PL245171B1

PL245171B1 - Method for producing a relief from plastic, thermoplastic or loose masses by means of a computer-aided device with a sculpting tool

Info

Publication number: PL245171B1
Application number: PL438129A
Authority: PL
Inventors: Jarosław Wójcik; Anna Wójcik-Miksztal; Janusz Wójcik
Original assignee: 3Dartech Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2021-06-11
Publication date: 2024-05-27
Also published as: PL438129A1

Abstract

Sposób wytwarzania reliefu z mas plastycznych, termoplastycznych lub sypkich za pomocą urządzenia z narzędziem rzeźbiarskim, wspomaganego komputerowo charakteryzuje się tym, że wykłada się masę plastyczną (6), termoplastyczną lub sypką na elastyczny lub sztywny nośnik (8), który mocowany jest do stołu roboczego (9) urządzenia CNC, po czym wykonuje się ruch narzędzia rzeźbiarskiego (4) lub podgrzewanego narzędzia rzeźbiarskiego, wyposażonego w grzałkę, rozgrzewającą je do temperatury mięknięcia masy termoplastycznej, osadzonego w uniwersalnym uchwycie (3) lub głowicy rewolwerowej osadzonego w zespole (1, 2) urządzenia CNC lub ramieniu robotycznym. Ruch narzędzia rzeźbiarskiego (4) realizowany jest w dwóch, trzech, czterech, lub pięciu osiach, zgodnie z projektem przygotowanym w formie cyfrowej CAD, CAM, niezbędnym do utworzenia g-codów sterujących ruchem urządzenia CNC, przy czym zespół CNC (1, 2) porusza w trzech osiach X, Y, Z i jednocześnie uniwersalne gniazdo (3) obraca się w osi A o zadany kąt do 360° z zamocowanym narzędziem rzeźbiarskim (4), które zanurza się na zadaną głębokość w wyłożonej masie (6), po czym narzędzie rzeźbiarskie (4) pozostawia ślad (7) w formie reliefu.The method of producing a relief from plastic, thermoplastic or loose masses using a device with a computer-aided sculpting tool is characterized by the fact that the plastic (6), thermoplastic or loose mass is placed on a flexible or rigid support (8), which is attached to the work table (9) of the CNC device, followed by the movement of the carving tool (4) or the heated carving tool, equipped with a heater heating it to the softening temperature of the thermoplastic mass, mounted in the universal holder (3) or the turret mounted in the assembly (1, 2 ) CNC device or robotic arm. The movement of the carving tool (4) is carried out in two, three, four or five axes, in accordance with the design prepared in digital CAD, CAM form, necessary to create g-codes controlling the movement of the CNC device, while the CNC assembly (1, 2) moves in three axes X, Y, Z and at the same time the universal socket (3) rotates in the A axis by a given angle up to 360° with the attached carving tool (4), which is immersed to a given depth in the lined mass (6), and then the carving tool (4) leaves a mark (7) in the form of a relief.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania reliefu z mas plastycznych, termoplastycznych lub sypkich za pomocą urządzenia z narzędziem rzeźbiarskim, wspomaganego komputerowo, według projektu w formie cyfrowej CAD-CAM.The subject of the invention is a method of producing a relief from plastic, thermoplastic or loose masses using a device with a computer-aided sculpting tool, according to a design in digital CAD-CAM form.

Sposób wytwarzania reliefów ma zastosowanie w dekorowaniu paneli elewacyjnych i do wystroju wnętrz ze wzorem powtarzalnym oraz unikatowym, spersonalizowanym. Do modelowania silikonowych form do betonu lub modelowania mokrego betonu z przeznaczeniem na panele akustyczne, czy do modelowania reliefów ceramicznych przeznaczonych do wypału wysokotemperaturowego. W zastosowaniach, gdzie konieczne jest wytworzenie reliefu trójwymiarowego w masie plastycznej wysychającej, chemoutwardzalnej lub poddawanej w post produkcji utwardzeniu na przykład do modelowania form piaskowych utwardzanych temperaturą w odlewnictwie metali. Do wytwarzania tapet o wzorze powtarzalnym i ze wzorem unikatowym, spersonalizowanym. Do modelowania mas cukierniczych w gastronomii według wzorów powtarzalnych i unikatowych, okolicznościowych. Zasada działania urządzenia zezwala na miniaturyzację procesu, dlatego możliwe są zastosowania w jubilerstwie do tworzenia dekoracyjnych modeli woskowych.The method of producing reliefs is used in decorating facade panels and in interior design with repeatable and unique, personalized patterns. For modeling silicone concrete molds or modeling wet concrete for acoustic panels, or for modeling ceramic reliefs intended for high-temperature firing. In applications where it is necessary to create a three-dimensional relief in a plastic mass that is drying, chemically hardened or hardened in post-production, for example for modeling temperature-hardened sand molds in metal casting. For producing wallpapers with a repeating pattern and with a unique, personalized pattern. For modeling confectionery masses in gastronomy according to repeatable and unique patterns, special occasions. The principle of operation of the device allows for the miniaturization of the process, so it can be used in jewelry to create decorative wax models.

