RU173439U1 - Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions - Google Patents

Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions Download PDF

Info

Publication number
RU173439U1
RU173439U1 RU2017101738U RU2017101738U RU173439U1 RU 173439 U1 RU173439 U1 RU 173439U1 RU 2017101738 U RU2017101738 U RU 2017101738U RU 2017101738 U RU2017101738 U RU 2017101738U RU 173439 U1 RU173439 U1 RU 173439U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dimensional
polymer
prototypes
dimensional prototypes
manufacture
Prior art date
Application number
RU2017101738U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марат Ибрагимович Абдуллин
Азамат Айратович Басыров
Марина Александровна Дацкевич
Алексей Валерьевич Николаев
Азат Салаватович Гадеев
Николай Владимирович Колтаев
Айнур Ильдарович Султанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет"
Priority to RU2017101738U priority Critical patent/RU173439U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU173439U1 publication Critical patent/RU173439U1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/34—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C41/36—Feeding the material on to the mould, core or other substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Abstract

Полезная модель относится к области трехмерного прототипирования, в частности к устройствам для изготовления трехмерных прототипов. Целью предлагаемой полезной модели является создание устройства для изготовления трехмерных прототипов, способного осуществлять создание трехмерных прототипов с использованием в качестве расходного материала растворов полимеров с возможностью осуществления построения трехмерных прототипов с использованием низкоиндексных полимерных композитов и исключение из процесса создания трехмерных прототипов полимерных филаментов. Выполнение конструкции устройства для изготовления трехмерных прототипов проводится таким образом, что устройство трехмерного прототипирования содержит микроконтроллерный блок управления, устройство позиционирования в трехмерных координатах, нагревательную платформу, вентилируемую термокамеру, отличающееся тем, что содержит устройство подачи раствора полимера, которое включает в себя линейный плунжерный экструдер, емкости для растворов полимеров, термостатируемые трубки, нагревательный блок, печатную головку, систему клапанов. Устройство подачи раствора полимера позволяет использовать в качестве полимерного материала для создания трехмерных прототипов раствор полимера и позволяет осуществлять построения трехмерных прототипов с использованием низкоиндексных полимерных композитов, и исключить из процесса создания трехмерных прототипов полимерные филаменты.The utility model relates to the field of three-dimensional prototyping, in particular to devices for the manufacture of three-dimensional prototypes. The purpose of the proposed utility model is to create a device for the manufacture of three-dimensional prototypes, capable of creating three-dimensional prototypes using polymer solutions as a consumable material with the possibility of constructing three-dimensional prototypes using low-index polymer composites and excluding from the process of creating three-dimensional prototypes of polymer filaments. The design of the device for the manufacture of three-dimensional prototypes is carried out in such a way that the three-dimensional prototyping device contains a microcontroller control unit, a three-dimensional positioning device, a heating platform, a ventilated heat chamber, characterized in that it contains a polymer solution supply device that includes a linear plunger extruder, tanks for polymer solutions, thermostatic tubes, heating block, printhead, valve system. The polymer solution feed device allows you to use a polymer solution as a polymer material for creating three-dimensional prototypes and allows you to build three-dimensional prototypes using low-index polymer composites, and to exclude polymer filaments from the process of creating three-dimensional prototypes.

Description

Полезная модель относится к области трехмерного прототипирования, в частности к устройствам для создания трехмерных прототипов.The utility model relates to the field of three-dimensional prototyping, in particular to devices for creating three-dimensional prototypes.

Известно устройство для изготовления трехмерных прототипов, включающее устройство подачи полимера с винтовой подачей полимерного филамента, которая перемещается в трехмерных координатах по заранее заданному алгоритму [Патент США №7897074, кл. В29С 41/02; В29С 41/46; В29С 41/52; опубл. 01.03.2011].A device is known for the manufacture of three-dimensional prototypes, including a polymer feed device with a screw feed of a polymer filament, which moves in three-dimensional coordinates according to a predetermined algorithm [US Patent No. 7897074, class. B29C 41/02; B29C 41/46; B29C 41/52; publ. 03/01/2011].

