RU193473U1 - Установка для аддитивного изготовления трехмерного изделия - Google Patents
Установка для аддитивного изготовления трехмерного изделия Download PDFInfo
- Publication number
- RU193473U1 RU193473U1 RU2019102621U RU2019102621U RU193473U1 RU 193473 U1 RU193473 U1 RU 193473U1 RU 2019102621 U RU2019102621 U RU 2019102621U RU 2019102621 U RU2019102621 U RU 2019102621U RU 193473 U1 RU193473 U1 RU 193473U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- construction
- boundary layers
- zone
- base material
- space
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к технологии аддитивного изготовления изделий с использованием лазерного излучения.Сущность технического решения заключается в том, что в установку для аддитивного изготовления трехмерного изделия, содержащую конструкционную опору для поддержания изделия во время построения, выполненную в виде платформы, размещенной в герметичной камере с возможностью поворота вокруг ее вертикальной оси и движения вдоль нее с помощью установленного на силовой раме позиционера, узел подачи базового материала в зону построения граничных слоев, имеющий возможность движения вдоль горизонтальной оси, вращения вокруг его вертикальной оси и поворота вокруг продольной оси этого узла, и лазерный узел, закрепленный на узле подачи базового материала, введен закрепленный на опоре силовой рамы узел подачи в пространство зоны построения граничных слоев быстроотверждаемого жидкого состава, адгезионного к материалу граничных слоев.Узел подачи в пространство зоны построения граничных слоев быстроотверждаемого жидкого состава выполнен в виде герметичных баллонов для компонентов состава с трубками для их подачи в смеситель, компрессора со шлангами для нагнетания давления в упомянутых баллонах, смесителя состоящего из шприца по числу компонентов со смесительным шнеком для подачи состава в заполняемое пространство зоны построения, механизма перемещения каретки заполнения межграничного пространства с упомянутым шприцом для перемещения смесителя при изменении расстояния от зоны построения до оси вращения платформы и закрепленного на упомянутых трубках механизма регулирования количества подаваемого состава.В качестве быстроотверждаемого жидкого состава, адгезионного к материалу граничных слоев, использован, по меньшей мере, двухкомпонентный отверждаемый состав на основе эпоксидных смол или полиуретанов.В установку введены, по меньшей мере, один дополнительный узел подачи базового материала в зону построения граничных слоев и соответствующий, закрепленный на нем лазерный узел, а узел подачи в пространство зоны построения граничных слоев быстроотверждаемого жидкого состава расположен между узлами подачи базового материала.Полезной моделью обеспечивается достижение технического результата, который заключается в обеспечении непрерывности одновременного заполнения полости изделия между граничными слоями с их свариванием и исключения технологического искажения формы изделия.
Description
Полезная модель относится к технологии аддитивного изготовления изделий с использованием лазерного излучения.
Аддитивное производство включает в себя процессы, направленные на формирование объектов последовательным добавлением материалов, в отличие от традиционных «субтрактивных» методов, применяющихся в машинной обработке и подразумевающих удаление лишней массы (резка, фрезерование, сверление и т.д.).
Известно, что 3D-принтер для изготовления изделий - это специальное устройство, которое дает возможность создавать, в том числе и металлические изделия, путем последовательного нанесения тонких слоев базового материала на заготовку или специальную подложку. Базовая последовательность операций следующая:
- при помощи компьютера, сканера и специального программного обеспечения создается виртуальная модель в трех плоскостях, разделенная на цифровые слои.
- физическое формирование изделия путем послойного нанесения расплавленного или спекаемого металла (или неметалла).
