3D ДЕЛЬТА-ПРИНТЕР

Полезная модель относится к оборудованию для получения изделий последовательным экструзивным наращиванием слоев текучего материала и может быть использована для производства объемных изделий практически любой формы сложности.
Известен 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий корпус, расположенную в корпусе печатающую головку, закрепленную на каретке и снабженную модулем ее перемещения в плоскости XY; рабочий стол, выполненный с возможностью подогрева рабочей поверхности, закрепленный на основании и снабженный модулем перемещения по оси Z; контроллер, выполненный с возможностью управления процессом послойного изготовления (выращивания) объемных деталей; катушку (картридж) с проволочным расходным материалом, выполненную с возможностью подачи расходного материала в печатающую головку, при этом устройство для перемещения печатающей головки в плоскости XY включает две продольные и, по крайней мере, одну поперечную направляющие для перемещения печатающей головки в плоскости XY, где продольные направляющие расположены по оси Y и жестко закреплены на основании, а поперечная направляющая расположена по оси X между двумя продольными направляющими с возможностью перемещения по ним; каретку, на которой закреплена печатающая головка, выполненная с возможностью перемещения по поперечной направляющей; приводные ремни, предназначенные для перемещения каретки с печатающей головкой в плоскости XY, для перемещения каретки по двум осям XY используется только один ремень, а сама каретка перемещается по рельсовым направляющим, причем количество механизмов подачи расходных материалов составляет не менее двух и расположены на корпусе, который конструктивно выполнен без внутреннего каркаса и из прозрачного материала (патент №RU164639, МПК B41F 17/00, опубл. 10.09.2016 г.).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является 3D дельта-принтер, оснащенный столом для формирования трехмерной скульптуры, блок управления, расположенный на нижнем основании и пары направляющих стержней, расположенных вертикально и фиксированных в трех направлениях на верхней части нижнего основания и на верхнем основании, каретки, установленные на направляющих стержнях, для перемещения вверх и вниз, поводки, один конец которых соединен с возможностью поворота с кареткой, печатающее устройство для формования объекта путем плавки подаваемой снаружи полимерной нити. На верхнем основании закреплен датчик температуры для определения рабочей температуры и подающий валик, на который наматывается полимерная нить, питатель для автоматической подачи нити из подающего валика. Корпус соединен с верхним и нижним основаниями и имеет дверь на одной его стороне. В зависимости от разности вертикальных перемещений кареток печатающее устройство перемещается вверх, вниз, вправо, влево и с наклонами в левом и правом направлениях в соответствии с заданными координатами. Печатный стол обеспечен нагревательной пластиной. Печатающее устройство включает в себя соединительную деталь треугольной формы для соединения поводков и охлаждающий вентилятор. Вертикальное перемещение кареток осуществляется при помощи зубчатых шкивов, установленный на нижнем и верхнем основаниях (патент №KR 20150049091, МПК В25J 17/02, опубл. 05.08.2015 г.).
Недостатками указанных технических решений является сложность изготовления изделий с навесными элементами, т.к. в данном случае для построения подобных элементов требуется выращивание дополнительных поддерживающих конструкций. В противном случае печать данных элементов не возможна.
Была поставлена задача создать конструкцию 3D дельта-принтера, позволяющую изготавливать изделия сложной геометрической формы.
Технический результат совпадает с поставленной задачей и достигается за счет того, что в 3D дельта-принтере, содержащем стол, блок управления, направляющие стержни, расположенные вертикально на нижнем и верхнем основаниях, каретки, установленные на направляющих стержнях, печатающее устройство, включающее рабочий инструмент и соединительную деталь, поводки, один конец которых присоединен к соединительной детали, а второй конец - шарнирно к каретке, питатель для автоматической подачи материала, корпус, соединенный с верхним и нижним основаниями, приводные механизмы кареток, стол выполнен наклонно - поворотным.
