Устройство печати 3D-принтера

Полезная модель относится к средствам изготовления объемных изделий способом послойной печати расплавленным полимером - 3D-печать.
В процессе 3D-печати термопластичным материалом при послойном формировании изделия для обеспечения ровной поверхности детали возникает необходимость прекращать течение расплава материала из сопла 3D-принтера. Необходимость прекращения подачи расплава возникает при холостых переходах между островками печати и при переходе печатающей фильеры в начало очередного слоя печати.
Если 3D-принтер не оборудован быстродействующей системой прекращения потока расплава, то на напечатанной поверхности в местах переходов возникают бугры и за печатающей фильерой тянутся нити из расплава, которые так же не улучшают качества печати. Особенно неприятны большие бугры, которые могут цепляться за печатающую фильеру, что приводит к ухудшению качества печати и даже остановки процесса печати.
В 3D-принтерах, использующих в качестве материала печати филамент или пруток процесс ретракта просто осуществляется посредством отката прутка в экструдере, что приводит к всасыванию нити расплава в фильеру.
В случае построения 3D-принтера на базе высокопроизводительного шнекового экструдера откат или проворот шнека в противоположном от рабочего направлении невозможен, т.к. при этом произойдет подача расплава в охлаждаемую зону загрузки и произойдет налипание материала на шнек. Экструдер перестает набирать новый материал, пластикация останавливается и процесс печати прекращается.
Таким образом, при использовании печатающих устройств 3D-принтера возникает проблема повышения качества и надежности печати.
Известна печатающая головка 3D-принтера [RU 189770, U1, В29С 64/209, 03.06.2019], содержащей корпус и экструдеры, каждый из которых состоит из сопла, нагревательного и охлаждающего элемента, соединенных с радиатором, жестко связанным с ползуном линейной направляющей, а также механизм переключения экструдеров с приводом, связанным с системой управления, при этом механизм переключения экструдеров состоит из привода вращения, соединенного с валом, на котором установлен торцевой кулачок, взаимодействующий с толкателем, выполненным в виде пальца, жестко связанным с ползуном линейной направляющей, а так же тем, что на валу, связанном с приводом вращения установлен диск, экранирующий нерабочие сопла.
Недостатком этого технического решения является относительно высокая сложность.
Известен печатающий блок 3D-принтера [RU 177332, U1, B41J 2/00, 15.02.2018], содержащий печатающую головку, насос и емкость для хранения рабочего материала, которые соединены между собой посредством шлангов, причем, на выходе насоса установлен перепускной клапан, соединенный шлангом с емкостью для хранения рабочего материала, при этом, печатающая головка содержит контурную головку и печатающий узел, расположенные на одной оси.
Недостатком устройств является относительно низкое качество печати.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 203882, U1, В29С 48/395, 26.04.2021], содержащий электродвигатель, соединенный с корпусом, в котором располагаются входной штуцер для подачи гранул, цилиндр с установленным в него шнеком, нагреватель и сопло, расположенные на цилиндре, причем, электродвигатель снабжен редуктором, входной штуцер для подачи гранул выполнен с газоотводящими отверстиями, в корпусе установлен штуцер жидкостной системы охлаждения, лабиринт жидкостного охлаждения и датчик контроля наличия гранул, шнек выполнен с постоянной шириной винтовой канавки, но с изменяющейся площадью, и содержит зоны загрузки, сжатия, гомогенизация и дозирования, цилиндр имеет три участка нагрева, на каждом из которых установлено от одного до двух нагревателей и один датчик контроля температуры.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкое качество печати и относительно низкая надежность работы.
Задачей полезной модели является создание устройство печати 3D-принтера, которое обеспечивает повышенное качество печати и обладает повышенной надежностью работы.
Требуемый технический результат заключается в повышение качества печати и надежности работы устройства.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее экструдер, выполненный с возможностью загрузки термопластичного полимера в шнековую пару экструдера, его нагрева и подачу расплава к концу шнековой пары экструдера, а также фильеру для подачи расплава на носитель при выполнении объемной печати, согласно полезной модели введен шнековый насос расплава, выполненный в виде шнековой пары насоса, приводимой во вращение приводом, установленным в ее начале, и ее обогрева по длине, при этом в конце шнековой пары насоса выполнено окно для приема расплава из шнековой пары экструдера и его подачи в фильеру.
На чертеже представлено устройство печати 3D-принтера.
На чертеже обозначены
1 - экструдер;
2 - привод шнековой пары экструдера;
3 - зона загрузки экструдера;
4 - шнековая пара экструдера;
5 - шнековая пара насоса;
6 - фильера;
7 - привод шнековой пары насоса;
8 - окно для приема расплава из шнековой пары экструдера
Устройство печати 3D-принтера содержит экструдер 1, выполненный с возможностью загрузки термопластичного полимера в шнековую пару 4 экструдера, его нагрева и подачу расплава к концу шнековой пары 4 экструдера.
Устройство содержит также фильеру 6 для подачи расплава на носитель при выполнении объемной печати
Кроме того, устройство содержит шнековый насос расплава, выполненный в виде шнековой пары 5 насоса, приводимой во вращение приводом (например серводвигателем), установленным в ее начале, и ее обогрева по длине, при этом, в конце шнековой пары 5 насоса выполнено окно 8 для приема расплава из шнековой пары 4 экструдера и его подачи в фильеру 6.
Работает устройство печати 3D-принтера следующим образом.
Экструдер 1 подает расплав в окно 8 для приема расплава из шнековой пары 4 экструдера, к которому он герметично присоединен через переходник или напрямую. Приемное окно 8 располагается от середины и ниже по ходу движения расплава, а расплав греется выше и ниже окна 8 до фильеры 6 включительно.
Такая конструкция позволяет при остановке экструдера 1 кратковременным реверсным вращением шнековой пары 5 насоса быстро снизить давление в фильере 6. Тем самым исключается самопроизвольное истечение расплава после остановки шнековой пары 4 экструдера.
Таким образом, в процессе печати исключается возникновения бугров и за фильерой не тянутся нити из расплава. Это повышает качество печати и надежность работы устройства, чем и достигается требуемый технический результат.