RU2736449C1 - Method of forming medium of specified temperature in working chamber of 3d printer - Google Patents

Method of forming medium of specified temperature in working chamber of 3d printer Download PDF

Info

Publication number
RU2736449C1
RU2736449C1 RU2019143748A RU2019143748A RU2736449C1 RU 2736449 C1 RU2736449 C1 RU 2736449C1 RU 2019143748 A RU2019143748 A RU 2019143748A RU 2019143748 A RU2019143748 A RU 2019143748A RU 2736449 C1 RU2736449 C1 RU 2736449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
printer
heated
working
working chamber
working area
Prior art date
Application number
RU2019143748A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Игоревич Безукладников
Дмитрий Николаевич Трушников
Александр Андреевич Осколков
Евгений Владимирович Матвеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Ф2 ИННОВАЦИИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Ф2 ИННОВАЦИИ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Ф2 ИННОВАЦИИ"
Priority to RU2019143748A priority Critical patent/RU2736449C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2736449C1 publication Critical patent/RU2736449C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used to form a medium with a given temperature in the working zone of 3D printer. Essence of the invention is that a uniform heat flow is formed by heat exchange between the air medium inside the working area of 3D printer and the surface of the heat source, as well as due to infrared radiation from the heated surface of the heat source, wherein the heat source is made of electrically heated glasses which completely or partially surround the working area of 3D printer such that one of the sides of the electrically heated glass is the inner surface of the working chamber of 3D printer, and electrically conductive coating is uniformly applied on other side of electrically heated glass so that it is possible to use standard methods of heat insulation for flat glass, wherein passage of current through the electroconductive coating leads to uniform heating of the glass so as to ensure uniform heat exchange between the air environment inside the working area of 3D printer and the heated glass surface, as well as uniformity of infrared radiation emitted by the heated glass surface with wavelength of 0.75–100 mcm, wherein inside the working area there is heat exchange between the heated infrared radiation elements and the air medium.
EFFECT: providing the possibility of forming the medium of the specified temperature inside the working chamber of 3D printer with a uniform heat flux from the inner surfaces of the camera, which excludes any temperature changes in different areas of the working chamber or parts of the synthesized object.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области аддитивных технологий, а точнее к трехмерной печати объектов по цифровой модели методом послойного нанесения расплавленного полимерного материала (FDM) в среде заданной температуры.The invention relates to the field of additive technologies, and more precisely to three-dimensional printing of objects using a digital model by layer-by-layer deposition of molten polymer material (FDM) in an environment of a given temperature.

Данная технология заключается в построении (синтезировании) объекта с помощью послойного нанесения расплавленного полимерного материала на рабочий стол через экструдер. В общем виде экструдер представляет собой устройство, состоящее из двух основных компонент. Первой компонентой является горячая часть экструдера, представляющая собой сопло, через которое происходит истечение жидкого материала, а также резистивный нагревательный элемент, обеспечивающий посредством прямой теплопередачи достаточную для плавления полимерного материала температуру сопла. Второй компонентой является механизм, подающий твердую полимерную нить через термобарьер в горячую часть экструдера. Термобарьер обеспечивает как можно более высокий градиент температуры полимерного материала. Экструдер перемещается в плоскости параллельной рабочему столу с помощью мобильного элемента, на которую он крепится. После нанесения первого слоя материала в плоскости рабочего стола головка поднимается по нормали к столу на высоту необходимую для нанесения следующего слоя. Предыдущий слой к этому моменту отвердевает. Построение объекта может осуществляться в среде с контролируемыми температурными параметрами для уменьшения внутренних температурных деформаций и напряжений печатного объекта. Среда заданной температуры формируется за счет того, что рабочая область 3D-принтера находится внутри герметичной камеры, которая препятствует рассеиванию теплоты, вырабатываемой различными нагревательными элементами, из рабочей области 3D-принтера в окружающую среду.This technology consists in building (synthesizing) an object by layer-by-layer deposition of molten polymer material on a work table through an extruder. In general, an extruder is a device consisting of two main components. The first component is the hot part of the extruder, which is a nozzle through which the liquid material flows out, as well as a resistive heating element, which, through direct heat transfer, provides a nozzle temperature sufficient to melt the polymer material. The second component is a mechanism that feeds the solid polymer filament through a thermal barrier to the hot end of the extruder. The thermal barrier provides the highest possible temperature gradient for the polymer material. The extruder is moved in a plane parallel to the working table with the help of a mobile element to which it is attached. After applying the first layer of material in the plane of the working table, the head rises along the normal to the table to the height necessary for applying the next layer. The previous layer hardens by this moment. The construction of the object can be carried out in an environment with controlled temperature parameters to reduce the internal temperature deformations and stresses of the printed object. The environment of a given temperature is formed due to the fact that the working area of the 3D printer is located inside a sealed chamber, which prevents the dissipation of heat generated by various heating elements from the working area of the 3D printer into the environment.

