УСТРОЙСТВО АДДИТИВНОЙ ПЕЧАТИ ДЛЯ ЖЕСТКИХ МАСС

Полезная модель относится к технологии аддитивного изготовления трехмерных объектов послойным осаждением материала с помощью 3D-печати и может быть использована для печати жестких масс, например, керамических, керамобетонных и бетонных.
Известно устройство для трехмерной печати зданий и архитектурно-строительных модулей [патент на полезную модель RU № 2711637, от 17.01.2020 Бюл. №2], включающее установленное на платформе, которая снабжена механизмом для перемещения, устройство для нанесения слоя материала, содержащее емкость для материала и вибратор, а также устройство для заполнения заданного количества сырьевой смеси. Вибратор выполнен с горизонтальным распространением акустических колебаний и снабжен механизмом ввода в сырьевую смесь, а платформа выполнена с возможностью поворота вокруг своей оси.
Недостатком известного устройства является  сложность эксплуатации.
Известен экструдер строительных смесей для 3D-принтера [патент на изобретение RU № 2724163, от 22.06.2020 Бюл. №18], состоящий из ёмкости с устройством крепления, позволяющим закрепить экструдер на исполнительных механизмах принтера, отверстия для загрузки строительного материала, сопла с выходным отверстием для экструдирования строительного материала. При этом в нижнюю часть ёмкости интегрирован дозатор строительных смесей, позволяющий регулировать количество строительной смеси при формировании печатаемого слоя. Экструдер содержит подмешивающее устройство, выполненное в виде подмешивающей рамки с приводом, который одновременно является приводом для дозатора строительных смесей.
Недостатком является невысокая прочность изготавливаемой конструкции.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство укладки бетонной смеси методом аддитивной печати [патент на полезную модель  RU № 191409, от 05.08.2019 Бюл. № 22], которое позволяет получать изделия сложной формы методом аддитивной 3D-печати посредством экструдирования строительного материала повышенной вязкости за счет постепенного изменения направления выхода стека в сторону его укладки.
Устройство укладки бетонной смеси методом аддитивной печати, содержит емкость в форме цилиндра для бетонной массы, в котором установлен поршень с возможностью вертикального перемещения и сопло, прикрепленное к днищу цилиндра. Емкость установлена с возможностью движения над основанием, а сопло, прикрепленное к днищу емкости с возможностью поворота, имеет вытянутую форму с переменным сечением и изогнутостью по радиусу, обеспечивающую выход материала параллельно плоскости укладки.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: содержится емкость для массы, установленная с возможностью движения над основанием и сопло, прикрепленное к днищу емкости.
Недостатком известного устройства является невысокая прочность изготавливаемой конструкции.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение прочности изготавливаемых конструкций, путем более плотной укладки частиц массы, что обеспечивается за счет удаления воздуха из массы и возрастания плотности массы.
Решение задачи обеспечивается за счет того, что устройство аддитивной печати для жестких масс включает емкость для подачи массы, установленную с возможностью движения над основанием и сопло, прикрепленное к днищу емкости. В предлагаемом решении на основании установлена подвижная платформа с возможностью вертикального перемещения, несущая закрепленные стабилизирующие пружины, а емкость для подачи массы неподвижно установлена на технологической раме, нижняя плоскость которой контактирует с пружинами, при этом на боковой поверхности емкости закреплен вибропривод.
Наличие в устройстве аддитивной печати для жестких масс подвижной платформы с возможностью вертикального перемещения и подъемного механизма дает возможность печатать конструкции методом послойного осаждения массы.
Снабжение устройства стабилизирующими пружинами, установленными между технологической рамой и подвижной платформой, а также виброприводом, размещенным на боковой поверхности емкости, обеспечивает удаление из массы воздуха, за счет воздействия вибрационных колебаний. При этом происходит уплотнение массы, что приводит к повышению прочности каждого слоя, и соответственно прочности изготавливаемой конструкции.
Конструкция полезной модели поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 показан общий вид устройства аддитивной печати для жестких масс; на фиг. 2 представлена 3D-модель устройства.
Устройство аддитивной печати для жестких масс состоит из основания 1, на котором установлена подвижная платформа 2 с возможностью вертикального перемещения, например, вручную с помощью подъемного механизма 3, для возможности создания конструкции послойным методом. Масса подается в емкость 4, форма которой обеспечивает максимальное заполнение и полную разгрузку без образования «мертвых» зон, в которых может происходить задержка материала. Емкость 4 неподвижно установлена на технологической раме 5. Нижняя плоскость технологической рамы 5 контактирует со стабилизирующими пружинами 6, которые равномерно закреплены на верхней плоскости подвижной платформы 2. Стабилизирующие пружины 6 устанавливаются в пазы технологической рамы и обеспечивают равномерную передачу вибрационных колебаний на емкость 4. Сопло 8, прикрепленное к днищу емкости, имеет вытянутую форму с переменным сечением и  изогнутостью по радиусу, обеспечивающую выход материала параллельно плоскости укладки. На боковой поверхности емкости 4 жестко закреплен вибропривод 7, обеспечивающий вибрационное воздействие на емкость 4, и соответственно на используемую массу.
Устройство аддитивной печати для жестких масс работает следующим образом.
Предварительно определяется высота первого слоя изготавливаемой конструкции и за счет подъемного механизма 3, подвижная платформа 2 установленная на основании 1, размещается на определенной высоте. Масса, например, низкоцементная огнеупорная масса, предварительно загружается в емкость 4. Емкость 4 неподвижно установлена на технологической раме 5, нижняя часть которой контактирует со стабилизирующими пружинами 6. Подключается к сети вибропривод 7. Вибропривод 7 подбирается по параметрам, в зависимости от объема подаваемых масс, состоит из электрического вибромотора, например, напряженностью 24В постоянного тока, 6000 об/мин. с двумя экцентриками. Масса под воздействием вибрационных колебаний передающихся через емкость 4 устремляется в сопло 8. Через сопло 8 обеспечивается выход материала параллельно плоскости укладки.
После выполнения первого слоя печати устройство возвращается в исходное положение, поднимается на высоту следующего слоя и процесс повторяется.
Конструкция предложенного устройства аддитивной печати для жестких масс позволит за счет передачи вибрационных колебаний на подающуюся массу, обеспечить удаление из массы воздуха и, соответственно, повысить прочность изготавливаемой конструкции.