3D-ПРИНТЕР МОДУЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к области 3D-принтеров и может быть использована при компоновке 3D-принтеров.
Полезная модель относится к области аддитивных технологий, а именно к 3D--принтерам, производящим 3D-печать по технологии FDM. Заявленная модульная конструкция 3D- принтера представляет собой сумму законченных полнофункциональных модулей-блоков, которые могут быть скомпонованы/перекомпонованы по желанию пользователя.
Из уровня техники известен модульный 3D-принтер (патент WO 2020163009 A1 от 2020-08-13), который содержит в своем составе расширяемый модуль основания и расширяемый модуль рамы, что позволяет производить компоновку принтера в зависимости от необходимого объема печати. Недостатками данного решения являются снижение точности при печати, снижение жесткости рамы и основания, повышенная трудоемкость при изготовлении и сборке рамы и основания, повышенный шум при работе. Снижение точности при печати, а также жесткости рамы и основания, вызвано тем, что конструкция собирается из множества наборных элементов, между которыми, в результате накопления погрешностей изготовления каждого отдельного элемента будет возникать люфт, в результате которого будет возникать повышение шума и снижение жесткости данной конструкции при печати. Помимо этого, точность размеров собранной из множества отдельных элементов рамы, в результате накопления погрешностей изготовления каждого отдельного элемента будет невысокой, что, в сочетании с люфтом и сниженной жесткостью рамы, снизит точность печати. Повышение трудоемкости при изготовлении и сборки рамы и основания, вызвано тем, что отдельные элементы рамы и основания изготавливаются из нестандартных профилей и имеют множество пазов, отверстий, вырезов и других конструктивных элементов, изготовление и последующая сборка которых окажется трудоемкой задачей для производства. Вышеописанные недостатки данного решения снижают эксплуатационные свойства готового изделия.
Из уровня техники известен 3D- принтер с модульной рамой (патент CN 207901679 от 2018-09-25), позволяющий быстро и легко собирать раму, надстраивая над имеющейся рамой дополнительный блок, при помощи соединения между собой профили имеющейся и надстраиваемой рамы при помощи опорных полос-фиксаторов, помещаемых в пазы профилей рамы. Таким образом возможно увеличивать высоту области печати. Недостатками данного решения являются снижение точности при печати, снижение жесткости рамы, шум при работе. Возникновение данных недостатков вызвано вследствие того, что применение наборной рамы, а также соединительных элементов приведет к накоплению погрешностей изготовления отдельных деталей, входящих в сборочные узлы двух частей рамы, а также высокой вероятностью возникновению люфта между этими частями и соединительными элементами, что неизбежно повлечет за собой возникновение указанных недостатков.
Для устранения вышеописанных недостатков предложена заявленная полезная модель, описывающая модульную конструкцию 3D-принтера, которая значительно уменьшает вероятность снижения жесткости рамы, повышение люфта между элементами.
Техническая задача решается тем, что 3D-принтер состоит из полнофункциональных модулей и включает модуль дисплея, модуль блока питания и управления, модуль экструдера, модуль рабочей камеры, модуль проводки, модуль филаментов, при этом модуль дисплея включает несущий лист и дисплей и установлен на модуле блока питания и управления при помощи уголков и гаечно-винтового соединения, модуль блока питания и управления содержит корпус блока питания, блок питания, плату управления, модуль дисплея, модуль филаментов, систему подачи пластика к области печати, лист, отделяющий область питания и управления от области камеры филаментов, крышку области питания и управления, включающую центральную часть с отверстиями для крепления и нижнюю загнутую опору с пазами, которыми крышка зафиксирована на нижнем листе модуля блока питания и управления, крышку области камеры филаментов, включающую верхнюю загнутую опору с магнитами, центральную часть и нижнюю загнутую опору с магнитами, при этом верхняя загнутая опора магнитам прикреплена к магнитам, размещенным на опорной площадке модуля блока питания и управления для крышки боковой верхней, нижняя загнутая опора благодаря размещенным на ней магнитам прикреплена к металлическим уголкам, соединенным с листом, разделяющим модуль блока питания и управления на два отсека, входной вентилятор с фильтром, модуль экструдера включает двигатель, каретку, механизм подачи филамента, нагреватель с соплом, радиатор, кожух модуля экструдера, систему охлаждения экструдера, проводку и установлен на направляющей планке при помощи каретки, модуль рабочей камеры содержит каркас, на который устанавливаются двигатели, шарико-винтовая передача и направляющие оси, планку экструдера, стол для печати, боковую стенку, заднюю стенку с вентиляторами и фильтрами, переднюю панель и дверцы, модуль проводки содержит подмодуль проводки, размещенный в модуле блока питания и управления, подмодуль проводки, размещенный в модуле рабочей камеры, подмодуль проводки, размещенный в модуле экструдера, модуль филаментов, представляющий собой набор катушек с кронштейнами, и установленный на корпус при помощи гаечно-винтового соединения, при этом модуль блока питания и управления соединяется с модулем рабочей камеры при помощи набора Т-образных гаек с винтами, соединяемыми с рамой опоры модуля.
