RU223293U1 - Additive installation for forming products from metal-polymer composite - Google Patents

Additive installation for forming products from metal-polymer composite Download PDF

Info

Publication number
RU223293U1
RU223293U1 RU2023125117U RU2023125117U RU223293U1 RU 223293 U1 RU223293 U1 RU 223293U1 RU 2023125117 U RU2023125117 U RU 2023125117U RU 2023125117 U RU2023125117 U RU 2023125117U RU 223293 U1 RU223293 U1 RU 223293U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
curing
lamp
infrared lamp
product
platform
Prior art date
Application number
RU2023125117U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Валерьевич Масайло
Николай Геннадьевич Разумов
Анатолий Анатольевич Попович
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU223293U1 publication Critical patent/RU223293U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области аддитивных технологий для выращивания объемных изделий сложной формы методом послойной экструзии материала, в частности к 3D-принтерам для печати из металл-полимерных композиций с промежуточным отверждением слоев. Сущность полезной модели заключается в том, что аддитивная установка для формирования изделий из металл-полимерного композита включает каркас с установленными в нем экструдером, обеспечивающим возможность присоединения к нему подающего устройства, платформу для построения и средство отверждения изделия, причем платформа для построения выполнена с возможностью перемещения при помощи средства перемещения вдоль оси «Х», между положениями формирования изделия и его отверждения, экструдер установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а средство отверждения включает инфракрасную лампу, установленную с возможностью перемещения вдоль оси «Z» с целью синхронизации положения лампы по отношению к положению напечатанного последним слоя изделия. Средство перемещения платформы для построения включает кронштейн, связанный с ременной передачей с приводом перемещения платформы. Средство отверждения, включающее инфракрасную лампу, содержит привод и линейную направляющую, смонтированные на вертикальной раме, при этом линейная направляющая установлена параллельно вертикальной раме, перемещение инфракрасной лампы осуществляется при помощи привода инфракрасной лампы, причем лампа закреплена на линейной направляющей при помощи разъемного соединения с возможностью перемещения вдоль нее. Инфракрасная лампа содержит рефлектор и ламповую трубку, причем инфракрасная лампа характеризуется мощностью 200-500 Вт, а длина волны излучения составляет 0,74-1000 мкм. Техническим результатом использования заявляемого технического решения является повышение адгезионной прочности слоев изделия, изготовленного методом 3D-печати с использованием метал-полимерных композитов. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Figure 00000001
The utility model relates to the field of additive technologies for growing volumetric products of complex shape using layer-by-layer extrusion of material, in particular to 3D printers for printing from metal-polymer compositions with intermediate curing of layers. The essence of the utility model is that an additive installation for forming products from a metal-polymer composite includes a frame with an extruder installed in it, which provides the ability to attach a feeding device to it, a platform for building and a means for curing the product, wherein the platform for building is made movable by means of moving means along the "X" axis, between the positions of forming the product and its curing, the extruder is mounted for movement in a vertical plane, and the curing means includes an infrared lamp mounted for moving along the "Z" axis in order to synchronize the position of the lamp with respect to to the position of the last printed layer of the product. The construction platform moving means includes a bracket connected to a belt drive with a platform moving drive. The curing means, including an infrared lamp, contains a drive and a linear guide mounted on a vertical frame, wherein the linear guide is installed parallel to the vertical frame, the movement of the infrared lamp is carried out using the infrared lamp drive, and the lamp is fixed to the linear guide using a detachable connection with the possibility of movement along it. The infrared lamp contains a reflector and a lamp tube, and the infrared lamp is characterized by a power of 200-500 W, and the radiation wavelength is 0.74-1000 microns. The technical result of using the proposed technical solution is to increase the adhesive strength of the layers of a product manufactured by 3D printing using metal-polymer composites. 3 salary f-ly, 5 ill.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к области аддитивных технологий для выращивания объемных изделий сложной формы методом послойной экструзии материала, в частности, к 3D-принтерам для печати из металл-полимерных композиций с промежуточным отверждением слоев.The utility model relates to the field of additive technologies for growing volumetric products of complex shape using layer-by-layer extrusion of material, in particular, to 3D printers for printing from metal-polymer compositions with intermediate curing of layers.

