie rynkowe na sposób druku fakturowego, teksturowego, wielkopowierzchniowego z przeznaczeniem dla architektury i wystroju wnętrz. Oprócz historycznej dwu lub wielobarwnej techniki sgraffita, fresków oraz graffiti nie ma wielu możliwości pokrywania barwnym obrazem teksturowym, fakturowanym elewacji w sposób spersonalizowany, to znaczy z wykorzystaniem wzoru niepowtarzalnego na całej powierzchni. Istnieją na rynku panele z fakturą piaskowca, łupanego granitu i bazaltu lub drewnianej deski z widocznym odciskiem słojów, które są malowane lub przecierane kolorową patyną w celu podkreślenia plastyczności i realizmu. W dziedzinie barwnej dekoracji architektury dominuje obecnie technika graffiti, to jest pokrywanie elewacji warstwą farby w sprayu jako sposób efektowny, szybki i tani. Kolejną technologią zbliżoną do opisanego przykładu jest poligrafia wielkoformatowa wykorzystywana najczęściej do reklamy, niestety nie kompatybilna z technikami i materiałami budowlanymi ponieważ druk jest płaski i odbywa się na folii PCV. Klasyczne materiały budowlane oprócz elewacji szklanych, charakteryzują się fakturą lub teksturą i jest to cecha obecna i pożądana od wielu tysięcy lat.

Znany jest z chińskiej publikacji patentowej nr CN106003710 sposób i system przetwarzania trójwymiarowego obrazu dekoracyjnego dostosowanego do potrzeb klienta. Sposób przetwarzania trójwymiarowego obrazu dekoracyjnego dostosowanego do potrzeb obejmuje etapy przechowywania wielu trójwymiarowych modeli w podstawie modelu, wyświetlanie modeli trójwymiarowych zapisanych w bazie modeli, uzyskanie z bazy modelu, co najmniej jednego trójwymiarowego modelu trójwymiarowego obrazu dekoracyjnego, który należy dostosować, łączenie uzyskanych modeli trójwymiarowych w modele drukarskie, drukowanie modeli do druku w trybie 3D, a w schemacie technicznym uzyskuje się całe lub częściowe elementy w istniejących trójwymiarowych obrazach dekoracyjnych o różnych stylach, poprzez łączenie elementów, zmiany stylu, zmiany tonalne, zamianę scenerii i tym podobne trójwymiarowego obrazu dekoracyjnego. Efekt trójwymiarowego obrazu dekoracyjnego uzyskuje się dzięki drukowi 3D. Dzięki kołowemu wykorzystaniu modeli trójwymiarowych czas projektowania trójwymiarowego obrazu dekoracyjnego jest skrócony i osiągane jest indywidualne dostosowanie trójwymiarowego obrazu dekoracyjnego.

Znany jest z publikacji opisu wynalazku nr CN104999849 sposób drukowania w 3D obrazów żywicznych oraz urządzenie i sposób wytwarzania drukowanego w 3D malarstwa żywicowego. Drukowany w 3D obraz żywiczny zawiera korpus podstawowy i korpus malarski, przy czym korpus podstawowy jest wykonany z przezroczystego materiału w trybie drukowania 3D, a korpus malarski wykonany jest z pigmentu zatopionego w korpusie podstawowym w trybie druku 3D. Urządzenie do produkcji farby żywicowej składa się z formy i drukarki 3D, a na drukarce 3D zainstalowane są kałamarz korpusu bazowego i kałamarz pigmentowy. Tusz bazowy, wykonany z przezroczystego, materiału znajduje się w pojemniku z tuszem bazowym. Atrament pigmentowy wykonany z pigmentu znajduje się w pudełku z atramentem pigmentowym. Forma jest wyposażona we wnękę z otworem skierowanym do góry. Oprawa służąca do mocowania dna formy jest umieszczona w obszarze drukowania drukarki 3D. Drukarka 3D składa się z jednostki przechowywania modelu, a dane modelu 3D są przechowywane w jednostce przechowywania modelu. Malowanie żywicą drukowaną 3D oraz urządzenie i sposób wytwarzania malowania żywicą drukowaną 3D mają korzystny wpływ na poprawę wydajności produkcji, obniżenie kosztów prac i poprawę siły wyrazu malowania żywicą.