Znany jest z publikacji polskiego zgłoszenia patentowego nr P.393954 sposób wytwarzania okładzinowego elementu dekoracyjnego budowli oraz okładzinowy element dekoracyjny budowli. Sposób wytwarzania okładzinowego elementu dekoracyjnego budowli, w oparciu o projekt kształtu powierzchni zewnętrznej elementu dekoracyjnego wykonany w programie komputerowym i przekazany do obrabiarki, sterowanej numerycznie, w celu przeprowadzenia obróbki, polega na tym, że w celu odwzorowania kształtu z projektu do elementu poprzez obróbkę wytwarza się rdzeń z reliefem ze szkła piankowego o gęstości od 110 do 180 kg/m³ i wytrzymałości na ściskanie 850 kPa. Rdzeń nanosi się powłokę gruntującą i uszczelniającą. Na pokrytą powłoką powierzchnię reliefu nanosi się warstwę z farby lub bejcy z dodatkiem akrylu lub szkła potasowego. Okładzinowy element dekoracyjny budowli ma rdzeń ze szkła piankowego z reliefem i pokryty jest powłoką uszczelniającą i warstwą z farby lub tynku z dodatkiem akrylu lub szkła potasowego, zaś jego spodnia powierzchnia ma zamocowane metalowe łączniki.A method for producing a cladding decorative element of a building and a cladding decorative element of a building is known from the publication of the Polish patent application No. P.393954. The method of producing a cladding decorative element of a building, based on the design of the shape of the external surface of the decorative element made in a computer program and transferred to a numerically controlled machine tool for processing, consists in the fact that in order to reproduce the shape from the design to the element by processing, core with relief made of foam glass with a density of 110 to 180 kg/m ³ and a compressive strength of 850 kPa. A priming and sealing coating is applied to the core. A layer of paint or stain with the addition of acrylic or potassium glass is applied to the coated surface of the relief. The cladding decorative element of the building has a core of foam glass with a relief and is covered with a sealing coating and a layer of paint or plaster with the addition of acrylic or potassium glass, and its bottom surface is equipped with metal connectors.

Z publikacji zgłoszenia patentowego WO97/00172 znany jest lakier dla formowania warstwy odpornej na ścieranie powierzchni elementu dekoracyjnego, przy czym lakier zawiera utwardzalną żywicę i twarde cząsteczki z średnim rozmiarem cząsteczki w zakresie 1-15 μm.From the publication of patent application WO97/00172, a varnish for forming an abrasion-resistant layer on the surface of a decorative element is known, the varnish containing a hardenable resin and hard particles with an average particle size in the range of 1-15 μm.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu modelowania reliefu w masie plastycznej, termoplastycznej i sypkiej, przy użyciu klasycznego narzędzia rzeźbiarskiego jakim jest szpachelka do identycznego procesu, ale wykonywanego za pomocą mechanicznego układu napędowego sterowanego komputerowo, według projektu zapisanego w formie cyfrowej.The purpose of the invention is to develop a method of modeling relief in plastic, thermoplastic and loose mass, using a classic sculpting tool such as a spatula for an identical process, but performed using a computer-controlled mechanical drive system, according to a design saved in digital form.

Sposób wytwarzania reliefu z mas plastycznych, termoplastycznych lub sypkich za pomocą urządzenia z narzędziem rzeźbiarskim, wspomaganego komputerowo, charakteryzuje się, tym że wykłada się masę plastyczną termoplastyczną lub sypką na elastyczny lub sztywnym nośnik, który mocowany jest do stołu roboczego urządzenia CNC, po czym wykonuje się ruch narzędzia rzeźbiarskiego lub podgrzewanego narzędzia rzeźbiarskiego, wyposażonego w grzałkę, rozgrzewającą je do temperatury mięknięcia masy termoplastycznej, w zależności od użytej masy, osadzonego w uniwersalnym uchwycie lub głowicy rewolwerowej osadzonego w zespole urządzenia CNC lub ramieniu robotycznym. Ruch narzędzia rzeźbiarskiego realizowany jest w dwóch, trzech, czterech, lub pięciu osiach, zgodnie z projektem przygotowanym w formie cyfrowej CAD, CAM, niezbędnym do utworzenia g-codów sterujących ruchem urządzenia CNC, przy czym zespół CNC porusza w trzech osiach X, Y, Z i jednocześnie uniwersalne gniazdo obraca się w osi A o zadany kąt do 360° z zamocowanym narzędziem rzeźbiarskim, które zanurza się na zadaną głębokość w wyłożonej masie, po czym narzędzie rzeźbiarskie pozostawia ślad w formie reliefu, którego ostateczna forma zależy od głębokości zanurzenia narzędzia rzeźbiarskiego i kąta pochylenia osi B krawędzi roboczej narzędzia rzeźbiarskiego, względem powierzchni wyłożonej masy.The method of producing a relief from plastic, thermoplastic or loose masses using a computer-aided device with a sculpting tool is characterized by the fact that the thermoplastic or loose plastic mass is placed on a flexible or rigid support, which is attached to the work table of the CNC device, and then the movement of a carving tool or a heated carving tool, equipped with a heater that heats it to the softening temperature of the thermoplastic mass, depending on the mass used, mounted in a universal holder or turret mounted in a CNC device assembly or robotic arm. The movement of the carving tool is carried out in two, three, four or five axes, in accordance with the design prepared in digital CAD, CAM form, necessary to create g-codes controlling the movement of the CNC device, with the CNC unit moving in three axes X, Y, Z and at the same time the universal socket rotates in the A axis by a given angle up to 360° with the attached carving tool, which is immersed to a given depth in the lined mass, after which the carving tool leaves a trace in the form of a relief, the final form of which depends on the depth of immersion of the carving tool and the angle of inclination of the B axis of the working edge of the carving tool, relative to the surface of the laid mass.

