RU213706U1 - Экструдер для печати керамическими пастами на 3D-принтере по технологии наплавления - Google Patents
Экструдер для печати керамическими пастами на 3D-принтере по технологии наплавления Download PDFInfo
- Publication number
- RU213706U1 RU213706U1 RU2022101858U RU2022101858U RU213706U1 RU 213706 U1 RU213706 U1 RU 213706U1 RU 2022101858 U RU2022101858 U RU 2022101858U RU 2022101858 U RU2022101858 U RU 2022101858U RU 213706 U1 RU213706 U1 RU 213706U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- printing
- printer
- ceramic
- ceramic paste
- paste
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000007639 printing Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000996 additive Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 229920000122 Acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области аддитивных технологий, в частности к экструдерам для 3D-принтеров, работающих по методу FDM (FusedDepositionModeling, моделирование методом послойного наплавления). Керамическая паста загружается в резервуар 4 в твердом состоянии. Затем с помощью нагревателя 5 происходит нагрев пасты до заданной температуры, при которой паста переходит в жидкое состояние. Двигатель 1 через редуктор 2 приводит в движение шток 3 поршня, который выдавливает керамическую пасту в расплавленном виде из резервуара 4 через сопло 7 на печатный столик 3D-принтера, где керамическая паста благодаря высокой теплоемкости мгновенно застывает, формируя на печатном столике печатающееся изделие 8. Техническим результатом является обеспечение возможности контроля процесса нагрева и выдавливания керамической пасты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области аддитивных технологий, в частности к экструдерам для 3D-принтеров, работающих по методу FDM (FusedDepositionModeling, моделирование методом послойного наплавления).
Полезная модель относится к экструдерам, которые применяются при FDM-печати. Суть процесса заключается в выдавливании («экструзии») и нанесением расплавленного термопластика с формированием последовательных слоев, застывающих сразу после экструдирования. В стандартном процессе печати используются различные нити, которые разматываются с катушки и подаются в экструдер - устройство, с нагревательным элементом для плавки материала и соплом, через которое осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания полимерной составляющей, которое в свою очередь подается на рабочую поверхность и производится формирование модели, изделия. Как правило, верхняя часть перед соплом наоборот охлаждается с помощью вентилятора, радиатора для создания резкого градиента температур, необходимого для обеспечения плавной подачи материала. Сам экструдер перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях под контролем алгоритмов, аналогичных используемым в станках с числовым программным управлением. В качестве расходных материалов применяются всевозможные термопластики и композиты, включая ABS, PLA, поликарбонаты, полиамиды, полистирол и многие другие. Как правило, различные материалы предоставляют выбор баланса между определенными прочностными и температурными характеристиками.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.
Известен экструдер для изготовления продукции методом FDM-печати по патенту РФ №194407, содержащий заднюю пластину для крепления на направляющую FDM-принтера, тефлоновые трубки для подачи расходного материала, корпус экструдера, содержащий каналы под пластину с термобарьером с тефлоном, три выхода под нагревательные блоки с термисторами и соплами, отличающийся тем, что в корпусе экструдера выполнены разъемы и каналы для подачи сжатого воздуха к пневмоцилиндру, взаимодействующему с пластиной с возможностью ее выдвижения и поворота сервоприводом для смены нагревательных блоков с термисторами и соплами, при этом корпус содержит радиальные охладители, а поворотная пластина имеет каналы для жидкостного охлаждения.
Отличием от выше указанных полезных моделей является применение жидкостного охлаждения поворотной пластины с термобарьером; применен револьверный тип смены нагревательного блока с термистором и соплом; для переключения режима используется сервопривод и пневмоцилиндр, который отжимает и прижимает поворотную головку.
Известен экструдер для изготовления продукции методом FDM-печати по патенту РФ №2740693, характеризующийся тем, что модуль экструдера закреплен на пластине перемещения по оси X при помощи опорных подшипников линейного перемещения болтовыми соединениями, между радиатором охлаждения и опорным подшипником линейного перемещения имеются компенсационные пружины, в нагревательном блоке между нагревательными элементами цилиндрической формы расположено резьбовое отверстие для крепления термобарьера и сопла, с внутренней ступенчатой структурой для более качественного расплава подаваемого материала по всей длине сопла, а также для возможности калибровки высоты сопла за счет компенсационных пружин.
Техническим результатом, который обеспечивается заявленным устройством, является высокое качество внешней поверхности 3D-модели, а также значительное уменьшение времени печати до получения готового изделия, которое обеспечивается за счет системы механического изменения высоты, таким образом, исключается калибровка высоты сопел вручную, так как в данном случае калибровка высоты осуществляется за счет механического пружинного привода.