Из современного уровня техники известен способ формирования среды заданной температуры в рабочей камере 3D-принтера с помощью резистивных нагревательных элементов, мощность с которых снимается воздушным потоком, поступающим в рабочую камеру 3D-принтера. Такой способ формирования среды заданной температуры описан в патентах US 6722872, опубл.20.04.2004. - "Hightemperaturemodelingapparatus" и CN107187021A, опубл.22.09.2017. - "3Dprintinghigh-temperaturemoldingdevice".,а также в электронном источнике http://docs.kuehlingkuehling.de/ht500/manual#build-chamber.A method of forming a medium of a given temperature in the working chamber of a 3D printer using resistive heating elements, the power from which is removed by the air flow entering the working chamber of a 3D printer, is known from the state of the art. This method of forming a medium of a given temperature is described in patents US 6722872, publ. 20.04.2004. - "Hightemperaturemodelingapparatus" and CN107187021A, publ. 22.09.2017. - "3Dprintinghigh-temperaturemoldingdevice". And also in the electronic source http://docs.kuehlingkuehling.de/ht500/manual#build-chamber.

Недостатком такого способа является изнашиваемость резистивных элементов, например, металлической проволоки, с которой осуществляется съем мощности.The disadvantage of this method is the wear of resistive elements, for example, a metal wire, from which power is taken off.

Кроме того, недостатком такого способа является то, что при отказе системы подачи воздуха или ошибках регулирования резистивные элементы могут перегреваться и разрушаться.In addition, the disadvantage of this method is that in the event of a failure of the air supply system or control errors, the resistive elements can overheat and break down.

Известен также способ формирования среды заданной температурыв рабочей камере 3D-принтера с помощью нагревательных элементов с положительным температурным коэффициентом сопротивления (PTC; позисторы; полупроводниковые кристаллы), мощность с которых снимается воздушным потоком, поступающим в рабочую камеру 3D-принтера. Такой способ формирования среды заданной температуры известен из патента CN 106738926 A, опубл. 04.02.2017. - "High-temperatureinsulationmaterialforthecartridgeandthe 3dprinter"., а также из электронного источника https://www.dbk-group.com/uk/dbk-solutions/industrial-thermal-management/applications/3d-printer-heating/616/3d-printer-heating.html.There is also known a method of forming an environment of a given temperature in the working chamber of a 3D printer using heating elements with a positive temperature coefficient of resistance (PTC; posistors; semiconductor crystals), the power from which is removed by the air flow entering the working chamber of the 3D printer. Such a method of forming a medium of a given temperature is known from the patent CN 106738926 A, publ. 02/04/2017. - "High-temperatureinsulationmaterialforthecartridgeandthe 3dprinter". And also from the electronic source https://www.dbk-group.com/uk/dbk-solutions/industrial-thermal-management/applications/3d-printer-heating/616/3d- printer-heating.html.

Данный способ отличается тем, что благодаря свойствам саморегуляции позисторов исключается возможность их перегрева и последующего разрушения при неверном проектировании систем воздуховодов или ошибках при проектировании внешних регуляторов.This method differs in that, due to the self-regulation properties of the posistors, the possibility of their overheating and subsequent destruction is excluded if the duct systems are incorrectly designed or errors in the design of external regulators.

Известен также способ формирования среды заданной температуры в рабочей камере 3D-принтера с помощью плоских нагревательных элементов с внешним алюминиевым радиатором, мощность с которого снимается воздушным потоком, поступающим в рабочую камеру 3D-принтера. Такой способ формирования среды заданной температуры известен из патента US 10265941, опубл. 23.04.2019.- "Heatedairsystemfor 3Dprinter".There is also known a method of forming an environment of a given temperature in the working chamber of a 3D printer using flat heating elements with an external aluminum radiator, the power from which is removed by the air flow entering the working chamber of the 3D printer. Such a method of forming an environment of a given temperature is known from US patent 10265941, publ. 23.04.2019.- "Heatedairsystem for 3Dprinter".

Данный способ отличается тем, что к плоским нагревателям, например, силиконовым, миканитовым или полиамидным, прикрепляется радиатор, обеспечивающий рассеивание мощности. Наличие радиатора уменьшает риск перегрева и разрушения нагревательных элементов при ошибках настроек регуляторов или ошибок при проектировании систем воздуховодов. Кроме того, возможность изменения формы радиатора позволяет разнообразить конструкции систем воздуховодов.This method differs in that a radiator is attached to flat heaters, for example, silicone, micanite or polyamide, providing power dissipation. The presence of a radiator reduces the risk of overheating and destruction of heating elements in case of errors in regulator settings or errors in the design of duct systems. In addition, the ability to change the shape of the radiator allows you to diversify the design of air duct systems.