Korzystnie, masa plastyczna ma postać masy tynkarskiej, sztukatorskiej, lub chemoutwardzalnej.Preferably, the plastic mass is in the form of plaster, stucco or chemically hardened mass.

Korzystnie, masa sypka ma postać piasku płukanego z dodatkiem mączki kwarcowej.Preferably, the loose mass is in the form of washed sand with the addition of quartz flour.

Korzystnie, masa termoplastyczna ma postać wosku pszczelego lub parafiny.Preferably, the thermoplastic mass is in the form of beeswax or paraffin.

Korzystnie, stosowane narzędzia rzeźbiarskie ma postać szpachelki, rylca lub noża.Preferably, the carving tool used is in the form of a spatula, stylus or knife.

Korzystnie, stosowane podgrzewane narzędzie rzeźbiarskie ma postać kautera lub żegadła.Preferably, the heated carving tool used is in the form of a cautery or nail gun.

Korzystnie, masa plastyczna wyłożona jest na podkład elastyczny lub sztywnym w formie płaskiej lub w formie bryły przestrzennej, nachylany pod zadanym kątem w osi C.Preferably, the plastic mass is placed on a flexible or rigid base in a flat form or in the form of a three-dimensional solid, inclined at a given angle in the C axis.

Korzystnie, narzędzie rzeźbiarskie realizujące ruch za pomocą zespołu CNC lub ramienia robotycznego wykonuje relief w masie wyłożonej na rozwijanej rolce nośnika w sposób bezkońcowy.Preferably, a sculpting tool that moves using a CNC unit or a robotic arm creates a relief in the mass laid out on an unrolled carrier roll in an endless manner.

Korzystnie, narzędzie rzeźbiarskie realizujące ruch za pomocą zespołu CNC lub ramienia robotycznego wykonuje relief w masie plastycznej, termoplastycznej bądź sypkiej, wyłożonej na obiektach na płaszczyźnie krzywolinijnej lub na obiektach parametrycznych.Preferably, a sculpting tool that performs movement using a CNC unit or a robotic arm creates a relief in plastic, thermoplastic or loose mass, laid on objects on a curvilinear plane or on parametric objects.

Tradycyjna, szlachetna technika modelowania mas plastycznych szpachelką malarską sztukatorską i rzeźbiarską została udoskonalana zachowując wszystkie zalety narzędzia historycznego wzbogacając ją o nowe możliwości polegające na precyzyjnym kreśleniu linii i żłobień co umożliwia realizację złożonych, również geometrycznych, wielkopowierzchniowych, dzielonych na fragmenty, powtarzalnych projektów w krótkim czasie.The traditional, noble technique of modeling plastic masses with a painting, stucco and sculpture spatula has been improved, retaining all the advantages of the historical tool, enriching it with new possibilities of precise drawing of lines and grooves, which enables the implementation of complex, also geometric, large-surface, divided into fragments, repeatable projects in a short time. .

Sposób modelowania mas plastycznych, termoplastycznych lub sypkich, według wynalazku, spowoduje możliwość wprowadzenia na rynek dużej gamy produktów dekoracyjnych takich jak nowe faktury lub kompozycje na elewacje budynków lub reliefowe kompozycje na panelach ceramicznych. Analogicznie powstaną dekoracyjne panele do wystroju wnętrz również o funkcji akustycznej z uwagi na rozbudowaną powierzchnię i wielość kątów odbicia dźwięku. Biorąc pod uwagę prędkość pracy nowoczesnych narzędzi CNC w sześciu osiach należy wnioskować, że czas realizacji reliefów o dużych powierzchniach będzie ekonomicznie uzasadniony. Zastosowanie narzędzia sterowanego komputerowo i zapatrzonego w narzędzie rzeźbiarskie w postaci szpachelki jest istotnym aspektem zgłaszanego wynalazku, bez zastosowania opisanego narzędzia nie da się zrealizować wynalazku. Wynikiem pracy urządzenia jest produkt w formie reliefu 3d niemożliwy do zrealizowania innymi narzędziami. Szpachelka może być umocowana również na ramieniu robotycznym.The method of modeling plastic, thermoplastic or loose masses, according to the invention, will make it possible to introduce a large range of decorative products to the market, such as new textures or compositions for building facades or relief compositions on ceramic panels. Similarly, decorative panels for interior design will be created, also with an acoustic function due to the extensive surface area and multiple sound reflection angles. Taking into account the speed of operation of modern CNC tools in six axes, it should be concluded that the time needed to produce reliefs with large surfaces will be economically justified. The use of a computer-controlled tool equipped with a sculpting tool in the form of a spatula is an important aspect of the reported invention; without the use of the described tool, the invention cannot be implemented. The result of the device's operation is a product in the form of a 3D relief, impossible to create with other tools. The spatula can also be mounted on a robotic arm.