Znana jest z opisu patentowego nr PL226793 głowica drukująca, która zbudowana jest z zespołu dyszowego, zawierającego parę dysz przy czym każda z dysz jest połączona kanałem z odrębnym zbiornikiem cieczy do formowania kropli pierwotnych cieczy przy końcówce dyszy skierowanej pod kątem względem osi wzdłużnej głowicy. Zespół dyszowy zawiera: obudowę podstawową otaczającą końcówki dysz, rozciągającą się w kierunku przepływu i posiadającą pierwszą sekcję o średnicy większej od średnicy kropli połączonej i drugą sekcję znajdującą się pomiędzy pierwszą sekcją a końcówkami dysz, której szerokość rozszerza się w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu oraz źródło strumienia gazu wprowadzanego zgodnie z kierunkiem przepływu do wewnątrz obudowy podstawowej.

Sposób drukowania teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków polimerowych, mineralnych i fryt szklanych na panelach elewacyjnych i do wnętrz, charakteryzuje się tym, że przy pomocy programu komputerowego dzieli się obraz źródłowy w formie bitmapy, na klastry o powierzchni kwadratów o wymiarach 25 mm x 25 mm, następnie definiuje jego kolor wypadkowy, następnie buduje się cyfrowy model tego kwadratu zależnie od potrzeby z pięciu lub czterech lub trzech lub dwóch lub jednego koloru za pomocą 25-ciu punktów tworzących klaster. Następnie przy użyciu drukarki 3D wyposażonej w napęd CNC sterowany programem komputerowym, który zarządza ruchem napędu w osiach X, Y, Z, wystrzeliwuje się z głowicy drukującej drukarki 3D, wyposażonej w pięć modułów drukujących, który każdy ma po pięć dysz drukujących jednym kolorem płynnej masy/zaprawy tynkarskiej, pojedyncze krople o średnicy 3-4 mm na fragment podłoża lub podobrazia, o polu kwadratu o wymiarach 5 mm x 5 mm. Drukowanie pojedynczych kropel masy/zaprawy tynkarskiej realizowane jest jedna za drugą w równych odstępach od siebie oraz w pięciu rzędach odsuniętych od siebie o jednakową odległość, przy czym każdy drukowany rząd masy/zaprawy tynkarskiej jest w jednym z pięciu kolorów, to jest czerwonym lub żółtym lub niebieskim lub białym lub czarnym. Następnie, po naniesieniu odpowiedniej kompozycji kolorystycznej masy/zaprawy tynkarskiej, przenosi się podłoże/podobrazie do wysuszenia i wyschnięcia.

Korzystnie, moduły dyszy z wszystkimi pięcioma kolorami czerwonym, żółtym, niebieskim, białym i czarnym, przejeżdżają nad każdym fragmentem podłoża wzdłuż umownej linii wydruku tak, aby wystrzelić kroplę zaprawy w adekwatnym kolorze w miejscach obliczonych przez program komputerowy.

Korzystnie, pojedynczy piksel barwny obrazu o wymiarach 25 mm x 25 mm w postaci klastru uzyskuje się przez wystrzelenie dwudziestu pięciu kropel zaprawy w różnych kolorach w konfiguracji 5 kropel na 5 kropel, przy czym kolor wypadkowy piksela powstaje na drodze optycznego mieszania się barw w oku widza z odległości powyżej 10 m, która jest odległością graniczną dla oka ludzkiego, kiedy zacierają się brzegi kolorowych kropel o średnicy 3-5 mm.

Korzystnie, klaster składający się z dwudziestu pięciu kropli zaprawy o różnych kolorach ułożonych w różnych proporcjach tworzy maksymalnie 17285 kolorów, będących wynikiem optycznego mieszania się pięciu barw w oku widza.

Korzystnie, klaster składa się z dwudziestu pięciu kropel lub szesnastu w konfiguracji 4 krople x 4 krople, dziewięciu w konfiguracji 3 krople x 3 krople, czterech w konfiguracji 2 krople x 2 krople, przy czym w każdym przypadku ilość permutacji pikseli wynikowych będzie mniejsza, co wpływa na mniejsza ilość odcieni na wydrukowanym obrazie przy zwiększonej rozdzielczości, to jest bardziej precyzyjnym odwzorowaniu krawędzi.

Korzystnie, klastry składają się z kresek w określonym kolorze tworzonych z sekwencji dwóch, trzech, czterech, pięciu kropel, przy czym kolor wypadkowy takiego piksela powstaje przez o ptyczne mieszanie się kolorowych kresek różnych kolorów i długości.

Korzystnie, realizowany druk umożliwia drukowanie obrazów wielotonowych za pomocą jednego koloru stosując klaster zbudowany z maksymalnej ilości kropli, na przykład dwudziestu pięciu, gdy powierzchnia drukowana ma być ciemna przy druku zaprawą ciemną lub czarną lub zbudowany jest z 12 kropel, gdy drukowana powierzchnia ma być szara i bez wydrukowanych kropel, gdy powierzchnia ma pozostać biała, przy czym ilość tonów dla klastra składającego się z dwudziestu pięciu kropli ilość tonów wynosi 26.

