RU177332U1 - 3D PRINTER BLOCK - Google Patents

3D PRINTER BLOCK Download PDF

Info

Publication number
RU177332U1
RU177332U1 RU2017118033U RU2017118033U RU177332U1 RU 177332 U1 RU177332 U1 RU 177332U1 RU 2017118033 U RU2017118033 U RU 2017118033U RU 2017118033 U RU2017118033 U RU 2017118033U RU 177332 U1 RU177332 U1 RU 177332U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
printing
print
head
printing unit
contour
Prior art date
Application number
RU2017118033U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Александрович Адушев
Леонид Павлович Павлов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Центр аддитивных технологий"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Центр аддитивных технологий" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Центр аддитивных технологий"
Priority to RU2017118033U priority Critical patent/RU177332U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU177332U1 publication Critical patent/RU177332U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed

Abstract

Полезная модель относится к области аддитивных технологий и может быть использована в 3D-принтерах для применения в авиационной, ракетно-космической технике, медицине, автомобилестроении и других отраслях промышленности. Печатающий блок 3D-принтера содержит печатающую головку, насос и емкость для хранения рабочего материала, которые соединены между собой посредством шлангов, причем на выходе насоса установлен перепускной клапан, соединенный шлангом с емкостью для хранения рабочего материала, при этом печатающая головка содержит контурную головку и печатающий узел, расположенные на одной оси. Полезная модель позволяет повысить скорость печати при сохранении точности печати. 5 ил.The utility model relates to the field of additive technologies and can be used in 3D printers for use in aviation, rocket and space technology, medicine, the automotive industry and other industries. The printing unit of the 3D printer contains a print head, a pump and a container for storing working material, which are interconnected by means of hoses, and a bypass valve is installed at the pump outlet, connected by a hose to a container for storing working material, while the print head contains a contour head and a print node located on one axis. The utility model allows you to increase print speed while maintaining print accuracy. 5 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к области аддитивных технологий и может быть использована в 3D-принтерах для применения в авиационной, ракетно-космической технике, медицине, автомобилестроении и других отраслях промышленности.The utility model relates to the field of additive technologies and can be used in 3D printers for use in aviation, rocket and space technology, medicine, the automotive industry and other industries.

Уровень техникиState of the art

На данный момент для печати моделей струйным методом используются дорогостоящие печатающие головки, данная технология носит название MultiJet Printing (MJP). С использованием данной технологии работают принтеры типа S-Max, PolyJet. Суть данной технологии заключается в избирательном нанесении материала с помощью печатающей головки. Данный способ производителен и точен. Точность получаемых моделей соответствует разрешению печатающей головки. В один проход запечатывается полоса, равная ширине печати головки со скоростью до 150 мм/с. Недостатком данного способа является ограниченный спектр используемых материалов. Материал для печати должен подходить для использования в данной головке по множеству параметров. Важнейшими являются вязкость жидкости, отсутствие различных включений, также материал, используемый для печати, не должен быть слишком агрессивным, чтобы не вывести печатающую головку из строя. Еще одним из недостатков является дороговизна самих печатающих головок и рабочего материала.At the moment, expensive printheads are used to print models using the inkjet method, this technology is called MultiJet Printing (MJP). Using this technology, printers of the S-Max, PolyJet type work. The essence of this technology is the selective application of material using a print head. This method is productive and accurate. The accuracy of the resulting models corresponds to the resolution of the print head. A strip equal to the width of the print head at a speed of up to 150 mm / s is sealed in one pass. The disadvantage of this method is the limited range of materials used. The print media should be suitable for use in this head in many ways. The most important are the viscosity of the liquid, the absence of various inclusions, and the material used for printing should not be too aggressive so as not to damage the print head. Another disadvantage is the high cost of the printheads themselves and the working material.

Еще один метод струйной 3D-печати - это выдавливание расплавленного пластика через сопло, данная технология носит название Fused Filament. Данная технология используется в принтерах RepRap и т.д. Преимущества данной технологии заключаются в дешевизне, так как в качестве рабочего материала используется пластиковая нить и простота печатающего узла, который состоит из нагревательного элемента, подающего механизма и сопла.Another method of inkjet 3D printing is the extrusion of molten plastic through a nozzle, this technology is called Fused Filament. This technology is used in RepRap printers, etc. The advantages of this technology are its cheapness, since plastic thread and the simplicity of the printing unit, which consists of a heating element, a feed mechanism and a nozzle, are used as the working material.