Reologia mas plastycznych, termoplastycznych i sypkich sprawia, że pod naciskiem narzędzia (szpachelki, rylca, noża) masy tworzą kąty ujemne, nawarstwienia materiału oraz inne cenne z punktu widzenia dekoracyjnego efekty. Dzięki automatycznemu sterowaniu ruchem głowicy z zainstalowanym narzędziem rzeźbiarskim można wykonywać wielkopowierzchniowe reliefy, według cyfrowego projektu. Na przykład elewacje budynków podzielone na fragmenty lub panele. Cyfrowy sposób modelowania zapewnia powtarzalność i ciągłość wzoru oraz stałość parametrów nacisku, szerokości oraz zagłębienia szpachelki.The rheology of plastic, thermoplastic and loose masses means that under the pressure of a tool (spatula, stylus, knife), the masses create negative angles, material layers and other effects that are valuable from the decorative point of view. Thanks to automatic control of the movement of the head with the installed carving tool, you can create large-scale reliefs according to a digital design. For example, building facades divided into fragments or panels. The digital modeling method ensures repeatability and continuity of the pattern as well as constant parameters of pressure, width and depth of the spatula.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat realizacji sposobu wytwarzania reliefu z zastosowanym narzędziem rzeźbiarskim w formie szpachelki, fig. 2 i fig. 3 - projekty cyfrowe reliefów wykonanych sposobem według wynalazku, fig. 4 - schemat przykładowych kształtów narzędzi stosowanych podczas wykonywania reliefu, a fig. 5 - schemat realizacji sposobu wytwarzania reliefu z zastosowanym podgrzewanym narzędziem rzeźbiarskim.The subject of the invention is shown in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of the method for producing a relief with a sculpting tool in the form of a spatula, Fig. 2 and Fig. 3 - digital designs of reliefs made according to the invention, Fig. 4 - diagram exemplary shapes of tools used when making a relief, and Fig. 5 - a diagram of the method for producing a relief with a heated carving tool.

Na fig. 1. przedstawiono schematycznie realizację sposobu wykonywania reliefu według wynalazku. Projekt reliefu musi być przygotowany w formie cyfrowej CAD, CAM niezbędnej do utworzenia g-codów sterujących ruchem urządzenia. Zespół CNC 1, 2 porusza w trzech osiach X, Y, Z, jednocześnie uniwersalny uchwyt 3 obraca się w osi A o zadany kąt do 360° z zamocowaną szpachelką 4, którą zanurza na zadaną głębokość w masie plastycznej 6 lub masie sypkiej. Szpachelka pozostawia ślad 7 w formie reliefu, którego ostateczna forma zależy od głębokości zanurzenia szpachelki, kąta pochylenia osi B krawędzi roboczej szpachelki względem powierzchni wyłożonej masy 6. Masę plastyczną 6 wykłada się na podkład 8 elastyczny lub sztywnym w formie płaskiej lub w formie bryły przestrzennej, nachylony pod zadanym kątem w osi C.Fig. 1 shows a schematic illustration of the method for making a relief according to the invention. The relief design must be prepared in digital CAD, CAM form necessary to create g-codes that control the movement of the device. The CNC unit 1, 2 moves in three axes X, Y, Z, at the same time the universal handle 3 rotates in the A axis by a given angle up to 360° with the attached spatula 4, which is immersed to a given depth in the plastic mass 6 or loose mass. The spatula leaves a trace 7 in the form of a relief, the final form of which depends on the depth of immersion of the spatula and the angle of inclination of the B axis of the working edge of the spatula in relation to the surface of the covered mass 6. The plastic mass 6 is placed on a flexible or rigid base 8 in a flat form or in the form of a three-dimensional solid, inclined at a given angle in the C axis.

Fig. 2 przedstawia projekt cyfrowy reliefu o powierzchni 1 m², który realizowany jest w czasie 40 minut. Fig. 3 przedstawia projekt reliefu również o powierzchni 1m² i realizowany w ciągu 10 minut. Linie na rysunkach są zapisem cyfrowym drogi jaką wykonuje narzędzie rzeźbiarskie 4 w masie plastycznej 6, pozostawiając ślad zależny od kształtu narzędzia 4. Przykładowy zestaw kształtu narzędzi widoczny jest na fig. 4.Fig. 2 shows a digital design of a relief with an area of 1 m ² , which was completed in 40 minutes. Fig. 3 shows a relief design also with an area of 1 m ² and completed in 10 minutes. The lines in the drawings are a digital record of the path that the sculpting tool 4 makes in the plastic mass 6, leaving a trace depending on the shape of the tool 4. An exemplary set of tool shapes is visible in Fig. 4.

