PL244369B1 - Sposób wykonywania dekoracyjnych paneli fasadowych i szklanych z piasku i fryt szklarskich oraz głowica do druku 3D suchym piaskiem i frytą szklaną - Google Patents

Abstract

Sposób wykonywania dekoracyjnych paneli fasadowych i szklanych w formie reliefów wypukłych drukowanych drukarką 3D za pomocą drobnych mas sypkich takich jak piaski i wypełniacze najkorzystniej o granulacji od 0,1 mm do 1 mm drukowanych na podkładzie/podobraziu głowicą będącą przedmiotem zgłoszenia sterowaną programem komputerowym, a następnie impregnowane w przypadku piasków lub wypalane w piecu w przypadku fryt szklanych nakładanych na tafle szkła, charakteryzuje się tym, że sterowana komputerowo głowica (2), której dysza drukująca suchym piaskiem lub frytą szklaną zaopatrzona jest na końcu w płozę wypłaszczającą ścieżkę wydruku, niezależnie od kierunku ruchu głowicy w osi X i Y i regulującą wysokość drukowanej ścieżki poprzez ruch w osi Z całej głowicy, przy czym zmiana ilości podawanego piasku w jednostce czasu powoduje zmianę szerokości wypłaszczonej ścieżki wydruku, której boczne krawędzie są symetryczne. Głowica do druku suchym piaskiem lub frytą szklaną w technologii druku 3D, charakteryzuje się tym, że posiada korpusu, w który wkręcony jest wlot piasku, wtłaczanego do komory, w której osadzony jest obrotowo ślimak pompy, w którego osi wykonana jest komora z osadzoną w niej iglicą połączoną trwale z tłoczkiem, poruszanym przez dwa przeciwstawne strumienie sprężonego powietrza wchodzącego odpowiednio dwoma wlotami i realizującego ruch iglicy w górę i w dół, przy czym w dolnej części korpusu, współosiowo do iglicy, zamocowana jest dysza wyposażona w płozę rozpłaszczającą ścieżkę wydruku, niezależnie od kierunku ruchu głowicy. Do korpusu przymocowany jest silnik, wyposażony w zębatkę, która za pośrednictwem paska zębatego napędza ślimak osadzony w zębatce pompy ślimakowej, przy czym dysza jest zamykana i otwierana iglicą sterowaną programem komputerowym przy pomocy sprężonego powietrza działającego na tłoczek trwale połączony z iglicą.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania dekoracyjnych paneli fasadowych i szklanych z piasku i fryt szklarskich na podłożu/podobraziu reliefów wypukłych drukowanych drukarką 3D za pomocą drobnych mas sypkich takich jak piaski i wypełniacze na podstawie projektu graficznego w formie pliku cyfrowego oraz głowica do druku 3d suchym piaskiem i frytą szklaną, której dysza jest zamykana i otwierana iglicą sterowaną programem komputerowym.

Znany jest z publikacji US 20110076350 mechanizm podawania masy cementowej o różnym stopniu utwardzania. Mechanizm ten wyposażony jest w dwa mieszalniki. W każdym z mieszalników następuje wymieszanie masy cementowej ze środkiem chemicznym, który powoduje jej utwardzenie. Stopień utwardzenia masy jest różny dla obu zastosowanych środków chemicznych. Według opisu możliwe jest zastosowanie pojedynczego mieszalnika i uzyskanie masy o jednakowym stopniu utwardzenia.

Znana jest z publikacji opisu wzoru użytkowego PL71027P głowica do podawania materiału w drukarkach przyrostowych, posiadająca obudowę wyposażoną w króciec do podawania masy budulcowej oraz króćce do podawania płynnych dodatków. W obudowie osadzone jest obrotowo ślimakowe mieszadło, zaś do dolnej części obudowy zamocowana jest dysza wyposażona w króciec dostarczający gaz osłonowy, przy czym w dolnej części obudowy, na wysokości części roboczej mieszadła, osadzony jest teflonowy wkład.

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.