Korzystnie, druk realizowany jest na podkładzie/podobraziu w formie płaskiej tafli szklanej, masą składającą się ze zmielonego szkła zwanego frytą i lepiszcza, a po wydrukowaniu jest wypalony w piecu szklarskim w temperaturze mięknięcia lub topienia szklanej fryty pomiędzy 550-900°C.

Korzystnie, drukowanie realizowane jest poprzez nakładanie się na siebie ścieżek, które drukuje się z pojedynczych kropel masy lub zaprawy tynkarskiej, tworząc formy przestrzenne, przy czym na ściankach form przestrzennych, których grubość może być wielokrotnością szerokości ścieżki utworzonej z kropel, a wysokość wielokrotnością drukowanej ścieżki, mogą powstać obrazy analogiczne do obrazów drukowanych na płaskim podobraziu.

Sterowana komputerowo głowica do druku teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków, instalowana do napędu CNC drukarki 3D, sterowany programem komputerowym, który steruje ruchem napędu CNC w osiach X, Y, Z, charakteryzuje się tym, że posiada pięć modułów drukujących połączonych korpusem, wyposażonych w pięć dysz drukujących, przy czym każdy z modułów drukujących przeznaczony jest do drukowania jednym z pięciu kolorów masy lub zaprawy, to jest czerwonym lub żółtym lub niebieskim lub białym lub czarnym, przy czym do każdego modułu drukującego, podpięty jest za pomocą węży zasilających, odpowiednio do każdego z modułów drukujących jeden z pięciu zbiorników masy lub zaprawy tynkarskiej. W każdym z modułów drukujących zainstalowany jest tłoczek wraz z iglicą dozującą odpowiednią ilość wystrzeliwanej masy/zaprawy, przy czym iglice każdego z tłoczków dopasowane są do średnicy dysz, przy czym każdy z modułów drukujących wyposażony jest w odpowietrzacz, zapewniający dylatację pomiędzy częścią z tłoczkiem zasilanym sprzężonym powietrzem, a częścią dozującą masę/zaprawę. Ponadto do każdego z modułów drukujących podłączone są zasilające węże pneumatyczne, podłączone poprzez sterowane komputerowo zawory powietrza do zbiorników ciśnieniowych oraz podpięte są zasilające węże pneumatyczne, podłączone poprzez sterowane komputerowo zawory powietrza do zbiorników ciśnieniowych, służących do doprowadzania powietrza do modułów drukujących w celu podnoszenia tłoczków z iglicami.

Korzystnie, każdy z pięciu modułów drukujących posiada odpowietrzenie, zapobiegające przedostawaniu się powietrza do drukowanej masy, a także odpowietrza masę napływająca do dyszy.

Korzystnie, ruch tłoczka z iglicą wystrzeliwującą krople zaprawy/masy podczas druku wymuszony jest sprężonym powietrzem sterowanym zaworami.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat działania drukarki 3D do wytwarzania teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas i tynków wraz z głowicą drukującą fig. 2 - schemat działania pojedynczej dyszy z widoczną iglicą i tłoczkiem poruszanym pneumatycznie i zasilanej masą/zaprawą tynkarską fig. 3 - przekrój działającej głowicy w przykładzie złożonej z pięciu drukujących modułów z pięcioma dyszami każdy, fig. 4 - schemat procesu drukowania przy użyciu głowicy sterowanej programem komputerowym, fig. 5 - widok podkładu/podobrazia z wydrukowanymi kroplami masy/zaprawy i pojedynczy klaster koloru, fig. 6 - fotografie z widoczną teksturą wydrukowanego obrazu i efekt mieszania się kolorów klastrów wydrukowanego obrazu oglądanego z odległości ponad 10 metrów, fig. 7 - fotografia działającej głowicy do druku teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków, fig. 8 - schemat drukowania za pomocą kropel połączonych w sekwencje kolorowych kresek, a fig. 9 - schemat drukowania przy zastosowaniu jednego koloru masy/zaprawy (kolor czerwony służy do poglądowego odseparowania klastrów).