На сегодняшний день существует проблема получения изделий сложной формы с высокими механическими характеристиками из металл-полимерных композиций, перспективных для использования в машиностроении. Зачастую невозможно получить компактные изделия сложной формы, например, из керамик высокоэнтропийных сплавов. При печати методами прямого подвода энергии и материала или при послойном синтезе на подложке материал растрескивается из-за высоких внутренних напряжений. Однако, если использовать технологии послойного нанесения связующего или экструзии материала с последующим после печати спеканием, можно добиться высокой плотности изделия и высоких механических свойств.Today, there is a problem of obtaining products of complex shape with high mechanical characteristics from metal-polymer compositions that are promising for use in mechanical engineering. It is often impossible to obtain compact products of complex shape, for example, from ceramics of high-entropy alloys. When printing by direct supply of energy and material or by layer-by-layer synthesis on a substrate, the material cracks due to high internal stresses. However, if you use technologies for layer-by-layer application of a binder or extrusion of material followed by sintering after printing, you can achieve high product density and high mechanical properties.

Достигнутый уровень техники 3D-принтеров для печати из металл-полимерных композитов методом экструзии имеет ряд недостатков. Основным недостатком данного процесса является деформация нижней части изделия под собственным весом. Также, существует проблема деформации изделий за счет усадки.The achieved level of technology for 3D printers for printing from metal-polymer composites using the extrusion method has a number of disadvantages. The main disadvantage of this process is the deformation of the lower part of the product under its own weight. There is also the problem of product deformation due to shrinkage.

Известен способ аддитивной экструзии объемных изделий и экструдер для его осуществления [Патент RU 2750995 C2 от 16.11.2020], основывающийся на методе экструзии и фиксирование двухмерных слоев из расплавленного полимерного материала с последующим отверждением.There is a known method for additive extrusion of volumetric products and an extruder for its implementation [Patent RU 2750995 C2 dated November 16, 2020], based on the extrusion method and fixation of two-dimensional layers of molten polymer material followed by curing.

Экструдер для осуществления способа, содержит устройство подачи филамента в экструдер, индукционный нагреватель, экструзивную головку с соплом для выдавливания расплавленного филамента и датчиком температуры. Причем индукционный нагреватель содержит тигель с нагревательным индуктором, расположенным снаружи тигля, а устройство подачи филамента - радиатор, например, водяного охлаждения подаваемого филамента, расположенный от индукционного нагревателя на расстоянии, соединенные между собой стержнем с аксиальным каналом для подачи филамента в зону плавления, на котором внизу радиатора дополнительно установлен датчик температуры охлаждения филамента, а на конце закреплена экструзивная головка, в которой установлен датчик для контроля температуры выдавливаемого расплавленного филамента, а снаружи нагревательного индуктора установлен торообразный воздушный коллектор с элементом подогрева, снабженный патрубком подвода сжатого воздуха и форсунками для обдувания осажденного слоя нагретым воздухом.The extruder for implementing the method contains a device for feeding filament into the extruder, an induction heater, an extrusion head with a nozzle for squeezing out the molten filament and a temperature sensor. Moreover, the induction heater contains a crucible with a heating inductor located outside the crucible, and the filament supply device - a radiator, for example, water cooling of the supplied filament, located at a distance from the induction heater, interconnected by a rod with an axial channel for supplying the filament to the melting zone, on which At the bottom of the radiator there is an additional filament cooling temperature sensor, and at the end there is an extrusion head, in which a sensor is installed to control the temperature of the extruded molten filament, and outside the heating inductor there is a torus-shaped air collector with a heating element, equipped with a compressed air supply pipe and nozzles for blowing the deposited layer heated air.

Основным недостатком данного устройства является способ промежуточного отверждения слоев. При обдуве слоя нагретым воздухом слой может деформироваться, в результате чего геометрия изделия будет нарушена.The main disadvantage of this device is the method of intermediate curing of the layers. When the layer is blown with heated air, the layer can be deformed, as a result of which the geometry of the product will be disrupted.

Известен 3D-принтер [Патент CN 211492838 U от 15.09.2020] с измененным модулем перемещения сопла экструдера. В отличие от механизма с направляющими трехмерными рейками, регулировочный механизм более удобен для компоновки различных частей системы печати. Также принтер оснащен 2 бункерами подачи материала, что позволяет осуществить непрерывную печать и сократить время остановки принтера для загрузки материала. Причем в бункере для сырья расположен поршневой шток, используемый для подачи материалов; каждый бункер для сырья снабжен разгрузочным отверстием, используемым для выгрузки материалов; и каждый бункер для сырья соединен с механизмом экструзионной головки транспортирующей трубкой.A 3D printer is known [Patent CN 211492838 U dated September 15, 2020] with a modified extruder nozzle movement module. Unlike the 3D guide rail mechanism, the adjustment mechanism is more convenient for the arrangement of various parts of the printing system. The printer is also equipped with 2 material supply hoppers, which allows for continuous printing and reduces the time the printer stops to load material. Moreover, in the raw material hopper there is a piston rod used for supplying materials; each raw material bin is equipped with an unloading hole used for unloading materials; and each raw material hopper is connected to the extrusion head mechanism by a conveying tube.