Dostrzeżono zapotrzebowanie na wyroby z udziałem piasku kwarcowego lub innych wypełniaczy zlepionych minimalną ilością lepiszcza, co jest warunkiem wysokiej wytrzymałości w analogii do betonów prasowanych, gdzie ziarenka piasku z minimalną ilością wody i cementu wypełniają ściśle przestrzeń. Podobnie wysoką wytrzymałością na warunki atmosferyczne cechują się piaski wyłożone na podłoże i wtórnie zaimpregnowane medium o wysokiej penetracji, ponieważ wyrób taki jest mało nasiąkliwy wodą i odporny na rozmarzanie, a niewielka ilość lepiszcza uodparnia go na promieniowanie UV. Również zastąpienie mas i zapraw łatwych do obróbki plastycznej, ale z uwagi na duże wymagania co do reologii, przechowywania, odporności na sedymentację, tiksotropowość i odporność biologiczną, kosztownych i składających się z wielkiej ilości składników, często nie trwałych, jest korzystne również dla środowiska. Wytwarzając panele elewacyjne można ograniczyć się jedynie do składników mineralnych tanich i ekologicznych w sposób bezodpadowy. Proces druku suchym piaskiem daje możliwość indywidualnego wykonywania każdego panelu będącego częścią dużej kompozycji artystycznej na elewacji. Wtórna impregnacja wyrobów z nadrukowanym suchym piaskiem jest mniej uciążliwa i tańsza niż mieszanie mas i zapraw konfekcjonowanie i modelowanie.

Problemem z drukiem 3D suchym piaskiem został rozwiązany w opisanym sposobie wraz z głowicą do druku suchym piaskiem będącą przedmiotem patentu. Analogicznym sposobem jest druk 3D suchej fryty szklanej na tafli szkła, która następnie jest wypalana w piecu wysokotemperaturowym, w wyniku czego mielone szkło jakim jest fryta stapia się ze szklanym podłożem. Jedynym warunkiem stabilności wyrobu jest identyczny współczynnik rozszerzalności dla fryty i szkła.

Sposób wykonywania dekoracyjnych paneli fasadowych i szklanych w formie reliefów wypukłych drukowanych drukarką 3D za pomocą drobnych mas sypkich takich jak piaski i wypełniacze najkorzystniej o granulacji od 0,1 mm do 1 mm drukowanych na podkładzie/podobraziu głowicą będącą przedmiotem patentu sterowaną programem komputerowym, a następnie impregnowane w przypadku piasków lub wypalane w piecu w przypadku fryt szklanych nakładanych na tafle szkła, charakteryzuje się tym, że sterowana komputerowo głowica, której dysza drukująca suchym piaskiem lub frytą szklaną zaopatrzona jest na końcu w płozę wypłaszczającą ścieżkę wydruku, niezależnie od kierunku ruchu głowicy w osi X i Y i regulującą wysokość drukowanej ścieżki poprzez ruch w osi Z całej głowicy, przy czym zmiana ilości podawanego piasku w jednostce czasu powoduje zmianę szerokości wypłaszczonej ścieżki wydruku, której boczne krawędzie są symetryczne.

Korzystnie, wypłaszczone ścieżki wydruku drukuje się jedna na drugiej pod warunkiem, że szerokość zadrukowanego obszaru jest szersza niż drukowanej wyżej ścieżki.

Korzystnie, drukuje się wypłaszczone ścieżki w różnych kolorach i granulacji piasku lub fryty.

Korzystnie, drukuje się wypłaszczone ścieżki z fakturą naniesioną za pomocą przysposobionej krawędzi płozy wypłaszczającej ścieżkę wydruku w formie ząbków lub fali.

Głowica do druku suchym piaskiem lub frytą szklaną w technologii druku 3D, charakteryzuje się tym, że posiada korpus, w który wkręcony jest wlot piasku, wtłaczanego do komory, w której osadzony jest obrotowo ślimak pompy, w którego osi wykonana jest komora z osadzoną w niej iglicą, połączoną trwale z tłoczkiem poruszanym przez dwa przeciwstawne strumienie sprężonego powietrza, wchodzącego odpowiednio dwoma wlotami i realizującego ruch iglicy w górę i w dół. W dolnej części korpusu, współosiowo do iglicy, zamocowana jest dysza wyposażona w płozę rozpłaszczającą ścieżkę wydruku, niezależnie od kierunku ruchu głowicy, przy czym do korpusu przymocowany jest silnik, wyposażony w zębatkę, która za pośrednictwem paska zębatego napędza ślimak osadzony w zębatce pompy ślimakowej. Dysza jest zamykana i otwierana iglicą sterowaną programem komputerowym przy pomocy sprężonego powietrza działającego na tłoczek trwale połączony z iglicą.

Korzystnie, okrągła płoza wypłaszczająca ścieżkę wydruku ma kształt talerza z zawiniętym kołnierzem, lub talerza z kołnierzem ząbkowanym, lub talerza z kołnierzem płaskim, w zależności od pożądanego śladu i faktury.