Недостаток данного способа в низкой скорости печати, материал выдавливается только через одно сопло, также скорость нанесения материала ограничена скоростью подачи рабочего материала, так как пластиковую нить необходимо предварительно расплавить.The disadvantage of this method is the low printing speed, the material is squeezed out through only one nozzle, and the application rate of the material is limited by the feed rate of the working material, since the plastic thread must be previously melted.

Из уровня техники известна система аддитивного изготовления трехмерного объекта (см. WO 2012143923, МПК В29С 67/00, опубл. 26.10.2012), содержащая первую дозирующую головку, выполненную с возможностью растрового сканирования и выдачи первой композиции строительного материала, вторую дозирующую головку, выполненную с возможностью векторного сканирования и выдачи второй композиции строительного материала, а также контроллер для управления первой и второй головками. Данный метод 3D-печати предназначен в первую очередь для печати электронных плат путем нанесения токопроводящих чернил на поверхность диэлектрического материала. Принцип нанесения чернил заключается в том, что подача материала осуществляется путем избирательного осаждения капель материала через пьезоэлектрическую головку. Данный метод не отличается от струйной печати, единственная разница в том, что для печати конкретным материалом используется отдельная печатающая головка. Метод печати с помощью пьезоэлектрического принципа чувствителен к используемым жидкостям для печати и возможность использования широкой номенклатуры рабочего материала ограничена. В предлагаемой нами печатающей головке диапазон используемых материалов значительно увеличен, в частности возможна печать фурановыми смолами и более вязкими жидкостями. Метод пьезоэлектрической печати использует сложные и дорогие в конструкции печатающие головки, которые требуют особых условий работы и регулярного обслуживания. Наша печатающая головка имеет меньшую стоимость, не требует использования дорогостоящего обслуживания, легко ремонтируется.The prior art system for the additive manufacturing of a three-dimensional object (see WO 2012143923, IPC ВСС 67/00, publ. 10.26.2012), containing the first metering head, configured to scan images and issue the first composition of the building material, the second metering head, made with the possibility of vector scanning and issuing a second composition of building material, as well as a controller for controlling the first and second heads. This 3D printing method is primarily intended for printing electronic circuit boards by applying conductive ink to the surface of a dielectric material. The principle of applying ink is that the supply of material is carried out by selective deposition of droplets of material through a piezoelectric head. This method does not differ from inkjet printing, the only difference is that a separate printhead is used for printing specific materials. The printing method using the piezoelectric principle is sensitive to the used printing fluids and the ability to use a wide range of working materials is limited. In the printhead we offer, the range of materials used is significantly increased, in particular, printing with furan resins and more viscous liquids is possible. The piezoelectric printing method uses complex and expensive printheads in design that require special working conditions and regular maintenance. Our printhead has a lower cost, does not require the use of expensive maintenance, and is easy to repair.

Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип, является способ 3D-печати (см. заявка CN 106493939, МПК В29С 64/122, опубл. 22.12.2016), заключающийся в нанесении первого слоя распылительной головкой с последующим нанесением периферийного слоя при помощи периферийной головки. Данный метод печати использует два принципа печати, совмещенные в одном 3D-принтере. Вначале наносится материал по принципу FDM печати, наносится расплавленный пластик. Затем с помощью струйных распылительных головок наносится жидкий материал. Данный метод реализует мультипечать, т.е. печать различными материалами. Предложенный нами печатающий блок печатает одним материалом, однако для повышения точности и скорости печати используются два вида печатающих устройств, контурная головка и заливочный узел. Контурная головка реализует векторную печать границы изделия, а заливочный узел заполняет внутреннее пространство сечения модели рабочим материалом с меньшей точностью, но с более высокой скоростью. Однако точность печати получаемых изделий определяется контурной головкой. По сути предложенный нами печатающий блок и выбранный прототип реализуют различные методы печати. Метод печати по прототипу реализует метод мультипечати, предложенный нами печатающий блок направлен на печать одним материалом без использования струйных печатающих головок.The closest analogue selected for the prototype is the 3D printing method (see application CN 106493939, IPC В29С 64/122, publ. 12/22/2016), which consists in applying the first layer with a spray head and then applying the peripheral layer using a peripheral head. This printing method uses two printing principles that are combined in one 3D printer. First, the material is applied according to the principle of FDM printing, and molten plastic is applied. Then, liquid material is applied using inkjet spray heads. This method implements multi-printing, i.e. printing with various materials. Our proposed printing unit prints with one material, however, to increase the accuracy and speed of printing, two types of printing devices are used, a contour head and a filling unit. The contour head implements vector printing of the product border, and the casting unit fills the internal space of the model section with working material with less accuracy, but with a higher speed. However, the print accuracy of the resulting products is determined by the contour head. In fact, our proposed printing unit and the selected prototype implement various printing methods. The printing method of the prototype implements the multi-printing method, our proposed printing unit is aimed at printing with one material without the use of inkjet printheads.