К недостаткам данного устройства для изготовления трехмерных прототипов следует отнести невозможность осуществления построения трехмерных прототипов с использованием низкоиндексных полимерных композитов.The disadvantages of this device for the manufacture of three-dimensional prototypes include the impossibility of constructing three-dimensional prototypes using low-index polymer composites.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для изготовления трехмерных прототипов, включающее устройство подачи полимера, состоящего из нагревательного блока и экструзионной головки, способную перерабатывать одновременно различные полимеры [Патент США №2009/0295032, кл. В28В 1/14; В28В 1/14; опубл. 03.12.20094]. Применение устройства экструзии полимера для нанесения материала позволяет одновременно перерабатывать полимеры с различными реологическими свойствами. Объемная скорость при построении трехмерных прототипов составляет 40-50 мм2/мин.The closest in technical essence and the achieved effect is a device for the manufacture of three-dimensional prototypes, including a polymer supply device consisting of a heating unit and an extrusion head, capable of simultaneously processing various polymers [US Patent No. 2009/0295032, cl. B28B 1/14; B28B 1/14; publ. 12/03/20094]. The use of a polymer extrusion device for applying material allows the simultaneous processing of polymers with various rheological properties. The space velocity in the construction of three-dimensional prototypes is 40-50 mm 2 / min.

Недостатком этого устройства для изготовления трехмерных прототипов является невозможность осуществления построения трехмерных прототипов с использованием низкоиндексных полимерных композитов и необходимость предварительной подготовки полимерных филаментов для создания трехмерных прототипов.The disadvantage of this device for the manufacture of three-dimensional prototypes is the inability to build three-dimensional prototypes using low-index polymer composites and the need for preliminary preparation of polymer filaments to create three-dimensional prototypes.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно: создание устройства для изготовления трехмерных прототипов, способного осуществлять создание трехмерных прототипов с использованием в качестве расходного материала растворы полимеров с возможностью осуществления построения трехмерных прототипов с использованием низкоиндексных полимерных композитов и исключение из процесса создания трехмерных прототипов полимерных филаментов.The purpose of the proposed utility model is to eliminate these drawbacks, namely: the creation of a device for the manufacture of three-dimensional prototypes, capable of creating three-dimensional prototypes using polymer solutions as a consumable material, with the possibility of constructing three-dimensional prototypes using low-index polymer composites and excluding from the process of creating three-dimensional prototypes polymer filaments.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для изготовления трехмерных прототипов содержит микроконтроллерный блок управления, устройство позиционирования в трехмерных координатах, нагревательную платформу, вентилируемую термокамеру содержит специальную устройство подачи раствора полимера. Специальная устройство подачи раствора полимера включает в себя линейный плунжерный экструдер, емкости для растворов полимеров, термостатируемые трубки, нагревательный блок, печатную головку, систему клапанов. Устройство подачи раствора полимера позволяет использовать в качестве полимерного материала для создания трехмерных прототипов растворы полимеров - полиэтилентерефталат, полиуретан, полиамид-6, полиакрилонитрил, поликарбонат, полибутилентерефталат, фторопласт-32Л-Н, пиолоформ F, поливиниленкарбонат, полиацеталь, поли-2-винилпиридин, поли-4-винилпиридин и др.This goal is achieved in that the device for the manufacture of three-dimensional prototypes contains a microcontroller control unit, a positioning device in three-dimensional coordinates, a heating platform, a ventilated heat chamber contains a special polymer solution supply device. A special polymer solution supply device includes a linear plunger extruder, containers for polymer solutions, thermostatic tubes, a heating unit, a print head, and a valve system. The polymer solution supply device allows you to use polymer solutions as polymeric material for creating three-dimensional prototypes - polyethylene terephthalate, polyurethane, polyamide-6, polyacrylonitrile, polycarbonate, polybutylene terephthalate, fluoroplast-32L-N, pyoform F, polyvinyl carbonate, polyacetal, poly-2-vinylpyridine poly-4-vinylpyridine and others