Sposób oraz głowica do druku 3D suchym piaskiem i frytami, będąca przedmiotem wynalazku, odpowiada na potrzebę nie tylko kontrolowanego wysypywania piasków i precyzyjnego przerywania wydruku, co jest znacznie trudniejsze niż w przypadku mas plastycznych, gdzie retrakcja pompy przerywa wydruk, ale również modelowania powierzchni ścieżki wydruku, a także zmiany jej szerokości przy zachowanej wysokości. Najbardziej istotnymi częściami dyszy jest ślimak podający piasek z centralną iglicą zamykającą druk i wymuszonym pneumatycznie ruchem sterowanym programem komputerowym. Na końcu dyszy w formie rurki, w której przemieszcza się iglica, znajduje się okrągła płoza wypłaszczająca ścieżkę drukowanego piasku. Ustala ona wysokość wydruku i dzięki niej w momencie zwiększenia podawania piasku lub fryty, następuje kontrolowane przez program poszerzenie ścieżki. Okrągła płoza wypłaszczająca może mieć na krawędziach rysy i szczerby, ząbki, które wykonają na wypłaszczanej ścieżce dodatkowe rysy i żłobki. Wyroby szklane drukowane w opisywanym sposobie można hartować oraz drukować różnymi kolorami tak piasków, jak i fryty wymieniając stosownie do potrzeb zasobniki.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat sposobu druku suchym piaskiem, fig. 2 - widok izometryczny głowicy do druku 3D suchym piaskiem i frytami, fig. 3 - głowicę w przekroju z przodu i przekroje boczne z otwartą dyszą i zamkniętą dyszą, fig. 4 - wypłaszczoną ścieżkę o zmiennej szerokości z wydrukowanego piasku, fig. 5 - wypaloną w piecu taflę szkła z wydrukowanymi frytą wypłaszczonymi ścieżkami, a fig. 6 - przykładowe rodzaje płozy wypłaszczającej z ząbkami i bez ząbków.

Przykłady wykonania

Sposób wykonywania dekoracyjnych paneli fasadowych i szklanych z piasku i fryt szklarskich

Na fig. 1 przedstawiono schemat realizacji sposobu, według wynalazku, który polega na druku 3D na podkładzie z płyty cementowo włóknowej za pomocą głowicy, w której elementem podającym piasek jest ślimak 16 pompy do piasku w osi którego znajduje się iglica 17 połączona trwale z tłoczkiem 19 przemieszczanym w górę i dół sprężonym powietrzem podawanego wlotami 22, 23 ze zbiorników 12, 9, za pośrednictwem przewodów powietrza 10, 11. Dzięki temu drukowanie piasku może być przerywane programem komputerowym, który realizuje projekt w formie wypłaszczonej ścieżki wydruku 14 o zmiennej szerokości, ale symetrycznych krawędziach i różnej grubości wynikającej z podnoszenia lub opuszczania głowicy 3 w osi Z wraz z dyszą 6 wysypującą/drukującą piasek i wypłaszczania płozą wypłaszczającą 5 ścieżki wydruku prowadzonej dowolnie w osi X, Y, Z w wyniku czego powstaje panel z wydrukowaną ścieżką, co pokazano na fig. 4. Następnie, panel z wydrukowaną ścieżką jest impregnowany w etapie wstępnym, 5-10% roztworem impregnatu szkła wodnego o dużej penetracji, a po wyschnięciu impregnowany przez polewanie lub zanurzenie w 50-70% roztworze tego impregnatu, aż do wysycenia i odstawiony do ocieknięcia z nadmiaru impregnatu i całkowitego wyschnięcia.

Na fig. 5 przedstawiono przykład sposobu druku frytą szklaną, która jest mielonym szkłem o granulacji 0,1 do 0,3 mm i identycznym do szklanego podkładu/podobrazia współczynniku rozszerzania termicznego. Fryta szklana jest drukowana na szklanym podkładzie, a następnie wypalana w piecu szklarskim w temperaturze ok. 850°C, właściwej dla szkła typu float i fryty float oznakowanych jako COE82.

