RU188301U1 - Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к технологии и оборудованию для изготовления одноцветных и многоцветных изделий по цифровой модели изделия методом послойной печати расплавленными пластиковыми нитями (FDM) и может быть использована в различных областях человеческой деятельности.Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий содержит несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, включающими программное средство по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей, выбранного набора цветов, систему подачи пластиковых нитей, выполненную с возможностью одновременной и дозированной подачи пластиковых нитей выбранных цветов, печатающую головку, содержащую корпус, нагреватель и сопло. Печатающая головка снабжена смесительной системой, связанной с корпусом и соплом. Смесительная система состоит из кольцевой камеры и расположенного в ней с возможностью вращения узла смешивания, узла резки пластиковых нитей и решетки, выполненной съемной и установленной в нижней части кольцевой камеры. Узел резки содержит связанный с корпусом неподвижный нож, выполненный с отверстиями с режущими кромками, равными количеству пластиковых нитей выбранного набора цветов, и установленный на узле смешивания ножевой элемент. Нагреватель установлен на кольцевой камере.Технический результат заключается в расширение технологических и эксплуатационных возможностей устройства, а также возможности более эффективного и качественного изготовления изделий с различной цветной палитрой выбранным набором цветных пластиковых нитей. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Полезная модель относится к технологии и оборудованию для изготовления одноцветных и многоцветных изделий по цифровой модели изделия методом послойной печати расплавленными пластиковыми нитями (FDM) и может быть использована в различных областях человеческой деятельности.

Несмотря на то, что технология послойной печати расплавленными пластиковыми нитями (FDM) была изобретена в конце 80-х годов Скоттом Крампом (компания Stratasys), существующие устройства и способы печати не позволяют эффективно и качественно изготавливать двух- и трехмерные одноцветные и многоцветные изделия с большой палитрой цветов.

Поэтому, специалисты многих стран активно работает над их усовершенствованием, чтобы потребители получили удовлетворяющие их устройства для печати цветных изделий с богатой цветовой гаммой, ограниченным набором цветных пластиковых нитей.

Известно устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, содержащее несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, систему подачи пластиковой нити, печатающую головку, содержащую корпус, нагреватель и сопло (см. патент РФ №164639, МПК B41F 17/00 опубл. 10.09.2016).

Известно также устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, содержащее несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, систему подачи пластиковых нитей, две печатающие головки, каждая из которых содержит корпус, нагреватель и сопло (см. патент РФ №№173739, МПК B41F 17/00, опубл. 07.09.2017).

Известно также устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, содержащее несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, систему подачи пластиковых нитей, печатающую головку с двумя соплами и нагревателями (см. патент РФ №2609179, МПК В29С 67/04, B33Y 10/00, B33Y 40/00, В29С 41/32, B41F 17/00, публ. 30.01.2017).

Вышеуказанные устройства для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий позволяют изготавливать изделия одной или двумя цветными пластиковыми нитями, которые установлены в их печатающих головках.

Недостатками вышеуказанных устройств является то, что при печати пластиковыми нитями других цветов возникают перерывы в работе устройства, вызванные необходимостью замены пластиковых нитей.

Также недостатком вышеуказанных устройств является то, что для предотвращения теплоотвода от корпуса печатающей головки к системе подачи пластиковых нитей используют сложную и громоздкую систему термостабилизации.

Также недостатком вышеуказанных устройств является то, что выходное отверстие сопла часто забивается нерасплавившимися фракциями пластиковых нитей и загрязняющимися их частицами.

Кроме этого, на выходе из сопла поток расплава образует завихрение, такой вихревой поток расплава пластиковых нитей может привести к ухудшению качества поверхности и дефектам изделия.

Недостатком известных устройств также является то, что для изготовления художественно-декоративных и промышленных изделий с большой палитрой цветов требуется использовать большой набор цветов пластиковых нитей.