Po dokonaniu wyboru narzędzia rzeźbiarskiego 4 w formie szpachelki, urządzenie CNC wykorzystując rewolwerowy zasobnik szpachelek ustawia automatycznie w pozycji roboczej narzędzie 4 i wykonuje nim ruch w pięciu osiach realizując relief w miękkiej, plastycznej masie 6. Wszystkie ruchy są zapisane w formie cyfrowej CAD, a następnie CAM. Ruchy szpachelek mogą ale nie muszą naśladować ruchy ludzkiej ręki, zapatrzonej w analogiczne narzędzie jakim jest szpachelka malarska, sztukatorska lub rzeźbiarska. Ruch szpachelki sterowanej komputerowo precyzyjnie realizuje trajektorie o zadanej długości i złożonych geometryczne kształtach. Relief wykonywany jest przez urządzenie z wymiennymi szpachelkami różniącymi się profilem i szerokością. Głowica osadzona jest na mechanicznym układzie jezdnym, który umożliwia ruch w sześciu osiach:After selecting the sculpting tool 4 in the form of a spatula, the CNC device, using the turret spatula dispenser, automatically sets the tool 4 in the working position and moves it in five axes, creating a relief in the soft, plastic mass 6. All movements are recorded in digital CAD form, and then CAM. The movements of the spatulas may, but do not have to, imitate the movements of a human hand focused on an analogous tool such as a painting, stucco or sculptural spatula. The movement of the computer-controlled spatula precisely implements trajectories of a given length and complex geometric shapes. Relief is performed by a device with replaceable spatulas differing in profile and width. The head is mounted on a mechanical chassis that allows movement in six axes:

a) na płaszczyźnie opisanej w osiach X i Y oraz wykonującym ruch w górę i dół opisanym w osi Z, b) czwarta oś umożliwia obrót szpachelki o 360°,a) on the plane described in the X and Y axes and making an up and down movement described in the Z axis, b) the fourth axis allows the spatula to rotate 360°,

c) piątą osią obrotu narzędzia jest możliwość nachylania szpachelki pod kątem w stosunku do płaszczyzny modelowanej masy plastycznej,c) the fifth axis of rotation of the tool is the ability to tilt the spatula at an angle in relation to the plane of the modeled plastic mass,

d) szósta oś to ruch umożliwiający nachylenie stołu z modelowaną masą lub ruch obrotowy obiektów przestrzennych z nałożoną modelowaną masą.d) the sixth axis is the movement enabling the tilting of the table with the modeled mass or the rotation of spatial objects with the modeled mass superimposed.

W zależności od konstrukcji szpachelki oraz oczekiwanych efektów możliwe jest wykonywanie reliefów wykorzystując tylko trzy osie ruchu XYZ.Depending on the design of the spatula and the expected effects, it is possible to create reliefs using only three axes of XYZ movement.

Po wyłożeniu masy plastycznej 6 na stół roboczy 9, zespół CNC 1, 2 realizuje ruch narzędzia rzeźbiarskiego 4 w postaci szpachelki w masie plastycznej 6 o parametrach reologicznych zezwalających na pozostawienie trwałego, niezmiennego podczas modelowania śladu 7 w tak zwanym czasie otwartym, charakterystycznym dla danej masy i zbliżonego do czasu realizacji cyfrowego projektu przez urządzenie. Czas otwarty to przedział czasu w którym masa plastyczna nie ulega zmianom w wyniku twardnienia, wysychania, zestalania, sedymentacji, brylenia, zwiększenia lub zmniejszenia napięcia powierzchniowego oraz innych czynników wpływających na zachowanie się masy podczas modelowania narzędziem. Pierwszy ślad narzędzia powinien być podobny do śladu ostatniego. Chyba, że projektant zdecyduje inaczej wykorzystując zmiany reologii jako środek artystyczny.After placing the plastic mass 6 on the work table 9, the CNC unit 1, 2 carries out the movement of the sculpting tool 4 in the form of a spatula in the plastic mass 6 with rheological parameters allowing for leaving a permanent mark 7 that does not change during modeling in the so-called open time, characteristic for a given mass. and close to the time needed to complete the digital project by the device. Open time is the period of time during which the plastic mass does not change as a result of hardening, drying, solidification, sedimentation, lumping, increase or decrease in surface tension and other factors affecting the behavior of the mass when modeling with a tool. The first tool mark should be similar to the last one. Unless the designer decides otherwise using changes in rheology as an artistic means.