Устройство данного принтера не позволяет достичь сохранения формы изделия из металл-полимерных паст в процессе экструзии, из-за отсутствия отверждения слоев.The design of this printer does not allow maintaining the shape of a product made from metal-polymer pastes during the extrusion process, due to the lack of curing of the layers.

Известен способ получения металлокерамического композиционного материала сложной конфигурации [Патент CN 114455972 A от 10.05.2022], заключающийся в смешении металлокерамического порошка со связующим и деионизированной водой, которое подвергают шаровому измельчению, в результате чего получают керамическую суспензию. Изделие получают путем послойного выращивания объекта из керамической суспензии на 3D-принтере-экструдере и инфильтрации под давлением.There is a known method for producing metal-ceramic composite material of complex configuration [Patent CN 114455972 A dated May 10, 2022], which consists of mixing metal-ceramic powder with a binder and deionized water, which is subjected to ball grinding, resulting in a ceramic suspension. The product is produced by layer-by-layer growing an object from a ceramic suspension on a 3D extruder printer and infiltration under pressure.

В данном способе пропускают этап промежуточного отверждения и сушки перед инфильтрацией, что является недостатком данного способа. Керамическая суспензия, используемая в данном изобретении, является достаточно жидкой, в результате чего конечная и начальная форма изделия отличается.In this method, the stage of intermediate curing and drying before infiltration is skipped, which is a disadvantage of this method. The ceramic suspension used in this invention is quite liquid, as a result of which the final and initial shape of the product differs.

Известен экструдер для керамической суспензии [Патент RU 2750573 C2 от 06.10.2017]. Способ экструзии включает перемешивание неоднородной суспензии во внутреннем пространстве резервуара экструдера, повышение давления неоднородной суспензии, расположенной во внутреннем пространстве резервуара экструдера и удаление неоднородной суспензии, содержащейся во внутреннем пространстве резервуара, через сопло, прикрепленное к резервуару и сообщающееся по текучей среде с неоднородной суспензией во внутреннем пространстве резервуара.An extruder for a ceramic suspension is known [Patent RU 2750573 C2 dated 10/06/2017]. The extrusion method includes mixing a heterogeneous suspension in the internal space of the extruder reservoir, increasing the pressure of the heterogeneous suspension located in the internal space of the extruder reservoir, and removing the heterogeneous suspension contained in the internal space of the reservoir through a nozzle attached to the reservoir and in fluid communication with the heterogeneous suspension in the internal space. tank space.

Недостатком данного экструдера является ограниченный резервуар без возможности непрерывного пополнения керамической суспензии, что снижает производительность и эффективность процесса. Также, стоит отметить, что нижние слои будут деформироваться под тяжестью новых слоев, в результате чего, геометрия изделия будет нарушена.The disadvantage of this extruder is the limited reservoir without the possibility of continuous replenishment of the ceramic suspension, which reduces the productivity and efficiency of the process. Also, it is worth noting that the lower layers will be deformed under the weight of the new layers, as a result of which the geometry of the product will be disrupted.