Стол может быть выполнен из стекла с нагревательным элементом. Стол может быть выполнен металлическим или из металлозамещающего композитного материала с технологическими прорезями. Приводной механизм перемещения кареток выполнен в виде шариковинтовых пар, приводимых в движение шаговыми двигателями. Рабочий инструмент может быть выполнен в виде печатающей головки или шпинделя. Корпус выполнен съемным.
Выполнение стола наклонно-поворотным позволяет сориентировать печатаемое изделие в пространстве таким образом, чтобы навесные элементы печатались с опорой на существующее тело модели, а не на поддержку, использование зависимых признаков также направлено на решение поставленной задачи. Все это позволяет расширить диапазон изготавливаемых изделий.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности полезной модели: новизна.
Полезная модель поясняется чертежами:
Фиг. 1 - 3D дельта-принтер, общий вид;
Фиг. 2 - 3D дельта-принтер, схема расположения наклонно-поворотного стола;
Фиг. 3 - 3D дельта-принтер, вид сбоку.
3D дельта-принтер имеет дельтавидную конструкцию, состоящую из верхнего и нижнего оснований 1, 2, с закрепленными на них 3-х пар направляющих стержней 3, наклонно-поворотного стола 4, печатающего устройства 5.3D дельта-принтер снабжен блоком управления (не показан).
Наклонно-поворотный стол 4 расположен на нижнем основании 1 и состоит из стоек 6, боковин 7, основания 8 и рабочего стола 9 со съемной столешницей. Рабочий стол 9 вращается вокруг своей оси за счет передачи вращения от двигателя 10 через ременную передачу. При печати пластиком на рабочий стол 9 устанавливается столешница, выполненная из стекла, оснащенная нагревательным элементом. Для выполнения фрезерной обработки детали на рабочий стол 9 устанавливается столешница, из металла, например, алюминия или из металлозамещающего композитного материала с технологическими прорезями для фиксации изделия при механической обработке.
Наклон рабочего стола осуществляется за счет мотор-редуктора 11, расположенного на стойке 6.
Три пары направляющих стержней 3, равномерно расположены и закреплены на нижнем и верхнем основаниях 1,2. На направляющих стержнях 3 каретки 12 расположены на подшипниках, выполненные с возможностью линейного перемещения при помощи приводных механизмов, состоящих из шарико-винтовой пары, которая состоит из шариковой втулки и винта 13 за счет перемещения шариковой втулки при вращении винта, приводимых в движение шаговыми двигателями.
Каретки 12 при помощи пар поводков 14 соединены с печатающим устройством 5. На концах поводков 14 размещены шарниры. Один конец поводков 14 соединен с соединительной деталью печатающего устройства 5, а второй конец -с каретками 12.
Печатающее устройство 5 включает узел подачи нити печатного материала, нагревательный элемент, соединительную деталь, рабочий инструмент и вентиляторы охлаждения расплава. Рабочим инструментом может являться печатающая головка, выдавливающая массу расплавленного полимера, или шпиндель, позволяющий производить механическую обработку изделий.
Корпус принтера, выполненный в виде защитных щитков, соединенных с верхним и нижним основаниями 1,2. Защитные щитки выполнены съемными и могут быть удалены при необходимости.
При работе 3D дельта-принтера блоком управления задаются параметры и координаты печати. В соответствии с заданными координатами происходит перемещение печатающего устройства 5 и наклоны и повороты стола 4. В зависимости от разности вертикальных перемещений кареток 12 печатающее устройство 5 перемещается вверх, вниз, вправо, влево и с наклонами в левом и правом направлениях в соответствии с заданными координатами. Из питателя в печатающую головку 5 непрерывно подается материал. На столешнице, выполненной из стекла и оснащенной нагревательным элементом создается трехмерное формованное изделие. При создании изделий сложных геометрических форм с навесными элементами наклонно-поворотный стол 4 позволяет сориентировать печатаемое изделие в пространстве таким образом, чтобы навесные элементы печатались с опорой на существующее тело изделия.
3D дельта-принтер промышленно применим и может быть изготовлен на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.