Для всех вышеперечисленных способов формирования среды заданной температуры внутри рабочей камеры 3D-принтера характерен ряд общих недостатков.For all of the above methods of forming an environment of a given temperature inside the working chamber of a 3D printer, a number of common disadvantages are characteristic.

Недостатком, общим для всех вышеперечисленных способов является необходимость обеспечения воздушного потока для снятия мощности, а значит необходимость установки средств генерации воздушного потока, создающих высокий уровень шума при работе.A disadvantage common to all of the above methods is the need to provide an air flow to remove power, which means that it is necessary to install means for generating an air flow that create a high level of noise during operation.

Кроме того, недостатком для всех вышеперечисленных способов является то, что направленный значительный воздушный поток может вызвать деформации синтезируемого объекта в силу того, что экструдируемый полимерный материал находится в расплавленном состоянии, а также сам синтезируемый объект под воздействием высокой температурной среды обладает низкой твердостью.In addition, a disadvantage for all of the above methods is that a directed significant air flow can cause deformations of the synthesized object due to the fact that the extruded polymer material is in a molten state, and the synthesized object itself, under the influence of a high temperature environment, has a low hardness.

Кроме того, для всех вышеперечисленных способов недостатком является то, что направленный воздушный поток, создаваемый вентиляторами или аналогичными устройствами не обеспечивает равномерного нагрева пространства рабочей камеры и самого синтезируемого объекта, что также приводит к возникновению нежелательной разницы температур между различными зонами рабочей камеры или частями изделия. In addition, for all of the above methods, the disadvantage is that the directed air flow generated by fans or similar devices does not provide uniform heating of the working chamber space and the synthesized object itself, which also leads to an undesirable temperature difference between different zones of the working chamber or parts of the product.

Известен также способ формирования среды заданной температуры в рабочей камере 3D-принтера с помощью инфракрасных керамических нагревательных элементов. Такой способ формирования среды заданной температуры известен из электронного источника https://uosdesign.org/designshow2016/group-design-project/3d-printer-for-peek-printing/.There is also known a method of forming an environment of a given temperature in a working chamber of a 3D printer using infrared ceramic heating elements. This method of forming an environment of a given temperature is known from an electronic source https://uosdesign.org/designshow2016/group-design-project/3d-printer-for-peek-printing/.

Данный способ отличается тем, что формирование среды заданной температуры внутри камеры обеспечивается с помощью нагрева различных поверхностей рабочей камеры и синтезируемого объекта инфракрасным излучением. Такой способ исключает необходимость установки мощных генераторов воздушного потока и проектирования сложных систем воздуховодов.This method differs in that the formation of an environment of a given temperature inside the chamber is provided by heating various surfaces of the working chamber and the synthesized object with infrared radiation. This method eliminates the need to install powerful airflow generators and design complex duct systems.

Недостатком данного способа является высокая длительность нагрева рабочей камеры.The disadvantage of this method is the high duration of heating the working chamber.

Кроме того, недостатком является то, что керамические инфракрасные нагреватели не обеспечивают равномерного нагрева пространства рабочей камеры и элементов синтезируемого изделия. Исходя из самого принципа действия инфракрасного излучения происходит перегрев ближайших поверхностей изделия и рабочей камеры по сравнению с более удаленными поверхностями, что также приводит к неравномерной теплоотдаче от различных поверхностей рабочей камеры в ее внутреннее пространство.In addition, the disadvantage is that ceramic infrared heaters do not provide uniform heating of the working chamber space and elements of the synthesized product. Based on the very principle of operation of infrared radiation, the nearest surfaces of the product and the working chamber overheat in comparison with more distant surfaces, which also leads to uneven heat transfer from various surfaces of the working chamber into its internal space.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является способ формирования среды заданной температуры в рабочей камере 3D-принтера с помощью инфракрасных ламп. Такой способ формирования среды заданной температуры в рабочей камере 3D-принтера известен из патента EP3202574A1, опубл.16.01.17. - "Three-dimensionalfabricatingapparatus, three-dimensionalfabricatingchamber, andthree-dimensionalfabricatingmethod" и электронных источников http://www.3ders.org/articles/20170306-automaker-daimler-adopts-ricoh-sls-3d-printer-for-efficient-prototyping.html;https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20170000214.The closest analogue to the claimed invention is a method of forming an environment of a given temperature in the working chamber of a 3D printer using infrared lamps. This method of forming an environment of a given temperature in the working chamber of a 3D printer is known from patent EP3202574A1, publ. 16.01.17. - "Three-dimensionalfabricatingapparatus, three-dimensionalfabricatingchamber, andthree-dimensionalfabricatingmethod" and electronic sources http://www.3ders.org/articles/20170306-automaker-daimler-adopts-ricoh-sls-3d-printer-for-efficient-prototyping .html; https: //ntrs.nasa.gov/search.jsp? R = 20170000214.