Известен патент RU (11) 2574536, МПК B22F 3/105, B22F 5/04, B23K 26/34, С23С 26/00, F01D 9/02, публикация: 27.05.2015. Техническое решение относится к способу изготовления трехмерной металлической детали, включающему стадии, на которых последовательно наращивают указанную деталь из металлического базового материала с помощью процесса аддитивного изготовления путем сканирования энергетического луча, при этом создают контролируемую ориентацию зерен в направлении Z, перпендикулярном плоскости X-Y детали, и направлении в плоскости X-Y детали, причем ориентацию зерен в плоскости X-Y детали создают путем сканирования энергетического луча в соответствии с профилем ее сечения или условиями локальной нагрузки на деталь, при этом регулирование ориентации зерен в плоскости X-Y детали достигается проведением траекторий движения сканера в последовательных слоях попеременно, параллельно и перпендикулярно направлению, соответствующему наименьшему значению модуля Юнга в детали.
Разнонаправленное сканирование (плавление) слоев порошка не влияет на пористость изделия, шероховатость и квалитет его поверхности, а также энергетические и временные параметры технологии, поэтому недостатками этого технического решения являются не высокая точность и чистота поверхности изделий в особенности сложной конфигурации, в том, числе с сетчатой, ячеистой или сотовой внутренней структурой.
Эти недостатки в значительной степени устранены в принимаемом за прототип патенте RU 2674588 С2 (МПК, B23K 31/00, B23K 26/342, B23K 37/02, публикация 25.10.2018). Техническое решение относится к способу аддитивного изготовления трехмерного изделия и установке для его осуществления. Создают трехмерную модель указанного изделия, разделенную послойно на расчетные сечения для последующего управления процессом послойного плавления лазерным лучом базового материала в виде двух проволок разной тугоплавкости и диаметров. Сначала формируют граничные слои изделия послойным свариванием лазерным лучом более тугоплавкой проволоки и затем заполняют пространство между граничными слоями послойным плавлением лазерным лучом менее тугоплавкой проволоки. Установка содержит конструкционную опору для поддержания изделия во время построения, узел подачи базового материала в зону построения и лазерный узел. Упомянутая конструкционная опора выполнена в виде платформы с возможностью поворота вокруг ее вертикальной оси и движения вдоль нее с помощью позиционера. Узел подачи базового материала состоит из устройства подачи более тугоплавкой проволоки, имеющего возможность движения вдоль двух взаимно перпендикулярных горизонтальных осей, вращения вокруг его вертикальной оси и поворота вокруг продольной оси этого устройства, а также устройства подачи менее тугоплавкой проволоки, имеющего возможность движения вдоль двух взаимно перпендикулярных горизонтальных осей и вращения вокруг его вертикальной оси. Лазерный узел состоит из двух лазерных оптических головок, закрепленных, соответственно, на устройстве подачи более тугоплавкой проволоки и на устройстве подачи менее тугоплавкой проволоки. Технический результат заключается в повышении точности и чистоты поверхности изделий сложной конфигурации, изготовленных посредством аддитивной технологии.
Недостатком установки является недостаточная надежность обеспечения непрерывности процесса аддитивного изготовления трехмерного изделия, особенно при необходимости изменения объема заполнения пространства между граничными слоями в единицу времени и связанная с этим возможность возникновения искажения формы изделия.
Проблема заключается в том, что заполнение полости между граничными слоями необходимо проводить параллельно с процессом сварки этих слоев, так как процесс непрерывен по своей сути (построение граничных слоев невозможно приостановить) и межграничное пространство в готовом изделии герметично замкнуто граничными слоями. Кроме того, стенки полости (граничные слои) тонкие (обычно менее 1 мм) и наращивание их высоты без поддержки нижних слоев может привести к искажениям формы изделия (сверху привариваемая проволока технологически прижимается роликом). Заполнитель полости должен служить поддержкой тонких граничных слоев.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении непрерывности одновременного заполнения полости изделия между граничными слоями с их свариванием и исключения технологического искажения формы изделия.