Известен 3D-принтер с функцией инфракрасного отверждения [Патент CN 211306679 U от 21.08.2020], являющийся ближайшим аналогом заявляемого устройства (прототип). Принтер включает основную раму, платформу для построения, двигающуюся только по вертикальной оси, закрепленную в основной раме, экструдер, перемещающийся в горизонтальной плоскости в верхней части основной рамы, средство отверждения изделия, выполненное в виде инфракрасных ламп, расположенных с четырех сторон в верхней части основной рамы. Устройство предполагает инфракрасное (ИК) постоянное отверждение всего объема зоны построения. Платформа для построения перемещается по вертикальной оси за счет ползуна, подъемного винта и приводного подъемного винта, закрепленных на неподвижном основании вдоль вертикальной оси. Экструдер с помощью кронштейна крепится к прямоугольной раме, которая оснащена двумя ременными передачами (перемещение вдоль оси «Х» и вдоль оси «Y») с приводами, а также линейными направляющими, что позволяет перемещать экструдер в горизонтальной плоскости. В процессе печати между соплом экструдера и платформой для построения (предыдущим слоем) существует зазор. Материал при постоянном отверждении ИК лампой начинает затвердевать в промежутке между соплом и платформой для построения (предыдущим слоем), что приводит к тому, что наносимый трек покрывается отвержденной пленкой. Данный процесс влияет на адгезионную прочность между слоями.A 3D printer with an infrared curing function is known [Patent CN 211306679 U dated August 21, 2020], which is the closest analogue of the claimed device (prototype). The printer includes a main frame, a build platform moving only along a vertical axis, fixed in the main frame, an extruder moving in a horizontal plane in the upper part of the main frame, a product curing device made in the form of infrared lamps located on four sides in the upper part of the main frame frames The device involves infrared (IR) permanent curing of the entire volume of the construction zone. The building platform is moved along a vertical axis by a slider, a lifting screw and a driving lifting screw, fixed to a fixed base along the vertical axis. The extruder is attached with a bracket to a rectangular frame, which is equipped with two belt drives (moving along the “X” axis and along the “Y” axis) with drives, as well as linear guides, which allows you to move the extruder in a horizontal plane. During the printing process, there is a gap between the extruder nozzle and the build platform (previous layer). The material, when continuously cured by an IR lamp, begins to harden in the gap between the nozzle and the build platform (previous layer), which leads to the fact that the applied track is covered with a cured film. This process affects the adhesion strength between layers.

Недостатком конструкции прототипа является засветка зоны печати и сопла экструдера в процессе нанесения композита, что ухудшает адгезию между слоями и допускает возможность отверждения материала непосредственно внутри сопла экструдера.A disadvantage of the prototype design is the illumination of the printing area and the extruder nozzle during the application of the composite, which impairs adhesion between layers and allows the possibility of curing the material directly inside the extruder nozzle.

Таким образом, задачей, решаемой полезной моделью, является улучшение адгезии между слоями изделия.Thus, the problem solved by the utility model is to improve adhesion between layers of the product.

Сущность полезной модели заключается в том, что аддитивная установка для формирования изделий из металл-полимерного композита включает каркас с установленными в нем экструдером, обеспечивающим возможность присоединения к нему подающего устройства, платформу для построения и средство отверждения изделия, причем платформа для построения выполнена с возможностью перемещения при помощи средства перемещения вдоль оси «Х», между положениями формирования изделия и его отверждения, экструдер установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а средство отверждения включает инфракрасную лампу, установленную с возможностью перемещения вдоль оси «Z» с целью синхронизации положения лампы по отношению к положению напечатанного последним слоя изделия. Средство перемещения платформы для построения включает кронштейн, связанный с ременной передачей с приводом перемещения платформы. Средство отверждения, включающее инфракрасную лампу, содержит привод и линейную направляющую, смонтированные на вертикальной раме, при этом линейная направляющая установлена параллельно вертикальной раме, перемещение инфракрасной лампы осуществляется при помощи привода инфракрасной лампы, причем лампа закреплена на линейной направляющей при помощи разъемного соединения с возможностью перемещения вдоль нее. Инфракрасная лампа содержит рефлектор и ламповую трубку, причем инфракрасная лампа характеризуется мощностью 200-500 Вт, а длина волны излучения составляет 0,74-1000 мкм.The essence of the utility model is that an additive installation for forming products from a metal-polymer composite includes a frame with an extruder installed in it, which provides the ability to attach a feeding device to it, a platform for building and a means for curing the product, wherein the platform for building is made movable by means of moving means along the "X" axis, between the positions of forming the product and its curing, the extruder is mounted for movement in a vertical plane, and the curing means includes an infrared lamp mounted for moving along the "Z" axis in order to synchronize the position of the lamp with respect to to the position of the last printed layer of the product. The construction platform moving means includes a bracket connected to a belt drive with a platform moving drive. The curing means, including an infrared lamp, contains a drive and a linear guide mounted on a vertical frame, wherein the linear guide is installed parallel to the vertical frame, the movement of the infrared lamp is carried out using the infrared lamp drive, and the lamp is fixed to the linear guide using a detachable connection with the possibility of movement along it. The infrared lamp contains a reflector and a lamp tube, and the infrared lamp is characterized by a power of 200-500 W, and the radiation wavelength is 0.74-1000 microns.