Данный способ отличается тем, что проектируется система инфракрасного излучения, обеспечивающая прямой нагрев поверхностей определенной области рабочей камеры 3D-принтера и синтезируемого изделия. Это возможно благодаря устройству инфракрасных ламп, конструктивные особенности которых позволяют увеличить теплоотдачу в определенном направлении и снизить тепловое воздействие в других направлениях. This method differs in that an infrared radiation system is designed that provides direct heating of the surfaces of a certain area of the working chamber of a 3D printer and of the synthesized product. This is possible thanks to the device of infrared lamps, the design features of which allow to increase heat transfer in a certain direction and reduce the thermal effect in other directions.

Недостатком данного способа является то, что при прямом воздействии инфракрасного излучения на синтезируемый объект возникают большие перепады температуры между элементами изделия, находящимися под воздействием прямого излучения, и элементами изделия скрытыми от прямого воздействия ввиду особенностей конструкции самого изделия, например, при наличии внутренних полостей. Это особенно важно, учитывая, что одной из основных особенностей аддитивных методов производства является возможность послойного построения изделий сложной геометрической формы.The disadvantage of this method is that under the direct influence of infrared radiation on the synthesized object, large temperature differences arise between the elements of the product exposed to direct radiation and the elements of the product hidden from direct exposure due to the design features of the product itself, for example, in the presence of internal cavities. This is especially important given that one of the main features of additive manufacturing methods is the ability to build products of complex geometric shapes layer by layer.

Кроме того, недостатком является то, что возникают значительные перепады температуры в среде рабочей камеры между областями, находящимися под прямым воздействием сфокусированного инфракрасного излучения ламп и теми областями, что лежат за пределами выделенных направлений излучения. Высокая теплоотдача поверхностей лежащих внутри выделенных направлений нагрева и низкая теплоотдача поверхностей лежащих вне этих направлений приводит к неравномерности формирования температурной среды.In addition, the disadvantage is that there are significant temperature differences in the environment of the working chamber between the areas that are directly exposed to the focused infrared radiation of the lamps and those areas that lie outside the selected directions of radiation. The high heat transfer of the surfaces lying inside the selected heating directions and the low heat transfer of the surfaces lying outside these directions leads to uneven formation of the temperature environment.

Технический результат заявляемого решения заключается в способе формировании среды заданной температуры внутри рабочей камеры 3D-принтера равномерным тепловым потоком от внутренних поверхностей камеры, что исключает какие-либо перепады температуры в разных областях рабочей камеры или частях синтезируемого объекта.The technical result of the proposed solution consists in a method of forming an environment of a given temperature inside the working chamber of a 3D printer with a uniform heat flow from the inner surfaces of the chamber, which excludes any temperature drops in different areas of the working chamber or parts of the synthesized object.

Технический результат достигается за счет того, что внутренние поверхности рабочей камеры 3D-принтера полностью или частично выполнены из низкоэмиссионного закаленного стекла, на которое по всей площади нанесено прозрачное токопроводящее покрытие, выполняющее функции нагревательного элемента. При пропускании электрического тока через нанесенное покрытие происходит равномерный нагрев низкоэмиссионного стекла, которое, кроме прямой теплоотдачи в окружающую среду начинает генерировать инфракрасное излучение в диапазоне 0,75-100 мкм. Равномерно испускаемое с поверхности стекол инфракрасное излучение, обеспечивает всесторонний нагрев синтезируемого изделия независимо от формы изделия и стадии процесса послойной наплавки, т.е. высоты уже готовой части изделия. Нагрев инфракрасным излучением элементов внутри камеры, например, синтезируемого изделия, сопровождается теплообменом между этими элементами и воздушной средой. Происходит также интенсивный теплообмен между нагретой поверхностью стекла и воздушной средой внутри закрытой камеры 3D-принтера. The technical result is achieved due to the fact that the inner surfaces of the working chamber of the 3D printer are fully or partially made of low-emission tempered glass, on which a transparent conductive coating is applied over the entire area, which serves as a heating element. When an electric current is passed through the applied coating, the low-emission glass is uniformly heated, which, in addition to direct heat transfer to the environment, begins to generate infrared radiation in the range of 0.75-100 microns. Infrared radiation uniformly emitted from the glass surface provides comprehensive heating of the synthesized product regardless of the shape of the product and the stage of the layer-by-layer surfacing process, i.e. the height of the finished part of the product. Infrared heating of elements inside the chamber, for example, a synthesized product, is accompanied by heat exchange between these elements and the air environment. There is also an intense heat exchange between the heated glass surface and the air inside the closed chamber of the 3D printer.