Czas otwarty nie dotyczy:Open time does not apply:

a) sypkich piasków naturalnych lub sztucznych, impregnowanych po wykonaniu reliefu,a) loose natural or artificial sand, impregnated after making the relief,

b) mas plastycznych nie wysychających i nie twardniejących takich jak wazelina, smary ropopochodne,b) plastic masses that do not dry out and harden, such as Vaseline, petroleum-based greases,

c) mas termoplastycznych takich jak woski.c) thermoplastic masses such as waxes.

Narzędzie rzeźbiarskie 4 w formie szpachelki osadzone jest w uniwersalnym uchwycie 3 umożliwiającym wymianę narzędzia w zależności od oczekiwanego przekroju śladu narzędzia rzeźbiarskiego 4 w modelowanej masie plastycznej 6 lub sypkiej. Ilość uniwersalnych uchwytów może być większa i występować w formie głowicy rewolwerowej umożliwiającej automatyczną zmianę narzędzia rzeźbiarskiego 4 podczas realizacji jednego reliefu w zależności od projektu. Ruch szpachelki osadzonej w uniwersalnym uchwycie 3 lub głowicy rewolwerowej następuje w dwóch, trzech, czterech, lub pięciu osiach, przy czym w każdym przypadku powstanie odmienny efekt dekoracyjny. W wariancie, gdy ruch szpachelki następuje w osi X i Y ślad szpachelki jest bez końcowy tzn. początek i koniec jest bez stopniowego zanurzania narzędzia 4 w masy 6. Gdy uruchomiona jest oś Z, czyli zanurzanie i wynurzanie narzędzia z masy 6, to charakter śladu linii zmienia się i powstaje możliwość komponowania reliefu z wielu kresek. W kolejnym wariancie z uruchomioną osią obrotową uzyskuje się efekt dekoracyjny, gdzie przekrój śladu 7 narzędzia odpowiada na całej długości profilowi wybranej szpachelki, ponieważ szpachelka ustawia się prostopadle do kierunku ruchu. Wariant ostatni wykorzystuje piątą oś ruchu narzędzia polegający na nachylaniu szpachelki nawet do 45° w stosunku do płaszczyzny wyłożonej na stół roboczy 9 masy. Kąt nachylenia może być płynny i zależy od oceny estetycznej w przypadku każdej szpachelki. Powstały ślad 7 charakteryzuje się zmienną głębokością raz jednej, raz drugiej krawędzi śladu szpachelki. Forma śladu pozostawionego przez szpachelkę zależy od reologii masy 6, a także od wybranego kształtu szpachelki i jest definiowana na etapie projektu. Opisany sposób modelowania masy plastycznej przez szpachelkę charakteryzuje się dużą różnorodnością faktury dorównującą pracy ręcznej i przewyższający ją pod względem powtarzalności precyzyjnie kreślonych długich linii, ich gęstości, a także możliwości realizacji dużych płaszczyzn, na przykład elewacji budynków i podziału jej na panele pasujące do siebie pod względem formalnym i wymiarowym.The sculpting tool 4 in the form of a spatula is mounted in a universal holder 3 enabling the replacement of the tool depending on the expected cross-section of the trace of the sculpting tool 4 in the modeled plastic mass 6 or loose mass. The number of universal handles can be larger and in the form of a turret enabling automatic change of the carving tool 4 when creating one relief, depending on the project. The movement of the spatula mounted in the universal holder 3 or the turret head takes place in two, three, four or five axes, and in each case a different decorative effect will be created. In the variant, when the movement of the spatula takes place in the X and Y axes, the trace of the spatula is without end, i.e. the beginning and end are without gradual immersion of the tool 4 into the mass 6. When the Z axis is activated, i.e. the immersion and emergence of the tool from the mass 6, the nature of the trace is lines change and it is possible to compose a relief from many lines. In the next variant, with the rotary axis activated, a decorative effect is achieved, where the cross-section of the tool trace 7 corresponds along its entire length to the profile of the selected spatula, because the spatula is positioned perpendicular to the direction of movement. The last variant uses the fifth axis of tool movement, which involves tilting the spatula up to 45° in relation to the plane placed on the work table 9 of the mass. The angle of inclination can be variable and depends on the aesthetic assessment for each spatula. The resulting trace 7 is characterized by a variable depth of sometimes one and sometimes the other edge of the spatula trace. The form of the trace left by the spatula depends on the rheology of the mass 6, as well as on the selected shape of the spatula and is defined at the design stage. The described method of modeling plastic mass with a putty knife is characterized by a large variety of textures that equals manual work and exceeds it in terms of repeatability of precisely drawn long lines, their density, as well as the possibility of creating large surfaces, for example building facades and dividing it into panels that match each other in terms of formal and dimensional.

