IT202100023645A1 - "Estrusore termoregolatore per stampanti 3D" - Google Patents

Description

Descrizione della domanda del Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

?Estrusore termoregolatore per stampanti 3D?

Il trovato oggetto del presente brevetto per invenzione industriale, riguarda un innovativo estrusore per stampanti 3D, dotato di un convogliatore di aria orientabile ed idoneo a termoregolare l'area di deposito del filamento di stampa.

Come noto negli ultimi anni la tecnologia della stampa di elementi 3D si ? evoluta rapidamente, raggiungendo il risultato di poter stampare oggetti tridimensionali, con risoluzioni molto alte e realizzabili con diversi tipi di materiali.

Le stampanti che realizzano oggetti 3D mediante la fusione di filamenti termoplastici, sono costituite, da un sistema meccanico motorizzato che movimenta il filamento, da un elemento riscaldante denominato 'Hot END' e da un ugello estrusore e solo alcuni prodotti ?????????? ????????????????????????????????????????????????????? ?

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sono muniti di un dispositivo di raffreddamento, questo ultimo molto simile alle ventole di cui vengono dotati i PC.

Le prestazioni di una stampante 3D, sono normalmente determinate dal livello di accuratezza della componente meccanica e della componente elettronica, mentre la qualit? estetica e le caratteristiche meccaniche dell?oggetto stampato derivano dai materiali plastici adoperati per la stampa e allo stesso tempo sono strettamente legate alla tecnologia con cui ? realizzato il gruppo estrusore, che ? il cuore della stampante. La realizzazione di un oggetto 3D avviene mediante il deposito di molteplici strati, detti layers, di filamento termoplastico da parte dell'estrusore, il quale, attraverso un elemento riscaldate, di cui ? dotato, riscalda il filamento fino alla temperatura di fusione per depositarlo.

L'estrusore di una stampante 3D deve poter garantire una serie di condizioni, ovvero, il massimo afflusso di materiale nella camera riscaldante, per ottenere processi di stampa pi? rapidi, deve essere leggero per ridurre le inerzie delle masse in movimento, i suoi componenti devono avere minimi giochi durante i repentini cambi di direzione, ma soprattutto deve poter garantire una corretta gestione delle temperature.

Il raffreddamento nel processo di estrusione, riveste un ruolo fondamentale per due motivi, un primo motivo ? rappresentato dall'esigenza di garantire che la fusione del filamento avvenga sempre alla sua estremit? e per un tempo molto ridotto, poich? una propagazione di calore indesiderata all'interno dell'estrusore, provocherebbe, sia fuoriuscite del filamento plastico fuso precoci e incontrollate e sia il riscaldamento degli organi di trasmissione del filamento, gravando di conseguenza sulla qualit? di deposizione e pertanto sulla qualit? di risoluzione del pezzo.

Il precedente inconveniente in genere si previene impiegando per l'estrusore materiali poco conduttori di calore o con geometrie alettate idonee a dissiparlo. Il secondo motivo per cui il raffreddamento riveste un ruolo importante, riguarda la deposizione di materiale fuso sugli strati non ancora solidificati, problema che genera deformazioni geometriche sul pezzo stampato e che viene generalmente risolto mediante ventole, poste nelle vicinanze dell'estrusore.

Le ventole di cui sono dotate alcune stampanti 3D, non sono congeniate per generane flussi concentrati sulle superfici di deposizione, ma sono solo di ausilio a mantenere l'area di stampa, ad una temperatura che va da 50? a 90?C, intervallo idoneo a garantire una buona qualit? di stampa.

Una ulteriore considerazione sulla influenza della temperatura nel processo di stampa, contempla anche la geometria del pezzo da realizzare, poich? anche l'estensione superficiale e la sagoma del layer da fondere sul precedente gi? depositato, influenza il processo di deposizione e quindi pertanto, ? palese come per ottimizzare il deposito di filamento fuso, a seconda delle diverse geometrie ed estensioni, sarebbe necessario avere un sistema selettivo di controllo della temperatura.

Il trovato oggetto della presente invenzione industriale, risolve in maniera efficace i problemi descritti, in quanto l'estrusore che propone ? in grado di termoregolare direttamente la parte da stampare, in maniera del tutto selettiva ed in base della geometria del pezzo, impiegando un convogliatore di aria, posizionato nel corpo dell'estrusore e nelle immediate vicinanze dell'ugello.

Un vantaggio del trovato ? il fatto che, con il dispositivo di termoregolazione selettiva, si possa evitare il preriscaldo della camera di stampa, evitando notevoli dispendi di energia.