Технический результат достигается за счет использования средства отверждения, которое имеет возможность воздействовать на изделие вне зоны печати. Техническим результатом использования заявляемого технического решения является повышение адгезионной прочности слоев изделия, изготовленного методом 3D-печати с использованием метал-полимерных композитов.The technical result is achieved through the use of a curing agent that has the ability to influence the product outside the printing zone. The technical result of using the proposed technical solution is to increase the adhesive strength of the layers of a product manufactured by 3D printing using metal-polymer composites.

Сущность полезной модели поясняется на чертежах.The essence of the utility model is illustrated in the drawings.

Фиг. 1 - Устройство принтера, общий вид.Fig. 1 - Printer structure, general view.

Фиг. 2 - Устройство принтера, вид снизу.Fig. 2 - Printer device, bottom view.

Фиг. 3 - Устройство принтера, вид сбоку.Fig. 3 - Printer device, side view.

Фиг. 4 - Устройство принтера, вид сзади.Fig. 4 - Printer structure, rear view.

Фиг. 5 - Подающее устройство.Fig. 5 - Feeding device.

Все части заявляемого устройства, в частности детали, компоненты, узлы, блоки и т.п., соединены между собой сборочными операциями, в частности свинчиванием, сочленением, клепкой, сваркой, пайкой, опрессовкой, развальцовкой, склеиванием, сшивкой, обеспечивающими конструктивное единство и реализацию устройством общего функционального назначения (функциональное единство) на одном предприятии-изготовителе.All parts of the proposed device, in particular parts, components, units, blocks, etc., are interconnected by assembly operations, in particular screwing, joining, riveting, welding, soldering, crimping, flaring, gluing, stitching, ensuring structural unity and implementation by a device of general functional purpose (functional unity) at one manufacturing plant.

Аддитивная установка содержит вертикальное основание 1, вертикальную раму 2, соединенные с горизонтальным основанием 3 с опорными элементами 4, горизонтальное основание 3 соединено с платформой 5, которая состоит из верхнего 6 и нижнего 7 оснований, которые соединены подпружиненными болтами 8, экструдер 9, подающее устройство 10, закрепленное на опорной раме 41, связанной с вертикальным основанием 1, средство отверждения изделия, включающее ИК лампу 11, расположенное на вертикальной раме 2.The additive installation contains a vertical base 1, a vertical frame 2, connected to a horizontal base 3 with support elements 4, a horizontal base 3 connected to a platform 5, which consists of an upper 6 and lower 7 bases, which are connected by spring-loaded bolts 8, an extruder 9, a feeding device 10, mounted on a support frame 41 connected to the vertical base 1, a means for curing the product, including an IR lamp 11, located on the vertical frame 2.

Экструдер 9 состоит из привода шнека 12, соединительной муфты валов 13, шнека 14, сопла 15, насадки 16. Экструдер крепится с помощью кронштейна 17 к каретке 18 с ременной передачей 19 и линейными направляющими 20, установленными на вертикальном основании 1. Причем ременная передача 19 одета на шкив привода 21 и перемещает экструдер по оси «Y».The extruder 9 consists of a screw drive 12, a shaft coupling 13, a screw 14, a nozzle 15, and a nozzle 16. The extruder is attached using a bracket 17 to a carriage 18 with a belt drive 19 and linear guides 20 mounted on a vertical base 1. Moreover, the belt drive 19 is put on the drive pulley 21 and moves the extruder along the “Y” axis.

В корпусе экструдера имеется отверстие для подачи материала, соединенное с трубкой 22 подающего устройства. Подающее устройство (фиг.5) с помощью поршня 23, соединенного со штоком 24, идущим от привода 25 с редуктором 26, выдавливает материал для печати через отверстие в резервуаре 27 в трубку 22 и подает материал через трубку в корпус экструдера 9. Подающее устройство, расположено на плите 41, которая прикреплена разъемным соединением к вертикальному основанию 1The extruder body has a hole for feeding material connected to a tube 22 of the feeding device. The feeding device (Fig. 5), using a piston 23 connected to a rod 24 coming from the drive 25 with a gearbox 26, squeezes the printing material through the hole in the reservoir 27 into the tube 22 and feeds the material through the tube into the extruder body 9. The feeding device, located on the plate 41, which is attached by a detachable connection to the vertical base 1

Перемещение экструдера по оси «Z» осуществляется за счет привода 28, шарико-винтовой пары 29 и каретки 30, расположенной на линейной направляющей 31, которая установлена на вертикальном основании 1.The movement of the extruder along the “Z” axis is carried out by a drive 28, a ball screw 29 and a carriage 30 located on a linear guide 31, which is mounted on a vertical base 1.