Техническим результатом является повышение стандартизации и унификации 3D- принтера, снижая тем самым трудоемкость изготовления и сборки его отдельных элементов, а значит, и себестоимость изделия в целом.
3D-принтер состоит из шести полнофункциональных модулей: модуль дисплея, модуль блока питания и управления, модуль экструдера, модуль рабочей камеры, модуль проводки, модуль филаментов.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - общий вид 3D-принтера модульной конструкции,
на фиг. 2 - модули и элементы 3D-принтера модульной конструкции,
на фиг. 3 - основные конструктивные элементы крышки боковой верхней,
на фиг. 4 - основные конструктивные элементы крышки боковой нижней,
на фиг. 5 - общий вид модуля рабочей камеры,
на фиг. 6, 7 - элементы модуля рабочей камеры,
на фиг. 8 - общий вид модуля блока питания и управления,
на фиг. 9 - элементы модуля блока питания и управления,
на фиг. 10 - принцип соединения модуля блока питания и управления с модулем рабочей камеры,
на фиг. 11 - общий вид модуля экструдера,
на фиг. 12 - элементы модуля экструдера,
на фиг. 13 - принцип соединения модуля дисплея с модулем блока питания и управления,
на фиг. 14 - общий вид и элементы модуля дисплея,
на фиг. 15 - принцип соединения модуля дисплея с модулем блока питания и управления,
на фиг. 16 - элементы модуля проводки.
Модульный 3D-принтер включает модуль рабочей камеры 1, верхнюю крышку 2, модуль блока питания и управления 3, включающий опорную площадку 4 для крышки боковой верхней, лист 5, разделяющий модуль блока питания и управления на два отсека, нижний лист 6 модуля блока питания и управления, служащий опорной площадкой для крышки боковой нижней, крышку боковую верхнюю 7, крышку боковую нижнюю 8, модуль экструдера 9, модуль филаментов 10 с двумя стандартными катушками, модуль филаментов с увеличенной катушкой 11, модуль дисплея 12, модуль проводки 13.
Входящая в состав модуля блока питания и управления крышка боковая верхняя 7 (крышка области камеры филаментов) включает верхнюю загнутую опору 14 с магнитами 15, центральную часть 16 и нижнюю загнутую опору 17 с магнитами 15. При этом верхняя загнутая опора благодаря размещенным на ней магнитам фиксируется к магнитам, размещенным на опорной площадке 4 для крышки боковой верхней. Центральная часть закрывает и служит защитой для верхнего отсека модуля блока питания и управления, а также для модуля филаментов с двумя стандартными катушкам. Нижняя загнутая опора, благодаря размещенным на ней магнитам, фиксируется к металлическим уголкам, соединенным с листом 5, разделяющим модуль блока питания и управления на два отсека.
Входящая в состав модуля блока питания и управления крышка боковая нижняя 8 (крышка области питания и управления) включает центральную часть 18 с отверстиями для крепления 19 и нижнюю загнутую опору 20 с пазами 21. Центральная часть закрывает и служит защитой для нижнего отсека модуля блока питания и управления. Нижняя загнутая опора благодаря вырезанным в ней пазам фиксируется к нижнему листу модуля блока питания и управления.
Модуль рабочей камеры является несущей конструкцией и содержит в своем составе такие элементы, как каркас 1, на который устанавливаются приводные элементы (двигатели 22, шарико-винтовая передача (ШВП) 23, направляющие оси 24), планка 25 экструдера, стол для печати 26, боковая стенка 27, задняя стенка 28 с вентиляторами 29 и фильтрами 30, передняя панель 31, дверцы 32.
Направляющие оси 24 крепятся к каркасу 1 при помощи опор 62 линейного вала, которые, в свою очередь, крепятся посредством винтов 63, шайб 64 и гаек 65. Стол для печати 26 крепится к направляющим осям при помощи втулок 66 для линейных направляющих, которые также крепятся посредством винтов 63, шайб 64 и гаек 65. ШВП 23 крепится к двигателям 22 при помощи втулок 67, которые в свою очередь крепятся к каркасу 1 при помощи винтов 63 и шайб 64. Стол для печати 26 крепится к ШВП 23 при помощи гаек 68 ШВП, которые в свою очередь крепятся посредством винтов 63, шайб 64 и гаек 65.