Przykłady wykonania

Sposób drukowania teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków polimerowych, mineralnych i fryt szklanych na panelach elewacyjnych i do wnętrz

Przed rozpoczęciem procesu drukowania teksturowych obrazów barwnych przygotowano masę, według receptury na 10 kg masy: dodano 2 kg, żywicy akrylowej Osakryl 23MN, 7 kg piasku o uziarnieniu 0,1-0,4 mm, 20 g zagęszczacza do żywicy akrylowej Acrysol TT615, 100 g bentonitowego zagęszczacza mineralnego Laviothix, 20 g środka poślizgowego Loxanol, 20 g środka wspomagającego dyspergowanie masy Lubranil, 100 g lekkiego wypełniacza mineralnego tzw. mikrosfery, 40 g wypełniacza w postaci Betonitu oraz 0,7 kg wody i barwnika syntetycznego w celu uzyskania pięciu kolorów. W przykładzie jest to czerwony, niebieski, żółty biały i czarny.

Tak otrzymaną masą wypełnia się pięć zbiorników 8, 9, 10, 11, 12 o pojemności 10 litrów każdy.

Następnie, po uruchomieniu drukarki 3D wyposażonej w napęd CNC, sterowany programem komputerowym, który steruje ruchem napędu CNC w osiach X, Y, Z, wystrzeliwuje się z głowicy drukującej wyposażonej w pięć modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6, który każdy ma po pięć dysz 20 drukujących jednym kolorem masy/zaprawy, pojedyncze krople 21, 22, 23, 24, 25 o średnicy 3-4 mm na fragment podłoża/podobrazia 19, o kształcie kwadratu o wymiarach 5 mm x 5 mm. Masę/zaprawę tynkarską doprowadza się wężami zasilającymi 7 odpowiednio do każdego modułu drukującego 2, 3, 4, 5, 6 ze zbiorników 8, 9, 10, 11, 12 drukarki 3D. Do każdego modułu osobny kolor. W podstawowym schemacie nakładanie pojedynczych kropli 21, 22, 23, 24, 25 masy/zaprawy tynkarskiej realizowane jest jedna za drugą w równych odstępach oraz w pięciu rzędach. Każde pięć rzędów drukowanych z jednego modułu drukowanych jest w jednym z pięciu kolorów, to jest czerwonym lub żółtym lub niebieskim lub białym lub czarnym. Natomiast w celu wydrukowania obrazu z kilku milionami odcieni konieczne jest wystrzeliwanie kropli zaprawy z przerwami to jest z pustymi miejscami dla przejazdów kolejnych modułów drukujących kolejnymi kolorami tak, aby pojedyncze krople zaprawy mieszały się optycznie w oku widza już z odległości kilku metrów. Każdy moduł musi przejechać wzdłuż każdej umownej linii druku 31 i uzupełnić adekwatnie puste miejsca, których współrzędne dla każdego z pięciu kolorów (RGB plus biały plus czarny) oblicza program komputerowy na podstawie obrazu źródłowego w formie cyfrowej (bitmapa). Następnie, po wydrukowaniu całej powierzchni przenosi się podłoże/podobrazie 19 do wysuszenia i wyschnięcia.

Opis procesu tworzenia obrazu w przykładzie. Program komputerowy dzieli obraz źródłowy (fotografia cyfrowa, każda bitmapa itp.) na kwadraty o wymiarach 25 mm x 25 mm, następnie definiuje jego kolor wypadkowy, następnie buduje cyfrowy model tego kwadratu zależnie od potrzeby z 5 lub 4 lub 3 lub 2 lub 1 koloru za pomocą 25 punktów. Taki obszar nazywany jest w przykładzie klastrem. W punkty klastrów wystrzelone są precyzyjnie krople masy/zaprawy w kolorze zdefiniowanym liczbowo, jako jeden z pięciu kolorów to jest czerwony lub żółty lub niebieski lub biały lub czarny. Kropla oglądana na płaszczyźnie z odległości kilku lub kilkunastu metrów razem z obrazem kropel w innym kolorze, tworzy obraz będących wynikiem optycznego mieszania wymienionych trzech kolorów oraz bieli i czerni w oku widza. Pojedyncza kropla masy/zaprawy tynkarskiej o średnicy 3-4 mm wystrzeliwana jest na podłoże/podobrazie o powierzchni kwadratu o wymiarach 5 mm x 5 mm. Jednak rozdzielczość wydrukowanego obrazu liczona jest dopiero dla klastra o powierzchni 25 mm x 25 mm, ponieważ dopiero kwadrat składający się z 25 kropli w układzie 5 x 5 wydrukowanych z czerwieni, żółtego, niebieskiego, czerni i bieli widziany z odległości ponad 10 m tworzy kwadrat o pożądanym kolorze i definiowany jest w przykładzie wynalazku jako piksel. Barwny obraz powstaje zatem w oku widza z wydrukowanych kropli w klastrze, którego kolor jest wypadkową optycznego mieszania 25 kropel w pięciu kolorach, w proporcji wynikającej z obliczeń obrazu źródłowego w formie cyfrowej bitmapy (jpg, TIFF itp.). Z 25 kropel zaprawy można uzyskać 17285 klastrów w różnych kolorach. Przykładowo, wydrukowany obraz na elewacji o wymiarach 10 m x 10 m zawiera 160 tys. klastrów co daje wielomilionową ilość odcieni. Na fig. 5 pokazano pojedynczy klaster 32 składający się z 25 kropli wydrukowanej masy/zaprawy.