Платформа 5 оснащена кронштейном 32, приводится в движение по оси «X» ременной передачей 33 и линейными направляющими 34, закрепленными на опорных элементах 4. Ременная передача 33 одета на шкив привода 35, установленном на горизонтальном основании 3.Platform 5 is equipped with a bracket 32 and is driven along the “X” axis by a belt drive 33 and linear guides 34 mounted on support elements 4. The belt drive 33 is mounted on a drive pulley 35 mounted on a horizontal base 3.

ИК лампа 11, закреплена на линейной направляющей 40, установленной на вертикальной раме 2, с помощью разъемного соединения 36. ИК лампа 11 приводится в движение за счет привода 37 с муфтой 38 и винтом 39, закрепленных на вертикальной раме 2. Перемещение ИК лампы по высоте позволяет сохранять постоянное расстояние от источника излучения до плоскости слоя (платформы) для равномерного отверждения.IR lamp 11 is mounted on a linear guide 40 mounted on a vertical frame 2 using a detachable connection 36. IR lamp 11 is driven by a drive 37 with a coupling 38 and a screw 39 mounted on a vertical frame 2. Movement of the IR lamp in height allows you to maintain a constant distance from the radiation source to the plane of the layer (platform) for uniform curing.

Информационные и питательные провода располагаются в кабель-каналах 37.Information and power wires are located in cable channels 37.

Аддитивная установка работает следующим образом.The additive plant works as follows.

Предварительно для каждого изготавливаемого трехмерного изделия создается 3D-модель, разбиваемая на двумерные слои, подбираются параметры печати, в частности, разрешающая способность, скорость печати, толщина слоя, скорость подачи материала в экструдер, длительность засветки, проводят загрузку материала в резервуар подающего устройства 27.Previously, for each manufactured three-dimensional product, a 3D model is created, divided into two-dimensional layers, printing parameters are selected, in particular, resolution, printing speed, layer thickness, material feeding speed into the extruder, exposure duration, and the material is loaded into the feeder reservoir 27.

По окончании подготовительного этапа осуществляется нанесение первого слоя изделия на подложку, закрепленную на верхнем основании платформы 6, при этом материал с помощью поршня 23 со штоком 24, присоединенного к приводу 25 с редуктором 26 подающего устройства, подается через трубку 22 в корпус экструдера 9, где за счет шнековой подачи 14 материал выдавливается через сопло 15 экструдера. Нанесение материала происходит согласно траектории согласующейся с двумерным слоем 3D-модели за счет перемещения платформы 5 по оси «X» за счет ременной передачи 33 от привода 35, установленного на горизонтальном основании 3 и перемещения экструдера 9 по оси «Y» за счет ременной передачи 19 от приводов 21, установленных на вертикальном основании 1.At the end of the preparatory stage, the first layer of the product is applied to the substrate mounted on the upper base of the platform 6, while the material is fed through a tube 22 into the extruder body 9 using a piston 23 with a rod 24 connected to a drive 25 with a gearbox 26 of the feeder. Due to the screw feed 14, the material is squeezed out through the extruder nozzle 15. The material is applied according to a trajectory consistent with the two-dimensional layer of the 3D model due to the movement of the platform 5 along the “X” axis due to the belt drive 33 from the drive 35 installed on the horizontal base 3 and the movement of the extruder 9 along the “Y” axis due to the belt drive 19 from drives 21 installed on a vertical base 1.

После нанесения слоя на подложку 5 подача материала прекращается, платформа 5 перемещается к вертикальной раме 2 за счет линейных направляющих 34 и ременной передачи 33, одетой на шкив привода 35, закрепленных на горизонтальном основании 3, подпружиненные болты 8 позволяют стабилизировать платформу в процессе передвижения, после чего включается ИК лампа 11, закрепленная на линейной направляющей 40. Положение ИК лампы меняется в зависимости от количества напечатанных слоев с помощью привода 37, муфты 38 с винтом 39 и линейной направляющей 40, которые закреплены на вертикальной раме 2.After applying a layer to the substrate 5, the supply of material stops, the platform 5 moves to the vertical frame 2 due to linear guides 34 and a belt drive 33, mounted on a drive pulley 35, mounted on a horizontal base 3, spring-loaded bolts 8 allow the platform to be stabilized during movement, after which turns on the IR lamp 11, mounted on a linear guide 40. The position of the IR lamp changes depending on the number of printed layers using a drive 37, a coupling 38 with a screw 39 and a linear guide 40, which are mounted on a vertical frame 2.