Кроме того, при использовании известных устройств с двумя печатающими головками или использовании устройства с печатающей головкой с двумя соплами для изготовления цветных изделий увеличиваются габариты и масса устройства, снижается скорость работы, усложняется программирование изделия и его изготовление, так как для его построения требует сдвоенный набор команд.

Все эти недостатки снижают технологические и эксплуатационные возможности вышеуказанных устройств, художественную выразительность и качество готовых изделий, требуют большого количества пластиковых нитей различных цветов, сужают ассортимент выпускаемой продукции на данном устройстве.

Известно устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, содержащее несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающим процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, систему подачи пластиковых нитей, выполненную с возможностью одновременной дозированной подачи пластиковых нитей выбранных цветов, печатающую головку, содержащую корпус, нагреватель и сопло (см. 3-in-1-out mix color 3D printing hotend источник сайт https://www.amazon.com/out-Hotend…color-color-printing).]

Данное устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий позволяет изготавливать одноцветные и многоцветные изделия пластиковыми нитями - синего, красного и зеленого цветов и другими цветами, полученными смешиванием их расплавов в сопле.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет пластиковыми нитями выбранных цветов изготавливать плоские и объемные одноцветные и многоцветные изделия с любой цветной палитрой.

Недостатком данного устройства также является то, что он не позволяет эффективно получить качественную смесь заданного изделием цвета, так как разогрев нитей нагревателем до текучего состояния происходит в каналах корпуса, из которых сложно подать в сопло, заданное количество расплава каждой пластиковой нити, чтобы получить требуемый изделием цвет. Также затруднительно качественно смешать их расплав в сопле, так как смешивания происходит самопроизвольно в сопле, имеющем небольшие геометрические размеры.

Также недостатком указанного устройства является то, что для предотвращения теплоотвода от корпуса печатающей головки к системе подачи пластиковых нитей используют сложную и громоздкую систему термостабилизации, состоящую из связанных с отверстиями корпуса трубчатых термобарьеров с радиаторами и охлаждающего их вентилятора.

Также недостатком данного устройства является то, что выходное отверстие сопла часто забивается нерасплавившимися фракциями пластиковых нитей и загрязняющимися их частицами.

Кроме этого, на выходе из сопла поток расплава образует завихрение, такой вихревой поток расплава пластиковых нитей может привести к ухудшению качества поверхности и дефектам изделия.

Кроме этого, в данном устройстве не раскрыто средство, как цвета пластиковых нитей выбираются и подготавливаются для смешивания, чтобы получить качественный расплав смеси заданного изделием цвета.

Кроме этого, в данном устройстве не предусмотрена система для создания цветных цифровых моделей изделий существующих объектов.

Все вышеуказанные недостатки снижают технологические и эксплуатационные возможности, художественную выразительность и качество готовых изделий, требуют дополнительного количества пластиковых нитей различных цветов, а также сужают ассортимент выпускаемой продукции на данном устройстве.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, содержащее несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, включающими программное средство по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей выбранного набора цветов, систему подачи пластиковых нитей, выполненную с возможностью одновременной и дозированной подачи пластиковых нитей выбранных цветов, печатающую головку, содержащую корпус, нагреватель и сопло (см. Цветной микширующий 3D принтер канадской компании ORD SOLUTIONS, источник сайт http://www.ordsolutions.com/ - прототип).

Данное устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий позволяет изготавливать одноцветные и многоцветные изделия с богатой цветовой гаммой пятью пластиковыми нитями - голубого, желтого, пурпурного, белого и черного цветов и другими цветами, полученными смешиванием их расплавов в сопле.

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет эффективно получить качественную смесь заданного изделием цвета, так как разогрев нитей нагревателем до текучего состояния происходит в каналах корпуса, что не позволяет обеспечить подачу точного количества расплава пластиковых нитей выбранных цветов в сопло. Также затруднительно качественно смешать их расплав в сопле, так как смешивания происходит самопроизвольно в сопле, имеющем небольшие геометрические размеры.