Известен экструдер для изготовления продукции методом FDM-печати по патенту РФ №208684, содержащий радиатор, термоблок, на торце которого установлено сопло, в радиаторе и термоблоке выполнен сквозной канал для подачи полимера, термобарьер, одна часть которого установлена в канале термоблока, а другая часть - в канале радиатора, отличающийся тем, что часть термобарьера, расположенная в радиаторе, выполнена из материала теплопроводностью более 350 Вт/(м⋅К), а часть, расположенная в термоблоке, выполнена из материала теплопроводностью менее 25 Вт/(м⋅К), при этом длина участка канала L на выходе из сопла выбрана из соотношения: 5D<L<10D, где D - диаметр сопла.
Достигаемым техническим результатом является резкий градиент температур между горячей и холодной частью термобарьера и снижение паразитного экструдирования в процессе печати.
Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа
Недостатком данного технического решения, равно как и других известных экструдеров, является то, что на нем возможно печать только пластиками или композитами на их основе, в состав которых входит порядка 5%-различных добавок, в т.ч. керамических, и 95% пластика, но отсутствует возможность печати керамикой. Это связано с тем, что керамические материалы невозможно сформировать в нити, необходимого диаметра и пластичности, для использования их в качестве материалов для 3D-принтеров, работающих по технологии наплавления.
Задачей заявляемой полезной модели является создание новой конструкции экструдера, которая позволяет 3D-принтеру печатать керамическими пастами, вместо пластиков.
Керамические пасты представляют собой смесь керамического порошка от 70% до 90%, парафиновой смеси (смесь парафина и воска в соотношении 80%/20%) от 10% до 30% и диспергатора 0,5-1% сверх 100%. Керамическая паста при комнатной температуре находится в твердом состоянии. Для ее печати необходимо будет нагреть экструдер до температуры 60°С. Диспергатор необходим для того, чтобы в жидком состоянии керамические частицы не оседали в парафиновой смеси. Для достижения необходимых свойств керамического напечатанного изделия, в данные пасты можно вводить различные добавки до 5%, которые способствуют улучшению тех или иных свойств.
Керамические изделия сложной формы обладают высокими эксплуатационными (механическими) характеристиками и находят широкое применения в аэрокосмической промышленности (изготовление деталей спутников, стержней для лопаток турбин двигателей самолетов), литейной промышленности (изготовление литейный форм точных или со сложной внутренней структурой), машиностроения (подшипники, форсунки, части, работающие при больших нагрузках и агрессивных средах), химической промышленности (детекторы, мембраны, катализаторы и пр.), атомной промышленности (катализаторы, изоляторы).
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.
Согласно полезной модели экструдер для печати керамическими пастами на 3D-принтере по технологии наплавления, включающий двигатель для подачи печатающего материала, резервуар для печатающего материала и сопла для подачи печатающего материала на печатный стол 3D-принтера, характеризующийся тем, что резервуар для печатающего материала выполнен с возможностью загрузки его керамической пастой в твердом состоянии и снабжен средством для нагрева керамической пасты до заданной температуры и термопарой для контроля этого процесса, кроме того внутри резервуара для печатающего материала установлен поршень для принудительного выдавливания расплавленной керамической пасты из резервуара печатающего материала через сопло на печатный стол 3D-принтера, при этом поршень через редуктор связан с двигателем для подачи печатающего материала.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно
средство для нагрева керамической пасты до заданной температуры может быть выполнено в виде нихромовой проволоки с керамическим изоляционным покрытием, обмотанной вокруг резервуара и связанной с источником энергии;
редуктор может быть выполнен в виде в виде набора шестеренок, связанных со штоком поршня.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в возможности контроля процесса нагрева и выдавливания керамической пасты, которая за счет высокой теплоемкости мгновенно застывают на печатном столике 3D-принтера.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлен общий вид заявленного устройства
На чертеже позициями обозначены: 1 - двигатель, 2 - редуктор в виде набора шестеренок, 3 - шток поршня, 4 - резервуар для керамических паст, 5 - нихромовая проволока (нагреватель), 6 - термопара, 7 - сопло, 8 - печатающееся изделие.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Керамическая паста загружается в резервуар 4 в твердом состоянии. Затем с помощью нагревателя 5 происходит нагрев пасты до заданной температуры, при которой паста переходит в жидкое состояние. Двигатель 1 через редуктор 2 приводит в движение шток 3 поршня, который выдавливает керамическую пасту в расплавленном виде из резервуара 4 через сопло 7 на печатный столик 3D-принтера, где керамическая паста благодаря высокой теплоемкости мгновенно застывает, формируя на печатном столике печатающееся изделие 8. Количество выдавливаемой керамической пасты регулируется параметрами работы двигателя 1, а температура ее нагрева - термопарой 6.
Заявленное устройство может быть реализовано с использованием известного оборудования, технических и технологических средств.