Sposób modelowania masy 6 plastycznej, według wynalazku, umożliwia wykonanie reliefów na nośnikach 8 elastycznych i sztywnych o głębokości śladu od 0,5 mm do 30 mm w zależności od użytej masy i potrzeb. Szerokość śladu 7, 13 uzależniona jest od zastosowanego narzędzia rzeźbiarskiego 4 lub podgrzewanego narzędzia rzeźbiarskiego 12 w formie szpachelki i może dochodzić nawet do 200 mm. Wielkość reliefu uzależniona jest od wielkości pola roboczego urządzenia i może wynosić kilka metrów kwadratowych, a w przypadku dekorowania taśmy w sposób bezkońcowy.The method of modeling the plastic mass 6, according to the invention, enables the creation of reliefs on flexible and rigid supports 8 with a trace depth from 0.5 mm to 30 mm, depending on the mass used and the needs. The width of the trace 7, 13 depends on the carving tool 4 used or the heated carving tool 12 in the form of a spatula and can be up to 200 mm. The size of the relief depends on the size of the working area of the device and can be several square meters, and in the case of decorating the tape in an endless manner.

Na fig. 5 pokazano schematy wykonywania reliefu w masie termoplastycznej z zastosowaniem podgrzewanego narzędzia rzeźbiarskiego.Fig. 5 shows diagrams of creating a relief in thermoplastic mass using a heated sculpting tool.

PL 245171 Β1PL 245171 Β1

W drugim wariancie wykonania, modelowanie wosków lub parafiny odbywa się za pomocą opisanego narzędzia rzeźbiarskiego, dodatkowo zaopatrzonego w grzałkę rozgrzewającą do temperatury mięknięcia masy. Zwykle jest to 60°C. Kauter lub żegadło, czyli podgrzewana wersja szpachelki, umożliwia wykonanie reliefu (tzw. enkaustykę) w formie modelu woskowego dla jubilerstwa i odlewnictwa artystycznego. Po wylanej na nośnik i zastygłej masie termoplastycznej 10 woskowej lub parafinowej, podąża sterowane komputerowo podgrzewane narzędzie rzeźbiarskie 12 elementem grzejnym 11, pozostawiając ślad 13 w formie reliefu. Podgrzewane narzędzie rzeźbiarskie 12 jest identyczne co do zasady działania z narzędziem rzeźbiarskim 4 w postaci szpachelki, pozbawionym elementu grzejnego.In the second variant, modeling of waxes or paraffin is carried out using the described sculpting tool, additionally equipped with a heater that warms up the mass to the softening temperature. Usually it is 60°C. A cauter or gadło, i.e. a heated version of a spatula, allows you to create a relief (so-called encaustic) in the form of a wax model for jewelry and artistic casting. A computer-controlled, heated sculpting tool 12 follows the heating element 11 over the wax or paraffin thermoplastic mass 10 poured onto a carrier and hardened, leaving a trace 13 in the form of a relief. The heated carving tool 12 is identical in principle to the carving tool 4 in the form of a spatula, without a heating element.

Podsumowując, masy do modelowania mogą być wysychające na powietrzu (polimerowe, olejowe, żywiczne i oparte na spoiwach mineralnych), termoplastyczne, chemoutwardzalne oraz suche sypkie, impregnowane po wykonaniu reliefu.To sum up, modeling masses can be air-drying (polymeric, oil-based, resin-based and based on mineral binders), thermoplastic, chemically hardening and dry loose, impregnated after making the relief.

Modelowane masy wykłada się na podobrazia, panele, nośniki sztywne i elastyczne. Wybór uzależniony jest od funkcji docelowej reliefu. Relief naklejany na ścianę w formie tapety może być wykonywany na nośniku elastycznym takim jak tkanina szklana, siatka polipropylenowa cięta. Natomiast relief sztywny w formie samonośnej płyty elewacyjnej może być wykonywany na płytach włóknowo-cementowych lub innych, a w wersji do wewnątrz na płycie gipsowo-kartonowej lub innej płycie półelastycznej na przykład cienkiej piance. Warunkiem koniecznym jest możliwość trwałego przyklejenia się masy do podkładu.The modeled masses are placed on canvases, panels, rigid and flexible media. The choice depends on the target function of the relief. A relief pasted on a wall in the form of wallpaper can be made on a flexible medium such as glass fabric or cut polypropylene mesh. However, a rigid relief in the form of a self-supporting façade board can be made on fiber-cement or other boards, and in the interior version on a plasterboard or other semi-flexible board, e.g. thin foam. A necessary condition is that the mass can permanently stick to the substrate.

Przykładowe rodzaje mas/zapraw do modelowania narzędziem rzeźbiarskim sterowanym komputerowo.Examples of types of masses/mortars for modeling with a computer-controlled sculpting tool.