Недостатком данного устройства также является то, что для предотвращения теплоотвода от корпуса печатающей головки к системе подачи пластиковых нитей используют сложную и громоздкую систему термостабилизации, состоящую из связанных с отверстиями корпуса трубчатых термобарьеров с радиаторами и охлаждающего их вентилятора.

Также недостатком данного устройства является то, что выходное отверстие сопла часто забивается нерасплавившимися фракциями пластиковых нитей и загрязняющимися их частицами.

Кроме этого, на выходе из сопла поток расплава образует завихрение, такой вихревой поток расплава пластиковых нитей может привести к ухудшению качества поверхности и дефектам изделия.

Кроме этого, в данном устройстве в общем виде раскрыто средство, как цвета пластиковых нитей выбираются и подготавливаются для смешивания, чтобы получить качественный расплав смеси заданного изделием цвета.

Кроме этого, в данном устройстве не предусмотрена система для создания цветных цифровых моделей изделий существующих объектов.

Все вышеуказанные недостатки снижают технологические и эксплуатационные возможности, художественную выразительность и качество готовых изделий, а также сужают ассортимент выпускаемой продукции на данном устройстве.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание усовершенствованного устройства для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, позволяющего более эффективно изготавливать как плоские, типа панно, так и трехмерные цветные изделия с богатой палитрой цветов выбранным набором цветов пластиковых нитей, с одновременным повышением технологических и эксплуатационных возможностей, художественной выразительности и качества изделий, за счет изменения конструкции печатающей головки.

Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается:

- в возможности более эффективного изготовления как плоских, так и трехмерных одноцветных и многоцветных изделий с богатой палитрой цветов;

- в повышении точности воспроизведения цветов изделий;

- в повышение качества изготовленных изделий;

- в улучшении условий его эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, содержащее несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, включающими программное средство по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей выбранного набора цветов, систему подачи пластиковых нитей, выполненную с возможностью, одновременной и дозированной подачи пластиковых нитей выбранных цветов, печатающую головку, содержащую корпус, нагреватель и сопло, согласно полезной модели, печатающая головка снабжена смесительной системой, связанной с корпусом и соплом и состоящей из кольцевой камеры и расположенного в ней с возможностью вращения узла смешивания, узла резки пластиковых нитей, содержащего неподвижный нож, выполненный с отверстиями с режущими кромками, соответствующими количеству пластиковых нитей выбранного набора цветов, и установленный на узле смешивания ножевой элемент, и решетки, выполненной съемной и установленной в нижней части кольцевой камеры, кроме того, нагреватель установлен на кольцевой камере.

Кроме того, цвета пластиковых нитей выбраны в соответствии с общеизвестным цветовым кругом, включающим основные - желтый, синий, красный и составные цвета - оранжевый, зеленый, фиолетовый, и дополнительно выбраны пластиковые нити - черного и белого цветов.

Кроме того, корпус выполнен из материала с небольшой теплопроводностью, например, нержавеющей стали или композиционного материала.

Кроме того, неподвижный нож выполнен в виде круглой или прямоугольной пластины с отверстиями, а ножевой элемент выполнен по меньшей мере с одним лезвием, предпочтительно с двухсторонней заточкой лезвия.

Кроме того, неподвижный нож выполнен в виде кольца с радиально расположенными отверстиями, а ножевой элемент выполнен в виде диска с режущими зубьями.

Кроме того, решетка, выполнена в виде диска с равномерно расположенным по окружности, по меньшей мере, одним рядом отверстий и центральным отверстием для насаживания узла смешивания.

Кроме того, узел смешивания выполнен в виде вала с винтовой лопастью и перемешивающим органом, состоящим из лопастей, выполненных в виде пластин, при этом пластины установлены на валу узла смешивания с возможностью взаимодействия своими торцевыми поверхностями с поверхностью решетки.

Кроме того, система управления содержит компьютер с программными средствами и/или контроллер.

Кроме того, программное средство по составлению рецептур смешивания цветов состоит из таблицы смешивания цветов и машиносчитываемой инструкции по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей.