Claims (3)
1. Экструдер для печати керамическими пастами на 3D-принтере по технологии наплавления, включающий двигатель для подачи печатающего материала, резервуар для печатающего материала и сопла для подачи печатающего материала на печатный стол 3D-принтера, отличающийся тем, что резервуар для печатающего материала выполнен с возможностью загрузки его керамической пастой в твердом состоянии и снабжен средством для нагрева керамической пасты до заданной температуры и термопарой для контроля этого процесса, кроме того, внутри резервуара для печатающего материала установлен поршень для принудительного выдавливания расплавленной керамической пасты из резервуара печатающего материала через сопло на печатный стол 3D-принтера, при этом поршень через редуктор связан с двигателем для подачи печатающего материала.
2. Экструдер по п. 1, отличающийся тем, что средство для нагрева керамической пасты до заданной температуры выполнено в виде нихромовой проволоки с керамическим изоляционным покрытием, обмотанной вокруг резервуара и связанной с источником энергии.
3. Экструдер по п. 1, отличающийся тем, что редуктор выполнен в виде набора шестеренок, связанных со штоком поршня.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU213706U1 true RU213706U1 (ru) | 2022-09-23 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108501373A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-07 | 太原理工大学 | 一种自动调节出料方式的温度可控3d打印喷头 |
CN208896509U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-05-24 | 北京化工大学 | 一种同轴3d打印设备 |
KR102014051B1 (ko) * | 2019-06-17 | 2019-08-23 | 오성시스템 주식회사 | 사물 더미용 3d 프린터 |
TWI686285B (zh) * | 2017-12-15 | 2020-03-01 | 國立臺灣科技大學 | 擠壓裝置、蠟列印裝置及其蠟列印方法 |
CN210390126U (zh) * | 2019-08-05 | 2020-04-24 | 吴振行 | 3d打印挤压头 |
RU208684U1 (ru) * | 2021-07-06 | 2021-12-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ГлобалТест" | Экструдер для изготовления продукции методом FDM-печати |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI686285B (zh) * | 2017-12-15 | 2020-03-01 | 國立臺灣科技大學 | 擠壓裝置、蠟列印裝置及其蠟列印方法 |
CN108501373A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-07 | 太原理工大学 | 一种自动调节出料方式的温度可控3d打印喷头 |
CN208896509U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-05-24 | 北京化工大学 | 一种同轴3d打印设备 |
KR102014051B1 (ko) * | 2019-06-17 | 2019-08-23 | 오성시스템 주식회사 | 사물 더미용 3d 프린터 |
CN210390126U (zh) * | 2019-08-05 | 2020-04-24 | 吴振行 | 3d打印挤压头 |
RU208684U1 (ru) * | 2021-07-06 | 2021-12-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ГлобалТест" | Экструдер для изготовления продукции методом FDM-печати |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3221652U (ja) | 積層造形システム用の歯車式液化アセンブリ | |
US10684603B2 (en) | Dynamically controlled screw-driven extrusion | |
US11241836B2 (en) | Method and apparatus for determining extrudate flow in three-dimensional (3D) printing | |
US6253116B1 (en) | Method and apparatus for rapid freezing prototyping | |
US11541593B2 (en) | Extruder for a system for the additive manufacture of metal parts using the composite extrusion modeling (CEM) method | |
KR101639717B1 (ko) | 열전소자를 활용한 3d 프린터 | |
JP2019533593A (ja) | 3dプリンタのためのより良好に制御可能なプリントヘッド | |
US10189081B2 (en) | Additive manufacturing via direct writing of pure metal and eutectics through latent heat position control | |
WO2015054021A1 (en) | Consumable filaments having reversible reinforcement for extrusion-based additive manufacturing | |
CN108436089B (zh) | 熔融沉积型金属3d打印的梯度加热喷头装置的使用方法 | |
US20190240969A1 (en) | Heated air system for 3d printer | |
CN108817397B (zh) | 一种增材制造装置及方法 | |
RU213706U1 (ru) | Экструдер для печати керамическими пастами на 3D-принтере по технологии наплавления | |
CN108698287A (zh) | 模塑机和模塑零件的方法 | |
RU194407U1 (ru) | Экструдер для изготовления продукции методом FDM-печати | |
CA3172556A1 (en) | Apparatus and methods for additive manufacturing at ambient temperature | |
CN112140500A (zh) | 一种聚酰胺热熔胶棒制造工艺 | |
US11654614B2 (en) | Method of printing semi-crystalline materials utilizing extrusion based additive manufacturing system | |
CN107225755A (zh) | 一种垂直螺杆出料型3d挤出成型装置及工艺 | |
CN113210568B (zh) | 一种混合进料的双喷头3d打印机 | |
RU2745944C1 (ru) | Экструдер 3д принтера c конвекционным нагревом | |
Topaiboul et al. | Preliminary study of unmodified wax printing using FDM 3D-printer for jewelry | |
RU2750995C2 (ru) | Способ аддитивной экструзии объёмных изделий и экструдер для его осуществления | |
RU2740693C1 (ru) | Экструдер для изготовления продукции методом FDM-печати | |
CN108698293A (zh) | 模塑零件的方法 |