В прототипе отсутствуют распылительные головки, которые способны заливать сечение модели с высокой скоростью, таким образом, предложенный нами метод позволяет печатать значительно быстрее без ухудшения качества.In the prototype there are no spray heads that are able to fill the section of the model with high speed, thus, our method allows us to print much faster without compromising quality.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Задачей полезной модели является замена промышленной печатающей головки на печатающий узел для печати 3D-моделей струйным методом.The objective of the utility model is to replace the industrial print head with a print unit for printing 3D models by the inkjet method.

Техническим результатом является повышение скорости печати.The technical result is an increase in print speed.

Технический результат достигается за счет печатающего блока 3D-принтера, содержащего печатающую головку, насос и емкость для хранения рабочего материала, которые соединены между собой посредством шлангов, причем на выходе насоса установлен перепускной клапан, соединенный шлангом с емкостью для хранения рабочего материала, при этом печатающая головка содержит контурную головку и печатающий узел, расположенные на одной оси.The technical result is achieved due to the printing unit of a 3D printer containing a print head, a pump and a container for storing working material, which are interconnected by hoses, moreover, an overflow valve is installed at the pump outlet, connected by a hose to a container for storing working material, while printing the head contains a contour head and a printing unit located on the same axis.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - схема печатающего блока.FIG. 1 is a diagram of a printing unit.

Фиг. 2 - общий вид печатающего блока на 3D-принтере.FIG. 2 is a general view of a printing unit on a 3D printer.

Фиг. 3 - вид сверху. Нанесение границы модели контурным соплом.FIG. 3 is a plan view. Drawing a model border with a contour nozzle.

Фиг. 4 - вид сбоку. Фронт распыла из печатающего узла.FIG. 4 is a side view. Front sprayed from the print site.

Фиг. 5 - схема заливки контура печатающим узлом. Вид сверху.FIG. 5 is a diagram of filling the circuit with a printing unit. View from above.

На чертежах обозначены следующие позиции:The following positions are indicated in the drawings:

1 - контурная головка; 2 - печатающий узел; 3 - система шлангов; 4 - насос; 5 - перепускной клапан; 6 - емкость для хранения рабочего материала; 7 - фронт распыла сопел печатающего узла; 8 - запечатанная область после первого прохода печатающего узла; 9 - второй проход печатающего узла; 10 – контур, сформированный контурным соплом.1 - contour head; 2 - printing unit; 3 - hose system; 4 - pump; 5 - bypass valve; 6 - capacity for storing working material; 7 - front spray nozzles of the printing unit; 8 - sealed area after the first pass of the printing unit; 9 - the second passage of the printing unit; 10 is a contour formed by a contour nozzle.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Основная техническая задача состоит в замене промышленной печатающей головки на печатающий узел. Замена вызвана определенными недостатками, описанными в недостатках аналогов. Данное техническое решение позволяет осуществлять 3D-печать струйным методом без использования промышленных печатающих головок с повышенной скоростью и качеством печати, а также позволяет расширить спектр применяемых для печати материалов.The main technical task is to replace the industrial printhead with a print unit. Replacement caused by certain disadvantages described in the disadvantages of analogues. This technical solution allows for 3D inkjet printing without the use of industrial printheads with increased speed and print quality, and also allows you to expand the range of materials used for printing.