Кроме того, снабжено сканирующей системой со специализированным программным средством, связанной проводной и/или беспроводной связью с системой управления.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Снабжение, печатающей головки, смесительной системой, связанной с корпусом и соплом и состоящей из кольцевой камеры и расположенного в ней с возможностью вращения узла смешивания, позволяет получать расплавы требуемых изделием цветов, и тем самым повышает технологические и эксплуатационные возможности устройства, художественную выразительность и качество готовых изделий.

Снабжение узлом резки пластиковых нитей, содержащим неподвижный нож, выполненный с отверстиями с режущими кромками, соответствующими количеству пластиковых нитей выбранного набора цветов, и установленный на узле смешивания ножевой элемент позволяет гарантированно нарезать заданное количество пластиковых нитей выбранных цветов для получения из них расплавов требуемых изделием цветов, а также отказаться от сложной и громоздкой системы термостабилизации, что повышает технологические, эксплуатационные возможности устройства, производительность и качество.

Снабжение решеткой, выполненной съемной и установленной в нижней части кольцевой камеры, улучшает перемешивание смеси расплавов пластиковых нитей за счет создания противодавления в кольцевой камере его гидравлическим сопротивлением, устраняет забивания сопла крупными частицами расплава полимерных нитей, а также формирует безвихревой (ламинарный) поток расплава пластиковых нитей на выходе из сопла, и тем самым повышает технологические и эксплуатационные возможности устройства, художественную выразительность и качество изделий.

Установка нагревателя на кольцевой камере, позволяет отказаться от сложной и громоздкой системы термостабилизации, и тем самым повышает технологические и эксплуатационные возможности устройства.

Выбор цветов пластиковых нитей в соответствии с общеизвестным цветовым кругом, включающим основные - желтый, синий, красный и составные цвета - оранжевый, зеленый, фиолетовый и дополнительно выбор пластиковых нитей - черного и белого цвета, позволяет более производительно получать их смешиванием заданные изделием цвета и изготавливать одноцветные и многоцветные изделия практически с любой цветной палитрой.

Выполнение корпуса из материала с небольшой теплопроводностью, например нержавеющей стали или композиционного материала, позволяет повысить эксплуатационные возможности устройства.

Выполнение неподвижного ножа в виде круглой или прямоугольной пластины с отверстиями, а ножевого элемента, по меньшей мере с одним лезвием, предпочтительно с двухсторонней заточкой лезвия, позволяет эффективно измельчать пластиковые нити различной плотности, и тем самым расширяет технологические и эксплуатационные возможности устройства.

Выполнение неподвижного ножа в виде кольца с радиально расположенными отверстиями, а ножевого элемента, в виде диска с режущими зубьями, позволяет эффективно измельчать пластиковые нити различной плотности, и тем самым также расширяет технологические и эксплуатационные возможности устройства.

Выполнение решетки, в виде диска с равномерно расположенным по окружности, по меньшей мере, одним рядом отверстий и центральным отверстием для насаживания узла смешивания, повышает технологические и эксплуатационные возможности устройства.

Выполнение узла смешивания в виде вала с винтовой лопастью и перемешивающим органом, состоящим из лопастей, выполненных в виде пластин, установка пластин на валу узла смешивания с возможностью взаимодействия своими торцевыми поверхностями с поверхностью решетки, что позволяет эффективно перемешивать расплав пластиковых нитей различной плотности, и измельчать нерасплавившиеся фракции пластиковых нитей и загрязняющие их частицы, что повышает технологические и эксплуатационные возможности устройства.

Выполнение дополнительного программного средства по составлению рецептур смешивания цветов, состоящей из таблицы смешивания цветов и машиносчитываемой инструкцию по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей, позволяет гарантированно получать расплавы заданных изделиями цветов.

Выполнение системы управления состоящей из компьютера с программными средствами и/или контроллера, что позволяет расширить технологические и эксплуатационные возможности.