На фиг. 1 показано устройство для изготовления трехмерных прототипов (изометрия), фиг. 2 - устройство подачи раствора полимера, фиг. 3 - алгоритм генерирования G-кода.In FIG. 1 shows a device for manufacturing three-dimensional prototypes (isometry), FIG. 2 - polymer solution supply device, FIG. 3 - G-code generation algorithm.

Устройство для изготовления трехмерных прототипов включает в себя микроконтроллерный блок управления 1, устройство подачи полимера 2, устройство позиционирования в трехмерных координатах 3, нагревательную платформу 4, на которой осуществляется построение трехмерных прототипов, вентилируемую термокамеру 5.A device for the manufacture of three-dimensional prototypes includes a microcontroller control unit 1, a polymer supply device 2, a positioning device in three-dimensional coordinates 3, a heating platform 4, on which three-dimensional prototypes are constructed, and a ventilated heat chamber 5.

Устройство для изготовления трехмерных прототипов (фиг. 1) работает следующим образом. В микроконтроллерный блок управления 1 загружается программный комплекс устройства для изготовления трехмерных прототипов, в соответствии с которым устройство трехмерного позиционирования 3 перемещает нагревательную платформу 4, на которой осуществляется построение полимерных трехмерных прототипов. Построение трехмерных прототипов осуществляется путем подачи раствора полимера через устройство подачи полимерного материала 2.A device for the manufacture of three-dimensional prototypes (Fig. 1) works as follows. In the microcontroller control unit 1, the software package of the device for manufacturing three-dimensional prototypes is loaded, according to which the three-dimensional positioning device 3 moves the heating platform 4, on which the construction of polymer three-dimensional prototypes is carried out. The construction of three-dimensional prototypes is carried out by supplying a polymer solution through a polymer material supply device 2.

Устройство подачи полимерного материала (фиг. 2) включает в себя: линейный плунжерный экструдер 6 с поршнем 6а и материальным цилиндром 6б, емкости для растворов полимеров 7, термостатируемые трубки 8, нагревательный блок 9, печатную головку 10, систему клапанов 11.The polymer material supply device (Fig. 2) includes: a linear plunger extruder 6 with a piston 6a and a material cylinder 6b, containers for polymer solutions 7, thermostatic tubes 8, a heating unit 9, a print head 10, and a valve system 11.

Устройство подачи полимерного материала работает следующим образом: при движении поршня 6а плунжерного экструдера 6 от верхнего положения в нижнее происходит заполнение раствором полимера материального цилиндра 66 плунжерного экструдера 6 из емкости для растворов полимеров 7 по термостатируемым трубкам 8. В процессе построения трехмерных прототипов происходит программируемое движение поршня 6а из нижнего положения в верхнее и подача раствора полимера по термостатируемым трубкам 8 в нагревательный блок 9 и печатную головку 10. Устройство подачи полимерного материала оснащена системой клапанов 11 позволяющих, в процессе построения трехмерных прототипов, программно менять емкость для растворов полимеров 7.The polymer material supply device works as follows: when the piston 6a of the plunger extruder 6 moves from the upper position to the lower, the material cylinder 66 of the plunger extruder 6 is filled with the polymer solution from the container for polymer solutions 7 through thermostatic tubes 8. In the process of constructing three-dimensional prototypes, the programmed piston movement 6a from the lower position to the upper and the polymer solution is supplied through thermostatically controlled tubes 8 to the heating unit 9 and the print head 10. Device supply of polymer material is equipped with a valve system 11 allowing, in the process of building three-dimensional prototypes, programmatically change the capacity for polymer solutions 7.