На Фиг. 1 представлена схема печатающего блока. В конструкции печатающего блока используется насос (4) для подачи рабочего материала из емкости (6) для хранения рабочего материала к соплам струйной печатающей головки. Насос (4) создает необходимое (заданное) давление в системе. Перепускной клапан (5) установлен на выходе насоса (4) и служит для слива рабочего материала обратно в емкость (6), если давление превышает заданную границу. В качестве рабочего материала может быть использована фурановая, фотополимерная или эпоксидная смола. На выходе насоса (4) за перепускным клапаном (5) установлена струйная печатающая головка, которая содержит контурную головку (1) и печатающий узел (2), расположенные на одной оси. Все элементы печатающего блока соединены между собой шлангами (3), по которым подается рабочий материал от емкости (6) через насос (4) к печатающему узлу (2) и контурной головке (1). Печатающий узел (2) состоит из ряда электромагнитных клапанов с установленными на них соплами, которые позволяют заливать рабочее поле не точечно, а на большей площади. Контурная головка (1) представляет собой электромагнитный клапан с установленным на нем соплом, однако в отличие от печатающего узла на нее устанавливается узконаправленное сопло. Контурная головка (1) осуществляет подачу рабочего материала через одно сопло и предназначена для «отрисовки» границы модели заданной толщины. Управление печатающим узлом (2) и контурной головкой (1) осуществляется с помощью микроконтроллера. Печатающий блок в отличие от контурного сопла позволяет заливать рабочее поле не точечно, а на большей площади.In FIG. 1 shows a diagram of a printing unit. In the design of the printing unit, a pump (4) is used to supply the working material from the tank (6) for storing the working material to the nozzles of the inkjet print head. The pump (4) creates the necessary (set) pressure in the system. The bypass valve (5) is installed at the outlet of the pump (4) and serves to drain the working material back into the tank (6) if the pressure exceeds a predetermined limit. Furan, photopolymer or epoxy can be used as a working material. At the pump outlet (4) behind the bypass valve (5), an inkjet print head is installed, which contains a contour head (1) and a print unit (2) located on the same axis. All elements of the printing unit are interconnected by hoses (3), through which the working material is supplied from the tank (6) through the pump (4) to the printing unit (2) and the contour head (1). The printing unit (2) consists of a series of solenoid valves with nozzles installed on them, which allow filling the working field not pointwise, but over a larger area. The contour head (1) is an electromagnetic valve with a nozzle installed on it, however, unlike the printing unit, a narrowly directed nozzle is installed on it. The contour head (1) feeds the working material through one nozzle and is designed to “draw” the model boundary of a given thickness. The control of the printing unit (2) and the contour head (1) is carried out using a microcontroller. The printing unit, unlike the contour nozzle, allows you to fill the working field not pointwise, but over a larger area.

Печатающий блок работает следующим образом.The printing unit operates as follows.

В начале, контурная головка (1) наносит рабочий материал по контуру сечения изготавливаемой модели, в зависимости от настроек печати можно выбрать толщину контура (на фиг. 3 изображено нанесение границы модели контурным соплом.). Толщина контура зависит от разрешения сопла контурной головки (1). После построения границы печатаемой модели, печатающий узел (2) проходит над поверхностью рабочего стола и заливает незакрашенные области модели (на фиг. 4 и фиг. 5 представлен факел распыла печатающим узлом и схема закраски контура модели). Предварительное нанесение контура модели необходимо, так как печатающий узел состоит из ряда сопел и обладает низким разрешением печати. Используя непосредственно печатающий узел (2) невозможно напечатать точное сечение модели. Таким образом, печать состоит из двух этапов: 1 - построение границы сечения с помощью контурного сопла; 2 - заливка внутреннего пространства модели с помощью печатающего узла. Контур формируется для каждого нового слоя в соответствии с текущим сечением.At the beginning, the contour head (1) applies the working material along the contour of the section of the manufactured model, depending on the print settings, you can choose the thickness of the contour (Fig. 3 shows the drawing of the model border by the contour nozzle.). The thickness of the contour depends on the resolution of the nozzle of the contour head (1). After constructing the border of the printed model, the printing unit (2) passes over the surface of the desktop and fills in the unpainted areas of the model (Fig. 4 and Fig. 5 show the spray torch by the printing unit and the outline painting scheme). A preliminary drawing of the outline of the model is necessary, since the printing unit consists of a number of nozzles and has a low print resolution. Using the direct printing unit (2), it is not possible to print an exact section of the model. Thus, printing consists of two stages: 1 - construction of the section border using a contour nozzle; 2 - filling the internal space of the model using the print node. A contour is formed for each new layer in accordance with the current section.

Печатающий узел (2) и контурная головка (1) расположены на подвижной портальной балке и могут перемещаться по двум координатам X и Y.The printing unit (2) and the contour head (1) are located on the movable portal beam and can move along two coordinates X and Y.

Печать модели осуществляется с помощью печатающего узла, имеющего иной принцип работы, чем традиционные печатающие головки.Printing of the model is carried out using a printing unit having a different principle of operation than traditional printheads.

Печать осуществляется следующим образом.Printing is as follows.

Рабочая жидкость подается насосом к печатающему узлу и контурной головке по системе трубопроводов (шлангов). Для создания необходимого для работы давления в системе предусмотрен перепускной клапан, который сбрасывает часть рабочей жидкости обратно в емкость хранения рабочего материала при превышении давления. Сам процесс печати состоит из двух этапов.The working fluid is pumped to the print unit and the contour head through a piping system (hoses). To create the pressure necessary for the operation, a bypass valve is provided in the system, which dumps part of the working fluid back into the storage capacity of the working material when pressure is exceeded. The printing process itself consists of two stages.