Klaster może składać się z dwudziestu pięciu kropel lub szesnastu w konfiguracji 4 krople x 4 krople, dziewięciu w konfiguracji 3 krople x 3 krople, czterech w konfiguracji 2 krople x 2 krople przy czym w każdym przypadku ilość permutacji pikseli wynikowych będzie mniejsza co wpłynie na mniejszą ilość odcieni na wydrukowanym obrazie przy zwiększonej rozdzielczości tj. bardziej precyzyjnym odwzorowaniu krawędzi z uwagi na mniejszy wymiar klastra biorąc pod uwagę średnicę kropli na 3-4 mm wystrzelonej w kwadracie 5 x 5 mm.

Ponieważ zaprawa lub masa tynkarska w odróżnieniu od farb drukarskich jest kryjąca, a krople są wypukłe nie wykorzystuje się bieli papieru jako ekranu mającego wpływ na jasność wydruku, a także nie drukuje się warstw farb jedna na drugiej. Wystrzelone na podłoże/podobrazie kolorowe krople leżą obok siebie, tworząc z większej odległości złudzenie barwy wypadkowej. Na przykład zieleń powstanie wtedy, gdy obok siebie będą leżały krople niebieskie i żółte. Kolor jasnooliwkowy jeśli w odpowiedniej proporcji, będą obok siebie leżały krople niebieskie, żółte, czerwone i białe. Krople bieli pomiędzy innymi kolorami służą do rozjaśniania, krople czarne do przyciemniania kolorów. Aby uzyskać dokładn e odwzorowanie barw w ilości kilkunastu milionów odcieni wykorzystuje się kolory RGB (czerwony, żółty, niebieski) oraz biel i czerń. W celu zniwelowania optycznego wrażenia „zabrudzenia” kolorów, zamiast czerni można zastosować bardzo ciemny odcień brązu na przykład umbrę paloną.

Wpływ na tonację obrazu ma kolor podłoża z uwagi na to, że wydrukowane krople nie pokrywają go w całości. Jeśli kolor podłoża jest biały lub czarny ma to wpływ na jego jasność lub przyciemnienie. Podłoże, nazywane też podobraziem, może być dowolną płytą płaską do której przyklei się wystrzeliwana kropla zaprawy. Powierzchnia podobrazia korzystnie, gdy jest płaska, z uwagi na stałą odległość od dyszy w każdym punkcie druku. W opisanym przykładzie podobrazie to płyta laminowana, która składa się ze styropianowego rdzenia i obustronnie laminowanych włóknem szklanym i żywicą akrylową powierzchni co nadaje jej sztywność przy małym ciężarze.

W innym przykładzie można zdefiniować kolory zaprawy w pięciu zbiornikach w inny sposób, tworząc tak zwane palety barw na przykład: jasny szary, ciemny szary, zimny szary, szary, ciepły szary. Palety mogą nawiązywać do kolorów drewna, stali, wody, natury i być wykorzystywane w druku paneli architektonicznych lub do wystroju wnętrz.

W innym przykładzie można zredukować obraz bazowy do pięciu kolorów (posteryzacja) i drukować go tylko pięcioma kolorami z pięciu zbiorników drukarki. W takim przypadku rozdzielczość wzrośnie do 5 mm, bo w takim kwadracie mieści się pojedyncza kropla zaprawy. W praktyce kolory będą zdefiniowane przez projektanta na przykład: dwa odcienie brązu, jedna czerwień, fiolet i biel lub inne artystycznie interesujące zestawienia.

W innych przykładach efekty barwne zwane filtrami, wynikają ze sposobu obliczania, ilości i położenia kropel poszczególnych kolorowych zapraw/mas na podłożu i zależą od zastosowanych algorytmów programu komputerowego. Liczbowe zdefiniowanie kolorów mas, które będą używane do druku konieczne jest do obliczeń relacji i proporcji ich występowania na obrazie i do tego służy napisany dla przykładu program komputerowy, natomiast efekt końcowy podlega subiektywnej ocenie przez porównanie do pliku źródłowego. Możliwe poprawki polegają na korekcie współczynników liczbowych w programie komputerowym.