Указанный технический результат достигается в установке для аддитивного изготовления трехмерного изделия, содержащей конструкционную опору для поддержания изделия во время построения, выполненную в виде платформы, размещенной с возможностью поворота вокруг ее вертикальной оси и движения вдоль этой оси с помощью установленного на силовой раме позиционера, два узла подачи базового материала в зону построения граничных слоев, имеющие возможность движения вдоль горизонтальной оси, вращения вокруг их вертикальных осей и поворота вокруг продольных осей этих узлов, и два лазерных узла, закрепленных на узлах подачи базового материала, тем, что в установку введен закрепленный на опоре силовой рамы узел подачи в пространство зоны построения граничных слоев быстроотверждаемого жидкого состава, адгезионного к материалу граничных слоев, расположенный с возможностью подачи упомянутого состава между узлами подачи базового материала по направлению поворота платформы.
На фиг. 1 показана схема подачи наполнителя в установке для аддитивного изготовления трехмерного изделия.
На фиг. 2 показан общий вид и конструктивная схема механизма перемещения каретки заполнения межграничного пространства.
На фиг. 3 показан общий вид и конструктивная схема механизма регулирования количества подаваемого композитного состава
а) - свободный проход композита по трубкам, б) - полное перекрытие потока.
На фиг. 4 показана схема изготовления изделий с многослойными герметичными стенками методом послойной лазерной сварки (вид сверху и сечения) с двумя узлами подачи базового материала в зону построения граничных слоев и расположением узла подачи быстроотверждаемого жидкого состава между узлами подачи базового материала.
На фиг. 5 представлены примеры изделий с многослойными герметичными стенками: цилиндр и конус (общий вид и разрезы).
Установка (фиг. 1) для аддитивного изготовления трехмерного изделия содержит конструкционную опору 1 для поддержания изделия 2 во время построения, выполненную в виде платформы 3, размещенной с возможностью поворота вокруг ее вертикальной оси и движения вдоль этой оси с помощью установленного на силовой раме 4 позиционера (не показан из прототипа), два узла подачи базового материала 5 в зону построения граничных слоев 6, имеющие возможность движения вдоль горизонтальной оси, вращения вокруг их вертикальных осей и поворота вокруг продольных осей этих узлов, и два лазерных 7 (фиг. 4) узла (не показаны на фиг. 1), закрепленных на узлах подачи базового материала 5,
В установку введен закрепленный на опоре силовой рамы 4 узел подачи 8 в пространство зоны построения граничных слоев 6 быстроотверждаемого жидкого состава, адгезионного к материалу граничных слоев.
Такая совокупность признаков обеспечивает непрерывность одновременного заполнения полости изделия между граничными слоями с их свариванием и позволяет исключить технологическое искажение формы изделия, так как подаваемый в зону построения быстроотверждаемый жидкий состав, адгезионный к материалу граничных слоев, служит поддержкой тонких граничных слоев 6 даже в случае технологического поджима их роликом.
Узел подачи 8 в пространство зоны построения граничных слоев быстроотверждаемого жидкого состава выполнен в виде герметичных баллонов 9 для компонентов состава с трубками 10 для их подачи в смеситель 11, компрессора 12 со шлангами 13 для нагнетания давления в упомянутых баллонах 9, смесителя 11 состоящего из шприца 14 по числу компонентов со смесительным шнеком 15 для подачи состава 15а в заполняемое пространство зоны построения, механизма перемещения 16 каретки заполнения межграничного пространства с упомянутым шприцом 14 для перемещения смесителя 11 при изменении расстояния от зоны построения до оси вращения платформы 3 и закрепленного на упомянутых трубках 10 механизма регулирования 17 количества подаваемого состава.
В качестве быстроотверждаемого жидкого состава, адгезионного к материалу граничных слоев, использован, по меньшей мере, двухкомпонентный отверждаемый состав на основе эпоксидных смол или полиуретанов.
Узел подачи 8 в пространство зоны построения граничных слоев быстроотверждаемого жидкого состава расположен между узлами подачи базового материала.
В общем виде установка функционирует следующим образом.
Граничные слои 6 (стенки) изделия изготавливаются методом послойной лазерной (или иной) сварки металлической проволоки (а при определенных условиях также ленты, порошка или иного базового материала). Образующееся межграничное пространство (полости), заполняются жидким, в частности, двухкомпонентным отверждаемым составом (клеем), обладающим хорошей адгезионной способностью к металлу (материалу граничных слоев) и малой усадкой.