Прямой нагрев инфракрасным излучением объектов внутри камеры, теплообмен между этими объектами и воздушной средой внутри камеры, а также теплообмен между поверхностью электрообогреваемых стекол и воздушной средой обеспечивают формирование равномерной среды заданной температуры по всему объему рабочей камеры 3D-принтера.Direct heating by infrared radiation of objects inside the camera, heat exchange between these objects and the air environment inside the camera, as well as heat exchange between the surface of electrically heated glasses and the air environment ensure the formation of a uniform environment of a given temperature throughout the volume of the working chamber of the 3D printer.

Подобный способ формирования среды заданной температуры внутри рабочей камеры 3D-принтера не требует снятия мощности с нагревательных элементов или радиаторов воздушным потоком и позволяют отказаться от установки генераторов воздушного потока, а также исключают необходимость в конструировании систем воздуховодов.Such a method of forming an environment of a given temperature inside the working chamber of a 3D printer does not require the removal of power from heating elements or radiators by air flow and makes it possible to abandon the installation of air flow generators, as well as eliminate the need to design air duct systems.

Отсутствие мощных генераторов воздушного потока значительно снижает уровень шума, а также исключает возможность деформации синтезируемого объекта направленным воздушным потоком. The absence of powerful generators of air flow significantly reduces the noise level, and also excludes the possibility of deformation of the synthesized object by directed air flow.

Благодаря тому, что нагревательные элементы, используемые для нагрева стекол, в своей конструкции содержат защитный, изолирующий и отражающий инфракрасное излучение слой возможна реализация односторонне направленного теплового потока. Кроме того, нагревательные элементы, используемые в предлагаемом способе формирования среды с заданной температурой имеют толщину порядка десятков микрометров, т.к.их производство осуществляется посредством напыления. Таким образом, особенности конструкции нагревательных элементов обеспечивают простоту теплоизоляции рабочей камеры и позволяют использовать стандартные методы теплоизоляции для плоских стекол. Использование данных методов теплоизоляции позволяют на порядок уменьшить результирующую толщину теплоизолирующих конструкций по сравнению с любым другим способом формирования среды заданной температуры в рабочей камере 3D-принтера.Due to the fact that the heating elements used for heating glasses, in their design, contain a protective, insulating and reflective layer of infrared radiation, it is possible to realize a unilaterally directed heat flow. In addition, the heating elements used in the proposed method for forming an environment with a given temperature have a thickness of the order of tens of micrometers, since their production is carried out by means of spraying. Thus, the design features of the heating elements make it easy to insulate the working chamber and allow the use of standard thermal insulation methods for flat glass panes. The use of these methods of thermal insulation makes it possible to reduce by an order of magnitude the resulting thickness of heat-insulating structures in comparison with any other method of forming an environment of a given temperature in the working chamber of a 3D printer.

Кроме того, благодаря прозрачности нагревательных элементов и стекол обеспечивается возможность нагрева рабочей камеры со стороны смотровых окон/дверей устройства, возможность прямого наблюдения за рабочим процессом внутри камеры 3D-принтера, а также возможность размещения элементов освещения внутреннего объема камеры и системы видеонаблюдения вне нагреваемого объема, что значительно упрощает конструкцию этих элементов.In addition, due to the transparency of the heating elements and glasses, it is possible to heat the working chamber from the side of the viewing windows / doors of the device, the possibility of direct observation of the working process inside the camera of the 3D printer, as well as the possibility of placing lighting elements of the internal volume of the camera and the video surveillance system outside the heated volume. which greatly simplifies the design of these elements.

Изобретение поясняется чертежами фиг. 1-3:The invention is illustrated by drawings of FIG. 1-3:

на фиг. 1 показаны внутренние поверхности рабочей камеры 3D-принтера, которые могут быть полностью или частично выполнены из электрообогреваемого стекла;in fig. 1 shows the inner surfaces of the working chamber of a 3D printer, which can be fully or partially made of electrically heated glass;

на фиг. 2 показана схема реализации способа формирования среды с заданной температурой в рабочей камере 3D-принтера; непронумерованные стрелки отражают направление инфракрасного излучения, излучаемого электрообогреваемыми стеклами при их нагреве;in fig. 2 shows a diagram of the implementation of the method for forming an environment with a given temperature in the working chamber of a 3D printer; unnumbered arrows reflect the direction of infrared radiation emitted by electrically heated glasses when they are heated;

на фиг. 3 показана схема реализации способа формирования среды с заданной температурой в рабочей камере 3D-принтера; непронумерованные стрелки отражают процесс теплообмена внутри рабочей камеры 3D-принтера, происходящий между нагреваемой поверхностью стекол и воздушной средой, а также между воздушной средой и элементами внутри камеры, например, синтезируемым объектом, нагреваемыми инфракрасным излучением.in fig. 3 shows a diagram of the implementation of the method for forming an environment with a given temperature in the working chamber of a 3D printer; unnumbered arrows represent the process of heat exchange inside the working chamber of a 3D printer, which occurs between the heated glass surface and the air environment, as well as between the air medium and elements inside the chamber, for example, a synthesized object heated by infrared radiation.