W innym przykładzie głowica może drukować masą szklaną złożoną ze zmielonego szkła zwanego frytą i lepiszcza, którą drukuje się na szklanej tafli tak jak na innych opisanych w przykładach podłożach/podobraziach przy czym po wysuszeniu, wydrukowany panel wygrzewany jest w temperaturze rozpływu fryty szklanej, zależnie od użytego szkła od 550-900°C w celu zespolenia się fryty szklanej ze szklanym podłożem i w celu spalenia cząstek organicznego lepiszcza, który może być na przykład gumą arabską lub inną żywicą o stosownej do druku reologii.

W innym przykładzie głowica może drukować wysokie formy przestrzenne zbudowane z nakładających się na siebie ścieżek złożonych w wielu kolorowych kropel masy/zaprawy, co pokazano na fig. 8. W tym przykładzie na ściankach form przestrzennych, których grubość może być wielokrotnością średnicy pojedynczej kropli, a wysokość wielokrotnością drukowanej ścieżki mogą powstać obrazy analogiczne do obrazów drukowanych na płaskim podobraziu.

W innym przykładzie można drukować obrazy wielotonowe za pomocą je dnego koloru stosując klaster zbudowany z maksymalnej ilości kropli, na przykład dwudziestu pięciu, gdy powierzchnia drukowana ma być ciemna przy druku zaprawą ciemną lub czarną lub zbudowany jest z 12 kropel. Gdy drukowana powierzchnia ma być szara i bez wydrukowanych kropel gdy powierzchnia ma pozostać biała (fig. 9), przy czym ilość tonów dla klastra składającego się z dwudziestu pięciu kropli ilość tonów wynosi 26.

Sterowana komputerowo głowica do druku teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków

Głowica do druku teksturowego obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków, sterowana komputerowo posiada pięć modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6 połączonych korpusem, wyposażonych w pięć dysz 20 drukujących każda. Każdy z modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6 przeznaczony jest do drukowania jednym z pięciu kolorów masy lub zaprawy, to jest czerwonym lub żółtym lub niebieskim lub białym lub czarnym. Do każdego modułu drukującego, przyporządkowany jest jeden z pięciu zbiorników 8, 9, 10, 11, 12, w zależności od zastosowanego koloru masy, tak jak pokazano na fig. 1. Kolejno, moduł drukujący 2 głowicy jest zasilany ze zbiornika 8, moduł drukujący 3 jest zasilany ze zbiornika 9, moduł drukujący 4 jest zasilany ze zbiornika 10, moduł drukujący 5 jest zasilany ze zbiornika 11, a moduł drukujący 6 jest zasilany ze zbiornika 12. Masa lub zaprawa podawana jest ze zbiorników 8, 9, 10, 11, 12 za pomocą węży zasilających 7, odpowiednio do każdego z modułów drukujących. W każdym z modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6 zainstalowany jest tłoczek 27 wraz z iglicą dozującą odpowiednią ilość wystrzeliwanej masy/zaprawy 26 w formie kropli 21,22, 23, 24, 25 na podłoże w formie podkładu/podobrazia 19, co pokazano na fig. 2. Iglice każdego z tłoczków 27 dopasowane są do średnicy dysz 20, o średnicy wpływającej na wielkość wystrzeliwanej kropli zaprawy. W przedstawionym przykładzie dysze 20 mają średnicę 3 mm, a wyrzucana kropla ma średnicę około 4 mm i mieści się w polu o powierzchni 5 mm X 5 mm, która tworzy siatkę wydruku. Każdy z tłoczków 27 wyposażony jest w uszczelniacz gumowy w postaci oringów, współpracujących z powierzchniami wewnętrznymi modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6. Dodatkowo, każdy z modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6 w dolnej części w pobliżu dysz 20 ma odpowietrzacz 28, zapewniający dylatację pomiędzy częścią z tłoczkiem 27 zasilanym sprzężonym powietrzem, a częścią dozującą masę/zaprawę. Odpowietrzacz 28 zapobiega przedostawaniu się sprężonego powietrza do masy/zaprawy. Do każdego z modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6 podłączone są zasilające węże pneumatyczne 17, podłączone poprzez sterowane komputerowo zawory powietrza 15 do zbiorników ciśnieniowych 13, służących do doprowadzania powietrza do modułów drukujących w celu opuszczenia tłoczków 27 z iglicami. Odpowiednio do każdego z modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6, są podpięte zasilające węże pneumatyczne 18 do ponoszenia tłoczka z iglicą, podłączone poprzez sterowane komputerowo zawory powietrza 16 do zbiorników ciśnieniowych 14, służących do doprowadzania powietrza do modułów drukujących w celu podnoszenia tłoczków 27 z iglicami.