Un ulteriore vantaggio del trovato ? quello di poter realizzare pezzi dalla geometria molto complessa per la stampa con tecnologia FDM come ad esempio particolari estremamente piccoli o superfici a sbalzo, senza rischiare il collasso del pezzo stampato, a causa del continuo deposito di materiale fuso sugli strati precedenti, non ancora raffreddati.

Ed' un risvolto vantaggioso del trovato, il fatto di poter adeguare il processo di termoregolazione delle superfici di deposito di materiale fuso, in base alla tipologia del materiale dei filamenti impiegati, che possono avere differenti punti di fusione e pertanto diversi comportamenti in fase di raffreddamento.

Questi e ulteriori scopi, sono raggiunti dall'estrusore termoregolatore per stampanti 3D, del presente brevetto per invenzione industriale, descritto in un?esecuzione preferita non limitativa di ulteriori sviluppi nell?ambito del brevetto, con l?aiuto delle tavole di disegno allegate che illustrano le seguenti figure: fig. 1, una vista isometrica dell'estrusore;

fig. 2, una vista isometrica dell'estrusore dal basso. Nelle figure allegate ? rappresentato l'estrusore termoregolatore per stampanti 3D, denominato d'ora innanzi per semplicit? come estrusore 1, costituito da un elemento di supporto 2, atto a vincolare inferiormente una puleggia di orientamento 3 e superiormente un motore passo-passo 4, detta puleggia di orientamento 3 ? idonea, sia a vincolare inferiormente una camera di riscaldamento 5, che termina con l'ugello di estrusione 6 e sia a vincolare un convogliatore di aria 7.

Il convogliatore di aria 7 ? costituito da un braccio 71, ricavato di pezzo nella geometria della puleggia di orientamento 3 e sagomato in modo da essere proteso verso l'ugello di estrusione 6.

Detto braccio 71 del convogliatore di aria 7 ? dotato alla sua estremit? di un elemento riscaldatore 72, atto a termoregolare un flusso di aria F proveniente da un collettore 73, posizionato superiormente alla puleggia di orientamento 3.

Come illustrato nelle figure uno e due, il flusso di aria F, termoregolato dall'elemento riscaldatore 72, viene proiettato in direzione dell'ugello di estrusione 6, attraverso un foro di eiezione 721 di cui ? munito alla sua estremit? l'elemento riscaldatore 72.

Il moto rotazionale della puleggia di orientamento 3 avviene, secondo una esecuzione preferita, a mezzo di un elemento flessibile 8, avvolto su di una puleggia motrice 9, condotta dal motore passo-passo 4.

Secondo una esecuzione alternativa, la puleggia di orientamento 3 pu? essere dotata inferiormente, di una lampada termica, orientata verso l'ugello estrusore 6 e la cui radiazione ? di tipo regolabile.

Secondo una ulteriore esecuzione alternativa, la puleggia di orientamento 3 pu? essere dotata inferiormente di un laser, orientato verso l'ugello estrusore 6, la cui radiazione ? regolabile.

Secondo ancora una ulteriore esecuzione alternativa, la puleggia di orientamento 3 pu? essere movimentata da un rotismo azionato dal motore passo-passo 4.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI

1. Estrusore termoregolatore per stampanti 3D (1) caratterizzato da un elemento di supporto (2) atto a vincolare superiormente un motore passo-passo (4) ed inferiormente una puleggia di orientamento (3), questa ultima atta sia a vincolare inferiormente una camera di riscaldamento (5) che termina con l'ugello di estrusione (6) e sia un convogliatore di aria (7).

2. Estrusore termoregolatore per stampanti 3D (1), di cui rivendicazione uno caratterizzato dal fatto che, il convogliatore di aria (7) ? costituito da un braccio (71) dotato alla sua estremit? di un elemento riscaldatore (72).

3. Estrusore termoregolatore per stampanti 3D (1), di cui rivendicazioni uno e due, caratterizzato dal fatto che, il braccio (71), del convogliatore di aria (7) ? ricavato di pezzo nella puleggia di orientamento (3) ed ? orientato verso l'ugello di estrusione (6).

4. Estrusore termoregolatore per stampanti 3D (1), di cui rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che, il convogliatore di aria (7) ? di tipo orientabile.

5. Estrusore termoregolatore per stampanti 3D (1), di cui rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che, la puleggia di orientamento (3) ? dotata inferiormente, di una lampada termica, orientata verso l'ugello estrusore (6) e di intensit? regolabile.

6. Estrusore termoregolatore per stampanti 3D (1), di cui rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che, la puleggia di orientamento (3) ? munita nella sua parte inferiore di un laser, orientato verso l'ugello estrusore (6) dalla intensit? regolabile.

7. Estrusore termoregolatore per stampanti 3D (1), di cui rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che, la puleggia di orientamento (3) ? movimentata da un rotismo azionato dal motore passo-passo (4).