Способ формирования среды с заданной температурой в рабочей камере 3D-принтера равномерным тепловым потоком от внутренних поверхностей 1 рабочей камеры 3D-принтера, отличающийся тем, что исключаются какие-либо перепады температуры в разных областях рабочей камеры или частях синтезируемого объекта 2, при этом внутренние поверхности рабочей камеры 3D-принтера полностью или частично выполнены из электрообогреваемого стекла 3 так, что на одной из сторон электрообогреваемого стекла расположен нагревательный элемент 4 так, что возможно использование стандартных методов теплоизоляции 5 для плоских стекол, при этом прохождение тока через нагревательный элемент приводит к нагреву стекол так, что между нагретой поверхностью стекла и воздушной средой внутри камеры происходит теплообмен, при этом нагретая поверхность стекла равномерно излучает инфракрасные волны в диапазоне 0,75-100 мкм. так, что обеспечивается равномерный и всесторонний нагрев поверхностей элементов внутри рабочей камеры 3D-принтера, например, синтезируемого изделия, при этом внутри камеры происходит теплообмен между нагретыми инфракрасным излучением элементами и воздушной средой. Благодаря прозрачности нагревательных элементов и стекол обеспечивается возможность прямого наблюдения за рабочим процессом внутри камеры 3D-принтера, а также возможность конструирования теплоизолированного освещения 6 внутреннего объема камеры и системы видеонаблюдения 7.A method of forming an environment with a given temperature in the working chamber of a 3D printer with a uniform heat flow from the inner surfaces 1 of the working chamber of a 3D printer, characterized in that any temperature drops in different areas of the working chamber or parts of the synthesized object 2 are excluded, while the internal surfaces the working chamber of the 3D printer is completely or partially made of electrically heated glass 3 so that a heating element 4 is located on one of the sides of the electrically heated glass so that it is possible to use standard methods of thermal insulation 5 for flat glasses, while the passage of current through the heating element leads to heating of the glasses so that heat exchange takes place between the heated glass surface and the air medium inside the chamber, while the heated glass surface uniformly emits infrared waves in the range of 0.75-100 microns. so that uniform and all-round heating of the surfaces of elements inside the working chamber of a 3D printer, for example, a synthesized product, is ensured, while heat exchange occurs between the elements heated by infrared radiation and the air environment inside the chamber. Due to the transparency of the heating elements and glasses, it is possible to directly observe the working process inside the camera of the 3D printer, as well as the possibility of constructing heat-insulated lighting 6 of the internal volume of the camera and the video surveillance system 7.

Способ осуществляется следующим образом:The method is carried out as follows:

1. Конструируется герметичная рабочая камера 3D-принтера.1. A sealed working chamber of a 3D printer is being constructed.

2. Внутренние поверхности камеры полностью или частично выполняются из электрообогреваемых стекол.2. The inner surfaces of the chamber, in whole or in part, are made of electrically heated glasses.

3. С помощью стандартных методов, применяющихся для плоских стекол, выполняется теплоизоляция рабочей камеры 3D-принтера.3.Using standard methods for flat glass, the 3D printer's working chamber is insulated.

4. Регулируемый управляющей схемой ток, подается на прозрачные нагревательные элементы, нанесенные на обратную сторону стекол равномерно по всей их поверхности.4. The current regulated by the control circuit is supplied to the transparent heating elements applied to the back side of the glasses evenly over their entire surface.

5. Происходит равномерный нагрев стекол до температуры, необходимой для поддержания установленной оператором рабочей температуры камеры с помощью управляющей схемы.5. The glasses are uniformly heated to the temperature required to maintain the operating temperature of the chamber set by the operator using the control circuit.

6. Нагретая поверхность стекла начинает равномерно излучать инфракрасные волны в диапазоне 0,75-100 мкм.6. The heated glass surface begins to uniformly emit infrared waves in the range of 0.75-100 microns.

7. Осуществляется равномерный теплообмен между поверхностью стекла и воздушной средой рабочей камеры 3D-принтера.7. There is a uniform heat exchange between the glass surface and the air environment of the 3D printer working chamber.

