RU225023U1 - 3D-принтер для электродугового аддитивного формообразования, управляемого в электромагнитном поле - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к технологии аддитивного производства металлических изделий по цифровой 3D-модели методом осаждения строительного материала в виде проволоки электрической дугой в среде защитного газа, может быть использована, например, для изготовления изделий машиностроения, в том числе сложной геометрической формы. 3D-принтер для электродугового аддитивного формообразования, управляемого в электромагнитном поле, содержит стол, выполненный с возможностью поворота вокруг оси Z; основание рабочего стола; направляющие стержни, закрепленные вертикально на верхнем и нижнем основаниях 3D-принтера; каретки, установленные на направляющих стержнях, имеющие возможность перемещения по оси Z; печатающее устройство, включающее рабочий инструмент, выполненный в виде устройства для автоматической подачи проволочного электрода, с подводом смеси защитных газов, расположенный внутри катушки индуктивности; соединительную деталь; поводки, одни из концов которых закреплены шарнирно к угловым точкам основания рабочего стола, а вторые закреплены шарнирно к кареткам; приводные механизмы кареток, выполненные в виде передач типа винт-гайка, приводимые в движение шаговыми двигателями. Управление кинематикой 3D-принтера осуществляется посредством шаговых двигателей. Катушка индуктивности, внутри которой расположено печатающее устройство, подключается к источнику электрического тока, создает внешнее магнитное поле, которое оказывает воздействие на столб дуги и сварочную ванну, сжимая их, и, таким образом, препятствуя разбрызгиванию строительного материала, рассеиванию, отклонению столба дуги и смещению ванны расплава относительно приемной поверхности. Применение предлагаемой полезной модели позволит повысить точность его формы при ее формировании строительным материалом в виде проволоки электрической дугой в среде защитного газа.

Description

Полезная модель относится к технологии аддитивного производства металлических изделий по цифровой 3D-модели методом осаждения строительного материала в виде проволоки электрической дугой в среде защитного газа, может быть использована, например, для изготовления изделий машиностроения, в том числе сложной геометрической формы.

Из уровня техники известно устройство, 3D-принтер с гибридной компоновкой, содержащий корпус, соединенный с верхним и нижним основаниями, на которых вертикально расположены направляющие стержни, на которых установлены каретки, стол, печатающее устройство, включающее рабочий инструмент в виде головки и соединительную деталь, поводки, одни из концов которых закреплены шарнирно к угловым точкам основания рабочего стола, а вторые - шарнирно к кареткам, питатель для автоматической подачи материала приводные механизмы кареток, блок управления, печатающее устройство является закрепленным жестко на верхнем основании через соединительную деталь, а стол имеет возможность перемещения по 5 координатам за счет изменения угла наклона поводков, а так же вращения стола, обеспечиваемого шаговыми двигателями, питатель выполнен с возможностью подачи жесткого расходного материала (патент на полезную модель РФ № 200 698 ((51) МПК B41F 17/00 (2006.01) B33Y 30/00 (2015.01), опубликовано 05.11.2020 Бюл. № 31).

Недостатком полезной модели является высокая нестабильность столба дуги и ванны расплава металла при послойном формировании изделий из строительного материала в виде проволоки электрической дугой в среде защитного газа. Это приводит к чрезмерному разбрызгиванию строительного материала, рассеиванию либо отклонению столба дуги и смещению ванны расплава относительно приемной поверхности, что приводит к образованию отклонений от заданного профиля изделия.

Технической задачей является повышение точности формы изделий, получаемых методом осаждения строительного материала в виде проволоки электрической дугой в среде защитного газа.

