Гибридный 3D-принтер

Полезная модель относится к области аддитивных технологий и может использоваться в различных отраслях промышленности для изготовления деталей методом трехмерной печати с одновременным и независимым использованием, по крайней мере, двух аддитивных технологий в одном устройстве.
Аналогом полезной модели является техническое решение компании "MarkForged, Inc." (США) по патенту на изобретение US 9327453 В2 (кл. В29С 67/00, опубл. 03.05.2016), содержащее: систему хранения расходного строительного материала в виде филамента, платформу построения, расположенную над платформой построения печатающую головку, узел подачи расходного материала в печатающую головку, исполнительные органы, обеспечивающие перемещение печатающей головки и платформы построения относительно друг друга, по крайне мере, в трех степенях свободы, а также систему управления, связанную с печатающей головкой, платформой построения, и исполнительными органами.
Описанное техническое решение обладает следующими существенными недостатками: 3D-принтер не содержит ванну для фотополимерного материала, вторую платформу построения и второе печатающее устройство, выполненное в виде источника излучения, что не позволяет одновременно в одном 3D-принтере изготавливать детали из термопластичных и фотополимерных материалов методом трехмерной печати.
Другим аналогом полезной модели является техническое решение компании "Formlabs, Inc." (США) по патенту на изобретение US 10350827 В2 (кл. В29С 64/227, опубл. 16.07.2019), содержащее: контейнер (ванну) для фотополимерного материала, платформу построения, один или несколько исполнительных органов для перемещения платформы построения относительно контейнера, и, по крайней мере, один контроллер, выполненный с возможностью управления положением платформы относительно контейнера.
Описанное техническое решение обладает следующими недостатками: 3D-принтер содержит платформу построения, выполненную с возможностью ее вертикального перемещения над ванной, а также не содержит вторую платформу построения и второе печатающее устройство, выполненное в виде печатающей головки, что не позволяет изготавливать детали из термопластичных и фотополимерных материалов методом трехмерной печати в одном 3D-принтере.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели, принятым за прототип, является техническое решение компании "Photocentric, Ltd." (ВБ) по патенту на изобретение US 11097481 В2 (кл. В29С 64/264, опубл. 24.08.2021), содержащее: ванну для фотополимерного материала, платформу построения, расположенную над ванной и выполненную с возможностью ее вертикального перемещения, источник излучения, устройство хранения и подачи фотополимерного материала, надувную мембрану расположенную между устройством засветки и ванной.
Описанное техническое решение обладает следующими недостатками: 3D-принтер содержит платформу построения, выполненную с возможностью ее вертикального перемещения над ванной, а также не содержит вторую платформу построения и второе печатающее устройство, выполненное в виде печатающей головки, что не позволяет изготавливать детали методом трехмерной печати из фотополимерных и термопластичных материалов в одном 3D-принтере.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является одновременное и независимое изготовление деталей методом трехмерной печати из фотополимерных и термопластичных материалов в одном устройстве.
Целью является совмещение в одном 3D-принтере функций устройств, предназначенных для изготовления деталей методом трехмерной печати из фотополимерных и термопластичных материалов.
Техническим результатом заявленной полезной модели является увеличение функциональности 3D-принтеров.
Во-первых, это достигается расположением источника излучения, ванны для фотополимерного материала, и первой платформы построения в корпусе, использованием второй платформы построения и расположением ее в корпусе над первой платформой построения, а также использованием второго печатающего устройства и расположением его над второй платформой построения.
Во-вторых, указанные цель и технический результат достигаются снабжением первой платформы построения механизмом вращения и закреплением ее шарнирно на расположенной горизонтально оси с возможностью поворота первой платформы построения механизмом вращения относительно горизонтальной оси для трехмерной печати деталей из фотополимерных материалов в области между ванной для фотополимерного материала и первой платформой построения.
В-третьих, указанные цель и технический результат достигаются снабжением второй платформы построения механизмом ее вертикального перемещения в области между первой платформой построения и вторым печатающим устройством для трехмерной печати деталей из термопластичных материалов в области над второй платформой построения.
В-четвертых, указанные цель и технический результат достигаются выполнением корпуса с возможностью обеспечения одновременной и независимой трехмерной печати деталей из фотополимерных материалов на первой платформе построения и деталей из термопластичных материалов на второй платформе построения.
В-пятых, указанные цель и технический результат достигаются выполнением второго печатающего устройства в виде печатающей головки с возможностью трехмерной печати деталей из термопластичных материалов в форме порошка, или гранул, или проволоки.
Полезная модель поясняется чертежами, которые не отражают и, тем более, не ограничивают весь объем возможностей заявленного технического решения и лишь иллюстрируют основные принципы работы устройства:
Фиг. 1 - Гибридный 3D-принтер, общий вид.
Фиг. 2 - Принцип работы первой платформы построения.
Как показано на фиг. 1, в одном из возможных вариантов исполнения гибридный 3D-принтер содержит корпус (1) внутри которого расположен источник излучения (2), над которым установлена ванна (3) для фотополимерного материала. Над ванной (3) расположена первая платформа построения (4), на нижней грани которой происходит отверждение жидкой фотополимерной смолы под действием источника излучения (2). Для обеспечения трехмерной печати деталей из термопластичных материалов корпус (1) гибридного 3D-принтера содержит вторую платформу построения (5), которая расположена над первой платформой построения (4). Корпус (1) гибридного 3D-принтера также содержит второе печатающее устройство (6), которое может быть выполнено в виде печатающей головки, которая приводится в движение приводными механизмами (7) при помощи ремня (8) для ее горизонтального перемещения над второй платформой построения (5). Движение второй платформы построения (5) в пространстве между первой платформой построения (4) и вторым печатающим устройством (6) обеспечивается механизмом вертикального перемещения (9) для обеспечения трехмерной печати деталей в области над второй платформой построения (5).
Как показано на фиг. 2, первая платформа построения (4) шарнирно закреплена на горизонтальной оси (10) для обеспечения возможности поворота относительно горизонтальной оси механизмом вращения (11), который может быть выполнен в виде червячного редуктора, соединенного с приводным механизмом (12). Из уровня техники известно, что в существующих аналогах фотополимерных 3D-принтеров используется платформа построения, расположенная горизонтально и выполненная с возможностью вертикального перемещения над ванной. Отличительная особенность заявленного технического решения состоит в использовании поворотной платформы построения (4), которая позволяет обеспечить совмещение функций двух разных устройств, предназначенных для изготовления деталей методом послойного наплавления (FDM) и методом стереолитографии (SLA), в одном 3D-принтере.