Модуль блока питания и управления содержит в своем составе корпус блока питания 3, блок питания 33, плату управления 34, модуль дисплея 12, модуль филаментов 10, систему подачи пластика к области печати (боуден) 35, лист 5, отделяющий область питания и управления от области камеры филаментов, крышку области питания и управления 8, крышку области камеры филаментов 7, входной вентилятор 36 с фильтром 37, осуществляющий охлаждение блока питания и платы управления.
Модуль блока питания и управления соединяется с модулем рабочей камеры при помощи набора Т-образных гаек 38 с винтами 39, соединяемыми с рамой опоры модуля. Рама опоры модуля выполняется из конструкционного профиля 40.
Модуль экструдера устанавливается на направляющей планке при помощи каретки. Модуль экструдера включает двигатель, установленный на сварной опоре 41, каретку 42, механизм подачи филамента (экструдер) 43, нагреватель с соплом (хотенд) 44, радиатор 45, кожух модуля экструдера 46, систему охлаждения экструдера 47, проводка 48, датчик 49.
Модуль экструдера может комплектоваться различными по составу и технологии видами хотендов, в зависимости от пожеланий и бюджета пользователя. Например, модуль экструдера может быть укомплектован для одновременной печати двумя соплами или только одним.
Модуль филаментов 10 представляет собой набор катушек с кронштейнами (катушкодержателями), на которые эти катушки устанавливаются. Модуль филаментов может быть выполнен различными вариантами, например, с одной стандартной катушкой, устанавливаемой на корпус модуля блока питания и управления; с двумя стандартными катушками, устанавливаемыми на корпус модуля блока питания и управления; с одной стандартной катушкой, устанавливаемой на корпус модуля блока питания и управления и одной увеличенной катушкой, устанавливаемой на заднюю стенку принтера; с двумя стандартными катушками, устанавливаемыми на корпус модуля блока питания и управления и одной увеличенной катушкой, устанавливаемой на заднюю стенку принтера. Модуль филаментов в зависимости от варианта комплектации, крепится при помощи гаечно-болтового соединения либо к корпусу модуля блока питания и управления, либо к задней стенке 3D- принтера.
На фиг. 13 показано, как модуль филаментов 10 монтируется на модуль блока питания и управления 3 при помощи гаечно-винтового соединения 50. Такой принцип монтажа делает сборку-разборку этих двух модулей удобной и быстрой.
Модуль дисплея 12 устанавливается на модуль блока питания и управления при помощи уголков и гаечно-болтового соединения. Модуль дисплея включает несущий лист 51, дисплей 52, накладку с эмблемой 53, прорезь под внешний накопитель 54. Модуль дисплея может комплектоваться различными вариантами дисплеев 52 в зависимости от предпочтений и бюджета пользователя. Например, модуль дисплея, может быть укомплектован 7-дюймовым цветным дисплеем, 4-дюймовым цветным дисплеем или любым другим. Кроме того, модуль дисплея может комплектоваться накладками, имеющими разную форму и эмблему, в зависимости от предпочтений пользователя.
На фиг. 15 показано, как модуль дисплея 52 монтируется на модуль блока питания и управления 3 при помощи гаечно-винтового соединения 50. Такой принцип монтажа делает сборку-разборку этих двух модулей удобной и быстрой.
Модуль проводки 13 содержит в своем составе три подмодуля: подмодуль проводки, размещенный в модуле блока питания и управления 3, подмодуль проводки 55, размещенный в модуле рабочей камеры, подмодуль проводки 56, размещенный в модуле экструдера. Модуль проводки компонуется в зависимости от комплектации модуля экструдера, модуля блока питания и управления и модуля рабочей камеры.
Подмодуль проводки, размещенный в модуле блока питания и управления 57, подводит питание к таким потребителям, как блок питания 33, плата управления 34, электрической реле 58, датчики 59. Подмодуль проводки 55, размещенный в модуле рабочей камеры, подводит питание к таким потребителям, как двигатели 60 и нагреватель стола (на фигуре 16 не показан). Подмодуль проводки, размещенный в модуле экструдера, подводит питание к таким потребителям, как экструдер (на фигуре 16 не показан), через змеевик (защитная оболочка проводки) 61.
Все элементы 3D-принтера модульной конструкции соединены между собой в единую конструкцию.