Снабжение устройства сканирующей системой со специализированным программным средством, связной проводной и/или беспроводной связью с системой управления, ускоряет процесс построения изделий, и тем самым расширяют технологические и эксплуатационные возможности.

Сопоставление заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается от прототипа следующими признаками:

- печатающая головка снабжена смесительной системой, связанной с корпусом и соплом и состоящей из кольцевой камеры и расположенного в ней с возможностью вращения узла смешивания, узла резки пластиковых нитей, содержащего, неподвижный нож, выполненный с отверстиями с режущими кромками, равными количеству пластиковых нитей выбранного набора цветов, и установленный на узле смешивания, ножевой элемент, и решетки, выполненной съемной и установленной в нижней части кольцевой камеры;

- нагреватель установлен на кольцевой камере.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий отсутствуют.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Изложенная сущность заявляемого устройства для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий поясняется чертежами, на которых схематично представлены:

Фиг. 1 - общий вид устройства для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий;

Фиг. 2 - схематическое изображение в разрезе печатающей головки, выполненной с узлом резки пластиковых нитей, содержащим неподвижный нож в виде круглой пластины с отверстиями, и ножевой элемент выполненный четырехлезвийным;

Фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2;

Фиг. 4 - схематическое изображение в разрезе печатающей головки, выполненной с узлом резки пластиковых нитей, содержащим неподвижный нож в виде кольца, с радиально расположенными отверстиями, и ножевой элемент в виде диска с режущими зубьями;

Фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4.

Фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 2 и фиг. 4.

Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий содержит несущую часть 1, рабочий стол 2, систему трехмерного позиционирования 3, систему управления с программными средствами, катушки 4 с пластиковыми нитями 5 выбранных цветов, систему подачи 6 пластиковых нитей 5, печатающую головку 7.

Система подачи 6 пластиковых нитей 5 содержит узлы подачи 8 и направляющие трубки 9 для каждой пластиковой нити 5.

Узлы подачи 8 включают в себя прижимной ролик и подающую шестерню (не обозначены) с приводом в виде шагового электродвигателя (не показан).

Печатающая головка 7 содержит корпус 10 с каналами 11 для подачи пластиковых нитей 5, смесительную систему 12, нагреватель 13 и сопло 14.

Направляющие трубки 9 выполнены из полимерного материала и могут быть непосредственно связаны с каналами 11 корпуса 10 или посредством дополнительных мундштуков 15.

Смесительная система 12 состоит из кольцевой камеры 16, узла смешивания 17, узла резки 18 пластиковых нитей 5 и решетки 19.

Узел смешивания 17 содержит привод 20, соединенный с системой управления. Привод 20 узла смешивания 17 может быть выполнен или в виде электродвигателя или мотор-редуктора.

Узел смешивания 17 может быть выполнен с возможностью одностороннего вращения или предпочтительно с возможностью реверсивного вращения и с регулируемой частотой вращения.

Узел смешивания 17 установлен в корпусе 10 на упорном подшипнике (не обозначен).

Узел резки 18 пластиковых нитей 5, содержит неподвижный нож 21 выполненный с отверстиями 22 с режущими кромками, соответствующими количеству пластиковых нитей 5 выбранного набора цветов, и ножевой элемент 23, Неподвижный нож 21 закреплен в корпусе 10, а ножевой элемент 23 установлен на узле смешивания 17.

Решетка 19 выполнена съемной и установлена в нижней части кольцевой камеры 16.

Система управления содержит компьютер (не показан) с программными средствами и/или контроллер (не показаны). Контроллер управляет движением печатающей головки 7, движением рабочего стола 2 и системой подачи 6 пластиковых нитей 5.

Система управления выполнена с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, включающими программное средство по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей 5 выбранного набора цветов.

Программное средство по составлению рецептур смешивания цветов, состоит из таблицы смешивания цветов и машиносчитываемой инструкции по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей 5.

Система подачи 6 пластиковых нитей 5 выполнена с возможностью, одновременной дозированной подачи пластиковых нитей 5, выбранных для смешивания цветов, в соответствующие им каналы 11 корпуса 10 и неподвижного ножа 21.

