Приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов

Полезная модель относится к области трехмерной печати из многокомпонентной смеси с ее последующей фиксацией и может быть использована для печати дизайнерских 3D-объектов.
Известно устройство «Печатающая головка строительного 3D-принтера» (Патент № RU 179153, 27.07.2017). Печатающая головка строительного 3D-принтера относится к трехмерной печати изделий многокомпонентных смесей и может быть использована, в частности, в строительстве при печати зданий из бетона и его производных.
Недостатком данного устройство является: неоднородность смешения композитной смеси, повышенные требования к подержанию постоянного давления в системе, некоторые ограничения в использовании различных видов композитных материалов.
Задачей полезной модели является улучшение физико-механических свойств объекта 3D-печати.
Технический результат улучшение качества 3D-печати, за счет повышения степени автоматизации смешения многокомпонентной смеси.
Технический результат полезной модели достигается тем что, приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов содержит печатающую головку, предназначенную для порционной подачи многокомпонентной смеси по сложному 3D-контуру, состоящую из сопла и соединенного с ним смесителя-экструдера, включающего в себя верхнею и нижнею часть корпуса с двумя зонами, разделенными между собой диск пластиной и стянуты винтами, причем в верхней части корпуса расположена зона смешивания многокомпонентной смеси, а в нижней части корпуса зона порционной подачи композитной смеси на формируемый 3D-объект, внутри смесителя-экструдера установлен винтовой шнек с двумя лопастями в каждой из зон корпуса.
На Фиг. 1 Общий вид фрезерного станка с ЧПУ с печатающей головкой для нанесения композитных материалов
На Фиг. 2 Печатающая головка для нанесения композитных материалов в разрезе
Приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов содержит печатающую головку(31), предназначенную для порционной подачи многокомпонентной смеси по сложному 3D-контуру, состоящую из сопла(20) и соединенного с ним смесителя-экструдера(14), включающего в себя верхнею часть корпуса(17) и нижнею(18) часть корпуса с двумя зонами (А,Б), разделенными между собой диск пластиной(29), и стянуты винтами(25), причем в верхней части корпуса расположена зона(А) смешивания многокомпонентной смеси, а в нижней части корпуса зона(Б) порционной подачи композитной смеси на формируемый 3D-объект, внутри смесителя-экструдера(14) установлен винтовой шнек(19) с лопастями шнека (26,27,30) в каждой из зон корпуса(А,Б), винтовой шнек установлен в подшипниках качения(22) и скольжения(28).
Приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов жестко устанавливается на подвижной каретке(8) в зажимном устройстве(11) и стягивается винтами для исключения поворота устройства вдоль своей оси, при этом каретка(8) имеет возможность перемещаться по координатам X, Y, Z.
Приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов работает следующим образом.
Основными элементами конструкции показанной на фиг (1), является: рама (1), имеющая каркас с винтовым соединением, на раме жестко закреплены направляющие(2), обеспечивающие перемещение портала(3), относительно оси (X). Перемещения портала осуществляется с шагом (2 мм), в зависимости от угла поворота ходового винта(4). На портале установлена подвижная каретка(5). Подвижная каретка(5) в свою очередь перемещается по двум направляющим(б) относительно координаты (Y). Шаг перемещения каретки обеспечивает шаговый двигатель(7), по средствам ходового винта с гайкой. Для выполнения перемещения относительно координаты (Z), на подвижной каретке(8), установлен выступ с зафиксированным на нем парой винт-гайка. Гайка входит в зацепление с вертикальным ходовым винтом, который получает поворотное движение от шагового двигателя(9). Шаговый двигатель(9), жестко зафиксирован на платформе(16), на которой установлены направляющие в виде двух стержней(10). Пластина(8) имеют возможность перемещения по координате (Z). На пластине(8), установлено зажимное устройство(11) в которое крепится приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов.
Принцип работы устройства осуществляется следующим образом: печатающая головка(31) фиксируется при помощи зажимного устройство(11) на портале. Печатающая головка(31) состоит из двух независимых зон: зоны (А) смешивания многокомпонентной смеси - для предварительной подготовки смеси, зона (Б) порционной подачи композитной смеси на формируемый 3D-объект.
В зону (А) подается необходимое количество многокомпонентных материалов (полимеры и адгезивы) через отверстия в верхней крышке (23), где при помощи винтового шнека(19) перемешивается до однородной консистенции и образуют композитную смесь. За счет винтового шнека происходит сжатие смеси. Последний виток винтового шнека(30) в зоне (А) сделан в противоположную сторону направления вращения винтового шнека для снижения давления на диск пластину и для создания постоянного давления в зоне смешивания. Смесь проталкивается через отверстия в корпусе(24) в зону (Б) где осуществляется порционная подача многокомпонентной смеси при помощи лопастей(27) винтового шнека(19) через сопло(20) на создаваемый 3D-объект. При помощи сменных сопл(20) можно регулировать точность нанесения композитной смеси на создаваемый 3D-объект, которые устанавливается при помощи резьбового соединения. Устройство позволяет производить подачу композитной смеси, с предварительным смешиванием, с помощью лопастей винтового шнека в двух независимых зонах, причем процесс смешивания многокомпонентной смеси и продавливание ее через сопло осуществляется синхронизировано с подвижной кареткой станка с ЧПУ.
Приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов управляется с помощью специальной программы на ЭВМ.
Разработанное устройство может быть использовано в качестве дополнительного блока к стандартной комплектации фрезерного станка с ЧПУ.