С помощью ИК излучения с длинной волны 0,74-1000 мкм происходит промежуточное отверждение для предотвращения дальнейшей деформации изделия под собственным весом. Для обеспечения качественного отверждения ИК лампа оснащена рефлектором, который позволяет направить основной поток излучения в зону отверждения, почти не засветив при этом зону формирования изделия, мощность ИК лампы составляет 200-500 Вт. Исследование авторов технического решения позволило установить, что диапазон мощности 200-500 Вт является оптимальным для достижения адгезионной прочности между слоями и предотвращения деформации изделия под собственным весом.Using IR radiation with a wavelength of 0.74-1000 microns, intermediate curing occurs to prevent further deformation of the product under its own weight. To ensure high-quality curing, the IR lamp is equipped with a reflector, which allows you to direct the main radiation flux to the curing zone, while almost not illuminating the product formation zone; the power of the IR lamp is 200-500 W. Research by the authors of the technical solution has revealed that the power range of 200-500 W is optimal for achieving adhesive strength between layers and preventing product deformation under its own weight.

После промежуточного отверждения слоя, ИК лампа отключается, в целях предотвращения избыточного отверждения, платформа 5 перемещается к вертикальному основанию 1 за счет ременной передачи 33. Экструдер 9 за счет привода 28 с шарико-винтовой парой 29 поднимается на высоту одного слоя и происходит нанесение нового слоя. Процесс повторяется до тех пор, пока изделие не будет полностью напечатано.After intermediate curing of the layer, the IR lamp is turned off, in order to prevent excessive curing, the platform 5 moves to the vertical base 1 due to the belt drive 33. The extruder 9, due to the drive 28 with a ball screw pair 29, rises to the height of one layer and a new layer is applied . The process is repeated until the product is completely printed.

Перемещение платформы для построения из зоны формирования изделия в зону отверждения играет ключевую роль в сохранении адгезионной прочности между слоями. За счет разделения процесса отверждения и процесса печати исключается возможность избыточного отверждения материала внутри сопла и в зазоре между платформой для построения и соплом, наносимый трек не обладает отвержденной пленкой на поверхности, так как в процессе печати не подвергается воздействию ИК излучения.Moving the build platform from the product forming zone to the curing zone plays a key role in maintaining adhesive strength between layers. By separating the curing process from the printing process, the possibility of excessive curing of the material inside the nozzle and in the gap between the build platform and the nozzle is eliminated; the applied track does not have a cured film on the surface, since it is not exposed to IR radiation during the printing process.

Claims (4)

1. Аддитивная установка для формирования изделий из металл-полимерного композита, включающая каркас с установленными в нем экструдером, обеспечивающим возможность присоединения к нему подающего устройства, платформой для построения и средством отверждения изделия, отличающаяся тем, что платформа для построения выполнена с возможностью перемещения при помощи средства перемещения вдоль оси «Х», между положениями формирования изделия и его отверждения, экструдер установлен с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а средство отверждения включает инфракрасную лампу, установленную с возможностью перемещения вдоль оси «Z» с целью синхронизации положения лампы по отношению к положению напечатанного последним слоя изделия.1. An additive installation for forming products from a metal-polymer composite, including a frame with an extruder installed in it, providing the ability to attach a feeding device to it, a platform for building and a means for curing the product, characterized in that the platform for building is made with the ability to move using means for moving along the "X" axis, between the positions of forming the product and its curing, the extruder is mounted for movement in a vertical plane, and the curing means includes an infrared lamp mounted for movement along the "Z" axis for the purpose of synchronizing the position of the lamp with respect to the position the last printed layer of the product. 2. Аддитивная установка по п. 1, отличающаяся тем, что средство перемещения платформы для построения включает кронштейн, связанный с ременной передачей с приводом перемещения платформы.2. Additive installation according to claim 1, characterized in that the means for moving the platform for construction includes a bracket connected to a belt drive with a drive for moving the platform. 3. Аддитивная установка по п. 1, отличающаяся тем, что средство отверждения, включающее инфракрасную лампу, содержит привод и линейную направляющую, смонтированные на вертикальной раме, при этом линейная направляющая установлена параллельно вертикальной раме, перемещение инфракрасной лампы осуществляется при помощи привода инфракрасной лампы, причем лампа закреплена на линейной направляющей при помощи разъемного соединения с возможностью перемещения вдоль нее.3. Additive installation according to claim 1, characterized in that the curing means, including an infrared lamp, contains a drive and a linear guide mounted on a vertical frame, wherein the linear guide is installed parallel to the vertical frame, the movement of the infrared lamp is carried out using the infrared lamp drive, wherein the lamp is fixed to the linear guide using a detachable connection with the ability to move along it. 4. Аддитивная установка по п. 1, отличающаяся тем, что инфракрасная лампа содержит рефлектор и ламповую трубку, причем инфракрасная лампа характеризуется мощностью 200-500 Вт, а длина волны излучения составляет 0,74-1000 мкм.4. Additive installation according to claim 1, characterized in that the infrared lamp contains a reflector and a lamp tube, and the infrared lamp is characterized by a power of 200-500 W, and the radiation wavelength is 0.74-1000 microns.
RU2023125117U 2023-09-29 Additive installation for forming products from metal-polymer composite RU223293U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU223293U1 true RU223293U1 (en) 2024-02-12