Нагреватель 13 установлен на кольцевой камере 16 и связан с системой управления.

Рабочий стол 2 выполнен с обогревающим устройством (не показано).

Цвета пластиковых нитей выбраны в соответствии с общеизвестным цветовым кругом, включающим основные - желтый, синий, красный или включающим основные - желтый, синий, красный и составные цвета - оранжевый, зеленый, фиолетовый и дополнительно выбраны пластиковые нити - черного и белого цвета.

Цветовой круг показывает, как цвета связаны между собой, и позволяет по определенным правилам сочетания этих цветов получить все остальные цвета, за исключением черного и белого цвета.

Заданным набором цветов пластиковых нитей 5, выбранных в соответствии с общеизвестным цветовым кругом, и дополнительно выбранных пластиковых нитей 5 черного и белого цвета можно получать, при смешивании их расплавов в смесительной системе 12, практически любые цвета одноцветных и многоцветных плоских изделий, типа панно, или объемных изделий.

Корпус 10 выполнен из материала с небольшой теплопроводностью, например, нержавеющей стали или композиционного материала.

Узел резки 18 пластиковых нитей 5 может быть выполнен с неподвижным ножом 21 и ножевым элементом 23 различной конструкций, позволяющими эффективно измельчать пластиковые нити 5 различной плотности ( фиг. 2-5).

Узел резки 18 может быть выполнен с неподвижным ножом 21 выполненным в виде круглой пластины с отверстиями 22 с режущими кромками, соответствующими каналам корпуса 10, и ножевым элементом 23, выполненным с по меньшей мере одним лезвием, предпочтительно с двухсторонней заточкой лезвия (фиг. 2-3).

Узел резки 18 может быть выполнен с неподвижным ножом 21 выполненным в виде кольца с радиально расположенными отверстиями с режущими кромками, соответствующими каналам корпуса 10, и ножевым элементом 23, выполнен в виде диска с режущими зубьями (фиг. 4-5).

Кроме этого узел резки 18 может быть выполнен с неподвижным ножом 21 в виде втулочных ножей (втулок с отверстием с режущими кромками), закрепленных в каналах 11 корпуса 10 (на фиг. не показаны).

Решетка 19 выполнена в виде диска с отверстиями 24 и центральным отверстием для насаживания узла смешивания 17. Отверстия 24 решетки 19 выполнены с режущими кромками.

Узел смешивания 17 выполнен в виде вала с винтовой лопастью и перемешивающим органом 25. Перемешивающий орган 25 состоит из лопастей 26 (фиг. 6), выполненных в виде пластин, установленных с возможностью взаимодействия своими торцевыми поверхностями с поверхностью решетки. Пластины могут быть выполнены с режущими кромками в нижней части их фронтальной плоскости.

Для изготовления изделий различной конструкции и рисунка используют сменное сопло 14 с выходными отверстием сопла: 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,8, 1 мм.

Сопло 14 может быть закреплено на кольцевой камере 16 или резьбовым соединением, или винтами или накидной гайкой (не показаны).

Для создания цветных цифровых моделей изделий существующих объектов, устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, снабжено сканирующей системой (не показана) со специализированным программным средством, связной проводной и/или беспроводной связью с системой управления.

Сканирующая система позволяют создавать точные копии одноцветных или многоцветных изделий существующих объектов и получать необходимую информацию о них в цифровом виде как стационарно, непосредственного взаимодействия с исследуемым объектом, так и на удалении.

Управление процессом сканирования ведется с компьютера (не показан), с помощью которого также можно вносить определенные корректировки полученной 2D или 3D-модели изделия (менять разрешение, цвет и прочее).

Перемещение печатающей головки 7 и рабочего стола 2 по соответствующим им координатам показано стрелками (фиг. 1).

Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий может быть выполнено с системой трехмерного позиционирования 3, состоящей из системы позиционирования печатающей головки 7 по координатам У и Z и системы позиционирования рабочего стола 2 по координате X (фиг. 1).

Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, также может быть выполнено с системой трехмерного позиционирования 3, состоящей из системы позиционирования печатающей головки 7 по координатам X У Z (не показано) относительно неподвижного стола 2.

Печать одноцветных и многоцветных изделий осуществляют на подложке 27 размещенной на рабочем столе 2.

В качестве подложки 27 используют различные материалы, обладающие хорошей адгезией для закрепления изготавливаемых изделий.

Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий работает следующим образом.

Перед началом печати на персональном компьютере с помощью соответствующего графического программного обеспечения (например, Компас 3D, AutoCad, SolidWorks, Blender, 3ds Max, Google SketchUp) формируют для плоских изделий, одноцветную или многоцветную -графическую 2D-модель изделия, а для трехмерных изделий - графическую-3D-модель изделия.

Создание цветной цифровой 2D-модели и 3D-модели одноцветных или многоцветных изделий существующих объектов осуществляют известным образом при помощи сканирующей системы, выполненной со специализированным программным средством и связанной проводной и/или беспроводной связью с компьютером.

Созданную цветную цифровую 2D-модель или 3D-модель изделия загружают в контроллер через сетевой интерфейс или переносной носитель.

Размещают подложку 27 на рабочем столе 2. Разогревают кольцевую камеру 16, поверхность рабочего стола 2 до заданных температур и запускают печать одноцветного или многоцветного изделия.

Печатная головка 7 и стол 2 совершают поиск нулевых координат по осям XYZ, и далее запускается сам процесс печати изделия на рабочем столе 2.

При этом, система управления с программными средствами автоматически задает нагревателю 13 температуру нагрева пластиковых нитей 5 в смесительной системе 12.

Программное средство, содержащие таблицу цветов и машиносчитываемую инструкцию по составлению рецептур смешивания, формирует рецепт смешивания соответствующих количеств пластиковых нитей 5 для получения из них расплава выбранного из таблицы цвета.

В качестве таблиц цветов можно использовать известные компьютерные таблицы смешивания цветов, или создают новые таблицы смешивания цветов под предлагаемую технологию построения одноцветных и многоцветных изделий.

Системой подачи 6, ее узлами подачи 8 и направляющими трубками 9 с катушек 4 подают, на заданную длину, необходимое количество пластиковых нитей 5 выбранных цветов через соответствующие им каналы 11 корпуса 10 и отверстия 22 неподвижного ножа 21 в смесительную систему 12 в ее кольцевую камеру 16.

В кольцевой камере 16 узлом резки 18 пластиковых нитей 5, содержащим неподвижный нож 21, и размещенный на валу узла смешивания 17, ножевой элемент 23, отрубают поступающие отрезки пластиковых нитей 5 выбранных цветов.

Измельченные пластиковые нити 5 выбранных цветов расплавляют посредством нагревателя 13 и перемешивают их расплавы узлом смешивания 17 в кольцевой камере 16.

Решетка 19 улучшает перемешивание смеси расплавов пластиковых нитей 5 за счет создания противодавления в кольцевой камере 16 его гидравлическим сопротивлением, и способствует предотвращению забивания сопла 14 крупными частицами расплава, а также формирует безвихревой (ламинарный) поток расплава пластиковых нитей 5 на выходе из сопла 14.

Перемешивающий орган 25 узла смешивания 17 способствует предотвращению забивания решетки 19 нерасплавившимися фракциями пластиковых нитей 5 и загрязняющими их частицами, путем их измельчения. Степень измельчения регулируется решеткой 19 с соответствующим сквозным сектором.

Полученный гомогенный расплав пластиковых нитей 5 заданного цвета, узлом смешивания 17 подают через решетку 19 в сопло 14 печатающей головки 7.

Печатающая головка 7 перемещается в соответствии с данными для построения, которые представляют изделие. Расплав пластиковых нитей 5 соплом 14 подают на подложку 27, и формируют таким образом текущий слой требуемого цвета изготавливаемого изделия.