8. С помощью инфракрасного излучения электрообогреваемых стекол осуществляется всесторонний и равномерный нагрев элементов внутри рабочей камеры 3D-принтера, например, синтезируемого объекта.8. With the help of infrared radiation of electrically heated glasses, all-round and uniform heating of elements inside the working chamber of a 3D printer, for example, a synthesized object, is carried out.

9. Внутри рабочей камеры 3D-принтера осуществляется теплообмен между нагреваемыми инфракрасным излучением элементами и воздушной средой.9. Inside the working chamber of the 3D printer, heat exchange is carried out between the elements heated by infrared radiation and the air environment.

10. Прямой нагрев инфракрасным излучением объектов внутри камеры, теплообмен между этими объектами и воздушной средой внутри камеры, а также теплообмен между поверхностью электрообогреваемых стекол и воздушной средой обеспечивают формирование равномерной среды заданной температуры по всему объему рабочей камеры 3D-принтера.10. Direct heating by infrared radiation of objects inside the camera, heat exchange between these objects and the air inside the camera, as well as heat exchange between the surface of electrically heated glasses and the air provide the formation of a uniform environment of a given temperature throughout the volume of the working chamber of the 3D printer.

11. В ходе рабочего процесса осуществляется поддержание заданной температуры среды с учетом способности герметичной теплоизолированной камеры удерживать тепло.11. During the working process, the specified temperature of the environment is maintained, taking into account the ability of the sealed heat-insulated chamber to retain heat.

12. В ходе рабочего процесса осуществляется непосредственное или удаленное наблюдение за процессом синтеза объекта.12. In the course of the working process, direct or remote observation of the object synthesis process is carried out.

Claims (2)

1. Способ формирования среды с заданной температурой в рабочей зоне 3D-принтера, отличающийся высокой равномерностью теплового потока, поступающего в рабочую зону 3D-принтера, обеспечивающий равномерность температурного поля внутри рабочей зоны 3D-принтера и во всём объёме синтезируемого объекта в течение процесса печати, при этом равномерный тепловой поток формируется за счёт теплообмена между воздушной средой внутри рабочей зоны 3D-принтера и поверхностью источника тепла, а также за счёт инфракрасного излучения от нагретой поверхности источника тепла, при этом источник тепла выполнен из электрообогреваемых стёкол, которые полностью или частично окружают рабочую зону 3D-принтера так, что одна из сторон электрообогреваемого стекла является внутренней поверхностью рабочей камеры 3D-принтера, а на другую сторону электрообогреваемого стекла равномерно нанесено электропроводящее покрытие так, что возможно использование стандартных методов теплоизоляции для плоских стёкол, при этом прохождение тока через электропроводящее покрытие приводит к равномерному нагреву стекла так, что обеспечивается равномерность теплообмена между воздушной средой внутри рабочей зоны 3D-принтера и нагретой поверхностью стекла, а также равномерность испускаемого нагретой поверхностью стекла инфракрасного излучения с длиной волны 0.75-100 мкм, при этом внутри рабочей зоны происходит теплообмен между нагретыми инфракрасным излучением элементами и воздушной средой. 1. A method of forming an environment with a given temperature in the working area of a 3D printer, characterized by a high uniformity of the heat flux entering the working area of the 3D printer, providing uniformity of the temperature field inside the working area of the 3D printer and throughout the entire volume of the synthesized object during the printing process, in this case, a uniform heat flux is formed due to heat exchange between the air environment inside the working area of the 3D printer and the surface of the heat source, as well as due to infrared radiation from the heated surface of the heat source, while the heat source is made of electrically heated glasses that completely or partially surround the working area the area of the 3D printer so that one of the sides of the electrically heated glass is the inner surface of the working chamber of the 3D printer, and an electrically conductive coating is evenly applied to the other side of the electrically heated glass so that it is possible to use standard thermal insulation methods for flat glasses, while passing The current flow through the electrically conductive coating leads to uniform heating of the glass so that uniform heat exchange between the air medium inside the working area of the 3D printer and the heated glass surface is ensured, as well as the uniformity of infrared radiation emitted by the heated glass surface with a wavelength of 0.75-100 μm, while inside of the working zone, heat exchange occurs between the elements heated by infrared radiation and the air environment. 2. Способ формирования среды с заданной температурой в рабочей зоне 3D-принтера по п.1, отличающийся тем, что поверхности рабочей камеры выполняются прозрачными, благодаря чему обеспечивается возможность прямого наблюдения за рабочим процессом внутри камеры 3D-принтера, а также возможность размещения вне нагреваемого объема камеры не теплоизолированных конструктивных элементов, таких как: системы видеонаблюдения и/или освещения, и/или иных систем и элементов, требующих для своего функционирования прямой видимости объектов внутри камеры.2. A method for forming an environment with a given temperature in the working area of a 3D printer according to claim 1, characterized in that the surfaces of the working chamber are made transparent, which makes it possible to directly observe the working process inside the 3D printer chamber, as well as the possibility of placing it outside the heated the volume of the camera of non-thermally insulated structural elements, such as: video surveillance and / or lighting systems, and / or other systems and elements that require direct visibility of objects inside the camera for their functioning.
RU2019143748A 2019-12-25 2019-12-25 Method of forming medium of specified temperature in working chamber of 3d printer RU2736449C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143748A RU2736449C1 (en) 2019-12-25 2019-12-25 Method of forming medium of specified temperature in working chamber of 3d printer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143748A RU2736449C1 (en) 2019-12-25 2019-12-25 Method of forming medium of specified temperature in working chamber of 3d printer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2736449C1 true RU2736449C1 (en) 2020-11-17