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717768C1 (en) * 2019-10-15 2020-03-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method for additive molding of articles from powder materials
CN211306679U (en) * 2019-12-03 2020-08-21 湖南大学 Take infrared drying's 3D printing device
RU2750573C2 (en) * 2017-01-27 2021-06-29 Зе Боинг Компани Device for extrusion of ceramic suspension
CN114455972A (en) * 2022-02-15 2022-05-10 吉林大学 Preparation method of complex-configuration near-net-shape metal-ceramic composite material
EP4137254A1 (en) * 2021-08-20 2023-02-22 Technische Universität Berlin Method and apparatus for in situ debinding and sintering of filament or paste extrusion additive manufactured metal or ceramic parts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750573C2 (en) * 2017-01-27 2021-06-29 Зе Боинг Компани Device for extrusion of ceramic suspension
RU2717768C1 (en) * 2019-10-15 2020-03-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method for additive molding of articles from powder materials
CN211306679U (en) * 2019-12-03 2020-08-21 湖南大学 Take infrared drying's 3D printing device
EP4137254A1 (en) * 2021-08-20 2023-02-22 Technische Universität Berlin Method and apparatus for in situ debinding and sintering of filament or paste extrusion additive manufactured metal or ceramic parts
CN114455972A (en) * 2022-02-15 2022-05-10 吉林大学 Preparation method of complex-configuration near-net-shape metal-ceramic composite material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107553899B (en) Recoating unit, recoating method, device and method for additive manufacturing of three-dimensional objects
CN1476362A (en) Method and apparatus for creating three-dimensional metal part using high-temp direct laser melting
CN110756805A (en) 3D printing device for selective laser metal solidification and using method thereof
KR101801964B1 (en) Composition for 3D laminate printer using synthetic resin and ceramic powder
CN108312292B (en) 3D printing nozzle, 3D printing device comprising same and bioceramic slurry for 3D printing device
CN113147021B (en) Method for improving FDM printing forming quality and implementation device
CN1917999A (en) Pressing/molding apparatus, mold, and pressing/molding method
CN108819288B (en) Device and method for preparing directional cloth-wire chopped carbon fiber thermoplastic resin-based prepreg
CN205766721U (en) A kind of rapid forming equipment of photocuring pottery idiosome
CN201244859Y (en) Distributing apparatus for producing natural stone-intimating ceramic tile
CN110126263B (en) Screw extrusion variable-precision additive manufacturing equipment with stirring and anti-blocking functions
RU223293U1 (en) Additive installation for forming products from metal-polymer composite
CN105945243B (en) Sand mold makes the vacuum feeding distribution device with laser 3D printing machine
CN1926354A (en) Method and device for the production of friction linings
CN112207290A (en) Screw type multi-material powder supply device for selective laser melting process
CN111531880A (en) Multimode multi-material photocuring 3D printing equipment
CN110434983B (en) Hydraulic brick making machine and brick making method
CN109894612A (en) High-temperature metal 3D printer and Method of printing based on intermediate frequency electromagnetic principle of heating
CN113733554A (en) Method and device for forming high molecular parts by microwave and infrared radiation in composite mode
KR102272998B1 (en) Powder application device and 3D printer including the same
CN104924616A (en) 3D printing device and 3D printing method
CN110181809B (en) Rapid 3D printing device for surface forming based on electrostatic spinning method
CN109968664B (en) Three-dimensional object manufacturing equipment, preheating device and cylinder heating mechanism
CN213614149U (en) Screw type multi-material powder supply device for selective laser melting process
CN211640336U (en) Pipeline forming machine