Алгоритм генерирования G-кода в программной среде протекает следующим образом. В специально разработанную программную оболочку загружается 3D модель, для которой задаются условия создания трехмерного прототипа, геометрические характеристики трехмерного прототипа и на основе базы данных свойств растворов полимеров выбирается тип раствора полимера. В случае необходимости построения трехмерного прототипа из различных растворов полимеров задаются дополнительные параметры переключения емкостей для подачи растворов полимеров. Далее в соответствии с заданными условиями генерируется G-код, учитывающий уменьшение наложенного полимерного слоя в результате испарения растворителя, который передается в микроконтроллерный блок управления.The algorithm for generating G-code in a software environment proceeds as follows. A 3D model is loaded into a specially designed software shell, for which the conditions for creating a three-dimensional prototype, the geometric characteristics of the three-dimensional prototype are specified, and the type of polymer solution is selected on the basis of the database of properties of polymer solutions. If it is necessary to build a three-dimensional prototype from various polymer solutions, additional parameters for switching capacities for supplying polymer solutions are set. Further, in accordance with the specified conditions, a G-code is generated that takes into account the reduction of the applied polymer layer as a result of evaporation of the solvent, which is transmitted to the microcontroller control unit.

Таким образом, устройство трехмерного прототипирования содержит, микроконтроллерный блок управления 1, устройство позиционирования в трехмерных координатах 3, нагревательную платформу 4, вентилируемую термокамеру 5 которая содержит специальное устройство подачи раствора полимера 2. Специальное устройство подачи раствора полимера 2 включает в себя линейный плунжерный экструдер 6, емкости для растворов полимеров 7, термостатируемые трубки 8, нагревательный блок 9, печатную головку 10, систему клапанов 11. Устройство подачи раствора полимера 2 позволяет использовать в качестве полимерного материала для создания трехмерных прототипов раствор полимера и позволяет осуществлять построения трехмерных прототипов с использованием низкоиндексных полимерных композитов и исключить из процесса создания полимерных трехмерных прототипов полимерные филаменты.Thus, the three-dimensional prototyping device comprises, a microcontroller control unit 1, a three-dimensional positioning device 3, a heating platform 4, a ventilated heat chamber 5 which contains a special polymer solution supply device 2. The special polymer solution supply device 2 includes a linear plunger extruder 6, containers for polymer solutions 7, thermostatic tubes 8, heating unit 9, printhead 10, valve system 11. Polymer solution supply device 2 allows the use of a polymer solution as a polymeric material for creating three-dimensional prototypes and allows the construction of three-dimensional prototypes using low-index polymer composites and excluding polymer filaments from the process of creating three-dimensional polymeric prototypes.

По сравнению с наиболее близким аналогом, использование предлагаемого устройства для изготовления трехмерных прототипов позволяет осуществлять построение трехмерных прототипов с использованием низкоиндексных полимерных композитов и исключить из процесса построения трехмерных прототипов полимерные филаменты.Compared with the closest analogue, the use of the proposed device for the manufacture of three-dimensional prototypes allows the construction of three-dimensional prototypes using low-index polymer composites and exclude polymer filaments from the process of constructing three-dimensional prototypes.

Claims (1)

Устройство для изготовления трехмерных прототипов, содержащее микроконтроллерный блок управления, соединенный с устройством позиционирования в трехмерных координатах, связанным с нагревательной платформой, вентилируемую камеру, отличающееся тем, что вентилируемая камера содержит устройство подачи раствора полимера, включающее емкости для растворов полимеров, соединенные с линейным плунжерным экструдером, связанным посредством термостатируемых трубок с нагревательным блоком и печатной головкой, систему клапанов, обеспечивающих возможность программно менять емкости для растворов полимеров.A device for manufacturing three-dimensional prototypes containing a microcontroller control unit connected to a three-dimensional positioning device associated with a heating platform, a ventilated chamber, characterized in that the ventilated chamber contains a polymer solution supply device, including containers for polymer solutions connected to a linear plunger extruder connected by means of thermostatically controlled tubes with a heating block and a print head, a system of valves providing the ability to programmatically change capacities for polymer solutions.
RU2017101738U 2017-01-19 2017-01-19 Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions RU173439U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101738U RU173439U1 (en) 2017-01-19 2017-01-19 Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101738U RU173439U1 (en) 2017-01-19 2017-01-19 Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU173439U1 true RU173439U1 (en) 2017-08-28