Głowica do druku 3D suchym piaskiem i frytą szklaną

Głowica składa się z korpusu 2, w który wkręcony jest wlot 13 piasku, wtłaczanego do komory, w której osadzony jest obrotowo ślimak 16 pompy. Do wlotu 13 piasku podłączony jest za pośrednictwem węża 8 podającego piasek do zbiornika piasku 26. W osi ślimaka 16 wykonana jest komora z osadzoną w niej iglicą 17, połączoną trwale z tłoczkiem 19, poruszanym przez dwa przeciwstawne strumienie sprężonego powietrza wchodzącego odpowiednio wlotami 22, 23 i realizującego ruch iglicy 17 w górę i w dół. Powoduje to zamknięcie dyszy 18 lub jej otwarcie, która zamocowana jest współosiowo do iglicy 17, w dolnej części korpusu 2. Ruch iglicy 17 w górę i w dół odpowiada za dozowanie i drukowanie spłaszczonej ścieżki piasku 14 na podłożu 4 w postaci podkładu lub podobrazia i w zależności od ilości podawanego piasku w jednostce czasu i pozycji dyszy 18, ścieżka piasku 14 zmienia swoją szerokość w sposób symetryczny, ponieważ jest rozpłaszczana przez okrągłą płozę 5 rozpłaszczającą ścieżkę wydruku, niezależnie od kierunku ruchu głowicy, której ruch możliwy jest również w osi Z, mający wpływ na grubość drukowanej ścieżki. Do korpusu 2 przymocowany jest silnik 3, wyposażony w zębatkę 20, która za pośrednictwem paska zębatego 15 napędza ślimak 16 osadzony w zębatce pompy ślimakowej 21. Cała głowica przymocowana jest za pośrednictwem uchwytu 7 do napędu CNC 1 drukarki 3D. Tłoczek 19 przemieszczany jest w górę i dół sprężonym powietrzem podawanym wlotami 22, 23 dostarczanych odpowiednio ze zbiorników 12, 9, za pośrednictwem przewodów powietrza 10, 11.

Na fig. 6 przedstawiono przykładowe kształty płozy wypłaszczającej 5, która może mieć kształt talerza z zawiniętym kołnierzem, bądź talerza z kołnierzem ząbkowanym.

Claims (6)

1. Sposób wykonywania dekoracyjnych paneli fasadowych i szklanych w formie reliefów wypukłych drukowanych drukarką 3D za pomocą drobnych mas sypkich takich jak piaski i wypełniacze najkorzystniej o granulacji od 0,1 mm do 1 mm drukowanych na podkładzie/podobraziu głowicą będącą przedmiotem patentu sterowaną programem komputerowym, a następnie impregnowane w przypadku piasków lub wypalane w piecu w przypadku fryt szklanych nakładanych na tafle szkła, znamienny jest tym, że sterowana komputerowo głowica posiadająca korpus (2), której dysza (6) drukująca suchym piaskiem lub frytą szklaną, zaopatrzona jest na końcu w płozę wypłaszczającą (5) ścieżkę wydruku (14), niezależnie od kierunku ruchu głowicy w osi X i Y i regulującą wysokość drukowanej ścieżki, poprzez ruch w osi Z całej głowicy, przy czym zmiana ilości podawanego piasku w jednostce czasu powoduje zmianę szerokości wypłaszczonej ścieżki wydruku (14), której boczne krawędzie są symetryczne.

2. Sposób, według, zastrz. 1, znamienny tym, że wypłaszczone ścieżki wydruku drukuje się jedna na drugiej pod warunkiem, że szerokość zadrukowanego obszaru jest szersza niż drukowanej wyżej ścieżki.

3. Sposób, według, zastrz. 1, znamienny tym, że drukuje się wypłaszczone ścieżki w różnych kolorach i granulacji piasku lub fryty.

4. Sposób, według, zastrz. 1, znamienny tym, że drukuje się wypłaszczone ścieżki z fakturą naniesioną za pomocą przysposobionej krawędzi płozy wypłaszczającej ścieżkę wydruku w formie ząbków lub fali.

5. Głowica do druku suchym piaskiem lub frytą szklaną w technologii druku 3D, znamienna tym, że posiada korpusu (2), w który wkręcony jest wlot (13) piasku, wtłaczanego do komory, w której osadzony jest obrotowo ślimak (16) pompy, w którego osi wykonana jest komora z osadzoną w niej iglicą (17), połączoną trwale z tłoczkiem (19), poruszanym przez dwa przeciwstawne strumienie sprężonego powietrza wchodzącego odpowiednio dwoma wlotami (22, 23) i realizującego ruch iglicy (17) w górę i w dół, przy czym w dolnej części korpusu (2), współosiowo do iglicy (17), zamocowana jest dysza (18) wyposażona w płozę (5) rozpłaszczającą ścieżkę wydruku, niezależnie od kierunku ruchu głowicy, przy czym do korpusu (2) przymocowany jest silnik (3), wyposażony w zębatkę (20), która za pośrednictwem paska zębatego (15) napędza ślimak (16) osadzony w zębatce pompy ślimakowej (21), przy czym dysza (18) jest zamykana i otwierana iglicą (17) sterowaną programem komputerowym przy pomocy sprężonego powietrza działającego na tłoczek (19) trwale połączony z iglicą (17).

6. Głowica, według, zastrz. 1, znamienna tym, że okrągła płoza wypłaszczająca (5) ścieżkę wydruku ma kształt talerza z zawiniętym kołnierzem, lub talerza z kołnierzem ząbkowanym i lub talerza z kołnierzem płaskim, w zależności od pożądanego śladu i faktury.