Family

ID=73460764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143748A RU2736449C1 (en) 2019-12-25 2019-12-25 Method of forming medium of specified temperature in working chamber of 3d printer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2736449C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2770997C1 (en) * 2021-03-22 2022-04-25 Общество с ограниченной ответственностью "Компания ИМПРИНТА" Industrial 3d printer for high temperature printing
RU212215U1 (en) * 2022-02-25 2022-07-12 Общество с ограниченной ответственностью "Проект Инноватика" INSTALLATION FOR AIR EXCHANGE AND THERMOREGULATION OF 3D PRINTER

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510704C2 (en) * 2012-03-05 2014-04-10 Александр Сергеевич Костюченко Light-transparent structure with heating function
RU155702U1 (en) * 2014-11-26 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" MULTI-LAYER SURFACE OF A 3D PRINTER PRINTING AREA WORKING WITH THE FDM TECHNOLOGY
WO2018235121A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 3Dnextech S.R.L. Method and apparatus for surface finishing of articles produced by 3d printing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510704C2 (en) * 2012-03-05 2014-04-10 Александр Сергеевич Костюченко Light-transparent structure with heating function
RU155702U1 (en) * 2014-11-26 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" MULTI-LAYER SURFACE OF A 3D PRINTER PRINTING AREA WORKING WITH THE FDM TECHNOLOGY
WO2018235121A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 3Dnextech S.R.L. Method and apparatus for surface finishing of articles produced by 3d printing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2770997C1 (en) * 2021-03-22 2022-04-25 Общество с ограниченной ответственностью "Компания ИМПРИНТА" Industrial 3d printer for high temperature printing
RU212215U1 (en) * 2022-02-25 2022-07-12 Общество с ограниченной ответственностью "Проект Инноватика" INSTALLATION FOR AIR EXCHANGE AND THERMOREGULATION OF 3D PRINTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105499569B (en) A kind of temperature field active control system and its control method for high energy beam increasing material manufacturing
WO2017059645A1 (en) Heating device and heating chamber
WO2017081812A1 (en) Three-dimensional additive manufacturing device, production method for three-dimensional additive manufacturing device, and production program for three-dimensional additive manufacturing device
CN104516087B (en) A kind of sandwich-type precision thermal controls apparatus for space optical remote sensor speculum
CN105855544A (en) Electromagnetically-induced three-dimensional heating system for selective laser melting
US20200070415A1 (en) 3d printing system for printing high melting temperature materials
RU2736449C1 (en) Method of forming medium of specified temperature in working chamber of 3d printer
JPH11176759A (en) Heating apparatus for chemical vapor deposition
RU2013154419A (en) DEVICE AND METHOD FOR ADAPTATION OF SIGNATURE AND OBJECT WITH SUCH DEVICE
US20210387401A1 (en) Methods and Systems for Additive Manufacturing
JP2016518983A5 (en)
US20160354977A1 (en) Fused filament fabrication extruder
GB2173147A (en) Method of heating thermoplastic resin sheet or film
CN109513928A (en) Laser melts manufacturing process and 3D printing device
KR100645948B1 (en) Microwave furnace capable of precise temperature control
FR3034093B1 (en) DEVICE AND METHOD FOR FORMING GLASS
RU155702U1 (en) MULTI-LAYER SURFACE OF A 3D PRINTER PRINTING AREA WORKING WITH THE FDM TECHNOLOGY
JP2022504738A (en) Heating device with infrared radiator
CN108188398A (en) A kind of powder rapidly pre-warming method and apparatus for selective laser melting unit
US11130281B2 (en) Heating techniques in additive fabrication and related systems and methods
CN107980014A (en) For the device, method and system anisotropically cooled down to planar object
US10018463B1 (en) Shadow Moiré with topside infrared heating
JP7060604B2 (en) Insulated glass laminate with non-uniform coating layer and sealed cavities of gas molecules
KR20090124443A (en) Ir heater used in manufacturing flat panel display
JP5034017B2 (en) Method and apparatus for ceramicizing glass ceramic starting glass