Заполнение проводится параллельно с процессом сварки граничных слоев, так как процесс непрерывен (построение граничных слоев невозможно приостановить) и межграничное пространство в готовом изделии герметично замкнуто граничными слоями (см. фиг. 5). Кроме того, стенки (граничные слои) очень тонкие (менее 1 мм) и наращивание их высоты без поддержки нижних слоев может привести к искажениям формы изделия (сверху привариваемая проволока прижимается роликом). Наполнитель служит поддержкой тонких граничных слоев.
Заполнение на основе эпоксидных смол или полиуретанов производится жидким двухкомпонентным отверждаемым составом с хорошей адгезионной способностью к металлу (материалу граничных слоев), малой усадкой, малым временем отверждения и достаточной твердости.
В этом случае установка состоит из следующих элементов:
- двух герметичных баллонов 9 с трубками (силиконовыми или ПВХ) для подачи двух компонентов состава в смеситель 11;
- воздушного компрессора 12 с разветвителем и двумя шлангами 13 высокого давления для нагнетания давления в баллонах 9;
- смесителя 11, состоящего из двойного шприца 14 со смесительным шнеком 15 для смешивания двух компонентов и подачи смеси в заполняемое пространство;
- механизмом перемещения каретки заполнения межграничного пространства (см. фиг. 2) для перемещения смесителя при изменении расстояния от заполняемой полости до оси вращения платформы.
Шаговый двигатель 18 через муфту 19 передает крутящий момент на шпильку 20, приводя в движение каретку 16, через гайку 21. На каретке 16 расположен шприц 14 подачи композитного состава;
- системы регулирования скорости подачи наполнителя, работающей в автоматическом (управляемом программой построения) или ручном режиме управления (см. фиг. 3).
Шаговый двигатель 22 передает момент на шпильку 23, тем самым перемещая планку 24 к планке 25. На планках находятся специальные башмаки, которые пережимают трубки 10, позволяя регулировать поток композитного состава.
Использование компрессора 12 позволяет сохранять неизменным давление в системе подачи жидких компонентов, вне зависимости от высоты столба жидкости в емкостях. Это, в свою очередь, позволяет точно регулировать скорость подачи наполнителя с помощью механизма регулирования количества подаваемого композитного состава, что позволяет выращивать детали сложной геометрии с изменяющимся объемом заполнения.
Таким образом, обеспечивается достижение технического результата, который заключается в обеспечении непрерывности одновременного заполнения полости изделия между граничными слоями с их свариванием и исключения технологического искажения формы изделия.
Claims (1)
- Установка для аддитивного изготовления трехмерного изделия, содержащая конструкционную опору для поддержания изделия во время построения, выполненную в виде платформы, размещенной с возможностью поворота вокруг ее вертикальной оси и движения вдоль этой оси с помощью установленного на силовой раме позиционера, два узла подачи базового материала в зону построения граничных слоев, имеющие возможность движения вдоль горизонтальной оси, вращения вокруг их вертикальных осей и поворота вокруг продольных осей этих узлов, и два лазерных узла, закрепленных на узлах подачи базового материала, отличающаяся тем, что она снабжена закрепленным на опоре силовой рамы узлом подачи в пространство зоны построения граничных слоев быстроотверждаемого жидкого состава, адгезионного к материалу граничных слоев, расположенным с возможностью подачи упомянутого состава между узлами подачи базового материала по направлению поворота платформы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102621U RU193473U1 (ru) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Установка для аддитивного изготовления трехмерного изделия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019102621U RU193473U1 (ru) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Установка для аддитивного изготовления трехмерного изделия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU193473U1 true RU193473U1 (ru) | 2019-10-30 |
Family