Техническая задача достигается за счет того, что 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, содержит стол, выполненный с возможностью поворота вокруг оси Z; основание рабочего стола; направляющие стержни, закрепленные вертикально на верхнем и нижнем основаниях 3D-принтера; каретки, установленные на направляющих стержнях, имеющие возможность перемещения по оси Z; печатающее устройство, включающее рабочий инструмент, выполненный в виде устройства для автоматической подачи проволочного электрода, с подводом смеси защитных газов, расположенный внутри катушки индуктивности; соединительную деталь; поводки, одни из концов которых закреплены шарнирно к угловым точкам основания рабочего стола, а вторые закреплены шарнирно к кареткам; приводные механизмы кареток, выполненные в виде передач типа винт-гайка, приводимые в движение шаговыми двигателями. Управление кинематикой 3D-принтера осуществляется посредством шаговых двигателей. Катушка индуктивности, внутри которой расположено печатающее устройство, подключается к источнику электрического тока.

Техническая сущность и принцип действия полезной модели поясняются фиг. 1 - общий вид 3D-принтера, фиг. 2 - рабочий инструмент схема

3D-принтер для электродугового аддитивного формообразования, управляемого в электромагнитном поле, включающий стол 1, выполненный с возможностью поворота вокруг оси Z посредством шагового двигателя 12; основание рабочего стола 2; направляющие стержни 3, закрепленные вертикально на верхнем 4 и нижнем 5 основаниях 3D-принтера; каретки 6, установленные на направляющих стержнях 3, имеющие возможность перемещения по оси Z; печатающее устройство, включающее рабочий инструмент 7, выполненный в виде устройства для автоматической подачи проволочного электрода посредством шагового двигателя 11, с подводом смеси защитных газов, расположенный внутри катушки индуктивности 13; соединительная деталь 8; поводки 9, одни из концов которых закреплены шарнирно к угловым точкам основанию стола 1, а вторые закреплены шарнирно к кареткам 6; приводные механизмы кареток 6, выполненные в виде передач типа винт-гайка, приводимых в движение шаговыми двигателями 10, таким образом, обеспечивая управление пространственной ориентацией стола по 5 координатам.

Полезная модель работает следующим образом: блок управления передает управляющие команды шаговым двигателям 10, 11, 12, причем шаговые двигатели 10 перемещают каретки 6, изменяя угол наклона поводков 9, обеспечивая столу 1 перемещение по 4 координатам; шаговый двигатель 12 обеспечивает перемещение стола по 5 координате; шаговый двигатель 11 обеспечивает управление подачей расходного материала в виде металлической проволоки к рабочему органу 7, происходит поджиг электрической дуги, в процессе горения электрической дуги и плавления строительного материала в виде проволоки 14, катушка индуктивности 13 создает внешнее магнитное поле, которое оказывает воздействие на столб дуги и сварочную ванну, сжимая их, и, таким образом, препятствуя разбрызгиванию строительного материала, рассеиванию, отклонению столба дуги и смещению ванны расплава относительно приемной поверхности.

Таким образом, за счет эффекта сжатия столба дуги и ванны расплава, повышается стабильность массопереноса строительного материала, снижается уровень разбрызгивания строительного материала, снижается величина смещения ванны расплава относительно приемной поверхности, что обеспечивает повышение точности формы изделий, получаемых методом осаждения строительного материала в виде проволоки электрической дугой в среде защитного газа.

Применение предлагаемой полезной модели позволит повысить точность его формы при ее формировании строительным материалом в виде проволоки электрической дугой в среде защитного газа.

Результаты проведенных экспериментальных исследований показывают снижение погрешности формы построенных изделий, повышение точности их формы на 15%.

Claims (1)

1. 3D-принтер для электродугового аддитивного формообразования, управляемого в электромагнитном поле, содержащий корпус, соединенный с верхним и нижним основаниями, на которых вертикально расположены направляющие стержни, на которых установлены каретки, стол, печатающее устройство, включающее рабочий инструмент, соединительную деталь, поводки, одни из концов которых закреплены шарнирно к угловым точкам основания рабочего стола, а вторые - шарнирно к кареткам, питатель для автоматической подачи материала, отличающийся тем, что рабочий инструмент расположен внутри катушки индуктивности.