Cała głowica drukująca zainstalowana jest na napędzie CNC 1, sterowanym programem komputerowym, który dysponuje ruchem głowicy w osiach X, Y, Z.

Na fig. 4 pokazano ukośne usytuowanie modułów drukujących 2, 3, 4, 5, 6 w głowicy oraz odległość pomiędzy modułami, która jest wielokrotnością 5 mm. Wynika to z potrzeby rozsunięcia elementów mechanicznych, takich jak zawory, iglica z tłoczkiem itd. o wymiarach większych niż 5 mm.

Głowica drukująca może drukować pięcioma kolorami jednocześnie, przy czym każdy moduł drukując 2, 3, 4, 5, 6 drukuje jednym kolorem i może drukować pięć ścieżek jednocześnie. Jeżeli obraz składa się z kolorowych kropli 21, 22, 23, 24, 25, a tak wygląda prawie każdy standardowy barwny obraz, poszczególne dysze 20 w każdym przejeździe wystrzeliwują krople tylko w miejscach przewidzianych dla danego koloru, wzdłuż umownej linii wydruku 31. Pozycja każdej kropli 21, 22, 23, 24, 25 jest obliczona programem komputerowym. Zgodnie z programem druku głowica musi przejechać nad każdą umowną ścieżką wydruku 31 tak, aby nastąpiła możliwość wystrzelenia kropli 21,22, 23, 24, 25 w każde zdefiniowane przez algorytm programu okienko siatki. Druk polega na uzupełnianiu kolejnych kolorów przy każdym przejeździe głowicy zgodnie z kierunkiem ruchu Y 30, aż do wypełnienia siatki w 100%.

Claims (12)

1. Sposób drukowania teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków polimerowych, mineralnych i fryt szklanych na panelach elewacyjnych i do wnętrz, znamienny tym, że przy pomocy programu komputerowego dzieli się obraz źródłowy w formie bitmapy, na klastry o powierzchni kwadratów o wymiarach 25 mm x 25 mm, następnie definiuje jego kolor wypadkowy, następnie buduje się cyfrowy model tego kwadratu zależnie od potrzeby z pięciu lub czterech lub trzech lub dwóch lub jednego koloru za pomocą 25-ciu punktów tworzących klaster, następnie przy użyciu drukarki 3D wyposażonej w napęd CNC sterowany programem komputerowym, który zarządza ruchem napędu w osiach X, Y, Z, wystrzeliwuje się z głowicy drukującej drukarki 3D, wyposażonej w pięć modułów drukujących, który każdy ma po pięć dysz drukujących jednym kolorem płynnej masy/zaprawy tynkarskiej, pojedyncze krople o średnicy 3-4 mm na fragment podłoża lub podobrazia, o polu kwadratu o wymiarach 5 mm x 5 mm, przy czym drukowanie pojedynczych kropel masy/zaprawy tynkarskiej realizowane jest jedna za drugą w równych odstępach od siebie oraz w pięciu rzędach odsuniętych od siebie o jednakową odległość, przy czym każdy drukowany rząd masy/zaprawy tynkarskiej jest w jednym z pięciu kolorów, to jest czerwonym lub żółtym lub niebieskim lub biał ym lub czarnym, a następnie, po naniesieniu odpowiedniej kompozycji kolorystycznej masy/zaprawy tynkarskiej, przenosi się podłoże/podobrazie do wysuszenia i wyschnięcia.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że moduły dyszy z wszystkimi pięcioma kolorami czerwonym, żółtym, niebieskim, białym i czarnym, przejeżdżają nad każdym fragmentem podłoża wzdłuż umownej linii wydruku (31) tak, aby wystrzelić kroplę zaprawy w adekwatnym kolorze w miejscach obliczonych przez program komputerowy.

3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że pojedynczy piksel barwny obrazu o wymiarach 25 mm x 25 mm w postaci klastru (32) uzyskuje się przez wystrzelenie dwudziestu pięciu kropel zaprawy w różnych kolorach w konfiguracji 5 kropel na 5 kropel, przy czym kolor wypadkowy piksela powstaje na drodze optycznego mieszania się barw w oku widza z odległości powyżej 10 m, która jest odległością graniczną dla oka ludzkiego, kiedy zacierają się brzegi kolorowych kropel o średnicy 3-5 mm.

4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że klaster składający się z dwudziestu pięciu kropli zaprawy o różnych kolorach ułożonych w różnych proporcjach tworzy maksymalnie 17285 kolorów, będących wynikiem optycznego mieszania się pięciu barw w oku widza.

5. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że klaster składa się z dwudziestu pięciu kropel lub szesnastu w konfiguracji 4 krople x 4 krople, dziewięciu w konfiguracji 3 krople x 3 krople, czterech w konfiguracji 2 krople x 2 krople, przy czym w każdym przypadku ilość permutacji pikseli wynikowych będzie mniejsza, co wpływa na mniejsza ilość odcieni na wydrukowanym obrazie przy zwiększonej rozdzielczości, to jest bardziej precyzyjnym odwzorowaniu krawędzi.

6. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że klastry składają się z kresek w określonym kolorze tworzonych z sekwencji dwóch, trzech, czterech, pięciu kropel, przy czym kolor wypadkowy takiego piksela powstaje przez optyczne mieszanie się kolorowych kresek różnych kolorów i długości.

7. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że realizowany druk umożliwia drukowanie obrazów wielotonowych za pomocą jednego koloru stosując klaster zbudowany z maksymalnej ilości kropli, na przykład dwudziestu pięciu, gdy powierzchnia drukowana ma być ciemna przy druku zaprawą ciemną lub czarną lub zbudowany jest z 12 kropel, gdy drukowana powierzchnia ma być szara i bez wydrukowanych kropel, gdy powierzchnia ma pozostać biała, przy czym ilość tonów dla klastra składającego się z dwudziestu pięciu kropli ilość tonów wynosi 26.

8. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że druk realizowany jest na podkładzie/podobraziu w formie płaskiej tafli szklanej, masą składającą się ze zmielonego szkła zwanego frytą i lepiszcza, a po wydrukowaniu jest wypalony w piecu szklarskim w temperaturze mięknięcia lub topienia szklanej fryty pomiędzy 550-900°C.

9. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że drukowanie realizowane jest poprzez nakładanie się na siebie ścieżek, które drukuje się z pojedynczych kropel masy lub zaprawy tynkarskiej, tworząc formy przestrzenne, przy czym na ściankach form przestrzennych, których grubość może być wielokrotnością szerokości ścieżki utworzonej z kropel, a wysokość wielokrotnością drukowanej ścieżki, mogą powstać obrazy analogiczne do obrazów drukowanych na płaskim podobraziu.

10. Sterowana komputerowo głowica do druku teksturowych obrazów barwnych za pomocą mas, zapraw i tynków, instalowana do napędu CNC drukarki 3D, sterowany programem komputerowym, który steruje ruchem napędu CNC w osiach X, Y, Z, znamienna tym, że posiada pięć modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) połączonych korpusem, wyposażonych w pięć dysz (20) drukujących, przy czym każdy z modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) przeznaczony jest do drukowania jednym z pięciu kolorów masy lub zaprawy, to jest czerwonym lub żółtym lub niebieskim lub białym lub czarnym, przy czym do każdego modułu drukującego (2, 3, 4, 5, 6), podpięty jest za pomocą węży zasilających (7), odpowiednio do każdego z modułów drukujących jeden z pięciu zbiorników (8, 9, 10, 11, 12) masy lub zaprawy tynkarskiej, przy czym w każdym z modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) zainstalowany jest tłoczek (27) wraz z iglicą dozującą odpowiednią ilość wystrzeliwanej masy/zaprawy, przy czym iglice każdego z tłoczków (27) dopasowane są do średnicy dysz (20), przy czym każdy z modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) wyposażony jest w odpowietrzacz (28), zapewniający dylatację pomiędzy częścią z tłoczkiem (27) zasilanym sprzężonym powietrzem, a częścią dozującą masę/zaprawę, ponadto do każdego z modułów drukujących (2, 3, 4, 5, 6) podłączone są zasilające węże pneumatyczne (17), podłączone poprzez sterowane komputerowo zawory powietrza (15) do zbiorników ciśnieniowych (13) oraz podpięte są zasilające węże pneumatyczne (18), podłączone poprzez sterowane komputerowo zawory powietrza (16) do zbiorników ciśnieniowych (14), służących do doprowadzania powietrza do modułów drukujących w celu podnoszenia tłoczków (27) z iglicami.

11. Głowica, według zastrz. 4, znamienna tym, że każdy z pięciu modułów drukujących posiada odpowietrzenie (28), zapobiegające przedostawaniu się powietrza do drukowanej masy, a także odpowietrza masę napływającą do dyszy.

12. Głowica, według zastrz. 4, znamienna tym, że ruch tłoczka z iglicą wystrzeliwującą krople zaprawy/masy podczas druku (27) wymuszony jest sprężonym powietrzem sterowanym zaworami (15, 16).