Так слой за слоем по созданной одноцветной или многоцветной цветной цифровой 2D-модели и 3D-модели изделия на рабочем столе 2 печатают плоское или объемное художественно-декоративное или промышленное изделие.

Для изготовления одноцветных и многоцветных плоских и объемных художественно-декоративных и промышленных изделий различной конструкции и рисунка, используют необходимые для этой печати сменное сопло 14 с выходными отверстием сопла: 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 06, 0,8, 1 мм.

При использовании печатающей головки 7 с соплом 14 выполненным с выходным отверстием диаметром более 0,4 мм, можно изготавливать изделия печатающей головкой 7 со снятой решеткой 19, но при этом эффективность ее использования и качество изделия снижается.

Печать одноцветных плоских и объемных художественно-декоративных и промышленных изделий можно осуществлять одной пластиковой нитью 5, имеющего в наборе цвета, при этом пластиковую нить 5 непрерывно подают, измельчают, разогревают, перемешивают и подают расплав в сопло 14 печатающей головки 7.

Предлагаемая полезная модель позволяет более эффективно и качественно изготавливать как плоские, типа панно, так и трехмерные цветные изделия с большой палитрой цветов, набором пластиковых нитей, выбранных цветов, повысить технологические и эксплуатационные возможности, художественную выразительность, скорость изготовления изделий, а также расширить ассортимент выпускаемой продукции данным способом.

Заявляемое техническое решение пригодно к осуществлению промышленным способом с использованием существующих технологий производства.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Claims (10)

1. Устройство для послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, содержащее несущую часть, рабочий стол, систему трехмерного позиционирования, систему управления с программными средствами, обеспечивающими процесс послойного изготовления одноцветных и многоцветных изделий, включающими программное средство по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей выбранного набора цветов, систему подачи пластиковых нитей, выполненную с возможностью одновременной и дозированной подачи пластиковых нитей выбранных цветов, печатающую головку, содержащую корпус, нагреватель и сопло, отличающееся тем, что печатающая головка снабжена смесительной системой, связанной с корпусом и соплом и состоящей из кольцевой камеры и расположенного в ней с возможностью вращения узла смешивания, узла резки пластиковых нитей, содержащего неподвижный нож, выполненный с отверстиями с режущими кромками, соответствующими количеству пластиковых нитей выбранного набора цветов, и установленный на узле смешивания ножевой элемент, и решетки, выполненной съемной и установленной в нижней части кольцевой камеры, кроме того, нагреватель установлен на кольцевой камере.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цвета пластиковых нитей выбраны в соответствии с общеизвестным цветовым кругом, включающим основные - желтый, синий, красный и составные цвета - оранжевый, зеленый, фиолетовый, и дополнительно выбраны пластиковые нити - черного и белого цветов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен из материала с небольшой теплопроводностью, например нержавеющей стали, или композиционного материала.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижный нож выполнен в виде круглой или прямоугольной пластины с отверстиями, а ножевой элемент выполнен по меньшей мере с одним лезвием, предпочтительно с двухсторонней заточкой лезвия.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижный нож выполнен в виде кольца с радиально расположенными отверстиями, а ножевой элемент выполнен в виде диска с режущими зубьями.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что решетка выполнена в виде диска с равномерно расположенным по окружности, по меньшей мере, одним рядом отверстий и центральным отверстием для насаживания узла смешивания.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел смешивания выполнен в виде вала с винтовой лопастью и перемешивающим органом, состоящим из лопастей, выполненных в виде пластин, при этом пластины установлены на валу узла смешивания с возможностью взаимодействия своими торцевыми поверхностями с поверхностью решетки.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система управления содержит компьютер с программными средствами и/или контроллер.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что программное средство по составлению рецептур смешивания цветов состоит из таблицы смешивания цветов и машиносчитываемой инструкции по составлению рецептур смешивания цветов пластиковых нитей.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что снабжено сканирующей системой со специализированным программным средством, связанной проводной и/или беспроводной связью с системой управления.

Images