Family

ID=59798341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017101738U RU173439U1 (en) 2017-01-19 2017-01-19 Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU173439U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706322C1 (en) * 2017-09-27 2019-11-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5788888A (en) * 1993-04-30 1998-08-04 The Dow Chemical Company Three-dimensional articles of lyotropic polymers and methods for the preparation
RU2370367C1 (en) * 2006-05-18 2009-10-20 Эос Гмбх Электро Оптикал Системс Method and device to produce 3d object from powder-like material in layer-by-layer procedure
US20090295032A1 (en) * 2007-03-14 2009-12-03 Stratasys, Inc. Method of building three-dimensional object with modified ABS materials
US9315043B2 (en) * 2013-07-31 2016-04-19 Organovo, Inc. Automated devices, systems, and methods for the fabrication of tissue

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5788888A (en) * 1993-04-30 1998-08-04 The Dow Chemical Company Three-dimensional articles of lyotropic polymers and methods for the preparation
RU2370367C1 (en) * 2006-05-18 2009-10-20 Эос Гмбх Электро Оптикал Системс Method and device to produce 3d object from powder-like material in layer-by-layer procedure
US20090295032A1 (en) * 2007-03-14 2009-12-03 Stratasys, Inc. Method of building three-dimensional object with modified ABS materials
US9315043B2 (en) * 2013-07-31 2016-04-19 Organovo, Inc. Automated devices, systems, and methods for the fabrication of tissue

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706322C1 (en) * 2017-09-27 2019-11-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10836090B2 (en) Three-dimensional fabrication with cavity filling
EP3395540B1 (en) Three-dimensional modeling apparatus and three-dimensional modeling method
US10583604B2 (en) 3D printer
US10807307B2 (en) Method of printing with a 3D jet printer
KR101639717B1 (en) 3D printer using thermoelectric element
US20160347000A1 (en) Pellet-Based Fused Deposition Modeling 3-D Print Process for Production Manufacturing
US9527245B2 (en) Method of 3D printing
RU173439U1 (en) Device for the manufacture of three-dimensional prototypes using polymer solutions
KR101978996B1 (en) A 3D Printer For Minimum Support
JP2016221556A5 (en)
KR20190031959A (en) Extruder for 3d printer
CN102762355B (en) In an injection molding machine, a method of controlling a melt accumulator
KR101642856B1 (en) Powder mixture extrusion device and method for 3D printing
US20190184629A1 (en) 3D Printed Footwear Sole with Reinforced Holes for Securing An Upper
KR20190130474A (en) Method for operating a multi-nozzle extruder using zig-zag patterns that provide improved structural integrity
KR101966829B1 (en) Resin temperature maintenance device of 3D printer
US20210394443A1 (en) Additive manufacturing systems
RU2706322C1 (en) Device for production of polymer cross-linked three-dimensional prototypes
KR101668832B1 (en) Powder mixture extrusion device and method for 3D printing
CN102470596A (en) Method for controlling multiple shooting pots
KR20190036838A (en) Three-dimensional object
ES1230889U (en) Portable electromechanical device for additive manufacturing of three-dimensional objects applicable in footwear or clothing. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
CN106313532A (en) 3D printer printing head
US20220176637A1 (en) Method and apparatus for the sequential additive manufacturing of continuous material transitions in composite layers
KR20220075939A (en) 3d printing device and method using support material containing a crosslinking agent

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180120