ID=68500101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019102621U RU193473U1 (ru) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Установка для аддитивного изготовления трехмерного изделия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU193473U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750603C1 (ru) * | 2020-09-02 | 2021-06-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Устройство для создания деталей аддитивно-субтрактивно-упрочняющей технологией |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998022250A1 (en) * | 1996-11-21 | 1998-05-28 | Thaumaturge Pty. Limited | Improved object manufacture |
RU2562722C1 (ru) * | 2014-03-26 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Способ изготовления изделий сложной формы из порошковых систем |
RU2562584C1 (ru) * | 2014-07-22 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ формирования дискретного износостойкого покрытия на детали |
RU2574536C2 (ru) * | 2012-12-01 | 2016-02-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Способ изготовления металлического компонента посредством аддитивного лазерного изготовления |
RU2674588C2 (ru) * | 2017-04-25 | 2018-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный логистический центр" | Способ аддитивного сварочно-плавильного изготовления трёхмерных изделий и установка для его осуществления |
-
2019
- 2019-01-30 RU RU2019102621U patent/RU193473U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998022250A1 (en) * | 1996-11-21 | 1998-05-28 | Thaumaturge Pty. Limited | Improved object manufacture |
RU2574536C2 (ru) * | 2012-12-01 | 2016-02-10 | Альстом Текнолоджи Лтд | Способ изготовления металлического компонента посредством аддитивного лазерного изготовления |
RU2562722C1 (ru) * | 2014-03-26 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Способ изготовления изделий сложной формы из порошковых систем |
RU2562584C1 (ru) * | 2014-07-22 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ формирования дискретного износостойкого покрытия на детали |
RU2674588C2 (ru) * | 2017-04-25 | 2018-12-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный логистический центр" | Способ аддитивного сварочно-плавильного изготовления трёхмерных изделий и установка для его осуществления |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750603C1 (ru) * | 2020-09-02 | 2021-06-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Устройство для создания деталей аддитивно-субтрактивно-упрочняющей технологией |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210370398A1 (en) | Systems and methods for calibration feedback for additive manufacturing | |
RU2674588C2 (ru) | Способ аддитивного сварочно-плавильного изготовления трёхмерных изделий и установка для его осуществления | |
US10589467B2 (en) | Systems and methods for calibration feedback for additive manufacturing | |
JP4790264B2 (ja) | 生成的製造法による三次元物体を製造するためのデバイスおよび方法 | |
US20180297272A1 (en) | High density 3d printing | |
US20180297114A1 (en) | Printed object correction via computer vision | |
RU2641578C2 (ru) | Головка для нанесения при производстве по аддитивной технологии | |
US6694207B2 (en) | Selective laser sintering with interleaved fill scan | |
CN112351858B (zh) | (超高速)激光熔覆的装置和方法 | |
CN110919001B (zh) | 成型材料共混送进式铝基复合材料3d打印装置及打印方法 | |
US8961860B2 (en) | Laser build up method using vibration and apparatus | |
EP3711888A1 (en) | Method and device for manufacturing shaped objects | |
CN107073584A (zh) | 制造部件的方法以及该部件 | |
CN108672936B (zh) | 一种基于感应加热熔丝与激光复合的增材制造装置与方法 | |
TW201936369A (zh) | 使用積層製造以形成部件之系統,裝置及方法 | |
CN109550959A (zh) | 一种金属零件增材制造方法及装置 | |
JP2007275945A (ja) | 三次元自由形状の造形物を製作する造形方法及びその装置 | |
EP3689503A1 (en) | Recoating assembly for an additive manufacturing machine | |
RU193473U1 (ru) | Установка для аддитивного изготовления трехмерного изделия | |
AU2023233198A1 (en) | Systems and methods for non-continuous deposition of a component | |
EP3609639A1 (en) | Calibration of 3d printer via computer vision | |
CN105922569B (zh) | 一种等离子熔覆制造快速成型设备及成型方法 | |
CN110202141B (zh) | 一种激光增材制造复杂薄壁结构的装置 | |
US10889044B2 (en) | Method of printing parts in a layerwise manner with one or more internal woven panels under tension | |
RU154761U1 (ru) | Устройство для получения изделий из порошкообразных материалов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20210131 |