1. Контурным соплом наносится рабочая жидкость по контуру сечения модели.1. A contour nozzle is applied to the working fluid along the contour of the section of the model.

2. Печатающий блок заливает внутреннее пространство построенного контура на первом этапе печати.2. The printing unit fills the internal space of the constructed circuit at the first printing stage.

Таким образом, слой за слоем печатаются все сечения модели.Thus, layer by layer all sections of the model are printed.

Все признаки формулы полезной модели является неотъемлемой частью печатающего блока, которые направлены на достижение поставленной задачи и технического результата.All the features of the utility model formula is an integral part of the printing unit, which are aimed at achieving the task and technical result.

Claims (1)

Печатающий блок 3D-принтера, содержащий печатающую головку, насос и емкость для хранения рабочего материала, которые соединены между собой посредством шлангов, отличающийся тем, что на выходе насоса установлен перепускной клапан, соединенный шлангом с емкостью для хранения рабочего материала, при этом печатающая головка содержит контурную головку и печатающий узел, расположенные на одной оси.A 3D printer printing unit comprising a print head, a pump and a storage container for working material, which are interconnected by hoses, characterized in that a bypass valve is installed at the pump outlet, connected by a hose to a storage container for the working material, the print head comprising a contour head and a printing unit located on the same axis.
RU2017118033U 2017-05-31 2017-05-31 3D PRINTER BLOCK RU177332U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118033U RU177332U1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 3D PRINTER BLOCK

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017118033U RU177332U1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 3D PRINTER BLOCK

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU177332U1 true RU177332U1 (en) 2018-02-15

Family

ID=61227351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017118033U RU177332U1 (en) 2017-05-31 2017-05-31 3D PRINTER BLOCK

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU177332U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259962B1 (en) * 1999-03-01 2001-07-10 Objet Geometries Ltd. Apparatus and method for three dimensional model printing
WO2012143923A2 (en) * 2011-04-17 2012-10-26 Objet Ltd. System and method for additive manufacturing of an object
CN106493939A (en) * 2016-12-22 2017-03-15 青岛理工大学 The 3D printing method of embedded electronic product and 3D printer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259962B1 (en) * 1999-03-01 2001-07-10 Objet Geometries Ltd. Apparatus and method for three dimensional model printing
WO2012143923A2 (en) * 2011-04-17 2012-10-26 Objet Ltd. System and method for additive manufacturing of an object
CN106493939A (en) * 2016-12-22 2017-03-15 青岛理工大学 The 3D printing method of embedded electronic product and 3D printer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4545748B2 (en) Method and system for creating an object using solid freeform manufacturing
CN103817942B (en) Digital material 3D printhead
CN103182840B (en) Micro injector type multi-spray-head three-dimensional printing machine
WO2017101753A1 (en) Cleaning and moisturising device of spray nozzle
JP6992305B2 (en) Liquid discharge device
JP2018006747A5 (en)
JP7064168B2 (en) Device that discharges liquid
JP2007021760A (en) Forming apparatus of thin film
JP2020023177A (en) Liquid discharge head, head unit, liquid discharge device, and liquid discharge method
RU177332U1 (en) 3D PRINTER BLOCK
JP5856332B1 (en) Micro fluid discharge method and micro fluid dispenser
EP3972845A1 (en) Piezoelectric droplet deposition apparatus optimised for high viscosity fluids, and methods and control system therefor
US10518529B2 (en) Liquid discharge device
US10399336B2 (en) Liquid ejecting apparatus having outflow passage resistance changing member and liquid ejection method thereof
WO2017064665A1 (en) Supply system for an inkjet printer
WO2016107493A1 (en) High-speed print head for 3d printer
US20110221838A1 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
CN106945264B (en) Linear array jet type FDM three-dimensional printing nozzle and printing method
CN103085493B (en) Liquid discharge device and liquid circulation method
JP6838443B2 (en) Liquid level detection device, liquid coating device and liquid discharge device
CN105128529A (en) Improved ink jet mechanism
Rahmati et al. Perusing piezoelectric head performance in a new 3-D printing design
US11400721B2 (en) Wiping a print head
CN220198956U (en) Print head of plane drawing device
CN100453321C (en) Drop ejection assembly

Legal Events

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

Effective date: 20190601