Печатающая головка 3D принтера

Полезная модель относится к технологиям трехмерной печати, а именно к печатающим головкам 3D принтеров.
Известна печатающая головка струйного 3D принтера (RU 174069 U1 B41J 2/00, 28.09.2017 Бюл. №28), содержащая выполненную в едином корпусе подвижную платформу с размещенными на ней: шаговый электродвигатель, зубчатые шкивы, основание, фланец, направляющую пластину, радиатор, экструдерный узел в сборе, каналы филамента, шкив ременной передачи, вентилятор, пружину, прижимающую ведомый зубчатый шкив к ведущему, направляющую ось, установленную между двумя опорами, ремень, опоры, при этом переход с одного экструдера на другой реализован путем механического переключения рычагом на направляющей пластине, путем упора в выступ на опоре и фиксации пружиной.
Недостаткам данного устройства является невысокая скорость печати изделий, обусловленная необходимостью перехода с одного экструдера на второй путем механического переключения рычага, при печати, например, различными материалами или материалами различного цвета.
Известен способ печати на струйном 3D принтере (RU 2609179; В29С 67/04 B33Y 10/00, B33Y 40/00, В29С 41/32, B41F 17/00; 30.01.2017 Бюл. №4), включающий управляемое перемещение печатающей головки 3D-принтера, подачу по меньшей мере двух нитей из плавкого материала в печатающую головку, разогрев нитей посредством нагревателей с контролируемой температурой, попеременное включение одного из сопел посредством модуля управления принтера и подачу нити под давлением в активное сопло, причем, при переключении сопел печатающей головки модуль управления принтера включает модуль перемещения печатающей головки, который переводит одно из сопел в активное положение, при этом перемещение подвижной платформы смещает положения сопел относительно клапана для сопел, запирая отверстия неактивных сопел и открывая отверстие активного сопла, после полной фиксации подвижной платформы в положении активации активного сопла принтер продолжает печать активным соплом.
Данный способ печати также имеет недостаточную скорость, поскольку реализуется с использованием 3D-принтера, содержащего более одного сопла - переключение которых с целью приведения одного из сопел в активное положение требует дополнительных затрат времени.
Известна также печатающая головка струйного 3D принтера (RU 171905 U1 B41J 2/00 20.06.2017 Бюл. №17), включающая основание, на котором закреплен механизм подачи печатающего материала, двигатель, выполненный с возможностью вращения эксцентрика, который приводит в движение единую платформу, клапаны, выполненные с возможностью запирания неактивного экструдера, единую платформу, которая содержит два легкосъемных экструдера с нагревательными элементами, самозапирающийся механизм переключения, выполненный с возможностью позиционирования сопел в рабочем положении, и подпружиненные ролики, выполненные с возможностью прижимания материала к подающему механизму для активного в данный момент экструдера, при этом самозапирающийся механизм выполнен в виде пластины с профилированным вырезом, выполненный с возможностью самозапирания эксцентрика, фиксирующегося в одном из рабочих положений в профилированном вырезе пластины, установленной на единой платформе. Данная печатающая головка выбрана в качестве ближайшего аналога.
К недостаткам известной печатающей головки также следует отнести недостаточно высокую производительность устройства, вследствие низкой скорости печати, обусловленной затратами времени на активацию каждого экструдера, в частности, на позиционирование сопел.
Задачей настоящей полезной модели является повышение скорости печати.
Поставленная задача решается тем, что печатающая головка 3D-принтера, включающая два экструдера с нагревающим элементом, систему подачи печатающего материала, согласно заявляемой полезной модели, экструдеры выполнены в виде одного разборного узла, образованного путем соосного размещения в корпусе внешнего экструдера, выполненного с заливочным соплом, корпуса внутреннего экструдера, снабженного точным соплом, диаметр которого меньшего диаметра заливочного сопла внешнего экструдера, при этом, внутренний экструдер выполнен с буртиком, наружный край которого снабжен радиально расположенными выемками, образующими с частью внутренней поверхности внешнего экструдера каналы для прохождения печатающего материала в заливочное сопло.
Внешний экструдер может быть снабжен резьбой для соединения с нагревающим элементом.
Внешний экструдер может быть соединен с нагревающим элементом через переходник.
Заливочное и точное сопла могут быть снабжены механизмом регулировки зазора.
Технический результат, достигаемый в результате реализации заявленной полезной модели, заключается в повышении скорости печати.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана часть печатающей головки 3D-принтера, вертикальный разрез.
На фиг. 2 - узел из 2-х экструдеров печатающей головки 3D-принтера, вертикальный разрез.
На фиг. 3 - узел из 2-х экструдеров печатающей головки 3D-принтера, горизонтальный разрез.
Печатающая головка 3D-принтера включает внешний экструдер 1, выполненный с заливочным соплом 2, внутренний экструдер 3, снабженный точным соплом 4; корпус внутреннего экструдера 3 размещен в корпусе внешнего экструдера 1; внутренний экструдер выполнен с буртиком 5 с выемками 6; внешний экструдер 1 соединен с нагревающим элементом 7, при этом соединение экструдера с нагревающим элементом целесообразно осуществлять через переходник 8; сопла экструдеров соединены с системой подачи 9 печатающего материала, проходящей через нагревающий элемент 7.
Печатающая головка 3D-принтера работает следующим образом.
Согласно заданным условиям печати, выводят необходимые параметры и режимы работы 3D-принтера. Для формирования границ (контура) объекта во внутренний экструдер 3 подают печатающий материал, в качестве которого может быть использован пластик, армирующие нити или совокупность различных материалов. Точность печати контура изделия обеспечивается за счет меньшего диаметра точного сопла 4 внутреннего экструдера. После формирования контура объекта, осуществляют послойную заливку через заливочное сопло 2 внешнего экструдера 1. При этом заливочный материал поступает в сопло через каналы, образуемые выемками 6 на буртике 5 внутреннего экструдера и частью внутренней поверхности первого экструдера. При этом точное сопло 4 также может быть использовано при заливке внутренних полостей объекта.
За счет того, что заливочное сопло 2 выполнено большим диаметром, чем точное сопло, и еще в большей степени при участии в заливке внутренних полостей обоих сопел, заливка осуществляется со скоростью, превышающей скорость печати, которая достигается при наличии в устройстве двух экструдеров, работающих поочередно.
В качестве дополнительного технического результата можно указать на возможность повышения прочности получаемого объекта в результате одновременной подачи через сопла разных печатающих материалов, и в частности армирующего через точное сопло и связывающего через заливочное сопло.