Przykładowe rodzaje mas/zapraw do modelowania narzędziem rzeźbiarskim sterowanym komputerowo Examples of types of masses/mortars for modeling with a computer-controlled sculpting tool rodzaj masy type of mass czas otwarty open time skład masy mass composition uwagi comments 1. Masa tynkarska 1. Plastering mass 0,5 h 0.5 hours wapno dołowane, co najmniej trzyletnie, piasek 0,5 mm-0,7 mm, mączka dolomitowa 0,3 mm, polioctan winylu 1/20 objętości wapna, pit lime, at least three years old, sand 0.5 mm-0.7 mm, dolomite flour 0.3 mm, polyvinyl acetate 1/20 of the volume of lime, 2. Masa sztukatorska 2. Stucco mass 1 h 1 hour gips sztukatorski, kwasek cytrynowy (opóźniacz wiązania gipsu), mączka dolomitowa 1/10 objętości gipsu, piasek płukany 0,2 mm - 0,5 mm 1/3 objętości gipsu, Osakryl NM23 1/10 objętości gipsu, włókno celulozowe Arbocel 1000 1/50 objętości gipsu (zapewnia retencję wody w masie), Loxanol- dyspersja parafiny w wodzie 1/100 objętości gipsu (opóźnia parowanie wody i zwiększa poślizg narzędzia) stucco plaster, citric acid (gypsum setting retarder), dolomite flour 1/10 of the volume of gypsum, washed sand 0.2 mm - 0.5 mm 1/3 of the volume of gypsum, Osakryl NM23 1/10 of the volume of gypsum, cellulose fiber Arbocel 1000 1/ 50 gypsum volume (ensures water retention in the mass), Loxanol - paraffin dispersion in water 1/100 gypsum volume (delays water evaporation and increases tool slip) 3.Masa chemoutwardzalna 3. Chemically hardening mass 40 min w temperaturze 20-25°C 40 min at 20-25°C Epidain 6011, utwardzacz Z1 (trójetyloczteroamina), wypełniacz: piasek 0,2mm 0,5mm i mączką kwarcowa, parafina w celu nadania poślizgu na powierzchni masy (stopkot) Epidain 6011, hardener Z1 (triethyl tetraamine), filler: 0.2 mm 0.5 mm sand and quartz flour, paraffin to provide slip on the surface of the mass (stopper) 3. Masa sypka 3. Loose mass nieograniczony unlimited piasek płukany 0,5 mm, mączka kwarcowa 1 /100 objętość piasku washed sand 0.5 mm, quartz flour 1/100 sand volume Piasek impregnowany jest po wykonaniu modelowania co skutkuje unieruchomieniem i przytwierdzeniem do podłoża. The sand is impregnated after modeling, which results in immobilization and attachment to the substrate. 4.Masa termoplastyczna 4. Thermoplastic mass nieograniczony unlimited wosk pszczeli lub parafina beeswax or paraffin Modelowanie odbywa się za pomocą opisanego narzędzia dodatkowo zaopatrzonego w grzałkę 60°C Modeling is performed using the described tool additionally equipped with a 60°C heater

Claims

1. A method of producing a relief from plastic, thermoplastic and loose masses using a computer-aided device with a sculpting tool, characterized in that the plastic (6), thermoplastic (10) or loose mass is placed on a flexible or rigid support (8), which is attached is to the work table (9) of the CNC device, after which the carving tool (4) or the heated carving tool (12) is moved, equipped with a heater (11), heating it to the softening temperature of the thermoplastic mass (10), mounted in a universal holder (3) or a turret head embedded in the assembly (1, 2) of a CNC device or a robotic arm, with the movement of the sculpting tool (4, 12) being carried out in two, three, four, or five axes, in accordance with the design prepared in digital form CAD, CAM, necessary to create g-codes controlling the movement of the CNC device, where the CNC unit (1,2) moves in three axes X, Y, Z and at the same time the universal socket (3) rotates in the A axis by a given angle up to 360 ° with an attached carving tool (4, 12), which is immersed to a given depth in the laid mass (6, 10), after which the carving tool (4, 12) leaves a trace (7, 13) in the form of a relief, the final form of which depends on on the immersion depth of the carving tool (4, 12) and the angle of inclination of the B axis of the working edge of the carving tool (4, 12) in relation to the surface of the laid mass (6, 10).

2. The method according to claim 1, characterized in that the plastic mass (6) is in the form of a plaster, stucco or chemically hardened mass.

3. The method according to claim 1, characterized in that the thermoplastic mass (10) is in the form of beeswax or paraffin.

4. The method according to claim 1, characterized in that the loose mass has the form of washed sand with the addition of quartz flour.

5. The method according to claim 1, characterized in that the carving tool (4) used is in the form of a spatula, stylus or knife.

6. The method according to claim 1, characterized in that the heated carving tool (12) used is in the form of a cautery or squeegee.

7. The method according to claim 1, characterized in that the plastic mass (6, 10) is laid on a flexible or rigid base (8) in a flat form or in the form of a three-dimensional solid, inclined at a given angle in the C axis.

8. The method according to claim 1, characterized in that the sculpting tool (4, 12) moving with the help of a CNC unit (1, 2) or a robotic arm creates a relief in the mass (6, 10) laid on the unrolled carrier roll in an endless manner.

9. The method according to claim 1, characterized in that the sculpting tool (4, 12) performing the movement using the CNC unit (1, 2) or a robotic arm creates a relief in the plastic mass (6) or thermoplastic mass (10) laid on objects on a curvilinear plane or on parametric objects .